融合频谱的管理

融合频谱的管理


一、前言


现在，世界各国的无线电管理部门正在制定发展战略，以便根据各种先进的移动和固定无线通信业务的要求提供频谱。在进入２１世纪之际，这对于经济持续增长、提高生产率以及改善公众安全是至关重要的。与此同时，各国的有关部门最近也在制定战略，以发展较高清晰度和更有效利用频谱的电视业务。


“融合”即意味着“一起使用”。在过去几年中，许多专家已经提出了移动通信、广播及计算机业务及其技术的融合。然而，除了少数以下要提到的外，对融合频谱的管理却较少加以注意。所有成功的频谱管理，包括融合频谱的管理，都要求管理者有远见卓识及正确导向。在迎接数字电视（ＤＴＶ）到来之际，世界各国的管理部门得到了一个独特的机会来实践其频谱管理的远见卓识和正确导向，这就是将频谱用于数字电视和各种移动通信业务的相互补充。本文的目的是对广播和移动通信之间的一些关键问题进行审视，并提出一些对各管理部门在实施融合频谱管理过程可能有所帮助的建议。所提出的建议有助于提高有限的频谱资源的管理效率。


亚洲国家的有关部门可以在这方面起主导作用，为各该国的民众、各行各业、以及各政府部门在进入２１世纪时采用最先进的无线通信技术来改善公众安全，并为提供更优质的广播信息搭建一个良好的舞台。


二、变革中的移动通信


８０年代以前，大量可用的频谱都分配给了电视广播。然而，随着社会移动性的增加以及技术进步对这种移动性所作的响应，就产生了对能支持移动通信的新的频谱管理政策的需求。在８０年代和９０年代初，低于１ＧＨｚ的频谱分配促进并实现了现代移动通信的各种技术的发展，满足了各个ＩＴＵ区域的用户需求。随后，在各个ＩＴＵ区域，又在１至２ＧＨｚ范围内为各种蜂窝类业务分配了更多频谱，以扩大系统容量，并促进各业务提供商之间的竞争。


政府与业界在安排足够频谱供移动通信使用方面的共识取得了巨大的成就。由于及时的频谱分配而使得各种无线通信解决方案快速增长，日趋多样性，从而也促进了经济的发展，增进了人生和财产安全的保障，并在世界范围内提高了消费者的生活质量。在一些国家中，竟有超过半数的人口在使用移动电话。


对用于保障公众安全的通信的频谱的需求也日益增加。美国蜂窝电话工业协会的统计表明，在过去十年中，无线拨打“９１１”公众紧急求救电话的数量增加了１５倍。这使得维护公众安全的机构的工作量也大大增加了，这些机构往往使用自己的专用无线通信系统来对公众的求救做出响应。这也就增加了对用于公众安全的频谱的需求。


维护公众安全的机构不仅要提供日常的安全保护，也要在出现自然灾害或其他危机时提供安全保护。专用公众安全通信系统使得警察、救火队员以及紧急医疗救护人员能迅速、有效地对犯罪、交通事故和空难、自然灾害以及其他特别事件作出反应。为负责公众安全的无线通信系统特别分配频谱就能确保即使是在灾害发生时蜂窝系统因公众通信剧增而阻塞时该系统也能正常工作。从政府管理的角度讲，电力、水利、石油、机场、铁路以及某些工厂通常并不被归类于“公众安全”之列，但他们是与公众安全息息相关的要害部门。这些用户也常常依赖自已的无线通信系统来更有效地为公众服务。


随着无线通信解决方案在世界各地日趋成熟，这些业务正在进入转变期。在早期，无线通信的各种方案和有关的频谱管理主要是集中在提供话音通信的各种选择。随着数字无线通信技术的广泛应用以及有线互联网的日趋普及，越来越多的注意力集中到如何通过无线通信来传递大信息量的文件，包括数据、静止图像、以至类似电影的视频信息。频谱分配是发展和实施这种通信的重要环节，就像７０年代无线话音通信对频谱的需求一样。如果有关部门能审时度势并及时采取行动来为各类用户分配频谱，则消费者、公众安全机构以及商家都可以从中得到好处。


国际电联和大多数国家的无线电管理部门目前都将注意力集中到为ＩＭＴ－２０００ 第三代系统在 １．７至 ３．０ ＧＨｚ间分配频谱。在实施数字电视的过程中腾出来的频谱也可以用于公众安全和其它要害部门所须的无线解决方案，并作为在１．７至３．０ ＧＨｚ 为ＩＭＴ－２０００所分配的频谱的补充。


三、数字电视


使电视能与其他形式的娱乐媒体竞争的愿望导至数字电视在许多国家取得长足的进步。亚洲、欧洲和美洲都已开发了数字电视标准。各厂家也不断推出新的技术以支持数字节目的制作、发射和接收。虽然总的趋势是各国都在向数字电视方向发展，但各国所处的发展阶段是不同的。


日本正在通过卫星、电缆和地面广播数字电视。同时，日本已预计到模拟地面电视将会在２００７年至２０１０年间停止使用。新加坡自１９９９年５月起就采用了欧洲的数字视频广播（ＤＶＢ）标准，并正在加以部署。香港也在采用一种数字地面电视（ＤＴＴ）标准，并通过征求意见书表达了拟加速实施ＤＴＴ、以更快地为其它应用腾出频谱的愿望。在澳大利亚的悉尼、墨尔本、布里斯班、阿得雷德及帕斯等城市，从２００１年１月１日起，已开始了地面数字电视广播。普华永道公司关于２０００年欧洲数字电视的报告提到数字电视的家庭普及率在德国为６．２％，在英国为８．２％，在法国为１９．２％，在意大利为４．６％，在西班牙为１１．２％。在欧洲，地面及卫星业务都在为争取数字电视观众而竞争。在美洲，加拿大已采用了数字电视标准，其频道分配计划已显示出加拿大拟腾出一些频谱来用于广播以外的其他目的。巴西最近也对多种数字电视标准进行了测试。智利已为进行数字电视的试验、技术规范的定义、优先开通该业务的城市以及在２００５年将业务覆盖全国制定了相应的计划。正如本文第四节所做的案例分析所显示的，美国也已确定了有关的标准和频道分配计划。此外，美国一些电视台也已开始数字电视广播，并腾出一些频谱以作它用。


数字电视将向观众提供更优质的图像和声音。以上信息所提到的是一些例子，说明世界范围内数字电视的发展现状和趋势。随着越来越多的国家为数字电视确定标准并制定发展计划，数字电视机的产量会大大增加，竞争也会日趋剧烈。这也将反过来加速数字电视的使用，并扩大腾出更多频谱的机会。


四、融合频谱的管理案例研究


１．简介


因为需要为无线通信提供更多频谱，美国联邦通信委员会（ＦＣＣ）制定了一项政策，在实施数字电视的同时，将从电视频道腾出的频谱重新分配，重点考虑给移动和固定无线通信使用。在将此项考虑付诸实施后，不仅能使现有的模拟电视台能采用数字电视，还能腾出１０８ＭＨｚ带宽的频谱。这样，公众将会从数字电视以及更多的频谱分配中获益。


在经过多年的转变后，电视将会在由第２至第５１频道的核心频段工作。在自７４６到８０６ＭＨｚ范围内（电视第６０至６９频道）的６０ＭＨｚ带宽的频谱将会被重新分配，而自６９８到７４６ＭＨｚ范围内（电视第５２至５９频道）的４８ＭＨｚ带宽的频谱也会接着被分配。关于７４６到８０６ＭＨｚ的６０ＭＨｚ频谱的分配方案已经确定，并已开始就其中一些频段颁发许可证。下面还将详述在频谱管理及具体实施方面迄今为止所取得的进展。


２．模拟电视的状况


部署数字电视并将频谱腾出供作它用受到现存的模拟电视的制约。在美国，大约有１５００座电视台，通过第２至６９频道播出节目。每个频道按照６０年前制定的ＮＴＳＣ模拟标准占用６ＭＨｚ频谱。此外，基于历史的原因，有４００ＭＨｚ频谱是分配给电视行业的。美国的频道分配计划也是根据过去的接收机特性来作出的，该特性极大地限制了在同一地区的在用的每个ＵＨＦ频道中部署６个ＵＨＦ频道。这就意味着在一个城市中，电视波段中ＵＨＦ部分每部署６ＭＨｚ就有多达４８ＭＨｚ频谱闲置。大多数亚洲国家的情形大致相同。在美国，向数字电视过渡提供了一个改善电视质量和频谱利用率的好机会。在亚洲，也是这样。


当电视波段跨越很广阔的频谱范围时，电视台通常会尽可能采用较低的频道，因为较低的频道一般说来覆盖较好。这样一来，在美国，与其它部分频谱相比，现有的电视波段中７４６至８０６ＭＨｚ部分（电视频道第６０至６９频道）就很少被用到。在亚洲国家，尽管大多数国家使用ＰＡＬ制式，情况也相似。目前，共有约９５个模拟电视台在使用这些频道，包括已建台和在建台。


３．数字电视计划


为促进数字电视的发展并节约频谱，美国联邦通信委员会（ＦＣＣ）将第２至第５１频道作为电视的核心频道。ＦＣＣ还制订了一个数字电视频道分配计划，用于为每个合格的电视台临时提供一个附加的６ＭＨｚ频道以供从模拟电视向数字电视过渡。对于每个电视台，无论是现在的模拟频道还是新的数字频道，都总有一个会安排在第２至第５１核心频道上。在从模拟向数字转变结束时（大约到２００６年），每个电视台必须交还它的两个频道中的一个。１９９７年８月通过的的立法规定，在向数字电视转变时期终止的日期（由ＦＣＣ确定）到来后，持有７４６至８０６ＭＨｚ波段电视广播许可证的任何人都不得再继续使用此波段频率。那时，所有的模拟电视都将停止广播，而且所有在７４６至８０６ＭＨｚ波段范围内的临时数字电视广播也将转到其它频段。最终结果是数字电视将使用第２至第５１频道，而第５２至第６９电视频道（６９８至８０６ＭＨｚ）的频谱将全部腾出来供其它应用。


ＦＣＣ开发了一个专用的计算机软件来生成试验用频道分配计划。为服务于大约１５００个电视台，用软件来做这项工作，速度最快，效率最高。ＦＣＣ首先假定一个电视台的数字信号发射天线与模拟信号发射天线会处于同一塔上。该软件允许用户指定在同频道和相邻频道电视台之间对各种地理间隔的要求。同频道和相邻频道的数字电视台的间距可以比目前的模拟电视台的间距小些。因此，ＦＣＣ需要对数字对数字的间距以及数字对模拟的间距进行处理。该软件还包括对某些非最佳方案进行折衷处理。例如，在检查各种解决方案时，ＦＣＣ设置了严格的条件，使得一个电视台的两个频道不能都落在第２至第５１的核心频道之外。虽然各国实际使用的参数可能不尽相同，但这种方法对其他国家有关部门来说仍有参考意义。


以下列出了ＦＣＣ实施数字电视的过程的重要里程碑：


１９９６年１２月 ＦＣＣ决定采用ＡＴＳＣ制式。


１９９７年４月 ＦＣＣ公布频道分配表草案以及数字电视业务条例。


１９９８年２月 ＦＣＣ公布正式频道分配表。


１９９８年５月 为第１－１０市场中的联网台站确定数字电视应用实施期限。


１９９８年８月 为第１１－３０市场中的联网台站确定数字电视应用实施期限。


１９９８年１１月 在最前列的１０个市场中，从第２６电视台开始，志愿播出数字电视，包括非商业电视台。


１９９９年 ５月 规定在最前列的１０个市场中的商业电视台必须播送一个数字信号。


１９９９年１１月 规定在最前列的３０个市场中的商业电视台必须播送一个数字信号。


２００２年５月 所有剩下的商业电视台都必须转成数字电视台。


２００３年４月 各电视台必须在数字电视频道上同时播出至少５０％的ＮＴＳＣ节目。


２００３年５月 所有非商业的公众电视台都必须转成数字电视台。


２００４年４月 各电视台必须在数字电视频道上同时播出至少７５％的ＮＴＳＣ节目。


２００５年４月 各电视台必须在数字电视频道上同时播出１００％的ＮＴＳＣ节目，直至模


拟业务终止、其中的一个频道交还。


２００６年１２月 各电视台终止播出模拟信号并交还两个频道中的一个。


根据需要，可能会按上述日期给某些个案一些宽限期。然而，到２０００年１２月为止，ＦＣＣ已处理了８８９项关于建设数字电视设施的申请，有１３０个拥有数字电视许可证的电视广播台已在播送数字电视节目，另有４３个电视台也在进行实验广播或根据特别许可进行广播。


４．频谱的清退


在电视第６０至第６９频道之间的６０兆赫频谱中，有３０兆赫已分配给商业用户。该频谱各频点的使用许可证预计会在２００１年内颁发。此外，有２４兆赫频谱已规划供公众安全使用，其中约一半频谱用于窄带话音业务，另一半则用于宽带数据和图像业务。公众安全业务对全体人民的安全保障都是很重要的。无线通信技术使得保障公众安全的机构能快速传递信息、与其他部门进行协调并对即将到来的危险发出警告。随着电信技术的复杂性越来越高，它对提高公众安全保障机构的工作效率的贡献也越来越大。公众安全保障机构已推荐了互操作性好的、用于话音通信的数字标准，并已被ＦＣＣ所接受。用于宽带数据的标准也在制定中。这些用于公众安全的频谱使用许可证预计在２００２年内开始颁发。


剩下的６ＭＨｚ频谱会留给频带管理人员，使他们能帮助管理那些用于调度的、非蜂窝系统的频谱。此６ＭＨｚ范围内的频率使用许可证最近已开始发放。这部分频谱预计会用于满足那些需要有自己的专用系统、但又不属于公众安全部门的运营者的需要。以下列出各频段的许可证发放情况：


７４６－７４７与７７６－７７７ＭＨｚ配对，分配给频带管理员（Ｂａｎｄ Ｍａｎａｇｅｒ）


７４７－７５２与７７７－７８２ＭＨｚ配对，分配给商业运营者


７５２－７６２与７８２－７９２ＭＨｚ配对，分配给商业运营者


７６２－７６４与７９２－７９４ＭＨｚ配对，分配给频带管理员（Ｂａｎｄ Ｍａｎａｇｅｒ）


７６４－７７６与７９４－８０６ＭＨｚ配对，分配给公众安全部门使用。


５．临时频谱共享


在开始采取行动将电视广播从７４６至８０６ＭＨｚ移出以前，新的业务将会按地理位置的不同来和原来的电视台共享频谱。然而，所采用的保护标准极大妨碍了近期内在有电视台的地方将频谱用于移动和固定无线通信业务。各电视台越快地清出所占用的７４６至８０６ＭＨｚ之间的频率，该频谱就能越快地供商业、公众安全以及频带管理人员使用。ＦＣＣ目前正在非正式讨论加速将电视从所占的７４６至８０６ＭＨｚ移出的其他办法。


五、ＩＴＵ（国际电联）的意见


国际上，７４６至８０６ＭＨｚ通常用于广播、移动和固定无线通信业务。依照不同地区、以及同一地区的不同国家，移动和固定无线通信业务可能会被按次要业务来处理。对于第三区（亚洲），ＩＴＵ规定在此频带上移动业务与广播及固定业务并列为主要业务。这种规定对融合频谱管理以及电视频谱的清理是很有利的。


六、结论


由于在广播与无线通信之间频谱分配的不平衡是显而易见的，它们将不再会是各走各的路了。随着无线频谱被越来越广泛地使用，其资源也越来越稀缺。然而，随着技术的发展，采用融合的频谱管理，就可以弥补资源的不足。亚洲各国的无线电管理部门可能会愿意考虑融合频谱管理所带来的好处，特别是在各国已规划向数字电视过渡的时候。各国无线电管理部门在这方面发挥其领导作用，就可以在规划和实施数字电视的同时，为本国民众提供更多的频谱来发展各种无线通信业务。（作者：（美国）斯图亚特、莫里斯）




(斯图亚特·莫里斯 中国无线电管理)