¿Cuál es la diferencia entre 5G y 4G?
La historia de hoy comienza con una fórmula.
Es una fórmula simple pero mágica.Es simple porque solo tiene tres letras.Y es sorprendente porque es una fórmula que contiene el misterio de la tecnología de la comunicación.
La fórmula es:
Permítanme explicar la fórmula, que es la fórmula física básica, la velocidad de la luz = longitud de onda * frecuencia.
Sobre la fórmula, puede decir: si es 1G, 2G, 3G o 4G, 5G, todo por sí solo.
¿Con cable?¿Inalámbrico?
Solo hay dos tipos de tecnologías de comunicación: comunicación por cable y comunicación inalámbrica.
Si te llamo, los datos de información están en el aire (invisible e intangible) o en el material físico (visible y tangible).
Si se transmite en los materiales físicos, es una comunicación por cable.Se utiliza hilo de cobre, fibra óptica, etc., todos ellos denominados medios cableados.
Cuando los datos se transmiten a través de medios alámbricos, la tasa puede alcanzar valores muy altos.
Por ejemplo, en el laboratorio, la velocidad máxima de una sola fibra ha alcanzado los 26 Tbps;es veintiséis mil veces el cable tradicional.
Fibra óptica
La comunicación aérea es el cuello de botella de la comunicación móvil.
El estándar móvil principal actual es 4G LTE, una velocidad teórica de solo 150Mbps (excluyendo la agregación de operadores).Esto no es nada en comparación con el cable.
Por lo tanto,si 5G debe lograr una alta velocidad de extremo a extremo, el punto crítico es romper el cuello de botella inalámbrico.
Como todos sabemos, la comunicación inalámbrica es el uso de ondas electromagnéticas para la comunicación.Las ondas electrónicas y las ondas de luz son ondas electromagnéticas.
Su frecuencia determina la función de una onda electromagnética.Las ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias tienen diferentes características y por lo tanto tienen otros usos.
Por ejemplo, los rayos gamma de alta frecuencia tienen una letalidad significativa y pueden usarse para tratar tumores.
Actualmente utilizamos principalmente ondas eléctricas para la comunicación.por supuesto, está el auge de las comunicaciones ópticas, como LIFI.
LiFi (fidelidad de luz), comunicación de luz visible.
Volvamos primero a las ondas de radio.
La electrónica pertenece a un tipo de onda electromagnética.Sus recursos de frecuencia son limitados.
Dividimos la frecuencia en diferentes partes y las asignamos a varios objetos y usos para evitar interferencias y conflictos.
| Nombre de banda | Abreviatura | Número de banda de la UIT | Frecuencia y longitud de onda | Ejemplos de usos |
| Frecuencia extremadamente baja | DUENDE | 1 | 3-30Hz100.000-10.000 km | Comunicación con submarinos |
| Súper baja frecuencia | SLF | 2 | 30-300Hz10.000-1.000 km | Comunicación con submarinos |
| Frecuencia ultrabaja | ULF | 3 | 300-3000Hz1.000-100 km | Comunicación Submarina, Comunicación dentro de las minas |
| muy baja frecuencia | FLV | 4 | 3-30 KHz100-10 km | Navegación, señales horarias, comunicación submarina, pulsómetros inalámbricos, geofísica |
| Baja frecuencia | LF | 5 | 30-300 KHz10-1 km | Navegación, señales horarias, radiodifusión AM de onda larga (Europa y partes de Asia), RFID, radioaficionados |
| Frecuencia media | MF | 6 | 300-3000 KHz1,000-100m | Emisiones de AM (onda media), radioaficionados, balizas de avalancha |
| Alta frecuencia | HF | 7 | 3-30 MHz100-10M | Emisiones de onda corta, radio de banda ciudadana, radioaficionados y comunicaciones de aviación sobre el horizonte, RFID, radar sobre el horizonte, establecimiento de enlace automático (ALE) / radiocomunicaciones de onda cenital de incidencia casi vertical (NVIS), radiotelefonía marina y móvil |
| Muy alta frecuencia | ondas métricas | 8 | 30-300 MHz10-1m | FM, transmisiones de televisión, comunicaciones de tierra a aeronave y de aeronave a aeronave con visibilidad directa, comunicaciones móviles terrestres y marítimas, radioaficionados, radio meteorológica |
| Frecuencia ultra alta | frecuencia ultraelevada | 9 | 300-3000 MHz1-0,1 m | Emisiones de televisión, horno microondas, dispositivos/comunicaciones de microondas, radioastronomía, teléfonos móviles, LAN inalámbrica, Bluetooth, ZigBee, GPS y radios bidireccionales como móviles terrestres, radios FRS y GMRS, radioaficionados, radio satelital, sistemas de control remoto, ADSB |
| Súper alta frecuencia | SHF | 10 | 3-30 GHz100-10 mm | Radioastronomía, dispositivos/comunicaciones de microondas, LAN inalámbrica, DSRC, la mayoría de los radares modernos, satélites de comunicaciones, transmisión de televisión por cable y satélite, DBS, radioaficionados, radio satelital |
| Frecuencia extremadamente alta | EHF | 11 | 30-300 GHz10-1 mm | Radioastronomía, relé de radio de microondas de alta frecuencia, detección remota de microondas, radioaficionado, arma de energía dirigida, escáner de ondas milimétricas, Wireless Lan 802.11ad |
| Terahertz o Tremendamente alta frecuencia | THz de THF | 12 | 300-3000 GHz1-0,1 mm | Imágenes médicas experimentales para reemplazar los rayos X, dinámica molecular ultrarrápida, física de materia condensada, espectroscopia de dominio de tiempo de terahercios, computación/comunicaciones de terahercios, detección remota |
El uso de ondas de radio de diferentes frecuencias.
Utilizamos principalmenteMF-SHFpara la comunicación por teléfono móvil.
Por ejemplo, "GSM900" y "CDMA800" a menudo se refieren a GSM que funciona a 900 MHz y CDMA a 800 MHz.
En la actualidad, el estándar de tecnología 4G LTE principal del mundo pertenece a UHF y SHF.
China utiliza principalmente SHF
Como puede ver, con el desarrollo de 1G, 2G, 3G, 4G, la frecuencia de radio utilizada es cada vez más alta.
¿Por qué?
Esto se debe principalmente a que cuanto mayor sea la frecuencia, más recursos de frecuencia estarán disponibles.Cuantos más recursos de frecuencia estén disponibles, mayor será la tasa de transmisión que se puede lograr.
Una frecuencia más alta significa más recursos, lo que significa una velocidad más rápida.
Entonces, ¿para qué usa 5G las frecuencias específicas?
Como se muestra abajo:
El rango de frecuencias del 5G se divide en dos tipos: uno por debajo de los 6GHz, que no se diferencia demasiado de nuestros actuales 2G, 3G, 4G, y el otro, que es alto, por encima de los 24GHz.
Actualmente, 28 GHz es la banda de prueba internacional líder (la banda de frecuencia también puede convertirse en la primera banda de frecuencia comercial para 5G)
Si se calcula por 28GHz, según la fórmula que mencionamos anteriormente:
Bueno, esa es la primera característica técnica de 5G
onda milimétrica
Permítanme mostrarles la tabla de frecuencias nuevamente:
| Nombre de banda | Abreviatura | Número de banda de la UIT | Frecuencia y longitud de onda | Ejemplos de usos |
| Frecuencia extremadamente baja | DUENDE | 1 | 3-30Hz100.000-10.000 km | Comunicación con submarinos |
| Súper baja frecuencia | SLF | 2 | 30-300Hz10.000-1.000 km | Comunicación con submarinos |
| Frecuencia ultrabaja | ULF | 3 | 300-3000Hz1.000-100 km | Comunicación Submarina, Comunicación dentro de las minas |
| muy baja frecuencia | FLV | 4 | 3-30 KHz100-10 km | Navegación, señales horarias, comunicación submarina, pulsómetros inalámbricos, geofísica |
| Baja frecuencia | LF | 5 | 30-300 KHz10-1 km | Navegación, señales horarias, radiodifusión AM de onda larga (Europa y partes de Asia), RFID, radioaficionados |
| Frecuencia media | MF | 6 | 300-3000 KHz1,000-100m | Emisiones de AM (onda media), radioaficionados, balizas de avalancha |
| Alta frecuencia | HF | 7 | 3-30 MHz100-10M | Emisiones de onda corta, radio de banda ciudadana, radioaficionados y comunicaciones de aviación sobre el horizonte, RFID, radar sobre el horizonte, establecimiento de enlace automático (ALE) / radiocomunicaciones de onda cenital de incidencia casi vertical (NVIS), radiotelefonía marina y móvil |
| Muy alta frecuencia | ondas métricas | 8 | 30-300 MHz10-1m | FM, transmisiones de televisión, comunicaciones de tierra a aeronave y de aeronave a aeronave con visibilidad directa, comunicaciones móviles terrestres y marítimas, radioaficionados, radio meteorológica |
| Frecuencia ultra alta | frecuencia ultraelevada | 9 | 300-3000 MHz1-0,1 m | Emisiones de televisión, horno microondas, dispositivos/comunicaciones de microondas, radioastronomía, teléfonos móviles, LAN inalámbrica, Bluetooth, ZigBee, GPS y radios bidireccionales como móviles terrestres, radios FRS y GMRS, radioaficionados, radio satelital, sistemas de control remoto, ADSB |
| Súper alta frecuencia | SHF | 10 | 3-30 GHz100-10 mm | Radioastronomía, dispositivos/comunicaciones de microondas, LAN inalámbrica, DSRC, la mayoría de los radares modernos, satélites de comunicaciones, transmisión de televisión por cable y satélite, DBS, radioaficionados, radio satelital |
| Frecuencia extremadamente alta | EHF | 11 | 30-300 GHz10-1 mm | Radioastronomía, relé de radio de microondas de alta frecuencia, detección remota de microondas, radioaficionado, arma de energía dirigida, escáner de ondas milimétricas, Wireless Lan 802.11ad |
| Terahertz o Tremendamente alta frecuencia | THz de THF | 12 | 300-3000 GHz1-0,1 mm | Imágenes médicas experimentales para reemplazar los rayos X, dinámica molecular ultrarrápida, física de materia condensada, espectroscopia de dominio de tiempo de terahercios, computación/comunicaciones de terahercios, detección remota |
Por favor, preste atención a la línea de fondo.Es que unaonda milimétrica!
Bueno, dado que las altas frecuencias son tan buenas, ¿por qué no usamos las altas frecuencias antes?
La razón es simple:
–No es que no quieras usarlo.Es que no te lo puedes permitir.
Las características notables de las ondas electromagnéticas: cuanto mayor es la frecuencia, menor es la longitud de onda, más cerca de la propagación lineal (peor es la capacidad de difracción).Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la atenuación en el medio.
Mire su lápiz láser (la longitud de onda es de aproximadamente 635 nm).La luz emitida es directa.Si lo bloqueas, no podrás pasar.
Luego mire las comunicaciones por satélite y la navegación GPS (la longitud de onda es de aproximadamente 1 cm).Si hay una obstrucción, no habrá señal.
El potenciómetro grande del satélite debe calibrarse para apuntar el satélite en la dirección correcta, o incluso una ligera desalineación afectará la calidad de la señal.
Si la comunicación móvil utiliza la banda de alta frecuencia, su problema más importante es la distancia de transmisión significativamente más corta y la capacidad de cobertura se reduce considerablemente.
Para cubrir la misma área, la cantidad de estaciones base 5G requeridas superará significativamente a 4G.
¿Qué significa el número de estaciones base?El dinero, la inversión y el costo.
Cuanto menor sea la frecuencia, más barata será la red y más competitiva será.Es por eso que todos los operadores han luchado por las bandas de baja frecuencia.
Algunas bandas incluso se denominan bandas de frecuencia doradas.
Por lo tanto, con base en las razones anteriores, bajo la premisa de alta frecuencia, para reducir la presión de costos de la construcción de redes, 5G debe encontrar una nueva salida.
¿Y cuáles son las salidas?
En primer lugar, está la microestación base.
Microestación base
Hay dos tipos de estaciones base, micro estaciones base y macro estaciones base.Mire el nombre, y la microestación base es pequeña;la estación base macro es enorme.
Estación base de macros:
Para cubrir un área grande.
Microestación base:
Muy pequeña.
Muchas micro estaciones base ahora, especialmente en áreas urbanas e interiores, a menudo se pueden ver.
En el futuro, cuando se trate de 5G, habrá muchos más y se instalarán en todas partes, en casi todas partes.
Puede preguntarse, ¿habrá algún impacto en el cuerpo humano si hay tantas estaciones base alrededor?
Mi respuesta es no.
Cuantas más estaciones base hay, menos radiación hay.
Piénsalo, en invierno, en una casa con un grupo de personas, ¿es mejor tener un calefactor de alta potencia o varios calefactores de baja potencia?
La estación base pequeña, de bajo consumo y apta para todos.
Si solo es una estación base grande, la radiación es significativa y está demasiado lejos, no hay señal.
¿Dónde está la antena?
¿Ha notado que los teléfonos celulares tenían una antena larga en el pasado y que los primeros teléfonos móviles tenían antenas pequeñas?¿Por qué no tenemos antenas ahora?
Bueno, no es que no necesitemos antenas;es que nuestras antenas son cada vez más pequeñas.
De acuerdo a las características de la antena, la longitud de la antena debe ser proporcional a la longitud de onda, aproximadamente entre 1/10 ~1/4
A medida que cambia el tiempo, la frecuencia de comunicación de nuestros teléfonos móviles es cada vez más alta, y la longitud de onda es cada vez más corta, y la antena también será más rápida.
Comunicación de ondas milimétricas, la antena también se convierte en nivel milimétrico
Esto significa que la antena se puede insertar completamente en el teléfono móvil e incluso varias antenas.
Esta es la tercera clave del 5G
MIMO masivo (tecnología multiantena)
MIMO, que significa entrada múltiple, salida múltiple.
En la era LTE, ya tenemos MIMO, pero el número de antenas no es demasiado, y solo se puede decir que es la versión anterior de MIMO.
En la era 5G, la tecnología MIMO se convierte en una versión mejorada de Massive MIMO.
Un teléfono celular puede estar lleno de múltiples antenas, sin mencionar las torres de telefonía celular.
En la estación base anterior, solo había unas pocas antenas.
En la era 5G, la cantidad de antenas no se mide por piezas sino por el conjunto de antenas "Array".
Sin embargo, las antenas no deben estar demasiado juntas.
Debido a las características de las antenas, un conjunto de múltiples antenas requiere que la distancia entre las antenas se mantenga por encima de la mitad de la longitud de onda.Si se acercan demasiado, interferirán entre sí y afectarán la transmisión y recepción de señales.
Cuando la estación base transmite una señal, es como una bombilla.
La señal se emite a los alrededores.Porque la luz, por supuesto, es iluminar toda la habitación.Aunque solo sea para ilustrar un área u objeto en particular, la mayor parte de la luz se desperdicia.
La estación base es la misma;se desperdicia mucha energía y recursos.
Entonces, ¿podemos encontrar una mano invisible para atar la luz dispersa?
Esto no solo ahorra energía sino que también asegura que el área a iluminar tenga suficiente luz.
La respuesta es sí.
Esto esformación de haces
La formación de haces o filtrado espacial es una técnica de procesamiento de señales utilizada en conjuntos de sensores para la transmisión o recepción de señales direccionales.Esto se logra mediante la combinación de elementos en un conjunto de antenas para que las señales en ángulos particulares experimenten interferencia constructiva mientras que otras experimentan interferencia destructiva.La formación de haces se puede utilizar tanto en el extremo de transmisión como en el de recepción para lograr selectividad espacial.
Esta tecnología de multiplexación espacial ha cambiado de cobertura de señal omnidireccional a servicios direccionales precisos, no interferirá entre haces en el mismo espacio para proporcionar más enlaces de comunicación y mejorar significativamente la capacidad de servicio de la estación base.
En la red móvil actual, incluso si dos personas se llaman cara a cara, las señales se transmiten a través de las estaciones base, incluidas las señales de control y los paquetes de datos.
Pero en la era 5G, esta situación no es necesariamente el caso.
La quinta característica importante de 5G:D2Des de dispositivo a dispositivo.
En la era 5G, si dos usuarios de la misma estación base se comunican entre sí, sus datos ya no se reenviarán a través de la estación base sino directamente al teléfono móvil.
De esta forma, ahorra muchos recursos de aire y reduce la presión sobre la estación base.
Pero, si crees que no tienes que pagar de esta manera, entonces estás equivocado.
El mensaje de control también debe ir desde la estación base;utiliza los recursos del espectro.¿Cómo pudieron los Operadores dejarte ir?
La tecnología de la comunicación no es misteriosa;como la joya de la corona de la tecnología de la comunicación, 5G no es una tecnología de revolución de la innovación inalcanzable;es más la evolución de la tecnología de comunicación existente.
Como dijo un experto:
Los límites de la tecnología de la comunicación no se limitan a las limitaciones técnicas sino a las inferencias basadas en matemáticas rigurosas, que es imposible de romper en breve.
Y cómo explorar más a fondo el potencial de la comunicación dentro del alcance de los principios científicos es la búsqueda incansable de muchas personas en la industria de la comunicación.
Hora de publicación: 02-jun-2021