深入研究频段分配 全面分析WiMAX未来发展

　　近几年，随着WiMAX技术的不断发展，相关的标准不断成熟，设备认证也开始进行，WiMAX的应用离我们越来越近。但是，WiMAX的发展离不开合适的频率资源，在无线通信领域，频率资源的政策将极大地影响一个无线通信产业的发展。

　　WiMAX的频率规划首先需要分析WiMAX业务对带宽的需求，包括对用户数量的分析预测，用户使用数据业务类型的分析预测，不同业务的带宽需求分析等内容。另外，还应该考虑实际应用环境下系统级的频谱利用率，包括业务模型、组网方式、扇区的配置、频率复用技术和干扰问题等方面。

　　在802.16的标准中没有规定特定的频点和频率间隔，只是给出了2～66 GHz中不同频段的使用方式，10～66 GHz用于视距传播，2～11 GHz频段则用于非视距传输。如果用于支持移动性，则推荐采用6 GHz以下频段。在WiMAX联盟中建议用于固定和游牧方式下的频点为3.5 GHz、5.8 GHz频段，在支持移动特性的环境下，则考虑采用2.5 GHz或1 GHz以下的频段。WiMAX正在与ITU等国际组织合作，拓展WiMAX产品可用的频谱。由于802.16是一种新的技术，大部分国家目前还没有明确在2～6 GHz频段中如何为802.16e分配频率。在ITU中也在讨论未来宽带无线接入的频率问题，与其他业务(如卫星)等的协调问题和国际漫游问题等。

　　从理论上分析，WiMAX技术对频率有以下需求。对于固定接入，需要大信道带宽以支持高容量传输，对频段要求不敏感;而对于移动类接入，需要信道带宽尽量大，可用频段尽量低，以降低布网成本,提高服务质量。频率是影响移动组网成本的重要因素。对于移动WiMAX而言，频率问题就是成本问题。

　　一、我国2～6 GHz频率划分现状

　　1992年的世界无线电大会(WRC92)已经对全球在2 GHz频带的频率进行了划分：陆地部分170 MHz，卫星部分60 MHz，而陆地业务部分又分为FDD(频分双工)方式和TDD(时分双工)方式。其中中国的FDD方式：1920～1980 MHz、2110～2170 MHz共120 MHz;TDD方式：1885～1920 MHz、2010～2025 MHz共50 MHz。

　　2300～2400 MHz：用于TDD业务，是分配给TD-SCDMA的频率，现在还有雷达业务。

　　2400～2483.5 MHz：ISM(工业、科学和医疗)频段。我国无线电管理部门规定该频段作为无线局域网、无线接入系统、蓝牙系统、点对点或点对多点扩频通信系统等各类无线电台站的共用频段。

　　2483.5～2500 MHz：分配给固定和移动业务，但是卫星无线电测定业务是目前主要业务。

　　2500～2690 MHz：用于固定业务、卫星固定业务、移动(除航空移动)业务、卫星移动、卫星广播、无线电定位业务，但已经划给第三代移动通信作为扩展频段，并且在中国无线电频率划分CHN12规定：2655～2690 MHz频带射电天文也为主要业务,现用于北京、南京、江苏江阴、贵州喀斯特地区，其他业务不得对其产生干扰。

　　3000～3400 MHz：该频段是可以工作于TDD方式的许可频段,我国目前规划为无线电定位、固定、移动、业务使用,但是很少使用。

　　3400～4200 MHz：属于卫星通信C波段，同时还有大量的微波在使用。

　　4400～4990 MHz：根据CHN21规定，4400～4990 MHz固定业务主要用于大容量微波接力干线网，但是仍然需要对某些射电天文业务进行保护。其中4950～4990 MHz以次要业务使用空间研究和地球探测业务。同时在WRC03会议上，还强烈建议4940～4990 MHz用于公共防护和应急业务。

　　4990～5000 MHz：主要业务为固定业务，但是还存在射电天文业务。

　　5150～5725 MHz：用于无线电导航业务、卫星地球探测业务、无线电定位业务等，但在WRC03会议上已经对5150～5725MH频段的无线电业务进行调整，增加了固定和移动业务。

　　5725～5850 MHz：开放频段，允许点对多点扩频通信系统、宽带无线接入系统、高速无线局域网、蓝牙技术设备及车辆无线自动识别系统等无线电台站的共用频段。

　　5850～5925 MHz：可以用于固定、移动、卫星固定、无线电定位，同时要对部分地区的射电天文进行保护，并且此频段在WRC03会议上也建议用于公共防护和应急业务,在此频段内还有C波段的卫星通信。

　　5925～6000 MHz：有大规模的微波在使用，并且在此频段内还有C波段的卫星通信。

　　近几年，随着WiMAX技术的不断发展，相关的标准不断成熟，设备认证也开始进行，WiMAX的应用离我们越来越近。但是，WiMAX的发展离不开合适的频率资源，在无线通信领域，频率资源的政策将极大地影响一个无线通信产业的发展。

　　WiMAX的频率规划首先需要分析WiMAX业务对带宽的需求，包括对用户数量的分析预测，用户使用数据业务类型的分析预测，不同业务的带宽需求分析等内容。另外，还应该考虑实际应用环境下系统级的频谱利用率，包括业务模型、组网方式、扇区的配置、频率复用技术和干扰问题等方面。

　　在802.16的标准中没有规定特定的频点和频率间隔，只是给出了2～66 GHz中不同频段的使用方式，10～66 GHz用于视距传播，2～11 GHz频段则用于非视距传输。如果用于支持移动性，则推荐采用6 GHz以下频段。在WiMAX联盟中建议用于固定和游牧方式下的频点为3.5 GHz、5.8 GHz频段，在支持移动特性的环境下，则考虑采用2.5 GHz或1 GHz以下的频段。WiMAX正在与ITU等国际组织合作，拓展WiMAX产品可用的频谱。由于802.16是一种新的技术，大部分国家目前还没有明确在2～6 GHz频段中如何为802.16e分配频率。在ITU中也在讨论未来宽带无线接入的频率问题，与其他业务(如卫星)等的协调问题和国际漫游问题等。

　　从理论上分析，WiMAX技术对频率有以下需求。对于固定接入，需要大信道带宽以支持高容量传输，对频段要求不敏感;而对于移动类接入，需要信道带宽尽量大，可用频段尽量低，以降低布网成本,提高服务质量。频率是影响移动组网成本的重要因素。对于移动WiMAX而言，频率问题就是成本问题。

　　一、我国2～6 GHz频率划分现状

　　1992年的世界无线电大会(WRC92)已经对全球在2 GHz频带的频率进行了划分：陆地部分170 MHz，卫星部分60 MHz，而陆地业务部分又分为FDD(频分双工)方式和TDD(时分双工)方式。其中中国的FDD方式：1920～1980 MHz、2110～2170 MHz共120 MHz;TDD方式：1885～1920 MHz、2010～2025 MHz共50 MHz。

　　2300～2400 MHz：用于TDD业务，是分配给TD-SCDMA的频率，现在还有雷达业务。

　　2400～2483.5 MHz：ISM(工业、科学和医疗)频段。我国无线电管理部门规定该频段作为无线局域网、无线接入系统、蓝牙系统、点对点或点对多点扩频通信系统等各类无线电台站的共用频段。

　　2483.5～2500 MHz：分配给固定和移动业务，但是卫星无线电测定业务是目前主要业务。

　　2500～2690 MHz：用于固定业务、卫星固定业务、移动(除航空移动)业务、卫星移动、卫星广播、无线电定位业务，但已经划给第三代移动通信作为扩展频段，并且在中国无线电频率划分CHN12规定：2655～2690 MHz频带射电天文也为主要业务,现用于北京、南京、江苏江阴、贵州喀斯特地区，其他业务不得对其产生干扰。

　　3000～3400 MHz：该频段是可以工作于TDD方式的许可频段,我国目前规划为无线电定位、固定、移动、业务使用,但是很少使用。

　　3400～4200 MHz：属于卫星通信C波段，同时还有大量的微波在使用。

　　4400～4990 MHz：根据CHN21规定，4400～4990 MHz固定业务主要用于大容量微波接力干线网，但是仍然需要对某些射电天文业务进行保护。其中4950～4990 MHz以次要业务使用空间研究和地球探测业务。同时在WRC03会议上，还强烈建议4940～4990 MHz用于公共防护和应急业务。

　　4990～5000 MHz：主要业务为固定业务，但是还存在射电天文业务。

　　5150～5725 MHz：用于无线电导航业务、卫星地球探测业务、无线电定位业务等，但在WRC03会议上已经对5150～5725MH频段的无线电业务进行调整，增加了固定和移动业务。

　　5725～5850 MHz：开放频段，允许点对多点扩频通信系统、宽带无线接入系统、高速无线局域网、蓝牙技术设备及车辆无线自动识别系统等无线电台站的共用频段。

　　5850～5925 MHz：可以用于固定、移动、卫星固定、无线电定位，同时要对部分地区的射电天文进行保护，并且此频段在WRC03会议上也建议用于公共防护和应急业务,在此频段内还有C波段的卫星通信。

　　5925～6000 MHz：有大规模的微波在使用，并且在此频段内还有C波段的卫星通信。

　　二、相关频段分析

　　从我国频率划分的现状和相关设备制造商提供的频率的需求来看，2.5 GHz、3.3～3.4 GHz、3.5 GHz、5 GHz、5.15～5.725 GHz、5.8 GHz频段是关注的重点。

　　(1)2.5～2.69 GHz

　　从移动通信的电波传播特性和空间衰减特性来看，2.5 GHz频段是移动宽带系统比较好的选择，该频段具有较好的非视距传输能力，可以有效地提升基站覆盖距离，降低基站和终端的研发成本，真正让宽带无线接入产品具有移动能力。但是，此频段现已划分给了空间业务。在WRC03大会上，还将此频段定为IMT-2000的扩展频段，卫星广播业务和无线电定位业务也在其中。因此，在此频段内使用WiMAX难度较大。

　　(2)3.3～3.4 GHz

　　该频段是分配给TDD方式的许可频段，但是到目前为止使用的并不是很多,2005年7月14日信息产业部无线电管理局发布2005年45号文件和50号文件，指出在办理无线电管理局规定的相关的手续后，可以在3.3～3.4 GHz上进行TDD方式本地宽带无线接入业务与多种无线电业务之间共用的电磁兼容技术试验，但也规定了宽带无线接入时,不得对同频段内的无线电定位业务、射电天文业务产生有害的干扰。

　　(3)3.5 GHz

　　3.5 GHz频段是典型MMDS(多路微波分配系统)频段，覆盖及性价比较好，传播雨衰性能好，适合WiMAX系统使用,可以较大面积覆盖使用。2001～2004年，政府主管部门先后进行了三期招标工作，对3.5 GHz频率资源在全国范围内进行了分配,但是3.5 GHz网络建设和运营并不理想，带宽资源太有限，每一运营商在每一城市仅可能得到10.5 MHz带宽，难以实施较有效与规模化网络规划及多业务运作。而且，3531～3600 MHz是C波段卫星的扩展频段,虽然目前还没有投入使用，但是将发射的Chinasat8卫星的部分转发器使用了3500 MHz、3520 MHz，覆盖了中国的全境。而且由于特殊原因在此频段内可能还有无线电定位业务，收集这些电台具体的参数是非常困难的，因此要考虑这种情况产生的一些相关问题。总之，未来3.5 GHz频段内怎样发展还要进行相关的协调和等待相关的政策，但这个频段的资源相对比较紧张，系统能提供的容量有限。

　　(4)5 GHz

　　5 GHz频段(4900～5000 MHz)可用于固定业务，该频段还有微波和射电天文业务。日本已经在此频段内使用宽带无线接入业务，所以此频段也可以考虑。

　　(5)5.15～5.725 GHz

　　在WRC03无线电大会229号决议中,对5 150～5725 MHz频段的无线电业务进行调整，增加了固定和移动业务，对5150～5725 MHz频率范围内给移动、固定、卫星地球探测和空间研究业务新的和附加划分的规则条款问题进行了详细讨论与审定，在采用动态频率选择技术、发信功率控制、限于室内使用及EIRP(有效全向辐射功率)功率密度限值等条件下无线接入获得5151～5250 MHz(室内)、5250～5350 MHz(室内/室外)及5470～5725 MHz(室内/室外)共455 MHz带宽频率划分5350～5650 MHz范围内提升为主要业务的无线电定位业务,可以和现有业务共存，5460～5570 MHz范围内新增的有源卫星地球探测业务与有源空间研究业务可与现有的和新增的其他业务共存。

　　(6)5.8 GHz

　　5.8 GHz频段(5725～5850 MHz)，由于5.8 GHz是非认证频段,审批手续相对简单，所以大幅度地降低了运营的准入门槛。与3.5 GHz无线接入相比较，5.8 GHz无线宽带接入方式具有设备成本低，安装容易，投资回收快等特点，有利于大规模推广应用。综合比较不同频段的穿透性能和电磁环境多项指标,5.8 GHz频段总体性能较好，该频段大气衰耗为每10 km仅0.1 dB;5.8 GHz无线产品采用OFDM(正交频分复用)调制方式，可以实现40～50 km的无线连接。但是，不同的运营商都可以使用5.8 GHz频段125 MHz的带宽，或者使用的频点相互间可以部分重叠，这也不可避免地出现了干扰问题。随着大规模的应用，各运营商设备间的干扰也会日趋严重，从而降低了系统的可用性。并且对于厂商来说，因为不断有新的干扰源出现，厂商要不停地给用户解决问题，造成后期服务成本的增加。目前，在5.8 GHz频段上既有点对多点的无线接入，又有点对点的扩频通信，已经存在干扰问题，所以能否在此频段内使用还需要进一步研究。

　　(7)26 GHz

　　26 GHz频段LMDS(本地多点分配系统)是点对多点固定无线接入技术。LMDS工作在20～40 GHz，工作频率高，频谱资源丰富，可用带宽宽，因此系统容量大，业务能力强，但由于要求视距传输，且易受雨衰等环境因素影响，这样就限制了覆盖范围和适用地区，典型覆盖范围为3～5 km，并且不能支持移动性，投资成本相对比较高，一般适用于相对平坦、降雨少、无障碍物阻挡、用户密集、业务需求高的热点地区。几年前我国虽然已经将此频段投入使用，但仍然没有较好地使用，从国家的角度来看如果能较好地使用该频段则对频谱利用情况来说是非常有益的事情，所以WiMAX是否能在此频段上使用也需要进一步的研究。

　　三、分析Wimax的未来发展

　　现在，美国、韩国、新加坡和印度都已经为WiMAX分配了相应的频率资源，为WiMAX的部署奠定了坚实的基础。从2007年1月的ITU-R WP8F会议开始，WiMAX就开始了加入IMT-2000的过程。在2007年5月日本的ITU-R WP8F会议上，作为WiMAX特别子集的IMT-2000新地面无线电接口“OFDMA TDD WMAN”被提交批准为下一次会议审批议题,这标志着WiMAX进入3G体系的战略成功走出了关键的一步。

　　如果在下一次WP8F会议上WiMAX顺利通过,WiMAX就可以融入IMT-2000,可以使用分配给3G、IMT-Advanced的频率资源。这对于WiMAX这项技术、厂商、服务提供商以及最终用户都意义深远，这也能够使运营商在选择网络部署和提供服务时更具有灵活性。但是在我国,WiMAX的频率资源问题依然存在，政府主管部门是否开放相应的频率资源给WiMAX仍然是一个未知数，所以WiMAX频率的分配在我国仍是一个难题。