虽然日本业内对2011年计划运营的数字电视网一直持怀疑态度,但对到时将会空闲的VHF和UHF频带已经展开了激烈的争夺。
2006年4月,在日本信息通信审议会下设的频谱有效利用政策委员会上,各相关厂商已展开第一回合的争夺。争论主要围绕以下两方面:一是如何分配这些即将闲置的频带,主要面向哪些应用;二是采用什么样的抗干扰技术来避免影响周围的频带。2007年5月后,初步的分配方案终于浮出水面。总计70MHz的VHF频带中有35MHz将用于面向手机的数字广播电视通信;另外35MHz将用于警务、消防等公用事业通信。总计60MHz的UHF频带中有10MHz将用于防止交通事故发生的ITS(智能交通系统),剩下的频带将留给移动通信(见图1)。
最终锁定四大类应用
希望使用闲置频带的运营商蜂拥而至。根据频谱有效利用政策委员会的纪录显示,到目前为止,期望使用的频段合计已达960MHz,远远超过计划的130MHz。
VHF/UHF频带之所以如此受欢迎,主要是因为该频带的信号可以用小型天线来接收,而且即使有遮挡物体出现,信号也会适当绕开。目前使用UHF频带的地面数字广播电视网络采用的是修改过的OFDM模式,手机和行驶中的车辆均可使用该信号。因此,这个频率的信号被默认为是为手机等便携产品服务的。将来VHF/UHF频带的再次开放对运营商来说是一个千载难逢的好机会,通过这个机会,运营商可以将研发中的新通信系统推向实用化。
但是,能使用的频带只有130MHz,要从众多提案中进行取台相当困难的。因此,委员会决定先把提案进行分类并成立推进小组,然后再分配频率,每个小组根据分配的频率讨论出最佳方案。2007年3月,频谱有效利用政策委员会用此方法分别设立了数字广播电视、公用事业通信、ITS和电气通信4个特别小组。委员会分配给广播电视推进小组和公用事业通信推进小组各一半的VHF频带,即30MHz±5Mz,来让它们进行讨论。讨论的结果肯定会是频率分配不足。
用于数字广播电视的35MHz该如何实用化如图2所示。目前已经有很多运营商瞄准了VHF频带的广播电视系统,它们的技术规范完全不同。因此,围绕35MHz频带的运营权争夺已经展开。
对于公用事业通信和ITS,目前全球市场还没有成功运用VHF/UHF频带的先例。日本希望放弃自已的标准,而采用全球通用标准。
〈VHF篇〉
VHF高频段较受欢迎
VHF频带的问题是频率较低,如果应用于手机就需要加长天线。因此,手机运营商希望能分配到尽可能高的频率。
频谱有效利用政策委员会决定把VHF低频段(90MHz~108MHz)中的18MHz和VHF高频段(170MHz~222MHz)中较高的17MHz分配给广播电视系统。国际惯例是把100MHz~108MHz的频率用于广播电视系统。
2007年3月28日,频谱有效利用政策委员会针对上述方案召开讨论会,软银移动公司的副总经理松本彻三对此方案提出异议。软银公司为了推进面向手机的MediaFLO服务已独立出资成立了MobileMedia规划公司。松本认为,在分配频率时不能搞平均主义,而且公用事业通信应该使用低频段,因此他极力主张重新分配频率。这样一来,仅有的17MHz的VHF高频段到底怎样分配始终没有结果。
在VHF频带中,低频段(1~3频道)和高频段(4~12频道)对信号接收产品的天线尺寸要求是不同的。MobileMedia规划公司在VHF/UHF频谱有效利用研讨会上提出了基于手机MediaFLO技术的计划。为了确保手机网络的服务区域,计划中对天线的必要长度和VHF高频段的优越性进行了说明(见图3)。
但很快,松本又表示即使分配到VHF低频段也无所谓。因为他的公司已成为35MHz频带最强的竞争者。在2007年4月12日召开的数字广播电视小组讨论会上,最终决定把数字无线电广播定位于VHF低频段的第二候补,并把FM广播电视的频率定为90MHz~108MHz。松本认为这种分配才比较合理,随即撤回了反对意见。
数字广播电视小组和公用事业通信小组都想获得VHF高频段中的最高频段。委员会以优先保证消费市场为由,把VHF高频段中最高的17MHZ频段分配给了广播电视服务。
数字无线电广播需要改变频率
经过几次会议,VHF频带的重新分配方案已经初露端倪。基于该方案,2011年后必须改变某些已开通的数字无线电广播服务的频率。例如,面向KDDI手机的数字无线电广播服务目前采用的是第7频道(182MHz~188MHz),2011年后,这一频道将改由公用事业通信使用。为了保护用户权益,2011年以后仍将有很长一段时间继续在该频道提供数字广播服务。
ISDB-T和MediaFLO
VHF高频段中有17MHz籽被用于广播电视,其中最有力的竞争者是ISDB-Tsb(地面数字广播)和MediaFLO。
ISDB-Tsb是由富土电视、NTTDoCoMo、伊藤忠商事公刮共同出资成立的多媒体广播电视规划公司推出运营的。该公司协同富士电视台、日本电视台、东京放送等公司成立了ISDB-TMMF(多媒体论坛),目标在于研发新的移动多媒体服务模式及商业模式。另一方面,MobileMeida、KDDI以及高通(日本)共同出资成立了MediaFLO日本规划公司,致力于推广MediaFLO。
虽然面向手机的系统方案还有其它标准,如DVB-H等,但鉴于上述两家公司的后台势均力敌,所以,最终的分配方案不是两家平均分配,就是归属于其中一方。
本来,数字无线电广播也是该频带有力的竞争者之一。因为无论ISDB-Tsb还是数字无线电广播都基于ISDB-T标准,因此兼容性较高。若在相邻两个波段使用这两种系统,之间的隔离频带最小,有利于最大限度地使用频谱。实际上,某广播事业负责人曾表示:“我们的首选是VHF的高频段。”但是,当知道可能被分配到VHF低频段后,广播业也只能退而求其次。
与公用事业通信之间难划定边界
与广播电视系统共同分享VHF频带的公用事业通信致力于为大众提供放心安全的生活环境。2007年3月,日本总务省以“实现放心安全的生活环境”为主题召开了信息通信技术研讨会。该研讨会以如何实现通信系统为讨论对象,参加者包括政府相关机构的最高领导。
在频谱有效利用政策委员会制定分配方案的整个过程中,大家争论的焦点是如何解决无线抗干扰问题(见图4)。公用事业小组认为,大城市中用于广播电视信号发送的天线基本上是kW级的大信号输出,即使事先设置隔离频带,干扰也相当大(见图4a)。因此,他们一直担心虽然被分配了35MHz,但实际上能够利用的只占很少一部分。而广播电视小组则极力避免限制信号输出,并表示会留意频带外部的抗干扰问题。公用事业小组并不接受这样的意见,双方一直僵持不下。
委员会最终提出了一个双方都能接受的概念,即噪声干扰标准。该标准规定了干扰对方系统的噪声上限。VHF高频段中两系统的边界线是205MHz。噪声干扰标准规定各城市的噪声干扰程度必须在边界线±2.5MHz之内(见图4b)。参与讨论的广播电视行业委员表示,利用滤波器应该可以限制干扰。
虽然双方达成共识,但以目前的技术能力降低干扰十分困难。
〈UHF篇〉
10MHz用于防止车辆正面相撞应用
UHF频带再分配的重点就是要确保有10MHz频带用于ITS通信系统,以防止车辆正面相撞。积极参与UHF频带ITS系统推广的是丰田汽车公司。实际上,进入频谱有效利用政策委员会的汽车厂商只有丰田一家,所有研讨资料都出自丰田。因此,参与UHF频带竞争的移动通信运营商对于其它汽车厂商能否使用UHF频带的ITS通信系统表示质疑。针对该质疑,日本汽车工业会的委员表示会派代表参加讨论。
最高速度限制在60km之内
ITS推进小组之所以十分关注UHF频带主要是因为该频带的信号可以适当绕射传播。该小组认为,该频带的信号可以左右绕射25m,与位于前方200m的汽车进行通信。在传输容量方面,推进小组希望车辆之间通信能确保10.68Mbps,道路与汽车之间的通信能确保3.0Mbps。为了让ITS系统的10MHz频带能走向实用化,推进小组对车辆之间通信进行了特别处理。
10MHz这个数字主要来源于移动通信小组。用于3G手机的900MHz频带正处于重新调整阶段,并计划使用UHF频带。但在900MHz频带中,RFID频率很难改变,即使重新凋整最多也只能保证50MHz的带宽。因此,移动通信小组同意把重新开放的60MHzUHF频带中的10MHz用于ITS系统。
ITS推进小组开始把频率利用率定为0.6bps/Hz。10MHz带宽只能达到6Mbps的通信容量。因此,为了降低车辆之间通信的容量,推进小组采取了控制车速的办法。通过把汽车的最高速度从90km/h下降到60km/h,并将汽车后方的信号传输距离从410m缩短到200m,就可以使用10MHz频带。为了保证80%的信息包到达率,传输容量必须是实际通信量的3倍(见图5)。
在隔离频带方面,ITS推进小组以车辆之间通信的输出为+20dBm作为前提,前后各加5MHz用于抗干扰。这样一来,移动通信能使用的频段只剩下40MHz。
剩下的UHF频带调整问题
2011年关闭模拟广播电视网之后的频带分配问题就是这样一个状态,但目前运营中的地面数字广播系统所使用的频率可能还会做进一步调整。
地面数字广播网的频率配置原则是尽量不影响已经运营的UHF模拟网。一旦UHF模拟网关闭后,频带将完全闲置。业内人士表示,应该事先对这些频带进行调整,才能从整体上做到最合理、最优化。
闲置的频带能够被再次利用的话,广播电视运营商会积极参与进来,又或者可以开辟一个面向便携/移动系统的全新市场。今后,UHF频带将如何合理分配和运用将是业内关注的焦点。