4个寓言故事，看懂非授权频谱监管
2017-12-13，国家无线电管理局（简称：无管局）发布一份《微功率短距离无线电设备技术要求（征求意见稿）》，这是国家监管非授权谱频的里程碑事件。我设计了 4 个寓言故事，帮助大家理解：非授权频谱的特点，监管的意义，以及合理的技术解决方案。
寓言故事一
自古以来，村子里有一条 600 米宽的大马路，笔直平坦，天然形成，免费行走。近 100 年来，因为技术的限制，马路上仅有一些：行人，独轮车，牛车。因为马路太宽了，各行其道，也就相安无事。
近几年来，技术突飞猛进，发明了汽车，它跑得快，运载多。村子里成立了多家运输公司，采购了数量众多的汽车，都要上这条免费的“大马路”。这本是好事，既方便村民乘车，又能降低运货成本。
村长一看这热闹的局面，很担心，这么多汽车上路，会不会出车祸呢？
为安全起见，村长好几宿没睡觉，制定了大马路规则：
1）只能使用本 600 米宽的马路，不准再另外修建；
2）车速不准超过 80 km/h；
3）划分 200 个车道，每个宽 3 米；
4）任何车辆不准压车道线；
5）如有救护车和警车通行，所有车辆要让道。
第二天，村长把“规则”张贴在村头，让大伙提提意见。村民对于上面几点意见，都叫好；几家运输公司也说棒，不用担心自家的汽车和别家的碰撞。
大家都感谢村长，为村民谋福祉。
寓言故事一的技术解读
1887年，德国物理学家赫兹发现无线电，100多年来，无线电改变了人们的通信方式。无线电频谱是自然形成（就像：空气和大地），不属于人们的制造品。按道理说，无线电频谱属于“公共用品”；为了提高使用效率和降低干扰，世界各国政府都将频谱列为国家所有，监管使用。
每个国家都会开放一个频谱给民众免费使用，这经常称之为ISM(Industrial Scientific Medical) 频段，此频段主要是开放给工业、科学、医学三个主要机构使用。
在中国，470-510 MHz的频谱开放给民用计量仪表使用。因为是免费和免授权，这给蓬勃发展的物联网应用提供了优良的基石。在LPWAN（低功耗广域网），中国已经处于领先的发展水平，即将诞生 BAT 级的物联网公司。
目前，无管局规定，470-510 的频段：
1）使用频率：470-510MHz；
2）发射功率限值：50mW(e.r.p)；
3）占用带宽：不大于200kHz；
4）频率容限：100x10-6；
5）优先当地声音、电视广播电台使用。
这些监管措施是必要的，它为良性使用频谱提供了规章制度。
寓言故事二
眼看着村里运输公司的汽车即将上路，村长还是很担心，万一这些汽车撞上了，咋整呢？村长秘书出了个主意：大马路上行驶的汽车，不准变道，不准超车。
村长觉得这不妥：万一汽车上路时，前面有一辆牛车，这不准变道和超车，那这汽车不就当牛车用了！再说，空出来的车道，可就利用不上了。
村里的会计算了下：这条马路值 1400 亿，如果不准变道和超车，那么使用率不到 10%。换句话说，马路有90% 的浪费，经济损失高达1260 亿元！
又要保证安全，还要提高效率，这可真为难村长了。
村里的宣传员说，干脆把这条规则加上，再张贴出去，看看村民的反响，说不定，有聪明人能解决这个难题。
元旦前，这条规则加上了，张贴到了村头的宣传栏。这可引起了村民们的震动，基于认知水平和自身利益，有以下几派声音。
最悲惨的是运输公司。他们从银行借了款，买了汽车，除了挣钱，还想服务下村民。这下，好几十万的汽车，只能当几千块钱的牛车使；说出来，全是泪，跳楼的心都有了！
最漠不关心的是行人，你们斗吧，谁赢了，都跟我无关。
寓言故事二的技术解读
2018年元旦前，无管局发布了《征求意见稿》，其中包括：470-510MHz频段，限单频点使用，不能用于组网应用。
频谱是极为宝贵的资源，1MHz频谱的国际市场价格约 5 亿美元。470-510MHz频段，有 40MHz，共计 200 亿美元。所谓组网，是指无线电设备使用算法，智能利用空闲信道，这是国际公认的科学使用频谱的做法。
如果不能组网，只限单频点使用，这意味着 90% 的信道将会浪费，这将损失 180 亿美元（折合成人民币约1260 亿元）。
据统计 2017 年，中国超过 1000 家企业从事 LPWAN 物联网研发，470-510频段通信芯片超过 1000 万片，占全球一半以上。中国的 LPWAN 应用明显领先全球 1-2 年，给 80% 的碎片化长尾市场提供了完整的生态链。
如果不能组网，那么这些公司将蒙受巨大的损失，中国的 LPWAN 科研，也将会栽个大跟头。
寓言故事三
村子里一些有责任心和使命感的年青人，开始提出各种主意。
小赵说，这样吧，上路的汽车，申请牌照，村委会监管运行。
村里的保安队长不高兴，光抓小偷和调解村民纠纷，就已经负担很重了，还要到马路上天天监管汽车，这不行！
小东说，建立备案制度，谁家的汽车，到村子里去登记，出了事，好找负责人。
村里的会计不乐意，这可是要建立一个信息系统，还要专人操作，成本太高了，不好使！
尽管大家建议不一致，但有一点是共同的：汽车允许变道，允许超车。
甭说运输公司的汽车赚钱了，会给村子修学校，这有点远。眼前的事，汽车跑得快，那村民出行可就方便了；汽车拉得多，做生意的商家运输成本就低了。因为汽车上路，会给村民带来更美好的生活！
寓言故事三的技术解读
自《征求意见稿》发布，行业内有责任心和使命感的企业统统发声，献计献策。大家不约而同地呼吁：删除“470-510MHz频段，限单频点使用，不能用于组网应用。”
有单位提出，对于城市和区域级大范围组网的企业，需要在无线电管理部门进行申请和备案。我们觉得，非授权频谱本就不需要发申请和牌照，这会给政府和企业带来人力和物力成本；
有企业提出，建立 RRU(Radio Resource Usage)证备案制度。我们觉得，这将要建立一个庞大的信息系统，并且政府需要增加管理人员的编制。
寓言故事四
有一个叫“小米”的年青人，钻研交通 10 多年，平时又喜欢了解其他村子的制度。他提出 3 点好建议：
1）虽然有很多汽车上路，其实，发生车祸的可能性不太大。为什么呢？因为大马路太宽了，整整 200 个车道，还是无限长，每辆汽车只走一段路就得加油休息；司机懂得避让，毕竟，大家都想过好日子，不想为车祸闹心。
2）隔壁叫“欧洲”的村子，早就在十字路口竖立了“红绿灯”，红灯停，绿灯行，极大地降低了汽车碰撞。我们村子，也可以设立“红绿灯”，这东西，成本低，并且自动运行，不需要人工干预。
3）除了叫“欧洲”的村子，还有叫“美国”的村子，都立法了。谁不遵守“红绿灯”，谁恶意干扰别人行车，轻则罚款，重则不准上路。他们村子里的保安，有权抽检。
村委会一看这建议，恍然大悟，原来，别人家村子，早就遇到这个难题，并且已经有解决方案了。那不就按鲁讯先生的名言----拿来主义，取其精华，弃之糟粕。咱们也竖立“红绿灯“，加强处罚制度。
保守的村长秘书，还是觉得不妥：毕竟，咱们村子人多，情况不一样，能解决吗？嘿嘿，这次村委会的成员都机灵了：怕什么，人家村子搞了这么多年，平安无事，先试运行！
寓言故事四的技术解读
在无线通信世界里，只有同频信号的发射功率相当时，才会产生干扰。一般而言，只要 2 个信号强度相差 6dB，就不会产生干扰。
比如：同一个无线接收设备，在同一个无线频点，隔得近的无线设备发射功率为0dBm（1mW），隔得远的无线设备发射功率为 -10dBm（0.1mW），那么，该接收设备仍可以解码“近”发射器的信号。
因为物联网部署在广大的区域，随着空间的延伸，信号的衰减与距离的平方成正比。因此，同频干扰，并没有想象地那么强烈！比如，您家的 WiFi 很难被旁边楼栋的 WiFi 干扰，就是这个道理。
欧洲的 868MHz 免费频段，有一个Duty Cycle(发送占空比)，它为1%。实例，如果一个设备发射时间=1S，接下来的99S，它将不能再发射无线电信号（可以接收无线电信号），这样做是为了保证公平和防止非法占用信道。
470-510MHz，完全可以建立这样的制度，通过 Duty Cycle 防止一个无线电设备不间断地发射。
欧洲的 868MHz 和 北美的 915MHz，都是立法保障免费使用；同时，它也制定了严格的处罚机制。对于那些违章（如：Duty Cycle）的企业和组织，可以处以经济处罚，甚至退市等行政处罚。
中国也可以加强处罚制度，采取政府“抽检”，民众“举报”等手段，让恶意扰乱频段正常使用的企业和单位，付出违章成本。这把“达摩克利斯之剑”，可以更好地保障频谱被良好使用。
结语
相信，引入“红绿灯”和“交通处罚”的技术解决方案后，CN470-510频谱会得到最大程度的科学使用，为中国建设物联网提供坚实的基础。