浅析基于智能化和网络化技术手段的电磁频谱管理

牛 侃，邵璐璐，张海旺，吕文雷，于志超

（1.31007部队，北京 100079；2.战略支援部队信息工程大学，郑州 450001）

0 引言

电磁频谱管理是无线电管理部门制定电磁频谱管理政策、制度，划分、规划、分配、指配频率和卫星轨道资源，以及对频率和卫星轨道资源使用情况进行监督、检查、协调、处理等活动的统称。电磁频谱管理的核心目标是以合理、公平、有效和经济的方式使用、利用或保护有限的电磁频谱和卫星轨道资源，使各种用频设备和台站能够经济、有效地在各种电磁环境下不受干扰地正常工作，使电磁频谱资源管理效能最大化。随着信息技术快速发展，用频设备的种类和数量迅猛增长，电磁环境日趋复杂，用频矛盾日渐突出，传统的电磁频谱管理技术手段势必向智能化、网络化方向发展，通过先进的技术手段充分利用电磁频谱资源，提高频谱利用率，缓解当前及未来对频谱需求的压力，解决用频冲突，维护用频秩序，有效发挥电磁频谱管理职能效益。

1 基于认知无线电技术的电磁频谱管理

目前，无线网络和移动通信的业务需求量不断增大，电磁频谱资源需求急剧增加，传统的静态频率划分对授权频段利用具有独占性、排他性，频谱资源利用率较低，已不能满足日益增长的用频需求。认知无线电（Cognitive Radio，CR）又称为智能无线电，关键技术是频谱感知、频谱共享技术。基于认知无线电技术的电磁频谱管理可通过感知周围电磁环境，使用人工智能技术从环境中学习，在时间域、空间域、频率域上找到空闲频谱资源，自适应地改变自身工作方式和状态，对空闲资源进行最大化的合理管理和高效运用，实现频谱资源的再利用。

认知无线电可以有效解决当前电磁频谱资源利用不均衡问题，为无线通信带来新的发展空间。但是认知无线电技术的应用对现行的频谱管理体制提出了挑战，在目前管理体制下，认知无线电技术应用需要制定相应的管理规定，规划用于认知无线电技术的频段，防止用户在认知过程中对其他用户系统产生有害干扰，确保正常的用频秩序。

2 基于规则写入芯片的电磁频谱管理

无形的电磁空间需要遵守相应的管理规则，防止相互间发生干扰，维护电波秩序。无线电管理部门通过制定和颁布不同设备间的用频规则，指导用户科学有序地使用设备，避免发生用频干扰。目前，国内外已在用频规则方面做了大量工作，发布了一系列规定和标准，如国际电信联盟的《无线电规则》，我国的《中华人民共和国无线电管理条例》、《中华人民共和国无线电频率划分规定》和《中华人民共和国无线电管制规定》，我军的《中国人民解放军电磁频谱管理条例》等法规制度，有力维护了无线电用频秩序。

近年来随着用频设备增多，违规用频、用频冲突等事件层出不穷，仅靠以人工为主的传统管理手段来维护用频秩序存在效率不高、难以满足任务需求的问题。未来基于规则的电磁频谱管理可将用频规则写入芯片并嵌入到用频设备，或是存入云端的数据中心供用频设备联网读取，使设备感知到的周围电磁环境自动判断与相邻频段设备可能发生或已经发生的干扰冲突，自动按照规则做出正确的用频行为，有效维护无线电空间用频秩序。

3 基于云计算的电磁频谱管理

目前无线电管理部门通过各自的业务系统积累了大量的业务数据，由于系统之间接口标准、数据格式不一致，存在系统交互难、数据共享难、设备互调难，导致电磁频谱管理工作效率不高，资源利用不充分，未有效发挥职能效益。

云计算是通过网络实现用户按需获取计算、存储、软件等资源的一种新型计算模式，为用户提供方便快捷且高质量的云服务。将云计算技术应用于电磁频谱管理，建立基于云计算的互联共享体系，利用虚拟化技术整合监测测向设备、监测数据等资源，形成虚拟资源池，储存在云服务器中，各无线电管理部门（即用户）可根据任务需求访问云服务器，并获得相应的云服务，如电磁环境感知、数据处理分析等，实现不同单位之间频管资源融合互补、共享共用，如监测设备调用、监测数据共享等，提升工作效率和核心竞争力，支撑当前业务和未来业务扩展需要，在电磁频谱管理领域实现跨越式发展。