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？
首先，这笔钱花在哪里了？
简单来说，这笔钱主要用于“购买”美国主要的卫星电视服务提供商——例如Dish Network、AT&T、Comcast（通过其NBCUniversal子公司）等——手中拥有的3.7GHz4.2GHz频段频谱的使用权。这些公司过去长期使用这个频段来传输卫星电视信号。然而，随着技术的发展，传统的卫星电视服务面临着来自流媒体等新兴服务的挑战，其价值也在逐渐减弱。
FCC之所以要出资回购，就是为了将这个频段“清空”，使其能够被更先进的移动通信技术——也就是5G——所利用。这就像是要把一片已经建了老房子（卫星电视）的地皮买下来，然后拆掉旧建筑，为建设现代化的摩天大楼（5G）腾出空间。
为什么这个频段如此重要？为什么FCC愿意花这么多钱？
3.7GHz4.2GHz这个频段，在通信界有个很酷的名字，叫做“C波段”（Cband）。它属于中频段频谱。要理解中频段的重要性，我们可以将其与低频段和高频段进行比较：
低频段（Sub6GHz以下）： 信号穿透力强，覆盖范围广，就像声音可以穿墙而过一样。这是4G时代就广泛使用的频段，但其带宽有限，难以支持高速率的数据传输，对于5G的“高速率”目标来说，这是个瓶颈。
高频段（毫米波，如24GHz以上）： 带宽极大，可以提供极高的速度和极低的延迟，这是5G最令人兴奋的“超高速”能力。但高频段信号衰减快，穿透性差，容易被障碍物阻挡，就像手电筒的光，虽然亮但射程有限，且容易被遮挡。这使得高频段更适合在密集的城市区域或室内使用，覆盖范围非常受限。
中频段（3.7GHz4.2GHz属于其中）： 就像是找到了一个完美的平衡点。它的穿透性比高频段好很多，意味着可以覆盖更广阔的区域，也能穿过一些建筑物的墙壁。同时，它的带宽又比低频段大得多，能够提供比4G显著提升的速度和容量，并且延迟也更低。
因此，C波段被认为是实现5G“广覆盖”和“高速率”双重目标的关键。拥有了C波段频谱，运营商就可以在中等覆盖范围内提供更快的网速、更低的延迟，这将极大地提升用户体验，支持更多创新应用，例如高清视频流、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）以及低延迟的游戏体验。
这项举措的意义和影响体现在哪里？
1. 加速5G部署，抢占技术制高点： 美国此举非常明确，就是要加快自身5G网络的建设步伐，在全球5G竞赛中占据优势。通过获得C波段频谱，运营商能够更快地建立起覆盖更广、性能更强的5G网络。这对于保持美国的科技和经济竞争力至关重要。
2. 提升用户体验和创新能力： 更快的网速、更低的延迟意味着用户可以享受更流畅的视频观看、更快的下载速度，以及更具沉浸感的游戏和AR/VR体验。同时，强大的5G网络也是支撑未来物联网、自动驾驶、智慧城市等新兴技术发展的基础。
3. 频谱资源优化配置： 过去，大量的频谱资源被用于传统的卫星电视服务。虽然卫星电视在过去发挥了重要作用，但其市场需求和技术革新速度已经不如移动通信。通过回购并重新分配频谱，FCC实现了资源的更有效利用，将宝贵的无线电频率分配给更具未来潜力的技术。
4. 对现有运营商的影响： 对于Dish Network等拥有这些频谱的公司来说，这笔巨额回购款为他们提供了充足的资金来发展其他业务，或者参与到5G时代的竞争中来。而对于希望使用C波段的移动运营商（如Verizon、AT&T），则需要通过拍卖或直接购买获得使用权。97亿美元的整体回购成本，某种程度上也反映了C波段频谱的价值之高。
5. 潜在的挑战和讨论： 当然，如此大规模的频谱回购和重新分配也伴随着讨论。例如，回购的成本是否合理？是否会进一步推高运营商部署5G的成本？以及如何确保公平竞争，避免少数大型运营商垄断关键频谱资源等问题，都可能成为后续的关注点。
总而言之，FCC斥资97亿美元回购3.7GHz4.2GHz频谱，是美国政府为了抓住5G发展的关键机遇，优化频谱资源配置而采取的一项战略性举措。它直接关系到美国在下一代通信技术领域的竞争力和未来经济的创新驱动力。这笔钱，花的不仅仅是金钱，更是对未来技术趋势的押注，是对国家数字基础设施的一次重大升级。
网友意见
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。
- 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
- ^5G Spectrum GSMA Public Policy Position https://www.gsma.com/spectrum/wp-content/uploads/2019/09/5G-Spectrum-Positions.pdf
- ^3300-3500 MHz https://www.ntia.doc.gov/files/ntia/publications/compendium/3300.00-3500.00_01SEP14.pdf
- ^Private Land Mobile Radio Services https://www.fcc.gov/wireless/bureau-divisions/mobility-division/private-land-mobile-radio-services
- ^3.5 GHz Band Overview https://www.fcc.gov/wireless/bureau-divisions/mobility-division/35-ghz-band/35-ghz-band-overview
- ^The FCC’s 5G FAST Plan https://docs.fcc.gov/public/attachments/DOC-354326A1.pdf
- ^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
- ^FCC Proposes to Expand Flexible Use of Mid-Band Spectrum https://www.fcc.gov/document/fcc-proposes-expand-flexible-use-mid-band-spectrum
- ^ https://spacenews.com/fcc-sets-december-c-band-auction-offers-up-to-14-7-billion-for-satellite-operators/
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