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頻率規劃助中國5G發展搶得全球先機

2019-10-15 09:23 人民郵電報

導讀:全球5G競賽的戰鼓已經擂響,產業發展的車輪正在加速。作為頻譜這一核心資源的管理者、規劃者和電波秩序的守衛者,我國無線電主管部門已經為5G在中國的健康發展營造了良好的資源基礎和環境。

通信,5G,頻譜分配

圖片來自“pexels”

全球5G競賽的戰鼓已經擂響,產業發展的車輪正在加速。作為頻譜這一核心資源的管理者、規劃者和電波秩序的守衛者,我國無線電主管部門已經為5G在中國的健康發展營造了良好的資源基礎和環境。

日前,曾經力推毫米波頻段用于5G移動通信的美國,開始加速推進3.5GHz中頻段頻譜部署5G系統,并取得階段性進展。2015年,美國聯邦通信委員會(FCC)創建了共享該頻譜的許可規則,近期又批準Google等5家公司在3.5GHz頻段運營相關數據庫和軟件系統,以便電信運營企業在保證美國聯邦政府和軍隊優先使用3.5GHz頻段的前提下,以次要等級共享該頻段用于5G建設。同時,FCC決定于2020年下半年啟動3.5GHz頻段的5G頻譜拍賣,以彌補美國5G系統在中頻段的空缺。此前,這一頻段主要由美國聯邦政府和軍隊獨占使用,其重要性不言而喻。

美國是全球第一個發布5G頻率規劃的國家,并決定優先在毫米波頻段發展5G。毫米波頻段5G組網成本頗高,因此,美國雖然是全球比較早實現5G商用的國家,但在基站建設、網絡覆蓋等方面的進展卻一直未達預期,并因此引來美國媒體、研究機構甚至相關政府部門等多方面的提醒。

對美國而言,似乎所有的問題都指向同一個根源——頻譜。美國國防部在《5G生態系統:對美國國防部的風險與機遇》報告中也曾明確指出:頻譜將在5G的運營、開發和推廣中發揮關鍵作用,頻譜分配問題是5G競爭的核心,影響5G發展的方方面面。中國在5G發展方面處于領先地位,正是因為在投資和頻譜分配等方面采取了一系列積極舉措。

如今,全球大多數國家選擇在中低頻段優先發展5G,美國也開始在中低頻段展開布局。

堅持己見拒絕盲從,在5G頻譜政策制定上展現“中國智慧”

隨著全球信息化的深入推進,5G的重要性日益凸顯。當前,全球正站在一場或能改變人類文明未來走向的新工業革命的大門前,而5G是開啟這場革命的一把“金鑰匙”。

為此,我國政府高度重視5G產業發展,將其作為推進“制造強國”“網絡強國”建設的重點來抓,并對5G在轉變經濟社會發展方式、推進供給側結構性改革、滿足人民日益增長的美好生活需要等方面發揮重要作用寄予了厚望。

任何一種無線電業務都如建造高樓需要土地資源一樣,需要為其規劃相應的頻譜資源作為基礎,5G業務也是如此。5G的頻率規劃不僅關系到運營商對組網方式的規劃、設備制造商對技術路線的選擇,也關系到軟件開發商、方案提供商、終端制造商、應用開發商等產業鏈上下對發展方向的把握和各自目標的確定,是5G產業的“信號塔”“航標燈”,直接影響整個中國5G產業起點的高低以及未來與國際市場的對接。要在5G的比拼中占得先機,就要打好頻率規劃的“第一場仗”。

5G頻率規劃需要在低頻段(3000MHz以下)、中頻段(3000MHz~6000MHz)、毫米波頻段(6000MHz以上)對頻譜資源進行統籌考慮,從而最有效地發揮5G的技術特點和優勢,滿足5G應用需求。選擇怎樣的頻譜政策、優先在哪些頻段發展5G,則要綜合考慮技術、市場、產業基礎及發展方向、國際標準等各方面因素,這成為考驗各國無線電管理機構的一道難題。

2016年7月14日,美國政府先聲奪人,在全球首發了第一批5G頻率規劃,決定使用28GHz、39GHz、37GHz、64GHz~71GHz共計4個頻段發展5G。此規劃方案一出,確實吸引了各國的眼球,很多國家紛紛將5G頻率規劃的注意力放到了28GHz以上的毫米波頻段。而彼時,中國的5G頻譜政策制定工作正在緊鑼密鼓地進行。也有專家提出,我們要緊跟其后在毫米波頻段發展5G,不然就有可能錯失與美國“齊頭并進”的機會。是決定跟隨?還是另辟蹊徑?

美國之所以選擇優先在毫米波頻段發展5G,是出于對自身利益的考慮。一方面,毫米波頻段具有頻譜資源豐富、連續大帶寬、規劃難度小等優勢,而美國中低頻段的合適頻率已大量被政府和軍方占用,協調難度大、安全隱患多;另一方面,美國在毫米波頻段已經具有一定的技術積累和產業優勢,優先在毫米波頻段發展5G,產業起點更高。但對中國而言,前幾代移動通信發展過程中所積累的經驗和成果主要集中在中低頻段,在毫米波頻段的產業基礎則相對薄弱。與毫米波頻段相比,中低頻段兼顧覆蓋和容量,傳播特性好、建網成本低,可有效降低4G與5G間隔期短所帶來的資金壓力,有助于實現5G初期的大規模組網。但同時也要看到,由于我國在中低頻段已有無線電業務種類繁多,可用頻率稀少且零散,要從中調整出符合5G發展需要的上百兆連續帶寬,難度相當大。

綜合考量國內外各方面的因素,全面對比兩種頻譜政策優劣,優先在中低頻段發展5G,更有利于我國相關產業的發展和技術創新。為此,盡管工作難度巨大,中國還是決定在美國優先發布毫米波頻段5G頻率規劃的背景下,堅持走自己的路。2017年11月15日,在已經使用3.5GHz頻段的衛星業務相關部門和單位的大力支持與協助下,工業和信息化部正式發布我國3000MHz~5000MHz頻段第五代移動通信系統頻率規劃,中國成為全球發布5G系統在中頻段內頻率使用規劃的首個國家。

扎穩根基統籌推進,在5G頻率規劃許可上展現“中國速度”

在我國5G頻譜政策的帶動下,很多國家也開始選擇在中低頻段優先發展5G。日、韓等曾跟隨美國將毫米波頻段作為5G主要頻譜資源的國家,也逐漸走上了毫米波與中低頻段并重的道路,甚至開始將重心放到中低頻段上。

目前,包括中國、俄羅斯、德國、英國等在內的90多個國家已相繼發布了中低頻段5G頻譜規劃或對頻譜資源進行了拍賣許可,其中30多個國家已開始正式商用。而今,在統籌規劃低、中、高頻段的前提下,優先在中低頻段發展5G,已基本成為全球在5G頻譜政策方面的共識。中國在5G頻譜政策制定方面的正確決策,為中國5G產業的發展打下了良好基礎。美國國防部創新委員會甚至為此發出警告,稱中國在中低頻段優先發展5G并處于領先地位,將對美國安全構成嚴重威脅。

中國在5G頻率規劃方面能夠“后發先至”絕非偶然,這在很大程度上得益于我國無線電主管部門在5G頻率使用方面的超前研判和提前布局。早在2007年的世界無線電通信大會(WRC-07)上,我國無線電主管部門便積極支持將用于衛星固定業務的3400MHz~3600MHz擴展C頻段標識用于國際移動通信(IMT)。在我國的大力推動下,2015年的世界無線電通信大會(WRC-15)又將3300MHz~3400MHz、4800MHz~4990MHz頻段標識給IMT系統。這為中低頻段成為全球公認協調一致的5G頻譜資源打下了堅實基礎。

在積極參與國際規則修訂的同時,我國無線電主管部門也在國內大力推進5G頻譜政策的制定工作,分別于2010年、2014年和2018年多次對《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》進行修訂,為IMT增加劃分的頻率超過600MHz帶寬。

方向確定了,考驗才剛剛開始。5G的頻率需求超過2G、3G、4G的總和,且在連續帶寬方面有著極高要求。有人曾打了個形象的比喻:頻率規劃就像北京的土地規劃,2G和3G時代就像三十多年前的北京,二、三環剛建成,三環外的土地資源比較充足,土地規劃難度小;4G時代就像十多年前的北京,雖然土地資源緊張,但在四環外進行規劃難度也不算大;5G時代就像現在的北京,土地開發已到了六環外,卻需要在三環內規劃大片用地,其難度可想而知。

我國3000MHz~5000MHz的中頻段分布著衛星、無線電定位、航空導航、射電天文等無線電業務,已經非常擁擠。要將其中一部分規劃給5G用于移動通信,必然會涉及部門及行業間的重大利益調整,事關重大,絕非易事。同時,由于這些頻段并不是未被利用的“干凈”頻段,因此在劃分后還會存在原有業務保護、原有業務與新業務的干擾協調等一系列問題,相關工作必須科學且嚴謹。

我國無線電主管部門立足于促進5G產業發展,全力保障5G頻譜的科學規劃、有序推進。一方面,多次組織電信運營商、設備制造商等5G產業相關各方開展座談,了解需求、聽取建議;組織國內權威的專家、學者及產業代表對方案進行反復推敲與論證;面向社會發布征求意見稿,廣泛收集意見建議,確保方案的科學合理,力爭在最大范圍內達成共識。另一方面,與國內已在3.5GHz頻段開展衛星業務的相關部門和單位進行反復協調溝通,秉承大力助推5G發展又統籌兼顧各方利益的原則,深入了解相關頻段的應用現狀及原有業務的轉移、保護問題,積極研究相關措施和方案,努力將頻率重新規劃的影響降至最低。在各方協同努力下,最終成功將3.5GHz頻段的相關頻譜資源全部用于5G系統發展。

為進一步加快我國5G商用的步伐,我國無線電主管部門在公布5G中頻段頻率規劃后,又緊鑼密鼓地投入到5G頻率使用許可方案的研究中。5G頻率的許可要綜合考慮不同制式無線通信的產業現狀和技術演進,又要結合幾家通信運營企業的運營狀況統籌兼顧未來發展和市場競爭,難度可想而知。

2018年12月3日,在5G頻率規劃出臺一年后,中國5G中低頻段頻率許可方案正式公布,創造了當時全球的兩個“最”:在全球最先實現為主要運營企業分別許可至少連續100MHz帶寬的頻率資源;所許可的5G系統中低頻段頻率資源總量全世界最多。這一許可方案得到了國內外業內人士的高度評價:中國5G頻率全球最好。

在前期出臺中頻段5G頻率規劃的基礎上,我國無線電主管部門還創造性地提出增加2.6GHz低頻段5G系統頻率資源供給方案,有效解決了中頻段5G優質頻譜資源相對不足、供需矛盾突出等問題。

從世界上首個中頻段5G頻率規劃,到全球資源總量最多的5G中低頻段頻率許可,盡管困難重重,但我國無線電主管部門的工作推進卻如演奏進行曲般節奏緊湊、音律鏗鏘,為中國5G從試驗到商用爭取了大量時間。

今年6月6日,中國5G的商用牌照正式發放。發令槍剛響,中國5G就呈現出“百花齊放”的勢頭。中國電信已聯合200多家客戶在十大垂直行業進行應用創新實踐;中國聯通已在國內40多個城市開通5G試驗網絡;中國移動將在年底前為超過50個城市的居民提供5G服務;中國廣電也正蓄勢待發。牌照發放當月,可上市的成熟5G終端已近20款。目前,全國5G業務的預約用戶已突破千萬大關,5G套餐也最快將于本月推出。2019年年底前,包括北京、上海、深圳、廣州、杭州、雄安等地在內的50多個城市將實現5G商用,僅京、廣、滬三地的5G基站計劃建設數就超過4萬個。沒有5G頻譜政策的提前謀劃布局,中國的5G基站、終端就不可能在這么短的時間內向市場推出,中國5G商用進度也不可能如此之快。

系統規劃全面支撐,在助推5G產業發展上展現“中國力度”

5G頻譜戰略制定是個系統工程,中低頻段的頻率規劃只是其中的一部分。在推動中頻段5G頻率規劃率先出臺,幫助中國獲得5G發展先發優勢的同時,針對毫米波頻段的頻率規劃工作也在加緊進行。

在全面梳理和研究頻譜需求、現有業務、產業現狀、電磁兼容性、候選頻段的國際使用情況等基礎上,我國無線電主管部門多次與相關單位和部門進行座談、協調,并廣泛聽取意見建議。在充分考慮移動通信、工業互聯網等新一代信息通信技術的未來頻率使用需求的同時,兼顧重大航天工程以及衛星產業等的未來發展,分步驟、系統化地推進毫米波頻段的5G頻率規劃工作。

再過十幾天,2019年世界無線電通信大會(WRC-19)將在埃及召開,大會的一個重要議題就是將24.25GHz至86GHz(屬毫米波頻段)頻率范圍內的部分頻段標識用于IMT,以實現國際移動通信(以5G為代表)在2020年及之后的未來發展。目前,我國在WRC-19 1.13議題框架下得出的共存研究結論和議題觀點已提交國際電信聯盟TG5/1任務組。相關頻段的鄰頻兼容性分析也在持續推進。與此同時,為推動我國在智能制造、工業互聯網部分領域實現創新突破和引領,后5G時代乃至6G時代的頻譜政策研究制定也已被提上日程。

在站高望遠的同時,為中國當下的5G商用和產業發展架橋開路、保駕護航成為當務之急。隨著5G基站的廣泛建設和5G應用的逐步上馬,5G基站與同頻、鄰頻衛星地球站等無線電臺站之間的干擾協調,成為保障5G產業順利推進、避免無線電臺站業務受到影響的重要工作。為此,我國無線電主管部門在中頻段5G頻率規劃發布后,又制定發布了5G系統中頻段試驗無線電發射設備射頻技術指標,引導、規范5G基站、終端的廣泛使用;針對3400MHz~4200MHz和4500MHz~5000MHz頻段的衛星地球站等無線電臺站展開清理核查,形成臺站目錄以供監測保護;制定發布了《3000-5000MHz頻段第五代移動通信基站與其他無線電臺(站)協調管理辦法》和《3000-5000MHz頻段第五代移動通信基站與衛星地球站等無線電臺(站)干擾協調指南》,與廣電總局聯合印發《關于進一步加強廣播電視衛星地球站干擾保護工作的通知》,為協調解決5G基站與其他無線電業務臺站的兼容共存問題提供依據和指導,促進5G基站規模部署。

為全面支撐5G產業的發展,我國無線電主管部門不斷深入臺站設備管理創新改革,簡化公眾移動通信基站設置、使用的行政審批流程;開展基站數據電子化交互試點,提升管理效率和基站數據的實時性、準確性;形成對非法無線電頻率使用的高壓嚴打態勢,排除非法信號對5G業務的潛在干擾;減免或降低頻占費,大幅減少5G初期的建網成本;免除無線電發射設備型號核準的檢測費用,促進產品與應用開發,繁榮5G產業生態。

目前,無線電主管部門對5G產業的全面支撐正強有力地由國家層面傳導至地方。各地正根據實際情況積極為5G基站審批開設綠色通道,不斷加強對5G系統頻率的使用監測,做好5G基站與衛星地球站的干擾協調。

全球5G競賽的戰鼓已經擂響,產業發展的車輪正在加速。作為頻譜這一核心資源的管理者、規劃者和電波秩序的守衛者,我國無線電主管部門已經為5G在中國的健康發展營造了良好的資源基礎和環境。在5G未來發展的道路上,還有很多重要的工作需要他們做,需要他們繼續架橋開路、保駕護航。


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