美國防部同意頻譜釋出與後續共享協議之意涵


  • 發布日期:2020/08/27

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

2020810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)(20205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4GAWS-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,202036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.