淺析美軍頻譜管理

淺析美軍頻譜管理

頻域管理主要包括規(guī)劃管理、頻率設(shè)備管理、頻率站管理和頻率使用管理等環(huán)節(jié)。在這項(xiàng)工作中，我們描述了美國光譜管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。目前美軍頻譜管理的主要特點(diǎn)是管理程序不斷改進(jìn),識別和解決頻譜管理問題的方式更加主動。1規(guī)劃機(jī)構(gòu)的設(shè)置當(dāng)前美軍頻譜管理的基本框架如圖1所示,其機(jī)構(gòu)大致分3個部分:頻譜管理理事會(SMD):隸屬于負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)信息綜合的國防部助理部長辦公室(OASDNII),負(fù)責(zé)為國防部的頻譜相關(guān)問題提供解決方案和監(jiān)督功能;國防頻譜辦公室(DSO):隸屬于國防信息系統(tǒng)署,負(fù)責(zé)提供頻譜資源并幫助制定戰(zhàn)略性的頻譜規(guī)劃;各兵種的頻譜管理辦公室(SMOs):負(fù)責(zé)各兵種的頻譜管理。此外,聯(lián)合頻譜中心在頻譜管理中也起著重要作用,它隸屬于國防信息系統(tǒng)署,作為美軍電磁兼容性問題分析的中心,支持統(tǒng)一指揮,并負(fù)責(zé)頻譜管理工具的開發(fā)。另外,美軍還設(shè)有一些常設(shè)工作組以處理頻譜使用中出現(xiàn)的一些特殊事宜。參謀長聯(lián)席會議主席(CJCS)在頻譜運(yùn)作問題上代表作戰(zhàn)指揮司令員對國防部(DoD)頻譜事宜提供指導(dǎo)。軍事通信電子局(MCEB)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)國防部各部門之間、國防部與其它政府部門或代理機(jī)構(gòu)之間、國防部與其它國家代表之間關(guān)于軍事通信電子方面的事宜,為DoD各部門提供作戰(zhàn)指導(dǎo)和方向,為DoD及其下屬部隊(duì)提供有關(guān)軍事通信電子方面的建議和幫助,將那些需要高層關(guān)注的通信電子方面的問題上報(bào)給DoD信息官政務(wù)會主官。多數(shù)DoD頻譜運(yùn)作問題都通過MCEB的頻率專門小組(FP)來處理。2規(guī)劃程序更加豐富全球頻譜需求不斷增長,美軍轉(zhuǎn)型能否成功取決于依賴頻譜的通信和傳感技術(shù)的開發(fā)利用,用頻系統(tǒng)將大量增加。美軍推行的是全球戰(zhàn)略,他們積極改進(jìn)其頻譜管理的政策和程序以應(yīng)對不斷變化的環(huán)境。這次改革最明顯的特點(diǎn)是更加強(qiáng)調(diào)規(guī)劃,充分考慮頻譜需求以減少開發(fā)新系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn),并且確保有合適的頻譜供未來作戰(zhàn)使用。美軍的頻譜管理規(guī)劃程序分三部分:(1)戰(zhàn)略規(guī)劃:確保國內(nèi)外頻譜劃分都能支持本規(guī)劃的要求;(2)系統(tǒng)獲取過程中的可支持性規(guī)劃:確保新系統(tǒng)有可供使用的頻譜;(3)作戰(zhàn)規(guī)劃:確保戰(zhàn)場頻譜資源的可用性。2.1企業(yè)如何參與進(jìn)一步的頻譜劃分和分配美軍在戰(zhàn)略層次上的頻譜規(guī)劃主要包括:(1)目前美軍采取什么措施來緊跟技術(shù)的發(fā)展,對未來頻譜劃分和分配的相關(guān)事宜如何計(jì)劃;(2)美軍如何參與一些決定頻譜劃分和分配的國內(nèi)討論;(3)如何參加有關(guān)頻譜指配的國際討論。2.1.1新能源對國內(nèi)分配的影響,對所有一個頻率的重新劃分,如果思從美國國內(nèi)來看,為保護(hù)美軍的通信能力,除判定哪些系統(tǒng)需要置換以及重新劃分這些業(yè)務(wù)所需經(jīng)費(fèi)外,有必要從當(dāng)前及未來通信能力喪失的角度,詳細(xì)說明頻譜重新劃分后有可能出現(xiàn)的問題。同樣,如果美軍需要頻譜分配以支持其未來的作戰(zhàn)需求,也應(yīng)該從作戰(zhàn)能力方面來說明其要求。在研究頻譜是否支持新系統(tǒng)的過程中,美軍首先確定能從重新劃分中獲益,然后根據(jù)頻率劃分以及在哪里使用該劃分來采取行動。為得到輿論支持,美軍從開始就要求有技術(shù)研究作堅(jiān)實(shí)后盾。如果只影響國內(nèi)的頻譜劃分,那么參與該過程的機(jī)構(gòu)將是負(fù)責(zé)聯(lián)邦政府專用頻帶的NTIA;如果影響的是共享頻帶,參與機(jī)構(gòu)就是FCC;如果對國內(nèi)劃分進(jìn)行重新分配,參與機(jī)構(gòu)就是國會;如果提議影響到鄰國,那么該提議要通過雙邊協(xié)商來解決;如果提議將影響到國際分配,就需作為一個議程提到世界無線電通信大會(WRC)上來討論。對頻譜劃分做點(diǎn)改動可能需要幾年時(shí)間,在此期間,美軍需要對參與機(jī)構(gòu)和將受到影響的頻譜用戶做好協(xié)調(diào)工作。2.1.2聯(lián)邦制下的時(shí)期提交頻譜劃分建議在全美有三個途徑:NTIA、FCC和國會,其中國會提議影響力最大。要想使美軍的建議引起國會的注意,就要準(zhǔn)備詳盡的提議理由,并且從減少可用頻譜意味著喪失作戰(zhàn)能力的角度加以詳細(xì)闡述。2.1.3理想國的組織機(jī)構(gòu)國際頻譜劃分通過WRC來確定和變動。美國國防部積極爭取參與一些國際會議,以期提高其國際地位和影響力。DoD和NTIA都有一個機(jī)構(gòu)專門準(zhǔn)備國際會議,即NTIA的無線電大會小組委員會(RCS)和MCEBFP的國際常設(shè)工作組(IPWG)。如圖2所示,每層都準(zhǔn)備一些席位,并期望每次會議都能將他們的一個席位向前推進(jìn)一層,因此,NTIARCS中的DoD人員將推薦并支持在IPWG中形成并由MCEB核準(zhǔn)的DoD席位。2.2頻譜的可支持性既然美軍想在全球使用頻譜,就需在擬使用的地區(qū)尋找足夠的頻譜來支持系統(tǒng)的運(yùn)作。困難是多數(shù)頻段都已占用,而且頻率的劃分、分配和指配在不同地區(qū)、不同國家、甚至同一個國家內(nèi)都不一樣,如:(1)B-2轟炸機(jī)雷達(dá)在指定頻帶內(nèi)極有可能干擾高級用戶;(2)增強(qiáng)型定位報(bào)告系統(tǒng)及態(tài)勢感知數(shù)據(jù)鏈無法用于德國或韓國;(3)全球鷹SATCOM數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)褂脤Ｓ玫姆钦l帶,這意味著如果希望以一種與該頻帶的高級用戶互不干擾的模式運(yùn)行的話,全球鷹只能用于美國及其領(lǐng)地;(4)購買的商用射頻識別系統(tǒng)不能用于歐洲某些國家。以上這些沉痛的教訓(xùn)是目前美軍重新制定頻譜可支持性規(guī)劃的原動力,其目的是減少系統(tǒng)在擬運(yùn)行地區(qū)無法使用的風(fēng)險(xiǎn)。頻譜認(rèn)證和頻譜可支持性始終是系統(tǒng)獲取需考慮的基本因素,這次規(guī)劃更加強(qiáng)調(diào)這兩個因素并使之貫穿整個程序。美軍最近關(guān)于電磁頻譜管理和使用的政策清楚表明:如果不能確保電磁頻譜支持某一裝備或系統(tǒng)的研發(fā)、試驗(yàn)和應(yīng)用,任何頻譜依附裝備或系統(tǒng)都不允許研發(fā)或購買。要求系統(tǒng)獲取團(tuán)體嚴(yán)格按照可支持系統(tǒng)的要求,在系統(tǒng)的研發(fā)試驗(yàn)和評估之前或期間對整個過程進(jìn)行監(jiān)督。頻譜的可支持性規(guī)劃主要包含以下幾個方面的要求:(1)緊跟技術(shù)創(chuàng)新的步伐。美軍頻譜管理機(jī)構(gòu)及時(shí)了解頻譜應(yīng)用中出現(xiàn)的問題以及為美軍系統(tǒng)預(yù)見的技術(shù)中出現(xiàn)的變化。頻譜管理機(jī)構(gòu)與科技部門和研發(fā)團(tuán)體間密切合作,熟知頻譜劃分的人士了解新系統(tǒng)如何使用頻譜,以便幫助研發(fā)人員識別支持這些系統(tǒng)的合適頻段,確定那些必須通過戰(zhàn)略規(guī)劃來提交的問題。(2)與聯(lián)合性能綜合開發(fā)系統(tǒng)和獲取程序進(jìn)行整合。為獲取頻譜可支持系統(tǒng),美軍擬將頻譜管理程序結(jié)合到聯(lián)合性能綜合開發(fā)系統(tǒng)和獲取程序中。圖3顯示了這一獲取框架。在論證階段,先將頻譜可支持性分析和其它任務(wù)放在過程中,此階段最能影響頻譜可支持系統(tǒng)的開發(fā)生產(chǎn)。開發(fā)使用商業(yè)現(xiàn)貨技術(shù)。購買現(xiàn)成的系統(tǒng)比研發(fā)要快得多,但其頻譜可支持性卻很成問題,因?yàn)闊o法在研發(fā)階段提出頻譜可支持性要求。盡管這種系統(tǒng)運(yùn)行很好,但因限于專用模式和非政府頻帶,從而限定美軍用戶只能使用非干擾模式。最糟糕的情況是擬使用這些系統(tǒng)的裝備已購買,而主權(quán)國卻無法提供系統(tǒng)擬使用頻段。所有這些都使DoD認(rèn)識到:在購買商業(yè)現(xiàn)貨系統(tǒng)之前也要鑒定和評估其頻譜可支持性。(3)頻譜可支持性分析。頻譜可支持性分析是對那些影響頻譜可支持性的危險(xiǎn)因素進(jìn)行評估,包括:1)對戰(zhàn)場空間的性能評估。評估用于同一戰(zhàn)場空間內(nèi)與其它系統(tǒng)一起獲取的系統(tǒng)間的相互影響,識別這些系統(tǒng)是否電磁兼容,也評估系統(tǒng)使用的頻譜能否提供該系統(tǒng)所需的理想性能;2)對已計(jì)劃的作戰(zhàn)區(qū)域的評估。確定全球范圍內(nèi)使用該系統(tǒng)的區(qū)域,并對這些區(qū)域的重要性進(jìn)行等級劃分,劃分等級有助于確定頻段的使用等級;3)對主權(quán)國的規(guī)范和程序的評估。在全球擬使用該系統(tǒng)的不同地區(qū),對已提議的頻段目前的頻譜劃分、分配和指配情況加以確定。對預(yù)期的頻譜可支持性以及使用該系統(tǒng)的可能進(jìn)行評估;4)對未來全球頻譜劃分的評估。從當(dāng)前的頻譜使用情況展望未來的發(fā)展趨勢,并試圖判定這些趨勢是否超出了系統(tǒng)擬使用的頻譜可用性。(4)頻譜認(rèn)證。為確保工作頻段和業(yè)務(wù)類型與相應(yīng)的國家和國際頻率劃分表一致,裝備應(yīng)符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程、指示和條例,核準(zhǔn)基金來采購或研發(fā)用頻裝備。美軍要求其所有的用頻裝備和系統(tǒng)都要進(jìn)行頻譜認(rèn)證,并且在規(guī)劃或論證階段、試驗(yàn)階段、研發(fā)階段、應(yīng)用階段都要認(rèn)證。(5)與主權(quán)國協(xié)調(diào)。駐外作戰(zhàn)司令部負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)主權(quán)國的頻譜提供事宜,理想情況是主權(quán)國能協(xié)助美作戰(zhàn)司令部尋找到最佳可用頻段,并且系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用時(shí)能提供此頻段。然而,主權(quán)國往往有自己的工作程序和困難,從而增加了系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)。2.3基于規(guī)劃的頻譜需求作戰(zhàn)規(guī)劃包括:(1)確定作戰(zhàn)所需頻段。確定頻段需求包括匯總頻譜依附系統(tǒng)、確定獲取理性性能所需的頻段頻譜數(shù)量。程序很復(fù)雜,因?yàn)榇蟛糠忠?guī)劃都牽扯到制定一個可支持通信需求的通信計(jì)劃,頻譜需求隨規(guī)劃的進(jìn)展而確定;(2)與主權(quán)國協(xié)調(diào)特殊的頻譜需求,通常需外交方面的支持;(3)給用戶和系統(tǒng)分配頻率。對戰(zhàn)時(shí)用頻人員、系統(tǒng)和地點(diǎn)劃分優(yōu)先次序。這一過程可自然識別哪些操作還存在嚴(yán)重問題,然后再重新確定作戰(zhàn)頻段。作戰(zhàn)規(guī)劃是個循環(huán)過程,不斷地構(gòu)筑DoD作戰(zhàn)所需的能力。3系統(tǒng)使用的信道常用的頻譜管理程序是頻率指配而不是劃分,頻率指配有兩種:與采購新系統(tǒng)同步進(jìn)行;識別現(xiàn)有系統(tǒng)中可以使用的信道。頻譜運(yùn)作包括協(xié)調(diào)頻率指配,以供現(xiàn)有裝備支持軍事作戰(zhàn)和訓(xùn)練時(shí)使用。假定部隊(duì)裝備能夠在擬使用地區(qū)指配到一部分頻譜,那么獲取指配或使用許可證牽扯到用戶間的協(xié)調(diào),以及與當(dāng)?shù)仡l率管理辦公室的協(xié)調(diào)。以下是不同情況下用頻裝備獲取頻率指配的基本程序。3.1限定的范圍美國大陸的頻譜管理有兩個特點(diǎn):一是頻譜的劃分、分配和指配早已確定,頻譜規(guī)劃必須在這些限定范圍內(nèi)進(jìn)行;二是如果對頻譜的需求超過了已確定的指配,國家頻譜管理組織——FCC和NTIA——必須進(jìn)行干涉。3.1.1頻管辦辦這些場所通常有幾套指配頻率,并設(shè)有頻管辦。用頻人員必須與頻管辦協(xié)商,如果基地現(xiàn)有頻率不能滿足用戶需求,基地頻管辦將向上級機(jī)關(guān)提出申請。3.1.2加拿大的頻率和頻率當(dāng)軍事機(jī)構(gòu)計(jì)劃在某基地以外,但位于基地射程以內(nèi)的地方使用裝備時(shí),他們需與該區(qū)域的頻管員(AFC)協(xié)調(diào)頻率的使用問題。美國共有8個AFC,每個都服務(wù)于一個兵種,并負(fù)責(zé)一個地區(qū)。行政上AFC對其軍事部門負(fù)責(zé),而在政策指導(dǎo)方面卻對MCEB負(fù)責(zé)。AFC的任務(wù)是確保其它用戶的頻譜使用不干擾基地的任何頻譜依附系統(tǒng)。聯(lián)邦航空管理局(FAA)負(fù)責(zé)操作空中通信控制系統(tǒng)。該任務(wù)所使用的頻率和頻段有:190~285kHz,285~435kHz,510~535kHz,74.8~75.2MHz,108~121.9375MHz,123.5875~128.8125MHz,132.0125~136MHz,328.6~335.4MHz,978~1020MHz,1030MHz,1031~1087MHz,1090MHz,1104~1146MHz,1157~1213MHz,1215~1400MHz,2700~2900MHz,5000~5250MHz,9000~9200MHz,需要使用上述頻率或頻段中的某一頻率的軍事機(jī)構(gòu)必須與FAA進(jìn)行協(xié)調(diào)。加拿大邊界地區(qū)的常規(guī)頻率指配和超過90天的臨時(shí)頻率指配都由部級無線電咨詢委員會與加拿大政府協(xié)調(diào)。少于90天的指配由各兵種的頻譜管理辦公室與加拿大國防部協(xié)調(diào)。3.2作戰(zhàn)部門的協(xié)調(diào)在他國使用頻譜時(shí),頻率用戶通過其總司令部同戰(zhàn)場上的相應(yīng)作戰(zhàn)部門協(xié)調(diào)。部隊(duì)將其請求呈遞給戰(zhàn)場頻譜指導(dǎo)部門,作戰(zhàn)司令員負(fù)責(zé)與戰(zhàn)場所在國家協(xié)調(diào)頻率支持事宜。3.3基于頻譜的干擾分解作戰(zhàn)空間頻譜管理(BSM)規(guī)劃是確定作戰(zhàn)使用的頻段,然后分配給作戰(zhàn)人員以獲取最大的戰(zhàn)斗力。BSM描述的范圍包括管理戰(zhàn)場頻譜使用的所有程序。BSM有4個特點(diǎn):頻譜的分配、頻率指配的分發(fā)、對受限頻率的識別、出現(xiàn)干擾問題時(shí)的解決方法。通常,執(zhí)行特殊任務(wù)時(shí)要組建一支聯(lián)合作戰(zhàn)部隊(duì)(JTF),部隊(duì)包括制定和管理作戰(zhàn)任務(wù)的所有參謀人員。在J-6參謀機(jī)構(gòu)中,指揮、控制、通信與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)理事會是JTF的頻譜管理實(shí)體(JSME)。JSME的主要職責(zé)是確保指定的JTF軍事力量能夠使用到足夠的頻譜以執(zhí)行任務(wù)。JTF司令員負(fù)責(zé)指配頻率,但通常委派JSME來實(shí)施,JSME再進(jìn)一步將該責(zé)任委派給基層指揮員。JSME根據(jù)頻譜需求和可用頻譜情況,先同戰(zhàn)場所在國充分協(xié)商,然后根據(jù)各部隊(duì)的需求、可供使用的頻段、用頻裝備的地點(diǎn)分布和傳輸特性等給基層指揮員分配頻譜。得到分配后,基層指揮員根據(jù)修訂的戰(zhàn)場通信電子操作指南(CEOI)系統(tǒng),再以同樣的方式給用戶指配頻率?；鶎又笓]員向JSME提供他們自己的CEOI,并匯報(bào)估計(jì)要使用的關(guān)鍵頻率。JSME根據(jù)關(guān)鍵頻率信息、戰(zhàn)場國和其他頻譜用戶的關(guān)鍵頻率將這些CEOI并入聯(lián)合部隊(duì)的CEOI,并制定一個共同的聯(lián)合限制頻率表(JRFL)。JRFL匯總這些對作戰(zhàn)國和戰(zhàn)場國來說最關(guān)鍵的頻譜使用信息,將其分類后提供給電子戰(zhàn)部隊(duì),以便他們避開干擾或避免干擾關(guān)鍵的友鄰系統(tǒng)。使用頻譜XXI工具將所有頻譜指配和受限的頻譜信息并入一個數(shù)據(jù)庫。該工具可幫助確定頻譜指配是否有沖突,如有沖突,下級司令部或參戰(zhàn)部隊(duì)的頻譜管理人員將努力解決。對這種問題的解決有可能牽扯到改變頻率指配、分隔指配有沖突的用戶、安排分時(shí)共享、或使用一些技術(shù)來解決。如果還不能解決問題,就只能由較高層的指揮官來做決定,犧牲其中的一方。通常,將決定權(quán)授予司令部作戰(zhàn)參謀(J3)。J3根據(jù)頻譜支持能力或任務(wù)的重要性來做出決定。用頻系統(tǒng)難免受到一定的干擾,干擾可能來自友鄰信源、主權(quán)國或相鄰國家的信源、敵人的干擾發(fā)射臺。美軍有一種用于戰(zhàn)術(shù)和衛(wèi)戍部隊(duì)的聯(lián)合頻譜干擾分解(JSIR)程序,受干擾的系統(tǒng)用戶首先向JSIR陳述所受的影響,由JSIR確定干擾源和干擾系統(tǒng)的位