国外频率共享发展分析及对我国的启示

摘要

目前全球多个国家正在积极推动频率共享，缓解日益增长的频率需求。本文分析了频率共享技术和模式的发展情况，特别是免许可频段共享体现出巨大潜力。部分国家已制定了频谱共享计划，推动电视白频谱、2.3GHz、3.5GHz等频段的频率共享使用。我国也需要加强频率共享的研究和探索。

1、宽带无线业务快速发展，频率供需矛盾日益突出

近3年来移动数据业务呈现出高速增长趋势，截至2015年6月底全球移动用户达72亿，移动用户渗透率达99%；2015年第二季度全球移动数据流量增长15%，与2014年同期相比增长55%。特别是4G网络的大规模部署，截至2015年第二季度LTE用户已达7.4亿。随着宽带无线业务的快速增长，对频率资源的需求大幅增加，根据ITU预测，全球范围2020年全球移动通信（IMT）频率需求将达到1340-1960MHz，我国2020年移动通信频率需求在1490-1810MHz。未来频率资源的供需矛盾将非常突出。

2、频率共享是解决供需矛盾的重要手段

频谱资源作为一种稀缺资源是无线电通信的基础，频率供给不足将影响各类无线电业务的发展。目前全球6GHz以下的绝大部分频率已分配给多个无线电业务使用，随着宽带无线业务频率需求的增加，除了为IMT规划更高频段资源外，一个重要的方向就是加强已分配频率的高效使用。而频率资源具有时间、空间等多维度属性，加强频率资源在时间和空间等维度的共享使用成为解决供需矛盾的重要手段。

2.1、认知无线电等频率动态使用技术使频率动态共享成为可能

自2000年起，学术界就开展了以认知无线电（CRS）为代表的动态频率使用技术研究。目标是研制出一种智能无线通信系统，能够感知外界环境，通过实时改变传输功率、载波频率和调制方式等系统参数，高效使用空闲的频率资源。经过十多年的研究，动态频率使用的关键技术已有较大进展。在2012年的世界无线电通信大会上各国围绕CRS开展了热烈的讨论。考虑到技术成熟度、频率原有用户保护以及业务模式等问题，目前各国还没有大规模使用认知无线电系统，但部分国家基于CRS理念在一些频段开展了频率动态共享。

2.2、免许可频段的广泛应用体现了频率共享的巨大潜力

免许可频段使用是频率共享的典型模式。全球各国为工业、科学研究和医疗规划了多个免许可证频段，开放给不同无线通信系统共享使用。以2.4GHz频段为例，WLAN、蓝牙、Zigbee和RFID等多个无线通信系统和技术共享使用该频段。2.4GHz频段已成为全球利用率最高的频段之一。截至2014年全球仅运营商部署的WLAN热点超过7100万，根据思科统计，2014年全球移动终端流量的45%分流到WLAN网络。截至2014年9月我国运营商部署的WLAN公共热点达602万个，主要使用2.4GHz和5.8GHz频段共208.5MHz频率，分流近50%的智能终端流量。免许可频段的高效使用充分说明频率共享的巨大潜力。

2.3、低效利用频段成为频率共享的候选频段

从资源利用效率角度出发，低效利用频段是频率共享的重要候选频段。由于技术特点和应用模式的差异性，部分无线电业务只在局部区域使用，导致频率在时间和空间等维度的利用效率较低。2014年欧盟通过对24个国家400MHz-6GHz频段开展频率清查，发现了八段低效使用频率，其中部分频段将以共享方式进行部署使用。美国计划拿出低效使用的政府所属频率，以共享方式用于其他无线电业务。

3、多个国家积极推动频谱共享的部署使用

随着频率供需矛盾的日益突出，传统的频率独享使用模式显现出其弊端，多个国家正在积极推动各类频率共享的部署使用。从2010年的电视白频谱到近期2.3GHz、3.5GHz频段移动通信业务与其他业务动态共享，都显示出各国试图通过频率共享的方式缓解频率供给压力。

3.1、部分国家开展了电视白频谱的共享使用

为了充分利用空闲的广播电视频段（电视白频谱，TVWS），部分国家采用基于地理数据库的认知无线电技术开展了广播电视业务和无线通信业务的频率共享。IEEE针对TVWS制定了相应的标准802.11af。2010年美国FCC明确了电视白频谱的使用规定，无线通信设备以免许可方式使用TVWS，但需要连接到授权数据库报告其使用位置，获取可用信道。随后加拿大、新加坡、英国和新西兰等国家也制定了各自TVWS的规定，通过数据库实现TVWS的不同区域多个业务共享。目前TVWS主要用于偏远地区的宽带接入。

3.2、美国推进频率高速公路计划，加强3.5GHz频段的共享使用

2009年美国的国家宽带战略中就提出要为宽带无线通信释放500MHz的频率资源。在后续执行过程中，FCC及NTIA发现为移动通信分配独享的频率资源难度较大。2012年7月，美国总统科技顾问委员会（PCAST）公布了关于