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5G的工作原理和优势

发布时间:2019-09-12 浏览: 3027

5G的工作原理

导言:

    先引用一个马克思政治经济学的观点来避避邪:生产力决定生产关系。把这个理论套用到全球来看,人类生产力发展到今天,新的生产关系正在逐渐浮现,这就是全球化。只要生产力发展是必然的,全球化趋势就是必然的。反全球化就是一群卫道士的自我安慰,就像项羽恢复分封制、袁世凯恢复帝制的结局一样。——献给正遭美帝围剿的华为5G。

    要说通信技术就必须先给大家复习电磁波,在日常生活中,除了原子电子之外,剩下的几乎全是电磁波,红外线、紫外线、太阳光、电灯光、wifi信号、手机信号、电脑辐射、核辐射,等等。只要是波,就逃不过三个参数:波速、波长、振幅。电磁波的速度是恒定的光速,因此只需考虑:波长(或频率)、振幅(不考虑方向),其中频率对通讯来说尤为重要。

    电磁波就一个原则:频率越高,对应着波长就越短,能量越高,散射越少,但衰减快,穿透性差,并且对人体伤害大。

    长的电磁波波长能到1亿米,频率3Hz,1秒钟三个波,如果用来通信的话,等你一句话说完,就可以过年了。

    稍微正常点的电磁波,波长几万米,用这通信,就一个字:稳!江河大山都挡不住,甚至能穿透几十米深的海水(海水导电,是电磁波的克星)。不过就这点频率,只能勉强携带点信息,发一个hello,大概需要半小时,也就比写信稍微强点。因为超长波实在是稳,一般用在岸台向潜艇单向发送命令。

    再短点,几十米波长的电磁波,频率就到了百万赫兹MHz级别,能携带的信息就很可观了,一句话至少能说利索了。而且照样还能跑很远,几百公里不在话下,所以收音机广播、电报、业余无线电一般用这个频段。

    波长再短点,到了1米~1厘米,就有意思了。一方面,虽然衰减已经很明显了,但一口气还能跑个百十公里,够用;另一方面,频率到了GHz级别,能携带足够多的信息,不但话能说利索了,还有多余功夫让你加个密什么的。所以这个波段是通信的焦点,什么1G2G3G4G,什么卫星通信雷达通信,全在这,统称微波通信。

    到了毫米级,电磁波就跑不了多远了,虽然毫米波不太发散,但很容易被周边物质吸收或反射,几乎没啥穿透性,用来通信很鸡肋,不过用在导弹导引雷达或微波炉上棒棒的。但,毕竟频率超过了30GHz,携带的信息量实在太馋人,要不还是试试吧!于是,5G来了。

    对比4G,4G基站会向所有的方向发射数据,当信号覆盖的区域没有人上网时,这可能会造成能量的浪费,而5G使用了更短的波长,所有将采用更小的天线。这样能精确控制信号的方向。所以,一个 鞋盒大小的5G基站,将能安装更多的天线,这样意味着单位面积的5G网络支持的设备将比4G多上千个。

    4G的网络延迟大概是50ms,而5G网络延迟仅为1ms,这将无法满足无人驾驶汽车所需要的响应时间。比如,一辆无人驾驶汽车以100km/h的速度在高速上飞奔。50ms的时间大概行驶近2米距离。这可能是生死的差距。而5G网络低至1ms的延迟,让自动驾驶汽车在马路上畅行无阻成为了可能。

    5G网络下,用户几秒内就能在手机上共享、下载一部高清视频,而4G用户则望尘莫及。因为估计4K视频流需要最低下载速度为25MBps,而5G将能提供100MBps的最低下载速度,4G则会低于10MBps。所以,在5G网络下,4K视频直播才能真正的落地。

    5G是一种“量子跃进”,与3G到4G的渐进变化截然不同,5G技术的快、稳、密将催化出颠覆性应用场景,如AR增强现实、无人自动驾驶、万物联网等。

    我觉得,5G与4G的差异,比得上4G和1G的差异。

参考资料:

        电子说《5G的原理和应用详细讲解》——老和山下的小学僧

        简书《5G与4G的不同工作原理》——飞鱼的传说

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