纾解频谱资源压力 美国力推频谱共享

在频谱资源越来越竞争的环境下，美国政府与营运商已开始推动频谱共享技术，期能善加利用数字电视逐步取代模拟电视后所空出来的TVWS频段，以及过去主要由美国军方使用的3.5GHz CBRS频谱，纾解频谱资源稀缺且日益壅塞的压力。

美国联邦通讯传播委员会（FCC）于2015年4月宣布释出位在3，550∼3，700MHz，带宽为150MHz的市民宽带无线电服务（Citizens Broadband Radio Service， CBRS）频段。值得注意的是，FCC采用三层式频谱接取架构释出该频段使用权，这意味着任何人都有机会利用该频段。根据Google预估，利用该频段的商用服务可望在2017年出现。

频谱管理动态化　拥塞问题迎刃解

资策会智通所所长冯明惠表示，5G与物联网新商机的兴起，皆有一个共通点，即是必须藉重频谱。过去来讲，个别的频谱主要是授权给单一厂商作使用，不过现在开始有了动态频谱，如此一来，所有人便能共同承担成本，同时也能加速发展网络经济。

图1　Google无线系统工程师宣毅表示，共享可减少频谱资源的浪费。

Google无线系统工程师宣毅（图1）表示，一般来说，营运商竞标的是只有自己能使用的频谱。然而，有的营运商因为实际用的用户数不多，以致于很多时候频谱是闲置的；而有的用户，则是用户数太多，导致频谱过于拥挤。除此之外，还有些规模较小的公司，因本身没有太大资本，或者因竞标不顺，没有拿到频谱执照。

宣毅指出，如果能透过频谱共享（Spectrum Sharing）的方式，便能有效减少资源浪费，某一使用者不用的话，其他使用者也可以使用，同时也可减少拥塞的问题。

在FCC的3.5 GHz CBRS频段释出计划中，引进了三层式频谱接取架构（图2）。在此架构下，当高层使用者（作为该频段执照持有者的第一层用户，和已支付授权费的第二层用户）未使用该频段时，第三层用户（任何人）皆可以使用。而当有很多第三层用户处于同一场所时，要按照公平的原则使用可用频率。然而，第三层的管理也就需要严格的控制规定。因此，FCC将以频谱接入系统（Spectrum Access System， SAS），实现不同用户及应用之间的频谱共享。

图2　SAS是一种动态的频谱共享解决方案。

同时，考虑到SAS机制在管理CBRS接取与运作、确保频谱指配连续性所扮演的关键角色，FCC将设计一套认证程序，藉以审核SAS管理者之申请。

宣毅进一步分析，频谱共享这个概念推出已久，但要成功的主要关键是政府，因当频谱已被拍卖后，要如何重新做分配、共享，须透过严谨的法律规定。其次，产业界也要有重量级营运商支持这样的作法。不仅如此，还得考虑到频谱本身是否好用，当一段频谱好用的时候，也才会相对有营运商来支持，像是频谱的频率若太高、太低，皆会降低营运商支持的意愿。

高通（Qualcomm）、诺基亚（Nokia）、英特尔（Intel）、Google’s Access Technologies、Federated Wireless以及Ruckus Wireless已于2016年初宣布成立CBRS Alliance。该联盟目前正全力推动CBRS频段的LTE解决方案商业化，其中包括LTE-TDD、Licensed Assisted Access（LAA）及MulteFire等相关解决方案，皆是可在CBRS频段中共存的技术。

具大覆盖率等特性　TVWS频段可用性高

另外，近期频谱共享的另一焦点，则是TVWS（TV White Space）频段。传统模拟无线电视随着数字电视的普及，逐步退场，此一TVWS频段也就空了出来，目前多国采用此一闲置频段，提供免费上网服务--Super Wi-Fi。此一White Space频段具覆盖率大、穿透率优的特性，在提高传输质量、缩减城乡数字落差上，有相当大的帮助。

图3　亚旭计算机智能整合总部副总刘均敬表示，White Space的特性得以满足一些特殊的频谱需要。

亚旭计算机智能整合总部副总刘均敬（图3）表示，亚旭计算机（Askey）计划的Super Wi-Fi系统，在一个落地点的条件下，可建构10∼15个TVWS基地台，将以5.8GHz Multi-radio Wi-Fi-Mesh Backhaul组网，系统最大涵范围达1，000平方公里。其将使用470∼790MHz的TVWS系统频段，基地台总和数据传输率将达150Mb/s，同时上网使用者数量可达250个。

刘均敬指出，TVWS的建置成本低廉、架设容易，可应用在智能电网、最后一哩、卸除3G、4G流量等方面。目前国际业者或政府在TVWS的应用有像是开发中国家的农村、渔村、山区等地域广大或离岛多之处的无线宽带接取基础建设、地广人稀的通讯建设、公共区域之热点覆盖、M2M物联网通讯应用、救灾通讯与公共安全、海上无线宽带通讯、特定事业之专网建置等。

弥合数位鸿沟　Wi-Fi走平价风

微软（Microsoft）于2015年11月发布平价联网计划（Affordable Access Initiatives）（图4），该计划致力于将平价网络，带到网络尚未普及的市场。其将投资最后一哩接入技术、云端服务与应用，以及可降低网络使用费用的商业模式，期望让更多人以平价的方式使用网络。

图4　微软透过平价联网计划，有效帮助肯尼亚推动数字学习。 图片来源：微软

微软业务开发部门执行副总裁Peggy Johnson指出，现今全球仍有近40亿人无法联网，当世界各地能拥有平价与实用的网络技术，要去弥合此一数位鸿沟，会变得更加容易。藉由此一计划的投资，我们希望透过找出有前瞻性的想法来启动创业，并进一步培植其成长、扩大其规模。

图5　微软平价联网计划总监Paul Garnett表示，随着共享频谱的释出，营运商的商业模式、策略势必将有很大的不同。

微软平价联网计划总监Paul Garnett（图5）表示，在推动网络的普及化，我们最重视的三个部分是处处都有（Everywhere）、平价化（Affordable）、设备坚固（Robust）。在TVWS频段的无线电操作，提供了点对多点的10公里连结，可补足2.4GHz与5GHz Wi-Fi频段的不足，亦可协助LTE或光纤不够用的区域。同时TVWS也降低了部署无线网络的成本，增加了新的商业模式与差异化服务的可能性。

当部分频谱开放共享使用后，想当然将引起花许多成本在购买频谱的营运商之反弹，像是在美国TVWS频谱释出之际，Google、Microsoft等向政府建议比照过往，由免费收视改成免费上网，便曾遭受Verizon、AT&T、Sprint等业者的反对，因他们担心Super Wi-Fi可能干扰未来更低频的LTE运作。因此，如何打造出具经济性、又不失共享效益的频谱生态环境，将是各国政府未来在进行频谱资源分配时考虑的一大重点。