淺析基于智能化和網絡化技術手段的電磁頻譜管理

牛 侃，邵璐璐，張海旺，呂文雷，于志超

（1.31007部隊，北京 100079；2.戰略支援部隊信息工程大學，鄭州 450001）

0 引言

電磁頻譜管理是無線電管理部門制定電磁頻譜管理政策、制度，劃分、規劃、分配、指配頻率和衛星軌道資源，以及對頻率和衛星軌道資源使用情況進行監督、檢查、協調、處理等活動的統稱。電磁頻譜管理的核心目標是以合理、公平、有效和經濟的方式使用、利用或保護有限的電磁頻譜和衛星軌道資源，使各種用頻設備和臺站能夠經濟、有效地在各種電磁環境下不受干擾地正常工作，使電磁頻譜資源管理效能最大化。隨著信息技術快速發展，用頻設備的種類和數量迅猛增長，電磁環境日趨復雜，用頻矛盾日漸突出，傳統的電磁頻譜管理技術手段勢必向智能化、網絡化方向發展，通過先進的技術手段充分利用電磁頻譜資源，提高頻譜利用率，緩解當前及未來對頻譜需求的壓力，解決用頻沖突，維護用頻秩序，有效發揮電磁頻譜管理職能效益。

1 基于認知無線電技術的電磁頻譜管理

目前，無線網絡和移動通信的業務需求量不斷增大，電磁頻譜資源需求急劇增加，傳統的靜態頻率劃分對授權頻段利用具有獨占性、排他性，頻譜資源利用率較低，已不能滿足日益增長的用頻需求。認知無線電（Cognitive Radio，CR）又稱為智能無線電，關鍵技術是頻譜感知、頻譜共享技術。基于認知無線電技術的電磁頻譜管理可通過感知周圍電磁環境，使用人工智能技術從環境中學習，在時間域、空間域、頻率域上找到空閑頻譜資源，自適應地改變自身工作方式和狀態，對空閑資源進行最大化的合理管理和高效運用，實現頻譜資源的再利用。

認知無線電可以有效解決當前電磁頻譜資源利用不均衡問題，為無線通信帶來新的發展空間。但是認知無線電技術的應用對現行的頻譜管理體制提出了挑戰，在目前管理體制下，認知無線電技術應用需要制定相應的管理規定，規劃用于認知無線電技術的頻段，防止用戶在認知過程中對其他用戶系統產生有害干擾，確保正常的用頻秩序。

2 基于規則寫入芯片的電磁頻譜管理

無形的電磁空間需要遵守相應的管理規則，防止相互間發生干擾，維護電波秩序。無線電管理部門通過制定和頒布不同設備間的用頻規則，指導用戶科學有序地使用設備，避免發生用頻干擾。目前，國內外已在用頻規則方面做了大量工作，發布了一系列規定和標準，如國際電信聯盟的《無線電規則》，我國的《中華人民共和國無線電管理條例》、《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》和《中華人民共和國無線電管制規定》，我軍的《中國人民解放軍電磁頻譜管理條例》等法規制度，有力維護了無線電用頻秩序。

近年來隨著用頻設備增多，違規用頻、用頻沖突等事件層出不窮，僅靠以人工為主的傳統管理手段來維護用頻秩序存在效率不高、難以滿足任務需求的問題。未來基于規則的電磁頻譜管理可將用頻規則寫入芯片并嵌入到用頻設備，或是存入云端的數據中心供用頻設備聯網讀取，使設備感知到的周圍電磁環境自動判斷與相鄰頻段設備可能發生或已經發生的干擾沖突，自動按照規則做出正確的用頻行為，有效維護無線電空間用頻秩序。

3 基于云計算的電磁頻譜管理

目前無線電管理部門通過各自的業務系統積累了大量的業務數據，由于系統之間接口標準、數據格式不一致，存在系統交互難、數據共享難、設備互調難，導致電磁頻譜管理工作效率不高，資源利用不充分，未有效發揮職能效益。

云計算是通過網絡實現用戶按需獲取計算、存儲、軟件等資源的一種新型計算模式，為用戶提供方便快捷且高質量的云服務。將云計算技術應用于電磁頻譜管理，建立基于云計算的互聯共享體系，利用虛擬化技術整合監測測向設備、監測數據等資源，形成虛擬資源池，儲存在云服務器中，各無線電管理部門（即用戶）可根據任務需求訪問云服務器，并獲得相應的云服務，如電磁環境感知、數據處理分析等，實現不同單位之間頻管資源融合互補、共享共用，如監測設備調用、監測數據共享等，提升工作效率和核心競爭力，支撐當前業務和未來業務擴展需要，在電磁頻譜管理領域實現跨越式發展。