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主要国家行动频谱使用现况与规划分析
 

【作者: 曾巧靈】2016年05月23日 星期一

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2009年瑞典推出全球第一个4G LTE商用服务,根据GSA统计至2015年4月为止,营运商已在全球布建393个4G LTE商用网路,LTE-A商用网路亦已达64个。随着营运商不断扩充网路容量与提升行动上网速度的趋势下,需要更多频谱资源支撑其服务,尤其2020年即将实现5G商用,根据ITU要求5G必须满足峰值速度20Gbps的下载速度,为达成此一目标,除需相关无线接取网路技术的进步外,也需有足够的频谱以供使用,在多数国家现有行动通讯频谱零碎且分散的情形下,各国政府开始积极规划重整并规划新频段的使用,确保未来有足够的频谱提供行动通讯使用。


主要国家行动通讯频谱使用现况

日本行动通讯频谱使用现况

日本频谱政策主管单位总务省,频谱执照核释方式为评审制,2003年总务省为因应通讯技术世代交替以及未来行动上网数据的增加,公布无线电政策愿景(电波政策Vision),针对未来无线通讯技术发展趋势、无线通讯使用情境、未来频谱需求预测以及无线通讯技术对未来社会经济的影响进行分析,并规划无线通讯管理相关中长期政策措施。


具体作法之一为每年区分频段实施频谱使用状况调查,目的在于有效运用频谱资源与国际接轨,根据调查结果,总务省制定并公布频谱重整行动方案,以确实追踪频谱使用情形与检讨相关问题的解决措施,并制定频谱分配计画。



图1 : (source:cdn2.pcadvisor.co.uk)
图1 : (source:cdn2.pcadvisor.co.uk)

根据2003年的频谱分配计画,2004年总务省提出第3代行动通讯系统升级方案,考虑行动通讯的国际接轨与频谱资源有效利用,规划将800MHz重新分配,原本NTT DoCoMo与au提供2G服​​务的频段也将于2012年到期后进行移频。 2009年4月完成1.5GHz及1.7GHz频段上的频谱分配,提供营运商作为提供第3/3.5/3.9代通讯服务使用。


2010年总务省提出实现Wireless Broadband环境的频谱重整行动方案,计画至2015年前新增5GHz以下至少300MHz提供行动宽频服务使用。日本政府过去持续检讨700/900MHz频段作为行动通讯使用的方案,随日本完成电视全面数位化以及2G服务的终止,2012年完成该频段的分配。 2014年12月为进一步整备无线宽频环境,总务省释出3480-3600MHz频段补充营运商的4G频谱。


截至2015年11月为止,日本政府总共释出641.2MHz频宽提供行动通讯使用,其中3G与LTE频谱共有530MHz,PHS/AXGP约有61.2MHz,WiMAX有50MHz。以讯框架构区分,采用频分双工(FDD)技术的频宽​​有410MHz,采用时分双工(TDD)技术频宽共计231.2MHz。就营运商持有的频谱总量而言,Softbank集团(包含Y!mobile与WCP)合计有241.2MHz,NTT DoCoMo与KDDI集团各持有200MHz。


韩国行动通讯频谱使用现况

韩国频谱主管单位为未来创造科学部(2013年以前为韩国传播通讯委员会),频谱执照核释方式过去采评审制,2010年2月公布800/900MHz及2.1GHz频谱分配计画,开始布局4G服务商用,审查结果由KT与LGU+取得800/900MHz上各20MHz频宽,SKT取得2.1GHz上20MHz频宽,使用期限800/900MHz为10年,2.1GHz配合相同频段上的3G服务,使用期限至2016年12月。


韩国传播通讯委员会自2008年开始致力于频谱竞标制度的导入,认为在频谱需求增加与经济价值上升的趋势下,为有效利用频谱资源,频谱竞标制度能有效率选拔合适的业者并提升频谱分配过程的透明与公正性,结果于2011年实施第一次频谱竞标,拍卖在800MHz、1.8GHz与2.1GHz频段上共50MHz频宽,竞标最终由SKT取得1.8GHz上10MHz,KT取得800MHz上20MHz,LGU+取得2.1GHz上20MHz。


2012年韩国通讯委员会为同时发展LTE与WiMAX技术,将原本于2012年4月到期的WiMAX频谱延期7年,提供业者继续使用。 2013年朴槿惠新政府上任,针对电信产业发展的首要目标为加速4G普及,因此于2013年6月公告1.8GHz与2.6GHz行动通讯频谱分配计画,8月完成竞标,由SKT与KT分别取得1.8 GHz上35MHz及15MHz频宽,LGU+取得2.6GHz上40MHz。至2015年11月为止,韩国释出的行动通讯频谱总计为390MHz,目前营运商作为2G使用的频宽有30MHz,3G为100MHz,LTE共有200MHz,WiMAX则有60MHz。


英国行动通讯频谱使用现况

英国主管频谱相关政策的单位为Ofcom(The Office of Communications),频谱执照核释方式采审查竞标制,2G执照在1995年以前完成发放,使用900MHz及1800MHz频段,2000年在2100MHz上释出3G执照,执照使用期限为20年,2013年Ofcom举行4G频谱竞标,释出在800MHz与2600MHz上共250MHz频宽,得标者包含Vodafone、Everything Everywhere(EE)、Three、O2及BT等5家营运商。


Ofcom为促进行动宽频发展,于2011年Ofcom先允许营运商使用2G频段(900MHz与1800MHz)提供3G服务,2012年8月进一步开放1800MHz提供4G使用,允许营运商EE率先使用1800MHz开启4G服务;2013年2月Ofcom全面开放营运商于既有的900MHz、1800MH及2100MHz频段上布建4G网路。


美国行动通讯频谱使用现况

美国频谱主管单位为FCC(Federal Communication Commission),于1994年起实施频谱竞标,1995年完成在1800MHz上的PCS频谱竞标,2000年美国总统柯林顿签订备忘录要求美国商业部(Secretary of Commerce)及FCC针对未来3G候选频谱进行研究,2002年根据研究报告结果,FCC完成1700MHz和2100MHz上的3G频谱竞标。


美国政府考量未来电视数位化发展,自2001年开始进行700MHz频段的重新规划,以746MHz为界将该频段分为lower 700MHz与upper 700MHz,2002年首先进行lower 700MHz频段的竞标,取得执照者能够在完成类比电视数位化前使用该频段,提供包含行动通讯、固定通讯与数位广播等服务;2008年3月FCC完成upper 700MHz的频段拍卖,得标者包含AT&T及Verizon等营运商,Verizon于2010年底利用此频段开始提供LTE服务,AT&T亦于2011年在700MHz上布建LTE商用网路。



图2 : (source:images.cdn.stuff.tv)
图2 : (source:images.cdn.stuff.tv)

2010年美国总统欧巴马签属备忘录,要求在2020年以前增加500MHz频宽作为商业无线宽频(Commercial Wireless Broadband)通讯使用,为达成此目标,FCC进行频谱重整并陆续释出行动频谱,2012年FCC释出2.3GHz WCS(Wireless Communication Services)与AWS-4上共60MHz频宽做为行动宽频使用。


2014年新增PCS频段上的10MHz做为行动宽频使用,FCC于2015年完成AWS-3的频谱竞标,总计释出65MHz频宽,并于2015年4月发布公民无线宽频服务报告与命令,以频谱共享的方式,开放3.5GHz频段提供行动通讯使用。


主要国家行动频谱未来规划

日本行动通讯频谱规划

日本政府鉴于未来行动数据流量成长与物联网等新兴应用发展的趋势,2014年由总务省主办无线电政策愿景恳谈会,听取来自营运商、设备商与学界的意见,历经前后共13次会议,总务省于2014年11月公布无线电政策愿景恳谈会的最终报告书,提出至2020年为止,发展有效频谱资源相关技术,及规划更多新频段使用等建议。


其中,以ITU针对2020年高度用户密度地区预测IMT技术至少需要1,960MHz频谱的预测,规划二阶段分段增加行动通讯频谱,第一阶段规划至2015年为止增加300MHz,第二阶段考量包含飞机、船舶与铁路等宽频环境的整备,预计再增加1,500MHz。


第一阶段规划以下列方式达成增加300MHz的目标:首先,重新规划包含过去类比电视使用的700MHz以及900MHz频段上共100MHz;同时,扩充WiMAX业者使用的2.5GHz上30MHz,并且发放3.5GHz上约200MHz作为4G行动通讯使用。 2014年6月总务省已完成700MHz上60MHz频宽,以及900MHz上30MHz频宽的执照发放,并于2014年底核准NTT DoCoMo、KDDI与Softbank在3.5GHz上各40MHz的频宽,预计2016年以该频段开始提供4G服务。


第二阶段为在2020前达成行动通讯频谱总量2000MHz的目标,考量未来5G行动通讯发展,预计再从目前作为固定卫星等用途使用的4-5GHz中,重新分配约1100MHz提供行动通讯服务使用,同时针对6GHz以上频谱,总务省认为可能的候选频段包含8.4GHz、14GHz、28GHz、40GHz、48GHz、70GHz与80GHz等,将陆续展开相关研究工作。


此外,配合2015年11月召开ITU WRC-15讨论新增IMT使用频段等议题,日本政府建议包含1427.9-1462.9MHz/1475.9-1510.9MHz、3400-3600MHz、3600-4200MHz及4400-4900MHz等频段作为未来行动通讯服务使用。


韩国行动通讯频谱规划

韩国传播通讯委员会为因应急速成长的行动数据,于2012年1月公布行动通讯开疆辟土计画,预计在2020年以前阶段性将600MHz以上频宽规划作为行动通讯使用。 2013年由未来创造科学部接管传播通讯委员会部分业务,5月召集产学研界相关专家,针对行动通讯环境变化、国际动向与流量、频宽需求进行研究与分析,于12月公布行动通讯开疆辟土计画2.0,总计至2023年以前确保行动通讯可用频宽为1,190MHz。


第一阶段预计至2015年行动宽频频谱共计170MHz,包含目前确定规划行动通讯使用的110MHz外,另增加在2.5GHz及2.6GHz上至少60MHz;第二阶段规划至2018年为止,增加包含2GHz、2.1 GHz、2.3GHz与3.5GHz等频段上最少290MHz,并且考虑将2.3GHz上原本提供WiMAX服务的40MHz转作LTE使用。第三阶段为至2020年以前再从1.8GHz以及6GHz以下尚未使用的频段中增加至少220MHz。最终在2023年达成增加总量共1,190MHz的目标,其中包含运用6GHz以上至少500MHz频宽。


2015年10月未来创造科学部公布行动通讯开疆辟土计画2.0最终版本,针对6GHz以下新增频谱部分,提出未来可能使用的候选频段,包含3600-3800MHz、3800-4200MHz及4800-4830MHz,从中取得200-300MHz作为动通讯频谱使用,这些频段目前部分为卫星电视广播与军用频段,因此未来须与既有业者及军方协调使用。此外,针对未来IMT新增频段,韩国建议包含25.25-86GHz中多个频段作为行动通讯使用。


英国行动通讯频谱规划

Ofcom自2013年起邀请产学界共同讨论未来频谱需求,2014年4月发表频谱管理策略(Spectrum management strategy),探讨未来10年Ofcom在频谱管理上的策略方向与优先事项。


在管理策略方面,频谱共享以及解决同一频段内或邻近频段间的干扰问题为Ofcom未来频谱管理的重点。优先处理事项包含因应未来行动数据成长的相关频谱、数位电视转换后的闲置频段、推动政府释出公用频段、行动通讯对于PMSE(Programme Making and Special Events)频段的挤压、促进M2M/IoT等创新应用的相关频段以及未来行动通讯应用于公共安全领域等。


根据频谱管理策略,Ofcom于2014年5月发表行动数据策略(Mobile Data Strategy)报告以因应未来持续成长的行动数据流量,Ofcom将筛选出的数个频段,依高度至低度优先顺序规划分段释出,预计至2028年可供行动通讯使用的下行频宽将达941MHz。


依照此策略规划,Ofcom已于2015年公布2.3GHz与3.4GHz频谱释出的规则,总计释出190MHz,预计将于2015/2016会计年度内举行竞标。其余中高优先度释出的频段包含目前由Qualcomm持有,未来预计推动作为行动通讯辅助下链(SDL)使用的1452-1492MHz,卫星行动通讯业务使用的1980-2010/ 2170-2020MHz频段,数位地面电视(DTT)使用的700MHz,以及目前作为卫星下链的3.6-3.8GHz等预计至2022年以前完成释出。


此外,鉴于未来5G行动通讯技术发展可能需要连续大频宽,而目前6GHz以下频段很难满足此需求,因此Ofcom于2015年1月提出6GHz以上未来行动通讯频谱报告(Spectrum above 6 GHz for future mobile communications),内容包括分析6GHz以上的5G潜力频段的优缺点,作为Ofcom在未来频谱管理策略上的参考,以及作为英国未来在国际频谱讨论上的根据,报告中讨论的频段包含5925MHz至100GHz共11个频段。


美国行动通讯频谱规划

FCC于2010年3月发表国家宽频计画(National Broadband Plan),要求新增500MHz频宽做为无线通讯使用,同时,2010年6月美国总统欧巴马亦签署备忘录,要求在2020年以前增加500MHz提供无线及有线宽频通讯使用。


根据该备忘录,FCC与NTIA(National Telecommunications and Information Administration)展开相关研究工作,在当时已经被国家或其他业者使用的2200MHz频宽中,筛选未来能够提供行动通讯使用的频段。


FCC于国家宽频计画中对于宽频使用频段提出多项规划,例如:一、必须在未来10年内新增500MHz提供宽频使用,其中在5年内须在255MHz-3.7GHz范围内释出300MHz;二、在2.3GHz Wireless Communication Service频段上释出20MHz供行动宽频使用;三、FCC需拍卖upper 700MHz D Block上10MHz,此频段需与公共安全宽频服务技术相容;四、拍卖AWS(Advanced Wireless Service)上60MHz频宽,其中20MHz来自联邦政府现在使用的频段;五、提供90MHz作为Mobi​​le Satellite Spectrum;最后,制定相关规范以重新规划过去TV band使用的120MHz频宽。FCC于2015年7月表示,目前已经达成国家宽频计画的5年目标,总共已经释出共245MHz频宽做为行动宽频通讯使用。


面对5G通讯时代的来临,FCC于2015年10月公布Notice of Proposed Rulemaking (FCC 15-138),针对24GHz以上频段,FCC认为过去因为高频容易衰减且无法绕射等因素,限制其在行动通讯领域的应用,但随通讯技术的演进,这些高频段具备大容量、高速等特性,将成为提供未来5G行动通讯使用极具潜力的候选频段,因此FCC认为应在此时提前建立毫米波( millimeter wave)应用于行动通讯服务的规范框架。


结论

长期规划以6GHz以上频段满足行动通讯的频谱使用需求

随通讯技术的长足发展,过去高频因为传输衰减与无法绕射等被认为不适合作为行动通讯使用的缺点逐渐获得解决,同时高频具备大容量、高速传输的特性,预期能够满足未来行动传输的要求,因此国际电信组织与各国科研机构也展开6GHz以上频段提供行动通讯频谱的相关研究,提早确保行动频谱长期稳定供应,以利推动通讯技术与产业的发展。


英美日韩已经初步规划可能的候选频段,其中,日本总务省建议频段包含8.4GHz、14GHz、28GHz、40GHz、48GHz、70GHz与80GHz等,韩国未来创造科学部建议的候选频段范围介于25.25-86GHz间,英国Ofcom建议5.9-100GHz中多个频段,但目前多仍处于技术研究阶段。


而美国FCC采取更积极规画方式,于2015年10月发表Notice of Proposed Rulemaking寻求外界相关意见,除将27.5-28.35GHz、37-38.6GHz、38.6-40GHz与64-71GHz与列为候选频段外,同时也事先规画各频段执照取得方式,提前整备相关制度法规环境,提供未来5G通讯发展一个完整的法规与商业运作环境,以和技术发展达到相辅相成的效果。 (本文作者为资策会MIC产业分析师)


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