杜振華，周舒

(北京郵電大學 經濟管理學院，北京 100876)

一、引 言

頻譜是國家稀缺的戰(zhàn)略資源。隨著5G(第五代移動通信)商用、智能制造、物聯(lián)網、智慧物流、智慧城市和智能家居等無線應用的增加，頻譜資源日益稀缺。國際電信聯(lián)盟(ITU)曾警示各國，移動寬帶使用的不斷增長將導致全球頻譜使用超負荷。從全球范圍來看，無線頻譜提高10倍左右的使用效率，才能滿足不斷增長的移動寬帶用戶的需求。

頻譜資源是構建全球信息技術、科技創(chuàng)新和經濟發(fā)展競爭新優(yōu)勢的關鍵戰(zhàn)略資源，也是數字經濟條件下國際競爭的焦點[1]。華為在2017年全球移動寬帶論壇上發(fā)布了《5G應用立場白皮書》，提出5G不僅會提升人類通信體驗，還將拓展智能制造、車聯(lián)網、智慧物流、無線家庭寬帶接入等行業(yè)應用，同時需要更豐富的頻譜資源。頻譜資源的有效支撐是5G發(fā)展的基礎。隨著技術的進步，無線電頻譜對經濟的貢獻率不斷增長。孫靜等[2]估算出無線電頻譜投入對經濟增長的貢獻率為6.3%。如何將有限的頻譜資源用于不斷發(fā)展的無線電應用，使頻譜資源應用在既定的技術條件下不斷接近帕累托配置狀態(tài)，是當前世界無線電領域亟待解決的重要課題。

二、頻譜資源的特性及其資源稀缺性

無線電頻譜資源是指在空間傳播的3 kHz～3 000 GHz的一種無線電磁波,本質上是一種在一定條件下可以重復利用的，不可消耗的人類共享的公共資源。無線電頻譜資源可以通過時間、空間、編碼、復用等方式進行利用，是一種電波秩序。除了移動通信、衛(wèi)星、廣播、電視等對頻譜資源的應用外，無線電技術和應用正以前所未有的速度向各行業(yè)滲透，從而使人類對無線電頻譜資源的需求急劇增長，進一步加劇了無線電頻譜資源的稀缺。

(一)無線電頻譜資源的特性

無線電頻譜資源具有以下特性：

(1)無形性與均等性。頻譜沒有資源實體，在時間和地域分布上是均等的,不存在資源豐富與貧瘠的差異，其應用效率和效益完全取決于技術和管理能力。

(2)稀缺性[3]。特定時期內人類受技術水平的限制，可利用的無線電頻譜資源是一定的。當技術進步導致新的無線電應用與無線電技術發(fā)展不能同步時，頻譜資源相對稀缺；特別是針對某些特定頻段的需求難以滿足，頻譜資源應用的協(xié)調難度日益升級。

(3)非消耗性。不同于土地、礦山、森林等消耗性資源，無線電頻譜可以被利用但不會被消耗掉，是一種非消耗性特殊資源。

(4)傳播性。無線電波可以在空間或介質中傳播，具有折射、反射、散射、繞射以及吸收等特性，它不受行政區(qū)域、國家邊界的限制，但會隨著傳播距離的增加而逐漸衰減。

(5)易受干擾性。無線電頻譜資源極易受到干擾，特別是容易受到人為噪聲和自然噪聲的干擾，使之無法正常操作和準確而有效地傳送各類信息。

(6)復用性。雖然無線電頻率使用具有排他性，但在特定的時間、地區(qū)、頻域和編碼條件下，無線電頻率是可以重復使用的，即不同無線電業(yè)務和設備可以進行頻率復用和共用。

(7)公共資源性[4]。頻譜資源是一種公共資源：一是具有競爭性。當某一特定頻率被占用時，其他人同時再使用會造成相互干擾，嚴重時雙方都不能正常使用。二是具有非排他性。任何人只要擁有一定的無線電設備，就可以使用頻譜。因此，只有通過有效管理，才能有效避免公地悲劇的發(fā)生。

鑒于上述特性，特別是頻譜資源在特定頻段的稀缺性，為防止不同用戶之間的干擾，無線電頻譜的產生和傳輸受國際法律的嚴格管制，由ITU專門制定國際《無線電規(guī)則》進行協(xié)調。各個國家在遵守國際無線電法規(guī)基礎上，也都依此制定了本國的無線電法或相關管理條例，為各類無線電業(yè)務劃分了頻率或頻段，加強對無線電頻譜戰(zhàn)略資源的管理和有效利用。

(二)我國無線電頻譜資源嚴重稀缺

1.無線電技術應用領域的拓展使頻譜資源愈加稀缺

據工業(yè)和信息化部統(tǒng)計數據，截至2018年6月底，全國范圍內已取得無線電臺執(zhí)照的各類無線電臺(站)已超過500萬個，其中地面無線電業(yè)務臺(站)占比超過99%，地面無線電業(yè)務臺(站)數量龐大，增速迅猛[5]。此外，我國移動互聯(lián)網用戶數和普及率不斷提升，也進一步加劇了無線頻譜的稀缺性。在4G技術條件下，每個用戶在進入網絡的時候都要占用固定的頻譜和時間資源，而這些資源一旦被用完，新的技術就無法接入網絡。截至2018年底，全國凈增移動電話基站總數達648萬個(如圖1所示)。其中，4G基站凈增43.9萬個，總數達到372萬個。2013至2018年基站數增長169%，年均增長21.9%。其中，3G/4G基站數增長349%，年均增長35%。2018年，移動寬帶用戶(即3G和4G用戶)總數達13.1億戶，全年凈增約1.74億戶，占移動電話用戶的83.4%(如圖2所示)。其中，4G用戶總數達到11.7億戶，全年凈增約1.69億戶。5G商用對頻譜資源需求進一步加大。截至2019年7月底，鐵塔公司已完成建設交付5G基站7 863個，運營商開通5G基站6 324個。預計到2019年底，全市將建設5G基站超過10 000個[6]。這將使頻譜資源短缺更為嚴重。

2.移動互聯(lián)網用頻急劇攀升

如圖3所示，2018年，移動互聯(lián)網接入流量消費達711億GB，比2017年增長189%。全年移動互聯(lián)網接入月戶均流量(DOU)達4.42 GB/月/戶，是2017年的2.6倍；12月DOU高達6.25 GB/月/戶。其中，手機上網流量達到702億GB，比上年增長198.7%，在總流量中占98.7%。

3.用頻速度超過世界平均水平

如圖4所示，我國4G用戶滲透率2014年達到7.6%，超過世界平均水平0.3個百分點，但低于經濟合作與發(fā)展組織(OECD)17.9個百分點；2016年開始，分別超過OECD和世界平均水平11.5個百分點和33.7個百分點，達到58.2%；到2018年6月，我國則達到73.5%，分別超過OECD和世界平均水平15.2個百分點和35.3個百分點。

我國的移動數據流量增速高于世界平均水平。一方面，我國4張5G商用牌照已經發(fā)放，移動數據流量將呈爆炸式增長，所需頻譜數量也將遠超前幾代移動通信技術頻譜需求量的總和。因此，足夠使用的無線頻譜資源是5G 商用的關鍵[7]。另一方面，我國無線電頻譜資源大部分可用的頻率已經按業(yè)務劃分殆盡，而隨著無線電通信技術的發(fā)展,新的業(yè)務和應用還在不斷涌現(xiàn)，既有業(yè)務中還有大量用戶需要設立新的發(fā)射臺站。因此，為了避免干擾，必須重新統(tǒng)籌規(guī)劃我國的頻譜資源，以使這種稀缺的戰(zhàn)略資源得到優(yōu)化配置。

三、頻譜資源的配置機制及存在的問題

(一)我國頻譜資源的配置機制

要使頻譜這種稀缺的戰(zhàn)略資源得到優(yōu)化配置，就必須建立與需求相適應的資源供給機制。從各國頻譜資源的配置手段看，按產權歸屬，頻譜資源可分為無牌照使用和有牌照使用兩種。目前，由于無線電通信技術的發(fā)展和應用領域的不斷拓展，大多數國家都采用有牌照使用的頻譜分配政策[8]。

我國對無線電頻譜的管理主要體現(xiàn)在2016年12月1日起實施的《中華人民共和國無線電管理條例》(以下簡稱《條例》)上，該《條例》在1993年條例的基礎上進行了修訂?！稐l例》規(guī)定，無線電頻率資源的配置采用行政和市場兩種方式進行，并由政府收取無線電頻率占用費，減少并規(guī)范了無線電行政審批，加大對利用“偽基站”開展電信詐騙等違法犯罪活動的懲戒力度。

(二)我國頻譜資源配置方式存在的主要問題

1.短缺與過剩并存問題

近年來，我國無線電技術和產業(yè)結構不斷變化，舊的資源分配模式已經不能適應發(fā)展需要。一方面，無線電技術的發(fā)展提高了頻譜資源利用率，各種時域、頻域、碼域和空域壓縮技術得到應用，傳統(tǒng)業(yè)務的一部分優(yōu)質頻譜資源節(jié)省下來。如數字電視代替模擬電視后，過去傳輸一套電視節(jié)目的帶寬現(xiàn)在可以傳輸6～8套[9]。另一方面，各種新業(yè)務、新需求不斷涌現(xiàn)，一些頻段過分擁擠，相互干擾。如過去屢次出現(xiàn)WLAN(無線局域網)信號干擾地鐵運行時間的情況，主要原因是WLAN信號與地鐵部分調度信號在同一頻段。此外，由于管理體制的限制，頻譜的使用期限和利用效果得不到有效監(jiān)管，大段利用價值高、傳播特性好的頻譜占而不用，但又無法收回，閑置現(xiàn)象突出。出現(xiàn)短缺與閑置并存現(xiàn)象的主要原因是：對于頻譜使用者來說，頻譜無代價取得，且沒有規(guī)定明確的使用期限，修訂后的頻譜使用期限也較長，為10年[10]。每個用頻企業(yè)都知道，在頻譜資源不可能流通的情況下，立即取得自己急需的頻譜資源幾乎不可能，因此，閑置不用的資源被儲備起來。這進一步加劇了頻譜資源短缺與過剩的并存。

2.無線電干擾與資源虛耗問題

隨著無線電技術及應用的不斷拓展，無線電網絡日益擴大，臺站數量迅速增長，無線電用頻設備呈指數級增長，電磁頻譜空間日益復雜。生活中遇到的無線電干擾問題也越來越多，如非法發(fā)射無線電波干擾船舶、航空器、鐵路機車專用的無線電導航、遇險救助與安全通信；涉及人身安全的無線電頻率產生有害干擾，影響公眾移動通信頻率使用等。2014—2017年，全國無線電管理機構配合公安部門查處“黑廣播”8 924起，繳獲設備3 153套；查獲偽基站5 541起，查獲偽基站設備3 252套(1)筆者根據2018年9月12日《人民郵電報》刊載的《打黑除偽出重拳》一文中的數據計算。。

頻譜資源不足造成大量人力、物力、財力的空耗。例如，2018年第三季度，全國無線電管理機構打擊治理“黑廣播”共啟用監(jiān)測定位設備15 672臺次，出動監(jiān)測人員143 152人次、無線電監(jiān)測車4 917車次，監(jiān)測時長達262 377小時；配合立案查處“黑廣播”違法犯罪案件533起(其中“黑廣播”干擾民航案件14起)，繳獲“黑廣播”設備457臺(套)。打擊治理“偽基站”共動用監(jiān)測定位設備7 143臺次，出動監(jiān)測人員8 995人次、無線電監(jiān)測車3 173車次，監(jiān)測時長達87 630小時；配合立案查處“偽基站”違法犯罪案件59起，繳獲“偽基站”設備66臺(套)[11]。黑廣播、偽基站的重大案件相繼告破，構成犯罪的依法追究刑事責任，但這也與頻譜資源不能更多地進入市場交易的公地悲劇有一定關系，而頻譜資源的非排他性特征又使其有機可乘。

四、優(yōu)化頻譜資源利用的動態(tài)調整機制建議

通過提高資源的管理效率進而提高資源的使用效率，是一定技術條件下提高頻譜利用率的不二之選，也是解決頻譜資源短缺與過剩并存問題，保護創(chuàng)新、避免公地悲劇發(fā)生的重要前提。而通過政府與市場兩種方式分配無線電頻譜資源，充分發(fā)揮兩種配置方式的優(yōu)越性和互補性已成為國際發(fā)展趨勢。

(一)政府與市場動態(tài)調整機制

政府與市場動態(tài)調整機制是指國家在對無線電頻譜資源這種特殊的公共戰(zhàn)略資源進行配置的過程中，根據技術條件將其分割為政府配置和市場配置兩部分，并使這種分割比例及各部分內部配置隨供求和技術的變化而動態(tài)進行調整[12]。我國《無線電管理條例》提出，在堅持無線電頻譜國家所有權的基礎上，把無線電頻譜所有權和使用權進行分離。對于涉及國家安全、公共利益等頻譜資源的許可，繼續(xù)采用行政審批的方式予以重點保障；對地面公眾移動通信使用頻率等商用無線電頻率要逐步引入招投標、拍賣等競爭性方式進行配置，充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定作用，大幅度減少政府對資源的直接配置，更多引入市場機制和市場化手段，提高資源配置效率和效益。

政府與市場動態(tài)調整機制能夠使頻譜資源創(chuàng)造出更大的經濟效益和社會效益，將低效使用和閑置的頻譜通過轉讓使用權的方式，實現(xiàn)頻譜資源的最優(yōu)利用[13]。這樣，一方面能為潛在用戶提供更多進入無線電市場的機會，削弱現(xiàn)有用戶的市場勢力，促進競爭；另一方面可以根據當前的市場需求自動調節(jié)頻譜用戶的頻帶占用率。競爭的加劇激勵頻譜用戶不斷創(chuàng)新，頻譜交易使市場供求趨于均衡。

(二)研發(fā)動態(tài)分配頻譜資源的共享技術

無線電技術進步是高效利用頻譜資源的重要手段。傳統(tǒng)無線頻譜采用靜態(tài)分配政策，用戶對被授權的頻譜具有獨占性。這種頻譜分配方式雖然有利于保證系統(tǒng)的服務質量，但由于通信業(yè)務在時域、地域、頻域上具有不均衡性，頻譜資源并沒有得到充分利用[14]。動態(tài)頻譜接入是指根據電磁環(huán)境和使用目標的變化，以實時或準實時方式動態(tài)調整頻譜接入和使用的一種頻譜管理機制。由于環(huán)境的頻譜特性隨時間、空間和頻率在不斷變化，動態(tài)頻譜接入相比以往靜態(tài)頻率分配能更好地解決頻譜資源短缺與過剩并存的問題[15]。此外，頻譜資源共享模式也是一種解決思路，目前研究雖然無果，但已呈現(xiàn)出一種趨勢。

(三)建立頻譜資源的回收重配機制

要提高頻譜資源利用率，建立政府與市場對資源的雙重配置機制是必不可少的前提。這也是動態(tài)調整頻譜資源供求均衡的重要方面。應根據技術發(fā)展和應用需要，適時對傳統(tǒng)無線電業(yè)務的用頻進行調整，支撐無線電產業(yè)可持續(xù)發(fā)展[16]。例如，美國政府從法律和政策層面確定了頻譜資源的回收補償和有償使用機制，強化了頻譜資源的經濟價值，收回原本由廣播電視業(yè)務使用的700 MHz和600 MHz頻段頻譜資源進行拍賣，以期使頻譜資源得到更好的配置[17]。我國新修訂的《無線電管理條例》規(guī)定了頻率資源回收制度，對兩年不使用或者使用率達不到許可證規(guī)定要求的，收回無線電頻率。但是，要使頻譜資源的回收重配機制發(fā)揮作用，需有嚴格的監(jiān)管機制。

總之，要實現(xiàn)5G商用的快速發(fā)展，實現(xiàn)信息無所不在的智慧城市構建，現(xiàn)有技術條件下，還需要看得見的和看不見的政府的手和市場的手密切配合，以使稀缺的戰(zhàn)略頻譜資源的配置無限接近帕累托最優(yōu)狀態(tài)。