2011年6月9日 星期四

The FCC Narrowbanding rules 無線電頻譜窄頻頻寬計劃

兼談---為什麼不能在25/12.5千赫(kHz) 頻譜間隔任意自行分割為兩個12.5KHz或多個6.25千赫(kHz)通道

類比無線電系統與陸地行動無線電系統(LMR, Land Mobile Radio)使用25 kHz的全頻道寬頻頻譜間隔已行之十數年 目前頻譜效率已不足且通道數量(Channel)不能滿足要求。 200412月,歐盟電信委員會與美國聯邦通信委員會(FCC)決議,所有持有使用無線電系統執照之用戶其陸地行動無線電系統執照許可證低於 512兆赫(MHz) 之頻譜頻道须逐漸移轉無線電頻譜間隔從25KHz12.5KHz千赫(kHz)窄頻(Narrowban) 或等效效率頻寬以符合未來無線電頻譜間隔窄頻頻寬計劃

什麼是Narrowband
NarrowbandFCC為提昇與保證對VHFUHF頻譜有更高效率的用途並符合未來頻譜分配計劃與科技發展,乃通過電信法規明確地要求所有使用與擁有VHFUHF執照之政府單位、公共安全和工業或者企業單位其無線電(Land Mobile Radio)系統若在150-174 MHz(VHF)421-512 MHz(UHF)頻率範圍內且使用25KHzWideband頻譜者在201311日前均需轉換(或提昇)12.5KHz或等效效率頻寬技術(equivalent efficiency technology),以支援或提供語音通道和數據通道(Voice & Data)的高效益運作模式。
但使用中之25 kHz頻譜間隔的行動無線電系統在VHFUHF頻段中仍可繼續使用與營運,直到最後期限201311為止。201111日以後,FCC委员會只將接受新的執照申請或擴展系統使用12.5KHz千赫(kHz)窄頻或等效效率的修改應用申請與發放。
201111日以後,FCC委员會不會再發放任何25 KHz方式的VHF/UHF設備或系統使用執照。
若使用中之任何無線電設備支援雙模(或多模) 25/12.5KHz頻譜效率模式時201311日以後需將25KHz之能力關閉(Disable)
另外,FCC委员會不會再接受與提供無線電設備生產廠商或設備銷售廠商提交25KHz之任何無線電設備送審認證。
廠商不能再生産,進口,或銷售任何25KHz的頻譜效率模式之無線電設備(包括不支援12.5KHz千赫(kHz)之手機/車機與中繼台等設備均不能銷售)

等效效率頻寬是什麼意思?
FCC12.5KHz千赫(kHz)窄頻或等效效率頻寬要求包括以下頻譜間隔方式
1.        一個語音通路(one voice patch)設定在12.5kHz頻譜間隔
2.        二個語音通路(one voice patch)設定在25kHz頻譜間隔
3.        數據傳輸通路設定在大於12.5kHz頻譜間隔時其數據傳輸速率必須等效於4.8 kbps per 6.25 kHz channel,例如9600 bps數據傳輸速率設定在12.5 kHz頻譜間隔或19200 bps數據通路設定在25 kHz頻譜間隔
另外FCC對「6.25千赫(KHz)系統設備/技術」窄頻頻寬或等效效率(6.25e)之定義,包括以下的無線電系統頻譜間隔方式
1.        一個語音通路(one voice patch)4800 bps數據通路設定在6.25 kHz頻譜間隔或
2.        二個語音通路(two voice patch)9600 bps(或二個4800 bps)數據通路設定在12.5 kHz頻譜間隔或
3.         四個語音通路(four voice patch)19200 bps數據通路設定在25 kHz頻譜間隔
:爲方便起見,此處指的6.25千赫(kHz)系統設備/技術技術乃指提供只有一個聲音路徑(語音通路)且其頻譜帶寬爲6.25KHz(千赫)之技術 系統乃指該無線電系統可在上述的一個聲音路徑(語音通路)且其頻譜帶寬爲6.25KHz(千赫)的技術條件或模式下運作,並不是頻譜間隔在12.5KHz/25KHz底下任意自行分割為兩個或多個6.25千赫(kHz)通道

什麼是Narrowbanding的目的?
目前,多數擁有VHFUHF無線電使用執照者使用25 KHz效率技術。 然而, UHFVHF頻譜频带目前非常擁擠不堪,且資源不足以應付未來新的系統的擴張與頻譜分配、科技發展或實施。為了使UHFVHF頻譜频带有更高效率的用途並符合未來頻譜分配計劃與科技發展,故遷移到12.5 kHz或以下窄頻頻寬或等效效率頻寬技術可在现有的UHFVHF頻譜频道基礎上增加更多的語音通路從而支持更多用戶並更加高效率地運作。 且可增加執照使用費收入。

如果我需要提升設備以符合頻譜間隔窄頻頻寬計劃,我需要更新為數位式無線電系統或設備嗎?
已擁有VHFUHF無線電使用執照者在25KHz可以繼續使用與營運,直到最後期限201311為止。另外不管是類比或數位式無線電系統或設備,只要能在201311日後可於12.5KHz頻譜間隔運作即可。

是否Narrowbanding會要求我改變頻譜頻率或獲得新的频道/通道?
原則上Narrowbanding不需要移動或改變到另一個頻譜頻率頻帶或不同的频道/通道。且已擁有VHFUHF之無線電使用執照者若在原有25KHz頻譜間隔使用執照下採用12.5KHz千赫(kHz)或以下窄頻頻譜間隔方式或等效效率頻寬(6.25e)系統設備/技術者所使用的通道(語音與數據Channel)不會(不能)增加 此外其採用12.5KHz千赫(kHz)或以下窄頻頻譜間隔方式或等效效率頻寬系統設備/技術在設定時必須將頻譜頻率停留/設定在相同的通道中心(Channel center並將多餘頻譜频带带寬空出
意即不能在25/12.5千赫(KHz) 頻譜間隔任意自行分割為兩個12.5KHz或多個6.25千赫(KHz)通道

如果我現在有一個25KHz頻道的執照,我會自動有權許可獲得兩個12.5KHz頻譜通道嗎?
如上所述25 KHz的通道不會/不能被分裂成兩個12.5KHz4 6.25KHz的通道
擁有一個25KHz頻譜間隔通道使用執照可換成在12.5KHz頻譜間隔通道運作之設備但其通道數不變(任然只有一個通道且其中心頻率不能改變),如此才可於2013年後逐一收回頻譜通道並改善與落實頻譜分配計劃。如需要更多的12.5KHz頻譜間隔通道可向FCC通信委員會協調申請任何額外的12.5KHz通道。
如需要申請以6.25KHz窄頻頻譜間隔方式或等效效率頻寬(6.25e)系統設備/技術之頻譜間隔通道之無線電使用執照者,可向FCC通信委員會協調申請以獲得新的頻譜频道/通道(頻譜頻率將會改變)
FCCITU對頻譜間隔和頻道與執照發放方式有一個對中心通道頻率間隔的明確架構與規則。根據這一規則:不管是25KHz/12.5KHz/6.25KHz頻譜間隔其中心通道的中心頻率應保持在相同的重復模式(repeat pattern)“相對中心”(on center)
任何企圖在25KHz分裂/分割成兩個12.5KHz頻道通道,或一分爲四個6.25KHz頻道通道,或在12.5KHz分裂/分割成兩個6.25KHz頻道通道的行為,將導致通道中心頻率是“偏離中心”(off-center)並不符合FCCITU對頻譜間隔和頻道長期規劃的結構且違反中心通道頻率間隔的明確架構與規則。並可能進一步對其他合法頻譜間隔的頻道通道造成干擾與影響。

1 :ETSIFCC已證實較小之頻道通道如6.25KHz若與25/12.5KHz之頻道通道共用太靠近的頻率區間(Frequency Range)或頻譜(Spectrum)則將會對以25/12.5KHz頻譜間隔之頻道形成干擾。
2:TDMAFDMA兩大技術陣營一直競爭競取P25 phase II採用其技術,最後由TDMA陣營勝出,主要是FDMA採頻率分割之6.25KHz 會對原頻段中其他12.5KHz頻譜間隔通道造成干擾。

25KHz/12.5KHz/6.25KHz許可證和執照發放原則其中心頻道/頻率結構示意圖如下:

12.5KHz分裂/分割成兩個6.25KHz頻道通道的行為,導致通道中心頻率是“偏離中心”(off-center)結構示意圖如下:
目前FCC聯邦通訊委員會並不允許在下圖A的分割方式。而允許的方式在下圖B,意即在12.5KHz頻譜間隔中採用6.25KHz之技術或設備時任然只有一個通道且其中心頻率不能改變


FCC聯邦通信委員會是否已經建立了強制遷移到6.25千赫效率的時間表?
無,FCC花了十餘年時間推動移轉無線電頻譜間隔從25KHz12.5KHz千赫(kHz)窄頻(Narrowban) 或等效效率頻寬,預定2013年後至2018年間逐漸完整無線電頻譜窄頻分配計劃,若要再推動移轉無線電頻譜間隔至6.25KHz6.25e或更低頻譜(3.125e)窄頻分配計劃至少需再耗用10年時間推動,故目前無此計劃之時程如需要申請以6.25KHz窄頻頻譜間隔方式或等效效率頻寬(6.25e)系統設備/技術之頻譜間隔通道之無線電使用執照者,可向FCC通信委員會協調申請以獲得新的頻譜频道/通道(頻譜頻率或頻段將會改變)
但是,FCC規定自201311日起,無線電設備生產廠商或設備銷售廠商提交送審認證之任何無線電設備必須能夠支援包括12.5KHz6.25 KHz6.25e的頻譜效率模式。無線電設備如手機/車機需可以支援雙模12.5/6.25KHz頻譜效率模式。

是否可以以FDMA分頻多工存取技術在12.5KHz頻譜間隔通道使用執照上以頻率分割方式變成兩個6.25KHz頻道通道,並取得2個通道使用執照,以提昇頻道通道使用效率?
12.5KHz頻譜間隔中採用以FDMA分頻多工存取技術時任然只有一個通道且其中心頻率不能改變。若以FDMA頻率分割方式在原有12.5KHz頻譜間隔通道上變成兩個6.25KHz頻道通道是不被允許的,並可能對該頻段中其他12.5KHz頻譜間隔通道造成干擾(或潛在干擾風險,詳見ITU-R SM.337 frequency & distance separations 文件) ,更不可能取得2個通道使用執照
如下所列之示意圖。
在美國地區,已有開放之6.25KHz專屬頻段(頻譜Spectrum)供需要的使用者申請6.25KHz频道通道執照,但其他大部份國家的電信法規並未開放或提供6.25KHz的專屬頻段。另外在美國地區擁有25/12.5KHz使用執照者,執照持有人並沒有被允許可以在25/12.5KHz频道通道上以FDMA技術或方式劃分成212.5KHz或多個6.25KHz頻道之許可。因此,若以FDMA方式在原有25/12.5KHz增加多個6.25KHz频道通道之方式將不被允許,用戶必須尋求或改申請新的6.25KHz專屬頻段(spectrum)牌照。

3 :用戶若提出以支援6.25KHz之技術或具備在12.5KHz上以FDMA方式劃分成26.25KHz技術之系統設備來申請使用執照時,將會被改分配至6.25KHz專屬頻段(頻譜Spectrum) ,而不是在原有(12.5KHz)頻段區域內。
4 :市場上支援FDMA分頻多工存取技術之無線電系統與設備主要包括ETSIdPMR標準與專屬協定的NXDN系統,因此在美國地區以該2種技術之無線電系統與設備來申請使用執照時,將會被改分配至6.25KHz專屬頻段(頻譜Spectrum) ,而不是在原有(12.5KHz)頻段區域內。

 
是否可以以TDMA分時多工存取技術在12.5KHz頻譜間隔通道使用執照上以Time-Slot方式分變成兩個6.25e頻道通道,並取得2個通道使用執照,以提昇頻道通道使用效率?

12.5KHz頻譜間隔中採用以TDMA時多工存取技術時由於其中心頻率並沒有改變(TDMA是將給定的無線頻道按時間劃分為若干時)。故若以TDMA時多工存取方式在原有12.5KHz頻譜間隔通道上按時間劃分為2通道是可以被允許的(目前沒有已知或被證實之新的干擾問題會在TDMA系統產生或遇到),但相對要付出較多的使用執照費用才可取得2個通道使用執照
如下所列之示意圖。
5 :市場上支援TDMA時多工存取技術劃分為26.25e通道之無線電系統與設備主要包括ETSIDMR標準與APCO P25 Phase II標準兩個系統,因此在美國地區使用該2種技術之無線電系統與設備時,得以保留原來在12.5KHz之頻譜頻段(頻譜Spectrum)區域內。

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