解析3G、4G、5G 背后的科学意义——上篇

电、海底电缆、电话与电报等。

无线通讯传递通道：频宽

频宽（Bandwidth）是用来传递信号的"频率范围"，单位与频率相同为"赫兹（Hz）"，而且每一对通讯使用者必须使用"不同的频率范围"来通话，假设：

甲和乙使用频率900~900.2MHz 的电磁波通话（频宽900.2-900=0.2MHz）；

丙和丁使用频率900.2~900.4MHz 的电磁波通话（频宽900.4-900.2=0.2MHz）；

此时我们说这个通讯系统的语音通道频宽为0.2MHz。

手机并不会分辨到底是谁和谁在通话，而是接收某一个"频率范围（频宽）"的电磁波信号，因此甲与乙通话时手机都接收频率900~900.2MHz 的电磁波，丙与丁通话时手机都接收频率900.2~900.4MHz 的电磁波，换句话说，所有的通讯元件都是"只认频率不认人"，而且相同频率范围的电磁波只能使用一次，不能重覆使用，否则会互相干扰。

频宽与资料传输率的差异

"频宽（Bandwidth）"与"资料传输率（Data rate）"的意义很类似，常常让我们混淆，这里简单说明它们之间的差别：

· 频宽（Bandwidth）是模拟通讯使用的名词：由图一可以看出，电磁波是一种连续的波动能量，既然是连续的当然一定是模拟信号，因此"频宽（Bandwidth）"和它的单位"赫兹（Hz）"指的都是电磁波的物理特性。

· 资料传输率（Data rate）是数码通讯使用的名词：手机会先将我们讲话的声音（连续的模拟信号）先转换成不连续的0 与1 两种数码信号，再经由天线传送出去。资料传输率的单位"每秒位数（bps：bit per second）"，代表每秒可以传送几个位，也就是每秒可以传送几个0 或1，例如：1Gbps（1G = 10 亿）代表每秒可以传送10 亿个位（10 亿个0 或1）。

资料传输率是数码通讯时实际传送每个位资料的速率，重点是数码信号让我们可以利用不同的调变与多工技术，使相同频宽的介质具有更高的资料传输率，这就是目前许多新的通讯技术，例如：3G 使用的WCDMA、4G 使用的OFDM 等被发明出来的原因，后面会再详细说明。

最后提醒大家，我们到中华电信申请的ADSL 是属于数码通讯，因此要选择10Mbps、100Mbps 指的其实都是"资料传输率"，不应该说是"频宽"，下回别再用错名词啰！

注：线路交换与封包交换

线路交换（Circuit switch）：是指传送端与接收端之间先建立一条专用的连线再进行通讯，传统的"语音通信（Telecom）"都是属于线路交换，例如：国内电话与国际电话、移动电话等在通话之前都必须先拨号，等交换机将电话接通之后才能通话，就是使用线路交换的方式，通常费用是以"使用时间"计算，例如：拨打市内电话或移动电话，使用愈久费用愈高。

封包交换（Packet switch）：是指传送端与接收端之间共用一条线路，必须先将要传送的资料切割成许多较小的"封包（Packet）"再进行通讯，目前的"资料通信（Datacom）"都是属于封包交换，使用者要传送的资料愈多，则封包数目愈多，传送的时间愈长，电脑网络在通讯之前并不需要拨号，只要将网络线连接即可使用，就是使用封包交换的方式，通常费用是以"资料传输率"来计算，例如：中华电信的ADSL，不同资料传输率费用不同，但是使用时间没有限制。

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