摘要：目前，国际上相关组织或机构积极推进短距离无线通信技术应用，取得一系列成果。我国在高频器件上存在不小的挑战，结合我国相对产业技术优势，参照我国无线电频谱划分规定，可以考虑开展24.25～27.5GHz、27.5～29.5GHz和37～43.5GHz中部分频段作为高频候选频段的可行性研究和试点工作。本文对国外工业互联网无线技术应用进行了介绍，并对国外工业互联网无线技术频率使用及研究进展进行了分析和研究，最后给出了对我国工业互联网频谱规划的启示。

关键词：国外工业互联网；无线频谱；无线技术

1 工厂内无线技术频率使用及研究进展

目前，国际上相关组织或机构积极推进短距离无线通信技术应用，取得一系列成果。

2 工厂外无线技术频率研究及使用情况

①国外NB-IoT技术频率研究进展基于蜂窝的窄带物联网（NB-IoT）是解决工业互联网工厂外广域低功耗覆盖的重要技术，成为物联网的一个重要分支。各国际组织和地区对于NB-IoT的频率规划研究情况如下：3GPP近年来，3GPP一直致力于推动NB-IoT标准化工作。通过各国不懈努力，NB-IoT的3GPP标准核心部分在2016年6月冻结，并在2016年底完成了一致性测试。通过多次统筹协调，3GPP定义了NB-IoT的候选频段包括700、800、900、1800、1900和2100MHz等，为各国开展NB-IoT频谱配置，推进商用化进程提供有力指导。欧洲当前，欧洲大部分电信运营商都是基于900MHz频段基础上来开展NB-IoT试点和试验，另外有少部分采用的是800MHz频段。2016年9月，欧洲著名电信运营商沃达丰和中国华为公司开展合作，采用800MHz本国授权频段，在现实网络上实现了NB-IoT的第一次连接测试，这成为NB-IoT国际化商用推进过程中的一个重要里程碑事件。此外，沃达丰将基于前期的研究试验成果，在2017年第一季度开展NB-IoT主要欧洲市场推广工作，第一批网络试点包括西班牙、德国、爱尔兰和荷兰，后续还将继续扩展，预期在2020年实现NB-IoT的全球覆盖。2016年8月，法国的第二大移动运营商SFR也明确宣布，为优化原有2G/3G/4G网络性能，提高网络容量和频谱资源利用效率，正积极开展NB-IoT技术研究和相关试点试验。相比使用非授权频谱的SigFox或者LoRA等技术，NB-IoT作为使用授权频段的IoT技术，将更利于电信运营商基于原有网络的快速部署，得到很多电信、移动运营商的积极支持。

②国外5G频率规划研究进展5G技术是实现未来宽带、高速移动、泛在覆盖的一项重要手段，是未来物联网产业的重要组成部分，在全球物联网产业的经济和战略竞争中扮演重要角色。欧盟一直致力于全球5G标准化的推进工作，因此积极提议协调5G全球统一频率，以实现顺利漫游，保证产业效益最大化。在5G频谱资源配置方面，欧盟采取低、中、高频段互为补充的方式，满足5G不同应用场景的频谱需求。2012年，发布“The Radio Spectrum Policy Program”决议，统筹配置1200MHz频谱资源支持本国宽带战略（包括3400～4200MHz频段）。随后欧盟通过决议，确定3400～3800MHz频段用于发展未来移动通信业务，并同步开展其中部分频段的详细规划方案的论证工作。2013年，欧盟又提出3800～4200MHz频段作为未来5G密集大容量通信场景的候选频段，并开展相关业务共存研究和兼容性分析。2016年7月31日，欧盟完成5G频谱的公开征求意见，征求意见稿在低频段聚焦700MHz、3400～3800MHz，高频在24.5～27.5GHz、31.8～33.4GHz和40.5～43.5GHz。2016年9月14日，欧盟正式公布欧洲5G行动计划，明确提供1GHz以下、1～6GHz和6GHz以上的测试频率。2016年11月1日，欧盟正式公布5G频谱战略，为促进5G2020年的系统商用奠定坚实的基础，是欧盟5G技术发展的里程碑事件。战略规定对于1GHz以下的频谱资源，重点突出700MHz频段，解决5G技术的广覆盖应用；明确指出在2020年以前，5G系统部署使用的频段是3400～3800MHz频段。对于高频段频谱资源，明确24GHz以上频谱资源作为5G产业推进的重点备选频段；鼓励在24.25～27.5GHz频段开展5G相关先行和试点应用，推动5G与该频段现有卫星探测业务、卫星固定业务和无源保护等业务的共用技术及标准等方面的研究工作；提出31.8～33.4GHz、40.5～43.5GHz频段均可作为欧盟5G技术中、长期发展的候选频段。美国在5G频谱规划方面一直处于国际领先地位，例如为推动本国宽带业务发展，为其规划3550～3700MHz频段共150MHz频谱资源。在考虑本国高频器件产业优势、力争引导该产业国际化发展的基础上，美国联邦通信委员会（FCC）于2016年7月14日通过决议，明确将24GHz以上4段高频频谱，共计达11GHz的频段资源用于发展本国5G移动宽带业务，具体为28GHz、37GHz、39GHz和64～71GHz频段。这样美国率先成为采用高频段频谱发展未来移动宽带的国家，奠定在5G领域中高频段频谱的国际话语权。与此同时，规划方案还对未来移动宽带服务、卫星频谱和轨道资源以及政府专用频谱资源的协调进行了整体统筹，并规定了多种方式共存的频谱接入方式。例如，针对不同场景下需求，采用专用、共享接入和动态随机接入（非授权）等多种组合，最大化程度提高资源使用效率。以上新规则将为美国5G产业发展提供方向引导，对产业链各方都有重要作用。日本、韩国日本基于本国信息通信发展实际，计划在2020年实现5G的商用化进程。2014年，日本将3480～3600MHz频段分配给本国第四代移动通信应用；2016年7月15日，正式发布本国5G频谱策略，提出3.6～3.8GHz、4.4～4.9GHz和27.5～29.5GHz频段4段频段作为发展5G的候选频段，并开展相关具体规划方案的研究和论证工作。韩国借助本国承办平昌冬奥会的契机，积极推进5G技术频谱研究和试点工作。目前，通过统筹协调，明确26.5～29.5GHz频段作为本国5G的试验频段，引导产业链各方的研发投入。同时，通过研究论证，还提出20GHz、32GHz、50GHz、70GHz等候选频段，为本国5G发展作为频谱资源储备。

3 对我国工业互联网频谱规划的启示

为我国工业互联网工厂内通信划分专用频谱。对于工业互联网工厂内一些应用场景而言，无线通信链路的一些参数要求都非常严格，包括时延、可用性、可靠性、可预测性以及免疫性等。对这类工业互联网应用来说，仅靠目前广泛用于短距离微功率设备等频段可能无法满足需求，国外很多国家为其划分了专用频率。因此，建议可以探索为工业互联网工厂内关键链路通信划分专用频段的可行性：一是可以探索现有专网频谱资源引入工业互联网关键链路无线通信技术的可能性，为工业互联网关键链路技术调整或规划新的专用频率，例如800MHz集群部分频段、230MHz频段等。二是探索6GHz以下频谱资源支持工业互联网关键链路无线通信技术应用可行性，为工业互联网无线通信新技术发展和应用创造条件。

推进重耕。现有公众移动通信频谱工作对现有频谱资源进行调整重耕，提高频谱利用效率，是优化频谱资源配置的一种重要方式。作为未来工业互联网工厂外广域通信典型应用的NB-IoT技术，目前国际上基本一致态度都是可基于800M、900M、1800M频谱的现有运营商网络部署。因此，考虑到我国运营商现有网络的大覆盖部署和物联网建设的快速商用和低部署成本需求，建议优先在三大运营商的现有网络和授权频段上开展业务，典型频段包括现有的2G、3G、4G网络频谱资源，如800MHz、900MHz、1.8/1.9/2.1GHz和2.6GHz等。充分挖掘现有专网频谱潜力。由于专网应用在不同国家和地区的频率使用区别较大，因此应重点考虑本国行业的实际发展需求。以1.4GHz的集群通信应用频段为例，伴随我国集群系统模转数进程的推进，可以考虑充分挖掘现有频谱资源，解决工业互联网工厂外无线通信需求。借鉴国外先进经验，典型频段包括230MHz频段、150&400MHz频段、21～825/866～870MHz频段、806～821/851～866MHz频段和1447～1467MHz（1.4GHz）频段等。低频段具有覆盖能力强、网络部署成本低等优势，能解决工业互联网工厂外通信用户分散场景的频谱需求，潜力巨大。但同时要综合考虑不同管理和应用部门之间协调、管理运营成本和管理模式等因素。

加快5G技术。6G以下中低频频谱规划工作伴随5G等工业互联网工厂外新技术的发展，频谱资源需求进一步增加，为其新增候选频段也成为国际积极推动的工作之一。6G以下中低频是工业互联网工厂外无线通信技术频谱资源的核心频段，是实现连续广域覆盖和低功耗大连接、低时延/高可靠物联网场景的必要频段。借鉴国外发达国家经验，3400～3600MHz频段目前是全球频段，IMT产业链将推动该频段尽可能一致的频率划分方案，以实现最大化的规模经济。因此，建议积极推动完成3400～3600MHz的IMT频段规划，同时以此为核心，向上向下拓展，配置足够宽带连续频谱资源，以适应我国未来5G技术复杂场景的实现需求，提升国际竞争力。此外，建议2020年前，进一步推进3300～3400MHz（无线电定位、固定、移动业务）、4400～4500MHz（固定、移动业务）、4800～4990MHz（固定、移动业务和射电天文次要业务）标识为IMT频段的研究和试点工作，以支撑我国2020年前后的5G商用，为未来工业互联网场外通信技术发展储备充足的频谱资源。研究5G技术高频频谱资源规划可行性。基于未来工业互联网发展，可以考虑规划部分高频频段作为工业互联网工厂外通信大带宽频谱的补充频段。6～100GHz范围内频段特性互为补充，优化组合可提供连续、大带宽业务。高频全球一致性频谱比较重要，可以支持、推动新的高频产业链的建立和完善，目前25GHz、28GHz、40GHz频段等已在全球范围内得到广泛支持。以有利于未来的规模经济，保证产业链的生态发展和漫游。

参考文献：

[1]刘芳.通信及互联网技术在数据管理中的应用探讨[J].计算机光盘软件与应用,2013(12).