【ATU Book-5G】5G 有甚麼頻段呢?

關鍵字 :5G頻段ATU Book
 
  前言
從電話可以拿著走開始,世界各國核定的行動通訊頻段就一直沒有真正統一過,到了 4G 時代,更是有著數十種不同的頻段,因此常常買設備或是手機的時候,都需要特別注意器材支援的頻段和電信業者提供的有沒有一致,要是支援的頻段少了,甚至會造成無法通信。到了 5G 時代更是如此,除了以往 3G & 4G 時代的頻段外,更增加了毫米波的頻段,各位看官可能已經一頭霧水,以下老吳就替各位介紹一下吧。

1. 通訊頻段是甚麼?
自從無線電發明以來,許多的通訊方式都是使用無線電波,而傳輸的介質就是空間,是大家共同可以使用的自然界物理現象及資源,而這個資源並不是取之不竭,在一個區域、時間下他的使用是有限的,因此需要透過分配的手段來供應給不同應用領域。不同國家之間,也針對相同的應用,透過國際組織,訂定共同通用頻段,讓同一設備,在全球不同地方都能夠使用,例如手機就是一個很好的例子。

圖一:無線電應用頻段(來源:科學月刊)

2. 5G 通訊系統使用那些頻段呢?

 在老吳的另一篇博文(【ATU Book-5G】5G-NR 小科普)有提到,根據 3GPP 定義的規格,5G 分為 2 大頻率範圍(Frequency Range, FR),分別是 6GHz 以下的 Sub-6,以及 24GHz 以上的毫米波(mmWave)兩個範圍,而 3GPP 將 Sub-6 訂為 FR1,mmWave 則為 FR2。

圖二:3GPP 之 5G 頻率範圍定義
       • Sub-6 : 450MHz 至 6GHz 之間
          許多設備及熟知的應用都是使用這個頻段,例如 3G、4G、WiFi、BT 等等,因此這頻段的產業相關技術非常成熟、設備多,容易佈署,但也相對頻段範圍小、壅塞,可選用的工作頻段比較少。


圖三:5G FR1 頻率範圍表

      • mmWave : 24GHz 以上
         這個頻段屬於毫米波頻段,可使用的頻寬大且鮮少被使用,非常適合全新的應用,但是也因為頻率高、波長短,因此非常容易受影響、傳輸範圍比較小、因此會需要更多基地台來提高覆蓋,技術門檻也較高且設備更較 Sub-6 少。
 圖四:5G FR2 頻率範圍表

       在 4G 時代,相信大家應該看過頻段號標識,例如 B20(Band 20),與 4G 不同,5G NR 頻段號標識則以「n」開頭,比如前面提到的 B20(Band 20),5G NR 稱為 n20,實際上真實對應的頻率是一樣的。

3. 世界各國5G通訊頻段
5G 頻段依據 3GPP 的定義有很多,一個國家不可能會全部用上,如文章一開始所說,無線電資源是珍貴的,一旦選用了某個頻段,就會排擠到該國的其他無線應用,而選擇頻段時還需要考量到是否和其他國家通用、互通、設備部屬難易等等,可以說是一件不容易的事。目前世界各國的 5G 都在不斷發展中,陸陸續續有更多的電信商加入 5G 的服務,同時政府也釋放出更多的頻譜,相關的各國最新 5G 頻段,老吳建議各位可以直接參考維基百科的網頁整理,目前來說全球最主要的 5G 頻段有 n28、n41、n71、n77、n78、n79...,其中 n77 和 n78 是目前全球最多電信商提供的 5G 頻段,毫米波頻段部分則支援的較少。

參考資料:
1. 3GPP TS 138.101 spec.
2. 科學月刊:http://scimonth.blogspot.com/2018/12/5g.html
3. Wiki:https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_5G_NR_networks

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