全面拆解和构建5G物联网-14：无线电磁波频谱大汇总与解读
概述：
变化的电场和变化的磁场交替的能量传播，即为电磁波。
电磁波用简单的正弦波y=Asin(2πf*x+φ)）的数学形式来表达，在众多电磁波的参数中，有一个至关重要的参数：就是电磁波的频率，它是电磁波的身份标识。
相同频率的电磁波在空间传播，会导致相互的干扰，或叠加或抵消，而从导致电磁波波形的变形。因此，对电磁波的管理就显得尤为重要，电磁波的频率和带宽（一段连续频率的电磁波）成为了及其重要的独占资源。
无论是国际上，还是国内，对电磁波的发送频率有严格的管控。
本文就是拆解不同频率电磁波的基本特性以及对这些电磁波频率的管控和分配问题，以便对电磁波这样独占资源有一个全面性和整体性的认识。
1. 电磁波谱概述
2. 频率在300G以下的电磁波的主要分配与用途
3. ISM免费频段
4. 中国三大运营商的频谱资源
5. 5G频谱资源
一、电磁波谱概述：
它在真空中的传播速度约为每秒30万公里。
电磁波包括的范围很广。实验证明，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波。
光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线电波的波长短很多；而X射线和γ射线的频率则更高，波长则更短。
为了对各种电磁波有个全面的了解，人们将这些电磁波按照它们的波长或频率、波数、能量的大小顺序进行排列，这就是电磁波谱。由称为电磁波频谱。
依照波长的长短或频率的不同，电磁波谱可大致分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线和伽马射线。
从上图可以看出，无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线和伽马射线都属于电磁波，他们都是整个电磁波家谱的一部分。
频率越低，波长越长，传输单个完整的电磁波所需要的时间就越长，因此在相同的单位时间内承载的数据就越少，但电磁波的波的特性就越强，空间传输受阻挡的程度就越弱。
频率越高，波长越短，传输单个完整的电磁波所需要的时间就越短，因此在相同的单位时间内承载的数据就越多，但电磁波的波的特性就越弱，粒子性，空间传输受阻挡的程度就越弱。比较直观的就是可见光，频率很高，但任何的障碍物都可以阻挡可见光的传播。
在上述电磁波谱中，适合无线通信的电磁波主要无线电波和微波。
比红外线频率更高的电磁波，由于其主要特征表现为粒子性，不太适合无线通信，也就频率在300G以上的电磁波，不太适合无线通信。
频谱仪捕捉到的频率信号：
二、频率在300G以下的电磁波的主要分配与用途
在上述频谱中：
300M-3G分米波, 3G-30G厘米波是目前主要的移动通信的频段，2G, 3G, 4G, 5G的移动通信的频段，就几种在此频段内。
30G以上的毫米波是6G通信关注的频段。
三、ISM免费频段
ISM频段（IndustrialScientificMedical Band），中文意思分别是工业的(Industrial)、科学的(Scientific)和医学的(Medical)，因此顾名思义ISM频段就是各国挪出某一段频段主要开放给工业，科学和医学机构使用。应用这些频段无需许可证或费用，只需要遵守一定的发射功率（一般低于1W），并且不要对其它频段造成干扰即可。
ISM频段在各国的规定并不统一。
如在美国有三个ISM频段：902-928 MHz、2400-2484.5 MHz及5725-5850 MHz，
2.4GHz为各国共同的ISM频段。因此无线局域网（IEEE 802.11b/IEEE 802.11g），蓝牙，ZigBee等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。
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频率范围（Hz） |
中心频率（Hz） |
可行性 |
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6.765–6.795 MHz |
6.780 MHz |
中国 |
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13.553–13.567 MHz |
13.560 MHz |
欧洲 |
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26.957–27.283 MHz |
27.120 MHz |
欧洲 |
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40.66–40.70 MHz |
40.68 MHz |
欧洲 |
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433.05–434.79 MHz |
433.92 MHz |
欧洲、中国： LoRa |
| 450-470 MHz | 470.3 MHz | 中国 |
| 779 MHz | 中国 | |
| 868 MHz | 欧洲 | |
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902–928 MHz |
915 MHz |
美国： LoRa |
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2.400–2.4835GHz |
2.450 GHz |
全球免费： WiFi， 蓝牙，ZigBee |
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5.725–5.875 GHz |
5.800 GHz |
全球免费：WiFi， |
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24–24.25 GHz |
24.125 GHz |
全球免费 |
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61–61.5 GHz |
61.25 GHz |
欧洲、中国 |
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122–123 GHz |
122.5 GHz |
欧洲、中国 |
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244–246 GHz |
245 GHz |
欧洲、中国 |
四、中国三大运营商的频谱资源
国内其它频谱已分配的情况
五. 5G频谱资源
5G频谱分为两个区域FR1和FR2，FR就是Frequency Range的意思，即频率范围。
FR1的频率范围是450MHz到6GHz，也叫Sub6G（低于6 GHz）。
FR2的频率范围是24GHz到52GHz，这段频谱的电磁波波长大部分都是毫米级别的，因此也叫毫米波mmWave（严格来说大于30GHz才叫毫米波）。
FR1的优点是频率低，绕射能力强，覆盖效果好，是当前5G的主用频谱。
FR1主要作为基础覆盖频段，最大支持100Mbps的带宽。其中低于3GHz的部分，包括了现网在用的2G、3G、4G的频谱，在建网初期可以利旧站址的部分资源实现5G网络的快速部署。
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R频段 |
上行链路（UL）频段 BS接收/ UE发送 |
下行链路（DL）频段 BS发送/ UE接收 |
双工模式 |
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n1 |
1920 MHz - 1980 MHz |
2110 MHz - 2170 MHz |
FDD |
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n2 |
1850 MHz - 1910 MHz |
1930 MHz - 1990 MHz |
FDD |
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n3 |
1710 MHz - 1785 MHz |
1805 MHz - 1880 MHz |
FDD |
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n5 |
824 MHz - 849 MHz |
869 MHz - 894 MHz |
FDD |
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n7 |
2500 MHz - 2570 MHz |
2620 MHz - 2690 MHz |
FDD |
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n8 |
880 MHz - 915 MHz |
925 MHz - 960 MHz |
FDD |
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n12 |
699 MHz - 716 MHz |
729 MHz - 746 MHz |
FDD |
|
n20 |
832 MHz - 862 MHz |
791 MHz - 821 MHz |
FDD |
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n25 |
1850 MHz - 1915 MHz |
1930 MHz - 1995 MHz |
FDD |
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n28 |
703 MHz - 748 MHz |
758 MHz - 803 MHz |
FDD |
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n34 |
2010 MHz - 2025 MHz |
2010 MHz - 2025 MHz |
TDD |
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n38 |
2570 MHz - 2620 MHz |
2570 MHz - 2620 MHz |
TDD |
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n39 |
1880 MHz - 1920 MHz |
1880 MHz - 1920 MHz |
TDD |
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n40 |
2300 MHz - 2400 MHz |
2300 MHz - 2400 MHz |
TDD |
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n41 |
2496 MHz - 2690 MHz |
2496 MHz - 2690 MHz |
TDD |
|
n51 |
1427 MHz - 1432 MHz |
1427 MHz - 1432 MHz |
TDD |
|
n66 |
1710 MHz - 1780 MHz |
2110 MHz - 2200 MHz |
FDD |
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n70 |
1695 MHz - 1710 MHz |
1995 MHz - 2020 MHz |
FDD |
|
n71 |
663 MHz - 698 MHz |
617 MHz - 652 MHz |
FDD |
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n75 |
N/A |
1432 MHz - 1517 MHz |
补充下行 |
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n76 |
N/A |
1427 MHz - 1432 MHz |
补充下行 |
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n77 |
3300 MHz - 4200 MHz |
3300 MHz - 4200 MHz |
TDD |
|
n78 |
3300 MHz - 3800 MHz |
3300 MHz - 3800 MHz |
TDD |
|
n79 |
4400 MHz - 5000 MHz |
4400 MHz - 5000 MHz |
TDD |
|
n80 |
1710 MHz - 1785 MHz |
N/A |
补充上行 |
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n81 |
880 MHz - 915 MHz |
N/A |
补充上行 |
|
n82 |
832 MHz - 862 MHz |
N/A |
补充上行 |
|
n83 |
703 MHz - 748 MHz |
N/A |
补充上行 |
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n84 |
1920 MHz - 1980 MHz |
N/A |
补充上行 |
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n86 |
1710 MHz - 1780 MHz |
N/A |
补充上行 |
FR2的优点是超大带宽，频谱干净，干扰较小，作为5G后续的扩展频率。FR2主要作为容量补充频段，最大支持400Mbps的带宽，未来很多高速应用都会基于此段频谱实现，5G高达20Gbps的峰值速率也是基于FR2的超大带宽。
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NR频段 |
上行链路（UL）和下行链路（DL）频段 |
双工模式 |
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n257 |
26500 MHz - 29500 MHz |
TDD |
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n258 |
24250 MHz - 27500 MHz |
TDD |
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n260 |
37000 MHz - 40000 MHz |
TDD |
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n261 |
27500 MHz - 28350 MHz |
TDD |
我国三大运营商5G频谱划分：
目前我国仅对FR1中的频段进行了分配，其中
中国移动：
2515MHz-2675MHz共160MHz，频段号为n41，
4800MHz-4900MHz共100MHz，频段号为n79；
中国电信：
3400MHz-3500MHz共100MHz，频段号为n78；
中国联通：
3500MHz-3600MHz共100MHz，频段号为n78；
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