5G'yi bu kadar basit ve anlaşılır bir şekilde anlatan ilk kişi sizsiniz.

1

Basit ve sihirli bir formül

Bugünkü hikaye bir formülle başlıyor.

Bu, hem basit hem de büyülü bir formül. Basit çünkü toplamda sadece 3 harften oluşuyor. Büyülü olduğu söyleniyor çünkü bu formül iletişim teknolojisinin derin sırlarını içeriyor ve gezegenimizdeki sayısız insan ona takıntılı.

Bu formül öyle——

Sanırım birçok öğrenci bu formülü tanıyor. Eğer tanımıyorsanız ve fen bilimleri öğrencisiyseniz, lütfen vaktiniz olduğunda ortaokul fizik öğretmeninizi arayın!

Lütfen açıklayın, yukarıdaki formül fiziğin temel formülüdür.Işık hızı = dalga boyu × frekans.

Bu formül için şunu söyleyebiliriz:İster 1G, ister 2G, ister 3G, ister 4G, ister 5G olsun, her şey aynı kalıyor. Hepsi bununla ilgili yaygara koparıyor ama "Beş Parmak Dağı"ndan aşağı inmiyorlar.

Size yavaş yavaş anlatayım.

2

Kablolu mu? Kablosuz mu?

İletişim teknolojisi, ister siyah teknoloji ister beyaz teknoloji olsun, nihayetinde iki türe ayrılabilir:Kablolu iletişim ve kablosuz iletişim.

Sizinle telefonda konuştuğumda, bilgi ve veriler ya havada (görünmez ve soyut) ya da fiziksel nesnelerde (görünür ve somut) iletilir.

Eğer fiziksel materyaller üzerinden iletiliyorsa, bu kablolu iletişimdir ve temelde bakır teller ve optik fiber kablolar kullanılır; bunların tümüne topluca kablolu ortam denir.

Veriler kablolu ortamlar üzerinden iletildiğinde, veri aktarım hızı çok yüksek değerlere ulaşabilir.

Optik fiberi örnek alarak, laboratuvarda,Tek bir optik fiberin maksimum hızı 26 Tbps'ye ulaştı... Bu, geleneksel ağ kablolarının hızının 26,000 katıdır...

Optik lif

Hava yoluyla yayılma, mobil iletişimde darboğazı oluşturmaktadır.

Günümüzde yaygın olarak kullanılan mobil iletişim standardı, teorik hızı yalnızca 150 Mbps olan (taşıyıcı birleştirme hariç) 4G LTE'dir. Bu, kablolu bağlantıyla tamamen kıyaslanamaz.

Dolayısıyla, 5G'nin uçtan uca yüksek hızlara ulaşması için odak noktası kablosuz kısımdaki darboğazı aşmak olmalıdır.

3

Ne büyülü bir dalga

Hepimizin bildiği gibi, kablosuz iletişim, iletişim kurmak için elektromanyetik dalgaları kullanır. Radyo dalgaları ve ışık dalgaları, her ikisi de elektromanyetik dalgalardır.

Elektromanyetik dalgaların işlevsel özellikleri frekansları tarafından belirlenir.Farklı frekanslardaki elektromanyetik dalgalar farklı özelliklere ve karakteristiklere sahiptir ve bu nedenle farklı kullanım alanları vardır.

Örneğin, yüksek frekanslı gama ışınları çok ölümcüldür ve tümör tedavisinde kullanılabilir.

elektromanyetik dalgaların sabit frekansı

Günümüzde iletişimimizi ağırlıklı olarak radyo dalgaları kullanarak sağlıyoruz. Elbette, LiFi gibi ışık dalgasıyla iletişim de giderek yaygınlaşıyor.

LiFi（Light Fidelity）,可见光通信

Konudan sapmadan, öncelikle radyo dalgasına geri dönelim.

Radyo dalgaları bir tür elektromanyetik dalgadır ve frekans kaynakları sınırlıdır.

Parazit ve çatışmaları önlemek amacıyla, radyo dalga otoyolundaki şeritleri daha da bölerek farklı nesnelere ve kullanımlara tahsis ediyoruz.

Radyo dalgalarının farklı frekanslardaki kullanımları

Lütfen yukarıdaki resimdeki kırmızı yazıya dikkat edin. Şimdiye kadar ağırlıklı olarak şunu kullandık:Cep telefonu iletişiminde orta frekanstan ultra yüksek frekansa kadar frekanslar kullanılır.

Örneğin, sıkça bahsedilen "GSM900" ve "CDMA800" aslında 900 MHz frekans bandında çalışan GSM'i ve 800 MHz frekans bandında çalışan CDMA'yı ifade eder.

Günümüzdeki küresel ana akım 4G LTE teknik standardı şunlara aittir:UHF ve UHF.

Ülkemizde ağırlıklı olarak UHF kullanılıyor:

Gördüğünüz gibi, 1G, 2G, 3G ve 4G'nin gelişmesiyle birlikte kullanılan radyo dalgalarının frekansı da giderek yükseliyor.

Bu neden?

Bunun başlıca nedeni,Frekans ne kadar yüksek olursa kullanılabilecek frekans kaynakları da o kadar zengin olur.Frekans kaynakları ne kadar zengin olursa, elde edilebilecek iletim hızı da o kadar yüksek olur.

Daha yüksek frekans → daha fazla kaynak → daha yüksek hız

Anlaması zor olmamalı, değil mi? Frekans kaynakları vagonlar gibidir. Frekans ne kadar yüksekse, o kadar çok vagon vardır ve aynı sürede o kadar çok bilgi yüklenebilir.

Peki, 5G'nin kullandığı spesifik frekans nedir?

Aşağıda gösterildiği gibi:

5G'nin frekans aralığı ikiye ayrılıyor: Biri 6 GHz'nin altında olup, mevcut 2/3/4G'den çok farklı değil. Diğeri ise çok yüksek frekanslarda çalışıyor.24GHz'in üzerinde.

Şu anda uluslararası alanda ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. 28GHz Deneyler yapın (bu frekans bandı aynı zamanda 5G için ilk ticari frekans bandı da olabilir).

Yukarıda bahsettiğimiz formüle göre 28 GHz üzerinden hesaplandığında:

Tamam, bu 5G'nin ilk teknik özelliği—

4

milimetre dalgası

Frekans karşılaştırma tablosunu şimdi tekrar yayınlamama izin verin lütfen:

Lütfen alt satıra dikkat edin. "Milimetre dalga" mı?

Devam et, devam et!

Tamam, yüksek frekans çok iyi olduğuna göre, mutlaka şunu soracaksınız:"Daha önce neden yüksek frekansları kullanmadık?"

Sebebi basit - kullanmak istemediğimden değil, maddi gücüm yetmediğinden.

Elektromanyetik dalgaların en belirgin özellikleri şunlardır: frekans ne kadar yüksekse, dalga boyu o kadar kısa olur ve doğrusal yayılıma o kadar yakın olur (kırınım yeteneği o kadar kötüleşir).Frekans ne kadar yüksek olursa yayılma ortamındaki zayıflama da o kadar büyük olur.

Lazer işaretleyiciye bakın (dalga boyu yaklaşık 635 nm). Yaydığı ışık düzdür. Engellenirse, geçemez.

Uydu iletişimi ve GPS navigasyonuna baktığımızda (dalga boyu yaklaşık 1 cm), engeller varsa sinyal olmaz.

Uydu anteninin büyük haznesi, uydunun yönüne doğru kalibre edilmelidir; aksi takdirde en ufak bir sapma bile sinyal kalitesini etkileyecektir.

Mobil iletişim yüksek frekans bantlarını kullanıyorsa, en büyük sorunu şudur:İletim mesafesi büyük ölçüde kısalır ve kapsama alanı büyük ölçüde zayıflar.

aynı alanı kapsayan,5G için gerekli baz istasyonu sayısı, 4G için gereken sayıyı büyük ölçüde aşacaktır.

Baz istasyonu sayısı ne anlama geliyor? Para! Yatırım! Maliyet!

Frekans ne kadar düşük olursa, şebeke kurulumu o kadar ucuz olur ve rekabet o kadar elverişli hale gelir. Bu nedenle, son yıllarda China Telecom, China Mobile ve China Unicom düşük frekans bantları için kıyasıya mücadele veriyor.

Bazı frekans bantlarına ise —— denir.Altın bant.

Bu nedenle, 5G çağında operatörler, baz istasyonlarının fiyatını düşürme umuduyla ekipman üreticileriyle kıyasıya mücadele ediyorlar.

Bu nedenle, yukarıda belirtilen sebeplerden hareketle, yüksek frekans koşulu altında şebeke kurulumundaki maliyet baskısını azaltmak amacıyla,5G yeni bir çıkış yolu bulmalı.

Çıkış yolları nelerdir?

İlk olarak, mikro baz istasyonu var.

5

mikro baz istasyonu

Baz istasyonlarının iki türü vardır: mikro baz istasyonları ve makro baz istasyonları. İsimlerinden de anlaşılacağı gibi, mikro baz istasyonu çok küçük, makro baz istasyonu ise çok büyüktür!

Makro baz istasyonu:

Genellikle açık alanlarda kullanılır, geniş bir alanı kaplayacak şekilde inşa edilebilir.

Mikro baz istasyonu:

Çok havalı görünmüyor mu?

Avuç içi büyüklüğünde daha küçükleri bile var.

Aslında, özellikle kentsel alanlarda ve kapalı mekanlarda, sıklıkla görülen birçok mikro baz istasyonu bulunmaktadır.

5G çağında, her yere kurulacak ve neredeyse her yerde görülebilecek daha fazla mikro baz istasyonu olacak.

Elbette şu soruyu soracaksınız: Çevremizde bu kadar çok baz istasyonu olmasının insan vücudu üzerinde herhangi bir etkisi olacak mı?

Cevabım hayır.

Aslında, geleneksel anlayışın aksine,Baz istasyonu sayısı ne kadar fazla olursa, radyasyon o kadar az olur!

Şöyle düşünün, kışın, kalabalık bir evde, tek bir yüksek güçlü ısıtıcı mı yoksa birkaç düşük güçlü ısıtıcı mı daha iyidir?

Yüksek güç çözümü▼

Düşük güç tüketimli çözüm▼

Yukarıdaki resim ilk bakışta nettir.Baz istasyonu küçük ve düşük güç tüketimli, bu da herkes için iyi.Sadece tek bir büyük baz istasyonu kullanırsanız, yakın mesafede olması durumunda radyasyon yüksek olur, ancak uzak mesafede olması durumunda sinyal olmaz ki bu iyi bir şey değil.

6

Anten nereye gitti?

Cep telefonlarının eskiden çok uzun antenlere sahip olduğunu, hatta ilk cep telefonlarının küçük, çıkıntılı antenleri olduğunu fark ettiniz mi? Peki, günümüz cep telefonlarında neden anten yok?

Aslında, antenlere ihtiyacımız olmadığı anlamına gelmiyor bu;Anten küçüldü.

Anten özelliklerine göre, anten uzunluğu dalga boyuna orantılı olmalı, yaklaşık olarak 1/10 ile 1/4 arasında olmalıdır.

Zaman değiştikçe, cep telefonlarımızın iletişim frekansı giderek yükseliyor, dalga boyu giderek kısalıyor ve antenler de giderek kısalıyor!

Milimetre dalga iletişimi için anten de milimetre seviyesine indi...

Bu, antenin cep telefonuna takılabileceği, hatta birden fazla antenin takılabileceği anlamına gelir...

Bu, 5G'nin üçüncü en büyük "katil" özelliğidir.

7

Ｍasif MIMO

(Çoklu anten teknolojisi)

MIMO, "Çoklu Giriş Çoklu Çıkış" anlamına gelir; birden fazla anten iletim yapar ve birden fazla anten alım yapar.

LTE döneminde zaten MIMO vardı, ancak anten sayısı fazla değildi. Bu nedenle MIMO'nun daha küçük bir versiyonu olarak nitelendirilebilir.

5G çağında MIMO teknolojisi geliştirilmeye devam ediyor ve şimdi Massive MIMO'nun (Massive: büyük ölçekli, devasa) geliştirilmiş bir versiyonu haline geldi.

Cep telefonlarında, baz istasyonunu saymazsak bile, birden fazla anten bulunur.

Geçmişte baz istasyonlarında yalnızca birkaç anten bulunuyordu:

5G çağında anten sayısı kökten değil, "dizi" ile hesaplanıyor... "anten dizisi"... İlk bakışta, tripofobi ritmine benziyor...

Ancak antenler arasındaki mesafe çok yakın olmamalıdır.

Anten özelliklerinden dolayı, çoklu anten dizilerinde antenler arasındaki mesafenin yarım dalga boyundan fazla olması gerekir. Mesafe yakın olursa, birbirleriyle etkileşime girerler ve sinyallerin gönderilip alınmasını etkilerler.

8

beamforming

Herkes bir ampulün yandığını görmüştür, değil mi?

Aslında, baz istasyonu sinyal gönderdiğinde, bu biraz ampulün yanmasına benziyor.

Sinyal çevreye yayılır. Işık söz konusu olduğunda, elbette tüm odayı aydınlatır. Sadece belirli bir alanı veya nesneyi aydınlatmak istiyorsanız, ışığın büyük bir kısmı boşa gider...

Aynı durum baz istasyonları için de geçerli; buralarda da çok fazla enerji ve kaynak israf ediliyor.

Dağınık ışığı bir araya getirecek görünmez bir el bulabilir miyiz?

Bu, yalnızca enerji tasarrufu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda aydınlatılacak alanın yeterli ışık almasını da garanti eder.

Cevap: evet.

Bu, ışın demeti oluşturma (beamforming) yöntemidir.

Baz istasyonuna bir anten dizisi yerleştirilmiştir ve radyo frekans sinyalinin fazı kontrol edilerek, etkileşimden sonra elektromanyetik dalganın lobu çok daralır ve hizmet sağladığı cep telefonuna doğru yönelir; ayrıca cep telefonunun hareketine göre yönü değiştirilebilir.

Bu uzamsal çoklama teknolojisi, çok yönlü sinyal kapsamından, ışınlar arasında parazit olmadan hassas yönlü hizmete geçiş sağlar.Aynı alanda daha fazla iletişim bağlantısı sağlayarak baz istasyonunun hizmet kapasitesini önemli ölçüde artırın.

Düz çizgiler, eğri çizgilere ayrılabilir... İletişim uzmanlarının yapamayacağı başka bir şey var mı?

9

Benden hiçbir ücret almayın, tamam mı?

Günümüzün mobil iletişim ağında, iki kişi yüz yüze birbirlerinin cep telefonlarını arasalar (veya cep telefonları aracılığıyla birbirlerine fotoğraf gönderseler) bile, kontrol sinyalleri ve veri paketleri de dahil olmak üzere sinyaller baz istasyonu üzerinden iletilir...

5G çağında bu durum her zaman böyle olmayabilir.

5G'nin beşinci önemli özelliği ise D2D, yani Cihazdan Cihaza bağlantıdır.

10

Ｄ２Ｄ

5G çağında, aynı baz istasyonuna bağlı iki kullanıcı birbirleriyle iletişim kurarsa, verileri artık baz istasyonu üzerinden iletilmeyecek, doğrudan cep telefonundan cep telefonuna aktarılacaktır...

Bu sayede büyük miktarda hava kaynağı tasarrufu sağlanır ve baz istasyonu üzerindeki baskı azalır.

Ancak, ödeme yapmanız gerekmediğini düşünüyorsanız, Tucson'a haksızlık ediyorsunuz demektir.

Kontrol mesajlarının hâlâ baz istasyonundan gönderilmesi gerekiyor. Spektrum kaynaklarını kullanıyorsunuz. Operatör nasıl olur da gitmenize izin verir?

dipnot

Bu makale sayesinde herkesin 5G ve arkasındaki iletişim bilgisi hakkında derinlemesine bir anlayışa sahip olduğuna inanıyorum. Ve tüm bunlar, ilkokul öğrencisinin bile anlayabileceği matematiksel formüllere dayanıyor. Öyle değil mi?

İletişim teknolojisi gizemli bir şey değil. İletişim teknolojisinin tacındaki en göz kamaştırıcı mücevher olan 5G, ulaşılmaz, yenilikçi ve devrim niteliğinde bir teknoloji değil; daha ziyade mevcut iletişim teknolojisinin bir evrimi.

Bir uzmanın dediği gibi -

İletişim teknolojisinin sınırları, teknik teknolojideki sınırlamalar değil, titiz matematiksel hesaplamalara dayalı çıkarımlardır. Öngörülebilir gelecekte bu sınırları aşmak temelde imkansızdır.

İletişimin potansiyelini bilimsel prensipler çerçevesinde daha da keşfetmenin yolları, iletişim sektöründeki birçok girişimcinin yorulmak bilmeyen arayışıdır.

Tamam, bugünlük bu kadar.

Bu makale "IoT IQFikri mülkiyet haklarının korunmasını destekliyoruz, yeniden yayınlarken lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir ihlal söz konusuysa, silinmesi için lütfen bizimle iletişime geçin.