網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)和管理探究

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化水平的提高，無線電監(jiān)測(cè)和管理已經(jīng)滲透到生活的各個(gè)領(lǐng)域。許多大城市對(duì)無線電設(shè)備的需求增加，各種新技術(shù)涌現(xiàn)使無線電的頻譜環(huán)境變得復(fù)雜。如何有效的提升無線電的頻譜環(huán)境，使無線電監(jiān)測(cè)和管理更加規(guī)范化以及精細(xì)化，成為迫切解決的問題。本文主要探究傳統(tǒng)無線電監(jiān)測(cè)和管理中的缺點(diǎn)，分析無線電監(jiān)測(cè)和管理中網(wǎng)格化運(yùn)用的可行性。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)格化；無線電監(jiān)測(cè)；無線電管理

1 前言

無線電監(jiān)測(cè)和管理是國(guó)家開發(fā)、研究、使用衛(wèi)星軌道實(shí)現(xiàn)無線電資源的合理運(yùn)用。其目的是為了通過合理保護(hù)衛(wèi)星軌道使無線電使用者能夠?qū)崿F(xiàn)正常工作而不會(huì)受到干擾。由于無線電通訊事業(yè)迅速發(fā)展，我國(guó)的無線電監(jiān)控和管理設(shè)備也日趨完善，應(yīng)用范圍原來越廣泛。現(xiàn)在無線電通訊被越來越多的人使用，導(dǎo)致無線電的管理工作變得十分困難，無線電監(jiān)測(cè)的頻譜環(huán)境也變得非常復(fù)雜、無線電波陰影和多徑現(xiàn)象十分嚴(yán)重。無線電通訊技術(shù)從以往的大功能、大區(qū)域覆蓋到現(xiàn)在的寬帶微功率、微蜂窩發(fā)展，傳統(tǒng)的“以點(diǎn)帶面”的監(jiān)測(cè)方式和粗放的管理模式已經(jīng)越來越不能滿足無線電技術(shù)的發(fā)展。再加上“信息孤島”現(xiàn)象的出現(xiàn)，各個(gè)無線電監(jiān)控系統(tǒng)之間不能很好的實(shí)現(xiàn)信息的交互以及數(shù)據(jù)的流通，很難形成具有全局化的信息，影響了自動(dòng)化的進(jìn)程和辦公的效率。

國(guó)外一些先進(jìn)的國(guó)家和地區(qū)使用無線電的經(jīng)驗(yàn)已近百年，比如美國(guó)在1934年頒布的電信法，到如今已經(jīng)修改了百余次；英國(guó)在1949年制定的《無線電報(bào)法》進(jìn)行了幾次比較大的修改；日本在1950年頒布的《電波法》也修訂了將近50次，這些法律法規(guī)都明確的規(guī)定了無線電管理機(jī)構(gòu)的任務(wù)和職責(zé)。而我們國(guó)家的無線電使用起步較晚，改革開放之前對(duì)無線電設(shè)備一直嚴(yán)管，很少有個(gè)人設(shè)置電臺(tái)，無線電的管理也是由保密部門負(fù)責(zé)。所以我們國(guó)家無線電監(jiān)測(cè)和管理的經(jīng)驗(yàn)只有二十多年，不管是管理水平還是設(shè)施設(shè)備的完善和發(fā)達(dá)國(guó)家相比都存在著很大的差距。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我過的無線電監(jiān)測(cè)和管理也面臨著很多機(jī)遇，我們應(yīng)加快無線電監(jiān)測(cè)和管理建設(shè)的步伐，創(chuàng)造出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備，填補(bǔ)無線電領(lǐng)域的空白，盡可能的縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。

2 傳統(tǒng)的無線電監(jiān)測(cè)和管理面臨的問題

傳統(tǒng)的無線電裝置一般將高山頂、高樓頂作為最高點(diǎn)，在最高點(diǎn)的位置建造或者購(gòu)買所需面積的房子用來配備無線電監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)控設(shè)備。建造對(duì)應(yīng)高度的無線電鐵塔，同時(shí)配備安全、通訊、電力等設(shè)備。在傳統(tǒng)的無線電監(jiān)測(cè)和管理站，往往選擇高塔、高山、高樓等地。其裝置對(duì)電磁的環(huán)境要求非常高，周圍不能有影響無線電信號(hào)的設(shè)備存在，需要周圍環(huán)境較開闊并且沒有明顯的障礙物。

第一、由于城市化進(jìn)程的加快，高樓林立，傳統(tǒng)的無線電監(jiān)測(cè)裝置已經(jīng)不能覆蓋所有區(qū)域，不是城市的制高點(diǎn)了。在信號(hào)傳播的過程中，無線電信號(hào)經(jīng)過無數(shù)次高樓的反射和折射，信號(hào)變得很弱，嚴(yán)重的影響了無線電監(jiān)測(cè)的功能，有些無線電站點(diǎn)已經(jīng)失去了原有的定位功能。

第二、無線電面臨的頻譜環(huán)境漸漸變得復(fù)雜，無線電頻率已經(jīng)從之前單一的信號(hào)頻率變成大功率、大覆蓋的微蜂窩和數(shù)字信號(hào)。無線數(shù)字集群、WLAN等技術(shù)進(jìn)入了越來越多的家庭，總體出現(xiàn)了一種微功率、高速的發(fā)展趨勢(shì)。如圖2-1所示，不同顏色的圓圈代表著不同頻率的覆蓋范圍，F(xiàn)是無線電監(jiān)測(cè)總站的覆蓋范圍但是無法真實(shí)的統(tǒng)計(jì)A頻的占有率。

第三、傳統(tǒng)的無線電監(jiān)測(cè)裝置要求靈敏度很高，覆蓋的范圍也相應(yīng)的比較大，對(duì)無線電監(jiān)測(cè)的設(shè)備和技術(shù)要求都很高。另外，裝置的體積大需要另外建造較大面積的房子，需要有專門的看守，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、人工費(fèi)都很高。目前，具有測(cè)定方向位置的無線電裝置占總裝置成本的70%，但是在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，測(cè)定方位的裝置使用頻率確實(shí)最低的。

為了解決現(xiàn)今無線電監(jiān)測(cè)和管理方面面臨的問題，我們引入了一個(gè)新的概念：網(wǎng)格化監(jiān)控和管理。

3 網(wǎng)格化技術(shù)在無線電監(jiān)測(cè)和管理中的應(yīng)用分析

網(wǎng)格化無線電監(jiān)控和傳統(tǒng)的無線電監(jiān)控最主要的不同是以各區(qū)域監(jiān)控采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將這些數(shù)據(jù)匯總傳到總的控制中心，并且將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)性分析。

從理論上來講，新型的網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)放棄了原有的單一頻率無線電信息監(jiān)控，采用全球化的定位系統(tǒng)，從空間、時(shí)間、場(chǎng)強(qiáng)、頻率多個(gè)維度來采集數(shù)據(jù)，通過各種模型和算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘這些數(shù)據(jù)最大的潛能，并且能為網(wǎng)格化無線電管理作出一定的引導(dǎo)。新型的網(wǎng)格化無線電監(jiān)控圖如圖3-1所示，在傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上，劃分不同的監(jiān)測(cè)區(qū)域，A區(qū)頻率使用較低，網(wǎng)格劃分的密度就低；BC區(qū)頻率使用較高，網(wǎng)格劃分的密度就高。網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)需要的傳感器一般采用體積小的設(shè)備就可以，不需要額外的建造大面積的工作間。對(duì)于監(jiān)測(cè)的靈敏度和覆蓋范圍的要求也降低了，不需要選擇制高點(diǎn)，這都大大的降低了設(shè)備的成本。

網(wǎng)格化無線電管理作為一種新興的技術(shù)，引起人們的普遍關(guān)注。無線電管理可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合，包括數(shù)據(jù)資源、通信資源、計(jì)算機(jī)資源，可以消除“信息孤島”這一漏洞，方便用戶的使用。以網(wǎng)格化作為基礎(chǔ)并且結(jié)合無線電管理的經(jīng)驗(yàn)，將網(wǎng)格化思想融入到無線電管理中去，做出針對(duì)無線電管理特點(diǎn)的改變。網(wǎng)格化無線電管理可以對(duì)現(xiàn)階段存在的數(shù)據(jù)共享難、整合難的問題做出相應(yīng)的對(duì)策。使系統(tǒng)的兼容性可擴(kuò)展性加強(qiáng)，也方便了設(shè)備的維修。對(duì)無線電管理系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問題提供解決方案，提高管理部門的工作效率。

4 網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)和管理需要具有的技術(shù)

第一、網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的技術(shù)指標(biāo)。頻率精度：<=0.1ppm； 頻率分辨率：<=10Hz； 頻率范圍：30MHz-3000MHz； 解調(diào)類型：AM、FM、PM、USB等； 三階截取點(diǎn)：>=8dBm；等等

第二、網(wǎng)絡(luò)化工作。小型的站點(diǎn)需要采用無線/有線多種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。在保障信息運(yùn)輸穩(wěn)定性的前提下，盡量采用xDSL 、以太網(wǎng)、光纖等傳輸方式，這些傳輸方式可以取得更好的傳輸效果。

第三、系統(tǒng)天線方式。在網(wǎng)格化技術(shù)的基礎(chǔ)上，每一個(gè)小型的監(jiān)控傳感器只需要負(fù)責(zé)本區(qū)域一小部分的監(jiān)控任務(wù)。系統(tǒng)天線不需要側(cè)向天線，只需要監(jiān)測(cè)天線。如果監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)立在網(wǎng)格區(qū)域的邊緣，盡可能的運(yùn)用定向天線；如果監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)立在網(wǎng)格區(qū)域的中間位置，盡可能的運(yùn)用全向天線。

第四、經(jīng)濟(jì)型。網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)和管理研究的很大一部分原因是傳統(tǒng)化的無線電監(jiān)測(cè)耗費(fèi)較大的人力物力和財(cái)力，網(wǎng)格化技術(shù)要設(shè)立很多的觀測(cè)點(diǎn)，雖然每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的面積不大，但是仍然是一筆不小的費(fèi)用。應(yīng)該反復(fù)模擬，在滿足監(jiān)測(cè)的同時(shí)盡可能的減少觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，從而降低成本。

5 結(jié)束語

網(wǎng)格化無線電監(jiān)測(cè)和管理作為一種新興的技術(shù)，目前仍處于起步階段，所以存在不足是在所難免的。我們應(yīng)基于可行性、效率性、經(jīng)濟(jì)型考慮，對(duì)網(wǎng)格化技術(shù)做進(jìn)一步改進(jìn)，提高無線電監(jiān)測(cè)和管理的效率。

參考文獻(xiàn)

[1]頻譜監(jiān)測(cè)手冊(cè) . 2006， 國(guó)家無線電監(jiān)測(cè)中心編譯

[2]王芙蓉.網(wǎng)格化無線電監(jiān)控和管理的分析和應(yīng)用[D]. 浙江工業(yè)大學(xué)， 2012

作者簡(jiǎn)介

陳利軍（1986-），男，安徽省池州人，本科，畢業(yè)于池州學(xué)院，助理工程師，研究方向：電子信息技術(shù)。