美国公司的5G规划为何让美军急得跳脚？
美国公司的5G规划为何让美军急得跳脚？又一场军地矛盾据多家海外媒体报道 ， 美国联邦通讯委员会（FCC）在4月20日宣布批准了一家位于美国弗吉尼亚州的小公司Ligado网络公司的频谱申请 ， 同意这家公司使用L波段的一部分频谱用于建设5G地面通讯网络 。 此事在美国引起了轩然大波 。 美国国防部在Ligado公司刚刚提起申请时就明确表示强烈反对 ， 但FCC不为所动 ， 依然在上周通过内部投票批准了Ligado公司的申请 。美国军方反对这项频率规划的原因在于 ， 美国的全球定位系统GPS就是工作于L波段的 ， 而Ligado公司被FCC批准使用的L波段频谱与GPS系统使用的频谱相邻 ， 美国军方担心Ligado公司未来的网络设备会干扰GPS系统的信号 。根据IEEE 521-2002标准 ， L波段指的是1Ghz到2 GHz之间的电磁波段 ， 对应的波长是300.00mm到150.00 mm 。 而美国GPS系统目前使用4个L波段的频谱工作 ， 这四个波段是：L1波段中心频率1.57542GHzL2波段中心频率1.22760GHzL3波段中心频率1.38105GHzL4波段中心频率1.84140GHz从技术角度讲 ， 如果Ligado公司严格做好发射设备的频率控制 ， 对相邻频段的干扰是可以控制在可接受范围内的 。 这在民用移动通讯领域已经有成熟的方案 。据美国太空新闻网站4月20日的文章报道 ， Ligado公司的低功率地面5G网络计划 ， 将比以前的设计方案降低99.3%的信号功率 ， 同时插入了一个23Mhz的保护频带 ， 将Ligado网络的信号与GPS卫星所使用的信号分开 。况且 ， 中国的北斗全球定位系统也是工作在L波段 ， 周围的民用通讯频谱也很多 ， 为什么在中国就没有这样的争论 ， 北斗系统也一直正常工作 ， 而美国军方却表现得像是被捅了马蜂窝？首先 ， 这个事件表明了美国政府内部不同利益派别的斗争 。据太空新闻网站报道 ， FCC的支持方主要有白宫经济办公室和多位国会议员 。 在其4月20日的批准声明上 ， 列举了美国国务卿彭培奥和司法部长威廉·巴尔等支持者的名字 。而作为反对方的美国军方 ， 除了有国防部的多位高层官员公开发表反对意见以外 ， 据美国C4isrnet网站报道 ， 美国空军也在4月20日向FCC发送了一封反对信函 ， 在这封信函上还有美国商务部 ， 内务部 ， 司法部 ， 国土安全部 ， 能源和运输部 ， 以及美国宇航局NASA的签字 。可以预见 ， 美国国内在这个问题上会继续争吵下去的 。其次 ， 这个事件表明了美国军方对频谱资源的霸占已经影响到了美国在技术和经济等领域的竞争力 。根据3GPP协议 ， 5G通讯网络主要使用2个频段的频谱资源：FR1的频率范围是450MHz到6GHz ， 也叫Sub6G（低于6 GHz） 。 这个频段的优点是频率低 ， 电磁波的绕射能力强 ， 传播衰减小 ， 覆盖效果好 ， 是当前5G的主要频谱 。FR2的频率范围是24GHz到52GHz ， 这段频谱的电磁波波长大部分都是毫米级别的 ， 因此也叫毫米波mmWave（严格来说大于30GHz才叫毫米波） 。 这个频段的优点是超大带宽 ， 干扰较小 ， 主要作为容量补充频段 ， 最大支持400Mbps的带宽 ， 未来很多高速应用都会基于此段频谱实现 ， 5G高达20Gbps的峰值速率也是基于FR2的超大带宽 。世界上绝大多数国家的5G网络建设都以Sub6G作为主要频段 ， 尤其在3.3Ghz到3.8Ghz之间 ， 是世界绝大多数国家5G网络选择的主要频段 。然而 ， 美国却不行 。 根据下图 ， 美国3.7Ghz以下的频谱都无法被用于5G建设 。这是因为美国军方占用了3.7Ghz以下太多的频谱资源 ， 用于数据链 ， 雷达 ， 电子战等设备 。 所以美国只能试图将毫米波段作为其5G建设的主要频段 。但是 ， 根据美国国防部在2019年3月发表的《5G生态系统：对美国国防部的风险与机遇》报告 ， 在美国几个城市做的5G试点测试结果表明 ， 如果使用毫米波段作为主力来部署5G网络 ， 所需要的基站数量必需是Sub6G波段的3到4倍 ， 才能覆盖同样的面积 。 这在经济性上是不可接受的 。美国的5G试点测试结果如下图所示 ， 左侧是Sub6G波段的基站覆盖范围 ， 右侧是毫米波段的基站覆盖范围 。 红色表示高速率覆盖区域 ， 蓝色表示中低速率覆盖区域 。 很明显 ， Sub6G基站的覆盖范围要比毫米波基站的覆盖范围大得多 。因此 ， 美国军方对无线电频谱的占用 ， 固然能在一定程度上帮助美军在电子装备方面建立优势 ， 但是对国民经济和民用技术等领域已经造成了负面的影响 。 美国的5G建设就是例子 。事实上 ， Ligado公司的故事不是最近才开始的 。 Ligado公司的前身叫LightSquared公司 ， 早在2011年 ， LightSquared公司就向美国FCC申请使用L波段来建设4G LTE网络 。 当时这个申请也遭到了美国空军和GPS产业界的反对 。 2011年１月 ， FCC有条件地批准了LightSquared公司的申请 ， 但是在强大的反对势力压力下 ， FCC又在2012年2月否决了这项批准 ， 三个月后LightSquared公司就申请破产 。 随后经过公司重组 ， LightSquared公司改名为Ligado Networks 。这次Ligado公司得到了FCC的批准 ， 但却面对更为强大的反对力量 ， 未来它的5G网络建设计划何去何从 ， 现在还无法预料 。 面对美国军方和GPS产业界的势力 ， 美国想在5G建设上超过中国 ， 不是一件容易的事 。
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