План полосы Азиатско-Тихоокеанского телекоммуникационного сообщества

Азиатско -Тихоокеанского телекоммуникационного сообщества (APT) План полосы частот представляет собой тип сегментации полосы 612–806 МГц (обычно называемой полосами 600 МГц и 700 МГц ), официально оформленной APT в 2022–2023 и 2008–2010 годах соответственно. и специально настроены для развертывания технологий мобильной широкополосной связи (например, в первую очередь Long Term Evolution, LTE ). Эта сегментация существует в двух вариантах: FDD и TDD , которые были стандартизированы Проектом партнерства третьего поколения (3GPP). и рекомендовано Международным союзом электросвязи (ITU) как сегментации A5 и A6, соответственно. План диапазона APT был разработан для обеспечения наиболее эффективного использования доступного спектра . Поэтому этот план делит полосу на смежные блоки частот как можно большего размера с учетом необходимости избегать помех службам в других полосах частот. В результате вариант TDD (сегментация A6) включает 100 МГц непрерывного спектра, а вариант FDD (сегментация A5) включает два больших блока, один из которых имеет полосу 45 МГц для передачи по восходящей линии связи (от мобильной станции к сети) в нижней части полосы. а другой также 45 МГц для передачи по нисходящей линии связи в верхней части. Как определено в стандарте, схемы FDD и TDD для диапазона 700 МГц включают защитные полосы 5 МГц и 3 МГц на нижнем и верхнем краях соответственно. Версия FDD также включает центральный зазор 10 МГц. Защитные полосы служат для уменьшения помех соседним полосам, в то время как центральный зазор FDD необходим для предотвращения помех между передачами по восходящей и нисходящей линии связи. Эти две схемы графически показаны на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1. Гармонизированная схема FDD плана полос APT в полосе 700 МГц

Рисунок 2. Гармонизированная схема TDD плана полос APT в полосе 700 МГц

Существующие стандарты 3GPP для плана диапазона APT приведены ниже:

Диапазон 3GPP LTE	Диапазон 3GPP NR	Дуплекс	Частота восходящей линии связи	Частота нисходящей линии связи
28	n28	ФЗД	703–748 МГц	758–803 МГц
44	-	ТДД	703–803 МГц	703–803 МГц
-	n105	ФЗД	663–703 МГц	612–652 МГц

Таблица 1. Стандартные полосы 3GPP для сегментации APT диапазонов 600 и 700 МГц

Выделение диапазона 700 МГц (который во многих частях мира обычно называют « цифровым дивидендом ») для мобильной связи — это одно из ключевых решений для борьбы с бурным ростом мобильных данных. проблема, с которой сталкивается телекоммуникационная отрасль и регуляторные органы в области телекоммуникаций, стремящиеся получить дополнительный спектр для развертывания новых сетей и пропускной способности мобильной широкополосной связи. На сегодняшний день план диапазона APT считается наиболее эффективным способом сегментирования диапазона 700 МГц с точки зрения современного управления использованием спектра. Превосходная спектральная эффективность этого плана объясняется далее в этой статье. В настоящее время конфигурация FDD наиболее широко изучена и пользуется гораздо большей популярностью во всем мире. По этой причине опция плана диапазона APT FDD обычно называется планом диапазона APT.

История

Вехи развития диапазона 700 МГц	Факты рынка
Август 1997 г. — Федеральная комиссия по связи (FCC) , Регулятор телекоммуникаций США предлагает разработать правила, позволяющие выделить частоты в верхних 700 МГц для специального использования агентствами общественной безопасности США. Остальная часть диапазона 700 МГц будет передана Международной мобильной электросвязи (IMT) . Таким образом, FCC демонстрирует свое лидерство и видение в области управления использованием спектра еще за десять лет до создания плана диапазона APT и задолго до появления феномена роста мобильных данных. Однако в результате план группы США формируется очень сложным и фрагментарным образом.	1997 – План нумерации международной общественной электросвязи. опубликовано в Рекомендации E.164 МСЭ. 1998 – Корпорация Спринт объявляет компания предложит усовершенствованную сеть с коммутацией пакетов что впервые в истории для одновременной передачи голоса, данных и видео по одной телефонной линии.
Сентябрь 2000 г., февраль 2001 г., апрель 2002 г., август 2002 г., май 2003 г., июль 2005 г. - в США, во время Аукциона 31, 33, 38, 44, 49, и 60, соответственно, защитные полосы и несколько блоков спектра продаются на аукционе как в верхнем, так и в нижнем диапазоне 700 МГц. Частоты расположены таким образом, что полоса 700 МГц разбита на небольшие блоки спектра шириной 6 МГц каждый.	1999 – Впервые в мире интернет-услуги на мобильных телефонах представляет японская компания NTT DoCoMo. 2000 г. - МСЭ сообщает о 400 миллионах интернет-пользователей в мире. 2001 – Arc.Ask3.Ru выходит в Интернет и стремительно набирает популярность. 2001 – первая коммерческая 3G сеть , использующая технологию WCDMA, запущена в Японии компанией NTT DoCoMo. 2002 – Research in Motion (RIM) выпускает свой первый смартфон Blackberry. 2003 — Технология EDGE (также известная как 2.75G ) впервые применяется в США компанией Cingular (сейчас — AT&T), позволяющей передавать данные с теоретической максимальной скоростью передачи данных 384 кбит/с. 2005 — Nokia анонсирует Интернет-планшет Nokia 770 , первый планшет, появившийся на рынке.
Октябрь 2007 г. – решение о выделении полосы 700 МГц для IMT. принят на Всемирной конференции радиосвязи в 2007 году (ВКР-07) МСЭ-R .	2006 г. – первая сеть 4G WiMAX коммерчески развернута в Южной Корее компанией KT Corp. 2007 г. - сети 3G по всему миру достигают 295 миллионов абонентов (9% от общей мировой абонентской базы). 2007 — Apple Inc. анонсирует iPhone , продукт, призванный раскрыть потенциал мобильного Интернета.
Март 2008 г. – аукционы FCC. от блочных лицензий A, B, C и E в диапазоне 700 МГц, собрано около 19 миллиардов долларов США. В результате наибольшая доля спектра достается Verizon Wireless , а следующая по величине — AT&T. Эти аукционы и предоставленное ими право собственности на спектр представляют собой один из наиболее важных шагов в определении экосистемы плана полос частот США.	2008 г. – Apple Inc. выпускает iPhone 3G, который поддерживает сети 3G и увеличивает потребление мобильных данных пользователями.
Сентябрь 2009 г. – Вскоре после ВКР-07, на основе предложений многочисленных заинтересованных сторон и принимая во внимание ожидаемое развитие телекоммуникационной отрасли, Рабочая группа по спектру APT разрабатывает первоначальную версию плана использования частот APT в полосе 700 МГц в своем докладе. выпуск Отчета 11 («Отчет APT об использовании диапазона УВЧ и соображениях по реализации цифрового дивиденда УВЧ», № APT/AWF/REP-11, Издание: сентябрь 2009 г., принято на 7-м заседании APT Wireless Forum 23–26 сентября 2009 г. на Пхукете, Таиланд).	разворачивает первую сеть 4G LTE в Скандинавии. 2009 – TeliaSonera
Март 2010 г. - Во время 8-го заседания APT Wireless Forum (AWF-8 ), проходившем в Токио, Япония, с 29 марта по 1 апреля 2010 года, был достигнут консенсус относительно базовой структуры гармонизированной сегментации диапазона 698–806 МГц, и Рабочая группа по спектру APT инициировала исследование цифрового дивиденда УВЧ в с целью разработки планов размещения частот, ведущих к широко принятому согласованному плану полос для диапазона 700 МГц. В сентябре 2010 года APT публикует свой окончательный согласованный план размещения частот для полосы 700 МГц («Отчет APT о согласованном размещении частот для полосы 698–806 МГц», № APT/AWF/REP-14, принято на 9-м заседании APT Wireless Forum 13–16 сентября 2010 г. в Сеуле, Республика Корея).	Апрель 2010 г. — Apple Inc. выпускает iPad , планшетный компьютер , поддерживающий передачу данных по сетям 3G. Июнь 2010 г. — Sprint Nextel выпускает первый в США смартфон WiMAX — HTC Evo 4G. Ноябрь 2010 г. — Samsung Galaxy Craft, предлагаемый MetroPCS, является первым коммерчески доступным смартфоном с поддержкой LTE.
Сентябрь 2011 г. - Рабочая группа по спектру выпускает второй отчет, посвященный плану использования частот APT, в котором представлен ряд углубленных исследований мобильного пользовательского оборудования и уровней внеполосных излучений («Отчет APT о проблемах реализации, связанных с использованием полоса 698–806 МГц для мобильных служб», № APT/AWG/REP-24, Издание: сентябрь 2011 г., принято на 11-м заседании группы беспроводной связи APT 14–17 сентября 2011 г. в Чиангмае, Таиланд). В декабре 2011 года Межамериканская комиссия по электросвязи (CITEL) принимает новую рекомендацию: PCC.II/REC.30 (XVIII-11) «Планы частот в диапазоне 698–806 МГц в Северной и Южной Америке для услуг подвижной широкополосной связи», которая включает план диапазона частот FDD APT в качестве еще одного варианта сегментации диапазона 700 МГц для региона Америки, помимо плана диапазона частот для США. (XVIII заседание Постоянного консультативного комитета II: Радиосвязь, включая радиовещание (PCC.II) ), 28 ноября по 2 декабря, Сан-Хуан, Пуэрто-Рико)	2011 г. - При 5,9 миллиардах абонентов мобильной сотовой связи глобальное проникновение мобильной связи достигает 87%. 2011 г. - Число абонентов мобильного широкополосного доступа ежегодно растет на 45% (с 2007 г.) и достигает показателя почти 1,2 миллиарда. К концу года число абонентов мобильного широкополосного доступа в два раза превысит число абонентов фиксированного широкополосного доступа. 2011 г. - покрытие 3G во всем мире достигает 45% населения.
Январь 2012 г. - до и во время Всемирной радиоконференции 2012 года план диапазона APT набирает обороты, в результате чего ряд стран Латинской Америки публично заявили о своем предпочтении этого сегментирования плана диапазона 700 МГц в последующие месяцы. В марте 2012 года Бюро радиосвязи МСЭ (ITU-R) опубликовало Рекомендацию МСЭ-R M.1036-4 (03/2012) «Частотные планы для реализации наземного компонента Международной подвижной электросвязи (IMT) в полосах частот определены для IMT в Регламенте радиосвязи (РР) (Рек. МСЭ-R M.1036); который включает для полосы 698–960 МГц частотный план, эквивалентный плану полос FDD APT, обозначенному как «A5». В октябре 2012 года во время XX встречи CITEL PCC.II в Мехико, за которой последовала 2-я Латиноамериканская конференция по спектру, организованная мексиканским регулятором электросвязи (COFETEL) , ряд стран Латинской Америки подчеркнули свое решительное предпочтение плану диапазона APT. включая Бразилию, Уругвай, Парагвай, Перу и Эквадор и другие.	Ноябрь 2012 г. — Apple Inc. выпускает новый iPad 4, поддерживающий различные сети LTE по всему миру. Июль 2012 г. — примерно 10,5% всего веб-трафика приходится на мобильные устройства (по сравнению с 4% в декабре 2010 г.). Сентябрь 2012 г. – Apple выпускает iPhone 5. который поддерживает сети LTE в диапазоне 700 МГц (только в соответствии с планом диапазона частот США). Оснащенный фронтальной HD-камерой, iPhone снова демонстрирует все более высокий уровень потребления мобильных данных.

Таблица 2. Вехи развития диапазона 700 МГц

Статус мирового регулирования плана диапазона APT по странам

Страна	Текущее состояние
Австралия	Австралия продала с аукциона часть спектра 700 МГц в соответствии с планом диапазона APT вместе с диапазоном 2,5 ГГц.
Аргентина	Позиция Аргентины была публично озвучена на XVIII заседании PCC.II CITEL в ноябре 2011 года. Благодаря этому предложению страна добавила опцию сегментации APT для полосы 698–806 МГц в соответствии с ITU-R M.1036-4 (03/2012). ).
Бразилия	6 февраля 2013 г. Бразилия опубликовала руководящие принципы по ускорению доступа к цифровому телевидению и расширению доступности спектра для достижения целей Национальной программы широкополосной связи Бразилии в Официальном вестнике. Одно из предложений заключается в рассмотрении региональной и международной гармонизации для принятия схемы распределения частот, которая благоприятствует сосуществованию в приграничных регионах и использованию эффекта масштаба, — частотному плану APT.
Чили	В мае 2016 года СУБТЕЛ, Регулятор телекоммуникаций Чили объявил о развертывании по всей стране диапазона 700 МГц для LTE и разрешил телекоммуникационным компаниям начать предлагать эту услугу.
Китай	Китай планирует принять TDD версия частотного плана APT. Однако отключение цифрового телевидения запланировано на 2015 год, и официального решения пока не принято.
Колумбия	В мае 2012 года Колумбия объявила о принятии плана диапазона APT. Ожидается, что Колумбия проведет первые испытания в Латинской Америке сети LTE в диапазоне 700 МГц с каналированием APT, поддерживаемым Huawei, ZTE и Ericsson. Первые испытания должны были состояться в первом квартале 2013 года.
Коста-Рика	В марте 2012 года регулирующий орган Коста-Рики SUTEL стал первым регулирующим органом в Латинской Америке, выпустившим 29 марта рекомендацию в пользу плана использования диапазона APT, где упомянул об усилиях, направленных на достижение региональной гармонизации в диапазоне 700 МГц: «…Среди усилия по конкретизации этой гармонизации спектра являются инициативой Федеральной комиссии по электросвязи (COFETEL), организации, которая в ходе серии диалогов с правительствами Латинской Америки обнаружила, что существуют существует большой географический консенсус относительно того, как использовать спектр в диапазоне 698–806 МГц, что позволяет максимизировать социальное воздействие сетей в этом диапазоне».
Эквадор	В октябре 2012 года Эквадор объявила о принятии плана диапазона APT на неделе XX собрания CITEL PCC.II в Мехико.
Япония	В июне 2012 года Министерство внутренних дел Японии предоставило права на использование частоты 700 МГц. спектра для NTT DoCoMo, KDDI, SoftBank и e-Mobile в соответствии с планом диапазонов APT FDD.
Индия	В апреле 2012 года страна представила Национальный план распределения частот, в котором установлена ​​полоса 700 МГц для использования для IMT. ТРАЙ, регулятор телекоммуникаций страны предложил принять частотный план APT и выставить частоты на аукцион уже в 2013 году. Март 2013 – ТРАЙ объявил о принятии плана диапазонов частот APT700 FDD и четко заявил, что причиной его предпочтения по сравнению с планом диапазонов США является более эффективное использование спектра. В 2022 году Индия выставила на аукцион диапазон APT 600 МГц, став первой страной в мире, сделавшей это.
Гонконг	В ноябре 2021 года Управление связи продало на аукционе часть спектра 700 МГц (703–738 МГц в сочетании с 758–793 МГц). после прекращения вещания аналогового телевидения PAL 30 ноября 2020 г.
Мексика	В сентябре 2012 года Федеральная комиссия по телекоммуникациям Мексики (COFETEL) объявила о принятии плана использования частот APT для диапазона 700 МГц. Это решение стало одним из немногих решений в сфере телекоммуникаций, когда Мексика принимает конкурирующую с США модель. Оно было принято, несмотря на необходимость дополнительной координации вдоль общей границы США и Мексики протяженностью около 3000 км.
Новая Зеландия	Новая Зеландия принял полный план диапазонов APT FDD и продал спектр на аукционе в октябре 2013 года. Vodafone развернул первые услуги 4G на частоте 700 МГц в Новой Зеландии в июле 2014 года.
Панама	В октябре 2012 года Панама приняла APT. план группы за неделю до XX собрания CITEL PCC.II в Мехико.
Папуа-Новая Гвинея	Папуа-Новая Гвинея приняла план полосы частот APT FDD 2 x 45 МГц.
Филиппины	Правительство Филиппин с небольшой долей и дуополией SMART Communications и Globe Telecom приобрело желанный спектр 700 МГц, когда корпорация San Miguel продала свой телекоммуникационный бизнес.
Южная Корея	Южная Корея выделила 2 x 20 МГц в соответствии с планом частот APT FDD; официальное решение об использовании оставшегося спектра еще не принято. Отключение аналогового оборудования планируется завершить к концу 2012 года.
Тайвань	В октябре 2012 года Национальная комиссия по связи Тайваня объявила, что они приняли план диапазона Азиатско-Тихоокеанского телекоммуникационного сообщества (APT) для диапазона 700 МГц для мобильных услуг. Даты аукционов назначены на август 2013 года, спектр будет продан с аукциона четырьмя блоками - тремя блоками по 10х2 МГц и одним блоком 15х2 МГц.
Приехал	Тонга приняла план полосы частот APT FDD 2 x 45 МГц.
Тринидад и Тобаго	В ноябре 2017 года Управление электросвязи Тринидада и Тобаго (TATT) приняло план диапазона APT FDD 700 МГц (т.е. LTE Band 28). 2 x 10 МГц спектра было выделено для PPDR, 2 x 30 МГц (по 2 x 10 МГц каждый) было выделено для предоставления услуг мобильной связи общего пользования (для 3 операторов мобильной связи) и 2 x 5 МГц было выделено для будущего использования. В октябре 2020 года Digicel и bmobile оба получили лицензии на работу в диапазоне 700 МГц.
Объединенные Арабские Эмираты	Объединенные Арабские Эмираты приняли план использования частот APT в мае 2013 года. ОАЭ принимают план каналов 2 x 30 МГц для диапазона 700 МГц в качестве базового, состоящего из 703–733 МГц (восходящая линия связи) в паре с 758–788 МГц (нисходящая линия связи). Регулятор обязался освободить эту полосу частот к концу 2013 года для использования IMT.

Таблица 3. Статус мирового регулирования плана диапазона APT по странам

Преимущества

Общий

План диапазона APT разрабатывался в течение 2,5 лет и основывался на обширных технических исследованиях, проведенных промышленностью и правительствами. Для общего успеха создания согласованного плана полос решающую роль сыграла высокая степень сотрудничества между заинтересованными сторонами отрасли (правительствами, поставщиками, операторами, ассоциациями и другими). В результате план диапазона APT очень хорошо продуман с технической точки зрения и способен удовлетворить современные и будущие требования сетей, пользовательского оборудования и растущих потребностей в подключении.

Экономический

Потенциал для экономии за счет масштаба

Поскольку многие страны по всему миру приняли план диапазона APT, неизбежен существенный эффект масштаба. Это приведет к падению цен на персональные устройства и сетевые элементы и, таким образом, к все большему проникновению мобильных устройств и мобильного Интернета.

Место для большей конкуренции

План полосы частот APT позволяет до 4 операторов получать блоки широкого спектра (в данном случае 2x10 МГц), или 3 оператора получают по 2x15 МГц каждый, или другие смешанные конфигурации. С другой стороны, в США эту полосу используют только три коммерческих оператора: два оператора ( AT&T и Verizon Wireless ), каждый из которых имеет 2 спектра по 10 МГц, а T-Mobile имеет 2 спектра по 5 МГц.

Потенциально самая гармоничная группа в мире.

План диапазона APT уже стал согласованным на межрегиональном уровне диапазоном спектра, который обеспечит согласованную экосистему для устройств LTE. Большинство азиатских стран уже выбрали диапазон APT; существуют убедительные доказательства растущего регионального консенсуса среди подавляющего большинства стран Латинской Америки. «Второй» цифровой дивиденд Европы соответствует второму дуплексеру плана диапазона APT, что означает, что пользовательское оборудование, а также сетевые элементы будут совместимы с таковыми в плане диапазона APT. Кроме того, некоторые страны Ближнего Востока и Африки уже отдали предпочтение плану диапазона APT. Страны Карибского бассейна, такие как Куба, Доминиканская Республика и Тринидад и Тобаго, также приняли план диапазона APT.

Гибкость планирования спектра

План полос APT обеспечивает большую гибкость национального планирования спектра для правительств во всем мире, давая возможность корректировать размеры каналов в соответствии с потребностями конкретного рынка и страны путем распределения блоков в диапазоне от 2x5 МГц до 2x20 МГц.

Технический

Полная совместимость

Благодаря включению двухдуплексной системы в устройства и сетевое оборудование гарантируется полная совместимость во всем диапазоне частотного плана APT. В двух словах это означает, что любой пользователь сможет использовать свое мобильное устройство в любой сети диапазона 700 МГц, где используется план диапазона APT, независимо от мобильного оператора и страны. Напротив, в плане полосы частот США существуют две или три разные экосистемы устройств, что приводит к несовместимости внутри страны и серьезным ограничениям (вероятнее всего, практической недоступности) международного роуминга .

Широкий размер канала

План полосы частот APT представляет собой два блока непрерывного спектра по 45 МГц. Это позволяет операторам пользоваться гораздо более широкими каналами по сравнению с блоками, доступными в рамках плана полосы частот США. Это означает гораздо большую эффективность сетей, более высокие уровни пропускной способности данных, меньшую задержку и меньшие инвестиции, необходимые для развертывания сети, при прочих равных условиях. Расширение размеров каналов имеет решающее значение для сетей ближайшего будущего из-за роста мобильных данных и прогнозируемого спроса на пропускную способность.

Надежные меры защиты от помех

План диапазона APT обеспечивает соответствующие меры защиты для других служб в соседних диапазонах, что позволяет избежать вредных помех со стороны телевизионных служб в нижних диапазонах, а также от сотовых сетей в верхних диапазонах. Таким же образом центральный зазор в 10 МГц защищает полосу от собственных помех.

Адаптивность к будущим технологическим требованиям

В ближайшем будущем явление асимметричного трафика (когда нисходящая линия связи подвергается большему трафику, чем восходящая линия связи) можно смягчить за счет применения методов обработки сигналов, которые в настоящее время рассматриваются в процессе разработки стандартов для плана полосы частот APT. Примерами таких приемов являются: перекос количества MIMO -антенн в сторону, где необходим более высокий трафик, Multi-user MIMO и другие методы.

Проблемы

«Конкуренция» с планом группы США

План диапазонов США был разработан значительно раньше, чем план диапазонов APT. На сегодняшний день в США идет успешное развертывание сетей LTE. Благодаря этому экосистема этого тарифного плана относительно хорошо развита: две крупные сети уже работают на коммерческой основе, а на рынке присутствует ряд пользовательских устройств. План диапазона APT еще не имеет готовой экосистемы и, следовательно, должен «конкурировать» с планом диапазона США, чтобы стать предпочтительным способом сегментирования диапазона для стран.

Экосистема устройств и сетевых элементов еще не разработана.

Еще одна существующая задача — развитие собственной экосистемы, которая, в свою очередь, зависит от поставщиков оборудования: производителей терминальных устройств ( HTC , Apple , Samsung , Nokia и т. д.), производителей частей терминалов (таких как Qualcomm ) и поставщиков, производящих сети. элементы ( Ericsson , Nokia Siemens Networks , Alcatel-Lucent , Huawei и др.). Развитие экосистемы во многом зависит от спроса, существующего на рынке, и является функцией созданной экономии за счет масштаба.

Намерение Китая использовать конфигурацию TDD плана диапазона APT

Скорее всего, Китай будет следовать конфигурации TDD плана диапазона APT, тем самым, скорее всего, станет одним из немногих рынков в мире, которые поддерживают такую ​​конфигурацию, но все же важным и крупным. Даже Тайвань, один из ближайших соседей Китая, принял версию FDD плана диапазона APT. Более того, конфигурация TDD технологически во многом уступает конфигурации FDD. (Следует, однако, сказать, что в ряде случаев конфигурация TDD имеет определенные преимущества, такие как большая пропускная способность при передаче данных по нисходящей линии связи, непропорционально превышающей передачу данных по восходящей линии связи). В то же время ожидается, что конфигурация TDD на частоте 700 МГц, как она видится сегодня, не станет частью той же экосистемы, что и режим FDD ни в плане диапазона APT, ни в плане диапазона частот США. Таким образом, это не приведет к экономии за счет масштаба ни в одном из двух случаев, и, скорее всего, может быть создана совершенно отдельная экосистема.

Проблема с двумя дуплексерами

В конфигурации APT 700 FDD требуются два перекрывающихся дуплексера для покрытия всей полосы из-за ограничений современных технологий фильтрации . Существование двух дуплексеров в полосе частот APT и тот факт, что европейские, японские (и, возможно, некоторые другие будущие сети) будут работать только с одним набором дуплексеров, поднимают вопрос о том, будут ли производители пользовательского и сетевого оборудования включать оба дуплексера в свое оборудование. или создаст две параллельные конфигурации – одну только с одним дуплексером, а другую с обоими. Наличие обеих конфигураций привело бы к менее значительной экономии от масштаба для каждого типа оборудования и к искажениям в экономической оценке различных частей спектра в диапазоне 700 МГц. Хотя динамика рынка, такая как постоянно растущая сложность чипсетов , поддержка многодиапазонности производителями чипов, демонстрирует, что наиболее вероятным результатом является включение обоих дуплексеров во все устройства. Кроме того, хотя канал полоса пропускания до 15 МГц может поддерживаться в любом месте полосы, ширина полосы канала 20 МГц ограничена верхней и нижней частями полосы и не может использоваться в средней части полосы, где фильтры перекрываются.

По состоянию на 2014 год большинство производителей оборудования выпустили две версии своих радиоблоков: одну, предназначенную для нижнего диапазона, и другую, предназначенную для верхнего диапазона. Заметную альтернативу предлагает Alcatel-Lucent : их радиоблок RRH2x40-07APT-4R покрывает весь диапазон 28 (45 МГц) в пределах одного радиоблока, что исключает необходимость использования двух разных вариантов радиоблока.

Экосистема

Несовместимость с планом полосы США

Расстановка частот плана диапазонов США и плана диапазонов APT существенно перекрывается, что делает их в значительной степени несовместимыми. 3GPP определил пять рабочих диапазонов для плана диапазонов США (диапазоны 12, 13, 14, 17, 29) и два диапазона для плана диапазонов APT (диапазон 28 для версии FDD и диапазон 44 для версии TDD). Между рабочими диапазонами существуют явные различия, такие как разная ширина полосы канала и расположение каналов в диапазоне 700 МГц. В частности, особенности дуплексного интервала и защитной полосы плана диапазона APT — это то, что его больше всего отличает. План диапазона США, в свою очередь, характеризуется рядом несоответствий: i) отсутствие внутриполосного взаимодействия (т.е. устройства, работающие в диапазоне 13, несовместимы с устройствами, работающими в любом из диапазонов 12, 14, 17). ); ii) вредные помехи со стороны телевизионных каналов; iii) отсутствие пользовательского оборудования в диапазоне 12 (оно также вряд ли появится в будущем) [РЕДАКТИРОВАНИЕ от 01.12.2014: оборудование для диапазона 12 уже доступно]; iv) в настоящее время не используются блоки D и E в нижней части полосы 700 МГц (есть частотный блок TDD 12 МГц); и некоторые другие вопросы. В результате таких особенностей сегментации блок А нижнего диапазона 700 МГц практически не используется из-за помех со стороны 51 канала ТВ. Из общей площади 23x2 МГц, принадлежащей и используемой AT&T и Verizon, 3х2 МГц использовать нельзя из-за ограничений стандартов технологии LTE — по отраслевым стандартам 3GPP можно использовать только блоки по 5, 10 МГц.

Рисунок 3. Несовместимость плана частот США и плана частот APT в диапазоне 700 МГц.

Совместимость плана диапазона APT с предполагаемым использованием диапазона 700 МГц в различных регионах мира.

Европейским странам, в которых по-прежнему высока занятость радиовещательных служб в диапазоне 700 МГц, был предоставлен период до 2015 года для перехода на цифровое вещание . Похоже, что поскольку сегментация APT основана на двух перекрывающихся дуплексерах по 30+30 МГц, она идеально вписывается в европейскую схему, как показано на графике ниже. Эта совместимость открывает путь для гармонизации диапазона 700 МГц с европейским регионом. Япония, один из крупнейших и наиболее развитых азиатских рынков и мировой технологический лидер, использует верхнюю дуплексную часть плана диапазона APT и, таким образом, также будет рада стать частью экосистемы плана диапазона APT. По сути, это означает, что терминалы, предназначенные для работы в диапазоне APT, будут прекрасно работать в Европе и Японии, тем самым увеличивая размер рынка, создаваемого планом диапазона APT. Все факты, упомянутые выше, а также недавние заявления различных правительств указывают на то, что полоса 700 МГц в режиме FDD плана полос частот APT становится одной из наиболее гармонизированных полос, существующих в мире. Такая степень гармонизации приведет к экономии за счет масштаба, что, в свою очередь, снизит цены на терминалы, ускорит внедрение интеллектуальных устройств и, наконец, приведет к социально-экономическим выгодам.

Рисунок 4. Схема возможной гармонизации диапазонов частот ниже 1 ГГц

Пользовательское оборудование

На данный момент пользовательское оборудование (UE) для данной схемы сегментации еще не выпущено в продажу. В то же время развитие стандартов 3GPP и ITU (диапазоны 28 и 44) и очевидные сигналы, посланные рынку многими странами Азии, Латинской Америки и других стран, указывают на то, что технологические разработки необходимой экосистемы (в первую очередь все, что касается пользовательского оборудования и сетевого оборудования) в настоящее время ведутся. Некоторые из самых сильных сигналов о будущем спросе были отправлены крупными рынками, такими как Япония, Индия, Индонезия и, прежде всего, Мексика. Эта страна была первым крупным рынком в Америке, принявшим план диапазона APT, несмотря на историческую зависимость от маршрута и несмотря на то, что граница с США протяженностью 3000 км использует другую сегментацию диапазона 700 МГц. Еще один момент, о котором стоит упомянуть, заключается в том, что работа по стандартизации, проводимая 3GPP, получила решительную поддержку со стороны многих ключевых компаний отрасли. Это также доказывает, что производители оборудования находятся в процессе коммерциализации UE и сетевых элементов, что обусловлено созданием значительного рынка с помощью плана диапазона APT. Все это указывает на то, что первые прототипы APT-устройств появятся во втором квартале 2013 года, а их выпуск на рынок следует ожидать во второй половине 2013 года. В Латинской Америке, например, Национальное агентство по спектру (ANE) Колумбии объявило что Huawei, ZTE и Ericsson проведут испытания в этом диапазоне по стандартному конвейеру APT в первом квартале 2013 года, используя оборудование, разработанное ведущими производителями, с целью продать спектр на аукционе в августе 2013. Из-за эффекта масштаба, который создается планом диапазона APT, цена на интеллектуальные устройства может значительно снизиться.

Текущее состояние и последние события

Значительное количество стран уже приняли схему сегментации APT: Австралия, Индия, Япония, Корея, Филиппины, Новая Зеландия, Папуа-Новая Гвинея, Тайвань и Тонга в Азии; и Бразилия, Коста-Рика, Колумбия, Чили, Мексика, Эквадор, Панама и Аргентина в Латинской Америке. В таких странах, как Индонезия, Сингапур, Таиланд, Вьетнам, Уругвай, Парагвай, Перу и некоторых других, его планируется принять в ближайшее время. В Европе выделение полосы 700 МГц мобильным службам сопряжено с проблемами, которые были признаны МСЭ-R в его решении о том, что новые распределения не должны вступать в силу до 2015 года, поскольку многие страны Европы имеют цифрового наземного телевидения (DTT) услуги в 700 году. Диапазон МГц. Это решение также учитывает необходимость того, чтобы европейские страны лучше изучили вопросы, касающиеся плана каналов, и провели исследования совместимости в отношении других услуг в Регионе и по другим темам, прежде чем принять окончательную позицию по наиболее подходящему распределению и соответствующему регулированию. Однако как только эти проблемы будут решены, план диапазона APT станет совместимым с использованием диапазона 700 МГц в Европе, тогда как план диапазона в США — нет.

Гармонизация спектра и потенциальная экономия за счет масштаба

Вообще говоря, очень важно, чтобы спектр использовался одинаково на как можно большем количестве рынков для достижения эффекта масштаба. Это, в свою очередь, приводит к снижению цен на оборудование, тем самым увеличивая внедрение технологии и оказывая прямое и косвенное влияние на экономический рост. Этот рост состоит из повышения производительности, создания рабочих мест, предпринимательства, инвестиций в инфраструктуру, налогообложения; все это ведет к росту ВВП. Согласно совместному исследованию GSMA и Boston Consulting Group , наибольшие социально-экономические выгоды, вероятно, возникнут в результате выделения диапазона 700 МГц мобильным службам.

Например, к 2020 году выделение полосы 700 МГц в Азии для мобильной связи может привести к увеличению ВВП более чем на 1 триллион долларов США (ЧПС в 960 миллиардов долларов США) и росту налоговых поступлений на 215 миллиардов долларов США, а также к созданию дополнительных 1,4 миллиардов долларов США. миллионов новых предприятий (включая новые отделы или бизнес-подразделения в рамках существующих фирм) и 2,7 миллиона новых рабочих мест. Если сравнивать распределение услуг подвижной связи и услуг радиовещания, что является еще одним возможным вариантом использования полосы 700 МГц, то первый вариант приведет к значительным дополнительным экономическим выгодам по сравнению с услугами радиовещания, в частности, к дополнительным 959 миллиардам долларов США в ВВП к 2020 году. , а также дополнительные налоговые поступления в размере 171 миллиарда долларов США, увеличение деловой активности на 1,4 миллиона и 2,6 миллиона дополнительных рабочих мест, согласно исследованию.

Создание эффекта масштаба жизненно важно для массового производства оборудования и его дальнейшего внедрения на целевых рынках. В целом, чем больше будет эффект масштаба, тем меньшие цены для конечных пользователей будут установлены и тем шире будет внедрение технологий, которые принесут социально-экономические выгоды. Говоря о сроках доступности экосистемы, многие заинтересованные стороны ожидают, что экосистема планов диапазонов APT будет быстро развиваться по мере того, как страны будут определять и выставлять на аукционы спектр с этим расположением частот.

Хотя существует довольно небольшое спектральное перекрытие, которое теоретически обеспечивает некоторые возможности для производства оборудования, которое будет работать в обоих диапазонах, существуют важные технические соображения, которые наверняка будут ограничивать практические разработки радиочастотных (РЧ) систем для разделения рынков для двухдиапазонных планов. диапазон 700 МГц.

Благодаря продолжающемуся внедрению технологии LTE, будущим многочисленным внедрениям в диапазоне 700 МГц и достижениям в области микроэлектроники пользовательские устройства будущего могут поддерживать несколько диапазонов LTE и потенциально могут даже включать в себя радиочастотные конструкции (антенны, полосовые чипы, дуплексеры, фильтры, генераторы и другие схемы ), поддерживающие как план диапазона США, так и план диапазона APT. Однако, по крайней мере, в краткосрочной и среднесрочной перспективе для UE в этих двух существующих конфигурациях частотных планов будут существовать отдельные рынки.

По прогнозам на сегодняшний день, план полосы США будет использоваться исключительно в США, Канаде, Никарагуа и на нескольких островах Карибского бассейна. Это само по себе представляет собой значительный рынок, насчитывающий порядка 410 миллионов человек.

Однако недавние события, связанные с распространением плана полосы APT в Азиатско-Тихоокеанском регионе, Латинской Америке, а также благодаря совместимости европейских соглашений о частотах, а также ситуация в Африке и на Ближнем Востоке вселяют уверенность в том, что гораздо больший Рынок создается во всем мире. Подводя итог, предполагаемый общий рынок для плана APT-диапазона оценивается как минимум в 3 миллиарда человек по всему миру. Учитывая продолжающиеся исследования цифрового дивиденда в мире, это число может увеличиться и включить почти весь остальной мир. Прежде всего, огромное количество стран Азиатско-Тихоокеанского региона уже приняли план диапазона APT. На данный момент совокупные рынки Австралии, Бангладеш, Индии, Индонезии, Японии, Новой Зеландии, Пакистана, Папуа-Новой Гвинеи, Филиппин, Сингапура и Южной Кореи составляют около 2 миллиардов 100 миллионов человек. В регионе Ближнего Востока и Африки Египет, Кения, Нигерия, Южная Африка и Объединенные Арабские Эмираты, вероятно, последуют примеру Европы в частичном использовании частотного плана плана APT, что позволяет им попасть в одну и ту же категорию экосистем. Число таких стран региона неизбежно будет расти. Только эти страны представляют собой рынок, равный рынку США – около 330 миллионов человек. В Латинской Америке Аргентина, Бразилия, Чили, Колумбия, Эквадор, Мексика, Коста-Рика, Панама, Перу, Венесуэла официально приняли план диапазона APT, а в Карибском бассейне Тринидад и Тобаго — единственная страна, официально принявшая план диапазона APT. План диапазона APT. Логическим результатом продолжающегося процесса региональной гармонизации в Америке станет рынок с населением порядка 400 миллионов потребителей. Учитывая размер потенциального рынка, который находится на грани создания, социально-экономические выгоды, вызванные бурным ростом доступа и внедрением мобильного Интернета всеми социальными слоями населения и вызванные стремительным ростом проникновения интеллектуальных устройств, будут огромными и преобразующими. .

Технические характеристики и соображения

Существующие стандарты для плана диапазона APT

Режим FDD плана диапазона 700 МГц APT стандартизирован 3GPP как Band 28/n28 (FDD 703–748/758–803 МГц), а режим TDD — как Band 44 (TDD 703–803 МГц). Работа над диапазонами LTE была завершена на совещании RAN4 #63 в Чехии 21–25 мая 2012 г. Режим FDD плана диапазона 600 МГц APT был стандартизирован 3GPP как диапазон n105 (FDD 663-703 / 612–652 МГц)

Диапазон 3GPP LTE	1,4 МГц	3 МГц	5 МГц	10 МГц	15 МГц	20 МГц
28	Нет	Да	Да	Да	Да	Да
44	Нет	Да	Да	Да	Да	Да

Таблица 4. Поддерживаемая полоса пропускания каналов LTE для сегментации APT диапазона 700 МГц

Диапазон 3GPP NR	5 МГц	10 МГц	15 МГц	20 МГц	25 МГц	30 МГц	35 МГц
n28	Да	Да	Да	Да	Да	Да	Нет
n105	Да	Да	Да	Да	Да	Да	Да

Таблица 5. Поддерживаемая полоса пропускания канала NR для сегментации APT диапазонов 700 МГц и 600 МГц

В следующей таблице представлены основные технические аспекты стандарта, которые были установлены на пленарном заседании 3GPP RAN4 в Словении 13-15 июня 2012 года в R4-123624 для режима FDD и в R4-123696 для режима TDD.

Элемент	Ценить	Цель
Уровень внеполосных излучений в диапазоне 694–698 МГц	- 26,2 дБм/6 МГц	Чтобы гарантировать отсутствие помех со стороны телевизионных служб в соседних диапазонах.
Самозащита	-32 дБм/МГц	Для обеспечения внутридиапазонной защиты приемника и передатчика

Таблица 6. Технические аспекты стандарта APT-сегментации диапазона 700 МГц

В число членов 3GPP, поддержавших и внесших вклад в эту работу, входят: Alcatel-Lucent, CATT, China Mobile, Ericsson, ETRI, HiSilicon, Huawei, KDDI, KT Corporation, LG Electronics Inc., LG-Ericsson Co. Ltd., Motorola Mobility, NII. Holdings, Nokia, Nokia Siemens Networks, NTT DOCOMO, Qualcomm Inc., Samsung, ST-Ericsson, Telefónica SA, Водафон, ЗТЕ. Схема сегментации под названием «А5» для полосы 698–806 МГц, соответствующая режиму FDD плана полосы частот APT, определена Рекомендацией МСЭ-R M.1036-4 (3/2012) «Частотные договоренности для реализации наземного компонента Международной подвижной электросвязи (IMT) в полосах частот. Обозначает IMT в Регламенте радиосвязи (РР) "(ITU-R М.1036). Версия TDD плана диапазона APT стандартизирована как схема сегментации «A6» в соответствии с той же Рекомендацией МСЭ-R M.1036-4 (3/2012). Текущие спецификации можно найти в 3GPP TS 36.101 v11.1.0 для UE и 3GPP TS 36.104 v11.1.0 для базовых станций. Они соответствуют частотному расположению Rec. МСЭ-R M.1036-4 (3-2012).

Технология

Наиболее популярной и популярной в мире технологией мобильной широкополосной связи для цифрового спектра является технология FDD-LTE. Известно, что LTE предлагает операторам и конечным пользователям высокую пропускную способность данных и низкую задержку , которые являются двумя основными характеристиками технологии, предназначенной для использования для передачи данных. Пиковые скорости с использованием нескольких антенн (MIMO) в оптимальных условиях превышают 300 Мбит/с. Хотя реальные скорости, с которыми будут работать пользователи, будут зависеть от оборудования и количества пользователей, подключенных к любой соте, очевидно, что LTE предлагает скорости, которые могут привести к кардинальным изменениям в сфере мобильной широкополосной связи. Переход на LTE рассматривается как ключевой следующий шаг для операторов мобильных сетей, стремящихся удовлетворить растущий спрос на мобильный доступ к данным. LTE обеспечивает более высокую спектральную эффективность, позволяя обеспечивать более высокие скорости передачи данных и больший объем данных при меньших затратах. Это будет особенно важно для операторов мобильной связи, поскольку средний доход на одного пользователя от голосовых и текстовых услуг падает. FDD-LTE предлагает естественный путь обновления технологий GSM и WCDMA, которые уже широко внедрены в Новой Зеландии. Он сможет предоставлять услуги как мобильной, так и фиксированной беспроводной широкополосной связи. Также растет интерес некоторых производителей к использованию TDD-LTE в диапазоне 700 МГц. Этот шаг возглавляют в основном производители оборудования и операторы мобильной связи в Китае. Однако на данный момент технология в значительной степени не опробована.

Сравнение режимов FDD и TDD плана диапазонов APT

По оценкам Qualcomm, «при сравнении систем с ограниченным покрытием, использующих одну и ту же полосу частот, системе TDD потребовалось на 31% больше базовых станций, чем FDD при использовании системы TDD 1:1, и на 65% больше базовых станций при использовании системы 2». :1 Система TDD. Для более высоких частотных диапазонов требовалось еще больше базовых станций». В связи с тем, что большая часть как капитальных, так и эксплуатационных затрат операторов приходится на базовые станции сети, а их понесенные затраты прямо пропорциональны количеству базовых станций, развертывание FDD предполагает меньшие затраты на развертывание и эксплуатацию.

Дуплексеры

Дуплексер представляет собой фильтр, который обеспечивает изоляцию утечки передатчика на собственный приемник. В мобильном устройстве передатчик и приемник подключаются к одной и той же антенне посредством дуплексера. В отрасли считается осуществимой изоляция дуплексера > 45 дБ. Если изоляция дуплексера недостаточна, трубка может потерять чувствительность . Многомодовые и многодиапазонные телефоны часто имеют дуплексеры для разных режимов и диапазонов. Технология дуплексера влияет на выбор дуплексного разделения и центральной запрещенной зоны, которые были разработаны для плана полосы APT с учетом этих соображений.

Расстояние между дуплексами

Рисунок 5. Дуплексеры в режиме FDD частотного плана APT

Дуплексный интервал — это разделение между каналом восходящей линии связи и соответствующим каналом нисходящей линии связи. Большее расстояние означает меньшую вероятность возникновения собственных помех между передатчиком трубки и ее собственным приемником. Поскольку усилителя мощности внеполосная характеристика связана с полосой пропускания, требования к дуплексному разделению также зависят от полосы пропускания несущей, чтобы защитить приемник от собственных помех. Дуплексного интервала 30 МГц достаточно для поддержки полосы пропускания несущей до 10 МГц. Этот результат получен с использованием спецификации 3GPP 3GPP 36.101.

Центральный разрыв

Центральный зазор является ключевой характеристикой схемы размещения частот на основе FDD, представленной промежутком между частотными блоками, назначенными для нисходящей линии связи и восходящей линии связи соответственно в схеме размещения частот на основе FDD, как показано на рисунке 5. Общепринято понимать, что дуплексный интервал и центральный зазор влияют на производительность дуплексера, так что большее разделение обеспечивает лучшую производительность изоляции между нисходящей и восходящей линиями связи. Технически такой размер интервала влияет на производительность дуплексера в следующих двух технических аспектах:

• Самоснижение чувствительности мобильных станций FDD ( MS ) и базовых станций FDD ( BS )
• Помехи между MS и MS и помехи между BS и BS

Рисунок 6. Помехи от другого передатчика MS в соседнем канале

Чтобы предотвратить самоснижение чувствительности, дуплексер должен ослаблять излучения Tx в собственной полосе частот Rx ниже минимального уровня шума Rx . Обычно это приводит к требованию ослабления не менее 45 дБ в собственной полосе частот приема. Реализация этого требования к ослаблению является простой задачей с помощью предложенной схемы 2x50 МГц с использованием двойного дуплексера, поскольку собственные полосы UL и DL разделены гораздо большим расстоянием разноса - 8 МГц, которое было бы в случае применения одного дуплексера. . Расстояние между центрами также будет определять, смогут ли конкурирующие сети совместно использовать площадки базовых станций с минимальными помехами и сложностью защитной фильтрации сайтов.

Рисунок 7. Помехи от другой сети в соседнем канале

охранные банды

• нижняя защитная полоса в 5 МГц выделена между 698 и 703 МГц для обеспечения защиты от помех со стороны телевизионных каналов, которые в некоторых странах расположены в нижних полосах. Эта защитная полоса используется для услуг сотовой связи в странах, которые решили использовать полосу APT 600 МГц.
• верхняя защитная полоса шириной 3 МГц выделена между 803 и 806 МГц для обеспечения защиты от помех со стороны существующих верхних полос сотовой связи.

Двойной дуплексер

Максимальная полоса пропускания радиочастотного фильтра или дуплексера для терминала в этом диапазоне частот сегодня составляет около 30–35 МГц. Таким образом, любое устройство, которое эффективно использует полосу пропускания 108 МГц в диапазоне частот 698–806 МГц, должно иметь более одного дуплексера. «Двойной дуплексер» означает, что трубка имеет 2 дуплексера, по одному на каждый поддиапазон, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Иллюстрация использования двойных дуплексеров

При использовании схемы с двумя дуплексерами индивидуальное дуплексное расстояние будет увеличено, обеспечивая в то же время более полезный спектр для FDD. При нынешних технологиях невозможно реализовать полосу пропускания 50 МГц с помощью одного дуплексного решения. Схема с двойным дуплексером может привести к использованию полосы частот FDD 2x50 МГц. Сегодня разрабатываются двойные дуплексеры, которые добавят количество дуплексеров для конкретного диапазона, которые будут размещены в мобильных телефонах, где физическое пространство имеет большое значение.

По состоянию на 2014 год большинство производителей оборудования выпустили две версии своих радиоблоков: одну, предназначенную для нижнего диапазона, и другую, предназначенную для верхнего диапазона. Заметную альтернативу предлагает Alcatel-Lucent : их радиоблок RRH2x40-07APT-4R покрывает весь диапазон 28 (45 МГц) в пределах одного радиоблока, что исключает необходимость использования двух разных вариантов радиоблока.

Сосуществование различных планов групп

Радиоволны в силу своей природы и физики могут вызывать вредные помехи для сетей и оборудования, работающего в другом плане диапазона (т. е. в соседних странах). Именно поэтому страны регулярно разрабатывают последовательную политику и технические рамки для смягчения такого вмешательства. Полоса 700 МГц не является исключением и в настоящее время регулируется взаимными соглашениями между странами.

В качестве общепринятой практики решения таких вопросов следует рассмотреть два возможных сценария:

• Обе страны реализуют один и тот же план полос. Принятие аналогичных планов полос в соседних странах обеспечит согласование блоков спектра восходящей и нисходящей линий связи, а сценарии помех в совмещенном или соседнем канале можно будет контролировать с помощью существующих спецификаций 3GPP и существующих двусторонних соглашений между странами.
• Обе страны реализуют разные планы полос. Планы полос FDD США и APT несовместимы с точки зрения схем восходящей и нисходящей линии связи, поэтому существует необходимость координации спектра в приграничных районах. Пример этого события происходит на границе США и Мексики . В некоторых из таких случаев существующие договоры и спецификации по-прежнему будут служить своей цели и могут сохраниться. Затем для развертывания сети потребуются некоторые дополнительные инженерные корректировки. Решение этой проблемы включает в себя регулировку наклона передающих антенн , высоты , направленности , выходной мощности или их комбинации. С помощью этих защитных мер можно устранить вредные помехи, чтобы радиоэлектронное излучение на границе оставалось в пределах взаимно согласованных норм.