Quelle est la différence entre la 5G et la 4G ?
L'histoire d'aujourd'hui commence par une formule.
C'est une formule simple mais magique.C'est simple car il n'a que trois lettres.Et c'est incroyable parce que c'est une formule qui contient le mystère de la technologie de la communication.
La formule est :
Permettez-moi d'expliquer la formule, qui est la formule physique de base, la vitesse de la lumière = longueur d'onde * fréquence.
À propos de la formule, vous pouvez dire : si c'est 1G, 2G, 3G ou 4G, 5G, tout seul.
Câblé ?Sans fil?
Il n'existe que deux types de technologies de communication : la communication filaire et la communication sans fil.
Si je vous appelle, les données d'information sont soit dans l'air (invisibles et intangibles) soit dans le matériel physique (visibles et tangibles).
S'il est transmis sur les supports physiques, il s'agit d'une communication filaire.Il s'agit de fil de cuivre, de fibre optique, etc., tous appelés supports câblés.
Lorsque les données sont transmises sur des supports filaires, le débit peut atteindre des valeurs très élevées.
Par exemple, en laboratoire, la vitesse maximale d'une seule fibre a atteint 26 Tbps ;c'est vingt-six mille fois le câble traditionnel.
Fibre optique
La communication aérienne est le goulot d'étranglement de la communication mobile.
La norme mobile actuelle est la 4G LTE, une vitesse théorique de seulement 150 Mbps (hors agrégation d'opérateurs).Ce n'est absolument rien comparé au câble.
Donc,si la 5G doit atteindre un haut débit de bout en bout, le point critique est de briser le goulot d'étranglement sans fil.
Comme nous le savons tous, la communication sans fil est l'utilisation d'ondes électromagnétiques pour la communication.Les ondes électroniques et les ondes lumineuses sont toutes deux des ondes électromagnétiques.
Sa fréquence détermine la fonction d'une onde électromagnétique.Les ondes électromagnétiques de fréquences différentes ont des caractéristiques différentes et ont donc d'autres utilisations.
Par exemple, les rayons gamma à haute fréquence ont une létalité importante et peuvent être utilisés pour traiter les tumeurs.
Nous utilisons actuellement principalement les ondes électriques pour la communication.bien sûr, il y a l'essor des communications optiques, comme LIFI.
LiFi (light fidelity), communication par lumière visible.
Revenons d'abord aux ondes radio.
L'électronique appartient à une sorte d'onde électromagnétique.Ses ressources en fréquences sont limitées.
Nous avons divisé la fréquence en différentes parties et les avons attribuées à divers objets et utilisations pour éviter les interférences et les conflits.
| Nom du groupe | Abréviation | Numéro de bande UIT | Fréquence et longueur d'onde | Exemples d'utilisations |
| Fréquence extrêmement basse | ELFE | 1 | 3-30Hz100 000-10 000 km | Communication avec les sous-marins |
| Super basse fréquence | FSL | 2 | 30-300Hz10 000-1 000 km | Communication avec les sous-marins |
| Ultra basse fréquence | ULF | 3 | 300-3 000Hz1 000 à 100 km | Communication sous-marine, Communication dans les mines |
| Très basse fréquence | VLF | 4 | 3-30KHz100-10km | Navigation, signaux horaires, communication sous-marine, moniteurs de fréquence cardiaque sans fil, géophysique |
| Basse fréquence | LF | 5 | 30-300KHz10-1km | Navigation, signaux horaires, diffusion AM Longwave (Europe et certaines parties de l'Asie), RFID, radio amateur |
| Moyenne fréquence | MF | 6 | 300-3,000KHz1 000-100 m | Émissions AM (ondes moyennes), radio amateur, balises d'avalanche |
| Haute fréquence | HF | 7 | 3-30MHz100-10M | Émissions en ondes courtes, radio à bande citoyenne, radio amateur et communications aéronautiques transhorizon, RFID, radar transhorizon, établissement automatique de liaison (ALE) / communications radio à ondes exploratoires à incidence quasi verticale (NVIS), radiotéléphonie marine et mobile |
| Très haute fréquence | VHF | 8 | 30-300MHz10-1m | FM, émissions de télévision, communications sol-avion et avion-avion en visibilité directe, communications mobiles terrestres et mobiles maritimes, radio amateur, radio météo |
| Ultra haute fréquence | UHF | 9 | 300-3 000 MHz1-0.1m | Émissions de télévision, four à micro-ondes, appareils/communications à micro-ondes, radioastronomie, téléphones portables, LAN sans fil, Bluetooth, ZigBee, GPS et radios bidirectionnelles telles que mobile terrestre, radios FRS et GMRS, radio amateur, radio satellite, systèmes de télécommande, ADSB |
| Super haute fréquence | SHF | 10 | 3-30GHz100-10mm | Radioastronomie, appareils/communications à micro-ondes, LAN sans fil, DSRC, radars les plus modernes, satellites de communication, télédiffusion par câble et par satellite, DBS, radio amateur, radio par satellite |
| Fréquence extrêmement élevée | EHF | 11 | 30-300GHz10-1mm | Radioastronomie, relais radio micro-ondes haute fréquence, télédétection micro-ondes, radio amateur, arme à énergie dirigée, scanner à ondes millimétriques, Wireless Lan 802.11ad |
| Térahertz ou fréquence extrêmement élevée | THz de THF | 12 | 300-3 000 GHz1-0.1mm | Imagerie médicale expérimentale pour remplacer les rayons X, dynamique moléculaire ultrarapide, physique de la matière condensée, spectroscopie térahertz dans le domaine temporel, informatique/communications térahertz, télédétection |
L'utilisation d'ondes radio de différentes fréquences
Nous utilisons principalementMF-SHFpour la communication par téléphone portable.
Par exemple, « GSM900 » et « CDMA800 » font souvent référence au GSM fonctionnant à 900 MHz et au CDMA fonctionnant à 800 MHz.
À l'heure actuelle, la norme mondiale de la technologie 4G LTE appartient à UHF et SHF.
La Chine utilise principalement SHF
Comme vous pouvez le voir, avec le développement de la 1G, 2G, 3G, 4G, la fréquence radio utilisée est de plus en plus élevée.
Pourquoi?
Cela est principalement dû au fait que plus la fréquence est élevée, plus les ressources de fréquence disponibles sont importantes.Plus il y a de ressources de fréquences disponibles, plus le débit de transmission peut être élevé.
Une fréquence plus élevée signifie plus de ressources, ce qui signifie une vitesse plus rapide.
Alors, qu'est-ce que la 5G utilise les fréquences spécifiques ?
Comme indiqué ci-dessous:
La gamme de fréquences de la 5G est divisée en deux types : l'un est inférieur à 6 GHz, ce qui n'est pas trop différent de nos 2G, 3G, 4G actuels, et l'autre, qui est élevé, supérieur à 24 GHz.
Actuellement, 28 GHz est la principale bande de test internationale (la bande de fréquences pourrait également devenir la première bande de fréquences commerciale pour la 5G)
Si calculé par 28GHz, selon la formule que nous avons mentionnée ci-dessus :
Eh bien, c'est la première caractéristique technique de la 5G
Ondes millimétriques
Permettez-moi de montrer à nouveau le tableau des fréquences :
| Nom du groupe | Abréviation | Numéro de bande UIT | Fréquence et longueur d'onde | Exemples d'utilisations |
| Fréquence extrêmement basse | ELFE | 1 | 3-30Hz100 000-10 000 km | Communication avec les sous-marins |
| Super basse fréquence | FSL | 2 | 30-300Hz10 000-1 000 km | Communication avec les sous-marins |
| Ultra basse fréquence | ULF | 3 | 300-3 000Hz1 000 à 100 km | Communication sous-marine, Communication dans les mines |
| Très basse fréquence | VLF | 4 | 3-30KHz100-10km | Navigation, signaux horaires, communication sous-marine, moniteurs de fréquence cardiaque sans fil, géophysique |
| Basse fréquence | LF | 5 | 30-300KHz10-1km | Navigation, signaux horaires, diffusion AM Longwave (Europe et certaines parties de l'Asie), RFID, radio amateur |
| Moyenne fréquence | MF | 6 | 300-3,000KHz1 000-100 m | Émissions AM (ondes moyennes), radio amateur, balises d'avalanche |
| Haute fréquence | HF | 7 | 3-30MHz100-10M | Émissions en ondes courtes, radio à bande citoyenne, radio amateur et communications aéronautiques transhorizon, RFID, radar transhorizon, établissement automatique de liaison (ALE) / communications radio à ondes exploratoires à incidence quasi verticale (NVIS), radiotéléphonie marine et mobile |
| Très haute fréquence | VHF | 8 | 30-300MHz10-1m | FM, émissions de télévision, communications sol-avion et avion-avion en visibilité directe, communications mobiles terrestres et mobiles maritimes, radio amateur, radio météo |
| Ultra haute fréquence | UHF | 9 | 300-3 000 MHz1-0.1m | Émissions de télévision, four à micro-ondes, appareils/communications à micro-ondes, radioastronomie, téléphones portables, LAN sans fil, Bluetooth, ZigBee, GPS et radios bidirectionnelles telles que mobile terrestre, radios FRS et GMRS, radio amateur, radio satellite, systèmes de télécommande, ADSB |
| Super haute fréquence | SHF | 10 | 3-30GHz100-10mm | Radioastronomie, appareils/communications à micro-ondes, LAN sans fil, DSRC, radars les plus modernes, satellites de communication, télédiffusion par câble et par satellite, DBS, radio amateur, radio par satellite |
| Fréquence extrêmement élevée | EHF | 11 | 30-300GHz10-1mm | Radioastronomie, relais radio micro-ondes haute fréquence, télédétection micro-ondes, radio amateur, arme à énergie dirigée, scanner à ondes millimétriques, Wireless Lan 802.11ad |
| Térahertz ou fréquence extrêmement élevée | THz de THF | 12 | 300-3 000 GHz1-0.1mm | Imagerie médicale expérimentale pour remplacer les rayons X, dynamique moléculaire ultrarapide, physique de la matière condensée, spectroscopie térahertz dans le domaine temporel, informatique/communications térahertz, télédétection |
Veuillez prêter attention à la ligne du bas.Est-ce unondes millimétriques !
Eh bien, puisque les hautes fréquences sont si bonnes, pourquoi n'avons-nous pas utilisé les hautes fréquences avant ?
La raison est simple :
–ce n'est pas que vous ne voulez pas l'utiliser.C'est que vous ne pouvez pas vous le permettre.
Les caractéristiques remarquables des ondes électromagnétiques : plus la fréquence est élevée, plus la longueur d'onde est courte, plus la propagation linéaire est proche (plus la capacité de diffraction est mauvaise).Plus la fréquence est élevée, plus l'atténuation dans le médium est importante.
Regardez votre stylo laser (la longueur d'onde est d'environ 635 nm).La lumière émise est droite.Si vous le bloquez, vous ne pouvez pas passer.
Ensuite, regardez les communications par satellite et la navigation GPS (la longueur d'onde est d'environ 1 cm).S'il y a un obstacle, il n'y aura pas de signal.
Le gros pot du satellite doit être calibré pour pointer le satellite dans la bonne direction, sinon un léger désalignement affectera la qualité du signal.
Si la communication mobile utilise la bande haute fréquence, son problème le plus important est la distance de transmission considérablement raccourcie et la capacité de couverture est considérablement réduite.
Pour couvrir la même zone, le nombre de stations de base 5G nécessaires dépassera largement la 4G.
Que signifie le nombre de stations de base ?L'argent, l'investissement et le coût.
Plus la fréquence est basse, moins cher sera le réseau et plus il sera compétitif.C'est pourquoi tous les opérateurs ont lutté pour les bandes basse fréquence.
Certaines bandes sont même appelées - les bandes de fréquences d'or.
Par conséquent, sur la base des raisons ci-dessus, sous le principe de la haute fréquence, pour réduire la pression des coûts de construction du réseau, la 5G doit trouver une nouvelle issue.
Et quelles sont les issues ?
Tout d'abord, il y a la micro station de base.
Micro-station de base
Il existe deux types de stations de base, les stations de base micro et les stations de base macro.Regardez le nom, et la micro station de base est minuscule ;la station de base macro est énorme.
Station de base macro :
Pour couvrir une grande surface.
Microstation de base :
Très petit.
De nombreuses micro stations de base maintenant, en particulier dans les zones urbaines et à l'intérieur, peuvent souvent être vues.
À l'avenir, en ce qui concerne la 5G, il y en aura beaucoup plus, et elles seront installées partout, presque partout.
Vous pouvez vous demander, y aura-t-il un impact sur le corps humain si tant de stations de base sont présentes ?
Ma réponse est non.
Plus il y a de stations de base, moins il y a de rayonnement.
Pensez-y, en hiver, dans une maison avec un groupe de personnes, est-il préférable d'avoir un radiateur de forte puissance ou plusieurs radiateurs de faible puissance ?
La petite station de base, à faible consommation et adaptée à tous.
S'il s'agit uniquement d'une grande station de base, le rayonnement est important et trop éloigné, il n'y a pas de signal.
Où est l'antenne ?
Avez-vous remarqué que les téléphones portables avaient une longue antenne dans le passé et que les premiers téléphones portables avaient de petites antennes ?Pourquoi n'avons-nous pas d'antennes maintenant ?
Eh bien, ce n'est pas que nous n'avons pas besoin d'antennes;c'est que nos antennes deviennent plus petites.
Selon les caractéristiques de l'antenne, la longueur de l'antenne doit être proportionnelle à la longueur d'onde, environ entre 1/10 ~ 1/4
Au fur et à mesure que le temps change, la fréquence de communication de nos téléphones portables augmente, la longueur d'onde devient de plus en plus courte et l'antenne deviendra également plus rapide.
Communication par ondes millimétriques, l'antenne devient également au niveau millimétrique
Cela signifie que l'antenne peut être insérée entièrement dans le téléphone mobile et même plusieurs antennes.
C'est la troisième clé de la 5G
Massive MIMO (technologie multi-antennes)
MIMO, ce qui signifie entrées multiples, sorties multiples.
À l'ère LTE, nous avons déjà MIMO, mais le nombre d'antennes n'est pas trop, et on peut seulement dire que c'est la version précédente de MIMO.
À l'ère de la 5G, la technologie MIMO devient une version améliorée de Massive MIMO.
Un téléphone portable peut être bourré de plusieurs antennes, sans parler des antennes relais.
Dans la station de base précédente, il n'y avait que quelques antennes.
À l'ère de la 5G, le nombre d'antennes n'est pas mesuré en pièces mais par le réseau d'antennes "Array".
Cependant, les antennes ne doivent pas être trop rapprochées.
En raison des caractéristiques des antennes, un réseau multi-antennes nécessite que la distance entre les antennes soit maintenue au-dessus de la demi-longueur d'onde.S'ils se rapprochent trop, ils interfèrent les uns avec les autres et affectent la transmission et la réception des signaux.
Lorsque la station de base transmet un signal, c'est comme une ampoule.
Le signal est émis vers l'environnement.Car la lumière, bien sûr, consiste à éclairer toute la pièce.Ne serait-ce que pour illustrer une zone ou un objet particulier, la majeure partie de la lumière est gaspillée.
La station de base est la même ;beaucoup d'énergie et de ressources sont gaspillées.
Alors, si pouvons-nous trouver une main invisible pour attacher la lumière diffusée ?
Cela permet non seulement d'économiser de l'énergie, mais garantit également que la zone à éclairer est suffisamment éclairée.
La réponse est oui.
C'estFormation de faisceaux
La formation de faisceaux ou le filtrage spatial est une technique de traitement du signal utilisée dans les réseaux de capteurs pour la transmission ou la réception de signaux directionnels.Ceci est réalisé en combinant des éléments dans un réseau d'antennes de sorte que les signaux à des angles particuliers subissent des interférences constructives tandis que d'autres subissent des interférences destructives.La formation de faisceaux peut être utilisée à la fois aux extrémités d'émission et de réception pour obtenir une sélectivité spatiale.
Cette technologie de multiplexage spatial est passée d'une couverture de signal omnidirectionnelle à des services directionnels précis, n'interférera pas entre les faisceaux dans le même espace pour fournir plus de liaisons de communication, améliorera considérablement la capacité de service de la station de base.
Dans le réseau mobile actuel, même si deux personnes s'appellent face à face, les signaux sont relayés par les stations de base, y compris les signaux de contrôle et les paquets de données.
Mais à l'ère de la 5G, cette situation n'est pas nécessairement le cas.
La cinquième caractéristique importante de la 5G —D2Dest appareil à appareil.
À l'ère de la 5G, si deux utilisateurs sous la même station de base communiquent entre eux, leurs données ne seront plus transmises via la station de base mais directement vers le téléphone mobile.
De cette façon, il économise beaucoup de ressources en air et réduit la pression sur la station de base.
Mais, si vous pensez que vous n'avez pas à payer de cette façon, alors vous vous trompez.
Le message de contrôle doit également provenir de la station de base ;vous utilisez les ressources du spectre.Comment les Opérateurs ont-ils pu vous laisser partir ?
La technologie de la communication n'est pas mystérieuse ;en tant que joyau de la couronne des technologies de communication, la 5G n'est pas une technologie de révolution de l'innovation inaccessible ;il s'agit plutôt de l'évolution des technologies de communication existantes.
Comme l'a dit un expert -
Les limites de la technologie de la communication ne se limitent pas à des limitations techniques mais à des inférences basées sur des mathématiques rigoureuses, qu'il est impossible de briser rapidement.
Et comment explorer davantage le potentiel de la communication dans le cadre des principes scientifiques est la poursuite inlassable de nombreuses personnes dans l'industrie de la communication.
Heure de publication : 02 juin 2021