關于 5G 將無線通信提升到另一個層次的潛力，當然是在容量和帶寬方面，已經有相當多的希望和猜測。顯然，5G 網絡正在迅速建立，但是，在許多設想的用例廣泛可用之前，最終用戶可能會對其好處持懷疑態度。

Dimensional Research 代表 Molex 進行的一項調查發現，盡管無人駕駛汽車、虛擬現實、在線游戲和其他領域有所發展，但 5G 的使用一直很緩慢。盡管如此，超過 90% 的無線服務提供商表示他們將在 2026 年之前實現其 5G 目標。

在那之前，使 5G 成熟的 10 個關鍵驅動因素是什么？

1. 通過回程技術提高容量

隨著帶寬需求的增加，擁有一個結構良好的回程網絡是必不可少的。在將蜂窩基站與核心網絡連接起來的移動網絡回程設計方面取得了令人興奮的進展，基于光纖和無線點對點系統各有利弊。雖然基于光纖的 5G 網絡的 X-Haul 架構在安裝和連接光纖方面成本很高，但它們具有很高的彈性，并且消除了空氣多路徑傳播和干擾的可能性。無線 X-Haul 架構沒有相同的安裝問題，但它們也不提供與光纖 X-Haul 技術相同的范圍和帶寬。

2. 使用前傳技術來更好地處理數據

與5G的回程同樣重要的是前程系統。無線接入網絡（RAN）一直是移動網絡運營商必不可少的網絡基礎設施，而fronthaul在5G網絡中的重要性只會增加。與所有5G 7.2x功能拆分部署（光纖或無線）相關的主要第2層協議是增強型公共無線電接口（eCPRI）。eCPRI的使用降低了無線單元（RU）和分布式單元（DU）之間的帶寬需求，分布式單元位于小區站點和網絡的遠邊緣。

3、通過波束形成增加帶寬

為了使5G能夠以比當前網絡基站快得多的速度管理更高級別的流量，需要選項2功能拆分和波束形成。盡管高頻毫米波（mmWaves）支持更高的帶寬，但它們容易被物體或大氣干擾阻擋，并且不會長距離傳播。毫米波非常窄，因此它們傳輸集中信號的窄波束，這些信號指向特定用戶的設備，如手機。這個過程稱為波束形成。

波束形成由波束引導和波束跟蹤進行補充，使信號在移動時能夠在天線和用戶設備之間定向。

4、使用大功率氮化鎵場效應晶體管

雖然波束形成可以提高多輸入多輸出（MIMO）陣列的效率，但某些類型的電子元件仍然存在性能問題。問題的產生是因為5G使天線的大小（以及它們之間的距離）最小化，這意味著陣列可以包含比以前可能更多的天線元素。然而，有如此多的5G組件在高頻下工作，必然意味著成本增加。還需要昂貴的硬件來處理毫米波射頻功率和產生的熱量。因此，工程師們決定采用基于氮化鎵的第四代場效應晶體管代表了將大型 多輸入多輸出系統推向大眾的更好方法，因為它們能夠以以前不可能的方式將高功率和高效率與小尺寸因素相結合。

5.使設備能夠從 4G無縫切換到 5G

無論關于 5G 覆蓋范圍的廣泛性和時間的爭論是什么，采用率的一個重要驅動因素將是移動設備的設計如何促進無縫過渡。考慮到這種轉變而設計的手機將需要具有能夠處理 5G 和 4G LTE 波形的內部天線。

6. 定位天線以優化性能

用戶希望他們的移動設備盡可能地輕薄，同時具有最大數量的特性、功率和功能。雖然這種情況已經有一段時間了，但 5G 增加了挑戰。需要重新思考將使用哪些材料以及如何最好地配置內部組件以適應新的天線設計。例如，如果天線位于靠近設備用戶手的地方，則信號接收和傳輸方面的性能可能會受到影響。為了最大限度地減少這些擔憂，設計工程師正在研究將特定產品的天線放置與獨特的天線設計相結合的可行性，以確保輻射模式盡可能有效。

7. 采用射頻技術實現最佳天線調諧

為了實現移動設備的最佳射頻性能，包括能源效率和電池壽命，制造商依賴行業領先的射頻工程師團隊。這是開發真正的 5G 蜂窩設備的關鍵，因為經過調諧的天線可以提供與未調諧天線相同的發射功率，但電流要低得多。無論是使用阻抗調諧還是孔徑調諧，其結果都是出色的電池壽命和更高的帶寬——這正是客戶所需要的。

8. 最大限度地減少 EMI、信號失真和退化問題

開發用于 5G 的小尺寸設備的設計人員還有許多其他因素需要考慮，包括如何最大限度地減少來自外部信號的電磁干擾 (EMI) 以及如何減輕信號失真和退化。解決方案是優化連接器的設計，以防止沿傳輸電磁波的線路出現阻抗變化（同時堆疊連接器以充分利用空間）。連接器設計還必須考慮電壓駐波比 (VSWR)、插入設備導致的信號功率損失和散射參數。

9. 使用專門的 5G 測試加速新產品發布

測試對于確保 5G 設備以最少的性能問題盡快上市至關重要。為了確保設備滿足最嚴格的規格，我們開發了專用的測試設備和方法。其中包括屏蔽 5G 消聲室。

10.利用現代制造促進小型化

將 5G 技術壓縮到緊湊、輕便的設備中的真正擔憂是小型化是否會對性能產生不利影響。該行業已開發出 3D 制造技術，有助于在此類高密度環境中實現小型化。例如，激光直接結構化使用激光精度將天線設計轉移到使用模制互連設備 (MID) 生產的結構的 3D 表面上。傳統的 2D 制造無法做到這一點。

助力5G交付

很明顯，要讓 5G 兌現其承諾，大量的創新和全新的設計必須與大量投資齊頭并進。在相對較短的時間內創造了制造和測試方面的新技術和新技術，使 5G 成為現實。

最終用戶期望 5G 和旨在交付它的利益相關者將需要與 Molex 等一直在積極研究和開發創新解決方案的公司密切合作。

審核編輯 黃昊宇