一个5g基站的覆盖范围有多大,有没有4g的大?

一个5g基站的覆盖范围有多大,有没有4g的大?

网友提问: 一个5g基站的覆盖范围有多大,有没有4g的大?   通信一小兵的回答: 5G基站覆盖范围比4G基站小很多,这主要是由5G和4G使用的不同的无线电频段决定的。 无线电有这样一个性质,那就是频率高低影响传播距离以及穿透能力。频率越高,传播距离越短...

网友提问:

一个5g基站的覆盖范围有多大,有没有4g的大?

 

通信一小兵的回答:

5G基站覆盖范围比4G基站小很多,这主要是由5G和4G使用的不同的无线电频段决定的。

无线电有这样一个性质,那就是频率高低影响传播距离以及穿透能力。频率越高,传播距离越短,穿透力越差。频率越低,传播距离越长,绕过障碍物的能力也就越高。

以无线电广播所用频率为例,FM立体声的频率高,其传播距离就比短波、中波要近。

再比如潜艇通信采用的超长波无线电可以传输上千公里距离,甚至可以穿透15~30米深的海水,特别适合于对水下潜艇的通信,能保证潜艇的隐蔽性。这对于需要长期躲在水下不露面的战略导弹核潜艇的安全极为重要。

▲巨大的与潜艇通信的长波天线

我们来看看5G和4G使用的频段。

先看5G的。国际标准3GPP标准规定的5G频段分成两个范围:

FR1;FR2。

其中FR1 频率的跨越范围为450MHz~6000MHz,这就是常说的、也会是将来最普及的Sub-6频段(厘米波)。中国的运营商分配是中国移动5G主要使用2.6GHZ和4.9GHZ频段,中国联通5G主要使用3.4GHZ和3.5GHZ频段,中国电信5G主要使用3.5GHZ和3.6GHZ频段。

FR2就是常说的毫米波频段,范围是24.25GHz~52.6GHz。为什么毫米波不能成为主流5G频段,只能用于特定场景下?就是因为毫米波频率更高,转播距离更短、穿透力更差,甚至连下雨天气和树枝树叶都能严重遮挡信号!

而4G LTE所采用的主要频段是1.8GHz~1.9GHz,2.3GHz~2.6GHz,这里不再具体一一列出分配情况,但是大部分频段都是低于5G分配的频段(光电拿到的其原本就拥有的5G频段700MHz例外,这将是传播能力很强的5G频段,但是速度肯定要比移动、电信、联通几家的要慢)。所以频率的分配就决定了5G基站要比4G的覆盖范围小。

当然移动信号传输距离还和基站的发射功率也有直接的关系,但是因为安全和健康原因,基站发射功率通常是有严格规定的标准,是不能任意加大的。

▲测试中的华为5G基站

了解了影响无线电传输距离的主要因素后,让我们来看一下理论上各代移动通信技术基站的信号覆盖距离:

2G基站的覆盖半径约为5-10公里;

3G基站的覆盖半径约为2-5公里;

4G基站的覆盖半径约为1-3公里;

5G基站的覆盖半径约为300米左右。

上述理论距离和实际上的情况可能还有很大出入,比如在空旷的郊野5G基站完全可能传输500米以上,而在建筑物(特别是钢筋混凝土结构建筑)密集情况下,可能就在附近百米的宏基站也根本就穿透不了层层墙壁,而必须在建筑物内设置一些小的5G微基站。

结论:5G基站覆盖范围比4G基站小。

根据测算全国实现基本的5G覆盖就需要至少500~550万座基站,除此之外以后城市建筑物内的微基站甚至更要超过千万个,实际上这么多5G基站还根本不可能覆盖广泛的农村及偏远地区。而截至去年全国约有400多万个4G基站,已经可以实现全国性的基本覆盖了。

在新基建政策加持下,5G基站建设有望加速推进。

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其他网友观点

电信运营商官方宣称5G基站的覆盖半径在250米~300米,有网友也对5G基站的实际覆盖范围进行了实地测试,得出了结论是在较空旷的320米半径范围内5G手机和5G基站可以相互通信。

一个4G基站的覆盖半径是1~3公里左右,这样算下来,一个4G基站的覆盖范围,需要4~8个5G基站来覆盖。

2G基站的覆盖半径约为5-10公里;3G基站的覆盖半径约为2-5公里;4G基站的覆盖半径约为1-3公里;5G基站的覆盖半径约为100-300米;为什么从1G到5G,使用的频率越来越高?覆盖半径也越来越短?

我们都知道手机基站无线通讯是以电磁波为载体,来进行各种信息的交换,不同的频率的电磁波决定了他们不同的特性以及应用场景。

无线电波和光波都属于电磁波,电磁波具有波的特性,频率越高,波长就越短。波长越短,电磁波就越是趋近于直线传播,绕射的能力也就越差。5G所使用的是毫米波,穿透障碍物所产生的能力消耗会使得传输距离变短,那么单个基站信号覆盖的范围就越小,想要确保信号有效的覆盖,基站的数量就要增加。

频率越高能使用的频率资源也就越丰富,能实现的传输速率就越高。这就好比车道越多,可以经过的车辆也就越多,相同时间内传输的资源也就越多。

30GHz以上有丰富的频谱资源,按照换算关系,1GHz=1000MHz,1MHz=1000kHz,毫米波的频谱资源是数量级的提升。所以毫米波能够带来更高的接入用户数、更快的网络速度和更低的时延。

在移动通信初期一方面受限于技术,另一方面受限于成本,所以没有采用毫米波来进行通信,这样基站可以获得更大的覆盖范围。随着1G、2G、3G、4G、5G的发展,使用的电波频率越来越高。频率资源越丰富,能实现的传输速率就越高,这样才能满足人们日益增长的网络需求。

1G时代大哥大需要很长的天线,2G时代的手机也有突出来的天线,而现在的手机已经完全看不到天线的存在,并不是天线没有了,而是天线变小了。手机通信的频率越高,波长越短,所需要的天线也就越短。5G时代毫米波通信,天线也可以变成毫米级,这样就表示手机里可以塞很多根的天线来保证传输的稳定性。

实际上不管是2G、3G还是4G时代,毫米波一直都存在,它的历史可以追溯到19世纪90年代。毫米波在过去主要用途还是卫星通信、雷达和一些军事用途。调过卫星电视的小伙伴们都知道,卫星大锅必须瞄准卫星的方向,哪怕稍微歪一点,都会影响信号质量。

凡事都有利就会有弊,5G能带来更快的传输速率、更高的用户接入数、更低的时延。但最大的问题就是传输距离大幅缩短了、覆盖能力大幅减弱了。那么覆盖同一个区域,需要的5G基站数量,就会大大超过4G。

如此密集的5G基站该如何布局?

4G基站在人口密集的城市基本已经做到了500米一个,而某些城市的中心区域,已经达到了200~300米一个,甚至有些区域已经达到了100米一个的程度。

5G在城市中心区域大概每200~300米就需要建1个5G基站,这个和4G所需要的基站相当。但由于5G信号的穿透力大幅减弱,在人群分布密集的写字楼、居民区、商业区域,还需要建设更为密集的5G室内基站。在现有建筑格局下,某些区域可能没有足够的面积去建造信号塔,所以将来会出现很多“微缩版”的5G基站。

楼顶的通风管道、小区的路灯、小区各种指示牌都有可能是一个“微缩”的基站。甚至于草坪里一块不起眼的爱护花草的指示牌都有可能是经过伪装的基站。

基站小,功率低了,但每个人的通信质量得到了保障。而采用一个大基站,离得近信号好,离得远信号弱。

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其他网友观点

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5G网络的建设已经成为了当前三大运营商工作的重点,除了一线城市基本上完成覆盖之外,三四线城市也就零星几个试点,距离真正大规模商用依然遥远。运营商以及手机厂商热炒5G网络各有目的,一个想要推广自家的5G套餐,一个想要推广自家的5G手机,消费者需要理性对待。不知道大家是否注意到这样一个问题,5G网络的推广速度远不及当时的4G网络,这主要受制于5G网络的覆盖范围,5G网络覆盖范围究竟有多大呢?

根据相关数据显示,运营商2G基站的覆盖半径约为5至10公里,3G基站的覆盖半径约为2至5公里,4G基站的覆盖半径约为1至3公里,5G基站的覆盖半径约为100至300米。通过数据对比,您能够明显的发现这样一个问题,通讯网络升级换代之后覆盖的距离变得越来越短。为什么会出现这种现象呢?

无线信号的频段越高,能够传输的数据带宽也越高,但是信号衰减也大,穿透能力也就越低。下图是运营商以及网友个人测试的5G基站覆盖距离,我国当前5G基站普遍使用Sub 6Ghz进行建站,毫米波的覆盖范围还要小于这一距离。覆盖距离还会受到基站铁塔高度、功率、手机天线等细微因素影响。

实现4G基站同样的覆盖范围,需要数倍的5G基站,这会带来哪些影响呢?

主要体现在两个方面,一个是增加了建设施工的难度,原有4G基站点位已经无法满足5G基站的建设需求,这就需要运营商来协调更多的基站点位,用户环保意识的增强,想要新增建站谈何容易,这也是5G网络推进缓慢的原因之一;一个是增加了成本的投入,好在三大运营商属于国有企业,前期巨额投入没有任何利润也不会造成太大的影响,不过分地区、分批次建设不可避免,运营商的钱也不可能毫无计划的投入。

根据工信部发言人介绍,我国已经建设完成71.8万个5G基站,预计2030年将会达到1500万个。也就是说,想要真正普及5G基站还会有很长的一段路要走。除了一线城市之外,大家完全没有必要急于更换5G手机。对此,您怎么看?欢迎大家留言讨论。

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