真正的6G來了!使用太赫茲(THz)電磁波,頻寬將可達5G的1百倍

2020-09-04 09:20

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通訊元件只認頻率不認人 頻率不能重覆使用

不同的通訊元件必須使用不同的頻率範圍來通訊,不然會互相干擾,因為「通訊元件只認頻率不認人」,而頻率不能重覆使用代表有人在管理這些頻率,負責頻譜分配的在美國是「聯邦通信委員會(FCC)」,在台灣是「國家通訊傳播委員會(NCC)」。無線通訊的頻譜分配非常嚴格,執照費用也很高,因為無線通訊的傳輸介質是我們眼睛可以看到的空間,而我們大家是共用同一個空間,所有的訊號都往同一個空間裡丟,如果頻率相同會互相干擾。

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例如:收音機用了無線電視就不能用,無線電視用了手機就不能用,中華電信用了台灣大哥大就不能用,因此各家電信業者都必須取得使用執照才能經營無線通訊業務,由於可以使用的頻率範圍有限,通常會以公開標售的方式讓出價最高的電信業者取得使用執照,當然最後這個費用會轉嫁到使用手機的消費者身上囉!

頻率愈低繞射效果愈好(KHz>MHz>GHz)

繞射效果愈好代表可以在傳遞途中繞過障礙物,因此雖然基地台在室外,但是頻率MHz的電磁波可以繞過牆壁進入室內,我們在室內可以講手機,收音機在室內可以聽音樂,而衛星通訊使用GHz的電磁波無法繞過屋頂,因此必須在屋頂安裝碟型天線接收訊號再傳送到室內,同理,室內收不到衛星定位(GPS)的訊號,顯然低頻電磁波的通訊死角比較少,所以比較方便,但是電磁波的頻率愈低波長愈長,代表天線愈長不容易縮小,如何設計天線是另外一個問題。

頻率愈高可用頻寬愈寬(GHz>MHz>KHz)

「頻寬(Bandwidth)」是指可以傳遞訊號的頻率範圍,單位是「赫茲(Hz)」,計算的方法很簡單:用減法,計算方式如下:

➩1KHz到10KHz的頻寬是9KHz。

➩1MHz到10MHz的頻寬是9MHz。

➩1GHz到10GHz的頻寬是9GHz。

由上面的計算可以發現,9GHz是9MHz的1千倍,9MHz又是9KHz的1千倍,因此頻率愈高可用的頻寬愈寬,顯然高頻電磁波的通訊速度比較快,所以比較方便,此外,高頻電磁波的射頻元件工作頻率高,製作困難價格高。

5G系統建置需時 建議大家明年再換手機

5G的官方名稱定為「新無線電(NR:New Radio)」,包含「核心網路(CN:Core Network)」與「接取網路(RAN:Radio Access Network)」,核心網路是指雲端相關設備,接取網路是指基地台相關設備,進度分為兩個階段:

5G新無線電第一階段(5G NR Phase I):2019年開始佈建,使用電磁波頻率3至6GHz的「Sub 6GHz」,與現有4G LTE特性相似,技術障礙較低,但是上網速度增加不多,這是為什麼常看到新聞裡提到和4G速度差不多的原因之一,當然目前電信公司5G系統佈建不足還是主要原因。

5G新無線電第二階段(5G NR Phase II):2022年預計開始佈建,使用電磁波頻率20~60GHz的「毫米波(mmWave)」,繞射特性差,基地台數目大量增加,技術障礙較高,可以大幅增加上網速度,我們常在新聞裡看到5G的資料傳輸率要達到10Gbps以上,要到第二階段才能達成。

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