主题 : 走进通信:5G高频率的“蝴蝶效应”
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0 走进通信:5G高频率的“蝴蝶效应”

“蝴蝶效应”,想必很多人都听说过——在一个动力系统中,初始条件下微小的变化能带动整个系统的长期的巨大的连锁反应。这是一种混沌现象。任何事物发展均存在定数与变数,事物在发展过程中其发展轨迹有规律可循,同时也存在不可测的“变数”,往往还会适得其反,一个微小的变化能影响事物的发展,说明事物的发展具有复杂性。
用蝴蝶效应来比喻5G频率的变化对整个通信生态造成的影响可能不太准确,但频率的变化的确对通信生态造成了不小的影响,这也符合蝴蝶效应中的“一个微小的变化能影响事物的发展”,不精确,却较为符合。
5G相对4G而言,高频率的使用,是其一大特点,这个特点也影响了通信生态中的其他组成部分,包括基站、终端、MIMO等。我们先来聊一下5G的频率。
频率
现在的移动通信技术已经迈入了5G时代,这一切的基础都源自于一个公式—波长与频率的公式(此处特指电磁波)

式中c为光速,λ是波长,v是电磁波的频率。目前三大运营商所持有的4G频率我们也都知道了,如下图:

拿中国移动来看的话,从GSM时代的900Mhz开始到现在LTE时代的2.6Ghz,频率的变化不可谓不大,而频率变高所带来的优势也是显而易见的,更高的接入用户数、更快的网络速度及更低的时延,而这也恰恰的高频率的特点——频率越高,带宽越宽,速度更快,当然这个也不难理解。
举个例子,1Mhz—2Mhz带宽只有1M,但是1Ghz—2Ghz,其带宽就是1000M,我们还是用高速路来打比方吧,带宽越宽,高速路车行道就越多,四车道变为八车道甚至更多,同一时间内通过的车辆就更多,意味着网速就越快。
去年12月,我国三大移动运营商已经获得全国范围5G中低频段试验频率使用许可。
其中,中国电信获得3400MHz-3500MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源;中国移动获得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz频段的5G试验频率资源,其中2515-2575MHz、2635-2675MHz和4800-4900MHz频段为新增频段,2575-2635MHz频段为重耕中国移动现有的TD-LTE(4G)频段;中国联通获得3500MHz-3600MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源。
上述频段中,中频频段有3.4-3.6GHz、4.8-5GHz两个频段,剩下的就是低频频段。
频率的变化引起的第一个通信生态中的“蝴蝶效应”就是5G的基站了,其附带的也改变了5G的网络覆盖模式。
开头的公式很明确的指出,波长=光速/频率,也就是频率的变高直接导致波长的变短,这就是5G中所说的毫米波。
我们可以拿国际上主要使用28GHz来举个例子:

Hz是频率的单位。频率是指电脉冲,交流电波形,电磁波,声波和机械的振动周期循环时,1秒钟重复的次数。1Hz代表每秒钟周期震动1次,60Hz代表每秒周期震动60次。Hz是个很小的单位,通常在其前面加上K(千),M(百万),G(十亿),T(万亿)等数量级单位。
电磁波的特点是频率越高(波长越短),就越趋近于直线传播,这也意味着其衍射能力(指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象)就越差;5G高频率的电磁波其传播途径的路径损耗也要远大于4G,这就意味着要达到相同的信号覆盖效果,5G基站的部署量要远多于4G,对运营商而言,又意味着要花钱了。
基于5G的特点,4G时代的宏基站范围性覆盖已经变得不好使了,之前4G一个宏基站可以覆盖100米(仅做参考说明,非实际值),到5G这里也许只能覆盖30米,5G更快的速率、更宽的带宽及更低的时延的“代价”就是运营商需要投入更多的钱来部署更多的基站。
十方秋水,漫长旅途.
级别: 十方秋水

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