當(dāng)打開(kāi)自己連的手機(jī)wifi，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)赫然寫(xiě)著5GHz，難道沒(méi)有充錢(qián)的5G時(shí)代就已經(jīng)到來(lái)？不明真相的同學(xué)，可能會(huì)如下面這位MM一樣：“什么什么？2.4G和5G？我現(xiàn)在用的是4G啊！5G不是還沒(méi)商用嗎？”
其實(shí)不然，我們常說(shuō)的4G、5G的G，是英文單詞generation的首字母，指的是第幾代移動(dòng)通信技術(shù)，而5GHz WiFi，既不是平時(shí)說(shuō)的流量，也和generation沒(méi)什么關(guān)系，它指的是該WiFi的信號(hào)頻率。又如，玩過(guò)收音機(jī)的朋友都很熟悉“FM86.4MHz”等等字眼，86.4MHz就是指你收聽(tīng)的這個(gè)電臺(tái)所使用的無(wú)線(xiàn)電的頻率。
那么通信頻率到底是個(gè)啥？為什么光纖可以提供那么快的網(wǎng)速，無(wú)線(xiàn)信號(hào)就不行？
我們生活中的微波爐里的微波、手機(jī)信號(hào)、光、乃至醫(yī)院的X射線(xiàn)，都是電磁波，它們唯一的差別就在于頻率不同，電磁波在空間中的傳播是上圖這個(gè)樣子，電磁場(chǎng)是按周期性變化的，暫且把一個(gè)周期的波形稱(chēng)為一個(gè)單元，電磁場(chǎng)移動(dòng)的速度就是光速，頻率就是一秒鐘內(nèi)通過(guò)的單元數(shù)目。和頻率相關(guān)聯(lián)物理量的就是波長(zhǎng)，也就是電磁波一個(gè)周期的長(zhǎng)度，顯然光速=頻率×波長(zhǎng)，由于光速是一定的，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，一秒內(nèi)能通過(guò)的單元也就越少。
頻率越高（一秒內(nèi)通過(guò)的單元量越多）的電磁波，攜帶的能量越高，越具有穿透力，比如X射線(xiàn)，其頻率大約在30PHz（3后面16個(gè)零）到30EHz（3后面19個(gè)零）——再重申下，1Hz的含義就是一秒內(nèi)通過(guò)了一個(gè)單元；頻率低的電磁波，則具有很好的繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的能力，比如以前的廣播信號(hào)，越過(guò)大山大河來(lái)到你的收音機(jī)里，86.4MHz（兆赫茲）就是你收聽(tīng)的電臺(tái)使用的無(wú)線(xiàn)電頻率。
那FM是什么意思呢？事實(shí)上就如同一個(gè)音符不能寫(xiě)出一首歌，單一頻率的電磁波并不能傳遞信息，就像上面那張gif一樣，你看到它單調(diào)地流過(guò)，內(nèi)心毫無(wú)波動(dòng)。要想傳遞信息，就必須要有頻率的交替變化，如同音樂(lè)的音符在交替變化，你一聽(tīng)就知道是哪首歌了，這就是調(diào)制技術(shù)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)男生上課時(shí)想對(duì)一個(gè)女生表達(dá)愛(ài)慕之情，那他的心情就是他要發(fā)送的信息，苦于上課不能說(shuō)話(huà)，也不能把心窩子掏出來(lái)給人家，女生唯一能看到的是只是男生的面部，這時(shí)男生就不能面無(wú)表情了（相當(dāng)于單一頻率），他必須把自己的心情調(diào)制在臉上，擠眉弄眼，眉目傳情（相當(dāng)于頻率的變化），發(fā)送給女同學(xué)。
再來(lái)看看手機(jī)是怎么做到這一點(diǎn)的：這個(gè)男生在微信上給該女同學(xué)發(fā)了一句“我愛(ài)你”，由于計(jì)算機(jī)只能用二進(jìn)制表達(dá)信息，每個(gè)漢字都分配了一個(gè)獨(dú)一的二進(jìn)制編碼，比如用GB2312編碼，“我愛(ài)你”就被翻譯成了“1100111011010010 1011000010101110 1100010011100011”的電信號(hào)。這是啥意思？就是說(shuō)你的手機(jī)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生一串電流，“1”就對(duì)應(yīng)著有電流，“0”對(duì)應(yīng)沒(méi)有電流，比如“01011010”這串信號(hào)的波形就是下面這個(gè)樣子：
然后這一串密碼一樣的波形就被調(diào)制在了你手機(jī)發(fā)出的電磁波上（就是之前手機(jī)上顯示的5GHz的電磁波，5后面9個(gè)零），比如說(shuō)這樣（可以有不同的調(diào)制方式，只要雙方協(xié)議一致，按同一種方法調(diào)制解調(diào)就行，如FM調(diào)頻）：
經(jīng)過(guò)基站轉(zhuǎn)換成頻率更高的電磁波，一般在200THz（即2后面14個(gè)零），通過(guò)光纖傳輸?shù)綄?duì)方附近的基站，再由基站發(fā)送5GHz的電磁波到對(duì)方手機(jī)，然后再由手機(jī)恢復(fù)出這一串0101的序列，再翻譯成“我愛(ài)你”，這樣對(duì)方手機(jī)上就顯示出這三個(gè)字啦。
所以說(shuō)，要想傳送信息，必須要有頻率的變化，電磁波在一個(gè)頻率范圍內(nèi)變化，這就是頻段。目前WiFi使用的頻段主要有兩個(gè)，即2.4GHz和5GHz。以2.4GHz為例，頻率范圍是2.4-2.4835GHz，總共占用了83.5MHz的頻率資源（因?yàn)樯钪械碾姶挪ㄌ嗔耍瑸榱嘶ハ嗖挥绊懀M量使用不同的頻率，所以頻率是很寶貴的資源，有些頻段不經(jīng)授權(quán)是不能隨便使用的），這個(gè)83.5MHz就叫帶寬，即頻段所跨越的寬度。
想必大家心中都有疑問(wèn)了：平時(shí)上網(wǎng)，運(yùn)營(yíng)商跟我說(shuō)的帶寬可不是這東西啊？都在說(shuō)什么10M，100M的帶寬，是指最快下載速度鴨。不要急，其實(shí)這是一回事。因?yàn)?strong>奈奎斯特定律告訴我們，一個(gè)通信系統(tǒng)所能傳輸信息的極限速度等于系統(tǒng)帶寬的兩倍。這意思就是說(shuō)，剛剛那個(gè)2.4GHz的頻段帶寬為83.5MHz，那么它傳輸數(shù)據(jù)的速度極限就是167Mbps。注意這是理論上的極限速度，實(shí)際設(shè)備很難達(dá)到這么高，所以如果你家使用的是2.4GHz頻段的WiFi，一般來(lái)說(shuō)最高的帶寬就是100M，如果運(yùn)營(yíng)商告訴你可以超過(guò)167M，那絕對(duì)就是忽悠你的！
數(shù)據(jù)來(lái)源于中科院物理所
現(xiàn)在知道頻率為什么是寶貴的資源了吧？一定帶寬的頻段只能支持那么大的速率，所以現(xiàn)在通信系統(tǒng)的頻率都越做越高了，這樣比較容易獲得大的帶寬，比如5GHz的頻段實(shí)際上是4.910GHz～5.875GHz頻率范圍，共有900多M的帶寬，優(yōu)勢(shì)很明顯吧！至于之前提到的光纖，頻率那么高，可想而知能夠傳輸?shù)膸挶萕iFi不知道高了多少倍，目前做到的單根光纖的最大速率是57.6Tbps，足夠支持全國(guó)人民同時(shí)用這一根光纖打電話(huà)，要知道一根光纖的直徑只有不到10微米粗！
總結(jié)一下，WiFi中的5G是指頻段在5GHz左右的信號(hào)頻率（當(dāng)然只有采用802.11ac協(xié)議的才是真5GHz WiFi），而常說(shuō)的3G即第三代移動(dòng)通信技術(shù)，使用的是1880MHz-1900MHz和2010MHz-2025MHz頻段，4G用的是1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz頻段；而如今的5G則使用的是450MHz-6GHz頻段和24.25-52.6GHz頻段，這個(gè)頻段要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以往的無(wú)線(xiàn)通信的頻段了，理所當(dāng)然5G將會(huì)提供前所未有的帶寬。當(dāng)然，凡事有利必有弊，如我之前所說(shuō)，頻率越高的電磁波，越不具備收音機(jī)幾十兆赫茲的那種繞過(guò)障礙物傳播很遠(yuǎn)的能力，所以5G時(shí)代的到來(lái)，意味著需要更多的基站來(lái)中轉(zhuǎn)信號(hào)，因?yàn)槟闶謾C(jī)的5G信號(hào)不再能傳輸?shù)暮苓h(yuǎn)了。
