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什么是“波”
提到通信,首先就要說說“波”。百度百科上對于“波”的定義是:振動的傳播。咋理解呢?先列舉一些帶波的詞組:水波、聲波、動感光波、龜波氣功、波波維奇。除了最后一個,其實前面幾個都和我們今天的主題有關(guān)。
當你說話時你的聲帶是震動的,你的聲音通過空氣震動到了對方的耳朵里;當你用手拍水時,你的手是震動的,通過水將波浪傳遞到了岸邊;當你使出一招龜波氣功時,你深厚的內(nèi)功震動了你前方的空氣,并且空氣的震動最終擊傷了你的敵人。
這就是波,傳遞信息的主要載體。以你說話為例,當你說話時,你說出了不同的文字時聲帶的震動是不同的,因此空氣中的發(fā)出的波的波形出現(xiàn)了差別,對方的耳朵依靠波形的不同,識別出了不同的文字,傳遞了信息。
移動通信的基本原理,到這里我就講完了。
沒錯,12345G的基本原理都是這么簡單。
當你說話時,你就是一個“基站”,而聽你說話的人就是“手機”,你的聲帶相當于天線,把聲波(無線電波)發(fā)射出去,而對方的耳朵相當于手機天線,對方的大腦相當于手機的芯片,分別接收下了無線電波,并通過聲波的波形不同,解析出了你的話語內(nèi)容。
什么是頻率
我們都知道,在空氣中傳播的,不但有2G信號、3G信號、4G信號、5G信號,而且還有無線廣播、WIFI信號、對講機信號、雷達信號等等各類無線電波。
有時你有沒有感覺奇怪,如果在會議上大家分別七嘴八舌討論各自的事情往往會議主持人會喊“大家安靜下”,因為同時在空氣中傳播的聲波混淆在一起,這樣誰也聽不清誰的話了。
那么為什么這么多種應用的無線電波卻可以同時在空氣中傳播?而且你使用手機,完全不耽誤你使用收音機,再用著對講機?
這是因為,不同無線電波使用的頻率不同。頻率的定義是1s內(nèi)波周期性變化的次數(shù),頻率的單位是Hz(赫茲),一個“波”如果一秒鐘周期變化一次,那么他就是1Hz。也就是說,上面所提到的種種無線電波,由于他們震動的頻率不一樣,有的快有的慢,就算他們混雜在同樣的空氣中傳輸,但是因為他們的頻率不同,所以竟然可以相安無事的各自傳輸互不干擾,是不是很神奇。
同理,如果兩種通信使用的無線電波頻率相同,那么他們之間必然存在干擾,結(jié)果就是誰也沒法傳輸了。因此中國的工信部會統(tǒng)一將全國所有需要使用無線電的行業(yè),他們所使用的的頻率提前分配好,互相之間嚴禁非法占用,否則后果不堪設想。
由于信息傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量往往比較大,是需要一定的頻率范圍來傳輸?shù),這樣的頻率范圍在通信中叫做“頻帶寬度”,簡稱帶寬,和你家上網(wǎng)50M還是100M帶寬其實是一回事兒,帶寬越大,傳輸數(shù)據(jù)的速率越快。只不過家里寬帶上網(wǎng)的電波在網(wǎng)線里傳輸,你家的網(wǎng)線和你鄰居家的網(wǎng)線是完全隔離開的,也就是說可以使用同樣的頻率也互相不干擾。
但是對于無線電來說,大家都在暴露的空氣的傳輸,因此空氣中的頻帶資源異常的稀缺。如上圖所示,僅僅從1745MHz--3000MHz的頻帶中,就擠進去了這么多的應用,這樣的結(jié)果,就是每個行業(yè)都只能用其中的一小段,比如對于4G網(wǎng)絡來說,每家運營商分得的頻帶只有幾十M不到100M,這是導致你手機上網(wǎng)速度受到制約的主要原因。
那么你可能就要疑惑了,為什么大家都要擠在這1000多到3000M范圍之內(nèi)的頻段內(nèi)呢?先來看一條新聞。
是不是第一次聽說?原來在西方國家頻段還要拍賣,這則新聞中的德國電信運營商,竟然花了幾十億歐元,才買了幾十M的帶寬,黃金鉆石比特幣和無線電頻段的單價比起來簡直弱爆了。
為什么大家要為這么一丟丟頻段爭得你死我活?因為頻段也分貴賤,而且“好頻段”的價值比“壞頻段”的價值要高出幾個數(shù)量級!
無線電波雖然可以在不同的頻段上傳輸,但是,頻段越低,無線電波能傳輸?shù)姆秶綇V,越高傳輸?shù)姆秶浇。打個比方,聲音低沉的人(說話聲音頻率低),用同樣的聲音說話,很遠處也能聽到,而聲音尖細的人(說話聲音頻率高),用同樣的聲音說話,可能遠處就聽不到了。
同樣,高頻電波穿透能力較低頻傳輸和穿透建筑物等阻斷物能力弱的多,覆蓋范圍小很多,對于運營商來說,如果你比自己的競爭對手使用的頻率高,也就是說,你要建設更多的基站,才能覆蓋同樣的區(qū)域,這就是錢啊。
所以,既要保證頻率夠低,又要保證帶寬足夠(起碼得有幾十上百MHz帶寬),那么,幾百MHz到2、3000MHz的頻段便是最佳的選擇,因此各行業(yè)企業(yè)爭奪十分激烈。而在這個頻段內(nèi),當然是頻率越低越好。
比如“非主流”運營商中國廣電(目前還一個基站沒有),卻有著國家很久前分配的黃金頻段700MHz,而且廣電豪言要將700M用于5G建設,假如真實現(xiàn)的話,相當于廣電建設一個5G基站的覆蓋范圍,等于移動聯(lián)通電信建設N倍的站點的覆蓋范圍。
再看看移動聯(lián)通電信三家運營商被工信部分配的5G頻段:
一方面,相比廣電,三家運營商的頻段都弱爆了。另一方面相對聯(lián)通電信,移動的頻帶似乎要寬的多。移動一共被分配了2段帶寬,分別是2675-2515=160M以及4900-4800=100M,合計260MHz帶寬。
而聯(lián)通電信分別是3600-3500=100MHz以及3500-3400=100MHz,也就是分別100MHz帶寬。
按照我們上文的說法:1、頻段越低越好;2、帶寬越大越好。這么看,移動不但有2515到2675頻段,相對聯(lián)通電信更低的頻段(3400到3600),另外還有累計260MHz的帶寬,相對聯(lián)通電信各自的100M翻倍都不止,這不是工信部拉偏架嗎?這也太照顧移動了。
然鵝,事情并沒有那么簡單。首先,移動被分配的4800-4900MHz的頻段太高了,單站覆蓋范圍太近,用于室外覆蓋簡直捉襟見肘,基本可以忽略不計。
其次,移動分配的2515到2675頻段,本身和移動自己的4G主力頻段,竟然有一大段是完全重疊的,也就是說,移動只有把自己在這個頻段內(nèi)的4G業(yè)務停了,才能把它空出來給5G用。而5G商用尚需一段時間,4G的流量收入仍處于高速上升期,怎么能把手里的印鈔機扔了呢?
反觀聯(lián)通電信,雖然3400-3600的頻率高是高了點,但是100M都是空閑的,沒有任何行業(yè)在使用,隨時都可以上馬。再加上最近的消息:聯(lián)通電信要共享共建5G的無線網(wǎng),也就是說,人兩家的各100M要合并成200M一起使了。
所以說,作為三家運營商共同的媽-工信部,可不會只讓大兒子把便宜都占了,反而會想辦法“劫富濟貧”,多幫幫兩個困難的小兒子。