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文檔簡介
1、引言
當前,5G技術在中國已實現(xiàn)廣泛部署且步入商用第5年。與此同時,具備更多特性和功能優(yōu)勢的
5G-Advanced自今年起啟動部署進程。未來移動通信論壇(FutureForum)已探討過6G通信網(wǎng)絡的
愿景、要求和技術特點,并著手研析未來的頻譜,以驅動無線通信跨過5G及5G-Advanced,挺
進6G新階段。
我們堅信,未來的無線通信網(wǎng)絡將承載大量的異構新興業(yè)務,將生活的各個層面、社會的各個環(huán)
節(jié)以及各行各業(yè)虛擬化,從而驅動人類與機器之間采用自動、智能方式實現(xiàn)互動。為實現(xiàn)未來新
空口通信網(wǎng)絡的愿景,并充分發(fā)揮其潛力,確保及時獲取頻譜資源顯得尤為關鍵。
此白皮書概述了中國移動通信和信息與通信技術(ICT)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,并闡述了中國主管部門
在推動信息與通信技術領域新技術和應用方面所采取的措施。這些措施旨在支持中國產(chǎn)業(yè)的數(shù)字
化轉型和社會發(fā)展。同時,白皮書還預測了2025至2030年間對5G-Advanced移動通信的需求,
并描繪了對未來6G業(yè)務及其應用場景的展望。
白皮書重點關注頻譜資源在發(fā)揮5G-Advanced及6G全部潛力中的關鍵作用,突出了現(xiàn)有頻譜資
源及新增頻譜的重要性,并討論了建立適合的頻譜授權制度以及實現(xiàn)與其他業(yè)務和移動系統(tǒng)內(nèi)部
的頻譜共享的必要性。白皮書還介紹了一系列技術創(chuàng)新,這些創(chuàng)新在未來可能對頻譜政策產(chǎn)生若
干影響。最后,我們審視了WRC-23的新頻譜分配成果、新標識的IMT頻譜范圍,以及WRC-27
的IMT新議題。在此基礎上,我們對5G-Advanced和6G的未來潛在頻譜進行了展望,并提議基
于未來移動通信論壇的視角,探討中國未來移動頻譜的發(fā)展目標。
2、中國通信產(chǎn)業(yè)與移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展
中國電信市場持續(xù)呈現(xiàn)增長態(tài)勢。這一趨勢得益于新一代移動通信技術的不斷發(fā)展,催生了一系
列基于新空口技術的新興業(yè)務,如從模擬信號到數(shù)字信號、從窄帶到寬帶的轉變。隨著數(shù)據(jù)傳輸
速率和網(wǎng)絡吞吐量的提升,新的網(wǎng)絡能力得以實現(xiàn),促進了移動互聯(lián)網(wǎng)等新業(yè)務的誕生,并為服
務提供商開辟了更多的商業(yè)收入渠道。本章節(jié)將展示中國移動網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢,并闡述中國主管
部門在推動信息與通信技術領域技術和應用創(chuàng)新方面的政策措施,彰顯中國對移動通信網(wǎng)絡發(fā)展
需求的堅定承諾。
2.1中國移動網(wǎng)絡發(fā)展現(xiàn)狀:
中國移動網(wǎng)絡的發(fā)展與中國的電信業(yè)務緊密相連,共同經(jīng)歷了快速的增長期。下圖展示了中國電
信收入和投資的增長趨勢,以及固定和移動用戶數(shù)的變化。特別值得注意的是,自中國主管部門
開始統(tǒng)計以來,移動互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)流量均呈現(xiàn)出顯著的增長態(tài)勢。
電信收入:
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圖1:自2004年起中國電信收入變化統(tǒng)計圖
電信投資:
圖2:自2004年起中國電信投資變化統(tǒng)計圖
固定電話用戶
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圖3:自2000年起中國固定電話用戶數(shù)量統(tǒng)計圖
移動電話用戶
圖4:自2000年起中國移動電話用戶數(shù)量統(tǒng)計圖
固定電話普及率:
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圖5:自2006年起固定電話普及率變化統(tǒng)計圖
移動電話普及率
圖6:自2006年起移動電話普及率變化統(tǒng)計圖
移動互聯(lián)網(wǎng)用戶
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圖7:自2013年起移動互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量統(tǒng)計圖
移動互聯(lián)網(wǎng)流量:
圖8:自2013年起移動互聯(lián)網(wǎng)流量增長統(tǒng)計圖
2.2中國主管部門鼓勵信息與通信行業(yè)技術和應用創(chuàng)新的舉措:
中國經(jīng)濟的增長在很大程度上得益于電子信息和通信行業(yè)的發(fā)展,尤其是數(shù)字經(jīng)濟對移動網(wǎng)絡的
高度依賴。中國監(jiān)管機構充分認識到數(shù)字經(jīng)濟對實體經(jīng)濟的重要影響,并出臺了一系列措施,旨
在進一步促進基于移動網(wǎng)絡的新應用開發(fā)和技術創(chuàng)新與融合。
自2016年起,中國工信部將云計算視為新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略要素,并確立了推動其健康發(fā)展的關鍵目
標,旨在加快產(chǎn)業(yè)轉型和促進信息消費。
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此外,工信部還分別制定了2016年至2020年及2020年至2023年的智能制造行動計劃。它還針
對眾多關鍵技術創(chuàng)新和應用實施了一系列行動方案。
工信部印發(fā)了《促進新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃(2018-2020年)》,該計劃著重于
深化信息技術與制造技術的融合,推動新一代人工智能技術的綜合應用,從而促進經(jīng)濟轉型、惠
及社會發(fā)展。
中國政府積極推進物聯(lián)網(wǎng)建設。自前年起,中國的物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)已超越了代表“人與人”連接的移
動電話用戶數(shù)。
中國工信部在2018年制定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃,并推出了5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)512工程,目
標是開發(fā)10個5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的典型應用場景和20個具體應用案例。經(jīng)過5年的快速發(fā)展,中
國的5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成果豐碩,遠超預期,已孕育出35,000個應用案例,廣泛覆蓋關鍵行業(yè)和不
斷出現(xiàn)的商業(yè)項目。為了進一步推動5G技術在各行業(yè)的應用,促進社會發(fā)展,工信部發(fā)起了5G
應用“揚帆”計劃。到了2022年,工信部又發(fā)布了《5G全連接工廠建設指南》,旨在指導制造業(yè)
打造5G智慧工廠。
工業(yè)和信息化部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺聯(lián)合印發(fā)了《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動
計劃(2019-2022年)》。該計劃致力于挖掘5G技術在超高清視頻傳輸中的潛力,并推動超高清
視頻業(yè)務與5G技術的協(xié)同發(fā)展。預計該技術將在電視廣播、安防監(jiān)控、娛樂、醫(yī)療保健、智能
交通和智能制造等多個領域得到廣泛應用。
工業(yè)和信息化部、教育部、文化和旅游部、國家廣播電視總局、國家體育總局聯(lián)合印發(fā)了《虛擬
現(xiàn)實與行業(yè)應用融合發(fā)展行動計劃(2022-2026年)》。該行動計劃的目標是通過深化虛擬現(xiàn)實
技術與各產(chǎn)業(yè)的結合,推動其在工業(yè)生產(chǎn)、文化旅游、綜合傳媒、教育培訓、體育健康、商業(yè)創(chuàng)
意、娛樂、安全應急、殘疾援助、智慧城市等多個領域的有效融合與應用。
工業(yè)和信息化部、教育部、文化和旅游部、國務院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會以及國家廣播電視總
局辦公廳聯(lián)合印發(fā)了《元宇宙產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃(2023-2025年)》。該計劃旨在推動
元宇宙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為數(shù)字經(jīng)濟帶來新的場景、應用和生態(tài)系統(tǒng),培育新的經(jīng)濟增長點。特別是
在促進虛擬與現(xiàn)實融合的產(chǎn)業(yè)元宇宙方面,該計劃將加速高端、智能、綠色制造業(yè)的升級進程。
隨著中國移動網(wǎng)絡的持續(xù)發(fā)展,加之政府主管部門推出的各項倡議和行動計劃,中國市場正展現(xiàn)
出通過大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等創(chuàng)新技術來開發(fā)新應用服務的明確趨勢,旨在提升人們的生
活質量、社會發(fā)展、產(chǎn)業(yè)進步和可持續(xù)性發(fā)展。展望未來,中國的移動網(wǎng)絡和技術進步預計將持
續(xù)推動連接性需求,并確保提供卓越的網(wǎng)絡性能,以滿足高清視頻、虛擬現(xiàn)實、元宇宙以及大數(shù)
據(jù)、云計算和人工智能/機器學習等應用的發(fā)展需求。在這一進程中,無線電頻譜將成為推動5G-
Advanced和6G新移動網(wǎng)絡發(fā)展的關鍵因素。
3、2025-2030年全球5G發(fā)展趨勢和當前分
配的頻譜數(shù)量的差距
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本章將聚焦于全球5G的發(fā)展動態(tài)、新興服務和數(shù)據(jù)流量的增長趨勢,并分析已經(jīng)分配給5G的全
球頻譜。我們提出,為了適應2025年至2030年新移動業(yè)務和數(shù)據(jù)流量的需求,應考慮為國際移
動通信(IMT)分配額外的中頻頻譜。
根據(jù)全球移動供應商協(xié)會(GSA)截至2024年1月底的統(tǒng)計數(shù)據(jù),全球已有585家運營商在176
個國家和地區(qū)對5G進行了投資,這些活動涵蓋了試驗、牌照獲取、規(guī)劃、網(wǎng)絡部署以及正式啟
動等各個階段。
與前幾代移動通信相比,5G新興服務、帶寬和吞吐量的增加促使更多頻譜資源被分配給5G。5G
的頻譜分配涵蓋低頻段、中頻段和高頻段,以適應多樣化的部署需求。盡管不同地區(qū)和國家的頻
譜分配進程可能存在差異,但預計到2030年,全球范圍內(nèi)這些頻段將釋放出充足的頻譜資源,充
分釋放5G及其演進版本(5G-Advanced)的潛力。全球移動頻譜范圍包括600MHz、700MHz、
1400-1500MHz、2.1GHz、2300-2400MHz、2496-2690MHz、C波段、4800-5000MHz、6425-
7125MHz和24.25-27.5GHz等頻段。中國等一些國家已經(jīng)開始將現(xiàn)有的900MHz2G頻譜和
2.1GHz3G頻譜轉用于5G。未來還計劃將1.8GHz的4G頻譜也重新配置給5G使用。這些舉措將
有助于5G在全球市場上成為主導的移動通信技術。
以下是全球已分配和規(guī)劃中的5G頻譜資源概覽。
圖9:全球已分配和規(guī)劃中的5G頻譜資源概覽
《愛立信移動市場報告》顯示,截至2023年底,全球移動數(shù)據(jù)流量(不計入固定無線接入產(chǎn)生的
流量)已達到每月130EB。預計到2029年,這一數(shù)字將增長至每月403EB,大約是現(xiàn)有水平的
3倍。這一流量增長預測預設了一個前提,即在預測階段后期將出現(xiàn)對擴展現(xiàn)實(XR)相關服務的
初步應用,涵蓋增強現(xiàn)實(AR)、虛擬現(xiàn)實(VR)以及混合現(xiàn)實(MR)等多種形態(tài)。然而,實際的
流量增長可能會因為設備性能的提升、數(shù)據(jù)密集型內(nèi)容的增多以及數(shù)據(jù)消費的擴大而超出當前預
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期。特別是游戲、擴展現(xiàn)實和視頻應用的普及將顯著推動數(shù)據(jù)流量的增長。這些體驗往往需要更
高的視頻分辨率、更多的上行流量,并將更多數(shù)據(jù)轉移到云資源以滿足用戶需求。截至2023年末,
預計視頻流量將占全部移動數(shù)據(jù)流量的73%。預測期內(nèi),那些率先采納5G技術的人口密集市場
有望引領流量增長的潮流。5G在移動數(shù)據(jù)流量中的占比在2023年末預計將達到25%,較2022
年末的15%有所上升。而到了2029年,這一比例預計將增長至76%。
在全球范圍內(nèi),每部智能手機
的平均每月移動數(shù)據(jù)使用量預
計將從2023年底的21GB上升
到56GB。
圖10:全球移動數(shù)據(jù)總流量增長預測
鑒于這樣的業(yè)務和流量的增長趨勢,對于移動運營商而言,為了應對2025年至2030年間由新興
業(yè)務(例如游戲、擴展現(xiàn)實以及視頻類應用)引發(fā)的容量需求,額外的新頻譜對5G-Advanced將
發(fā)揮關鍵作用。
4、6G需求與趨勢
本章節(jié)將探討6G的服務應用和關鍵技術需求。目前,先進的5G網(wǎng)絡已在多個垂直應用領域展現(xiàn)
出卓越性能。大語言模型的最新進展帶來了更加智能的人機交互體驗和富有創(chuàng)造力的內(nèi)容生成能
力,推動人工智能在日常生活及電信、制造等行業(yè)的廣泛應用。同時,半導體和材料科學的進步
也將助力未來電信網(wǎng)絡達成更高的成就。
為此,我們展示了一些可能從5G過渡到6G的使用案例,詳情如下圖所示。
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圖11:從5G過渡到6G的使用案例
6G將在5G的增強移動寬帶(eMBB)和超可靠低延遲通信(URLLC)的基礎上,進一步在可靠性、
定位精確度、感知能力和能效等方面實現(xiàn)提升。
6G的核心特性之一將是實現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界之間的無縫互動。通過多感知和沉浸式通信,擴
展現(xiàn)實將得以真正實現(xiàn)。6G還將推進元宇宙和數(shù)字孿生技術的發(fā)展,并在對精確感知、定位和高
可靠性有嚴格要求的工業(yè)環(huán)境中發(fā)揮作用。
6G還將致力于可持續(xù)性發(fā)展,旨在實現(xiàn)自身運營的可持續(xù)性,并助力其他行業(yè)與政府達成其可持
續(xù)發(fā)展的目標。
4.1用戶與應用趨勢展望
預計到2030年的國際移動通信(IMT-2030)將實現(xiàn)人、機、物的全面互聯(lián),提供沉浸式體驗和智
能互動的應用服務。主要趨勢涵蓋:
泛在智能:人工智能技術為網(wǎng)絡、城市和空中接口注入動力。
泛在計算:實時數(shù)據(jù)處理優(yōu)化資源配置和工作負載管理。
沉浸式體驗:通過擴展現(xiàn)實和遠程呈現(xiàn)技術實現(xiàn)多感官交互。
數(shù)字孿生:創(chuàng)建物理資產(chǎn)的數(shù)字副本,用于模擬和控制。
工業(yè)革命:實時智能和穩(wěn)定連接促進工業(yè)4.0的演進。
全球連通性:確保每個人都能獲得教育資源、醫(yī)療服務和商務機會。
傳感與通信:人工智能增強的感知能力實現(xiàn)精準定位和自動化操作。
可持續(xù)性:IMT-2030強調(diào)對環(huán)境和社會的責任。
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圖12:IMT-2030的應用場景和總體方向
IMT-2030致力于實現(xiàn)人類、機器以及其他實體之間的無縫連接。隨著人機界面技術的不斷進步,
它將帶來沉浸式的體驗。得益于人工智能的發(fā)展,機器將變得更加智能、自主和精確。IMT-2030
通過在通信中融合感知和人工智能,促進了數(shù)字增長、社會變革、平等、連接性和安全性的發(fā)展。
4.2技術趨勢概述:
IMT-2030對應用趨勢的技術要求包括網(wǎng)絡必須具備極高的性能,實現(xiàn)無縫連接、集成化、人工智
能驅動、安全性、可持續(xù)性和靈活性。這些要求將催生新型變革性應用和服務,進一步推動社會
和經(jīng)濟的增長。
新興技術趨勢和推動因素包括:
人工智能原生空中接口:運用人工智能增強無線接口的性能。
集成傳感和通信:具有更高感知精度的新功能和服務。
邊緣計算:通過在數(shù)據(jù)源附近處理數(shù)據(jù),實現(xiàn)實時響應和提高數(shù)據(jù)效率。
高吞吐量、超高精度的設備對設備通信:支持新型應用。
頻譜利用增強:更大的帶寬、更高的頻率和有效的資源管理。
能源效率:實現(xiàn)設備和網(wǎng)絡的低功耗。
超低時延的實時通信:精確的時間和頻率信息共享,以及主動的無線接入。
安全性和韌性:采用分布式賬本技術、差分隱私、量子技術增強的無線接入網(wǎng)絡(RAN)安
全等。
增強無線接口的技術包括:
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高頻性能的先進調(diào)制方法。
高級編碼方案,如極性編碼、低密度奇偶校驗碼(LDPC)等。
針對特定場景的先進波形設計。
非正交多址接入(NOMA)和免授權多址接入。
配備新型天線陣列和人工智能輔助的超維度天線(E-MIMO)。
用于帶內(nèi)全雙工通信的自干擾消除(SIC)。
用于波束成形增強的可重構智能表面(RIS)、全息無線電(HR)和軌道角動量(OAM)。
利用適當?shù)念l率資源實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、低延遲、感知和定位的通信。
通過超寬帶、超維度天線、載波相位定位、人工智能/機器學習(ML)技術和集成數(shù)據(jù)通信
與定位實現(xiàn)超高精度定位。
IMT-2030的能力
圖13:IMT-2030的能力
IMT-2030的趨勢反映了將塑造未來無線通信的前沿技術。人工智能在網(wǎng)絡優(yōu)化中的集成、感知與
通信融合的創(chuàng)新服務、邊緣計算的實時響應,以及設備間高吞吐量和低延遲的通信是實現(xiàn)這一愿
景的關鍵要素。頻譜使用效率、能源效率、低延遲技術和堅固的安全性對于6G的成功至關重要。
這些發(fā)展趨勢旨在全面提升無線系統(tǒng)的性能、效率和安全性。
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5、研究6G頻譜需求
6G將支撐上述新用例的發(fā)展。移動寬帶將繼續(xù)發(fā)揮重要作用,因為新一代移動技術將提高數(shù)據(jù)吞
吐量、提升用戶體驗,這將進一步推動數(shù)據(jù)消費、流量以及每位用戶的平均收入(ARPU)的增
長,延續(xù)5G相對于4G所取得的積極成果??紤]到6G的新用例,如3D擴展現(xiàn)實或全息通信帶
來的沉浸式通信,這些將顯著增加對額外頻譜的需求。大多數(shù)應用將需要室外和室內(nèi)移動性,而
Wi-Fi和其他室內(nèi)解決方案部分分流室內(nèi)流量。移動網(wǎng)絡仍然是實現(xiàn)廣域移動性并確保即使在室
內(nèi)環(huán)境之外也能保持低延遲的關鍵。
根據(jù)IMT-2030推進組對未來6G需求的研究,為支持高分辨率視頻全息通信,單用戶上行和下行
數(shù)據(jù)速率需分別達到100Mbit/s和1Gbit/s,以消除運動暈眩感。在城市廣域環(huán)境中,若用戶密度
為0.004用戶/平方米,下行鏈路的頻譜需求將為每平方米1.6兆比特每秒,預計其中60%的流量
將通過Wi-Fi分流。在用戶密集的三扇區(qū)網(wǎng)絡中,若基站間距為200m,則每個基站需支持55千
兆比特每秒的下行速率。若假設扇區(qū)下行鏈路的頻譜效率為7.8bit/s/Hz,這將轉化為約2.4GHz
的頻譜需求,以滿足廣域覆蓋。進一步考慮觸覺、味覺和嗅覺等多感官延伸,提升視聽之外的沉
浸感水平,實現(xiàn)感官聯(lián)網(wǎng)視覺。這將進一步推動適合廣域覆蓋的頻譜量。
大規(guī)模數(shù)字孿生技術是推動廣域頻譜需求的另一個重要因素。例如,為了創(chuàng)建一個城市的高精度
4D數(shù)字地圖,需要收集關于該城市建筑、車輛、道路、交通狀況、水務、衛(wèi)生設施、垃圾處理以
及電力服務等方面的數(shù)據(jù)和信息。盡管單個傳感器的數(shù)據(jù)速率通常不會很高,但大量傳感器所帶
來的聚總數(shù)據(jù)速率卻構成了挑戰(zhàn)。例如,如果每個傳感器的數(shù)據(jù)速率是15kbit/s,而每平方米部
署了10個傳感器,那么總共需要150kbit/s/m2的速率。數(shù)字孿生技術預計將部署于人口密集的城
市環(huán)境,同時也將出現(xiàn)在人口稀少、頻譜效率相對較低的郊區(qū)??紤]到這種應用場景中的上行流
量較大,若基站間距設為500m,且上行鏈路的頻譜效率達到11bit/s/Hz(大約是5G的兩倍),
則為了滿足通信需求,將需要大約300MHz的廣域頻譜。通感融合的應用,如在街道交叉口部署
的基站,可用于精確估計車輛位置或速度,從而輔助交通安全相關應用。為實現(xiàn)0.5m級別的分
辨率精度,至少需要300MHz的帶寬支持。
除了全息通信所激發(fā)的需求之外,大規(guī)模數(shù)字孿生和通感也因其涉及不同用戶的非協(xié)調(diào)應用而產(chǎn)
生頻譜需求。這將催生總共約3GHz的廣域頻譜需求。
除了那些需要廣域覆蓋的應用之外,也存在一些僅需局部覆蓋的應用場景。這些場景包括在工廠
和醫(yī)院使用的專業(yè)高分辨率全息通信、數(shù)據(jù)中心內(nèi)計算單元的無線連接,或是室內(nèi)移動寬帶服務。
這些應用場景所需的數(shù)據(jù)速率各異,但可能高達100Gbit/s左右,這意味著在這些局部環(huán)境中,
需要大約10-15GHz的頻譜來補充廣域頻譜的需求。
最后,需要強調(diào)的是,本節(jié)討論的應用案例并不全面,它們代表了除傳統(tǒng)移動寬帶和擴展現(xiàn)實等
現(xiàn)有業(yè)務持續(xù)增長之外的新應用。
6、在多國展開的頻譜戰(zhàn)略研究
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2023年世界無線通信大會(WRC-23)被譽為國際頻譜協(xié)調(diào)的“奧運會”,于去年12月在迪拜圓滿結
束。共有來自163個國家的3987名代表出席了本次論壇。多個國家和地區(qū)已經(jīng)對國際移動通信的
新增頻譜進行了研究,并為WRC進程做好了準備,以便在WRC之前和之后標識和協(xié)調(diào)頻譜,
并開展了國家層面的頻譜戰(zhàn)略研究。
6.1.美國
2023年11月13日,美國發(fā)布了《國家頻譜戰(zhàn)略》,旨在確保頻譜資源能夠有效支撐當前與未來
的創(chuàng)新需求。
預計在未來,眾多商業(yè)領域對基于頻譜的服務和技術的需求將顯著增加。據(jù)估計,在未來5年內(nèi),
宏蜂窩網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流量將增長超過250%,在未來10年內(nèi)將增長超過500%。5G、6G和Wi-Fi等
下一代無線技術需依賴更豐富的頻譜資源以實現(xiàn)更寬廣的信道。這不僅將提升網(wǎng)絡容量,還將帶
來提升能源效率、增強可靠性和縮短延遲等方面的益處。同時,基于衛(wèi)星的服務需求也在迅速增
長,國內(nèi)企業(yè)正積極申請建設衛(wèi)星星座的許可證,其中一些衛(wèi)星星座計劃部署數(shù)萬顆衛(wèi)星,以支
持消費者寬帶、太空組裝與制造、地球觀測與成像、地月活動等廣泛的應用場景。
在篩選需要深入研究的頻譜段時,美國國家電信與信息管理局(NTIA)通過公開征集意見,收集
了來自多方面的反饋。根據(jù)這些反饋,現(xiàn)已確定五個頻譜段,將在近期內(nèi)進行深入研究。這些總
計約2,790兆赫的頻譜,是多種頻段的集合,適用于擴展眾多先進和下一代應用及服務的用途:
3GHz以下的頻段(3.1-3.45GHz):根據(jù)2021年的《基礎設施投資和就業(yè)法案》,美國國
防部(DoD)探討了與私營部門共享這350兆赫頻譜的可能性。美國國防部的研究有助于判
斷該頻段是否可以重新分配供聯(lián)邦和非聯(lián)邦實體共享,并通過拍賣進行授權。美國國防部
得出結論,借助先進的干擾緩解功能和協(xié)調(diào)機制,頻譜共享是可行的。美國商務部和國防
部將聯(lián)合領導新興中頻雷達頻譜研究(EMBRSS)的所有后續(xù)研究,重點關注3.1-3.45GHz
頻段的未來用途。研究將探索動態(tài)頻譜共享的可能性,以及私營部門在該頻段內(nèi)尋求額外
機會的潛力,同時確保美國國防部及其他聯(lián)邦任務的能力得到保障,并進行必要的調(diào)整。
5030-5091MHz:美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)計劃與國家電信與信息管理局(NTIA)及聯(lián)邦
航空管理局(FAA)協(xié)調(diào),近期將推動在該頻段內(nèi)進行無人機系統(tǒng)(UAS)的有限部署。隨
后,它們將對61兆赫的頻譜進行深入研究,目的是讓聯(lián)邦通信委員會能夠在全頻段內(nèi)優(yōu)
化無人機系統(tǒng)的頻譜使用,同時確保不對該頻段及其他相鄰頻段的受保護操作產(chǎn)生有害干
擾。
7125-8400MHz:這1,275兆赫的頻譜將被研究用于無線寬帶(在許可和/或非許可基礎
上),盡管最終可能會有一些子頻段用于其他用途的研究。然而,在該頻段中存在著各種
關鍵任務的聯(lián)邦運營(包括固定業(yè)務、固定衛(wèi)星、移動通信、移動衛(wèi)星、空間研究、地球
探測衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星服務),這將使得保護現(xiàn)有用戶免受有害干擾的同時重新規(guī)劃頻段部
分用途變得具有挑戰(zhàn)性。
18.1-18.6GHz:這500兆赫的頻譜將用于擴展聯(lián)邦和非聯(lián)邦衛(wèi)星運營的研究,與美國在
2023年歐洲世界無線通信論壇(WRC-23)所持立場相一致。該立場旨在增加該頻段(以及
其他頻段)的空間對空間分配。目前,固定衛(wèi)星服務的下行業(yè)務已在該頻段獲得授權。此
外,非聯(lián)邦固定服務也在該頻段的18.1-18.3GHz范圍內(nèi)得到授權。
37.0-37.6GHz:基于美國國家電信與信息管理局、國防部以及聯(lián)邦通信委員會之前的合作
經(jīng)驗,它們將進一步探討這600兆赫頻譜的使用,目的是建立一個平等共享的框架,使得
聯(lián)邦和非聯(lián)邦用戶都能在此頻段內(nèi)部署和運營。
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6.2歐盟無線頻譜政策組(RSPG)2024年工作計劃
歐盟無線頻譜政策組(EURSPG),作為歐盟委員會通信網(wǎng)絡、內(nèi)容和技術總司的一部分,已經(jīng)制
訂了其2024年的工作計劃,向利益相關方概述了未來兩年的活動。該工作計劃將對2023年世界
無線電大會(WRC-23)的結果進行審查并作出報告,并致力于完成無線頻譜政策組對6G戰(zhàn)略愿景
的報告,這將包括評估6G用例覆蓋和容量需求、使用場景,并初步考慮6G頻譜愿景。他們的工
作交付計劃包括以下項目:
-WRC-23結果報告:2024年6月完成。
-對WRC-27的臨時意見:2025年6月完成。
-無線頻譜政策組計劃交付的關于高端6GHz頻段長期愿景的意見(2030年及以后):
o公開咨詢意見草案:2025年2月,
o最終意見:2025年6月
-與利益相關者舉辦無線頻譜政策組研討會:根據(jù)具體情況安排。起草6G戰(zhàn)略愿景報告:
2024年11月完成
-6G戰(zhàn)略愿景報告定稿:2025年2月
6.3日本的頻率重組行動計劃
日本總務省(MIC)在去年12月制訂并發(fā)布了針對2023財年的“頻率重組行動計劃”。總務省于
2003年啟動了該計劃,每年對無線電頻譜實際使用狀況進行評估,然后審查和發(fā)布相應計劃。最
新的行動計劃重點關注了兩個主要領域:一是確保5G頻率的供給,二是推動超越5G(即6G)
的發(fā)展。計劃提出,將對超越5G(即6G)的頻譜進行研究,以向國際電信聯(lián)盟(ITU)確定的國
際移動通信頻段看齊,從而在全球范圍內(nèi)協(xié)調(diào)頻率使用。
7、WRC-23確定了新的國際移動通信頻譜,
并將為WRC-27研究可用的新國際移動通信
頻段
7.1WRC-23的成果輸出
在迪拜舉行并于2023年12月15日閉幕的2023年世界無線電大會(WRC-23)實現(xiàn)了國際移動通
信(IMT)相關頻段的頻譜開發(fā)和規(guī)則修訂。這些成果有望推動5G在不同地區(qū)的持續(xù)增長與普及,
支持5G-Advanced及6G用例的未來部署,并通過為移動通信新增的頻段頻譜,促進移動通信數(shù)
據(jù)使用的快速擴展。
以下按頻段總結了具體的頻譜分配和成果。
7.1.1600MHz(議題1.5:考慮1區(qū)低于1GHz的頻譜)
有關600MHz頻段的討論屬于WRC-23議題1.5。經(jīng)過激烈的討論和最終的協(xié)商,大會就600
MHz移動低頻段新頻譜劃分達成了共識。具體而言,614-694MHz頻段在中東地區(qū)以主要業(yè)務地
位被劃分給移動業(yè)務,并標識用于國際移動通信;470-694MHz頻段在歐洲地區(qū)以次要業(yè)務地位
被劃分給移動業(yè)務。此外,614-694MHz頻段在部分非洲國家以次要業(yè)務地位被劃分給移動業(yè)務。
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WRC-23為歐洲、中東和非洲地區(qū)(EMEA)的移動通信劃定了470-694MHz低頻頻譜,為促進更
廣泛的數(shù)字平等奠定了基礎。低頻段對于擴展網(wǎng)絡連接能力至關重要,特別是在農(nóng)村等廣闊區(qū)域,
能夠實現(xiàn)更廣泛的信號覆蓋。
7.1.23GHz(議題1.2和1.3)
7.1.2.1議題1.3:3,600-3,800MHz頻段在1區(qū)的移動通信運用
WRC-23議題1.3主要考慮在1區(qū)3,600-3,800MHz頻段內(nèi)為移動業(yè)務(航空移動除外)做出主要
業(yè)務劃分并采取適當?shù)囊?guī)則行動。
大會針對1區(qū)3,600-3,800MHz頻段達成的規(guī)則變更包括:在整個1區(qū)進行3,600-3,800MHz頻段
的主要移動劃分,具體條件在新的腳注中列出;通過國家腳注的形式將3,600-3,800MHz頻段在
中東和非洲的大多數(shù)國家標識用于國際移動通信,以及將3,600-3,700MHz頻段在少數(shù)非洲國家
標識用于國際移動通信。
3,600-3,800MHz頻段支持包括無線寬帶連接在內(nèi)的多種廣域移動業(yè)務,并在許多國家發(fā)揮著重要
作用。該頻段升級為主要業(yè)務可為有意使用該頻段發(fā)展其移動業(yè)務的國家提供更好的監(jiān)管確定性。
7.1.2.2議題1.2:國際移動通信在3,300-3,400MHz(2區(qū)和1區(qū)修訂腳注)以及3,600-3,800MHz
(2區(qū))頻段的劃分和使用
WRC-23議題1.2下的3GHz頻段包括3,300-3,400MHz(1區(qū))、3,300-3,400MHz(2區(qū))和
3,600-3,800MHz(2區(qū))。討論的核心是將這些頻段標識用于國際移動通信。
經(jīng)過利益相關方在WRC-23的磋商和討論,3,300-3,400MHz頻段在整個2區(qū)(美洲地區(qū))及非洲
的大多數(shù)國家被劃分給移動業(yè)務并標識用于國際移動通信。中東國家之間的移動業(yè)務主要劃分維
持原狀。
至于2區(qū)的3,600-3,800MHz頻段,其中的3,600-3,700MHz頻段已在2區(qū)進行標識,以供希望實
施國際移動通信的主管部門使用。此外,3,700-3,800MHz頻段則通過新增國家腳注的形式被標識
用于國際移動通信,以供希望實施國際移動通信的15個國家使用。
上述3GHz中頻段能夠兼顧國際移動通信的覆蓋與容量需求,這一頻段是國際移動通信系統(tǒng)發(fā)展
的主力頻段,并被公認為5G先鋒頻段。
7.1.34.8GHz(議題1.1:國際移動通信在4,800-4,990MHz頻段的劃分和使用)
關于4.8GHz頻段(即4,800-4,990MHz)的討論是在WRC-23議題1.1下進行的。該議題研究審
議可能的措施,以解決4800-4990MHz頻段內(nèi)保護國際空域和水域中航空和水上移動業(yè)務電臺
免受位于各國領土內(nèi)其他電臺影響的問題,以及審查第5.441B款中的功率通量密度(pfd)限值。
由于對這一議題意見不一,當前的pfd限值條件沒有改變。據(jù)此,4,800-4,990MHz頻段用于國際
移動通信臺站時,應按照《無線電規(guī)則》第9.21款與相關國家達成協(xié)議。最終,14個國家在第
5.441B款腳注中增加了自己的國名,以確定將4800-4990MHz頻段用于國際移動通信,而3個
國家則退出了該豁免名單。
在該議題中,一些國家對利用4,800-4,990MHz頻段擴展其國際移動通信業(yè)務表現(xiàn)出濃厚的興趣。
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7.1.46GHz(議題1.2:國際移動通信在6,425-7,025MHz(1區(qū))和7,025-7,125MHz(全
球)頻段的劃分和使用)
關于6GHz頻段的討論涉及1區(qū)的6,425-7,025MHz以及全球范圍內(nèi)的7,025-7,125MHz頻段,均
屬于WRC-23議題1.2的范疇。旨在考慮為這兩個頻段增加國際移動通信標識。
經(jīng)過WRC-23的多次討論和協(xié)商。整個6425-7125MHz頻段在1區(qū)和2區(qū)部分國家被標識用于國
際移動通信。7025-7125MHz頻段在3區(qū)(亞太地區(qū))被標識用于國際移動通信,在此基礎上,
6425-7025MHz頻段在3區(qū)部分國家被標識用于國際移動通信。同時,大會在WRC-27國際移動
通信新議題決議中表明,未來其他亞太國家可以直接加入6425-7025MHz頻段國際移動通信標識
腳注,無需再開展額外的技術和規(guī)則研究。
預計更多的國家將在WRC-27上將其國名加入腳注以標識該頻段用于國際移動通信。這項全球協(xié)
議確保了5G在全球的持續(xù)增長,并為未來的6G發(fā)展奠定了基礎。
7.1.510GHz(議題1.2:國際移動通信在10-10.5GHz(2區(qū))頻段的劃分和使用)
有關10GHz(10.0-10.5GHz)頻段的討論也在WRC-23議題1.2下,其考慮將該頻段在2區(qū)標識用
于國際移動通信。
WRC-23上進行了數(shù)輪協(xié)商和溝通。最終,在2區(qū)的12個國家,10-10.5GHz頻段以修訂現(xiàn)有腳
注和新增腳注的形式被劃分用于移動業(yè)務并標識用于實施國際移動通信的地面部分,且其功率受
限,以確保與無線電定位業(yè)務及衛(wèi)星地球探測業(yè)務的共存。
WRC-23就劃分更多的移動低頻頻譜(低于1GHz)以及3.5GHz、6GHz的中頻頻譜和10GHz
達成共識。這些頻譜的確定,將支撐那些在較低或較高頻段難以覆蓋的國際移動通信業(yè)務。此舉
通過滿足容量和覆蓋要求為移動通信行業(yè)的發(fā)展提供了重要機遇。
WRC-23在5G及未來移動通信技術(涵蓋5G-Advanced和6G)的頻譜劃分方面取得了重大進展,
為全球的數(shù)字演進和網(wǎng)絡連接的提升指明了方向。
國際電信聯(lián)盟(ITU)在WRC-23上就頻譜劃分和共用條件達成的全球協(xié)定標志著一個重要的里程
碑。這不僅對5G和5G-Advanced連接的持續(xù)增長和演進至關重要,也為6G部署鋪平了道路。
隨著新的頻譜及要求被定義,整個全球移動生態(tài)系統(tǒng)都充滿信心,為移動通信的未來發(fā)展進行創(chuàng)
新,并致力于為全球移動連接帶來5G增長、6G創(chuàng)新和社會經(jīng)濟效益。
7.2WRC-27國際移動通信新議題
WRC-23確定了2027年世界無線電大會(WRC-27)的新議題,其中包括新議題1.7。該議題旨在
根據(jù)COM6/26(WRC-23)號決議,研究在頻段4,400-4,800MHz、7,125-8,400MHz(或其部分頻
段)以及14.8-15.35GHz進行共享和兼容性的可能性,并在同時考慮到在這些頻段和鄰近頻段運
行的現(xiàn)有主要服務的情況下為在這些頻段和相鄰頻段使用國際移動通信制定技術條件。
通過這一新議題,WRC-27將基于未來四年的研究周期的研究結果,審議和確定以下頻段:
4400-4800MHz或其部分頻段,適用于1區(qū)和3區(qū);
7125-8400MHz或其部分頻段,適用于2區(qū)和第3區(qū);
7125-7250MHz和7750-8400MHz或其部分頻段,適用于1區(qū);
14.8-15.35GHz
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作為國際移動通信的地面組成部分。
圖14:納入WRC-27AI1.7議題中的國際移動通信候選頻段
在全球5G持續(xù)增長的背景下,IMT新議題為我們探索6G候選頻段提供了寶貴的機會。這不僅標
志著5G和5G-Advanced連接增長的重要里程碑,也指明了通往6G的路徑,并明確了6G的頻譜
需求。
4.4-4.8GHz頻段因其良好的傳播特性,在6GHz以下頻段內(nèi)能提供廣泛的覆蓋范圍。然而,目前
這一頻段是航空移動業(yè)務(AMS)、陸地軍事系統(tǒng)、水上移動業(yè)務(MMS)、以及遙測和遙控軍事業(yè)
務的協(xié)調(diào)頻率。
7.125-8.4GHz作為最低的厘米波頻譜,具有與6GHz以下頻段類似的覆蓋特性。但在歐洲,該頻
段的一部分(7.25-9GHz)被分配給船舶、陸地和機載監(jiān)視以及軍用衛(wèi)星系統(tǒng)使用。
據(jù)歐洲郵政電信管理會議(CEPT)所述,14.8-15.35GHz頻段目前正被用于航空、陸地以及海上
的軍事系統(tǒng)。
與這些業(yè)務以及相鄰頻段的共享將極為復雜,需要進行深入的研究以確保各系統(tǒng)之間的和諧共存。
太赫茲以下頻譜已被列入WRC-31的初步研究項目。
8、6G頻譜授權制度和頻譜共享
本章將對6G頻譜的授權制度和頻譜共享進行探討。
8.1頻譜授權制度
在前文提及的頻段中,建議采用頻率牌照許可制度,并根據(jù)需要覆蓋的區(qū)域進行考慮。依據(jù)需求
及部署方式,預計太赫茲以下頻段的頻譜授權將部分實行頻率牌照許可和部分實行免許可方式。
服務質量(QoS)或可靠性需求(包括可用性和無干擾運行)傾向于采用頻率牌照許可制度,以保
障可預測性。預計到2030年,6G的部署可以在現(xiàn)有的頻譜以及新增的5G/5G-Advanced頻譜上
實現(xiàn),具體取決于技術中立的頻譜規(guī)定。在WRC-23新確定的頻段以及預期納入WRC-27議題
1.7的頻段中,提供額外頻譜至關重要,且理想情況下應盡可能接近中頻段。此外,也應考慮涵蓋
太赫茲以下頻段的補充方案,盡管該方案可能提供更大頻譜塊,但覆蓋范圍有限。
8.2頻譜共享
目前很難找到完全空置的頻譜,沒有頻譜是免費的。因此,與其他服務共享頻譜以及在現(xiàn)有移動網(wǎng)
絡內(nèi)部實現(xiàn)頻譜共享,成為了重要的研究領域。
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8.2.1多種無線接入技術頻譜共享
傳統(tǒng)上,在每一代移動通信技術的推廣前,都需要分配新的頻譜,而現(xiàn)有頻譜的釋放和重新規(guī)劃
可能需要數(shù)年時間。正交頻分多址(OFDMA)具備的靈活性能夠在現(xiàn)有頻段中更快地推廣新技術,
因為它允許多種無線接入技術動態(tài)共享同一頻譜。例如,如圖15所示,動態(tài)頻譜共享(DSS)技術
被用于加速在現(xiàn)有4G頻段內(nèi)推出5G服務。
圖15:動態(tài)頻譜共享實現(xiàn)長期演進(LTE)和新空口(NR)之間的靈活頻譜共享
正交頻分多址技術作為一個通用的多址接入框架,允許不同的無線接入技術(RAT)在同一載波上
動態(tài)地共享時間和(或)頻率資源。得益于5G新空口的前向兼容設計,預計從5G向6G的過渡
將實現(xiàn)更為高效的頻譜共享。此外,系統(tǒng)通過具有窄波束寬度的傳輸和接收能力,甚至能夠實現(xiàn)
跨不同技術的空間共享機制,這為頻譜共享帶來了新的機遇。
如果某些頻段未能專門為6G運營而清理出來,我們應當探索頻譜共享的解決方案,以確保6G的
部署能夠在滿足所需的業(yè)務質量的同時,避免對現(xiàn)有業(yè)務產(chǎn)生有害干擾。這需要根據(jù)討論中的業(yè)
務及其技術和運營參數(shù),對共存問題進行深入研究和評估。除了傳統(tǒng)的共存技術,例如排他區(qū)域
等基礎措施之外,6G的技術進步可能會引入新的共享場景。例如,在衛(wèi)星服務領域,采用自適應
天線系統(tǒng)(AAS)能夠實現(xiàn)3D波束賦型,從而最大程度地減少對衛(wèi)星接收器的干擾。通過精心設
計的自適應天線系統(tǒng),可以通過主瓣下傾和旁瓣抑制來最小化基站在地平線以上的等效全向輻射
功率(EIRP),滿足現(xiàn)有的保護標準。同樣地,與現(xiàn)有雷達系統(tǒng)的共享可能需要在低功率雷達周圍
設置靜態(tài)的排他區(qū)域,而與高功率雷達進行更動態(tài)的頻譜共享,則可以更加高效地利用頻譜資源。
8.2.2共享免許可頻譜
免許可頻譜允許不同的技術平等地共享頻譜資源,而諸如對話前監(jiān)聽(LBT)等共享機制已被開發(fā)
出來,以實現(xiàn)頻譜的公平使用。
工作于免許可頻段的5G空中接口(NR-U)是對4GLTE授權頻譜輔助接入(LAA)標準的進一步發(fā)
展,也涵蓋了在未許可頻譜上的獨立部署能力。這一功能最初在第三代合作伙伴計劃第十三版
(3GPPRelease13)中引入。NR-U支持三種不同的部署模式:
載波聚合模式:基于LTE-LAA,其中免可頻譜僅用于增強下行用戶平面容量。控制平面數(shù)據(jù)僅
通過許可頻譜進行傳輸。
雙連接模式:它支持在免可頻譜上同時進行上行和下行用戶平面流量傳輸。這一模式建立在
擴展的LAA(eLAA)基礎之上,eLAA是在第三代合作伙伴計劃第十四版(3GPPRelease14)中引
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入的。同樣,這種模式主要用于流量分流而非覆蓋擴展,因此控制平面流量也僅通過許可頻
譜傳輸。
獨立組網(wǎng)模式:這是第三代合作伙伴計劃首次定義的一種完全依賴免許可頻譜進行控制和用
戶平面流量操作的模式。這種實現(xiàn)是基于MulteFire聯(lián)盟開發(fā)的LTE技術構建的。
圖16:NR-U支持的兩種共享模式:許可輔助共享和獨立共享
NR-U的獨立模式徹底擺脫了對許可網(wǎng)絡運營商的依賴,使得私營企業(yè)、托管服務提供商或網(wǎng)絡
系統(tǒng)集成商能夠自主實施。這種模式促進了專用5G網(wǎng)絡的部署,為新的消費者服務和工業(yè)4.0應
用提供了支持。這些應用在高密度人口區(qū)域需要安全、低延遲、高可靠性和高帶寬的連接。而載
波聚合和雙連接模式則專為在5GHz、6GHz和60GHz的頻譜中運行而設計。
8.2.3基于優(yōu)先級的頻譜共享
隨著移動系統(tǒng)部署的不斷擴展,國際移動通信生態(tài)系統(tǒng)面臨著對更多頻譜的需求。然而,大部分
頻譜資源已被其他服務占用。在某些情況下,現(xiàn)有服務的部署范圍非常有限(例如,固定衛(wèi)星地
面站),或者只在一天中的特定時間段內(nèi)活躍。頻譜共享因此應運而生,允許國際移動通信系統(tǒng)
在相關優(yōu)先系統(tǒng)不活躍時使用這些頻譜。
美國的公民寬帶無線服務(CBRS)是一個在3.5GHz頻段(3,550MHz至3,700MHz)上的150
MHz寬的頻譜資源。2017年,美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)完成了自2012年起進行的規(guī)則制定工
作,允許該頻段的商業(yè)使用,同時保留了部分頻譜供美國聯(lián)邦政府使用,以減少對美國海軍雷達
系統(tǒng)和飛機通信的干擾。
公民寬帶無線電服務的頻譜管理遵循一個三層級的授權框架,旨在與美國現(xiàn)有的聯(lián)邦和非聯(lián)邦用
戶共享頻段,并適應各種商業(yè)用途。動態(tài)頻譜接入系統(tǒng)的管理將決定訪問和操作權限,其概念與
電視空白頻段設備的數(shù)據(jù)庫管理相似。這三個層級包括:既有接入、優(yōu)先接入和普通授權接入,
具體結構如下圖所示。
現(xiàn)有接入用戶包括目前在3.5GHz頻段擁有授權的聯(lián)邦用戶和固定衛(wèi)星業(yè)務(FSS)用戶。根
據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)的規(guī)定,這些用戶,特別是美國海軍雷達操作人員,在3,550-
3,700MHz頻段內(nèi)將受到保護,不受來自優(yōu)先接入和普通授權接入用戶的有害干擾。
優(yōu)先接入層級由優(yōu)先接入許可證(PALs)構成,通過在3,550-3,650MHz頻段內(nèi)的競標來分配。
每個優(yōu)先接入許可證定義為在一個人口普查區(qū)域使用10MHz信道的三年期限,且不可續(xù)期。
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在任何一個人口普查區(qū)域內(nèi),最多可以分配七個優(yōu)先接入許可證,其中任意單一申請者最多
可獲得四個優(yōu)先接入許可證。在第一次競標中,申請者有機會在任何給定的許可區(qū)域獲得連
續(xù)兩期的優(yōu)先接入許可證授權。
普通授權接入(GAA)層級基于規(guī)則開放許可,允許盡可能多的潛在用戶對頻段進行開放和靈
活的訪問。普通授權接入用戶可以使用3,550-3,700MHz頻段中未被更高層級用戶占用的任
何頻譜,并且有機會使用未被占用的優(yōu)先接入信道。
使用公民寬帶無線電服務頻段不需要頻譜許可,據(jù)稱這有助于降低數(shù)據(jù)傳輸成本。盡管如此,即
使僅使用普通授權接入信道,用戶也需向頻譜接入系統(tǒng)(SAS)支付一定的訪問費用。這將使得運
營商能夠“更迅速、更便捷地部署5G網(wǎng)絡,通過利用共享的無線電波,而非通過競拍或交易來獲
取頻譜許可”。鑒于這些頻段傳統(tǒng)上用于政府用途,公民寬帶無線電服務頻段的用戶需注意避免干
擾到其他地區(qū)已在使用鄰近無線電波頻段的機構,包括軍事雷達站和衛(wèi)星接收站。與Wi-Fi相似,
公民寬帶無線電服務設備將被部署至各個建筑業(yè)主處,這些業(yè)主或物業(yè)的實際占用者將通過服務
器支付相應的頻譜使用費。
圖17:美國公民寬帶無線電服務的三層頻譜框架
9、探索可能影響現(xiàn)行頻譜政策的新興技術
隨著5G-Advanced的發(fā)展,第三代合作伙伴計劃已經(jīng)研究了多項新技術。這些技術具有對現(xiàn)行監(jiān)
管政策構成挑戰(zhàn)的潛力。本章節(jié)將探討那些可能對現(xiàn)行頻譜監(jiān)管產(chǎn)生影響的技術。值得注意的是,
伴隨著基站(BS)和用戶設備(UE)處理能力的增強以及數(shù)據(jù)帶寬的擴大,這些技術在6G時代將
進一步發(fā)展和完善。
9.1直通鏈路
直通鏈路,也稱作設備對設備(D2D)通信,最初在2012年作為第三代合作伙伴計劃第十二版
(3GPPRelease12)的提案被提出。
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這種通信方式與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡對設備通信模式不同。在傳統(tǒng)模式下,數(shù)據(jù)在基站等網(wǎng)絡設施和智能
手機等設備間傳輸,而直通鏈路允許兩臺設備之間直接進行通信,無需基站介入數(shù)據(jù)的發(fā)送和接
收過程。
LTEV2X是直通鏈路的一個顯著特點,它是第三代合作伙伴計劃第十四版(3GPPRelease14)規(guī)范
的一部分,定義了蜂窩車聯(lián)網(wǎng)(C-V2X)技術。C-V2X支持車輛、行人以及路邊交通管制設備之間
的直接通信,無需基站的參與。在中國,監(jiān)管機構已為LTEV2X分配了5.9GHz頻段,其他國家
和地區(qū)也在進行類似的頻譜分配。
第16、17和18版對新空口直通鏈路(NRsidelink)進行了進一步的規(guī)定,其應用不僅限于NR
V2X,還擴展到了更廣泛的未許可頻譜。此外,與PC5相關的功能還包括廣播無人機ID(BIRD),
以滿足監(jiān)管要求。對于上述直通鏈路功能,監(jiān)管機構和行業(yè)需要進行更深入的研究,以便開發(fā)新
的服務。
9.2子帶全雙工
在5G標準確立之前,學術界已經(jīng)發(fā)表了許多關于在相同頻率和時間上實現(xiàn)全雙工通信的研究論
文。盡管如此,在實際部署中,特別是在處理多輸入多輸出(MIMO)信道的自干擾消除方面,仍
然面臨著一些技術挑戰(zhàn)。近年來,我們在干擾消除技術方面取得了顯著進展,使得基站已經(jīng)具備
了實施全雙工通信的能力。
第三代合作伙伴計劃第19版(3GPPRelease19)通過了一項關于時分雙工(TDD)頻段的子帶全雙
工(SBFD)工作項,該工作項允許gNB在同一個子帶上同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收操作。這對用
戶設備沒有影響,因為傳輸與接收仍然會通過不同的資源(時間或頻率)來實現(xiàn)。研究表明,采
用子帶全雙工技術能夠降低傳輸?shù)难舆t,因為確認字符(ACK)或否定應答(NAK)可以直接在子
帶上傳輸,如圖17所示。
在Rel-19版中,子帶全雙工技術的應用被限定在時分雙工頻譜范圍內(nèi)。至今,針對已經(jīng)研究的區(qū)
域,尚未出臺與子帶全雙工操作直接相關的具體規(guī)定。隨著新空口雙工技術的發(fā)展,傳統(tǒng)的時分
雙工幀結構將經(jīng)歷變革,而許多地區(qū)已經(jīng)預先考慮到了這些變革與其他業(yè)務共存的能力。因此,
與時分雙工同步以及對現(xiàn)有服務的干擾相關的規(guī)則可能會受到影響。圖Y是單頻全雙工的一個示
例,這有可能成為未來6G的一個特征。這將帶來更加復雜的監(jiān)管挑戰(zhàn),因為干擾可能會對相同
或相鄰頻譜上的其他業(yè)務產(chǎn)生影響。此外,如果全雙工技術也在頻分雙工頻譜上得到研究和規(guī)定,
那么監(jiān)管問題將面臨更多的挑戰(zhàn)。
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圖18:第三代合作伙伴計劃Rel-19版中的子帶全雙工
圖19:6G單頻全雙工
9.3環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)
在研究階段,第三代合作伙伴計劃確認了4種拓撲結構,而隨后的Rel-19的工作項目涵蓋了拓撲
結構1和2,如下圖所示。在拓撲結構1中,環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)(AmbientIoT)設備與基站之間進行直接
的雙向通信。而在拓撲結構2中,環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)設備通過中間節(jié)點與設備和基站進行雙向通信。在
這個拓撲結構中,中間節(jié)點可以是中繼器、集成接入和回傳(IAB)節(jié)點、用戶設備或中繼放大器
等,它們均具備環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)的功能。
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拓撲結構1拓撲結構2
圖20:環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)的拓撲結構
環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)設備在能量補給方面,可能依賴于基站或中間節(jié)點發(fā)出的連續(xù)波(CW)信號。在這種
場景下,頻分雙工頻譜顯得更為合適,因為它提供了充裕的連續(xù)下行時隙,便于設備進行能量補
充。實際上,為了控制成本,大多數(shù)射頻識別(RFID)設備往往會選擇在同一頻率上進行傳輸和接
收。然而,拓撲結構1可能面臨潛在的監(jiān)管風險。根據(jù)現(xiàn)行的頻譜使用規(guī)定,該結構無法在頻分
雙工頻段的下行或上行頻率上同時進行發(fā)送和接收操作。具體而言,規(guī)定明確指出,頻分雙工頻
段的下行頻譜僅供用戶設備接收來自基站的信號,而上行頻譜則僅供基站接收來自用戶設備的信
號。用戶設備無法在同一時間利用任何下行或上行頻率進行雙向的發(fā)送和接收。
一種可行的解決方案是使用正常的頻分雙工設備結構,并配備獨立的接收和發(fā)送射頻組件。然而,
這種做法可能會提高設備的成本。如果設備確實需要在相同頻率上同時進行接收和發(fā)送,那么就
有必要進行更深入的研究,并且可能需要對現(xiàn)行的規(guī)定進行相應的修訂。
10、移動通信產(chǎn)業(yè)界對未來移動頻譜的建議
本白皮書突出了頻譜在充分釋放5G-Advanced和6G潛力時能夠發(fā)揮的作用。我們認識到,無論
是現(xiàn)有的頻譜資源還是新增的頻譜,都對行業(yè)的進步至關重要??紤]到自2019年起運營商便開始
部署5G網(wǎng)絡,并且5G-Advanced技術的流量將不斷攀升,我們應當放眼于2025至2030年這一
時間范圍,思考如何引入更多新的頻譜資源。預計6G將服務于物理世界與數(shù)字世界的無縫連接、
多感官沉浸式通信(如全息通信)以及對高精度感知、定位和高可靠性有需求的工業(yè)環(huán)境等新興
應用場景。這些應用大多數(shù)將需要在室內(nèi)外均具備移動性,并能實現(xiàn)廣泛的移動網(wǎng)絡覆蓋,確保
即便在室內(nèi)環(huán)境之外也能保持低延遲的通信體驗。據(jù)我們估計,為了對現(xiàn)有的廣域頻譜進行補充,
未來將需要額外的3GHz中頻段頻譜以及10-15GHz的局部區(qū)域頻譜。
不同頻段的頻譜資源,包括低頻、中頻和高頻,對5G-Advanced和6G的商業(yè)成功發(fā)揮著重要的
作用。對于運營商來說,利用現(xiàn)有基站站點來部署新頻譜,對于網(wǎng)絡建設尤為關鍵。在追求容量
與覆蓋的平衡中,新的中頻頻譜顯得尤為重要,它有助于確保實現(xiàn)廣域移動性和室內(nèi)外的無縫覆
蓋。WRC-23新確認的6425-7125MHz頻段將成為5G-A和6G發(fā)展的關鍵,因為它已在整個1區(qū)
獲得確認,并受到包括中國在內(nèi)的亞太地區(qū)以及拉丁美洲一些國家的廣泛支持。WRC-27計劃對
4.4-4.8GHz和7.125-8.4GHz頻段進行研究,這為行業(yè)提供了一個機遇,可以與國際電信聯(lián)盟無
線電通信組(ITU-R)的后續(xù)研究一道,探索這些頻段與現(xiàn)有業(yè)務共存的可行性。因此,未來移動
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通信論壇的成員有必要進一步討論這些頻段作為未來移動頻譜的潛力。低頻段的600MHz有潛力
成為另一個數(shù)字紅利頻段,從長遠來看,它可能成為促進全球數(shù)字化平等的又一個潛在的全球頻
段。而毫米波頻段,憑借其提供的額外帶寬和容量,將有助于密集區(qū)域的網(wǎng)絡容量和整體網(wǎng)絡性
能的提升。
正在進行的6G研究針對半太赫茲的頻譜,旨在將這一頻段應用于高精度感知和定位等應用???/p>
慮到半太赫茲頻率的傳播特性,它們并不適合用于廣域網(wǎng)絡。因此,半太赫茲的頻譜應當被視為
對中頻段的補充,而不是取代中頻段的角色。
圖21:5G和6G不同頻譜在滿足多樣化覆蓋和容量需求場景中的示例
11、致謝
愛立信(中國)通信有限公司、諾基亞上海貝爾有限公司、高通無線通信技術(中國)有限公司、
三星(中國)、中興通訊
12、參考文獻
1)工信部《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》
2)工信部《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》
3)工業(yè)和信息化部辦公廳關于全面推進移動物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設發(fā)展的通知
4)工業(yè)和信息化部辦公廳關于印發(fā)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進方案的通知
5)(2019-2022)三部門關于印發(fā)《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2019-2022年)》的
通知
6)(2021-2023)"工信部《5G應用“揚帆”行動計劃(2021-2023年)》
26/27
7)(2021-2023)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021-2023年)
8)(2022-2026)五部門關于印發(fā)《虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應用融合發(fā)展行動計劃(2022—2026
年)》的通知
9)(2023-2025)五部門關于印發(fā)《元宇宙產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃(2023-2025
年)》的通知
10)工業(yè)和信息化部歷年通信行業(yè)運行情況的統(tǒng)計報告
11)無線頻譜政策組2024年及以后的工作計劃
12)《愛立信移動報告》,2024年1月
13)日本總務省的“頻率重組行動計劃”(2023財年版)
14)6G頻譜——助力2030年以后的移動生活(愛立信)
15)國際電信聯(lián)盟ITU-RM.2160系列建議書:移動、無線電測定、業(yè)余及相關衛(wèi)星服
務框架和2030年及以后國際移動通信未來發(fā)展的總體目標
16)6G頻譜解析(諾基亞)
17)全球5G頻譜更新及未來無線系統(tǒng)的創(chuàng)新(高通)
18)美國國家電信與信息管理局,《國家頻譜戰(zhàn)略》,2023年11月
19)第三代合作伙伴計劃TR38.848:《無線接入網(wǎng)絡中環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)研究》,第18版
20)第三代合作伙伴計劃RP-234058,新SID:新空口中環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)的解決方案研究,
第19版
21)第三代合作伙伴計劃TR38.858:新空口雙工技術的演進研究,第18版
22)第三代合作伙伴計劃RP-234035,新WID:新空口雙工技術的演進:子帶全雙工
(SBFD),第19版
23)高通,通往6G之路的愿景、市場驅動力和研究方向,2022年12月。
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未來移動通信論壇未來國際移動通信頻譜白
皮書
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