从1G到5G 为什么说5G需要的网络设备是4G的10倍以上

今天咱们再聊一聊1G-5G，其实这里的G，指的是Genertion(代)。也就是1代、2代、3代、4代、5代的意思。那5G是5代什么呢？就是指第5代移动通信系统。

移动通信，也就是无线通信。说无线通信，要从一种波说起。话说很久很久以前，人们认为电和磁是八竿子打不到一起的两种东西，直到后来有个叫法拉第的年轻人，发现在磁场可以影响到电流的变化，反之亦然。那这说明了啥呢？说明了电和磁之间有种神秘的力量让他们隔空也能相互影响，这就是电磁波。

一、从1G到4G

今天咱们主要说说，这个波在通信上的应用。通过进一步研究，人们学会了控制电磁波的输出形状，于是就开始用一种设备，可以把人的声音转换是微弱的电流变化，进而转化成相应的电磁波来进行传输。对方再把接收的波转换成声音输出。这就是第一代移动通信技术，也就是1G，即，模拟通信技术。

有印象的人们应该还记得90年代，大老板的标志是：“手持大哥大，腰别BB机，两眼戴墨镜，开着桑塔纳。”

由于采用模拟技术，所以那时的大哥大不仅只能接打电话，而且还经常出现串号、盗号、无信号等问题。但这些怎能抵挡人们对通信的需求，于是我们很快进入了2G时代。

2G时代与1G时代最直接的区别就是进入了数字时代，数字调制方式取代了模拟调制方式，我们进入了0与1世界。我们古老的经典《易经》里面说过：“太极生两仪，两仪生四象。四象生八卦……”从此我们的文字、语言、图片甚至是视频，都可以转换成0与1的无限组合来表示。所以我们的电磁波也进入了方波的时代。

在2G时代，我们不仅可以接打电话、还可以收发短信，甚至可以上网。但2G依旧存在着传输速率低，网络不稳定，维护成本高等缺点。有缺点就会推动科技的进步。于是我们又走进了3G时代。

3G与2G最主要是速度的提升，传输声音与数据的速度上得到了很大的提升，它能够在全球范围内更好的实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式。上网成了手机的重要功能。于是我们也进入了相应的智能手机时代。

但我们对科技的追求是无止境的，于是我们进入了移动互联网的4G时代。4G的传输速率更快，网速、容量、稳定性都较3G有了更大的提升。

我们再返回头来看看2G\3G\4G，为什么会越来越快了呢？快，代表单位时间内的运送0/1的数量越来越多了，也就是频率越来越高了。2G\3G\4G三大运营商频段有所不同，具体如下表：

二、从4G到5G

为什么要把4G到5G单独拿出来讲呢，因为从4G到5G并不是简单的容量、速率的提升，时延问题也有了严格的规定。而且有了5G，才有了真正意义上的“万物互联”。

5G要求端到端是时间精度控制在130ns的级别，以保证基础设施的5G连接。这个要求不仅比4G的1500ns精度严格10倍以上，而且要求使用符合IEEE 1588的精准时钟协议的时钟器件，如时钟同步器件、高精度TCXO（温补振荡器）和OCXO（恒温振荡器）产品。

那为什么5G的时间要求如此严格呢？这个问题，咱们从一个公式讲起：

大家可以看到，移动通信主要工作在中频-超高频，比如我们2G里面常说到”GSM900”、”CDMA800”则是指工作频率在900MHz的GSM，与工作频率在800MHz的CDMA. 我们前文说过，随着1G、2G、3G、4G的发展，使用的电磁波频率是越来越高的。

如果把通信通路解释为告诉公路的话，那频率就是高速公路上的车道。频率越高，车道就越多，那能容纳的信息自然就更多，而且速度更快。

那5G使用的频率是多少呢？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，如果我们按28GHz来算的话，根据前文我们提到的公式：

波长=光速/频率=300,000,000m/s/28,000,000,000Hz=10.7mm(毫米)

看到了吧，这已经进入了毫米波了。电磁波的显著特点：频率越高，波长越短，越趋近于直线传播。频率越高，在传播介质中的衰减也越大。

所以，覆盖同一区域，需要的5G基站数量，将大大超过4G。所以说5G需要的网络设备是4G的10倍以上。

三、SiTime为5G设备时钟赋能

咱们前文说过，5G需要的网络设备（基站）是4G的10倍数量。所以设备商们开始推出微基站来代替原来的宏站。这就要求，体积越来越小，应用越来越广泛。如此多的设备，而且还有严格的同步要求。所以对时钟器件也提出了新的要求，比如：体积小型化、高温性能表现好、精度越来越高，而且对环境的迅速反应能力要越来越强。

SITIME可提供完整的MEMS时钟解决方案，包括低抖动单端及差分振荡器、高精度TCXO、OCXO产品、时钟发生器、抖动消除时钟器件、同步时钟等相关产品。这些MEMS时钟解决方案相较于传统的石英器件，在对应使用环境的气流变化、温度变化、高温、振动以及电源的不稳定性带来的频率不稳定性，具有10倍优于石英产品的特性。

 

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