劉 琪

中國(guó)信息通信研究院 北京 100063

1 頻譜是信息通信業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)性資源

頻譜資源是構(gòu)建全球信息技術(shù)、科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵戰(zhàn)略資源，并以其稀缺性日益成為新形勢(shì)下國(guó)際博弈和競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略熱點(diǎn)。頻譜資源作為支撐我國(guó)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、制造強(qiáng)國(guó)和數(shù)字中國(guó)等戰(zhàn)略實(shí)施的關(guān)鍵要素，其戰(zhàn)略地位進(jìn)一步凸顯。以移動(dòng)通信為例，頻譜資源不僅決定了運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)部署、設(shè)備制造商產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，也決定了相關(guān)儀器儀表供應(yīng)商、終端廠家、服務(wù)提供商等產(chǎn)業(yè)鏈上下游對(duì)發(fā)展方向的把握和各自目標(biāo)的確定，是信息通信業(yè)發(fā)展的“信號(hào)塔”“航標(biāo)燈”，直接影響整個(gè)中國(guó)通信業(yè)發(fā)展以及與國(guó)際市場(chǎng)的對(duì)接[1]。

2 頻譜資源有力支撐了我國(guó)信息通信業(yè)的快速發(fā)展

工業(yè)和信息化部作為我國(guó)頻譜資源的管理部門(mén)，通過(guò)科學(xué)規(guī)劃、合理配置無(wú)線(xiàn)電頻譜資源，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各部門(mén)各行業(yè)用頻需求，基本滿(mǎn)足了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)需要，特別支撐了我國(guó)信息通信業(yè)的快速發(fā)展。根據(jù)中國(guó)信通院測(cè)算，以無(wú)線(xiàn)電頻譜作為先導(dǎo)性基礎(chǔ)資源、以無(wú)線(xiàn)技術(shù)作為核心驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合形成的無(wú)線(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模2021年已達(dá)6.2萬(wàn)億元，占GDP比重為5.43%，移動(dòng)通信及其行業(yè)賦能形成的經(jīng)濟(jì)規(guī)模占無(wú)線(xiàn)經(jīng)濟(jì)比例超過(guò)75%[2]。

圖1 無(wú)線(xiàn)經(jīng)濟(jì)體系架構(gòu)

2.1 支撐新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

2.1.1 支撐新一代信息通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

1)移動(dòng)通信領(lǐng)域。目前，我國(guó)共為公眾移動(dòng)通信業(yè)務(wù)許可了1 109MHz頻率，支持我國(guó)移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)從“3G突破”到“4G同步”再到“5G引領(lǐng)”的跨越。截至2022年底我國(guó)已許可的5G中低頻段頻譜資源共計(jì)792MHz，許可的中低頻段頻譜資源總量位居世界前列，累計(jì)建成開(kāi)通5G基站達(dá)231.2萬(wàn)個(gè)，全國(guó)地級(jí)市城區(qū)覆蓋不斷提升，逐步按需向鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)延伸。每萬(wàn)人擁有5G基站數(shù)達(dá)到16.4個(gè)。截止2022年底，我國(guó)移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)總數(shù)達(dá)16.83億戶(hù)，其中5G移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)達(dá)5.61億戶(hù)，約占全球的四分之三。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入流量達(dá)2 618億GB，比上年增長(zhǎng)18.1%[3]。

2)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。為適應(yīng)蜂窩窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NBIoT)技術(shù)的應(yīng)用需求，2017年工信部發(fā)布了NB-IoT系統(tǒng)頻率使用要求公告，對(duì)NB-IoT的頻率管理、臺(tái)站管理等方面問(wèn)題予以明確，推動(dòng)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和應(yīng)用。2019年工信部出臺(tái)了《增強(qiáng)機(jī)器類(lèi)通信系統(tǒng)頻率使用管理規(guī)定(暫行)》，進(jìn)一步滿(mǎn)足數(shù)據(jù)速率較高、移動(dòng)性較強(qiáng)的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。依托相關(guān)頻譜資源，2022年8月實(shí)現(xiàn)了“物”連接超過(guò)“人”連接。2022年底，我國(guó)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶(hù)達(dá)18.45億戶(hù)，連接數(shù)占比已升至52.3%。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用于公共服務(wù)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智慧零售、智慧家居等領(lǐng)域的規(guī)模分別達(dá)4.96億、3.75億、2.5億和1.92億戶(hù)[4]。

3)衛(wèi)星領(lǐng)域。近年來(lái)，我國(guó)通信、導(dǎo)航、遙感等衛(wèi)星空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速發(fā)展。衛(wèi)星(空間)業(yè)務(wù)主要使用UHF(300MHz～1GHz)、L(1～2GHz)、S(2～4GHz)、C(4～8GHz)、X(8～12GHz)、Ku(12～18GHz)、Ka(26.5～40GHz)、Q(30～50GHz)、V(50～75GHz)等多個(gè)頻段頻率和軌道資源。目前我國(guó)通信衛(wèi)星廣泛應(yīng)用于直播廣播、應(yīng)急救援等領(lǐng)域，在偏遠(yuǎn)山區(qū)也得到了較好的應(yīng)用?！百Y源三號(hào)”“環(huán)境減災(zāi)二號(hào)”等多顆遙感衛(wèi)星推進(jìn)我國(guó)陸地觀測(cè)業(yè)務(wù)服務(wù)綜合能力大幅提升。“海洋一號(hào)”“海洋二號(hào)”等實(shí)現(xiàn)我國(guó)海洋觀測(cè)在全球海域多要素、多尺度、高分辨率連續(xù)覆蓋能力。新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號(hào)”實(shí)現(xiàn)全天候、精細(xì)化、連續(xù)大氣立體綜合探測(cè)和快速響應(yīng)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，“風(fēng)云二號(hào)”為“一帶一路”沿線(xiàn)國(guó)家和地區(qū)提供衛(wèi)星監(jiān)測(cè)服務(wù)。北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全面建成開(kāi)通，北斗系統(tǒng)“三步走”戰(zhàn)略圓滿(mǎn)完成，正式進(jìn)入服務(wù)全球新時(shí)代，服務(wù)性能達(dá)到世界先進(jìn)水平。為保障我衛(wèi)星系統(tǒng)和應(yīng)用發(fā)展，工信部相繼出臺(tái)了空間頻率有關(guān)政策，指導(dǎo)相關(guān)企業(yè)申報(bào)更多衛(wèi)星頻譜和軌道資源，支撐我國(guó)構(gòu)建了較為完善的國(guó)家空間基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)形成泛在通聯(lián)、精準(zhǔn)時(shí)空、全維感知的空間信息服務(wù)能力。

2.1.2 支撐融合基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

1)車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。2018年10月工信部發(fā)布了《車(chē)聯(lián)網(wǎng)(智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē))直連通信使用5 905-5 925MHz管理規(guī)定(暫行)》，為開(kāi)展車(chē)車(chē)、車(chē)路、車(chē)人之間的信息交換應(yīng)用明確了頻譜資源和技術(shù)體制。目前，工信部已指導(dǎo)北京、天津、江蘇、廣東、重慶等13個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)工業(yè)和信息化主管部門(mén)，向相關(guān)企業(yè)頒發(fā)了車(chē)聯(lián)網(wǎng)直連通信頻率使用許可，相關(guān)地區(qū)在構(gòu)建車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)聚集、探索建設(shè)運(yùn)營(yíng)模式、加快示范道路建設(shè)等方面取得了積極成效。2021年11月，工信部發(fā)布《汽車(chē)?yán)走_(dá)無(wú)線(xiàn)電管理暫行規(guī)定》，明確了汽車(chē)?yán)走_(dá)使用76～79GHz頻段頻率，并對(duì)主要應(yīng)用場(chǎng)景、射頻技術(shù)要求、管理方式以及設(shè)置使用和干擾協(xié)調(diào)要求作出規(guī)定。新的雷達(dá)頻率將有助于提高汽車(chē)?yán)走_(dá)的分辨率、探測(cè)精度和可靠性。提升汽車(chē)智能化技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面。2021年，出臺(tái)了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)電頻率使用指南(2021年版)》，引導(dǎo)行業(yè)用戶(hù)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn)，選擇適合的無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)，提高工業(yè)應(yīng)用與頻譜資源適配性。2022年底，一大批國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開(kāi)展“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”創(chuàng)新實(shí)踐，全國(guó)在建項(xiàng)目超過(guò)4 000個(gè)，培育了一批高水平的5G全連接工廠標(biāo)桿。2022年出臺(tái)了《加強(qiáng)和規(guī)范2 400MHz、5 100MHz和5 800MHz頻段無(wú)線(xiàn)電管理有關(guān)事宜的通知》，進(jìn)一步滿(mǎn)足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等短距離通信需求，規(guī)范了頻率使用。2021年工信部出臺(tái)了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》，提出要探索5G專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)模式，規(guī)劃5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用頻率，開(kāi)展工業(yè)5G專(zhuān)網(wǎng)試點(diǎn)。

2.2 引導(dǎo)相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展

發(fā)揮頻譜資源引領(lǐng)作用，支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新突破。以5G頻率為例，全球5G頻率包括低頻段(3 000MHz以下)、中頻段(3 000MHz～6 000MHz)、毫米波頻段(6 000MHz以上)等頻段。在美國(guó)優(yōu)先發(fā)布毫米波頻段5G頻率規(guī)劃的背景下，我國(guó)綜合考慮國(guó)內(nèi)外各方面因素，決定優(yōu)先在中低頻段發(fā)展5G。2017年11月，正式發(fā)布3 000MHz～5 000MHz頻段第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)頻率規(guī)劃，中國(guó)成為全球發(fā)布5G系統(tǒng)在中頻段內(nèi)頻率使用規(guī)劃的首個(gè)國(guó)家。我國(guó)將3.5GHz和4.9GHz頻段，以及重耕2.6GHz頻段用于5G，實(shí)現(xiàn)了每家基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)至少連續(xù)100MHz的中頻頻譜帶寬。在規(guī)劃的引導(dǎo)下，產(chǎn)業(yè)鏈上下游圍繞中頻段開(kāi)展技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，加速產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟。在我國(guó)5G頻譜政策的帶動(dòng)下，超過(guò)80個(gè)國(guó)家也開(kāi)始選擇在中低頻段優(yōu)先發(fā)展5G。目前，中頻段已成為全球5G網(wǎng)絡(luò)的主流頻段，我國(guó)在相關(guān)頻段具有一定產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

2.3 創(chuàng)新頻譜資源管理模式

近年來(lái)，為了更加高效利用已許可的頻譜資源，工信部批準(zhǔn)現(xiàn)用于2G/3G/4G系統(tǒng)的900MHz等低頻段重耕用于5G系統(tǒng)，調(diào)整700MHz頻段以及重耕2.1GHz頻段2×45MHz用于5G。出臺(tái)了《關(guān)于加強(qiáng)5G公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)電頻率共享管理有關(guān)事項(xiàng)的通知》，支持基礎(chǔ)電信企業(yè)共享頻譜資源建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)。2022年底制定了《公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)電頻率使用率評(píng)價(jià)辦法(試行)》并在部分省份開(kāi)展使用率評(píng)價(jià)試點(diǎn)工作，促進(jìn)提高公眾移動(dòng)通信頻譜資源的使用效率和效益。為解決5G與衛(wèi)星業(yè)務(wù)的兼容共存難題，工信部印發(fā)了《3 000～5 000MHz頻段第五代移動(dòng)通信基站與衛(wèi)星地球站等無(wú)線(xiàn)電臺(tái)(站)干擾協(xié)調(diào)管理辦法》等多個(gè)文件，協(xié)調(diào)解決5G基站與衛(wèi)星地球站等其他無(wú)線(xiàn)電臺(tái)(站)的干擾問(wèn)題。

2.4 預(yù)留頻譜確?？沙掷m(xù)發(fā)展

2017年，工信部公開(kāi)征集在毫米波頻段規(guī)劃5G系統(tǒng)使用頻率的意見(jiàn)，考慮將24.75～27.5GHz、37～42.5GHz或其他毫米波頻段規(guī)劃用于5G系統(tǒng)，后續(xù)將適時(shí)發(fā)布5G毫米波頻率規(guī)劃，滿(mǎn)足特殊應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于容量和性能等方面的需求。2023年1月，工信部發(fā)布《關(guān)于微波通信系統(tǒng)頻率使用規(guī)劃調(diào)整及無(wú)線(xiàn)電管理有關(guān)事項(xiàng)的通知》，進(jìn)一步滿(mǎn)足5G基站等場(chǎng)景應(yīng)用需求，并為我國(guó)5G以及未來(lái)6G等預(yù)留頻譜資源。同時(shí)，在國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)層面積極推動(dòng)將6GHz頻段標(biāo)識(shí)用于公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)，為6G發(fā)展?fàn)幦「囝l譜資源。

3 新時(shí)期我國(guó)信息通信業(yè)發(fā)展對(duì)頻譜資源開(kāi)發(fā)利用提出新要求

3.1 需要更多頻率和衛(wèi)星軌道資源

無(wú)線(xiàn)技術(shù)正處于系統(tǒng)創(chuàng)新的重大變革期，5G、衛(wèi)星通信等新一代通信技術(shù)加速集成創(chuàng)新與突破，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型不斷深化。未來(lái)6G業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)出沉浸化、智慧化、全域化等新發(fā)展趨勢(shì)，形成沉浸式云XR、全息通信、感官互聯(lián)、智慧交互、通信感知等八大業(yè)務(wù)應(yīng)用[5]，傳輸速率要求將在Tb/s級(jí)別以上，需要更大帶寬的頻譜資源來(lái)實(shí)現(xiàn)6G愿景。以衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的新型無(wú)線(xiàn)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，提出了更多頻率和軌道資源需求。目前美國(guó)SpaceX公司已向ITU申報(bào)了萬(wàn)余份衛(wèi)星資料，涵蓋Ku、Ka、Q/V和E頻段，基本囊括了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)主流頻段，且已進(jìn)入實(shí)際部署階段。我國(guó)相關(guān)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座進(jìn)入啟動(dòng)階段，需要大量頻率和軌道資源。

3.2 需要進(jìn)一步提升頻率使用效率

一方面，公眾移動(dòng)通信頻率使用效率在頻段、使用區(qū)域、使用時(shí)間等方面呈現(xiàn)較大的不均衡性。部分中低頻段用于2G/3G等系統(tǒng)，非熱點(diǎn)地區(qū)頻率利用率顯著低于熱點(diǎn)地區(qū)，移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的“潮汐效應(yīng)”帶來(lái)了頻率利用率有較大波動(dòng)，頻譜資源使用效率仍有提升空間。另一方面，不同無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)頻率在時(shí)域、空域、頻域的使用效率差異較大。多種無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)集中在6GHz以下頻段，高頻段使用效率有待提高。城市人口密集地區(qū)無(wú)線(xiàn)電應(yīng)用繁多，頻率需求較大，而偏遠(yuǎn)地區(qū)頻率需求較小。提升使用效率是滿(mǎn)足信息通信業(yè)頻率需求的關(guān)鍵。

3.3 需要形成全球協(xié)調(diào)一致的頻率

頻譜資源作為信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)資源，全球差異化的頻段不利于降低消費(fèi)者的服務(wù)成本，將導(dǎo)致通信終端更復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)成本更高。因此高效合理的頻譜規(guī)劃和分配對(duì)于移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。通過(guò)使用全球協(xié)調(diào)一致的頻率可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展和系統(tǒng)漫游，在ITU國(guó)際規(guī)則框架下，各國(guó)主管部門(mén)正在共同推動(dòng)公眾移動(dòng)通信全球協(xié)調(diào)一致的頻率劃分。未來(lái)6G等移動(dòng)通信系統(tǒng)更需要形成全球協(xié)調(diào)統(tǒng)一的頻譜資源。

4 頻譜資源筑基信息通信業(yè)高質(zhì)量發(fā)展展望

4.1 規(guī)劃新頻段保障信息通信業(yè)用頻需求

根據(jù)《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出的任務(wù)，通過(guò)規(guī)劃新頻段保障通信業(yè)用頻需求。適時(shí)制定5G/6G專(zhuān)項(xiàng)頻率規(guī)劃，增配中頻段頻譜資源，分階段出臺(tái)5G毫米波頻率規(guī)劃[6]。適時(shí)開(kāi)展5G-V2X頻率使用規(guī)劃研究，推動(dòng)當(dāng)前LTE-V2X技術(shù)體制與未來(lái)5G-V2X協(xié)調(diào)發(fā)展。制定相關(guān)領(lǐng)域衛(wèi)星頻率及軌道資源使用規(guī)劃，加強(qiáng)集中統(tǒng)一管理，做好申報(bào)、協(xié)調(diào)、登記和維護(hù)等工作。根據(jù)我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，出臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、太赫茲等專(zhuān)題頻率規(guī)劃。

4.2 進(jìn)一步提升頻譜資源使用效率

支持頻譜資源的共建共享，集約高效使用頻率。結(jié)合我國(guó)頻率使用現(xiàn)狀，進(jìn)一步優(yōu)化資源配置，綜合發(fā)揮低中高頻段特點(diǎn)，重耕2G/3G/4G頻率用于5G/6G[7]。開(kāi)展全國(guó)范圍的公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)頻率使用率和使用效益評(píng)價(jià)，進(jìn)一步發(fā)揮頻譜資源效益。探索商用頻率的市場(chǎng)化配置，通過(guò)招標(biāo)等方式高效配置頻譜資源。通過(guò)政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)制定等途徑，鼓勵(lì)高頻段開(kāi)發(fā)應(yīng)用，推動(dòng)頻率動(dòng)態(tài)共享等技術(shù)的研發(fā)與使用。完善頻譜資源管理的全流程管理機(jī)制建設(shè)，建立涵蓋劃分、規(guī)劃、許可、監(jiān)督、評(píng)價(jià)、調(diào)整、回收的頻譜資源閉環(huán)機(jī)制。監(jiān)管部門(mén)定期開(kāi)展無(wú)線(xiàn)電頻率使用評(píng)估，對(duì)無(wú)線(xiàn)電頻率使用情況、使用率等進(jìn)行檢查。加強(qiáng)衛(wèi)星無(wú)線(xiàn)電頻譜資源的協(xié)調(diào)和管理，合理規(guī)劃利用衛(wèi)星頻率和軌道資源。

4.3 推動(dòng)形成全球協(xié)調(diào)統(tǒng)一的頻率劃分

通過(guò)世界無(wú)線(xiàn)電通信大會(huì)、論壇峰會(huì)等渠道，推動(dòng)公眾移動(dòng)通信等系統(tǒng)頻譜使用的全球協(xié)調(diào)一致。加強(qiáng)移動(dòng)通信相關(guān)需求、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用等方面國(guó)際合作，推動(dòng)形成全球統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。積極參與全球頻譜治理，按照“合作共贏”的原則深入開(kāi)展雙(多)邊合作，鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界加強(qiáng)國(guó)際交流，共享更多技術(shù)成果。