[激光原理与应用-285]：理论 - 波动光学 - 无线电磁波的频谱分配

无线电磁波的频谱分配是指将无线电频谱资源（即不同频率的电磁波）按照一定规则分配给不同用户、行业或技术应用的过程，其核心目标是优化频谱利用效率、避免干扰并保障各类通信服务的正常运行。

一、频谱分配的基本原则

1. 公平性：频谱资源应公平分配给不同用户，包括大型运营商和小型企业，确保其通信需求得到满足。
2. 高效利用：通过频谱共享、动态频谱分配等技术手段，提高频谱利用效率，避免资源浪费。
3. 灵活性：频谱分配需适应通信技术的更新换代，能够随时调整分配方案以满足不同技术和用户的需求。
4. 统一管理：由相关主管部门统一管理频谱资源，确保其分配和使用的合法性和规范性。
5. 技术中立性：频谱分配不应偏袒特定通信技术或运营商，而是通过公平、透明的方式分配资源。

二、频谱分配的主要方式

1. 行政指配：

   • 适用场景：军工、应急、行业专网等关键领域。
   • 特点：通过行政审批方式直接分配频谱使用权，确保关键领域的通信需求得到优先满足。
   • 案例：铁路GSM-R系统采用行政指配方式获取频谱资源。

2. 公开招标：

   • 适用场景：商用通信频段。
   • 特点：通过竞拍方式分配频谱使用权，企业出价高者获得经营权。这种方式效率高，但可能导致垄断或资源浪费。
   • 案例：2019年，中国三大运营商通过公开招标方式获得5G频谱牌照。

3. 共享使用：

   • 适用场景：部分频段试行动态共享，以提高频谱利用效率。
   • 特点：通过技术手段（如认知无线电）实时监测并分配空闲频谱，实现频谱资源的动态共享。
   • 案例：3.5GHz频段军民共用试点，通过动态频谱共享技术实现频谱资源的高效利用。

三、频谱分配的频段划分与用途

1. 低频段（<1GHz）：

   • 特性：覆盖广、穿透性强。
   • 用途：适合移动通信、广播、电视等应用。例如，900MHz频段被用于2G/3G/4G系统，后经重耕用于5G系统。

2. 中频段（1-6GHz）：

   • 特性：兼具广覆盖和高容量特性。
   • 用途：是5G扩展和6G初期部署的关键频段。例如，6GHz频段（6425-7125MHz）被划分为国际移动通信（IMT）系统使用，包含5G和6G。

3. 高频段（>6GHz）：

   • 特性：带宽大、速率高，但易受大气衰减影响。
   • 用途：适合高速数据传输和卫星通信。例如，毫米波频段被用于5G高速数据传输，而Ka、V频段则被用于低轨卫星通信。

四、频谱分配的管理架构与监管机制

1. 管理架构：

   • 顶层决策：工业和信息化部（MIIT）负责全国无线电管理，国家无线电办公室（SRRC）具体执行。
   • 地方管理：省、自治区、直辖市和设区的市无线电管理机构在上级无线电管理机构和同级人民政府领导下，负责辖区内除军事系统外的无线电管理工作。
   • 技术支撑：国家无线电监测中心（国家无线电频谱管理中心）为工业和信息化部直属事业单位，负责无线电管理的技术支撑工作。

2. 监管机制：

   • 无线电执照：除免执照频段（如2.4GHz Wi-Fi）外，均需申请SRRC型号核准。
   • 干扰协调：建立全国无线电监测网，查处违规用频（如“黑广播”“伪基站”）。
   • 执法监管：对未经授权或违规使用频谱资源的行为依法给予处罚，维护频谱资源的正常秩序。

五、频谱分配的挑战与趋势

1. 当前矛盾：

   • 供需失衡：5G/6G、低轨卫星、车联网等新兴技术争夺中高频段资源，导致频谱资源紧张。
   • 国际竞争：C波段（3.7-4.2GHz）卫星与5G的兼容性争议凸显国际频谱竞争的激烈性。

2. 政策动向：

   • 6G前瞻：推进太赫兹（100GHz-10THz）和可见光通信（VLC）研究，为6G网络提供新的频谱资源。
   • 空天地一体化：协调星链（Starlink）等低轨星座的国内落地频率，实现空天地一体化频谱规划。

3. 技术趋势：

   • 动态频谱共享：利用AI和大数据实现实时资源分配与共享，提升频谱利用效率。
   • 频谱复用技术：通过波束赋形、频率复用等技术提升频谱效率。
   • 低频段重耕：加速2G/3G频段的重耕（如700MHz、900MHz），用于5G广域覆盖和物联网（IoT）。