3G技术还未远去，4G技术方兴未艾，5G技术已蓄势待发。本文从技术层面全面解析了关于3G、4G、5G的不同之处：1.无线通信传递媒介：电磁波，2.无线通信传递通道：带宽，3.带宽与数据传输率的差异，4.数字调变技术，5.多任务技术，6.4G 与 5G 的技术发展目的：增加频谱效率与带宽。(上海监控安装由星际网络提供支持)。
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      智能型手机的问世除了带动行动世代的崛起，更加速通讯技术的革新，在几年间，数据传输率的增加让用户享受高速行动网络新体验，3G、4G、5G 的议题热度也始终居高不下，并跃居产官学研等单位的研究主题。
      但是一般人对 4G 乃至于 5G 的认知，就是手机上网的速度更快，并不了解背后的科学含意，本文将从不同通讯世代的角度切入，一步步带领读者认识这些技术背后的原理，到底什么是电磁波?什么是带宽?不同世代的差别又在哪里?
      移动电话的世代
      我们常常听到广告说：4G LTE，其中 G 代表「代(Generation)」，4G 代表第四代，是为了与之前的第二代(2G)、第三代(3G)移动电话做出区隔，我们以目前全球市占率最高的欧洲系统来说明，这也是目前台湾所使用的系统：
      第二代移动电话(2G)：GSM 系统只支持线路交换(注)的语音信道，主要透过语音信道打电话与传送简讯，GPRS 系统支持分组交换因此可以上网，但是由于利用语音信道传送数据封包，因此上网的速度很慢。
      第三代移动电话(3G)：UMTS 系统支持分组交换(注)，可以用更快的速度上网，由于 3G 的手机同时支持 2G ，因此当我们使用 3G 的手机讲电话或传简讯时，其实是使用 GSM 系统的语音信道来完成。
      第四代移动电话(4G)：LTE / LTE-A 系统支持分组交换，可以用更快的速度上网，由于 4G 的手机大多同时支持 3G 与 2G，因此在手机找不到 LTE 基地台时仍然会以 UMTS 基地台上网，讲电话或传简讯时仍然是使用 GSM 系统的语音信道来完成。
      其实 4G 使用的 LTE 系统由于数据传输率很高，可以直接将语音数据切割成封包来传送，原理就和 Skype 网络电话一样，可以让音质更好，但是分组交换通常费用是以数据传输率来计算，等于使用者讲再久费用都一样，对电信公司来说如何收到更多钱是个问题;反观线路交换是计时收费，电信公司能够赚到更多钱，因此目前台湾大部份电信公司的 4G LTE 提供讲电话或传简讯时，仍然是使用 GSM 系统的语音信道来完成。
      带宽的科学含意
      一般人对通讯世代的认知就是愈后面的世代表示带宽(Bandwidth)愈宽，带宽就好像高速公路，带宽愈宽就好像高速公路愈寛(车道愈多)，代表行车速度愈快，也就是通讯时数据传输率愈高;再讲简单一点，就是手机上网的速度更快，这样的观念是对的，但是这种认知是不科学的，要解释带宽，我们需要从电磁波说起。
      无线通信传递媒介：电磁波电磁波(Electromagnetic wave)是由互相垂直的「电场(Electric field)」与「磁场(Magnetic field)」交互作用而产生的一种「能量(Energy)」，这种能量在前进的时候就像水波一样会依照一定的频率不停地振动，如图1(a)所示。电磁波每秒钟振动的次数是「频率(Frequency) 」，单位为「赫兹(Hz)」，假设某一个电磁波一秒钟振动 2 次，则频率为 2Hz，如图1(b)所示;一秒钟振动 4 次，则频率为 4Hz，如图1(c)所示，例如：无线局域网络(Wi-Fi)与蓝牙(Bluetooth)的通讯频率为 2.4GHz，意思就是它使用的电磁波每秒钟振动 24 亿次(在这里 G 的意思是 Giga，也就是 Billion，代表 10 亿，不是前面 3G、4G、5G 的那个 G)。 详解5G与4G、3G的不同之处 图1：
      电磁波的定义
      (a)电磁波是由彼此互相垂直的电场与磁场交互作用而产生的能量;
      (b)每秒钟振动 2 次则频率为2Hz;
      (c)每秒钟振动 4 次则频率为4Hz。
      宇宙里自然存在的所有电磁波如图2(a)所示，我们称为「电磁波频谱(Spectrum) 」，由图中可以看出中间的部分是光(Light)，包括：红外光(Infrared，IR)、可见光(人类肉眼可以看见的光)、紫外光(Ultraviolet，UV)，因此光是一种电磁波;右边为频率更高(能量更高)的电磁波;左边为频率更低(能量更低)的电磁波，由于频率较低的电磁波比较安全，而且具有良好的绕射特性，因此适合用来做为无线通信使用。 详解5G与4G、3G的不同之处图2：
      电磁波频谱与应用
      (a)电磁波频谱;
      (b) 通讯电磁波频谱。
      目前用来做为无线通信的电磁波如图2(b)所示，包括：频率大约 100G~1GHz 的电磁波：通常应用在卫星通讯、卫星定位、雷达与微波通讯等，而频率 30GHz 以上(相当于波长 10 毫米以下)的电磁波称为「毫米波(Millimeter Wave)」，目前有公司计划应用在 5G 的通讯系统中。频率大约 100M~1MHz 的电磁波：通常应用在无线电视、行动通讯(GSM / GPRS)、调幅广播(AM)、业余无线电、调频广播(FM)等。频率大约 100K~1KHz 的电磁波：通常应用在航空无线电、海底电缆、电话与电报等。
      无线通信传递通道：带宽带宽(Bandwidth)是用来传递讯号的「频率范围」，单位与频率相同为「赫兹(Hz)」，而且每一对通讯用户必须使用「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(带宽 900.2-900=0.2MHz);丙和丁使用频率 900.2~900.4MHz 的电磁波通话(带宽 900.4-900.2=0.2MHz);此时我们说这个通讯系统的语音信道带宽为 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(带宽)」的电磁波讯号，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，所有的通讯组件都是「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，不能重复使用，否则会互相干扰。(上海监控安装由星际网络提供支持)。