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什么是“波”
提到通信,首先就要說(shuō)說(shuō)“波”。百度百科上對(duì)于“波”的定義是:振動(dòng)的傳播。咋理解呢?先列舉一些帶波的詞組:水波、聲波、動(dòng)感光波、龜波氣功、波波維奇。除了最后一個(gè),其實(shí)前面幾個(gè)都和我們今天的主題有關(guān)。
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當(dāng)你說(shuō)話(huà)時(shí)你的聲帶是震動(dòng)的,你的聲音通過(guò)空氣震動(dòng)到了對(duì)方的耳朵里;當(dāng)你用手拍水時(shí),你的手是震動(dòng)的,通過(guò)水將波浪傳遞到了岸邊;當(dāng)你使出一招龜波氣功時(shí),你深厚的內(nèi)功震動(dòng)了你前方的空氣,并且空氣的震動(dòng)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(shuō)話(huà)為例,當(dāng)你說(shuō)話(huà)時(shí),你說(shuō)出了不同的文字時(shí)聲帶的震動(dòng)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(duì)方的耳朵依靠波形的不同,識(shí)別出了不同的文字,傳遞了信息。
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移動(dòng)通信的基本原理,到這里我就講完了。
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沒(méi)錯(cuò),12345G的基本原理都是這么簡(jiǎn)單。
當(dāng)你說(shuō)話(huà)時(shí),你就是一個(gè)“基站”,而聽(tīng)你說(shuō)話(huà)的人就是“手機(jī)”,你的聲帶相當(dāng)于天線,把聲波(無(wú)線電波)發(fā)射出去,而對(duì)方的耳朵相當(dāng)于手機(jī)天線,對(duì)方的大腦相當(dāng)于手機(jī)的芯片,分別接收下了無(wú)線電波,并通過(guò)聲波的波形不同,解析出了你的話(huà)語(yǔ)內(nèi)容。
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什么是頻率
我們都知道,在空氣中傳播的,不但有2G信號(hào)、3G信號(hào)、4G信號(hào)、5G信號(hào),而且還有無(wú)線廣播、WIFI信號(hào)、對(duì)講機(jī)信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)等等各類(lèi)無(wú)線電波。
有時(shí)你有沒(méi)有感覺(jué)奇怪,如果在會(huì)議上大家分別七嘴八舌討論各自的事情往往會(huì)議主持人會(huì)喊“大家安靜下”,因?yàn)橥瑫r(shí)在空氣中傳播的聲波混淆在一起,這樣誰(shuí)也聽(tīng)不清誰(shuí)的話(huà)了。
那么為什么這么多種應(yīng)用的無(wú)線電波卻可以同時(shí)在空氣中傳播?而且你使用手機(jī),完全不耽誤你使用收音機(jī),再用著對(duì)講機(jī)?
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這是因?yàn)椋煌瑹o(wú)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(gè)“波”如果一秒鐘周期變化一次,那么他就是1Hz。也就是說(shuō),上面所提到的種種無(wú)線電波,由于他們震動(dòng)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?yàn)樗麄兊念l率不同,所以竟然可以相安無(wú)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(wú)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(shuí)也沒(méi)法傳輸了。因此中國(guó)的工信部會(huì)統(tǒng)一將全國(guó)所有需要使用無(wú)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(yán)禁非法占用,否則后果不堪設(shè)想。
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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(lái)傳輸?shù),這樣的頻率范圍在通信中叫做“頻帶寬度”,簡(jiǎn)稱(chēng)帶寬,和你家上網(wǎng)50M還是100M帶寬其實(shí)是一回事兒,帶寬越大,傳輸數(shù)據(jù)的速率越快。只不過(guò)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(kāi)的,也就是說(shuō)可以使用同樣的頻率也互相不干擾。
但是對(duì)于無(wú)線電來(lái)說(shuō),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(jìn)去了這么多的應(yīng)用,這樣的結(jié)果,就是每個(gè)行業(yè)都只能用其中的一小段,比如對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō),每家運(yùn)營(yíng)商分得的頻帶只有幾十M不到100M,這是導(dǎo)致你手機(jī)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(lái)看一條新聞。
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是不是第一次聽(tīng)說(shuō)?原來(lái)在西方國(guó)家頻段還要拍賣(mài),這則新聞中的德國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商,竟然花了幾十億歐元,才買(mǎi)了幾十M的帶寬,黃金鉆石比特幣和無(wú)線電頻段的單價(jià)比起來(lái)簡(jiǎn)直弱爆了。
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為什么大家要為這么一丟丟頻段爭(zhēng)得你死我活?因?yàn)轭l段也分貴賤,而且“好頻段”的價(jià)值比“壞頻段”的價(jià)值要高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)!
無(wú)線電波雖然可以在不同的頻段上傳輸,但是,頻段越低,無(wú)線電波能傳輸?shù)姆秶綇V,越高傳輸?shù)姆秶浇。打個(gè)比方,聲音低沉的人(說(shuō)話(huà)聲音頻率低),用同樣的聲音說(shuō)話(huà),很遠(yuǎn)處也能聽(tīng)到,而聲音尖細(xì)的人(說(shuō)話(huà)聲音頻率高),用同樣的聲音說(shuō)話(huà),可能遠(yuǎn)處就聽(tīng)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(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō),如果你比自己的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用的頻率高,也就是說(shuō),你要建設(shè)更多的基站,才能覆蓋同樣的區(qū)域,這就是錢(qián)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M(fèi)Hz帶寬),那么,幾百M(fèi)Hz到2、3000MHz的頻段便是最佳的選擇,因此各行業(yè)企業(yè)爭(zhēng)奪十分激烈。而在這個(gè)頻段內(nèi),當(dāng)然是頻率越低越好。
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比如“非主流”運(yùn)營(yíng)商中國(guó)廣電(目前還一個(gè)基站沒(méi)有),卻有著國(guó)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(shè),假如真實(shí)現(xiàn)的話(huà),相當(dāng)于廣電建設(shè)一個(gè)5G基站的覆蓋范圍,等于移動(dòng)聯(lián)通電信建設(shè)N倍的站點(diǎn)的覆蓋范圍。
再看看移動(dòng)聯(lián)通電信三家運(yùn)營(yíng)商被工信部分配的5G頻段:
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一方面,相比廣電,三家運(yùn)營(yíng)商的頻段都弱爆了。另一方面相對(duì)聯(lián)通電信,移動(dòng)的頻帶似乎要寬的多。移動(dòng)一共被分配了2段帶寬,分別是2675-2515=160M以及4900-4800=100M,合計(jì)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。
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按照我們上文的說(shuō)法:1、頻段越低越好;2、帶寬越大越好。這么看,移動(dòng)不但有2515到2675頻段,相對(duì)聯(lián)通電信更低的頻段(3400到3600),另外還有累計(jì)260MHz的帶寬,相對(duì)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(dòng)了。
然鵝,事情并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。首先,移動(dòng)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(jiǎn)直捉襟見(jiàn)肘,基本可以忽略不計(jì)。
其次,移動(dòng)分配的2515到2675頻段,本身和移動(dòng)自己的4G主力頻段,竟然有一大段是完全重疊的,也就是說(shuō),移動(dòng)只有把自己在這個(gè)頻段內(nèi)的4G業(yè)務(wù)停了,才能把它空出來(lái)給5G用。而5G商用尚需一段時(shí)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(jī)扔了呢?
反觀聯(lián)通電信,雖然3400-3600的頻率高是高了點(diǎn),但是100M都是空閑的,沒(méi)有任何行業(yè)在使用,隨時(shí)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(wú)線網(wǎng),也就是說(shuō),人兩家的各100M要合并成200M一起使了。
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所以說(shuō),作為三家運(yùn)營(yíng)商共同的媽-工信部,可不會(huì)只讓大兒子把便宜都占了,反而會(huì)想辦法“劫富濟(jì)貧”,多幫幫兩個(gè)困難的小兒子。