聚焦“白頻譜”：國外的管理法案與標準概覽

王興軍，程云笛，黃星煜

（清華大學深圳研究生院，廣東 深圳 518000）

廣播電視白頻譜（以下簡稱白頻譜），是指在特定時間、特定區域，在不對更高級別的服務產生干擾的基礎上，可被無線通信設備或系統使用的頻譜[1]，這其中包括了管理者沒有分配的頻譜、已分配但未使用或未充分使用的頻譜、相鄰頻道間的保護頻段以及模擬信號數字化帶來的“數字紅利”等。白頻譜所在頻率范圍的無線電波具有自由空間傳播路徑損耗小、透射和繞射能力強等特點，使得工作于這一頻段的設備在同等功率下擁有更廣的覆蓋范圍。

對白頻譜資源的需求主要來自兩方面。首先，隨著智能手機和平板電腦的普及，移動數據通信量逐年增加。思科2014年2月發布的報告顯示，2013年全球移動數據通信量增長了81%，相當于2000年全球所有網絡設備通信量的18倍，國內三大移動運營商的數據業務總量也比2012年增長了90%[2]。根據預測，2013年到2018年之間國際移動數據通信量將增長11倍，其增長速度是固定設備數據通信的3倍之多，并且有望在2016年超越后者，占到全球數據通信量的55%[3]。如此龐大的無線數據通信量必然需要更多的帶寬資源。其次，在許多場合下，人們要求無線網絡設備的覆蓋能力強于以往，希望在更多場合實現無線網絡覆蓋，比如市區WiFi、農村地區無線寬帶、智能農業、遠程醫療等。

在這種需求的推動之下，研究人員、管理機構以及標準制定組織已經為如何高效、安全地使用白頻譜進行了大量探索，并取得了階段性的成果。本文將首先介紹白頻譜接入的3種認知無線電方案，它們是利用白頻譜的技術基礎；接著梳理自2007年以來，歐美國家白頻譜管理和部署工作的進展；最后對兩種白頻譜標準IEEE 802.11af和IEEE802.22進行比較。

1 認知無線電技術

使用白頻譜的無線設備，即白頻譜設備（White Space Devices），所面臨的首要問題是如何尋找可用白頻譜，并保證設備的操作不影響該頻段其他已有服務——尤其是經過授權的服務。這一問題的難點在于，經過授權的服務占用的頻譜資源隨時間、地點的改變而動態變化。這些服務中最具代表性的是PMSE（Program Making and Special Event），泛指為體育賽事直播、新聞采集、商業展會等一系列活動所提供的廣播服務，它們占有廣電頻譜的時間具有極大的隨機性。另外，在一定地理范圍內，各類白頻譜設備將競爭白頻譜資源，它們必須能夠實時獲取周邊與之競爭的設備使用頻譜的信息，以避免沖突。而認知無線電技術能夠解決上述問題。認知無線電的核心思想是具有學習能力，主要使用頻譜感知、地理位置數據庫和信標接收3種方法實現頻譜檢測。

1.1 頻譜感知

頻譜感知是指白頻譜設備自發探測所在位置的頻譜環境，以確定收發數據的頻段。白頻譜設備主要使用兩種方法感知頻譜：功率檢測和特征檢測[4]。前者是指若探測到的無線電波功率超越某界限，就認定該頻段已被占用，反之則推斷該頻段暫無使用者。這種檢測的缺陷之一是，為避免噪聲對檢測結果的影響，需要提高檢測門限，這會導致設備可能漏檢信號。特征檢測則是處理接收到的信號，通過其幀格式等特征判斷信號是否為其他設備所發送。它能提升檢測靈敏度，也增加了設備的復雜性——畢竟各類設備的數據格式難以統一。因此實際應用中通常將上述兩種方法結合使用。確定空閑頻道后，設備還需要探測與之相鄰的頻道是否被占用，以決定抑制帶外功率的標準。

由于存在“隱藏節點”問題，僅依靠設備自身的頻譜感知難以保證結果的可靠性。圖1展示了一種極可能出現的場景[5]：電視廣播發射塔臺的信號受到建筑物阻擋，無法被具有感知能力的移動設備檢測到，而距離它很近的房屋上的天線卻與塔臺存在視距傳播路徑，因此移動設備有可能使用塔臺正在占用的頻道向天線發送信號，對電視信號造成干擾。歐洲的管理者認為，采用“協同感知”功能可以提高感知的準確性。例如特定的中心設備可以收集某一區域內多個感知設備對頻道的檢測結果，用最優化的判決門限分析這些結果，最終做出判斷。

另外，已經獲取頻道使用權的白頻譜設備需要周期性地核實所占頻道是否仍然可用，這種周期的選取關系到設備的能耗及通信的效率。

1.2 地理位置數據庫

這是目前被管理者廣泛接受的認知無線電方案，其思想是把頻譜使用信息按照地理位置分類儲存在“地理位置數據庫”中，由數據庫對頻譜進行統一管理。當白頻譜設備需要發送數據時，它把自身的位置信息和發射功率等參數報告給數據庫，以申請頻道的使用權。數據庫根據白頻譜設備提供的信息，經過計算之后把可用的頻譜以及功率限制等信息發送給提交申請的設備，同時還要周期性地向這些設備確認信息的有效性。而白頻譜設備的一切操作必須遵循數據庫所提供的信息指導，一旦不能確定這些信息的有效性，就必須立即停止操作。

這種方案引起了人們對安全性問題的關注。一方面，數據庫本身要安全可靠，既要保證數據庫中的信息不會被侵入者篡改，又要保證設備所訪問的數據庫是經過管理部門批準的。另一方面，設備與數據庫之間的通信內容不可泄露，因為其中可能包含設備特有的參數以及數據庫提供的授權信息。此外，如何保證白頻譜設備向數據庫提供的定位信息達到要求的精度，即如何確保設備獲得的空閑頻道信息在當地是準確可用的，也是管理者必須解決的問題。

1.3 信標接收

“信標”是一種能夠告知白頻譜設備信道空閑信息的信號。管理者需要在相應地區部署一套信標發射站，處在該覆蓋范圍內的白頻譜設備被動掃描信標幀，這種信標可以包括“使能信標”和“停止信標”，接收到前者的設備向信標站獲取授權后，就可以操作空閑頻道。歐洲管理機構的報告指出信標接收方案對PMSE的保護有著獨特的優勢[4]。

信標接收的弊端在于，一些設備由于受到建筑物遮擋而無法探測到信標幀，從而浪費某區域的空閑頻譜資源；由于設備性能的差異存在，如果在信標覆蓋范圍之外的白頻譜設備檢測到了信標并通過了授權，那么可能會對該設備所在區域已有的廣電服務造成嚴重干擾。

2 歐美國家管理白頻譜的進展

2.1 美國

美國聯邦通信委員會（Federal Communication Com?mittee，FCC）2008 年 11 月首次在 FCC 08-260“ Second Report and Order and Memorandum Opinion and Order”[6]中，允許未注冊的無線電設備使用當地的空閑廣播電視頻段（白頻譜），并認為只要有恰當的管理和合適的設備操作，未注冊無線電設備可以在使用白頻譜的同時不干擾已有服務。FCC在該文件中對這類設備進行予以定義、分類，如表1所示，提出了用“地理位置數據庫”、“接收外部控制信號”以及“頻譜感知”3種方法探測白頻譜，并對感知的功率下限和定位的最低精度做出相應要求。同時，FCC也規定要保護已有廣電服務，給出了發射天線高度、發射功率控制、帶外功率限制等技術指標。此后，在2010年和2012年，FCC兩次對FCC 08-260做出補充和修改。其中，2010年9月份公布的FCC 10-174[7]刪除了對白頻譜設備頻譜感知功能的強制要求，但出于長遠考慮，仍然鼓勵對頻譜感知技術的探索。文件中進一步強化了對廣電頻段已有服務的保護，并且著重要求地理位置數據庫與白頻譜設備之間，各數據庫之間的通信要保證安全性。2012年4月的FCC 12-36[8]結合農村地區以及廣電服務覆蓋率較低的地區的實際情況，對設備高于平均地形高度限制（HAAT）、功率限制等進行微調，以擴大無線寬帶服務的覆蓋范圍。

表1 FCC對白頻譜設備的管理

隨著管理法案的出臺，美國白頻譜系統的實現也得到迅速推進。2011年12月FCC批準Spectrum Bridge公司的“電視白頻譜數據庫系統”開始運行，這也是美國第一套投入運行的白頻譜數據庫設備。2012年9月，FCC在東海岸部分地區開放了“未注冊無繩電話登記系統”[9]，旨在利用電視白頻譜數據庫系統，確保無繩電話這樣的低功率設備不被其他未授權白頻譜設備干擾。同年12月，電視白頻譜數據庫獲得了FCC的“工程與技術辦公室”的授權，被允許在東海岸的部分地區為未注冊的白頻譜設備提供服務，這一舉措極大地促進了白頻譜服務在全美范圍內的普及[10]。2013年3月，FCC在全國范圍內發放了上述授權[11]，這無疑將更快地推進美國白頻譜產業的發展。

2.2 歐洲

歐洲郵政電信會議（European Conference of Postal and Telecommunications Administration，CEPT）近年來逐步完善了管理體系。2011年1月發布了ECC Report 159[4]，在這份名為“對認知無線電設備在470 MHz到790 MHz的白頻譜中可能的操作技術和操作性管理”的報告中，管理者首先定義了一系列白頻譜設備的部署情景，其后重點探討了“地理位置數據庫”和“頻譜感知”對不同類型已有服務的保護。當被保護的對象是廣播服務時，報告計算了室內、戶外的白頻譜設備的檢測門限，發現設備類型（固定/可移動）和應用場景（室內/戶外）的不同，可以導致檢測門限在-91 dBm到-155 dBm之間變化（如表2所示），而-155 dBm的感知精度是現階段的技術難以達到的。因此報告的結論是白頻譜設備無法僅利用感知能力確保不干擾其他同頻道服務，地理位置數據庫是較可行的方案，并且在數據庫體系中的設備無須具備感知能力。

兩年后，CEPT在2013年1月的另一份報告ECC Re?port 185[12]對ECC Report 159作出了補充。其中的一大進展是ECC Report 185討論了為白頻譜設備設置固定功率上限的可能性，但尚未規定具體的上限數值。此外，報告研究了參與“協同感知”的設備數量對感知結果準確性的影響，得出的結論是協同感知能克服多徑衰減和對數正態衰減的影響，達到更好的感知效果。與之同月發布的ECC Report 186[13]專門為地理位置數據庫體系中的白頻譜設備提出技術要求，該報告按照是否可移動定義了A，B類設備，兩類設備均可扮演主設備或從設備的角色。主設備具備水平和垂直定位能力，它直接與數據庫通信，負責向從設備傳遞管理信息；從設備可以有定位能力，但不強制要求，它只能從它的主設備處得到運行所需的參數。主、從設備之間通信的內容被分為三類：設備參數、操作參數和頻道用途參數。主設備和從設備必須向它們各自的上級設備發送自身的“設備參數”，才能得到包含可用頻道編號及功率限制等信息的“操作參數”，主設備和從設備根據“操作參數”的要求，把欲申請使用的頻道信息通過“頻道用途參數”向上級設備報告。報告也對數據庫的身份驗證和通信安全性做出了規定。

表2 檢測門限計算結果[4]

其后，2013年7月CEPT所管轄的標準制定組織之一歐洲電信標準化協會（European Telecommunications Stan?dards Institute，ETSI）頒布了標準草案 EN301 598 v1.0.0“白頻譜設備：運作在470～790 MHz電視廣播頻段的無線接入系統”[14]。2014年2月18日，最終版本的標準草案EN301 598v1.0.9[15]面世。

2.3 英國

英國的管理機構（Office of Communication，Ofcom）在2007年9月的聲明[16]中首次提出，允許認知無線電設備無須注冊就可以使用廣電頻段內（470～790 MHz）“間隔的頻譜”，只要它們不會對已注冊的應用造成有害干擾。Ofcom做出此決定的重要原因是該頻段的無線電波具備優良的傳播特性，可以應用于金融網絡、城市WiFi覆蓋、工農業控制及自動化、農村地區寬帶部署等多種場合，并且部署設備的花費更低。但是Ofcom同時也表示并不會劃分出專用的頻譜提供給未注冊設備使用。2009年7月Ofcom公布的“Digital Dividend:cognitive access”[5]闡述了3種探測空閑頻譜的認知無線電方案。它認為由于隱藏節點問題，感知的方式存在干擾已有服務的可能性，并且這種可能性不易評估。至于信標接收，Ofcom認為它的性能遜于前兩者，又考慮到受訪者對信標接收方案并無太大反響，因此決定不對它展開更多的探討。最終得出的結論是，盡管地理位置數據庫難以完全滿足PMSE的需求，但仍然是現階段對廣電頻段已有服務造成干擾最小的方案。

2012年12月，為了在歐洲的白頻譜標準出臺之前為本國制造商提供一致性參考，Ofcom出臺了一份過渡性的本國自訂標準（草案）[17]，其對管理體系的定義和技術要求基本服從于同期的歐洲標準草案。從2013年8月開始，Ofcom開放了測試白頻譜設備的申請，任何想要參與測試的設備持有者都可以在申請被審核通過后進行設備的試驗。2014年2月，Ofcom公布了與試用期數據庫提供商的合約，已經完成簽約的有Spectrum Bridge在內的6家公司。

2.4 小結

美國與歐洲的管理者對認知無線電技術的選擇基本一致，都認為地理位置數據庫方案是在當前的科技水平下，能最大程度上保護廣電頻段已有服務不受白頻譜設備干擾的技術，因此也都暫時采納了這一方案。歐洲和英國的管理者對設備的管理層次劃分比美國少一層，再加上不同層次設備嚴格按等級通信，不存在跨層次通信，使得體系架構更簡潔明朗。而FCC提出的管理體系雖然顯得復雜，但正是設備間多樣的通信模式提升了系統的可靠性。在功率限制方面，FCC對固定設備、兩類移動設備、純感知設備都明確規定了功率上限，對固定設備還限制了天線增益最大值。而CEPT雖然也規定設備功率不能超過上限，但沒有為上限賦值。

3 IEEE802.11af與IEEE802.22的對比

3.1 物理層

為了推動白頻譜WiFi的發展，FCC先后成立了IEEE802.22和802.11af工作小組。標準制定小組對IEEE802.11af的定位是“針對LAN和MAN的通信與信息交換技術”[18]，可推斷其目標應用場合是中等距離的WLAN和WMAN覆蓋，比如樓宇內及樓宇間的局域網、人口稠密的農村地區網絡接入等。而IEEE802.22標準旨在制定一個WRAN通信系統的相關標準，將該系統擴展部署在各類地理地域，包括人口稀少的鄉村地區，同時避免對工作在電視頻段的現任授權服務造成有害干擾[19]。從兩種標準各自的定位不難看出兩種標準對物理層的指標要求側重點不同，前者致力于延伸無線網絡的覆蓋區域，為此甘愿犧牲一定的速率性能；后者在保證較高速度的同時也會適當地兼顧傳播距離。表3對比了兩者物理層的主要參數。

表3 IEEE802.11af與IEEE802.22物理層主要參數對比

從表中數據可以看出，IEEE802.22的覆蓋范圍遠大于IEEE802.11af，因此受到傳播時延等因素的影響，IEEE802.22的數據率和頻譜效率都遠小于IEEE802.11af。IEEE802.22的覆蓋范圍在BS的輻射功率小于4 W的前提下，覆蓋范圍仍可達到33 km，相比于IEEE802.11af的5 km覆蓋范圍，更適用于農村WiFi的建設以及各種大型地區的WiFi覆蓋。但是IEEE802.22的數據率最高只有22.69 Mbit/s（BW=6 MHz），在CPE多于23的情況下，每個CPE分到的數據率就不到1 Mbit/s，因此只適用于人口較少的鄉村地區在內的各類地域。而IEEE802.11af的數據率最高達到568.9 Mbit/s（BW=8 MHz），在一個AP平均支持大概20個用戶的實際情況下，每個用戶分到的數據率為28.445 Mbit/s，適用于中等距離的各種WiFi覆蓋，如比如樓宇內及樓宇間的局域網、人口稠密的農村地區網絡接入、大型體育場館的網絡接入等。

此外，IEEE802.22和IEEE802.11af均支持多信道綁定，可以將連續或者不連續的信道進行綁定，同時傳輸數據。IEEE802.22最多可綁定3個信道，IEEE802.11af最多可綁定4個信道。

3.2 MAC層

從IEEE802.22和IEEE802.11af的定位可以看出，這兩個標準都強調不能對現有的廣電頻段已注冊服務造成有害干擾，要求檢測地面廣播電視頻段的空白信道，并為次要用戶選擇最佳的空白信道。當主用戶出現時，主用戶和次要用戶不會對彼此造成干擾。所以對于標準設計來說，以下兩個問題尤為關鍵：用戶接入采用的認知無線電技術、信道管理。

3.2.1 認知無線電功能

1）IEEE802.22的頻譜感知

所謂頻譜感知，是指用戶通過各種信號檢測和處理手段來獲取無線網絡中的頻譜使用信息。獲得可用的頻譜信息后，用戶方可接入網絡。

為了檢測操作信道中是否有授權用戶，IEEE802.22網絡設置全網靜默期用于頻譜感知。在靜默期內，所有的網絡傳輸暫停，所有的BS和CPE進行帶內感知操作[20]。帶內感知分為幀內感知和幀間感知兩個階段，分別使用盲感知方法和精細感知方法[21]。幀內感知通常采用復雜度較低的感知方法（常用的有能量檢測、特征值檢測），可以在較短的時間內感知是否存在授權用戶，精確度有限。在幀間感知階段，對在之前沒有感知到授權用戶的信道進行進一步檢測，感知是否存在授權用戶。授權用戶包括已注冊的廣電頻段和無線麥克風，后者相對于前者功率較小（約50 mW），帶寬較窄（小于200 kHz），感知困難，文獻[22]是專門針對于無線麥克風的感知算法。

在建立連接之前，BS需要在領域內尋找授權數據庫服務，并根據數據庫信息建立初始可用信道列表。若未找到可用授權數據庫服務，則默認所有信道均為可用信道。之后BS在可用信道列表中刪除運營商禁止使用的信道，在剩下的信道上進行頻譜感知，并建立與其他BS的同步。然后將更新后的可用信道交給上層，確定工作信道后在選定的信道上開始工作，并開始發送SCH（超幀控制頭，承載了IEEE802.22小區的信息）信號。

同時，BS控制其覆蓋范圍內眾多的CPE進行頻譜感知，其頻譜管理模塊（SM）收集各個CPE傳來的頻譜感知信息、地理位置信息等內容，結合本地建立的頻譜數據庫來選擇信道、確定該CPE的最大EIRP等。然后BS根據CPE的位置信息，讓新設備接入合適的頻譜數據庫，頻譜數據庫包括電視頻道占用信息、低功率授權用戶信息、相鄰小區的工作信息等。

CPE必須有GPS定位能力，在進行初始化時首先要掃描所有的廣播電視信道，接收BS發送的SCH信號，并與BS建立同步。之后CPE在SCH所在信道進行頻譜感知，檢測該信道和兩側的相鄰信道是否有授權用戶的存在，若沒有，進行初始測距，并通過該信道向BS申請信道。若CPE通過BS認證，則通過注冊后BS向CPE發送信道設置（包括備用信道和候選信道）和操作參數（EIRP等），兩者建立IP連接。若CPE沒有通過BS認證，則CPE繼續掃描廣電信道，尋找SCH信號。

2）IEEE802.11af的地理位置數據庫

IEEE802.11af系統中的地理位置信息數據庫（GDB）記錄著占用白頻譜頻段的無線電服務的數據庫，它按照服務的地理位置來組織、存儲信息。該數據庫必須受到有關管理機構的授權以及相應規章制度的約束，才被允許為其他設備提供“白頻譜圖（WSM）”。注冊位置安全服務器（Registered Location Secure Server，RLSS）對應于FCC法案中定義的“固定設備”，IEEE802.11af對它的定義是“能夠獲取并管理GDB中信息的實體，它還能夠存儲基本服務集（BSSs）的位置及操作參數等信息”[18]，相當于GDB與enabling STA的中介。依賴于GDB的授權工作站（簡稱enabling STA）在傳送數據前，會聯系GDB或者RLSS以獲取可用它所在位置的WSM，之后該工作只在允許的頻率范圍內發送數據。其后每當依賴于GDB的非獨立工作站（簡稱dependent STA）發出可用信道詢問后，它會根據從GDB得到的頻譜信息生成與申請站地理位置相適應的不同WSMs。

dependent STA的活動要嚴格遵循enabling STA的控制。這種工作站的狀態機控制著它在3種狀態間切換——未使能、正在申請使能、已使能。其中，當處于未使能狀態時，原則上不允許發送任何幀，只能被動掃描，等待enabling STA的準許使能信號，

dependent STA在啟動后立即進入“未使能”狀態，開始被動掃描enabling STA的信號。如果接收范圍內的某個enabling STA有可分配的頻道資源，那么它向周邊發送GDD enabling signal。收到這一信號的dependent STA立即執行以下步驟：

（1）進入“正在申請使能”狀態；

（2）與相應的enabling STA完成鑒權和關聯后，de?pendent STA向它發送“請求使能幀”。前者接收到“請求使能幀”后，以“使能響應幀”應答后者。

（3）當GDD dependent STA收到的“使能響應幀”且對方同意使能請求，它就進入“已使能”狀態，只有在“已使能”狀態下才能進行“申請白頻譜圖”、“申請使用空閑信道”等操作[18]。

IEEE802.22系統獲取無線網絡中的頻譜使用信息包括GPS定位、本地數據庫和頻譜感知3個步驟，其中CPE和BS均負責定位和頻譜感知部分，BS根據收集來的數據結合數據庫的信息得出最終的頻譜使用信息，這種方式復雜相對度較高，頻譜檢測的正確率也比較高；IEEE802.11af則是由enabling STA從GDB獲取白頻譜圖，dependent STA只能被動掃描，不參與頻譜感知部分。此外IEEE802.11af僅依賴數據庫資源來確定頻譜使用信息，缺少對無線傳聲器信號和PMSE等主用戶的檢測，因此在實際應用中其信號可能與主用戶相互干擾。

3.2.2 信道管理

信道管理旨在保護主權用戶，動態分配信道資源。下面分別討論IEEE802.22和IEEE802.11af的信道管理方式。

1）IEEE802.22的信道管理

IEEE802.22協議中定義了多種信道用于信道管理[19]。

Disallowed：當地監管部門禁用的信道。

Operating：在WRAN小區內正在被用戶使用的信道。

Backup：備用信道，當用戶檢測到操作信道有授權用戶時快速切換到此信道。

Candidate：Backup的候選信道。BS可能指示CPE感知該信道是否空閑，若空閑，將其轉到Backup信道狀態。

Protected：被用頻譜感知檢測過的信道，若該信道被空出則可能會轉為Candidate信道狀態。

Unclassified：尚未被感知的信道。

在每個靜默期后，這些信道的狀態會根據基站或者終端用戶的操作發生改變，這要求基站和用戶終端及時更新各信道的狀態。這樣信道情況發生變化后，就可以及時地確定信道的狀態，便于為CPE重新更換信道，避免干擾。

協議中還定義了信道中止請求/響應（CHT-REQ/RSP）、信道增加請求/響應（CHA-REQ/RSP）、信道切換請求/響應（CHS-REQ/RSP）等信道管理消息。

2）IEEE802.11af的信道管理

圖2為IEEE802.11 af實體間通信示意圖。IEEE802.11af的信道管理分為以下幾個部分：

（1）聯系確認信號CVS（Contact Verification Signal）：

GDD enabling STA會向它曾經傳送過WSM的GDD dependent STA發送CVS幀，一來告知GDD dependent STA處在GDD enabling STA的覆蓋范圍之內，二來是確認前者持有的WSM是否有效。如果CVS中的MAP ID與GDD dependent STA的相同，說明GDD dependent STA維護的WSM有效；反之說明已失效，這時GDD dependent STA向GDD enabling STA發送CAQ（見圖2）請求，并有可能收到一張新的可用WSM，如果收不到，那么它必須進入“未使能”狀態[18]。

（2）信道可用性查詢 CAQ（Channel Availability Que?ry）：

CAQ過程是一種dependent STA和enabling STA作為請求站，向RLSS或其他enabling STA獲取可用信道信息的通信過程。dependent STA在三種情況下發送CAQ請求幀：①當它需要從GDD enabling STA處獲取可用信道信息時；②在“已使能”狀態下利用CAQ請求保持在“已使能”狀態，一旦收到了GDD enabling STA對CAQ幀的肯定回復，GDD dependent STA就重置使能狀態計時器；③當它得知頻譜使用情況發生變化，就發送CAQ幀以獲取新的頻道信息。而GDD enabling STA會在自身位置超出規定的范圍或計時器超過有效時間的情況下，執行CAQ過程以更新信息[18]。

一些情況下，負責應答的RLSS或enabling STA可以把請求站enabling STA發來的CAQ轉發給GDB，從GDB獲取應答信息后再把它轉發給請求站。

（3）信道管理計劃 CSM（Channel schedule manage?ment）：

這是一種僅限于enabling STA與RLSS之間的通信手段。enabling STA可以自行發起CSM過程，向RLSS查詢可用的WLAN或者TV頻道的使用計劃；也可以在接到其他enabling STA發給自己的CSM請求后，轉發給RLSS。應特別注意CSM不同于CAQ，前者是對信道使用計劃的查詢，并且dependent STA沒有參與CSM過程的權限[18]。

（4）網絡信道控制 NCC（Network Channel Control）：

當dependent STA獲取WSM之后，它可以根據其中的信息判斷可以在哪些信道進行操作。因此當這種de?pendent STA需要使用信道時，它向管轄自己的enabling STA發送NCC請求，其中包含著身份聲明、請求使用的頻段、頻譜掩模等信息。此外，當正在操作過程中的depen?dent STA檢測到WSM發生變化時，也會傳送NCC請求。應答站方面，enabling STA如果判斷出有合適的信道，就這些信道的編號和最大功率限制傳送給dependent STA。這些信道編號可能與請求幀中的完全相同，否則就是被申請信道的真子集。如果dependent STA收到GDD enabling STA發送的停止操作指令，立即停止任何傳輸，進入“未使能”狀態[18]。

另外，enabling STA可以把請求轉發給RLSS，由它做出判斷后應答前者，再由前者轉發給請求站。

比較：這兩種標準會對白頻譜圖或者信道集進行周期或者非周期地更新。IEEE802.22系統中的CPE在信道管理方面是完全被動的。它只是不斷地將頻譜感知信息和自身的位置信息傳送給BS，信道管理和切換都是由BS中的SM模塊來實現的，如果發現信道沖突，由BS負責中止或者切換信道，并將相關信息發送給CPE，CPE負責執行。而在IEEE802.11af中，GDD dependent STA在“已使能”狀態下可以利用CAQ請求保持在“已使能”狀態，一旦收到了GDD enabling STA對CAQ幀的肯定回復，就重置使能狀態計時器。當它得知頻譜使用情況發生變化，既可以發送CAQ幀以獲取新的頻道信息，也可以傳送NCC請求，比IEEE802.22系統中的CPE的自主性要大很多。

4 結語

白頻譜出色的傳播特性以及廣電頻段釋放后帶來的額外頻譜資源，使得無論是管理者還是設備生產商都對它格外關注。針對白頻譜的使用，近年來歐美的管理機構已經發布了多份具有指導意義的研究報告，美國和歐洲相繼出臺了面向不同應用場合的標準，其中最具代表性的是IEEE802.11af與IEEE802.22。前者側重于中遠距離的無線網絡覆蓋，包括鄉村寬帶、校園無線網絡接入等；后者則著力于提升遠距離覆蓋能力。它們都為無線網絡的發展開辟了新的疆域。筆者相信陸續出臺的標準和逐漸完善的法規，必將促進白頻譜設備的研究和生產，也會對頻譜資源優化配置起到推動作用。更重要的是，廣電白頻譜的開發利用，將為其他頻段的頻譜資源動態分配，以及免注冊設備的研制提供范例。

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