Краткая информация
5G mmWave — это наша самая быстрая мобильная сеть, достигающая скорости до 10 Гбит/с в реальных условиях. Давайте разберемся, что это такое и как работают сотовые сети. Я знаю, это может звучать как урок физики, но уверяю вас, это поможет нам глубже понять тему.
Что такое волна?
Мы все видели волны на воде, когда она волнуется. Представьте, что в этой неспокойной воде находится буй (или что-то плавающее): вы заметите, что он только колеблется вверх и вниз, не перемещаясь при этом. Почему он не движется вперед или назад, как кажется, делают волны? Кроме того, все эти колебания, наверное, требуют энергии. Откуда она берется?
Ответ прост: энергия передается от источника возмущения. Например, если кто-то бросит камешек в спокойную воду, это вызовет волну. Распространяющиеся волны уносят с собой энергию камешка до буя.
Но почему эта энергия не толкает буй вперед? Дело в том, что, хотя вода создает иллюзию движения, сама она не перемещается дальше. Она просто поднимается и опускается. Так что, резюмируя: энергия волны уходит далеко, но сама волна остается на месте. Это похоже на то, как люди создают волну на стадионе, поднимаясь и опускаясь.
Каждая волна подчиняется одним и тем же законам. Например, она будет вести себя так же, если мы создадим возмущение в воздухе, а не в воде (именно так работают звуковые волны).
С научной точки зрения, для каждого из этих явлений имеется свой термин и способ их количественного измерения. Например, если посчитать, сколько раз буй поднимается и опускается за секунду, мы получим его частоту. Насколько высоко и низко поднимается буй каждый раз — это амплитуда волны. Если же взять линейку и измерить расстояние между рябью, это будет длина волны.
Когда волны расположены ближе друг к другу, длина волны меньше, а частота — выше. И наоборот, когда волны находятся дальше друг от друга, частота ниже, а длина волны больше. Обычно более высокие частоты означают больше энергии и наоборот.
5G — это особый тип волны
Волны окружают нас повсюду. Свет, который мы видим, также ведет себя как волны воды. Но в отличие от водных и воздушных волн, это особый тип волны, который не требует среды для распространения. Она может просто двигаться в пустом пространстве. Этот особый тип волны мы называем электромагнитной волной.
Электромагнитные волны состоят из целого спектра различных длин волн, и узкий диапазон этого спектра мы воспринимаем как видимый свет. Все цвета, которые мы видим, — это всего лишь разные длины волн из этого спектра. Проще говоря, мы наблюдаем лишь небольшую часть электромагнитных волн, тогда как остальная их часть остается невидимой.
Когда электромагнитная волна имеет очень короткую длину волны, это может быть гамма-луч, рентгеновский или ультрафиолетовый свет (те самые УФ-лучи, которых нужно избегать на солнце). А когда она имеет самую длинную длину волны, это радиоволны.
Радиоволны способны проходить огромные расстояния, поскольку у них самые длинные длины волн и самые низкие частоты. Поэтому мы используем их для беспроводной связи. Wi-Fi и сотовая связь, включая 5G, на самом деле представляют собой радиоволны.
Волны могут передавать много данных очень быстро
Как же волна может передавать сообщения или интернет-пакеты? Это звучит немного сложно, но суть заключается в простоте языка самого сообщения.
Наверняка вы слышали о Morse code. Это система сигнализации, состоящая из точек и тире. А есть еще двоичный код, понимаемый компьютерами, который состоит из единиц и нулей.
Помните буй, который поднимается и опускается, когда в воду бросают камешек? Вы можете создать язык, основываясь на этом, чтобы передавать сообщения. Высота, на которую поднимается буй, может быть кодом: высокая высота — это 1, а низкая — 0. Вы могли бы бросить большой камень для кодирования 1 и маленький камешек для кодирования 0. Это был бы довольно неуклюжий и медленный способ передачи информации, но, по сути, кто-то вдали мог бы наблюдать за буем и расшифровывать сообщение, отправленное через волны.
Вот как работает радиосвязь. Передающее устройство кодирует 1 и 0, изменяя частоту, амплитуду (как наш буй) или фазу волны. Этот процесс называется модуляцией.
Шаблон из 1 и 0 можно «наносить» или «кодировать» на волну, поскольку передатчик может создавать очень точные возмущения, которые приемное оборудование интерпретирует и «декодирует» в 1 и 0. Вы можете заметить, как волна с более высокой частотой (большее количество колебаний в секунду) и меньшей длиной волны позволит закодировать больше информации, поскольку предоставляется больше возможностей для модуляции битов волны.
Мы уже знаем, что сотовые сети используют радиоволны, и эти волны могут иметь длину всего в один миллиметр или длиной в несколько миль. Это ключевой момент.
Разъяснение 5G mmWave
Теперь у нас есть все части мозаики, чтобы объяснить, что такое 5G mmWave.
Ранние поколения сотовой связи (1G и 2G) использовали радиоволны, которые колебались около 1-2 миллиардов раз в секунду (1-2 ГГц) и имели длину волны около 1 фута. Это звучит быстро, но первое поколение даже не могло отправлять текстовые сообщения. Третье поколение (3G) повысило частоту до 2,5 ГГц и сократило длину волны вдвое. С 3G можно было серфить в интернете и смотреть видео в SD. Четвертое поколение (4G) подняло частоту до 8 ГГц, а длина волны сократилась до 1,5 дюйма, что позволило осуществлять трансляцию в HD и быстрый серфинг. В реальных условиях оно достигает 50–100 Мбит/с.
5G — это значительный прорыв, потому что он работает на впечатляющей частоте 100 ГГц (стос миллиардов раз в секунду). Его длина волны может составлять всего один миллиметр (мм), отсюда и название. Итак, что такое 5G mmWave: это сотовая сеть, работающая на чрезвычайно высокой частоте и длинах волн в 1 мм, достигая средней скорости загрузки 2,5 Гбит/с.
Что это значит для нас
5G не только быстрее, чем 4G; он также гораздо более отзывчивый. Задержка может составлять всего 1 миллисекунду, что приближает нас к эффекту мгновенного отклика. Это означает отсутствие задержек в онлайн-играх и возможность стриминга в 4K или 8K без буферизации. Такое почти мгновенное время отклика идеально подходит для устройств Интернета вещей, дополненной реальности, самоуправляемых автомобилей и технологий, требующих низкой задержки.
Помимо ультрабыстрой передачи данных и невероятно низкой задержки, 5G mmWave также поддерживает большую полосу пропускания в сравнении с традиционными сетями (большее количество устройств может подключаться без перегрузки сети).
Ограничения 5G mmWave
Каждая сотовая технология до 5G, включая 4G, использовала одну частотную полосу. 5G использует множество. 5G mmWave — это лишь одна из этих полоса. Также существует 5G Sub-6 GHz, который работает примерно на тех же частотах, что и 4G. И еще есть Sub-1 GHz, который использует еще более низкие частоты. Частоты 5G могут быть высокочастотными, среднечастотными и низкочастотными. Почему так?
Поскольку волны 5G плотно упакованы (по сравнению со старыми радиоволнами), они не могут распространяться на большие расстояния. Здания, деревья и даже дождь или снег могут преграждать путь 5G mmWave.
Вот почему эта технология пока не так широко распространена. Для покрытия лишь нескольких городских кварталов необходима плотная сеть малых ячеек, в отличие от 4G, который полагается на большие сотовые вышки, охватывающие несколько миль.
5G mmWave — это наш последний и наиболее значительный шаг в области беспроводной связи, однако, возможно, она не получит такого же широкого распространения, как предыдущие поколения. Тем не менее, возможность видеть гигабитные скорости на подключении данных вашего телефона дарит ощущение, что будущее уже настало.
Если вам понравилась эта статья, подпишитесь, чтобы не пропустить еще много полезных статей!
Вы также можете читать наши материалы в:
- Telegram: https://t.me/gergenshin
- Яндекс Дзен: https://dzen.ru/gergen
- Официальный сайт: https://www-genshin.ru