Kuna tofauti gani kati ya 5G na 4G?
Hadithi ya leo inaanza na fomula.
Ni fomula rahisi lakini ya kichawi.Ni rahisi kwa sababu ina herufi tatu tu.Na inashangaza kwa sababu ni fomula ambayo ina siri ya teknolojia ya mawasiliano.
Formula ni:
Niruhusu nieleze fomula, ambayo ni fomula ya msingi ya fizikia, kasi ya mwanga = wavelength * frequency.
Kuhusu formula, unaweza kusema: ikiwa ni 1G, 2G, 3G, au 4G, 5G, yote peke yake.
Ina waya?Bila waya?
Kuna aina mbili tu za teknolojia za mawasiliano - mawasiliano ya waya na mawasiliano ya wireless.
Nikikupigia simu, data ya habari iko angani (isiyoonekana na isiyoonekana) au nyenzo za mwili (zinazoonekana na zinazoonekana).
Ikiwa hupitishwa kwenye vifaa vya kimwili, ni mawasiliano ya waya.Inatumika waya wa shaba, nyuzinyuzi za macho., nk, zote zinajulikana kama media ya waya.
Wakati data inatumwa kupitia midia ya waya, kasi inaweza kufikia maadili ya juu sana.
Kwa mfano, katika maabara, kasi ya juu ya nyuzi moja imefikia 26Tbps;ni mara elfu ishirini na sita ya cable ya jadi.
Fiber ya macho
Mawasiliano ya anga ndio kikwazo cha mawasiliano ya rununu.
Kiwango kikuu cha sasa cha rununu ni 4G LTE, kasi ya kinadharia ya 150Mbps pekee (bila kujumlisha mkusanyiko wa mtoa huduma).Hii sio kitu kabisa ikilinganishwa na cable.
Kwa hiyo,ikiwa 5G itafikia kasi ya mwisho-hadi-mwisho, jambo muhimu ni kuvunja kizuizi kisichotumia waya.
Kama tunavyojua sote, mawasiliano yasiyotumia waya ni matumizi ya mawimbi ya sumakuumeme kwa mawasiliano.Mawimbi ya kielektroniki na mawimbi ya mwanga ni mawimbi ya sumakuumeme.
Mzunguko wake huamua kazi ya wimbi la umeme.Mawimbi ya sumakuumeme ya masafa tofauti yana sifa tofauti na hivyo kuwa na matumizi mengine.
Kwa mfano, miale ya gamma ya masafa ya juu ina hatari kubwa na inaweza kutumika kutibu uvimbe.
Kwa sasa tunatumia mawimbi ya umeme kwa mawasiliano.bila shaka, kuna ongezeko la mawasiliano ya macho, kama LIFI.
LiFi (uaminifu wa mwanga), mawasiliano ya mwanga inayoonekana.
Hebu turudi kwenye mawimbi ya redio kwanza.
Elektroniki ni mali ya aina ya wimbi la sumakuumeme.Rasilimali zake za mzunguko ni mdogo.
Tuligawanya marudio katika sehemu tofauti na tukawapa vitu na matumizi mbalimbali ili kuepuka kuingiliwa na migogoro.
| Jina la bendi | Ufupisho | Nambari ya bendi ya ITU | Frequency na Wavelength | Matumizi ya Mfano |
| Mzunguko wa Chini Sana | ELF | 1 | 3-30Hz100,000-10,000km | Mawasiliano na manowari |
| Super Low Frequency | SLF | 2 | 30-300Hz10,000-1,000km | Mawasiliano na manowari |
| Frequency ya Chini sana | ULF | 3 | 300-3,000Hz1,000-100km | Mawasiliano ya Nyambizi, Mawasiliano ndani ya migodi |
| Mzunguko wa Chini Sana | VLF | 4 | 3-30KHz100-10km | Urambazaji, ishara za wakati, mawasiliano ya manowari, vichunguzi visivyotumia waya vya mapigo ya moyo, jiofizikia |
| Mzunguko wa Chini | LF | 5 | 30-300KHz10-1km | Urambazaji, ishara za wakati, utangazaji wa AM Longwave (Ulaya na Sehemu za Asia), RFID, redio ya amateur |
| Mzunguko wa Kati | MF | 6 | 300-3,000KHz1,000-100m | Matangazo ya AM (ya mawimbi ya wastani), redio ya wasomi, vinara wa maporomoko ya theluji |
| Mzunguko wa Juu | HF | 7 | 3-30MHz100-10M | Matangazo ya mawimbi mafupi, redio ya bendi ya wananchi, redio ya ufundi na mawasiliano ya anga ya juu, RFID, rada ya juu ya upeo wa macho, uanzishaji wa kiungo kiotomatiki (ALE) / mawasiliano ya redio ya karibu-wima ya skywave (NVIS), simu za redio za baharini na rununu. |
| Mzunguko wa juu sana | VHF | 8 | 30-300MHz10-1m | FM, matangazo ya televisheni, mstari wa kuona kutoka ardhini hadi ndege na mawasiliano ya ndege hadi ndege, mawasiliano ya rununu ya ardhini na ya baharini, redio ya wasomi, redio ya hali ya hewa. |
| Frequency ya juu sana | UHF | 9 | 300-3,000MHz1-0.1m | Matangazo ya televisheni, oveni ya microwave, vifaa/mawasiliano ya microwave, unajimu wa redio, simu za rununu, LAN isiyo na waya, Bluetooth, ZigBee, GPS na redio za njia mbili kama vile rununu ya ardhini, redio za FRS na GMRS, redio ya kizamani, redio ya setilaiti, Mifumo ya udhibiti wa mbali, ADSB |
| Super High frequency | SHF | 10 | 3-30GHz100-10 mm | Unajimu wa redio, vifaa/mawasiliano ya microwave, LAN isiyotumia waya, DSRC, rada nyingi za kisasa, setilaiti za mawasiliano, utangazaji wa televisheni wa kebo na setilaiti, DBS, redio ya ufundi, redio ya setilaiti. |
| Frequency ya juu sana | EHF | 11 | 30-300GHz10-1 mm | Unajimu wa redio, upeanaji wa redio ya microwave ya masafa ya juu, kipengele cha kutambua kwa mbali cha microwave, redio ya mtu mashuhuri, silaha ya nishati iliyoelekezwa, skana ya mawimbi ya millimita, Wireless Lan 802.11ad |
| Terahertz au masafa ya juu sana | THz ya THF | 12 | 300-3,000GHz1-0.1mm | Upigaji picha wa kimatibabu wa kuchukua nafasi ya X-rays, mienendo ya kasi zaidi ya molekuli, fizikia ya mambo yaliyofupishwa, skrini ya saa ya kikoa cha terahertz, kompyuta/mawasiliano ya terahertz, hisi ya mbali. |
Matumizi ya mawimbi ya redio ya masafa tofauti
Sisi hasa kutumiaMF-SHFkwa mawasiliano ya simu za mkononi.
Kwa mfano, "GSM900" na "CDMA800" mara nyingi hurejelea GSM inayofanya kazi kwa 900MHz na CDMA inayoendesha 800MHz.
Kwa sasa, kiwango kikuu cha teknolojia ya 4G LTE ulimwenguni ni cha UHF na SHF.
Uchina hutumia SHF hasa
Kama unavyoona, pamoja na maendeleo ya 1G, 2G, 3G, 4G, masafa ya redio yanayotumika yanazidi kuongezeka.
Kwa nini?
Hii ni hasa kwa sababu ya juu ya mzunguko, rasilimali zaidi ya mzunguko inapatikana.Rasilimali nyingi za mzunguko zinapatikana, kiwango cha juu cha maambukizi kinaweza kupatikana.
Mzunguko wa juu unamaanisha rasilimali zaidi, ambayo ina maana kasi ya kasi.
Kwa hivyo, 5 G hutumia nini masafa maalum?
Kama inavyoonyeshwa hapa chini:
Mzunguko wa mzunguko wa 5G umegawanywa katika aina mbili: moja ni chini ya 6GHz, ambayo si tofauti sana na 2G yetu ya sasa, 3G, 4G, na nyingine, ambayo ni ya juu, juu ya 24GHz.
Kwa sasa, 28GHz ndiyo bendi inayoongoza ya majaribio ya kimataifa (bendi ya masafa pia inaweza kuwa bendi ya kwanza ya masafa ya kibiashara kwa 5G)
Ikiwa imehesabiwa na 28GHz, kulingana na fomula tuliyotaja hapo juu:
Kweli, hiyo ndiyo sifa ya kwanza ya kiufundi ya 5G
Milimita-wimbi
Niruhusu nionyeshe jedwali la masafa tena:
| Jina la bendi | Ufupisho | Nambari ya bendi ya ITU | Frequency na Wavelength | Matumizi ya Mfano |
| Mzunguko wa Chini Sana | ELF | 1 | 3-30Hz100,000-10,000km | Mawasiliano na manowari |
| Super Low Frequency | SLF | 2 | 30-300Hz10,000-1,000km | Mawasiliano na manowari |
| Frequency ya Chini sana | ULF | 3 | 300-3,000Hz1,000-100km | Mawasiliano ya Nyambizi, Mawasiliano ndani ya migodi |
| Mzunguko wa Chini Sana | VLF | 4 | 3-30KHz100-10km | Urambazaji, ishara za wakati, mawasiliano ya manowari, vichunguzi visivyotumia waya vya mapigo ya moyo, jiofizikia |
| Mzunguko wa Chini | LF | 5 | 30-300KHz10-1km | Urambazaji, ishara za wakati, utangazaji wa AM Longwave (Ulaya na Sehemu za Asia), RFID, redio ya amateur |
| Mzunguko wa Kati | MF | 6 | 300-3,000KHz1,000-100m | Matangazo ya AM (ya mawimbi ya wastani), redio ya wasomi, vinara wa maporomoko ya theluji |
| Mzunguko wa Juu | HF | 7 | 3-30MHz100-10M | Matangazo ya mawimbi mafupi, redio ya bendi ya wananchi, redio ya ufundi na mawasiliano ya anga ya juu, RFID, rada ya juu ya upeo wa macho, uanzishaji wa kiungo kiotomatiki (ALE) / mawasiliano ya redio ya karibu-wima ya skywave (NVIS), simu za redio za baharini na rununu. |
| Mzunguko wa juu sana | VHF | 8 | 30-300MHz10-1m | FM, matangazo ya televisheni, mstari wa kuona kutoka ardhini hadi ndege na mawasiliano ya ndege hadi ndege, mawasiliano ya rununu ya ardhini na ya baharini, redio ya wasomi, redio ya hali ya hewa. |
| Frequency ya juu sana | UHF | 9 | 300-3,000MHz1-0.1m | Matangazo ya televisheni, oveni ya microwave, vifaa/mawasiliano ya microwave, unajimu wa redio, simu za rununu, LAN isiyo na waya, Bluetooth, ZigBee, GPS na redio za njia mbili kama vile rununu ya ardhini, redio za FRS na GMRS, redio ya kizamani, redio ya setilaiti, Mifumo ya udhibiti wa mbali, ADSB |
| Super High frequency | SHF | 10 | 3-30GHz100-10 mm | Unajimu wa redio, vifaa/mawasiliano ya microwave, LAN isiyotumia waya, DSRC, rada nyingi za kisasa, setilaiti za mawasiliano, utangazaji wa televisheni wa kebo na setilaiti, DBS, redio ya ufundi, redio ya setilaiti. |
| Frequency ya juu sana | EHF | 11 | 30-300GHz10-1 mm | Unajimu wa redio, upeanaji wa redio ya microwave ya masafa ya juu, kipengele cha kutambua kwa mbali cha microwave, redio ya mtu mashuhuri, silaha ya nishati iliyoelekezwa, skana ya mawimbi ya millimita, Wireless Lan 802.11ad |
| Terahertz au masafa ya juu sana | THz ya THF | 12 | 300-3,000GHz1-0.1mm | Upigaji picha wa kimatibabu wa kuchukua nafasi ya X-rays, mienendo ya kasi zaidi ya molekuli, fizikia ya mambo yaliyofupishwa, skrini ya saa ya kikoa cha terahertz, kompyuta/mawasiliano ya terahertz, hisi ya mbali. |
Tafadhali makini na msingi.Je, hiyo ni amilimita-wimbi!
Kweli, kwa kuwa masafa ya juu ni mazuri sana, kwa nini hatukutumia masafa ya juu hapo awali?
Sababu ni rahisi:
-sio kwamba hutaki kuitumia.Ni kwamba huwezi kumudu.
Sifa za ajabu za mawimbi ya sumakuumeme: kadiri mawimbi ya sumakuumeme yanavyoongezeka, masafa mafupi ya mawimbi, karibu na uenezi wa mstari (uwezo mbaya zaidi wa diffraction).Kadiri masafa yanavyoongezeka, ndivyo upunguzaji mkubwa wa kati.
Angalia kalamu yako ya laser (wavelength ni karibu 635nm).Nuru iliyotolewa ni sawa.Ukiizuia, huwezi kuimaliza.
Kisha angalia mawasiliano ya satelaiti na urambazaji wa GPS (wavelength ni takriban 1cm).Ikiwa kuna kizuizi, hakutakuwa na ishara.
Sufuria kubwa ya satelaiti lazima ibadilishwe ili kuelekeza satelaiti katika mwelekeo sahihi, au hata upangaji mbaya kidogo utaathiri ubora wa mawimbi.
Ikiwa mawasiliano ya rununu yanatumia bendi ya masafa ya juu, tatizo lake kuu ni umbali uliofupishwa sana wa upitishaji, na uwezo wa chanjo hupunguzwa sana.
Ili kufikia eneo sawa, idadi ya vituo vya msingi vya 5G vinavyohitajika itazidi 4G kwa kiasi kikubwa.
Idadi ya vituo vya msingi inamaanisha nini?Pesa, uwekezaji na gharama.
Kiwango cha chini cha mzunguko, mtandao utakuwa nafuu, na utakuwa na ushindani zaidi.Ndiyo sababu wabebaji wote wamejitahidi kwa bendi za masafa ya chini.
Bendi zingine huitwa hata - bendi za mzunguko wa dhahabu.
Kwa hiyo, kwa kuzingatia sababu zilizo juu, chini ya Nguzo ya mzunguko wa juu, ili kupunguza shinikizo la gharama ya ujenzi wa mtandao, 5G lazima itafute njia mpya.
Na ni njia gani za kutoka?
Kwanza, kuna kituo cha msingi kidogo.
Kituo kidogo cha msingi
Kuna aina mbili za vituo vya msingi, vituo vya msingi na vituo vya msingi.Angalia jina, na kituo cha msingi kidogo ni kidogo;kituo kikuu cha msingi ni kikubwa sana.
Kituo kikuu cha msingi:
Ili kufunika eneo kubwa.
Kituo kidogo cha msingi:
Ndogo sana.
Vituo vingi vya msingi sasa, haswa katika maeneo ya mijini na ndani, mara nyingi vinaweza kuonekana.
Katika siku zijazo, linapokuja suala la 5G, kutakuwa na mengi zaidi, na yatawekwa kila mahali, karibu kila mahali.
Unaweza kuuliza, kutakuwa na athari yoyote kwa mwili wa binadamu ikiwa vituo vingi vya msingi viko karibu?
Jibu langu ni - hapana.
Kadiri vituo vya msingi vilivyopo, ndivyo mionzi inavyopungua.
Fikiria juu yake, katika majira ya baridi, katika nyumba yenye kikundi cha watu, ni bora kuwa na hita moja ya juu au hita kadhaa za chini?
Kituo kidogo cha msingi, nguvu ndogo na inafaa kwa kila mtu.
Ikiwa tu kituo kikubwa cha msingi, mionzi ni muhimu na iko mbali sana, hakuna ishara.
Antena iko wapi?
Umeona kwamba simu za mkononi zilikuwa na antenna ndefu katika siku za nyuma, na simu za mkononi za mapema zilikuwa na antenna ndogo?Kwa nini hatuna antena sasa?
Naam, si kwamba hatuhitaji antena;ni kwamba antena zetu zinazidi kuwa ndogo.
Kulingana na sifa za antena, urefu wa antena unapaswa kuwa sawia na urefu wa mawimbi, takriban kati ya 1/10 ~1/4.
Kadiri wakati unavyobadilika, mzunguko wa mawasiliano wa simu zetu za rununu unaongezeka, na urefu wa wimbi unazidi kuwa mfupi na mfupi, na antena pia itakuwa haraka zaidi.
Mawasiliano ya mawimbi ya milimita, antenna pia inakuwa ngazi ya millimeter
Hii ina maana kwamba antenna inaweza kuingizwa kabisa kwenye simu ya mkononi na hata antenna kadhaa.
Huu ni ufunguo wa tatu wa 5G
MIMO kubwa (Teknolojia ya Antena nyingi)
MIMO, ambayo ina maana ya pembejeo nyingi, pato nyingi.
Katika zama za LTE, tayari tuna MIMO, lakini idadi ya antenna sio nyingi sana, na Inaweza tu kusema kuwa ni toleo la awali la MIMO.
Katika enzi ya 5G, teknolojia ya MIMO inakuwa toleo lililoboreshwa la Massive MIMO.
Simu ya rununu inaweza kujazwa na antena nyingi, bila kusahau minara ya seli.
Katika kituo cha awali cha msingi, kulikuwa na antena chache tu.
Katika enzi ya 5G, idadi ya antena haipimwi kwa vipande lakini kwa safu ya antena ya "Array".
Hata hivyo, antenna haipaswi kuwa karibu sana.
Kwa sababu ya sifa za antena, safu ya antena nyingi inahitaji kwamba umbali kati ya antena unapaswa kuwekwa juu ya nusu ya urefu wa wimbi.Ikiwa wanakaribia sana, wataingilia kati na kuathiri maambukizi na mapokezi ya ishara.
Wakati kituo cha msingi kinasambaza ishara, ni kama balbu ya mwanga.
Ishara hutolewa kwa mazingira.Kwa mwanga, bila shaka, ni kuangaza chumba nzima.Ikiwa tu kuonyesha eneo au kitu fulani, mwanga mwingi hupotea.
Kituo cha msingi ni sawa;nishati na rasilimali nyingi hupotea.
Kwa hivyo, ikiwa tunaweza kupata mkono usioonekana wa kufunga nuru iliyotawanyika?
Hii sio tu kuokoa nishati lakini pia kuhakikisha kuwa eneo litakaloangazwa lina mwanga wa kutosha.
Jibu ni ndiyo.
Hii niKuimarisha
Uwekaji mwangaza au uchujaji wa anga ni mbinu ya uchakataji wa mawimbi inayotumika katika safu za vitambuzi kwa upitishaji wa mawimbi ya mwelekeo au upokeaji.Hili linaafikiwa kwa kuchanganya vipengele katika safu ya antena ili ishara katika pembe fulani zipate uingiliaji unaojenga huku nyingine zikipata uingiliaji wa uharibifu.Beamforming inaweza kutumika katika miisho ya kupitisha na kupokea ili kufikia uteuzi wa anga.
Teknolojia hii ya kuzidisha anga imebadilika kutoka kwa chanjo ya ishara ya omnidirectional hadi huduma sahihi za mwelekeo, haitaingilia kati ya mihimili katika nafasi sawa ili kutoa viungo zaidi vya mawasiliano, kuboresha kwa kiasi kikubwa uwezo wa huduma ya kituo cha msingi.
Katika mtandao wa sasa wa rununu, hata kama watu wawili wanapigiana simu ana kwa ana, mawimbi yanatumwa kupitia vituo vya msingi, ikiwa ni pamoja na mawimbi ya kudhibiti na pakiti za data.
Lakini katika enzi ya 5G, hali hii sio lazima iwe hivyo.
Kipengele cha tano muhimu cha 5G -D2Dni kifaa kwa kifaa.
Katika enzi ya 5G, ikiwa watumiaji wawili walio chini ya kituo kimoja cha msingi watawasiliana, data yao haitasambazwa tena kupitia kituo cha msingi bali moja kwa moja kwa simu ya rununu.
Kwa njia hii, inaokoa rasilimali nyingi za hewa na inapunguza shinikizo kwenye kituo cha msingi.
Lakini, ikiwa unafikiri huna kulipa kwa njia hii, basi umekosea.
Ujumbe wa udhibiti pia unahitaji kwenda kutoka kituo cha msingi;unatumia rasilimali za wigo.Je, Waendeshaji wangewezaje kukuruhusu uende?
Teknolojia ya mawasiliano si ya ajabu;kama nyenzo kuu ya teknolojia ya mawasiliano, 5 G sio teknolojia ya mapinduzi ya uvumbuzi isiyoweza kufikiwa;ni zaidi mageuzi ya teknolojia ya mawasiliano iliyopo.
Kama mtaalam mmoja alisema -
Mipaka ya teknolojia ya mawasiliano sio tu kwa mapungufu ya kiufundi lakini makisio kulingana na hisabati kali, ambayo haiwezekani kuvunjika kwa muda mfupi.
Na jinsi ya kuchunguza zaidi uwezo wa mawasiliano ndani ya wigo wa kanuni za kisayansi ni harakati ya kutochoka ya watu wengi katika tasnia ya mawasiliano.
Muda wa kutuma: Juni-02-2021