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一个简单且神奇的公式

今天的故事，从一个公式开始讲起。

这是一个既简单又神奇的公式。说它简单，是因为它一共只有3 个字母。而说它神奇，是因为这个公式蕴含了博大精深的通信技术奥秘，这个星球上有无数的人都在为之魂牵梦绕。

这个公式，就是它——

我相信很多同学都认出这个公式了，如果没认出来，而且你又是一个理科生的话，请记得有空多给你的中学物理老师打打电话！

解释一下，上面这个公式，这是物理学的基本公式，光速=波长×频率。

对于这个公式，可以这么说：无论是1G、2G、3G，还是4G、5G，万变不离其宗，全部都是在它身上做文章，没有跳出它的“五指山”。

且听我慢慢道来。

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有线？无线？

通信技术，无论什么黑科技白科技，归根到底，就分为两种——有线通信和无线通信。

我和你打电话，信息数据要么在空中传播（看不见、摸不着），要么在实物上传播（看得见、摸得着）。

如果是在实体物质上传播，就是有线通信，基本上就是用的铜线、光纤这些线缆，统称为有线介质。

在有线介质上传播数据，速率可以达到很高的数值。

以光纤为例，在实验室中，单条光纤最大速度已达到了26Tbps。。。是传统网线的两万六千倍。。。

光纤

而空中传播这部分，才是移动通信的瓶颈所在。

目前主流的移动通信标准，是4G LTE，理论速率只有150Mbps（不包括载波聚合）。这个和有线是完全没办法相比的。

所以，5G 如果要实现端到端的高速率，重点是突破无线这部分的瓶颈。

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好神奇的波

大家都知道，无线通信就是利用电磁波进行通信。电波和光波，都属于电磁波。

电磁波的功能特性，是由它的频率决定的。不同频率的电磁波，有不同的属性特点，从而有不同的用途。

例如，高频的γ 射线，具有很大的杀伤力，可以用来治疗肿瘤。

电磁波的不断频率

我们目前主要使用电波进行通信。当然，光波通信也在崛起，例如LiFi。

LiFi（Light Fidelity），可见光通信

不偏题，回到电波先。

电波属于电磁波的一种，它的频率资源是有限的。

为了避免干扰和冲突，我们在电波这条公路上进一步划分车道，分配给不同的对象和用途。

不同频率电波的用途

请大家注意上面图中的红色字体。一直以来，我们主要是用中频~超高频进行手机通信的。

例如经常说的“GSM900”、“CDMA800”，其实意思就是指，工作频段在900MHz 的GSM，和工作频段在800MHz 的CDMA。

目前全球主流的4G LTE 技术标准，属于特高频和超高频。

我们国家主要使用超高频：

大家能看出来，随着1G、2G、3G、4G 的发展，使用的电波频率是越来越高的。

这是为什么呢？

这主要是因为，频率越高，能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富，能实现的传输速率就越高。

更高的频率→更多的资源→更快的速度

应该不难理解吧？频率资源就像车厢，越高的频率，车厢越多，相同时间内能装载的信息就越多。

那么，5G 使用的频率具体是多少呢？

如下图所示：

5G 的频率范围，分为两种：一种是6GHz 以下，这个和目前我们的2/3/4G 差别不算太大。还有一种，就很高了，在24GHz 以上。

目前，国际上主要使用 28GHz 进行试验（这个频段也有可能成为5G 最先商用的频段）。

如果按28GHz 来算，根据前文我们提到的公式：

好啦，这个就是5G 的第一个技术特点——

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毫米波

请允许我再发一遍刚才那个频率对照表：

请注意看最下面一行，是不是就是“毫米波”？

继续，继续！

好了，既然，频率高这么好，你一定会问：“为什么以前我们不用高频率呢？”

原因很简单——不是不想用，是用不起。

电磁波的显著特点：频率越高，波长越短，越趋近于直线传播（绕射能力越差）。频率越高，在传播介质中的衰减也越大。

你看激光笔（波长635nm 左右），射出的光是直的吧，挡住了就过不去了。