如何看待美国联邦通信委员会（FCC）斥资97亿美元加速回购3.7GHz-4.2GHz频谱用于5G建设？ 第1页

或许美国联邦委员会（FCC）着急了，不过我猜明年年底之前依然看不到美国的3.5GHz网络。

如果放下Sprint已有的194M 2.5GHz频段，美国C频段（3.7GHz-4.2GHz）的回收时间表基本等同于美国5G 中频段（Sub-6G中频段）移动网络的部署时间表。按原计划，美国用于部署Sub-6G网络的3.7GHz-4.2GHz频段在2025年才能清理完成，新闻提到的FCC决议事实上把这个时间点提前到了2021年底。这毫无疑问是FCC在发现毫米波网络部署存在实际难题后所做出的政策性调头，相当于用100亿美元买3年时间加速包，不过因此换来的时间差到底值不值呢？

这要等一段时间才知道，毕竟从决议的委员会投票结果（3比2）来看，FCC内部也分歧严重。下边我将从美国5G现状，和这份文件做了什么两个角度来简单谈谈内在逻辑。

注：在美国，或者说大部分欧美洲国家，无线电频谱的管理工作都是由政府直属的通信委员会负责，商用频段以拍卖形式授予。如果当前频段已经被使用，那么需要「回收」（refarming）之后才能重新拍卖。
注2：修订，谢谢孙方超提醒，Sprint很早以前有2.5GHz频段授权，可以自己重耕。

1. 美国Sub-6G和毫米波频段现状

经过前一段时间各大手机厂商不遗余力的科普，相信很多人都知道5G需要6GHz以下频段和6GHz以上频段，我们一般叫做 Sub-6G 和 毫米波 频段。在通信理论里，不同频率的电磁波传播特性是设计一个实用通信系统的重要基石，具体到Sub-6G和毫米波，毫米波系统面临的部署窘境也源自于此。

相比Sub-6G频段，毫米波电磁波方向性强、在传播过程中遭遇的路径损耗高、单频段带宽大，这带来的后果是毫米波基站普遍传输范围很小，但是需要很高的硬件处理速度（ADC精度）。 为了克服这些问题，通信从业者试图采用大规模天线阵列和波束赋形来聚焦波束，从而提高单个基站传输范围。但是，即使我们略过射频链路和ADC这些硬件成熟度不谈，就算波束赋形算法很成功，基站传输范围确实会增加，过窄的波束也会缩小单波束照射范围，这是不可避免的。随之而来的后果是轻微移动就可能导致波束不匹配，找不到信号（即beam mismatch & beam alignment ）。

波束赋形具体可以看下图：

如果大家看不懂上边的理论分析没关系，只需要记住毫米波频段基站的成功部署不仅仅需要硬件支持，也需要非常成熟的算法支持，从毫米波网络目前的部署情况来看，这两者都非常不理想。手机用户非常小的移动就可能导致无法接入基站，同时硬件处理速度也限制了毫米波设备的峰值速率，导致提升并没有想象中那么大。

那么为什么美国初期会大力投入毫米波，而不采用相对更稳妥的Sub-6G呢？

当然不是因为他们傻或者天真，美国人也不是不想，只是现状不允许。

此前关于5G频段的国际共识^[1]是，Sub-6G 中频段适合在3.5GHz左右部署，毫米波频段适合在26GHz/28GHz左右部署。美国的3.5GHz左右频段已经完全被占据，如果不回收就完全无法再度拍卖，部署Sub-6G基站更是镜花水月。

那么让我们来看看美国的3.5GHz左右频段都在做什么？分为三部分：

• 3.3 GHz -3.5 GHz 共200M带宽：军用雷达^[2]，
• 3.5 GHz -3.55 GHz 共50M带宽：专用私人无线电^[3]，
• 3.55 GHz -3.7 GHz 共150M带宽：非授权频谱^[4]，
• 3.7GHz - 4.2 GHz 共500M带宽：星地通信。

2015年，FCC刚通过提案把3.55 GHz -3.7 GHz 划分为非授权频谱，用作共享宽带无线服务，可简单理解为类Wi-Fi服务，任何人都可以使用。这部分频段重新分配并不现实。

FCC也曾经在2012年左右探索尝试重新分配军用雷达频段，为此国防高等研究计划署（DARPA）还批准了一系列大额研究项目，带起了一个很火的研究方向，这部分是个很长的故事，我们也暂时略过。结果是，现实证明军用雷达很难清退，除非完全重做这个频段上的国防雷达体系。

国防部的大爷们不可能同意。

FCC权衡之后，发现相对靠谱的方案是重耕3.7GHz - 4.2 GHz的卫星通信频段，现在正用于向1.2亿美国家庭提供卫星电视广播服务。实际上，我们也能从FCC的官方网站^[5]上看到一份5G快速部署计划，计划中Sub-6G中频段的工作重点是2.5 GHz, 3.5 GHz 和 3.7-4.2 GHz三个频段，2.5GHz左右目前还没看到太多进展和拍卖日期，3.5GHz是非授权频段，文件中提到的3.7GHz - 4.2 GHz才是其他运营商的主力频谱。

那么一个很明显的问题是，怎么重新分配？原本的卫星怎么清退？直接打下来吗？

正确做法是改装现有设备，这涉及全美100多个电视和广播网络，要在35,000多天线上安装接近100,000个过滤器，重新发射数十个卫星。为此，几大卫星广播服务商（Intelsat，SES，Telsat）成立了一个C-band Alliance（CBA）。注意此CBA不是篮球 （：

虽然表面上CBA的愿景是推进美国的C-band网络部署，但我从他们的官网上看着更像一个同进同退的要钱联盟。基本意思是如果 FCC 和 CBA 协商出了问题，CBA成员不满意FCC的补偿方案，那么美国的Sub-6G 3.5GHz左右的中频段部署要推迟十年，到时候可能已经是5G末期了。

这也意味着美国不太可能在5G上建立优势。

这就是目前美国Sub-6G 3.5GHz左右频段的现状，卫星通信服务商、移动网络运营商、FCC和国家利益错综复杂，如果频谱问题无法协调成功，进一步部署不可能，甚至大首领的Great US计划都要在移动通信领域面临巨大挫折。

2. 这份文件做了什么？

2020年2月7日，FCC主席Ajit Pai曾经在一次华盛顿的活动中提到正在准备一份草案，大意是希望启动3.7GHz - 4.2 GHz的快速回收流程，通过补贴来提高CBA成员对各自设备的升级速度，这样来提高Sub-6G 3.5GHz左右频段部署节奏。要知道，这是一个补偿协议，原本FCC已经同意支付30亿至50亿美元用以频谱清退。

嗯，这个试探当时得到了CBA成员的热切回应^[6]：

总之看起来钱给够了，CBA成员也非常满意，就有了今天的新闻。FCC经过内部激烈讨论，最终决定斥资97亿美元帮助CBA成员加速清理流程（也就是说FCC在此频段共花费140亿美元左右），今天这个加速条款基本是一个对赌协议^[7]：

协议规定，如果符合条件的卫星运营商承诺并成功提前清理相关频谱设备，他们就能获得97亿美元补贴。清理分为两个阶段：第一阶段，CBA成员必须在2021年12月5日前清理3.7-3.82 GHz相关设备；在第二阶段，CBA成员必须在2023年12月5日前清除剩余的3.82-4.0 GHz频谱相关设备。最终，新的卫星电视广播将会被放置在4GHz-4.2GHz共计200M频段上使用。

FCC之所以规定这个时间点，是为了希望能够在今年年底开启部分sub-6G 相关频段拍卖，也就是第一阶段中相关的3.7-3.82 GHz。FCC与CBA之间的协商已经经历数年时间，相信也经历了诸多挫折，不过从此次新闻来看，FCC对美国5G的现状有些焦急了。

“我们不仅在要求运营商将其服务转移到C波段的200兆赫以上；我们希望他们尽快做到这一点，以便早日释放5G频谱，” Pai说。“如果我们能够为现有运营商提供有力的激励，以加快这一过渡并确保他们坚持下去，那么这种过渡将会更快。实际上，他们会获得全额付款。”
Pai表示，这些奖励金将来自想要频谱的5G移动运营商。FCC将在2月28日的公开会议上对该计划进行投票。^[8]

不过我们回头看来，即使FCC能够在今年年底完成部分中频段拍卖，在CBA成员相关设备清退成功（即2021年12月5日之前），美国人民也不太可能能够用的上sub-6G 3.5GHz左右的网络。顺便一提，目前FCC共进行了两轮5G频段拍卖，均集中在26GHz+的毫米波领域，并没有sub-6G频段，这也是为什么高通一定要绑定毫米波芯片的原因。

正如之前所说，卫星广播服务的清退涉及全美100多个电视和广播网络，要在35,000多天线上安装接近100,000个过滤器，重新发射数十个卫星，真正实现起来并不简单。而且在FCC提出这个方案之后，CBA联盟内部成员也就份额划分吵了起来，很现实...

看起来美国C-band之路任重而道远啊。

完。

参考

1. ^5G Spectrum GSMA Public Policy Position  https://www.gsma.com/spectrum/wp-content/uploads/2019/09/5G-Spectrum-Positions.pdf
2. ^3300-3500 MHz https://www.ntia.doc.gov/files/ntia/publications/compendium/3300.00-3500.00_01SEP14.pdf
3. ^Private Land Mobile Radio Services https://www.fcc.gov/wireless/bureau-divisions/mobility-division/private-land-mobile-radio-services
4. ^3.5 GHz Band Overview https://www.fcc.gov/wireless/bureau-divisions/mobility-division/35-ghz-band/35-ghz-band-overview
5. ^The FCC’s 5G FAST Plan https://docs.fcc.gov/public/attachments/DOC-354326A1.pdf
6. ^C-Band Alliance Responds to Remarks of FCC Chairman Ajit Pai in C-Band Proceeding https://c-bandalliance.com/wp-content/uploads/2020/02/CBA-Press-Release_02-06-20_vFINAL.pdf
7. ^FCC Proposes to Expand Flexible Use of Mid-Band Spectrum https://www.fcc.gov/document/fcc-proposes-expand-flexible-use-mid-band-spectrum
8. ^ https://spacenews.com/fcc-sets-december-c-band-auction-offers-up-to-14-7-billion-for-satellite-operators/