王 坦
(國家無線電監測中心,北京 100037)
國際電信聯盟(ITU)的世界無線電通信大會(WRC)是全球無線電領域立法締約的最高級別會議,通常每三至四年召開一次。大會主要審議和修訂《無線電規則》這一事關各國使用無線電頻譜和衛星軌道資源權益方面的國際條約,以便使有限的無線電頻譜和衛星軌道資源得到更加合理、有效的利用,為各種無線電業務的有序開展保障頻譜資源。國際移動通信系統(IMT),作為全球無線電應用的重要內容之一,在歷屆多次大會的議程中均占有重要地位。
2019年11月底,2019年世界無線電通信大會(WRC-19)在埃及沙姆沙伊赫落下帷幕。來自國際電聯193個成員國、900個部門成員以及國際與行業組織、相關廠商等近4,000名代表參加了會議。WRC-19大會就5G 毫米波、高空平臺通信頻率規劃,鐵路和交通通信頻率協調一致,低軌星座衛星使用頻段及規則等多項重要議題達成共識,其結果將對無線電技術、應用及與相關產業融合發展帶來深遠影響。同時,WRC-19還確定了WRC-23大會需要審議的新議項,其中有多項與IMT 系統未來頻率規劃有關。這些議項將成為未來幾年全球關注與研究的熱點,對移動通信產業的發展產生重要導向作用。
在介紹WRC-23有關IMT 新議項之前,本節對歷屆WRC 大會相關議項進行簡要回顧。隨著移動通信的技術發展,人們對移動多媒體應用需求的快速增加,IMT 新增頻率的議項是WRC 的常客,且呈現出頻段數量越來越多、頻段越來越高、帶寬越來越大、設立議項頻次越來越高等顯著的特征,如圖1所示。尤其是WRC-15與WRC-19形成了連續兩屆大會均有IMT 新增頻率議項的記錄。其中,WRC-19大會為5G 毫米波明確了總計17.25 GHz頻段,是此前歷屆大會IMT 標識頻段總和(約1.9 GHz[1])的9倍。這些頻段為全球IMT 產業的快速和持續發展提供了重要的資源保障。而WRC-23再一次為IMT 系統頻率設立了新議項,這意味著連續三屆大會均有IMT 新議項,可謂史無前例。
通常,WRC 大會共有十項議程。其中,第一項議程通常是根據各類無線電業務未來發展的新需求,在特定頻段完成新的頻率劃分、規劃或修訂有關規則等事宜。此外,在第九項議程“審議并批準無線電通信局主任報告”的第9.1項中,還有一部分來自無線電通信部門設立的新的研究議項,與部分頻段頻率規劃也有一定關聯。這兩部分內容構成了下屆WRC 大會待研新議項的重點。此外,其他議程一般為常設議程,例如第七項議程考慮為衛星網絡頻率指配的提前公布、協調、通知和登記程序做出修改,第八項議程審議主管部門有關刪除其國家腳注或將其國名從腳注中刪除的請求等[2]。

圖1 歷屆WRC大會IMT有關議項及頻段信息(AI: Agenda Item)
對此,WRC-19大會最終為WRC-23大會在第一項議程中確立了19項新議項[3],編號為1.1至1.19;在第9.1下確立了4項新議項,編號為9.1.a 至9.1.d。進一步,WRC-23大會第一次籌備會議(CPM23-1)根據各議項涉及無線電業務的不同,在大會籌備會議(CPM)報告草案的提綱中對議項進行了章節劃分[2],如表1所示。其中,第1章的5項議題均與IMT 系統有關。

表1 提交WRC-23的CPM報告草案的議項章節及分組安排
本節重點介紹并分析與IMT 系統有關的以下幾個議項:
議項1.1:在4800-4990 MHz 頻段研究IMT 系統對國際空域和水域中航空和水上移動業務電臺的保護問題。
議項1.2:審議確定將3300-3400 MHz,3600-3800 MHz,6425-7025 MHz,7025-7125 MHz 和10.0-10.5 GHz 頻段用于國際移動通信(IMT)的問題。
議項1.3:在1區3600-3800 MHz 頻段將移動業務作為主要業務等問題。
議項1.4:在全球或區域范圍內,在已為IMT 確定的2.7 GHz以下的某些頻段內的移動業務中,將高空平臺臺站用作IMT 基站的問題。
議項1.5:在1區就470-694 MHz 頻段采取可能的規則行動。
議項9.1.c:在固定業務作為主要劃分的頻段內,研究將IMT用于固定無線寬帶的問題。
議 項1.1 是WRC-15 大 會IMT 議 項 的 延 續。WRC-15 在6 GHz 以下頻段范圍內為IMT 明確了多個頻段(圖1)。其中,中國作為4800-4990 MHz 頻段IMT 應用的發起國之一,推動了該頻段的IMT 劃分研究。然而,由于歐美一些國家在該頻段已經部署了航空移動業務(AMS),國際上對該頻段標識用于IMT存在較大分歧,使得WRC-15大會標識使用該頻段的國家在沿海地區部署IMT 臺站時必須具備一個非常嚴格的功率限值。這不僅造成中國在該頻段未能標識IMT 應用,也使得全球以腳注(5.441B)標識該頻段的國家僅有4個[4]。
此后,為促進5G 發展的同時保護現有無線電業務,WRC-19大會設立了關于腳注5.441B 的議項,繼續研究審議4800-4990 MHz 頻段IMT 臺站保護AMS 所需的功率限值。經過WRC-19大會的討論,中國成功加入了該頻段標識腳注,同時加入的還有俄羅斯、巴西、南非、伊朗、尼日尼亞等,使得腳注國家總計40余個。這對該頻段IMT 國際化應用、產業鏈加速成熟將起到重大推動作用。
然而,全球對該頻段腳注中的功率限制仍然有爭議。在WRC-19大會之后,腳注5.441B 仍要求其所規定的功率通量密度(pfd)限值標準需在WRC-23上復審。這就是議項1.1需要重點解決的問題,也即研究有關保護位于國際空域或水域(即各國領土以外)并工作于4800-4990 MHz 頻段的航空和水上移動業務電臺的技術和規則條件。根據CPM23-1會議安排,該議項主要由ITU-R 第五研究組(SG5)的5D 工作組牽頭開展。
議項1.2 是WRC-23 大會IMT 新增頻段的核心議項。在WRC-19大會召開之前以及會議期間,在討論IMT 新增頻段議項時,全球普遍存在一種觀點:WRC-15及之前的大會重點面向6 GHz 以下的IMT 頻段,以中(3-6 GHz)、低(3 GHz 以下)頻段為主;而WRC-19 大會則重點尋找24-86 GHz 范圍的毫米波頻段,也即高頻段(24 GHz 以上)。因此,WRC-23將考慮6-24 GHz 等余下的頻段范圍,且再次以中頻段為主。
對此,WRC-19 大會前,全球多個區域電信組織和國家提出了研究頻段范圍或具體頻段的建議,總的范圍約為3-24 GHz。經過大會的持續討論,部分達成一致的頻段,均列入了議項1.2開展研究。與前幾屆大會IMT 有關議項不同的是,本次大會的研究頻段多數是針對特定區域的:3600-3800 MHz 和3300-3400 MHz(2區);3300-3400 MHz(1區);7025-7125 MHz(全球);6425-7025 MHz(1區);10.0-10.5 GHz(2區)。
此外,還有部分有爭議的頻段或研究內容,則形成了議項1.3和議項9.1.c,將在下文介紹。
議項1.2同樣由5D 工作組負責,其主要研究過程大體可分為兩個階段。第一階段是開展與候選頻段有關的IMT 系統新的技術特性、操作特性和部署方案等研究,以及傳播特性研究,此外還包括梳理同鄰頻相關無線電業務的保護要求,這部分內容ITU要求于2021年6月15日之前完成;第二階段是開展并及時完成共用和兼容性研究,以酌情確保對這些頻段及相鄰頻段內已有主要業務劃分的業務提供保護,不對其施加額外規則或技術限制。最終形成的研究結論和建議供WRC-23大會決策。
3600-3800 MHz 頻段是移動通信產業的潛在目標頻段之一。歐洲已將此頻段納入5G 路線圖中,作為5G 中頻段頻譜的一部分;美國也正在積極采取措施,研究將該頻段用于5G 的機會。然而,該頻段也是C 頻段衛星下行的重要頻段,在全球有著普遍的使用。因此,是否將該頻段納入1.2議項開展研究,WRC-19大會進行了激烈的討論。最終僅有2區(美洲地區)將該頻段放入了議項1.2,3區(亞太地區)對該頻段并未達成一致意見因此不采取任何行動,而1區(歐洲、非洲、中東等地區)則取得了一定的進展,形成了議項1.3。
在上一版《無線電規則》中,在3600-3800 MHz 頻段,1區的移動業務僅為次要業務劃分。議項1.3將在WRC-23之前酌情開展有關在1區該頻段和相鄰頻段內移動業務和以主要業務條件獲得劃分的其他業務之間的共用和兼容性研究,確保對以主要使用條件獲得劃分的業務提供保護,同時不對現有業務及其未來發展施加不必要的限制。基于這些研究,WRC-23大會將審議是否將該頻段中的移動業務劃分提升為主要業務劃分并采取適當的規則行動。
也即,1區將試圖通過議項1.3為該頻段移動業務進行地位提升,在規則層面為后續用于移動通信做出積極調整。由于沒有明確指出該頻段將用于IMT,從移動業務劃分提升的角度,該議項在ITU-R 由5A 工作組負責。
議項1.4的目的是將2.7 GHz 以下的某些IMT 頻段研究用于高空平臺臺站(HAPS),以作為高空平臺基站(HIBS)的可行性。HAPS 的概念最早出現于20世紀70年代,指位于距離地面18到50千米的空中通信平臺站。它相對于地球準靜止,具有通信范圍大、時延低等特點,能夠為偏遠地區和惡劣地形條件下的地區建設關口站或開展大容量通信服務提供便捷、經濟的解決方案。特別是在地震、洪水等嚴重自然災害導致常規通信系統癱瘓時,HAPS 還能夠快速地提供有效應急通信服務。
議項1.4 此次涉及的頻段主要包括:694-960 MHz;1710-1885 MHz(1710-1815 MHz 在3 區將僅用于上行鏈路);2500-2690 MHz(2500-2535 MHz 在3區將僅用于上行鏈路,3區不包括2655-2690 MHz)。
該議項的研究工作在ITU-R 由5D 工作組負責。與議項1.2類似,其研究過程也可大體分為技術和操作特性等準備階段,以及與現有無線電業務的共用和兼容性研究階段。
議項1.5是在WRC-15大會時1區國家提出的,未成功納入WRC-19大會議項,并最終順延成為WRC-23大會議項。該議項僅針對1區,主要內容是審議470-960 MHz 頻段內現有業務的頻譜使用情況并研究這些業務的頻譜需求,特別是廣播和移動業務的頻譜需求;酌情開展470-694 MHz 頻段中廣播與移動業務之間的共用和兼容性研究,并考慮對1區470-694 MHz 頻段采取可能的規則行動。
簡而言之,該議項考慮的是470-694 MHz 的廣播業務能否進一步釋放現有頻率用于移動通信發展。歷史上,廣播電視頻段由模擬轉數字技術的過程中,曾釋放出了部分頻段用于移動通信,被人們稱為“數字紅利”。隨著移動通信技術的發展,現階段越來越多的廣播通信需求可以由移動通信的蜂窩組網來分擔,同時實現了對頻譜更加高效的使用。470-694 MHz 頻段是歐洲5G 路線圖中的潛在候選頻段之一,同時也受到來自阿聯酋在內的阿拉伯國家的支持。但在全球范圍內,許多國家尤其是部分發展中國家仍然將廣播業務作為通信廣覆蓋的重要手段之一。因此,該議項最終限定在1區國家的范圍。
議項1.5由ITU-R 第六研究組(SG6)專設工作組TG 6/1負責。其工作流程預計與議項1.2、1.4類似,不再闡述。
在討論“IMT 中頻段議項”也即議項1.2時,阿拉伯國家提出在部分頻段將IMT 技術用于固定業務的主要劃分下,作為寬帶無線接入技術之一,并新穎地提出了在固定業務劃分下將頻段標識用于IMT 的規則用語。該提議受到了來自全球的廣泛關注。一些國家認為,IMT 從設立開始,就屬于移動業務下的一種“應用”,不應與固定業務攪在一起。事實上,關于固定業務與移動業務邊界模糊的問題,在ITU 有著長期的、持續的討論。然而,IMT 作為移動業務類型的大體量的應用,如果以此打破了固定業務的邊界,對現有的規則體系確實是一種挑戰。
經過反復討論,大會最終將該問題從議項1.2中獨立出來,設立了議項9.1.c,不針對具體頻段,偏重于規則層面探討在固定業務作為主要劃分的頻段內,將IMT 用于固定無線寬帶的問題。
圖2對WRC-23大會IMT 有關議項頻段的分布情況做了整理。可以看出,相關議項的頻段集中在10.5 GHz 以下的中、低頻段。其中,為IMT 尋找新增頻段的議項1.2,涉及的頻段帶寬總和顯著大于其他相關議題,可以預期也是此研究周期的重點內容。

圖2 WRC-23大會IMT有關議項頻段分布示意圖
進一步結合各議項涉及頻段帶寬和1、2、3區的研究差異進行分析,如圖3所示,有以下發現。一是由于額外考慮了UHF廣播頻段,1區此次涉及IMT 的議項頻段帶寬總和最大。二是雖然1區與2區在議項1.2上聚焦的頻段不同,分別在6 GHz 和10 GHz,但二者作為IMT 新增頻段帶寬差距不大。反觀3區,由于在議項1.2上僅有100 MHz 的可研究范圍,在研究儲備頻段總量上顯著落后于1區和2區。

圖3 WRC-23大會IMT相關議項1/2/3區涉及帶寬對比
“兵馬未動,糧草先行”,從未來發展看,作為3區國家,我國在積極投入WRC-23大會新議題研究的同時,還應緊跟國際形勢的發展變化,積極探索IMT 未來發展所需的頻率規劃研究和儲備工作,為5G 中后期已至6G 時期移動通信的持續發展奠定資源基礎。