ما الفرق بين 5G و 4G؟

ما الفرق بين 5G و 4G؟

تبدأ قصة اليوم بصيغة.

إنها معادلة بسيطة ولكنها سحرية.إنه بسيط لأنه يحتوي على ثلاثة أحرف فقط.وهو أمر مذهل لأنها صيغة تحتوي على سر تكنولوجيا الاتصالات.

الصيغة هي:

اسمحوا لي أن أشرح الصيغة ، وهي الصيغة الفيزيائية الأساسية ، سرعة الضوء = الطول الموجي * التردد.

حول الصيغة ، يمكنك أن تقول: سواء كانت 1G ، 2G ، 3G ، أو 4G ، 5G ، كل ذلك بمفرده.

سلكي؟لاسلكي؟

هناك نوعان فقط من تقنيات الاتصال - الاتصالات السلكية والاتصالات اللاسلكية.

إذا اتصلت بك ، فإن بيانات المعلومات إما في الهواء (غير مرئية وغير ملموسة) أو في المادة المادية (مرئية وملموسة).

إذا تم نقله على المواد المادية ، فهو اتصال سلكي.يتم استخدام الأسلاك النحاسية والألياف الضوئية وما إلى ذلك ، ويشار إليها جميعًا بالوسائط السلكية.

عند نقل البيانات عبر وسائط سلكية ، يمكن أن يصل المعدل إلى قيم عالية جدًا.

على سبيل المثال ، في المختبر ، وصلت السرعة القصوى لليف واحد إلى 26 تيرا بايت في الثانية ؛إنها ستة وعشرون ألف مرة من الكابلات التقليدية.

الألياف البصرية

الاتصالات المحمولة جواً هي عنق الزجاجة للاتصالات المتنقلة.

معيار المحمول السائد الحالي هو 4G LTE ، وهي سرعة نظرية تبلغ 150 ميجابت في الثانية فقط (باستثناء تجميع الناقل).هذا لا شيء على الإطلاق مقارنة بالكابل.

لذلك،إذا كانت 5G ستحقق سرعة عالية من طرف إلى طرف ، فإن النقطة الحاسمة هي اختراق عنق الزجاجة اللاسلكي.

كما نعلم جميعًا ، فإن الاتصال اللاسلكي هو استخدام الموجات الكهرومغناطيسية للاتصال.الموجات الإلكترونية والموجات الضوئية كلاهما موجات كهرومغناطيسية.

يحدد ترددها وظيفة الموجة الكهرومغناطيسية.للموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المختلفة خصائص مختلفة وبالتالي لها استخدامات أخرى.

على سبيل المثال ، تتمتع أشعة جاما عالية التردد بقدرة مميتة كبيرة ويمكن استخدامها لعلاج الأورام.

نستخدم حاليًا الموجات الكهربائية بشكل أساسي للاتصال.بالطبع ، هناك صعود في الاتصالات البصرية ، مثل LIFI.

LiFi (دقة الضوء) ، اتصالات الضوء المرئي.

دعنا نعود إلى موجات الراديو أولاً.

تنتمي الإلكترونيات إلى نوع من الموجات الكهرومغناطيسية.موارد التردد الخاصة به محدودة.

قمنا بتقسيم التردد إلى أجزاء مختلفة وخصصناها لأشياء واستخدامات مختلفة لتجنب التداخل والصراع.

استخدام موجات الراديو بترددات مختلفة

نحن نستخدم بشكل رئيسيMF-SHFلاتصالات الهاتف المحمول.

على سبيل المثال ، غالبًا ما يشير "GSM900" و "CDMA800" إلى GSM يعمل بتردد 900 ميجاهرتز و CDMA يعمل بسرعة 800 ميجاهرتز.

في الوقت الحاضر ، ينتمي معيار تقنية 4G LTE السائد في العالم إلى UHF و SHF.

الصين تستخدم أساسا SHF

كما ترون ، مع تطور 1G ، 2G ، 3G ، 4G ، أصبح تردد الراديو المستخدم أعلى وأعلى.

لماذا؟

ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه كلما زاد التردد ، زادت موارد التردد المتاحة.كلما زادت موارد التردد المتاحة ، زاد معدل الإرسال الذي يمكن تحقيقه.

التردد العالي يعني المزيد من الموارد ، مما يعني سرعة أكبر.

إذن ، ما الذي يستخدمه 5 جي للترددات المحددة؟

كما هو مبين أدناه:

ينقسم نطاق تردد 5G إلى نوعين: الأول أقل من 6 جيجا هرتز ، وهو لا يختلف كثيرًا عن 2G و 3 G و 4 G والآخر مرتفع أعلى من 24 جيجا هرتز.

حاليًا ، 28 جيجا هرتز هو نطاق اختبار دولي رائد (قد يصبح نطاق التردد أيضًا أول نطاق تردد تجاري لـ 5G)

إذا تم حسابها بواسطة 28 جيجا هرتز ، وفقًا للصيغة التي ذكرناها أعلاه:

حسنًا ، هذه هي الميزة التقنية الأولى لشبكة الجيل الخامس

موجة المليمتر

اسمح لي بعرض جدول التردد مرة أخرى:

يرجى الانتباه إلى المحصلة النهائية.غير أنالمليمتر الموجة!

حسنًا ، بما أن الترددات العالية جيدة جدًا ، فلماذا لم نستخدم التردد العالي من قبل؟

السبب بسيط:

- ليس الأمر أنك لا تريد استخدامه.إنه أنك لا تستطيع تحمله.

الخصائص الرائعة للموجات الكهرومغناطيسية: كلما زاد التردد ، كلما كان الطول الموجي أقصر ، كلما اقتربنا من الانتشار الخطي (كلما كانت قدرة الانعراج أسوأ).كلما زاد التردد ، زاد التوهين في الوسط.

انظر إلى قلم الليزر الخاص بك (الطول الموجي حوالي 635 نانومتر).الضوء المنبعث مستقيم.إذا قمت بحظره ، فلا يمكنك تجاوزه.

ثم انظر إلى الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) (يبلغ الطول الموجي حوالي 1 سم).إذا كان هناك عائق ، فلن تكون هناك إشارة.

يجب معايرة وعاء القمر الصناعي الكبير لتوجيه القمر الصناعي في الاتجاه الصحيح ، أو حتى المحاذاة الطفيفة ستؤثر على جودة الإشارة.

إذا كان الاتصال المتنقل يستخدم نطاق التردد العالي ، فإن المشكلة الأكثر أهمية هي قصر مسافة الإرسال بشكل كبير ، وتقل قدرة التغطية بشكل كبير.

لتغطية نفس المنطقة ، سيتجاوز عدد محطات 5G الأساسية المطلوبة 4G بشكل كبير.

ماذا يعني عدد المحطات القاعدية؟المال والاستثمار والتكلفة.

كلما كان التردد أقل ، كلما كانت الشبكة أرخص ، وكلما كانت أكثر تنافسية.لهذا السبب كافحت جميع شركات الاتصالات للحصول على نطاقات التردد المنخفض.

حتى أن بعض النطاقات تسمى - نطاقات التردد الذهبية.

لذلك ، بناءً على الأسباب المذكورة أعلاه ، في ظل فرضية التردد العالي ، لتقليل ضغط تكلفة إنشاء الشبكة ، يجب أن تجد 5G مخرجًا جديدًا.

وما هو المخرج؟

أولاً ، هناك محطة قاعدية صغيرة.

محطة قاعدية صغيرة

هناك نوعان من المحطات القاعدية ، المحطات القاعدية الصغيرة والمحطات القاعدية الكبيرة.انظر إلى الاسم ، وستجد أن المحطة الأساسية الدقيقة صغيرة ؛المحطة الأساسية الكلية هائلة.

محطة ماكرو الأساسية:

لتغطية مساحة كبيرة.

محطة قاعدية صغيرة:

صغير جدا.

يمكن رؤية العديد من المحطات القاعدية الصغيرة الآن ، خاصة في المناطق الحضرية والداخلية ، في كثير من الأحيان.

في المستقبل ، عندما يتعلق الأمر بـ 5G ، سيكون هناك المزيد ، وسيتم تثبيتها في كل مكان ، في كل مكان تقريبًا.

قد تسأل ، هل سيكون هناك أي تأثير على جسم الإنسان إذا كان هناك العديد من المحطات الأساسية حولها؟

جوابي هو لا.

كلما زاد عدد المحطات القاعدية ، قل الإشعاع.

فكر في الأمر ، في فصل الشتاء ، في منزل به مجموعة من الناس ، هل من الأفضل أن يكون لديك سخان واحد عالي الطاقة أو عدة سخانات منخفضة الطاقة؟

المحطة الأساسية الصغيرة ، منخفضة الطاقة ومناسبة للجميع.

إذا كانت محطة قاعدة كبيرة فقط ، فإن الإشعاع يكون هامًا وبعيدًا جدًا ، فلا توجد إشارة.

أين الهوائي؟

هل لاحظت أن الهواتف المحمولة كان لها هوائي طويل في الماضي ، وأن الهواتف المحمولة القديمة كانت تحتوي على هوائيات صغيرة؟لماذا ليس لدينا هوائيات الآن؟

حسنًا ، ليس الأمر أننا لسنا بحاجة إلى هوائيات ؛هو أن الهوائيات لدينا تصبح أصغر.

وفقًا لخصائص الهوائي ، يجب أن يتناسب طول الهوائي مع الطول الموجي ، تقريبًا بين 1/10 ~ 1/4

مع تغير الوقت ، يزداد تردد الاتصال بهواتفنا المحمولة ، ويصبح الطول الموجي أقصر وأقصر ، كما سيصبح الهوائي أسرع.

اتصال الموجة المليمترية ، يصبح الهوائي أيضًا على مستوى المليمتر

هذا يعني أنه يمكن إدخال الهوائي بالكامل في الهاتف المحمول وحتى في العديد من الهوائيات.

هذا هو المفتاح الثالث لشبكة 5G

Massive MIMO (تقنية متعددة الهوائيات)

MIMO ، مما يعني مدخلات متعددة ومخرجات متعددة.

في عصر LTE ، لدينا بالفعل MIMO ، لكن عدد الهوائيات ليس كثيرًا ، ويمكن القول فقط إنه الإصدار السابق من MIMO.

في عصر 5G ، أصبحت تقنية MIMO نسخة محسّنة من Massive MIMO.

يمكن حشو الهاتف الخلوي بهوائيات متعددة ، ناهيك عن الأبراج الخلوية.

في المحطة الأساسية السابقة ، لم يكن هناك سوى عدد قليل من الهوائيات.

في عصر الجيل الخامس ، لا يُقاس عدد الهوائيات بالقطع ولكن بواسطة مجموعة الهوائيات "المصفوفة".

ومع ذلك ، لا ينبغي أن تكون الهوائيات قريبة جدًا من بعضها.

بسبب خصائص الهوائيات ، يتطلب صفيف متعدد الهوائيات إبقاء المسافة بين الهوائيات أعلى من نصف طول الموجة.إذا اقتربوا كثيرًا ، فسوف يتداخلون مع بعضهم البعض ويؤثرون على إرسال واستقبال الإشارات.

عندما ترسل المحطة الأساسية إشارة ، فإنها تشبه المصباح الكهربائي.

تنبعث الإشارة إلى المناطق المحيطة.للضوء ، بالطبع ، لإضاءة الغرفة بأكملها.إذا كان فقط لتوضيح منطقة أو كائن معين ، فإن معظم الضوء يضيع.

المحطة الأساسية هي نفسها ؛يضيع الكثير من الطاقة والموارد.

لذا ، إذا تمكنا من العثور على يد غير مرئية لربط الضوء المشتت؟

هذا لا يوفر الطاقة فحسب ، بل يضمن أيضًا أن المنطقة المراد إضاءةها بها إضاءة كافية.

الجواب نعم.

هذا هوتكوين الشعاع

Beamforming أو التصفية المكانية هي تقنية معالجة الإشارة المستخدمة في صفائف المستشعر لإرسال أو استقبال الإشارات الاتجاهية.يتم تحقيق ذلك من خلال الجمع بين العناصر في صفيف الهوائي بحيث تتعرض الإشارات في زوايا معينة لتداخل بناء بينما يعاني الآخرون من تداخل مدمر.يمكن استخدام Beamforming في كل من طرفي الإرسال والاستقبال لتحقيق الانتقائية المكانية.

لقد تغيرت تقنية تعدد الإرسال المكاني هذه من تغطية إشارة شاملة إلى خدمات اتجاهية دقيقة ، ولن تتداخل بين الحزم في نفس المساحة لتوفير المزيد من روابط الاتصال ، وتحسين قدرة خدمة المحطة الأساسية بشكل كبير.

في شبكة الهاتف المحمول الحالية ، حتى إذا اتصل شخصان ببعضهما البعض وجهاً لوجه ، يتم نقل الإشارات من خلال محطات القاعدة ، بما في ذلك إشارات التحكم وحزم البيانات.

لكن في عصر الجيل الخامس ، هذا الوضع ليس هو الحال بالضرورة.

الميزة الخامسة الهامة لشبكة 5G -D2Dمن جهاز إلى جهاز.

في عصر الجيل الخامس ، إذا تواصل مستخدمان يعملان في نفس المحطة الأساسية مع بعضهما البعض ، فلن يتم إعادة توجيه بياناتهما عبر المحطة الأساسية ولكن مباشرة إلى الهاتف المحمول.

وبهذه الطريقة ، فإنه يوفر الكثير من موارد الهواء ويقلل الضغط على المحطة الأساسية.

ولكن إذا كنت تعتقد أنه ليس عليك الدفع بهذه الطريقة ، فأنت مخطئ.

تحتاج رسالة التحكم أيضًا إلى الانتقال من المحطة الأساسية ؛كنت تستخدم موارد الطيف.كيف يمكن للعملاء السماح لك بالرحيل؟

تكنولوجيا الاتصالات ليست غامضة.باعتبارها جوهرة تاج تكنولوجيا الاتصالات ، فإن 5 G ليست تكنولوجيا ثورة ابتكار لا يمكن الوصول إليها ؛إنه أكثر تطورًا لتكنولوجيا الاتصالات الحالية.

كما قال أحد الخبراء -

لا تقتصر حدود تكنولوجيا الاتصالات على القيود التقنية بل الاستدلالات المبنية على رياضيات صارمة ، والتي يستحيل كسرها قريبًا.

وكيفية مواصلة استكشاف إمكانات الاتصال في نطاق المبادئ العلمية هو السعي الدؤوب لكثير من الناس في صناعة الاتصالات.