融合頻譜的管理


一、前言


現(xiàn)在，世界各國的無線電管理部門正在制定發(fā)展戰(zhàn)略，以便根據(jù)各種先進(jìn)的移動(dòng)和固定無線通信業(yè)務(wù)的要求提供頻譜。在進(jìn)入２１世紀(jì)之際，這對(duì)于經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)、提高生產(chǎn)率以及改善公眾安全是至關(guān)重要的。與此同時(shí)，各國的有關(guān)部門最近也在制定戰(zhàn)略，以發(fā)展較高清晰度和更有效利用頻譜的電視業(yè)務(wù)。


“融合”即意味著“一起使用”。在過去幾年中，許多專家已經(jīng)提出了移動(dòng)通信、廣播及計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)及其技術(shù)的融合。然而，除了少數(shù)以下要提到的外，對(duì)融合頻譜的管理卻較少加以注意。所有成功的頻譜管理，包括融合頻譜的管理，都要求管理者有遠(yuǎn)見卓識(shí)及正確導(dǎo)向。在迎接數(shù)字電視（ＤＴＶ）到來之際，世界各國的管理部門得到了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)來實(shí)踐其頻譜管理的遠(yuǎn)見卓識(shí)和正確導(dǎo)向，這就是將頻譜用于數(shù)字電視和各種移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的相互補(bǔ)充。本文的目的是對(duì)廣播和移動(dòng)通信之間的一些關(guān)鍵問題進(jìn)行審視，并提出一些對(duì)各管理部門在實(shí)施融合頻譜管理過程可能有所幫助的建議。所提出的建議有助于提高有限的頻譜資源的管理效率。


亞洲國家的有關(guān)部門可以在這方面起主導(dǎo)作用，為各該國的民眾、各行各業(yè)、以及各政府部門在進(jìn)入２１世紀(jì)時(shí)采用最先進(jìn)的無線通信技術(shù)來改善公眾安全，并為提供更優(yōu)質(zhì)的廣播信息搭建一個(gè)良好的舞臺(tái)。


二、變革中的移動(dòng)通信


８０年代以前，大量可用的頻譜都分配給了電視廣播。然而，隨著社會(huì)移動(dòng)性的增加以及技術(shù)進(jìn)步對(duì)這種移動(dòng)性所作的響應(yīng)，就產(chǎn)生了對(duì)能支持移動(dòng)通信的新的頻譜管理政策的需求。在８０年代和９０年代初，低于１ＧＨｚ的頻譜分配促進(jìn)并實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代移動(dòng)通信的各種技術(shù)的發(fā)展，滿足了各個(gè)ＩＴＵ區(qū)域的用戶需求。隨后，在各個(gè)ＩＴＵ區(qū)域，又在１至２ＧＨｚ范圍內(nèi)為各種蜂窩類業(yè)務(wù)分配了更多頻譜，以擴(kuò)大系統(tǒng)容量，并促進(jìn)各業(yè)務(wù)提供商之間的競(jìng)爭(zhēng)。


政府與業(yè)界在安排足夠頻譜供移動(dòng)通信使用方面的共識(shí)取得了巨大的成就。由于及時(shí)的頻譜分配而使得各種無線通信解決方案快速增長(zhǎng)，日趨多樣性，從而也促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，增進(jìn)了人生和財(cái)產(chǎn)安全的保障，并在世界范圍內(nèi)提高了消費(fèi)者的生活質(zhì)量。在一些國家中，竟有超過半數(shù)的人口在使用移動(dòng)電話。


對(duì)用于保障公眾安全的通信的頻譜的需求也日益增加。美國蜂窩電話工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，在過去十年中，無線撥打“９１１”公眾緊急求救電話的數(shù)量增加了１５倍。這使得維護(hù)公眾安全的機(jī)構(gòu)的工作量也大大增加了，這些機(jī)構(gòu)往往使用自己的專用無線通信系統(tǒng)來對(duì)公眾的求救做出響應(yīng)。這也就增加了對(duì)用于公眾安全的頻譜的需求。


維護(hù)公眾安全的機(jī)構(gòu)不僅要提供日常的安全保護(hù)，也要在出現(xiàn)自然災(zāi)害或其他危機(jī)時(shí)提供安全保護(hù)。專用公眾安全通信系統(tǒng)使得警察、救火隊(duì)員以及緊急醫(yī)療救護(hù)人員能迅速、有效地對(duì)犯罪、交通事故和空難、自然災(zāi)害以及其他特別事件作出反應(yīng)。為負(fù)責(zé)公眾安全的無線通信系統(tǒng)特別分配頻譜就能確保即使是在災(zāi)害發(fā)生時(shí)蜂窩系統(tǒng)因公眾通信劇增而阻塞時(shí)該系統(tǒng)也能正常工作。從政府管理的角度講，電力、水利、石油、機(jī)場(chǎng)、鐵路以及某些工廠通常并不被歸類于“公眾安全”之列，但他們是與公眾安全息息相關(guān)的要害部門。這些用戶也常常依賴自已的無線通信系統(tǒng)來更有效地為公眾服務(wù)。


隨著無線通信解決方案在世界各地日趨成熟，這些業(yè)務(wù)正在進(jìn)入轉(zhuǎn)變期。在早期，無線通信的各種方案和有關(guān)的頻譜管理主要是集中在提供話音通信的各種選擇。隨著數(shù)字無線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及有線互聯(lián)網(wǎng)的日趨普及，越來越多的注意力集中到如何通過無線通信來傳遞大信息量的文件，包括數(shù)據(jù)、靜止圖像、以至類似電影的視頻信息。頻譜分配是發(fā)展和實(shí)施這種通信的重要環(huán)節(jié)，就像７０年代無線話音通信對(duì)頻譜的需求一樣。如果有關(guān)部門能審時(shí)度勢(shì)并及時(shí)采取行動(dòng)來為各類用戶分配頻譜，則消費(fèi)者、公眾安全機(jī)構(gòu)以及商家都可以從中得到好處。


國際電聯(lián)和大多數(shù)國家的無線電管理部門目前都將注意力集中到為ＩＭＴ－２０００ 第三代系統(tǒng)在 １．７至 ３．０ ＧＨｚ間分配頻譜。在實(shí)施數(shù)字電視的過程中騰出來的頻譜也可以用于公眾安全和其它要害部門所須的無線解決方案，并作為在１．７至３．０ ＧＨｚ 為ＩＭＴ－２０００所分配的頻譜的補(bǔ)充。


三、數(shù)字電視


使電視能與其他形式的娛樂媒體競(jìng)爭(zhēng)的愿望導(dǎo)至數(shù)字電視在許多國家取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。亞洲、歐洲和美洲都已開發(fā)了數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)。各廠家也不斷推出新的技術(shù)以支持?jǐn)?shù)字節(jié)目的制作、發(fā)射和接收。雖然總的趨勢(shì)是各國都在向數(shù)字電視方向發(fā)展，但各國所處的發(fā)展階段是不同的。


日本正在通過衛(wèi)星、電纜和地面廣播數(shù)字電視。同時(shí)，日本已預(yù)計(jì)到模擬地面電視將會(huì)在２００７年至２０１０年間停止使用。新加坡自１９９９年５月起就采用了歐洲的數(shù)字視頻廣播（ＤＶＢ）標(biāo)準(zhǔn)，并正在加以部署。香港也在采用一種數(shù)字地面電視（ＤＴＴ）標(biāo)準(zhǔn)，并通過征求意見書表達(dá)了擬加速實(shí)施ＤＴＴ、以更快地為其它應(yīng)用騰出頻譜的愿望。在澳大利亞的悉尼、墨爾本、布里斯班、阿得雷德及帕斯等城市，從２００１年１月１日起，已開始了地面數(shù)字電視廣播。普華永道公司關(guān)于２０００年歐洲數(shù)字電視的報(bào)告提到數(shù)字電視的家庭普及率在德國為６．２％，在英國為８．２％，在法國為１９．２％，在意大利為４．６％，在西班牙為１１．２％。在歐洲，地面及衛(wèi)星業(yè)務(wù)都在為爭(zhēng)取數(shù)字電視觀眾而競(jìng)爭(zhēng)。在美洲，加拿大已采用了數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，其頻道分配計(jì)劃已顯示出加拿大擬騰出一些頻譜來用于廣播以外的其他目的。巴西最近也對(duì)多種數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了測(cè)試。智利已為進(jìn)行數(shù)字電視的試驗(yàn)、技術(shù)規(guī)范的定義、優(yōu)先開通該業(yè)務(wù)的城市以及在２００５年將業(yè)務(wù)覆蓋全國制定了相應(yīng)的計(jì)劃。正如本文第四節(jié)所做的案例分析所顯示的，美國也已確定了有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和頻道分配計(jì)劃。此外，美國一些電視臺(tái)也已開始數(shù)字電視廣播，并騰出一些頻譜以作它用。


數(shù)字電視將向觀眾提供更優(yōu)質(zhì)的圖像和聲音。以上信息所提到的是一些例子，說明世界范圍內(nèi)數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。隨著越來越多的國家為數(shù)字電視確定標(biāo)準(zhǔn)并制定發(fā)展計(jì)劃，數(shù)字電視機(jī)的產(chǎn)量會(huì)大大增加，競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)日趨劇烈。這也將反過來加速數(shù)字電視的使用，并擴(kuò)大騰出更多頻譜的機(jī)會(huì)。


四、融合頻譜的管理案例研究


１．簡(jiǎn)介


因?yàn)樾枰獮闊o線通信提供更多頻譜，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（ＦＣＣ）制定了一項(xiàng)政策，在實(shí)施數(shù)字電視的同時(shí)，將從電視頻道騰出的頻譜重新分配，重點(diǎn)考慮給移動(dòng)和固定無線通信使用。在將此項(xiàng)考慮付諸實(shí)施后，不僅能使現(xiàn)有的模擬電視臺(tái)能采用數(shù)字電視，還能騰出１０８ＭＨｚ帶寬的頻譜。這樣，公眾將會(huì)從數(shù)字電視以及更多的頻譜分配中獲益。


在經(jīng)過多年的轉(zhuǎn)變后，電視將會(huì)在由第２至第５１頻道的核心頻段工作。在自７４６到８０６ＭＨｚ范圍內(nèi)（電視第６０至６９頻道）的６０ＭＨｚ帶寬的頻譜將會(huì)被重新分配，而自６９８到７４６ＭＨｚ范圍內(nèi)（電視第５２至５９頻道）的４８ＭＨｚ帶寬的頻譜也會(huì)接著被分配。關(guān)于７４６到８０６ＭＨｚ的６０ＭＨｚ頻譜的分配方案已經(jīng)確定，并已開始就其中一些頻段頒發(fā)許可證。下面還將詳述在頻譜管理及具體實(shí)施方面迄今為止所取得的進(jìn)展。


２．模擬電視的狀況


部署數(shù)字電視并將頻譜騰出供作它用受到現(xiàn)存的模擬電視的制約。在美國，大約有１５００座電視臺(tái)，通過第２至６９頻道播出節(jié)目。每個(gè)頻道按照６０年前制定的ＮＴＳＣ模擬標(biāo)準(zhǔn)占用６ＭＨｚ頻譜。此外，基于歷史的原因，有４００ＭＨｚ頻譜是分配給電視行業(yè)的。美國的頻道分配計(jì)劃也是根據(jù)過去的接收機(jī)特性來作出的，該特性極大地限制了在同一地區(qū)的在用的每個(gè)ＵＨＦ頻道中部署６個(gè)ＵＨＦ頻道。這就意味著在一個(gè)城市中，電視波段中ＵＨＦ部分每部署６ＭＨｚ就有多達(dá)４８ＭＨｚ頻譜閑置。大多數(shù)亞洲國家的情形大致相同。在美國，向數(shù)字電視過渡提供了一個(gè)改善電視質(zhì)量和頻譜利用率的好機(jī)會(huì)。在亞洲，也是這樣。


當(dāng)電視波段跨越很廣闊的頻譜范圍時(shí)，電視臺(tái)通常會(huì)盡可能采用較低的頻道，因?yàn)檩^低的頻道一般說來覆蓋較好。這樣一來，在美國，與其它部分頻譜相比，現(xiàn)有的電視波段中７４６至８０６ＭＨｚ部分（電視頻道第６０至６９頻道）就很少被用到。在亞洲國家，盡管大多數(shù)國家使用ＰＡＬ制式，情況也相似。目前，共有約９５個(gè)模擬電視臺(tái)在使用這些頻道，包括已建臺(tái)和在建臺(tái)。


３．?dāng)?shù)字電視計(jì)劃


為促進(jìn)數(shù)字電視的發(fā)展并節(jié)約頻譜，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（ＦＣＣ）將第２至第５１頻道作為電視的核心頻道。ＦＣＣ還制訂了一個(gè)數(shù)字電視頻道分配計(jì)劃，用于為每個(gè)合格的電視臺(tái)臨時(shí)提供一個(gè)附加的６ＭＨｚ頻道以供從模擬電視向數(shù)字電視過渡。對(duì)于每個(gè)電視臺(tái)，無論是現(xiàn)在的模擬頻道還是新的數(shù)字頻道，都總有一個(gè)會(huì)安排在第２至第５１核心頻道上。在從模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)（大約到２００６年），每個(gè)電視臺(tái)必須交還它的兩個(gè)頻道中的一個(gè)。１９９７年８月通過的的立法規(guī)定，在向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變時(shí)期終止的日期（由ＦＣＣ確定）到來后，持有７４６至８０６ＭＨｚ波段電視廣播許可證的任何人都不得再繼續(xù)使用此波段頻率。那時(shí)，所有的模擬電視都將停止廣播，而且所有在７４６至８０６ＭＨｚ波段范圍內(nèi)的臨時(shí)數(shù)字電視廣播也將轉(zhuǎn)到其它頻段。最終結(jié)果是數(shù)字電視將使用第２至第５１頻道，而第５２至第６９電視頻道（６９８至８０６ＭＨｚ）的頻譜將全部騰出來供其它應(yīng)用。


ＦＣＣ開發(fā)了一個(gè)專用的計(jì)算機(jī)軟件來生成試驗(yàn)用頻道分配計(jì)劃。為服務(wù)于大約１５００個(gè)電視臺(tái)，用軟件來做這項(xiàng)工作，速度最快，效率最高。ＦＣＣ首先假定一個(gè)電視臺(tái)的數(shù)字信號(hào)發(fā)射天線與模擬信號(hào)發(fā)射天線會(huì)處于同一塔上。該軟件允許用戶指定在同頻道和相鄰頻道電視臺(tái)之間對(duì)各種地理間隔的要求。同頻道和相鄰頻道的數(shù)字電視臺(tái)的間距可以比目前的模擬電視臺(tái)的間距小些。因此，ＦＣＣ需要對(duì)數(shù)字對(duì)數(shù)字的間距以及數(shù)字對(duì)模擬的間距進(jìn)行處理。該軟件還包括對(duì)某些非最佳方案進(jìn)行折衷處理。例如，在檢查各種解決方案時(shí)，ＦＣＣ設(shè)置了嚴(yán)格的條件，使得一個(gè)電視臺(tái)的兩個(gè)頻道不能都落在第２至第５１的核心頻道之外。雖然各國實(shí)際使用的參數(shù)可能不盡相同，但這種方法對(duì)其他國家有關(guān)部門來說仍有參考意義。


以下列出了ＦＣＣ實(shí)施數(shù)字電視的過程的重要里程碑：


１９９６年１２月 ＦＣＣ決定采用ＡＴＳＣ制式。


１９９７年４月 ＦＣＣ公布頻道分配表草案以及數(shù)字電視業(yè)務(wù)條例。


１９９８年２月 ＦＣＣ公布正式頻道分配表。


１９９８年５月 為第１－１０市場(chǎng)中的聯(lián)網(wǎng)臺(tái)站確定數(shù)字電視應(yīng)用實(shí)施期限。


１９９８年８月 為第１１－３０市場(chǎng)中的聯(lián)網(wǎng)臺(tái)站確定數(shù)字電視應(yīng)用實(shí)施期限。


１９９８年１１月 在最前列的１０個(gè)市場(chǎng)中，從第２６電視臺(tái)開始，志愿播出數(shù)字電視，包括非商業(yè)電視臺(tái)。


１９９９年 ５月 規(guī)定在最前列的１０個(gè)市場(chǎng)中的商業(yè)電視臺(tái)必須播送一個(gè)數(shù)字信號(hào)。


１９９９年１１月 規(guī)定在最前列的３０個(gè)市場(chǎng)中的商業(yè)電視臺(tái)必須播送一個(gè)數(shù)字信號(hào)。


２００２年５月 所有剩下的商業(yè)電視臺(tái)都必須轉(zhuǎn)成數(shù)字電視臺(tái)。


２００３年４月 各電視臺(tái)必須在數(shù)字電視頻道上同時(shí)播出至少５０％的ＮＴＳＣ節(jié)目。


２００３年５月 所有非商業(yè)的公眾電視臺(tái)都必須轉(zhuǎn)成數(shù)字電視臺(tái)。


２００４年４月 各電視臺(tái)必須在數(shù)字電視頻道上同時(shí)播出至少７５％的ＮＴＳＣ節(jié)目。


２００５年４月 各電視臺(tái)必須在數(shù)字電視頻道上同時(shí)播出１００％的ＮＴＳＣ節(jié)目，直至模


擬業(yè)務(wù)終止、其中的一個(gè)頻道交還。


２００６年１２月 各電視臺(tái)終止播出模擬信號(hào)并交還兩個(gè)頻道中的一個(gè)。


根據(jù)需要，可能會(huì)按上述日期給某些個(gè)案一些寬限期。然而，到２０００年１２月為止，ＦＣＣ已處理了８８９項(xiàng)關(guān)于建設(shè)數(shù)字電視設(shè)施的申請(qǐng)，有１３０個(gè)擁有數(shù)字電視許可證的電視廣播臺(tái)已在播送數(shù)字電視節(jié)目，另有４３個(gè)電視臺(tái)也在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)廣播或根據(jù)特別許可進(jìn)行廣播。


４．頻譜的清退


在電視第６０至第６９頻道之間的６０兆赫頻譜中，有３０兆赫已分配給商業(yè)用戶。該頻譜各頻點(diǎn)的使用許可證預(yù)計(jì)會(huì)在２００１年內(nèi)頒發(fā)。此外，有２４兆赫頻譜已規(guī)劃供公眾安全使用，其中約一半頻譜用于窄帶話音業(yè)務(wù)，另一半則用于寬帶數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)。公眾安全業(yè)務(wù)對(duì)全體人民的安全保障都是很重要的。無線通信技術(shù)使得保障公眾安全的機(jī)構(gòu)能快速傳遞信息、與其他部門進(jìn)行協(xié)調(diào)并對(duì)即將到來的危險(xiǎn)發(fā)出警告。隨著電信技術(shù)的復(fù)雜性越來越高，它對(duì)提高公眾安全保障機(jī)構(gòu)的工作效率的貢獻(xiàn)也越來越大。公眾安全保障機(jī)構(gòu)已推薦了互操作性好的、用于話音通信的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，并已被ＦＣＣ所接受。用于寬帶數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)也在制定中。這些用于公眾安全的頻譜使用許可證預(yù)計(jì)在２００２年內(nèi)開始頒發(fā)。


剩下的６ＭＨｚ頻譜會(huì)留給頻帶管理人員，使他們能幫助管理那些用于調(diào)度的、非蜂窩系統(tǒng)的頻譜。此６ＭＨｚ范圍內(nèi)的頻率使用許可證最近已開始發(fā)放。這部分頻譜預(yù)計(jì)會(huì)用于滿足那些需要有自己的專用系統(tǒng)、但又不屬于公眾安全部門的運(yùn)營者的需要。以下列出各頻段的許可證發(fā)放情況：


７４６－７４７與７７６－７７７ＭＨｚ配對(duì)，分配給頻帶管理員（Ｂａｎｄ Ｍａｎａｇｅｒ）


７４７－７５２與７７７－７８２ＭＨｚ配對(duì)，分配給商業(yè)運(yùn)營者


７５２－７６２與７８２－７９２ＭＨｚ配對(duì)，分配給商業(yè)運(yùn)營者


７６２－７６４與７９２－７９４ＭＨｚ配對(duì)，分配給頻帶管理員（Ｂａｎｄ Ｍａｎａｇｅｒ）


７６４－７７６與７９４－８０６ＭＨｚ配對(duì)，分配給公眾安全部門使用。


５．臨時(shí)頻譜共享


在開始采取行動(dòng)將電視廣播從７４６至８０６ＭＨｚ移出以前，新的業(yè)務(wù)將會(huì)按地理位置的不同來和原來的電視臺(tái)共享頻譜。然而，所采用的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)極大妨礙了近期內(nèi)在有電視臺(tái)的地方將頻譜用于移動(dòng)和固定無線通信業(yè)務(wù)。各電視臺(tái)越快地清出所占用的７４６至８０６ＭＨｚ之間的頻率，該頻譜就能越快地供商業(yè)、公眾安全以及頻帶管理人員使用。ＦＣＣ目前正在非正式討論加速將電視從所占的７４６至８０６ＭＨｚ移出的其他辦法。


五、ＩＴＵ（國際電聯(lián)）的意見


國際上，７４６至８０６ＭＨｚ通常用于廣播、移動(dòng)和固定無線通信業(yè)務(wù)。依照不同地區(qū)、以及同一地區(qū)的不同國家，移動(dòng)和固定無線通信業(yè)務(wù)可能會(huì)被按次要業(yè)務(wù)來處理。對(duì)于第三區(qū)（亞洲），ＩＴＵ規(guī)定在此頻帶上移動(dòng)業(yè)務(wù)與廣播及固定業(yè)務(wù)并列為主要業(yè)務(wù)。這種規(guī)定對(duì)融合頻譜管理以及電視頻譜的清理是很有利的。


六、結(jié)論


由于在廣播與無線通信之間頻譜分配的不平衡是顯而易見的，它們將不再會(huì)是各走各的路了。隨著無線頻譜被越來越廣泛地使用，其資源也越來越稀缺。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，采用融合的頻譜管理，就可以彌補(bǔ)資源的不足。亞洲各國的無線電管理部門可能會(huì)愿意考慮融合頻譜管理所帶來的好處，特別是在各國已規(guī)劃向數(shù)字電視過渡的時(shí)候。各國無線電管理部門在這方面發(fā)揮其領(lǐng)導(dǎo)作用，就可以在規(guī)劃和實(shí)施數(shù)字電視的同時(shí)，為本國民眾提供更多的頻譜來發(fā)展各種無線通信業(yè)務(wù)。（作者：（美國）斯圖亞特、莫里斯）




(斯圖亞特·莫里斯 中國無線電管理)