应邀回答本行业问题。
其实5G基站的覆盖距离也不只是有300-400米,这个距离更多的是指城市区域的规划设计密度。未来在农村区域建设5G建设,密度不会有这么大。
基站的建设的密度,和周边的地理环境有关,当然也和基站的容量有关。目前的4G基站,建设密度在城市里,基本已经做到了500米一个,而部分城市中心区域,已经达到了200-300米一个,甚至有些区域,基站密度甚至可以到100米的级别。
这是一张城市里的4G基站分布图,可以明显看到城市中心区域的基站密度要远远的大于郊区农村的基站分布。
最主要的两个原因就是:一来城市里高楼建筑太多,阻挡严重,所以不得不多建设基站;二来城市里的人口密度要远远的大于农村郊区,考虑到用户感知,也必须多多的建设基站。
城市里之所以建设这么多的基站,还有一个原因就是城市的基站选址问题造成的。现在的城市高楼比较多,而城市里的铁塔选址则是一个问题,很多比较适合建设基站的区域,运营商却谈不下来站址。而现在城市里的新建的灯杆站一般是在25米高,还需要沿着公路建设。
一些能谈下来站址的国企事业单位,建筑物往往也就是4-5层的小楼,在楼顶上立增高架也可能就是15-25米,基站天线挂高不够,也是一个城市里建站比较多的原因。
再有就是由于防止居民发现基站而对基站进行伪装,这些伪装基站的天线覆盖效果,也要相对的差一些。
5G和4G相比,使用的频谱相对的要高一些,即使5G引入了Massive MIMO技术,就室外覆盖而言,也要比现在的4G覆盖要近。现在三大运营商分配的5G频谱,移动分配的是2.6G和4.9G,联通和电信分配的是3.5G附近的无线频谱。移动还好一些,而电信和联通的频谱要高于各自的4G的基础频谱1800M,虽然5G引入了Massive MIMO技术,增强了下行的覆盖,就覆盖距离而言,也是要比现在的4G覆盖要弱一些的。
5G覆盖最大的问题其实还是在上行,以及室内覆盖的问题,由于5G的频谱高,相对于现在的4G覆盖,室内的覆盖效果就会差一些,这也是为什么韩国和美国上了5G之后,用户体验速度没有那么快的原因。
5G之所以要在城市建设更多的基站,其实也不是说城市的宏基站,现在城市里的4G宏基站的密度已经足够大了,可能更多的是建设一些覆盖室内的5G基站。按照5G的三大应用场景之中,可以看到绝大部分的5G应用是在室内的,而依靠宏基站覆盖室内,在如此高的无线频谱之下,要做到支持5G的高性能很显然是非常困难的,所以,5G网络建设需要建设更多的小型化基站去覆盖室内部分,这块未来将是城市里5G网络基站最多的部分。
农村区域的高层建筑比较少,相对的阻挡也要少一些,也就不需要建设和城市一样密度的基站。农村野外这些区域,铁塔的选址相对的比城市里要容易些,而且很多的野外和农村的铁塔也可以建设的更高大一些,站的高,覆盖的就要远一些。
现在的4G基站,农村相对的站址距离也要大的很多,相对的可能要3公里左右才有一个4G基站,这也是由于农村无线环境相对比较好,阻挡没有城市严重,而且农村的人口密度也小的原因。
现在的工信部要求的是4G基站的农村行政村级覆盖达到98%,而未来的5G估计也就是这样的级别了,在农村的行政村建设5G基站,而村村之间也不可能建设到300-500米一个5G基站,这样的密度也没有必要。
总而言之,城市里5G基站覆盖区域比较小,是城市的高大建筑过多,基站选址困难,人口密度过大决定的,野外和农村区域相对的阻挡比较小,人口密度也没有那么大,就不会建设这么密集的基站了。
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随着移动通信技术的发展,低频的使用接近饱和,从2G、3G、4G到5G,移动蜂窝通信的频率越来越高,意味着基站的覆盖范围越来越小(频率越高,电磁波的衰减越大)。
基站覆盖距离的典型值 蜂窝基站小区半径不仅仅是由载波频点决定的,还与自然环境、用户密度等有关。在相同条件下,5G基站的覆盖范围比4G基站覆盖范围要小很多。
下面统计了2G、3G、4G、5G基站的常用工作频率和覆盖范围的典型值。
5G的新天线技术 无线信号的覆盖范围不仅与频率有关,与天线的构造、天线的增益值也有一定的关系,5G的天线部分采用了massive MIMO。其实,MIMO在4G LTE网络中已经有应用,4G普遍使用的基站天线是8TR,而5G采用了64TR。根据天线增益值公式,64TR的天线相比8TR的天线提升3db左右增益。
为了能使特定终端获取更强的天线增益,采用了更先进的波束赋形技术。目前5G基站一般会采用3-D形式放置天线,这样的波束相比4G基站更加集中。
5G基站的部署 从4G到5G,载波频率大幅度提升,抗衰减能力、绕射能力大大降低,宏基站已经无法应对,将来5G网络的部署将采用宏基站+小基站的方式。
根据有关部门的推算,5G基站的覆盖密度是4G基站的1.5倍,5G宏基站的数量将会达到600万个。5G网络有一个关键技术,即超密集组网,实现每平方公里100万个接入点,所以单单依靠宏基站是无法满足需求的,需要在室内和室外热点区域密集部署发射功率小、覆盖范围小的小基站。
在5G超密集组网的场景中,小基站之间的距离可能很小,在10米~20米之间,而宏基站最短距离也需要500米,可以测算,小基站实现连续覆盖,数量规模将远远超过宏基站。根据推算,每个宏基站热点需要625个小基站作为补充。
总之,在无线通信领域,低频频率覆盖特性好,但是带宽有限;高频频率带宽容量大,但是空气衰减较大,绕射能力弱,同样的功率覆盖范围小。也就意味着基站覆盖范围缩小,为了达到同样的覆盖范围,基站的密度会大幅增加。5G网络为了实现超密集组网,将会采用宏基站+小基站的方式部署。
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