王浩　楊波

電磁頻譜管理的智能化，就是針對(duì)電磁頻譜管理中涉及到的政策制定、頻譜共用、頻率自動(dòng)選擇、頻譜參數(shù)審核、環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備檢測(cè)、頻管數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與信息處理、通信、用頻設(shè)備的控制等方面，應(yīng)用智慧地球、感知中國(guó)的理念和新技術(shù)，提高電磁頻譜管理的智能化水平。新技術(shù)在電磁頻譜管理中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面。

1.加強(qiáng)電磁頻譜管理政策的研究

當(dāng)前電磁頻譜應(yīng)用新技術(shù)的快速發(fā)展，極大地超過(guò)了政策制定者做出反應(yīng)的能力，隨著智慧地球的深入推進(jìn)，電磁頻譜的有效管理將是智慧地球能否實(shí)現(xiàn)和完善的“瓶頸技術(shù)”。當(dāng)前國(guó)家各類(lèi)用頻系統(tǒng)的頻譜使用仍處于靜態(tài)規(guī)劃和初步動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)的階段，且主要通過(guò)文電進(jìn)行人工頻率調(diào)整和協(xié)同，難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)計(jì)劃對(duì)頻譜使用的需求。由此可見(jiàn)，實(shí)施動(dòng)態(tài)頻譜管理政策勢(shì)在必行，今后我們可以加強(qiáng)研究“政策捷變（policy-agile）”，依靠一種動(dòng)態(tài)變化的政策來(lái)約束行為的頻譜管理方法。在這種管理方法中，對(duì)無(wú)線電設(shè)備來(lái)講，約束行為的政策是隨時(shí)間和位置的變化而動(dòng)態(tài)變化的；政策不再固定嵌入到無(wú)線電設(shè)備中，而是可以在機(jī)動(dòng)過(guò)程中加載；無(wú)線電設(shè)備需要在動(dòng)態(tài)變化的頻譜管理政策約束下，根據(jù)所處的頻譜環(huán)境改變頻譜接入策略。

2.認(rèn)知無(wú)線電的應(yīng)用

FCC在2003年12月發(fā)布的一則通告中，對(duì)認(rèn)知無(wú)線電做了如下定義：認(rèn)知無(wú)線電是一種能夠根據(jù)與他的操作環(huán)境進(jìn)行交互而改變傳輸參數(shù)的無(wú)線電。從這個(gè)定義可知，智慧的認(rèn)知無(wú)線電應(yīng)該具有三個(gè)主要特點(diǎn)：認(rèn)知能力、重配置能力和學(xué)習(xí)能力。其體系結(jié)構(gòu)稱(chēng)為認(rèn)知環(huán)（OOPDAL），主要包含七個(gè)主要步驟：感知、感知信息判斷（分析）、生成計(jì)劃、推理決策、計(jì)劃執(zhí)行、反饋學(xué)習(xí)和知識(shí)共享。

目前對(duì)認(rèn)知無(wú)線電的研究主要集中在認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的合作及跨層設(shè)計(jì)技術(shù)、空間型號(hào)檢測(cè)和分析及Qos保證機(jī)制等，研究的廣度和深度都很不夠。今后可以在干擾濕度模型的構(gòu)建、基于Qos的頻譜決策技術(shù)、動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)、（非）合作式頻譜共享技術(shù)、網(wǎng)間頻譜共享技術(shù)、認(rèn)知無(wú)線電路由協(xié)議設(shè)計(jì)、無(wú)線電指示表述和認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題等方面進(jìn)行深入的研究。

3.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)被人們喻為“感知者的勝利”，在新的軍事競(jìng)爭(zhēng)背景下，掌握“透明戰(zhàn)場(chǎng)”是軍事信息發(fā)展的必然結(jié)果，如何有效、合理、準(zhǔn)確、迅速地感知頻譜態(tài)勢(shì)，并進(jìn)行科學(xué)決策，是今后電磁頻譜研究的一個(gè)重要方向。而在進(jìn)行有效決策之前，必須實(shí)時(shí)掌握各地區(qū)的頻譜態(tài)勢(shì)，利用傳感器的頻譜監(jiān)測(cè)功能可以及時(shí)掌握各個(gè)場(chǎng)地目標(biāo)的頻譜和位置信息，構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器之間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的融合和遠(yuǎn)距離通信，便于及時(shí)、快速地判斷最新的頻譜態(tài)勢(shì)，以便進(jìn)行合理的決策。

基于無(wú)線電感知的傳感器網(wǎng)絡(luò)的提出，可以彌補(bǔ)大型頻譜監(jiān)測(cè)裝備易受攻擊、覆蓋范圍不廣和時(shí)效性不佳的缺點(diǎn)，同時(shí)可以提高頻譜的利用效率。

4.電磁頻譜信息的智能管理

在現(xiàn)階段，各類(lèi)頻管信息主要來(lái)源于各種電磁頻譜管理、電磁頻譜監(jiān)測(cè)、電磁頻譜檢測(cè)等應(yīng)用系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，各系統(tǒng)之間的需求關(guān)系沒(méi)有理順，信息的生產(chǎn)者與使用者之間處于相對(duì)隔離的狀態(tài)，同時(shí)由于各種系統(tǒng)在日常管理中廣泛應(yīng)用，提供的電磁頻譜信息呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，決策者缺少有效的信息搜索手段，無(wú)法準(zhǔn)確、快速地感知所需的信息，難以充分利用已有的信息源，進(jìn)而影響決策的效率。為提高電磁頻譜信息自動(dòng)化處理、融合和決策水平，建立一個(gè)電磁頻譜信息發(fā)布與檢索平臺(tái)十分必要。該平臺(tái)應(yīng)基于面向服務(wù)體系框架，將感知數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、區(qū)域頻譜態(tài)勢(shì)和頻管管理數(shù)據(jù)以Web服務(wù)的模式包裝，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布到服務(wù)注冊(cè)中心，各類(lèi)用戶(hù)可以通過(guò)授權(quán)訪問(wèn)的方式獲取資源，解決各自頻譜使用的問(wèn)題，以便快速、準(zhǔn)確的檢索到有用信息，實(shí)現(xiàn)電磁頻譜信息發(fā)布和檢索的規(guī)范化。

5.數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用

近幾年來(lái)，數(shù)據(jù)挖掘在信息工業(yè)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加，人們急需把大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息和知識(shí)，并廣泛應(yīng)用到商業(yè)管理、產(chǎn)品控制、市場(chǎng)分析、科學(xué)和工程學(xué)。數(shù)據(jù)挖掘可以認(rèn)為是信息技術(shù)自然演變的結(jié)果。在數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)界，一條演變的道路是沿著如下功能的發(fā)展走過(guò)來(lái)的：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫(kù)的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索、數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)處理、數(shù)據(jù)分析和理解。簡(jiǎn)單地講，數(shù)據(jù)挖掘是指從大量的數(shù)據(jù)中抽取或挖掘知識(shí)。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)是電磁頻譜管理體系中的重要模塊，當(dāng)前在實(shí)際應(yīng)用中開(kāi)發(fā)了多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，但在實(shí)際應(yīng)用中并沒(méi)有強(qiáng)有力的分析工具，人們無(wú)法更好地理解這些數(shù)據(jù)，這種情況可描述為“數(shù)據(jù)豐富、信息缺乏”。同時(shí)不同的用戶(hù)對(duì)不同類(lèi)型的知識(shí)感興趣，數(shù)據(jù)挖掘的提出覆蓋了數(shù)據(jù)分析與知識(shí)發(fā)現(xiàn)任務(wù)的許多方面，包括數(shù)據(jù)特征化、區(qū)分、關(guān)聯(lián)、分類(lèi)、聚類(lèi)、趨勢(shì)與演變分析、偏離分析和相似性分析，這些任務(wù)以不同的方法利用相同的數(shù)據(jù)庫(kù)。比如，數(shù)據(jù)特征化可以應(yīng)用到信號(hào)分析中，便于技術(shù)人員更好地分析信號(hào)；聚類(lèi)技術(shù)可以應(yīng)用到頻譜監(jiān)測(cè)中，以便更好地查找干擾；分類(lèi)技術(shù)可以應(yīng)用到頻譜分配中，以便更好地分配頻率；關(guān)聯(lián)分析可以應(yīng)用到頻譜決策中，便于做出更智慧的決策。

可以預(yù)見(jiàn)，IBM“智慧的地球”戰(zhàn)略對(duì)電磁頻譜的影響是重大和深遠(yuǎn)的，它將刺激從底層的電磁頻譜信息采集設(shè)備到上層的電磁頻譜分析決策系統(tǒng)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的全面發(fā)展，同時(shí)技術(shù)的發(fā)展也對(duì)我國(guó)電磁頻譜管理和規(guī)劃提出了更高的要求。要建設(shè)更完善的電磁頻譜信息采集平臺(tái)，必然需要更多的信息感知設(shè)備；電磁頻譜信息總量的大幅度增長(zhǎng)，則需要有更多的傳輸方式和傳播渠道，以保證信息快速有效地傳給數(shù)據(jù)終端；在掌握了大量精細(xì)化的電磁頻譜信息之后，人們還需要對(duì)信息進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分析和判斷，即“智慧運(yùn)作”，從而為決策提供強(qiáng)有力的保障。因此，各種無(wú)線電通信技術(shù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)、商業(yè)智能技術(shù)的影響力將進(jìn)一步擴(kuò)大。作為數(shù)據(jù)分析后臺(tái)支撐的高性能計(jì)算的需求，也會(huì)隨之增大?？傊?，隨著智慧地球的推進(jìn)，必然會(huì)加快實(shí)現(xiàn)電磁頻譜管理智能化的步伐。 [科]