3G、4G、5G,我們為什麽要那麽多的"G"呢?

2022.03.05

我們的手機接收使用同一頻段的信號可能會發生這種情況,那麽我們如何將許多手機連接到一個手機發射塔,反之亦然,最簡單的解決方案是給每個人一個不同的頻段,手機可以通過它們的頻段來區分,蜂窩發射塔可以分離出來通過網絡進行發送和中繼,關鍵是我們只有固定數量的頻率。 但由於無線電波有很多不同的用途,比如空中和海上導航、電視廣播,甚至業余無線電愛好者的使用波段。所以在手機最早的出現日子裏,並不是所有的頻率都可以隨意讓手機使用,一些城市只有兩兆赫的帶寬可供大約30人同時使用,多年來改善電話網絡的很多努力都來自於解決這個問題. 4G或5G指的是用於發送無線電波的新一代技術,自然而然地,這一切都是從1G開始的,靠近給定蜂窩發射塔的用戶將被給予特定的不同頻段,工程師稱之為這個頻率。域多址或FDNA但是一個關鍵的突破涉及如何在物理空間中使用頻率的想法是將區域劃分成一種蜂窩圖案, 每個小區使用不同的蜂窩塔或基站進行傳輸,訣竅是附近的小區被分配了不同的頻率使用,但遠處的小區可以使用相同的頻率,而不會重疊。這樣可以降低幹擾的可能性,因為使用相同頻段的人可能會與完全不同的蜂窩塔通信,簡而言之,這意味著我們可以重復使用某些頻率,讓更多的人接入網絡,因為有更多的帶寬,我們可以反復使用2G,使事情變得更有效率,而這種成功的部分原因是時分多址或TD。 不同的手機可以使用相同的頻段,就像在一個房間裏有兩個人用相似的聲音對你說話,如果他們同時說一樣的話語,你無法聽懂他們都在說什麽,但奇怪的是,想象他們輪流說出他們信息中的個別單詞,這樣你可能會聽的很清楚。但是不只是兩個人,雖然對一個人來說很混亂,但是機器可以很容易地及時跟蹤不同的信息。 它發生得很快,以至於你無法感覺到中斷,因為許多人現在可以使用相同的頻段,我們變得更有效率。使用無幹擾的帶寬和更多的帶寬帶來更多的數據,因為2G讓我們做的不僅僅是語音通話,讓我們可以發短信,甚至發送圖片信息。 然後是3G,它讓事情更進一步,隨著3G的出現,我們開始嚴重依賴所謂的碼分多址或CDMA。這一次,假設四個人在一個房間裏,兩個人同時說話,但其中一個人在房間的另一端用中文說話,另一個人在房間的另一端,一個西班牙語流利的人和另一個漢語流利的人都在聽演講者,因為中文和西班牙語的發音非常不同,每個人都忽略了他們不懂的語言。它集中在他們所做的事情上,這是他們各自的信息。在手機世界裏,基站可以被編程為同時收聽大量信號並以不同的方式解碼,同時扮演不同翻譯器的角色,因此CDMA允許來自不同手機的信號在同一時間發送相同頻率的信號,在另一端再次被分離,這讓我們可以更好地利用頻段,與更多的3G用戶一起發送更多的數據。我們獲得了發送電子郵件、瀏覽網頁甚至觀看視頻的能力,我知道,在現實中,CDMA中的代碼有時彼此足夠相似,以至於會在房間裏造成問題。語言可能更像西班牙語和葡萄牙語。它們是不同的語言,但它們有一些語法和詞匯共享,一旦工程師想出其他一些技巧來處理這個問題,比如改變用於與不同手機發射塔通信的信號的功率,以幫助區分不同的信號,聽起來可能會感到困惑。 隨之而來的是4G,你猜它的功能更強大,。來自可用頻率的帶寬,以適應迅速增長的手機用戶,他們都渴望數據工程師實現了所謂的正交頻分復用ING或OFDM,即使我們到目前為止提到的一切都是如此,通過連續頻段發送的信號的比特實際上會幹擾他們自己,這是因為相似的頻率在空氣中傳播時可能會有一點失真,在空中反彈時會變得混亂,頻段越大,繞過這個問題的可能性就越大,FDAN將單個頻段分割成稱為載波的小部分,這些部分的頻率相互幹擾的可能性較小,因為它們是正交的,就像CDMA和4G的代碼一樣,所有這一切的結果是能夠使用寬頻段使BIOFDM能夠向手機發送更多的數據通過所有這些技術我們可以在每個蜂窩服務中重復使用幾乎整個頻譜的蜂窩通信通過塔樓為每個人提供更多的帶寬,但是它也在兩個蜂窩的邊緣帶來了一些問題。 使用相同的頻率,我們最終會再次收到幹擾信號當你靠近一個發射塔時,這不是問題,但是當你在兩個不同的手機發射塔之間,與你的手機通訊的那個發射塔可能與它的鄰居使用相似的頻率,並且在小區邊界,它們每個信號的強度可能大致相同。不幸的是,有可能會有信號幹擾,但兩者都不會提供接收,我們稱之為小區間幹擾或ICK。目前這是現代手機網絡不可避免的問題,有一些技巧可以幫助解決這一問題,來自兩個塔的信號,甚至同時利用兩個塔的信號,這是4G的功能之一,也有助於減少盲區,但即便如此,一個新的絆腳石擋路即將出現。 5G的特征之一及其所有承諾的數據是所謂的超密集網絡的網絡,該網絡由向許多用戶提供接收的許多較小小區組成。問題是,隨著許多微小的蜂窩,我們最終得到了更多的邊界,增加了盲區的數量,這並不意味著你的手機接收到了完全的數據,工程師們意識到了這個問題,並已經在嘗試開發技術來擴大帶寬,而不會造成大量幹擾。 希望我們的信息通訊技術越來越強大,給我們帶來更便捷的生活體驗。