WiFi与5G之间的稀缺资源争夺战

　　作者：赵小飞   物联网智库 原创

　　近日，在阿联酋迪拜召开的2023年世界无线电通信大会(WRC-23)达成协议，为国际移动通信(IMT)服务开放6GHz频段。其中，7025-7125 MHz频段将立即提供给印度和其他亚洲国家使用，WRC-23还在6425-7025 MHz频段中为欧洲、非洲、中东以及亚洲和南美洲的一些国家开放了额外的600 MHz频段，并为包括印度和中国在内的所有亚洲国家在下一次会议(即WRC-27)上选择使用这一额外的600 MHz频段创建了必要的监管框架。

　　WRC-23的决议为5G、6G的发展开辟更多新的中频资源，同时也让WiFi阵营面临可用频率资源进一步减少的挑战。WRC-23一直以来备受关注，未来各阵营还将在频率资源上进一步争夺。

　　两大阵营必争之地

　　6GHz频段范围为5925-7125MHz之间，共计1200MHz的带宽，作为中频段且连续的频谱资源，引起多个阵营的兴趣，尤其是WiFi阵营和移动通信(IMT)阵营。

　　过去十余年，WiFi一直使用2.4GH和5GHz频段，随着WiFi的价值不断释放，其技术演进需要更多的无线电频率资源。WiFi联盟研究显示，目前全球各地可能需要500MHz至1GHz的额外频谱，以支持WiFi网络的预期增长，而如果对WiFi网络的需求超过预期，那么到2025年全球可能需要1.3GHz至1.8GHz的额外频谱资源。

　　目前，已经开始商用推广的WiFi 6增强版本WiFi 6E对频率使用从Wi-Fi 6原来的2.4GHz和5GHz载波频段扩充到支持6GHz载波频段。因此，WiFi 6E的频段就包含了2.4GHz(2400~2483MHz)、5.8GHz(5150~5850MHz)和6GHz(5925-7125 MHz)。

　　WiFi 6E支持频段(来源：高通公司)

　　在WiFi相关机构规划中，6GHz频段包含7个160MHz信道、14个80MHz信道、29个40MHz信道、60个20MHz信道，总计110个信道，而5GHz只有总计45个信道，2.4GHz仅有4个信道，因此WiFi 6E能够做到吞吐量大幅提升。目前2.4 GHz和5 GHz频段拥挤的现状，使得一些新兴的应用无法保证服务质量，如VR/AR、云游戏应用的大带宽和低延迟无法做到。

　　而正在研究的WiFi 7也将使用6GHz载波频段，为了达到性能进一步提升，WiFi 7还将支持新的带宽模式，包括连续240MHz、非连续160+80MHz、连续320 MHz和非连续160+ 160 MHz。其中，连续信道带宽高达320MHz对无线电频谱资源提出很高要求，需要获得连续的频谱资源。

　　当然，获取6GHz频段资源只是WiFi阵营的一厢情愿，5G、6G等蜂窝网络为代表的IMT阵营也希望获得这一频段，来扩大5G和6G网络可使用的中频资源，实现IMT技术的更快商用。因此，近年来IMT阵营和WiFi阵营针对这一资源展开争夺，而频谱资源作为各个国家掌握的公共资源，还需要政策来明确频段的用途，因而6GHz的政策就成为关键点。

　　早在2020年12月的全球6GHz 大会上， GSMA、爱立信、华为、诺基亚、中兴、欧洲电信网络运营商协会、欧洲竞争电信协会、中国移动、中国电信、中国联通、大唐、OPPO、vivo、小米、联想、展锐等23家企业和组织联合发表声明，支持6GHz作为移动宽带频谱使用，共同推进WRC-23 6GHz IMT频谱研究工作的开展，共同发展和构建端到端产业链。IMT阵营对于6GHz也是志在必得。

　　ITU作为联合国下属的全球电信业组织，具有在全球范围内进行频谱管理，旨在确保无线电通信和广播业务的顺畅和安全，促进信息技术的发展和普及、推动各国和地区之间的频谱协调和合作的职能。因此，由ITU每4年召开一次的世界无线电通信大会(WRC)就非常重要，这一会议将决定频谱管理的国际协调规则，对各国频谱管理政策具有直接的影响。

　　WiFi阵营的反击

　　近年来，对于6GHz频率的分配，IMT阵营获得了不少支持，WiFi阵营对此也展开反击，一方面力图证明WiFi在数字社会中的重要性更高，另一方面对6GHz授予5G、6G等IMT系统的合理性提出质疑。其主要观点包括：

　　首先，WiFi阵营认为WiFi在无线连接中更为重要

　　WiFi阵营的生态组织代表WiFi联盟认为在下一代无线连接中，WiFi的应用案例会远远高于和快于IMT系统。下一代无线连接将需要沉浸式体验，如虚拟、增强和扩展现实、可穿戴技术、人工智能、远程医疗、工业自动化、物联网和3D视频，很多用例将依赖于局域、短距离网络，而不是广域微蜂窝网络，其中包括专为更多数据流量、更多设备、更多应用和更低延迟而设计的WiFi。下图是WiFi联盟对短距离和长距离连接场景给出的相应观点，该机构认为所有IP流量中80%-95%都来自于室内，因此WiFi连接更为重要。

　　WiFi联盟数据显示，2021年底WiFi已连接了全球180亿设备，到2024年WiFi设备每年出货量将接近40亿台，WiFi已成为世界各地企业和消费者连接互联网的主要手段，同时也广泛支持了物联网和智能家居设备。2021年，WiFi的全球经济价值达到3.3万亿美元，到2025年这一数字将达到4.9万亿美元。

　　其次，WiFi阵营认为IMT阵营对6GHz的要求是不合理的

　　WiFi联盟在去年年底发布的一份名为《6GHz WiFi：连接未来》的报告中提出，5G/IMT阵营支持者提出接入6GHz频段的观点存在缺陷，主要原因包括以下5方面：

　　5G/IMT阵营对于连接需求和隐含的频谱需求预测不切实际;

　　除了6GHz之外，5G/IMT阵营还有可扩展的多种替代频谱选项;

　　5G/IMT网络无法与6GHz现有用户并存;

　　6GHz频谱传播的特性限制了广域网络覆盖范围，使其商业模式无效;

　　6GHz频段的5G/IMT设备缺乏。

　　对于“5G/IMT阵营对连接需求和隐含的频谱需求预测不切实际”这个观点，WiFi联盟对移动通信系统的多个理论和需求预测模型提出质疑，认为IMT阵营夸大了对频谱资源的需求。例如，对于物联网流量需求预测中，WiFi联盟认为IMT的预测模型不能反映设备和应用真实数据使用情况，并以车联网为例，虽然车联网或自动驾驶汽车每小时可以从传感器和摄像头产生1TB的数据，但这些数据大部分将在汽车内进行处理，仅有可能1%的数据会通过5G或其他IMT网络在车外传输，其中大部分数据对于时间和时延并不重要，因此这在一定程度上夸大了对频谱资源的需求。

　　对于“5G/IMT阵营还有可扩展的多种替代频谱选项”观点，WiFi联盟5G/IMT阵营很多中频段资源并未充分使用，例如欧洲运营商频谱使用率只有60%;现有的2G/3G/4G网络还占用了大量频谱，可以腾出来给5G使用;4GHz、5GHz、12GHz以及毫米波频段还有一些资源可以作为5G/IMT备选。因此，WiFi阵营认为IMT阵营所说的6GHz对于移动通信至关重要的论点是夸大其词。

　　WiFi联盟在这一报告中，对于现有用户互操作性、6GHz设备生态等其他的原因也进行了详细论述，希望能给各国监管部门提供一些新的输入，使其更多支持6GHz可面授权接入。

　　政策走向影响产业走向

　　对于6GHz(5925-7125 MHz)频段，各国表现出不同的态度，这种态度直接决定了WiFi 6E以及WiFi 7能够充分利用6GHz频段的命运。这些政策主要集中是否将该频段作为非授权频段允许WiFi接入，包括三种方案：

　　(1)6GHz全部(5925-7125 MHz)作为非授权频段可供WiFi使用

　　(2)6GHz中部分(5925-6425MHz)作为非授权频段可供WiFi使用

　　(3)6GHz全部(5925-7125 MHz)作为授权频段给蜂窝网络及其他授权接入

　　对于WiFi玩家来说，第一种方案是最理想的方案，可以使用1200MHz连续频率;第二种方案可以使用500MHz连续频率，基本能够满足目前规划的需求;第三种方案是最不希望出现的，这意味着WiFi 6E和WiFi 7扩展至6GHz的计划无法实现，商用的可能性很小。

　　WiFi联盟持续跟踪各国政策，绘制了不同国家和地区对于6GHz频段用于非授权频段支持WiFi接入的政策动向地图。

　　可以看出，美洲是第一种方案的积极支持者。其中，美国最具代表性和影响力，2020年4月，美国通讯委员会(FCC)批准的方案中，5925-7125MHz之间的1200MHz带宽用于非授权频谱用途，这为WiFi扩展至6GHz创造了条件。当然，这一决定也遭到AT&T、美国联邦航空管理局等机构的反对，但最终还是未能阻拦这一决议实施。

　　欧洲则采取第二种方案，多个国家将5925-6425MHz的频段划分为非授权频段，可以开放给WiFi使用，为WiFi 6E以及WiFi 7商用打下基础;而对于6425-7125MHz频段目前并没有下定论。

　　相对于海外，我国更加倾向于将该频段作为授权频段，供5G、6G移动通信使用。今年6月，工信部发布了新版的《中华人民共和国无线电频率划分规定》，明确将6GHz(6425-7125MHz)全部或部分频段划分用于5G/6G系统，这是在全球范围内率先推出将6425-7125MHz划分用于IMT系统的政策，也给全球5G、6G频谱使用规划树立一个标杆。

　　在2019年召开的WRC大会上，会议决定对6425-7025MHz成为区域性IMT新频段和7025-7125MHz成为全球性IMT新频段进行立项研究。本次WRC-23做出的决议，是对上一届大会立项形成决议，同时明确了全球多个地区6425-7025MHz这一频段600MHz资源分配给IMT阵营，对于5G和6G的发展意义重大。

　　当然，在这些国家和地区，WiFi就不能使用这一频段，对于WiFi 6E和WiFi 7高性能的应用会受到很大影响。可以预计，接下来5925-6425MHz频段的分配和争夺更为激烈。