浅谈未来5G技术趋势及优劣

  【天极网手机频道】这两年的5G技术成为了各大运营商和手机厂商未来发展的康庄大道，但除了更大的带宽传输效率，很多用户对5G技术就再没有深入了解，今天笔者就简单讲一下关于5G技术的发展趋势和优劣。

 图源：csdn

  看一下这张图，讲的都是电磁波，我们的手机也是通过这种方式收发数据，从2G到5G时代，我们用的大概都是图里面的“中频 - 特高频”进行收集通信，如果你会想起2G时代的“GSM900”和“CDMA800”就能得知，后面的数字就表示该设备的工作频段是在900MHz和800MHz。

  根据新的5G标准，GPP 38.101协议规定5G NR的主要频率有两个阶段：FR1频段和FR2频段，其中FR1频段的工作频率为450MHz~6GHz，也称sub 6GHz频段;FR2频段的工作频率为24.25GHz~52.6GHz，大家对这个名字有一个约定俗称的名字，叫毫米波。结合第一张表，5G的频率属于传输速率的特高频和极高频，随着频率越高，波段长度越短。(如果实在容易弄混，可以想象一下把1公里的海浪挤压成1米，相当于2G进化到5G，你再也不用坐船去看海，而是能一眼看透。)

  那这么好的东西，为啥之前没人做呢？

  很长一段时间，人们并不需要那么快的传输速率，传输成本高，谁想过拿10块钱30M流量去看球赛视频？不过当你在线看视频的时候，已经来到了3G~4G的时代，4G LTE蜂窝最大带宽是100MHz，数据速率也不超过1Gbps;而到了5G和毫米波，其最大带宽是400MHz，数据速率可超10Gbps，5G带来了大带宽和高速率，且有市场需求，生产出价廉物美的频段集成电路元件的技术难题随之被攻克。

  克服速率限制之后，工作于毫米波的5G系统可以提供很多4G无法提供的业务，比如高清视频、虚拟现实、增强现实、无线基站回程(backhaul)、短距离雷达探测、密集城区信息服务、体育场/音乐会/购物中心无线通信服务、工厂自动化控制、远程医疗、安全监控、智能交通系统、机场安全检查等等。

  5G技术也有缺点，虽然传输速率快，但是相比4G的传播损耗更大，传播损耗L=92.4+20log(f)+20log(R)，其中f是单位为GHz的频率，R是单位为公里的距离，而L的单位是dB。一个70GHz的毫米波传播10米远之后，损耗就达到了89.3dB。

  简单来讲就是信号距离变短，同样面积铺设5G基站要比4G基站的数量翻几倍，铺设进度也就需要更长的时间。这里大可放心辐射问题，因为这本身就是谣言，后期基站虽然更密集，但也会伪装成各式各样的物件来降低视觉干扰，凡事都有两面性，更短的传输距离也意味着进一步消除了信号干扰。

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  基于5G速率传输的多出多进原则，5G设备的另一缺点就是天线数量也将会成倍增长，对大型设备来说这点空间不断什么，但在手机内部，寸土寸金空间是一个棘手问题，且5G功耗也将是成倍增长，也是手机厂商为了抢跑5G设备需要提前攻克地方。目前vivo在APEX 2019概念机上展示过一种基于FR1频段的5G天线设计，通过天线合并、堆叠空间和金属液冷等方式克服了5G技术在移动端应用的问题。

  人们用5G是追求更高的传输速率，运营商则想着在4G频段被友商占满之前，提前占据更具优势的5G频段，随着移动通信的飞速发展，30GHz之内的频率资源几乎被用完了。各国政府和国际标准化组织已经把所有的“好”频率都分配完毕，但还是存在频率短缺和频率冲突。4G蜂窝系统的发展以及即将到来5G都依赖于合适的频率分配。

  况且有一些波段在大气中的传播效率非常差，水蒸气引起的共振会吸收22GHz和183GHz附近的电磁波，而氧气的共振吸收影响的是60GHz和120 Hz附近的电磁波，大家都在避开这四个传输波段。

  等将来大家进入5G毫米波时代了，又会如何发展呢？如果还想追求更快速率，那就可能会进入光波传输阶段，已知红外线工作于150THz~430THz，可见光工作于430THz~750THz，而目前5G毫米波所属在6GHz~60GHz之间，光波传输尚在科技盲区，但相信只要有需求，人们总会努力打破的。

 目前5G技术部署计划一览表