國內5G頻譜分配進展及建議
5G是面向2020年以后移動通信的需求而發展的新一代移動通信系統，ITU對5G系統提出了重要指標，即峰值速率達到10Gbit/s~20Gbit/s、用戶體驗速率達到1Gbit/s、流量密度達到10Mbit/s/平方米、空口時延低于1ms、端到端時延小于10ms、連接密度達到百萬連接/平方公里。
隨著網絡流量和連接終端數的增加，現有的4G網絡系統無法滿足用戶和業務對移動通信網絡的需求，特別是5G網絡構建的eMBB(增強的移動寬帶)、uRLLC(低時延高可靠) 和mMTC(低功耗大連接)三大類典型應用場景。可以預見，未來移動寬帶的應用需要更多的頻譜。
為滿足上述應用場景需求，5G需要統籌考慮涵蓋低、中、高頻段在內的全頻段組網方式，即低頻段作為覆蓋層提供廣覆蓋和深度覆蓋，中頻段作為連續的容量層，而高頻段作為熱點容量層解決容量需求。目前3GHz以下的低頻段可以滿足廣域和深度的覆蓋，能滿足mMTC場景需求;3GHz~6GHz之間的中頻段可以滿足uRLLC場景需求;6GHz以上及24GHz以上高頻段具有大帶寬及極高的傳輸速率，可以滿足eMBB場景需求。
本文結合國內外5G頻段分配研究進展，分析國內頻段劃分現狀，給出6GHz以下和24GHz以上5G系統高中低頻段的分配進展，并重點探討700MHz及2600MHz頻段在5G系統使用的可行性。
5G頻段劃分現狀
自2012年以來，國際電聯就啟動了5G愿景、未來技術趨勢和用頻需求等方面的前期研究。2015年，國際電聯發布了5G愿景建議書和標準化工作時間表，并將5G正式命名為IMT-2020，預計將于2020年全面商用5G。移動通信的演進發展離不開頻譜資源的保障。在未來5G時代，要實現更大的帶寬、更短的時延和更高的速率，要實現數以億計各類設備的互聯，要滿足幾何級急劇增長的數據流量，自然需要更多的頻譜資源提供保障。據ITU-R(國際電信聯盟無線電通信組)預測，未來5G的頻譜需求量為1490MHz~1810MHz，而目前各國分配的可用頻率通常在幾百MHz量級，其需求將大大超過2G、3G、4G所用頻率的總和，是不折不扣的“用頻大戶”。
目前移動通信傳統工作頻段十分擁擠，6GHz以下的中低頻譜資源非常稀缺，而大于6GHz的高頻段可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張現狀，可以支持極高速短距離通信。2015年WRC-15中產生的AI1.1議題為IMT新增了6GHz以下的頻段為470MHz~698MHz、1427MHz~1518MHz、3300MHz~3400MHz、3600MHz~3700MHz、4800MHz~4990MHz;而6GHz以上的候選頻段為24.25GHz~27.5GHz、31.8GHz~33.4GHz、37GHz~40.5GHz、40.5GHz~42.5GHz、42.5GHz~43.5GHz、45.5GHz~47GHz、47GHz~47.2GHz、47.2GHz~50.2GHz、50.4GHz~52.6GHz、66GHz~76GHz、81GHz~86GHz。
鑒于6GHz以下的中低頻段覆蓋好、衰減小、繞射性能好，世界各國逐步聚焦于3400MHz~4800MHz為5G的中低頻段;而6GHz以上高頻段，路徑衰耗大、繞射性能差，除考慮24.25GHz~27.5GHz頻段外，各國運營商們還對31.8GHz~33.4GHz比較關注，而美國和韓國則在WRC-15上力推27.5GHz~29.5GHz，這也有可能是今后的一個5G頻段。在國內，2017年6月工信部結合國內頻譜使用現狀，對3300MHz~3600MHz和4800MHz~5000MHz頻段作為5G中低頻段(6GHz以下)及對24.75GHz~27.5GHz和37GHz~42.5GHz作為5G高頻頻段(6GHz以上)公開征求意見。
國內5G頻段分配進展
為適應和促進5G系統在我國的應用和發展，根據《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》，結合我國頻率使用的實際情況，2017年11月9日工信部正式發布了5G系統在3000MHz~5000MHz頻段(中低頻段)內的頻率使用規劃，我國成為國際上率先發布5G系統在6GHz以下中低頻段內頻率使用規劃的國家。
規劃明確了3300MHz~3400MHz(原則上限室內使用)、3400MHz~3600MHz和4800MHz~5000MHz頻段作為5G系統的工作頻段;規定5G系統使用上述工作頻段不得對同頻段或鄰頻段內依法開展的射電天文業務及其他無線電業務產生有害干擾;同時規定，自發布之日起，不再受理和審批新申請3400MHz~4200MHz和4800MHz~5000MHz頻段內的地面固定業務頻率、3400MHz~3700MHz頻段內的空間無線電臺業務頻率和3400MHz~3600MHz頻段內的空間無線電臺測控頻率的使用許可。國家無線電管理機構將負責受理和審批上述工作頻段內5G系統的頻率使用許可，相關許可方案、設備射頻技術指標和臺站管理規定另行制定和發布。
如今，備受業界關注的3000MHz~5000MHz頻段5G系統頻率規劃已經塵埃落定。回頭來看，3000MHz~5000MHz頻段5G系統頻率規劃之所以能水到渠成，一個重要因素是我國無線電主管部門超前研判，在國內與相關部門進行了大量協調，在國際電聯層面做了大量前瞻性的工作，從而為3000MHz~5000MHz頻段相關頻率最終被規劃為5G系統用頻鋪平了道路。
針對6GHz以上的高頻率頻段，我國目前重點關注26GHz和40GHz的兼容性研究工作;對24.75GHz~27.5GHz/37GHz~42.5GHz頻段，目前開展5G技術研發和電磁兼容試驗;對20GHz~40GHz 頻段目前探討室外eMBB場景下應用。除此之外的其他高頻段，分配及用途詳情見表，國內正在開展議題等相關兼容性研究工作，并加強與民航、廣電、交通、氣象、航天、軍隊等眾多部門協調，對于衛星間、衛星固定(地對空)更要立足于全球角度去考慮，推動全球或區域頻率一致性。
表 目前6GHz以上高頻段分配情況及用途
700MHz及2600MHz頻譜劃分探討
與4G不同，5G依據其頻譜差異化的衰減特性，將3GHz以下低頻段(例如700MHz)作為覆蓋層使用，將3GHz~6GHz中頻段作為廣覆蓋層、熱點區域容量層，它既能用于區域的廣覆蓋，又能用于網絡容量的需求，以達到最佳平衡點;將6GHz以上及24GHz以上高頻段作為超大容量層，用于滿足大容量、高速率的業務場景需求，如eMBB場景需求。
700MHz(698MHz~806MHz)頻段具有信號傳播損耗低、覆蓋廣、穿透力強、組網成本低等優勢特性，被稱為“數字紅利”。隨著全球廣電行業模轉數進程的加快，700MHz頻段被逐漸釋放出來用于發展移動通信。我國700MHz頻段由中國廣播電視網絡有限公司經營廣播電視業務，業務單一，因此700MHz頻段的整體利用率較低。
由于700MHz頻段可用頻譜較寬、傳播特性好、建網成本低，如果用于5G網絡部署，可以節約上千億元的投資，并且能快速組建一張比GSM網絡覆蓋性能更優的網絡，加快我國5G網絡的建設任務，使我國的5G產業化、商業化步伐全面加快，處于世界領先地位。
另外，除廣電的700MHz頻段外，目前三大運營商所運營的2600MHz頻段，清退頻段后，也是5G網絡組網的優勢頻段。完整的2600MHz包括A頻段(2500MHz~2555MHz)、B頻段(2555MHz~2575MHz)、C頻段(2575MHz~2635MHz)、D頻段(2635MHz~2655MHz)和E頻段(2655MHz~2690MHz)等五個連續頻段共計190MHz。目前，B頻段、C頻段、D頻段已經分別分配給中國聯通、中國移動和中國電信，只剩下A頻段的55MHz和E頻段的35MHz未實施分配。
700MHz及2600MHz都是5G網絡組網的優勢頻段，但是目前這兩個頻段分別被廣電和三大運營商占用，并且運營相關業務。因此，對于700MHz及2600MHz頻譜重耕用于5G網絡部署，建議需要注意三個問題。
一是廣電會不會心甘情愿地把700MHz拿出來共享。早在2016年，廣電總局黨組會議明確將700MHz頻段劃給中國廣播電視網絡有限公司，并成立“中廣移動”負責700MHz頻段的運營。目前廣電主要把700MHz頻段運營有線電視以及固定寬帶網絡業務，而且是條塊分割的，沒有充分利用好700MHz資源，建設支撐全業務的、可管可控的廣播電視雙向網絡，造成資源浪費。知名電信業自媒體人函元就曾撰文強烈呼吁，“叫停中廣移動公司的成立，把700MHz頻段拿出來，國家重新規劃，重新利用”。
二是三大運營商的選擇。完整的2600MHz頻段只有190MHz帶寬，目前B頻段、C頻段、D頻段已經分別分配給中國聯通、中國移動和中國電信，只剩下A頻段的55MHz和E頻段的35MHz未實施分配。按照5G標準及協議，其帶寬容量至少為100MHz。如果重耕2600MHz頻段用于5G網絡建設，那么只能由一家運營商運營該頻段，這就顯得僧多粥少了。因此，2600MHz頻段花落誰家是國家有關部門值得深思考慮的一個問題。
三是重耕2600MHz頻段組網考慮。雖然2600MHz頻段具備一定的容量和覆蓋能力，具備室外連續覆蓋的可行性，但是其上行覆蓋受限于終端能力及功率等，上行覆蓋能力較弱。上行覆蓋相對于1800MHz相差4dB，相對于800MHz更是相差10dB以上。另外，2600MHz頻段目前用于4G網絡的容量需求，如果重耕后用于部署5G網絡，那么就要進行4G/5G的混合組網，鑒于產業鏈條的成熟度及組網的復雜度，混合組網需要慎重考慮。
在經歷了“2G跟隨、3G突破、4G并跑”的發展歷程后，我國在5G技術和標準方面一直是引領者之一，在頻譜分配及產業方面也處于領先地位。但5G志在“萬物互聯”，對覆蓋要求高，必須采用高中低頻段結合的多頻建網方式支撐5G特色場景業務需求，這將對其頻譜分配帶來嚴峻的挑戰。通過分析國內5G頻譜在6GHz以下及6GHz以上分配的進展，及探討重耕700MHz及2600MHz頻段用于5G組網，并提出建議性問題，希望對后續專注5G頻譜規劃的研究者有所幫助。
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