這兩年的5G技術(shù)成為了各大運(yùn)營商和手機(jī)廠商未來發(fā)展的康莊大道，但除了更大的帶寬傳輸效率，很多用戶對(duì)5G技術(shù)就再?zèng)]有深入了解，今天筆者就簡單講一下關(guān)于5G技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和優(yōu)劣。

圖源：csdn

看一下這張圖，講的都是電磁波，我們的手機(jī)也是通過這種方式收發(fā)數(shù)據(jù)，從2G到5G時(shí)代，我們用的大概都是圖里面的“中頻 - 特高頻”進(jìn)行收集通信，如果你會(huì)想起2G時(shí)代的“GSM900”和“CDMA800”就能得知，后面的數(shù)字就表示該設(shè)備的工作頻段是在900MHz和800MHz。

根據(jù)新的5G標(biāo)準(zhǔn)，GPP 38.101協(xié)議規(guī)定5G NR的主要頻率有兩個(gè)階段：FR1頻段和FR2頻段，其中FR1頻段的工作頻率為450MHz~6GHz，也稱sub 6GHz頻段;FR2頻段的工作頻率為24.25GHz~52.6GHz，大家對(duì)這個(gè)名字有一個(gè)約定俗稱的名字，叫毫米波。結(jié)合第一張表，5G的頻率屬于傳輸速率的特高頻和極高頻，隨著頻率越高，波段長度越短。(如果實(shí)在容易弄混，可以想象一下把1公里的海浪擠壓成1米，相當(dāng)于2G進(jìn)化到5G，你再也不用坐船去看海，而是能一眼看透。)

那這么好的東西，為啥之前沒人做呢？

很長一段時(shí)間，人們并不需要那么快的傳輸速率，傳輸成本高，誰想過拿10塊錢30M流量去看球賽視頻？不過當(dāng)你在線看視頻的時(shí)候，已經(jīng)來到了3G~4G的時(shí)代，4G LTE蜂窩最大帶寬是100MHz，數(shù)據(jù)速率也不超過1Gbps;而到了5G和毫米波，其最大帶寬是400MHz，數(shù)據(jù)速率可超10Gbps，5G帶來了大帶寬和高速率，且有市場(chǎng)需求，生產(chǎn)出價(jià)廉物美的頻段集成電路元件的技術(shù)難題隨之被攻克。

克服速率限制之后，工作于毫米波的5G系統(tǒng)可以提供很多4G無法提供的業(yè)務(wù)，比如高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、無線基站回程(backhaul)、短距離雷達(dá)探測(cè)、密集城區(qū)信息服務(wù)、體育場(chǎng)/音樂會(huì)/購物中心無線通信服務(wù)、工廠自動(dòng)化控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療、安全監(jiān)控、智能交通系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)安全檢查等等。

5G技術(shù)也有缺點(diǎn)，雖然傳輸速率快，但是相比4G的傳播損耗更大，傳播損耗L=92.4+20log(f)+20log(R)，其中f是單位為GHz的頻率，R是單位為公里的距離，而L的單位是dB。一個(gè)70GHz的毫米波傳播10米遠(yuǎn)之后，損耗就達(dá)到了89.3dB。

簡單來講就是信號(hào)距離變短，同樣面積鋪設(shè)5G基站要比4G基站的數(shù)量翻幾倍，鋪設(shè)進(jìn)度也就需要更長的時(shí)間。這里大可放心輻射問題，因?yàn)檫@本身就是謠言，后期基站雖然更密集，但也會(huì)偽裝成各式各樣的物件來降低視覺干擾，凡事都有兩面性，更短的傳輸距離也意味著進(jìn)一步消除了信號(hào)干擾。

圖源：csdn

基于5G速率傳輸?shù)亩喑龆噙M(jìn)原則，5G設(shè)備的另一缺點(diǎn)就是天線數(shù)量也將會(huì)成倍增長，對(duì)大型設(shè)備來說這點(diǎn)空間不斷什么，但在手機(jī)內(nèi)部，寸土寸金空間是一個(gè)棘手問題，且5G功耗也將是成倍增長，也是手機(jī)廠商為了搶跑5G設(shè)備需要提前攻克地方。目前vivo在APEX 2019概念機(jī)上展示過一種基于FR1頻段的5G天線設(shè)計(jì)，通過天線合并、堆疊空間和金屬液冷等方式克服了5G技術(shù)在移動(dòng)端應(yīng)用的問題。

人們用5G是追求更高的傳輸速率，運(yùn)營商則想著在4G頻段被友商占滿之前，提前占據(jù)更具優(yōu)勢(shì)的5G頻段，隨著移動(dòng)通信的飛速發(fā)展，30GHz之內(nèi)的頻率資源幾乎被用完了。各國政府和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)把所有的“好”頻率都分配完畢，但還是存在頻率短缺和頻率沖突。4G蜂窩系統(tǒng)的發(fā)展以及即將到來5G都依賴于合適的頻率分配。

況且有一些波段在大氣中的傳播效率非常差，水蒸氣引起的共振會(huì)吸收22GHz和183GHz附近的電磁波，而氧氣的共振吸收影響的是60GHz和120 Hz附近的電磁波，大家都在避開這四個(gè)傳輸波段。

等將來大家進(jìn)入5G毫米波時(shí)代了，又會(huì)如何發(fā)展呢？如果還想追求更快速率，那就可能會(huì)進(jìn)入光波傳輸階段，已知紅外線工作于150THz~430THz，可見光工作于430THz~750THz，而目前5G毫米波所屬在6GHz~60GHz之間，光波傳輸尚在科技盲區(qū)，但相信只要有需求，人們總會(huì)努力打破的。

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