在上一篇＜5G的意義二：什麼是毫米波與太赫茲？＞裡我們談到通訊電磁波頻譜如圖一所示，愈左邊波長愈長(頻率愈低)，愈右邊波長愈短(頻率愈高)，頻率由左向右依序為千赫茲(KHz)、兆赫(MHz)、十億赫茲(GHz)、兆赫茲(THz)。那麼到底不同頻率的電磁波有什麼不同的特性和應用呢？

通訊電磁波頻譜

頻率愈低繞射效果愈好(KHz>MHz>GHz)

繞射效果愈好代表可以在傳遞途中繞過障礙物，因此雖然基站在室外，但是頻率MHz的電磁波可以繞過牆壁進入室內，我們在室內可以講手機，收音機在室內可以聽音樂，而衛星通訊使用GHz的電磁波無法繞過屋頂，因此必須在屋頂安裝碟型天線接收訊號再傳送到室內。

同理，室內收不到衛星定位(GPS)的訊號，顯然低頻電磁波的通訊死角比較少，所以比較方便，但是電磁波的頻率愈低波長愈長，代表天線愈長不容易縮小，如何設計天線是另外一個問題。

頻率愈高可用頻寬愈寬(GHz>MHz>KHz)

頻寬(Bandwidth)是指可以傳遞訊號的頻率範圍，單位是赫茲(Hz)，計算的方法很簡單：用減法，計算方式如下：➩ 1KHz到10KHz的頻寬是9KHz。➩ 1MHz到10MHz的頻寬是9MHz。➩ 1GHz到10GHz的頻寬是9GHz。

由上面的計算可以發現，9GHz是9MHz的1,000倍，9MHz又是9KHz的1,000倍，因此頻率愈高可用的頻寬愈寬，顯然高頻電磁波的通訊速度比較快，所以比較方便，此外，高頻電磁波的射頻元件工作頻率高，製作困難價格高。

6G為什麼使用太赫茲(THz)電磁波？

經由上面的介紹會發現，繞射效果最好的是KHz的電磁波，頻寬效果最好的是GHz的電磁波，兩者互相矛盾，因此最先被人類大量使用的是特性介於兩者之間頻率MHz的電磁波，無線電視、移動通訊、調幅廣播(AM)、調頻廣播(FM)都先用這個頻率，用完了該怎麼辦呢？總不能往下挖KHz的電磁波吧！前面介紹過KHz的頻寬太窄根本不夠用，因此只能往上挖GHz的電磁波了！

第二代行動電話(2G)原本使用900MHz，就是所謂的GSM900，後來要再增加頻率只能提高到1800MHz，就是所謂的GSM1800，那麼3G和4G要再增加頻率只能提高到1~3GHz，現在5G第一階段要再增加頻率只能提高到3~6GHz，就是所謂的sub-6GHz，5G第二階段要再增加頻率只能提高到20~60GHz，就是所謂的毫米波(mmWave)，那麼6G要再增加頻率怎麼辦？當然只能再往上挖使用頻率THz的太赫茲電磁波了。

頻率愈高繞射效果愈差該怎麼辦呢？

3G和4G使用1~3GHz的電磁波在室內勉強還可以收到，但是5G第一階段使用3~6GHz的電磁波在室內收訊效果就變差了！而5G第二階段使用的毫米波在室內幾乎沒有訊號該怎麼辦呢？解決繞射問題的方法是大量建置基站，因此5G第一階段(Sub 6GHz)的基站數量是4G的2倍；5G第二階段毫米波的基站數量是4G的10倍，如表一所示。

不同世代的行動電話頻率範圍與基站數量比較表

聽到5G要建置這麼多基站讓人擔憂，其實這個不必擔心，前面介紹過同一個空間如果頻率相同會互相干擾，因此每個基站都會限制通訊範圍，避免干擾別的基站，意思是：基站愈多，每個基站的通訊範圍愈小，電磁波的功率愈小，因此不必太過緊張。

此外，基站的通訊範圍愈小，服務的人數就愈少，每個人分到的資料傳輸率愈高，要讓大家上網速度變快，則基站的通訊範圍愈小愈好，因此5G和未來的6G是朝向小型基站(Small cell)。

5G未來發展：sub-6GHz完全覆蓋地面　毫米波以熱點方式運作

5G的基站目前是以頻率6GHz以下(sub-6GHz)的電磁波比較可行，繞射效果好，基站數目大約是4G的2倍；但是毫米波由於繞射效果不好，必須建置大量基站，未來是否能夠完全覆蓋地面還有待觀察，或許在人多的地點以熱點(Hotspot)的方式建置比較可行，而且基站的通訊範圍愈小能夠提供更多人高速上網。

5G的毫米波基站和Wi-Fi熱點類似，兩者的差異在那裡？基本上是方便性，因為5G系統的基站之間可以自動換手(Hand off)，前面介紹過每個基站都會限制通訊範圍，避免干擾別的基站，當用戶移動時基站會自動切換到另外一個基站稱為換手，使用者可以持續通話或上網，完全沒有感覺，但是Wi-Fi熱點必須由使用者搜尋後再輸入密碼聯機，顯然比較麻煩。

另外一個問題是，如果5G真的吃到飽，那Wi-Fi是不是就消失了？如果大家都用5G上網吃到飽，代表每個人分到的速度變慢，使用上並不是那麼方便，而Wi-Fi大部分是專用網使用人數少，Wi-Fi熱點連線有線通訊速度也快，因此Wi-Fi和5G是不同的市場，還是有一定的需求。

6G使用太赫茲電磁波難度高有待解決

由於頻率介於300GHz~10THz的太赫茲電磁波屬於遠紅外線(FIR)，它的繞射特性比毫米波更差，因此通訊上的問題很多難度很高，美國國防部下屬的國防高等研究計劃局(DARPA)從2016年開始，就與非營利組織及十多傢俬營企業合作開始一個由30多所美國大學組成的合作研究專案聯合大學微電子學計劃(JUMP：Joint University Microelectronics Program)，而太赫茲的感測器與通訊技術就是這個研究計劃的專案之一。

而在2019年11月3日，科技部會同發展改革委、教育部、工業和資訊化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開6G技術研發工作啟動會。會議宣佈成立國家6G技術研發推進工作組和總體專家組，標誌著我國6G技術研發工作正式啟動。

據三星白皮書預計，6G標準的完成和商業化最早可能於2028年實現，大規模商業化可能於2030年左右實現。

目前，除了大學等研究機構外，在5G領域有深厚積澱的華為、中興憑藉領先全球的通訊技術，都在進行6G技術的預研。

運營商也介入這一領域的研究。中國移動研究院2019年9月舉辦6G系列研討會第一次會議；同年11月，中國聯通網路技術研究院宣佈正大力研究6G太赫茲通訊技術，並於2020年5月與中興通訊簽署6G聯合戰略合作協議。