您或許聽聞過5G網絡利用毫米波頻段實現高達10Gbps的驚人速度。但事實上，5G與4G類似，同樣依賴低頻和中頻頻段。缺少這三種頻段的任何一種，5G的可靠性都將大打折扣。
那麼，這些頻譜之間究竟有何區別？為什麼它們的數據傳輸速度各異？又為何它們對5G的成功都至關重要？
電磁頻率如何傳輸數據？
在深入探討低頻、中頻和毫米波之前，我們需要先了解無線數據傳輸的原理。否則，理解這三者之間的差異將會很困難。
無線電波和微波是肉眼看不見的，但它們的行為方式與水池中的波浪相似。隨著波的頻率增加，每個波之間的距離（即波長）會縮短。您的手機通過測量波長來識別頻率，從而“接收”特定頻率傳輸的數據。
然而，穩定不變的頻率無法與您的手機“對話”。它需要通過巧妙地增加和降低頻率來進行調製。您的手機通過測量波長的微小變化來觀察這些調製，並將這些測量值轉換為數據。
如果將其視為二進制碼和摩爾斯電碼的結合，或許更容易理解。如果您嘗試使用手電筒傳輸摩爾斯電碼，您不能只是簡單地打開手電筒。您必須以一種可以被解釋為語言的方式“調製”它。
5G：三頻協作的典範
無線數據傳輸存在一個關鍵的限制：頻率與帶寬之間存在緊密的關聯。
以低頻運行的波具有較長的波長，因此調製過程相對緩慢。換句話說，它們“說話”的速度較慢，這導致帶寬較低（即網速較慢）。
高頻波的“說話”速度則非常快。但它們更容易失真。如果它們的傳輸路徑被阻擋（例如牆壁、大氣、雨水），您的手機可能會難以追蹤波長的變化，這就像丟失了一大段摩爾斯電碼或二進制數據。因此，不穩定的高頻連接有時反而比良好的低頻連接速度更慢。
過去，運營商傾向於避開高頻毫米波頻譜，而選擇使用中頻頻譜，因為中頻頻譜的“說話”速度適中。然而，為了實現比4G更快、更穩定的5G，5G設備採用了一種稱為自適應波束切換的技術，在不同頻段之間快速切換。
自適應波束切換技術使5G成為4G的可靠替代品。本質上，5G手機在連接到高頻（毫米波）頻段時，會持續監測信號質量，並密切關注其他可靠信號。如果手機檢測到信號質量即將變差，它會無縫切換到新的頻段，直到有更快、更可靠的連接可用。這可以有效避免在觀看影片、下載應用程式或進行視訊通話時出現任何問題——這也是5G在不犧牲速度的情況下比4G更可靠的原因。
毫米波：高速、新興、短程
5G是第一個利用毫米波頻譜的無線標準。毫米波頻譜在24 GHz頻段以上運行，正如您所預料的那樣，它非常適合超高速數據傳輸。然而，正如我們之前提到的，毫米波頻譜容易失真。
將毫米波頻譜想像成激光束：它精準且密集，但只能覆蓋很小的區域。此外，它對干擾的抵抗能力較差。即使是很小的障礙物，例如車頂或雨雲，也會阻礙毫米波的傳輸。
因此，自適應波束切換技術顯得至關重要。在理想情況下，您的5G手機應該始終連接到毫米波頻譜。但要實現這種理想情況，需要大量毫米波基站才能彌補毫米波的覆蓋範圍不足。運營商可能不會在每個街角都架設毫米波基站，因此自適應波束切換技術可確保您的手機每次從毫米波連接跳轉到中頻連接時，都不會出現任何問題。
截至目前，只有24和28 GHz頻段獲得了5G的使用許可。但美國聯邦通信委員會（FCC）預計將在2019年底拍賣37、39和47 GHz頻段以供5G使用（這三個頻段的頻譜更高，因此它們可以提供更快的連接）。一旦更高頻的毫米波獲得5G許可，這項技術將變得更加普及。
中頻（Sub-6）：速度與覆蓋兼顧
中頻（也稱為Sub-6）是無線數據傳輸中最實用的頻譜。它在1和6 GHz頻率之間運行（2.5、3.5和3.7-4.2 GHz）。如果說毫米波頻譜像激光，那麼中頻頻譜就像手電筒。它能夠以合理的網路速度覆蓋相當大的空間。此外，它可以穿透大多數牆壁和障礙物。
大多數中頻頻譜已經獲得無線數據傳輸許可，5G自然會利用這些頻段。但5G也將使用曾經用於教育廣播的2.5 GHz頻段。
2.5 GHz頻段位於中頻頻譜的低端，這意味著它的覆蓋範圍比我們已經用於4G的中頻頻段更廣（速度更慢）。這聽起來似乎有悖常理，但業界希望2.5 GHz頻段能夠確保偏遠地區也能感受到5G的升級，並且流量極高的地區不會最終落在超慢的低頻頻譜上。
低頻段：偏遠地區的緩速頻譜
自1991年推出2G以來，我們一直在使用低頻頻譜傳輸數據。這些是工作在1 GHz閾值以下的低頻無線電波（即600、800和900兆赫茲頻段）。
由於低頻頻譜由低頻波組成，因此它幾乎不受失真的影響——它具有很大的覆蓋範圍，並且可以穿透牆壁。然而，正如我們前面提到的，低頻率會導致數據傳輸速率較慢。
理想情況下，您的手機永遠不會以低頻段連接結束。但有些連接的設備，例如智能燈泡，不需要以千兆位速率傳輸數據。如果製造商決定製造5G智能燈泡（在您的Wi-Fi中斷時可能很有用），它們很有可能會在低頻頻譜上運行。