未来IMT通信系统频谱研究白皮书

未来移动通信论坛未来国际移动通信频谱白皮书 目录 1、引言3 2、中国通信产业与移动通信网络的发展3 2.1中国移动网络发展现状：3 2.2中国主管部门鼓励信息与通信行业技术和应用创新的举措：7 3、2025-2030年全球5G发展趋势和当前分配的频谱数量的差距8 4、6G需求与趋势10 4.1用户与应用趋势展望11 4.2技术趋势概述：12 5、研究6G频谱需求14 6、在多国展开的频谱战略研究14 6.1.美国15 6.2欧盟无线频谱政策组(RSPG)2024年工作计划16 6.3日本的频率重组行动计划16 7、WRC-23确定了新的国际移动通信频谱，并将为WRC-27研究可用的新国际移动通信频段16 7.1WRC-23的成果输�16 7.1.1600MHz（议题1.5：考虑1区低于1GHz的频谱）16 7.1.23GHz（议题1.2和1.3）17 7.1.34.8GHz（议题1.1：国际移动通信在4,800-4,990MHz频段的划分和使用）17 7.1.46GHz（议题1.2：国际移动通信在6,425-7,025MHz（1区）和7,025-7,125MHz（全球）频段的划分和使用）18 7.1.510GHz（议题1.2：国际移动通信在10-10.5GHz（2区）频段的划分和使用）18 7.2WRC-27国际移动通信新议题18 8、6G频谱授权制度和频谱共享19 8.1频谱授权制度19 8.2频谱共享19 8.2.1多种无线接入技术频谱共享20 8.2.2共享免许可频谱20 8.2.3基于优先级的频谱共享21 9、探索可能影响现行频谱政策的新兴技术22 9.1直通链路22 9.2子带全双工23 9.3环境物联网24 10、移动通信产业界对未来移动频谱的建议25 11、致谢26 12、参考文献26 1、引言 当前，5G技术在中国已实现广泛部署且步入商用第5年。与此同时，具备更多特性和功能优势的5G-Advanced自今年起启动部署进程。未来移动通信论坛(FutureForum)已探讨过6G通信网络的愿景、要求和技术特点，并着手研析未来的频谱，以驱动无线通信跨过5G及5G-Advanced，挺进6G新阶段。 我们坚信，未来的无线通信网络将承载大量的异构新兴业务，将生活的各个层面、社会的各个环节以及各行各业虚拟化，从而驱动人类与机器之间采用自动、智能方式实现互动。为实现未来新空口通信网络的愿景，并充分发挥其潜力，确保及时获取频谱资源显得尤为关键。 此白皮书概述了中国移动通信和信息与通信技术(ICT)行业的发展现状，并阐述了中国主管部门在推动信息与通信技术领域新技术和应用方面所采取的措施。这些措施旨在支持中国产业的数字化转型和社会发展。同时，白皮书还预测了2025至2030年间对5G-Advanced移动通信的需求，并描绘了对未来6G业务及其应用场景的展望。 白皮书重点关注频谱资源在发挥5G-Advanced及6G全部潜力中的关键作用，突出了现有频谱资源及新增频谱的重要性，并讨论了建立适合的频谱授权制度以及实现与其他业务和移动系统内部的频谱共享的必要性。白皮书还介绍了一系列技术创新，这些创新在未来可能对频谱政策产生若干影响。最后，我们审视了WRC-23的新频谱分配成果、新标识的IMT频谱范围，以及WRC-27的IMT新议题。在此基础上，我们对5G-Advanced和6G的未来潜在频谱进行了展望，并提议基于未来移动通信论坛的视角，探讨中国未来移动频谱的发展目标。 2、中国通信产业与移动通信网络的发展 中国电信市场持续呈现增长态势。这一趋势得益于新一代移动通信技术的不断发展，催生了一系列基于新空口技术的新兴业务，如从模拟信号到数字信号、从窄带到宽带的转变。随着数据传输速率和网络吞吐量的提升，新的网络能力得以实现，促进了移动互联网等新业务的诞生，并为服务提供商开辟了更多的商业收入渠道。本章节将展示中国移动网络的发展趋势，并阐述中国主管部门在推动信息与通信技术领域技术和应用创新方面的政策措施，彰显中国对移动通信网络发展需求的坚定承诺。 2.1中国移动网络发展现状： 中国移动网络的发展与中国的电信业务紧密相连，共同经历了快速的增长期。下图展示了中国电信收入和投资的增长趋势，以及固定和移动用户数的变化。特别值得注意的是，自中国主管部门开始统计以来，移动互联网用户数和移动互联网流量均呈现出显著的增长态势。 电信收入：  图1：自2004年起中国电信收入变化统计图 电信投资： 图2：自2004年起中国电信投资变化统计图 固定电话用户 图3：自2000年起中国固定电话用户数量统计图 移动电话用户 图4：自2000年起中国移动电话用户数量统计图 固定电话普及率： 图5：自2006年起固定电话普及率变化统计图 移动电话普及率  图6：自2006年起移动电话普及率变化统计图 移动互联网用户 图7：自2013年起移动互联网用户数量统计图 移动互联网流量：   图8：自2013年起移动互联网流量增长统计图 2.2中国主管部门鼓励信息与通信行业技术和应用创新的举措： 中国经济的增长在很大程度上得益于电子信息和通信行业的发展，尤其是数字经济对移动网络的高度依赖。中国监管机构充分认识到数字经济对实体经济的重要影响，并出台了一系列措施，旨在进一步促进基于移动网络的新应用开发和技术创新与融合。 自2016年起，中国工信部将云计算视为新兴产业的战略要素，并确立了推动其健康发展的关键目标，旨在加快产业转型和促进信息消费。 此外，工信部还分别制定了2016年至2020年及2020年至2023年的智能制造行动计划。它还针对众多关键技术创新和应用实施了一系列行动方案。 工信部印发了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020年）》，该计划着重于深化信息技术与制造技术的融合，推动新一代人工智能技术的综合应用，从而促进经济转型、惠及社会发展。 中国政府积极推进物联网建设。自前年起，中国的物联网连接数已超越了代表“人与人”连接的移动电话用户数。 中国工信部在2018年制定了工业互联网发展行动计划，并推出了5G+工业互联网512工程，目标是开发10个5G+工业互联网的典型应用场景和20个具体应用案例。经过5年的快速发展，中国的5G+工业互联网成果丰硕，远超预期，已孕育出35,000个应用案例，广泛覆盖关键行业和不断出现的商业项目。为了进一步推动5G技术在各行业的应用，促进社会发展，工信部发起了5G应用“扬帆”计划。到了2022年，工信部又发布了《5G全连接工厂建设指南》，旨在指导制造业打造5G智慧工厂。 工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台联合印发了《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》。该计划致力于挖掘5G技术在超高清视频传输中的潜力，并推动超高清视频业务与5G技术的协同发展。预计该技术将在电视广播、安防监控、娱乐、医疗保健、智能交通和智能制造等多个领域得到广泛应用。 工业和信息化部、教育部、文化和旅游部、国家广播电视总局、国家体育总局联合印发了《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022-2026年）》。该行动计划的目标是通过深化虚拟现实技术与各产业的结合，推动其在工业生产、文化旅游、综合传媒、教育培训、体育健康、商业创意、娱乐、安全应急、残疾援助、智慧城市等多个领域的有效融合与应用。 工业和信息化部、教育部、文化和旅游部、国务院国有资产监督管理委员会以及国家广播电视总局办公厅联合印发了《元宇宙产业创新发展三年行动计划（2023-2025年）》。该计划旨在推动元宇宙产业的发展，为数字经济带来新的场景、应用和生态系统，培育新的经济增长点。特别是在促进虚拟与现实融合的产业元宇宙方面，该计划将加速高端、智能、绿色制造业的升级进程。 随着中国移动网络的持续发展，加之政府主管部门推出的各项倡议和行动计划，中国市场正展现出通过大数据、云计算和人工智能等创新技术来开发新应用服务的明确趋势，旨在提升人们的生活质量、社会发展、产业进步和可持续性发展。展望未来，中国的移动网络和技术进步预计将持续推动连接性需求，并确保提供卓越的网络性能，以满足高清视频、虚拟现实、元宇宙以及大数据、云计算和人工智能/机器学习等应用的发展需求。在这一进程中，无线电频谱将成为推动5G-Advanced和6G新移动网络发展的关键因素。  3、2025-2030年全球5G发展趋势和当前分配的频谱数量的差距 本章将聚焦于全球5G的发展动态、新兴服务和数据流量的增长趋势，并分析已经分配给5G的全球频谱。我们提出，为了适应2025年至2030年新移动业务和数据流量的需求，应考虑为国际移动通信(IMT)分配额外的中频频谱。 根据全球移动供应商协会(GSA)截至2024年1月底的统计数据，全球已有585家运营商在176个国家和地区对5G进行了投资，这些活动涵盖了试验、牌照获取、规划、网络部署以及正式启动等各个阶段。 与前几代移动通信相比，5G新兴服务、带宽和吞吐量的增加促使更多频谱资源被分配给5G。5G的频谱分配涵盖低频段、中频段和高频段，以适应多样化的部署需求。尽管不同地区和国家的频谱分配进程可能存在差异，但预计到2030年，全球范围内这些频段将释放出充足的频谱资源，充分释放5G及其演进版本(5G-Advanced)的潜力。全球移动频谱范围包括600MHz、700MHz、1400-1500MHz、2.1GHz、2300-2400MHz、2496-2690MHz、C波段、4800-5000MHz、6425- 7125MHz和24.25-27.5GHz等频段。中国等一些国家已经开始将现有的900MHz2G频谱和 2.1GHz3G频谱转用于5G。未来还计划将1.8GHz的4G频谱也重新配置给5G使用。这些举措将有助于5G在全球市场上成为主导的移动通信技术。 以下是全球已分配和规划中的5G频谱资源概览。 图9：全球已分配和规划中的5G频谱资源概览 《爱立信移动市场报告》显示，截至2023年底，全球移动数据流量（不计入固定无线接入产生的 流量）已达到每月130EB。预计到2029年，这一数字将增长至每月403EB，大约是现有水平的3倍。这一流量增长预测预设了一个前提，即在预测阶段后期将出现对扩展现实(XR)相关服务的初步应用，涵盖增强现实(AR)、虚拟现实(VR)以及混合现实(MR)等多种形态。然而，实际的流量增长可能会因为设备性能的提升、数据密集型内容的增多以及数据消费的扩大而超出当前预 期。特别是游戏、扩展现实和视频应用的普及将显著推动数据流量的增长。这些体验往往需要更高的视频分辨率、更多的上行流量，并将更多数据转移到云资源以满足用户需求。截至2023年末，预计视频流量将占全部移动数据流量的73%。预测期内，那些率先采纳5G技术的人口密集市场 有望引领流量增长的潮流。5G在移动数据流量中的占比在2023年末预计将达到25%，较2022 年末的15%有所上升。而到了2029年，这一比例预计将增长至76%。 在全球范围内，每部智能手机的平均每月移动数据使用量预计将从2023年底的21GB上升到56GB。 图10：全球移动数据总流量增长预测 鉴于这样的业务和流量的增长趋势，对于移动运营商而言，为了应对2025年至2030年间由新兴业务（例如游戏、扩展现实以及视频类应用）引发的容量需求，额外的新频谱对5G-Advanced将发挥关键作用。  4、6G需求与趋势 本章节将探讨6G的服务应用和关键技术需求。目前，先进的5G网络已在多个垂直应用领域展现出卓越性能。大语言模型的最新进展带来了更加智能的人机交互体验和富有创造力的内容生成能力，推动人工智能在日常生活及电信、制造等行业的广泛应用。同时，半导体和材料科学的进步也将助力未来电信网络达成更高的成就。 为此，我们展示了一些可能从5G过渡到6G的使用案例，详情如下图所示。 图11：从5G过渡到6G的使用案例 6G将在5G的增强