5G频谱管理策略

开始本文之前先给大家分享几分钟前这个星球上使用移动业务的两个关键实时数字：

左边是包含了所有蜂窝网络上的用户（包括物联网及其他终端），右边是移动用户终端用户。大家自行去数数吧

今天是周末，抛开那些协议和公式，聊点宏观点的相对轻松的话题-----5G频谱策略！。本文的很多信息来自于几个大的国际标准化组织公开发布的资料。我作了简单汇总提供给大家参考。

众所周知，5G将支持更快的移动宽带速度及更大的数据吞吐量，同时还支持物联网的潜力。从自动驾驶汽车和智能城市到工业互联网。5G将是未来的核心通信平台。

作为5G网络系统中构筑空中接口的原材料---频谱资源，5G业务的成功将在很大程度上依赖于各国政府和监管机构的频谱管理政策。其中最值得注意的是，5G频谱的分配和支付的价格将意味着5G服务的潜力。各国的各自的频谱使用状况将影响5G服务质量和服务的能力，从而影响国家的竞争力。就是所说的数字经济。政府、监管机构和移动工业界必须通力协作以促使5G取得成功。下面是一些讨论话题：

1.5G需要大量新的频谱。政府监管机构应致力于为每个运营商在mid-band（比如3.5GHz，4.9GHz等提供至少80-100MHz可用的连续频带。而在毫米波频段为每个运营商提供约1GHz频带使用。

所有移动技术发展的核心部分是使用频率越来越广来支持更高速度和更大流量的业务。5G在这方面也没什么不同。监管机构需要尽可能在5G中频MB和1GHz低频中为每个运营商分配100MHz频带。比如韩国在3.5GHz频段向两个运营商分别授予了100MHz，而向其第三个运营商授予了80MHz，在2018年分别向每个运营商在28GHz频带授予了800MHz频带。

在许多国家在进行频谱规划时尝试优先考虑5G波段，而在已经部署并正在提供服务的前几代蜂窝网络存在的情况下，实现这些目标是具有挑战性的。当然，各国的监管机构必须尽一切努力规划相应的频带给5G使用。毕竟5G是蜂窝网络的未来，这包括了：

•为现有运营商进行频谱重耕提供激励机制。

•为现有运营商的提供替代频段或者某个频带内的部分频带。

•允许现有运营商交换其许可证。

如果各国在一个范围内分配多个频谱来，例如先分配3.4-3.6GHz，然后3.6-3.8GHz，在之后应重新规划频带以允许运营商使用较大的连续频带。而长期5G路线图应尽快与利益相关者协商制定，这样运营商会及时了解在何时以及在什么情况下的可用的频带的情况，并方便为频谱交易决策提供及时可靠依据。

2.5G需要三个关键频率范围内的频谱以提供广泛的覆盖范围并支持所有预定义的场景与用例。这三个范围是：Sub-1GHz，1-6GHz和高于6GHz的频段范围。

Sub-1GHz：低于Sub-1GHz将支持广泛覆盖，城乡结合部覆盖及物联网服务等。

需要Sub-1GHz频谱来扩展高速5G移动宽带来覆盖城市、郊区和广阔农村地区并帮助支持物联网服务：5G服务将努力涵盖城市中心及不存在这个频谱覆盖的建筑物室内。一部分超高频电视UHF频谱也可以应用于此。另外，欧洲委员会支持将700兆赫频段用于5G业务，而在美国也已分配了600兆赫频段用于移动运营商，T-Mobile已经宣布计划将其用于5G。相关设备研发及测试也已经完成。

1-6GHz：1-6GHz频段有覆盖范围和容量的双重优势。其中3.3-3.8GHz范围内的频谱能够为初始5G服务提供良好支持。

1-6GHz的频谱提供了良好的覆盖混合特性以及满足5G初期服务的容量需求，这里的关键是监管机构需分配3.3-3.8GHz范围内尽可能多的连续频谱，并考虑4.5-5GHz和3.8-4.2GHz频带范围。现有的移动许可证也应该技术中立，允许他们发展5G服务。

高于6GHz：通常说的超高宽带部分需要高于6GHz。目前26GHz和28GHz频段在这方面拥有国际上最广泛的支持。国际电联世界无线电通信2019年会议（WRC-19）形成了关于24GHz以上5G频段的国际协定。

从某个角度来说，5G系统使用高频段也是迫不得已的，比如如下中国和美国的频谱状况就可以看出，低于6G频段的无线频谱基本已经被分配殆尽：

5G业务需要高于6GHz的频谱，例如超高速移动宽带：5G将无法在没有这些频段的情况下提供最快的数据速度。政府机构支持使用24GHz以上的移动频谱是至关重要的。也因此对于26GHz和28GHz频段有特别强的动力，因为它们是相邻的，而且它们支持频谱协调，能降低手机终端的复杂性、规模经济性和早期设备可利用性。

3.WRC-19对于实现超高速的5G愿景及政府对移动设备的支持是关键因素。而政府机构在整个进程中的强力支持也非常需要。其中GSMA就建议支持26GHz、40GHz和66-71GHz移动通信频段。

政府和监管机构掌握着实现全部5G潜力的关键因素，而当他们同意增加以上新的移动频段时，5G的潜力就能充分发挥。比如在WRC-19上讨论的24GHz。这些频段中的5G频谱对于实现最快的5G速度、低成本设备、国际漫游和尽量减少跨境干扰至关重要。而更为重要的是各国政府参加区域筹备会议以及WRC-19并商议相关议题。

GSMA对26GHz（24.25-27.5GHz），40GHz（37.5-43.5GHz）和66-71GHz频带推荐了IMT标识。由于5G使用的频谱量很大，GMSA建议详细研究新的45.5-52.6GHz范围。技术研究表明，5G与其他业务在频带内共存是可以实现的。而且从技术实现角度来说，实现共存的条件最好是适当的，不过于苛刻，否则他们会伤害5G服务的成本，覆盖范围和性能。也就是过于苛刻的技术条件可能导致在实践中对5G产生负面影响。

4.排他性许可频谱应保证核心5g频谱的使用。频谱共享和unlicense频谱可以起到互补作用。许可频谱应该是核心5G频谱。许可频谱对于5G公众网络业务至关重要。

许可频谱对于确保必要的5G长期大量的网络投资需求和提供高质量的服务是基本需求。得到许可的频谱可以使覆盖范围更广，更好。服务质量保证也能够做的更好。使5G成为负担得起的强力移动网络平台。

同时，未经许可的频谱也可能起到补充作用，它允许运营商通过许可频段和未许可的频段聚合来增强5G用户体验。优化结合使用许可和未许可的频谱可最大化使用未经许可的频谱，同时尽量减少交付风险。因为如果频段拥挤，用户体验会很差。

在这里，频谱共享框架也可以发挥互补作用，但是必须进行仔细设计以避免破坏5G业务本身。在清除频段不可行的情况下，频谱共享可以帮助开放5G的新频谱。但是，未来的频谱分享必须协调并以适当的数量提供给正确的时间和地点使用，以恰如其分地支持5G。还有就是，移动运营商需要确保获得大量的5G的频谱并获得足够的许可持续时间（例如20年许可证）来确保大量网络投资。

另外，监管机构应允许运营商自愿分享频谱，促进更有效的频谱使用并扩展网络共享安排的好处。以便互相帮助来支持超快5G服务。这可以包括允许运营商自愿商定商业协议将其频谱租赁给其他人，例如有的企业，计划部署自己的私有专用网络。就可以采用这个方式。

5.为5g频段中的垂直行业频段预留频谱可能危及公共5G服务的成功，可能会浪费频谱。租赁频谱等共享频谱方式在额外垂直频谱需要占用的地方是更好的选择方案。

国家为垂直行业预留的频谱优先于5G频段（例如3.5GHz），这就对该5G频段构成了若干威胁。这就需要采取措施以使5G运营商能够获得大块的连续的5G频段来运营业务。

6.政府和监管机构应避免使5g频谱价格发生膨胀（例如通过过度的储备价格或收取年费），因为这些会限制网络投资，以及提高服务成本。

政府和监管机构应合理分配5G频谱以支持他们的数字连接目标，而不是作为一个最大化国家收入的手段。高效的频谱定价政策对于支持更高质量和运营商及公众负担得起的业务成本至关重要。实惠的5G服务与频谱价格已经联系在一起。而5G业务价格非常高的原因通常是政策决定似乎优先考虑最大化短期国家收入超过长期社会经济效益。为避免这种情况，政府和监管机构应：

设定适中的底价和年费，并依靠市场确定频谱价格。

避免限制5G频谱的供应，因为稀缺性可以导致价格过高。

根据利益相关者提供的信息来制定并发布5G频谱路线图。以帮助运营商规划未来可用性。

7.监管机构必须咨询5G利益相关者，以确保频谱奖励和许可证方法考虑到技术进展和商业部署计划。

监管机构在5G频谱面临的决策是复杂的并将对未来的业务质量和所支持的用例产生重大影响。例如，如果频谱许可区域非常小，那么可能使用宏小区无法支持5G部署，包括固定无线接入以及带内回传。因此，必须进行磋商来讨论部署方案以及它们可能受到的影响。这应该包括技术部署注意事项，比如包括尽量减少干扰的必要措施。

8.政府和监管机构需要采用国家频谱政策措施以鼓励长期而持续的大量

投资5G网络（如长期许可证，明确更新流程、频谱路线图等）。

5G网络部署将需要大量的网络投资。如果没有足够的投资，推出的速度，服务质量和覆盖水平都将受到影响。政府和监管机构可以通过采用重要的频谱政策来鼓励高水平的投资，包括：

•支持长期5G移动许可证，并具有可预测的续订流程。

•制定包括5G的国家宽带计划，详细说明活动和时间表。

•发布5G频谱路线图。

•确保所有移动许可证技术中立，以加速广域5G部署，并鼓励提高频谱效率。

5G背景

5g的标准化技术规范需要首先得到国际机构的同意，尤其是3GPP，最终由国际电联ITU发布。国际电联已经概述了具体的IMT-2020标准需求，需求中所支持的5G用例如下：

1.增强的移动宽带eMBB：包括峰值下载速度至少为20Gbps，可靠的100Mbps用户体验市区数据速率，4ms延迟等。

2.超可靠和低延迟通信URLLC：包括低于1毫秒的延迟和极高的可用性、可靠性和保障自动车辆等服务的安全，移动医疗等。

3.大型机器通信eMTC：包括支持每平方米至少一百万个物联网连接公里。要求电池寿命长，覆盖范围广，包括室内覆盖场景。

4.固定无线接入FWA：包括提供相当于光纤类型能力的宽带无线接入。在发达市场和发展中国家使用新的宽频带、大规模MIMO和3D波束形成技术。与传统宽带运营商抢夺固定宽带市场。

这里可以参考以前文章：

5G的应用场景及其性能需求

未来VR虚拟现实业务应用场景展望

最初提交的3GPP的5G标准方案包括几种不同的技术。比如包括支持现有移动设备5GNR技术，这些技术支持现有正在使用的频段和新引入的频段共存。支持的载波带宽从5MHz到100MHz（6GHz频段以下），以及从50MHz到400MHz（24GHz以上）。5G中定义的全新的能力将在新的更宽频带上实现。ITU的最小技术需求需要满足IMT-2020标准，因此制定了在6G以下频段需要为每个5G运营商至少提供100MHz带宽的要求。同时也要求在6GHz以上频段为运营商提供1GHz的频带。

世界各地的监管机构都在积极开发5G频谱计划，其重点是规划使用新的移动频段，包括已分配的3.5GHz范围（即3.3-3.8GHz）。还有一些国家计划在规划5G的4.5-5GHz范围，包括中国和日本，以及越来越多的国家正在考虑3.8-4.2GHZ范围。然而，最快的5g速度需要毫米波频段。

监管机构提供的新5G频段也将影响网络的部署方式。主要的5G中频MB（例如3.5GHz）和毫米波段（例如26GHz和28GHz）将适合密集型微小区的5G网络在城市热点区域部署。这些频段也适用于包括固定无线接入场景–使用波束赋闲型。这些技术进步意味着在某些覆盖场景下，3.5GHz频段可以提供与2.6G甚至1.8G接近的覆盖效果。

由于5G所采用的载波带宽将很大，所以寻找成对的上下行频带将更为困难。因此5G将大量使用时分双工（TDD）制式来部署大多数国家的蜂窝网络。也就是说基站和TDD网络上的终端用户设备想采用时分复用的方式进行通信。和其他的TDD制式的网络类似，在这种5G网络中也容易会造成干扰问题。因为全网需要同步机制。单一站点的失步行为往往会造成周边邻接区域的强干扰。

干扰协调和干扰避免措施包括改善网络同步机制，并在频带内协调网络的资源使用来避免干扰的发生。还有也可以严格使用明显的保护频带，虽然这么做会浪费宝贵的频谱资源。在网络部署实践中，所有运营商在频带内的紧密合作是十分必要的。而且并不是所有的5G用例和部署类型都同时可以并存使用。监管机构在决定如何在这些波段提供频谱时候需要考虑这些技术问题及其影响。

最后分享一个总体数据图给大家参考一下：

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