Chì ghjè a diffarenza trà 5G è 4G?
A storia d'oghje principia cù una formula.
Hè una formula simplice ma magica.Hè simplice perchè hà solu trè lettere.È hè stupente perchè hè una formula chì cuntene u misteru di a tecnulugia di cumunicazione.
A formula hè:
Permettimi di spiegà a formula, chì hè a formula fisica basica, a vitezza di a luce = lunghezza d'onda * frequenza.
In quantu à a formula, pudete dì: s'ellu hè 1G, 2G, 3G, o 4G, 5G, tuttu in u so propiu.
Wired?Wireless?
Ci hè solu dui tipi di tecnulugia di cumunicazione - a cumunicazione filu è a cumunicazione wireless.
Se ti chjamu, i dati di l'infurmazioni sò o in l'aria (invisibule è intangible) o u materiale fisicu (visibile è tangible).
S'ellu hè trasmessu nantu à i materiali fisichi, hè una cumunicazione cablata.Hè utilizatu filu di rame, fibra ottica, etc., tutti chjamati media wired.
Quandu i dati sò trasmessi nantu à i media cablati, a tarifa pò ghjunghje à valori assai alti.
Per esempiu, in u laboratoriu, a velocità massima di una sola fibra hà righjuntu 26Tbps;hè vintisimila volte di cable tradiziunale.
Fibra ottica
A cumunicazione aerea hè u collu di buttiglia di a cumunicazione mobile.
L'attuale standard mobile mainstream hè 4G LTE, una velocità teorica di solu 150 Mbps (escludendu l'aggregazione di u trasportatore).Questu hè tuttu nunda in paragunà à u cable.
Dunque,se 5G hè di ottene una alta velocità end-to-end, u puntu criticu hè di sfondà u collu di bottleneck wireless.
Comu tutti sapemu, a cumunicazione wireless hè l'usu di onde elettromagnetiche per a cumunicazione.Onde elettroniche è onde luminose sò tramindui onde elettromagnetiche.
A so frequenza determina a funzione di l'onda elettromagnetica.Onde elettromagnetiche di diverse frequenze anu caratteristiche diverse è cusì anu altri usi.
Per esempiu, i raghji gamma d'alta freccia anu una mortalità significativa è ponu esse usatu per trattà i tumuri.
Attualmente utilizemu principalmente onde elettriche per a cumunicazione.di sicuru, ci hè a crescita di cumunicazioni otticu, cum'è LIFI.
LiFi (fideltà di luce), cumunicazione di luce visibili.
Riturnemu prima à l'onde radio.
L'elettronica appartene à un tipu d'onda elettromagnetica.I so risorsi di frequenza sò limitati.
Avemu divisu a frequenza in diverse parti è l'assignemu à diversi oggetti è usi per evità interferenze è cunflitti.
| Nome di a banda | Abbreviazione | Numero di banda ITU | Frequenza è lunghezza d'onda | Esempiu di usi |
| Frequenza estremamente bassa | ELF | 1 | 3-30 Hz100.000-10.000 km | A cumunicazione cù i sottumarini |
| Super Low Frequency | SLF | 2 | 30-300 Hz10.000-1.000 km | A cumunicazione cù i sottumarini |
| Ultra Low Frequency | ULF | 3 | 300-3.000 Hz1.000-100 km | A cumunicazione sottumarina, a cumunicazione in e mine |
| Frequenza assai bassa | VLF | 4 | 3-30 kHz100-10 km | Navigazione, signali di u tempu, cumunicazione sottumarina, monitori di freccia cardiaca wireless, geofisica |
| Frequenza bassa | LF | 5 | 30-300KHz10-1 km | Navigazione, signali di u tempu, AM Longwave broadcasting (Europa è Parti di l'Asia), RFID, radio amatoriale |
| Frequenza Media | MF | 6 | 300-3.000 kHz1.000-100 m | Emissioni AM (onda media), radio amatoriale, balise avalanche |
| Alta Frequenza | HF | 7 | 3-30 MHz100-10 M | Trasmissioni d'onda corta, radiu di banda di i citadini, radio amatoriale è cumunicazioni di l'aviazione sopra l'orizzonte, RFID, radar over-the-horizon, stabilimentu di ligame automaticu (ALE) / cumunicazioni radio incidenza quasi verticale (NVIS), radiotelefonia marina è mobile. |
| Frequenza assai alta | VHF | 8 | 30-300 MHz10-1 m | FM, trasmissioni televisive, cumunicazioni in linea di vista terra-aerei è aerei-aerei, cumunicazioni mobili terrestri è marittimi, radio amatoriale, radio meteorologica |
| Frequenza ultra alta | UHF | 9 | 300-3.000 MHz1-0,1 m | Trasmissioni televisive, fornu à microonde, dispusitivi / cumunicazioni à microonde, radioastronomia, telefoni cellulari, LAN wireless, Bluetooth, ZigBee, GPS è radio bidirezionali cum'è mobili terrestri, radii FRS è GMRS, radio amatoriale, radio satellitare, Sistemi di cuntrollu remoto, ADSB |
| Super alta frequenza | SHF | 10 | 3-30 GHz100-10 mm | Radioastronomia, apparecchi / cumunicazioni à microonde, LAN wireless, DSRC, radar più muderni, satelliti di cumunicazione, trasmissione televisiva per cable è satellitari, DBS, radio amatoriale, radio satellitare |
| Frequenza estremamente alta | EHF | 11 | 30-300 GHz10-1 mm | Radioastronomia, relé radio à microonde à alta frequenza, telerilevamentu à microonde, radio amatoriale, arma d'energia diretta, scanner d'onda millimetrica, Wireless Lan 802.11ad |
| Terahertz o frequenza tremendamente alta | THz di THF | 12 | 300-3.000 GHz1-0,1 mm | L'imaghjini medichi sperimentali per rimpiazzà i raghji X, dinamica moleculare ultraveloce, fisica di materia condensata, spettroscopia di u duminiu di u tempu terahertz, computing / cumunicazioni terahertz, telerilevamentu. |
L'usu di onde radiu di diverse frequenze
Usemu principalmenteMF-SHFper a cumunicazione di u telefuninu.
Per esempiu, "GSM900" è "CDMA800" spessu si riferiscenu à GSM chì opera à 900MHz è CDMA chì funziona à 800MHz.
Attualmente, u standard di tecnulugia 4G LTE mainstream di u mondu appartene à UHF è SHF.
Cina usa principalmente SHF
Comu pudete vede, cù u sviluppu di 1G, 2G, 3G, 4G, a freccia di radiu utilizata hè sempre più alta.
Perchè?
Questu hè principalmente perchè più a freccia hè più alta, più risorse di frequenza dispunibuli.Quantu più risorse di frequenza sò dispunibili, u più altu u ritmu di trasmissione pò esse rializatu.
Una frequenza più alta significa più risorse, chì significa una velocità più veloce.
Allora, chì 5 G usa e frequenze specifiche?
Comu mostra quì sottu:
A gamma di freccia di 5G hè divisu in dui tipi: unu hè sottu à 6GHz, chì ùn hè micca troppu sfarente da a nostra attuale 2G, 3G, 4G, è l'altru, chì hè altu, sopra 24GHz.
Attualmente, 28GHz hè a prima banda di prova internaziunale (a banda di frequenza pò ancu diventà a prima banda di frequenza cummerciale per 5G)
Se calculatu da 28GHz, secondu a formula chì avemu citatu sopra:
Ebbè, questu hè a prima funzione tecnica di 5G
Onda millimetrica
Permettimi di mustrà di novu a tabella di freccia:
| Nome di a banda | Abbreviazione | Numero di banda ITU | Frequenza è lunghezza d'onda | Esempiu di usi |
| Frequenza estremamente bassa | ELF | 1 | 3-30 Hz100.000-10.000 km | A cumunicazione cù i sottumarini |
| Super Low Frequency | SLF | 2 | 30-300 Hz10.000-1.000 km | A cumunicazione cù i sottumarini |
| Ultra Low Frequency | ULF | 3 | 300-3.000 Hz1.000-100 km | A cumunicazione sottumarina, a cumunicazione in e mine |
| Frequenza assai bassa | VLF | 4 | 3-30 kHz100-10 km | Navigazione, signali di u tempu, cumunicazione sottumarina, monitori di freccia cardiaca wireless, geofisica |
| Frequenza bassa | LF | 5 | 30-300KHz10-1 km | Navigazione, signali di u tempu, AM Longwave broadcasting (Europa è Parti di l'Asia), RFID, radio amatoriale |
| Frequenza Media | MF | 6 | 300-3.000 kHz1.000-100 m | Emissioni AM (onda media), radio amatoriale, balise avalanche |
| Alta Frequenza | HF | 7 | 3-30 MHz100-10 M | Trasmissioni d'onda corta, radiu di banda di i citadini, radio amatoriale è cumunicazioni di l'aviazione sopra l'orizzonte, RFID, radar over-the-horizon, stabilimentu di ligame automaticu (ALE) / cumunicazioni radio incidenza quasi verticale (NVIS), radiotelefonia marina è mobile. |
| Frequenza assai alta | VHF | 8 | 30-300 MHz10-1 m | FM, trasmissioni televisive, cumunicazioni in linea di vista terra-aerei è aerei-aerei, cumunicazioni mobili terrestri è marittimi, radio amatoriale, radio meteorologica |
| Frequenza ultra alta | UHF | 9 | 300-3.000 MHz1-0,1 m | Trasmissioni televisive, fornu à microonde, dispusitivi / cumunicazioni à microonde, radioastronomia, telefoni cellulari, LAN wireless, Bluetooth, ZigBee, GPS è radio bidirezionali cum'è mobili terrestri, radii FRS è GMRS, radio amatoriale, radio satellitare, Sistemi di cuntrollu remoto, ADSB |
| Super alta frequenza | SHF | 10 | 3-30 GHz100-10 mm | Radioastronomia, apparecchi / cumunicazioni à microonde, LAN wireless, DSRC, radar più muderni, satelliti di cumunicazione, trasmissione televisiva per cable è satellitari, DBS, radio amatoriale, radio satellitare |
| Frequenza estremamente alta | EHF | 11 | 30-300 GHz10-1 mm | Radioastronomia, relé radio à microonde à alta frequenza, telerilevamentu à microonde, radio amatoriale, arma d'energia diretta, scanner d'onda millimetrica, Wireless Lan 802.11ad |
| Terahertz o frequenza tremendamente alta | THz di THF | 12 | 300-3.000 GHz1-0,1 mm | L'imaghjini medichi sperimentali per rimpiazzà i raghji X, dinamica moleculare ultraveloce, fisica di materia condensata, spettroscopia di u duminiu di u tempu terahertz, computing / cumunicazioni terahertz, telerilevamentu. |
Per piacè fate attenzione à u fondu.Hè chì aonda millimetrica!
Ebbè, postu chì l'alte frequenze sò cusì boni, perchè ùn avemu micca usatu alta frequenza prima?
U mutivu hè simplice:
- ùn hè micca chì ùn vulete micca aduprà.Hè chì ùn pudete micca permette.
E caratteristiche notevuli di l'onda elettromagnetica: più altu hè a freccia, più corta hè a lunghezza d'onda, più vicinu à a propagazione lineale (peghju hè a capacità di diffrazione).A più alta a frequenza, più grande hè l'attenuazione in u mediu.
Fighjate à a vostra penna laser (a lunghezza d'onda hè di circa 635 nm).A luce emessa hè dritta.Se u bluccate, ùn pudete micca passà.
Allora fighjate à e cumunicazioni satellitari è a navigazione GPS (a lunghezza d'onda hè di circa 1 cm).Se ci hè un ostaculu, ùn ci sarà micca signale.
U big pot di u satellitu deve esse calibratu per indicà u satellitu in a direzzione ghjusta, o ancu un ligeru misalignamentu affetterà a qualità di u signale.
Se a cumunicazione mobile usa a banda d'alta frequenza, u so prublema più significativu hè a distanza di trasmissione significativamente ridotta, è a capacità di copertura hè assai ridutta.
Per copre a listessa zona, u numeru di stazioni di basa 5G necessariu supererà significativamente 4G.
Chì significà u numeru di stazioni base?I soldi, l'investimentu è u costu.
A più bassa a frequenza, u più prezzu di a reta serà, è più competitiva serà.Hè per quessa chì tutti i trasportatori anu luttatu per bande di freccia bassa.
Certi bandi sò ancu chjamati - i bandi di frequenza d'oru.
Dunque, basatu nantu à i mutivi di sopra, sottu a premessa di alta frequenza, per riduce a pressione di u costu di a custruzzione di a rete, 5G deve truvà una nova manera di esce.
E quale sò a via d'uscita ?
Prima, ci hè a micro stazione di basa.
Micro stazione base
Ci hè dui tipi di stazioni di basa, stazioni di basa micro è stazioni di basa macro.Fighjate à u nome, è a stazione di basa micro hè chjuca;a stazione base macro hè enormosa.
Macro stazione base:
Per copre una grande zona.
Micro stazione base:
Assai picculu.
Parechje stazioni micro basi avà, soprattuttu in i zoni urbani è interni, spessu ponu esse vistu.
In u futuru, quandu si tratta di 5G, ci saranu assai più, è seranu stallati in ogni locu, quasi in ogni locu.
Puderete dumandà, ci sarà un impattu nant'à u corpu umanu se tanti stazioni basi sò intornu?
A mo risposta hè - no.
Più stazioni basi ci sò, menu radiazione ci hè.
Pensate à questu, in l'inguernu, in una casa cù un gruppu di persone, hè megliu avè un riscaldatore d'alta putenza o parechji calefactori di bassa putenza?
A piccula stazione di basa, bassa putenza è adatta per tutti.
Sì solu una grande stazione di basa, a radiazione hè significativa è troppu luntanu, ùn ci hè micca signale.
Induve hè l'antenna?
Avete nutatu chì i telefoni cellulari avianu una longa antenna in u passatu, è i primi telefuni mobili avianu antenne chjuche?Perchè ùn avemu micca antenne avà ?
Ebbè, ùn hè micca chì ùn avemu micca bisognu di antenne;hè chì e nostre antenne sò sempre più chjuche.
Sicondu e caratteristiche di l'antenna, a lunghezza di l'antenna deve esse proporzionale à a lunghezza d'onda, circa trà 1/10 ~ 1/4.
Quandu u tempu cambia, a freccia di cumunicazione di i nostri telefunini hè diventata più alta, è a lunghezza d'onda hè sempre più corta, è l'antenna diventerà ancu più veloce.
A cumunicazione d'onda millimetrica, l'antenna diventa ancu à livellu millimetru
Questu significa chì l'antenna pò esse inserita interamente in u telefuninu è ancu parechje antenne.
Questa hè a terza chjave di 5G
Massive MIMO (tecnologia multi-antenna)
MIMO, chì significa multi-input, multiple-output.
In l'era LTE, avemu digià MIMO, ma u numeru di antenne ùn hè micca troppu, è Si pò dì solu chì hè a versione prima di MIMO.
In l'era 5G, a tecnulugia MIMO diventa una versione rinfurzata di Massive MIMO.
Un telefuninu pò esse stuffed with multiple antennes, per micca di parlà di torre di cellula.
In a stazione base precedente, ci era solu uni pochi di antenne.
In l'era 5G, u numeru di antenne ùn hè micca misuratu da pezzi, ma da l'array di antenna "Array".
Tuttavia, l'antenna ùn deve esse troppu vicinu.
A causa di e caratteristiche di l'antenne, un array multi-antenna richiede chì a distanza trà l'antenne deve esse mantene sopra a mità di a lunghezza d'onda.S'elli s'avvicinanu troppu, interferiscenu l'una cù l'altru è affettanu a trasmissione è a ricezione di signali.
Quandu a stazione di basa trasmette un signalu, hè cum'è una lampadina.
U signale hè emessu à u circondu.Per a luce, sicuru, hè di illuminà tutta a stanza.S'ellu hè solu per illustrà una zona o ughjettu particulari, a maiò parte di a luce hè persa.
A stazione di basa hè a stessa;assai energia è risorse sò sprecate.
Allora, se pudemu truvà una manu invisibule per ligà a luce spargugliata ?
Questu ùn solu risparmia energia, ma assicura ancu chì l'area per esse illuminata hà abbastanza luce.
A risposta hè sì.
Què hèBeamforming
Beamforming o filtru spaziale hè una tecnica di trasfurmazioni di signali aduprata in arrays di sensori per a trasmissione o ricezione di signali direzionali.Questu hè ottenutu cumminendu elementi in un array d'antenna in modu chì i segnali à anguli particulari sperimentanu interferenze constructive mentre chì altri sperimentanu interferenze distruttive.Beamforming pò esse adupratu sia à l'estremità di trasmissione sia di ricezione per ottene a selettività spaziale.
Sta tecnulugia di multiplexing spaziale hà cambiatu da a cobertura di u signale omnidirezionale à i servizii direzionali precisi, ùn interferiscenu micca trà i fasci in u stessu spaziu per furnisce più ligami di cumunicazione, migliurà significativamente a capacità di serviziu di a stazione di basa.
In a rete mobile attuale, ancu s'è duie persone si chjamanu faccia à faccia, i signali sò trasmessi attraversu stazioni di basa, cumprese i signali di cuntrollu è i pacchetti di dati.
Ma in l'era 5G, sta situazione ùn hè micca necessariamente u casu.
A quinta funzione significativa di 5G -D2Dhè u dispusitivu à u dispusitivu.
In l'era 5G, se dui utilizatori sottu à a stessa stazione di basa cumunicanu cù l'altri, i so dati ùn saranu più trasmessi per a stazione di basa, ma direttamente à u telefuninu.
In questu modu, salva assai risorse di l'aria è reduce a pressione nantu à a stazione di basa.
Ma, se pensate chì ùn avete micca da pagà in questu modu, allora site sbagliatu.
U missaghju di cuntrollu deve ancu andà da a stazione di basa;utilizate e risorse di spettru.Cumu l'operatori puderanu lascià andà?
A tecnulugia di cumunicazione ùn hè micca misteriosa;cum'è u ghjuvellu di a corona di a tecnulugia di cumunicazione, 5 G ùn hè micca una tecnulugia di rivoluzione d'innuvazione inaccessibile;hè più l'evoluzione di a tecnulugia di cumunicazione esistente.
Cum'è un espertu hà dettu -
I limiti di a tecnulugia di cumunicazione ùn sò micca limitati à limitazioni tecniche, ma inferenzi basati nantu à a matematica rigurosa, chì hè impussibile di rompe prestu.
È cumu scopre più u putenziale di a cumunicazione in u scopu di i principii scientifichi hè a persecuzione infaticabile di parechje persone in l'industria di a cumunicazione.
Tempu di pubblicazione: 02-02-2021