一個(gè)簡(jiǎn)單且神奇的公式

今天的故事，從一個(gè)公式開始講起。

這是一個(gè)既簡(jiǎn)單又神奇的公式。說它簡(jiǎn)單，是因?yàn)樗还仓挥?個(gè)字母。而說它神奇，是因?yàn)檫@個(gè)公式蘊(yùn)含了博大精深的通信技術(shù)奧秘，這個(gè)星球上有無數(shù)的人都在為之魂?duì)繅?mèng)繞。

這個(gè)公式，就是它——

我相信很多同學(xué)都認(rèn)出這個(gè)公式了，如果沒認(rèn)出來，而且你又是一個(gè)理科生的話，請(qǐng)記得有空多給你的中學(xué)物理老師打打電話！

小棗君解釋一下，上面這個(gè)公式，這是物理學(xué)的基本公式，光速=波長(zhǎng)×頻率。

對(duì)于這個(gè)公式，可以這么說：無論是1G、2G、3G，還是4G、5G，萬(wàn)變不離其宗，全部都是在它身上做文章，沒有跳出它的“五指山”。

且聽我慢慢道來。。。

有線？無線？

通信技術(shù)，無論什么黑科技白科技，歸根到底，就分為兩種——有線通信和無線通信。

我和你打電話，信息數(shù)據(jù)要么在空中傳播（看不見、摸不著），要么在實(shí)物上傳播（看得見、摸得著）。

如果是在實(shí)體物質(zhì)上傳播，就是有線通信，基本上就是用的銅線、光纖這些線纜，統(tǒng)稱為有線介質(zhì)。

在有線介質(zhì)上傳播數(shù)據(jù)，速率可以達(dá)到很高的數(shù)值。

以光纖為例，在實(shí)驗(yàn)室中，單條光纖最大速度已達(dá)到了26Tbps。。。是傳統(tǒng)網(wǎng)線的兩萬(wàn)六千倍。。。

光纖

而空中傳播這部分，才是移動(dòng)通信的瓶頸所在。

目前主流的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，是4G LTE，理論速率只有150Mbps（不包括載波聚合）。這個(gè)和有線是完全沒辦法相比的。

所以，5G如果要實(shí)現(xiàn)端到端的高速率，重點(diǎn)是突破無線這部分的瓶頸。

好大一個(gè)波

大家都知道，無線通信就是利用電磁波進(jìn)行通信。電波和光波，都屬于電磁波。

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(diǎn)，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。

電磁波的不斷頻率

我們目前主要使用電波進(jìn)行通信。當(dāng)然，光波通信也在崛起，例如LiFi。

LiFi（Light Fidelity），可見光通信

不偏題，回到電波先。

電波屬于電磁波的一種，它的頻率資源是有限的。

為了避免干擾和沖突，我們?cè)陔姴ㄟ@條公路上進(jìn)一步劃分車道，分配給不同的對(duì)象和用途。

不同頻率電波的用途

請(qǐng)大家注意上面圖中的紅色字體。一直以來，我們主要是用中頻~超高頻進(jìn)行手機(jī)通信的。

例如經(jīng)常說的“GSM900”、“CDMA800”，其實(shí)意思就是指，工作頻段在900MHz的GSM，和工作頻段在800MHz的CDMA。

目前全球主流的4G LTE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，屬于特高頻和超高頻。

我們國(guó)家主要使用超高頻：

大家能看出來，隨著1G、2G、3G、4G的發(fā)展，使用的電波頻率是越來越高的。

這是為什么呢？

這主要是因?yàn)椋l率越高，能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富，能實(shí)現(xiàn)的傳輸速率就越高。

更高的頻率→更多的資源→更快的速度

應(yīng)該不難理解吧？頻率資源就像車廂，越高的頻率，車廂越多，相同時(shí)間內(nèi)能裝載的信息就越多。

那么，5G使用的頻率具體是多少呢？

如下圖所示：

5G的頻率范圍，分為兩種：一種是6GHz以下，這個(gè)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(guó)際上主要使用28GHz進(jìn)行試驗(yàn)（這個(gè)頻段也有可能成為5G最先商用的頻段）。

如果按28GHz來算，根據(jù)前文我們提到的公式：

好啦，這個(gè)就是5G的第一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)——

毫 米 波

請(qǐng)?jiān)试S我再發(fā)一遍剛才那個(gè)頻率對(duì)照表：

請(qǐng)注意看最下面一行，是不是就是“毫米波”？

繼續(xù)，繼續(xù)！

好了，既然，頻率高這么好，你一定會(huì)問：“為什么以前我們不用高頻率呢？”

原因很簡(jiǎn)單——不是不想用，是用不起。

電磁波的顯著特點(diǎn)：頻率越高，波長(zhǎng)越短，越趨近于直線傳播（繞射能力越差）。頻率越高，在傳播介質(zhì)中的衰減也越大。

你看激光筆（波長(zhǎng)635nm左右），射出的光是直的吧，擋住了就過不去了。

再看衛(wèi)星通信和GPS導(dǎo)航（波長(zhǎng)1cm左右），如果有遮擋物，就沒信號(hào)了吧。

衛(wèi)星那口大鍋，必須校準(zhǔn)瞄著衛(wèi)星的方向，否則哪怕稍微歪一點(diǎn)，都會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量。

移動(dòng)通信如果用了高頻段，那么它最大的問題，就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱。

覆蓋同一個(gè)區(qū)域，需要的5G基站數(shù)量，將大大超過4G。

基站數(shù)量意味著什么？錢??！投資啊！成本??！

頻率越低，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就越省錢，競(jìng)爭(zhēng)起來就越有利。這就是為什么，這些年，電信、移動(dòng)、聯(lián)通為了低頻段而爭(zhēng)得頭破血流。

有的頻段甚至被稱為——黃金頻段。

這也是為什么，5G時(shí)代，運(yùn)營(yíng)商拼命懟設(shè)備商，希望基站降價(jià)。（如果真的上5G，按以往的模式，設(shè)備商就發(fā)大財(cái)了。）

所以，基于以上原因，在高頻率的前提下，為了減輕網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的成本壓力，5G必須尋找新的出路。

出路有哪些呢？

首先，就是微基站。

微 基 站

基站有兩種，微基站和宏基站?？疵志椭?，微基站很小，宏基站很大！

宏基站：

室外常見，建一個(gè)覆蓋一大片

微基站：

看上去是不是很酷炫？

還有更小的，巴掌那么大

其實(shí)，微基站現(xiàn)在就有不少，尤其是城區(qū)和室內(nèi)，經(jīng)常能看到。

以后，到了5G時(shí)代，微基站會(huì)更多，到處都會(huì)裝上，幾乎隨處可見。

你肯定會(huì)問，那么多基站在身邊，會(huì)不會(huì)對(duì)人體造成影響？

我的回答是——不會(huì)。

其實(shí)，和傳統(tǒng)認(rèn)知恰好相反，事實(shí)上，基站數(shù)量越多，輻射反而越?。?/div>