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力破我国频谱资源短缺瓶颈 构建“频谱高速公路”

2016-01-07 11:21
铁马老言
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  随着无线电技术的飞速发展和无线电业务的广泛应用,频谱资源稀缺与应用需求巨大的矛盾日益突出。为此,美国提出了“频谱高速公路”的设想。我国同样也可抓紧构建适合国情的“频谱高速公路”,采用网格化频谱管理、大带宽的频谱划分规则、用户分级和授权频谱接入策略等新的频谱管理理念,力求突破我国频谱资源短缺瓶颈,提高频谱利用效率,满足经济社会发展对频谱资源的迫切需求。

  着力构建四大要素

  构建我国“频谱高速公路”,实现不同业务、不同用户高速、有序、动态共享频谱资源,首先,需要转变现有小而精的频谱划分方式,建立大带宽的频谱划分规则,使频谱共享形成规模;其次,对无线电频谱资源实行网格化管理,促进网格内设备功耗下降和网格间频率复用;再次,严格发射机与接收机管理制度,降低设备间干扰,营造稳定有序的共享环境;最后,通过用户分级和授权频谱接入,实现频谱资源跨行业、跨领域、多业务用户共享。

  建立大带宽的频谱划分规则。我国现行的频谱规划采用的是窄带细分、单业务独享的方式,这在一定程度上导致了人为的频谱紧缺和利用率低下问题。构建我国“频谱高速公路”,应在科学选择频谱高速公路的运行频段的基础上,采用大带宽频谱划分。大带宽频谱划分,能避免业务量大的用户因频谱资源不够而导致的业务请求拒绝,也能避免业务量小的用户频谱资源的浪费,有利于容纳各种兼容性的应用以及各种适合宽带的新技术应用,实现多业务共享同一频段,提高频谱整体利用率。同时,大带宽频谱是实现数据高速传输的基础,而且宽带频谱还有助于减少邻道干扰,保持邻道的兼容性。

  实行小区制网格化管理模式。构建我国“频谱高速公路”,对“频谱高速公路”频谱资源应实施小区制网格化管理。小区制网格化管理在地理空间上更加容易实现给定频谱的重复使用,同时有利于降低网格内设备功率,防止设备间干扰,有效增加用户容量。可见,实现“频谱高速公路”频谱资源小区制网格化管理,可以极大地提高资源的综合利用效率。从另一方面来讲,“频谱高速公路”主要为“最后一公里”通信提供频谱资源保障,解决短距离频谱接入问题,小区制网格化管理也契合了“频谱高速公路”的特点。

  严格发射机/接收机管理制度。在“频谱高速公路”的频谱管理决策过程中,发射机和接收机性能是需要重点考虑的因素之一。在“频谱高速公路”中,应强化发射机和接收机性能的管理,确定频谱高速公路中可以接受的干扰水平(即允许一定程度的干扰,规定合理的保护等级)和需采取的干扰抑制措施。通过对频谱高速公路设置一定的准入条件,在清晰、透明、有效的共享规则和条件基础上,通过频谱高速公路核心系统可靠的共享配置来降低各设备间的干扰,为用户创造一个稳定的运行环境。

  同时,“频谱高速公路”运行的是频谱共享无线电设备,其射频工作参数是动态调整的,因此需要调整我国现行的无线电设备型号核准政策,进一步放宽无线电技术发展的政策约束,有效促进超宽带、低功耗、动态参数调整的无线电设备的研制、生产与应用,促进无线电技术和应用发展。无线电管理部门可将频谱共享无线电设备工作参数与应用范围限定在某特定条件中,建立包含设备共享工作频段、发射功率可调等级、可选调制方式、占用带宽范围等内容的型号数据库。

  实施用户分级和授权频谱接入策略。“频谱高速公路”不是清除原有频谱用户重新确立新规则,而是在保持原有用户基本使用权益的基础上确立新的共享,然后在演进过程中逐步引导原有用户向新规则过度。考虑到确保原有频谱用户基本使用权益的需要,同时考虑到接入“频谱高速公路”各类频谱用户的重要程度和肩负的不同职责,需要在“频谱高速公路”中建立用户分级接入系统,实现对不同用户的鉴权。用户分级接入系统将“频谱高速公路”用户划分为三个等级,做到“保障一级、满足二级、兼顾三级”,实现频谱资源跨行业、跨领域、多业务用户共享。

  在技术上,为了实现动态频谱管理和动态共享,需要引入共享授权频谱接入管理单元,作为信息和控制交换的节点,记录各频段的注册使用情况,裁决不同用户在共享频段的接入和使用。如图所示:

  频谱接入管理单元是泛在的(与频谱管理网格相契合的网格化模式部署,一个频谱接入管理单元管理一个或几个网格),确保用户在不同时间、地点都能可靠地从频谱接入管理单元获得授权。频谱接入管理单元可依托现有公众通信基础设施部署,或者重新规划部署。各个频谱接入管理单元进行互联,构成我国“频谱高速公路”频谱接入网络。

  重点解决三大问题

  构建我国“频谱高速公路”,主要是通过新的频谱管理政策框架,建立频谱接入系统网络(频谱高速公路频谱接入网络),实现无线电用户动态有序共用频谱资源,实现频谱高效利用。其中需要重点解决以下问题。

  一是建立清晰透明的频谱共享规则。频谱共享规则,即允许用户进行频谱共享的通用规则。共享规则不仅包括频谱管理的相关政策,还包括实现频谱动态共享接入的技术标准、通用协议、基本流程、发展规范、异常处理等应用策略。为所有用户建立清晰透明的共享规则,是构建我国频谱高速公路的基础,是用户进行设备研发并最终实现频谱接入的先决条件。同时,清晰透明的共享规则将有利于形成具有共同责任的用户群,有利于在一个公平的环境中促进用户竞争。简而言之,清晰透明的共享规则,是频谱高速公路的“基本法”。在构建我国频谱高速公路中,可以组建政、产、学、研、用各环节共同参与的技术联盟或行业协会,开展频谱共享联合研究和技术攻关,开展行业服务,推进共享规则的制定和标准化等工作。

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