頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心研究

周鈺哲

頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心研究

周鈺哲

（中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，北京 100846）

本文分析與設(shè)計(jì)了我國頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)組成和功能，并進(jìn)一步分析與設(shè)計(jì)了相應(yīng)的頻譜審計(jì)支撐數(shù)據(jù)中心的基本架構(gòu)。

頻譜資源；頻譜審計(jì)；數(shù)據(jù)中心；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無線電新技術(shù)、新設(shè)備、新業(yè)務(wù)廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，無線電頻譜資源成為提高行業(yè)安全保證，促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，保持行業(yè)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的必要條件之一。頻譜資源的有限性無法滿足社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展急劇增加的用頻需求，提高頻譜使用效率成為目前頻譜資源應(yīng)用的重要目標(biāo)。

頻譜審計(jì)是指專職機(jī)構(gòu)依照國家法律法規(guī)，運(yùn)用技術(shù)手段和系統(tǒng)化方法，對用頻系統(tǒng)（即行業(yè)、單位等）的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、審查、稽核和分析的監(jiān)督活動[1]。頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)則是通過審計(jì)需求分析、數(shù)據(jù)采集、審計(jì)實(shí)施和輔助決策等功能為頻譜審計(jì)工作提供綜合技術(shù)支持的系統(tǒng)。頻譜審計(jì)是目前國際上通用的推動頻譜有效利用的支撐手段，其具體目標(biāo)是通過建設(shè)頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)完善國家頻譜資源管理職能；通過頻譜審計(jì)工作的開展，掌握頻率資源的使用情況，審核頻率資源規(guī)劃的程序和方法以及頻率資源審批流程的合法性、合理性、中立性、規(guī)范性、有效性等，為頻譜資源的有效利用、頻譜資源的合理規(guī)劃、國際頻率劃分和規(guī)劃提供強(qiáng)有力的支撐。

1 頻譜資源審計(jì)的意義

頻譜資源審計(jì)作為一種為無線電管理機(jī)構(gòu)提供有效的頻譜使用狀況信息，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前頻譜管理和使用中存在的問題，協(xié)助無線電管理人員完成頻譜規(guī)劃、協(xié)調(diào)等工作的必要手段，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。

1.1 掌握頻譜資源使用狀況，提升科學(xué)規(guī)劃能力

頻譜資源規(guī)劃是無線電管理的一項(xiàng)重要工作，是綜合考慮政治、經(jīng)濟(jì)、公眾需求、國家利益技術(shù)、無線電運(yùn)營和設(shè)備成本等各方面因素，對頻譜資源進(jìn)行合理的劃分、分配和指配，對無線電頻譜資源進(jìn)行科學(xué)配置。

頻譜審計(jì)能夠通過對已分配頻譜資源的使用狀況，例如頻段占用、業(yè)務(wù)分布、臺站設(shè)備授權(quán)及使用信息等進(jìn)行合法的審查與分析評估，掌握當(dāng)前頻譜資源的使用狀況，為提高頻譜資源的使用效率，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的共享、釋放、回收和再分配提供合理的建議，為進(jìn)一步出臺頻譜規(guī)劃和相應(yīng)頻率政策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)[2]，保證頻譜規(guī)劃的前瞻性和科學(xué)性。通過頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對潛在頻譜資源的充分挖掘和提升，構(gòu)建新型頻譜資源使用組合和可行的頻譜共享方案[3]，優(yōu)化頻譜資源配置，從而降低頻譜資源使用成本、推動頻譜資源整合，達(dá)到促進(jìn)頻譜資源有效利用和精細(xì)化管理的目標(biāo)。建立頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)還有利于對各種行業(yè)、各類部門的用頻效率情況進(jìn)行監(jiān)督考核，促使其改進(jìn)內(nèi)部管理、提高頻譜使用效率，從而促進(jìn)國家頻譜使用政策的落實(shí)，為頻譜資源規(guī)劃提供及時(shí)有效的反饋。

1.2 加強(qiáng)頻譜使用監(jiān)管力度，完善頻譜管理職能

新形勢對頻譜監(jiān)管提出了新的要求：第一，頻譜管理上升到對國家戰(zhàn)略資源管理的高度；第二，層出不窮的無線電新技術(shù)、新應(yīng)用要求采用新型頻譜監(jiān)管的技術(shù)和管理手段；第三，利用無線電通信手段從事非法活動等問題日趨嚴(yán)峻，應(yīng)對自然災(zāi)害等突發(fā)事件和保證重大活動順利進(jìn)行等也對頻譜監(jiān)管的力度提出了更高的要求。

英國、美國、加拿大、澳大利亞、日本等國[4]通過開展頻譜資源審計(jì)工作，對頻譜占用度分析、具體無線電設(shè)備、臺站的授權(quán)及運(yùn)行信息進(jìn)行核查，對于提高頻譜資源使用效率、保證頻譜管理能力、維護(hù)頻譜使用的合法性起到了強(qiáng)有力的監(jiān)管作用。基于國際頻譜管理發(fā)展趨勢和國內(nèi)頻譜監(jiān)管的新要求，通過推行頻譜審計(jì)工作，將改變我國無法全面掌握頻率使用信息情況的現(xiàn)狀，增強(qiáng)我國頻譜監(jiān)管的技術(shù)和支撐能力，完善頻譜管理的合法性審核、監(jiān)測、干擾查處和應(yīng)急保障能力，實(shí)現(xiàn)頻譜管理的合法化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和精細(xì)化。

1.3 提升國際頻譜協(xié)調(diào)能力，維護(hù)國家戰(zhàn)略利益

發(fā)達(dá)國家在頻譜政策、規(guī)劃及標(biāo)準(zhǔn)研究都形成了完整的人才團(tuán)隊(duì)、支撐平臺和應(yīng)用平臺環(huán)境。英美等國家早已開展頻譜審計(jì)工作，是世界無線電頻譜規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的制定者、領(lǐng)導(dǎo)者，國際電聯(lián)（ITU）頻率劃分長期由發(fā)達(dá)國家主導(dǎo)。由于我國對頻譜政策、規(guī)劃及標(biāo)準(zhǔn)研究基本處于分散和低效狀態(tài)，尚未系統(tǒng)化和平臺化，因此在國際頻率劃分方面一般處于“被動接受”的地位，導(dǎo)致我國新技術(shù)的發(fā)展和新政策的推行受到一定限制。

頻譜資源審計(jì)工作能使我們“知己知彼”，提升我國作為ITU成員國在世界無線電通信大會（WRC）等中的發(fā)言權(quán)。借鑒頻譜審計(jì)關(guān)于頻譜共用、釋放、回收及拍賣等方面的相關(guān)建議，可以對ITU頻譜規(guī)劃以及頻譜的使用及再分配提出合理化提案，使我國在重大國際頻率協(xié)調(diào)活動中能夠掌握主動權(quán)，保證頻譜資源規(guī)劃的公平性。所以，我國迫切需要建立科學(xué)的頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)，維護(hù)國家的戰(zhàn)略利益。

2 頻譜審計(jì)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

目前，國內(nèi)相應(yīng)的無線電管理數(shù)據(jù)庫以及各類無線電監(jiān)測網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施，可為頻譜審計(jì)工作的開展提供重要的支撐基礎(chǔ)?；诂F(xiàn)有的無線電管理、監(jiān)測等基礎(chǔ)設(shè)施，本節(jié)對我國頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)的組成和功能進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。

2.1 系統(tǒng)組成

圖1 頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)組成

根據(jù)一般資源審計(jì)的程序和頻譜審計(jì)的特點(diǎn)，頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包含頻譜資源審計(jì)需求分析、頻譜資源審計(jì)數(shù)據(jù)采集、頻譜資源審計(jì)實(shí)施和頻譜資源審計(jì)輔助決策等四個(gè)子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)分別由自身的支撐模塊組成，如圖1所示。四個(gè)子系統(tǒng)相互協(xié)作，是頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分。

2.2 系統(tǒng)功能

頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)涵蓋了頻率規(guī)劃、使用、管理等方面的頻譜審計(jì)內(nèi)容，通過系統(tǒng)產(chǎn)出的高質(zhì)量審計(jì)數(shù)據(jù)可用于支撐頻率規(guī)劃、頻率管理、臺站管理、未來需求分析和政策制定等。頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)的具體功能如下：

2.2.1 頻譜資源審計(jì)需求分析

頻譜資源審計(jì)需求分析在于確定頻譜審計(jì)前的各種目標(biāo)。

首先，依據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用、分布及發(fā)展?fàn)顩r，識別審計(jì)需求；對審計(jì)對象進(jìn)行詳細(xì)定義，包括名稱、數(shù)目、類型（頻段、業(yè)務(wù)、行業(yè)、機(jī)構(gòu)等）及審計(jì)優(yōu)先級等信息。此外，針對某個(gè)具體的審計(jì)對象，還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的信息核對，包括審計(jì)對象的存在、使用及消失狀態(tài)、位置及數(shù)目的準(zhǔn)確性、對象基本特性參數(shù)的描述信息的準(zhǔn)確性等。

然后，根據(jù)審計(jì)對象的特點(diǎn)，確定審計(jì)時(shí)間分節(jié)點(diǎn)和審計(jì)周期等計(jì)劃；組織公正、獨(dú)立的審計(jì)團(tuán)隊(duì)；針對不同的審計(jì)任務(wù)需求，確定具體合適的審計(jì)方法，如完全審計(jì)、抽樣審計(jì)和重點(diǎn)審計(jì)等；進(jìn)一步評估各種情況下的審計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

最后，基于經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會學(xué)理論和經(jīng)驗(yàn)，對審計(jì)對象的經(jīng)濟(jì)和社會效益[5]，包含直接經(jīng)濟(jì)效益、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展效益和社會安全穩(wěn)定效益等，以及戰(zhàn)略效益，如軍事裝備建設(shè)、無線電技術(shù)國際化發(fā)展和衛(wèi)星軌道資源競爭等需要評估的效益進(jìn)行關(guān)聯(lián)、篩選和定義。

2.2.2 頻譜資源審計(jì)數(shù)據(jù)采集

為保證頻譜審計(jì)過程中數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性，頻譜資源審計(jì)數(shù)據(jù)采集主要通過兩種方式進(jìn)行：一種是通過人為的數(shù)據(jù)調(diào)研獲取數(shù)據(jù)信息，即基于具體的審計(jì)數(shù)據(jù)采集需求，對具體的頻段數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)使用數(shù)據(jù)、設(shè)備使用數(shù)據(jù)和用頻單位數(shù)據(jù)（包括有關(guān)費(fèi)收數(shù)據(jù)[6]）進(jìn)行直接調(diào)研或者通過間接訪問基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)計(jì)文件等方式，獲得審計(jì)對象記錄信息，作為審計(jì)的核對樣本。另一種途徑就是通過實(shí)際的監(jiān)測[7]、檢測獲得數(shù)據(jù)，即通過獨(dú)立授權(quán)的第三方進(jìn)行合理的無線電頻點(diǎn)、頻段監(jiān)測，無線電設(shè)備在線檢測等方式，獲取相應(yīng)的參數(shù)信息，帶寬、發(fā)射電平、頻段占用度、噪聲水平等參數(shù)信息。

2.2.3 頻譜資源審計(jì)過程實(shí)施

頻譜資源審計(jì)過程實(shí)施分為審計(jì)核準(zhǔn)和審計(jì)計(jì)算兩部分。

審計(jì)核準(zhǔn)是將數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中得到的審計(jì)對象信息與已有記錄或者不同渠道獲得的信息進(jìn)行核對，以確定信息的準(zhǔn)確性、全面性和合理性，進(jìn)一步更新或修訂審計(jì)信息的過程。核準(zhǔn)的具體信息包括：名稱及數(shù)目、授權(quán)、位置、工作時(shí)間、預(yù)期壽命、天線相關(guān)參數(shù)、系統(tǒng)帶寬、使用機(jī)構(gòu)以及相關(guān)繳費(fèi)情況等信息。

審計(jì)計(jì)算主要是根據(jù)審計(jì)需求分析中確定的經(jīng)濟(jì)和社會效益、戰(zhàn)略效益等計(jì)算和評估不同頻段的業(yè)務(wù)、系統(tǒng)和設(shè)備產(chǎn)生的直接和間接效益，具體指無線電頻譜使用單位使用無線頻譜資源開展經(jīng)濟(jì)活動而給國家?guī)淼慕?jīng)濟(jì)、社會、戰(zhàn)略等效益，例如各類無線電頻譜資源占用費(fèi)[8]、頻譜交易費(fèi)用、行政處罰收費(fèi)、頻譜資源使用單位繳納的稅金、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的帶動推動效益、以及對社會穩(wěn)定、國家安全、國際地位的影響等。

2.2.4 頻譜資源審計(jì)輔助決策

審計(jì)輔助決策系統(tǒng)將基于審計(jì)數(shù)據(jù)核準(zhǔn)與計(jì)算的結(jié)果，一方面對國內(nèi)目前的頻譜劃分、使用、釋放及共享情況進(jìn)行分析，提出科學(xué)的優(yōu)化配置建議，支撐國內(nèi)頻譜規(guī)劃工作；另一方面可根據(jù)審計(jì)結(jié)果為各種用頻機(jī)構(gòu)提供科學(xué)、高效的頻率資源使用建議，如頻譜共享方案等，改善頻譜資源的利用狀況。此外，還可根據(jù)頻譜審計(jì)數(shù)據(jù)提出協(xié)調(diào)國內(nèi)和國際頻譜使用發(fā)展的國際提案和技術(shù)建議，如前瞻性的國際頻譜釋放方案以及未劃分頻段的頻率分配建議等，積極推動ITU頻譜劃分工作。

3 頻譜審計(jì)數(shù)據(jù)中心分析與設(shè)計(jì)

圖2 頻譜資源審計(jì)數(shù)據(jù)中心邏輯架構(gòu)

頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)需要相應(yīng)的數(shù)據(jù)平臺作為支撐，以保證審計(jì)數(shù)據(jù)的采集、處理和應(yīng)用的系統(tǒng)化、流程化。通過加強(qiáng)數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，提高頻譜管理信息化和自動化水平[9]，為進(jìn)行頻譜資源的高效管理創(chuàng)造條件。通過統(tǒng)一頻譜資源數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等，為審計(jì)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享奠定基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)并完善頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐功能。頻譜資源審計(jì)數(shù)據(jù)中心將利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)完成對各地、各行業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一維護(hù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析挖掘，實(shí)現(xiàn)審計(jì)數(shù)據(jù)的綜合利用。本節(jié)提出支撐頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的基本架構(gòu)。

3.1 邏輯架構(gòu)

數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需要從整體資源角度，對數(shù)據(jù)中心架構(gòu)進(jìn)行邏輯分層后包括物理環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施、承載的系統(tǒng)應(yīng)用和數(shù)據(jù)、可靠性和管理資源等。數(shù)據(jù)中心的邏輯架構(gòu)如圖2所示。其中信息資源池可通過網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化技術(shù)[10]實(shí)現(xiàn)對計(jì)算和存儲資源的統(tǒng)一調(diào)度和動態(tài)共享，以提高硬件資源的利用率。

3.2 審計(jì)應(yīng)用層

頻譜資源審計(jì)應(yīng)用層主要由頻譜審計(jì)共享數(shù)據(jù)庫、頻譜審計(jì)專用數(shù)據(jù)庫、頻譜審計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)庫和配套的應(yīng)用軟件等組成。審計(jì)應(yīng)用層為頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)提供基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，可滿足面向服務(wù)體系架構(gòu)（SOA）的需求。審計(jì)應(yīng)用層的結(jié)構(gòu)和功能如圖3所示。

圖3 審計(jì)應(yīng)用層的結(jié)構(gòu)和功能

其中，頻譜審計(jì)共享數(shù)據(jù)庫是一個(gè)國際聯(lián)網(wǎng)的頻譜審計(jì)信息共享平臺，各個(gè)國家可以將本國頻譜審計(jì)信息共享給其他國家，也可以依據(jù)本國實(shí)際情況參考某些國家的頻譜審計(jì)信息，互相學(xué)習(xí)和參考已有的頻譜審計(jì)信息和經(jīng)驗(yàn)。

考慮到頻譜審計(jì)工作有其特殊性和專項(xiàng)性，需要專用的頻譜審計(jì)數(shù)據(jù)庫為其提供合理的數(shù)據(jù)支撐，頻譜審計(jì)專用數(shù)據(jù)庫主要包含以下幾項(xiàng)：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫：審計(jì)過程中能夠獲得基礎(chǔ)信息的數(shù)據(jù)庫，即現(xiàn)有的無線電管理數(shù)據(jù)庫。例如，頻率數(shù)據(jù)庫、臺站數(shù)據(jù)庫、設(shè)備數(shù)據(jù)庫、信號樣本庫、地理信息數(shù)據(jù)庫、電磁態(tài)勢圖表庫等。

（2）采集數(shù)據(jù)庫：對通過采集獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和維護(hù)，保證數(shù)據(jù)的可用性、規(guī)范性和完整性。具體可分為無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、設(shè)備檢測數(shù)據(jù)庫和審計(jì)調(diào)研數(shù)據(jù)庫等。

（3）規(guī)則數(shù)據(jù)庫：審計(jì)工作有其特有的規(guī)則限制，規(guī)則數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)記錄審計(jì)流程和具體操作，只有符合規(guī)則的審計(jì)數(shù)據(jù)才能進(jìn)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和采集數(shù)據(jù)庫，以保證審計(jì)機(jī)的中立性構(gòu)，審計(jì)程序的合法性，以及審計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性、規(guī)范性、完整性和保密性等。

頻譜資源審計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)庫可以對審計(jì)過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)和最終審計(jì)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的記錄和維護(hù)，以便于審計(jì)信息的調(diào)用。頻譜審計(jì)結(jié)果在為頻譜的戰(zhàn)略規(guī)劃、技術(shù)規(guī)劃提供基礎(chǔ)支撐的同時(shí)，也可以為下一步的審計(jì)工作提供相應(yīng)的過程參照和結(jié)論支撐。

4 結(jié)束語

通過頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)，可以對我國頻譜資源的使用狀況進(jìn)行合法、合理、中立、規(guī)范和全面的審查評估，進(jìn)一步分析頻譜釋放、頻譜共享及頻段再分配、無線電業(yè)務(wù)調(diào)整、無線電設(shè)備更新?lián)Q代的可能性，分析頻譜資源市場化配置的可行性、監(jiān)督市場化競爭的公平性等。此外，頻譜資源審計(jì)系統(tǒng)還可以基于無線電技術(shù)的發(fā)展趨勢，為我國頻譜規(guī)劃提供合理化建議，并向國際上提供目前頻譜使用和未來頻譜規(guī)劃的方案?！?/p>

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Research on the Spectrum Audit System and the Data Center

Zhou Yuzhe
(China Center for Information Industry Development, Beijing, 100846 )

With the development of innovative radio technologies, the contradiction between supply and demand of radio spectrum resources is grow ing. Based on the significance of spectrum audit in scientific spectrum planning, comprehensive spectrum supervision, and state’s strategic interests maintenance, the composition and function of the state’s spectrum audit system is analyzed and designed, and the basic framework of the data center that supports the spectrum audit system is further proposed.

Spectrum Resource; Spectrum Audit; Data Center; System Design

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.04.010

TN 98，TP274

A

1672-7274（2017）04-032-05