第兩百五十四章 5G時代
<!--go--> 因為單說就比現金流，那新晨科技肯定是很豐富的，畢竟新晨科技可不需要每年投入幾千億來做科技研發的。
也因此，老任的公司賺錢歸賺錢，但是要比現金流，也比不過新晨科技的。
純利潤誰人能比呢？
「5G完全出啦了……應該可以……」葉新晨心中想著事情，5G帶來的時代那是很恢宏的。
因為利用5G技術，完全可以實現當年物聯網吹過的牛——萬物互聯。
那就先引用一個馬克思政治經濟學的觀點來闢辟邪，那就是——生產力決定生產關係。
咱們把這個理論套用到全球來看，人類生產力發展到今天，新的生產關係正在逐漸浮現，這就是全球化。
只要生產力發展是必然的，全球化趨勢就是必然的。
所以反全球化就是一群衛道士的自我安慰，就像項羽恢復分封制、袁世凱恢復帝制，他們的結局都一樣，那是不可能的。
所以這段話，放在當時正遭美聯邦圍剿老任公司的時候是一樣的。
首先啊，說起5G，不懂點電磁波是不行的。
比如說仙人掌能防電腦輻射嗎？
我們知道日常生活中，除了原子電子之外，剩下的幾乎全是電磁波，紅外線、紫外線、太陽光、電燈光、wifi信號、手機信號、電腦輻射、核輻射……
所以你能想得到的，都是電磁波。
好，只要是波，就逃不過三個參數，那就是波速、波長、振幅。
因為電磁波的速度是恆定的光速，因此只需考慮波長(也就是頻率)、振幅以及與振幅有關的相位。
其中頻率對於電磁波來說，尤為重要，頻率越高，對應著電磁波的波長越短，能量越高，衰減也會越快，穿透性越差，散射越少，對人體傷害就會越大，這裡先不考慮大氣窗口的特殊情況。
就著這個原則，咱們從頭到尾捋一遍。
長的電磁波波長能到一億米，頻率3Hz，一秒鐘三個波，如果用來通信的話，等你一句話說完，就可以過年了。
比這個稍微正常點的電磁波，波長几萬米，用這通信，就一個字——穩！
江河大山都擋不住，甚至能穿透幾十米深的海水大家要知道，海水是能導電的，這可是電磁波的克星。
不過就這點頻率，只能勉強攜帶點信息，發一個hello，大概都需要半小時，也就比寫信稍微強點。
儘管不方便，但是因為波長長的優勢，用在岸台向潛艇單向發送命令倒是挺方便的。
再短點，幾十米波長的電磁波，頻率就到了百萬赫茲MHz級別，能攜帶的信息就很可觀了，一句話至少能說利索了。
而且照樣還能跑很遠，幾百公里不在話下，所以收音機廣播、電報、業餘無線電一般用這個頻段。
說點有用的，假如你困在荒島上，有個飛機路過，趕緊用121.5兆赫茲呼救，這是民用緊急通信頻率，還有個軍用緊急通信頻率243兆赫茲，這些都是不加密的公共頻率。
波長再短點，到了1米至1厘米之間，那就是GHz，也就是吉赫茲了。頻率這麼高，就有意思了。
一方面，雖然衰減已經很明顯了，但一口氣還能跑個百十公里，夠用；另一方面，頻率到了吉赫茲這個級別，能攜帶足夠多的信息，不但話能說利索了，還有多餘功夫讓你加個密什麼的。
所以這個波段是通信的焦點，什麼1G 2G 3G 4G，什麼衛星通信雷達通信，全在這，這些啊，統稱微波通信。
到了毫米級，電磁波就跑不了多遠了，雖然毫米波不太發散，但很容易被周邊物質吸收或反射，幾乎沒啥穿透性，用來通信很雞肋，不過用在飛彈導引雷達或微波爐上棒棒的。
但，畢竟頻率超過了30GHz，攜帶的信息量實在太饞人，要不還是試試吧！
於是，5G來了。
5G同志的故事太複雜，咱們先等等，繼續往下數，來到微米級。
毫無疑問，能攜帶的信息量繼續倍增，但一旦波長只有零點七微米的時候，電磁波就已經是可見光了。
可見光大家都見過吧，別說穿牆了，一張紙都夠嗆，所以，想按著這個套路繼續出7G 8G 9G，估計是行不通的。
所以，到了後來就有了雷射通信，發射端和接收端必須瞄得准準的，中間還不能有阻擋，雖然有這些麻煩，但是能傳遞的信息容量極大，這優點也實在是很明顯了。
波長到了零點三微米，也就是三百納米，先別管頻率的事了，這玩意就是我們熟知的紫外線，開始對人體有害了。
太陽光里的紫外線大約占了百分之四，如果你一天能曬上半小時太陽的話，那麼前面提到的那些電磁波輻射基本可以無視了，不要鑽電磁共振的牛角尖，咱只說普遍情況。
波長兩百納米的紫外線，在太陽光中幾乎是沒有的。
所以在陽光太強時，紫外線通信就成了雷射通信很好的補充，不但隱蔽性更好，還不用像雷射那樣對得那麼准，在幾公里的距離.上非常好用，是近些年軍事通信的研究熱點。
接下來就和通信無關了，波長到了納米級就成了X光，就是在醫院見到的那種，這麼說的話，X光其實也能叫納米技術，當然了這些也都是開個玩笑。
最後，波長短到了零點零一納米以下，這就是聞之色變的伽馬射線，來自核輻射，全宇宙最強的能量形式之一！
你若是要毀滅一個星系，伽馬射線肯定是不二之選。
實際上，科學家一直懷疑，超新星爆炸產生的伽馬射線爆已經毀滅了絕大部分的宇宙文明，好在太陽系處於比較角落的地帶，周邊恆星不多，所以我們還有閒工夫在地球上勾心鬥角。
終於說完了波長頻率，那振幅呢?相位呢?
當然咱們回到微波通信。
為什麼頻率越高，能攜帶的信息就越多?
為什麼頻率越高，能攜帶的信息就越多?
以數位訊號為例，信息就是一串串的1和0，所以先搞清楚人類是怎樣用電磁波來表示1和0。
第一種方法叫調幅，基本思路是調整電磁波的振幅，振幅大的表示1，振幅小的表示0，收音機的AM就是調幅，缺點頗多。
第二種方法叫調頻，基本思路是調整頻率來表示1和0，比如，用密集的波形表示1，疏鬆的波形表示0。收音機的FM就是調頻，優點一下就變多了。
很顯然，在單位時間內，發出的波越多，能表示的1和0就越多，這就是為什麼，我們前面講到的，頻率越高能攜帶的信息就越多。
這樣算起來，頻率8MHz意味著每秒產生800萬個波，都用來表示1和0的話，1秒鐘可以傳輸100M數據。
這速度很快啊，為啥我們感覺不到呢?
有一位偉人說——重要的事情說三遍，通信也是如此。
無線電拔山涉水，弄丟幾個1，0太正常了，所以防止走丟的土辦法就是抱團。
比如，用一萬個連續的1表示一個1，哪怕路上走丟了兩千個1，最後咱還能認得這是1。
這種傻辦法只能用在民用通信，因為特徵太明顯，很容易被破解。
還記得北斗民用信號被破解的新聞吧，原因就在此。
民用信號只要能和其他信號區分開就行，不會弄得太複雜，不然傳輸效率太低。
按2G技術那樣，800MHz的頻率，傳輸數據大不過每秒幾十K。
軍用就兩碼事了，為了防止被破解，要用很複雜的組合來表示1和0，中間說不定還有很多無效信息，各種跳頻技術擴頻技術，還不停變換組合，總之越花哨越好。
所以同樣一句話，軍事通信要用掉更多的1，0，因此為了保證傳輸效率，軍用頻率就比民用高很多。
就目前來說，頂級破解技術還干不過頂級加密技術，這裡不包括尚未成熟的量子通信。
軍事對抗是無止境的，干不過也不能認慫，那怎辦?
既然弄不清楚你的1，0，那我就索性再送你一堆，1，0，把你原有的組合搞亂，讓你自己人都懵逼。
這就是電子對抗的環節，跑題了，還是說回5G。
前面說的，都是不值錢的原理，下面看看值錢的技術。
5G關鍵技術有一堆說法，咱給粗暴地歸個類。
給振盪電路插個天線就可以產生電磁波，用特定方法改變電磁波的頻率或振幅，使其變成各種複雜的組合，這個過程叫調製。
對應的，豎個天線就能收到空中的電磁波，按預定方法變回1，0，這個過程叫解調。
把電磁波發到空中，或者把空中的電磁波收下來，都需要天線，你看現在手機光溜溜的好像不需要天線了，其實有的手機裡面密密麻麻放了十幾根天線。
要知道，手機與手機是無法直接通信的，它是通過周邊的基站與別的手機聯繫。
於是，問題來了，5G使用的毫米波在空氣中衰減非常嚴重，但又不能無限制提高發射功率，怎麼辦呢?
這就只能在天線上做文章了。
5G的第一個關鍵技術那就是大規模多天線陣列。
大白話就是，增加天線的數量，不是增加一個兩個，而是幾百個。
這個思路很好理解，但是呢，用那麼多天線發射同一個信號，稍不留神就亂成一鍋粥。
多天線加毫米波，對比原先的少天線加厘米波，無線電傳播的物理特徵肯定不一樣，得重新建立信道模型。
那信道模型怎麼建立呢?
這個相當複雜和枯燥，相信我，你不會感興趣的。
天線一多，不但能解決毫米波衰減的問題，傳輸效率、抗干擾等性能也是蹭蹭漲，算是5G必修課。
基站天線搞定，下面就輪到終端機的天線了，這貨也有術語——全雙工技術。
一般手機的通信天線只有一個，收發信號交替進行，費勁的很。
全雙工技術，就是把發信號的天線和收信號的天線分開，收發信號同時進行，優點就不說了。
不過，這很難嗎?
你想想，把麥克風和音響挨在一起，還要求兩者能正常工作，你說難嗎?因為大概率你的耳朵會聾掉。
為了解決這個問題，大體上分兩個思路——
其一，物理方法，比如在倆天線之間加屏蔽材料。其二，信號處理，比如無源模擬對消等。
八九年前華為宣布已於C市5G外場率先完成第一階段5G關鍵技術驗證，測試結果完全達到預期。
其中兩個重要驗證就是大規模天線技術和全雙工技術。
天線搞定了，再來就是「新多址接入技術「，這詞聽著真拗口，別急，馬上就順了!
舉個例子，假設手機基站用100Hz表示1，105Hz表示0，這時又接進一個新電話，那新電話的1可以用110Hz，0用115Hz，如果再來新電話，依次類推。
這就是1G的思路，簡稱FDMA。
這樣兩個電話就用掉了從100Hz到115Hz的頻段，占用的15Hz就叫帶寬。
外行也看出來了，這路子太費帶寬了。
好在那會的手機只是傳個語音，數據量不大，但沒過多久，終於也架不住手機數量的海量增加，很快就不夠用了。
換個思路，大家都用100Hz表示1， 105Hz表示0，但是第一秒給甲用，第二秒給乙用，第三秒給丙用，只要輪換的好，5Hz的帶寬就夠三個手機用，就是延時嚴重點而已。
這就是2G的思路，簡稱TDMA。
再到後來，數據量越來越大，2G也玩不轉了。
不過，只要有需求，就不怕沒套路——在各自的信號前面加上序列碼，再揉到一起發送，接收端按序列號只接受自己的信號。
就好像快遞員一次性送了一疊信過來，大家按照信封上的名字打開各自的信。
然後呢，這就是3G的思路，簡稱CDMA。
稍微上一點點年紀的人，應該都被聯通的CDMAGG轟炸過吧?
再發展就是正交頻分多址技術，把這兩個互不干擾的正交信號揉成一串發送。
所謂正交信號，和量子力學的疊加態有點類似，就是把信號疊在一起發送，就是4G的思路，簡OFDMA。<!--over-->
也因此，老任的公司賺錢歸賺錢，但是要比現金流，也比不過新晨科技的。
純利潤誰人能比呢？
「5G完全出啦了……應該可以……」葉新晨心中想著事情，5G帶來的時代那是很恢宏的。
因為利用5G技術，完全可以實現當年物聯網吹過的牛——萬物互聯。
那就先引用一個馬克思政治經濟學的觀點來闢辟邪，那就是——生產力決定生產關係。
咱們把這個理論套用到全球來看，人類生產力發展到今天，新的生產關係正在逐漸浮現，這就是全球化。
只要生產力發展是必然的，全球化趨勢就是必然的。
所以反全球化就是一群衛道士的自我安慰，就像項羽恢復分封制、袁世凱恢復帝制，他們的結局都一樣，那是不可能的。
所以這段話，放在當時正遭美聯邦圍剿老任公司的時候是一樣的。
首先啊，說起5G，不懂點電磁波是不行的。
比如說仙人掌能防電腦輻射嗎？
我們知道日常生活中，除了原子電子之外，剩下的幾乎全是電磁波，紅外線、紫外線、太陽光、電燈光、wifi信號、手機信號、電腦輻射、核輻射……
所以你能想得到的，都是電磁波。
好，只要是波，就逃不過三個參數，那就是波速、波長、振幅。
因為電磁波的速度是恆定的光速，因此只需考慮波長(也就是頻率)、振幅以及與振幅有關的相位。
其中頻率對於電磁波來說，尤為重要，頻率越高，對應著電磁波的波長越短，能量越高，衰減也會越快，穿透性越差，散射越少，對人體傷害就會越大，這裡先不考慮大氣窗口的特殊情況。
就著這個原則，咱們從頭到尾捋一遍。
長的電磁波波長能到一億米，頻率3Hz，一秒鐘三個波，如果用來通信的話，等你一句話說完，就可以過年了。
比這個稍微正常點的電磁波，波長几萬米，用這通信，就一個字——穩！
江河大山都擋不住，甚至能穿透幾十米深的海水大家要知道，海水是能導電的，這可是電磁波的克星。
不過就這點頻率，只能勉強攜帶點信息，發一個hello，大概都需要半小時，也就比寫信稍微強點。
儘管不方便，但是因為波長長的優勢，用在岸台向潛艇單向發送命令倒是挺方便的。
再短點，幾十米波長的電磁波，頻率就到了百萬赫茲MHz級別，能攜帶的信息就很可觀了，一句話至少能說利索了。
而且照樣還能跑很遠，幾百公里不在話下，所以收音機廣播、電報、業餘無線電一般用這個頻段。
說點有用的，假如你困在荒島上，有個飛機路過，趕緊用121.5兆赫茲呼救，這是民用緊急通信頻率，還有個軍用緊急通信頻率243兆赫茲，這些都是不加密的公共頻率。
波長再短點，到了1米至1厘米之間，那就是GHz，也就是吉赫茲了。頻率這麼高，就有意思了。
一方面，雖然衰減已經很明顯了，但一口氣還能跑個百十公里，夠用；另一方面，頻率到了吉赫茲這個級別，能攜帶足夠多的信息，不但話能說利索了，還有多餘功夫讓你加個密什麼的。
所以這個波段是通信的焦點，什麼1G 2G 3G 4G，什麼衛星通信雷達通信，全在這，這些啊，統稱微波通信。
到了毫米級，電磁波就跑不了多遠了，雖然毫米波不太發散，但很容易被周邊物質吸收或反射，幾乎沒啥穿透性，用來通信很雞肋，不過用在飛彈導引雷達或微波爐上棒棒的。
但，畢竟頻率超過了30GHz，攜帶的信息量實在太饞人，要不還是試試吧！
於是，5G來了。
5G同志的故事太複雜，咱們先等等，繼續往下數，來到微米級。
毫無疑問，能攜帶的信息量繼續倍增，但一旦波長只有零點七微米的時候，電磁波就已經是可見光了。
可見光大家都見過吧，別說穿牆了，一張紙都夠嗆，所以，想按著這個套路繼續出7G 8G 9G，估計是行不通的。
所以，到了後來就有了雷射通信，發射端和接收端必須瞄得准準的，中間還不能有阻擋，雖然有這些麻煩，但是能傳遞的信息容量極大，這優點也實在是很明顯了。
波長到了零點三微米，也就是三百納米，先別管頻率的事了，這玩意就是我們熟知的紫外線，開始對人體有害了。
太陽光里的紫外線大約占了百分之四，如果你一天能曬上半小時太陽的話，那麼前面提到的那些電磁波輻射基本可以無視了，不要鑽電磁共振的牛角尖，咱只說普遍情況。
波長兩百納米的紫外線，在太陽光中幾乎是沒有的。
所以在陽光太強時，紫外線通信就成了雷射通信很好的補充，不但隱蔽性更好，還不用像雷射那樣對得那麼准，在幾公里的距離.上非常好用，是近些年軍事通信的研究熱點。
接下來就和通信無關了，波長到了納米級就成了X光，就是在醫院見到的那種，這麼說的話，X光其實也能叫納米技術，當然了這些也都是開個玩笑。
最後，波長短到了零點零一納米以下，這就是聞之色變的伽馬射線，來自核輻射，全宇宙最強的能量形式之一！
你若是要毀滅一個星系，伽馬射線肯定是不二之選。
實際上，科學家一直懷疑，超新星爆炸產生的伽馬射線爆已經毀滅了絕大部分的宇宙文明，好在太陽系處於比較角落的地帶，周邊恆星不多，所以我們還有閒工夫在地球上勾心鬥角。
終於說完了波長頻率，那振幅呢?相位呢?
當然咱們回到微波通信。
為什麼頻率越高，能攜帶的信息就越多?
為什麼頻率越高，能攜帶的信息就越多?
以數位訊號為例，信息就是一串串的1和0，所以先搞清楚人類是怎樣用電磁波來表示1和0。
第一種方法叫調幅，基本思路是調整電磁波的振幅，振幅大的表示1，振幅小的表示0，收音機的AM就是調幅，缺點頗多。
第二種方法叫調頻，基本思路是調整頻率來表示1和0，比如，用密集的波形表示1，疏鬆的波形表示0。收音機的FM就是調頻，優點一下就變多了。
很顯然，在單位時間內，發出的波越多，能表示的1和0就越多，這就是為什麼，我們前面講到的，頻率越高能攜帶的信息就越多。
這樣算起來，頻率8MHz意味著每秒產生800萬個波，都用來表示1和0的話，1秒鐘可以傳輸100M數據。
這速度很快啊，為啥我們感覺不到呢?
有一位偉人說——重要的事情說三遍，通信也是如此。
無線電拔山涉水，弄丟幾個1，0太正常了，所以防止走丟的土辦法就是抱團。
比如，用一萬個連續的1表示一個1，哪怕路上走丟了兩千個1，最後咱還能認得這是1。
這種傻辦法只能用在民用通信，因為特徵太明顯，很容易被破解。
還記得北斗民用信號被破解的新聞吧，原因就在此。
民用信號只要能和其他信號區分開就行，不會弄得太複雜，不然傳輸效率太低。
按2G技術那樣，800MHz的頻率，傳輸數據大不過每秒幾十K。
軍用就兩碼事了，為了防止被破解，要用很複雜的組合來表示1和0，中間說不定還有很多無效信息，各種跳頻技術擴頻技術，還不停變換組合，總之越花哨越好。
所以同樣一句話，軍事通信要用掉更多的1，0，因此為了保證傳輸效率，軍用頻率就比民用高很多。
就目前來說，頂級破解技術還干不過頂級加密技術，這裡不包括尚未成熟的量子通信。
軍事對抗是無止境的，干不過也不能認慫，那怎辦?
既然弄不清楚你的1，0，那我就索性再送你一堆，1，0，把你原有的組合搞亂，讓你自己人都懵逼。
這就是電子對抗的環節，跑題了，還是說回5G。
前面說的，都是不值錢的原理，下面看看值錢的技術。
5G關鍵技術有一堆說法，咱給粗暴地歸個類。
給振盪電路插個天線就可以產生電磁波，用特定方法改變電磁波的頻率或振幅，使其變成各種複雜的組合，這個過程叫調製。
對應的，豎個天線就能收到空中的電磁波，按預定方法變回1，0，這個過程叫解調。
把電磁波發到空中，或者把空中的電磁波收下來，都需要天線，你看現在手機光溜溜的好像不需要天線了，其實有的手機裡面密密麻麻放了十幾根天線。
要知道，手機與手機是無法直接通信的，它是通過周邊的基站與別的手機聯繫。
於是，問題來了，5G使用的毫米波在空氣中衰減非常嚴重，但又不能無限制提高發射功率，怎麼辦呢?
這就只能在天線上做文章了。
5G的第一個關鍵技術那就是大規模多天線陣列。
大白話就是，增加天線的數量，不是增加一個兩個，而是幾百個。
這個思路很好理解，但是呢，用那麼多天線發射同一個信號，稍不留神就亂成一鍋粥。
多天線加毫米波，對比原先的少天線加厘米波，無線電傳播的物理特徵肯定不一樣，得重新建立信道模型。
那信道模型怎麼建立呢?
這個相當複雜和枯燥，相信我，你不會感興趣的。
天線一多，不但能解決毫米波衰減的問題，傳輸效率、抗干擾等性能也是蹭蹭漲，算是5G必修課。
基站天線搞定，下面就輪到終端機的天線了，這貨也有術語——全雙工技術。
一般手機的通信天線只有一個，收發信號交替進行，費勁的很。
全雙工技術，就是把發信號的天線和收信號的天線分開，收發信號同時進行，優點就不說了。
不過，這很難嗎?
你想想，把麥克風和音響挨在一起，還要求兩者能正常工作，你說難嗎?因為大概率你的耳朵會聾掉。
為了解決這個問題，大體上分兩個思路——
其一，物理方法，比如在倆天線之間加屏蔽材料。其二，信號處理，比如無源模擬對消等。
八九年前華為宣布已於C市5G外場率先完成第一階段5G關鍵技術驗證，測試結果完全達到預期。
其中兩個重要驗證就是大規模天線技術和全雙工技術。
天線搞定了，再來就是「新多址接入技術「，這詞聽著真拗口，別急，馬上就順了!
舉個例子，假設手機基站用100Hz表示1，105Hz表示0，這時又接進一個新電話，那新電話的1可以用110Hz，0用115Hz，如果再來新電話，依次類推。
這就是1G的思路，簡稱FDMA。
這樣兩個電話就用掉了從100Hz到115Hz的頻段，占用的15Hz就叫帶寬。
外行也看出來了，這路子太費帶寬了。
好在那會的手機只是傳個語音，數據量不大，但沒過多久，終於也架不住手機數量的海量增加，很快就不夠用了。
換個思路，大家都用100Hz表示1， 105Hz表示0，但是第一秒給甲用，第二秒給乙用，第三秒給丙用，只要輪換的好，5Hz的帶寬就夠三個手機用，就是延時嚴重點而已。
這就是2G的思路，簡稱TDMA。
再到後來，數據量越來越大，2G也玩不轉了。
不過，只要有需求，就不怕沒套路——在各自的信號前面加上序列碼，再揉到一起發送，接收端按序列號只接受自己的信號。
就好像快遞員一次性送了一疊信過來，大家按照信封上的名字打開各自的信。
然後呢，這就是3G的思路，簡稱CDMA。
稍微上一點點年紀的人，應該都被聯通的CDMAGG轟炸過吧?
再發展就是正交頻分多址技術，把這兩個互不干擾的正交信號揉成一串發送。
所謂正交信號，和量子力學的疊加態有點類似，就是把信號疊在一起發送，就是4G的思路，簡OFDMA。<!--over-->