美國防部同意頻譜釋出與後續共享協議之意涵
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美國防部同意頻譜釋出與後續共享協議之意涵
網戰資安所駐研學官 陸軍上校饒廣衡
關鍵字：頻譜管理、5G行動寬頻、軟體無線電
關鍵字：頻譜管理、5G行動寬頻、軟體無線電
2020年8月10日，美國防部宣布將3450-3550 MHz頻段釋出給5G商業使用，並表示有了這額外的100 MHz後，美國目前3450-3980 MHz的連續超高頻（Super high frequency, SHF）頻段，將有530MHz用以支持高速的5G行動寬頻網路布建。[1]美國防部配合釋出其部分軍用頻段之舉，應可視為美國政府為滿足、重視民營電信業者需求，進行符合國際5G標準之頻譜規劃。經詳細評估並建立與商業用戶共享3450-3550 MHz頻段機制的做法，不僅使美國業者在5G行動寬頻網路應用維持其競爭優勢，同時亦可確保該頻段中的軍事運用。
頻譜管理為美國防部因應5G挑戰之基礎
美國本次所釋出頻段，為目前國際5G標準的中頻段（mid band，頻率範圍 2500-6000MHz），原運用於艦載／地面雷達、武器導引與安全系統所使用頻段。[2]此次配合釋出，合理研析勢必將壓縮軍事用頻範圍，故推論美國防部應是被動釋出該頻段，且後續須將上述受影響軍用頻段系統及裝備辦理移頻作業，或另外購置新式裝備汰換原有裝備。
美國防部對頻譜運用作法，主要可參照美國防部2013年版《電磁頻譜戰略》（Electromagnetic Spectrum Strategy）及美軍聯戰準則《聯合電磁頻譜作戰》（Joint Electromagnetic Spectrum Operations, JP3-85）（2020年5月頒），其核心內容如下：
第一，強調儘管美軍未來作戰所面對電磁環境（Electromagnetic environment, EME）變得越來越擁擠，國防部仍然能夠滿足任務部隊所需頻譜，確保任務部隊指揮官擁有頻譜優勢（spectrum superiority），並能順利執行任務。第二，對於頻譜運用，應更有效率、更靈活、更具適應性。
美軍的頻譜管理，是以建立全軍通用之頻譜管理系統為基礎。美國防部的全球電磁頻譜資訊系統（Global Electromagnetic Spectrum Information System, GEMSIS）將全球區分為三個區域，並設有供各地區司令部及所屬聯戰部隊運用之頻譜管理軟體介面Spectrum XXI，透過區域內地區司令部與友盟國家保持協調聯繫，將所有電磁頻譜資料建立於上述頻管系統內，並完成平、戰時各項頻率計畫（含備用），以利軍事行動使用。
美將持續精進頻譜共享機制
開放頻段後，除既有頻管系統外，還須建立頻譜共享（Electromagnetic Spectrum Sharing）機制，將對既有運用影響減至最低，此則得力於近年軟體無線電（Software Defined Radio, SDR）發展。過去無線電使用各種硬體組件來進行訊號處理，軟體無線電則將訊號處理全數位化，以軟體處理，為當前和下一代系統提供從轉換、接收和發送各種波形的靈活性。
美國家標準暨技術研究院（National Institute of Standards and Technology, NIST）過去已透過市民寬頻無線電服務（Citizens Broadband Radio Service, CBRS）實驗，在以軍方運用為優先之前提下，與民間業者分時共用頻段。[3]本次釋出頻段預期將以類似4G之AWS-3頻段處理方式，進行移頻或共享，對美國防部既有運用影響降至最低，並持續探索更有效之頻譜共享機制，以促進創新和經濟成長。[4]
未來規劃建議
鑒於美陸軍已導入軟體無線電至現役部隊使用，因軟體無線電具備網路管理功能，我軍可依實際任務區域透過網管系統調整所需用頻，結合無線電機位置、功率強弱，可增加頻率運用彈性，應可著手開發本項裝備。
另建議我軍建立即時動態頻譜管理系統，將國軍各級部隊所有現用頻段全數建立，以利全時即時監控管理，未來搭配軟體無線電獲得後，可依實際需要區分波形、頻率、跳頻及保密機制等，可在多個區域或多個平台間相互通連，應為中長程規劃目標。
最後，美國防部同意3450-3550 MHz頻段開放商業使用，表示目前頻譜共用技術（頻譜接取系統，Spectrum Access System）應已漸趨成熟，建議後續規劃應導入NIST協助美國國家電信暨資訊管理局（National Telecommunications and Information Administration, NTIA）發展之頻譜共享作法，以解決長期國防與民生用頻之難題。
頻譜管理為美國防部因應5G挑戰之基礎
美國本次所釋出頻段，為目前國際5G標準的中頻段（mid band，頻率範圍 2500-6000MHz），原運用於艦載／地面雷達、武器導引與安全系統所使用頻段。[2]此次配合釋出，合理研析勢必將壓縮軍事用頻範圍，故推論美國防部應是被動釋出該頻段，且後續須將上述受影響軍用頻段系統及裝備辦理移頻作業，或另外購置新式裝備汰換原有裝備。
美國防部對頻譜運用作法，主要可參照美國防部2013年版《電磁頻譜戰略》（Electromagnetic Spectrum Strategy）及美軍聯戰準則《聯合電磁頻譜作戰》（Joint Electromagnetic Spectrum Operations, JP3-85）（2020年5月頒），其核心內容如下：
第一，強調儘管美軍未來作戰所面對電磁環境（Electromagnetic environment, EME）變得越來越擁擠，國防部仍然能夠滿足任務部隊所需頻譜，確保任務部隊指揮官擁有頻譜優勢（spectrum superiority），並能順利執行任務。第二，對於頻譜運用，應更有效率、更靈活、更具適應性。
美軍的頻譜管理，是以建立全軍通用之頻譜管理系統為基礎。美國防部的全球電磁頻譜資訊系統（Global Electromagnetic Spectrum Information System, GEMSIS）將全球區分為三個區域，並設有供各地區司令部及所屬聯戰部隊運用之頻譜管理軟體介面Spectrum XXI，透過區域內地區司令部與友盟國家保持協調聯繫，將所有電磁頻譜資料建立於上述頻管系統內，並完成平、戰時各項頻率計畫（含備用），以利軍事行動使用。
美將持續精進頻譜共享機制
開放頻段後，除既有頻管系統外，還須建立頻譜共享（Electromagnetic Spectrum Sharing）機制，將對既有運用影響減至最低，此則得力於近年軟體無線電（Software Defined Radio, SDR）發展。過去無線電使用各種硬體組件來進行訊號處理，軟體無線電則將訊號處理全數位化，以軟體處理，為當前和下一代系統提供從轉換、接收和發送各種波形的靈活性。
美國家標準暨技術研究院（National Institute of Standards and Technology, NIST）過去已透過市民寬頻無線電服務（Citizens Broadband Radio Service, CBRS）實驗，在以軍方運用為優先之前提下，與民間業者分時共用頻段。[3]本次釋出頻段預期將以類似4G之AWS-3頻段處理方式，進行移頻或共享，對美國防部既有運用影響降至最低，並持續探索更有效之頻譜共享機制，以促進創新和經濟成長。[4]
未來規劃建議
鑒於美陸軍已導入軟體無線電至現役部隊使用，因軟體無線電具備網路管理功能，我軍可依實際任務區域透過網管系統調整所需用頻，結合無線電機位置、功率強弱，可增加頻率運用彈性，應可著手開發本項裝備。
另建議我軍建立即時動態頻譜管理系統，將國軍各級部隊所有現用頻段全數建立，以利全時即時監控管理，未來搭配軟體無線電獲得後，可依實際需要區分波形、頻率、跳頻及保密機制等，可在多個區域或多個平台間相互通連，應為中長程規劃目標。
最後，美國防部同意3450-3550 MHz頻段開放商業使用，表示目前頻譜共用技術（頻譜接取系統，Spectrum Access System）應已漸趨成熟，建議後續規劃應導入NIST協助美國國家電信暨資訊管理局（National Telecommunications and Information Administration, NTIA）發展之頻譜共享作法，以解決長期國防與民生用頻之難題。
[1] “White House and DOD Announce Additional Mid-Band Spectrum Available for 5G by the end of the Summer,” Department of Defense, August 10, 2020, https://reurl.cc/A8gbWd.
[2] 杜貞儀，〈美國海軍提出發展資訊優勢之願景〉，《國防安全週報》，第88期，2020年3月6日。
[3]“Spectrum Sharing,” National Institute of Standards and Technology, November 17, 2019, https://reurl.cc/9XZbA8.
[4] Lauren C. Williams, “DOD agrees to spectrum sharing deal,” FCW, August 10, 2020, https://reurl.cc/A8gbrZ.
