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2019年中国无线电应用与管理发展形势展望

2019-06-21

中国计算机报 2019年12期
关键词:频段联网频率

2018年,随着《中华人民共和国无线电频率划分规定》《遥感和空间科学卫星无线电频率和轨道资源使用规划(2019—2025年)(征求意见稿)》《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905~5925MHz频段的管理规定(暂行)》的颁布实施,5G、物联网、车联网等新技术蓬勃发展,频率资源稀缺性进一步显现,空中电波秩序日益复杂。展望2019年,5G、物联网及车联网相关产业将加速布局,产业边界融合创新进入新阶段。如何统筹配置频率轨道资源满足相关产业发展需求,保障国家重大战略的实施,是2019年无线电管理工作面臨的机遇和挑战。

对2019年形势的基本判断

当前,以无线、宽带、移动、泛在为特征的新一代网络建设和创新应用不断加速,数字化、网络化、智能化的生产生活正在成为现实。2018年,我国5G、物联网、自动驾驶、无人机等无线技术应用蓬勃发展,无线电管理法律法规建设取得重大进展。频谱作为信息经济时代稀缺的战略性资源,在经济建设和国防建设中的价值日益凸显。展望2019年,5G、物联网、车联网等相关产业将加速布局,产业边界融合创新进入新阶段。与此同时,我国还面临着频谱资源需求持续增加、低功耗广域物联网协同发展、进一步加强无人机管理等问题,对无线电管理工作提出了更高的要求。

无线电技术应用创新活跃

十八大以来,我国深入实施创新驱动发展战略,科技创新能力不断提升,战略高新技术不断突破。信息通信技术是新一轮科技革命中创新最活跃、交叉最密集、渗透性最强的技术,以无线、宽带、移动、泛在为特征的新一代网络建设和创新应用不断推动信息通信技术群体性突破,科技创新空前活跃。世界知识产权组织(WIPO)2018年发布的报告显示,信息通信技术是国际专利申请中占比最高的技术领域。在全球专利申请中中国信息通信技术行业专利申请数量最多,占总专利申请数量的16.7%。中国的华为和中兴分别以4024项专利申请和2965项专利申请成为公司申请排行榜的前两名。当前,5G、物联网、自动驾驶、无人机、卫星互联网、人工智能等新兴无线相关技术应用不断成为全球最受关注的战略新兴技术。

2019年,随着美国、英国、韩国、中国、日本等国5G试商用的发展,各国信息基础设施又一次大规模升级,全球信息通信产业又一次面临技术跃迁和产业升级的重大机遇。物联网、车联网、无人机、机器人、虚拟现实、增强现实等无线电相关新兴技术将日益成熟,智能制造、智慧城市发展的一些瓶颈有望取得突破,产业化进程进一步加速。

无线电管理法律继续丰富

2018年我国无线电管理法律法规体系取得了新进展。工信部陆续出台系列政策法规,包括:《无线电频率使用率要求及核查管理暂行规定》,自2018年1月1日起施行;新修订版的《中华人民共和国无线电频率划分规定》(以下简称《划分规定》)自2018年7月1日起施行;制定《无线电干扰投诉和查处工作实施细则》,自2018年10月8日起施行;颁布《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905~5925MHz频段管理规定(暂行)》,自2018年12月1日起施行。还发布了《关于对地静止轨道卫星固定业务Ka频段设置使用动中通地球站相关事宜的通知》《遥感和空间科学卫星无线电频率和轨道资源使用规划(2019—2025年)》《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》等征求意见稿。这些政策法规的出台使无线电管理法律法规建设取得重大进展。

2019年,工业和信息化部将进一步加强无线电管理法制建设和依法行政能力。首先,依照WRC-15对部分《无线电规则》有关国际无线电频率划分的规定的修改,为5G频率和卫星频率轨道资源储备频率、调整业务使用范围等,持续宣贯落实《划分规定》。其次,继续推进与《划分规定》配套的频率规划、频率台(站)许可、国际协调等规章、规范性文件的制修订。同时,深入推进与《中国人民共和国无线电管理条例》配套的依法行政,规范行政许可、行政处罚、行政强制等行为。

5G频率标准化进一步提速

积极参与和推进5G频谱规划及标准化工作。工业和信息化部批复4.8~5.0GHz、24.75~27.5GHz和37~42.5GHz频段用于我国5G技术研发试验。工业和信息化部于2017年11月公布了3000~5000MHz频段内的5G中频段频率规划,对我国5G系统技术研发、试验和标准等制定以及产业链成熟起到重要先导作用。目前,我国正有序开展5G高频段(毫米波)研究,积极参与国际电信联盟(ITU)关于24.75~27.5GH、37~42.5GHz频段5G系统与现有同频段和邻频段业务的兼容性研究,推动26GHz和39GHz成为全球统一5G频段。

5G标准化工作第一阶段R15,已经于2018年6月正式完成,并于9月冻结。目前,3GPP正在讨论满足ITU全部要求的完整5G最终标准R16的内容,预计2019年12月完成,2020年3月实现5G全面商用。

物联网产业生态体系完善

物联网正在进入实质性发展阶段。物联网是传感技术、数据采集传输与处理技术、信息安全技术等多种关键技术交叉融合的结果。2017年以来,全球物联网设备市场、应用项目进入爆发式增长态势。技术进步及规模效应使物联网传感器成本不断下降。全球传感器平均销售单价从2010年到2018年下降50%。成本的降低有力推动物联网部署加速,全球物联网连接设备数在2017年首次超过全球人口数量,达到84亿台,2018年差距将进一步拉大。物联网应用技术向着智能化、便利化、低功耗和小型化的方向持续演进。MEMS技术的成熟,使得物联网终端小型化、微型化成为可能。NB-IoT和loRa等低功耗广域物联网(LPWAN)的规模化部署推动智能抄表、环境监测等领域的物联网市场不断扩大。智慧城市、工业物联网、车联网、智能家居成为四大主流应用领域。我国物联网市场规模突破1万亿元大关,年复合增长率超过20%。BAT等互联网巨头和三大运营商纷纷加大物联网领域投入力度,物联网云平台成为巨头竞争的核心领域。

2019年,我国物联网生态体系将进一步完善,市场规模继续快速扩张。随着物联网规模化部署的开展,主流传感器成本有望进一步下降,公共服务体系进一步完善。运营商将加强物联网战略部署,强化与智能家居、车联网、智慧城市等细分领域厂商合作,扩大试点应用,推进规模化商用进程。物联网平台方面互联网巨头的平台优势将更为突出,平台体系建设日益成熟。同时,人工智能(AI)、区块链、边缘计算等新兴技术将加快与物联网融合,推动物联网向智联网方向发展。

需要关注的几个问题

新技术应用对频谱资源需求持续增加

一是我國5G商用对高中低三个频段频谱资源均提出了巨大的新需求。目前,我国5G高频和低频规划尚未落地,对5G的三大类应用场景尚未能形成有效全覆盖。26GHz、28GHz和39GHz频段是较有潜力的5G高频全球统一频段,我国主要支持26GHz和39GHz频段。二是我国高频段、大带宽的射频器件、测量仪器设备产业起步较晚,一直是我国5G产业发展面临的较大瓶颈。国内展开5G布局的相关企业并不多,在技术专利拥有、产业基础储备上存在明显差距,在设备、材料、流片和封装等方面相对薄弱。三是虽然为智能网联汽车规划了5905~5925MHz频段共20MHz带宽的专用频率资源,用于直连通信技术。但是对智能网联汽车实现目标探测、距离方位信息确认的核心器件——车载毫米波雷达并未规划专用频率。当前毫米波雷达使用的主要频段主要包括24GHz和77GHz频段,由于研发技术不断推进,77GHz频段的技术优势不断凸显,未来全球77GHz车载雷达将成为趋势。

《划分规定》对无线电管理提出更高要求

《划分规定》属于部门规章,主要用于规定在我国国内各个无线电频段的划分情况,规范我国国内各行业各部门的无线电频率使用情况。2018年版《划分规定》综合了根据《无线电规则(2016年版)》有关全球划分、第三区划分的修订情况、WRC-15议题第有关结论、国内无线电业务发展规划和现状、国内全部用频单位协调意见和建议来进行了全面的修订,力求指导用频单位合理、有效、节约地使用无线电频谱资源。

目前,国际5G频率划分几乎完成并临近网络部署阶段,需要分配额外的频率资源并与空间业务频率完成划分协调;全球下一代卫星互联网发展迅速,空间业务频率资源紧缺,急需进行与其他业务的协调、优化使用频段等问题需要从顶层划分进行解决。

依据《划分规定》出台的一系列文件都是《划分规定》对无线电管理实际工作做出的具体要求的体现,例如,《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905~5925MHz频段管理规定(暂行)》对于促进我国智能网联汽车产品研发、标准制定及产业链成熟将起到重要先导作用;《关于对地静止轨道卫星固定业务Ka频段设置使用动中通地球站相关事宜的通知》为适应卫星通信业务的发展,推动Ka频段高通量卫星的广泛应用具有较强的指导意义;《遥感和空间科学卫星无线电频率和轨道资源使用规划(2019—2025年)》拟对未来遥感和空间科学卫星的发展需要,合理规划卫星无线电频率和轨道资源。

民用无人机管理仍需进一步加强

虽然早在2015年,工业和信息化部就发布了《工业和信息化部关于无人驾驶航空器系统频率使用事宜的通知》,规划840.5~845MHz、1430~1444MHz和2408~2440MHz频段用于无人驾驶航空器系统。

但实际上我国全部早期以及目前的民用无人机在328~352MHz、400~449MHz、560~760MHz、5.8GHz等频段均有使用,用频混乱。因此,该项规定实施的事后监管也并未强制落实。

由于无人机管控工作缺少顶层和更加细化的法律法规、标准规范的有力支撑,无人机这一新兴产业的有序发展也面临很大的困难。无人机违规用频导致了一系列通信干扰、危害公共安全的事件发生。因此,对民用无人机的无线电管理亟需进一步加强。

低功耗广域物联网协同发展需求凸显

低功耗广域物联网技术分为两类,一类是工作于授权频谱下的以NB-IoT为代表的蜂窝通信技术,另一类是工作于未授权频谱的以LoRa为代表的非蜂窝通信技术。NB-IoT的优点是规范、严谨、全网,而LoRa则是开放、定制、灵活。这种差异也决定了NB-IoT与LoRa在基础性能上各有所长——NB-IoT是全程全网覆盖的一张公共网络,而LoRa则更加开放、定制、灵活,容易建成企业和城市定制的专有网络。因此,低功耗广域物联网方面,LoRa与NB-IoT之间更多的是互补关系。大多数运营商在大力发展NB-IoT的同时,对于LoRa网络部署也不放弃,而是致力于推动两种网络协同和融合发展,互联网巨头也纷纷抢抓LoRa网络的发展机遇2018年4月,阿里云与浙江联通联手,开始试商用基于LoRa技术的物联网平台。浙江联通也将在杭州和宁波部署一个LoRaWAN网络,以扩大其物联网网络服务的范围。2018年7月,腾讯宣布在最高层面加入LoRa联盟,进一步加快我国LoRaWAN技术的推广应用。2018年8月,中国铁塔宣布将为阿里巴巴的基于LoRa技术的物联网建设提供遍布全国的站址资源支撑服务。中移物联网有限公司也宣布将与阿里云IoT合作,联合发布“中移天枢”智能云模组,全面接入支持LoRa网络的阿里云IoT物联网操作系统AliOS Things。国际上,目前全球已有83家运营商支持LoRa,超过100个国家部署了LoRa网络。

应采取的对策建议

积极发力部署5G频率标准产业各个方面

一是充分研究和推动高频段频率规划进度。在5G中频段资源规划出台的基础上,继续加快5G低频和毫米波频段频率规划部署的进度,早日形成我国5G频率“低—中—高”频段全覆盖格局,为5G长远发展保障充足频率资源。二是应持续加强开放合作,全力参与5G国际标准制定,积极推动全球统一5G标准。三是在多天线技术增强、车联网、语音业务增强等方面,我国应争取更多的牵头机会并与国外运营商和设备商积极沟通合作,共同推动5G技术标准的发展,提升产业协同发展和国际化发展。四是对我国高频器件产业开展基础储备,通过政策、资金倾斜鼓励高频段、大带宽的射频器件、测量仪器设备厂商开展专项技术突破,推动5G芯片核心技术、产品的协同研发,进一步提升我国5G芯片、产品在国际市场的核心竞争力。

深入推进《划分规定》宣贯实施修订工作

频率的划分、规划、分配、指配是一个动态的过程,先进技术取代落后技术,高效技术淘汰低效技术是发展的必然,这种发展需要经过一定的过程,因此需要在稍高的层面提前考虑全局。《划分规定》是我国规划、分配、指配无线电频谱资源的基础。国家本着实事求是、适度超前的原则对其进行了修订,既考虑了国际国内无线电技术和应用的发展,也研究了国内各相关部门、行业对无线电频谱资源的中长期需求,符合我国频率资源使用现状,并对无线电技术和业务的未来发展提供保障,能够与我国的5G、空间业务等频率和卫星轨道资源战略规划相辅相成。因此,需要各用频行业和部门持续推进《划分规定》的贯彻落实工作。国家管理机构也应紧随ITU《无线电规则》对《划分规定》进行及时修订。这样既符合国际惯例,還能实现协调平衡国内外各方的无线电频率资源使用、无线电业务发展利益等目的,既维护了在国际上我国的无线电频率资源使用权益,也规范了国内无线电设备的管理。

进一步加强民用无人机无线电管理工作

一是有针对性的进行民用无人机的无线电频率占用度监测统计,并逐步规范化、常态化对无人机无线电频率使用情况的统计,目的是掌握已分配频率的实际使用情况,为实时监测无人机使用、事后分析频率规划的有效性、实现频谱资源的高效利用提供基础。二是加强技术研究和设施建设。为有效地开展无人机无线电监控工作,结合现有无线电监测网基础,增加无人机频率监测能力。三是加快法规标准体系建设。研究发展我国民用无人机的管理措施以及相应的政策、法规、标准等规章制度,规范民用无人机系统相关通信设备的生产和使用,规范频率合理使用,整顿用频秩序等。四是规范民用无人机反制设备的使用。提升民航、公安等相关部门无人机监控平台的联网能力,积极做到对无人机目标的精准识别,引导各部门联动和协调反制设备工作,在最大限度地减小对周围电磁环境造成干扰等影响的基础上,对违规无人机进行精准压制,进而有效维护空中电波秩序。

统筹做好LPWAN协同发展所需的频率管理

从纯技术角度来看,由于在不同低功耗广连接适用场景上各有优势,LoRa和NB-IoT等不同LPWA技术需要协同发展,以满足物联网碎片化的市场和多样化的需求。一些领域例如偏远农场和山区的智慧农业上LoRa更适合一些,另一些领域例如需要频繁通信并且确保良好服务质量的自动化生产中NB-IoT更适合一些。但是更多的领域则是同时存在着多种场景需求,LoRa和NB-IoT技术需要联合甚至融合发展,从而最经济有效地满足需求,创造更多新的可能。相对NB-IoT而言,现有LoRaWAN项目的发展较为分散无序,用频也缺乏明确规范,目前多数在使用470~510MHz频段。但是免许可频段并非意味着不做监管任其无序发展。因此,政策上需要明确LoRaWAN是否适用微功率短距离发射设备管理规定,是否需要出台专用频率等问题,以引导和规范LoRa产业生态的健康发展。另外,从推进物联网应用整体融合发展的角度来说,也应鼓励运营商积极开展loRa网络部署,发展更大的LPWA网络来提升物联网服务价值和空间,减少碎片化发展带来的不利。

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