一個簡單且神奇的公式
今天的故事,從一個公式開始講起。
這是一個既簡單又神奇的公式。說它簡單,是因為它一共只有 3 個字母。而說它神奇,是因為這個公式蘊含了博大精深的通信技術(shù)奧秘,這個星球上有無數(shù)的人都在為之魂牽夢繞。
這個公式,就是它——
我相信很多同學(xué)都認出這個公式了,如果沒認出來,而且你又是一個理科生的話,請記得有空多給你的中學(xué)物理老師打打電話!
解釋一下,上面這個公式,這是物理學(xué)的基本公式,光速=波長×頻率。
對于這個公式,可以這么說:無論是 1G、2G、3G,還是 4G、5G,萬變不離其宗,全部都是在它身上做文章,沒有跳出它的“五指山”。
且聽我慢慢道來。
02
有線?無線?
通信技術(shù),無論什么黑科技白科技,歸根到底,就分為兩種——有線通信和無線通信。
我和你打電話,信息數(shù)據(jù)要么在空中傳播(看不見、摸不著),要么在實物上傳播(看得見、摸得著)。
如果是在實體物質(zhì)上傳播,就是有線通信,基本上就是用的銅線、光纖這些線纜,統(tǒng)稱為有線介質(zhì)。
在有線介質(zhì)上傳播數(shù)據(jù),速率可以達到很高的數(shù)值。
以光纖為例,在實驗室中,單條光纖最大速度已達到了26Tbps。。。是傳統(tǒng)網(wǎng)線的兩萬六千倍。。。
光纖
而空中傳播這部分,才是移動通信的瓶頸所在。
目前主流的移動通信標(biāo)準(zhǔn),是 4G LTE,理論速率只有 150Mbps(不包括載波聚合)。這個和有線是完全沒辦法相比的。
所以,5G 如果要實現(xiàn)端到端的高速率,重點是突破無線這部分的瓶頸。
03
好神奇的波
大家都知道,無線通信就是利用電磁波進行通信。電波和光波,都屬于電磁波。
電磁波的功能特性,是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波,有不同的屬性特點,從而有不同的用途。
例如,高頻的 γ 射線,具有很大的殺傷力,可以用來治療腫瘤。
電磁波的不斷頻率
我們目前主要使用電波進行通信。當(dāng)然,光波通信也在崛起,例如 LiFi。
LiFi(Light Fidelity),可見光通信
不偏題,回到電波先。
電波屬于電磁波的一種,它的頻率資源是有限的。
為了避免干擾和沖突,我們在電波這條公路上進一步劃分車道,分配給不同的對象和用途。
不同頻率電波的用途
請大家注意上面圖中的紅色字體。一直以來,我們主要是用中頻~超高頻進行手機通信的。
例如經(jīng)常說的“GSM900”、“CDMA800”,其實意思就是指,工作頻段在 900MHz 的 GSM,和工作頻段在 800MHz 的 CDMA。
目前全球主流的 4G LTE 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),屬于特高頻和超高頻。
我們國家主要使用超高頻:
大家能看出來,隨著 1G、2G、3G、4G 的發(fā)展,使用的電波頻率是越來越高的。
這是為什么呢?
這主要是因為,頻率越高,能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富,能實現(xiàn)的傳輸速率就越高。
更高的頻率更多的資源更快的速度
應(yīng)該不難理解吧?頻率資源就像車廂,越高的頻率,車廂越多,相同時間內(nèi)能裝載的信息就越多。
那么,5G 使用的頻率具體是多少呢?
如下圖所示:
5G 的頻率范圍,分為兩種:一種是 6GHz 以下,這個和目前我們的2/3/4G 差別不算太大。還有一種,就很高了,在 24GHz 以上。
目前,國際上主要使用 28GHz 進行試驗(這個頻段也有可能成為 5G 最先商用的頻段)。
如果按 28GHz 來算,根據(jù)前文我們提到的公