Dit is de eerste keer dat iemand 5G zo eenvoudig en duidelijk heeft uitgelegd.

1

Een eenvoudige en magische formule

Het verhaal van vandaag begint met een formule.

Het is een formule die zowel eenvoudig als magisch is. Eenvoudig omdat hij slechts uit 3 letters bestaat. Magisch wordt hij genoemd omdat deze formule de diepste geheimen van communicatietechnologie bevat, en talloze mensen op deze planeet erdoor gefascineerd zijn.

Deze formule is het——

Ik denk dat veel leerlingen deze formule wel kennen. Zo niet, en je zit in de bètavakken, neem dan contact op met je natuurkundeleraar van de middelbare school als je tijd hebt!

Leg uit, bovenstaande formule is een basisformule uit de natuurkunde.Snelheid van het licht = golflengte maal frequentie.

Voor deze formule kunnen we zeggen:Of het nu 1G, 2G, 3G, 4G of 5G is, alles blijft hetzelfde. Ze maken er allemaal een ophef over, maar springen niet uit hun "vijfvingerberg".

Ik zal het je rustig uitleggen.

2

Bedraad? Draadloos?

Communicatietechnologie, of het nu om 'zwarte' of 'witte' technologie gaat, kan uiteindelijk in twee typen worden verdeeld:Wired communications and wireless communications.

Wanneer ik met u telefoneer, worden informatie en gegevens ofwel via de lucht verzonden (onzichtbaar en immaterieel) ofwel via fysieke objecten (zichtbaar en tastbaar).

Als het via fysieke materialen wordt verzonden, is er sprake van bekabelde communicatie, waarbij in principe koperdraden en glasvezelkabels worden gebruikt, gezamenlijk aangeduid als bekabelde media.

Bij de overdracht van gegevens via bekabelde verbindingen kunnen de snelheden zeer hoog oplopen.

Neem bijvoorbeeld een glasvezel, in het laboratorium,De maximale snelheid van een enkele glasvezel heeft 26 Tbps bereikt... Dat is 26,000 keer zo snel als traditionele netwerkkabels...

glasvezel

De luchtvoortplanting vormt het knelpunt van mobiele communicatie.

De huidige gangbare mobiele communicatiestandaard is 4G LTE, met een theoretische snelheid van slechts 150 Mbps (exclusief carrier aggregation). Dit is volstrekt onvergelijkbaar met bekabelde verbindingen.

Wil 5G dus hoge end-to-end snelheden bereiken, dan ligt de focus op het doorbreken van het knelpunt in het draadloze gedeelte.

3

Wat een magische golf

Zoals we allemaal weten, maakt draadloze communicatie gebruik van elektromagnetische golven. Radiogolven en lichtgolven zijn beide elektromagnetische golven.

De functionele eigenschappen van elektromagnetische golven worden bepaald door hun frequentie.Elektromagnetische golven met verschillende frequenties hebben verschillende eigenschappen en kenmerken, en daardoor ook verschillende toepassingen.

Zo zijn bijvoorbeeld hoogfrequente gammastralen zeer dodelijk en kunnen ze worden gebruikt voor de behandeling van tumoren.

constante frequentie van elektromagnetische golven

Momenteel communiceren we voornamelijk via draadloze verbindingen. Communicatie via lichtgolven, zoals LiFi, is uiteraard ook in opkomst.

LiFi (Light Fidelity), 可见光通信

Laten we, zonder af te dwalen, eerst teruggaan naar de radiogolf.

Radio waves are a type of electromagnetic waves, and their frequency resources are limited.

Om storingen en conflicten te voorkomen, verdelen we de rijstroken op de radiogolfsnelweg verder en wijzen we ze toe aan verschillende objecten en functies.

Het gebruik van radiogolven op verschillende frequenties

Let op de rode tekst in de afbeelding hierboven. Tot nu toe hebben we voornamelijk gebruik gemaakt vanVoor mobiele telefooncommunicatie worden middelhoge tot ultrahoge frequenties gebruikt.

De vaak genoemde "GSM900" en "CDMA800" verwijzen bijvoorbeeld eigenlijk naar GSM dat werkt in de 900MHz-frequentieband en CDMA dat werkt in de 800MHz-frequentieband.

De huidige wereldwijde gangbare 4G LTE-technische standaard behoort totUHF en UHF.

In ons land wordt voornamelijk UHF gebruikt:

Zoals je kunt zien, wordt de frequentie van de gebruikte radiogolven steeds hoger met de ontwikkeling van 1G, 2G, 3G en 4G.

Waarom is dit?

Dit komt vooral omdat,Hoe hoger de frequentie, hoe rijker de frequentiebronnen zijn die gebruikt kunnen worden.Hoe rijker de frequentiebronnen, hoe hoger de transmissiesnelheid die kan worden bereikt.

Hogere frequentie → meer bronnen → hogere snelheid

Het zou niet moeilijk te begrijpen moeten zijn, toch? Frequentiebronnen zijn als wagons. Hoe hoger de frequentie, hoe meer wagons er zijn en hoe meer informatie er in dezelfde tijd geladen kan worden.

Wat is dan de specifieke frequentie die door 5G wordt gebruikt?

Zoals hieronder getoond:

Het frequentiebereik van 5G is onderverdeeld in twee typen: een type onder de 6 GHz, wat niet veel verschilt van onze huidige 2G/3G/4G. Daarnaast is er een type met zeer hoge frequenties.Boven 24GHz.

Internationaal wordt het momenteel voornamelijk gebruikt 28GHz Voer experimenten uit (deze frequentieband kan ook de eerste commerciële frequentieband voor 5G worden).

Indien berekend op basis van 28 GHz, volgens de hierboven genoemde formule:

Oké, dit is het eerste technische kenmerk van 5G—

4

millimetergolf

Sta me toe de frequentievergelijkingstabel zojuist opnieuw te plaatsen:

Let op de onderste regel. Is het een "millimetergolf"?

Ga door, ga door!

Oké, aangezien hoge frequentie zo goed is, zul je je ongetwijfeld afvragen:"Waarom hebben we niet eerder hoge frequenties gebruikt?"

De reden is simpel: ik wil het niet gebruiken, maar ik kan het me niet veroorloven.

De belangrijkste kenmerken van elektromagnetische golven zijn: hoe hoger de frequentie, hoe korter de golflengte en hoe dichter de voortplanting bij lineair ligt (hoe slechter het diffractievermogen).Hoe hoger de frequentie, hoe groter de demping in het voortplantingsmedium.

Kijk naar de laserpointer (golflengte is ongeveer 635 nm). Het uitgezonden licht is recht. Als het wordt geblokkeerd, kan het er niet doorheen.

Bij satellietcommunicatie en GPS-navigatie (met een golflengte van ongeveer 1 cm) is er geen signaal als er obstakels zijn.

De grote antenne van een satelliet moet nauwkeurig worden afgesteld op de richting van de satelliet; zelfs een kleine afwijking kan de signaalkwaliteit beïnvloeden.

If mobile communications use high frequency bands, then its biggest problem isDe transmissieafstand wordt aanzienlijk verkort en het bereik wordt sterk beperkt.

hetzelfde gebied bestrijkend,Het aantal benodigde 5G-basisstations zal aanzienlijk groter zijn dan dat voor 4G.

Wat betekent het aantal basisstations? Geld! Investeer! De kosten!

Hoe lager de frequentie, hoe goedkoper de aanleg van het netwerk zal zijn en hoe gunstiger de concurrentie zal zijn. Daarom hebben China Telecom, China Mobile en China Unicom de afgelopen jaren fel gestreden om de laagfrequente banden.

Sommige frequentiebanden worden zelfs zo genoemd—Gouden band.

This is why, in the 5G era, operators are desperately fighting against equipment manufacturers, hoping to reduce the price of base stations.

Om de kostendruk op de netwerkaanleg te verlagen, rekening houdend met de hoge frequentie, is het daarom, op basis van bovenstaande redenen, noodzakelijk om het volgende te doen:5G must find a new way out.

Wat zijn de uitwegen?

First, there is the micro base station.

5

micro-basisstation

Er zijn twee soorten basisstations: microbasisstations en macrobasisstations. Zoals de namen al aangeven, is een microbasisstation erg klein en een macrobasisstation erg groot!

Macro-basisstation:

Gebruikt in de buitenlucht, bouw er een om een ​​groot gebied te bedekken.

Microbasisstation:

Doesn’t it look cool?

Er bestaan ​​zelfs nog kleinere exemplaren, zo groot als een handpalm.

Er zijn tegenwoordig inderdaad veel microbasisstations, vooral in stedelijke gebieden en binnenshuis, waar ze vaak te vinden zijn.

In het 5G-tijdperk zullen er meer microbasisstations zijn, die overal geïnstalleerd zullen worden en bijna overal zichtbaar zullen zijn.

Je vraagt ​​je vast af: heeft het veel gevolgen voor het menselijk lichaam als er zoveel basisstations om ons heen zijn?

My answer is - no.

In feite, in tegenstelling tot wat men traditioneel denkt,Hoe groter het aantal basisstations, hoe lager de straling!

Denk er eens over na: is het in de winter, in een huis met een groep mensen, beter om één krachtige kachel te hebben of meerdere kachels met een laag vermogen?

Krachtige oplossing▼

Energiezuinige oplossing▼

De afbeelding hierboven is in één oogopslag duidelijk.Het basisstation is klein en verbruikt weinig stroom, wat voor iedereen prettig is.Als je slechts één groot basisstation gebruikt, zal de straling groot zijn als het dichtbij is, maar als het ver weg is, is er geen signaal, wat niet goed is.

6

Waar is de antenne gebleven?

Is het je opgevallen dat mobiele telefoons vroeger hele lange antennes hadden, en dat de eerste modellen ook kleine, uitstekende antennes hadden? Waarom hebben onze mobiele telefoons tegenwoordig geen antennes meer?

Het is namelijk niet zo dat we geen antennes nodig hebben;The antenna got smaller.

Op basis van de antenne-eigenschappen moet de antennelengte evenredig zijn met de golflengte, ongeveer tussen 1/10 en 1/4.

Naarmate de tijd verstrijkt, wordt de communicatiefrequentie van onze mobiele telefoons steeds hoger, de golflengte steeds korter en de antennes ook steeds kleiner!

Voor millimetergolfcommunicatie is de antenne nu ook geschikt voor millimetergolven. . .

This means that the antenna can be inserted into the mobile phone, or even many antennas can be inserted. . .

Dit is de op twee na grootste doorbraak in 5G-technologie.

7

Ｍassive MIMO

(Multi-antenna technology)

MIMO staat voor "Multiple-Input Multiple-Output", waarbij meerdere antennes zenden en meerdere antennes ontvangen.

In het LTE-tijdperk hadden we al MIMO, maar het aantal antennes was niet groot. Het kon eigenlijk alleen maar als een uitgeklede versie van MIMO worden beschouwd.

In het 5G-tijdperk wordt de MIMO-technologie verder ontwikkeld en is nu uitgegroeid tot een verbeterde versie van Massive MIMO (Massive: grootschalig, massaal).

Een mobiele telefoon bevat meerdere antennes, om nog maar te zwijgen van een basisstation.

Vroeger hadden basisstations maar een paar antennes:

In het 5G-tijdperk wordt het aantal antennes niet berekend op basis van de wortel, maar op basis van "array"... "antenne-array"... Op het eerste gezicht heeft het iets weg van trypofobie...

De afstand tussen de antennes mag echter niet te klein zijn.

Vanwege de eigenschappen van antennes vereist een antenne-array dat de afstand tussen de antennes groter is dan een halve golflengte. Als de afstand te klein is, zullen ze elkaar storen en het verzenden en ontvangen van signalen beïnvloeden.

8

bundelvorming

Iedereen heeft wel eens een gloeilamp zien branden, toch?

In feite is het, wanneer het basisstation een signaal uitzendt, een beetje zoals een gloeilamp die gaat branden.

Het signaal wordt uitgezonden naar de omgeving. Bij licht wordt natuurlijk de hele ruimte verlicht. Als je slechts een bepaald gebied of object wilt verlichten, gaat het meeste licht verloren.

The same goes for base stations, where a lot of energy and resources are wasted.

Kunnen we een onzichtbare hand vinden om het verstrooide licht te bundelen?

Dit bespaart niet alleen energie, maar zorgt er ook voor dat het te verlichten gebied voldoende licht krijgt.

Het antwoord is: ja.

Dit is beamforming.

Op het basisstation is een antenne-array aangebracht. Door de fase van het radiofrequentiesignaal te regelen, wordt de bundel van de elektromagnetische golf na interactie zeer smal en gericht op de mobiele telefoon waaraan de service wordt geleverd. De richting van de bundel kan worden aangepast aan de beweging van de mobiele telefoon.

Deze ruimtelijke multiplexingtechnologie verandert de dekking van een omnidirectioneel signaal naar een nauwkeurige, gerichte service zonder interferentie tussen de stralen.Door meer communicatieverbindingen in dezelfde ruimte te creëren, wordt de servicecapaciteit van het basisstation aanzienlijk verbeterd.

Rechte lijnen kunnen in gebogen lijnen worden verdeeld... Is er nog iets dat communicatie-experts niet kunnen?

9

Breng me alsjeblieft geen geld in rekening, oké?

In het huidige mobiele communicatienetwerk worden, zelfs als twee mensen elkaar rechtstreeks bellen (of foto's naar elkaar sturen via hun mobiele telefoon), de signalen, inclusief besturingssignalen en datapakketten, via het basisstation doorgegeven.

In het 5G-tijdperk is dit niet per se het geval.

Het vijfde belangrijke kenmerk van 5G is D2D, oftewel Device to Device (apparaat-naar-apparaat).

10

Ｄ２Ｄ

In het 5G-tijdperk, als twee gebruikers die zich binnen hetzelfde basisstation bevinden met elkaar communiceren, worden hun gegevens niet langer via het basisstation doorgestuurd, maar rechtstreeks van mobiele telefoon naar mobiele telefoon.

Op deze manier wordt een grote hoeveelheid lucht bespaard en de druk op het basisstation verminderd.

Maar als je denkt dat je niet hoeft te betalen, dan doe je Tucson een slechte dienst.

De besturingsberichten moeten nog steeds vanaf het basisstation worden verzonden. U gebruikt frequentiebronnen. Hoe kan de operator u zomaar laten gaan?

postscriptum

Ik geloof dat iedereen dankzij dit artikel een goed begrip heeft van 5G en de communicatietechnologie die erachter schuilgaat. En dit alles is gebaseerd op wiskundige formules die zelfs een basisschoolleerling kan begrijpen. Toch?

Communicatietechnologie is geen mysterie. 5G, het meest schitterende juweel in de kroon van de communicatietechnologie, is geen onbereikbare, revolutionaire innovatie. Het is eerder een evolutie van bestaande communicatietechnologie.

Zoals een expert zei -

De beperkingen van communicatietechnologie liggen niet in de technische technologie zelf, maar in conclusies gebaseerd op strenge wiskundige berekeningen. Het is in principe onmogelijk om die grenzen in de nabije toekomst te doorbreken.

How to further explore the potential of communications within the scope of scientific principles is the tireless pursuit of many strivers in the communications industry.

Oké, dat was het voor vandaag.

Dit artikel is overgenomen van "IoT IQ"Wij ondersteunen de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. Vermeld bij herpublicatie de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk contact met ons op zodat we de betreffende inhoud kunnen verwijderen."