對全球第三代移動通信頻率規劃的透視
2019-11-03 09:37:52
供稿:網友
楊春青 面向新世紀,隨著通信技術的不斷發展,能夠提供多媒體業務的第三代移動通信已成為全球通信產業中最受人們關注的“亮點”。做好頻率規劃是發展第三代移動通信業務的基礎,因此,世界各個國家都非常重視第三代移動通信系統的頻譜規劃工作。由于很多國家,特別是一些發達國家已將國際電聯劃分的IMT-2000 業務頻段指配給了其它業務使用,因而這些國家在第三代移動通信業務頻譜規劃方面面臨更大的困難,必須做大量調整和協調工作。
2000年10月,美國總統克林頓簽發“第三代移動通信頻譜規劃備忘錄”?要求美國聯邦通信委員會?FCC和商業部國家電信信息管理局(NTIA)在2001年3月做出規劃建議的末期研究報告,6月底完成3G/IMT-2000的頻譜選擇工作。日本在1999年就頒布了引入第三代移動業務和核發3G業務頻率執照的方針政策和原則,并為3G業務規劃了使用頻率。2000年10月,澳大利亞通信、信息技術和藝術部部長簽發了重新劃分800MHz和2GHz頻段的聲明,要求澳大利亞電信管理局在2001年上半年做好第三代移動通信頻率規劃。UMTS論壇( Forum)和其他國際組織也為3G/IMT-2000技術標準制定和頻率規劃做了大量工作。目前,已有三十多個國家核發了上百個3G移動業務頻率執照,其中多數西歐國家已經或正在核發執照。部分國家已開通了試驗網。本文分別就國際電聯為IMT-2000劃分的頻譜,3G頻譜規劃方法,西歐、亞太以及美洲國家的3G頻譜規劃情況進行介紹。
一、國際電聯為IMT-2000 劃分的頻段
ITU WARC-92 為 IMT-2000 劃分1885-2025MHz 和2110-2200MHz 頻段,稱為“核心頻段”。
WRC-2000為 IMT-2000 劃分1710-1885MHz 和 2500-2690MHz為主要的附加頻段。
WRC-2000 決定 IMT-2000 可以使用2G移動業務頻段。即806-960MHz 頻段。
WRC-2000 決定IMT-2000 衛星業務可以使用3G以下現存MSS頻段。
WRC-2000 決定HAPS 可以使用IMT-2000核心頻段,作為IMT-2000地面業務的基站平臺。WRC-2000決定讓ITU對上述新劃分的頻段的使用程序和標準進行研究。
二、頻率規劃的方法
ITU 為3G劃分的頻率大多數國家都已指配或正在指配給其它業務使用。同時,有的頻段必須經過雙邊或多邊協調才能使用,因此做3G頻率規劃的困難是很大的。首先,應根據本國的經濟和無線電業務發展需要,預測或計算出頻譜的近期、中期和長期需求量,按照國際電聯的劃分要求并結合本國的實際情況以及國外的經驗來做規劃。根據了解到的情況可以看出,多數國家對3G頻率的規劃和使用采取了以下的方法:
一是盡量將現有業務轉移到其它頻段上,為IMT-2000/3G 業務騰出專用頻段。這是一個最好的方法,但是必須花費很大的力量,用很長的時間進行協調和清頻工作。同時,要對頻率轉移或重新劃分造成的損失做必要的補償。
二是共用頻率的方法,在將現有的固定業務盡量減少的情況下,與IMT-2000 業務以地理分割方式共用同一頻段。這種方法困難比較小一些,比較容易做到,但必須解決互相干擾問題。這也只是一種過渡辦法。
三是隨著現有業務的逐步減少,逐步將該頻段轉給IMT-2000業務使用。例如,將現有的蜂窩移動通信業務PCS、GSM等第二代移動業務頻段用于IMT-2000第三代移動通信業務,從長遠技術發展角度來看都是可行的。如果無線移動通信業務發展特別快,而專用頻段的擴展又有困難的話,可以同時采用上述的幾種方法。
應當看到,由于頻率重新劃分和調整涉及的部門比較多,不但與電信業務經營商、設備生產商和用戶有關,還與國家的頻譜管理方針、政策和法規有密切關系。所以,頻率管理部門在做頻率調整時還要廣泛征求上述各部門和公眾的意見。頻率規劃確定后,還需要一定時間進行清頻工作。多數國家完成3G頻率規劃都用了較長時間,對規劃采取逐步實施的辦法,以便逐步解決實施中遇到的問題。
三、歐盟國家頻率使用和3G 移動業務頻段規劃情況
歐盟國家第二代移動業務頻率使用情況和演變計劃
806MHz -960MHz 頻段:歐洲現在主要用于GSM900 ?880-915/925-960MHz從長期來看,當GSM業務減少時 該頻段可以逐步用于第三代移動通信業務。
1710-1885MHz頻段:在這個頻段中,有GSM1800第二代移動通信業務(1710-1785/1805-1880MHz )和DECT(1880-1900MHz)的低段部分(1880-1885MHz)?以上用于公眾移動通信業務的頻率共有240MHz?當這些業務減少時,這些頻段可以逐步用于第三代移動通信業務。
歐盟15 國的3G/UMTS 頻譜規劃
1997年CEPT?歐洲郵電會議的ERC?歐洲無線電通信協會決定按照ITU的無線電規則(RR)
為UMTS?通用移動通信系統劃分頻譜。目的是促進歐盟國家第三代移動和無線電通信系統的協調發展和競爭。同時也制定了開發計劃,要求在2001年進行試驗并做好UMTS的開發計劃,2002年初投入商用。
頻譜需求預測和計算
UMTS的頻譜需求分兩部分,即地面業務和空間業務所需的頻率。UMTS 論壇提出了地面移動業務頻譜需求的預測計算方法。這種計算方法是以電信市場調查研究為基礎得出來的。根據這種方法計算,地面業務的頻譜需求為:2005年是403MHz?2010年是582MHz這里也包括2G業務的240MHz頻段。空間業務的頻譜需求?global hot spot? 2005年是2×123MHz ?2010年是2×145MHz。衛星移動業務頻譜需求計算使用ITU第八研究組采用的方法(建議ITU-RM.?8/BL/13)進行的。對歐盟15國來說,空間業務所需頻譜2005年為2×112MHz,2010年為2×123MHz。WARC-92 為3G劃分的頻段在2005年前,足夠移動多媒體業務使用。如果2G和3G頻譜都可以供操作者使用的話,歐盟15國在2005年和2010年之間地面業務所需的附加頻譜是187MHz?空間業務所需附加頻譜最多為60MHz。
同時,UMTS 論壇業對每個地面業務操作者(每一個經營商)所需最低頻譜需求做了估算:在最初階段為2x15MHz?配對和5MHz ?不配對的頻率。配對的為FDD模式?不配對的為TDD模式。這是考慮到,FDD在很多3G環境下,能夠有效的工作,提供寬的覆蓋范圍和全移動應用。TDD模式能使操作者在網絡應用上更具有靈活性,特別適用于短距離和低移動性系統并能以有效的方式支持所預測的業務的不對稱性?使頻譜得到有效利用。
? 3G/UMTS 業務頻段規劃
歐盟國家3G移動通信頻段規劃基本是一致的,是由ERC決定的。除了DECT使用的15MHz 外都是ITM-2000業務頻段。 UMTS /IMT-2000業務使用的頻段為:1900-1980MHz、2010-2025MHz和2110-2170MHz ?共計155MHz。其中1920-1980/2110-2170MHz為配對頻率,利用FDD 技術(也可以利用TDD技術),1900-1920MHz 和2010-2025MHz 為不配對頻率,只能利用TDD技術。MSS在2GHz頻段供UMTS/IMT-2000空間業務使用的頻率為:1980-2010MHz和2170-2200MHz ,共計 60MHz。根據ERC的決定,在2002年初,至少有2x40MHz頻段可以使用。在2005年有155MHz頻段供使用,由市場需求決定。UMTS論壇還建議將2500-2520/2670-2690MHz 頻段劃分給MSS。但各個國家經濟發展和通信發展情況不同,使用情況也不同。3G 移動通信(UMTS)的規劃由于歐洲國家普遍使用GMS1800 和DECT? ITM-2000業務 頻段中留給 UMTS 的頻段就比較少了。
西歐國家UMTS 頻率使用情況
歐洲國家如德國、芬蘭、西班牙、荷蘭、英國、意大利、奧地利、比利時、葡萄牙、瑞典、瑞士、挪威、法國、丹麥、盧森堡和冰島等都已做好3G/UMTS的頻率規劃,已經發放執照71個,有的國家已開始經進行試驗。
四、亞太地區移動業務頻率使用和規劃
亞太國家都按國際電聯頻率劃分表的要求制定國家具體的第三代移動業務使用的頻率規劃,各國為IMT-2000規劃了配對和不配對的頻段。
日本
日本移動業務發展的很快,在2001年6月底,移動業務用戶為6916.4萬,其中PHS 為577.4萬。占世界第三位。移動電話業務使用的頻段有:810-828MHz?838-840MHz 843-846MHz?860-885MHz 893-895MHz和895-901MHz?見圖7。
日本郵政省(現已改名為日本總務省)為第三代移動業務所規劃的頻譜和歐洲國家大體相同,不同的是1893.5-1919.6MHz已劃分給PHS 業務,最初階段用戶發展的非常快,目前基本穩定在500多萬。日本在1999年公布了ITM-2000頻率規劃指導原則,征求公眾的意見并制訂出發放第三代移動通信業務頻率執照的政策。
日本將1920-1980/2110-2170MHz頻段劃分給第三代移動業務使用,為ITM-2000 /3G業務劃分2x60+15MHz的頻譜共計135MHz。日本郵政省為了保證公平,有效,合理競爭,規定每個地區必須有三個移動業務經營商,因此,以選美的方式已經發放三個第三代移動通信業務執照,并要求在2001年投入使用。
新加坡
新加坡信息產業非常發達,今年初移動電話普及率已達68.4% ?成為世界移動電話普及率較高的十強之一,加上固定電話,其電話普及率已達117%。
為了進一步加快信息化步伐,新加坡信息通信發展局(IDA)在2000年已經制定3G移動業務頻率規劃,在2001年5月完成頻率執照拍賣工作,3個電信經營商都獲得第三代移動通信業務經營權。根據頻率拍賣規則,中標者不僅具有頻率使用權,也可以將頻率出售給另一個經營商,但必須經過新加坡信息通信發展局IDA的批準,而且必須是用于3G業務。3G業務頻率的具體規劃如下:
根據UMTS 論壇的建議,2x15MHz 配對和5MHz 不配對頻段是支持高帶寬和全多媒體能力的最佳頻譜數量。新加坡畔⑼ㄐ歐⒄咕紙玻叮埃停齲停玻埃停齲直鹋潿院筒慌潿云德駛指常?移動業務。共分成四組。
在上述頻段中,兩個PCS 頻道?1956.25/1876.25MHz和1957.5/1877.5MHz已經指配給MobileOne公司。IDA要求該公司在2001年12月30日關閉網路并退回頻率。在不配對的1895-1918.5MHz頻段,已經用于室內無繩電話系統,IDA 正在與設備生產商協調將現存的系統在2001年12月31日移出。
韓國
韓國移動通信業務很發達,在2000年底,移動業務用戶數已達2600萬,已成為世界十強之一。第二代移動業務?CDMA使用的頻段為824-849/869-894MHzAMPS業務在2002年被CDMA替代。集群業務頻段為:806-824/851-869MHz。1750-1780/1840-1870MHz是PCS?CDMA頻段。
韓國已為IMT-2000 第三代移動通信業務使用的頻譜做了規劃,完全符合ITU為IMT-2000劃分的頻段。170MHz用于地面業務,60MHz用于空間業務。第三代移動通信業務很快投入使用。
澳大利亞
澳大利亞移動業務頻率使用情況
820-825/865-870MHz集群業務頻段和1710-1755/1805-1850MHz PCS頻段,詳見圖11。這些業務的頻率執照在2000年都已經拍賣完了。825-845/870-890MHz為AMPS模擬蜂窩電話業務頻段,2000年1月1日停止使用,重新劃分給CDMA 蜂窩電話業務。已經發放了825-845/870-890MHz蜂窩電話業務頻率執照,到2013年為止,以后允許開放IMT-2000業務。
890-915/935-960MHz為廣泛應用的GSM蜂窩電話業務頻段,從長遠原來看,當GSM業務逐步減少時,可以逐步被3G業務代替。
澳大利亞第三代移動通信業務頻譜規劃
澳大利亞在1999年12月發表了關于IMT-2000的咨詢報告,向公眾征求意見。提出IMT-2000的頻譜規劃以及頻率執照的發放方法。正在重新劃分2GMHz頻段,為3G移動業務規劃打下基礎。初步方案有兩種:方案A1X5MHz有4組為不配對頻率。2X5MHz有12組為配對頻率,分別供部分城市,地區或全國使用。方案B? 不配對的頻率1X5MHz有4組。配對的頻率2X10Mhz有4組(2對),2X5MHz有4組(2對),廣泛征求意見后,才能確定,然后進行拍賣。ACA將2GHz 頻段重新劃分供IMT-2000 使用。征求意見后,采取方案B,具體頻段規劃如下:
1900-1920MHz 頻段供各州和首都使用;
1920-1980MHz 和2110-2170MHz 配對供Syd? Mel,Bnc,Per ?Dwn 各市使用;
1935-1980MHz 和2125-2170MHz 配對供Can? Hob? Dwn 各市使用;
1960-1980MHz 和2150-2170MHz 配對供各地區使用。上述劃分和頻段安排見圖12。
上述頻段劃分為58組,在2001年3月22日拍賣結束,共拍賣48組頻率,即48 張執照 ,有6個經營商中標獲得開展3G業務的頻率使用權。共收入11.689億澳元。
五、北美地區頻率使用和規劃情況
美國
美國移動通信業務很發達,移動電話用戶在2000年底已達1.1億,占世界第一位。移動業務使用非常廣泛,頻率也很緊張,所以頻率規劃比較困難。美國已將IMT-2000的核心頻段中的1850-1990MHz頻段用于寬帶PCS。美國為了保持移動業務在世界上的領先地位,克林頓總統在2000年10月13日簽署了制定第三代移動通信業務頻率規劃的備忘錄,要求加快頻譜規劃,以便滿足人們對移動話音、高速數據和多媒體以及互聯網的無線接入的需要,并指示聯邦政府部門FCC和商業部國家電信和信息管理局NTIA 負責做好頻譜規劃。指示FCC 在2001年6月份為第三代移動業務選好頻率,在2002年9月30日前通過拍賣方式確定經營商。2000年11月15日和2001年3月20日,FCC和NTIA分別發表了對2500-2690MHz 和1755-1850MHz 頻段的中期和末期研究報告。現將報告的主要建議做以介紹。
FCC的中期報告主要是將其管理的2500-2690MHz頻段的現用情況以及今后建議做了介紹。該頻段的現用業務是多信道多點分配系統(MMDS)和教育電視固定業務?ITFS。現有33個6MHz帶寬的信道,或198MHz頻譜劃分給MMDS和ITFS。MMDS使用2150-2160MHz頻段的兩個信道,MMDS和ITFS 共用2500-2686MHz頻段。MMDS已有2500用戶。ITFS 也有大量用戶。但是,FCC仍建議在此頻段中劃出90MHz給IMT-2000業務。具體方案有三種。
FCC在末期研究報告中的規劃建議和中期報告的建議基本相同,增加了2500-2690MHz 頻段重新劃分后,該頻段的業務向那些頻段轉移的建議以及所用成本的預測。所需成本包括頻段重新劃分,設備投資,營運費增加等費用,大約在五至十年內需要200億美元。可見3G頻譜規劃是多么困難。
NTIA的中期報告是對1710-1850MHz頻段的使用情況以及今后建議做了介紹。 1710-1755MHz頻段以主要業務劃分各聯邦政府的固定和移動業務:點對點微波通信,軍事戰術無線電中繼,機載遙測系統。根據1997年平衡預算法的要求該頻段應劃給商用,在2001年1月1以后開始拍賣并在2002年9月30日完成。因此,NTIA決定將該頻段(45MHz)轉給 FCC做商用,計劃給IMT-2000 業務使用?從2004年生效。但FCC根據1993年綜合預算調和法的要求聯邦電力公司所有微波通信設備繼續工作在該頻段上,并保護不受干擾。1755-1850MHz頻段有聯邦政府四種無線電業務:空間業務(遙令,跟蹤,遙控),中容量微波業務,航空移動應用等,目前無法騰出該頻段供IMT-2000業務使用。
在末期報告中對該頻段的規劃提出三種方案:
方案一 帶內配對——將 1710-1755MHz頻段轉給FCC商用,但應與NTIA政府部門的部分業務共用,FCC可以將該頻段供IMT-2000地面業務使用。1710-1755MHz頻段(移動發)與1755-1850MHz頻段中的1805-1850MHz(基站發) 配對使用。
方案二 帶外配對——將1710-1790MHz頻段給FCC,供IMT-2000業務與政府的部分業務共用, 分三個階段實施:第一階段,將1710-1755MHz頻段供IMT-2000業務使用。第二階段,將1755-1780MHz 頻段供IMT-2000業務使用。第三階段,根據市場需要,將1780-1790MHz頻段供IMT-2000業務使用。共計有80MHz供IMT-2000使用。 上述頻段可以與2110MHz頻段或以上頻段配對使用,例如與2110-2150MHz和2160-2165MHz頻段配對使用。
方案三 專用頻段,帶外配對。也就是將聯邦政府的業務從1710-1755MHz 頻段移走,使1710-1755MHz 頻段供IMT-2000業務在全美國專用,與2110MHz頻段或以上頻段配對使用。這是最好的規劃方案,也是最難并且需要較長時間才能實現的方案。預計需要三至十年才能實現。具體規劃情況見圖14。
不管實現那種方案都是非常困難的,NTIA 在末期報告中已提出了頻譜重新劃分的代價是非常大的。第一方案估算需要34.48億美元,第二方案需要45.48美元,第三方案需要21.92美元。
FCC和NTIA 在對末期研究報告廣泛征求基建的基礎上將于6月底完成3G 頻譜選擇工作。
1850-1990MHz頻段:用于PCS 業務,現已拍賣完畢 ,僅寬帶PCS的C和F 頻段在今年一月的拍賣中有35個經營商中標,共拍賣了422個執照,收入168.57億美元。 FCC將制定規則,認為PCS將來能夠滿足第三代移動業務的需要。今后可以用這些頻段開展3G 業務。
1900-2025MHz頻段最近重新劃分給衛星移動業務,期望能部分的滿足3G業務的空間業務部分的需要。
2110-2150MHz頻段,根據1997年平衡預算法(BBA-97)的要求該頻段應重新劃分,并在2002年9月30 日以競爭投標方式指配給經營商,供第三代移動業務使用。
2165-2200MHz頻段:最近FCC 將該頻段重新劃分給衛星移動業務,可供IMT-2000 空間業務使用。
746-806MHz頻段:FCC根據BBA-97法 的要求將746-806MHz ?60-69電視頻道重新劃分,特別是將746-764MHz和776-794MHzTV 60-62和64-66頻道的36MHz頻譜重新劃分給固定業務,先進移動業務和新的廣播業務做商用。其中有6MHz 為保護帶,其余30MHz頻譜通過拍賣方式用于第三代移動通信業務。6MHz保護帶在去年9月份拍賣完畢,收入5.198億美元。中標者代表新型FCC執照持有人--“保護帶管理者”。保護帶管理者有權對擁有的頻譜進行細劃分并為增值租給第三者使用,包括商用和專業無線使用。FCC主席說“保護帶管理這是頻譜管理的一種革新和有效方式”,并將促進美國二手頻譜市場的發展。目前,其余30MHz頻段正在進行拍賣。
806-960MHz 頻段:該頻段使用很擁擠,806-821/851-866MHz劃分給集群通信業務(SMR)使用?824-849/869-894MHz用于蜂窩移動電話業務。FCC計劃制定有關規則,考慮現存的SMRs 和蜂窩無線通信業務能夠滿足3G移動業務的需要。同時也考慮將806-960MHz頻段的部分頻譜劃分給其他業務使用。
824-849/869-894MHz 用于蜂窩移動電話業務。FCC計劃制定規則,考慮現存的SMRs 和蜂窩無線通信業務能夠滿足3G移動業務的需要。同時也考慮將806-960MHz頻段的部分頻譜劃分給其他業務使用。
加拿大
加拿大的移動業務頻率使用情況和美國的使用情況大體相似,800MHz 蜂窩電話業務最初也是AMPS ?后來利用CDMA ?ANSI-95和TDMA?ANS桑保常叮犞剖健#校茫右滴袷褂玫鈉刀危ǎ保福擔埃保梗保埃保梗常埃保梗梗埃停齲┖兔攔恢攏閿諍兔攔骱吐危燈淄技跡保怠#校櫻?業務利用GSM 和CDMA ?ANSI-95B以及TDMA?ANSI-136制式。為了進一步促進PCS業務的發展和促進第三代移動通信業務(3GPCS)的開展,將其中的C(30 MHz )和E?10MHz 組頻段拍賣,共分62組,有5個公司中標,已拍賣52組,即52張執照。共收入14.81億加元。PCS將逐步向3G 過渡,被稱作3G PCS,為3G的開展打下基礎。1910-1930MHz 頻段為免執照的PCS 業務,將來這些頻段都可以向3G 業務過渡。加拿大已發放了IMT-2000業務試驗的執照。并將ITM-2000業務的核心頻段中的2x15MHz和2x5MHz 頻譜劃分給第三代移動通信業務在全國使用。
加拿大最近向全國發布了“關于將746MHz -806MHz 廣播頻段用于移動業務的咨詢公告”,擬將這段頻譜以主要業務供第三代移動通信業務使用。歐盟國家也在做這方面的工作。將部分廣播業務頻段劃分該移動業務使用已成必然趨勢。
六、 結束語
通過上面的介紹,我們可以得出如下結論:
1.各個國家對3G移動業務頻譜規劃都非常重視,特別是美國總統在2000年10月簽署第三代移動業務頻率規劃的備忘錄,要求加快3G 移動頻譜規劃,以便繼續保持美國在移動業務領域的領先地位。
2.頻譜規劃既要有近期規劃也要有長期規劃,應為今后技術和業務發展留有余地。目前雖然已有20 多個國家發放了近100個3G頻率執照,但這僅是規劃頻譜的一部分,為3G業務今后發展或4G的應用做好準備。
3. 各國頻率主管部門為了做好頻率規劃,成立了頻率規劃組織機構,例如澳大利亞的3G移動通信工作組和技術聯絡組以及英國的UMTS 拍賣咨詢組等。充分發揮社會各部門和技術人員的力量,為頻譜規劃做出貢獻。
4. 為移動業務規劃新的頻段,以滿足移動業務高速發展的需要。目前已有美國和加拿大等國家正在做將700MHz 廣播頻段劃分給移動業務的規劃工作。FCC已將746-806MHz ?60-69電視頻道重新劃分,特別是將746-764MHz和776-794MHz ?TV 60-62和64-66頻道的36MHz頻譜重新劃分給固定業務、先進移動業務和新的廣播業務做商用。其中有6MHz 為保護帶,其余30MHz頻譜正在準備通過拍賣方式供移動業務使用
。 加拿大最近向全國發布了“關于將746 -806MHz 廣播頻段用于移動業務的咨詢公告”,擬將這段頻譜以主要業務供第三代移動通信業務使用。歐盟國家也在做這方面的工作。將部分廣播業務頻段劃分該移動業務使用已成必然趨勢。
摘自《中國無線電管理》