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5G 能不能快速取代4G 网络呢?你真的能够随时随地的连上5G 吗?
如果把2G 网络比作走路,把4G 比作高速路上的小汽车,那么5G 就相当于一枚射向太空的单级火箭。作为第五代移动通信技术,5G 在传输速度上比4G 快了近百倍。移动方式越快,需要的道路就越宽,这在通信领域也一样。想用上更快的网速,就需要更宽的频段带宽。移动通信的本质是电磁波的传输,把各类电磁波按照频率高低横向拉出一张频谱图,两个频率之间所覆盖的频率范围就是所谓的带宽。根据香农-哈特利定律,在性价比不变的情况下,带宽越大,传输效率越高,网速也就越快,但带宽足够的频段并不好找。
以中国现行的无线电频率划分标准为例,从800到2400兆赫兹的优质频率区间里,除了三大运营商各自的2G 到4G 通信频段之外,还挤满了航空导航、无线电定位、固定通信等各种其他的无线电频段,腾不出足够的带宽来给5G 使用,没办法,5G 只能在更富裕的频段里钻空子。
于是在2017年5G 标准制定机构3G p p ,在比现有通信频率更高的频率区间里划分出了两块专属于5G 的移动通信频段,分别是7100兆赫兹以下的厘米波和24吉赫兹以上的毫米波。相比于2G 到4G 采用的分米波频段,使用厘米、毫米波频段的5G 有着更大的带宽,能承载更多的流量数据,所以也就提供了更快的网速。
重点来了,所有人都知道5G 速度更快,但你得清楚这是有代价的。如你所见,5G 使用的电磁波频率更高,波长更短。根据物理规律,这意味着它在传播的时候更容易衰减。****能够覆盖的信号范围也就更小。同时更短的波长也意味着更弱的绕射和穿墙能力。所以一旦短波受到建筑物、树木甚至雨水的遮挡,信号质量就会急剧下降。可以说更快的网速是以更弱的覆盖能力为代价换来的。所以很多人在体验5G 的时候会发现,只要稍微多走几步,刚才好不容易连上的5G 信号就消失了。
为了改善这个问题,目前大多数实现5G 商用的国家使用的都是厘米波,而不是媒体常说的毫米波。一来能降低技术难度,二来覆盖效果更好,节省了成本。不过代价就是网速也没有传说中的毫米波那么快了。但即便是厘米波的5G 和现有的4G 信号比起来,覆盖范围还是不太够用。比如要给清华大学这么大的地方,覆盖上4G 信号,只需要六座****就足够。
但如果覆盖的是5G 信号,那至少需要四十座****才行。
要想有更好的5G 信号,光是增加****的数量还不够,还得增强单个********的信号强度。传统的2G 到4G 只需要一根天线****,一根天线接收就能完成信号传输。而5G 使用的是相控阵天线。通过把多根天线排成阵列,利用多入多出技术,保证每一次传输都至少有四根天线同时****信号,再利用干涉现象实现波速成型,以此在特定方向上提供强度足够的信号完成传输。
总而言之,为了增加覆盖范围,5G 需要用到各式各样的新型技术方案来克服波长太短的天生缺陷,而每一种技术都意味着成本的提升。根据相关行业人士的说法,光是建设****5G 的成本就是4G 的三到四倍,而且运营商们还需要支付更高昂的电费和运营成本。总之就是一个字,贵,所以为了省钱,在5G 发展的初期,运营商们更多采用的是非独立组网方案,也就是通过改造现有的4G ****,让5G 依附在成熟的4G 网络上,实现联合组网降低成本。而更能发挥5G 性能,被称为“5G终极形态”的独立组网方案,却因为建设时间长、设备成本高,实施难度大,所以在短期内还很难用上。而且即便用上了,由于覆盖范围有限,在偏远地区或者复杂地形下,你还是得依靠4G 乃至2G 网络来提供基础的网络信号。总而言之,对于中国这样的大国来说,想要大范围覆盖5G 绝不是一件简单的事。在很长一段时间内,5G 都不可能完全取代4G 乃至2G 信号,所以你要是想要随时随地随心所欲的连接5G 那还得再等等。
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