5G的原理

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              一个简单且神奇的公式    今天的故事，从一个公式开始讲起。这是一个既简单又神奇的公式。说它简单，是因为它一共只有 3 个字母。而说它神奇，是因为这个公式蕴含了博大精深的通信技术奥秘，这个星球上有无数的人都在为之魂牵梦绕。

这个公式，就是它——

我相信很多同学都认出这个公式了，如果没认出来，而且你又是一个理科生的话，请记得有空多给你的中学物理老师打打电话！

小枣君解释一下，上面这个公式，这是物理学的基本公式，光速 = 波长 × 频率。

对于这个公式，可以这么说：无论是 1G、2G、3G，还是 4G、5G，万变不离其宗，全部都是在它身上做文章，没有跳出它的「五指山」。

且听我慢慢道来。。。

有线？无线？

通信技术，无论什么黑科技白科技，归根到底，就分为两种——有线通信和无线通信。

我和你打电话，信息数据要么在空中传播（看不见、摸不着），要么在实物上传播（看得见、摸得着）。

如果是在实体物质上传播，就是有线通信，基本上就是用的铜线、光纤这些线缆，统称为有线介质。

在有线介质上传播数据，速率可以达到很高的数值。

以光纤为例，在实验室中，单条光纤最大速度已达到了 26Tbps。。。是传统网线的两万六千倍。。。

▲ 光纤

而空中传播这部分，才是移动通信的瓶颈所在。

目前主流的移动通信标准，是 4G LTE，理论速率只有 150Mbps（不包括载波聚合）。这个和有线是完全没办法相比的。

所以，5G 如果要实现端到端的高速率，重点是突破无线这部分的瓶颈 。

好大一个波

大家都知道，无线通信就是利用电磁波进行通信。电波和光波，都属于电磁波。

电磁波的功能特性，是由它的频率决定的。不同频率的电磁波，有不同的属性特点，从而有不同的用途。

例如，高频的γ射线，具有很大的杀伤力，可以用来治疗肿瘤。

▲ 电磁波的不断频率

我们目前主要使用电波进行通信。当然，光波通信也在崛起，例如 LiFi。

▲ LiFi（Light Fidelity），可见光通信

不偏题，回到电波先。

电波属于电磁波的一种，它的频率资源是有限的。

为了避免干扰和冲突，我们在电波这条公路上进一步划分车道 ，分配给不同的对象和用途。

▲ 不同频率电波的用途

请大家注意上面图中的红色字体。一直以来，我们主要是用中频 ~ 超高频进行手机通信的。

例如经常说的「GSM900」、「CDMA800」，其实意思就是指，工作频段在 900MHz 的 GSM，和工作频段在 800MHz 的 CDMA。

目前全球主流的 4G LTE 技术标准，属于特高频和超高频。

我们国家主要使用超高频：

大家能看出来，随着 1G、2G、3G、4G 的发展，使用的电波频率是越来越高的。

这是为什么呢？

这主要是因为， 频率越高，能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富，能实现的传输速率就越高。