【摘 要】在讨论频谱重耕基本涵义的基础上，重点论述了其现实价值与战略重要性，最后通过几个典型案例，从四个方面阐述了频谱重耕的务实推进战略思考。 【关键词】频谱重耕 ACP 频率再规划 多频多模芯片 网络覆盖 [Abstract] The basic connotation of spectrum re-farming was presented whose realistic value and strategic importance were expounded. In the light of several typical cases， the pragmatic strategic development of spectrum re-farming addressed in four aspects. [Key words]spectrum re-farming ACP frequency re-planning multi-band multi-mode chip network coverage 1 频谱重耕的背景及基本涵义 Re-farming（重耕）一词源自Farming，在农业社会是一个极为普及与大众化的名词，凸显其精耕细作的要求。而在现今信息化、智能化与智慧化时代，在频谱管理领域则有“频谱重耕（Spectrum Re-farming）”一词，其相对频率规划（Frequency Planning）等类似的熟知术语而言，无论中文及英文均较具新意，并且比频率规划更具深层次涵义。 就电信领域标准化而言，欧洲ETSI是一个很强势与有创意的标准化组织，对ITU乃至全球均有很大影响力。涉及电信业的市场经济驱动与牌照发放欧洲均走在前列，兼之他们对Farming/Re-farming一词情有独钟，因此在本世纪之交，在2G GSM大获成功并按十年一代推向3G时，在2G向3G过渡的频谱资源有效利用方面，自然演进（Natural Evolution）及谱频重耕之类用词即开始兴起。尤其在3G进入4G时代之际，重耕一词便更为盛行，变成一个电信专用词，它往往是指电信网络运营商对既有频谱资源按技术演进的不同系统制式需求进行重构或重组，以达到提升与更有效利用频谱资源的目的。而且在此基础赋予了更多新的涵义，即有效降低构建网络与系统的建设成本CAPEX、运维成本OPEX以及总拥有成本TCO[1-3]。 相比频率规划或再规划，频谱重耕有更具体明确的目标与手段，既要有远瞻视野及顶层设计思考，又应有较好的多系统协同演进架构与实施平台，而且还应具备良好落地的相关优化与装备技术： （1）进行战略分析与顶层设计总体考虑，设计多频/多制式协同演进架构与操作平台，与频率规划相比，频谱重耕扩展至站址规划、网络优化、频谱再规划与分配。 （2）动态频谱规划及缓冲区（Buffer Zone）设计可有效进行同频组网的干扰控制。 （3）自动频率重规划，用重耕途径实施频谱的重新规划分配，快速实现精准频率规划与网络配置，提高网络系统效率。 （4）自动小区参数规划（ACP，Automatic Cell Planning）以及多频-多模式系统协同工作与平滑演进，配备对用户有良好体验感受的多频-多模芯片支撑的智能终端，新一代系统产生后与老系统有效兼容过渡等。 2 现实价值与战略重要性 （1）现实价值 中国现实移动市场发展迅速，潜力巨大。中国移动在发展3G网络时，用了将近3年时间达到5000万的用户数，相比之下，4G网络的发展更加快速。2013年12月18日中国移动正式推出4G商用服务，截至2015年10月底，中国移动发展了8.24亿用户，其中4G用户数2.67亿，4G渗透率超过了30%。截至11月支持中国移动的4G手机达到772款，占所有制式机型的81%，远超过了年初制定的2亿部的销售目标。加上中国电信与中国联通用户，估计2015年中国4G用户可达3.5亿左右，从而一些媒体预测2015年中国4G用户总数可超越美国总人口数。而且按照中国移动的规划，2016年将新建4G基站超过30万个，同时加强载波聚合部署，实现年中全网商用VoLTE，并实现存量用户向4G迁移，争取在2016年底4G用户达到5亿用户。同时预计全年4G终端销量3.3亿部，从而由2G向3G及3G向4G多频、多制式过渡，频谱重耕便可发挥巨大的现实价值。 在2G向3G演进过程中TD-SCDMA与WiMAX竞争时，虽然TDD双工作为蜂窝移动新制式，被很多国际人士轻视，而且在终端、产业链方面有很多被动。但在创新理念驱动、中国市场强力后盾、政府全力支持及频谱资源及时有效支撑等因素的促进下，终于奠定了由3G用户数为重要后盾、主动快速向TD-LTE/LTE-A 4G演进及TD-LTE/LTE-A与TD-LTE/LTE-A-FDD融合的局面，为进一步有效利用频谱重耕技术奠定了基础。另一方面，WiMAX的扁平化架构优势很快并成功地为3GPP所汲取与有效推进，尽管LTE的3GHz频谱以下优势资源选择余地太少，尤其对TD-LTE而言形成的频段分布过于分散（包括2.6GHz、2.3GHz、2.1GHz、1.8GHz、1.5GHz、AWS、800MHz、700MHz等），但亦带来了GSM/LTE 1.8GHz频段频谱重耕较一致的首选看法，发挥了重耕优势，创造了全球有效的在低频段2G、3G、4G平滑演进的频谱重耕现实价值。 （2）战略重要性 目前我国通信行业的2G/3G/4G网络制式繁多，形成了LTE FDD/TDD需要与3家运营商不同制式的3G甚至2G（GSM/CDMA）相互兼容的市场格局。中国移动已经实现TD-LTE和LTE FDD的融合组网，并推出了5模10频、5模13频、6模多频等终端。中国电信将先采取TDD、FDD混合组网方式，并逐步实行融合组网，为了满足多网协同的网络部署，开展国际漫游，未来终端拥有“多模多频”芯片将必然是有效的解决方案。此外，4G时代传统电信业务（如语音通话、彩信/短信等）与互联网业务的矛盾愈来愈明显，VoLTE/RCS技术成为传统电信业务发展的新方向。根据GSA在2014年3月的统计报告，全球1563款LTE手机中支持VoLTE的共有57款，比2013年底增长35%。随着芯片产业整体进入28nm/14～16nm时代，有效芯片集成支撑的VoLTE/RCS及具备宽带视频通信功能的终端能有效提升传统语音及宽带视频通话的业务质量，给用户带来好的体验感受。因此再处理好互联网思维下的传统商业模式创新实施问题，即可获得传统电信业务开展对OTT/OTO业务有效的竞争与合作，逐步理顺电信网、互联网的有机融合走向。此外，5G将进入万物移动互联网新时代，物联网将加入“互联网/互联网+”新平台，人与物及物与物连接数将高达千亿量级或更高，而且有些连接时延要达到1ms以下并向“准0时延”迈进。此时宽窄带连接的频谱战略需求顶层设计与多频、多制式/多模的网络/系统有效运作成为新常态，频谱重耕必将成为有效利用频谱、降低网络/系统成本以及提升安全性的有力利器，其战略重要性不言而喻。 3 典型案例 2007年芬兰运营商Elisa利用原GSM网络900MHz频率开通首个UMTS 900MHz网络，对UMTS 2100MHz进行了补充，UMTS 900MHz可节省50%～70%的UMTS 2100MHz运营成本，开创了频谱重耕价值的先河。 （1）华为重耕服务解决方案 UMTS 900MHz在数据业务容量、频谱效率及覆盖方面具有优势。随着LTE的到来，频谱资源的缺乏及高成本和快速LTE网络商用之间的矛盾是大多数LTE运营商共同面临的问题和挑战。由于LTE 1800MHz相对于LTE 2300MHz/2600MHz具有较好的覆盖，同时相对于GSM 1800MHz有更高的频谱效率，因此LTE 1800MHz的部署可显著降低总拥有成本。为了契合MBB业务的持续发展，华为在2012年和2013年世界移动通信展上发布GU/GL重耕的基础上，创造性地开发出动态频谱规划方案，在保障GSM网络频谱需求的前提下，进行频谱动态共享，实现频谱资源的最大化共享利用，最大限度地持续提升网络频谱效率，以满足未来宽带数据业务的需求[4]。 动态频谱规划：华为动态重耕方案在传统重耕方案的基础上，引入了GL动态频谱规划方案，将部分GSM频谱资源作为共享频谱资源。GSM和LTE可以根据现网的话务及数据流量需求进行动态调度和调整，通过站点评估与规划、动态频谱规划设计、参数设计与配置及GSM频率重规划实现GL网络频谱资源的动态利用。通过网络优化、调整与测试优先保障GSM频谱资源使用的同时，最大限度地增加LTE可用频谱资源，有效提升频谱效率。 Buffer Zone设计：作为第一个成功引入Buffer Zone的厂商，华为基于移动终端测量报告MR进行精确的Buffer Zone设计，有效进行GU/GL同频组网的干扰控制，保障网络性能稳定。同时，减少25%的站点部署，节省网络部署成本。 GSM话务迁移：综合分析小区级话务分布、终端分布及业务分布，基于此输出话务迁移方案，保障超过50%的话务精准迁移到UMTS和LTE网络，实现高效迁移。同时，通过进行综合的容量和终端能力评估，话务迁移对于网络的性能影响最小。 自动频率重规划：在网络重耕的过程中，GSM的频谱被重新分割规划，导致GSM需要用余留的频谱资源进行重新规划，华为基于MR的自动频率优化平台快速实现准确频率规划与网络配置，效率最高可提升80%，有效保障GSM网络，保障网络质量和整体性能。 自动小区参数规划（ACP）：在缓冲区（Buffer Zone）设计的基础上，重耕区域GL共天馈的站点采用GSM测量报告进行ACP调整，通过设定合理的覆盖和质量规划目标以及ACP算法实现精细化天馈参数调整，有效控制干扰，保证GSM和LTE网络综合性能最优。 2012～2013年华为已帮助全球运营商部署交付100多张重耕网络，占据45%的重耕市场，全球第一。此外，华为在全球拥有超过500名MBB专家及4大全球频谱重耕中心，实现端到端的重耕服务高效交付。 （2）ZTE有效利用重耕丰富3G覆盖及3G/4G融合演进 UMTS网络大多在2.1GHz频段，运营商一般会将UMTS网络先在城区部署，在农村及城郊结合等区域尚未覆盖或缺乏深度覆盖。当前移动互联信息化的需求不断增长，速率偏低将直接影响用户感知，3G网络深度覆盖向郊区及农村的拓展迫在眉睫。利用现网G 900MHz站点采取共站址、共天馈的方式，通过频率重耕来建设U 900MHz是一种全新的低成本经营模式探索。随着U 900MHz终端比例的不断提升普及，不少运营商正逐步对GU 900MHz进行重耕重组实验，以加快3G网络向农村延伸的步伐。中兴通讯SDR技术通过软件定义无线制式能实现G/U共射频模块、GSM/UMTS 900MHz的平稳过渡，从而实现2G/3G平滑演进[5]。 重耕规划流程与关键技术：在已有GSM 900MHz频段上部署UMTS 900MHz网络是频谱重耕的核心，因此整个GU 900MHz重耕的重点操作在于现有频率资源的重分配和容量迁移。既要保证GSM网络的原有覆盖和容量，又要保证新建U 900MHz的网络质量。 主要工作流程由上至下依次为：现网信息采集评估、制定翻频策略、G 900MHz容量迁移、工程参数规划、局部重耕验证、U 900MHz全网部署等步骤。如果GSM 1800MHz能够满足现网的容量和覆盖需求，则原有的900MHz频段完全可以提供给UMTS足够的5MHz带宽。在频率资源紧张的情况下，可采取压缩UMTS带宽的方式。较常见频率分配方案为： 以某运营商900MHz资源只有6MHz为例，可采取方案A（UMTS 3.8MHz+GSM 2.2MHz），或方案B（UMTS 4.2MHz+GSM 1.8MHz）。重耕定位于郊区场景，鉴于其频点资源较少且对GSM 900MHz网络覆盖还需要有一定的保障，中兴通讯建议选择方案A。并根据仿真和实地验证测试，UMTS 3.8MHz具有用户可接受的网络性能质量。在同一个重耕区域只能选择一种频率分配策略，在不同的区域可以因地制宜采取不同的频率分配策略。组网场景与缓冲区可设置U 900MHz定位于满足郊区及农村区域的UMTS服务需求，解决城郊结合部的深度覆盖需求，或改善室内覆盖、增强弱覆盖区及覆盖补盲。 鉴于一般运营商现网900MHz频段资源较少，且需要保留一定的G 900MHz站点以保证覆盖和容量，导致留给U 900MHz频段资源过少，U 900MHz组网需要结合场景来划定重耕区域。在GU 900MHz重耕前，应选择合适的Cluster试验区，并结合站点分布和地理环境划分为：内圈（低话务区）、隔离缓冲区（Buffer Zone）、外圈（高话务区）。GU重耕的重点是低话务区场景和隔离缓冲区，因此场景的定义和缓冲区的设置至关重要。 GSM 900MHz网络容量迁移：G 900MHz原网络承载的业务量因重耕导致G 900MHz配置明显下降，重耕后的G 900MHz配置无法满足原有的业务量需求。这种因配置变化导致的容量无法承载现象，就需要进行容量迁移。重耕后的G 900MHz配置较低，主要承担了原有G 900MHz网络覆盖的功能和低话务量的吸收。如果现网G 900MHz站型配置较大，话务量较大，就需要通过容量迁移至GSM 1800MHz。 抗干扰与容量提升新技术：在原G900MHz容量前移中，重耕后的G 900MHz小区和共址的G1800MHz小区都首先需要考虑通过一系列抗干扰手段和新技术运用来提升自身容量，弥补由于频率组导致的GSM 900MHz容量损失。这不仅在频谱重耕区适用，在隔离缓冲区同样适用。 中兴通讯SDR设备不局限于传统意义上的抗干扰技术和容量提升，还提供了业内更为领先的新技术来降低干扰和提升容量： （1）同心圆技术：在保持BCCH载波功率不变的情况下，通过降低TCH载波发射功率，形成同一个小区的BCCH载波和TCH载波同心圆覆盖。 （2）IRC干扰抑制合并：该功能可以提高基站的上行接收灵敏度，尤其适合在较为密集地区使用。配合中兴的下行覆盖增强技术，可以扩大基站覆盖范围、提高网络质量，达到快速优化网络的目的。 （3）Co-BCCH技术：对于G 900MHz/G 1800MHz双频共站的情况，可设置900MHz小区和1800MHz小区共用BCCH，同时把SDCCH、PDCH与BCCH配置在900MHz小区，节省信道资源，1800MHz小区作为TCH载频使用。 （4）GPS+IFTA：IFTA为智能频率时隙分配，是GSM网络中一种提高频谱利用率、降低干扰的技术。 BTS通过实现GPS的时钟信号提取从而实现全网同步。BSC开启IFTA功能后，在密集区最大系统容量可增益25%，在郊区场景最大系统容量可增益40%。而且，当前阶段GU 900MHz重耕主要适用于3G覆盖需求明显的区域，在乡镇农村、高速公路、郊区的度假村、风景区、矿区工厂及油田等都具有推广应用的前景。在未来UMTS用户发展到一定阶段，大量2G用户升级为3G用户的情况下，城市等密集区域同样可以考虑采用U 900MHz，实现UMTS 900MHz与UMTS 2100MHz的分层组网，以达到立体组网，精细布局的目的。采取GU共站部署策略，既可降低系统间干扰，还以低成本建设了高质量的3G网络。建设中，扩大低话务的内圈范围，充分利用天然地理环境作为Buffer Zone会起到很好的效果。中兴通讯以其严谨的规划流程、先进的SDR设备特性和低成本高质量的优势，将在GU 900MHz重耕的进程中取得不错的成效。 另一方面，香港领先的移动运营商CSL最早商用LTE，截至2012年9月，其LTE网络已覆盖香港90%的人口。近日CSL又宣布在LTE 1.8GHz和LTE 2.6GHz网络实现首个双频网络商用，CSL的LTE网络供应商中兴通讯负责这张双频网络的商用部署，为其提供了基于Uni-RAN、面向LTE-A的最新产品R8884，将1.8GHz和2.6GHz两个频段通过一款设备实现。至此，CSL整合了GSM/UMTS/LTE多张网络，实现了多制式、多频段同时运营。然而多制式、多网络并存必然会带来运营支出的增加，包括建设支出（CAPEX）和运维支出（OPEX），这是运营商最不希望看到的结果，而支持多频段多制式的设备很好地解决了这个难题，将CAPEX及OPEX控制在最低最合理的水平。中兴副总裁王守臣表示，此次R8884产品的采用将原本需要的两张网络融为一张，也将基站需要占用的空间最大减少了5倍，大大简化了网络部署的难度。同时1.8GHz频段的使用还加强了香港室内用户的LTE覆盖效果，除了大大降低网络建设维护成本外，网络的管理平台也得到了整合，GSM/UMTS/LTE网络的统一管理系统极大地提高了CSL的运营管理效率。 4 务实推进战略思考 （1）创新驱动及万物移动互联的安全保障为第一要务 众所皆知，IP互联网最根本的问题是安全性，但其彻底开放与自由、快速高效创新是最明显的优点，其商业模式创新亦获得广大用户的欢迎与钟爱，尤其是进入移动互联网时代，以iPhone为例的OTT吸引力更显得淋漓尽致。进而，进入万物移动互联时代，人工智能与高级芯片支持下的互联网应用服务魅力将进一步突显，“互联网+”的融合大潮及“互联网思维”将进一步有效推进在新常态环境下的融合与创新浪潮，并掀起万众创新新高潮。 IP互联网中，无安全保障是最突出的弊端，但NGN/FN/SDN/NFV/ICN网等创新架构至今均未能彻底解决好这个问题。万物移动互联及双创四众的“互联网+”创新时代离不开以IP为基础的互联网这一基础平台，因此安全保障问题可能更为突出。在万物移动互联盛行的5G多频、多制式、多模协同运行环境下的频谱重耕，固然有着宽广的创新空间，但安全保障必然为第一要务，必须依法治理，确保安全并坚决贯彻执行网信办（国家互联网信息办公室）发布的中国互联网发展和治理的十二字根本原则“依法治网，依法办网，依法上网”。 （2）频谱重耕的前瞻频率规划与顶层设计总体考虑 另一方面，任何一项无线新技术与产业的有效发展均与无线电频谱的积极支撑密切相关，3G/4G均充分显示了这一点，万物移动互联时代的5G更不例外，并更有挑战性与整体扩展性要求。从较远视野观察，目前ITU-R将可用频率分为-1、0、1、……、11、12共14个频段，并划分为42种主要业务。进一步向上扩展为红外、可见光、蓝光、紫外、光纤，空间传播激光再向上扩展为粒子通信及中微字通信，可实现宽带全球贯穿式的点对点与点对多点通信，按副载波调制方式携带光通信宽带信息。 具体对5G务实发展而言，与4G+发展融合的一些频段，如对移动通信特别敏感有用的3GHz以下频段进行精细、精准的频谱共享智能动态管理，并在精准审计基础上进行再规划与再分配，对3―6GHz频段的低端5G应用进行有效扩充。中国在WRC-15大会上已提出了3个候选频段：3300―3400MHz、4400―4500MHz及4800―4900MHz，共计300MHz带宽的5G扩展频段，在高频段中包括U、Q、V、E等也被积极规划到4G+/5G应用。近些年来全球各国均十分重视WRC大会未来新议题确定的前�性研究，并积极提交与本国产业发展情况紧密结合的相关大会新议题。 （3）频率资源的高端扩展与高/低端频段的有效融合 如上所述，频谱资源向高端扩展已成必需，而在4G+/5G时代，万物互联，特别是万物移动互联更为重要。在低端频段，包括3GHz以下频段如何实现高效率、精准有效的移动互联依然极为紧迫。对此，在多频、多制式、多模等必然环境中，频谱重耕比频率再规划具有更深层次意义及更易现实操作的特征已成一般共识，高/低端频段的有效融合及万物移动互融合运作亦已成大众期望。 以2G/3G融合演进为例，是否将TD-SCDMS运作的主频段A频段（原B频段，2010―2025MHz）纳入频谱重耕一直存有争议。但较多人认为鉴于TD-SCDMA起始背景与发展历史，若仍要维持十年一代的更新规律不尽合理，TD-LTE/LTE-A已较为成熟，尽早重耕并进入融合TD-LTE时代是明智选择。而且在2015年6月，国内吉林移动首个A频段TD-LTE站点在永吉县建立，助力移动农村无线带宽迈上新台阶。此次A频段重耕TD-LTE试点成功，峰值速率达79.8Mbps，下载速率持续且稳定，在TD-LTE A频段几乎达到了理论速率，在A频段内、A和F频段间的多次切换也有100%的成功率。 吉林永吉A频段重耕的成功试点意味着吉林移动农村家庭无线宽带发展取得了一个里程碑式的进展，但这亦不等于要立即一刀切，还应结合实际场合与情况及当地大众体验感受再做出智慧选择。另一方面，对频谱重耕而言，处理好Wi-Fi及Un-Lisenced等实际应用亦很重要，对此应充分重视LTE-Wi-Fi、LTE-U/LAA新发展（所谓“LAA”，又称许可频段辅助免许可频谱接入技术，是采用类LTE的技术，通过使用免许可频段来承载移动服务的数据流量）。 （4）新技术有效支撑频谱重耕的务实与精准化发展 如开头所述，频谱重耕有更具体明确的目标与手段，特别是随着4G+/5G/5G+/6G万物移动互联时代的到来，应更加注意新技术有效支撑频谱重耕务实与精准化发展的重要作用。尤其是一些战略性关键技术[6-10]，诸如目前已出现的适应5G能力要求与万物移动互联环境的空口技术――基于非正交滤波信号优化设计的多址连接技术SDMA及MUSA，乃至未来空口频谱利用效率大于50/100bps/Hz，如OAM、TPM、UNB、量子密码安全保障、极速量子计算及量子通信等技术，并充分重视频谱重耕助力寓军于民、军民融合与“中国梦”、“强军梦”的务实落地实施。 参考文献： [1] 陈如明. 中国宽带无线频率规划、频谱管理及相关策略考虑[J]. 中兴通讯技术， 2002（6）： 1-6. [2] 朱东照，史俊潇，余毅. 我国移动通信频谱重耕的价值探讨和实施策略[J]. 电信科学， 2015（1）： 122-127. [3] 李明. 1.8GHz成LTE Refarming首选频段，中低频段优势明显受青睐[EB/OL]. （2012-12-26）. http：//www.c114.net/news/41/a737152.html. [4] 中国信息产业网. 华为Refarming服务解决方案持续提升网络频谱效率[EB/OL]. （2014-02-20）. http：//www.cnii.com.cn/technology/2014-02/20/content_1307813.htm. [5] 时鹏，高鹏程. ZTE有效利用频率Refarming丰富3G覆盖场景[J]. 通信世界， 2012（33）： 36-36. [6] 陈如明. 泛在/物联/传感网与其它信息通信网络关系分析思考[J]. 移动通信， 2010（8）： 47-51. [7] 陈如明. 大数据时代的挑战、价值与务实应对策略[J]. 通信技术政策研究， 2012（6）： 1-10. [8] 陈如明. SDN面临的挑战及其务实发展策略思考[J]. 通信技术政策研究， 2013（4）： 1-21. [9] 陈如明. 中国创新驱动务实推进战略思考[J]. 通信技术政策研究， 2014（5）： 1-18. [10] 陈如明. 信号、系统与高速无线数字传输[M]. 北京： 科学出版社， 2000.
【摘 要】在讨论频谱重耕基本涵义的基础上，重点论述了其现实价值与战略重要性，最后通过几个典型案例，从四个方面阐述了频谱重耕的务实推进战略思考。 【关键词】频谱重耕 ACP 频率再规划 多频多模芯片 网络覆盖 [Abstract] The basic connotation of spectrum re-farming was presented whose realistic value and strategic importance were expounded. In the light of several typical cases， the pragmatic strategic development of spectrum re-farming addressed in four aspects. [Key words]spectrum re-farming ACP frequency re-planning multi-band multi-mode chip network coverage 1 频谱重耕的背景及基本涵义 Re-farming（重耕）一词源自Farming，在农业社会是一个极为普及与大众化的名词，凸显其精耕细作的要求。而在现今信息化、智能化与智慧化时代，在频谱管理领域则有“频谱重耕（Spectrum Re-farming）”一词，其相对频率规划（Frequency Planning）等类似的熟知术语而言，无论中文及英文均较具新意，并且比频率规划更具深层次涵义。 就电信领域标准化而言，欧洲ETSI是一个很强势与有创意的标准化组织，对ITU乃至全球均有很大影响力。涉及电信业的市场经济驱动与牌照发放欧洲均走在前列，兼之他们对Farming/Re-farming一词情有独钟，因此在本世纪之交，在2G GSM大获成功并按十年一代推向3G时，在2G向3G过渡的频谱资源有效利用方面，自然演进（Natural Evolution）及谱频重耕之类用词即开始兴起。尤其在3G进入4G时代之际，重耕一词便更为盛行，变成一个电信专用词，它往往是指电信网络运营商对既有频谱资源按技术演进的不同系统制式需求进行重构或重组，以达到提升与更有效利用频谱资源的目的。而且在此基础赋予了更多新的涵义，即有效降低构建网络与系统的建设成本CAPEX、运维成本OPEX以及总拥有成本TCO[1-3]。 相比频率规划或再规划，频谱重耕有更具体明确的目标与手段，既要有远瞻视野及顶层设计思考，又应有较好的多系统协同演进架构与实施平台，而且还应具备良好落地的相关优化与装备技术： （1）进行战略分析与顶层设计总体考虑，设计多频/多制式协同演进架构与操作平台，与频率规划相比，频谱重耕扩展至站址规划、网络优化、频谱再规划与分配。 （2）动态频谱规划及缓冲区（Buffer Zone）设计可有效进行同频组网的干扰控制。 （3）自动频率重规划，用重耕途径实施频谱的重新规划分配，快速实现精准频率规划与网络配置，提高网络系统效率。 （4）自动小区参数规划（ACP，Automatic Cell Planning）以及多频-多模式系统协同工作与平滑演进，配备对用户有良好体验感受的多频-多模芯片支撑的智能终端，新一代系统产生后与老系统有效兼容过渡等。 2 现实价值与战略重要性 （1）现实价值 中国现实移动市场发展迅速，潜力巨大。中国移动在发展3G网络时，用了将近3年时间达到5000万的用户数，相比之下，4G网络的发展更加快速。2013年12月18日中国移动正式推出4G商用服务，截至2015年10月底，中国移动发展了8.24亿用户，其中4G用户数2.67亿，4G渗透率超过了30%。截至11月支持中国移动的4G手机达到772款，占所有制式机型的81%，远超过了年初制定的2亿部的销售目标。加上中国电信与中国联通用户，估计2015年中国4G用户可达3.5亿左右，从而一些媒体预测2015年中国4G用户总数可超越美国总人口数。而且按照中国移动的规划，2016年将新建4G基站超过30万个，同时加强载波聚合部署，实现年中全网商用VoLTE，并实现存量用户向4G迁移，争取在2016年底4G用户达到5亿用户。同时预计全年4G终端销量3.3亿部，从而由2G向3G及3G向4G多频、多制式过渡，频谱重耕便可发挥巨大的现实价值。 在2G向3G演进过程中TD-SCDMA与WiMAX竞争时，虽然TDD双工作为蜂窝移动新制式，被很多国际人士轻视，而且在终端、产业链方面有很多被动。但在创新理念驱动、中国市场强力后盾、政府全力支持及频谱资源及时有效支撑等因素的促进下，终于奠定了由3G用户数为重要后盾、主动快速向TD-LTE/LTE-A 4G演进及TD-LTE/LTE-A与TD-LTE/LTE-A-FDD融合的局面，为进一步有效利用频谱重耕技术奠定了基础。另一方面，WiMAX的扁平化架构优势很快并成功地为3GPP所汲取与有效推进，尽管LTE的3GHz频谱以下优势资源选择余地太少，尤其对TD-LTE而言形成的频段分布过于分散（包括2.6GHz、2.3GHz、2.1GHz、1.8GHz、1.5GHz、AWS、800MHz、700MHz等），但亦带来了GSM/LTE 1.8GHz频段频谱重耕较一致的首选看法，发挥了重耕优势，创造了全球有效的在低频段2G、3G、4G平滑演进的频谱重耕现实价值。 （2）战略重要性 目前我国通信行业的2G/3G/4G网络制式繁多，形成了LTE FDD/TDD需要与3家运营商不同制式的3G甚至2G（GSM/CDMA）相互兼容的市场格局。中国移动已经实现TD-LTE和LTE FDD的融合组网，并推出了5模10频、5模13频、6模多频等终端。中国电信将先采取TDD、FDD混合组网方式，并逐步实行融合组网，为了满足多网协同的网络部署，开展国际漫游，未来终端拥有“多模多频”芯片将必然是有效的解决方案。此外，4G时代传统电信业务（如语音通话、彩信/短信等）与互联网业务的矛盾愈来愈明显，VoLTE/RCS技术成为传统电信业务发展的新方向。根据GSA在2014年3月的统计报告，全球1563款LTE手机中支持VoLTE的共有57款，比2013年底增长35%。随着芯片产业整体进入28nm/14～16nm时代，有效芯片集成支撑的VoLTE/RCS及具备宽带视频通信功能的终端能有效提升传统语音及宽带视频通话的业务质量，给用户带来好的体验感受。因此再处理好互联网思维下的传统商业模式创新实施问题，即可获得传统电信业务开展对OTT/OTO业务有效的竞争与合作，逐步理顺电信网、互联网的有机融合走向。此外，5G将进入万物移动互联网新时代，物联网将加入“互联网/互联网+”新平台，人与物及物与物连接数将高达千亿量级或更高，而且有些连接时延要达到1ms以下并向“准0时延”迈进。此时宽窄带连接的频谱战略需求顶层设计与多频、多制式/多模的网络/系统有效运作成为新常态，频谱重耕必将成为有效利用频谱、降低网络/系统成本以及提升安全性的有力利器，其战略重要性不言而喻。 3 典型案例 2007年芬兰运营商Elisa利用原GSM网络900MHz频率开通首个UMTS 900MHz网络，对UMTS 2100MHz进行了补充，UMTS 900MHz可节省50%～70%的UMTS 2100MHz运营成本，开创了频谱重耕价值的先河。 （1）华为重耕服务解决方案 UMTS 900MHz在数据业务容量、频谱效率及覆盖方面具有优势。随着LTE的到来，频谱资源的缺乏及高成本和快速LTE网络商用之间的矛盾是大多数LTE运营商共同面临的问题和挑战。由于LTE 1800MHz相对于LTE 2300MHz/2600MHz具有较好的覆盖，同时相对于GSM 1800MHz有更高的频谱效率，因此LTE 1800MHz的部署可显著降低总拥有成本。为了契合MBB业务的持续发展，华为在2012年和2013年世界移动通信展上发布GU/GL重耕的基础上，创造性地开发出动态频谱规划方案，在保障GSM网络频谱需求的前提下，进行频谱动态共享，实现频谱资源的最大化共享利用，最大限度地持续提升网络频谱效率，以满足未来宽带数据业务的需求[4]。 动态频谱规划：华为动态重耕方案在传统重耕方案的基础上，引入了GL动态频谱规划方案，将部分GSM频谱资源作为共享频谱资源。GSM和LTE可以根据现网的话务及数据流量需求进行动态调度和调整，通过站点评估与规划、动态频谱规划设计、参数设计与配置及GSM频率重规划实现GL网络频谱资源的动态利用。通过网络优化、调整与测试优先保障GSM频谱资源使用的同时，最大限度地增加LTE可用频谱资源，有效提升频谱效率。 Buffer Zone设计：作为第一个成功引入Buffer Zone的厂商，华为基于移动终端测量报告MR进行精确的Buffer Zone设计，有效进行GU/GL同频组网的干扰控制，保障网络性能稳定。同时，减少25%的站点部署，节省网络部署成本。 GSM话务迁移：综合分析小区级话务分布、终端分布及业务分布，基于此输出话务迁移方案，保障超过50%的话务精准迁移到UMTS和LTE网络，实现高效迁移。同时，通过进行综合的容量和终端能力评估，话务迁移对于网络的性能影响最小。 自动频率重规划：在网络重耕的过程中，GSM的频谱被重新分割规划，导致GSM需要用余留的频谱资源进行重新规划，华为基于MR的自动频率优化平台快速实现准确频率规划与网络配置，效率最高可提升80%，有效保障GSM网络，保障网络质量和整体性能。 自动小区参数规划（ACP）：在缓冲区（Buffer Zone）设计的基础上，重耕区域GL共天馈的站点采用GSM测量报告进行ACP调整，通过设定合理的覆盖和质量规划目标以及ACP算法实现精细化天馈参数调整，有效控制干扰，保证GSM和LTE网络综合性能最优。 2012～2013年华为已帮助全球运营商部署交付100多张重耕网络，占据45%的重耕市场，全球第一。此外，华为在全球拥有超过500名MBB专家及4大全球频谱重耕中心，实现端到端的重耕服务高效交付。 （2）ZTE有效利用重耕丰富3G覆盖及3G/4G融合演进 UMTS网络大多在2.1GHz频段，运营商一般会将UMTS网络先在城区部署，在农村及城郊结合等区域尚未覆盖或缺乏深度覆盖。当前移动互联信息化的需求不断增长，速率偏低将直接影响用户感知，3G网络深度覆盖向郊区及农村的拓展迫在眉睫。利用现网G 900MHz站点采取共站址、共天馈的方式，通过频率重耕来建设U 900MHz是一种全新的低成本经营模式探索。随着U 900MHz终端比例的不断提升普及，不少运营商正逐步对GU 900MHz进行重耕重组实验，以加快3G网络向农村延伸的步伐。中兴通讯SDR技术通过软件定义无线制式能实现G/U共射频模块、GSM/UMTS 900MHz的平稳过渡，从而实现2G/3G平滑演进[5]。 重耕规划流程与关键技术：在已有GSM 900MHz频段上部署UMTS 900MHz网络是频谱重耕的核心，因此整个GU 900MHz重耕的重点操作在于现有频率资源的重分配和容量迁移。既要保证GSM网络的原有覆盖和容量，又要保证新建U 900MHz的网络质量。 主要工作流程由上至下依次为：现网信息采集评估、制定翻频策略、G 900MHz容量迁移、工程参数规划、局部重耕验证、U 900MHz全网部署等步骤。如果GSM 1800MHz能够满足现网的容量和覆盖需求，则原有的900MHz频段完全可以提供给UMTS足够的5MHz带宽。在频率资源紧张的情况下，可采取压缩UMTS带宽的方式。较常见频率分配方案为： 以某运营商900MHz资源只有6MHz为例，可采取方案A（UMTS 3.8MHz+GSM 2.2MHz），或方案B（UMTS 4.2MHz+GSM 1.8MHz）。重耕定位于郊区场景，鉴于其频点资源较少且对GSM 900MHz网络覆盖还需要有一定的保障，中兴通讯建议选择方案A。并根据仿真和实地验证测试，UMTS 3.8MHz具有用户可接受的网络性能质量。在同一个重耕区域只能选择一种频率分配策略，在不同的区域可以因地制宜采取不同的频率分配策略。组网场景与缓冲区可设置U 900MHz定位于满足郊区及农村区域的UMTS服务需求，解决城郊结合部的深度覆盖需求，或改善室内覆盖、增强弱覆盖区及覆盖补盲。 鉴于一般运营商现网900MHz频段资源较少，且需要保留一定的G 900MHz站点以保证覆盖和容量，导致留给U 900MHz频段资源过少，U 900MHz组网需要结合场景来划定重耕区域。在GU 900MHz重耕前，应选择合适的Cluster试验区，并结合站点分布和地理环境划分为：内圈（低话务区）、隔离缓冲区（Buffer Zone）、外圈（高话务区）。GU重耕的重点是低话务区场景和隔离缓冲区，因此场景的定义和缓冲区的设置至关重要。 GSM 900MHz网络容量迁移：G 900MHz原网络承载的业务量因重耕导致G 900MHz配置明显下降，重耕后的G 900MHz配置无法满足原有的业务量需求。这种因配置变化导致的容量无法承载现象，就需要进行容量迁移。重耕后的G 900MHz配置较低，主要承担了原有G 900MHz网络覆盖的功能和低话务量的吸收。如果现网G 900MHz站型配置较大，话务量较大，就需要通过容量迁移至GSM 1800MHz。 抗干扰与容量提升新技术：在原G900MHz容量前移中，重耕后的G 900MHz小区和共址的G1800MHz小区都首先需要考虑通过一系列抗干扰手段和新技术运用来提升自身容量，弥补由于频率组导致的GSM 900MHz容量损失。这不仅在频谱重耕区适用，在隔离缓冲区同样适用。 中兴通讯SDR设备不局限于传统意义上的抗干扰技术和容量提升，还提供了业内更为领先的新技术来降低干扰和提升容量： （1）同心圆技术：在保持BCCH载波功率不变的情况下，通过降低TCH载波发射功率，形成同一个小区的BCCH载波和TCH载波同心圆覆盖。 （2）IRC干扰抑制合并：该功能可以提高基站的上行接收灵敏度，尤其适合在较为密集地区使用。配合中兴的下行覆盖增强技术，可以扩大基站覆盖范围、提高网络质量，达到快速优化网络的目的。 （3）Co-BCCH技术：对于G 900MHz/G 1800MHz双频共站的情况，可设置900MHz小区和1800MHz小区共用BCCH，同时把SDCCH、PDCH与BCCH配置在900MHz小区，节省信道资源，1800MHz小区作为TCH载频使用。 （4）GPS+IFTA：IFTA为智能频率时隙分配，是GSM网络中一种提高频谱利用率、降低干扰的技术。 BTS通过实现GPS的时钟信号提取从而实现全网同步。BSC开启IFTA功能后，在密集区最大系统容量可增益25%，在郊区场景最大系统容量可增益40%。而且，当前阶段GU 900MHz重耕主要适用于3G覆盖需求明显的区域，在乡镇农村、高速公路、郊区的度假村、风景区、矿区工厂及油田等都具有推广应用的前景。在未来UMTS用户发展到一定阶段，大量2G用户升级为3G用户的情况下，城市等密集区域同样可以考虑采用U 900MHz，实现UMTS 900MHz与UMTS 2100MHz的分层组网，以达到立体组网，精细布局的目的。采取GU共站部署策略，既可降低系统间干扰，还以低成本建设了高质量的3G网络。建设中，扩大低话务的内圈范围，充分利用天然地理环境作为Buffer Zone会起到很好的效果。中兴通讯以其严谨的规划流程、先进的SDR设备特性和低成本高质量的优势，将在GU 900MHz重耕的进程中取得不错的成效。 另一方面，香港领先的移动运营商CSL最早商用LTE，截至2012年9月，其LTE网络已覆盖香港90%的人口。近日CSL又宣布在LTE 1.8GHz和LTE 2.6GHz网络实现首个双频网络商用，CSL的LTE网络供应商中兴通讯负责这张双频网络的商用部署，为其提供了基于Uni-RAN、面向LTE-A的最新产品R8884，将1.8GHz和2.6GHz两个频段通过一款设备实现。至此，CSL整合了GSM/UMTS/LTE多张网络，实现了多制式、多频段同时运营。然而多制式、多网络并存必然会带来运营支出的增加，包括建设支出（CAPEX）和运维支出（OPEX），这是运营商最不希望看到的结果，而支持多频段多制式的设备很好地解决了这个难题，将CAPEX及OPEX控制在最低最合理的水平。中兴副总裁王守臣表示，此次R8884产品的采用将原本需要的两张网络融为一张，也将基站需要占用的空间最大减少了5倍，大大简化了网络部署的难度。同时1.8GHz频段的使用还加强了香港室内用户的LTE覆盖效果，除了大大降低网络建设维护成本外，网络的管理平台也得到了整合，GSM/UMTS/LTE网络的统一管理系统极大地提高了CSL的运营管理效率。 4 务实推进战略思考 （1）创新驱动及万物移动互联的安全保障为第一要务 众所皆知，IP互联网最根本的问题是安全性，但其彻底开放与自由、快速高效创新是最明显的优点，其商业模式创新亦获得广大用户的欢迎与钟爱，尤其是进入移动互联网时代，以iPhone为例的OTT吸引力更显得淋漓尽致。进而，进入万物移动互联时代，人工智能与高级芯片支持下的互联网应用服务魅力将进一步突显，“互联网+”的融合大潮及“互联网思维”将进一步有效推进在新常态环境下的融合与创新浪潮，并掀起万众创新新高潮。 IP互联网中，无安全保障是最突出的弊端，但NGN/FN/SDN/NFV/ICN网等创新架构至今均未能彻底解决好这个问题。万物移动互联及双创四众的“互联网+”创新时代离不开以IP为基础的互联网这一基础平台，因此安全保障问题可能更为突出。在万物移动互联盛行的5G多频、多制式、多模协同运行环境下的频谱重耕，固然有着宽广的创新空间，但安全保障必然为第一要务，必须依法治理，确保安全并坚决贯彻执行网信办（国家互联网信息办公室）发布的中国互联网发展和治理的十二字根本原则“依法治网，依法办网，依法上网”。 （2）频谱重耕的前瞻频率规划与顶层设计总体考虑 另一方面，任何一项无线新技术与产业的有效发展均与无线电频谱的积极支撑密切相关，3G/4G均充分显示了这一点，万物移动互联时代的5G更不例外，并更有挑战性与整体扩展性要求。从较远视野观察，目前ITU-R将可用频率分为-1、0、1、……、11、12共14个频段，并划分为42种主要业务。进一步向上扩展为红外、可见光、蓝光、紫外、光纤，空间传播激光再向上扩展为粒子通信及中微字通信，可实现宽带全球贯穿式的点对点与点对多点通信，按副载波调制方式携带光通信宽带信息。 具体对5G务实发展而言，与4G+发展融合的一些频段，如对移动通信特别敏感有用的3GHz以下频段进行精细、精准的频谱共享智能动态管理，并在精准审计基础上进行再规划与再分配，对3―6GHz频段的低端5G应用进行有效扩充。中国在WRC-15大会上已提出了3个候选频段：3300―3400MHz、4400―4500MHz及4800―4900MHz，共计300MHz带宽的5G扩展频段，在高频段中包括U、Q、V、E等也被积极规划到4G+/5G应用。近些年来全球各国均十分重视WRC大会未来新议题确定的前�性研究，并积极提交与本国产业发展情况紧密结合的相关大会新议题。 （3）频率资源的高端扩展与高/低端频段的有效融合 如上所述，频谱资源向高端扩展已成必需，而在4G+/5G时代，万物互联，特别是万物移动互联更为重要。在低端频段，包括3GHz以下频段如何实现高效率、精准有效的移动互联依然极为紧迫。对此，在多频、多制式、多模等必然环境中，频谱重耕比频率再规划具有更深层次意义及更易现实操作的特征已成一般共识，高/低端频段的有效融合及万物移动互融合运作亦已成大众期望。 以2G/3G融合演进为例，是否将TD-SCDMS运作的主频段A频段（原B频段，2010―2025MHz）纳入频谱重耕一直存有争议。但较多人认为鉴于TD-SCDMA起始背景与发展历史，若仍要维持十年一代的更新规律不尽合理，TD-LTE/LTE-A已较为成熟，尽早重耕并进入融合TD-LTE时代是明智选择。而且在2015年6月，国内吉林移动首个A频段TD-LTE站点在永吉县建立，助力移动农村无线带宽迈上新台阶。此次A频段重耕TD-LTE试点成功，峰值速率达79.8Mbps，下载速率持续且稳定，在TD-LTE A频段几乎达到了理论速率，在A频段内、A和F频段间的多次切换也有100%的成功率。 吉林永吉A频段重耕的成功试点意味着吉林移动农村家庭无线宽带发展取得了一个里程碑式的进展，但这亦不等于要立即一刀切，还应结合实际场合与情况及当地大众体验感受再做出智慧选择。另一方面，对频谱重耕而言，处理好Wi-Fi及Un-Lisenced等实际应用亦很重要，对此应充分重视LTE-Wi-Fi、LTE-U/LAA新发展（所谓“LAA”，又称许可频段辅助免许可频谱接入技术，是采用类LTE的技术，通过使用免许可频段来承载移动服务的数据流量）。 （4）新技术有效支撑频谱重耕的务实与精准化发展 如开头所述，频谱重耕有更具体明确的目标与手段，特别是随着4G+/5G/5G+/6G万物移动互联时代的到来，应更加注意新技术有效支撑频谱重耕务实与精准化发展的重要作用。尤其是一些战略性关键技术[6-10]，诸如目前已出现的适应5G能力要求与万物移动互联环境的空口技术――基于非正交滤波信号优化设计的多址连接技术SDMA及MUSA，乃至未来空口频谱利用效率大于50/100bps/Hz，如OAM、TPM、UNB、量子密码安全保障、极速量子计算及量子通信等技术，并充分重视频谱重耕助力寓军于民、军民融合与“中国梦”、“强军梦”的务实落地实施。 参考文献： [1] 陈如明. 中国宽带无线频率规划、频谱管理及相关策略考虑[J]. 中兴通讯技术， 2002（6）： 1-6. [2] 朱东照，史俊潇，余毅. 我国移动通信频谱重耕的价值探讨和实施策略[J]. 电信科学， 2015（1）： 122-127. [3] 李明. 1.8GHz成LTE Refarming首选频段，中低频段优势明显受青睐[EB/OL]. （2012-12-26）. http：//www.c114.net/news/41/a737152.html. [4] 中国信息产业网. 华为Refarming服务解决方案持续提升网络频谱效率[EB/OL]. （2014-02-20）. http：//www.cnii.com.cn/technology/2014-02/20/content_1307813.htm. [5] 时鹏，高鹏程. ZTE有效利用频率Refarming丰富3G覆盖场景[J]. 通信世界， 2012（33）： 36-36. [6] 陈如明. 泛在/物联/传感网与其它信息通信网络关系分析思考[J]. 移动通信， 2010（8）： 47-51. [7] 陈如明. 大数据时代的挑战、价值与务实应对策略[J]. 通信技术政策研究， 2012（6）： 1-10. [8] 陈如明. SDN面临的挑战及其务实发展策略思考[J]. 通信技术政策研究， 2013（4）： 1-21. [9] 陈如明. 中国创新驱动务实推进战略思考[J]. 通信技术政策研究， 2014（5）： 1-18. [10] 陈如明. 信号、系统与高速无线数字传输[M]. 北京： 科学出版社， 2000.