全球数字红利频谱释放现状及展望

1  引言

为推动第五代移动通信（5G）整体发展，国际电信联盟（ITU）规划全球5G工作时间表[3]，将于2015年6月完成愿景阶段的研究工作，并计划于2015至2020年开展5G国际标准制定工作。为了适应国际电联的发展要求，全球范围内的5G研发已拉开大幕，欧盟、日本、中国等陆续开展相关工作，我国也适时成立了IMT-2020（5G）推进组，着力于需求、频率、无线传输与组网技术、评估测试验证技术、标准化及知识产权等各个方面的工作。

无论是4G的方兴未艾还是5G的翩翩而至，都标志着全球逐步进入大数据移动互联网时代，应运而生的是移动通信数据流量呈井喷式的增长，频谱资源作为实现信息传输无处不在的重要载体，适时规划频谱对其发展尤为必要。自1992年起，ITU已经在四届世界无线电通信大会（WRC）设立相关议题，为移动通信发展寻求新的频谱资源。

数字红利[4]的定义是指在模拟电视向数字电视转换的过程中，VHF和UHF波段中按照标称频谱用量安排原有模拟节目后富余出来，由此可能被释放的那部分频谱。数字红利频段作为热点频段，在两届WRC大会议题中均有涉及，成为许多监管机构、广播机构、电信运营商及其他业务运营商广泛讨论的热点问题，目前全球许多国家已经在数字红利频段部署了移动通信业务。

从欧洲、美国、中国等概述了全球地面广播电视现状及模数转换情况，着重分析了700MHz、800MHz等频段的国际标准化情况，并研究了各国将数字红利频段用于移动通信的历程，从全球的发展情况总结了数字红利所面临的机遇、问题和挑战，在此基础上给出字红利频段全球合理使用建议。

2  全球地面广播电视模数转换情况

第一个无线电“频率规划”出现于1920年代[5]，该规划目的是为了规范广播频率的使用，广播的发展已历经百年历史，渗透人们生活方方面面。而作为最重要的广播业务—地面电视广播系统在全球信息技术发展趋势下，数字化已经成为全球广播电视业的必然发展方向，欧洲、北美及亚洲各国纷纷制定了由模拟向数字转换的计划，并出台了最终关闭模拟电视的时间计划表。

欧洲电视的数字转换规划最早始于1997年，欧洲邮电行政大会（CEPT）为数字地面电视的推出奠定了基础，CEPT国家之间就此达成多边协调协议（称为切斯特97协议）[6]，以便引入使用地面数字视频广播（DVB-T）标准的数字地面电视，2006年，在日内瓦举行了国际电联区域性无线电通信大会（RRC-06），形成了促进地面数字广播发展的《GE06协议》[7]，设定在2015年6月之前实现从模拟向地面数字电视广播过渡； 美国的数字电视转换开始于2009年[8]，采用了同时关停所有模拟电视台站的方法，而非分地区数字转换。北加州在全面实现数字转换一年前开展了小规模试验，促进了该方法的实施。制定和采用ATSC数字电视标准是美国实现数字转换的基础， ATSC标准可以使数字电视广播占用比模拟信号少得多的带宽，从而能够将频道压缩在较小频谱内。此外，在亚太、非洲、拉丁美洲地区的部分国家也逐渐开始地面广播数字化进程。

2006年，国内发布了《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》[9]，标志着我国以DTMB为标准的数字电视技术迎来新的起点。2012年底，国家新闻出版广电总局出台《地面数字电视广播覆盖网发展规划》[10]，明确总体规划目标：在全国各地构建中央和省、地市、县电视节目地面数字电视广播覆盖网络，利用全国广播电视无线覆盖的发射台站进行覆盖，并且新增部分单频网发射站点补充扩大覆盖，使地面数字电视的人口覆盖率达到或超过现有模拟电视的覆盖水平，在2020年前逐步完成全国城乡地面数字电视的覆盖任务。

3 全球频谱释放情况

3.1国际标准化组织进展情况

在2007年ITU世界无线电通信大会（WRC-07）上，经历了长时间的讨论后，大会终于作出决定：将698-802/862MHz频段以国家脚注的方式注明部分国家将用于IMT系统。具体而言[11]，在1区国家中，790-862MHz频段被1区国家划分为移动业务使用，并规划给包括IMT-2000在内的IMT系统使用。2区698-806MHz、3区790-806MHz频段也规划给IMT系统使用，其中孟加拉国、中国、韩国、印度、日本、新西兰、巴布亚新几内亚、菲律宾和新加坡等9国IMT系统频段还向下扩展到698-790MHz。同时规定，对该频段做此IMT安排不排除已划分该频段的其他业务应用使用该频段，亦不在《无线电规则》中确立优先级。  

美国、欧洲、亚太等国家和地区根据区域发展情 况,提 出 该 频 段 的 4 种 规 划 方 案, 并 对 ITU - R M. 1036 [10]建议书进行修订,具体如表 1 所示,A1、 A2 方案不属于 WRC-07 决议的规划方案,此表未 列入。 根 据 ITU - R 形 成 的 规 划 方 案, Band 12、 Band 13、 Band 14、 Band 17、 Band 20、 Band 28、 Band 44等频段逐渐在 3GPP 开展标准化,并将相关 射频技术指标写入技术规范当中。

表格 1 ITU-R 698-862MHz频段部分规划方案

注：A1、A2方案不属于WRC-07决议的规划方案，此表未列入

在2012年世界无线电通信大会（WRC-12）上设立了议题1.1和议题1.2[13],与数字红利频谱相关。

WRC-15 1.1 议题旨在为作为主要业务的移动业务做出附加频谱划分, 并确定国际移动通信 (IMT)的附加频段及相关规则条款,以促进地面移动宽带应用的发展 WRC-07主要考虑的是 698 MHz以上频段的数字红利问题,470 - 694 MHz 频段作为所提19个候选频段之一,主要是由美国基于其国内数字红利释放现状所提出的。由于世界各国数字广播电视的技术体制、模数转换时间表、原有信道数存在差异,对该频段表现出的态度各不相同, 具体情况可见本文3.2节,考虑到世界其他国家数字红利进程相对落后,预估该频段在 WRC-15 支持国家不会太多。最终,在 WRC-15 大会上,1区起草了第COM4 / 6 号决议,请ITU-R 在 WRC-19 之后但在 WRC-23 之前及时审议 470 -694 / 698MHz的新增 IMT 频率划分。2 区5个国家(巴哈马、巴巴多斯、加拿大、美国和墨西哥)中 470 -608 MHz 全部或部分频 段被确定用于 IMT;7个国家(巴哈马、巴巴多斯、伯利兹、加拿大、哥伦比亚、美国和墨西哥)614-698 MHz 全部或部分频段被确定用于IMT。

WRC-15 1.2议题旨在审查ITU-R根据第232号决议开展的、有关1区移动业务（航空移动除外）使用700MHz频段（694-790MHz频段）的研究结果并采取适当措施。经过JTG4-5-6-7会议研究,形成了以694 MHz作为规划低端的共识,并在 ITU-R 5D 工作组积极讨论规划方案以更新 ITU-R M. 1036 中的相关部分。目前,基于 APT(表 1 中 A5)方案框 架下,形成了 A7 ~ A11 共6种方案,并在 RA-15通过,在保护广播电视系统方面,形成了3个不同的OOBE 终端建议。在 WRC - 15 上,形成IMT规划,并确定下边带为694 MHz,同时修订了相关规则。

3. 2 世界主流国家和地区情况

（1）欧洲数字红利频谱释放情况

2007年，ITU的WRC-07会议将原有的800MHz频段划分给1区的移动业务使用。RRC-06和WRC-07之后，欧洲的监管机构快马加鞭地实施新的规划[14]，对于欧洲范围内模拟电视的转换和数字红利频率的释放，2012年，欧洲议会已经批准通过了一项五年无线电频谱政策方案，旨在确保欧盟各成员国在未来高速发展的移动通信网络中有足够的频谱支持其应用与服务，明确到2013年1月1日，所有成员国（除非已在该日期之前获得个别豁免）应授权无线宽带通信使用800MHz频段。

在上述文件框架下，欧洲加快实施数字地面电视并释放800?MHz频段中数字红利频率进程，法国、德国、意大利、西班牙、瑞典、英国等国家将800MHz频段拍卖用于LTE的发展。据统计，截至到2015年4月份，欧洲已经部署了84张LTE网络，成为排名全球使用第三频段的网络。从图1可以看出，欧洲多数国家完成此频段拍卖工作，并基本完成规划计划。

图 1欧洲800MHz频段规划情况

除已使用的800?MHz频段外，许多欧洲国家正在寻求和研究700 MHz范围内的可用频段用于移动通信系统。考虑到地面广播正在使用700MHz频段，部分国家已经存在长期部署，为了保持原有广播规划的统一性。CEPT主管部门在WRC-12大会上要求将700MHz的重新分配决定推迟到2015年的WRC-15大会上（研究情况如上文所示）。 2014年4月份，在CEPT电子通信委员会在卢森堡召开的第46次会议上[15]，围绕欧洲700 MHz频段采用的信道安排做出了一项临时决定，该决定涉及在欧洲范围内采用统一的2×30?MHz信道划分（能够与APT700方案形兼容）以便使成员获得潜在的全球规模经济利益，具体如图2所示，其中703-733 /758-788MHz为FDD系统，剩余频段使用尚未最终决定，可能用于部署SDL、PPDR、M2M等。总体而言，欧洲目前数字红利频谱释放集中在800MHz频段，700MHz频段使用在欧洲必将存在一个过渡期，以保护目前在用数字广播电视系统。目前，欧洲也将其作为5G系统的使用频率。

图2 CEPT关于700MHz临时决定

虽然800?MHz频段在欧洲已在很大程度上指配给移动宽带，在即将召开的WRC-15上，700 MHz频段很可能被批准共同作为主要业务的移动和广播划分。目前全球部分国家已将470-698MHz列入未来规划，但考虑欧洲国家在数字地面电视和移动宽带所需要的频谱需求差异性，欧洲剩余UHF频谱（470-698MHz）的划分目前难以形成统一。为此，电据欧洲初步研究建议：在2030年之前应保障700MHz以下剩余UHF频谱的监管安全和地面广播机构的稳定性。因此，短期内470-698MHz频段难以释放出来用于移动业务。

（2）美国数字红利频谱释放情况

在美国地区，随着有线电视、互联网电视或卫星业务兴起，越来越多的人通过等互联网业务来观看电视，加快了数字红利频谱释放步伐。数字转换为移动通信释放了52-69信道，共计释放了108 MHz频谱（698 MHz-806 MHz），具体如下分别为700MHz频段低端：698-746MHz，700MHz频段高端：746-806MHz。

早在关停模拟信号之前，2002年开始FCC陆续对低端频谱进行了拍卖（第44、49、60号拍卖），2008年对700 MHz数字红利频谱进行了拍卖（第73号拍卖），此次拍卖过程中部分频段并未拍出，而部分中标者也未能及时支付，2009年美国全面从模拟电视转向数字电视，这些频段被FCC收回并重新拍卖，2011年对剩余部分进行了拍卖（第92号拍卖），具体如下：早年拍卖主要是低端的Block C和Block D、高端的Block A和Block B，后续拍卖主要是低端的Block A、Block B和Block E，高端的Block D用于宽带公共安全，剩余2×12MHz也预留给公共安全[16]。

自此，美国基本完成将700MHz频段的全部拍卖，用于部署移动通信和公共安全系统。

图3美国700MHz频段

在700?MHz频谱释放出来后，美国政府发布了有关未来对700?MHz以下UHF电视频谱进行重新规划的计划。设计了一种自愿机制的激励竞拍，鼓励广播机构放弃其频谱使用权利，回报的是竞拍的收益分享。激励拍卖是一种以自愿为原则，利用市场手段促使现有频率持有者尽快出让低效频谱的创新型拍卖方式，能快速实现频率的最优配置。激励拍卖首先通过反向拍卖，从原频谱持有者手中收回一定数量的频谱，同时将收回的频谱重新规划，然后通过前向拍卖将频谱发放给新的使用者。激励拍卖中原频谱持有者通过反向拍卖获得出让频段的经济补偿。

2014年6月2日，FCC发布了其2014年5月15日通过的激励竞拍报告和法令，包括竞拍实施临时规则。在WRC-15上,美国成功将470 ~ 608MHz、618 ~ 698MHz 频段推动形成移动业务划分,并确定给IMT系统。FCC于2017年4月份完成拍卖，并倾向于将其未来用于5G系统。

（3）其他地区数字转换进程

在非洲地区[17]，数字地面电视的市场条件千差万别。一些国家（如尼日利亚）地面电视的普及率很高，而其他国家（如坦桑尼亚和喀麦隆）普及率很低。对于地面电视需求旺盛的大国，数字转换是一个漫长而复杂的过程。在这种情况下，必须让各利益相关方共同协调。

整个亚太地区[18]各国市场环境不同，因此在数字转换方面面临的挑战也不尽相同。在免费电视占主流的国家，需要确保数字地面电视在价格上的可接受性。在经济比较发达的澳大利亚、新西兰已经释放700MHz频谱用于LTE系统，大多数国家才刚开始广播电视数字化工作。

在拉美国家[19]，墨西哥和巴西等国已在数字地面电视部署方面取得长足进展，其他国家数字化进程相对较为缓慢。

总体而言，在上述国家和地区中，由于经济、社会发展的差异和不平衡，导致数字电视进程差异很大，将势必会形成较长的过渡期。

3  面临的机遇和挑战

数字红利频谱释放用于移动通信系统将带来发展的机遇，同时，由于地区发展不平衡以及行业发展意愿差异，也将带来诸多挑战。

3.1移动通信发展的机遇

纵观移动通信发展历程，容量、覆盖、性能是系统实现和优化的关键指标，除从技术演进获得提高外，频段的合理选择也至关重要。数字红利频段由于其具有信号覆盖广、穿透力强等无线电传播特性，适合大范围网络覆盖，能够显著降低组网要求，随着全球数字鸿沟现象的加剧，在数字红利频段上部署移动通信系统将获得许多好处。

以4G系统为例，全球主要部署在1.8GHz、2.6GHz等频段上[20]，若用使用700MHz建设通信网络的主要有以下优势：1）建网部署成本大大降低，经测算，如采用700MHz低频段完全新建一张4G网络所需成本仅是使用2600MHz频段建网成本的四分之一左右。2）用户将获得更加优质的体验，如果使用2600MHz建设网络，在无室内补充覆盖的前提下，用户在室内很多地方无法获得较好服务，体验明显下降；而用700MHz进行网络部署[21]，可更好的解决室内等深度覆盖问题。3）可快速为农村等欠发达地区提供移动互联网和宽带信息服务，有益于弥补区域发展的数字鸿沟。

3.2数字红利所面临的挑战

（1）全球频段规划的时间表差异

纵观全球，不同地区即使同一地区的不同国家之间地面广播电视的数字化进程也千差万别，总的来说，发展中国家整体比发达国家数字化进程要缓慢很多。比如美国早在2009年就完成地面广播电视数字化，而亚太、非洲、拉美的不发达地区甚至还没开启模数转换的工作，这与各国经济社会发展、国家人口分布、地形地貌、信息化程度等众多因素息息相关。同时，由于涉及地面广播系统频率压缩和调整问题，与地面广播系统在不同国家和地区使用程度、所处地位也是相关的。此外，在模数转换采取方案上也有较大差别，比如分区域进行数模转换、全国范围内同时进行数模转换、关闭部分模拟业务等方案，不同的方案会带来释放难度和时间的差异。

上述问题会导致各国数字红利释放需周期有较大差异[22]，使得数字红利短期内全球化。面对时间差异性问题，数字化进程相对落后国家地区可在转换过程中借鉴和学习成功国家范例，制定适合本国的电视过渡方案，逐步释放数字红利频段的频谱源。

（2）全球频率规划的零散性

由于世界各国在该频段使用差异较大，特别是原有广播电视信道规划不同，因此，所释放数字红利频段的数量、具体频段都不尽相同。比如在2007年释放的数字红利频段规划中，美国、亚太地区主要集中在700MHz频段，而欧洲为800MHz频段。这是因为在美国、亚太地区已经将800MHz频段用于移动通信、政府部门等相关系统中，而欧洲原为广播电视系统使用。 此外，即使美国、亚太地区都使用700MHz频段，两者方案也存在较大差距。

在国际标准化组织开展的工作中，ITU一直致力于实现全球频段规划的统一性，但是，区域发展诉求差异性导致难以达成全面共识。698-862MHz频段在ITU规划的建议书中共有9种方案，目前，在ITU-R 5D开展的ITU-R M.1036建议书修订工作中，基于WRC 15 1.2议题的研究，各国根据自身需求仍然新增规划方案。上述情况反映了各国、各地区立足于本国或本地区的使用现状所提出的不同发展诉求。频段的零散性给设备制造企业的生产、国际漫游等方面都带来了极大挑战。

面对此种情况，应加强区域内部协调，形成区域性的规划方案，同时，加强区域间沟通和合作，努力实现全球统一化。APT 700方案正是上述合作的结果，该方案在亚太组织内部多次协调形成,并影响欧洲等地区在700MHz频段的后续规划。

（3）与广播系统间兼容性问题

兼容性研究[23]是实现移动系统和广播系统安全有效使用的基础。目前，ITU、CEPT、APT等国际及区域化标准组织均开展了相关共存研究分析工作。但考虑到世界各国所用电视技术标准体制不同，广播电视系统部署现状的差异，移动通信系统规划方案的差距，所分析的共存场景、研究的共存结论也有难以形成一致性。

具体而言，全球存在DVB-T、ATSC、DTMB等不同数字电视广播技术体制，相应参数也不同，不同技术体制会形成不同的共存结论；在部分国家，除了与数字广播共存还需要考虑与在用模拟广播的共存问题；在选用分区域进行数模转换方案的国家，除了考虑邻频干扰，还需考虑同频干扰问题；即使是同样的干扰场景也有不同的干扰结论，比如在WRC 1.2议题中，700MHz频段LTE终端系统与广播接收机干扰，不同研究结果形成了3种终端的OOBE指标建议。这就需要厂商对于不同技术体制生产不同指标的LTE基站或终端，对于全球化使用带来了困难。

针对与广播系统兼容问题，各国需在制定广播电视系统数字红利释放方案时，根据自身情况统筹考虑。

（4）边境（界）协调问题[24]

由于世界不同地区和国家频率规划方案、频率释放时间的差异，在许多国家和地区的边境（界）区域内，会存在部署广播系统、移动通信系统、其他系统等多种系统同频部署的潜在干扰风险，使得边境（界）协调问题将会变得更加复杂。以俄罗斯为例，除了考虑广播系统与移动通信系统干扰问题，还需要考虑广播系统与导航系统、移动通信系统与导航系统等其他干扰问题，若边境（界）区域的干扰问题不合理解决，将会影响到相应国家在广播电视、移动通信在此频段的国内规划方案制定等问题。

面对广播所引发的地区或国家边境（界）协调问题，需各国加强规划工作沟通，建立有效的双边协调机制，共同解决所面临的问题。

4  结束语

数字红利频段的释放问题既是全球性问题，又有区域性特征。在发展过程中，不仅要站在全球角度，考虑频谱规划、产业发展的国际因素，也要立足于自身的广播电视和移动通信产业发展状况，统筹考虑，特别对于发展中国家，可借鉴和吸收发达国家在数字红利频段释放使用方面的经验，制定适合自己国情发展规划，建立协调和沟通机制，重点考虑规划时间表、规划方案、边境协调等重要因素，让频谱在弥补数字鸿沟，实现社会信息化等方面，充分发挥经济和社会效益最大化。

综上所述，全球广播电视的数字化进程虽然存在差异，发展历程较为曲折，但必将是大势所趋。

参  考  文  献:

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