5G mmWave: скорость до 10 Гбит/с? Узнайте сейчас 📱🔥

Технология 5G mmWave является самой быстрой из существующих в настоящее время мобильных сетей: в реальных условиях она достигает скорости до 10 Гбит/с. Давайте выясним, что это такое на самом деле, а заодно изучим, как работают сотовые сети! 🕵️‍♂️ Хотя некоторые части могут показаться похожими на урок физики, я обещаю, что это поможет нам лучше понять тему.

Что такое волна?

Мы все видели волны на воде, когда она волнуется. Предположим, что в этой неспокойной воде есть буй (или что-то плавающее); вы бы заметили, что он просто движется вверх и вниз, никуда не двигаясь. Почему он не движется вперед или назад, как волны? 🤔 Плюс, все эти движения требуют энергии. Откуда взялась эта энергия?

Ответ заключается в том, что он переместился наружу от первоначального источника возмущения. Представьте себе, что кто-то бросает камень в спокойную воду, что создает волну. Волны расширения переносят энергию этого камня к бую.

Так почему же эта энергия не сдвинула буй вперед? Это происходит потому, что, хотя создается иллюзия расширения воды, на самом деле она не движется дальше. Он просто подпрыгивает вверх и вниз. Подводя итог, можно сказать, что энергия волны передается, но сама волна остается на месте. Так же, как люди создают волну на стадионе, вставая и садясь.

Каждая волна следует одним и тем же принципам. Например, волна будет вести себя так же, если вы создадите возмущение в воздухе, а не в воде (это и есть звук!). 🎶

С научной точки зрения, для каждого из этих видов поведения существует свой термин и способ их количественной оценки. Если посчитать, сколько раз буй подпрыгивает вверх и вниз за одну секунду, то это и будет его частота. Расстояние, которое буй проходит вверх и вниз каждый раз, и есть амплитуда волны. А если взять линейку и измерить расстояние между волнами, то это и будет их длина волны.

Когда волны расположены ближе друг к другу, длина волны короче, а частота выше. Чем дальше волны друг от друга, тем ниже частота и длиннее длина волны. В целом, более высокие частоты означают больше энергии и наоборот.

5G — это особый тип волны

Волны повсюду вокруг нас. Свет, который мы видим, может вести себя так же, как волны на воде. ☀️ Однако, в отличие от волн на воде или в воздухе, существует особый тип волн, для распространения которых не нужен материал. Он может просто простираться через пустое пространство. Этот особый тип волны называется электромагнитной волной.

Он состоит из полного спектра различных длин волн, и узкая полоса этого спектра — это то, что мы воспринимаем как видимый свет. Все цвета, которые мы видим, — это всего лишь разные длины волн этого спектра. Другими словами, мы видим лишь небольшую часть электромагнитных волн, а остальная часть невидима. 🌈

Если электромагнитная волна имеет очень короткую длину волны, это может быть гамма-излучение, рентгеновское излучение или ультрафиолетовая волна (те самые ультрафиолетовые лучи, которых нам следует избегать, находясь на солнце!). Напротив, когда длина волны максимально длинная, это радиоволна.

Радиоволны могут распространяться на невероятные расстояния, поскольку имеют самые длинные волны и очень низкие частоты. По этой причине мы используем их для беспроводной связи. Wi-Fi и сотовые сети, включая 5G, на самом деле представляют собой радиоволны. 📡

Волны могут переносить большой объем информации очень быстро

Как волна может переносить сообщение или пакеты интернет-данных? Это звучит сбивающе с толку, но суть кроется в простоте языка самого сообщения. 💬

Вы, вероятно, слышали об азбуке Морзе. Это язык, состоящий исключительно из точек и тире. Затем идет двоичный код — язык единиц и нулей, который компьютеры считывают и понимают.

Помните буй, который поднимается и опускается, когда вы бросаете камень в воду? На его основе можно создать язык для отправки сообщений. Высота, на которую поднимается буй, может быть кодом: самая высокая высота может быть 1, а самая низкая высота может быть равна нулю. Вы можете бросить большой камень, чтобы «закодировать» 1, и маленький, чтобы «закодировать» 0. Это было бы не очень эффективно и быстро, но в принципе кто-то вдалеке мог бы наблюдать за буем и интерпретировать сообщение, которое вы послали по волнам.

По сути, именно так работает радиосвязь. Передающее устройство кодирует единицы и нули, изменяя частоту, амплитуду (как наш буй) или фазу волны. Технически это называется модуляцией.

Последовательность единиц и нулей может быть отображена или «закодирована» в волну, поскольку передатчик может создавать чрезвычайно точные возмущения, которые принимающее оборудование интерпретирует и «декодирует» в единицы и нули. Вы можете видеть, как волна с более высокой частотой (больше колебаний в секунду) и более короткой длиной волны позволит закодировать больше информации, поскольку существует больше возможностей для модуляции битов волны.

Мы уже знаем, что сотовые сети работают с использованием радиоволн, длина которых может составлять от миллиметра до нескольких километров. Это ключевой момент.

Объяснение 5G mmWave

Теперь у нас есть все части пазла, иллюстрирующие, что такое 5G mmWave.

Первые поколения сотовых телефонов (1G и 2G) использовали радиоволны, которые вибрировали со скоростью 1–2 миллиарда раз в секунду (1–2 ГГц) и имели длину волны около 1 фута. Звучит быстро, но первое поколение даже не могло отправлять текстовые сообщения. Третье поколение (3G) увеличило частоту до 2,5 ГГц и сократило длину волны вдвое. Благодаря 3G вы можете пользоваться интернетом и смотреть потоковое видео в SD-качестве. С появлением четвертого поколения (4G) частота увеличилась до 8 ГГц, а длина волны сократилась до 1,5 дюймов, что позволило осуществлять потоковую передачу HD-видео и быстрый просмотр веб-страниц со скоростью от 50 до 100 Мбит/с в реальном мире.

5G — это прорыв, поскольку он работает на невероятной частоте 100 ГГц (сто миллиардов раз в секунду!). Длина волны может составлять всего лишь миллиметр (мм), отсюда и название. Вот что такое 5G mmWave: сотовая сеть, работающая на исключительно высокой частоте и длине волны 1 мм, достигая средней скорости загрузки 2,5 Гбит/с.

Что это значит для нас?

5G не только быстрее 4G; Он также гораздо более отзывчив. Задержка может составлять всего 1 миллисекунду, что является практически мгновенным процессом. Это означает отсутствие задержек в онлайн-играх и потоковую передачу в формате 4K или 8K без прерываний и буферизации. 🎮 Практически мгновенное время отклика также идеально подходит для устройств Интернета вещей, дополненной реальности, беспилотных автомобилей и технологий, требующих малой задержки.

Помимо сверхбыстрой передачи данных и невероятно низкой задержки, 5G mmWave также поддерживает большую пропускную способность по сравнению с традиционными сетями (можно подключить гораздо больше устройств, не испытывая перегрузки сети).

Ограничения 5G mmWave

Все технологии сотовой связи до 5G, включая 4G, использовали один диапазон частот. 5G использует множество. 5G mmWave — лишь один из многих диапазонов. Существует также 5G Sub-6 GHz, который работает примерно на тех же частотах, что и 4G. Затем идет Sub-1 GHz, который использует еще более низкие частоты. 🌐 Диапазоны частот 5G могут быть высокочастотными, среднечастотными и низкочастотными. Что здесь происходит?

Поскольку волны 5G расположены очень близко друг к другу (по сравнению со старыми радиоволнами), они не могут распространяться далеко. Здания, деревья и даже дождь или снег могут помешать работе 5G mmWave. 🌧️

Вот почему эта технология не очень распространена. Для покрытия даже нескольких городских кварталов необходима плотная сеть небольших сот, в отличие от 4G, которая использует большие вышки сотовой связи, обычно охватывающие несколько километров.

5G mmWave — это наш последний и самый передовой шаг на пути к бесперебойной беспроводной связи, но он может не получить такого массового распространения, как предыдущие поколения. Тем не менее, достижение гигабитных скоростей в подключение к данным вашего телефона всегда будет вызывать у вас ощущение, что будущее уже наступило. 🚀