隨著無線電技術(shù)的飛速發(fā)展和無線電業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用，頻譜資源稀缺與應(yīng)用需求巨大的矛盾日益突出。為此，美國提出了“頻譜高速公路”的設(shè)想。我國同樣也可抓緊構(gòu)建適合國情的“頻譜高速公路”，采用網(wǎng)格化頻譜管理、大帶寬的頻譜劃分規(guī)則、用戶分級(jí)和授權(quán)頻譜接入策略等新的頻譜管理理念，力求突破我國頻譜資源短缺瓶頸，提高頻譜利用效率，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)頻譜資源的迫切需求。

著力構(gòu)建四大要素

構(gòu)建我國“頻譜高速公路”，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)、不同用戶高速、有序、動(dòng)態(tài)共享頻譜資源，首先，需要轉(zhuǎn)變現(xiàn)有小而精的頻譜劃分方式，建立大帶寬的頻譜劃分規(guī)則，使頻譜共享形成規(guī)模;其次，對(duì)無線電頻譜資源實(shí)行網(wǎng)格化管理，促進(jìn)網(wǎng)格內(nèi)設(shè)備功耗下降和網(wǎng)格間頻率復(fù)用;再次，嚴(yán)格發(fā)射機(jī)與接收機(jī)管理制度，降低設(shè)備間干擾，營造穩(wěn)定有序的共享環(huán)境;最后，通過用戶分級(jí)和授權(quán)頻譜接入，實(shí)現(xiàn)頻譜資源跨行業(yè)、跨領(lǐng)域、多業(yè)務(wù)用戶共享。

建立大帶寬的頻譜劃分規(guī)則。我國現(xiàn)行的頻譜規(guī)劃采用的是窄帶細(xì)分、單業(yè)務(wù)獨(dú)享的方式，這在一定程度上導(dǎo)致了人為的頻譜緊缺和利用率低下問題。構(gòu)建我國“頻譜高速公路”，應(yīng)在科學(xué)選擇頻譜高速公路的運(yùn)行頻段的基礎(chǔ)上，采用大帶寬頻譜劃分。大帶寬頻譜劃分，能避免業(yè)務(wù)量大的用戶因頻譜資源不夠而導(dǎo)致的業(yè)務(wù)請(qǐng)求拒絕，也能避免業(yè)務(wù)量小的用戶頻譜資源的浪費(fèi)，有利于容納各種兼容性的應(yīng)用以及各種適合寬帶的新技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)共享同一頻段，提高頻譜整體利用率。同時(shí)，大帶寬頻譜是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)幕A(chǔ)，而且寬帶頻譜還有助于減少鄰道干擾，保持鄰道的兼容性。

實(shí)行小區(qū)制網(wǎng)格化管理模式。構(gòu)建我國“頻譜高速公路”，對(duì)“頻譜高速公路”頻譜資源應(yīng)實(shí)施小區(qū)制網(wǎng)格化管理。小區(qū)制網(wǎng)格化管理在地理空間上更加容易實(shí)現(xiàn)給定頻譜的重復(fù)使用，同時(shí)有利于降低網(wǎng)格內(nèi)設(shè)備功率，防止設(shè)備間干擾，有效增加用戶容量?？梢?，實(shí)現(xiàn)“頻譜高速公路”頻譜資源小區(qū)制網(wǎng)格化管理，可以極大地提高資源的綜合利用效率。從另一方面來講，“頻譜高速公路”主要為“最后一公里”通信提供頻譜資源保障，解決短距離頻譜接入問題，小區(qū)制網(wǎng)格化管理也契合了“頻譜高速公路”的特點(diǎn)。

嚴(yán)格發(fā)射機(jī)/接收機(jī)管理制度。在“頻譜高速公路”的頻譜管理決策過程中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)性能是需要重點(diǎn)考慮的因素之一。在“頻譜高速公路”中，應(yīng)強(qiáng)化發(fā)射機(jī)和接收機(jī)性能的管理，確定頻譜高速公路中可以接受的干擾水平(即允許一定程度的干擾，規(guī)定合理的保護(hù)等級(jí))和需采取的干擾抑制措施。通過對(duì)頻譜高速公路設(shè)置一定的準(zhǔn)入條件，在清晰、透明、有效的共享規(guī)則和條件基礎(chǔ)上，通過頻譜高速公路核心系統(tǒng)可靠的共享配置來降低各設(shè)備間的干擾，為用戶創(chuàng)造一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

同時(shí)，“頻譜高速公路”運(yùn)行的是頻譜共享無線電設(shè)備，其射頻工作參數(shù)是動(dòng)態(tài)調(diào)整的，因此需要調(diào)整我國現(xiàn)行的無線電設(shè)備型號(hào)核準(zhǔn)政策，進(jìn)一步放寬無線電技術(shù)發(fā)展的政策約束，有效促進(jìn)超寬帶、低功耗、動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)整的無線電設(shè)備的研制、生產(chǎn)與應(yīng)用，促進(jìn)無線電技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展。無線電管理部門可將頻譜共享無線電設(shè)備工作參數(shù)與應(yīng)用范圍限定在某特定條件中，建立包含設(shè)備共享工作頻段、發(fā)射功率可調(diào)等級(jí)、可選調(diào)制方式、占用帶寬范圍等內(nèi)容的型號(hào)數(shù)據(jù)庫。

實(shí)施用戶分級(jí)和授權(quán)頻譜接入策略。“頻譜高速公路”不是清除原有頻譜用戶重新確立新規(guī)則，而是在保持原有用戶基本使用權(quán)益的基礎(chǔ)上確立新的共享，然后在演進(jìn)過程中逐步引導(dǎo)原有用戶向新規(guī)則過度?？紤]到確保原有頻譜用戶基本使用權(quán)益的需要，同時(shí)考慮到接入“頻譜高速公路”各類頻譜用戶的重要程度和肩負(fù)的不同職責(zé)，需要在“頻譜高速公路”中建立用戶分級(jí)接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用戶的鑒權(quán)。用戶分級(jí)接入系統(tǒng)將“頻譜高速公路”用戶劃分為三個(gè)等級(jí)，做到“保障一級(jí)、滿足二級(jí)、兼顧三級(jí)”，實(shí)現(xiàn)頻譜資源跨行業(yè)、跨領(lǐng)域、多業(yè)務(wù)用戶共享。

在技術(shù)上，為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜管理和動(dòng)態(tài)共享，需要引入共享授權(quán)頻譜接入管理單元，作為信息和控制交換的節(jié)點(diǎn)，記錄各頻段的注冊(cè)使用情況，裁決不同用戶在共享頻段的接入和使用。如圖所示：

頻譜接入管理單元是泛在的(與頻譜管理網(wǎng)格相契合的網(wǎng)格化模式部署，一個(gè)頻譜接入管理單元管理一個(gè)或幾個(gè)網(wǎng)格)，確保用戶在不同時(shí)間、地點(diǎn)都能可靠地從頻譜接入管理單元獲得授權(quán)。頻譜接入管理單元可依托現(xiàn)有公眾通信基礎(chǔ)設(shè)施部署，或者重新規(guī)劃部署。各個(gè)頻譜接入管理單元進(jìn)行互聯(lián)，構(gòu)成我國“頻譜高速公路”頻譜接入網(wǎng)絡(luò)。

重點(diǎn)解決三大問題

構(gòu)建我國“頻譜高速公路”，主要是通過新的頻譜管理政策框架，建立頻譜接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(頻譜高速公路頻譜接入網(wǎng)絡(luò))，實(shí)現(xiàn)無線電用戶動(dòng)態(tài)有序共用頻譜資源，實(shí)現(xiàn)頻譜高效利用。其中需要重點(diǎn)解決以下問題。

一是建立清晰透明的頻譜共享規(guī)則。頻譜共享規(guī)則，即允許用戶進(jìn)行頻譜共享的通用規(guī)則。共享規(guī)則不僅包括頻譜管理的相關(guān)政策，還包括實(shí)現(xiàn)頻譜動(dòng)態(tài)共享接入的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、通用協(xié)議、基本流程、發(fā)展規(guī)范、異常處理等應(yīng)用策略。為所有用戶建立清晰透明的共享規(guī)則，是構(gòu)建我國頻譜高速公路的基礎(chǔ)，是用戶進(jìn)行設(shè)備研發(fā)并最終實(shí)現(xiàn)頻譜接入的先決條件。同時(shí)，清晰透明的共享規(guī)則將有利于形成具有共同責(zé)任的用戶群，有利于在一個(gè)公平的環(huán)境中促進(jìn)用戶競爭。簡而言之，清晰透明的共享規(guī)則，是頻譜高速公路的“基本法”。在構(gòu)建我國頻譜高速公路中，可以組建政、產(chǎn)、學(xué)、研、用各環(huán)節(jié)共同參與的技術(shù)聯(lián)盟或行業(yè)協(xié)會(huì)，開展頻譜共享聯(lián)合研究和技術(shù)攻關(guān)，開展行業(yè)服務(wù)，推進(jìn)共享規(guī)則的制定和標(biāo)準(zhǔn)化等工作。

二是科學(xué)選擇頻譜高速公路的頻段。從理論上來講，頻譜高速公路均可以適應(yīng)于當(dāng)前大多數(shù)無線電應(yīng)用業(yè)務(wù)工作的頻段。但考慮到一個(gè)新模式從推出到成熟運(yùn)用需要一個(gè)發(fā)展過程，因此應(yīng)科學(xué)確定一個(gè)示范性頻段用于我國第一條頻譜高速公路，通過試驗(yàn)試點(diǎn)發(fā)現(xiàn)未曾預(yù)計(jì)的問題，進(jìn)一步完善相關(guān)規(guī)范和體制。

從技術(shù)上分析，應(yīng)從3個(gè)層面考慮我國第一條頻譜高速公路的使用頻段。第一，應(yīng)具有足夠帶寬和連續(xù)性，頻譜高速公路實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的多業(yè)務(wù)寬帶共享，因此，應(yīng)盡量選擇連續(xù)的寬帶頻譜;第二，應(yīng)遵守國際、國內(nèi)用頻準(zhǔn)則，國際電信聯(lián)盟制定了《無線電規(guī)則》，我國頒布了《無線電管理?xiàng)l例》、《無線電頻率劃分規(guī)定》等，各業(yè)務(wù)要適應(yīng)國內(nèi)外頻譜使用的有關(guān)規(guī)定;第三，要選擇技術(shù)可行性高、兼容性好且回收效率高的頻段。頻譜高速公路頻段的選擇存在與現(xiàn)有無線電業(yè)務(wù)的兼容共存問題，考慮到對(duì)現(xiàn)有用戶的保護(hù)，應(yīng)該選擇現(xiàn)有業(yè)務(wù)受保護(hù)條件相對(duì)較低、易于兼容共存的頻段。此外，基于經(jīng)濟(jì)角度考慮頻譜高速公路的頻段，也可以考慮通過市場(chǎng)手段選擇經(jīng)濟(jì)回報(bào)率高的頻段。

三是突破重點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)。構(gòu)建我國“頻譜高速公路”，還需利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟重點(diǎn)研究多業(yè)務(wù)多用戶在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中頻譜最優(yōu)決策、可用頻譜感知、頻譜共享等關(guān)鍵技術(shù)問題。例如，在頻譜感知過程中，探測(cè)器受限于硬件特性，如何提升大帶寬范圍的感知能力，如何在與接收機(jī)沒有交互的同時(shí)，精確估計(jì)接收機(jī)所在的地理位置信息等;在頻譜決策過程中，無線電環(huán)境瞬息萬變，如何保證作頻譜決策時(shí)，數(shù)據(jù)仍然實(shí)時(shí)有效;不同用戶服務(wù)質(zhì)量要求不同，如何保證其正常需求等;在頻譜共享中，高優(yōu)先級(jí)用戶需要占用低優(yōu)先級(jí)用戶的頻段時(shí)，如何避免低優(yōu)先級(jí)用戶的自私占用原有頻段或者違規(guī)擅自占用未經(jīng)批準(zhǔn)的頻段，低優(yōu)先級(jí)用戶如何適應(yīng)系統(tǒng)大范圍頻段調(diào)節(jié)、無縫切換的要求等。這些都是在頻譜高速公路實(shí)現(xiàn)過程中需要攻克的難題。

當(dāng)前，我國頻譜資源日益緊張，供需矛盾日益突出。面對(duì)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國防建設(shè)中持續(xù)擴(kuò)大的頻譜資源需求，我們應(yīng)創(chuàng)新頻譜管理理念，改革當(dāng)前管理使用模式，在無線電管理工作中進(jìn)一步確立無線電頻譜動(dòng)態(tài)分配、共享使用的高級(jí)頻譜管理理念，采用網(wǎng)格化頻譜管理，大帶寬的頻譜劃分規(guī)則，用戶分級(jí)和授權(quán)頻譜接入等策略促進(jìn)頻譜資源的高效利用，以適應(yīng)未來新的技術(shù)發(fā)展和頻譜應(yīng)用需求。