管理美国的频谱赌局

世界正在建设数字经济的基础设施。这些基础设施的要素是众所周知的:光纤电缆、卫星、云服务、软件工具(如人工智能)和5G网络。有人称之为下一次工业革命,因为连接的数字技术将成为未来财富和权力的源泉。在建设这一基础设施方面取得进展对于美国的未来至关重要,因为该国现在在数字经济中有一个强大的竞争对手,其拥有强大的技术基础和非常不同的世界观。技术领导力是这场新竞争的关键部分。在大多数技术领域,美国表现良好。其公司仍然是半导体领域的领导者,而CHIPS和科学法案正在加强美国的制造业。在软件方面,美国公司在云服务和制造先进软件工具(人工智能的更好名称)方面领先市场。美国在量子技术方面很强大,尽管包括中国在内的其他国家也有优势。美国的教育体系在培养美国人的科学、技术、工程和数学(STEM)方面还有改进的空间,但移民弥补了这一点。对于下一次工业革命所需的连接性的基础设施,即通信网络,美国在开发和部署5G方面做得很好,但现在面临落后的风险。这种对国家安全的风险是由于频谱分配的僵局造成的。频谱是至关重要的,因为数字未来将是无线的,不仅连接手机,还连接商业应用,如交通、医院和工厂。这是企业连接性,而不是消费者流媒体。在频谱上做出错误决策将缩小美国技术市场,并使美国公司在生产商品和服务方面比其外国竞争对手效率低下。美国在为有许可的全功率使用分配频谱方面落后于世界其他地区。5G频谱分布在低频、中频和高频段。每个频谱带都具有不同的覆盖和穿透特性,而中频(中频)提供了最佳的功能组合。美国在为5G分配低频和高频带方面做得很好,但在中频带方面却没有,而这是世界其他地区选择的频谱带。如果世界其他地区选择右侧驾驶,而美国坚持左侧驾驶,它将在全球市场上销售更少的汽车。结果是美国将首先在5G频谱方面落后,然后在供应全球5G市场方面落后,最后在寻找从5G应用中获得经济优势的途径方面落后。其他国家(尤其是中国,因为它在设备和软件应用方面都很强大)将在经济上超过美国,并将美国的技术领导地位置于危险之中。美国选择为频谱分配走一条不同的道路,这是一个巨大的赌博,看看其他美国技术优势是否能弥补这一失误。这个决定的背景是中国、华为和5G。在美国提出反对意见之前,华为本来将主导5G基础设施。由于频谱分配的决定,它正在重新走上这条道路。让华为成功将对商业造成损害,并为美国带来真正的安全风险。由中国连接的世界不是一个好结果,但美国可能正在走向这一结果。这是一个复杂的情况,因为电信技术正在发生变化,5G、ORAN和基于IP的网络正在重塑这个领域。5G和后续的网络将提供更高的数据传输和可靠性,数据已成为从制造业到金融等行业生产商品和服务的关键要素。开放式无线电接入网络(ORAN)技术有可能以更低的成本提供无线连接,并降低供应链风险。基于IP的网络(和云服务)也提高了可靠性并降低了成本,是全球互联网的核心。未来网络和电信的可能方向将是使用5G和ORAN技术的基于IP的网络,覆盖中频频段。得出正确的政策组合的国家将具有经济优势。频谱分配的故障线是由政府在商业和政府分配之间以及有许可和无许可分配之间的平衡上做出的决策形成的。美国更喜欢无许可和政府频谱使用,而世界其他地区则选择依赖有许可的全功率商业使用。鉴于电信市场的全球性质,美国本身没有足够的力量来改变这一轴线的方向。美国是一个例外,赌注是其研究人员和公司能否创造新的技术解决方案,使频谱能够在许多不同的用户之间共享。频谱岛美国、中国和其他国家有着非常不同的频谱战略。对于中频频谱(对5G最有用),15个工业国家中有许可频谱的平均分配量为355兆赫兹(MHz)。美国排名第13,分配了270 MHz;中国分配了460 MHz,排名第四(仅次于日本、英国和法国)。相比之下,美国在无许可频谱方面排名第一(分配了1,905 MHz)。中国在无许可频谱方面排名最后,分配了325 MHz。全球平均值为1,005 MHz。无许可频谱的问题在于存在干扰、可靠性和范围的问题,限制了其商业应用。美国分配给政府使用的频谱比其他任何国家都多,特别是在中频段。美国政府用户被分配了大约60%的中频频谱,而有许可的商业用户仅占5%。这种偏斜的分配反映了历史分配的结果,当时频谱需求不同且竞争不那么激烈。直到20世纪90年代,随着移动电话的普及,频谱才成为一个经济和政治问题。移动电话是许多使用频谱设备中第一个进入广泛使用的设备,它立即在频谱分配的各个索取者之间引发了竞争。随着对数字连接的需求飙升,并且移动应用程序从电话进入工业和商业用途,这个问题变得更加严峻。美国是频谱使用的先驱。这现在成为经济增长和技术创新的潜在障碍,因为存在历史分配的问题。2000年代之前,政府是频谱资源的最大消费者。政府现有用户不愿意从他们分配了几十年的频谱中移动,这并不奇怪,因为这可能带来潜在的费用和不便。如果美国是唯一一个使用频谱的国家,这个问题就不会那么严重,但数字化是全球性的,供应数字市场的竞争是激烈的。一个简单的总结是,美国在政府和无许可使用方面处于领先地位,但在商业无线网络或商业用途方面却不是如此,而这对经济回报最大。公司将建造用于商业目的的特定频谱带设备,这些设备是由一个名为世界无线电通信会议(WRC)的全球联合国谈判过程分配的。如果美国不建造这些设备,它们将由中国、欧洲和其他国家建造。全球范围内的数字基础设施将使用为商业目的分配的频谱,使用由中国和欧洲建造的设备。如果美国选择不与其他地方为商业目的分配频谱,它将在任何竞争中受到经济上的不利影响。今天存在一些有限的频谱共享形式,并且越来越重要。希望能够及时改进这些形式,以提供频谱稀缺的技术解决方案。然而,竞争时间表使频谱问题进入了加速轨道。距离下一次WRC进一步锁定分配还有三年的时间(美国在上一次WRC上孤立无援),而动态频谱共享的时间表可能至少需要五到七年的成功测试和部署。如果美国依赖于军事系统而不是面向现在拥挤的全球频谱环境的系统,那么在面对对手电子战时,韧性也存在风险。中国不一定会主导使用频谱的设备制造(以及由此产生的市场),但如果美国继续目前的道路,美国肯定不会。赌博鉴于美国在二十世纪的频谱使用历史,美国的问题一直是如何将过剩的频谱从政府使用重新分配给商业使用。前几届政府制定的一种方法是从2003年的布什政府开始的一个公式,这个公式效果很好。联邦机构将确定需要重新分配的频谱。联邦通信委员会(FCC)将利用其拍卖权力出售这些频谱。拍卖所得的一部分资金将用于频谱重定位基金,机构将利用这些资金支付搬迁费用。与任何官僚机构的努力一样,有复杂的细节,但本质上,这为过渡到更好地服务国家安全和经济的二十一世纪频谱分配铺平了道路。不幸的是,这种通过拍卖补偿频谱重新分配的公式已经破裂,但这指出了国会和政府可以采取的几项行动。为商业使用清理频谱一直是政治上困难的。任何用途可用的频谱量是固定的,而频谱技术的发展历程一直是将更多的用户塞入相同的频率中,同时提供相同的服务质量。解决频谱稀缺的一个可能解决方案是改进允许更大范围频谱共享的技术。目前,频谱共享对于未来经济增长所需的大规模商业网络的需求来说还不足够,但有效的频谱共享技术可以消除困难的政治决策的需要,同时保持美国的竞争力。这种方法有积极和消极的先例。从积极的一面来看,押注技术通常是一个坏主意(尽管其他领先国家决定不等待改进的频谱共享的决定令人担忧)。人工智能工具的改进可以使频谱共享变得更容易。一个早期的电信技术称为码分多址(CDMA),它是20世纪90年代的一种数字蜂窝技术,允许多个用户同时在同一频段进行通信。CDMA已经在很大程度上被LTE和5G取代,但它表明基于先进技术的共享概念是可能的,并且与人工智能工具结合使用,可能在未来十年内大大增加频谱共享。相反的是,改进的频谱共享也吸引了早期政府,但它没有及时到来。2003年的CSIS频谱委员会报告帮助塑造了布什政府的频谱政策,报告指出,“创造爆炸性需求的相同技术可以通过让更多设备使用比现在可能的频谱来解决这个问题。”然而,已经过去了二十年,改进这些共享技术并创建商业案例的进展缓慢。最近的一项努力涉及公民宽带无线电服务(CBRS),这是联邦通信委员会(FCC)的一项倡议,旨在为商业和联邦用户提供共享访问频谱。然而,CBRS的使用很少,而在同一时间提供给有许可的商业使用的频谱已经得到广泛部署。这可以通过频谱共享的一些挑战来解释,技术可能无法解决这些挑战。其中包括具有小范围地理范围或有限时间范围的许可证,这些许可证消除了公司需要投资和建设的经济激励和确定性。然而,鉴于投资不确定性和高交易成本带来的经济风险,公司不愿意冒险在共享资源上进行大量投资。美国的政策问题是如何在现在释放频谱供商业使用,以保持竞争力,同时准备在未来扩大频谱共享。动态频谱共享现在还没有准备好,但是在未来十年内,随着研究、测试和人工智能工具的进一步进展,它可能是可行的。可以在国家频谱战略实施计划的基础上建立一个研究和测试计划。一个扩大努力的先例可以是半导体制造技术(SEMATECH)。这个由芯片公司组成的团体于1986年成立,最初由国防高级研究计划局(DARPA)资助,但需要半导体公司的参与和财务支持,以换取研究的机会。要求财务支持确保公司有参与的动力。相互有利的频谱“交易”的基本原则有两个部分。它涉及现在为拍卖重新分配频谱并在将来合作建立动态频谱共享的研究。三位参议员提出了一项法案,为解决美国的频谱问题提供了一条道路。2024年频谱管道法案要求国家电信和信息管理局(NTIA)和联邦通信委员会(FCC)确定现在分配给联邦使用的2,500兆赫(MHz)频谱用于重新分配给非联邦使用。频谱管道法案还将恢复FCC的拍卖权力,与众议院和参议院正在起草的其他立法一样。这个2,500兆赫的基准最好看作是一个开放性的出价,而不是一个确定的要求。该法案将这一频谱的一半分配给在拍卖中获得的商业许可证。频谱管道法案作为对联邦频谱重新分配的交换,使用频谱最多的公司将承诺支持动态频谱共享的扩大研究计划,可能是在国防高级研究计划局(DARPA)(例如频谱协作挑战或雷达和通信的共享频谱访问)和国家标准与技术研究所(NIST)的电信科学研究所(ITS)之间的合作努力的伞下。本质上,这是在拟议立法的基础上建立的。对研究的支持将是拍卖价格之外的额外成本,但它可以确保实际商业用户参与动态频谱共享研究。可以逐步进行拍卖,根据参与研究努力的情况释放额外的频谱用于拍卖。新的频谱政策应该专注于三个主要目标:恢复FCC的拍卖权力;为频谱共享研究建立公私合作实体(以SEMATECH为模型);根据频谱管道法案确定频谱的重新分配(可能是分批次的)。毫无疑问,未来对频谱的需求将需要有效的共享。但是,毫无疑问,与中国的竞争要求现在提供许可的中频频谱。这也将对改进的频谱共享技术何时可用进行押注。与早期的基础设施相比,数字基础设施更加紧密地相互连接。在一个领域落后,其他领域也会受到影响,从而减缓整个经济的发展。美国正在走向失败的轨道,尽管对与中国的竞争的炒作可能过热,但中国和其他国家在5G方面采取了不同的方法,这似乎可能给他们带来优势。下一代电信网络将对经济和国家安全产生与电力或20世纪互联网相同的变革性影响,如果美国能够抓住5G的机会。现在,它没有走上这条道路。美国在这一转型中是领先还是落后尚有待观察。在部署数字基础设施方面做得最好的国家将成为经济强国。决策者知道他们对频谱分配的决策会对国家安全、创新和经济增长产生真正的风险。美国过去独自一人赌博并获胜。在得到正确的公共和私人支持下,频谱共享可能是另一个成功的赌博。但明智的投资者会试图对冲他们的赌注。现在拍卖,以后共享是在美国不能承受失去的竞争中最安全的方法。詹姆斯·A·刘易斯是战略技术计划高级副总裁兼主任,他在华盛顿特区的战略与国际研究中心工作。

原始來源:战略与国际研究中心

https://www.csis.org/analysis/managing-united-states-spectrum-gamble