李芃芃，鄭 娜，伉沛川，譚海峰

(1.國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037；2.北京郵電大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，北京 100876)

?

全球5G頻譜研究概述及啟迪*

李芃芃1，鄭 娜1，伉沛川1，譚海峰**

(1.國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037；2.北京郵電大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，北京 100876)

第五代移動通信系統(tǒng)(5G)已成為全球信息通信技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向，受到政府和行業(yè)的廣泛關(guān)注。首先，對國際電信聯(lián)盟無線電通信部門(ITU-R)建議書中發(fā)布的5G愿景進(jìn)行了概述和分析，指出5G系統(tǒng)將使用高中低全頻段；然后，總結(jié)了全球主要國家和地區(qū)關(guān)于5G頻率政策的最新動向，分析了其高中低頻段候選頻率的當(dāng)前使用情況和未來可用性，并指出了我國對相關(guān)頻段的策略和考慮；最后，基于我國無線電管理政策及面臨的形勢，結(jié)合5G系統(tǒng)特性，提出了對于5G頻率研究工作的思考和建議。

5G系統(tǒng)；全頻段；精準(zhǔn)供給；共享機(jī)制

1 引 言

移動通信在當(dāng)代社會中發(fā)揮著重要作用，與時代的進(jìn)步相輔相成、演進(jìn)不息。從20世紀(jì)80年代第一代移動通信系統(tǒng)(the First Generation of Mobile Communication,1G)誕生至今，移動通信技術(shù)從最初的模擬、僅限語音的蜂窩電話發(fā)展到滿足各種多媒體接入的4G寬帶網(wǎng)絡(luò)。移動網(wǎng)絡(luò)以前所未有的速度向各行各業(yè)滲透，成為連接人類社會的血管與經(jīng)脈[1]。

目前，4G網(wǎng)絡(luò)部署方興未艾，5G研究已經(jīng)在全球范圍內(nèi)如火如荼開展。5G系統(tǒng)可以為用戶提供超高速率數(shù)據(jù)傳輸和小于4G系統(tǒng)10倍的低延遲通信體驗(yàn)，支持海量設(shè)備接入，具有高安全性和靈活性，并將與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域融合發(fā)展，構(gòu)建泛在高效的信息網(wǎng)絡(luò)。同時，將促進(jìn)超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augment Reality,AR)等媒體類業(yè)務(wù)，以及無人駕駛汽車、實(shí)時交通管控、智能電網(wǎng)、電子醫(yī)療、遠(yuǎn)程設(shè)備控制、高精度定位系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)和云計算業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展[2]。

據(jù)預(yù)測，未來20年，全球無線數(shù)據(jù)流量將增長至現(xiàn)在的1 000倍，在移動通信業(yè)務(wù)量爆炸式增長的背后，除了通信技術(shù)亟待演進(jìn)與革新，頻譜資源作為實(shí)現(xiàn)信息無所不在的載體和具有重要戰(zhàn)略意義的稀缺資源，也面臨著巨大的缺口與壓力。為了在國際博弈和競爭中獲取有利地位，加快5G網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)和商用的進(jìn)程，各國紛紛著手為5G謀劃頻率資源。我國發(fā)布的《國家無線電管理規(guī)劃(2016—2020年)》中，明確表示將“適時開展公眾移動通信頻率調(diào)整重耕，為 IMT-2020(5G)儲備不低于500 MHz的頻譜資源”[3]。

本文根據(jù)國際電信聯(lián)盟(International Telecommunications Union,ITU) 5G愿景建議書，分析了5G系統(tǒng)所考慮的候選頻段；結(jié)合ITU相關(guān)議題研究情況，給出了全球5G頻率的最新動向，并基于各國頻率使用情況、產(chǎn)業(yè)格局等方面著重分析了高、中、低候選頻段的現(xiàn)狀和未來使用趨勢；最后，提出了我國5G頻率研究建議和啟迪。

2 基于5G愿景的頻譜架構(gòu)

自2012年以來，ITU啟動了5G愿景、未來技術(shù)趨勢和頻譜規(guī)劃等方面的前期研究工作。2015年，ITU發(fā)布了5G愿景建議書，提出了IMT-2020系統(tǒng)的目標(biāo)、性能、應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展趨勢、頻譜資源配置、總體研究框架和時間計劃[4]，以及后續(xù)研究方向。

在應(yīng)用場景方面，未來的5G系統(tǒng)將支持增強(qiáng)的移動寬帶(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)、具有高可靠性和超低時延的通信(Ultra-Reliable and Low Latency Communication,uRLLC)以及大規(guī)模機(jī)器通信(Massive Machine Type of Communication,mMTC)三大類主要應(yīng)用場景[5]，如圖1所示。

圖1 IMT-2020應(yīng)用場景

在系統(tǒng)性能方面，5G系統(tǒng)將具備10～20 Gbit/s的峰值速率，100 Mbit/s～1 Gbit/s的用戶體驗(yàn)速率，每平方公里100萬的連接數(shù)密度，1 ms的空口時延，500 km/h的移動性支持，每平方米10 Mbit/s的流量密度等關(guān)鍵能力指標(biāo)(如圖2所示)，相對4G提升3～5倍的頻譜效率和百倍的能效。

圖2 IMT-2020不同應(yīng)用場景下的關(guān)鍵性能指標(biāo)

為滿足上述愿景，5G頻率將涵蓋高、中、低頻段，即統(tǒng)籌考慮全頻段。高頻段一般指6 GHz以上頻段，連續(xù)大帶寬可滿足熱點(diǎn)區(qū)域極高的用戶體驗(yàn)速率和系統(tǒng)容量需求，但是其覆蓋能力較弱，難以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋，因此需要與6 GHz以下的中低頻段聯(lián)合組網(wǎng)，以高頻和低頻相互補(bǔ)充的方式來解決網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋的需求[6]。

3 全球5G頻譜研究動態(tài)

全球5G頻率規(guī)劃工作主要在ITU等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的框架下開展。

對于5G高頻段而言，為滿足移動通信(International Mobile Telecommunication,IMT)系統(tǒng)在高頻段的頻率需求，2019年世界無線電通信大會(WRC-19)研究周期內(nèi)新設(shè)立了1.13議題[7]，在6 GHz以上頻段為IMT系統(tǒng)尋找可用的頻率，研究的頻率范圍為24.25～86 GHz。其中，既包括24.25～27.5 GHz、37～40.5 GHz、42.5～43.5 GHz、45.5～47 GHz、47.2～50.2 GHz、50.4～52.6 GHz、66～76 GHz和 81～86 GHz上述8個已有移動業(yè)務(wù)為主要劃分的頻段，還涵蓋31.8～33.4 GHz、40.5～42.5 GHz和 47～47.2 GHz這3個尚未劃分給移動業(yè)務(wù)使用的頻段。

對于5G中低頻段而言，2015年無線電通信全會(RA-15)批準(zhǔn)“IMT-2020”作為5G正式名稱，至此，IMT-2020將與已有的IMT-2000(3G)、IMT-A(4G)組成新的IMT系列。這標(biāo)志著在國際電聯(lián)《無線電規(guī)則》[8]中現(xiàn)有標(biāo)注給IMT系統(tǒng)使用的頻段，均可考慮作為5G系統(tǒng)的中低頻段；同時，WRC-15大會通過相關(guān)決議，以全球、區(qū)域或部分國家腳注的形式新增了部分頻段，供有意部署IMT系統(tǒng)的主管部門使用，具體如表1[9]所示。

對于世界上的主要國家和地區(qū)，其重點(diǎn)關(guān)注和規(guī)劃的頻段與ITU的標(biāo)準(zhǔn)頻段基本相符。此外，各國也可根據(jù)自身頻率劃分和使用現(xiàn)狀，將部分ITU尚未考慮的頻段納入5G用頻范疇。近期，美國聯(lián)邦通信委員會(Federal Communications Commission,FCC)[10]通過了將24 GHz以上頻譜規(guī)劃用于無線寬帶業(yè)務(wù)的法令，包括27.5～28.35 GHz、37～38.6 GHz和38.6～40 GHz頻段共計3.85 GHz帶寬的授權(quán)頻率，以及64～71 GHz共計7 GHz帶寬的免授權(quán)頻率。2016年9月，歐盟委員會正式發(fā)布了5G行動計劃《5G for Europe: An Action Plan》[11]，表示將于2016年底前為5G測試提供臨時頻率，測試頻率將由1 GHz以下、1～6 GHz和6 GHz以上頻段共同組成；并將于2017年底前確定6 GHz以下的5G頻率規(guī)劃和毫米波的頻率劃分，以支持高低頻融合的5G網(wǎng)絡(luò)部署。歐盟將為5G重點(diǎn)考慮700 MHz、3.4～3.8 GHz、24.25～27.5 GHz、31.8～33.4 GHz、40.5～43.5 GHz等頻段；2016年11月，在征求意見基礎(chǔ)上，經(jīng)過3個月的研究和協(xié)商，歐盟委員會無線電頻譜政策組(RSPG)正式發(fā)布5G頻譜戰(zhàn)略[12]，明確24.25～27.5 GHz、3.4～3.8 GHz、700 MHz頻段作為歐洲5G初期部署的高中低優(yōu)先頻段。在亞洲地區(qū)，韓國計劃2018年平昌冬奧會期間，在26.5～29.5 GHz頻段部署5G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，同時考慮C頻段等頻率資源；日本總務(wù)省(MIC)發(fā)布了5G頻譜策略，計劃2020年東京奧運(yùn)會之前實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)正式商用，重點(diǎn)考慮規(guī)劃3.6～4.2 GHz、4.4～4.9 GHz、27.5～29.5 GHz等頻段。

2016年11月，中國在第二屆全球5G大會上陳述了5G頻率規(guī)劃思路，涵蓋高中低頻段所有潛在頻率資源。具體而言，2016年初批復(fù)了3 400～3 600 MHz頻段用于5G技術(shù)試驗(yàn)，并依托《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》修訂工作，積極協(xié)調(diào)3 300～3 400 MHz、4 400～4 500 MHz、4 800～4 990 MHz頻段用于IMT系統(tǒng)，并于2017年6月就3 300～3 600 MHz、4 800～5 000 MHz頻段的頻率規(guī)劃公開征求意見。同時，梳理了高頻段現(xiàn)有系統(tǒng)，并開展了初步兼容性分析工作,并于2017年6月就24.75～27.5 GHz、37～42.5 GHz或其他毫米波頻段的頻率規(guī)劃公開征求意見。針對于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，批復(fù)5 905～5 925 MHz頻段用于LTE-V試驗(yàn)，開展窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band-Internet of Things,NB-IoT)應(yīng)用的用頻，其將為5G物聯(lián)網(wǎng)未來應(yīng)用提供先導(dǎo)示范。

4 潛在候選頻段現(xiàn)狀及分析

4.1 高頻候選頻段分析

5G高頻候選頻段的形成主要取決于WRC-19 1.13議題研究情況。從全球來看，該議題所提出的11個潛在候選頻段涉及固定、衛(wèi)星固定、衛(wèi)星間、衛(wèi)星地球探測、無線電導(dǎo)航、無線電定位等多種業(yè)務(wù)，主要應(yīng)用于衛(wèi)星、航天、導(dǎo)航、軍事等多個領(lǐng)域，復(fù)雜的頻譜使用情況使協(xié)調(diào)面臨很大難度。此外，5G系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)、部署場景、傳播模型仍在研究之中，候選頻段也無法最終確定。

盡管ITU的高頻段議題研究尚需時日，為在全球5G發(fā)展中占得先機(jī)，以美國、歐洲、日本、韓國為首的國家和地區(qū)，目前已聚焦或發(fā)布了各自的5G高頻規(guī)劃，基于電波傳播特性考慮，主要重點(diǎn)關(guān)注45 GHz以下頻段。

具體而言，美國在統(tǒng)籌考慮國內(nèi)的衛(wèi)星、航天、軍事系統(tǒng)后，率先將27.5～28.35 GHz、37～38.6 GHz、38.6～40 GHz頻段以頻率授權(quán)管理的模式規(guī)劃給5G使用。其中，在27.5～28.35 GHz頻段，將固定無線接入擴(kuò)展為移動接入應(yīng)用，同時，為實(shí)現(xiàn)IMT與衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)的兼容，對該頻段衛(wèi)星地球站的規(guī)模進(jìn)行了限制；在37～38.6 GHz和38.6～40 GHz頻段，以200 MHz為帶寬對頻率進(jìn)行劃分，并要求IMT系統(tǒng)與現(xiàn)有軍事等應(yīng)用共存。規(guī)劃出臺后，美國的Verizon和AT&T兩大運(yùn)營商表示將于2016年底至2017年初在上述頻段啟動5G技術(shù)試驗(yàn)。此外，美國還以頻率非授權(quán)管理的模式將64～71 GHz頻段規(guī)劃給5G，將其作為57～64 GHz頻段的擴(kuò)展，以形成14 GHz帶寬的連續(xù)頻譜資源，主要用于支持IEEE 802.11ad以及后續(xù)演進(jìn)的IEEE 802.11ay協(xié)議的無線局域網(wǎng)；同時，美國在WRC-15大會上積極推動設(shè)立相關(guān)WRC-19議題[13]，以形成5 150～5 925 MHz近800 MHz的連續(xù)頻譜，用于更好地支撐基于IEEE 802.11ac以及后續(xù)演進(jìn)的IEEE 802.11ax協(xié)議的無線局域網(wǎng)。上述無線局域網(wǎng)的頻率規(guī)劃工作將成為美國在5G時代全球競爭中的重要舉措。

在歐洲，基于其現(xiàn)有的衛(wèi)星、軍事等應(yīng)用，歐洲郵電管理委員會(Confederation of European Posts and Telecommunications,CEPT)聚焦于24.25～27.5 GHz、31.8～33.4 GHz和40.5～43.5 GHz頻段，明確24.25～27.5 GHz頻段為24 GHz以上頻段的現(xiàn)行頻段，并對其他高頻段的適用性開展研究，從而建立相應(yīng)的時間表。此外，英法等國也根據(jù)本國現(xiàn)狀，確立了優(yōu)先研究頻段。目前，歐盟委員會正在對5G頻段進(jìn)一步廣泛征求意見，預(yù)計于2017年確定后續(xù)高頻候選頻段。

亞太地區(qū)的觀點(diǎn)形成主要依托于世界無線電通信大會亞太電信組織籌備組(The Asia-Pacific Telecommunity Conference Preparatory Group for WRC,APG)平臺。目前，APG19-1會議確定了WRC-19研究周的組織結(jié)構(gòu)、工作計劃、工作方法等，對于高頻段議題的研究尚未啟動。中國明確了高頻段全球一致性和ITU框架下開展的基本原則，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)20～40 GHz頻段在eMBB室外覆蓋的重要意義。對于日本和韓國，高頻段現(xiàn)有業(yè)務(wù)使用較少，基本確定在25 GHz和28 GHz等頻段。

中國、美國、歐洲等既是移動通信應(yīng)用大國和地區(qū)，又是航天軍事大國和地區(qū)，其高頻段的結(jié)論和觀點(diǎn)對全球5G高頻確立影響深遠(yuǎn)。中國高頻策略需要立足于本國使用和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，也需要緊跟歐美步伐，統(tǒng)籌兼顧,合理利用，在兼容基礎(chǔ)上為5G尋找更多的資源。同時，相比于傳統(tǒng)移動通信，5G系統(tǒng)使用高頻段將對其芯片和儀表制造、組建網(wǎng)絡(luò)等方面都帶來極大挑戰(zhàn)，但從另一個角度看，同時也為各種新技術(shù)的誕生孕育出機(jī)遇和潛能。

4.2 中頻候選頻段分析

中頻段相對于高頻段有較好的傳播特性，相對于低頻段有更寬的連續(xù)帶寬，可以實(shí)現(xiàn)覆蓋和容量的平衡，滿足5G某些特定場景的需求，同時，也可作為部分物聯(lián)網(wǎng)場景(例如uRLLC等)。目前，全球大部分國家和組織對于中頻段的具體范圍沒有確切的定義，但普遍認(rèn)為3～6 GHz應(yīng)作為中頻段重要資源。ITU將3 400～3 600 MHz標(biāo)識用于IMT，并逐漸成為全球協(xié)調(diào)統(tǒng)一頻段，同時，WRC-15大會新增了3 300～3 400 MHz、4 400～4 500 MHz、4 800～4 990 MHz等頻段。

對于3 GHz附近頻段而言，現(xiàn)有主要業(yè)務(wù)為衛(wèi)星固定、固定、航空移動等業(yè)務(wù)，5G系統(tǒng)使用需要與之進(jìn)行協(xié)調(diào)。因此，各國在此頻段釋放的頻譜資源數(shù)量和具體頻段，尤其與衛(wèi)星、軍事的應(yīng)用現(xiàn)狀密切相關(guān)。

具體而言，在美國，3 550～3 700 MHz頻段的使用與全球大部分國家有所區(qū)別，其現(xiàn)有應(yīng)用主要為軍用雷達(dá)(海岸警衛(wèi)隊(duì)雷達(dá))，為在該頻段引入移動通信系統(tǒng)，采取了基于三層架構(gòu)的頻譜接入系統(tǒng)(Spectrum Access System,SAS)，采用LTE-U等技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)，難以直接將該頻段用于5G系統(tǒng)。此外，考慮到美國劃分和使用情況，也難以在3 GHz附近頻段釋放出其他的頻譜資源。在歐洲，由于其C頻段衛(wèi)星使用較少，早前已將IMT系統(tǒng)的使用頻段聚焦于此，現(xiàn)有少部分國家使用其中的3 400～3 600 MHz頻段用于部署LTE系統(tǒng)，但未形成規(guī)模。目前，歐盟已將3 400～3 800 MHz頻段用于5G系統(tǒng)面向公眾廣泛征求意見，經(jīng)研究，明確該頻段為2020年前歐洲部署5G的主要頻段，連續(xù)400 MHz帶寬有利于歐盟在全球5G部署中占得先機(jī)。在亞洲，由于衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)、衛(wèi)星軌道資源、使用現(xiàn)狀等因素，C頻段衛(wèi)星在中國、越南、馬來西亞等國協(xié)調(diào)難度較大，對于日本、韓國而言，其衛(wèi)星使用已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)向Ka、Ku等頻段，所以均在C頻段擴(kuò)展了較大的潛在資源。如：日本聚焦于3 600～4 200 MHz、4 400～4 900 MHz頻道(3 480～3 600 MHz頻段已用于LTE)，韓國聚焦于3 400～3 700 MHz頻段。另外，5.8 GHz、5.9 GHz頻段在部分國家作為車聯(lián)網(wǎng)(包括802.11p和LTE-V)的使用頻率，其也將成為5G系統(tǒng)V2X潛在頻率資源。

在全球，中國、日本、韓國、歐洲等均對將C頻段作為5G系統(tǒng)候選頻段表現(xiàn)出了極大關(guān)注。考慮到我國目前高頻產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，C頻段也將成為我國5G潛在用頻的重要組成部分，而且可能成為2020年前先期使用頻段，需要積極協(xié)調(diào)各方訴求。另外，需要重點(diǎn)關(guān)注和推動5.9 GHz頻段在物聯(lián)網(wǎng)特別是車聯(lián)網(wǎng)上的使用。

4.3 低頻候選頻段分析

低頻段一般是指3 GHz以下頻段，目前2～3 GHz頻段已有部分資源規(guī)劃用于IMT，并且部署了相關(guān)系統(tǒng)，未來可重耕用于5G系統(tǒng)。本節(jié)重點(diǎn)關(guān)注1 GHz以下頻段，其有良好的傳播特性，可以支持5G廣域覆蓋和高速移動下的通信體驗(yàn)以及海量的設(shè)備連接。在ITU層面，主要包括已標(biāo)注給IMT的450～470 MHz和698～960 MHz頻段，同時，WRC-15大會新增了470～698 MHz頻段。上述頻段構(gòu)成了5G系統(tǒng)的1 GHz以下的潛在頻率資源。

從應(yīng)用角度分析，1 GHz以下的5G頻譜主要來源于兩部分：數(shù)字紅利[14]釋放的頻譜和現(xiàn)有系統(tǒng)部署的頻譜。對于數(shù)字紅利頻段，由于全球經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的差異性，特別是廣播電視業(yè)務(wù)現(xiàn)狀、模數(shù)轉(zhuǎn)換方案、移動通信發(fā)展訴求等方面世界各國千差萬別，導(dǎo)致所釋放數(shù)字紅利頻段的數(shù)量、具體頻段都不盡相同。另外，1 GHz以下頻段作為傳統(tǒng)移動通信的重要頻段，已經(jīng)部署和運(yùn)營了GSM、CDMA、WCDMA、LTE等多種系統(tǒng)，這些頻段何時能用于5G，取決于用戶需求、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營周期、5G與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的銜接等多種因素。

具體而言，美國在850 MHz頻段上原來主要部署的是CDMA系統(tǒng)，現(xiàn)已逐步重耕用于LTE系統(tǒng)，而釋放的700 MHz數(shù)字紅利頻段也被廣泛用于LTE系統(tǒng)。在WRC-15上，美國成功將470～608 MHz、618～698 MHz頻段標(biāo)注給IMT系統(tǒng)。同時，F(xiàn)CC已通過激勵拍賣方式調(diào)整目前地面電視的600 MHz頻段用于公眾移動通信。上述頻段中600 MHz頻段將作為美國5G低頻先發(fā)頻段。在歐洲，900 MHz頻段原主要用于GSM，現(xiàn)在已逐步重耕用于WCDMA和LTE系統(tǒng)，而數(shù)字紅利釋放的800 MHz頻段成為歐洲LTE系統(tǒng)的重要組成部分。另外，WRC-15 1.2議題確立了700 MHz頻段的規(guī)劃方案以及使用條件，700 MHz頻段也作為歐洲5G用頻先發(fā)頻段的重要組成，其將成為歐洲5G低頻解決廣域覆蓋的重要拼圖。在亞洲，800 MHz和900 MHz作為傳統(tǒng)的CDMA與GSM頻段，目前也逐步重耕到LTE系統(tǒng)，而700 MHz頻段作為數(shù)字紅利釋放頻段，在部分國家也逐步用于LTE，例如日本。

為提高頻譜使用效率，滿足應(yīng)用需求，國內(nèi)積極支持800 MHz和900 MHz部分頻段升級到LTE系統(tǒng)，并引入NB-IoT等4G演進(jìn)技術(shù)，在未來將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀和需求，適時用于5G系統(tǒng)。

5 5G頻率研究建議和啟迪

5.1 5G頻率工作應(yīng)融入國家重大戰(zhàn)略部署

《“十三五”規(guī)劃綱要》[15]指出，要加快構(gòu)建高速、移動、安全、泛在的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施，積極推進(jìn)5G發(fā)展，于2020年啟動5G商用。2016年7月，我國發(fā)布了《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》[16]，要求“協(xié)調(diào)頻譜資源配置，科學(xué)規(guī)劃無線電頻譜，提升資源利用效率”，并明確將頻率作為國家信息化發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，強(qiáng)調(diào)要積極開展5G技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)化布局，并在2025年建成國際領(lǐng)先的移動通信網(wǎng)絡(luò)。上述文件作為推動國家經(jīng)濟(jì)社會以及我國信息化發(fā)展的綱領(lǐng)性文件，充分表明5G系統(tǒng)將成為信息化驅(qū)動現(xiàn)代化、建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、提供普遍服務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。而5G頻率作為基礎(chǔ)資源，應(yīng)著眼于新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和國家信息化發(fā)展的大局。

相對于以往的歷代移動通信系統(tǒng)，5G不僅滿足人和人之間的通信，還將滲透到未來社會的各個領(lǐng)域，形成以用戶為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)。5G系統(tǒng)是實(shí)施將助力《中國制造2025》、“寬帶中國”戰(zhàn)略和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃的重要信息基礎(chǔ)設(shè)施，因此，在制定5G頻率規(guī)劃時，可以重點(diǎn)支持我國優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域和方向，比如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等，為其試驗(yàn)和商用提供資源保障，推動產(chǎn)業(yè)成熟。

總體而言，5G頻率工作不僅要符合我國無線電管理的新方向和新思路，同時，還應(yīng)立足于國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重大政策。

5.2 5G頻率規(guī)劃和使用需深耕細(xì)作

5.2.1 建立基于頻譜需求預(yù)測的精準(zhǔn)供給機(jī)制

頻譜需求預(yù)測分析是基于歷史數(shù)據(jù)[17]，綜合考慮未來各種影響因素，結(jié)合行業(yè)發(fā)展情況，采用合適的科學(xué)分析方法，提出切合實(shí)際的頻譜需求目標(biāo)，為行業(yè)的中長期發(fā)展提供資源儲備。合理的需求分析是保證各行業(yè)用頻和發(fā)展的前提，是頻率合理有效利用的基礎(chǔ)。做好各行業(yè)頻譜前期需求論證工作，可為無線電管理部門制定中長期規(guī)劃提供依據(jù)。由于5G系統(tǒng)應(yīng)用呈現(xiàn)出多樣化、個性化、差異化的特點(diǎn)，不同的應(yīng)用場景在頻段選擇、帶寬需求上都有較大差異，需要綜合考慮不同頻段的電波傳播特性、應(yīng)用需求、產(chǎn)業(yè)趨勢等因素，開展更加精細(xì)化的需求預(yù)測，在總量有限的情況下優(yōu)先保證基本需求和重點(diǎn)發(fā)展方向，鼓勵采用載波聚合、混合組網(wǎng)技術(shù)，整合碎片化零散頻率資源，實(shí)現(xiàn)5G頻率的精準(zhǔn)供給。

5.2.2 建立協(xié)同合作的頻譜使用共享機(jī)制

目前，5G潛在頻率資源已應(yīng)用于多個行業(yè)和部門，規(guī)劃調(diào)整涉及軍地、多個行業(yè)和部門利益，5G頻率規(guī)劃難度加大。應(yīng)不斷加強(qiáng)軍地、空地間協(xié)調(diào)和合作，在兼顧各行業(yè)規(guī)劃發(fā)展需要基礎(chǔ)上，綜合考慮經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國防建設(shè)等因素，從國家層面統(tǒng)籌頻率資源，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置和高效利用。從美國高頻使用方式可以看出，其通過法規(guī)制定、技術(shù)約束等條件鼓勵頻率資源實(shí)現(xiàn)共用。而5G系統(tǒng)相比于原來移動通信系統(tǒng)，應(yīng)用更加細(xì)化，特別是對于中高頻使用，不再要求全程全網(wǎng)、連續(xù)覆蓋，將呈現(xiàn)出區(qū)域化、集中化的特性，同時，考慮到其電波傳播特性，為5G系統(tǒng)與其他系統(tǒng)共享創(chuàng)造條件。目前，我國公眾移動通信主要以獨(dú)占方式使用頻率資源，考慮到5G系統(tǒng)部署特點(diǎn)和候選頻段特性，在5G頻率規(guī)劃時，頻率管理模式將是獨(dú)享執(zhí)照、共享執(zhí)照、輕執(zhí)照、免執(zhí)照等多種管理模式的合理結(jié)合。我們應(yīng)秉承創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，積極加強(qiáng)行業(yè)和部門間協(xié)作，特別利用國家軍地融合發(fā)展的契機(jī)，促進(jìn)規(guī)劃、臺站等數(shù)據(jù)資源共享和使用，利用大數(shù)據(jù)、云計算思路，實(shí)現(xiàn)5G系統(tǒng)與現(xiàn)有其他系統(tǒng)的兼容共用，精細(xì)化使用頻率資源。

5.3 5G頻率工作應(yīng)加強(qiáng)全球合作

5G標(biāo)準(zhǔn)化工作是在ITU和3GPP等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織下統(tǒng)一開展的，頻率工作雖然需要考慮各國、各地區(qū)眾多自身因素，但由于移動通信的產(chǎn)業(yè)和使用具有全球化的特征，5G 頻率工作也具有全球化的屬性。對于5G頻率規(guī)劃工作，應(yīng)充分利用ITU 、APT等平臺，加強(qiáng)國際頻率協(xié)調(diào)，在兼顧我國優(yōu)先頻段基礎(chǔ)上，推動形成5G 全球統(tǒng)一工作頻率。另外，依托政府層面的國際合作機(jī)制，加強(qiáng)IMT-2020與歐盟5G科研項(xiàng)目組METIS、5G公私合作聯(lián)盟(5G Public-Private Partnership Association,5G-PPP)、下一代移動通信網(wǎng)(Next Generation Mobile Networks,NGMN)聯(lián)盟、無線世界研究論壇(Wireless World Research Forum,WWRF)等國際組織在頻率方面的合作。

總之，5G建設(shè)是實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國的重要著力點(diǎn)，而頻譜作為5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)資源，更需要深耕細(xì)作，在全面評估頻譜需求的基礎(chǔ)上，提高存量資源利用效率，合理規(guī)劃、配置增量資源。

[1] Nokia.Dynamic end-to-end network slicing for 5G[EB/OL].[2016-11-01].https://gsacom.com/paper/dynamic-end-end-network-slicing-5g.

[2] Nokia.5G Radio Access System Design Aspects[EB/OL].[2016-11-01].https://gsacom.com/paper/5g-radio-access-system-design-aspects-nokia-white-paper/embed.

[3] 工業(yè)和信息化部.國家無線電管理規(guī)劃(2016-2020年)[EB/OL].(2016-08-29)[2016-11-01].http://www.miit.gov.cn/n1146285/n1146352/n3054355/n3057267/n3057272/c5222986/part/5222994.pdf.

[4] 國際電信聯(lián)盟.國際電聯(lián)公布5G時間表[EB/OL].(2015-06-25)[2016-11-01].www.jinghua.cn.

[5] ITU-R.IMT vision- framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond：Recommendation ITU-R M. 2083-0[EB/OL].(2015-09-30) [2016-11-01]. http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.2083-0-201509-I!!PDF-E.pdf.

[6] 方箭,李景春,黃標(biāo),等. 5G頻譜研究現(xiàn)狀及展望[J].電信科學(xué)，2015，31(12)：103-110. FANG Jian,LI Jingchun,HUANG Biao,et al.Review and prospect on the research of 5G spectrum[J].Telecommunications Science，2015，31(12)：103-110.(in Chinese)

[7] ITU-R.Results of the first session of the conference preparatory meeting for WRC-19 (CPM19-1)[EB/OL].(2015-12-23)[2016-11-01]. https://www.itu.int/md/R00-CA-CIR-0226/en.

[8] ITU-R.ITU radio regulations(edition of 2017)[M].Geneva:ITU-R,2017.

[9] ITU-R.Frequency arrangements for implementation of the terrestrial component of International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000) in the bands 806-960 MHz,1710-2025MHz,2110-2200MHz and 2500-2690 MHz:Rec. ITU-R M.1036-2[EB/OL].[2016-11-01]. http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.1036-2-200306-S!!PDF-E.pdf.

[10] FCC.spectrum frontiers rules identify,open up vast amounts of new high-band spectrum for next generation(5G) wireless broadband[EB/OL].(2016-07-14)[2016-11-01].http://www.linkedin.com/pulse/july-14-2016-spectrum-frontiers-rules-identify-open-theodore-marcus.

[11] EC.5G for Europe Action Plan[EB/OL].[2016-11-01].https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/5g-europe-action-plan.

[12] EC Radio Spectrum Policy Group.Progress report from the RSPG working group on a strategic roadmap towards 5G for Europe[EB/OL].(2016-11-09) [2016-11-01]. http://rspg-spectrum.eu/category/meetings/.

[13] 方箭,朱穎,鄭娜,等. 從WRC-19議題看5G與未來移動通信發(fā)展趨勢[J].電信科學(xué),2016(6):65-72. FANG Jian,ZHU Ying,ZHENG Na,et al.A look at 5G and future mobile communication development trend from the point of WRC-19 agenda items[J].Telecommunication Science,2016(6):65-72.(in Chinese)

[14] 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 prospective of global digital dividend[J].Telecommunication Engineering,2015,55(12):1422-1428.(in Chinese)

[15] 工業(yè)和信息化部.中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要[EB/OL].(2016-03-18)[2016-11-01]. http://www.miit.gov.cn/n1146290/n1146392/c4676365/content.html.

[16] 中共中央辦公廳,國務(wù)院辦公廳.國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》[EB/OL].( 2016-07-27)[2016-11-01]. http://www.gov.cn/gongbao/content/2016/content_5100032.htm.

[17] 王坦,黃標(biāo),龐京. 未來IMT系統(tǒng)頻譜需求預(yù)測的現(xiàn)狀與展望[J].電信科學(xué),2013(4):125-130. WANG Tan,HUANG Biao,PANG Jing.Current work and way forward of spectrum requirement estimation for the future IMT system[J].Telecommunication Science,2013(4):125-130.(in Chinese)

Overview and Inspiration of Global 5G Spectrum Researches

LI Pengpeng1,ZHENG Na1,KANG Peichuan1,TAN Haifeng2,FANG Jian1

(1.The State Radio Monitoring Center,Beijing 100037,China;2.School of Information andCommunication Engineering,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876,China)

The fifth generation of mobile communication(5G) has become the key point of the development of information and communication technology,and is widely concerned by the government and industry. Firstly,the 5G vision is summarized and analyzed according to Recommendations of the Radiocommunications Sector of International Telecommunications Union(ITU-R),and it is pointed out that the high,medium and low bands will be comprehensively considered as the candidate bands for 5G. Secondly,the latest progress of 5G spectrum polices in major countries and regions are researched,the frequency usage status and possibilities of future use of the corresponding candidate bands are analyzed,and strategies and considerations of 5G candidate bands in China are proposed. Finally,based on the national radio administrative policies and situation,some thoughts and suggestions on 5G frequency planning are put forward.

5G system;full frequency band;accurate spectrum supply;spectrum sharing mechanism

10.3969/j.issn.1001-893x.2017.06.020

李芃芃，鄭娜，伉沛川，等.全球5G頻譜研究概述及啟迪[J].電訊技術(shù)，2017,57(6):734-740.[LI Pengpeng,ZHENG Na,KANG Peichuan,et al.Overview and inspiration of global 5G spectrum researches[J].Telecommunication Engineering,2017,57(6):734-740.]

2016-11-29；

2017-03-28 Received date:2016-11-29；Revised date：2017-03-28

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項(xiàng)目(2014AA01A707)；國家科技重大專項(xiàng)(2014ZX03001027)

TN92

A

1001-893X(2017)06-0734-07

李芃芃(1986—)，女，四川成都人，2011年于美國普渡大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)為國家無線電監(jiān)測中心工程師，主要從事系統(tǒng)間電磁兼容分析、邊境地區(qū)無線電頻率協(xié)調(diào)等方面的研究工作;

鄭 娜(1984—)，女，河北秦皇島人，國家無線電監(jiān)測中心工程師，主要從事無線電新技術(shù)、頻譜管理、電磁兼容分析等方面的研究工作，參與國家科技重大專項(xiàng)等多個科研項(xiàng)目;

伉沛川(1988—)，男，天津人，2013年于北京郵電大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)為國家無線電監(jiān)測中心工程師,主要從事無線電頻譜規(guī)劃、系統(tǒng)間電磁兼容分析等方面的研究工作;

譚海峰(1977—)，男，湖北人，博士研究生，高級工程師，主要研究方向?yàn)?G通信技術(shù)、動態(tài)頻譜管理、無線電系統(tǒng)間電磁兼容分析和無線電監(jiān)測技術(shù)等，負(fù)責(zé)和參與國家科技重大專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、863計劃等項(xiàng)目13項(xiàng)，獲省部級科技進(jìn)步獎二等獎2項(xiàng)、三等獎1項(xiàng);

Email:tanhf@srrc.org.cn

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)為國家無線電監(jiān)測中心高級工程師，主要從事無線電頻譜規(guī)劃、系統(tǒng)間電磁兼容分析、認(rèn)知無線電等方面的研究工作，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，獲部級獎勵7項(xiàng)。

**通信作者：tanhf@srrc.org.cn Corresponding author：tanhf@srrc.org.cn2，方 箭1