本文來自無線深海
堪比黃金的頻譜
無線頻譜，是移動網絡的生命之源，也是運營商最寶貴的資源。如果把無線網絡比作信息高速公路的話，無線頻譜就是建造這些公路的土地，稀有而昂貴。
當我們拿起手機上網時，各種數據都必須承載在特定頻率的電磁波上，并通過基站發送給手機。電磁波有個特點，就是怕干擾，因此每個國家都對頻譜的使用有著嚴格的管理，通過拍賣或者分配的方式進行授權，確保一段頻譜只能被一家運營商獨占使用。
在5G之前，最常用于無線通信的頻譜范圍是300-3000MHz這一段，不同頻率的傳播特性也不同。頻段越低，則波長越長，繞射能力強，穿透損耗小；頻段越高，則波長越短，繞射能力弱，穿透損耗大。
由此可見，低頻段更適合于無線網絡覆蓋， 因此700MHz或者900MHz等低于1GHz的頻譜經常被稱作“黃金頻段”，這些低頻段可用的頻譜通常也就僅有幾十兆帶寬，足見其稀缺程度。
隨著移動通信的發展，低頻段有限的帶寬無法滿足使用，較高頻段的頻譜帶寬大，意味著能修更寬的公路，從而更快地運送數據。因此從2G到4G的發展，就是從低到高，不斷開發新頻譜的過程。2G從900MHz起家，到了4G，已經開發到了2600MHz。
為了能有足夠的帶寬提供超高下載速率，5G不得不開發頻率更高的頻段，比如Sub6G主流的3.5GHz，4.9GHz等，甚至把傳播損耗大，連大雨大樹都難以穿透的毫米波（mmWave）也用了起來。
為了在5G時代占領速率高地，全球各大運營商無不在頻譜拍賣中一擲千金。看似豪氣萬丈，其實也著實是沒辦法，頻譜雖貴也得咬牙買，不然以后5G業務難以發展，將陷入更大的被動。
在去年意大利的5G頻譜拍賣中，跨國通信巨頭沃達豐共花了24億歐元。其中，3.5GHz上80M帶寬就要近17億歐元，700MHz上的10M帶寬也得近7億歐元。
有了頻譜，相當于只是買到了5G的門票，后面的基站采購，工程建設，以及網絡運維等也是一個個要填的大窟窿，運營商想要靠5G賺點錢的初始投入還真是不小。
因此，最大化地利用頻譜，不斷提升頻譜效率，把花大代價買來的頻譜的價值壓榨到極致，成為了業界孜孜不倦的追求。
多模間頻譜重耕的難題
從2G到5G這樣不斷地擴張新頻譜的方式，相當于不斷新修更寬的路，這種一刀切的簡單粗暴方式雖說方便快捷，沒有歷史包袱，但同時也有明顯的不足之處。
隨著頻率的升高，新頻段的覆蓋能力越來越弱，想要達到連續覆蓋就需要建更多的站點。如果花大力氣建了一批5G站點，結果連手機上5G LOGO的顯示都時有時無，運營商不滿意，用戶更不滿意。
因此，如何把5G載波部署在已被2G/3G/4G占用的較低頻段上，以此來提升5G的基礎覆蓋，成為了運營商亟待解決的問題。
最直接的方案就是頻譜重耕。也就是把原先被2G，3G或者4G占用的較低頻段的頻譜直接切下一塊來改做5G，再和新部署的5G新頻譜進行載波聚合，容量和覆蓋兼顧，這樣是否可行呢？
其實，這樣也是有問題的。
首先，雖說2G和3G用戶已經越來越少，價值也越來越低，但還是會長期存在，不可能把這些用戶拒之門外。因此2G和3G還必須占用一定的頻譜來提供薄網覆蓋。
再者，4G目前的用戶數正如日中天。據知名咨詢公司GlobalData的估計，目前約有86%的流量承載在4G上，妥妥的是運營商的賺錢機器。
目前用戶已經在抱怨4G網絡擁塞，網速越來越慢了，如果此時為了還未發展起來的5G再割走一部分4G頻譜，眼睜睜地看著4G流量損失，無疑是得不償失的。
最后，5G剛開始發展，用戶數少，網絡空閑，但宣傳作用極大。此時，部署低頻段5G的初衷是提供連續的覆蓋，但低頻段能支撐的下載速率比較有限，讓5G大量固定占用4G的頻譜是不合適的。
運營商面對2G/3G的頻譜必須得保留，4G作為數據業務主力頻譜又緊缺，5G覆蓋還在嗷嗷待哺的膠著局面，巧婦難為無米之炊，這可咋辦？
劃時代的創新：動態頻譜共享
其實，各大通信設備商巨頭在4G時代就已經在積極探索各種制式的無線接入網絡之間的頻譜共享技術，并取得了豐碩的成果。
華為的Cloud Air以及中興的Magic Radio Pro方案都是其中的翹楚，能把有限的頻譜集中管理，智能調度，在2G，3G，4G，以及NB-IoT等不同技術之間動態共享，真正做到物盡其用。
如下圖所示，這些不同制式間的動態頻譜共享技術，在提供性能良好的2/3G打底網絡的同時，每時每刻都把盡可能多的頻譜用在效率更高的4G上。
在2G，3G，以及NB-IoT這些制式中，占用帶寬最大，最有潛力壓縮帶寬，并給4G甚至5G共享頻譜的就是3G了。
雖然標準的3G載波需要5M帶寬，但實際上，在話務量較少，可以適當忍受速率損失的場景，將其壓縮到3.8M乃至2.6M也都是能工作的。這樣一來，3G占用的頻譜就可以按需伸縮，動態和4G共享。
也就是說，從3G載波中可以再壓榨出1.2M到2.4M的帶寬用于4G。這些帶寬看起來不多，但把這些資源用于4G的頻譜效率是高于3G的，在頻譜尤為稀缺的低頻上能帶來不少增益。
到了5G時代，協議定義了動態頻譜共享（DSS，Dynamic Spectrum Sharing）技術，可以讓4G和5G可以毫秒級實時共享同一段頻譜，4G需求多了就給4G多分一些，5G流量上來了就給5G多分一些，完全按需調度，杜絕頻譜閑置。
然而標準的DSS只考慮了4G和5G之間的頻譜共享。但實際上，較低頻段上除了4G之外，一般還存在2G或者3G，這就需要對這個技術進行增強，從4G/5G雙模擴展到多模，使其可以在3G，4G和5G之間動態共享頻譜。
為應對標準DSS技術的不足，中興率先在Magic Radio Pro方案包的基礎之上做了增強和創新，把成熟的2G/3G/4G頻譜共享技術和4G/5G DSS技術結合，提出了SuperDSS方案，尤其是在2100MHz上進行3G/4G/5G這三個制式之間的動態頻譜共享，各制式按需占用資源，可解決既需要保留2/3G用戶基本業務，又需要最大化5G體驗的痛點。
接著，華為也宣布擴展了原先的CloudAir方案包，引入了含5G在內的三模共存場景，支持三種制式的動態共享。
以20M帶寬為例，如果使用傳統的DSS，只能配置4G和5G動態共享15M帶寬，另外的5M留給3G靜態使用；而使用了SuperDSS之后，3G，4G和5G可以在整個20M帶寬范圍內動態共享頻譜，從而提升頻譜利用率。
近日，河南聯通已在安陽市率先完成全球首個SuperDSS方案的商用驗證，通過在2100MHz頻譜上進行3G/4G/5G三模實時動態共享，在優先保障5G用戶體驗的同時兼顧3G和4G用戶，相比頻譜靜態分配，總的數據吞吐量提升了35%。
為什么Super DSS能快速取得如此高的增益？其智能頻譜共享算法，RRU濾波器優化，以及抗干擾算法等技術都已得到了市場的考驗，在此基礎上把技術推向5G應用也是順理成章的。
在5G時代，高速率，大連接，高可靠等多個特性促使了人工智能（AI，Artificial Intelligence）的繁榮，5G+AI大勢所趨，使用AI的方式來進行智能化的頻譜共享，更是時代的趨勢。
無線頻譜，這一稀缺的寶貴資源，正是在業界共同創新之下，從簡單粗暴的靜態分配，到多模之間的實時動態共享，使得頻譜效率不斷提升，有限的資源發揮出更大的價值。
