5G時(shí)代頻譜資源國際話語權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)淺析

2015-02-14 20:16:11何廷潤林鵬博

移動(dòng)通信 2015年17期

何廷潤，林鵬博

（1. 國家無線電頻譜管理研究所，陜西西安 710061；2. 總參信息化部駐西安地區(qū)軍事代表室，陜西西安 710068）

1 引言

2020年已成為全球公認(rèn)的5G演進(jìn)目標(biāo)，而5G的成敗決定于能否制定全球統(tǒng)一的5G標(biāo)準(zhǔn)，能否突破顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新以及能否實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)的深入合作，而同等重要的是能否獲取更多的適用頻譜資源的支持。鑒于移動(dòng)通信發(fā)展歷史中國際上爭(zhēng)奪頻譜資源話語權(quán)的斗爭(zhēng)此起彼伏，因此關(guān)注和研究5G頻譜資源國際話語權(quán)的掌控十分重要。

2 5G時(shí)代頻譜資源的戰(zhàn)略價(jià)值

2015年6月，國際電信聯(lián)盟（ITU）正式公布5G命名為IMT-2020以及2020年完成5G標(biāo)準(zhǔn)的固化。同時(shí)也明確了5G的主要性能指標(biāo)，包括5G網(wǎng)絡(luò)將至少有20Gbps的速率，在1km2的范圍內(nèi)為超過100萬臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供超過100Mbps的平均數(shù)據(jù)傳輸速度。尤其是定義了5G的主要應(yīng)用場(chǎng)景，包括增強(qiáng)版的移動(dòng)寬帶、大規(guī)模機(jī)器通信和高可靠、低時(shí)延通信3個(gè)關(guān)鍵方向。5G不僅要將端到端時(shí)延縮短到1ms，還要保障通信網(wǎng)絡(luò)99.999%的可靠性。

移動(dòng)通信發(fā)展的歷史證明，每一次歷史性的演進(jìn)在為人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來巨大動(dòng)力的同時(shí)，也必然面對(duì)頻譜利用技術(shù)和頻譜資源開發(fā)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，2015年世界無線電通信大會(huì)（WRC-15）的首要議題（1.1議題）確定為“審議為作為主要業(yè)務(wù)的移動(dòng)業(yè)務(wù)做出附加頻譜劃分，并確定國際移動(dòng)通信（IMT）的附加頻段及相關(guān)規(guī)則條款，以促進(jìn)地面移動(dòng)寬帶應(yīng)用的發(fā)展”。總之，5G時(shí)代需要充足的頻譜資源作為保障，而將移動(dòng)寬帶頻譜劃分及相關(guān)規(guī)則條款列為WRC-15的首位議題，并且先于5G標(biāo)準(zhǔn)的固化的安排，足顯5G時(shí)代頻譜資源的戰(zhàn)略價(jià)值。

3 移動(dòng)通信主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)的頻譜資源話語權(quán) 回顧

縱觀世界移動(dòng)通信發(fā)展史，與移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)相伴而生的是對(duì)頻譜資源配置話語權(quán)的爭(zhēng)奪與控制，這同樣反映了一個(gè)國家和地區(qū)的重大政治和經(jīng)濟(jì)利益。

上世紀(jì)九十年代初，美國是第一代模擬移動(dòng)通信的霸主，當(dāng)年摩托羅拉系統(tǒng)與裝備風(fēng)行全球，其頻譜配置獨(dú)享800/900MHz優(yōu)質(zhì)頻段暢行無阻。之后，在第二代移動(dòng)通信（2G）的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)中，歐洲結(jié)成同盟，最后取得第二代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)（GSM）的控制權(quán)，使歐洲在移動(dòng)通信領(lǐng)域取得了巨大成功，GSM成為風(fēng)靡全球的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也成為800/900MHz和1 800MHz優(yōu)質(zhì)頻段的壟斷者。與此相反，第一代非常強(qiáng)大的美國卻漸漸式微，美國的CDMA標(biāo)準(zhǔn)幾乎成為市場(chǎng)的陪襯，頻譜配置也反映了同樣規(guī)律。以我國為例，因?yàn)樵陬l段選擇上只能走跟隨路線，在國際上基本沒有話語權(quán)，我國在第二代移動(dòng)通信頻譜分配中，GSM在900MHz和1 800MHz頻段共只獲得150MHz頻譜，而CDMA 僅在800MHz 頻段分配了2 0MHz 頻譜，兩者之比為7.5:1。

本世紀(jì)初，進(jìn)入了第三代移動(dòng)通信（3G）時(shí)代，我國以T D-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)沖破了歐美長期把持的標(biāo)準(zhǔn)壁壘，成為在百年通信史上第一個(gè)由中國人提出并被國際所接受的系統(tǒng)性的通信標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，經(jīng)過艱苦努力也獲得了部分頻譜資源配置的主導(dǎo)權(quán)。我國為TDSCDMA在1 800MHz、2 100MHz和2 300MHz頻段分配了155MHz頻譜，開創(chuàng)了國際先例。

但是，圍繞3G頻譜話語權(quán)的斗爭(zhēng)遠(yuǎn)未結(jié)束。當(dāng)時(shí)，在國際頻譜劃分中，主要將TDD定位為FDD的補(bǔ)充，使TDD頻譜分配一直處于弱勢(shì)地位。在2007年世界無線電通信大會(huì)（WRC-07）之后，ITU累計(jì)為移動(dòng)通信劃分了約1 200MHz的頻譜資源，其中在已經(jīng)明確分配的約570MHz頻譜中，F(xiàn)DD頻譜為480MHz，分布在700—2 690MHz范圍內(nèi)；TDD分配只局限在1 900—1 920MHz、2 010—2 025MHz和2 570—2 620MHz的85 MHz 頻段內(nèi)，F(xiàn)DD 與TDD 己有頻譜的比例約為6:1。更為嚴(yán)峻的是在低頻段領(lǐng)域，ITU明確的1GHz以下用于IMT 的頻段主要為450—470 MHz 和698—806/862MHz（數(shù)字紅利頻段）。當(dāng)時(shí)，國際上針對(duì)450—470MHz的7種規(guī)劃建議方案全部用于FDD。在698—806/862MHz頻段，美國2008年初已完成了規(guī)劃和拍賣，開始將部分頻段用于FDD寬帶移動(dòng)業(yè)務(wù)，其頻率規(guī)劃已經(jīng)被ITU草案接納。歐洲在此頻段也在推動(dòng)基于美國的FDD規(guī)劃方案，因此由于缺乏國際話語權(quán)，TD的低頻段頻譜一直處于空白狀態(tài)，進(jìn)一步拉大了與FDD的差距，形成了TD國際化的重大障礙。

另一場(chǎng)關(guān)于頻譜話語權(quán)的爭(zhēng)奪發(fā)生在TD 與WiMAX 之間。在3 G 標(biāo) 準(zhǔn)（包括GSM、CDMA 2000 和TD-SCDMA）固化7年后，2007年10月的世界無線通信大會(huì)全體會(huì)議上，在美國的壓力下，無視存在反對(duì)意見而投票通過了美國WiMAX并列成為全球3G標(biāo)準(zhǔn)（TDD）。此前，WiMAX雖然己存在多年，但一直未獲得ITU的頻譜授權(quán)，使之徘徊在主流3G標(biāo)準(zhǔn)之外，因此WiMAX進(jìn)入3G大家庭，首先意味著其加入了與TD在頻譜資源領(lǐng)域的爭(zhēng)奪，進(jìn)而更是意味著與TD市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)然，由于LTE的快速崛起與發(fā)展，導(dǎo)致了WiMAX后來尋求與TD融合的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，但最終還是沒有成功?？偠灾琖iMAX缺乏頻譜國際話語權(quán)是其失敗的重要原因之一。

4G時(shí)代，頻譜資源的稀缺問題更為凸顯。從全球LTE的部署頻段來看，LTE FDD商用網(wǎng)絡(luò)主要部署頻段為：1.8GHz（1 755—1 785MHz/1 850—1 880MHz）、2.6GHz（2 500—2 690MHz）、700MHz（699—716MHz、777—787MHz、1 930—1 990MHz）以及800MHz（832—862MHz），尤其是1.8GHz已成為全球運(yùn)營商選擇的主流頻段。但T D-LTE 與3G 時(shí)代相比，其頻譜資源話語權(quán)顯著提升。2010年10月，我國發(fā)布了2.6GHz TDD頻率規(guī)劃，將IMT核心頻段2 500—2690MHz共計(jì)190MHz帶寬的頻率資源規(guī)劃為時(shí)分雙工（TDD）方式的工作頻率，供TD-LTE使用，在國際上取得先機(jī)。目前，亞太區(qū)域有多個(gè)國家在此頻段已經(jīng)部署TDD系統(tǒng)，2008年10月在我國的建議下，WP5D接受2 300—2 400MHz頻段全頻段劃分給TDD系統(tǒng)的方案。從全球來看，TD-LTE的使用頻段也主要集中在2.6GHz和2.3GHz。但是，在國內(nèi)己在1H z 以下低頻段和2 GHz 頻段為FDD 規(guī)劃了390 MHz 頻率。規(guī)劃的TDD 頻段皆在2 GHz 及以上頻段，己有155MHz，加上2.6GHz頻段的190MHz頻率共345MHz，與己規(guī)劃的FDD頻譜之比為1.1:1，極為接近。但在低頻段領(lǐng)域，TD仍處于空白狀態(tài)，與FDD相比有較大差距。以700MHz頻譜為例，當(dāng)前全球的發(fā)展節(jié)奏不一，劃分標(biāo)準(zhǔn)多樣，區(qū)域差異性較大。目前，全球采用700MHz頻段b12、b13、b14、b17、b28和800MHz頻段b20部署的FDD LTE網(wǎng)絡(luò)達(dá)131張，占LTE部署總量的36.4%。

4 爭(zhēng)奪5G頻譜資源話語權(quán)

5G來臨，新一輪頻譜資源話語權(quán)之爭(zhēng)又將上演。但是，與2G、3G和4G時(shí)代多標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)不同，5G時(shí)代形成全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)已成共識(shí)。因此，5G時(shí)代主導(dǎo)權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)將主要涉及兩個(gè)方面，一是5G標(biāo)準(zhǔn)制訂過程中研究和提出技術(shù)路徑（如5G空口、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、頻譜使用、基站實(shí)現(xiàn)等），在研究方向和研究重點(diǎn)方面擁有更多話語權(quán)；二是與國家戰(zhàn)略利益相符的頻譜資源配置話語權(quán)。

正如前述，5G時(shí)代頻譜資源的需求將大幅增加，頻譜資源供給將面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，國際電信聯(lián)盟（ITU）將為5G尋找新的頻譜資源列為WRC-15大會(huì)的首要議題。5G重點(diǎn)考慮6GHz以下潛在候選頻段（主要面向WRC-15），下一步將考慮6GHz以上高頻段（面向WRC-19及以后）。WRC-15相關(guān)議題的國內(nèi)研究小組對(duì)我國移動(dòng)通信頻譜需求進(jìn)行了預(yù)測(cè)研究，至2020年我國仍需1 490—1 810MHz頻譜資源。同時(shí)，針對(duì)5G大流量、高密度的需求，要有300MHz以上的連續(xù)頻譜作為支持。我國認(rèn)為最好在4GHz—6 GHz 頻段內(nèi)尋找到適合的頻譜，同時(shí)為了在6 GHz以上頻段開展頻率規(guī)劃研究工作，皆需要在WRC-15大會(huì)上積極爭(zhēng)取。目前，我國擬向ITU提出新的適合頻率為1 427—1 525MHz、3 300—3 400MHz、4 400—4 500MHz和4 800—4 990MHz，同時(shí)輔以2G/3G的零散頻段，以及非授權(quán)頻段等。

但是，爭(zhēng)奪5G時(shí)代頻譜資源話語權(quán)首先需要國家相關(guān)戰(zhàn)略的支持。以美國為例，美國總統(tǒng)奧巴馬于2010年發(fā)布了“釋放無線寬帶革命”計(jì)劃，以總統(tǒng)指令的方式推行國家寬帶戰(zhàn)略。在此戰(zhàn)略指導(dǎo)下，美國將提升頻譜支持能力置于國家高度的戰(zhàn)略之中，繼而美國商務(wù)部發(fā)布《將500MHz頻譜用于無線寬帶的計(jì)劃與時(shí)間表》，確定了大約2 200MHz候選頻段、協(xié)調(diào)時(shí)間表以及相應(yīng)的激勵(lì)措施。2012年FCC發(fā)布《2012-2016年FCC戰(zhàn)略規(guī)劃》，目標(biāo)之一就是頻譜資源效益最大化，其子目標(biāo)是：制定與執(zhí)行靈活的以市場(chǎng)為導(dǎo)向的頻譜資源分配政策，提高頻譜資源利用率。同年7月，美國總統(tǒng)科技顧問小組（PCAST）向奧巴馬總統(tǒng)提交了1 000MHz（2 700—3 700MHz）的寬帶頻譜共享報(bào)告，建議改變細(xì)分、獨(dú)占的頻譜劃分模式，建立大帶寬、微小區(qū)的頻譜共享結(jié)構(gòu)。在上述戰(zhàn)略支持下，美國在過去5年中已經(jīng)釋放的授權(quán)和非授權(quán)商用無線通信頻譜達(dá)245 MHz。其中，已經(jīng)釋放了3 550—3 650MHz頻段的100MHz頻譜，2 000—2 020MHz和2 180—2 200MHz頻段（AWS-4）的40MHz頻譜，以及1 695—1 710MHz、1 755—1 780MHz和2 155—2 180MHz頻段（AWS-3）的65MHz頻譜，并預(yù)計(jì)未來五年仍將釋放大約同等數(shù)量的頻譜。在我國，2013年8月國務(wù)院發(fā)布了《“寬帶中國”戰(zhàn)略及實(shí)施方案的通知》，明確提出“盡快研究確定國家寬帶無線發(fā)展各階段的頻譜需求，梳理無線頻譜分布和利用狀況。加快研究頻譜規(guī)劃方案，制定頻譜中長期規(guī)劃，明確無線頻譜綜合利用的時(shí)間表和路線圖?！钡牵两裎覈l譜路線圖仍無明顯進(jìn)展。

其次，國家立法的保障。以美國為例，早在2009年1月美國眾議院通過的《2009美國復(fù)蘇與再投資法案》中，就指示FCC制定一份國家寬帶計(jì)劃，在未來十年使頻譜分配和使用具有更大的透明度。2010年6月，奧巴馬總統(tǒng)簽署了《釋放無線寬帶革命》備忘錄，要求在未來10年內(nèi)將500MHz頻譜轉(zhuǎn)用于移動(dòng)無線寬帶。由上可見，美國寬帶戰(zhàn)略頻譜路線圖是以國會(huì)立法和總統(tǒng)簽署頻譜法令為基石而逐步推進(jìn)與落實(shí)，也為頻譜路線圖實(shí)施中的利益協(xié)調(diào)奠定了法律基礎(chǔ)。在我國，寬帶戰(zhàn)略發(fā)布己近兩年，不但關(guān)于頻譜立法方面依舊空白，而且己頒布22年的《中華人民共和國無線電管理?xiàng)l例》的修訂版也遙遙無期，缺乏立法支持的頻譜戰(zhàn)略難以出臺(tái)。

再次，5G頻譜規(guī)劃將涉及大量軍民頻譜協(xié)調(diào)。以美國為例，美國商務(wù)部發(fā)布《將500 MHz 頻譜用于無線寬帶的計(jì)劃與時(shí)間表》報(bào)告中，確定了大約2 200MHz候選頻段。其中，涉及聯(lián)邦政府使用的頻譜1 473.9MHz，占候選頻譜總量的65%。在聯(lián)邦政府使用的頻譜中，涉及美軍用頻1 373.9MHz，占候選頻譜總量的60.7%。在這些美軍用頻中包含了如遠(yuǎn)程空中監(jiān)視和航程空中交通管制、高功率遠(yuǎn)程監(jiān)視雷達(dá)、空地視頻遙測(cè)、航空遙測(cè)、空中戰(zhàn)斗訓(xùn)練系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)無線電中繼、戰(zhàn)術(shù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)、制導(dǎo)武器系統(tǒng)和機(jī)器人控制、空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星地面鏈路子系統(tǒng)、對(duì)空監(jiān)視和精密進(jìn)場(chǎng)雷達(dá)、固定&移動(dòng)通信等業(yè)務(wù)用頻。以上用頻目標(biāo)的調(diào)整，將涉及美國從總部到各軍兵種的方方面面，更是對(duì)美國政府強(qiáng)勢(shì)介入頻譜資源軍民協(xié)調(diào)的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

由此可見，在美國推進(jìn)無線寬帶戰(zhàn)略中，美軍頻譜資源受到的沖擊最大，也對(duì)美國軍民頻譜協(xié)調(diào)提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。正如2014年初美國防部發(fā)布新的電磁頻譜管理戰(zhàn)略計(jì)劃所確認(rèn)，軍方需要采取積極主動(dòng)措施來保護(hù)軍用無線電頻譜不被蠶食，以保持軍隊(duì)完成其作戰(zhàn)任務(wù)所需要頻譜支持能力不被削弱。

綜上，在5G頻譜資源話語權(quán)的爭(zhēng)奪中，我國尚有大量的基礎(chǔ)工作需要彌補(bǔ)和加強(qiáng)，而且更需要國家戰(zhàn)略層面的支持。

5 結(jié)束語

進(jìn)入5G時(shí)代，我國己形成強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)團(tuán)隊(duì)，并與歐盟、日韓等國協(xié)同，成為5G標(biāo)準(zhǔn)的主要力量。但是，在5G頻譜資源領(lǐng)域，我國仍處于弱勢(shì)地位，如果不能在國家頻譜立法、國家頻譜路線圖和頻譜管理與支持能力建設(shè)方面急起直追，我國將面臨喪失爭(zhēng)奪5G頻譜資源話語權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)。

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