融入国家重大战略部署 5G频率规划使用需深耕细作

 中国电子报、电子信息产业网  作者:方箭 李芃芃 伉沛川
发布时间:2017-06-15
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  在移动通信业务量爆炸式增长的背后,频谱资源作为实现信息无所不在的载体和具有重要战略意义的稀缺资源,面临着巨大的缺口与压力。为了在国际博弈和竞争中获取有利地位,加快5G网络试验和商用的进程,各国纷纷着手为5G谋划频率资源,在我国近期发布的《国家无线电管理规划(2016-2020年)》中明确表示,将适时开展公众移动通信频率调整重耕,为IMT-2020(5G)储备不低于500MHz的频谱资源。

  基于5G愿景的频谱架构

  自2012年以来,国际电信联盟(ITU)启动了5G愿景、未来技术趋势和频谱规划等方面的前期研究工作。2015年,ITU发布了5G愿景建议书,提出了IMT-2020系统的目标、性能、应用和技术发展趋势、频谱资源配置、总体研究框架和时间计划、后续研究方向等。

  在应用场景方面,未来5G系统将支持增强的移动宽带(eMBB)、具有高可靠性和超低延迟的通信(uRLLC)以及大规模机器间通信(mMTC)三大类主要应用场景。

  在系统性能方面,5G系统将具备10 Gbit/s~20Gbit/s的峰值速率,100Mbit/s~1Gbit/s的用户体验速率,每平方公里100万的连接数密度,1ms的空口时延,500km/h的移动性支持,每平方米10Mbit/s的流量密度等关键能力指标,相对4G提升3到5倍的频谱效率、百倍的能效。

  为达到上述愿景,5G频率将涵盖高、中、低频段,即统筹考虑全频段:高频段一般指6GHz以上频段,连续大带宽可满足热点区域极高的用户体验速率和系统容量需求,但是其覆盖能力较弱,难以实现全网覆盖,因此需要与6GHz以下的中低频段联合组网,以高频和低频相互补充的方式来解决网络连续覆盖的需求。

  全球5G频率规划工作进展

  全球5G频率规划工作主要在ITU等国际标准化组织的框架下开展。目前ITU相关工作进展如下:

  对于5G高频段而言,为满足IMT系统在高频段的频率需求,在WRC-19研究周期内新设立了1.13议题,在6GHz以上为IMT系统寻找可用的频率。

  对于5G中低频段而言,2015年无线电通信全会(RA-15)批准“IMT-2020”作为5G正式名称,至此,IMT-2020将与已有的IMT-2000(3G)、IMT-A(4G)组成新的IMT系列。这标志着在ITU《无线电规则》中现有标注给IMT系统使用的频段,均可考虑作为5G的中低频段;同时,WRC-15大会通过相关决议,以添加全球、区域或部分国家脚注的形式,新增了部分频段,供有意部署IMT系统的主管部门使用。

  5G高频候选频段的形成主要取决于WRC-19的1.13议题研究情况。从全球来看,该议题所提出的11个潜在候选频段涉及固定、卫星固定、卫星间、卫星地球探测、无线电导航、无线电定位等多种业务,主要应用于卫星、航天、导航、军事等多个领域,复杂的频谱使用情况使协调面临很大的难度。此外,5G系统的技术参数、部署场景、传播模型仍在研究之中,候选频段也无法最终确定。

  尽管ITU的高频段议题研究尚需时日,为在全球5G发展中领先于人,以美国、欧洲、日本、韩国为首的国家,目前已聚焦或发布了各自的5G高频规划,基于电波传播特性,重点关注45GHz以下频段。

  中频段相对于高频段有较好的传播特性,相对于低频段有更宽的连续带宽,可以实现覆盖和容量的平衡,满足5G某些特定场景的需求。同时,也可作为部分物联网场景(例如uRLLC等)。目前,全球大部分国家和组织对于中频段的具体范围没有确切的定义,但普遍认为3GHz~6GHz为中频段重要资源。

  低频段一般是指3GHz以下频段,目前2GHz~3GHz频段已有部分资源规划用于IMT,并且部署了相关系统,未来可重耕用于5G系统。1GHz以下频段,有良好的传播特性,可以支持5G广域覆盖和高速移动下的通信体验,以及海量的设备连接。

  制定5G规划立足国家重大战略

  首先,5G频率工作应融入国家重大战略部署。

  《国家十三五规划纲要》指出,要加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施,积极推进5G发展,于2020年启动5G商用。2016年7月,我国发布了《国家信息化发展战略纲要》,要求协调频谱资源配置,科学规划无线电频谱,提升资源利用效率,并明确将频率作为国家信息化发展的重要基础设施,强调要积极开展5G技术研发、标准和产业化布局,在2025年建成国际领先的移动通信网络。上述文件作为推动国家经济社会以及我国信息化发展的纲领性文件,充分表明5G系统将成为信息化驱动现代化、建设网络强国、提供普遍服务的重要基础设施。而5G频率作为基础资源,应着眼于新一代信息基础设施建设和国家信息化发展的大局。

  相对于以往的历代移动通信系统,5G不仅满足人和人之间的通信,还将渗透到未来社会的各个领域,形成以用户为中心的全方位信息生态系统。5G系统将助力“宽带中国”、《中国制造2025》、“互联网+”行动计划等国家重大战略的实施,因此,在制定5G频率规划时,可以重点支持我国优先发展的领域和方向,比如工业物联网、车联网等,为其试验和商用提供资源保障,推动产业成熟。

  总体而言,5G频率工作不仅要契合我国无线电管理的新方向和新思路,同时,还应立足于国家经济社会发展的重大政策开展。

  其次,5G频率规划和使用需深耕细作。

  第一,建立基于频谱需求预测的精准供给机制。频谱需求预测分析是基于历史数据,综合考虑未来各种影响因素,结合行业发展情况,采用合适的科学分析方法,提出切合实际的频谱需求目标,为行业的中长期发展提供资源储备。合理的需求分析是保证各行业用频和发展的前提,是频率合理有效利用的基础。做好各行业频谱前期需求论证工作,可为无线电管理部门制定中长期规划提供依据。由于5G系统应用呈现出多样化、个性化、差异化的特点,不同的应用场景在频段选择、带宽需求上都有较大差异,需要综合考虑不同频段的电波传播特性、应用需求、产业趋势等因素,开展更加精细化的需求预测,在总量有限的情况下,优先保证基本需求和重点发展方向,鼓励采用载波聚会、混合组网技术,整合碎片化零散频率资源,实现5G频率的精准供给。

  第二,建立协同合作的频谱使用共享机制。目前,频率资源已应用于多个行业和部门,规划调整涉及军地、多个行业和部门利益,5G频率规划难度加大。应不断加强军地、空地间协调和合作,在兼顾各行业规划发展需要基础上,综合考虑经济社会发展和国防建设等因素,从国家层面统筹频率资源,实现优化配置和高效利用。从美国高频使用方式可以看出,其通过法规制定、技术约束等条件鼓励频率资源实现共用。而5G系统相比于原来的移动通信系统,应用更加细化,特别是对于中高频使用,不再要求全程全网、连续覆盖,将呈现出区域化、集中化的特性,同时,考虑到其电波传播特性,为5G系统与其他系统共享创造条件。目前,我国公众移动通信主要以独占方式使用频率资源,考虑到5G系统部署特点和候选频段特性,在5G频率规划时,频率管理模式将是独享执照、共享执照、轻执照、免执照等多种管理模式的合理结合。我们应秉承创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,积极加强行业和部门间协作,特别是利用国家军地融合发展的契机,促进规划、台站等数据资源共享和使用,利用大数据、云计算思路,实现5G系统与现有其他系统的兼容共用,精细化使用频率资源。

  最后,5G频率工作应加强全球合作。

  5G标准化工作是在ITU和3GPP等国际标准化组织下统一开展的,频率工作虽然需要考虑各国、各地区众多自身因素,但由于移动通信的产业和使用具有全球化的特征,5G频率工作也具有全球化的属性。对于5G频率规划工作,应充分利用ITU、APT等平台,加强国际频率协调,在兼顾我国优先频段基础上,推动形成5G全球统一工作频率。另外,依托政府层面的国际合作机制,加强IMT-2020与METIS、5G-PPP、NGMN、WWRF等国际组织在频率方面的合作。


来源:中国电子报、电子信息产业网            责任编辑:赵晨
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