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保护卫星业务使用的关键频谱
2015/12/29 15:46:15    国际电联(ITU)
2015年11月2-27日,世界无线电通信大会(WRC-15)将在日内瓦召开,会上将解决一系列对卫星产业而言具有重大意义的问题,尤其是卫星频率分配的协调问题,原因是卫星系统拥有广阔的、常常是全球性的覆盖范围。对有效利用对地静止弧和频谱而言,卫星协调程序也至关重要。因此,ESOA支持依据不同的WRC-15议项(议项1.6、议项1.9)来对卫星业务做新的分配,并采纳其他规定来推动卫星业务的运营,如依据议项1.5、议项1.8、议项7和议项9。

不过,ESOA有关WRC-15的努力和工作主要集中于保证各项卫星业务在当前和未来的持续可用。出于在WRC-15(C频段)或WRC-19(Ka频段)上对IMT共用问题开展研究的目的,目前正在考虑关于在C频段(3400-4200MHz)和Ka频段(27.5-29.5GHz)上为地面国际移动通信(IMT)确定两个关键卫星频段的提案。


C频段


C频段频谱用于众多重要的卫星应用中,如银行、移动干线、石油和天然气勘探、海事服务、间接针对电缆前端和直接针对成百万终端用户的广播分发、气象数据的分发、远程医疗、人道主义机构、灾害管理以及政府服务等。在许多地区,C频段卫星系统提供了唯一可靠的通信基础设施,例如,在拥有广阔的崎岖地形的国家以及在众多的农村与偏远地区。当遭遇灾害和地面基础设施遭到摧毁的时候,C频段卫星服务也将首先派上用场。在灾后恢复和实现通信方面,ESOA成员国常常为国际电联和更多的人道主义组织提供支持。仅在2015年,在多场灾害中,包括缅甸的洪水、瓦努阿图的热带气旋、尼泊尔的地震,均得到了C频段卫星服务的支持。此外,现有180多颗对地静止卫星工作于C频段。


Ka频段


Ka频段代表了一种增长的卫星频段。今天,投入运营的对地静止卫星轨道(GSO)Ka频段卫星系统数量超过60个。随着C频段和Ku频段变得越来越饱和,卫星行业现正开始投资Ka频段,原因是在未来几年,大多数新的宽带和其他卫星将部署应用高通量的Ka频段技术。因此,Ka频段卫星的数量将显著增加。

Ka频段卫星技术提供了更高的频谱效率,使发送更大的通信流量成为可能。Ka频段为许多行业提供了一种富有吸引力的技术,原因是它拥有更小的终端用户天线(VSAT),提高了移动性,具有更大的带宽和速度,以及高效费比的网络部署方案。

在接下来的十年里,随着干线和蜂窝主干业务、宽带接入、企业网络和政府通信扩至全球范围,为实现更好的通信应用,对更大Ka频段卫星容量的需求有望进一步增长。到2020年,将有100多个工作于Ka频段上的对地静止卫星系统和若干个工作于Ka频段上的非对地静止卫星系统。


移动宽带使用的频谱


对移动数据业务的需求持续增长,必须找到适当的解决方案以满足这种增长的需要。不过,正如确定任何有关IMT的频谱都将直接影响现有的业务,重要的是要仔细考虑IMT的需求以及哪些频段最适合用来满足需要。国际电联开展的广泛研究表明,在C频段上IMT与FSS之间实现共用需要在FSS地球站周边设置大的“隔离区”,以防止出现干扰。在Ka频段上的共用也将需要类似的限制。

不应自动假定因移动需求的增长而需更多的频谱。还存在其他的技术解决方案可用来提高移动网络的容量:
- 可部署应用频谱效率更高的技术(如MIMO和波束成型技术)。
- 可将通信流量从移动网络卸载至替代技术上,如Wi-Fi(注意:目前很少使用5GHz Wi-Fi频段)。
- 可建设额外的站点,以增加对IMT频谱的再用。

同样重要的是确保充分利用已为IMT确定的频谱。由频谱专家LS telcom开展完成的一项研究,对90多个国家的许可数据进行了检查。研究工作旨在检查应该用于IMT业务且可以用于IMT业务的频谱是否都已可用,并进一步检查了对20个监管机构所做调查研究的结果,以评估许可之频谱是否得到了实际应用。研究发现:
- 70%的频谱在世界多数地区已获得试用许可,这些频谱应可方便地用于IMT业务。
- 多数国家应能从区域协调的频谱中找到至少另一个150MHz的IMT频谱。
- 几乎每个国家都能找到至少另一个200MHz的频谱,它确定可用于IMT业务,但并不一定是完全协调的。
- 在世界许多地方,700MHz频段仍有待获得使用许可。
- 除欧盟以外,2600MHz频段仍有待获得使用许可,它代表了近200MHz的IMT频谱。
- 迄今为止,欧盟拥有的、已获许可用于IMT业务的频谱最多。不过,这仍仅占约确定可用于IMT业务并可能得到许可频谱的三分之二。尽管拥有已获许可用于IMT业务的最多频谱,但相对于国际电联预测的、到2015年时所需的频谱数量而言,此数量仍低于50%。
- 在世界其他地方,已获许可用于IMT业务的频谱数量不足潜在可用频谱数量的50%。
- 尽管近80%的许可频谱由获得许可的运营商使用,但使用获得许可的时分双工(TDD)频谱的使用率大约只有50%左右。

此外,多项研究(包括LS telcom开展的研究)表明,对IMT频谱需求所做的预测被夸大了。这些研究工作确定了在建模中存在的缺陷,以及在用于推导IMT预测结果的假设中存在的缺陷。地面移动行业本身就开展了委托研究,以显示C频段对IMT的经济价值。这些研究忽略了重新分配的成本及其对现有用户的影响;为夸大结果,采用了一种不正确的方法来计算和使用无法比较的基准。因此,我们认为,这些预测和经济评估结果不应作为在WRC-15上做出重要决定的依据。


经验教训和未来展望


在WRC-07上确定将C频段用于IMT的频谱,使得卫星运营商更难获得授权来部署地球站,尽管事实是目前IMT很少使用该频段。ESOA认为,WRC-15不应采取任何进一步确定将C频段用于IMT频谱的行动,原因是没有这个必要,并且它将对卫星系统造成更多的负面影响,尤其是现有的业务常常只能通过卫星来提供,例如,在出现灾难的情况下。

在WRC-15上,为未来WRC-19的一个议程项提出了一项新的提案,以期为IMT寻求额外的频谱,以支持5G系统的发展。ESOA并不反对这样一个议程项,但ESOA建议:
(i)避免对其他业务造成不必要的影响,如广泛部署于Ka频段上的那些业务;
(ii)避免“一个新的议项1.1场景”,它一直存在分歧、存在争议以及是资源密集型的。ESOA主张,确定任何频率都应遵循以下指导原则,即保护和排除难以实现共用的频段,或者因现有的、已分配业务的特性,这种情况甚至是不可能的。

5G现仍处于开发阶段,因此,目前的主要目标是在“毫米波”频段上为非常高的数据速率分配新的频谱,原因是需要非常大的带宽,至少是1GHz的连续带宽。一个双赢的、能够满足5G需求的解决方案可能要求对现有的用户造成的影响降至最低或者不造成任何影响,以及具备协调全球5G频谱的潜力:解决方案将是采用31 GHz以上的频段。

作者简介:
Rupert Pearce,EMEA卫星运营商协会(ESOA)主席、Inmarsat首席执行官。查询进一步信息,请访问官方网站https://itunews.itu.int/Zh/Note.aspx?Note=6244。
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