它無處不在卻又是有限的,看不見卻又環繞周圍。它就是電磁頻譜(electromagnetic spectrum, EMS),是一系列以波長和光子能量輻射的電磁頻率,可以打開電燈,可以通過收音機傳送聲音,可以通過雷達追蹤威脅,在當代世界幾乎可以發揮一切作用。

每個EMS頻率範圍都有不同的用途。較低的頻率最適合遠距離傳輸無線電波;拍攝X射線是較高頻率的常見用途。

但頻譜空間是有限的:多個用戶不能在同一地理位置同時佔用同一頻率。

這種物理現實使得美國國防部(Department of Defense, DOD)和全國的無線通信行業都在爭奪EMS的使用權。五角大樓的領導人強烈反對軍方出讓或共享部份甚至全部EMS專用頻率的初步建議。

電磁頻譜(英文大紀元)
電磁頻譜(英文大紀元)

提出將1,500兆赫用於「再利用」

由於EMS空間有限,美國的頻率由美國聯邦通信委員會(U.S. Federal Communications Commission, FCC)負責分配給商業和政府用戶(包括國防部),就像無線電撥號盤一樣。

美國商務部的國家電信與信息管理局(NTIA)負責監管EMS的使用,國會於2020年委託該局研究如何擴大頻率的商業用途。

NTIA通信與信息處(Communications and Information)助理處長戴維森(Alan Davidson)於7月中旬宣布,將於年底前完成的這項研究將成為國家頻譜計劃的基礎,該計劃將概述「政府範圍內最大限度發揮國家頻譜資源潛力的方法」。

戴維森說,制定該計劃有四個重點,首先是改善政府機構與私營部門之間的長期協調,確定1500兆赫茲(MHz)頻譜用於「再利用」,利用技術管理頻譜共享,以及提高勞動力的能力。

隨著消費電子產品需求的激增,美國無線電信業多年來一直在游說聯邦通信委員會開放更多的EMS空間。

蜂窩電話行業協會(Cellular Telephone Industries Association, CTIA)總裁兼行政總裁Meredith Atwell Baker在4月份寫給祖拜登總統的一封信中,要求總統「至少開放1,500兆赫的中頻段頻譜供特許商業使用」,並堅稱該擴展是必要的,以幫助「美國保持技術、經濟和國家安全優勢,以對抗共產主義中國等對手」。

信中寫道,「擴大全功率頻譜的商業使用對於保持美國在無線領域的全球領導地位也至關重要。如果美國不能在全球頻譜生態系統中佔領導地位,中國和其它野心勃勃的國家將通過不成比例地塑造全球5G發展、6G和其它未來技術並從中獲益,來奪取技術優勢。」

有貿易團體和協會(CTIA是其中之一)主張將目前分配給包括國防部在內的聯邦用戶的頻率進行「頻譜管道」(spectrum pipeline)建設,由聯邦通信委員會拍賣給商業買家。

然而,聯邦通信委員會的EMS拍賣權已經失效,今年國會也沒有續期。聯邦通信委員會的EMS拍賣權可能會在NTIA的「國家頻譜計劃」中加以解決。

5G改變了一切

幾十年來,由於對中頻段頻譜的需求相對較少,國防部一直可以不受限制地專屬、專用地使用3.1吉赫(GHz)—3.45吉赫的S波段的EMS頻段,而無需對頻率進行競爭。

從海底到太空,從海軍的宙斯盾AN/SPY雷達到空軍C-130飛機內的高級雷達,軍方都在使用3.1吉赫—3.45吉赫範圍內的頻率。這些頻率為空基、陸基和海基雷達、武器、導航和通信系統以及衛星提供指導。

由於前四代無線技術只能訪問較低頻率,因此商業電信對3吉赫頻譜空間的需求很少。

隨著2018年第五代無線技術5G的出現,這種情況發生了變化,該技術不僅可以訪問更高的EMS頻率,還可以訪問前代技術所使用的中低頻。

突然之間,未被充份利用的3吉赫範圍成了「最適宜頻譜」。

在聯邦通信委員會的EMS拍賣權於2023年到期之前,它於2021年以210億美元的價格將3.45吉赫至3.55吉赫頻段出售給了美國電信競標者。美國無線電信公司和其它技術公司正在游說進行更多吉赫頻段拍賣,若有機會,他們似乎願意購買更多的頻段。

CTIA等組織堅持認為,有必要為商業部門開放更多的EMS空間,以適應向5G的過渡。5G預計將在未來幾年大幅增長。

根據美國政府問責局(U.S. Government Accountability Office,簡稱GAO)的數據,到 2022年,美國無線行業的人均數據使用量約為17GB(千兆字節)。美國政府問責局預計,五年後這一數字將增加兩倍,達到55GB。

電信公司認為,國防部對3.1吉赫—3.45吉赫範圍的鎖定實際上危及了國家安全,因為它維持了一個過時的EMS管理系統,扼殺了技術進步,阻礙了最佳方法的提升,並給潛在對手帶來了競爭優勢。

2020年5月,中國電信巨頭華為在北京展示5G產品,彰顯出美國無線通信供應商的不滿,即美國聯邦通信委員會需要開放更多電磁頻譜用於商業開發,甚至包括目前專供國防部使用的頻率。(Nicolas Asfouri/AFP via Getty Images)
2020年5月,中國電信巨頭華為在北京展示5G產品,彰顯出美國無線通信供應商的不滿,即美國聯邦通信委員會需要開放更多電磁頻譜用於商業開發,甚至包括目前專供國防部使用的頻率。(Nicolas Asfouri/AFP via Getty Images)

平衡國防與商業

國防部已經承認,它的一些EMS系統可能已經過時,在其3.1吉赫—3.45吉赫範圍內採用5G技術的一些政策也是如此。國防部在保持謹慎的同時,保證正在參與國家電信與信息管理局(NTIA)的研究,以擴大商業頻譜接入。

但五角大樓官員在2023年預算聽證會上一致強調,釋放EMS 3吉赫範圍內的空間會帶來意想不到的成本,並帶來國家安全風險,必須進一步仔細審查。

目前,NTIA和國防部正在考慮的方案之一是,在舊五角大樓系統退役時「騰出」其當前使用的3.1吉赫—3.45吉赫範圍內的頻段。

此外,NTIA和五角大樓還在研究5G供應商和國防部「共享頻譜」的可行性,以平衡國防保障和無線行業不斷增長的需求。

國防部首席信息官謝爾曼(John Sherman)去年9月在華盛頓國家新聞俱樂部舉行的2022 NTIA頻譜政策研討會上發表主題演講時說,「我們絕對明白……我們需要通過最大限度地利用頻譜來平衡我們的經濟優勢,同時能夠承擔維護我們國家安全的責任,我們必須能夠平衡這一點。」

根據目前仍在完善中的「動態頻譜共享」概念,多個用戶可以通過根據地理、時間和頻率本身「優化頻譜使用」來訪問和使用相同的頻段,而不是將EMS頻率專用於單一的「佔位者」。

謝爾曼說,這一概念需要聯合技術升級、消除衝突範例和複雜的法律協議,可能需要數年時間才能協調完成,儘管幾個軍事部門正在進行一些初步努力來測試這種安排的可行性。

「(動態頻譜)共享」概念的行業支持者認為,通信可以保持安全,因為5G網絡是通過零信任架構(zero-trust architecture,這是一個網絡安全框架,要求所有用戶和數據在每次數字交互後都要經過驗證和批准)加強的。

謝爾曼說,在聯邦通信委員會於2021年以210億美元的價格拍賣3.45吉赫—3.55吉赫頻率之前,國防部的美國中頻段倡議小組(AMBIT)已向商業用戶提供了該共享頻譜空間。

他說,國防部已經啟動了新興中頻段雷達頻譜共享(Emerging Mid-Band Radar Spectrum Sharing, EMBRSS)計劃,在履行軍事職責的同時將部份頻率開放給商業用戶使用。

在一些人看來,五角大樓突然有興趣共享一些EMS頻率,是試圖避免因商業開發而不可避免地失去部份頻率。

謝爾曼說,國防部認為保留完整的3.1吉赫—3.45吉赫EMS頻段的訪問至關重要,不會同意「完全放棄」該範圍的任何部份。

他說,「騰出3.1吉赫—3.45吉赫頻段將耗時數十年,並將花費國防部數十億美元,但共享為我們擺脫困境提供了一條出路,而且我們已經證明我們可以做到這一點,我們可以通過與(行業)和我們的機構間合作夥伴的合作,實現共享。正如我在去年秋天的確認聽證會上所說的那樣,共享頻譜空間必須成為我們的口號。」

美國海軍2017年發布的影片截圖,顯示海軍實驗性電磁軌道炮正在進行發射。(Office of Naval Research)
美國海軍2017年發布的影片截圖,顯示海軍實驗性電磁軌道炮正在進行發射。(Office of Naval Research)

騰出該頻道「不在考慮之列」

在2023年國會預算聽證會上,五角大樓領導人一致反對讓渡任何國防部頻譜空間,質疑共享EMS頻率的成本、時間表和安全影響,並指出了許多技術問題,而這些問題都將困擾目前必須通過獨佔EMS的3吉赫範圍才能進行的操作。

在4月份參議院軍事委員會(SASC)舉行的聽證會上,時任海軍陸戰隊司令伯傑(David Berger)將軍說,許多軍事系統都是專門設計以在特定的3吉赫EMS頻率實現優化的。

他說,「如果失去了這種訪問權限,那麼我們就失去了選擇這部份頻譜用於雷達、電子戰、訓練系統的理由。」

太空作戰部主任薩爾茨曼(Chance Saltzman)將軍在5月的一次聽證會上告訴參議院軍事委員會,與許多現有系統一樣,許多新技術也被設計為在3吉赫S頻段上運行。

他說,這其中包括太空軍的深空先進雷達能力(Deep Space Advanced Radar Capability, DARC)。

薩爾茨曼說,「如果我們不能使用這部份頻譜,我們不僅會浪費我們已經投入的時間,我們已經投入了數億美元進行開發,而且這還意味著我們必須使用電磁頻譜的另一部份,而這部份頻譜在確定和分辨深空方面的能力並不強。」

伯傑將軍說,共享一些EMS頻率,同時將業務轉移到其它頻率所需的調整可能需要長達五年的時間。

海軍部長Carlos Del Toro在後來的一次聽證會上告訴參議員們,如果將現在使用的頻率進行拍賣或共享,而將海軍系統遷移到不同的頻段,估計將花費2,500億美元。

他說,「因此,我真的很擔心這些決定實際上可能會給我們帶來的次生後果。」

國防部堅稱,它也仍在制定自己的5G方案計劃,「在沒有計劃重新獲得它或獲得新技術來彌補損失的情況下」,對出讓或共享EMS頻率空間持謹慎的態度。

空軍上將布朗(Charles CQ Brown)在7月份參議院確認其擔任下一任參謀長聯席會議主席的聽證會上表示,五角大樓的「聯合作戰概念強調了電磁頻譜的重要性」,並正在加強訓練,因為現在,「面對我們最先進的對手,聯合部隊可能會面臨保護自己免受電磁攻擊的挑戰」。

他提出了兩個原因。

布朗將軍說,「過去幾十年來,聯合部隊在允許的電磁頻譜內開展行動,失去了一些防禦電磁攻擊的肌肉記憶。」他指的是多年來專供國防部使用的3.1吉赫—3.45吉赫頻段。

他接著說,「在同一時期,這一頻譜內的行動發生了重大變化,此時我們最先進的對手卻在竭盡全力快速發展。」

布朗將軍承認這是一個困難的窘境。他對參議員們說,雖然「頻譜是進行電子戰的重要資產,但我也認識到頻譜對我們國家的經濟繁榮和作為全球技術創新領導者的地位是一種寶貴的資源。」

他承諾,五角大樓將為「保護和開發頻譜這一重要國家資源的努力作出貢獻」,並補充說,「我們必須首先確保維護和保護我們重要的國家安全和戰備狀態。」

布朗將軍說,國防部將等待NTIA在12月公布其研究報告,但是,他明確表示,五角大樓不會就某些事情進行談判。

「騰出這個頻段不是一個選擇」,他說,並警告說,「國防部共享或騰出S波段的建議可能會導致國防部與實力相當的對手國家相比倒退幾十年,並造成巨大的經濟損失。」#

原文:IN‧DEPTH: IN‧DEPTH: Pentagon on Different Wavelength With Wireless Telecoms in Plan to ‘Share’ Frequencies刊登於英文《大紀元時報》。

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