本文轉載自微信公眾號無線深海，作者蜉蝣採採
上帝說：要有光！於是便有了光。
——《聖經·創世紀》
130年前，隨著電火花的微光在赫茲的實驗臺上的閃爍，人類叩開了電磁波的大門。而隨著對電磁波研究的深入，可見光這種由上帝創造的神秘物質也被揭開了面紗，不再神秘。
赫茲▲
其實這些照亮我們的可見光，也不過是電磁波頻譜上極窄的一小段罷了，並無太多太多特殊之處。上帝創造光的秘密逐漸被揭開了神秘的面紗。
電磁波就這樣以正弦波的進行傳播，這裡要引入一個簡單的公式：
C=λf
電磁波波長，頻率及光速的關係▲
C：就是光速，光速是宇宙中的一個基本常量，光和其他電磁波都是以光速傳播。
λ：就是波長，就是電磁波在一個周期內能傳播的距離。
f：就是頻率，也就是每秒能傳播幾個周期。單位就以赫茲為名，舉例來說，1Hz的含義就是電磁波每秒傳播一個周期，1000000Hz（又叫1MHz或者1兆Hz）的含義就是每秒傳播一百萬個周期。
由於光速恆定，所以波長和頻率就是成反比關係，即波長越長，頻率越低；反過來就是波長越短，頻率越高。
這個簡單的數學關係中，蘊藏著電磁波頻譜的全部秘密。
電磁波分類及其波長，頻率的類比▲
在這麼長的頻譜上，可用於無線通信的，僅有1MHz（兆赫茲）到100GHz（吉赫茲）這一段。可謂「弱水三千，只取一瓢」。
真正打開無線通信新時代大門的是一個叫馬可尼的義大利人。120年前，這個年輕人在興趣的支撐之下，潛心研究赫茲的實驗結果，智慧和汗水終於凝成了結晶：世界上第一臺無線電報機宣告誕生。
馬可尼發明無線電報▲
隨後馬可尼把他的發明投入了商用，無線電報的發展一帆風順。無線電臺的發射半徑從6公裡，到16公裡，急劇擴大到3000公裡。
在1901年，馬可尼在英國東南角的一個鄉村架設了越洋電報天線，人類控制的電磁波首次跨越大西洋，把信息從英國傳送了加拿大。
馬可尼的越洋電報設備及天線▲
當時的電報機十分龐大，電報機運轉時，幾千米以外能聽到轟鳴聲，夜裡還能看到小屋裡閃爍著的斷斷續續的刺眼的藍色電弧光。
隨著無線通信的蓬勃發展，頻譜資源越來越金貴。僧多粥少，如果無線電頻譜使用混亂，互相干擾的話，大家就都玩不轉了。因此對全球頻譜資源的統一管理和約束的需求呼之欲出。
1865年，法，德，俄，意，奧等20個歐洲國家的代表在巴黎籤訂了《國際電報公約》，「國際電報聯盟」也宣告成立。
在之後的漫長歲月裡，國際電報聯盟的職權不斷擴大，並於1934年改稱為「國際電信聯盟」（International Telecommunication Union）。
1947年，國際電信聯盟成為聯合國主管信息通信技術事務的一個專門機構。也是聯合國機構中歷史最長的一個國際組織。簡稱「國際電聯」、「電聯」或「ITU」。
國際電聯主要負責分配和管理全球無線電頻譜，制定全球電信標準，向發展中國家提供電信援助，促進全球電信發展。
為了統一語言，方便管理，ITU對無線電頻譜進行分段，給每段都編了號，並給出了詳細的定義。這樣以後大家討論起來就有了標準，不至於因理解偏差導致雞同鴨講。
無線電頻譜可分為下面表中的14個頻帶，無線電頻率以Hz（赫茲）為單位，其表達方式為：
3000kHz以下（包括3000kHz），以kHz（千赫茲）表示；
3MHz以上至3000MHz（包括3000MHz），以MHz（兆赫茲）表示；
3GHz以上至3000GHz（包括3000GHz），以GHz（吉赫茲）表示。
無線頻譜命名和編號▲
世界這麼大，不同地區情況不一，不同國家國情不同，因此國際電聯就把全球分為3個區域來管理，不同區域的頻譜分配上有所不同。
顯而易見，中國位於ITU二區
國際電聯每3到4年召開一次「世界無線電通信大會（WRC）」，負責審議並修訂《無線電規則》。最近一次世界無線電通信大會是2015年召開的，下一次在2019年，屆時5G的全球頻譜劃分將完全確定。
國際電聯發布的《無線電規則》
《無線電規則》涵蓋世界無線電通信大會的各項決定，用於指導並規範世界各國的無線電頻譜使用。然後，各國在國際電聯的規範之內，結合自身情況，制定國內的無線電規則。
在我們中國，無線頻譜當然是由工信部進行管理和分配的。
分配的結果如何？請看下圖《中華人民共和國無線電頻率劃分圖》。
中華人民共和國無線電頻率劃分圖▲
看暈了？這只能怪無線頻譜的用途太多了：包含氣象，定位，導航，衛星，廣播，空間研究等等，事無巨細，甚至連遙控汽車使用的頻譜也有規定。
下面我們再次取其中的一個點，無線通信的頻譜來說明。雖說無線通信在頻譜上看起來不甚起眼，卻讓我們的生活發生的翻天覆地的變化。
無線通信頻譜分為非授權頻譜和授權頻譜這兩類。
非授權頻譜：顧名思義，就是不需要經過工信部同意，只要遵守相關法規的要求，就可以直接使用。我們最熟悉的WIFI就工作在非授權頻譜上，使用2.4GHz和5.8GHz這兩個頻段。
授權頻譜：就是得到工信部的授權之後才能使用，在使用中也要嚴格遵守相關法規。2G，3G，4G以及即將到來的5G全部使用的是授權頻譜。授權給誰？當然是移動、聯通和電信這三大巨頭了。
頻譜的使用有兩種方式：FDD（頻分復用）和TDD（時分復用）。
對於FDD來說，手機的發射頻率和接收發射的頻率是不同的，也就是說，用頻率來區分發送還是接收，發送和接收可以同時進行。
FDD原理▲
一般把基站發手機收這條路稱為下行，其所使用的頻率自然就是下行頻率了。反之，手機發基站收這條路徑稱為上行，其所使用的頻率稱為上行頻率。
對於TDD來說，手機的發射頻率和接收發射的頻率是相同的，接收和發送在不同的時間進行。這也就意味著，發送的時候不能接收，接收的時候不能發送。
TDD原理▲
2G主要有兩種技術：GSM和CDMA，全部採用FDD模式；
3G主要有三種技術：WCDMA和CDMA2000採用FDD，TD-SCDMA採用TDD模式；
4G標準也是區分TDD和FDD的，分別交LTE FDD和LTE TDD（也叫TD-LTE）。
講到了這裡，經過了蜉蝣君這長達2000多字的鋪墊，這下國內幾大運營商的頻譜分配表該能看懂了吧？
好了，到此本文就該結束了。能看到這裡的，都是真愛，真的不轉發一下再走？
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