5G. Коротко о беспроводной связи

Первая радиограмма Александра Попова состояла всего из двух слов: «Генрих Герц». Сегодня телефоны посылают и принимают мегабайты информации за доли секунды. Кажется, что это совсем другая технология. Но принцип действия беспроводной связи с тех пор не изменился. Как же она работает?

Радиоприемники, телевизоры, дроны и роутеры общаются между собой с помощью электромагнитных волн. Эти волны свободно проходят сквозь воздух, а если на их пути встречается проводник — антенна, — вызывают в ней переменный ток. Отличаются передатчики тем, что используют разные волны. FM-радио работает на волнах порядка 100 МГц, или ста миллионов колебаний в секунду. Старый телевизор — от 500 до 800 МГц, сотовый телефон — еще больше. Самые частые волны раздает Wi-Fi-роутер — до 5 миллиардов колебаний в секунду. Частота обратно пропорциональна длине волны, а длина влияет на ее распространение. Стометровая радиоволна запросто огибает препятствия и летит на сотни километров. Волна длиной 12 см, как у Wi-Fi, может миновать чайник, но уже с трудом проходит через стены. Длинные волны требуют больших приемников. Подводные лодки, которые работают в сверхдлинном диапазоне, волочат за собой стометровые антенны! Коротковолновые приемники легко помещаются в телефон.

Но это не главное их преимущество. Чтобы улучшить качество сигнала и передавать еще больше информации, устройства модулируют волны и используют не одну частоту, а целый диапазон соседних частот, как оперные певцы. При высоких частотах диапазоны шире — радио принимает за несколько секунд песню, а Wi-Fi позволяет скачать фильм в высоком разрешении. Поэтому в век интернета спросом пользуются высокочастотные диапазоны. На них работают сотовая связь, LTE, Wi-Fi. Подключенных устройств стало так много, что в привычных диапазонах частот уже не остается места. Растущий объем информации заставляет инженеров работать над стандартами, использующими миллиметровые волны, теоретически их будут тормозить даже дождь и туман. Именно эти проблемы призваны решить новые поколения связи, в частности 5G.