國(guó)內(nèi)5G頻譜分配進(jìn)展及建議

中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司第四分公司|袁周陽(yáng)

5G是面向2020年以后移動(dòng)通信的需求而發(fā)展的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，ITU對(duì)5G系統(tǒng)提出了重要指標(biāo)，即峰值速率達(dá)到10Gbit/s～20Gbit/s、用戶體驗(yàn)速率達(dá)到1Gbit/s、流量密度達(dá)到10Mbit/s/平方米、空口時(shí)延低于1ms、端到端時(shí)延小于10ms、連接密度達(dá)到百萬(wàn)連接/平方公里。

隨著網(wǎng)絡(luò)流量和連接終端數(shù)的增加，現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無(wú)法滿足用戶和業(yè)務(wù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求，特別是5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的eMBB（增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶）、uRLLC（低時(shí)延高可靠）和mMTC（低功耗大連接）三大類(lèi)典型應(yīng)用場(chǎng)景?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)移動(dòng)寬帶的應(yīng)用需要更多的頻譜。

為滿足上述應(yīng)用場(chǎng)景需求，5G需要統(tǒng)籌考慮涵蓋低、中、高頻段在內(nèi)的全頻段組網(wǎng)方式，即低頻段作為覆蓋層提供廣覆蓋和深度覆蓋，中頻段作為連續(xù)的容量層，而高頻段作為熱點(diǎn)容量層解決容量需求。目前3GHz以下的低頻段可以滿足廣域和深度的覆蓋，能滿足mMTC場(chǎng)景需求；3GHz～6GHz之間的中頻段可以滿足uRLLC場(chǎng)景需求；6GHz以上及24GHz以上高頻段具有大帶寬及極高的傳輸速率，可以滿足eMBB場(chǎng)景需求。

5G頻段劃分現(xiàn)狀

自2012年以來(lái)，國(guó)際電聯(lián)就啟動(dòng)了5G愿景、未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)和用頻需求等方面的前期研究。2015年，國(guó)際電聯(lián)發(fā)布了5G愿景建議書(shū)和標(biāo)準(zhǔn)化工作時(shí)間表，并將5G正式命名為IMT-2020，預(yù)計(jì)將于2020年全面商用5G。移動(dòng)通信的演進(jìn)發(fā)展離不開(kāi)頻譜資源的保障。在未來(lái)5G時(shí)代，要實(shí)現(xiàn)更大的帶寬、更短的時(shí)延和更高的速率，實(shí)現(xiàn)數(shù)以億計(jì)各類(lèi)設(shè)備的互聯(lián)，滿足幾何級(jí)急劇增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量，自然需要更多的頻譜資源提供保障。據(jù)ITU-R（國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線電通信組）預(yù)測(cè)，未來(lái)5G的頻譜需求量為1490MHz～1810MHz，而目前各國(guó)分配的可用頻率通常在幾百M(fèi)Hz量級(jí)，其需求將大大超過(guò)2G、3G、4G所用頻率的總和，是不折不扣的“用頻大戶”。

目前移動(dòng)通信傳統(tǒng)工作頻段十分擁擠，6GHz以下的中低頻譜資源非常稀缺，而大于6GHz的高頻段可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張現(xiàn)狀，可以支持極高速短距離通信。2015年WRC-15中產(chǎn)生的AI1.1議題為IMT新增了6GHz以下的頻段為470MHz～698MHz、1427M H z～1518M H z、330 0 M H z～340 0 M H z、360 0 M H z～370 0 M H z、4800MHz～4990MHz；而6GHz以上的候選頻段為24.25GHz～27.5GHz、31.8GHz～33.4GHz、37GHz～40.5GHz、40.5GHz～42.5GHz、42.5GHz～43.5GHz、45.5GHz～47GHz、47GHz～47.2GHz、47.2GHz～50.2GHz、50.4GHz～52.6GHz、66GHz～76GHz、81GHz～86GHz。

鑒于6GHz以下的中低頻段覆蓋好、衰減小、繞射性能好，世界各國(guó)逐步聚焦于3400MHz～4800MHz為5G的中低頻段；而6GHz以上高頻段路徑衰耗大、繞射性能差，除考慮24.25GHz～27.5GHz頻段外，各國(guó)運(yùn)營(yíng)商們還對(duì)31.8GHz～33.4GHz比較關(guān)注，而美國(guó)和韓國(guó)則在WRC-15上力推27.5GH z～29.5GH z，這也有可能是今后的一個(gè)5G頻段。在國(guó)內(nèi)，2017年6月工信部結(jié)合國(guó)內(nèi)頻譜使用現(xiàn)狀，對(duì)3300MHz～3600MHz和4800MHz～5000MHz頻段作為5G中低頻段（6GHz以下）及對(duì)24.75GHz～27.5GHz和37GHz～42.5GHz作為5G高頻頻段（6GHz以上）公開(kāi)征求意見(jiàn)。

國(guó)內(nèi)5G頻段分配進(jìn)展

為適應(yīng)和促進(jìn)5G系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展，根據(jù)《中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定》，結(jié)合我國(guó)頻率使用的實(shí)際情況，2017年11月9日工信部正式發(fā)布了5G系統(tǒng)在3000MHz～5000MHz頻段(中低頻段)內(nèi)的頻率使用規(guī)劃，我國(guó)成為國(guó)際上率先發(fā)布5G系統(tǒng)在6GHz以下中低頻段內(nèi)頻率使用規(guī)劃的國(guó)家。

規(guī)劃明確了3300MHz～3400MHz(原則上限室內(nèi)使用)、3400MHz～3600MHz和4800MHz～5000MHz頻段作為5G系統(tǒng)的工作頻段；規(guī)定5G系統(tǒng)使用上述工作頻段不得對(duì)同頻段或鄰頻段內(nèi)依法開(kāi)展的射電天文業(yè)務(wù)及其他無(wú)線電業(yè)務(wù)產(chǎn)生有害干擾；同時(shí)規(guī)定，自發(fā)布之日起，不再受理和審批新申請(qǐng)3400MHz～4200MHz和4800MHz～5000MHz頻段內(nèi)的地面固定業(yè)務(wù)頻率、3400MHz～3700MHz頻段內(nèi)的空間無(wú)線電臺(tái)業(yè)務(wù)頻率和3400MHz～3600MHz頻段內(nèi)的空間無(wú)線電臺(tái)測(cè)控頻率的使用許可。國(guó)家無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)將負(fù)責(zé)受理和審批上述工作頻段內(nèi)5G系統(tǒng)的頻率使用許可，相關(guān)許可方案、設(shè)備射頻技術(shù)指標(biāo)和臺(tái)站管理規(guī)定另行制定和發(fā)布。

如今，備受業(yè)界關(guān)注的3000MHz～5000MHz頻段5G系統(tǒng)頻率規(guī)劃已經(jīng)塵埃落定。回頭來(lái)看，3000MHz～5000MHz頻段5G系統(tǒng)頻率規(guī)劃之所以能水到渠成，一個(gè)重要因素是我國(guó)無(wú)線電主管部門(mén)超前研判，在國(guó)內(nèi)與相關(guān)部門(mén)進(jìn)行了大量協(xié)調(diào)，在國(guó)際電聯(lián)層面做了大量前瞻性的工作，從而為3000MHz～5000MHz頻段相關(guān)頻率最終被規(guī)劃為5G系統(tǒng)用頻鋪平了道路。

針對(duì)6GHz以上的高頻率頻段，我國(guó)目前重點(diǎn)關(guān)注26GHz和40GHz的兼容性研究工作；對(duì)24.75GHz～27.5GHz/37GHz～42.5GHz頻段，目前開(kāi)展5G技術(shù)研發(fā)和電磁兼容試驗(yàn)；對(duì)20GHz～40GHz 頻段目前探討室外eMBB場(chǎng)景下應(yīng)用。除此之外的其他高頻段，分配及用途詳情見(jiàn)表，國(guó)內(nèi)正在開(kāi)展議題等相關(guān)兼容性研究工作，并加強(qiáng)與民航、廣電、交通、氣象、航天、軍隊(duì)等眾多部門(mén)協(xié)調(diào)，對(duì)于衛(wèi)星間、衛(wèi)星固定（地對(duì)空）更要立足于全球角度去考慮，推動(dòng)全球或區(qū)域頻率一致性。

表 目前6GHz以上高頻段分配情況及用途

700MHz及2600MHz頻譜劃分探討

與4G不同，5G依據(jù)其頻譜差異化的衰減特性，將3GHz以下低頻段（例如700MHz）作為覆蓋層使用，將3GHz～6GHz中頻段作為廣覆蓋層、熱點(diǎn)區(qū)域容量層，它既能用于區(qū)域的廣覆蓋，又能用于網(wǎng)絡(luò)容量的需求，以達(dá)到最佳平衡點(diǎn)；將6GHz以上及24GHz以上高頻段作為超大容量層，用于滿足大容量、高速率的業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求，如eMBB場(chǎng)景需求。

700MHz(698MHz～806MHz)頻段具有信號(hào)傳播損耗低、覆蓋廣、穿透力強(qiáng)、組網(wǎng)成本低等優(yōu)勢(shì)特性，被稱(chēng)為“數(shù)字紅利”。隨著全球廣電行業(yè)模轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)程的加快，700MHz頻段被逐漸釋放出來(lái)用于發(fā)展移動(dòng)通信。我國(guó)700MHz頻段由中國(guó)廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司經(jīng)營(yíng)廣播電視業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)單一，因此700MHz頻段的整體利用率較低。

由于700MHz頻段可用頻譜較寬、傳播特性好、建網(wǎng)成本低，如果用于5G網(wǎng)絡(luò)部署，可以節(jié)約上千億元的投資，并且能快速組建一張比GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能更優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)，加快我國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)任務(wù)，使我國(guó)的5G產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化步伐全面加快，處于世界領(lǐng)先地位。

另外，除廣電的700MHz頻段外，目前三大運(yùn)營(yíng)商所運(yùn)營(yíng)的260 0M H z頻段，清退頻段后，也是5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)頻段。完整的2600MHz包括A頻段（2500MHz～2555MHz）、B頻段（2555M H z～2575M H z）、C頻段（2575M Hz～2635M Hz）、D頻段（2635MHz～2655MHz）和E頻段（2655MHz～2690MHz）等五個(gè)連續(xù)頻段共計(jì)190MHz。目前，B頻段、C頻段、D頻段已經(jīng)分別分配給中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)電信，只剩下A頻段的55MHz和E頻段的35MHz未實(shí)施分配。

700MHz及2600MHz都是5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)頻段，但是目前這兩個(gè)頻段分別被廣電和三大運(yùn)營(yíng)商占用，并且運(yùn)營(yíng)相關(guān)業(yè)務(wù)。因此，對(duì)于700MHz及2600MHz頻譜重耕用于5G網(wǎng)絡(luò)部署，建議需要注意三個(gè)問(wèn)題。

一是廣電會(huì)不會(huì)心甘情愿地把700MHz拿出來(lái)共享。早在2016年，廣電總局黨組會(huì)議明確將700MHz頻段劃給中國(guó)廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司，并成立“中廣移動(dòng)”負(fù)責(zé)700MHz頻段的運(yùn)營(yíng)。目前廣電主要把700MHz頻段運(yùn)營(yíng)有線電視以及固定寬帶網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，而且是條塊分割的，沒(méi)有充分利用好700MHz資源，建設(shè)支撐全業(yè)務(wù)的、可管可控的廣播電視雙向網(wǎng)絡(luò)，造成資源浪費(fèi)。知名電信業(yè)自媒體人函元就曾撰文強(qiáng)烈呼吁，“叫停中廣移動(dòng)公司的成立，把700MHz頻段拿出來(lái)，國(guó)家重新規(guī)劃，重新利用”。

二是三大運(yùn)營(yíng)商的選擇。完整的2600MHz頻段只有190MHz帶寬，目前B頻段、C頻段、D頻段已經(jīng)分別分配給中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)電信，只剩下A頻段的55MHz和E頻段的35MHz未實(shí)施分配。按照5G標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議，其帶寬容量至少為100MHz。如果重耕2600MHz頻段用于5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，那么只能由一家運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)該頻段，這就顯得僧多粥少了。因此，2600MHz頻段花落誰(shuí)家是國(guó)家有關(guān)部門(mén)值得深思考慮的一個(gè)問(wèn)題。

三是重耕2600MHz頻段組網(wǎng)考慮。雖然2600MHz頻段具備一定的容量和覆蓋能力，具備室外連續(xù)覆蓋的可行性，但是其上行覆蓋受限于終端能力及功率等，上行覆蓋能力較弱。上行覆蓋相對(duì)于1800MHz相差4dB，相對(duì)于800MHz更是相差10dB以上。另外，2600MHz頻段目前用于4G網(wǎng)絡(luò)的容量需求，如果重耕后用于部署5G網(wǎng)絡(luò)，那么就要進(jìn)行4G/5G的混合組網(wǎng)，鑒于產(chǎn)業(yè)鏈條的成熟度及組網(wǎng)的復(fù)雜度，混合組網(wǎng)需要慎重考慮。

在經(jīng)歷了“2G跟隨、3G突破、4G并跑”的發(fā)展歷程后，我國(guó)在5G技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)方面一直是引領(lǐng)者之一，在頻譜分配及產(chǎn)業(yè)方面也處于領(lǐng)先地位。但5G志在“萬(wàn)物互聯(lián)”，對(duì)覆蓋要求高，必須采用高中低頻段結(jié)合的多頻建網(wǎng)方式支撐5G特色場(chǎng)景業(yè)務(wù)需求，這將對(duì)其頻譜分配帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。通過(guò)分析國(guó)內(nèi)5G頻譜在6GHz以下及6GHz以上分配的進(jìn)展，及探討重耕700MHz及2600MHz頻段用于5G組網(wǎng)，并提出建議性問(wèn)題，希望對(duì)后續(xù)專(zhuān)注5G頻譜規(guī)劃的研究者有所幫助。