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无线电管理对无线新技术的发展至关重要

作者:孙震强 郎保真 来源:通信产业网 日期:2010年9月2日

摘要:无线新技术的不断出现对频率划分与频率分配等无线电管理工作带来了新的挑战,本文通过分析3G/4G、HAPS、UWB等国际频率划分与频率分配的现状,结合我国的无线电管理政策,为我国未来的无线电管理提出了一些建议。
关键字:3G/4G、HAPS、UWB、频率划分、频率分配
1.引言
从无线电管理角度,任何无线电系统的使用都会经过频率划分(ALLOCATION)、频率分配(ALLOTMENT)、频率指配(ASSIGNMENT)等阶段,它们分别代表了对业务、部门、电台的频率使用方案。
频率划分主要和提供给用户的业务种类及所预测的业务量有关,目前主要针对ITU-R的无线电规则规定的43类业务进行,一般先有ITU-R按照3大区做出国际划分,每个国家的无线电管理部门再根据自己的国情做出国内划分,目前国际上针对0-275GHz已做出划分,主要按4段进行:
·甚低频段,低于1 GHz,穿透能力强,覆盖大,主要用于公众服务;
·低频段,1-3.5 GHz,传播特性好,主要用于商业服务;
·中频段,3.5-25 GHz,移动性差,主要用于高速通信和空间通信;
·高频段,高于25 GHz,实现成本高,部分产品正在开发中;
频率分配则是由国家的无线电管理机构结合本国实际情况和各频率使用单位的要求所进行的频率使用方案,我国的频率使用单位主要包括了电信运营商、广电总局、国家气象局等,需要根据频段范围不同收取不同使用费用或免费,目前3.5GHz以下频率基本分配完毕。
近些年,适合于不同应用场景的新的无线接入技术层出不穷,近距离无线技术如RFiD、UWB和Zigbee, 宽带无线局域网技术如WiFi/WAPI、WiMAX等,广播电视接入技术如CMMB、DVB-H等,蜂窝接入技术,如3G/4G等大量涌现。这些技术的不断出现对频率划分与频率分配等无线电管理工作带来了新的挑战,本文分析3G/4G、HAPS、UWB等国际频率划分与频率分配的现状,结合我国的无线电管理政策,为我国未来的无线电管理提出了一些建议。
2.IMT2000和IMT-advanced的频率划分
目前,国际上已经基本完成了第三/四代移动通信系统(IMT-2000和IMT-advanced)的频率划分工作,在2007年的世界无线电大会上ITU-R已决定IMT-2000和IMT-advanced采用相同的频率划分,即只给IMT家族划分。
ITU通过对话音业务和非话音业务的分析,在1992、2000、2007年的无线电大会上分别给出了3G频率划分的方案。1992年世界无线电大会上为第三代移动通信业务划分出的230MHz带宽,主要是以话音业务为主考虑而估算的。从后来的发展来看,当时的业务量和所需频谱估计并不能满足数据超过话音的需求。多媒体业务、INTERNET接入、可视电话、会议电视等各类新业务对频谱的需求有着很大的影响,所以2000年世界无线电大会针对未来数据发展需求问题,对3G频带作了扩展:806~960MHz,1710~1885MHz,2500~2690MHz。考虑到IMT-advanced的实施,2007年又补充了450MHz频段、UHF波段、2.3GHz和3.5GHz波段用于IMT。
结合我国国情,国家无线电管理局2002年根据《中华人民共和国无线电管理条例》科学地做出了我国3G的频率划分方案。根据信部无[2002]479号文,我国第三代公众移动通信系统频率规划的主要工作频段是:
l FDD方式:1920~1980MHz/2110~2170MHz
l TDD方式:1880~1920MHz、2010~2025MHz
在许多发达国家和地区,在无线电管理部门的主持下,经过对移动运营商的选美或移动运营商的竞拍,频率分配工作已经完成;通过网络规划和建设,许多运营商的实际IMT-2000系统的频率指配也在进行。在我国,IMT-2000的频率分配工作也于2009年完成,在IMT-2000的主要工作频段中,中国移动获得35MHz TDD频率,中国电信和中国联通分别获得2×15MHz FDD频率。
近些年iPhone、黑莓等智能手机用户所产生的数据流量大增,而ipad等上网本通过下载电子书、电影和其他大型文件更是使数据量剧增,使得移动互联网时代的主要承载IMT系统对频谱的需求量也日益增加,因此启用IMT的扩展和补充频段迫在眉睫,于是和其他业务的冲突越来越严重。
3.HAPS的频率划分
近10年来,由于人类对平流层(距地面20公里至50公里)环境的认识正在深入,将无线基站安放在于平流层的飞行器上来提供电信和广播业务的高空平台系统(HAPS)逐渐成熟。虽然HAPS属于地面业务,但由于基站所处位置很高,使得每个基站有非常大的覆盖范围,只需较少的基站就可以完成广域覆盖。
ITU-R一直关注HAPS对现有电信系统的影响,尤其将它看作应急通信的重要方式,ITU-D还把HAPS作为发展中国家缩小数字鸿沟的一种手段。 1997年WRC大会就将V波段即47.2-47.5GHz(下行)和47.9-48.2GHz(上行)共600MHz的频段分配给HAPS系统使用。考虑到雨衰的影响,WRC-2000通过决议,要求分别研究使用S波段,即划分给IMT-2000的频段和Ka波段,即27.5-28.35 GHz(下行),31.0-31.3 GHz(上行)频段的可能性。WRC-2003确定了用于移动业务时HAPS使用S波段的规则,WRC-2007则确定了用于固定业务时HAPS使用Ka波段和V波段的规则。这都为HAPS将来商用提供了良好的规则环境。
HAPS涉及通信、航空、材料和气象等领域,通过与欧美、日本、韩国等国的专家交流我们了解到最近几年HAPS取得了一些进展,但距离商用还有一定差距。HAPS研发具有高风险、高投资特点,不是一般的商业运作,需要政府的大力支持。另外由于S/Ka/V波段已经被分配给移动业务、固定业务和卫星业务等,HAPS对现有系统的无线干扰问题仍是国际上讨论的重点。
4.UWB的频率划分
UWB(Ultra Wideband)是一种利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的技术,它具有巨大的数据传输速率优势。负责其技术标准的Wimedia联盟在2010年初发布无线电平台规范1.5版,使得UWB技术的速度从目前的480Mbps提高到1024Mbps ,将视频流媒体以及其他一些需要千兆位级性能的应用作为UWB的应用目标。UWB 技术受发射功率的限制, 在短距离范围内提供高速无线数据传输将是其重要应用领域,比如短距离数字化的音视频无线链接、短距离宽带高速无线接入等。
UWB系统的电磁兼容性关系到此项技术是否能在全球得到广泛应用,ITU-R在SG1(频谱规划研究组)中成立了1/8任务组,命名为“UWB设备和无线通信业务之间的兼容性”。为保护GPS,导航和军事通信频段,美国FCC和ETSI均为UWB规划3.1GHz-10.6GHz作为业务应用频段。并规定发射功率不得超过-41.3dBm/MHz。中国于2008年底发布了工信部无[2008]354号文件“关于发布UWB技术频率使用规定的通知”,该通知规定我国UWB无线电发射设备信号带宽至少为500MHz,还规定禁止在航空器上使用UWB设备,UWB无线电发射设备按微功率(短距离)无线电发射设备进行管理。设备投入使用前需获得工业和信息化部核发的无线电发射设备型号核准证。
UWB频段选定避免了对3G和Wi-Fi 2.4GHz频段系统的干扰。但在3.1-10.6GHz频段中仍存在C波段卫星通信系统、Wi-Fi 5.8GHz频段以及3400-3600MHz IMT业务等的干扰共存问题。另外,UWB划分的频段两侧是某些无源业务使用的频段,如射电天文(3.1GHz以下)和地球探测(10.6GHz以上),由于UWB设备可能产生的带外干扰效应,这些区域的功率控制标准非常重要。
5.对我国无线电管理的建议
《中华人民共和国物权法》 第50条规定无线电频谱资源属于国家所有。无线电频率是国家的重要资源,为了保证国家利益最大化,无线电管理要充分考虑各频率使用者的综合利益。新技术的发展使得频率资源严重短缺,相应无线电管理的具体建议如下:
5.1 对新技术要有开放的态度
目前无线新技术层出不穷,频率资源的配置远滞后于技术发展和应用创新,为了鼓励国内企业开展研发工作,对于新技术的频率需要我们应该有开放的态度,比如说HAPS通信系统的出现是通信领域的一种革命性变革,它有可能成为地面通信和卫星通信之外的第三种通信系统,我们应该在国际上积极跟踪国外的动态,参与和支持新技术与现存技术的共存研究。在频率分配上支持研发企业开展试验验证。
5.2 对国内领先的新技术要有积极的态度
为了激励国内企业的创新性,对于新技术的频率需要我们应该有开放的态度,在国际上积极引导新技术与现存技术的共存研究。比如说3G技术在我国已经被采用,特别是中兴、华为的等制造商在3G/4G领域拥有较多IPR,设备制造能力也国际领先。为了保证4G等新技术在国内外市场发展迅速,国家应该考虑降低新技术的频谱的占用费,尤其是在发展初期。
5.3 对国内落后的新技术要有谨慎的态度
对于国内发展较为缓慢的技术以及对国内正在大量使用的现存技术所占频段,则应持谨慎的态度,在国际上可以表态反对其频率划分,在国内则可以通过频率划分、频率分配甚至频率支配等手段进行适当控制。
 
 
 
 
 
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