Sự khác biệt giữa 5G và 4G là gì?

Sự khác biệt giữa 5G và 4G là gì?

Câu chuyện hôm nay bắt đầu bằng một công thức.

Đó là một công thức đơn giản nhưng kỳ diệu.Nó đơn giản vì nó chỉ có ba chữ cái.Và thật tuyệt vời vì nó là một công thức ẩn chứa sự bí ẩn của công nghệ truyền thông.

Công thức là:

Cho phép tôi giải thích công thức, đó là công thức vật lý cơ bản, tốc độ ánh sáng = bước sóng * tần số.

Về công thức thì có thể nói: dù là 1G, 2G, 3G hay 4G, 5G đều là của nó.

Có dây?Không dây?

Chỉ có hai loại công nghệ truyền thông – truyền thông có dây và truyền thông không dây.

Nếu tôi gọi cho bạn, dữ liệu thông tin ở dạng không khí (vô hình và vô hình) hoặc vật chất (hữu hình và hữu hình).

Nếu nó được truyền trên các vật liệu vật lý, thì đó là giao tiếp có dây.Nó được sử dụng dây đồng, cáp quang, v.v., tất cả được gọi là phương tiện có dây.

Khi dữ liệu được truyền qua phương tiện có dây, tốc độ có thể đạt giá trị rất cao.

Ví dụ, trong phòng thí nghiệm, tốc độ tối đa của một sợi quang đã đạt tới 26Tbps;nó gấp hai mươi sáu nghìn lần cáp truyền thống.

Cáp quang

Truyền thông trên không là nút cổ chai của truyền thông di động.

Tiêu chuẩn di động chính hiện tại là 4G LTE, tốc độ lý thuyết chỉ 150Mbps (không bao gồm tổng nhà mạng).Điều này hoàn toàn không là gì so với cáp.

Vì thế,nếu 5G muốn đạt được tốc độ cao từ đầu đến cuối, thì điểm quan trọng là vượt qua nút cổ chai không dây.

Như chúng ta đã biết, truyền thông không dây là việc sử dụng sóng điện từ để liên lạc.Sóng điện tử và sóng ánh sáng đều là sóng điện từ.

Tần số của nó xác định chức năng của sóng điện từ.Sóng điện từ có tần số khác nhau có các đặc tính khác nhau và do đó có những công dụng khác.

Ví dụ, tia gamma tần số cao có khả năng gây chết người đáng kể và có thể được sử dụng để điều trị các khối u.

Chúng ta hiện nay chủ yếu sử dụng sóng điện để liên lạc.tất nhiên, có sự gia tăng của truyền thông quang học, như LIFI.

LiFi (độ trung thực của ánh sáng), giao tiếp ánh sáng nhìn thấy được.

Hãy trở lại với sóng vô tuyến trước.

Điện tử thuộc về một loại sóng điện từ.Tài nguyên tần số của nó bị hạn chế.

Chúng tôi chia tần số thành các phần khác nhau và gán chúng cho các đối tượng và mục đích sử dụng khác nhau để tránh nhiễu và xung đột.

Việc sử dụng sóng vô tuyến có tần số khác nhau

Chúng tôi chủ yếu sử dụngMF-SHFcho truyền thông điện thoại di động.

Ví dụ: “GSM900” và “CDMA800” thường đề cập đến GSM hoạt động ở 900 MHz và CDMA hoạt động ở 800 MHz.

Hiện tại, tiêu chuẩn công nghệ 4G LTE chủ đạo của thế giới thuộc về UHF và SHF.

Trung Quốc chủ yếu sử dụng SHF

Như bạn thấy, với sự phát triển của 1G, 2G, 3G, 4G, tần số vô tuyến được sử dụng ngày càng cao.

Tại sao?

Điều này chủ yếu là do tần số càng cao thì càng có nhiều tài nguyên tần số.Càng có nhiều tài nguyên tần số, tốc độ truyền có thể đạt được càng cao.

Tần số cao hơn có nghĩa là nhiều tài nguyên hơn, có nghĩa là tốc độ nhanh hơn.

Vì vậy, 5 G sử dụng tần số cụ thể là gì?

Như hình dưới đây:

Dải tần của 5G được chia thành hai loại: một loại dưới 6GHz, không quá khác biệt so với 2G, 3G, 4G hiện tại của chúng ta và loại còn lại cao, trên 24GHz.

Hiện tại, 28GHz là băng tần thử nghiệm quốc tế hàng đầu (dải tần này cũng có thể trở thành băng tần thương mại đầu tiên cho 5G)

Nếu tính theo 28GHz thì theo công thức chúng tôi nêu ở trên:

Chà, đó là tính năng kỹ thuật đầu tiên của 5G

sóng milimet

Cho phép tôi hiển thị lại bảng tần số:

Hãy chú ý đến dòng dưới cùng.Đó làsóng milimet!

Chà, vì tần số cao rất tốt, tại sao chúng ta không sử dụng tần số cao trước đây?

Lý do rất đơn giản:

–không phải là bạn không muốn sử dụng nó.Đó là bạn không đủ khả năng đó.

Đặc điểm nổi bật của sóng điện từ: tần số càng cao thì bước sóng càng ngắn, càng gần phương truyền thẳng (khả năng nhiễu xạ càng kém).Tần số càng cao, sự suy giảm trong môi trường càng lớn.

Nhìn vào bút laser của bạn (bước sóng khoảng 635nm).Ánh sáng phát ra là thẳng.Nếu bạn chặn nó, bạn không thể vượt qua.

Sau đó nhìn vào liên lạc vệ tinh và định vị GPS (bước sóng khoảng 1cm).Nếu có vật cản, sẽ không có tín hiệu.

Cái bô lớn của vệ tinh phải được hiệu chỉnh để hướng vệ tinh đi đúng hướng, nếu không lệch một chút cũng ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu.

Nếu thông tin di động sử dụng băng tần cao, vấn đề đáng kể nhất của nó là khoảng cách truyền bị rút ngắn đáng kể và khả năng phủ sóng giảm đi rất nhiều.

Để bao phủ cùng một khu vực, số lượng trạm gốc 5G cần thiết sẽ vượt xa 4G đáng kể.

Số lượng trạm gốc có nghĩa là gì?Tiền, đầu tư và chi phí.

Tần số càng thấp, mạng sẽ càng rẻ và càng cạnh tranh.Đó là lý do tại sao tất cả các nhà mạng đã phải vật lộn cho các dải tần số thấp.

Một số dải thậm chí còn được gọi là – dải tần số vàng.

Do đó, dựa trên những lý do trên, với tiền đề tần số cao, để giảm áp lực chi phí xây dựng mạng, 5G phải tìm một lối thoát mới.

Và đâu là lối thoát?

Đầu tiên, có trạm cơ sở vi mô.

trạm gốc siêu nhỏ

Có hai loại trạm gốc, trạm gốc vi mô và trạm gốc vĩ mô.Nhìn vào cái tên, và trạm gốc vi mô rất nhỏ;trạm cơ sở vĩ mô là rất lớn.

Trạm cơ sở vĩ mô:

Để bao phủ một khu vực rộng lớn.

Trạm gốc siêu nhỏ:

Rất nhỏ.

Nhiều trạm cơ sở siêu nhỏ hiện nay, đặc biệt là ở các khu vực đô thị và trong nhà, thường có thể được nhìn thấy.

Trong tương lai, khi nói đến 5G, sẽ có nhiều hơn nữa và chúng sẽ được cài đặt ở mọi nơi, hầu như ở mọi nơi.

Bạn có thể hỏi, liệu có bất kỳ tác động nào đối với cơ thể con người nếu có rất nhiều trạm gốc xung quanh không?

Câu trả lời của tôi là –không.

Càng có nhiều trạm gốc thì càng có ít bức xạ.

Hãy nghĩ xem, vào mùa đông, trong một ngôi nhà có nhiều người, nên có một máy sưởi công suất cao hay nhiều máy sưởi công suất thấp?

Trạm cơ sở nhỏ, công suất thấp và phù hợp với mọi người.

Nếu chỉ có một trạm gốc lớn thì bức xạ là đáng kể và quá xa thì không có tín hiệu.

Anten ở đâu?

Bạn có nhận thấy rằng trước đây điện thoại di động có ăng-ten dài và điện thoại di động đời đầu có ăng-ten nhỏ không?Tại sao chúng ta không có ăng-ten bây giờ?

Chà, không phải là chúng ta không cần ăng-ten;đó là ăng-ten của chúng tôi đang trở nên nhỏ hơn.

Theo đặc điểm của ăng-ten, chiều dài của ăng-ten phải tỷ lệ thuận với bước sóng, khoảng từ 1/10 ~ 1/4

Khi thời gian thay đổi, tần số liên lạc của điện thoại di động của chúng ta ngày càng cao hơn, bước sóng ngày càng ngắn hơn và ăng-ten cũng sẽ trở nên nhanh hơn.

Giao tiếp sóng milimet, ăng-ten cũng trở thành cấp độ milimet

Điều này có nghĩa là ăng-ten có thể được lắp hoàn toàn vào điện thoại di động và thậm chí một số ăng-ten.

Đây là chìa khóa thứ ba của 5G

Massive MIMO (Công nghệ đa ăng-ten)

MIMO, có nghĩa là nhiều đầu vào, nhiều đầu ra.

Trong kỷ nguyên LTE, chúng ta đã có MIMO, nhưng số lượng ăng-ten không quá nhiều và chỉ có thể nói rằng đó là phiên bản trước của MIMO.

Trong kỷ nguyên 5G, công nghệ MIMO trở thành phiên bản nâng cao của Massive MIMO.

Một chiếc điện thoại di động có thể được trang bị nhiều ăng-ten, chưa kể đến các tháp di động.

Trong trạm cơ sở trước đó, chỉ có một vài ăng-ten.

Trong kỷ nguyên 5G, số lượng ăng-ten không được đo bằng miếng mà bằng dãy ăng-ten “Array”.

Tuy nhiên, các ăng-ten không nên quá gần nhau.

Do các đặc điểm của ăng-ten, một mảng nhiều ăng-ten yêu cầu khoảng cách giữa các ăng-ten phải được giữ trên một nửa bước sóng.Nếu chúng đến quá gần, chúng sẽ gây nhiễu lẫn nhau và ảnh hưởng đến việc truyền và nhận tín hiệu.

Khi trạm gốc truyền tín hiệu, nó giống như một bóng đèn.

Tín hiệu được phát ra xung quanh.Đối với ánh sáng, tất nhiên, là chiếu sáng cả căn phòng.Nếu chỉ để minh họa một khu vực hoặc đối tượng cụ thể, phần lớn ánh sáng sẽ bị lãng phí.

Trạm cơ sở là như nhau;rất nhiều năng lượng và tài nguyên bị lãng phí.

Vì vậy, nếu chúng ta có thể tìm thấy một bàn tay vô hình để trói ánh sáng tán xạ?

Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn đảm bảo khu vực cần chiếu sáng có đủ ánh sáng.

Câu trả lời là có.

Đây làBeamforming

Beamforming hoặc lọc không gian là một kỹ thuật xử lý tín hiệu được sử dụng trong các mảng cảm biến để truyền hoặc nhận tín hiệu định hướng.Điều này đạt được bằng cách kết hợp các phần tử trong một mảng ăng-ten sao cho các tín hiệu ở các góc cụ thể gặp nhiễu mang tính xây dựng trong khi các góc khác gặp nhiễu phá hoại.Beamforming có thể được sử dụng ở cả đầu truyền và đầu nhận để đạt được tính chọn lọc không gian.

Công nghệ ghép kênh không gian này đã thay đổi từ phạm vi phủ sóng tín hiệu đa hướng sang các dịch vụ định hướng chính xác, sẽ không can thiệp giữa các chùm trong cùng một không gian để cung cấp nhiều liên kết truyền thông hơn, cải thiện đáng kể khả năng phục vụ của trạm gốc.

Trong mạng di động hiện tại, ngay cả khi hai người gọi trực tiếp cho nhau, các tín hiệu được chuyển tiếp qua các trạm gốc, bao gồm tín hiệu điều khiển và gói dữ liệu.

Nhưng trong kỷ nguyên 5G, tình huống này không nhất thiết phải như vậy.

Tính năng quan trọng thứ năm của 5G —D2Dlà thiết bị đến thiết bị.

Trong kỷ nguyên 5G, nếu hai người dùng trong cùng một trạm gốc liên lạc với nhau, dữ liệu của họ sẽ không còn được chuyển tiếp qua trạm gốc nữa mà trực tiếp đến điện thoại di động.

Bằng cách này, nó tiết kiệm rất nhiều tài nguyên không khí và giảm áp lực cho trạm gốc.

Nhưng, nếu bạn nghĩ rằng bạn không phải trả tiền theo cách này, thì bạn đã nhầm.

Thông báo điều khiển cũng cần phải đi từ trạm cơ sở;bạn sử dụng tài nguyên quang phổ.Làm thế nào các nhà điều hành có thể để cho bạn đi?

Công nghệ truyền thông không phải là bí ẩn;với tư cách là viên ngọc quý của công nghệ truyền thông, 5G không phải là một công nghệ cách mạng đổi mới không thể tiếp cận;nó là sự phát triển của công nghệ truyền thông hiện có.

Như một chuyên gia đã nói—

Các giới hạn của công nghệ truyền thông không giới hạn ở các giới hạn kỹ thuật mà là các suy luận dựa trên toán học nghiêm ngặt, không thể phá vỡ trong thời gian ngắn.

Và làm thế nào để khám phá thêm tiềm năng của giao tiếp trong phạm vi các nguyên tắc khoa học là sự theo đuổi không mệt mỏi của nhiều người trong ngành truyền thông.