5G와 4G의 차이점은 무엇입니까?

5G와 4G의 차이점은 무엇입니까?

오늘의 이야기는 공식에서 시작됩니다.

간단하지만 마법 같은 공식입니다.3글자로 되어 있기 때문에 간단합니다.그리고 통신기술의 신비를 담고 있는 공식이라 신기합니다.

공식은 다음과 같습니다.

기본적인 물리학 공식인 빛의 속도 = 파장 * 주파수라는 공식을 설명하겠습니다.

공식에 대해 다음과 같이 말할 수 있습니다. 1G, 2G, 3G 또는 4G, 5G, 모두 자체적으로.

열광한?무선 전화?

통신 기술에는 유선 통신과 무선 통신의 두 가지 종류만 있습니다.

내가 당신을 부르면 정보 데이터는 공중(보이지 않고 만질 수 없음) 또는 물리적 물질(가시적이고 만질 수 있음) 중 하나입니다.

물리적인 자료로 전달된다면 유선통신이다.구리선, 광섬유 등이 사용되며 모두 유선 매체라고합니다.

데이터가 유선 미디어를 통해 전송될 때 속도는 매우 높은 값에 도달할 수 있습니다.

예를 들어, 실험실에서 단일 광섬유의 최대 속도는 26Tbps에 도달했습니다.기존 케이블의 26,000배입니다.

광섬유

공중 통신은 이동 통신의 병목 현상입니다.

현재 주류 모바일 표준은 4G LTE로 이론적 속도는 150Mbps(캐리어 어그리게이션 제외)에 불과합니다.이것은 케이블에 비하면 아무것도 아닙니다.

그러므로,5G가 고속 end-to-end를 달성하려면 무선 병목 현상을 돌파하는 것이 관건입니다.

우리 모두 알다시피 무선 통신은 전자파를 사용하여 통신하는 것입니다.전자파와 광파는 모두 전자파입니다.

그 주파수는 전자기파의 기능을 결정합니다.서로 다른 주파수의 전자파는 특성이 다르므로 다른 용도가 있습니다.

예를 들어, 고주파 감마선은 상당한 치사율을 가지며 종양 치료에 사용될 수 있습니다.

현재 우리는 주로 통신을 위해 전파를 사용합니다.물론 LIFI와 같은 광통신이 부상하고 있습니다.

LiFi(light fidelity), 가시광 통신.

먼저 전파로 돌아가 봅시다.

전자제품은 일종의 전자파에 속합니다.주파수 자원은 제한되어 있습니다.

우리는 주파수를 다른 부분으로 나누어 다양한 개체에 할당하고 간섭과 충돌을 피하기 위해 사용합니다.

다른 주파수의 전파 사용

우리는 주로 사용MF-SHF휴대폰 통신용.

예를 들어 "GSM900" 및 "CDMA800"은 종종 900MHz에서 작동하는 GSM과 800MHz에서 실행되는 CDMA를 나타냅니다.

현재 세계 주류 4G LTE 기술 표준은 UHF와 SHF에 속한다.

중국은 주로 SHF를 사용합니다.

보시다시피 1G, 2G, 3G, 4G의 발전으로 사용되는 무선 주파수가 점점 높아지고 있습니다.

왜?

이는 주로 주파수가 높을수록 더 많은 주파수 리소스를 사용할 수 있기 때문입니다.사용 가능한 주파수 자원이 많을수록 더 높은 전송률을 달성할 수 있습니다.

더 높은 주파수는 더 많은 리소스를 의미하며 이는 더 빠른 속도를 의미합니다.

그렇다면 5G는 특정 주파수를 어떻게 사용할까요?

아래 그림과 같이:

5G의 주파수 범위는 두 가지 유형으로 나뉩니다. 하나는 현재의 2G, 3G, 4G와 크게 다르지 않은 6GHz 미만이고 다른 하나는 24GHz 이상입니다.

현재 28GHz는 선도적인 국제 테스트 대역입니다(주파수 대역은 5G의 첫 상용 주파수 대역이 될 수도 있음).

위에서 언급한 공식에 따라 28GHz로 계산하면 다음과 같습니다.

자, 그것이 5G의 첫 번째 기술적 특징입니다.

밀리미터파

빈도표를 다시 보여드리겠습니다.

하단에 주목해주세요.그게밀리미터파!

고주파가 이렇게 좋은데 왜 예전에는 고주파를 사용하지 않았을까?

그 이유는 간단합니다.

– 당신이 그것을 사용하고 싶지 않다는 것이 아닙니다.감당할 수 없다는 것입니다.

전자기파의 현저한 특성: 주파수가 높을수록 파장이 짧고 선형 전파에 가깝습니다(회절 능력이 낮을수록).주파수가 높을수록 매체의 감쇠가 커집니다.

레이저 펜(파장은 약 635nm)을 보십시오.방출되는 빛은 직선입니다.차단하면 통과할 수 없습니다.

그런 다음 위성 통신 및 GPS 내비게이션(파장 1cm 정도)을 살펴보십시오.장애물이 있으면 신호가 없습니다.

위성의 큰 냄비는 위성이 올바른 방향을 가리키도록 보정해야 합니다. 그렇지 않으면 약간의 정렬 불량도 신호 품질에 영향을 미칩니다.

이동 통신이 고주파 대역을 사용하는 경우 가장 큰 문제는 전송 거리가 크게 단축되고 커버리지 용량이 크게 감소한다는 것입니다.

같은 지역을 커버하기 위해 필요한 5G 기지국의 수는 4G를 훨씬 초과할 것입니다.

기지국의 수는 무엇을 의미합니까?돈, 투자 및 비용.

주파수가 낮을수록 네트워크 비용이 저렴해지고 경쟁력이 높아집니다.그래서 모든 통신사가 저주파 대역을 위해 고군분투했습니다.

일부 밴드는 골드 주파수 밴드라고도 합니다.

따라서 위의 이유에 따라 고주파를 전제로 네트워크 구축의 비용 압박을 줄이기 위해 5G는 새로운 탈출구를 찾아야 합니다.

그리고 탈출구는 무엇입니까?

먼저 마이크로 베이스 스테이션이 있습니다.

마이크로 기지국

기지국에는 마이크로 기지국과 매크로 기지국의 두 종류가 있습니다.이름을 보면 마이크로 베이스 스테이션이 작습니다.매크로 기지국은 엄청납니다.

매크로 기지국:

넓은 지역을 커버합니다.

마이크로 기지국:

매우 작은.

현재 많은 마이크로 기지국, 특히 도시 지역과 실내에서 자주 볼 수 있습니다.

앞으로 5G에 관해서는 더 많은 것이 있을 것이고 거의 모든 곳에 설치될 것입니다.

주변에 이렇게 많은 기지국이 있으면 인체에 어떤 영향을 미칠까요?

내 대답은 -아니오입니다.

기지국이 많을수록 방사능이 줄어듭니다.

겨울에 여러 사람이 있는 집에서 고출력 히터 하나를 사용하는 것과 저출력 히터를 여러 개 사용하는 것이 더 나은지 생각해 보십시오.

소형 기지국, 저전력 및 모든 사람에게 적합합니다.

큰 기지국만 있으면 방사능이 상당하고 너무 멀리 떨어져 있으면 신호가 없습니다.

안테나는 어디에 있습니까?

과거에는 휴대폰에 긴 안테나가 있었고 초기 휴대폰에는 작은 안테나가 있었다는 사실을 알고 계셨습니까?지금 안테나가 없는 이유는 무엇입니까?

안테나가 필요 없다는 것이 아닙니다.안테나가 점점 작아지고 있다는 것입니다.

안테나의 특성에 따라 안테나의 길이는 파장에 비례해야 하며 대략 1/10 ~ 1/4 사이입니다.

시간이 지남에 따라 휴대폰의 통신 주파수는 점점 높아지고 파장은 점점 짧아지고 안테나도 빨라질 것입니다.

밀리미터파 통신, 안테나도 밀리미터급이 된다

이것은 안테나가 휴대전화에 완전히 삽입될 수 있고 심지어 여러 안테나에도 삽입될 수 있음을 의미합니다.

이것이 5G의 세 번째 열쇠입니다.

대규모 MIMO(다중 안테나 기술)

MIMO는 다중 입력, 다중 출력을 의미합니다.

LTE 시대에 우리는 이미 MIMO를 가지고 있지만 안테나의 수는 그리 많지 않으며 MIMO의 이전 버전이라고 할 수 있습니다.

5G 시대에 MIMO 기술은 Massive MIMO의 향상된 버전이 됩니다.

휴대폰은 셀 타워는 말할 것도 없고 여러 개의 안테나로 채워질 수 있습니다.

이전 기지국에는 안테나가 몇 개 밖에 없었습니다.

5G 시대에는 안테나의 개수가 조각으로 측정되는 것이 아니라 'Array' 안테나 배열로 측정됩니다.

그러나 안테나가 서로 너무 가까워서는 안 됩니다.

안테나의 특성상 다중 안테나 어레이는 안테나 사이의 거리를 반파장 이상으로 유지해야 합니다.너무 가까워지면 서로 간섭하여 신호 송수신에 영향을 미칩니다.

기지국은 신호를 보낼 때 전구와 같습니다.

신호는 주변으로 방출됩니다.물론 빛은 방 전체를 비추는 것입니다.특정 영역이나 물체를 설명하기 위한 경우에만 대부분의 빛이 낭비됩니다.

베이스 스테이션은 동일합니다.많은 에너지와 자원이 낭비됩니다.

그렇다면 흩어진 빛을 묶을 보이지 않는 손을 찾을 수 있을까?

이것은 에너지를 절약할 뿐만 아니라 조명할 영역에 충분한 빛이 있도록 합니다.

대답은 '예'입니다.

이것은빔포밍

빔포밍 또는 공간 필터링은 방향성 신호 전송 또는 수신을 위해 센서 어레이에 사용되는 신호 처리 기술입니다.이것은 특정 각도의 신호가 보강 간섭을 경험하고 다른 신호는 파괴 간섭을 경험하도록 안테나 어레이의 요소를 결합하여 달성됩니다.Beamforming은 송신단과 수신단 모두에서 사용되어 공간 선택성을 달성할 수 있습니다.

이 공간 멀티플렉싱 기술은 전방향 신호 범위에서 정확한 방향 서비스로 변경되었으며 더 많은 통신 링크를 제공하기 위해 동일한 공간의 빔 사이를 간섭하지 않고 기지국 서비스 용량을 크게 향상시킵니다.

현재 모바일 네트워크에서는 두 사람이 서로 얼굴을 맞대고 통화하더라도 제어 신호와 데이터 패킷을 포함한 신호가 기지국을 통해 중계된다.

하지만 5G 시대에는 꼭 그런 것만은 아니다.

5G의 다섯 번째 중요한 기능 —D2D장치 대 장치입니다.

5G 시대에는 같은 기지국에 있는 두 사용자가 서로 통신하면 그들의 데이터는 더 이상 기지국을 거치지 않고 휴대폰으로 직접 전달된다.

이러한 방식으로 많은 공기 자원을 절약하고 기지국에 대한 압력을 줄입니다.

하지만 이런 식으로 지불할 필요가 없다고 생각한다면 오산입니다.

제어 메시지도 기지국에서 보내야 합니다.당신은 스펙트럼 자원을 사용합니다.운영자가 어떻게 당신을 놔줄 수 있습니까?

통신 기술은 신비하지 않습니다.통신 기술의 핵심인 5G는 도달할 수 없는 혁신 혁명 기술이 아닙니다.기존 통신 기술의 진화에 가깝습니다.

한 전문가가 말했듯이 —

통신 기술의 한계는 기술적 한계에 국한되지 않고 엄격한 수학을 기반으로 한 추론으로 단기간에 깨질 수 없습니다.

그리고 과학적 원리의 범위 내에서 커뮤니케이션의 잠재력을 더 탐구하는 방법은 커뮤니케이션 산업에 종사하는 많은 사람들의 지칠 줄 모르는 추구입니다.