摘要

目前全球多個國家正在積極推動頻率共享，緩解日益增長的頻率需求。本文分析了頻率共享技術和模式的發展情況，特別是免許可頻段共享體現出巨大潛力。部分國家已制定了頻譜共享計劃，推動電視白頻譜、2.3GHz、3.5GHz等頻段的頻率共享使用。我國也需要加強頻率共享的研究和探索。

1、寬帶無線業務快速發展，頻率供需矛盾日益突出

近3年來移動數據業務呈現出高速增長趨勢，截至2015年6月底全球移動用戶達72億，移動用戶滲透率達99%；2015年第二季度全球移動數據流量增長15%，與2014年同期相比增長55%。特別是4G網絡的大規模部署，截至2015年第二季度LTE用戶已達7.4億。隨著寬帶無線業務的快速增長，對頻率資源的需求大幅增加，根據ITU預測，全球范圍2020年全球移動通信（IMT）頻率需求將達到1340-1960MHz，我國2020年移動通信頻率需求在1490-1810MHz。未來頻率資源的供需矛盾將非常突出。

2、頻率共享是解決供需矛盾的重要手段

頻譜資源作為一種稀缺資源是無線電通信的基礎，頻率供給不足將影響各類無線電業務的發展。目前全球6GHz以下的絕大部分頻率已分配給多個無線電業務使用，隨著寬帶無線業務頻率需求的增加，除了為IMT規劃更高頻段資源外，一個重要的方向就是加強已分配頻率的高效使用。而頻率資源具有時間、空間等多維度屬性，加強頻率資源在時間和空間等維度的共享使用成為解決供需矛盾的重要手段。

2.1、認知無線電等頻率動態使用技術使頻率動態共享成為可能

自2000年起，學術界就開展了以認知無線電（CRS）為代表的動態頻率使用技術研究。目標是研制出一種智能無線通信系統，能夠感知外界環境，通過實時改變傳輸功率、載波頻率和調制方式等系統參數，高效使用空閑的頻率資源。經過十多年的研究，動態頻率使用的關鍵技術已有較大進展。在2012年的世界無線電通信大會上各國圍繞CRS開展了熱烈的討論。考慮到技術成熟度、頻率原有用戶保護以及業務模式等問題，目前各國還沒有大規模使用認知無線電系統，但部分國家基于CRS理念在一些頻段開展了頻率動態共享。

2.2、免許可頻段的廣泛應用體現了頻率共享的巨大潛力

免許可頻段使用是頻率共享的典型模式。全球各國為工業、科學研究和醫療規劃了多個免許可證頻段，開放給不同無線通信系統共享使用。以2.4GHz頻段為例，WLAN、藍牙、Zigbee和RFID等多個無線通信系統和技術共享使用該頻段。2.4GHz頻段已成為全球利用率最高的頻段之一。截至2014年全球僅運營商部署的WLAN熱點超過7100萬，根據思科統計，2014年全球移動終端流量的45%分流到WLAN網絡。截至2014年9月我國運營商部署的WLAN公共熱點達602萬個，主要使用2.4GHz和5.8GHz頻段共208.5MHz頻率，分流近50%的智能終端流量。免許可頻段的高效使用充分說明頻率共享的巨大潛力。

2.3、低效利用頻段成為頻率共享的候選頻段

從資源利用效率角度出發，低效利用頻段是頻率共享的重要候選頻段。由于技術特點和應用模式的差異性，部分無線電業務只在局部區域使用，導致頻率在時間和空間等維度的利用效率較低。2014年歐盟通過對24個國家400MHz-6GHz頻段開展頻率清查，發現了八段低效使用頻率，其中部分頻段將以共享方式進行部署使用。美國計劃拿出低效使用的政府所屬頻率，以共享方式用于其他無線電業務。

3、多個國家積極推動頻譜共享的部署使用

隨著頻率供需矛盾的日益突出，傳統的頻率獨享使用模式顯現出其弊端，多個國家正在積極推動各類頻率共享的部署使用。從2010年的電視白頻譜到近期2.3GHz、3.5GHz頻段移動通信業務與其他業務動態共享，都顯示出各國試圖通過頻率共享的方式緩解頻率供給壓力。

3.1、部分國家開展了電視白頻譜的共享使用

為了充分利用空閑的廣播電視頻段（電視白頻譜，TVWS），部分國家采用基于地理數據庫的認知無線電技術開展了廣播電視業務和無線通信業務的頻率共享。IEEE針對TVWS制定了相應的標準802.11af。2010年美國FCC明確了電視白頻譜的使用規定，無線通信設備以免許可方式使用TVWS，但需要連接到授權數據庫報告其使用位置，獲取可用信道。隨后加拿大、新加坡、英國和新西蘭等國家也制定了各自TVWS的規定，通過數據庫實現TVWS的不同區域多個業務共享。目前TVWS主要用于偏遠地區的寬帶接入。

3.2、美國推進頻率高速公路計劃，加強3.5GHz頻段的共享使用

2009年美國的國家寬帶戰略中就提出要為寬帶無線通信釋放500MHz的頻率資源。在后續執行過程中，FCC及NTIA發現為移動通信分配獨享的頻率資源難度較大。2012年7月，美國總統科技顧問委員會（PCAST）公布了關于發揮國家頻譜的全部潛能以刺激經濟增長的報告。報告提出建立頻譜高速公路，支持通過共享方式高效利用政府所屬的頻譜，建議確定1000MHz的頻譜采用區塊劃分與其他行業實現共享。根據PCAST建議，FCC計劃在3.5GHz頻段的3650-3700MHz開展移動網絡和國防系統的頻率共享。FCC提出三個層面的接入形式，包括原有用戶接入、受保護的接入（也稱作優先接入）和通用授權接入（GAA）。FCC根據3.5GHz頻道已有的軍用系統劃定了禁用區域，要求運營商采用小蜂窩的方式，基于FCC構制定的數據庫驅動的共享框架開展頻率共享。3.5GHz共享價值在于提升運營商的網絡容量，特別是室內場景的網絡承載能力。

3.2、歐盟在2.3GHz頻段采用LSA模式開展頻率共享

2014年歐洲郵電管理委員會（CEPT）開始研究LSA的管理框架以及在2300-2400MHz頻段上通過LSA發展無線寬帶應用的可能性。歐盟委員會在其五年無線電頻譜政策計劃中提出要在歐盟范圍內制定統一的頻譜共享計劃，2.3GHz頻段是最優先用于共享的頻段。歐洲的2.3GHz頻段共享是針對于移動網絡和軍用系統。由于2.3GHz頻段內原有用戶對頻段的使用特點，使得該頻段在地理和時間維度上出現頻譜空閑的情況，運營商可以通過協調動態的使用該頻段。在具體應用場景當中，根據原有用戶使用情況劃分不同等級的共享區域，運營商采用宏蜂窩、微蜂窩、皮蜂窩等形式使用2.3GHz頻段。通過2.3GHz頻段的共享使用，一方面提升運營商的網絡容量和室內覆蓋，另一方面實現歐洲大陸同一頻段的移動漫游。

4、加強我國頻率資源共享的思考

我國也在積極推進頻率共享。2013年發布的《寬帶中國戰略》明確將頻率共用共享納入到政策措施當中。2300-2400MHz頻段雷達與移動通信的頻率共享。但我國在動態頻率共享使用方面尚處于探索階段。隨著未來我國頻率供給壓力加大，頻率共享也是解決我國頻率供需矛盾的重要手段之一。需要積極跟蹤國外頻率共享的發展情況，加強頻率共享相關技術研究，借鑒免許可頻段使用經驗，結合我國實際情況，從頻譜共享模式、共享架構，創新的頻譜共享技術以及頻譜共享過程中可能面臨的法律問題等幾個方面來開展研究，在可能的頻段進行頻譜動態共享探索。

作者：劉琪 李曉帆，中國信息通信研究院

作者簡介

劉琪，博士，2009年畢業于北京郵電大學。現就職于中國信息通信研究院，主要研究方向為無線電頻率管理、移動通信等方面。

李曉帆，碩士，2014年畢業于北京郵電大學。現就職于中國信息通信研究院，主要研究方向為無線電頻率管理、無線電安全等方面。