【摘要】在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理是奪取制電磁頻譜權(quán)的重要保障。針對(duì)當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理的熱點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)介紹動(dòng)態(tài)頻譜管理因素、基于服務(wù)的動(dòng)態(tài)頻譜管理體系架構(gòu)、動(dòng)態(tài)頻譜管理層次分析和動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)模型，對(duì)動(dòng)態(tài)頻譜管理技術(shù)進(jìn)行研究，并詳細(xì)分析了系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理和網(wǎng)系級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)級(jí)網(wǎng)系級(jí)

中圖分類號(hào)：TN915文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-1010(2014)-10-0045-04

Service-Based Dynamic Spectrum Management Technology

WU Hao

(China Electronics Technology Group Corporation No.7 Research Institute, Guangzhou 510310, China)

[Abstract] In modern warfare, spectrum management on battlefield is the important guarantee to seize electromagnetic rights. According to the current hotspot issues of spectrum management on battlefield, the basic factors, architecture, hierarchical analysis and system model of dynamic spectrum management are introduced to research dynamic spectrum management technology. Both system-level and network-level of dynamic spectrum management are analyzed in detail.

[Key words]dynamic spectrum managementsystem levelnetwork level

1 概述

隨著現(xiàn)代無(wú)線電技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種新的電子信息系統(tǒng)不斷投入使用，無(wú)線電頻譜資源的合理、有效使用成為保證所有系統(tǒng)正常工作的基本條件。但是，由于可用的頻譜資源總量有限，隨著基于頻譜的服務(wù)和設(shè)備種類的不斷增加，使得可供分配的頻譜資源日益匱乏；同時(shí)，隨著基于頻譜的電子系統(tǒng)數(shù)量的增加、規(guī)模的擴(kuò)大以及復(fù)雜程度的提高，使得系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、布設(shè)和管理更加困難。這是由于當(dāng)前普遍使用的頻譜管理方式為集中式、靜態(tài)的分配策略[1]，這種方式使得已分配給各種業(yè)務(wù)的頻譜資源固化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)復(fù)用，尤其是那些只應(yīng)用于特定地理區(qū)域或特定時(shí)段的大量已分配頻譜無(wú)法得到充分利用，從而導(dǎo)致了嚴(yán)重的頻譜浪費(fèi)現(xiàn)象。

目前的頻譜管理更多的是靜態(tài)管理模式，完成靜態(tài)的頻譜規(guī)劃/指配。而在動(dòng)態(tài)管理方面做得較少，主要頻率使用用戶在實(shí)際使用過(guò)程中，當(dāng)自身受到干擾后通過(guò)人工方式/指令方式進(jìn)行干擾申訴，頻管系統(tǒng)在接到相關(guān)干擾申訴后進(jìn)行頻率重新指配。這種動(dòng)態(tài)管理考慮比較局限，實(shí)際上受干擾只是引起需要?jiǎng)討B(tài)管理的變化因素之一[2]。

所謂動(dòng)態(tài)，是指對(duì)電磁環(huán)境、地理地形位置、進(jìn)度、任務(wù)、策略等引起頻率使用變化的因素的反應(yīng)和適應(yīng)能力。反應(yīng)能力指在確認(rèn)引起變化的因素產(chǎn)生是如何避免受到干擾或?qū)ζ渌l率造成干擾。完成適應(yīng)比較困難的，系統(tǒng)必須能夠在頻域上實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡，并對(duì)未來(lái)可能的變化進(jìn)行預(yù)測(cè)。

隨著頻率使用用戶的增多，用戶面臨的電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)頻譜的動(dòng)態(tài)管理能力提出了更高的要求，頻譜的動(dòng)態(tài)管理技術(shù)無(wú)疑將是頻譜管理領(lǐng)域迫切需要解決的問(wèn)題。

2 動(dòng)態(tài)頻譜管理技術(shù)總體研究

動(dòng)態(tài)頻譜管理技術(shù)研究是基于現(xiàn)有的頻率使用系統(tǒng)情況下開(kāi)展的[3]。目前，將動(dòng)態(tài)頻譜管理分為系統(tǒng)級(jí)的動(dòng)態(tài)頻譜管理和網(wǎng)系級(jí)的動(dòng)態(tài)頻譜管理?？蓮南到y(tǒng)級(jí)（頻譜管理的上層系統(tǒng)）和網(wǎng)系級(jí)（頻譜管理的神經(jīng)末梢）兩個(gè)方向來(lái)研究頻譜的動(dòng)態(tài)管理。其中，系統(tǒng)級(jí)的頻譜動(dòng)態(tài)管理主要是解決宏觀上的動(dòng)態(tài)管理，掌握全局的頻譜態(tài)勢(shì)；網(wǎng)系級(jí)的動(dòng)態(tài)頻譜管理主要是解決微觀上的局部動(dòng)態(tài)接入管理，研究面向未來(lái)的自適應(yīng)頻譜接入技術(shù)[4]，是屬于頻率使用系統(tǒng)自身的動(dòng)態(tài)管理，提高頻率管理的靈活性，避免以往管得過(guò)死。

2.1動(dòng)態(tài)頻譜管理因素

引起頻譜使用變化的因素除了受干擾外還有其他因素，具體如下：

（1）電磁頻譜環(huán)境變化

電磁頻譜環(huán)境是指綜合電磁頻譜態(tài)勢(shì)。當(dāng)頻譜態(tài)勢(shì)發(fā)生變化后，可能引起原發(fā)布的頻譜使用方案需要調(diào)整。

（2）地理地形環(huán)境變化/位置變化

主要是解決機(jī)動(dòng)用戶位置變化，進(jìn)而所處的地理地形環(huán)境變化。受到的影響有兩個(gè)方面：一是新的地理地形環(huán)境對(duì)該用戶的影響；二是該機(jī)動(dòng)用戶在新的環(huán)境對(duì)原有用戶的影響。

（3）保障重點(diǎn)變化/任務(wù)變化

隨著任務(wù)變化和階段的前進(jìn)，保障重點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生變化，進(jìn)而引起頻譜使用資源的動(dòng)態(tài)變化。為此可將保障重點(diǎn)分為緊急、重點(diǎn)和普通三個(gè)等級(jí)，針對(duì)不同的等級(jí)采用不同的頻譜管理策略，緊急任務(wù)要求頻譜管理系統(tǒng)能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

（4）頻譜管理策略的變化

根據(jù)電子戰(zhàn)和頻譜戰(zhàn)的需要制定一系列的頻管策略，可根據(jù)需要對(duì)策略進(jìn)行改變，從而調(diào)整頻率的使用。

（5）干擾變化

頻率使用系統(tǒng)在頻率使用過(guò)程中，由于可能會(huì)受到敵對(duì)干擾、系統(tǒng)自擾等，導(dǎo)致頻率使用質(zhì)量下降。

（6）自身能力的變化

頻率使用系統(tǒng)或設(shè)備，在使用過(guò)程由于自身的變化導(dǎo)致原定的頻率不能使用。

2.2基于服務(wù)的動(dòng)態(tài)頻譜管理體系架構(gòu)

根據(jù)需要適應(yīng)上述這些變化因素，頻譜管理系統(tǒng)要完成的工作分為系統(tǒng)級(jí)頻譜管理系統(tǒng)和網(wǎng)系級(jí)頻譜管理系統(tǒng)。其中，系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理軟件系統(tǒng)是在頻率使用系統(tǒng)之上，根據(jù)需要完成相應(yīng)的管理，并同頻率使用系統(tǒng)的頻管進(jìn)行信息交互；而網(wǎng)系級(jí)頻譜管理系統(tǒng)同頻率使用系統(tǒng)緊密結(jié)合，根據(jù)干擾情況變化需要準(zhǔn)實(shí)時(shí)完成動(dòng)態(tài)管理。

頻管系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)組成頻譜管理核心服務(wù)網(wǎng)，頻管系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)在現(xiàn)有的有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)成一個(gè)頻譜管理服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，頻譜管理網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)扁平化的整體系統(tǒng)，與現(xiàn)有體制不沖突，為分層次的管理，如圖1所示：

頻管用戶可定制業(yè)務(wù)邏輯組合核心服務(wù)網(wǎng)提供的服務(wù)，從而完成客戶化的頻管系統(tǒng)；頻率使用用戶通過(guò)服務(wù)接入設(shè)備進(jìn)入核心服務(wù)網(wǎng)獲取態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)或策略，并且可將自身頻率使用情況和感知信息通過(guò)服務(wù)接入設(shè)備完成數(shù)據(jù)的上傳；分布式頻譜感知網(wǎng)絡(luò)通過(guò)服務(wù)接入設(shè)備將感知數(shù)據(jù)回傳。

服務(wù)接入設(shè)備可定制網(wǎng)系級(jí)的業(yè)務(wù)邏輯，用戶通過(guò)該設(shè)備接入核心服務(wù)網(wǎng)，快速獲取自己所需要的服務(wù)。服務(wù)接入設(shè)備可提供有線和無(wú)線兩種方式，如果服務(wù)用戶通過(guò)無(wú)線方式使用，則服務(wù)接入設(shè)備是一個(gè)代理，服務(wù)用戶到服務(wù)接入通過(guò)自定義格式，服務(wù)接入往上則采用標(biāo)準(zhǔn)格式。

2.3動(dòng)態(tài)頻譜管理層次分析

根據(jù)各自要完成的任務(wù)，對(duì)系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)和網(wǎng)系級(jí)頻譜管理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，具體如表1所示：

表1動(dòng)態(tài)頻譜管理的層次分析

分類 動(dòng)態(tài)程度 實(shí)時(shí)性 管理范圍 頻譜管理 靈活性

系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理 弱 弱 強(qiáng)

（宏觀） 弱 弱

網(wǎng)系級(jí)頻譜管理 強(qiáng) 強(qiáng) 弱

endprint

（微觀） 強(qiáng) 強(qiáng)

2.4動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)模型

在構(gòu)建動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)充分考慮動(dòng)態(tài)頻譜管理需求。動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)模型如圖2所示。

從圖2可知，由不同的系統(tǒng)/模塊構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)整體系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的頻譜動(dòng)態(tài)管理，對(duì)由頻譜管理決策系統(tǒng)生成的頻譜使用計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步控制頻譜態(tài)勢(shì)。

3 系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理

系統(tǒng)級(jí)的動(dòng)態(tài)頻譜管理是依據(jù)實(shí)時(shí)頻譜感知數(shù)據(jù)，按照不同變化因素引起的頻譜資源調(diào)整做出決策以適應(yīng)頻譜使用的變化，完成對(duì)頻譜預(yù)（靜態(tài)）規(guī)劃后的正在實(shí)施的頻譜使用方案動(dòng)態(tài)維護(hù)。相對(duì)于網(wǎng)系級(jí)頻譜管理系統(tǒng)，系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理實(shí)施性較弱。

動(dòng)態(tài)頻譜管理軟件系統(tǒng)根據(jù)頻譜管理作業(yè)系統(tǒng)完成的頻譜預(yù)規(guī)劃建立共享頻譜資源池。動(dòng)態(tài)頻譜管理軟件系統(tǒng)在共享頻譜資源池的基礎(chǔ)上，根據(jù)引起使用變化的因素的不同、所采集到的頻譜態(tài)勢(shì)，對(duì)正在執(zhí)行的頻譜管理使用方案做評(píng)估，完成動(dòng)態(tài)頻譜分配和指配。頻譜資源動(dòng)態(tài)使用過(guò)程如圖3所示：

4 網(wǎng)系級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理

通過(guò)實(shí)時(shí)感知頻譜電磁環(huán)境，對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)電磁環(huán)境的變化提出動(dòng)態(tài)的頻譜管理使用方案。網(wǎng)系級(jí)的動(dòng)態(tài)頻譜管理應(yīng)是整個(gè)頻譜管理系統(tǒng)的管理神經(jīng)末梢，能根據(jù)給定的頻段/頻率集、網(wǎng)絡(luò)信息、頻譜管理策略實(shí)現(xiàn)對(duì)頻譜資源的動(dòng)態(tài)管理，從而真正實(shí)現(xiàn)頻率的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

使用一種開(kāi)放式的頻率管理系統(tǒng)，通過(guò)建立大型數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)[5]，建立用頻信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，將用頻系統(tǒng)的相關(guān)信息全部進(jìn)行存儲(chǔ)并給其唯一標(biāo)識(shí)，減少用頻時(shí)的交互開(kāi)銷。建立頻率資源倉(cāng)庫(kù)，建立頻譜資源池，同時(shí)包含電磁環(huán)境、地理信息、網(wǎng)絡(luò)信息等內(nèi)容，當(dāng)頻率使用系統(tǒng)提出用頻需求時(shí)，能立刻根據(jù)其需要從現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)頻譜資源池里給出相應(yīng)的頻率資源，同時(shí)記錄下其使用的特性，方便頻率資源的回收再利用。

每個(gè)用頻系統(tǒng)采用唯一標(biāo)識(shí)作為其在頻率使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)里的身份標(biāo)識(shí)。通過(guò)該標(biāo)識(shí)可在頻率使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)里查找到一切和頻率使用系統(tǒng)相關(guān)的信息，包括設(shè)備參數(shù)信息、頻率使用信息等。同時(shí)，每個(gè)頻率使用系統(tǒng)申請(qǐng)頻率資源時(shí)應(yīng)包含其頻率使用策略，同步提交頻率管理系統(tǒng)。如圖4所示：

圖4網(wǎng)系級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理工作原理

頻率管理系統(tǒng)收到頻率使用系統(tǒng)提出的頻率使用申請(qǐng)后，可根據(jù)其標(biāo)識(shí)信息在頻率使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)里查找到其相關(guān)信息，轉(zhuǎn)換成頻率使用需求，再將頻率使用需求發(fā)給頻率資源信息庫(kù)，若頻率資源信息庫(kù)能根據(jù)頻率使用需求提供相應(yīng)的頻率資源，則將該頻率使用系統(tǒng)可以使用的頻率資源釋放，同時(shí)記錄下該頻率的使用情況，一方面考慮該頻率資源可否在其他頻率使用系統(tǒng)的復(fù)用，另一方面則考慮該頻率資源后續(xù)的回收再利用。

5 總結(jié)

通過(guò)頻譜管理技術(shù)，可以完成頻譜動(dòng)態(tài)感知、頻管信息的分發(fā)以及頻率的動(dòng)態(tài)調(diào)整，需著重解決傳統(tǒng)頻譜管理系統(tǒng)“下不去”的問(wèn)題，有助于構(gòu)成頻譜管理的閉環(huán)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 沈國(guó)勤. 電磁頻譜管理技術(shù)構(gòu)架體系探析[J]. 中國(guó)無(wú)線電, 2006(4): 20-24.

[2] 陳東. 軍事電磁頻譜管理概論[M]. 北京: 解放軍出版社, 2007.

[3] 姚富強(qiáng),張建照,柳永祥,等. 動(dòng)態(tài)頻譜管理的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)對(duì)策略分析[J]. 電波科學(xué)學(xué)報(bào), 2013(4): 794-803.

[4] Kevin Zhang, Darcy Swain, Mary Lin. Dynamic Spectrum Access Enabled DoD Net-centric Spectrum Management[C]. Orlando: IEEE MILCOM, 2007: 1-7.

[5] 王珊. 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)與聯(lián)機(jī)分析處理[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1999.★

作者簡(jiǎn)介

吳皓：工程師，碩士畢業(yè)于武漢大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所，主要從事頻譜管理等方面的研究工作。

endprint

（微觀） 強(qiáng) 強(qiáng)

2.4動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)模型

在構(gòu)建動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)充分考慮動(dòng)態(tài)頻譜管理需求。動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)模型如圖2所示。

從圖2可知，由不同的系統(tǒng)/模塊構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)整體系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的頻譜動(dòng)態(tài)管理，對(duì)由頻譜管理決策系統(tǒng)生成的頻譜使用計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步控制頻譜態(tài)勢(shì)。

3 系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理

系統(tǒng)級(jí)的動(dòng)態(tài)頻譜管理是依據(jù)實(shí)時(shí)頻譜感知數(shù)據(jù)，按照不同變化因素引起的頻譜資源調(diào)整做出決策以適應(yīng)頻譜使用的變化，完成對(duì)頻譜預(yù)（靜態(tài)）規(guī)劃后的正在實(shí)施的頻譜使用方案動(dòng)態(tài)維護(hù)。相對(duì)于網(wǎng)系級(jí)頻譜管理系統(tǒng)，系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理實(shí)施性較弱。

動(dòng)態(tài)頻譜管理軟件系統(tǒng)根據(jù)頻譜管理作業(yè)系統(tǒng)完成的頻譜預(yù)規(guī)劃建立共享頻譜資源池。動(dòng)態(tài)頻譜管理軟件系統(tǒng)在共享頻譜資源池的基礎(chǔ)上，根據(jù)引起使用變化的因素的不同、所采集到的頻譜態(tài)勢(shì)，對(duì)正在執(zhí)行的頻譜管理使用方案做評(píng)估，完成動(dòng)態(tài)頻譜分配和指配。頻譜資源動(dòng)態(tài)使用過(guò)程如圖3所示：

4 網(wǎng)系級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理

通過(guò)實(shí)時(shí)感知頻譜電磁環(huán)境，對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)電磁環(huán)境的變化提出動(dòng)態(tài)的頻譜管理使用方案。網(wǎng)系級(jí)的動(dòng)態(tài)頻譜管理應(yīng)是整個(gè)頻譜管理系統(tǒng)的管理神經(jīng)末梢，能根據(jù)給定的頻段/頻率集、網(wǎng)絡(luò)信息、頻譜管理策略實(shí)現(xiàn)對(duì)頻譜資源的動(dòng)態(tài)管理，從而真正實(shí)現(xiàn)頻率的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

使用一種開(kāi)放式的頻率管理系統(tǒng)，通過(guò)建立大型數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)[5]，建立用頻信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，將用頻系統(tǒng)的相關(guān)信息全部進(jìn)行存儲(chǔ)并給其唯一標(biāo)識(shí)，減少用頻時(shí)的交互開(kāi)銷。建立頻率資源倉(cāng)庫(kù)，建立頻譜資源池，同時(shí)包含電磁環(huán)境、地理信息、網(wǎng)絡(luò)信息等內(nèi)容，當(dāng)頻率使用系統(tǒng)提出用頻需求時(shí)，能立刻根據(jù)其需要從現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)頻譜資源池里給出相應(yīng)的頻率資源，同時(shí)記錄下其使用的特性，方便頻率資源的回收再利用。

每個(gè)用頻系統(tǒng)采用唯一標(biāo)識(shí)作為其在頻率使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)里的身份標(biāo)識(shí)。通過(guò)該標(biāo)識(shí)可在頻率使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)里查找到一切和頻率使用系統(tǒng)相關(guān)的信息，包括設(shè)備參數(shù)信息、頻率使用信息等。同時(shí)，每個(gè)頻率使用系統(tǒng)申請(qǐng)頻率資源時(shí)應(yīng)包含其頻率使用策略，同步提交頻率管理系統(tǒng)。如圖4所示：

圖4網(wǎng)系級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理工作原理

頻率管理系統(tǒng)收到頻率使用系統(tǒng)提出的頻率使用申請(qǐng)后，可根據(jù)其標(biāo)識(shí)信息在頻率使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)里查找到其相關(guān)信息，轉(zhuǎn)換成頻率使用需求，再將頻率使用需求發(fā)給頻率資源信息庫(kù)，若頻率資源信息庫(kù)能根據(jù)頻率使用需求提供相應(yīng)的頻率資源，則將該頻率使用系統(tǒng)可以使用的頻率資源釋放，同時(shí)記錄下該頻率的使用情況，一方面考慮該頻率資源可否在其他頻率使用系統(tǒng)的復(fù)用，另一方面則考慮該頻率資源后續(xù)的回收再利用。

5 總結(jié)

通過(guò)頻譜管理技術(shù)，可以完成頻譜動(dòng)態(tài)感知、頻管信息的分發(fā)以及頻率的動(dòng)態(tài)調(diào)整，需著重解決傳統(tǒng)頻譜管理系統(tǒng)“下不去”的問(wèn)題，有助于構(gòu)成頻譜管理的閉環(huán)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 沈國(guó)勤. 電磁頻譜管理技術(shù)構(gòu)架體系探析[J]. 中國(guó)無(wú)線電, 2006(4): 20-24.

[2] 陳東. 軍事電磁頻譜管理概論[M]. 北京: 解放軍出版社, 2007.

[3] 姚富強(qiáng),張建照,柳永祥,等. 動(dòng)態(tài)頻譜管理的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)對(duì)策略分析[J]. 電波科學(xué)學(xué)報(bào), 2013(4): 794-803.

[4] Kevin Zhang, Darcy Swain, Mary Lin. Dynamic Spectrum Access Enabled DoD Net-centric Spectrum Management[C]. Orlando: IEEE MILCOM, 2007: 1-7.

[5] 王珊. 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)與聯(lián)機(jī)分析處理[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1999.★

作者簡(jiǎn)介

吳皓：工程師，碩士畢業(yè)于武漢大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所，主要從事頻譜管理等方面的研究工作。

endprint

（微觀） 強(qiáng) 強(qiáng)

2.4動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)模型

在構(gòu)建動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)充分考慮動(dòng)態(tài)頻譜管理需求。動(dòng)態(tài)頻譜管理系統(tǒng)模型如圖2所示。

從圖2可知，由不同的系統(tǒng)/模塊構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)整體系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的頻譜動(dòng)態(tài)管理，對(duì)由頻譜管理決策系統(tǒng)生成的頻譜使用計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步控制頻譜態(tài)勢(shì)。

3 系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理

系統(tǒng)級(jí)的動(dòng)態(tài)頻譜管理是依據(jù)實(shí)時(shí)頻譜感知數(shù)據(jù)，按照不同變化因素引起的頻譜資源調(diào)整做出決策以適應(yīng)頻譜使用的變化，完成對(duì)頻譜預(yù)（靜態(tài)）規(guī)劃后的正在實(shí)施的頻譜使用方案動(dòng)態(tài)維護(hù)。相對(duì)于網(wǎng)系級(jí)頻譜管理系統(tǒng)，系統(tǒng)級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理實(shí)施性較弱。

動(dòng)態(tài)頻譜管理軟件系統(tǒng)根據(jù)頻譜管理作業(yè)系統(tǒng)完成的頻譜預(yù)規(guī)劃建立共享頻譜資源池。動(dòng)態(tài)頻譜管理軟件系統(tǒng)在共享頻譜資源池的基礎(chǔ)上，根據(jù)引起使用變化的因素的不同、所采集到的頻譜態(tài)勢(shì)，對(duì)正在執(zhí)行的頻譜管理使用方案做評(píng)估，完成動(dòng)態(tài)頻譜分配和指配。頻譜資源動(dòng)態(tài)使用過(guò)程如圖3所示：

4 網(wǎng)系級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理

通過(guò)實(shí)時(shí)感知頻譜電磁環(huán)境，對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)電磁環(huán)境的變化提出動(dòng)態(tài)的頻譜管理使用方案。網(wǎng)系級(jí)的動(dòng)態(tài)頻譜管理應(yīng)是整個(gè)頻譜管理系統(tǒng)的管理神經(jīng)末梢，能根據(jù)給定的頻段/頻率集、網(wǎng)絡(luò)信息、頻譜管理策略實(shí)現(xiàn)對(duì)頻譜資源的動(dòng)態(tài)管理，從而真正實(shí)現(xiàn)頻率的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

使用一種開(kāi)放式的頻率管理系統(tǒng)，通過(guò)建立大型數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)[5]，建立用頻信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，將用頻系統(tǒng)的相關(guān)信息全部進(jìn)行存儲(chǔ)并給其唯一標(biāo)識(shí)，減少用頻時(shí)的交互開(kāi)銷。建立頻率資源倉(cāng)庫(kù)，建立頻譜資源池，同時(shí)包含電磁環(huán)境、地理信息、網(wǎng)絡(luò)信息等內(nèi)容，當(dāng)頻率使用系統(tǒng)提出用頻需求時(shí)，能立刻根據(jù)其需要從現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)頻譜資源池里給出相應(yīng)的頻率資源，同時(shí)記錄下其使用的特性，方便頻率資源的回收再利用。

每個(gè)用頻系統(tǒng)采用唯一標(biāo)識(shí)作為其在頻率使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)里的身份標(biāo)識(shí)。通過(guò)該標(biāo)識(shí)可在頻率使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)里查找到一切和頻率使用系統(tǒng)相關(guān)的信息，包括設(shè)備參數(shù)信息、頻率使用信息等。同時(shí)，每個(gè)頻率使用系統(tǒng)申請(qǐng)頻率資源時(shí)應(yīng)包含其頻率使用策略，同步提交頻率管理系統(tǒng)。如圖4所示：

圖4網(wǎng)系級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理工作原理

頻率管理系統(tǒng)收到頻率使用系統(tǒng)提出的頻率使用申請(qǐng)后，可根據(jù)其標(biāo)識(shí)信息在頻率使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)里查找到其相關(guān)信息，轉(zhuǎn)換成頻率使用需求，再將頻率使用需求發(fā)給頻率資源信息庫(kù)，若頻率資源信息庫(kù)能根據(jù)頻率使用需求提供相應(yīng)的頻率資源，則將該頻率使用系統(tǒng)可以使用的頻率資源釋放，同時(shí)記錄下該頻率的使用情況，一方面考慮該頻率資源可否在其他頻率使用系統(tǒng)的復(fù)用，另一方面則考慮該頻率資源后續(xù)的回收再利用。

5 總結(jié)

通過(guò)頻譜管理技術(shù)，可以完成頻譜動(dòng)態(tài)感知、頻管信息的分發(fā)以及頻率的動(dòng)態(tài)調(diào)整，需著重解決傳統(tǒng)頻譜管理系統(tǒng)“下不去”的問(wèn)題，有助于構(gòu)成頻譜管理的閉環(huán)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 沈國(guó)勤. 電磁頻譜管理技術(shù)構(gòu)架體系探析[J]. 中國(guó)無(wú)線電, 2006(4): 20-24.

[2] 陳東. 軍事電磁頻譜管理概論[M]. 北京: 解放軍出版社, 2007.

[3] 姚富強(qiáng),張建照,柳永祥,等. 動(dòng)態(tài)頻譜管理的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)對(duì)策略分析[J]. 電波科學(xué)學(xué)報(bào), 2013(4): 794-803.

[4] Kevin Zhang, Darcy Swain, Mary Lin. Dynamic Spectrum Access Enabled DoD Net-centric Spectrum Management[C]. Orlando: IEEE MILCOM, 2007: 1-7.

[5] 王珊. 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)與聯(lián)機(jī)分析處理[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1999.★

作者簡(jiǎn)介

吳皓：工程師，碩士畢業(yè)于武漢大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所，主要從事頻譜管理等方面的研究工作。

endprint