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2024年4月5日发(作者：)
3G、4G、5G有何不同之处，你真的懂吗？
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。
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)。
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;
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