5G 移动网络在市场上宣传的是它可以带来激动人心的新应用，例如增强现实、车辆自动驾驶和远程手术。但是，5G 技术更实际的应用，例如为农村社区提供可靠的宽带连接，将带来最大的早期效益。

2021 年 2 月，Molex莫仕与第三方研究公司 Dimensional Research 合作，对 5G 运营商网络专业人士进行了一项调查，这些人从事研发、产品或工程工作，其中 43% 的受访高管认为消费者将最先受益于 5G，其次是工业和工业物联网应用。随后是固定无线战略，例如农村社区的无线宽带接入。这些 5G 的早期采用者预计早几年开始看到好处，在自动驾驶汽车和远程医疗等更引人注目的应用出现之前。

与前几代移动网络技术相比，5G 将带来更高的数据传输速率，支持单位服务面积内更多的连接，并拥有更低的延迟。5G 设备制造商和网络运营商面临的挑战在于，很难在单一射频频段内同时实现所有这些优势，因此网络设备和移动终端需要更复杂的无线接口和基站部署，比今天为止的 4G 网络复杂得多。

原因是什么？ 部分原因在于无线电传输的物理机制：相比较低的无线频率，较高的无线频率可以传输更多数据，但在现实世界中，传播距离与信号频率成反比，因此无法传输很远。5G 规范定义了两个重叠的无线电频段谱带， FR1 和 FR2，从而解决这个难题。FR1 覆盖 sub-6GHz 范围，频谱范围是 410MHz 到 7125MHz。FR1 频段上的信号将实现良好的覆盖，当今 4G 基站的分布也能证明这一点，因为许多 4G 基站都在中频段 FR1 上运行。不过，FR1 信号无法支持毫米波频率可实现的更高数据传输速率。FR1 频段的另一个缺点在于，该频段已经受到挤占，包括竞争信号（包括无线网络、GPS、蓝牙和 Zigbee 信号）以及其他来源的电磁干扰。

5G 的 FR2 频段规定使用 24 至 52.6GHz 的毫米波频率。与 FR1 频率相比，毫米波频率提供的带宽更大、数据传输速率更高，但是代价在于，传播距离短很多，需要使用更多小型蜂窝基站，来为城市中心等密集区域的用户提供视距连接。

因此，对于网络设备和手机开发商而言，实施 5G 所面临的挑战在于，要决定支持哪些频段（并非所有地区都布置了所有频段），然后构建必需的复杂射频接口。对于很多设备制造商来说，支持毫米波频谱需要开发新的技能。原因在于，同低频解决方案相比，微波信号在 PCB 布线、连接器阻抗匹配、天线设计及调谐、材料选择等方面更加敏感。许多 5G 实施方案还将采用多输入多输出 (MIMO) 方法、波束成形和波束控制策略，从而充分利用可用频谱。这就要求设计高效的多天线毫米波阵列，而这些阵列通常要与用于 FR1 频段信号的独立天线阵列并存。在驱动这些天线所需的射频功放效率和带宽之间，设计人员必须做出权衡，然后他们需要在手机或小型蜂窝封装的狭窄空间中，通过高信号完整度、低互相干扰和有效的热管理加以实现。 这并非易事。

5G 在农村环境中的机遇说明了什么？ 首先，农村环境面临的挑战是显而易见的：通常很难将宽带连接带到农村社区，因为如果要将带宽从一个中心点分配给分布范围广的偏远用户，成本太过高昂。订阅的收入永远无法覆盖挖沟渠和铺设电缆的成本。

5G 可以通过提供固定无线宽带接入来解决这些问题，采用的策略称为集成访问和回程传输。在这种方案下，中央基站通过埋设的光纤、微波点对点链路，甚至是专用的 5G 链路，与蜂窝网络的其余部分相连接。然后，通过 5G，这一连接带来的带宽会重新分配到每个订阅用户家中的固定无线终端。使用中频段 FR1 频率可以实现良好的地理覆盖，而家庭终端的波束成形策略和高增益天线有助于充分利用可用频谱。如切换至毫米波 FR2 频率，可在更短距离内提供更高的数据传输速率，因此在农村集群或城市建成区可能会更有意义。爱立信的实验表明，不管采用哪种方式，这种集成接入和回程策略可提供优良连接，足以流畅播放 4k 视频，且在许多情况中，这种策略下的数据传输速率比有线家庭宽带产品更高。

因此，有机会创建由家庭终端、中继器、小型蜂窝和基站组成的全套生态系统，在合理的成本下，将 5G 带到分布广泛的社区。对于原始设备制造商来说，这样做面临双重挑战：第一，要了解关键限制因素，包括这些设备的潜在市场、频谱的可用性以及有关法规的进展等；第二，解决技术难题，以相对较低的成本来设计和制造这种复杂的毫米波设备，以便在全球各种条件下进行长期部署。

几十年来，Molex莫仕一直在分析不断变化的全球和地区蜂窝市场需求，也一直在开发相关解决方案。我们了解高频微型连接器开发和毫米波天线设计，也了解物理配置和材料选择对射频性能的影响。Molex莫仕还针对低频段、中频段和毫米波器件开发了有效的测试策略，并配备了消音室，可以验证我们的 5G 解决方案是否达到规范要求。此外，针对每项设计挑战，我们的团队以最有效的方式采用不同类型的高级仿真软件，从而简化开发时间并减少成本。我们还拥有特殊的生产设施，能够在三维空间内对复杂的电气和机械结构进行紧密集成，这样控制性能的同时也节省空间。

5G 为移动通信提供了令人兴奋的新能力，但可能 5G 最直接有用的应用场景之一是将宽带连接带到原本没有接入的社区。不管是住在农村的家庭，还是偏远地区需要自动化设备和机器人技术来提高生产速度和精度的工厂，对他们来说，5G 就是未来。