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犯我中华者 虽远必诛

美国5G为什么落后?美国国防部说出了原因

2019-07-18 10:50:15 | 来源: | 参与: 0 | 作者:风云之声

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  《5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇》

  好,美国国防部认为美国5G落后的原因是什么呢?

  一句话的回答是:频段不对。

  两句话的回答是:最适合5G的频段在美国被军方占用了,而其他国家不受这个限制。

  稍微详细一点的回答是:5G的频段有Sub-6和毫米波两个选择,Sub-6比毫米波容易实用。大多数国家都在主攻Sub-6,美国却由于军方占用了Sub-6,只能用毫米波,因此导致了一系列问题。

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  5G建议频段

  如果你熟悉电磁波理论,那么听到这里就基本明白了。如果你不熟悉电磁波理论,那么我们来解释一下。

  现在绝大部分的通信都是以电磁波为载体实现的,包括电报、电话、短信、电子邮件、聊天软件等等。事实上,除了面对面说话之外,现在想找一个不用电磁波的通信方式都难。传统的邮局算一个,但你还会去寄平信吗?所以,“通信基本靠吼”才会成为一个笑话。

  很多人都听说过,光就是一种电磁波。不久前就有人来问我,光和电磁波有什么区别?我回答,没有本质区别。事实上,所有的电磁波的传播速度都是光速。不同的电磁波之间,只有一个区别,就是它们的频率。你可以把某一频率范围的电磁波称为光,另一频率范围的电磁波称为X射线,另一频率范围的电磁波称为微波等等。但所有这些都是人为的划分,这些频段之间也都是连续的变化,并没有截然的分别。

  要理解电磁波的不同频率会造成什么区别,就需要引进一个公式了:

  光速c = 波长λ × 频率ν。

  这个公式是什么意思呢?学过高中物理的观众就很容易明白。波长是一个波在一个周期内走过的距离,频率是一个波在单位时间内走过的周期数,因此两者相乘,就等于一个波在单位时间内走过的距离,也就是波的传播速度。

  对于电磁波,传播速度是固定的,就是光速,约等于30万公里每秒。因此,电磁波的波长和频率成反比:频率越高,波长就越短;频率越低,波长就越长。所以,当我们说一个波段是低频或者高频时,就等于说这个波段是长波或者短波。这两种表述方式是等价的,也都十分常见。

  美国国防部的报告说,全球目前有两种方法部署5G的新频谱。第一种方法的重心在6 GHz以下,称为“低到中频段频谱”,也称为“Sub-6”,主要在3 GHz 和4GHz频段,中国等大多数国家主要采用这种方法。第二种方法侧重于24至300 GHz之间的频段,称为“高频频谱”或“毫米波”,美国、韩国和日本主要采用这种方法。

  现在大家可以明白,Sub-6这个名称是按照频率说的,毫米波这个名称是按照波长说的。如果问Sub-6的波长是多少,根据前面的公式c = λν,你可以算出是大于5厘米。因此,Sub-6的波长比毫米波长一到两个量级。

  那么,这两种频段的区别会造成什么后果呢?

  一方面,一个频段的通信容量是由频率上下限的差决定的,也就是带宽。因此,高频的带宽天然的优于低频。在这个方面,毫米波优于Sub-6。

  另一方面,所有的波,包括而不限于电磁波,都有一些基本的性质是由波长决定的。例如衍射,也就是绕过障碍物继续前进。大家在水波和声波中,都经常见到衍射现象。当障碍物的尺寸跟波长相当或者短于波长的时候,就可以绕过,而当障碍物的尺寸远大于波长的时候,就不能绕过了。

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