作者：DIGITIMES毛履兆
在前一篇＜認識5G意義(1)：全面物聯網(IoT)時代來臨，3秒鐘下載一部電影不是重點！＞裡，我們談到5G的三大特性：增強移動寬帶上網(eMBB)、高可靠低延遲通訊(URLLC)、大量裝置連網通訊(mMTC)，那麼科學家是使用那些技術來達到這三個特性呢？
什麼是電磁波？
大家都知道手機是經由電磁波通訊，甚至有人聽到電磁波就會害怕，那麼到底什麼是電磁波？電磁波是由電場(Electric field)與磁場(Magnetic field)交互作用產生的能量(Energy)，沿著某一個方向以波(Wave)的形式前進，如圖所示，因此電磁波有下列兩個參數：
★波長(Wavelength)：電磁波的波峰到波峰的距離。
★頻率(Frequency)：電磁波1秒鐘振動的次數，單位為赫茲(Hz)。
由圖可以看出，電磁波的波長愈長，1秒鐘內振動的次數愈少，頻率愈低；電磁波的波長愈短，1秒鐘內振動的次數愈多，頻率愈高，因此波長與頻率成反比。
電磁波如何分類與應用？
通訊電磁波頻譜如圖二所示，愈左邊波長愈長(頻率愈低)，愈右邊波長愈短(頻率愈高)，頻率由左向右依序為千赫茲(KHz)、兆赫(MHz)、十億赫茲(GHz)、兆赫茲(THz)，電磁波可以用來無線通信或有線通訊，特性如下：
★ 頻率KHz的電磁波：應用在航空無線電、海底電纜、電話與電報等，如果應用在有線通訊通常使用雙絞銅線(Twisted pair)為介質，就是我們使用的RJ45網絡線。
★頻率MHz的電磁波：應用在無線電視、移動通訊(手機)、調幅廣播(AM)、業餘無線電、調頻廣播(FM)等；如果應用在有線通訊，通常使用同軸電纜(Coaxial cable)為介質，即有線電視傳輸線。
★ 頻率GHz的電磁波：其中頻率介於30~300GHz的電磁波波長大約1~10毫米(mm)，因此又稱為毫米波(mmWave)，應用在衛星通訊、衛星定位、雷達與微波等，如果應用在有線通訊通常使用波導(Waveguide)為介質，波導是空心金屬管，可以讓電磁波沿著金屬表面傳播。
★ 頻率THz的電磁波：其中頻率介於300GHz~10THz的電磁波又稱為兆赫茲或太赫茲(THz)，屬於遠紅外線(FIR：Far Infrared)的一種，也就是未來6G要使用的電磁波。
★ 紅外光(IR：Infrared)：頻率介於10~400THz的電磁波，應用在電視或冷氣的遙控器，如果應用在有線通訊必須使用光纖(Fiber)為介質。
通訊組件只認頻率不認人 頻率不能重複使用
不同的通訊組件必須使用不同的頻率範圍來通訊，不然會互相干擾，因為通訊組件只認頻率不認人，而頻率不能重複使用代表有人在管理這些頻率。
無線通信的頻譜分配非常嚴格，執照費用也很高，因為無線通信的傳輸介質是我們眼睛可以看到的空間，而我們大家是共享同一個空間，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。
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。
因此各家電信業者都必須取得使用執照才能經營無線通信業務。
5G第一輪建設基本落地 下階段關注毫米波發展
5G的官方名稱定為新無線電(NR：New Radio)，電信系統包括無線接取網絡(RAN：Radio Access Network)與核心網絡(CN：Core Network)，進度分為兩個階段：
5G新無線電第一階段(5G NR Phase I)：使用電磁波頻率3~6GHz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。
5G新無線電第二階段(5G NR Phase II)：使用電磁波頻率20~60GHz的毫米波(mmWave)，繞射特性差，基站數目大量增加，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的數據傳輸率要達到10Gbps以上，要到第二階段才能達成。
目前我國第一輪5G建設基本落地，基於低頻方案的5G網絡已覆蓋全國城市區域。下階段5G建設，重點關注具有更高性能的毫米波發展機會。
事實上，中國5G毫米波部署其實起步較早,2017年7月,工信部就批覆了新增毫米波試驗頻段,官方公開信息可以發現,我國5G毫米波頻譜規劃與美國、歐盟、日本、韓國基本保持一致。此外，工信部也於今年3月發布《關於推動5G加快發展的通知》,文中提到「適時發布部分5G毫米波頻段頻率使用規劃,組織開展毫米波設備和性能測試,為5G毫米波技術商用做好準備。」
據悉,包括中國電信在內的多家主流機構都積極參與了工信部組織的毫米波實驗。而且中國聯通已經與2022年北京冬奧會達成合作,將在北京冬奧會期間進行5G毫米波的推廣運用。
那麼5G使用毫米波，6G使用太赫茲各有那些特性呢？且聽下回分解。