撰稿人：Lia ／ 責任編輯：Zaphyra
2020年初，當第五代行動通訊技術（5G）在全球範圍內加速部署之際，美國的電信企業在技術競賽中卻面臨著先天的結構性劣勢。此劣勢的核心根源，並非技術或資本的落後，而是對關鍵無線電頻譜資源—特別是兼具覆蓋範圍與數據容量的「中頻段」（Mid-band）的有限使用權。由於歷史因素，美國大量優質的中頻段頻譜由國防部等聯邦機構長期佔用，導致美國聯邦通信委員會（FCC）只能優先拍賣速度極快但覆蓋範圍極其有限的「高頻段」（High-band）頻譜。這使得美國初期的5G網路呈現出「熱點式」的高速，卻難以實現如南韓、中國等競爭對手那樣的廣域無縫覆蓋。此一「頻譜赤字」不僅是技術路線的選擇問題，更直接影響未來自動駕駛、虛擬實境等應用的發展，並可能削弱美國在全球科技標準制定中的主導地位，成為一項牽動國家長期競爭力的深層政策挑戰。
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Lia. Independent Media 台北報導
在21世紀的第三個十年揭開序幕之時，一個無形的承諾正悄然滲透全球的集體想像：一個由第五代行動通訊技術（5G）所驅動的世界。那是一個萬物互聯的圖景，自動駕駛車輛在城市中流暢穿行，虛擬實境以前所未有的真實感模糊數位與現實的邊界，超高速的數據流將成為驅動社會運轉的新血液。然而，在這幅宏偉藍圖的背後，支撐其運作的並非鋼筋水泥，而是一種看不見、摸不著的稀有資源—無線電頻譜。
在美國，這個長期以來被視為全球科技創新引擎的國家，其電信巨擘T-Mobile、Verizon等公司正全力鋪設通往5G時代的基礎設施。然而，當我們撥開商業宣傳的迷霧，深入檢視其網絡架構的內核時，一個不易察qPCR的結構性困境已然浮現。這場競賽的起跑線並不平坦，美國的選手們，正背負著一副源於歷史治理與政策選擇的無形枷鎖。
解構頻譜：5G的三種面貌與「甜蜜點」的缺席
要理解美國所面臨的挑戰，我們必須先回到物理學的根本。所有無線通訊都仰賴在空中傳播的無線電波，這些電波存在於一個廣闊的頻譜之中。我們可以將其粗略地分為三個主要區段，每一區段的特性都決定了它所能承載的5G服務樣貌。
首先是「低頻段」（Low-band），其頻率較低，波長較長。如同建築物中沉重的低音貝斯，它的穿透力極強，可以輕易穿過牆壁等障礙物，傳播至很遠的距離。這使得低頻段成為實現廣域覆蓋的理想選擇，但其缺點是數據承載量有限，速度相比4G的提升並不明顯。
與之相對的是「高頻段」（High-band），或稱「毫米波」（mmWave）。它的頻率極高，波長極短。極短的波長讓工程師得以在訊號中「塞入」海量數據，從而實現每秒超過1GB的驚人下載速度與極低延遲，這正是驅動自動駕駛和VR等未來應用的關鍵。然而，它的物理特性也帶來了致命的弱點：電波傳輸距離極短，且極易被樹木、建築物甚至人體所阻擋。這意味著訊號可能無法進入室內，且若要實現城市的全覆蓋，就必須安裝數量龐大、成本高昂的微型基地台或節點，形成一張高密度的網絡。美國電信商在芝加哥等城市展示的超高網速，絕大多數便是在此頻段下測得的。
介於兩者之間的，則是「中頻段」（Mid-band），頻率大約在1至6吉赫茲（GHz）之間。這段頻譜被全球工程師與政策制定者譽為5G的「甜蜜點」（sweet spot）。它的頻率足夠低，使其訊號能傳播相當長的距離並具備一定的穿透力；同時，其頻率也足夠高，能夠承載遠超低頻段的數據量。它完美地平衡了覆蓋範圍與網速，是構建一張穩定、快速且具經濟效益的5G網絡的理想基石。當前的部分4G和Wi-Fi網路，正是運作在這個黃金頻段。問題的癥結點，就在於此。在美國，這個至關重要的「甜蜜點」，其可用空間極為有限。
治理的遺產：雙軌制下的「頻譜赤字」
美國的頻譜資源管理，呈現一種獨特的雙軌制。聯邦通信委員會（FCC）負責為Sprint、T-Mobile等私營企業拍賣商用頻譜；而國家電信暨資訊管理局（NTIA）則為國防部等聯邦機構劃定專用頻譜。這套體系運作數十年，形成了一種根深蒂固的現狀。
美國國防部（The Department of Defense），作為傳統上最大的頻譜使用者，長期以來一直是許多關鍵頻段的「現任佔用者」（incumbent）。為了維持其遍布全球的複雜通訊、雷達與武器系統的運作，國防部佔據了大量的中頻段頻譜。一位分析師指出，那些能夠輕易將軍方用戶移出的頻段，早在多年前就已經完成了重新分配。剩下的，都是牽一髮而動全身的硬骨頭。
其結果是，當全球進入5G時代，亟需中頻段資源來建設廣域高速網絡時，美國的電信公司發現自己幾乎無地可用。FCC前主席Ajit Pai所推動的「5G FAST」計畫，其核心策略之一便是加速釋出頻譜，但2019年進行的三次5G相關頻譜拍賣，釋出的幾乎都是高頻段毫米波。這是一種現實下的妥協：與其花費漫長時間與軍方進行艱難的談判，不如先將唾手可得的高頻段資源釋出，讓美國的5G服務至少在「速度」這個單點指標上，能夠搶先問世。
因此，美國早期的5G網絡呈現出一種獨特的樣貌：在特定街區或場館內，你能體驗到極致的網速，但只要稍微移動或進入室內，訊號就可能降級甚至消失。這與南韓等國用戶普遍能感受到的高速中頻段網絡，形成了鮮明對比。南韓的5G網絡擁有更高的中位數速度，這意味著其網絡在更多樣的場景下都能維持較高的性能，這正是得益於中頻段的廣泛部署。
國際賽局：失衡的起跑線與標準主導權之爭
這場頻譜的困境，很快便從國內政策議題，演變為一場攸關國際競爭力的賽局。在國際電信聯盟（ITU）劃定的另外兩個區域，特別是亞洲，情況截然不同。中國、日本和南韓等國家，得以同時推進中頻段與高頻段的建設，打造出更為均衡和強健的5G網絡。
許多分析師預期，中國的企業將引領全球中頻段5G技術的發展浪潮。根據美國國防創新委員會（Defense Innovation Board）的觀點，在無線通訊技術的世代更迭中，率先佔據全球市場的領導者，往往能夠制定被世界其他國家所遵循的技術標準。這不僅能帶來巨大的商業利益，更是一種深遠的技術影響力。
這才是美國「頻譜赤字」背後最深層的憂慮。它不僅僅是讓普通用戶的上網體驗打了折扣，更可能讓美國企業在未來全球的5G設備、應用與服務生態系中，失去主導地位。當全球的開發者都圍繞著以中頻段為基礎的網絡來設計應用時，一個主要依賴高頻段毫米波的市場，可能會逐漸被邊緣化。
為了應對此一困境，美國的電信業者也正在努力尋求變通。例如，AT&T已計畫在2020年將部分現有的中頻段頻譜「再利用」（repurpose），以推出其Sub-6（即6GHz以下）的中頻段網絡。然而，這終究是權宜之計。真正的解決方案，仍有賴於政府內部更深層的頻譜改革。但這些談判極其耗時，一位FCC委員曾表示，在過去，類似的頻譜重新分配協議，往往需要5到10年的時間。
這意味著，在可預見的未來，美國的5G網絡將持續呈現出「高速但難以普及」的特點。這場圍繞著無形電波的競賽，最終考驗的或許並非單純的技術實力，而是一個國家能否有效協調其內部龐雜的利益結構—在國家安全與商業創新之間，在歷史遺產與未來需求之間—做出艱難而關鍵的戰略抉擇。
資料來源
Federal Communications Commission: The FCC’s 5G FAST Plan
https://www.fcc.gov/5g-fast-plan
Reuters: U.S. military, industry at odds over 5G spectrum
https://www.reuters.com/article/us-usa-5g-military-idUSKBN1XG2FB
The Wall Street Journal: The U.S. Is Losing the 5G Race
https://www.wsj.com/articles/the-u-s-is-losing-the-5g-race-11554937213
Defense Innovation Board: The 5G Ecosystem: Risks & Opportunities for DoD
https://media.defense.gov/2019/Apr/03/2002109302/-1/-1/0/DIB_5G_STUDY_04.03.19.PDF
Center for Strategic and International Studies (CSIS): Clearing the Air on U.S. 5G Spectrum Policy
https://www.csis.org/analysis/clearing-air-us-5g-spectrum-policy
Ars Technica: Why US 5G is so slow: A complete guide to the nation’s 5G spectrum mess
https://arstechnica.com/information-technology/2020/02/why-us-5g-is-so-slow-a-complete-guide-to-the-nations-5g-spectrum-mess/
FierceWireless: What’s the big deal about mid-band spectrum for 5G?
https://www.fiercewireless.com/5g/what-s-big-deal-about-mid-band-spectrum-for-5g