5GHz WiFi中的GHz是什么意思？

当打开自己连的手机wifi，可能会发现赫然写着5GHz，难道没有充钱的5G时代就已经到来？不明真相的同学，可能会如下面这位MM一样：“什么什么？2.4G和5G？我现在用的是4G啊！5G不是还没商用吗？”

其实不然，我们常说的4G、5G的G，是英文单词generation的首字母，指的是第几代移动通信技术，而5GHz WiFi，既不是平时说的流量，也和generation没什么关系，它指的是该WiFi的信号频率。又如，玩过收音机的朋友都很熟悉“FM86.4MHz”等等字眼，86.4MHz就是指你收听的这个电台所使用的无线电的频率。

那么通信频率到底是个啥？为什么光纤可以提供那么快的网速，无线信号就不行？

我们生活中的微波炉里的微波、手机信号、光、乃至医院的X射线，都是电磁波，它们唯一的差别就在于频率不同，电磁波在空间中的传播是上图这个样子，电磁场是按周期性变化的，暂且把一个周期的波形称为一个单元，电磁场移动的速度就是光速，频率就是一秒钟内通过的单元数目。和频率相关联物理量的就是波长，也就是电磁波一个周期的长度，显然光速=频率×波长，由于光速是一定的，波长越长，一秒内能通过的单元也就越少。

频率越高（一秒内通过的单元量越多）的电磁波，携带的能量越高，越具有穿透力，比如X射线，其频率大约在30PHz（3后面16个零）到30EHz（3后面19个零）——再重申下，1Hz的含义就是一秒内通过了一个单元；频率低的电磁波，则具有很好的绕过障碍物继续传播的能力，比如以前的广播信号，越过大山大河来到你的收音机里，86.4MHz（兆赫兹）就是你收听的电台使用的无线电频率。

那FM是什么意思呢？事实上就如同一个音符不能写出一首歌，单一频率的电磁波并不能传递信息，就像上面那张gif一样，你看到它单调地流过，内心毫无波动。要想传递信息，就必须要有频率的交替变化，如同音乐的音符在交替变化，你一听就知道是哪首歌了，这就是调制技术。

简单来说，如果一个男生上课时想对一个女生表达爱慕之情，那他的心情就是他要发送的信息，苦于上课不能说话，也不能把心窝子掏出来给人家，女生唯一能看到的是只是男生的面部，这时男生就不能面无表情了（相当于单一频率），他必须把自己的心情调制在脸上，挤眉弄眼，眉目传情（相当于频率的变化），发送给女同学。

再来看看手机是怎么做到这一点的：这个男生在微信上给该女同学发了一句“我爱你”，由于计算机只能用二进制表达信息，每个汉字都分配了一个独一的二进制编码，比如用GB2312编码，“我爱你”就被翻译成了“1100111011010010 1011000010101110 1100010011100011”的电信号。这是啥意思？就是说你的手机内部就会产生一串电流，“1”就对应着有电流，“0”对应没有电流，比如“01011010”这串信号的波形就是下面这个样子：

然后这一串密码一样的波形就被调制在了你手机发出的电磁波上（就是之前手机上显示的5GHz的电磁波，5后面9个零），比如说这样（可以有不同的调制方式，只要双方协议一致，按同一种方法调制解调就行，如FM调频）：

经过基站转换成频率更高的电磁波，一般在200THz（即2后面14个零），通过光纤传输到对方附近的基站，再由基站发送5GHz的电磁波到对方手机，然后再由手机恢复出这一串0101的序列，再翻译成“我爱你”，这样对方手机上就显示出这三个字啦。

所以说，要想传送信息，必须要有频率的变化，电磁波在一个频率范围内变化，这就是频段。目前WiFi使用的频段主要有两个，即2.4GHz和5GHz。以2.4GHz为例，频率范围是2.4-2.4835GHz，总共占用了83.5MHz的频率资源（因为生活中的电磁波太多了，为了互相不影响，尽量使用不同的频率，所以频率是很宝贵的资源，有些频段不经授权是不能随便使用的），这个83.5MHz就叫带宽，即频段所跨越的宽度。

想必大家心中都有疑问了：平时上网，运营商跟我说的带宽可不是这东西啊？都在说什么10M，100M的带宽，是指最快下载速度鸭。不要急，其实这是一回事。因为奈奎斯特定律告诉我们，一个通信系统所能传输信息的极限速度等于系统带宽的两倍。这意思就是说，刚刚那个2.4GHz的频段带宽为83.5MHz，那么它传输数据的速度极限就是167Mbps。注意这是理论上的极限速度，实际设备很难达到这么高，所以如果你家使用的是2.4GHz频段的WiFi，一般来说最高的带宽就是100M，如果运营商告诉你可以超过167M，那绝对就是忽悠你的！

数据来源于中科院物理所

现在知道频率为什么是宝贵的资源了吧？一定带宽的频段只能支持那么大的速率，所以现在通信系统的频率都越做越高了，这样比较容易获得大的带宽，比如5GHz的频段实际上是4.910GHz～5.875GHz频率范围，共有900多M的带宽，优势很明显吧！至于之前提到的光纤，频率那么高，可想而知能够传输的带宽比WiFi不知道高了多少倍，目前做到的单根光纤的最大速率是57.6Tbps，足够支持全国人民同时用这一根光纤打电话，要知道一根光纤的直径只有不到10微米粗！

总结一下，WiFi中的5G是指频段在5GHz左右的信号频率（当然只有采用802.11ac协议的才是真5GHz WiFi），而常说的3G即第三代移动通信技术，使用的是1880MHz-1900MHz和2010MHz-2025MHz频段，4G用的是1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz频段；而如今的5G则使用的是450MHz-6GHz频段和24.25-52.6GHz频段，这个频段要远远大于以往的无线通信的频段了，理所当然5G将会提供前所未有的带宽。当然，凡事有利必有弊，如我之前所说，频率越高的电磁波，越不具备收音机几十兆赫兹的那种绕过障碍物传播很远的能力，所以5G时代的到来，意味着需要更多的基站来中转信号，因为你手机的5G信号不再能传输的很远了。