金晶 中國電子科技集團公司第三十研究所（四川 成都 610000）

　　摘要：2019年4月2日，美國無線通信和互聯網協會（CTIA）發布了《引領5G的國家頻譜戰略》，該戰略以期通過制定五年拍賣計劃、聯邦頻譜政策、更新頻譜使用流程等手段，幫助美國引領未來5G產業的發展，以保持其全球無線通信的領導地位。

　　關鍵詞：頻譜拍賣；頻譜激勵；5G；頻譜分配

      2019年4月2日，美國無線通信和互聯網協會（CTIA）發布了《引領5G的國家頻譜戰略》。該戰略指出，過去幾年，中國、韓國等國家在5G的頻譜分配、基礎設施建設、技術創新等領域發展迅速，但近兩年，美國政府也開始認識到5G無線網絡對于未來無線通信的重要性，加緊布局，激勵創新，力求奪取并保持其在5G無線通信網絡領域的領導者地位。

　　CTIA此次發布的《引領5G的國家頻譜戰略》，期望通過以下三項行動計劃幫助政府實現大膽的構想：

      （1）制定一個為期五年的拍賣計劃，將更多的高、中、低頻段頻譜賣給美國的無線通信運營商；

      （2）重新制定聯邦頻譜政策，采用基于自由市場的原則，借用競爭的力量，加強美國的國家經濟和國家安全；

      （3）更新政府的相關政策和流程，以確保頻譜的最佳使用。

　　上述計劃將釋放重要的頻譜激勵措施，創造就業機會，發展規模經濟，幫助美國引領未來5G產業的發展。

　　1 5G所面臨的挑戰

      2018年，中國和韓國在5G競賽中處于領先地位，美國緊隨其后。2019年，美國在5G準備方面十分充分，這得益于美國針對5G無線運營商的大量投資，以及政府的迅速行動和領導，這使得美國的商業5G運營商之間相互競爭，以期建成世界上強大、健壯、安全的5G網絡。預計到2019年底，美國5G網絡的部署數量將是其下一個競爭對手的兩倍，屆時，遍布全美的5G網絡都將陸續投入使用。

　　但這項工作還遠遠沒有完成。雖然美國在大多數5G準備度指標中排名很高，但中國和許多其他國家在為5G提供關鍵的中頻頻譜方面遙遙領先，借助中國明顯的無線通信基礎設施優勢，中國的無線運營商在全國各地已經進行了數百次大規模的5G測試。目前，糾正中頻頻譜赤字應該是政府努力的核心，重申以自由市場為原則推動5G發展，將有助于確保美國長期的5G領導地位。

　　2 引領未來產業的戰略

      此次發布的“國家頻譜戰略”指出，特朗普政府所提出的國家愿景便是，保持美國在無線通信領域的領導地位，并幫助政府建立必要的5G商業平臺，推動美國的5G技術創新，引領未來的無線通信產業的發展。考慮到全球對5G的關注，美國制定了明確的行動計劃，包括以下三個方面：

      2.1 頻譜拍賣的五年計劃

      “國家頻譜戰略”中關鍵的一點是制定一份拍賣時間表，用于拍賣低、中和高頻段頻譜，以推動全方位的5G部署和創新。如今，美國政府和聯邦通信委員會（FCC）已經確定了未來5G發展所需的每個關鍵頻段。現在的任務是在未來五年按照明確的時間表進行操作，確保美國無線通信運營商能夠擁有具有全球競爭力的頻譜，同時還需要制定有效的網絡規劃和設計時間表。需要規劃的不僅僅是國家和地區的無線運營商，還需要與網絡設備供應商、設備和手機制造商密切合作。整個美國的生態系統都需要知道頻段什么時候可用，這樣網絡和設備就可以在頻段可用的情況下盡早為美國消費者提供服務。FCC應該在2024年之前拍賣下述頻段。

　　2.1.1 低頻

      低頻頻譜是第一代無線通信技術的基礎，也是美國在全球無線通信領域占據領導地位的基礎。低頻頻譜可長距離傳輸并穿透建筑物，被政府機構廣泛使用。為了充分利用5G技術，運營商需要混合使用多種頻段，而低頻是提供基本覆蓋水平、覆蓋更多郊區和村落的關鍵。最近的一次低頻頻譜拍賣是2017年拍賣的600MHz頻率。

　　對新增的1.3 GHz和1.7 GHz頻段頻譜進行重新分配，可以幫助美國贏得5G競賽，并幫助聯邦機構升級到更現代化、更高效的系統。美國國會已經指示，到2024年至少要拍賣30 兆赫的低頻頻譜，“國家頻譜戰略”則宣布到2024年至少要拍賣100 兆赫的低頻頻譜。

　　1.3 GHz頻段將為下一代無線通信服務提供50 兆赫的頻譜，拍賣所得將幫助美國聯邦航空局（FAA）和其他用戶實現雷達與相關系統的更新優化。1.7 GHz頻段與2015年拍賣的AWS-3頻譜相鄰，并為現有的無線產品提供了巨大的協同效應。目前，商業用戶和政府用戶對受影響的政府系統都表示了理解，這將有助于系統順利過渡。

　　2.1.2 中頻

      中頻頻譜是5G的關鍵組成部分，因為它能夠遠距離傳輸，并提供大容量移動通信。如今，日本、韓國、西班牙和英國已經將中頻頻譜推向市場，全球對中頻波段的重視凸顯了迅速釋放數百兆赫中頻頻段的重要性。目前，政府將重點放在從3.45-4.2 GHz的頻段上，這是全球統一的5G服務，也是美國的競爭對手積極擴大對無線運營商接入的地方。

　　3.45 GHz——2018年，美國國家遠程通信和信息管理局（NTIA）確定了該頻段在5G發展中的潛在應用。根據“Spectrum Pipeline Act”法案，該頻段的用戶（多為操作軍用雷達系統的人員）正在進行分析，以確定最佳商用無線技術如何在不影響作戰的情況下共享該頻譜。FCC也已經停止授權該頻段的新用戶，幫助推進未來新技術的過渡，現階段，“國家頻譜戰略”應該為未來的頻譜拍賣確定時間節點。

　　3.5 GHz——FCC于2018年10月完成了對這一頻段授權部分規則的制定，并將于2019年底前進行拍賣。

　　雖然只有70 兆赫，但這是短期內提供中頻接入的最佳機會。

　　3.7 GHz——這個500 兆赫的頻段是美國中頻政策的關鍵，應該是特朗普政府2019年的主要頻譜計劃。FCC正在研究如何為5G重新分配頻段。其他國家也在為5G服務釋放數百兆赫的頻段，FCC應該盡快行動，為美國5G發展釋放更多頻段。

　　針對3.7 GHz頻段采取行動，也將為6 GHz頻段的授權和未授權運營商創造新的機會，并保護現有的關鍵用戶。

　　2.1.3 高頻

      高頻頻譜是指頻率在24 GHz以上的頻段，也稱為毫米波頻段。幾年前，高頻頻譜被認為無法應用于移動無線服務，但經過大量的研究后發現，高頻頻譜將成為解鎖5G高速數據傳輸、更密集網絡聯合和減少延遲的關鍵。高頻頻譜對于大容量、數據密集型的5G應用將非常重要。

      美國政府將支持已經開始拍賣的頻段，幫助推動針對未來移動應用而確定的其他頻段的行動，并積極倡導在全球范圍的移動端使用這些頻段。作為高頻的領導者，政府需要確保圍繞美國運營商目前已經投資的頻段建立一個全球生態系統。

　　24、26和28 GHz——FCC已經完成了28 GHz頻段的拍賣，并于2019年3月16日開始24 GHz頻段的拍賣。新增的26 GHz頻段在國內和國際上也都獲得了支持，這將創造出近40 千兆赫的連續頻譜塊。同時創造巨大的規模經濟，加快部署，降低消費者成本，提高美國在全球頻譜政策中的領導地位。

　　29、31和32 GHz——允許這些頻段內的移動寬帶實現規模經濟和頻譜的有效使用，并符合FCC規則。

　　37、39和42 GHz——FCC于2018年12月制定了37 GHz和39 GHz的拍賣規則，在2019年底之前完成一大批重要高頻頻譜的拍賣。政府應該全力支持這些拍賣活動，并確保這些頻譜在全球范圍內的移動端使用。單一無線電芯片可以利用42 GHz、37 GHz和39 GHz頻段，政府應支持全球運營商使用這個完整頻譜塊。

　　47和50 GHz——47 GHz頻段于2019年開始拍賣，新增的50 GHz頻段將為未來5G業務的發展創建一個幾乎連續的頻譜塊。

　　2.2 重申基于自由市場原則的頻譜發展

      由于自由市場政策的推行釋放了美國無線產業的競爭能量，美國第一次大規模的5G商用部署正在進行，并遠遠超出計劃，也領先于其他國家。此次發布的“國家頻譜戰略”應該在此基礎上制定前瞻性政策，鼓勵產業投資和自由市場競爭，并利用美國行業領導者和企業家的創造力。

　　在五年計劃和長期頻譜規劃方面，“國家頻譜戰略”應確定擁有足夠的許可頻譜，以確保地面無線服務（特別是5G）的使用。為了做到這一點，政府應該采取一種靈活的方法，讓頻譜拍賣贏家決定最符合美國消費者利益的服務。“依賴許可頻譜”這種方法對美國全球無線領域的領導地位至關重要，政府應該避免規定業務條款或技術選擇。

　　一系列從根本出發的頻譜政策推動了美國在無線技術領域的領先地位，包括：獨家使用許可、靈活使用權、基于自由市場原則確保頻譜得到最充分和最佳的使用、全球的統一、優先清理以及對投資有利的技術規范。

　　下文將對上述政策進行詳細闡述。

　　2.2.1 獨家使用許可

      獨家使用許可政策長期以來一直是美國無線戰略成功的基石，該政策構成了美國今天移動網絡的支柱。獨家使用許可政策為被許可方提供了更多的確定性和可預測性，使他們的投資免受干擾，并使他們能夠充分利用所擁有的頻譜，實現更有效的使用。此外，獨家使用許可政策有助于確保整個無線網絡基礎設施的安全能力。5G網絡使用的頻譜也具有獨家使用許可權，因此無線網絡運營商能夠最大限度地利用無線電波，并靈活部署消費者和市場的需求。

　　2.2.2 靈活使用權

      對于任何遵循技術規范的技術而言，美國無線運營商都可以對其進行部署，而不是像其他國家那樣，只對特定頻率的特定技術進行部署。靈活的使用權適用于技術選擇和無線服務的商業模式。靈活使用權通過允許被許可方使用有助于滿足市場需求的技術來提供移動、固定或便攜式服務，將極大的促進投資和創新，因為被許可方能夠通過提供一種或多種服務的組合來實現差異化。其結果是消費者擁有更多的選擇機會，運營商遭遇更激烈的市場競爭，但同時也會激發更多的技術創新，以及推進頻譜的最佳使用。

　　2.2.3 基于市場的頻譜政策

      頻譜許可證的二級市場交易、新頻譜許可證的拍賣，以及鼓勵通過拍賣來改變頻譜用途等方式，都為被許可人有效使用頻譜提供了強有力的激勵。基于自由市場的頻譜政策為美國財政部籌集了逾1140億美元的拍賣所得，并激勵美國無線運營商在過去10年實現了近3000億美元的私人投資。在“MOBILE NOW Act”法案中，國會已經認識到基于市場的頻譜政策在消除數字鴻溝方面的價值所在。

      2.2.4 強調全球統一的頻譜

      頻譜統一便于設備和設備供應商能夠在多個國家的無線產品和服務中使用統一的頻譜，從而實現規模經濟，幫助最大限度地降低成本，增加需求。政府應該專注于鼓勵頻譜頻段的統一，同時保持美國在5G關鍵頻段上的靈活性。

　　2.2.5 優先清理頻譜

      “國家頻譜戰略”重申，重新分配頻譜，保證頻譜的獨家許可使用是關鍵，也是清理頻譜的最佳途徑。然而，在某些情況下，現有業務對重新分配獨家使用許可構成了挑戰，而共享框架則是重新使用頻譜的最佳方法。在這種情況下，共享機制應該為頻譜許可方提供足夠的權利，以保證擁有足夠的資金來部署健壯的下一代網絡。

　　2.2.6 對投資有利的技術規范

      “國家頻譜戰略”還應該支持5G所需的核心技術研發。首先，大塊頻譜將允許更寬的信道化，實現關鍵的5G特征——速度比4G網絡快100倍，并實現單點延遲。中頻和高頻頻譜都可以容納所需的帶寬，以實現更快的連接和更低的延遲。5G的中頻和高頻頻譜塊在實際應用時應將100 兆赫的信道大小作為最低目標。同樣，連續頻譜塊可實現更快的數據速率、更低的數據延遲和更高的頻譜效率（在相同數量的頻譜中允許更大的容量）。因此，政府應優先考慮5G的連續頻譜，候選頻段最好與現有的商業頻段相鄰。

　　此外，5G網絡可以在基站和設備的天線陣列中支持更多的發射器。一個4G天線可能有多達8個發射器，而5G天線可能由多達128個發射器驅動，稱為多輸入多輸出（或大規模MIMO）天線陣列，它們協同工作以提供更快的速度和更高的頻譜效率。針對5G識別的頻譜波段將有助于支持大規模MIMO。

　　2.2.7 基站選址

      為了應對不斷增長的移動數據需求，并解鎖新的5G應用，無線運營商還需要在未來幾年里安裝數十萬個小型基站——即背包大小的小型天線。為了加快這一新基礎設施的部署，FCC于2018年采取行動，對已有30年歷史、200 英尺（注：1英尺約為0.3米）高的發射塔基礎設施選址規則進行了現代化改造。FCC簡化了所有無線選址部署的流程，明確禁止暫停（事實上的、臨時的或永久的）選址請求，并在審查過程中為州和地方的小型基站項目設置了護欄。

　　其他國家也正在積極部署5G基礎設施。最近的一項研究顯示，中國每1萬人擁有超過14個無線基站，而美國的這一比例為4.7個；中國每10 平方英里（注：1平方英里約為2.58 平方千米）擁有超過5個無線基站，而美國的這一比例僅為0.4個。因此，“國家頻譜戰略”應該支持持續性的改革，鼓勵各級政府及時清除5G基站部署過程中存在的障礙。

　　2.3 政府政策和流程的現代化改造

      “智能頻譜”是一項非常好的政府政策，政府期望今后管理頻譜資源的方法可以更現代化，這樣既有利于政府運營，又有利于私營部門的發展。政府機構對頻譜有國家安全和運營兩大需求，“國家頻譜戰略”應設法確保聯邦政府以更高效和前瞻性的方式使用其頻譜資源。

　　將政府持有的頻譜資源重新用于商業服務，還能產生數十億美元的收益，這些收益將直接回到釋放頻譜的機構手中，使它們能夠投資于現代化、更高效的無線系統和技術開發。這些收益在過去幫助美國防部進行了技術改造，并將在未來給整個聯邦政府帶來更多的好處。上述提到的聯邦機構識別并重新定位關鍵任務頻譜的用途，以便FCC拍賣頻譜，并為政府機構升級無線系統提供資金支持的這一系列過程，只有在機構受到激勵時才會有效。值得一提的是，2004年的“商業頻譜增強法案”（CSEA）設立了一項非常好的激勵措施——“頻譜資源重置基金”（SRF），允許各機構從頻譜拍賣中獲得資金支持，以支付搬遷成本，并探索未來與頻譜相關的技術研發。

　　隨著5G增加了對商用頻譜的需求，政府應該把重點放在符合CSEA標準的頻段上——比如1.3 GHz、1.7 GHz和3.45 GHz——將這些頻段用于拍賣，并有針對性地增強SRF，以進一步激勵聯邦機構，同時提供更好的設備和網絡安全保護。“國家頻譜戰略”應使政府的頻譜規劃、管理和使用方法現代化，具體做法包括如下。

　　2.3.1 提高聯邦頻譜的透明度

      頻譜是一種“寶貴的、有限的資源”，必須得到充分、有效的使用。為此，政府應促進聯邦機構與商業部門之間的合作，提高聯邦頻譜的透明度，就像總統備忘錄中要求聯邦機構審查當前的頻率分配和量化頻譜使用情況一樣。

　　3 結語

      此次CTIA發布的《引領5G的國家頻譜戰略》將幫助美國政府制定五年內的頻譜拍賣計劃，實現對低、中、高頻段頻譜的重新分配，激勵網絡運營商之間的相互競爭，鼓勵無線網絡技術的創新研發，有望保持美國在5G無線通信領域的領導地位。

     本文來源于科技期刊《電子產品世界》2019年第6期第15頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處