5g时代来了，通信速率有人类可适应的极限吗？是无穷无尽换更快吗？

娜娜子 2024-06-28 23:15:12

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5g时代来了，但不代表速度可以无穷尽的快世界上的资源可以分为有限资源和无线资源，而我们用于传播信息的无线电磁波频率资源则是有限的。人类自从发现无线电磁波，并开始利用它已经很多年，按照先到先得的原则，现在可以使用的电磁波频段已经所剩无几。无限电磁波都有哪些用途?为什么问的问题是跟通信速度相关，我却说了一大堆貌似无关的话题呢？其实说到无线电磁波频率资源有限的是有道理的，因为我们的无线通信2/3/4/5g，包括我们看到战争片里面的无线电台，还有我们平时收听的广播电台，都是使用不同频率的电磁波进行通信的。上图很详细的收录了无线电磁波不同频率范围的通途，其中画了颜色的频段(非白色)部分，都是用于无线通信用途，可以看到我们**三大运营商各种制式使用的频段范围情况。而没有颜色(白色)部分，用途很杂也很广泛，比如卫星通讯，定位导航，广播电视，飞机民航等等。不得不说白色部分频段使用用途，其实也跟我们挺息息相关的。比如我们要经常搭飞机，为了安全，空乘人员都要求我们去关闭我们能够发射和接收无线电磁波信号的设备，但是最近几年有逐步放开飞机上上网功能。其实从技术角度来看，手机通信和飞机通信完全使用不同频段，不会产生干扰，所以关机并没有起到什么作用，只不过涉及到安全问题，人家怎么要求，我们怎么执行就好。通信速度由无线带宽决定通信界的人应该都知道香农定理或者香农公式，它奠定了无线通信技术的基础。就香农公司本身来讲，香农定理就是一个很简单的公式c=w log2(1+s/n)，公式里面有几个参数：w是信道带宽（赫兹），s是信道内所传信号的平均功率（瓦），n是信道内部的高斯噪声功率(瓦)。从这个公式，可以很清楚的看到带宽与网络最大速度的关系，如果让log2(1+s/n)这一堆参数保持不变的情况下，最大理论网络速度就跟带宽成正比。讲白一点，不管4g还是5g，只要手机能够使用更多带宽，它的网络就更快。还是以4g来举个例子来说明一下比较明了。4**络常用的无线带宽是5mhz，10mhz，20mhz，其中，5mhz可分配的资源块为25个rb，10mmhz为50个rb，20mhz为100个rb。所以以fdd-lte的5mhz、10mhz、20mhz带宽对应的峰值速率分别为：43mbps、87mbps、150mbps。笔者曾经遇到过一个美国场测问题关于band12网速特别低问题，后来经过分析发现该运营商使用的band12仅有5mhz的带宽，真的是想快也快不了啊。无线电磁波从450mhz到3ghz这个范围如上图已经被瓜分殆尽，特别是等到通信技术发展到4g的时候，无线频率资源已经很难再找出20mhz的带宽给4g使用。不知道还有多少人记得，当年的“**”多么风靡盛行的时候，为了让4g得到较大带宽，不得不“舍生取义”的故事。上图可以看到，我们**三大运营商频段使用情况，清楚发现4g很多频段，有的是20mhz，有的是10mhz。而最近今年**联通在重耕gsm 900给lte使用时，就只让区区的5mhz带宽“转世”，因为带宽太小，单频段只有43mbps的理论峰值，如果拿过来用作4g数据服务，反而会成为短板。不过，这5mhz带宽用来给未来volte网络使用，可以承载128个volte用户，所以用作volte网络将是这5mhz带宽一个非常很好的归宿。5g也有通信速度上限4g的标准中给lte定义的最大带宽20mhz，给4**络速度越来越慢埋下了一个伏笔。虽然lte的fdd模式可以达到150mbps，tdd可以达到112mbps的速度，当年看来已经非常优秀了。但是随着更多用户接入4**络，更大上网需求量飙升，现在4**络已经满足人们的日常生活需要了。5g在指定协议之初就定位于大带宽，强调高网速，以解决广大用户不断飙升数据使用需求。100mhz作为5g单载波基本带宽，已经相当于原来4g的5个载波聚合后的结果。还是先看看5g频段的划分情况吧。fr1:fr2:其中，我们可以看到世界上流行使用的5g频段包含n77/n78/n79和n257/n258/n259等频段。它们最小的带宽就是500mhz，最大可以跨越好几个g的范围。很多人还有一个更激进的观点，认为sub6ghz的5g不够过瘾，而真5g应该是毫米波段的，能够一下提供几个g带宽的频段。理论数据都是美好的，现实芯片并没有办法完全使用这样大的频率范围。以我拿到的数据来看，高通**x50，通过lte和毫米波双连接，网速可以达到5.13gbps，而另外华为**来说，毫米波的下载速度可以到达6.5gbps的峰值速度里5g的终极20gbps都还是有一点距离的。感谢阅读! 如果有不对之处，敬请指出，如果觉得还ok，请留下你的赞和关注。再谢。 20210311

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