方 箭,魯 俊,朱 穎,李芃芃
(1.國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心北京100037;2.中國(guó)信息通信研究院北京100191)
全球數(shù)字紅利頻譜釋放現(xiàn)狀及展望*
方 箭1,魯 俊1,朱 穎2,**,李芃芃1
(1.國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心北京100037;2.中國(guó)信息通信研究院北京100191)
數(shù)字紅利頻譜對(duì)于公眾移動(dòng)通信的發(fā)展有著非常重要的意義。首先,分析了全球移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì),表明對(duì)頻譜需求量急劇增長(zhǎng),特別是對(duì)數(shù)字紅利頻譜的需求;然后,概述了全球地面廣播電視模數(shù)轉(zhuǎn)換情況,從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化和世界重要地區(qū)兩個(gè)維度分析了全球數(shù)字紅利頻譜如何用于移動(dòng)通信;最后,總結(jié)了全球數(shù)字紅利所面臨的機(jī)遇、問(wèn)題和挑戰(zhàn),對(duì)未來(lái)數(shù)字紅利頻段全球合理使用提出了建議。
移動(dòng)通信;頻率規(guī)劃;數(shù)字紅利;廣播電視
近年來(lái),以4G為代表的移動(dòng)通信取得了快速發(fā)展。據(jù)全球移動(dòng)設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會(huì)(Global Mobile Suppliers Association,GSA)統(tǒng)計(jì)[1],截止到2015年10月,全球147個(gè)國(guó)家部署了442張LTE商用網(wǎng)絡(luò),預(yù)計(jì)到2015年底LTE網(wǎng)絡(luò)數(shù)將達(dá)到460張。截止到2015年6月,全球4G用戶數(shù)達(dá)到7.55億。在國(guó)內(nèi),2013年12月,我國(guó)第四代移動(dòng)通信(4G)TDLTE牌照發(fā)放,而(4G)LTE FDD牌照也于2015年2月發(fā)放,標(biāo)志著我國(guó)全面進(jìn)入4G時(shí)代。據(jù)工業(yè)和信息化部統(tǒng)計(jì)[2],截止到2015年10月,移動(dòng)電話用戶規(guī)模突破13億,4G用戶總數(shù)達(dá)到3.28億戶,占移動(dòng)電話用戶的比重達(dá)到25.2%。
為推動(dòng)第五代移動(dòng)通信(5G)整體發(fā)展,國(guó)際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union,ITU)規(guī)劃全球5G工作時(shí)間表[3],于2015年6月完成愿景階段的研究工作,并計(jì)劃于2015~2020年開展5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定工作。為了適應(yīng)國(guó)際電聯(lián)的發(fā)展要求,全球范圍內(nèi)的5G研發(fā)已拉開大幕,歐盟、日本等陸續(xù)開展相關(guān)工作,我國(guó)也適時(shí)成立了IMT-2020(5G)推進(jìn)組,著力于需求、頻率、無(wú)線傳輸與組網(wǎng)技術(shù)、評(píng)估測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化及知識(shí)產(chǎn)權(quán)等各個(gè)方面的工作。
無(wú)論是4G的方興未艾還是5G的翩翩而至,都標(biāo)志著全球逐步進(jìn)入大數(shù)據(jù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,應(yīng)運(yùn)而生的是移動(dòng)通信數(shù)據(jù)流量呈井噴式的增長(zhǎng),頻譜資源作為實(shí)現(xiàn)信息傳輸無(wú)處不在的重要載體,適時(shí)規(guī)劃頻譜對(duì)其發(fā)展尤為必要。自1992年起,ITU已經(jīng)在4屆世界無(wú)線電通信大會(huì)(World Radiocommunication Conference,WRC)設(shè)立相關(guān)議題,為移動(dòng)通信發(fā)展尋求新的頻譜資源。
數(shù)字紅利[4]的定義是指在模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)換的過(guò)程中,VHF和UHF頻段中按照標(biāo)稱頻譜用量安排原有模擬節(jié)目后富余出來(lái),由此可能被釋放的那部分頻譜。數(shù)字紅利頻段作為熱點(diǎn)頻段,在兩屆WRC大會(huì)議題中均有涉及,成為許多監(jiān)管機(jī)構(gòu)、廣播機(jī)構(gòu)、電信運(yùn)營(yíng)商及其他業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商廣泛討論的熱點(diǎn)問(wèn)題,目前全球許多國(guó)家已經(jīng)在數(shù)字紅利頻段部署了移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。
本文概述了全球地面廣播電視現(xiàn)狀及模數(shù)轉(zhuǎn)換情況,著重分析了700 MHz、800 MHz等頻段的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化情況,并研究了各國(guó)將數(shù)字紅利頻段用于移動(dòng)通信的歷程,從全球的發(fā)展情況總結(jié)了數(shù)字紅利所面臨的機(jī)遇、問(wèn)題和挑戰(zhàn),在此基礎(chǔ)上給出數(shù)字紅利頻段全球合理使用建議。
第一個(gè)無(wú)線電“頻率規(guī)劃”出現(xiàn)于上世紀(jì)20年代,該規(guī)劃目的是為了規(guī)范廣播頻率的使用。廣播的發(fā)展已歷經(jīng)百年,滲透到了人們生活的方方面面。而作為最重要的廣播業(yè)務(wù)——地面電視廣播系統(tǒng)在全球信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)下,數(shù)字化已經(jīng)成為全球廣播電視業(yè)的必然發(fā)展方向,歐洲、北美及亞洲各國(guó)紛紛制定了由模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)換的計(jì)劃,并出臺(tái)了最終關(guān)閉模擬電視的時(shí)間計(jì)劃表。
歐洲電視的數(shù)字轉(zhuǎn)換規(guī)劃最早始于1997年,歐洲郵電行政大會(huì)(Conference of European Postal and Telecommunications,CEPT)為數(shù)字地面電視的推出奠定了基礎(chǔ),CEPT國(guó)家之間就此達(dá)成多邊協(xié)調(diào)協(xié)議(稱為切斯特97協(xié)議)[5],以便引入使用地面數(shù)字視頻廣播(Digital Video Broadcasting-Terrestrial, DVB-T)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字地面電視。2006年,在日內(nèi)瓦舉行了國(guó)際電聯(lián)區(qū)域性無(wú)線電通信大會(huì)(RRC-06),形成了促進(jìn)地面數(shù)字廣播發(fā)展的《GE06協(xié)議》[6],設(shè)定在2015年6月之前實(shí)現(xiàn)從模擬向地面數(shù)字電視廣播過(guò)渡。美國(guó)的數(shù)字電視轉(zhuǎn)換開始于2009年,采用了同時(shí)關(guān)停所有模擬電視臺(tái)站的方法,而非分地區(qū)數(shù)字轉(zhuǎn)換。北加州在全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)換1年前開展了小規(guī)模試驗(yàn),促進(jìn)了該方法的實(shí)施。制定和采用ATSC(Advanced Television Systems Committee)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)實(shí)現(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。ATSC標(biāo)準(zhǔn)可以使數(shù)字電視廣播占用比模擬信號(hào)少得多的帶寬,從而能夠?qū)㈩l道壓縮在較小頻譜內(nèi)。此外,在亞太、非洲、拉丁美洲地區(qū)的部分國(guó)家也逐漸開始地面廣播數(shù)字化進(jìn)程。
2006年,國(guó)內(nèi)發(fā)布了《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》[7],標(biāo)志著我國(guó)以DTMB為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視技術(shù)迎來(lái)新的起點(diǎn)。2012年底,國(guó)家新聞出版廣電總局出臺(tái)《地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》[8],明確總體規(guī)劃目標(biāo):在全國(guó)各地構(gòu)建中央和省、地市、縣電視節(jié)目地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)絡(luò),利用全國(guó)廣播電視無(wú)線覆蓋的發(fā)射臺(tái)站進(jìn)行覆蓋,并且新增部分單頻網(wǎng)發(fā)射站點(diǎn)補(bǔ)充擴(kuò)大覆蓋,使地面數(shù)字電視的人口覆蓋率達(dá)到或超過(guò)現(xiàn)有模擬電視的覆蓋水平,在2020年前逐步完成全國(guó)城鄉(xiāng)地面數(shù)字電視的覆蓋任務(wù)。
3.1 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織進(jìn)展情況
在2007年ITU世界無(wú)線電通信大會(huì)(WRC-07)上,經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的討論后,大會(huì)終于作出決定:將698~802/862 MHz頻段以國(guó)家腳注的方式注明部分國(guó)家將用于國(guó)際移動(dòng)通信(International Mobile Telecommnications,IMT)系統(tǒng)。具體而言[9],在1區(qū)國(guó)家中,790~862 MHz頻段被1區(qū)國(guó)家劃分為移動(dòng)業(yè)務(wù)使用,并規(guī)劃給包括IMT-2000在內(nèi)的IMT系統(tǒng)使用;2區(qū)698~806 MHz、3區(qū)790~806 MHz頻段也規(guī)劃給IMT系統(tǒng)使用,其中孟加拉國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)、印度、日本、新西蘭、巴布亞新幾內(nèi)亞、菲律賓和新加坡等9國(guó)IMT系統(tǒng)頻段還向下擴(kuò)展到698~790 MHz。同時(shí)規(guī)定,對(duì)該頻段做此IMT安排不排除已劃分該頻段的其他業(yè)務(wù)應(yīng)用使用該頻段,亦不在《無(wú)線電規(guī)則》中確立優(yōu)先級(jí)。
美國(guó)、歐洲、亞太等國(guó)家和地區(qū)根據(jù)區(qū)域發(fā)展情況,提出該頻段的4種規(guī)劃方案,并對(duì)ITU-R M.1036[10]建議書進(jìn)行修訂,具體如表1所示,A1、A2方案不屬于WRC-07決議的規(guī)劃方案,此表未列入。根據(jù)ITU-R形成的規(guī)劃方案,Band 12、Band 13、Band 14、Band 17、Band 20、Band 28、Band 44等頻段逐漸在3GPP開展標(biāo)準(zhǔn)化,并將相關(guān)射頻技術(shù)指標(biāo)寫入技術(shù)規(guī)范當(dāng)中。
表1 ITU-R 698~862 MHz頻段部分規(guī)劃方案Table 1 Frequency plan in 698~862 MHz band
在2012年世界無(wú)線電通信大會(huì)(WRC-12)上設(shè)立了議題1.1和議題1.2[11],與數(shù)字紅利頻譜相關(guān)。
WRC-15 1.1議題旨在為作為主要業(yè)務(wù)的移動(dòng)業(yè)務(wù)做出附加頻譜劃分,并確定國(guó)際移動(dòng)通信(IMT)的附加頻段及相關(guān)規(guī)則條款,以促進(jìn)地面移動(dòng)寬帶應(yīng)用的發(fā)展。WRC-07主要考慮的是698 MHz以上頻段的數(shù)字紅利問(wèn)題,470~694 MHz頻段作為所提19個(gè)候選頻段之一,主要是由美國(guó)基于其國(guó)內(nèi)數(shù)字紅利釋放現(xiàn)狀所提出的。由于世界各國(guó)數(shù)字廣播電視的技術(shù)體制、模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間表、原有信道數(shù)存在差異,對(duì)該頻段表現(xiàn)出的態(tài)度各不相同,具體情況可見本文3.2節(jié),考慮到世界其他國(guó)家數(shù)字紅利進(jìn)程相對(duì)落后,預(yù)估該頻段在WRC-15支持國(guó)家不會(huì)太多。最終,在WR15大會(huì)上,1區(qū)起草了第COM4/6號(hào)決議,請(qǐng)ITU-R在WRC-19之后但在WRC-23之前及時(shí)審議470-694/698的新增IMT頻率劃分。2區(qū)5個(gè)國(guó)家(巴哈馬、巴巴多斯、加拿大、美國(guó)和墨西哥)中470~608 MHz全部或部分頻段被確定用于IMT;7個(gè)國(guó)家(巴哈馬、巴巴多斯、伯利茲、加拿大、哥倫比亞、美國(guó)和墨西哥)614~698 MHz全部或部分頻段被確定用于IMT。
WRC-15 1.2議題旨在審查ITU-R根據(jù)第232號(hào)決議開展的、有關(guān)1區(qū)移動(dòng)業(yè)務(wù)(航空移動(dòng)除外)使用700 MHz頻段(694~790 MHz頻段)的研究結(jié)果并采取適當(dāng)措施。經(jīng)過(guò)JTG4-5-6-7會(huì)議研究,形成了以694 MHz作為規(guī)劃低端的共識(shí),并在ITU-R 5D工作組積極討論規(guī)劃方案以更新ITU-R M.1036中的相關(guān)部分。目前,基于APT(表1中A5)方案框架下,形成了A7~A11共6種方案,并在RA-15通過(guò),在保護(hù)廣播電視系統(tǒng)方面,形成了3個(gè)不同的OOBE終端建議。在WRC-15上,形成了IMT規(guī)劃,并確定下邊帶為694 MHz,同時(shí)修訂了相關(guān)規(guī)則,但是終端OOBE并未形成統(tǒng)一意見。
3.2 世界主流國(guó)家和地區(qū)情況
在全球4G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)進(jìn)程中,數(shù)字紅利釋放的700/800 MHz頻段LTE網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)[1],截至到2015年4月,全球700/800 MHz頻段已經(jīng)部署了150張網(wǎng)絡(luò),具體如表2所示,主要分布在歐洲、美國(guó)以及亞太地區(qū)。
表2 700/800 MHz頻段LTE網(wǎng)絡(luò)部署情況Table 2 LTE deployment in 700/800 MHz band
3.2.1 歐洲數(shù)字紅利頻譜釋放情況
2007年,ITU的WRC-07會(huì)議將原有的800 MHz頻段劃分給1區(qū)的移動(dòng)業(yè)務(wù)使用。RRC-06和WRC-07之后,歐洲的監(jiān)管機(jī)構(gòu)快馬加鞭地實(shí)施新的規(guī)劃,對(duì)于歐洲范圍內(nèi)模擬電視的轉(zhuǎn)換和數(shù)字紅利頻率的釋放,2012年,歐洲議會(huì)已經(jīng)批準(zhǔn)通過(guò)了一項(xiàng)5年無(wú)線電頻譜政策方案,旨在確保歐盟各成員國(guó)在未來(lái)高速發(fā)展的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中有足夠的頻譜支持其應(yīng)用與服務(wù),明確到2013年1月1日,所有成員國(guó)(除非已在該日期之前獲得個(gè)別豁免)應(yīng)授權(quán)無(wú)線寬帶通信使用800 MHz頻段。
在上述文件框架下,歐洲加快實(shí)施數(shù)字地面電視并釋放800 MHz頻段中數(shù)字紅利頻率進(jìn)程,法國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙、瑞典、英國(guó)等國(guó)家將800 MHz頻段拍賣用于LTE的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至到2015年4月,歐洲已經(jīng)部署了84張LTE網(wǎng)絡(luò),成為排名全球使用第三頻段的網(wǎng)絡(luò)。從圖1可以看出,歐洲多數(shù)國(guó)家完成此頻段拍賣工作,并基本完成規(guī)劃計(jì)劃。?
圖1 歐洲800 MHz頻段規(guī)劃情況Fig.1 European status of frequency planning in 800 MHz band
除已使用的800 MHz頻段外,許多歐洲國(guó)家正在尋求和研究700 MHz范圍內(nèi)的可用頻段用于移動(dòng)通信系統(tǒng)??紤]到地面廣播正在使用700 MHz頻段,部分國(guó)家已經(jīng)存在長(zhǎng)期部署,為了保持原有廣播規(guī)劃的統(tǒng)一性,CEPT主管部門在WRC-12大會(huì)上要求將700 MHz的重新分配決定推遲到2015年的WRC-15大會(huì)上(研究情況如上文所示)。2014年4月,在盧森堡召開的第46次會(huì)議上[12],CEPT電子通信委員會(huì)圍繞歐洲700 MHz頻段采用的信道安排作出了一項(xiàng)臨時(shí)決定,該決定涉及在歐洲范圍內(nèi)采用統(tǒng)一的2×30 MHz信道劃分(能夠與APT700方案形兼容)以便使成員獲得潛在的全球規(guī)模經(jīng)濟(jì)利益,具體如圖2所示,其中703~733 MHz/758~788 MHz為FDD系統(tǒng),剩余頻段使用尚未最終決定,可能用于部署SDL、PPDR、M2M等??傮w而言,歐洲目前數(shù)字紅利頻譜釋放集中在800 MHz頻段, 700 MHz頻段使用在歐洲必將存在一個(gè)過(guò)渡期,以保護(hù)目前在用的數(shù)字廣播電視系統(tǒng)。
圖2 CEPT關(guān)于700 MHz臨時(shí)決定Fig.2 CEPT temporary decision for the 700 MHz band
雖然800 MHz頻段在歐洲已在很大程度上指配給移動(dòng)寬帶,在即將召開的WRC-15上,700 MHz頻段很可能被批準(zhǔn)共同作為主要業(yè)務(wù)的移動(dòng)和廣播劃分。目前,全球部分國(guó)家已將470~698 MHz列入未來(lái)規(guī)劃,但考慮歐洲國(guó)家在數(shù)字地面電視和移動(dòng)寬帶所需要的頻譜需求差異性,歐洲剩余UHF頻譜(470~698 MHz)的劃分目前難以形成統(tǒng)一。為此,據(jù)歐洲初步研究建議,在2030年之前應(yīng)保障700 MHz以下剩余UHF頻譜的監(jiān)管安全和地面廣播機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此,短期內(nèi)470~698 MHz頻段難以釋放出來(lái)用于移動(dòng)業(yè)務(wù)。這與歐洲國(guó)家整體在本次WRC-15觀點(diǎn)是基本一致的。
3.2.2 美國(guó)數(shù)字紅利頻譜釋放情況
在美國(guó)地區(qū),隨著有線電視、互聯(lián)網(wǎng)電視或衛(wèi)星業(yè)務(wù)興起,越來(lái)越多的人通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)來(lái)觀看電視,加快了數(shù)字紅利頻譜釋放步伐。數(shù)字轉(zhuǎn)換為移動(dòng)通信釋放了52~69信道,共計(jì)釋放了108 MHz頻譜(698~806 MHz),分別為700 MHz頻段低端(698~746 MHz)和700 MHz頻段高端(746~806 MHz)。
早在關(guān)停模擬信號(hào)之前,2002年開始美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(Federal Communications Commission, FCC)陸續(xù)對(duì)低端頻譜進(jìn)行了拍賣(第44、49、60號(hào)拍賣),2008年對(duì)700 MHz數(shù)字紅利頻譜進(jìn)行了拍賣(第73號(hào)拍賣),此次拍賣過(guò)程中部分頻段并未拍出,而部分中標(biāo)者也未能及時(shí)支付,2009年美國(guó)全面從模擬電視轉(zhuǎn)向數(shù)字電視,這些頻段被FCC收回并重新拍賣,2011年對(duì)剩余部分進(jìn)行了拍賣(第92號(hào)拍賣),具體如下:早年拍賣主要是低端的Block C和Block D、高端的Block A和Block B,后續(xù)拍賣主要是低端的Block A、Block B和Block E,高端的Block D用于寬帶公共安全,剩余2×12 MHz也預(yù)留給公共安全[13]。
自此,美國(guó)基本完成將700 MHz頻段的全部拍賣,用于部署移動(dòng)通信和公共安全系統(tǒng),具體如圖3所示。
圖3 美國(guó)700 MHz頻段Fig.3 U.S.frequency plan in 700 MHz band
在700 MHz頻譜釋放出來(lái)后,美國(guó)政府發(fā)布了有關(guān)未來(lái)對(duì)700 MHz以下UHF電視頻譜進(jìn)行重新規(guī)劃的計(jì)劃,設(shè)計(jì)了一種自愿機(jī)制的激勵(lì)競(jìng)拍,鼓勵(lì)廣播機(jī)構(gòu)放棄其頻譜使用權(quán)利,回報(bào)的是競(jìng)拍的收益分享。激勵(lì)拍賣是一種以自愿為原則,利用市場(chǎng)手段促使現(xiàn)有頻率持有者盡快出讓低效頻譜的創(chuàng)新型拍賣方式,能快速實(shí)現(xiàn)頻率的最優(yōu)配置。激勵(lì)拍賣首先通過(guò)反向拍賣,從原頻譜持有者手中收回一定數(shù)量的頻譜,同時(shí)將收回的頻譜重新規(guī)劃,然后通過(guò)前向拍賣將頻譜發(fā)放給新的使用者。激勵(lì)拍賣中原頻譜持有者通過(guò)反向拍賣獲得出讓頻段的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。
2014年6月2日,FCC發(fā)布了其2014年5月15日通過(guò)的激勵(lì)競(jìng)拍報(bào)告和法令,包括競(jìng)拍實(shí)施臨時(shí)規(guī)則。FCC預(yù)期將在2015年秋季接受競(jìng)拍申請(qǐng),并于2016年初開始競(jìng)拍。在WRC-15上,美國(guó)成功將470~608MHz、618~698MHz頻段推動(dòng)形成移動(dòng)業(yè)務(wù)劃分,并確定給IMT系統(tǒng)。
3.2.3 其他地區(qū)數(shù)字轉(zhuǎn)換進(jìn)程
在非洲地區(qū),數(shù)字地面電視的市場(chǎng)條件千差萬(wàn)別。一些國(guó)家(如尼日利亞)地面電視的普及率很高,而其他國(guó)家(如坦桑尼亞和喀麥隆)普及率很低。對(duì)于地面電視需求旺盛的大國(guó),數(shù)字轉(zhuǎn)換是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程。在這種情況下,必須讓各利益相關(guān)方共同協(xié)調(diào)。
整個(gè)亞太地區(qū)各國(guó)市場(chǎng)環(huán)境不同,因此在數(shù)字轉(zhuǎn)換方面面臨的挑戰(zhàn)也不盡相同。在免費(fèi)電視占主流的國(guó)家,需要確保數(shù)字地面電視在價(jià)格上的可接受性。在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的澳大利亞、新西蘭已經(jīng)釋放700 MHz頻譜用于LTE系統(tǒng),大多數(shù)國(guó)家才剛開始廣播電視數(shù)字化工作。
在拉美國(guó)家,墨西哥和巴西等國(guó)已在數(shù)字地面電視部署方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)展,其他國(guó)家數(shù)字化進(jìn)程相對(duì)較為緩慢。
總體而言,在上述國(guó)家和地區(qū)中,由于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的差異和不平衡,導(dǎo)致數(shù)字電視進(jìn)程差異很大,將勢(shì)必會(huì)形成較長(zhǎng)的過(guò)渡期。
數(shù)字紅利頻譜釋放用于移動(dòng)通信系統(tǒng)將帶來(lái)發(fā)展的機(jī)遇,同時(shí),由于地區(qū)發(fā)展不平衡以及行業(yè)發(fā)展意愿差異,也將帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。
4.1 移動(dòng)通信發(fā)展的機(jī)遇
縱觀移動(dòng)通信發(fā)展歷程,容量、覆蓋、性能是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化的關(guān)鍵指標(biāo),除從技術(shù)演進(jìn)獲得提高外,頻段的合理選擇也至關(guān)重要。數(shù)字紅利頻段由于其具有信號(hào)覆蓋廣、穿透力強(qiáng)等無(wú)線電傳播特性,適合大范圍網(wǎng)絡(luò)覆蓋,能夠顯著降低組網(wǎng)要求。隨著全球數(shù)字鴻溝現(xiàn)象的加劇,在數(shù)字紅利頻段上部署移動(dòng)通信系統(tǒng)將獲得許多好處。
以4G系統(tǒng)為例,全球主要部署在1.8 GHz、2.6 GHz等頻段上[14],使用700 MHz建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)主要有以下優(yōu)勢(shì):
(1)建網(wǎng)部署成本大大降低,經(jīng)測(cè)算,如采用700 MHz低頻段完全新建一張4G網(wǎng)絡(luò)所需成本僅是使用2600 MHz頻段建網(wǎng)成本的四分之一左右;
(2)用戶將獲得更加優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn),如果使用2600 MHz建設(shè)網(wǎng)絡(luò),在無(wú)室內(nèi)補(bǔ)充覆蓋的前提下,用戶在室內(nèi)很多地方無(wú)法獲得較好服務(wù),體驗(yàn)明顯下降,而用700 MHz進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署[15],可更好的解決室內(nèi)等深度覆蓋問(wèn)題;
(3)可快速為農(nóng)村等欠發(fā)達(dá)地區(qū)提供移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和寬帶信息服務(wù),有益于彌補(bǔ)區(qū)域發(fā)展的數(shù)字鴻溝。
4.2 數(shù)字紅利所面臨的挑戰(zhàn)
(1)全球頻段規(guī)劃的時(shí)間表差異
縱觀全球,不同地區(qū)即使同一地區(qū)的不同國(guó)家之間地面廣播電視的數(shù)字化進(jìn)程也千差萬(wàn)別,總的來(lái)說(shuō),發(fā)展中國(guó)家整體比發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)字化進(jìn)程要緩慢很多。比如美國(guó)早在2009年就完成地面廣播電視數(shù)字化,而亞太、非洲、拉美等不發(fā)達(dá)地區(qū)甚至還沒開啟模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作,這與各國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、國(guó)家人口分布、地形地貌、信息化程度等眾多因素相關(guān)。同時(shí),由于涉及地面廣播系統(tǒng)頻率壓縮和調(diào)整問(wèn)題,與地面廣播系統(tǒng)在不同國(guó)家和地區(qū)使用程度、所處地位也是相關(guān)的。此外,在模數(shù)轉(zhuǎn)換采取方案上也有較大差別,比如分區(qū)域進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、全國(guó)范圍內(nèi)同時(shí)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、關(guān)閉部分模擬業(yè)務(wù)等方案,不同的方案會(huì)帶來(lái)釋放難度和時(shí)間的差異。
上述問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致各國(guó)數(shù)字紅利釋放周期有較大差異[16],使得數(shù)字紅利短期內(nèi)難以全球化。面對(duì)時(shí)間差異性問(wèn)題,數(shù)字化進(jìn)程相對(duì)落后國(guó)家地區(qū)可在轉(zhuǎn)換過(guò)程中借鑒和學(xué)習(xí)成功國(guó)家范例,制定適合本國(guó)的電視過(guò)渡方案,逐步釋放數(shù)字紅利頻段的頻譜源。
(2)全球頻率規(guī)劃的零散性
由于世界各國(guó)在該頻段使用差異較大,特別是原有廣播電視信道規(guī)劃不同,因此,所釋放數(shù)字紅利頻段的數(shù)量、具體頻段都不盡相同。比如在2007年釋放的數(shù)字紅利頻段規(guī)劃中,美國(guó)、亞太地區(qū)主要集中在700 MHz頻段,而歐洲為800 MHz頻段。這是因?yàn)樵诿绹?guó)、亞太地區(qū)已經(jīng)將800 MHz頻段用于移動(dòng)通信、政府部門等相關(guān)系統(tǒng)中,而歐洲原為廣播電視系統(tǒng)使用。此外,即使美國(guó)、亞太地區(qū)都使用700 MHz頻段,兩者方案也存在較大差距。
在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織開展的工作中,ITU一直致力于實(shí)現(xiàn)全球頻段規(guī)劃的統(tǒng)一性,但是,區(qū)域發(fā)展訴求差異性導(dǎo)致難以達(dá)成全面共識(shí)。698~862 MHz頻段在ITU規(guī)劃的建議書中共有9種方案,目前,在ITU-R 5D開展的ITU-R M.1036建議書修訂工作中,基于WRC 15 1.2議題的研究,各國(guó)根據(jù)自身需求仍然新增規(guī)劃方案。上述情況反映了各國(guó)、各地區(qū)立足于本國(guó)或本地區(qū)的使用現(xiàn)狀所提出的不同發(fā)展訴求。頻段的零散性給設(shè)備制造企業(yè)的生產(chǎn)、國(guó)際漫游等方面都帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。
面對(duì)此種情況,應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)部協(xié)調(diào),形成區(qū)域性的規(guī)劃方案,同時(shí),加強(qiáng)區(qū)域間溝通和合作,努力實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一化。APT 700方案正是上述合作的結(jié)果,該方案在亞太組織內(nèi)部多次協(xié)調(diào)形成,并影響歐洲等地區(qū)在700 MHz頻段的后續(xù)規(guī)劃。
(3)與廣播系統(tǒng)間兼容性問(wèn)題
兼容性研究[17]是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)安全有效使用的基礎(chǔ)。目前,ITU、CEPT、APT等國(guó)際及區(qū)域化標(biāo)準(zhǔn)組織均開展了相關(guān)共存研究分析工作,但考慮到世界各國(guó)所用電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體制不同,廣播電視系統(tǒng)部署現(xiàn)狀的差異,移動(dòng)通信系統(tǒng)規(guī)劃方案的差距,所分析的共存場(chǎng)景、研究的共存結(jié)論也難以形成一致性。
具體而言,全球存在DVB-T、ATSC、DTMB等不同數(shù)字電視廣播技術(shù)體制,相應(yīng)參數(shù)也不同,不同技術(shù)體制會(huì)形成不同的共存結(jié)論;在部分國(guó)家,除了與數(shù)字廣播共存還需要考慮與在用模擬廣播的共存問(wèn)題;在選用分區(qū)域進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換方案的國(guó)家,除了考慮鄰頻干擾,還需考慮同頻干擾問(wèn)題;即使是同樣的干擾場(chǎng)景也有不同的干擾結(jié)論,比如在WRC 1.2議題中,700 MHz頻段LTE終端系統(tǒng)與廣播接收機(jī)干擾,不同研究結(jié)果形成了3種終端的OOBE指標(biāo)建議。這就需要廠商對(duì)于不同技術(shù)體制生產(chǎn)不同指標(biāo)的LTE基站或終端,給全球化使用帶來(lái)了困難。
針對(duì)與廣播系統(tǒng)兼容問(wèn)題,各國(guó)需在制定廣播電視系統(tǒng)數(shù)字紅利釋放方案時(shí),根據(jù)自身情況統(tǒng)籌考慮。
(4)邊境(界)協(xié)調(diào)問(wèn)題[18]
由于世界不同地區(qū)和國(guó)家頻率規(guī)劃方案、頻率釋放時(shí)間的差異,在許多國(guó)家和地區(qū)的邊境(界)區(qū)域內(nèi),會(huì)存在部署廣播系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)、其他系統(tǒng)等多種系統(tǒng)同頻部署的潛在干擾風(fēng)險(xiǎn),使得邊境(界)協(xié)調(diào)問(wèn)題將會(huì)變得更加復(fù)雜。以俄羅斯為例,除了考慮廣播系統(tǒng)與移動(dòng)通信系統(tǒng)干擾問(wèn)題,還需要考慮廣播系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)等其他干擾問(wèn)題。若邊境(界)區(qū)域的干擾問(wèn)題不合理解決,將會(huì)影響到相應(yīng)國(guó)家在廣播電視、移動(dòng)通信在此頻段的國(guó)內(nèi)規(guī)劃方案制定等問(wèn)題。
面對(duì)廣播所引發(fā)的地區(qū)或國(guó)家邊境(界)協(xié)調(diào)問(wèn)題,需各國(guó)加強(qiáng)規(guī)劃工作溝通,建立有效的雙邊協(xié)調(diào)機(jī)制,共同解決所面臨的問(wèn)題。
數(shù)字紅利頻段的釋放問(wèn)題既是全球性問(wèn)題,又有區(qū)域性特征。在發(fā)展過(guò)程中,不僅要站在全球角度,考慮頻譜規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國(guó)際因素,也要立足于自身的廣播電視和移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r,統(tǒng)籌考慮,特別對(duì)于發(fā)展中國(guó)家,可借鑒和吸收發(fā)達(dá)國(guó)家在數(shù)字紅利頻段釋放使用方面的經(jīng)驗(yàn),制定適合自己國(guó)情的發(fā)展規(guī)劃,建立協(xié)調(diào)和溝通機(jī)制,重點(diǎn)考慮規(guī)劃時(shí)間表、規(guī)劃方案、邊境協(xié)調(diào)等重要因素,讓頻譜在彌補(bǔ)數(shù)字鴻溝、實(shí)現(xiàn)社會(huì)信息化等方面充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益最大化。全球廣播電視的數(shù)字化進(jìn)程雖然存在差異,發(fā)展歷程較為曲折,但必將是大勢(shì)所趨。
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FANG Jian was born in Anqing,Anhui Province,in 1986.He received the M.S.degree from Beijing University of Posts and Telecommunications in 2009.He is now a senior engineer.His research concerns frequency planning,electromagnetic compatibility analysis and cognitive radio.He has published more than 30 papers and rewarded four ministry awards.
魯 俊(1981—),男,湖北十堰人,2010年于北京郵電大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位,現(xiàn)為國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心工程師,主要從事無(wú)線電設(shè)備檢測(cè)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)管理工作;
LU Jun was born in Shiyan,Hubei Province,in 1981.He received the M.S.degree from Beijing University of Posts and Telecommunications in 2010.He is now an engineer.His research concerns radio device test and relevant standards management.
朱 穎(1987—),女,山西太原人,2012年于布里斯托爾大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位,現(xiàn)為中國(guó)信息通信研究院工程師,主要從事移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)及無(wú)線電頻率研究;
ZHU Ying was born in Taiyuan,Shanxi Province,in 1987. She received the M.S.degree from the University of Bristol in 2012.She is now an engineer.Her research concerns mobile communication standards and radio spectrum research.
Email:zhuying@caict.ac.cn
李芃芃(1986—),女,四川成都人,2011年于美國(guó)普渡大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位,現(xiàn)為國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心工程師,主要從事邊境地區(qū)無(wú)線電頻率協(xié)調(diào)、系統(tǒng)間電磁兼容分析等方面的研究工作。
LI Pengpeng was born in Chengdu,Sichuan Province,in 1986.She received the M.S.degree from Purdue University, USA,in 2011.She is now an engineer.Her research concerns frequency coordination between the Administrations of China and the adjacent countries in the border areas,and the electromagnetic compatibility analysis.
Status and Prospect of Global Digital Dividend
FANG Jian1,LU Jun1,ZHU Ying2,LI Pengpeng1
(1.The State Radio Monitoring Centre,Beijing 100037,China; 2.China Academy of Information and Communication Technology,Beijing 100191,China)
Digital dividend spectrum has great significance for the development of public mobile communications.Firstly,the trend of global mobile communication is analyzed,which indicates the rapid growth of spectrum requirements,especially for digital dividend spectrum.Secondly,by overviewing of the current analog-to-digital conversion status of global terrestrial broadcasting television,the implementation of digital dividend spectrum in mobile communication is analyzed from two different dimensions of international standardizations and the world’s major regions.Finally,the opportunities,challenges and issues raising with global digital dividend are summarized,while some proposals on appropriate spectrum usage of future digital dividend spectrum are provided as well.
mobile communication;frequency planning;digital dividend;digital broadcasting television
The National Science and Technology Major Project(2014ZX03001027)
date:2015-05-25;Revised date:2015-11-02
國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2014ZX03001027)
**通訊作者:zhuying@caict.ac.cn Corresponding author:zhuying@caict.ac.cn
TN92
A
1001-893X(2015)12-1422-07
方 箭(1986—),男,安徽安慶人,2009年于北京郵電大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位,現(xiàn)為國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心高級(jí)工程師,主要從事無(wú)線電頻譜規(guī)劃、系統(tǒng)間電磁兼容分析、認(rèn)知無(wú)線電等方面的研究工作,已發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇,獲部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng);
10.3969/j.issn.1001-893x.2015.12.020
方箭,魯俊,朱穎,等.全球數(shù)字紅利頻譜釋放現(xiàn)狀及展望[J].電訊技術(shù),2015,55(12):1422-1428.[FANG Jian,LU Jun,ZHU Ying, et al.Status and Prospect of Global Digital Dividend[J].Telecommunication Engineering,2015,55(12):1422-1428.]
2015-05-25;
2015-11-02