了不起的物理

9 為什麽5G網速那麽快?

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5G,這裏的G是英語generation的縮寫,其實就是第五代無線通信網絡的意思。5G的概念最近特別熱,它的理論速度是4G的100倍,理論上幾秒鍾就可以下載一部4K的高清電影。

5G的傳輸速度為什麽那麽快呢?表麵上看是因為5G的發射頻率高,4G的頻率大概在2000MHz,5G的頻率可以達到4G的10倍左右。電磁波的頻率越高,它的波長就越短,在一段單位長度的電磁波當中,它能夠包含的波的數量就越多。信息其實就植入在一段段的電磁波當中,如果單位長度中波的數量越多,就意味著它可以攜帶更多信息。電磁波傳播的速度是光速,由於單位時間內你接收到的波的長度是固定的,所以單位長度內的信息越多的話,就說明你單位時間內接收到的信息量越大,體現為傳輸速度高。

5G的傳輸速度快乍看之下是因為頻率高,但這還不是全部原因。5G的速度快,還有一個非常重要的因素叫作帶寬。比方說中國移動的4G信號使用頻率範圍是1880~1890MHz、2320~2370MHz、2575~2635MHz,總共100M,這100M的頻率範圍就是中國移動4G的帶寬。這個頻率範圍每一家運營商是不一樣的,不能交疊,每家運營商使用的頻率範圍是由有關部門嚴格分配的,使用別人的頻率是違法的。

傳輸頻率決定了傳輸速度的下限,但是傳輸速度的上限是由帶寬決定的。舉個例子,國外有一種老式公寓,這種老式公寓都有扔垃圾的管道。一口氣能扔多少垃圾,乍看之下隻跟垃圾袋大小有關,垃圾袋有多大,就能扔多少垃圾,這個垃圾袋的大小就相當於頻率,頻率越高,垃圾袋越大,裝的垃圾就越多,就好比傳遞的信息越多,網速越快。但垃圾袋最大隻能大到垃圾管道的寬度,垃圾袋比垃圾管道的寬度還寬的話,垃圾就扔不下去了。管道的寬度就好比帶寬,帶寬決定了傳輸速度的上限,所以5G速度快不光是因為頻率高,而是在頻率低的波段,運營商們都把帶寬搶完了。比如2000~3000MHz這個頻段,一共就1000M的帶寬,幾家運營商一分,誰也分不到多少。但高頻就不一樣了,30~40GHz茲這個範圍,你就有了10G的帶寬,是以前的10倍,那每家運營商都能分到很多帶寬。