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L波段之争:既想加快5G部署,又不能干扰GPS信号

高工
2020-07-07 18:54:27     打赏
2020年4月20日,美国联邦通信委员会(FCC)一致批准了美国卫星通信公司Ligado Networks提出有争议的申请,该公司申请使用L波段无线电频谱在全国范围内部署地面网络。


Ligado公司声明其目的是提供一个联合的卫星和地面通信网络,该网络将使其他电信运营商能够部署5G服务并提供无线互联网来支持工业网络。


Ligado案引发了联邦政府内部关于无线电频谱使用优先级的辩论以及提出频谱决策规划的大蓝图。联邦众议院,包括国防部(DOD),国土安全部和交通运输部,以及国会两院的许多军事委员会成员,都对FCC的决议表示反对。


他们认为,来自Ligado公司高功率地面****的大信号将超过由DOD运营的全球定位系统(GPS)卫星发出的小信号,可能会破坏军事行动。GPS设备制造商,航空部门,公共安全机构以及其他依赖GPS的机构都反对FCC的决定,理由是它可能会对数十亿个依赖GPS的设备和系统造成干扰。


几位国会议员,国务卿和总检察长都支持FCC的决定,称它可以加快国内5G部署并提高美国5G设备制造商的竞争力。


L波段


Ligado公司计划构建的网络将使用L波段,即1-2 GHz频率范围内的无线电频谱段,其中一部分(1525 MHz-1660.5 MHz)分配给卫星使用。


L波段无线电波传播的距离很长,并且可以穿透云层,雾气和植被,使它们可用于卫星通信以及GPS等定位,导航和定时服务,这些功能可为启用的设备提供精确的地理位置和定时信息。


L波段用户包括私人卫星通信运营商,各个国家的太空机构,DOD,联邦航空管理局(FAA),国家海洋和大气管理局以及私人电信服务提供商等。


国际电信联盟(ITU)按照其《无线电规则》的规定,在全球范围内协调L波段的使用。北美运营商根据1996年国际协议《墨西哥城合作理解备忘录》(MOU)协调卫星运营商对L波段的使用。在美国内部,FCC可以授权管理L频段的商业使用,而国家电信和信息管理局(NTIA)在无线电咨询委员会的建议下,负责管理联邦机构内部使用,分配频率并设置条款和条件。


在这些国际和国内协议和要求的指导下,FCC已指定L频段的某些部分用于特定用途,以避免干扰(见图1)。


下部(1525-1559 MHz)用于空对地卫星下行链路通信,上部(1610-1660.5 MHz)用于地对空卫星上行链路通信。介于两者之间(1559-1610 MHz)的频段指定归为民用GPS信号。


图1:L波段(单位MHz)

当一个频带中传输的大功率信号由于带外****(OOBE)而影响附近频带中的信号时,或者当调谐到一个频带的接收器无意间从附近频带接收信号时,都有可能发生干扰,这被称为带外接收(OOBR)。
为了防止干扰,卫星运营商可以划分保护频带(未使用频率的窄带),降低地面****机的功率水平或者调整或升级GPS设备以限制OOBR。
Ligado提案的背景
2003年,FCC通过了允许L波段运营的卫星公司部署地面辅助基础设施(ATC)的政策,以填补卫星覆盖范围的空白。要求厂商使用双模设备提供集成(卫星/地面)服务。该政策旨在提高频谱使用效率,降低服务成本,提高运营能力,加强公共安全通信并加强国内竞争。
2004年,FCC授权一家名为Mobile Satellite Ventures的公司运营ATC电台,以补充其卫星服务。其他L波段用户以干扰为由表示反对,该公司未建立地面网络。

2009年,Mobile Satellite的母公司SkyTerra,通过与另一家卫星公司达成协议获取了更大范围的连续频谱,并与FCC就关于ATC干扰标准进行谈判之后,要求其放弃旧有的ATC规则并授权它用更灵活的技术标准进行替代。




GPS服务提供商和用户(包括政府机构)表示强烈反对,理由是ATC站和GPS接收器之间可能存在干扰。反对者认为,美国法律和FCC法规应当给SkyTerra施压让其尽快实现减轻干扰。双方都向FCC提交了测试结果以支持其主张。在2010年3月,FCC以公众利益为由放弃了此项授权。


2010年,SkyTerra并入了一家新公司LightSquared,该公司提议部署一个全国范围的卫星/地面4G网络,用以承载手机和宽带流量。NTIA代表几个联邦机构以及GPS用户和设备制造商表示反对,声称地面****将使GPS接收器过载并干扰GPS服务。在2011年1月,FCC批准了LightSquared的要求,但条件是要解决GPS干扰问题。
LightSquared修改了其提案,并向FCC提交了技术报告,目的是表明可以减弱干扰。GPS贸易团体,技术部门和联邦机构提交的技术报告显示仍然存在持续的潜在干扰。FCC于2012年2月撤回了批准。三个月后,LightSquared宣布破产。
该公司于2015年重新上市,随后更名为Ligado Networks。重新配置其L频段的使用后,Ligado于2018年5月修改了其提案,并寻求FCC批准以使用距离GPS使用频率较远的频段来部署地面网络(见图2)。它说,它已经解决了与GPS运营商、用户以及FAA之间的矛盾。
图2:2018年Ligado公司提案。该提案包括多个保护带(黄色)。它收回了先前申请1545-1555MHz频段的使用,以便在其下行链路运行和GPS之间划分更宽的保护频段。GSO =对地静止轨道;MSS =移动卫星服务;AWS-3 =高级无线服务(移动通信)。

关于2018年Ligado公司提案的众说纷纭
众多关于Ligado提案的意见相差甚大。一些电信运营商,基础设施设备提供商,先进技术公司和消费者权益组织支持该提案,并表示这项措施将为新型技术和先进的5G服务提供更多频谱。GPS服务提供商,设备制造商和GPS用户以OOBR问题为由表示反对。一些联邦机构也反对该提议。
2019年12月,NTIA代表行政部门向FCC致信,建议其拒绝该提议。2020年3月,美国空军向NTIA发送了一份由12个联邦机构签署的备忘录,其中描述了GPS系统中断时对军事行动的潜在影响。
国防部于2020年3月23日致NTIA的信中强烈反对该申请,引用了《美国法典》第十卷2281节,其中指出,国防部长“应该不会同意国防部以外的部门或机构负责人提议的任何对GPS的限制,因为这将降低GPS的军事潜力。”一些运营商表示,计划构建的网络将提供频谱访问权限以扩展5G服务,而其他运营商则指出,该频段尚未被指定为全球范围内的5G使用,并且当前没有任何设备可在该频段中运行。



FCC决议草案及其回应
2020年4月16日,FCC发布了一份批准Ligado公司申请的决议草案。国务卿迈克·庞培(Mike Pompeo)敦促批准,他说,FCC的迅速行动“对我们的国家安全至关重要,将有助于确保美国成为先进技术的全球领导者。”总检察长威廉·巴尔(William Barr)表示,FCC的批准“对于保持我们的经济和技术领先地位并避免落后于中国至关重要。”
FCC关于Ligado提案的决议
2020年4月20日,FCC一致批准Ligado的申请,并附有条件。Ligado必须同意:
1)在距离GPS使用频率较远的频段中部署全国低功率地面网络;2)通过将其****的功率水平降低到其2015年申请中的99.3%来减轻干扰;3)在其地面服务和GPS频带之间创建一个大于20 MHz的保护频带,以及在其地面服务和其他用户之间建立一个保护频带;4)报告****的位置并力图减轻任何出现的干扰。
几位国会议员赞扬了FCC的决定,称Ligado的项目将帮助更有效地利用频谱,扩大宽带使用并实现5G技术创新。相反,众议院和参议院军事委员会的许多成员以国家安全问题为由表示反对。
2020年5月6日,参议院委员会举行听证会,并向美国联邦通信委员会(FCC)发送了一封反对该项目的信,该信由32名参议员签署。2020年5月22日,NTIA向美国联邦通信委员会(FCC)提交了一份请愿书,希望维持原判,同时又另外提出让其重新考虑。
国会意见
随着对移动数据量的需求增加,以及诸如自动驾驶汽车之类的数据密集型新技术的发展,有关频谱分配,管理和使用的争议的自然会升级。其中就包括FCC和NTIA等联邦机构之间的纠纷。

美国国会可以暗中调查当前联邦各机构设定频谱优先级所办理的一些手续,平衡用户需求之间的竞争以及解决频谱纠纷。国会也可以采取政府责任办公室于2004年提出的一项建议,安排中立仲裁员,可来自白宫办公室,国家科学院、工程院或医学院。仲裁员应当定期向上级提供客观公正的技术报告,并致力于解决用户之间的争端。





关键词: 波段     之争     部署     干扰     信号    

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