5G是针对移动设备的最新无线技术，有望极大提高数据速率、降低延迟和增加瞬时连接数量。但现有的基础设施将如何应对这种变化，这对现有的4G硬件意味着什么?

什么是5G? 4G和5G大比拼

5G是第五代蜂窝网络技术，和之前的每一代一样，它可以提供比上一代更高的数据速率、更低的延迟和更好的带宽。

与4G相比，5G带宽大于1 Gbps，延迟小于10ms，平均速度为200 - 400mbps，而4G带宽只有200mbps，延迟为20ms - 30ms，平均速度为25mbps。

尽管5G非常新，预计将在2020年全面推出，但一些国家已经进入了采用这个新网络的进程。例如，韩国已经安装了86000个5G基站。与此同时，英国的几家网络运营商也发布了5G。

虽然这项技术现在已经可以使用，但市场上只有少数设备真正支持5G，所以在这项技术成熟之前，5G的广泛接入是不可能的。

5G的权衡

所以，可以看出，5G提供了更多的……所有的东西……但肯定有一个更好的规格?

事实上，5G在实施方面确实存在问题，问题在于它运行的频率。

像4G这样的技术在三个主要频段运行，分别是800MHz、1800MHz和2600mhz，它们的波长都是厘米(例如，2400MHz无线电波的波长大约是12厘米)。这种波长使得大型无线电发射塔的射程可达35公里——但是，由于实际的限制，基站之间的距离往往只有几公里。

另一方面，5G在多个频率上运行，其中包括已经使用的LTE频段(600MHz到6GHz)，也包括24GHz到86GHz的毫米波频段。

结果呢?虽然更高的频率允许更高的带宽，但它们是以波长为代价的。

当无线电波的波长减小时，由于干扰、衍射和反射等原因，它的有效范围也会减小。由于5G运行频率高得多，带宽也高得多，因此无法在4G无线基站上完全运行，因此需要新的5G基站。

但是更换后的基站不仅仅是连接在同轴电缆上的形状不同的金属棒;它们是一种全新的天线，具有一些令人难以置信的能力。

5G天线技术:波束成形的优势

无线电天线有许多奇妙的形状，大小和形式。从搜寻宇宙微波的喇叭天线，到“聆听”木星声音的偶极天线，再到物联网设备中的内置PCB天线，天线无处不在。

但5G网络中的无线电天线，可以说是一种全新的天线，具有一些相当不可思议的能力。

小波长无线电波的组合和许多同步连接的要求意味着，5G天线塔需要超过100个组成相控阵的无线电元件。

由于网格中有许多相邻的元素，这就为个别用户提供了一些难以置信的智能波束控制。当与复杂的算法相结合时，5G无线电基站可以确定控制波束的最佳方式，以提供最高的数据连通性。因此波束形成的使用也有助于减少天线杆的能量浪费，因为它的目标是单个用户，而不是向各个方向发射无线电波。

波束成形的使用还有助于减少与其他基站的干扰。结果是带宽进一步增加。另一种看待这个问题的方法是，共享同一频带的设备越多，每个设备访问该频带的时间就越少(它们都必须轮流使用该频带)。如果单个设备是目标波束，每个设备可以最大限度地利用波段而不干扰邻近设备，因为它们将只通过波束进行通信。

由于使用更高频率，5G天线的范围显著缩小，因此5G网络拓扑将更侧重于许多短距离天线，而不是覆盖大面积的几个大型基站。

例如，Qorvo演示了一个5G网络拓扑，其中有多个覆盖特定区域的较小单元，然后连接到一个中央核心网络，其中微单元覆盖室内，微单元覆盖城区(小型建成区)，以及覆盖郊区的宏观区域。

 5G存在哪些风险？

自从无线电通讯日益受到重视以来，有关各方都在关注无线电波对健康的影响。5G的出现在某种程度上重新引发了这些担忧，因为新的硬件不仅为误解提供了新的机会，也为教育提供了新的机会。

许多专家对这种与健康有关的担忧提出了质疑，因为移动技术中使用的无线电波在厘米范围内，这是非电离的(尽管它们会导致加热)。然而，5G使用的频率更高，在毫米范围内。

由于更高的频率使5G无线电信号更接近电离距离，而且需要更多的基站，因此有人质疑这项技术的安全性。其中一些担忧来自现有的研究，比如一项研究显示，持续暴露于移动辐射下的老鼠-患心脏病的几率会增加。另一些焦虑来自这样一种观点，即需要对暴露于电磁辐射的长期影响进行更多的研究。

5G的另一个担忧是如何以及由谁来实现这项技术。美国、英国正在实施的5G技术，由中国特大企业华为提供。

因为新技术的采用可能取决于公众意见(比如消费者信任影响物联网的采用）为了顺利过渡到5G，这些问题可能需要随着时间的推移而得到解决。

与之前不同，5G是对网络基础设施的革命性变革，它依赖于相控阵、波束控制和高得多的频率。

网络供应商将不得不完全重运他们的基础设施，以便能够提供5G。新的天线不仅比之前要复杂得多，而且由于它们的范围有限，将需要更多的天线。

5G会成为第一个全球性的城市Wi-Fi吗?5G能完全取代城市Wi-Fi吗?社区能够顺利地实施新的基础设施吗?拭目以待吧！