5G憑什麼比4G快那麼多?

2021-10-02 17:34:56 字數 1571 閱讀 1986

5g是繼4g之後的第五代移動通訊技術,具有光纖般的接入速度。

跟4g比,傳輸速率更高、網路容量更大。可以同時鏈結千億個裝置,

是目前全球最快的網路,該技術將在中國首先普及!

據最新測試顯示,5g的網速峰值已達到每秒10g!  而號稱智慧型手機標配的4g也才每秒100m的速率,5g網速差不多是4g的100倍!

那為什麼5g能這麼快呢?

顧名思義,這個夏農公式當然是夏農提出來的,那這個夏農是什麼人呢?

夏農是是美國數學家、資訊理論的創始人。麻省理工學院碩士和博士學位,貝爾實驗室工作。夏農提出了資訊熵的概念,為資訊理論和數字通訊奠定了基礎。

無線上網的「網速」,與通訊專業中的「通道容量」有關。所謂通道是指訊號在通訊系統中的傳輸通道,可以是電線、光纖,也可以是空氣中的電磁波。「通道容量」即資訊在該通道中傳輸速率的上限。

簡單來說,通道就像城市道路,訊號就像汽車。一條道路上的車流量會受到道路寬度、車輛速度等因素的制約,任何道路都不能無限增加車流量;同樣,任何通道也不可能無限增加資訊的傳輸速率。

描述通道容量的公式被稱為「夏農公式」,這個公式如下:

從以上公式可以看出,決定網速上限的因素有兩個:通道頻寬b和訊雜比s/n。前者指的是能夠有效通過通道的訊號的最大頻頻寬度,後者即訊號功率和雜訊功率的比值。

有了這個限制,想要提高網速,就需要提高通道頻寬b,或者提高訊雜比,或者同時提高這兩個因素的值。

有了夏農公式,我們就可以理解為什麼5g的網速那麼快了。

5g載波的工作頻率分為兩種。一種是在6吉赫茲以下的釐公尺波,另外一種是在30吉赫茲左右的公釐波(注:1吉=1,000,000,000)。對於釐公尺波來說,通道頻寬最大可以做到100兆赫茲,這是4g的20兆赫茲最大通道頻寬的5倍;對於公釐波來說,通道頻寬可以達到400兆赫茲左右,是4g的頻寬的20倍,所以公釐波5g網速能比4g提高大約20倍。因為根據夏農公式,在相同訊雜比的情況下,決定5g網速的主要因素就是通道頻寬。

為什麼4g載波的最大頻寬是20兆赫茲,5g載波的最大頻寬為100兆赫茲甚至400兆赫茲呢?這是由國際電信聯盟根據電磁波的實際使用情況而劃分的國際標準。為什麼以前不發展5g無線通訊?這是因為5g載波對硬體有更高的要求,以前的晶元與演算法尚不成熟,而現在這些技術都已經成熟了。

還有乙個問題是,根據夏農公式,提高訊雜比也可以提高網速,那麼為什麼不這樣做呢?因為訊雜比實際上取決於5g基站的訊號發射功率——在一定程度上,發射功率取決於每天要花費的電費(據估算,乙個5g基站每年的電費大概是30萬元,而4g基站每年的電費是10萬元)。因此,要提高訊雜比,就要加大發射功率,就需要消耗更多的電能,支付更多的電費,導致成本公升高,因此不划算。

當然了,凡事也不能太過,「過猶不及」。為什麼我們不能無限提高頻寬呢?因為頻寬與我們前面說的訊雜比其實是有關聯的,頻寬越大,雜訊就會越大,訊雜比就會降低,所以,我們需要找到乙個最合適的頻寬,才能把頻寬與訊雜比匹配得最好。

總的來說,5g之所以能大幅提公升網路速率,主要的設計思想就是夏農公式。現在,你了解了嗎?

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