朱禹濤 中國信息通信研究院技術與標準研究所高級工程師朱 穎 中國信息通信研究院技術與標準研究所工程師
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WRC-15會議進展及展望
朱禹濤中國信息通信研究院技術與標準研究所高級工程師
朱穎中國信息通信研究院技術與標準研究所工程師
摘要:具有國際締約性質的2015年世界無線電通信大會(WRC-15),對無線電通信的國際規則框架《無線電規則》進行了審議和必要的修訂。會議研究了40多個與頻率劃分和頻率共用有關的問題,并確定了2019年世界無線電通信大會的各項議題。本文對WRC-15會議情況進行了總結,介紹了移動通信相關議題的進展,并對今后的工作進行了展望。
關鍵詞:世界無線電通信大會;無線電規則;頻率
頻率資源是一種有限的不可再生資源,是無線電業務應用的基礎。隨著全球無線電應用的快速發展,頻率資源的供需矛盾愈發突出。為規避業務間的干擾,保證頻率資源的有效利用,在方便人們享用高性能無線通信的同時,確保他們的生活和出行更加安全。國際電信聯盟(ITU)每三、四年召開一次具有國際締約性質的世界無線電通信大會(WRC),對無線電通信的國際規則框架《無線電規則》進行審議和必要的修訂。
2015年11月2—27日,WRC-15會議在日內瓦召開,代表國際電信聯盟193個成員國中162個成員國的約3300名與會者出席了為期4周的大會。會議研究了40多個與頻率劃分和頻率共用有關的問題,以有效利用頻譜和軌道資源。這些成果確保為移動寬帶和衛星通信、水上和航空運輸、航空和道路安全以及與環境氣象和氣候、災害預報、緩解和救災相關的科學目的,提供高質量的無線電服務。會議同時為未來4年設定了研究計劃,涵蓋了從業余無線電到廣播、移動、衛星移動、衛星固定、動中通地球站到空間探測等各種業務。
(1)移動寬帶通信
隨著移動寬帶業務對頻譜的需求日益增長,WRC-15為其在L頻段(1427~1518MHz)和C頻段低端(3.4~3.6GHz)確定了頻率。在其他劃分給移動寬帶業務的頻段中,WRC-15在某些額外部分中達成了協議,提供給不會與其他業務產生干擾的區域使用。為抵消在低端頻段為IMT尋找附加頻譜所遇到的困難,WRC-15決定在2019年下一屆世界無線電通信大會的議程中包括為24.25~86GHz確定IMT頻段的研究,各主管部門和行業可以致力于根據IMT-2020的實施時間表,研發必要的技術。
業余無線電業務在5351.5~5366.5kHz頻段內的新劃分將保持各種距離的穩定通信,尤其是為災害情況和救災工作提供通信。
(3)應急通信和救災工作
WRC-15在694~894MHz頻段確定了頻譜,以促進移動寬帶通信用于公共保護和救災(PPDR)(如匪警、消防、急救和災害響應小組等)中強健且可靠的關鍵任務應急通信業務。
(4)搜救
WRC-15強化了對在406~406.1MHz頻段發射信號,向Cospas-Sarsat系統等搜救衛星上行傳輸的搜救信標的保護。修訂了第205號決議,確保在405MHz以上操作時考慮無線電探空儀的頻率漂移特性,避免漂移接近406MHz。要求各主管部門避免在相鄰頻段內為移動和固定業務指配新的頻率,防止干擾406~406.1MHz頻段。截至2013年12月,Cospas-Sarsat系統已在全球10300多起事故中協助救援了37000多人。
(5)用于環境監控的地球觀測衛星
今年,上海舉辦了首屆“中國國際進口博覽會”。我和我的團隊有幸主持了2018年中國國際進口博覽會主會場國家會展中心核心區的景觀設計,我在城市公共空間中創作了三件公共藝術作品,這三件作品分別是:迎接進博會的《祥云2018》,展示上海文化的《上善若水》,表達場所形象的《七彩蝶舞》。國家會展中心周邊的城市景觀和環境風貌是展示上海作為國際大都市形象的一個重要窗口,景觀提升設計目標是營造精彩和諧大氣的城市環境。
WRC-15同意在7~8GHz頻率范圍內做出新的劃分,用于為未來衛星地球探測業務(EESS)航天器操作規劃和動態航天器軟件修改上行大量數據,進而最終簡化星載架構和操作概念。9~10GHz頻率范圍內的頻譜劃分將促進開發有源感知EESS上的現代寬帶感知技術和天基雷達。科學和地理信息應用將通過增強型救災和人道主義援助、土地利用和寬域海岸監視應用提供各種天氣條件下的高質量測量。
(6)無人機和機載內部無線通信系統
WRC-15為國際民航組織(ICAO)開發無人機系統(UAS)國際標準奠定了基礎,并確定了可在全球范圍適用于此類系統的規則條件。WRC-15就機載內部無線通信(WAIC)的頻譜達成了一致,可將飛機內使用的沉重昂貴布線替換為無線系統。
(7)全球民航航班跟蹤
WRC-15為全球民航航班跟蹤劃分無線電頻譜達成了一致,以提高安全性。1087.7~1092.3MHz頻段已劃分給衛星航空移動業務(地對空),用于空間電臺接收航空器發射機發出的廣播式自動相關監視(ADS-B)發射信號。這將有助于裝備了ADS-B的飛機在世界任何地方報告位置,不論是大洋上空、兩極還是其他邊遠地區。國際民航組織將根據已有的標準和建議措施(SARP)研究衛星接收ADS-B信號的性能標準。
(8)改進的水上無線電通信系統
WRC-15審議了實現自動識別系統(AIS)應用和其他潛在新應用,以改進水上無線電通信的規則條款和頻率劃分。采用AIS技術的數據交換新應用旨在改善導航安全。在161.9375~161.9625MHz和161.9375~161.9625MHz頻段為衛星水上移動業務做出了新的劃分,并將繼續研究衛星水上移動業務(MMSS)下行161.7875~161.9375MHz頻段與同一頻段及相鄰頻段內現有業務之間的兼容性問題。
(9)道路安全
WRC-15在79GHz頻段劃分了操作短距離高分辨率汽車雷達所需的無線電頻譜。此舉將為汽車雷達提供全球統一的規則框架,通過減少交通事故來防止碰撞并提高汽車安全性。根據聯合國的數據,世界各地每年道路交通事故死亡人數超過125萬。
(10)寬帶衛星系統的操作:動中通地球站
WRC-15同意促進衛星固定業務(FSS)動中通地球站(ESIM)在19.7~20.2GHz和29.5~30.0GHz頻段內的全球部署,為衛星系統向交通運輸行業提供全球寬帶連接鋪平了道路。移動平臺(如船舶、火車和飛機)上的地球站,將可與高功率多點波束衛星通信,以10~50Mbit/s左右的傳輸速率進行通信。
(11)世界時
WRC-15決定,需要進一步研究當前和潛在的未來參考時間尺度,包括修訂協調世界時(UTC)并取消所謂的“閏秒”,2023年世界無線電通信大會將審議報告。在此之前,須繼續根據ITU-RTF.460-6建議書的規定使用國際計量局(BIPM)保持的UTC。
WRC- 15會議決定將470~698、1427~1518、3300~3400、3400~3600、3600~3700、4800~4990MHz頻段或其部分頻段確定給有意部署IMT的主管部門使用。盡管為IMT系統新增頻率709MHz,但全球融合的IMT頻譜低于預期。
(1)UHF頻段
本次大會1區(歐洲、非洲、中東、中亞)將694~790MHz確定用于IMT。至此,經過2000、2007和2015 年3次世界無線電通信大會,694/698~960MHz頻段基本形成了全球統一劃分。此外,WRC-15會議上美洲的巴哈馬、巴巴多斯、加拿大、美國和墨西哥將470~608MHz全部或部分頻段確定用于IMT;巴哈馬、巴巴多斯、伯利茲、加拿大、哥倫比亞、美國和墨西哥將614~698MHz全部或部分頻段確定用于IMT。亞太區域的密克羅尼西亞、所羅門群島、圖瓦盧、瓦努阿圖將470~698MHz全部或部分頻段,以及孟加拉、馬爾代夫和新西蘭將610~698MHz全部或部分頻段確定用于IMT。盡管本次會議1區沒有進一步向694MHz以下擴展,但是WRC-15會議起草[COM4/6]決議,請ITU-R 在2019年世界無線電通信大會之后,且在2023年世界無線電通信大會之前及時審議1區470~960MHz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(航空移動除外)的頻譜需求,同時考慮國際電聯無線電通信部門(ITU-R)的相關研究、建議書和報告。請2023年世界無線電通信大會在上述研究結果基礎上,在這些研究已經完成且ITU- R已經批準的前提下,酌情考慮1區470~694MHz頻段的可能規則行動。隨著UHF頻段逐步向低端擴展,將成為移動通信系統最重要的頻段之一。
(2)1427~1518MHz頻段
1427~1518MHz頻段是本次會議另一個焦點頻段。日本在2009年已經將1427.9~1462.9/1475.9~1510.9MHz用于3G系統。歐盟也于2013年通過ECC決議將1452~1492MHz頻段規劃用于寬帶通信下行補充鏈路。WRC- 15將1427~1452MHz和1492~1518MHz頻段在全球范圍內確定用于IMT。1452~1492MHz在美洲和亞太統一確定用于IMT,非洲和中東53個國家以國家腳注形式將1452~1492MHz頻段確定用于IMT,由于俄羅斯等獨聯體國家提出了較為嚴格的限制條件,歐盟最后沒有加入此新增腳注中,但預計歐盟仍將在此頻段部署IMT系統。
(3)3300~3700MHz頻段
我國提出的3300~3400MHz頻段在國際上獲得了廣泛的支持。共45個國家將3300~3400MHz頻段確定用于IMT,并且3400~3600MHz在歐洲、非洲、中東、中亞和美洲地區升級為區域統一劃分。美國、加拿大、哥倫比亞和哥斯達黎加還進一步向高端拓展,將3600~3700MHz標識為IMT。至此,大部分國家將在C頻段上獲得200~400MHz連續的IMT頻譜。
(4)4800~4990MHz頻段
烏拉圭、柬埔寨、老撾和越南以國家腳注方式將4800~4990MHz全部或部分頻段確定用于IMT。此頻段成為IMT在3.8~5GHz范圍新增的重要頻譜,未來可能逐步拓展,成為廣泛用于IMT的頻段。
本次世界無線電大會還確定了WRC-19會議的各項議題,包括陸地移動和固定業務、移動業務寬帶應用、衛星業務、科學業務、水上、航空和業余業務,以及一般性問題等,共16項新議題、9項需要向WRC-19報告研究進展的事項和部分常設議題。
考慮到在6GHz以下頻段為IMT系統尋找新頻譜的困難,WRC-15會議討論了在6GHz以上頻段繼續為IMT規劃新頻段的可行性。高頻段對未來IMT系統的發展至關重要,是支持5G系統超高速率、超大容量業務需求的核心基礎資源。盡管各國對在WRC-19會議繼續為確定IMT頻率設立新議題并無爭議,但對于議題包括的潛在候選頻段存在很大分歧。最終確定了WRC-19會議議題1.13繼續為IMT的未來發展確定新頻段。研究頻段限于24.25~27.5、31.8~33.4、37~40.5、40.5~42.5、42.5~43.5、45.5~47、47~47.2、47.2~50.2、50.4~52.6、66~76和81~86GHz頻段。此外,WRC-19還包括多個與IMT系統相關的研究議題,例如:
●議題1.11:根據第236[COM6/12]號決議(WRC-15),酌情采取必要行動促進全球或區域性的統一頻段,以便在現有移動業務劃分內為列車與軌旁間的鐵路無線電通信系統提供支持。
●議題1.12:根據第237[COM6/13]號決議(WRC-15),在現有移動業務劃分下,盡可能為實施演進的智能交通系統(ITS)考慮可能的全球或區域統一頻段。
●議題1.14:根據第160[COM6/21]號決議(WRC-15),在ITU-R所開展研究的基礎上,考慮在現有固定業務劃分內,對高空平臺臺站(HAPS)采取適當的規則行動。
●議題1.16:根據第239[COM6/22]號決議(WRC-15),審議5150~5925MHz頻段內包括無線局域網在內的無線接入系統(WAS/RLAN)的相關問題,并采取適當規則行動,包括為移動業務做出附加頻譜劃分。
●以及9.1.5電動汽車無線功率傳輸(WPT)的研究,和9.1.8實施窄帶和寬帶機器類通信基礎設施(即物聯網)使用頻譜研究等。
隨著智能終端及移動互聯網業務迅猛發展,寬帶移動通信系統承載的無線數據業務在未來將面臨幾何級增長,寬帶移動通信產業將面臨極大的頻譜缺口。ITU在WRC-15周期1.1議題的頻譜需求研究結果顯示,到2020年,全球IMT總頻譜需求將達到1340~1960MHz,我國IMT總頻譜需求將達到1490~1810MHz。但是,本次會議實質上只在L頻段的1427~1518MHz上達成了全球統一IMT標識,其它新增頻段均是國家腳注標識。由于缺乏全球融合頻譜,各國仍可能面臨IMT頻譜短缺壓力。
在全球或者區域范圍內爭取統一的頻譜劃分,將降低移動通信系統的研發成本,形成規模效應,促進寬帶移動通信產業發展。由于6GHz頻段以下密集分布著衛星、廣播、地面、科學等不同業務,且各國IMT及相關產業發展的戰略存在差異,導致為IMT劃分新的頻率的議題顯得異常困難和膠著,為IMT系統尋求全球融合頻譜劃分愈發困難。本次大會為WRC-19設立了新的議題,研究在24.25~86GHz頻段范圍為IMT確定新頻譜,此項議題將成為未來IMT發展的關鍵。
Progress and prospects of WRC-15
Zhu Yutao,Zhu Ying
Abstract:The World Radiocommunication Conferences 2015 (WRC-15) reviewed and revised the radio regulations, the international treaty governing the use of the radio communication services and applications. WRC-15 addressed over 40 topics related to frequency allocation and frequency sharing for the efficient use of spectrum and orbital resources and identified agenda items for The World Radiocommunication Conferences 2019. This paper summarized the results of WRC-15, especially introduced the progress of agenda items related to mobile communications, and gave an overview of future studies.
Key words:world radiocommunication conferences; radio regulations; spectrum
收稿日期:(2016-02-20)