John pan

  當打開自己連線的手機WiFi，可能會發現赫然寫著5GHz，難道沒有充值的5G時代已到來了？不明白的人，可能會像這人一樣：什麼是2.4G和5G？我現在用的是4G啊！5G不是還沒商用嗎？”

  其實不是我們常說的4G、5G的G，G代表英文單字Generation的字母字首，指的是第幾代移動通信技術，而5GHz WiFi，也不是常說的流量，也和Generation沒關係，它指的是該WiFi的信號頻率。如有聽收音機的人都很熟悉“FM98.9MHz”這話，98.9MHz是指你收聽的這電台所用的無線電頻率。

那通信頻率是什麼？為什麼用光纖可以傳輸那麼快的網速，而無線信號就不行？

  我們生活中的微波爐裡的微波、手機信號、光、到醫院檢查身體照X光，都是電磁波，它們的差別是在頻率不同，電磁波在生活空間中的傳播(如上圖)這樣子，電磁場是按週期性變化的，暫且把一個週期的波形稱為一個單元，電磁場移動的速度是光速，頻率就是一秒鐘內通過的單元數目。和頻率相關聯物理量是波長，就是電磁波一個週期的長度，顯然光速=頻率×波長，由於光速是一定的，波長越長，一秒內能通過的單元也就越少。

  頻率越高（一秒內通過的單元量越多）的電磁波，攜帶的能量越高，越具有穿透力，比如檢查身體照的X光，其頻率大約在30PHz（3後面有16個零）到30EHz（3後面有19個零），再重點提示1Hz的含義是一秒內通過一個單元；頻率很低的電磁波，具有很好的繞過障礙物繼續傳播的能力，比如廣播的信號，越過大山大河來到你的收音機接收，98.9MHz（MHz，兆赫茲）是你收聽的電台用的無線電頻率。

  那FM是什麼意思呢？事實上就如同一個音符不能表現出一首歌，單一頻率的電磁波不能傳遞信息，就像上面那張gif一樣，你看到它單調地流逝，內心毫無感覺，要傳遞信息，就必須要有頻率的交替變化，如同音樂的音符在交替變化，你一聽就知道是什麼歌了，這就是調變技術。

  簡單來說，如果一個男生上課時想對一個女生表達愛慕之情，那他的心情就是他要發送的信息，苦於上課不能說話，也不能把心掏出來給人家，女生唯一能看到的是只是男生的表情，這時男生就不能臉沒表情了（相當於單一頻率），他要把自己的心情調變在臉上表現，擠眉弄眼，眉目傳情（相當於頻率的變化），發送給女同學。

  再來看看手機是怎麼做到這一點的：這個男生在留言發給女同學一句“我愛你”，由於電腦僅能用二進位表達，每個漢字都分配了一個唯一的二進位編碼，比如是GB2312的編碼，那“我愛你”就被翻譯成了“1100111011010010 1011000010101110 1100010011100011”的電信號，這是什麼意思？就是說你的手機內部就會產生一串電流，“1”就是有電流，“0”代表沒電流，比如“01011010”這串信號的波形就是下面的樣子：

  然後這一串密碼一樣的波形就被調變在了你手機發出的電磁波上（就是之前手機上顯示的5GHz的電磁波，5的後面有9個零），比如說這樣（可以有不同的調變方式，只要雙方協議一致，按同一種方法調變解碼就可以了，如FM調頻）：

  經過基地台轉換成頻率更高的電磁波，一般在200THz（即2後面有14個零），通過光纖傳輸到對方附近的基地台，再由基地台發送5GHz的電磁波到對方手機，然後再由手機恢復出這一串0101的序列，再解碼成“我愛你”，這樣對方手機就顯示出這三個字啦。

  所以說，要傳送信息，必須要有頻率的變化，電磁波在一個頻率範圍內變化，這就是頻段。目前WiFi使用的頻段主要有兩個，即為2.4GHz和5GHz。以2.4GHz為例，頻率範圍是2.4-2.4835GHz，總共佔用了83.5MHz的頻率資源（因為生活中的電磁波太多了，為了互相不影響，盡量使用不同的頻率，所以頻率是很寶貴的資源，有些頻段沒有授權就不能隨便使用），這個83.5MHz就叫頻寬，即頻段所跨越的寬度。

  想必大家心中都有疑問了：平時上網，電信公司跟我說的頻寬可不是這意思？都是在說什麼10M，100M的頻寬，這是指最快下載網速，其實這是另一件事。由定律告訴我們，一個通信系統所能傳輸信息的極限速度等於系統頻寬的兩倍。這意思是說，剛才那個2.4GHz的頻段帶寬為83.5MHz，那麼它傳輸數據的速度極限就是167Mbps。注意這是理論上的極限速度，實際設備上很難到這麼快，所以如果你家用的是2.4GHz頻段的WiFi，一般來說最高的頻寬就是100Mbps，如果電信公司告訴你可以超過167Mbps，那絕對是騙你的！

  現在知道頻率為什麼是寶貴的資源了吧？一定頻寬的頻段只能支援那麼大的速率，所以現在通信系統的頻率都越做越高了，這樣比較容易獲得大的頻寬，比如5GHz的頻段實際上是4.910GHz～5.875GHz頻率範圍，共有900多MHz的頻寬，優勢就很明顯了！至於前面提到的光纖，頻率那麼高，可想而知能夠傳輸的頻寬比WiFi不知道要高了多少倍，目前做到的單根光纖的最大速率是57.6Tbps，足夠全台灣的人同時用這一根光纖打電話，要知道這一根光纖的直徑不到10微米！

  總結一下，WiFi中的5G是指頻段在5GHz左右的信號頻率（當然只有採用802.11ac協議的才是真5GHz WiFi），而常說的3G即第三代移動通信技術，使用的是1880MHz-1900MHz和2010MHz-2025MHz頻段，4G用的是1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz頻段；而如今的5G則使用的是450MHz-6GHz頻段和24.25-52.6GHz頻段，這個頻段要遠遠大於以往的無線通信的頻段了，理所當然5G將會提供前所未有的頻寬。當然，凡事有利必有弊，如之前所說，頻率越高的電磁波，越不具有收音機幾十兆赫茲的那種繞過障礙物傳播很遠的能力，所以5G時代的到來，意味著需要更多的基地台來中轉信號，因為你手機的5G信號是不能作長途傳輸。

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