紓解頻譜資源壓力 美國(guó)力推頻譜共享

在頻譜資源越來(lái)越競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下，美國(guó)政府與營(yíng)運(yùn)商已開始推動(dòng)頻譜共享技術(shù)，期能善加利用數(shù)字電視逐步取代模擬電視后所空出來(lái)的TVWS頻段，以及過去主要由美國(guó)軍方使用的3.5GHz CBRS頻譜，紓解頻譜資源稀缺且日益壅塞的壓力。

美國(guó)聯(lián)邦通訊傳播委員會(huì)（FCC）于2015年4月宣布釋出位在3，550～3，700MHz，帶寬為150MHz的市民寬帶無(wú)線電服務(wù)（Citizens Broadband Radio Service， CBRS）頻段。值得注意的是，F(xiàn)CC采用三層式頻譜接取架構(gòu)釋出該頻段使用權(quán)，這意味著任何人都有機(jī)會(huì)利用該頻段。根據(jù)Google預(yù)估，利用該頻段的商用服務(wù)可望在2017年出現(xiàn)。

頻譜管理動(dòng)態(tài)化　擁塞問題迎刃解

資策會(huì)智通所所長(zhǎng)馮明惠表示，5G與物聯(lián)網(wǎng)新商機(jī)的興起，皆有一個(gè)共通點(diǎn)，即是必須藉重頻譜。過去來(lái)講，個(gè)別的頻譜主要是授權(quán)給單一廠商作使用，不過現(xiàn)在開始有了動(dòng)態(tài)頻譜，如此一來(lái)，所有人便能共同承擔(dān)成本，同時(shí)也能加速發(fā)展網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)。

圖1　Google無(wú)線系統(tǒng)工程師宣毅表示，共享可減少頻譜資源的浪費(fèi)。

Google無(wú)線系統(tǒng)工程師宣毅（圖1）表示，一般來(lái)說，營(yíng)運(yùn)商競(jìng)標(biāo)的是只有自己能使用的頻譜。然而，有的營(yíng)運(yùn)商因?yàn)閷?shí)際用的用戶數(shù)不多，以致于很多時(shí)候頻譜是閑置的；而有的用戶，則是用戶數(shù)太多，導(dǎo)致頻譜過于擁擠。除此之外，還有些規(guī)模較小的公司，因本身沒有太大資本，或者因競(jìng)標(biāo)不順，沒有拿到頻譜執(zhí)照。

宣毅指出，如果能透過頻譜共享（Spectrum Sharing）的方式，便能有效減少資源浪費(fèi)，某一使用者不用的話，其他使用者也可以使用，同時(shí)也可減少擁塞的問題。

在FCC的3.5 GHz CBRS頻段釋出計(jì)劃中，引進(jìn)了三層式頻譜接取架構(gòu)（圖2）。在此架構(gòu)下，當(dāng)高層使用者（作為該頻段執(zhí)照持有者的第一層用戶，和已支付授權(quán)費(fèi)的第二層用戶）未使用該頻段時(shí)，第三層用戶（任何人）皆可以使用。而當(dāng)有很多第三層用戶處于同一場(chǎng)所時(shí)，要按照公平的原則使用可用頻率。然而，第三層的管理也就需要嚴(yán)格的控制規(guī)定。因此，F(xiàn)CC將以頻譜接入系統(tǒng)（Spectrum Access System， SAS），實(shí)現(xiàn)不同用戶及應(yīng)用之間的頻譜共享。

圖2　SAS是一種動(dòng)態(tài)的頻譜共享解決方案。

同時(shí)，考慮到SAS機(jī)制在管理CBRS接取與運(yùn)作、確保頻譜指配連續(xù)性所扮演的關(guān)鍵角色，F(xiàn)CC將設(shè)計(jì)一套認(rèn)證程序，藉以審核SAS管理者之申請(qǐng)。

宣毅進(jìn)一步分析，頻譜共享這個(gè)概念推出已久，但要成功的主要關(guān)鍵是政府，因當(dāng)頻譜已被拍賣后，要如何重新做分配、共享，須透過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆梢?guī)定。其次，產(chǎn)業(yè)界也要有重量級(jí)營(yíng)運(yùn)商支持這樣的作法。不僅如此，還得考慮到頻譜本身是否好用，當(dāng)一段頻譜好用的時(shí)候，也才會(huì)相對(duì)有營(yíng)運(yùn)商來(lái)支持，像是頻譜的頻率若太高、太低，皆會(huì)降低營(yíng)運(yùn)商支持的意愿。

高通（Qualcomm）、諾基亞（Nokia）、英特爾（Intel）、Google’s Access Technologies、Federated Wireless以及Ruckus Wireless已于2016年初宣布成立CBRS Alliance。該聯(lián)盟目前正全力推動(dòng)CBRS頻段的LTE解決方案商業(yè)化，其中包括LTE-TDD、Licensed Assisted Access（LAA）及MulteFire等相關(guān)解決方案，皆是可在CBRS頻段中共存的技術(shù)。

具大覆蓋率等特性　TVWS頻段可用性高

另外，近期頻譜共享的另一焦點(diǎn)，則是TVWS（TV White Space）頻段。傳統(tǒng)模擬無(wú)線電視隨著數(shù)字電視的普及，逐步退場(chǎng)，此一TVWS頻段也就空了出來(lái)，目前多國(guó)采用此一閑置頻段，提供免費(fèi)上網(wǎng)服務(wù)--Super Wi-Fi。此一White Space頻段具覆蓋率大、穿透率優(yōu)的特性，在提高傳輸質(zhì)量、縮減城鄉(xiāng)數(shù)字落差上，有相當(dāng)大的幫助。

圖3　亞旭計(jì)算機(jī)智能整合總部副總劉均敬表示，White Space的特性得以滿足一些特殊的頻譜需要。

亞旭計(jì)算機(jī)智能整合總部副總劉均敬（圖3）表示，亞旭計(jì)算機(jī)（Askey）計(jì)劃的Super Wi-Fi系統(tǒng)，在一個(gè)落地點(diǎn)的條件下，可建構(gòu)10～15個(gè)TVWS基地臺(tái)，將以5.8GHz Multi-radio Wi-Fi-Mesh Backhaul組網(wǎng)，系統(tǒng)最大涵范圍達(dá)1，000平方公里。其將使用470～790MHz的TVWS系統(tǒng)頻段，基地臺(tái)總和數(shù)據(jù)傳輸率將達(dá)150Mb/s，同時(shí)上網(wǎng)使用者數(shù)量可達(dá)250個(gè)。

劉均敬指出，TVWS的建置成本低廉、架設(shè)容易，可應(yīng)用在智能電網(wǎng)、最后一哩、卸除3G、4G流量等方面。目前國(guó)際業(yè)者或政府在TVWS的應(yīng)用有像是開發(fā)中國(guó)家的農(nóng)村、漁村、山區(qū)等地域廣大或離島多之處的無(wú)線寬帶接取基礎(chǔ)建設(shè)、地廣人稀的通訊建設(shè)、公共區(qū)域之熱點(diǎn)覆蓋、M2M物聯(lián)網(wǎng)通訊應(yīng)用、救災(zāi)通訊與公共安全、海上無(wú)線寬帶通訊、特定事業(yè)之專網(wǎng)建置等。