原创 工业互联网与物联网使用频段整理与讨论

2023-1-18 17:15 569 1 1 分类: 通信

说明: 本文中斜体部分表示来自公告文件的部分内容剪贴或合并整理.


1. 工业互联网物联网频段

1.1 "频率使用指南"文件简要分析

作为现代电子无线领域的主要应用方向, "频率使用指南"行业领域上定义了如下四个系统并对其频率组成进行了简要说明:

广域网: 公众移动通信系统(2G/3G/4G/5G, 含 NBIoT, eMTC), 专用移动通信系统(230M, eMTC专用1.4G与1.8G, 车联网5.9G等),

局域网: 无线接入系统(无线局域网2.4G, 5.1G, 5.8G), 微功率设备(该部分或在其他地方进行详细讨论)

对涵盖今天工业与民用移动设备的主要网络类型进行分析, 这或对于电子工程从业者, 颇有提升到提纲挈领之眼界的意义. 而我们关注的 SubG 频段(从属微功率设备), 在该"频率使用指南"中的简明频率列举, 也能够与后续"微功率设备管理规定"的全面性描述互为比对.


1.2 "频率使用指南"文件

"频率使用指南"文件全称: <工业互联网和物联网无线电频率使用指南(2021 年版)>,  以工信部不同年代的规范文件中约定的频率, 构成了简明列表, 方便查找使用. 文件明确鼓励今天的互联物联的标准. 并以若干具体行业使用例子, 对移动通讯与工业互联/物联网频段进行了相应使用场景的描绘.


1.3 现代互联物联标准

文件明确鼓励以下述标准构建的网络应用, NBIoT -> eMTC -> LTE(4G)-Cat.1 -> 5G, 构成了低速 -> 中速-中速 -> 高速之通讯场景.


2. 公众移动通信系统(2G/3G/4G/5G, 含 NBIoT, eMTC)

2.1 公众移动通信系统的使用频段的不完全整理(仅公告涉及的部分频段)

2G:    800MHz、900MHz 频段(信部无〔2002〕65 号)

3G:   800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2000MHz、2100MHz 、2300MHz 频段(信部无〔2002〕479 号)

        800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2000MHz、2100MHz 、2300MHz 、2600MHz 频段(工信部无〔2012〕436 号)

4G:  1800MHz、1900MHz、2100MHz 频段(工信部无〔2015〕22 号)

5G:  3300-3600MHz、4800-5000MHz 频段(工信部无〔2017〕276 号)

       700MHz、2600MHz、3300MHz、3500MHz 和4900MHz 频段(工信部无〔2020〕87 号)


2.2 NBIoT 与 eMTC 所属移动通信频段标准与具体频段
(1) 所属标准:
公众移动通信网络:  已获得许可的 2G/3G/4G/5G 使用频率
NB-IoT:                    已获得许可的 2G/4G/5G 使用频率(FDD 方式)
eMTC:                      已获得许可的 4G 使用频率
(2) 具体频段:
NB-IoT:     800MHz、900MHz、1800MHz、2100MHz 频段  (2017 年第 27 号)
eMTC:      800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz 和2100MHz 等公众移动通信频段,

                1447-1467MHz 和1785 -1805MHz 等专用移动通信频段(工信部无〔2019〕248 号)
(3) 案例:

(a) 某水务公司联合电信运营企业发布全球首个 NB-IoT 智慧水务商用项目.
(b) 某物联网开放实验室联合科技企业共同推出了“电梯卫士”,主要利用电信运营企业原有的 LTE 网络部署 eMTC 系统(公网)。


3. 专用移动通信系统(230M, eMTC专用1.4G与1.8G, 车联网5.9G等)
(1) 1447-1467MHz频段(工信部无〔2015〕59 号)
     1785-1805MHz频段(工信部无〔2015〕65 号)
     讨论: eMTC 既有LTE的公网部分, 也有其专网频段
     案例: (a) 某市政府部门利用 1447MHz-1467MHz 频段共 20MHz带宽建设基于 4G 技术的无线政务专网系统。
     (b) 某化工有限公司利用 1785-1800MHz 频段共 15MHz 带宽,建成基于大数据运用的联动综合管控平台.

(2) 1800MHz、1900MHz、2100MHz 频段(2015 年第 80 号)
     
讨论: 该频段无案例说明, 考虑到低速 NBIoT, 中速 eMTC(以及
LTE(4G)-Cat.1), 高速5G 均有指导案例, 或该频段为介于中速高速之间的某些专用 4G 网络应用提供服务?

(3) 223-226MHz 和229-233MHz 频段中规定的使用频点(工信部无〔2018〕165 号)
     讨论: 230MHz 专网
     案例: 某电力公司利用 230MHz 频段开展了电力行业首个地市级区域全覆盖的电力无线专网示范工程建设

(4) 5905-5925MHz频段(工信部无〔2018〕203 号)
     讨论: 车联网专网
     案例: 某 汽车工程研究院 利用 5905-5925MHz 频 段 , 采 用LTE-V2X 直连通信技术在城市各道路、桥梁、隧道、立交桥等开放道路搭建车联网路侧设施,覆盖了 400 亩国家级测试场地,完整地模拟了城市交通环境。


4. 无线接入系统(无线局域网2.4G, 5.1G, 5.8G)

4.1 频率指南与使用要求

对于安全可靠性要求不高的工业互联网和物联网业务,可酌情使用 2400MHz、5100MHz 和 5800MHz 频段的无线接入系统(无线局域网)。工作在上述频段内的无线电台(站)或者无线电发射设备不能独占或排他性地使用频率。由于易产生相互有害干扰,建议区域或者局部使用。

工 作 在 上 述 频 段 内 依 法 持 有 无 线 电 台 执 照 的 无 线 电 台(站),受到无线电有害干扰时,应报请当地无线电管理机构按照“频带外让频带内、次要业务让主要业务、后用让先用、无规划让有规划”的原则协调解决。

工 作 在 上 述 频 段 内 无 需 办 理 无 线 电 台 执 照 的 无 线 电 台(站),原则上不能提出免受有害干扰的保护要求,如对相同或者相邻频段内的其他合法持有无线电台执照的无线电台(站)产生有害干扰,应立即停止使用,并在设法消除有害干扰后方可继续使用。

讨论:  互联与物联应用, 如使用无线局域网, 应用跨区域网络或需要在相关审核下获准使用.


4.2 频率使用范围

2400MHz: 2400-2483.5MHz

5100MHz: 5150-5350MHz(仅限于室内使用),其中 5250-5350MHz 应具备动态频率选择(DFS)功能

5800MHz: 5725-5850MHz


4.3 实际案例

目前全国高速公路依托 5.8GHz 频段电子不停车收费(ETC)系统实现联网运行,覆盖 29 个省(区、市)近 15万公里高速公路,建成 ETC 门架系统约 27000 套,ETC 专用车道约 33000 条,ETC 用户约 2.3 亿,系统运行平稳,在承载收费业务的同时,为交通运输服务提供了全网实时数据,明显减少高速公路拥堵,提高了通行和运输效率,提升了运营服务水平,取得了良好的社会经济效益。


5. 微功率设备

微功率是我们一个重点探讨的议题, "频率使用指南"文件中列举的微功率设备功率, 能够与后续"微功率设备管理规定"的全面性描述互为比对. 拟在不同的文章中对此专题, 进行后续详细的讨论.


6. 关于电子信息产业发展意义与阶段归纳

6.1 电子信息产业发展意义

作为电子从业者, 我们常常希望所从事的行业是积极的有竞争力的, 甚至是属于"国之重器"的重要产业链中的.

幸运的, 电子信息产业恰好如此这般重要.

国家社会经济发展, 不仅仅是传统的能源, 矿产, 建筑, 房地产, 纺织, 船舶, 酒类消费, 代工等产业链, 尽管随着先进产业技术的领进, 上述传统产业的劳动效率也会进一步提高. 但如"夕阳产业"这个称谓相一致的, 随着工业化发展到一定阶段, 随着人口增长曲线迅速达峰, 上述产业链似乎缺乏足够驱动功率, 引领社会经济继续加速发展前行.

典型的, 包括电子信息产业的继续发展, 集合其他产业, 如集成电路设计制造, AI, 区块链, 元宇宙, 智能制造, 新材料, 新能源, 新能车, 新工业工具(如无人机), 化学药物, 生物医药, 深海深空技术等领域的不落人后, 或是社会经济整体进步的重要一环. 是整个"村里的希望".


6.2 从本文内容探索中国大陆电子信息发展的阶段跃进

检索本文内容中相应公告文件出现的年份, 以及配合20年间中国大陆电子信息产业链发展新闻, 我们可将电子信息产业的工业互联网物联网, 特别是公众移动通信网络的频段公告文件出现的年份进行梳理. 似能得出下列重要的发展阶段推测:

1. 产业萌芽时期(2002年左右起始)

公众移动通信网络 2G 系统的建设阶段(2002年左右起始), 几乎与世界各地的现代移动通信网络建设的大发展阶段同步, 产业萌芽时期.

尽管看起来这似乎是个常识, 但落后地区在近代史的低迷, 很可能在蒸汽机(煤炭),  燃油机燃气机(石油), 电动机(电力) , 晶体管集成电路, 个人计算机产业等的重要工业革命阶段出现空白式的时代缺失密切相关.

即便回到本文关注的无线通信专题, 回顾无线电报的出现, 与俄罗斯波波夫, 意大利马可尼在 1894 年左右的欧洲不同两处几乎同时的发明相关. 瞬时远距离通信与工业革命其他发展带来的巨大经济与军事进步, 引燃了人类科技大爆发. 想想看这是何等激动人心的发展年代, 而与之无关的落后区域命运可想而知.

因此, 即便是新领域新科技, 能够在几乎与世界同期发展, 就是一件极具重要意义的大事.

2. 初步积累时期(约2002~2012年)

公众移动通信网络 3G 系统的建设阶段(约2002~2012年), 初步积累时期: TD-SCDMA 标准提交与落实, 联通3G网络的铺就, 美系的 WiMAX 标准失败, "巨大中华"等相关企业进入通信领域深海.

3. 重大阶跃发展时期(约2015年起始)

公众移动通信网络 4G 系统的建设阶段(约2015年起始), 重大阶跃发展时期:

TD-LTE 标准提出与实现, 中国移动4G网络的铺就(涵盖 NBIoT, eMTC 等), 以华为代表的中国公司在世界范围内专利领域约占 16%.

引申的一个讨论: 网络上常见看空社会发展的论点主要包括: "无技术实力, 低端代工, 夕阳产业, 重复无效基建投资, 房地产发展穷途末路"等, 以论证社会经济发展的最终黯淡结局.

至于其他新兴行业, 作为非业内人士, 我们或所知不多. 但在电子信息领域, 我们非常清楚的知道上述观点的局限性:

=> 从本文的内容线索分析, 中国大陆的电子信息产业的大跃进, 出现在约 2015年前后, 并典型的以 4G 领域技术进步与建设领先为代表.

4. 发展领先与限制并存时期(约2017年起始迄今)

公众移动通信网络 5G 系统的建设阶段(约2017年起始), 发展领先与限制并存时期:

中国大陆在世界范围内 5G 建设领先地位, 从 2018年左右包括中兴华为公司倍受限制可窥一斑. 迄今类似限制已延伸至成电路设计制造在内的诸多电子产业基础领域, 严重压制原本领先的发展态势.


6.3 综述

综上, 由于"天生体虚"(错过的历次工业革命与电子信息产业发端时代), 通过顽强拼搏努力积累, 本应实现快速反超(约2015年起始), 但外界限制使得电子信息产业发展陷入某种"卡脖子"的严重困境.

但反过来说, 对于从事电子信息产业的电子工程师, 以及相关产业链各级从业人员, 新的机会与挑战因此同时并存.


作者: allen_zhan, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-1238440.html

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