5G頻率「mmWave」和「SUB6」是什麼？深入解析它們的差異、優缺點

下一代通訊標準「5G」正在我們身邊逐漸普及。它擁有高速、大容量、低延遲、多連接等特性，預計將為我們的生活和工作帶來巨大的變化。然而，要充分理解其性能，了解「頻率」至關重要。

在本文中，我們將詳細講解6G的原理、優勢、需要了解的劣勢以及未來前景，並重點介紹5G主要頻段「mmWave」和「Sub5」之間的區別。讓我們一起了解5G時代的核心技術—「5G頻段」的基礎知識。

5G頻率是多少？

頻率與5G的關係是許多人關心的重點：「為什麼通訊速度會變快？」首先我們來解釋頻率和5G的基本知識。

什麼是頻率？

頻率是指波（例如電波或聲波）每秒重複的次數。其單位為赫茲（Hz）。例如，每秒振動 1 次的波的振動頻率為 1 Hz。

智慧型手機、電視、收音機等使用這些無線電波進行通信，每個無線電波都被分配不同的頻率。

頻率越高，波長（一個波的長度）越短，一次可攜帶的資訊量越多，但具有難以達到遠距離、易受障礙物影響的特性。另一方面，頻率越低，波長越長，越容易達到遠距離，且相對能抵抗障礙物的影響，但一次可攜帶的資訊量較小。

什麼是 5G？

5G是「第五代行動通訊系統」的縮寫，是一種比5G實現更高速度、更大容量和更低延遲的通訊標準。它不僅有望應用於視訊串流和線上遊戲等高負載服務，還將應用於工業機器人和自動駕駛。

5G的主要特點是：

• 高速/大容量
• 低延遲
• 多個連接

5G的通訊速度遠超傳統的4G，單次處理的資料量也大幅提升。這意味著影片下載時間將大幅縮短，從而能夠享受更高品質的影片內容。

此外，5G通訊時延極小，可望應用於遠距醫療、自動駕駛等需要即時性的領域。

5G不僅能連結智慧型手機，還能將家電、汽車等我們身邊的一切同時連接到網路。這可望在自動駕駛、智慧城市等許多領域中廣泛應用。

5G使用的主要頻率

為了實現5G通信，需要使用符合其特性的頻率的無線電波。 5G主要使用的頻段各有不同特性，了解這些特性對於理解5G的功能至關重要。

5G 使用三個主要頻率：

• Sub6
• 毫米波
• 天然橡膠轉化        

以下是對它們進行比較的表格：

特點	Sub6	毫米波	天然橡膠轉化
頻帶	低於6GHz	28GHz頻段等（30GHz至300GHz）	現有的 4G 頻段（例如 700MHz 至 3.5GHz）
通訊速度	相對較快	超快	比 4G 快，但比 Sub6 和 mmWave 慢
延遲	低延遲	超低延遲	比 4G 更低的延遲
覆蓋範圍	相對寬敞	狹窄的	廣泛（利用現有4G區域）
克服障礙的力量	相對較強	虛弱的	相對較強
主要角色	5G廣域覆蓋，通訊穩定	在特定區域提供超高速、大容量通信	5G覆蓋範圍快速擴大，連線機會改善
基地局	可部分利用現有4G基地台	需要許多新安裝	充分利用現有4G基地台

子6

Sub6是5G所使用的頻段之一，指的是6GHz以下的頻段，此頻段的特性與4G（LTE）所使用的頻段相似。

因此，其優勢在於無線電波可以到達相對較遠的距離，並且可以輕鬆繞過建築物等障礙物。這項特性使其適合覆蓋廣闊的區域，並且可以在利用部分現有4G基地台設備的同時有效地擴展5G覆蓋區域。

另一方面，與被稱為毫米波的高頻帶相比，其單次可承載的資料量（通訊速度）略低。但由於這種良好的平衡性，它在5G普及初期，在擴大覆蓋範圍方面發揮核心作用。

毫米波

NR 是一種允許目前用於 4G 的頻段也用於 5G 的技術。

透過在Sub5、毫米波等6G專用新頻段以及迄今為止用於4G的頻段中運用5G技術，可以更快、更廣泛地部署5G區域。

具體來說，一項名為動態頻譜共享（DSS）的技術用於在4G和5G用戶之間高效共享同一頻段。其優點在於，電信業者可以最大限度地利用現有基地台設施，無需等待新的頻段分配，即可開始提供5G服務。

然而，由於NR頻段的通訊速度和容量最初是為4G設計的，我們無法期望其達到與Sub6和mmWave等5G專用頻段相同的高效能。儘管如此，它們在5G覆蓋區域的早期擴展以及方便用戶連接5G方面發揮著重要作用。

5G的頻率優勢

5G通訊的實際應用將為我們的生活和社會帶來各種好處。這些好處將根據所使用頻段的特性而有所不同。

這裡我們將解釋 5G 所使用的主要頻段 Sub6 和毫米波各自提供的優點。

SUB6 的優勢

使用 Sub6 頻段的 5G 發揮核心作用，尤其是在 5G 推出的早期階段。

首先，5G訊號的覆蓋範圍相對較遠，並且對建築物等障礙物的抵抗力相對較強，因此能夠有效地覆蓋廣闊的區域。這意味著XNUMXG的優勢不僅在城市地區，而且在郊區和農村地區也將相對快速地感受到。

此外，由於4G網路建設可重複利用部分現有5G基地台的設備，因此電信業者將可順利擴大5G覆蓋區域，同時降低資本投資成本。

此外，雖然它的速度不如毫米波，但比4G更快，可以傳輸大量數據，這意味著它可以為許多用戶日常使用的服務（例如觀看高清視訊和玩線上遊戲）提供更舒適的通訊環境。

由於這些優勢，Sub6將在5G的普及和穩定服務的提供中發揮基礎性作用。

毫米波的優勢

採用毫米波頻段的5G，由於其特性，相較於Sub6有著不同的優勢。

最大的優勢是壓倒性的「超高速、大容量通訊」。

毫米波的頻寬比Sub6寬得多，可以在幾秒鐘內下載電影等大量數據，並無延遲地享受高清VR（虛擬實境）和AR（擴增實境）內容。

這不僅將大幅提升娛樂體驗，也有望帶來工業領域的重大創新。

另一個好處是「超低延遲」。

由於通訊的時間延遲將非常小，因此需要即時性的高級應用將成為可能，例如遠端醫生操作機械手臂進行手術或即時精確控制工廠機械。

此外，毫米波的高頻寬將進一步增強其「多重連接」特性，允許同時連接多個裝置。即使在體育場館和大型活動場所等人流密集的場所，也能更輕鬆地維持穩定的通訊環境。

由於這些優勢，毫米波有望成為支撐未來社會基礎設施的創新技術。

5G的頻率劣勢與挑戰

雖然 5G 通訊具有許多優勢，但由於所用頻段的特性以及必須克服的挑戰，也存在一些缺點。

具體來說，Sub6 和 mmWave 具有不同的特性，因此帶來不同的問題。

本文闡述了 5G 頻段的缺點。了解這些要點將有助於您更客觀地看待 5G 技術的現狀以及未來發展方向。

SUB6的缺點

採用Sub6頻段的5G雖然具有覆蓋範圍廣、易於實施的優勢，但也存在一些缺點，其中最大的缺點就是通訊速度比mmWave頻段慢。

5G 的主要特點是“超高速和大容量”，但僅靠 Sub6 可能無法充分享受這些優勢。尤其是對於需要大量資料通訊或極低延遲的尖端服務而言，Sub6 的效能可能不足。

此外，在全球範圍內，可用作 Sub6 的頻段因國家或地區而異，可用頻寬可能有限。

如果頻寬較窄，一次可傳輸的資料量也會受到限制，因此速度可能不會像預期那麼快。此外，由於接近現有的4G頻段，可能需要仔細進行區域設計，例如採取防止無線電波幹擾的措施。

了解這些缺點、合理使用毫米波和技術創新對於提高未來 5G 服務的品質至關重要。

毫米波的缺點

毫米波是實現5G超高速、大容量通訊非常重要的頻段，但由於其特性也存在一些缺點。

最大的挑戰在於，無線電波具有極強的直線傳播傾向，這使得它們極易受到障礙物的影響。牆壁、建築物、雨水、霧氣，甚至人體都可能阻擋或衰減無線電波。

因此，為了確保使用毫米波的穩定通訊區域，必須密集安裝大量基地台，這意味著基礎設施開發耗時且成本高昂。

此外，由於無線電波難以遠距離覆蓋，單一基地台的覆蓋範圍明顯小於Sub6。這是一個重大限制因素，尤其是在需要覆蓋大面積區域的鄉村地區和戶外。

此外，由於天線設計更複雜，支援毫米波的智慧型手機和設備的製造成本往往比僅支援 Sub6 的型號更高，這可能會對設備價格產生影響。

為了克服這些缺點，目前正在研究改進波束成形技術（將無線電波集中在特定方向的技術）以及更有效率的基地台放置。

頻率 5G的未來

5G技術目前仍處於起步階段，預計未來將進一步發展。

除了提高通訊速度和擴大服務範圍之外，預計頻率的使用方式也將發生變化，以創造新的服務。

本章探討頻率趨勢，這將是塑造 5G 未來的關鍵因素。

具體來說，我們將重點放在以下幾點：

● 新的頻段分配
● 技術問題

透過這些訊息，我們將探索5G未來如何改變我們社會的可能性。

新的頻段分配

為了最大限度地發揮5G的性能，滿足多樣化的需求，除了目前使用的頻段之外，還需要確保和分配新的頻段。

特別是，為了實現更高速、更大容量的通信，人們正在對比毫米波更高的頻段（例如太赫茲波）進行研發。這些尚未開發的頻段擁有確保巨大頻寬的潛力，有望成為包括未來6G（第六代行動通訊系統）在內的下一代通訊技術的基礎。

此外，為了更有效地利用現有頻段，各國計畫對現有頻段進行重組和分配，以提升其利用效率。例如，世界各地正在採取行動，將目前用於電視廣播和衛星通訊的部分頻段重新用於5G等行動通訊系統。

此舉旨在有效利用有限的頻率資源，促進5G服務的進一步完善和普及。然而，新頻段的分配需要仔細的考慮和準備，包括國際協調、與現有無線系統的共存，以及對無線電波對人體影響的評估。

技術挑戰

儘管人們期待 5G 廣泛採用和發展，但要實現這一目標必須克服若干技術挑戰。

首先，擴大毫米波覆蓋範圍仍然是一項重大挑戰。由於毫米波易受障礙物影響且覆蓋範圍較小，因此基地台的精細安裝至關重要，但這需要耗費大量的成本和時間。我們需要開發能夠更有效率、低成本地建構毫米波覆蓋範圍的技術，並設計新的安裝方法。

另一個問題是功耗。 5G，尤其是毫米波通信，其基地台和終端的功耗往往比4G更高。從減少環境影響和延長電池壽命的角度來看，進一步改進節能技術至關重要。

此外，為了將5G的「超低時延」特性應用於更多應用，需要對整個網路進行最佳化，並向邊緣運算技術演進。

此外，隨著充分利用5G多連接特性的物聯網（IoT）設備的普及，加強安全措施也將成為當務之急。逐一攻克這些技術難題，才能最大限度地發揮5G的潛力，使其成為真正改變社會的力量。

摘要

本文以可以說是5G通訊核心的頻率為中心，從基礎知識到5G、Sub6、毫米波等主要使用頻段的特性、各自的優缺點以及未來的展望等進行了講解。

隨著未來5G的普及，了解它的工作原理，特別是它的頻率特性，將有助於更深入地理解和利用這項新技術。

5G技術可望為社會帶來巨大的變革。從智慧型手機的選擇到物聯網業務和智慧城市建設，正確理解頻段特性將成為下一代服務策略的關鍵。