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從以前的2G到現在的5G,我們也成為了信息傳播速率加快的見證者。那么5G是怎樣實現了呢?我們能夠用上5G依托了哪些技術進展呢?
無線通訊速率明顯低于有線通訊
通信技術分為兩種,有線通信和無線通信。
如果信息是通過實物傳播,即有線通信,基本上就是用的銅線、光纖這些線纜,統稱為有線介質。在有線介質上傳播數據,速率可以達到很高的數值。以光纖為例,在實驗室中,單條光纖最大速度已達到了26Tbps,是傳統網線的兩萬六千倍。
而空中傳播信息這部分,則是無線通信。無線通信面臨的問題也是移動通信要解決的問題。目前主流的移動通信標準是4G LTE,理論速率只有150Mbps(不包括載波聚合),和有線通信相比差距甚遠。而無線通信想要提高通信速率,即實現5G技術,需要解決的也是無線通信提高速率要面對的問題。
提高傳播速率是要提高頻率
無線通信的傳播途徑是電磁波。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。
電波和光波,都屬于電磁波。我們目前主要使用電波進行通信,使用到的頻率是中頻~超高頻。我們經常見到的“GSM900”、“CDMA800”,就是指工作頻段在900MHz的GSM,和工作頻段在800MHz的CDMA。
隨著1G、2G、3G、4G的發展,使用的電波頻率是越來越高的。因為頻率越高,能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富,能實現的傳輸速率就越高,也就能達到我們想要的5G。
而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)。
5G是怎樣實現的
無線傳輸增加傳輸速率一般有兩種方法,一是增加頻譜利用率,二是增加頻譜帶寬。
相對于提高頻譜利用率,增加頻譜帶寬的方法顯得更簡單直接。在頻譜利用率不變的情況下,可用帶寬翻倍則可以實現的數據傳輸速率也翻倍。但問題是,現在常用的5GHz以下的頻段已經非常擁擠,到哪里去找新的頻譜資源呢?5G使用毫米波就是通過第二種方法來提升速率。
根據通信原理,無線通信的最大信號帶寬大約是載波頻率的5%左右,因此載波頻率越高,可實現的信號帶寬也越大。在毫米波頻段中,28GHz頻段和60GHz頻段是最有希望使用在5G的兩個頻段。28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達1GHz,而60GHz頻段每個信道的可用信號帶寬則到了2GHz(整個9GHz的可用頻譜分成了四個信道)。
相比而言,4G-LTE頻段最高頻率的載波在2GHz上下,而可用頻譜帶寬只有100MHz。因此,如果使用毫米波頻段,頻譜帶寬輕輕松松就翻了10倍,傳輸速率也可得到巨大提升。
5G技術的發展將直接影響當前的通信速率,進而影響多個行業的發展,對于物聯網的發展,更是有跳躍式跨越的進步。
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