作者:赵小飞
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导读
无线电频谱一直是可以扼住移动通信产业咽喉的核心资源,5G也不例外。现阶段我国5G产业形成全球领先,高效的频谱规划分配政策和可用的频率资源可以说是功不可没。
无线电频谱一直是可以扼住移动通信产业咽喉的核心资源,5G也不例外。
从5G第一个版本标准冻结至今已近4年,在这4年中,全球多个国家开启了5G商用“竞赛”,然而,受制于各种条件和资源的限制,很多国家5G商用情况与预期差距很大。无线电频谱成为其中最大制约因素之一,可用频段有限和频率价格高昂让5G部署举步维艰,这一现象在美国表现的非常明显。
与之形成鲜明对比的是,我国5G产业形成全球领先,高效的频谱规划分配政策和可用的频率资源可以说是功不可没。
中频段掣肘,美国5G商用推进中被“卡脖子”
2019年4月,美国前总统特朗普在一次公开演讲中喊出了“5G竞赛美国必须赢”的豪言壮语,然而推进过程却并不如人意,中频频段资源的缺乏,让美国运营商一直处于被动状态。
2019年4月,美国运营商Verizon晚于韩国运营商几小时宣布5G商用,美国成为全球第二个实现5G商用的国家。不过,近年来美国5G商用网络更多采用的是毫米波频段,高频毫米波虽然能够实现更高带宽,却存在覆盖范围太小的弊端,获得Sub 6 GHz的中频段资源并推出中频网络一直是各家运营商的期待。
然而,美国Sub 6 GHz频谱一直被航空、军队等其他领域主体掌握,要获得这部分资源需要付出很大成本代价。 经过一系列努力,部分中频段频率可用于移动通信部署,美国联邦通讯委员会在过去一年进行了两次拍卖。今年1月份,联邦通讯委员会针对C波段3．70GHz-3．98GHz频段共280MHz频率进行拍卖,最终拍出了809亿美元的天价,是此前市场预期价格的3倍。
其中,Verizon以454．5 亿美元获得最多资源,其次是AT&T花费了234亿美元。这些运营商不仅要支付以上的频谱许可费用,还要向此前占用该频段的卫星运营商支付清频费,以确保其及时腾退出频谱资源。
运营商支付天价费用获得中频频率,可见该资源对其5G商用部署的重要性,各家运营商准备在这一宝贵资源基础上启动5G大规模商用计划。如Verizon曾计划今年开始在美国46个城市部署5G中频网络,目标是在明年3月前覆盖1亿人,2023 年覆盖1．75亿人,到 2024 年增至2．5亿人以上。
然而,现实却给美国这些运营商一次重击。近日,美国联邦航空管理局(FAA)发布了一份“特别信息通报”,提醒制造商、运营商和飞行员,可能需要采取行动来解决5G通信技术的使用对飞机上的敏感电子设备造成的干扰问题。
美国联邦航空局表示,通过C波段部署的5G网络可能会干扰飞机自动驾驶舱系统,例如干扰帮助飞机在恶劣天气下着陆的系统,设备制造商还应该继续进行测试,以明确特定的雷达高度计对5G信号干扰的敏感性,并应探索可以减轻干扰影响的设计变化。
美国联邦航空管理局所说的C波段即3．7-4．2GHz频段,今年年初运营商拍卖所得的5G中频段正好位于这一频段之间。一年以来,美国航空业一直反对C波段频谱的推广使用,在多家运营商计划今年12月份推出5G中频段服务前夕,美国联邦航空管理局这一举动给了美国通信业当头一棒。虽然没有充足证据证明这一干扰成立,但美国运营商还是被迫暂停了中频5G网络商用。
航空业和通信业在C波段上的斗争,使得中频段资源显得更为稀缺,直接导致其他中频段价格大幅上升。本周结束的3．45-3．55 GHz频段拍卖,100MHz频率拍出了219亿美元的高价,远远高于规定的148亿美元的底价。
中频段频谱价格直线上升,给运营商5G商用带来巨大压力。以美国第一大运营商Verizon为例,上财年该公司全年营收1282．92亿美元,净利润183．48亿美元,拍卖中频频谱将消耗其数年的利润。美国运营商不惜血本获取中频频谱,可以看出这一资源对于5G商用极其重要,同时也是扼住美国5G发展咽喉的一个重要因素。
有效频谱政策助推中国5G商用全球领先
本周,工信部重磅发布了《“十四五”信息通信行业发展规划》,在新闻发布会上,工信部信息通信发展司司长谢存表示:目前,我国已建成5G基站超过115万个,占全球70%以上,是全球规模最大、技术最先进的5G独立组网网络,全国所有地级市城区、超过97%的县城城区和40%的乡镇镇区实现5G网络覆盖;5G终端用户达到4．5亿户,占全球80%以上;行业应用快速扩张,全国5G应用创新案例超过1万个,涵盖工业、医疗、教育、交通等多个行业。
虽然中国并不是最早商用5G的国家,但从以上数据可以看出,目前中国5G商用已领先全球。而在这一领先的背后,无线电频谱政策和充足的频谱资源是核心保障之一。
早在2018年12月,工信部就向三大运营商发放了5G系统中低频实验频率许可证。具体来说:
中国电信获得3400MHz-3500MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源
中国移动获得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz频段的5G试验频率资源
中国联通获得3500MHz-3600MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源
在此之后,三家运营商在这些频段上开启了5G的部署。
到2020年12月,工信部向三家运营商颁发了5G中低频段频率使用许可证,是为期十年的5G频率使用许可,三家运营商此前获取的实验频率正式“转正”。每家运营商均拥有超过100MHz连续的中频段频谱资源,确保其5G中频网络相应功能成功实现。值得注意的是,在颁发5G频率使用许可的同时,许可部分现有4G频率资源重耕后用于5G,此举是推动5G网络规模部署和高质量发展的重要举措。
2021年3月,工信部发布了《2100MHz频段 5G 移动通信系统基站射频技术要求(试行)》的公告,称为满足5G应用需求,保障我国2100MHz频段5G移动通信系统与其他无线电业务的兼容共存,特研究制定该公告。
此前,中国电信和中国联通的2．1GHz频段都用在了3G/4G网络上,发挥了重要作用,这一公告给2．1GHz频率“转正”用于5G提供了保障,中国电信和中国联通的5G频谱资源新增了2．1GHz,今年已经启动了设备采购,实现商用。
不仅仅是中频,在Sub 1 GHz的低频上,中国也积极推动相关政策落地。2020年4月,工信部发布了《关于调整700MHz频段频率使用规划的通知》,明确强调:将702-798MHz频段频率使用规划调整用于移动通信系统,并将703-743/758-798MHz频段规划用于频分双工(FDD)工作方式的移动通信系统。将700MHz频段规划用于移动通信系统,为5G发展提供宝贵的低频段资源。
此后,中国广电在全国开展了700MHz频段的清频工作,并在今年6月底联合中国移动启动了48万站700MHz 5G基站招标工作,开启了低频5G商用步伐。 在未来频谱规划和频谱供给方面,《“十四五”信息通信行业发展规划》中明确提出:制定5G/6G专项频率规划,综合发挥低中高频段特点,重耕2G/3G/4G频率用于5G/6G,增配中频段频谱资源,分阶段出台5G毫米波频率规划,开展公众移动通信系统频率使用率和使用效益评价,推动商用频谱资源市场化配置进程,统筹满足公众移动通信产业发展中长期频谱需求。
与美国相比,中国5G频谱规划和政策更为有效,在供给侧保障了产业界对频谱的需求,助力5G商用的领先。
中频资源在全球5G产业影响力明显
市场研究机构ABI Research最新报告显示,到2026年,新兴国家市场中约90%的5G基站将部署在Sub 6 GHz频段上,该频段提供同类最佳的覆盖范围,同时满足新兴市场对容量的需求。虽然毫米波具有更大的带宽,可以满足高容量的需求用例,但与Sub 6 GHz频段相比,其覆盖范围和部署成本使其处于劣势。
这一结论是在ABI Research对32个新兴市场频谱调研后得出的。在调研中,ABI Research发现,到2023年至少50%的国家将为5G网络分配Sub 1 GHz低频频谱,而大约87%的国家将分配1 GHz-6 GHz中频频谱;相比之下,到2023年,分配26GHz和28GHz频段的国家比例分别为34%和12%。
ABI Research认为,对于任何市场来说,5G商用最基本的一个条件是终端用户拥有价格合理的手机,并满足各种可支配收入需求。在新兴市场,一个重要的条件是智能手机的销售价格够保持在100美元左右。虽然会有高收入阶层能够支付包含毫米波的多频段手机,但目前的现实是手机厂商更多专注于Sub 6 GHz的频段,以降低材料成本。在新兴市场,预计到2026年支持Sub 6 GHz频段的5G手机出货量将达到近6亿部,与比2020年相比年复合增长率为22．7%。
除了手机以外,ABI Research认为Sub 6 GHz频段对于支持物联网和固定无线接入(FWA)等关键应用也至关重要。这些应用需要强大的覆盖能力和足够的容量的协同,可以由Sub 6 GHz频段支撑。
虽然业界对于毫米波的呼声很高,但对于很多国家来说,现阶段依然更为关注中频段,这方面中国也不例外。由于毫米波产业链成熟度不高,国内目前仍然聚焦于中低频段5G产业发展。《“十四五”信息通信行业发展规划》针对毫米波的表述为“适时开展5G 毫米波网络建设”、“努力突破5G 毫米波器件等短板”等,可见目前对于毫米波大规模商用计划还不明朗。
总之,正如本文开头所说,无线电频谱一直是可以扼住移动通信产业咽喉的核心资源,未来5G进一步商用以及未来6G研究,无线电频谱仍是其中的重点,每一个频谱规划和政策可能决定的是未来移动通信竞争力和整体建设发展程度。
