無線電頻譜一直是可以扼住移動通信產業咽喉的核心資源,5G也不例外。現階段我國5G產業形成全球領先,高效的頻譜規劃分配政策和可用的頻率資源可以說是功不可沒。
無線電頻譜一直是可以扼住移動通信產業咽喉的核心資源,5G也不例外。
從5G第一個版本標準凍結至今已近4年,在這4年中,全球多個國家開啟了5G商用“競賽”,然而,受制于各種條件和資源的限制,很多國家5G商用情況與預期差距很大。無線電頻譜成為其中最大制約因素之一,可用頻段有限和頻率價格高昂讓5G部署舉步維艱,這一現象在美國表現的非常明顯。
與之形成鮮明對比的是,我國5G產業形成全球領先,高效的頻譜規劃分配政策和可用的頻率資源可以說是功不可沒。
2019年4月,美國前總統特朗普在一次公開演講中喊出了“5G競賽美國必須贏”的豪言壯語,然而推進過程卻并不如人意,中頻頻段資源的缺乏,讓美國運營商一直處于被動狀態。
2019年4月,美國運營商Verizon晚于韓國運營商幾小時宣布5G商用,美國成為全球第二個實現5G商用的國家。不過,近年來美國5G商用網絡更多采用的是毫米波頻段,高頻毫米波雖然能夠實現更高帶寬,卻存在覆蓋范圍太小的弊端,獲得Sub 6 GHz的中頻段資源并推出中頻網絡一直是各家運營商的期待。
然而,美國Sub 6 GHz頻譜一直被航空、軍隊等其他領域主體掌握,要獲得這部分資源需要付出很大成本代價。
經過一系列努力,部分中頻段頻率可用于移動通信部署,美國聯邦通訊委員會在過去一年進行了兩次拍賣。今年1月份,聯邦通訊委員會針對C波段3.70GHz-3.98GHz頻段共280MHz頻率進行拍賣,最終拍出了809億美元的天價,是此前市場預期價格的3倍。
其中,Verizon以454.5 億美元獲得最多資源,其次是AT&T花費了234億美元。這些運營商不僅要支付以上的頻譜許可費用,還要向此前占用該頻段的衛星運營商支付清頻費,以確保其及時騰退出頻譜資源。
運營商支付天價費用獲得中頻頻率,可見該資源對其5G商用部署的重要性,各家運營商準備在這一寶貴資源基礎上啟動5G大規模商用計劃。如Verizon曾計劃今年開始在美國46個城市部署5G中頻網絡,目標是在明年3月前覆蓋1億人,2023 年覆蓋1.75億人,到 2024 年增至2.5億人以上。
然而,現實卻給美國這些運營商一次重擊。近日,美國聯邦航空管理局(FAA)發布了一份“特別信息通報”,提醒制造商、運營商和飛行員,可能需要采取行動來解決5G通信技術的使用對飛機上的敏感電子設備造成的干擾問題。
美國聯邦航空局表示,通過C波段部署的5G網絡可能會干擾飛機自動駕駛艙系統,例如干擾幫助飛機在惡劣天氣下著陸的系統,設備制造商還應該繼續進行測試,以明確特定的雷達高度計對5G信號干擾的敏感性,并應探索可以減輕干擾影響的設計變化。
美國聯邦航空管理局所說的C波段即3.7-4.2GHz頻段,今年年初運營商拍賣所得的5G中頻段正好位于這一頻段之間。一年以來,美國航空業一直反對C波段頻譜的推廣使用,在多家運營商計劃今年12月份推出5G中頻段服務前夕,美國聯邦航空管理局這一舉動給了美國通信業當頭一棒。雖然沒有充足證據證明這一干擾成立,但美國運營商還是被迫暫停了中頻5G網絡商用。
航空業和通信業在C波段上的斗爭,使得中頻段資源顯得更為稀缺,直接導致其他中頻段價格大幅上升。本周結束的3.45-3.55 GHz頻段拍賣,100MHz頻率拍出了219億美元的高價,遠遠高于規定的148億美元的底價。
中頻段頻譜價格直線上升,給運營商5G商用帶來巨大壓力。以美國第一大運營商Verizon為例,上財年該公司全年營收1282.92億美元,凈利潤183.48億美元,拍賣中頻頻譜將消耗其數年的利潤。美國運營商不惜血本獲取中頻頻譜,可以看出這一資源對于5G商用極其重要,同時也是扼住美國5G發展咽喉的一個重要因素。
本周,工信部重磅發布了《“十四五”信息通信行業發展規劃》,在新聞發布會上,工信部信息通信發展司司長謝存表示:目前,我國已建成5G基站超過115萬個,占全球70%以上,是全球規模最大、技術最先進的5G獨立組網網絡,全國所有地級市城區、超過97%的縣城城區和40%的鄉鎮鎮區實現5G網絡覆蓋;5G終端用戶達到4.5億戶,占全球80%以上;行業應用快速擴張,全國5G應用創新案例超過1萬個,涵蓋工業、醫療、教育、交通等多個行業。
雖然中國并不是最早商用5G的國家,但從以上數據可以看出,目前中國5G商用已領先全球。而在這一領先的背后,無線電頻譜政策和充足的頻譜資源是核心保障之一。
早在2018年12月,工信部就向三大運營商發放了5G系統中低頻實驗頻率許可證。具體來說:
中國電信獲得3400MHz-3500MHz共100MHz帶寬的5G試驗頻率資源
中國移動獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G試驗頻率資源
中國聯通獲得3500MHz-3600MHz共100MHz帶寬的5G試驗頻率資源
在此之后,三家運營商在這些頻段上開啟了5G的部署。
到2020年12月,工信部向三家運營商頒發了5G中低頻段頻率使用許可證,是為期十年的5G頻率使用許可,三家運營商此前獲取的實驗頻率正式“轉正”。每家運營商均擁有超過100MHz連續的中頻段頻譜資源,確保其5G中頻網絡相應功能成功實現。值得注意的是,在頒發5G頻率使用許可的同時,許可部分現有4G頻率資源重耕后用于5G,此舉是推動5G網絡規模部署和高質量發展的重要舉措。
2021年3月,工信部發布了《2100MHz頻段 5G 移動通信系統基站射頻技術要求(試行)》的公告,稱為滿足5G應用需求,保障我國2100MHz頻段5G移動通信系統與其他無線電業務的兼容共存,特研究制定該公告。
此前,中國電信和中國聯通的2.1GHz頻段都用在了3G/4G網絡上,發揮了重要作用,這一公告給2.1GHz頻率“轉正”用于5G提供了保障,中國電信和中國聯通的5G頻譜資源新增了2.1GHz,今年已經啟動了設備采購,實現商用。
不僅僅是中頻,在Sub 1
GHz的低頻上,中國也積極推動相關政策落地。2020年4月,工信部發布了《關于調整700MHz頻段頻率使用規劃的通知》,明確強調:將702-798MHz頻段頻率使用規劃調整用于移動通信系統,并將703-743/758-798MHz頻段規劃用于頻分雙工(FDD)工作方式的移動通信系統。將700MHz頻段規劃用于移動通信系統,為5G發展提供寶貴的低頻段資源。
此后,中國廣電在全國開展了700MHz頻段的清頻工作,并在今年6月底聯合中國移動啟動了48萬站700MHz 5G基站招標工作,開啟了低頻5G商用步伐。
在未來頻譜規劃和頻譜供給方面,《“十四五”信息通信行業發展規劃》中明確提出:制定5G/6G專項頻率規劃,綜合發揮低中高頻段特點,重耕2G/3G/4G頻率用于5G/6G,增配中頻段頻譜資源,分階段出臺5G毫米波頻率規劃,開展公眾移動通信系統頻率使用率和使用效益評價,推動商用頻譜資源市場化配置進程,統籌滿足公眾移動通信產業發展中長期頻譜需求。
與美國相比,中國5G頻譜規劃和政策更為有效,在供給側保障了產業界對頻譜的需求,助力5G商用的領先。
市場研究機構ABI Research最新報告顯示,到2026年,新興國家市場中約90%的5G基站將部署在Sub 6 GHz頻段上,該頻段提供同類最佳的覆蓋范圍,同時滿足新興市場對容量的需求。雖然毫米波具有更大的帶寬,可以滿足高容量的需求用例,但與Sub 6 GHz頻段相比,其覆蓋范圍和部署成本使其處于劣勢。
這一結論是在ABI Research對32個新興市場頻譜調研后得出的。在調研中,ABI Research發現,到2023年至少50%的國家將為5G網絡分配Sub 1 GHz低頻頻譜,而大約87%的國家將分配1 GHz-6 GHz中頻頻譜;相比之下,到2023年,分配26GHz和28GHz頻段的國家比例分別為34%和12%。
ABI Research認為,對于任何市場來說,5G商用最基本的一個條件是終端用戶擁有價格合理的手機,并滿足各種可支配收入需求。在新興市場,一個重要的條件是智能手機的銷售價格夠保持在100美元左右。雖然會有高收入階層能夠支付包含毫米波的多頻段手機,但目前的現實是手機廠商更多專注于Sub 6 GHz的頻段,以降低材料成本。在新興市場,預計到2026年支持Sub 6 GHz頻段的5G手機出貨量將達到近6億部,與比2020年相比年復合增長率為22.7%。
除了手機以外,ABI Research認為Sub 6 GHz頻段對于支持物聯網和固定無線接入(FWA)等關鍵應用也至關重要。這些應用需要強大的覆蓋能力和足夠的容量的協同,可以由Sub 6 GHz頻段支撐。
雖然業界對于毫米波的呼聲很高,但對于很多國家來說,現階段依然更為關注中頻段,這方面中國也不例外。由于毫米波產業鏈成熟度不高,國內目前仍然聚焦于中低頻段5G產業發展?!丁笆奈濉毙畔⑼ㄐ判袠I發展規劃》針對毫米波的表述為“適時開展5G 毫米波網絡建設”、“努力突破5G 毫米波器件等短板”等,可見目前對于毫米波大規模商用計劃還不明朗。
總之,正如本文開頭所說,無線電頻譜一直是可以扼住移動通信產業咽喉的核心資源,未來5G進一步商用以及未來6G研究,無線電頻譜仍是其中的重點,每一個頻譜規劃和政策可能決定的是未來移動通信競爭力和整體建設發展程度。