“從2020年到2034年,在15年的時間里,對毫米波頻譜資源的利用有望推動全球GDP增長5650億美元?!比蛞苿油ㄐ畔到y(tǒng)協(xié)會(GSMA)首席監(jiān)管官 John Giusti在為2019年世界無線電通信大會(WRC-19)撰文時,描繪了5G毫米波業(yè)務(wù)發(fā)展廣闊的前景。
毫米波,即波長在1到10毫米之間的電磁波,通常對應(yīng)的是30GHz至300GHz之間的無線電頻譜。這部分頻譜擁有連續(xù)可用的超大帶寬,可以滿足5G系統(tǒng)對超大容量和極高速率的傳輸需求。
在中低頻段(6GHz以下)好用的頻譜資源部分地區(qū)釋放較為困難的情況下,毫米波頻段成為支撐和保障5G熱點應(yīng)用長期發(fā)展的一片新大陸。WRC-19大會專設(shè)的1.13議題,就是為了充分發(fā)掘這片新大陸,在24.25GHz~86GHz頻段范圍的若干個候選頻段中為5G尋找新增頻段。然而,在24.25GHz~86GHz頻段范圍內(nèi),還存在著衛(wèi)星通信、地球資源和氣候變化監(jiān)測以及射電天文學(xué)等多種無線電業(yè)務(wù)。為此,該議題的任務(wù)還包括在開展兼容性研究的基礎(chǔ)上,修改相關(guān)國際規(guī)則或制定保護措施,避免5G業(yè)務(wù)與上述無線電業(yè)務(wù)之間發(fā)生干擾,創(chuàng)建和諧共存、共同發(fā)展的無線業(yè)務(wù)生態(tài)系統(tǒng)。
無論是5G毫米波頻段的確定,還是國際規(guī)則的修改,乃至保護措施的制定,其結(jié)果將對數(shù)萬億美元的信息通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠影響。因此,在WRC-19大會上,5G毫米波議題是世界各國以及國際組織關(guān)注的重中之重,也成為他們相互博弈的主要戰(zhàn)場。
經(jīng)過大會第一周數(shù)場專題會議的交流、討論及磋商,與會各方圍繞議題的觀點碰撞日趨白熱化,對26GHz頻段(24.25GHz~27.5GHz)、40GHz頻段(37GHz~43.5GHz)以及66GHz~71GHz頻段全部或著部分標識IMT基本形成共識,但爭論的焦點主要集中在這三個頻段的使用條件上。
26GHz頻段:帶外射頻限值是寬還是嚴?
“在十多個候選頻段中,26GHz頻段(24.25GHz~27.5GHz)具有頻點低、帶寬大、設(shè)備實現(xiàn)難度相對較小等優(yōu)點,是全球5G產(chǎn)業(yè)極力爭取的‘香餑餑’?!敝袊韴F5G毫米波議題主要負責人、國家無線電監(jiān)測中心王坦博士介紹說。目前,全球已經(jīng)就24.25GHz~27.5GHz標識為全球統(tǒng)一的5G頻段達成共識,但由于該頻段與衛(wèi)星地球探測業(yè)務(wù)(無源業(yè)務(wù))相鄰,有可能對他造成干擾,所以業(yè)界希望通過技術(shù)手段降低干擾的可能性?!爸贫ㄈ蚪y(tǒng)一的5G基站帶外無用射頻限值,是降低5G系統(tǒng)干擾可能性的重要技術(shù)手段,也是WRC-19 5G毫米波議題的一項重要任務(wù)?!蓖跆拐f。
23.6GHz~24GHz是全球衛(wèi)星地球觀測的一個獨特頻段,比如美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的聯(lián)合極地衛(wèi)星系統(tǒng)和歐洲氣象業(yè)務(wù)衛(wèi)星在該頻段上收集大氣層中水蒸氣分子數(shù)據(jù),并據(jù)此提供一周的天氣預(yù)報,也為預(yù)測颶風(fēng)強度及其登陸地點提供重要的信息。一些氣象學(xué)家擔心,5G相關(guān)干擾會影響水蒸氣數(shù)據(jù)采集,使天氣預(yù)報的精確度下降,對國防、漁業(yè)、農(nóng)業(yè)乃至公共安全造成不利影響。
“這是一個集總干擾場景,衛(wèi)星系統(tǒng)部署在天上,也就是說只有全球大規(guī)模部署5G基站后,才能驗證其對衛(wèi)星系統(tǒng)產(chǎn)生的實質(zhì)影響。”王坦表示,目前難以像地面臺站一樣進行少量臺站之間的干擾試驗,只能通過理論仿真計算出5G基站帶外無用射頻限值。由于計算方法不同,研究結(jié)果也不相同,再加上各國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略存在差異,因此各國在5G基站帶外無用射頻限值上存在較大分歧。
“限值越大,意味著越寬松。限值越小,表示技術(shù)指標越嚴格。”王坦解釋說。為了最大程度降低5G毫米波器件研發(fā)難度,美國在提交大會的文稿中對帶外無用射頻限值的制定上比較寬松,為-28 dBW/200MHz。俄羅斯在提交大會的文稿中對帶外無用射頻限值最是苛刻,為-49 dBW/200MHz,并提供了部分試驗數(shù)據(jù)作支撐。以法國為代表的歐洲國家在充分考慮到保護歐洲氣象業(yè)務(wù)前提下提出的限值相對較嚴。非洲和阿拉伯地區(qū)由于氣象衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)話語權(quán)相對薄弱,在限值的取值上也相對寬松。
我國通過大量細致的研究結(jié)論表明,基于ITU-R建議的基礎(chǔ)假設(shè)、仿真條件,需要對現(xiàn)有IMT基站以及終端的帶外指標進行適當加嚴;但考慮到IMT天線在緊鄰頻仍存在一定程度上的波束賦形效果,最終的鄰頻帶外指標的加嚴值可以適量減少。
王坦指出,“不要小看這個小小的限值,限值越嚴意味著設(shè)備器件研發(fā)投入的增加,組網(wǎng)成本的提升,頻率保護帶增加,從而關(guān)系到整個5G產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?!蓖瑫r,限值越寬松會對鄰頻氣象業(yè)務(wù)帶來干擾隱患。一邊是關(guān)系產(chǎn)業(yè)利益,一邊關(guān)系人類觀測自然,如何達成共識是一個難題。
此外,26GHz頻段還存在另一個重要分歧,就是為了保護帶內(nèi)衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)和衛(wèi)星間業(yè)務(wù),可能需要對5G基站部署和帶內(nèi)射頻指標做出限定。目前大會還未針對該部分展開詳細討論。
40GHz頻段:全頻段標識還是部分頻段明確?
40GHz頻段(37 GHz~43.5GHz)同樣是世界各國重點關(guān)注的IMT潛在頻段。其實,這部分頻譜被細分為三個連續(xù)的頻段,分別是37 GHz~40.5 GHz、40.5 GHz~42.5 GHz,42.5 GHz~43.5 GHz。與26GHz頻段的技術(shù)性分歧不同,大會各方圍繞40GHz頻段爭論的焦點在于,是把三個頻段都標識用于IMT,還是只明確其中的一段?
有的國家堅持將該頻段6.5G帶寬的頻譜資源全部標識用于IMT,各國可以自己選擇全部或某個頻段用于5G。還有一部分國家認為可以標識其中一段頻率,但具體標識哪一段也存在分歧。一種觀點是標識40.5GHz~43.5GHz用于IMT,另一種觀點則認為40.5GHz~42.5GHz可以標識用于IMT。
在40GHz頻段范圍內(nèi),還分布著衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)、衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)、衛(wèi)星地球探測、衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)、無線電定位業(yè)務(wù)、射電天文、空間研究等多種無線電業(yè)務(wù)?!拔覀儑业挠^點是標識40.5GHz~43.5 GHz用于IMT。”王坦表示,“中國希望空間和地面產(chǎn)業(yè)均衡發(fā)展,在促進5G發(fā)展的同時,給衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間以及保護其他無線電業(yè)務(wù)正常運轉(zhuǎn)同樣重要?!?/p>
66GHz~71GHz:給IMT還是給無線局域網(wǎng)?
按照國際電信聯(lián)盟的《無線電規(guī)則》,在66GHz~71GHz頻段上,已經(jīng)有移動業(yè)務(wù)為主要劃分,但是目前全球還未就該頻段是否用于5G達成共識。
在WRC-19大會上,一些國家堅持反對將66GHz~71GHz標識用于IMT。為了支持無線局域網(wǎng)的發(fā)展,有的國家在國內(nèi)已經(jīng)以頻率非許可管理的模式將64GHz~71GHz頻段規(guī)劃給了寬帶無線通信系統(tǒng)使用。另外一些國家則保持技術(shù)中立的態(tài)度,認為可以將該頻段標識用于5G,但具體到各國內(nèi)部劃分頻率時可以自由選擇將該頻段用于5G或者無線局域網(wǎng)。
“其實,5G和無線電局域網(wǎng)是兩種不同的技術(shù),經(jīng)驗表明二者的使用場景比較接近,可能難以同頻共用。”王坦解釋道,“為了進一步加快5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐,我國認為應(yīng)將66GHz~71GHz頻段標識用于5G,且現(xiàn)階段并不考慮與無線局域網(wǎng)技術(shù)共用的問題,以給全球5G產(chǎn)業(yè)釋放足夠的信號。”
可以預(yù)見,在接下來的時間里,世界各國和區(qū)域組織還將圍繞5G毫米波議題展開拉鋸戰(zhàn)。“我國代表團將在會上充分表達觀點,會下積極展開交流,盡最大努力爭取理解和支持?!蓖跆拐f。
專題主辦單位: 中華人民共和國工業(yè)和信息化部中小企業(yè)局
承辦單位:工業(yè)和信息化部信息中心