浅析美军频谱管理

浅析美军频谱管理

频域管理主要包括规划管理、频率设备管理、频率站管理和频率使用管理等环节。在这项工作中，我们描述了美国光谱管理系统的结构。目前美军频谱管理的主要特点是管理程序不断改进,识别和解决频谱管理问题的方式更加主动。1规划机构的设置当前美军频谱管理的基本框架如图1所示,其机构大致分3个部分:频谱管理理事会(SMD):隶属于负责网络信息综合的国防部助理部长办公室(OASDNII),负责为国防部的频谱相关问题提供解决方案和监督功能;国防频谱办公室(DSO):隶属于国防信息系统署,负责提供频谱资源并帮助制定战略性的频谱规划;各兵种的频谱管理办公室(SMOs):负责各兵种的频谱管理。此外,联合频谱中心在频谱管理中也起着重要作用,它隶属于国防信息系统署,作为美军电磁兼容性问题分析的中心,支持统一指挥,并负责频谱管理工具的开发。另外,美军还设有一些常设工作组以处理频谱使用中出现的一些特殊事宜。参谋长联席会议主席(CJCS)在频谱运作问题上代表作战指挥司令员对国防部(DoD)频谱事宜提供指导。军事通信电子局(MCEB)负责协调国防部各部门之间、国防部与其它政府部门或代理机构之间、国防部与其它国家代表之间关于军事通信电子方面的事宜,为DoD各部门提供作战指导和方向,为DoD及其下属部队提供有关军事通信电子方面的建议和帮助,将那些需要高层关注的通信电子方面的问题上报给DoD信息官政务会主官。多数DoD频谱运作问题都通过MCEB的频率专门小组(FP)来处理。2规划程序更加丰富全球频谱需求不断增长,美军转型能否成功取决于依赖频谱的通信和传感技术的开发利用,用频系统将大量增加。美军推行的是全球战略,他们积极改进其频谱管理的政策和程序以应对不断变化的环境。这次改革最明显的特点是更加强调规划,充分考虑频谱需求以减少开发新系统的风险,并且确保有合适的频谱供未来作战使用。美军的频谱管理规划程序分三部分:(1)战略规划:确保国内外频谱划分都能支持本规划的要求;(2)系统获取过程中的可支持性规划:确保新系统有可供使用的频谱;(3)作战规划:确保战场频谱资源的可用性。2.1企业如何参与进一步的频谱划分和分配美军在战略层次上的频谱规划主要包括:(1)目前美军采取什么措施来紧跟技术的发展,对未来频谱划分和分配的相关事宜如何计划;(2)美军如何参与一些决定频谱划分和分配的国内讨论;(3)如何参加有关频谱指配的国际讨论。2.1.1新能源对国内分配的影响,对所有一个频率的重新划分,如果思从美国国内来看,为保护美军的通信能力,除判定哪些系统需要置换以及重新划分这些业务所需经费外,有必要从当前及未来通信能力丧失的角度,详细说明频谱重新划分后有可能出现的问题。同样,如果美军需要频谱分配以支持其未来的作战需求,也应该从作战能力方面来说明其要求。在研究频谱是否支持新系统的过程中,美军首先确定能从重新划分中获益,然后根据频率划分以及在哪里使用该划分来采取行动。为得到舆论支持,美军从开始就要求有技术研究作坚实后盾。如果只影响国内的频谱划分,那么参与该过程的机构将是负责联邦政府专用频带的NTIA;如果影响的是共享频带,参与机构就是FCC;如果对国内划分进行重新分配,参与机构就是国会;如果提议影响到邻国,那么该提议要通过双边协商来解决;如果提议将影响到国际分配,就需作为一个议程提到世界无线电通信大会(WRC)上来讨论。对频谱划分做点改动可能需要几年时间,在此期间,美军需要对参与机构和将受到影响的频谱用户做好协调工作。2.1.2联邦制下的时期提交频谱划分建议在全美有三个途径:NTIA、FCC和国会,其中国会提议影响力最大。要想使美军的建议引起国会的注意,就要准备详尽的提议理由,并且从减少可用频谱意味着丧失作战能力的角度加以详细阐述。2.1.3理想国的组织机构国际频谱划分通过WRC来确定和变动。美国国防部积极争取参与一些国际会议,以期提高其国际地位和影响力。DoD和NTIA都有一个机构专门准备国际会议,即NTIA的无线电大会小组委员会(RCS)和MCEBFP的国际常设工作组(IPWG)。如图2所示,每层都准备一些席位,并期望每次会议都能将他们的一个席位向前推进一层,因此,NTIARCS中的DoD人员将推荐并支持在IPWG中形成并由MCEB核准的DoD席位。2.2频谱的可支持性既然美军想在全球使用频谱,就需在拟使用的地区寻找足够的频谱来支持系统的运作。困难是多数频段都已占用,而且频率的划分、分配和指配在不同地区、不同国家、甚至同一个国家内都不一样,如:(1)B-2轰炸机雷达在指定频带内极有可能干扰高级用户;(2)增强型定位报告系统及态势感知数据链无法用于德国或韩国;(3)全球鹰SATCOM数据链使用专用的非政府频带,这意味着如果希望以一种与该频带的高级用户互不干扰的模式运行的话,全球鹰只能用于美国及其领地;(4)购买的商用射频识别系统不能用于欧洲某些国家。以上这些沉痛的教训是目前美军重新制定频谱可支持性规划的原动力,其目的是减少系统在拟运行地区无法使用的风险。频谱认证和频谱可支持性始终是系统获取需考虑的基本因素,这次规划更加强调这两个因素并使之贯穿整个程序。美军最近关于电磁频谱管理和使用的政策清楚表明:如果不能确保电磁频谱支持某一装备或系统的研发、试验和应用,任何频谱依附装备或系统都不允许研发或购买。要求系统获取团体严格按照可支持系统的要求,在系统的研发试验和评估之前或期间对整个过程进行监督。频谱的可支持性规划主要包含以下几个方面的要求:(1)紧跟技术创新的步伐。美军频谱管理机构及时了解频谱应用中出现的问题以及为美军系统预见的技术中出现的变化。频谱管理机构与科技部门和研发团体间密切合作,熟知频谱划分的人士了解新系统如何使用频谱,以便帮助研发人员识别支持这些系统的合适频段,确定那些必须通过战略规划来提交的问题。(2)与联合性能综合开发系统和获取程序进行整合。为获取频谱可支持系统,美军拟将频谱管理程序结合到联合性能综合开发系统和获取程序中。图3显示了这一获取框架。在论证阶段,先将频谱可支持性分析和其它任务放在过程中,此阶段最能影响频谱可支持系统的开发生产。开发使用商业现货技术。购买现成的系统比研发要快得多,但其频谱可支持性却很成问题,因为无法在研发阶段提出频谱可支持性要求。尽管这种系统运行很好,但因限于专用模式和非政府频带,从而限定美军用户只能使用非干扰模式。最糟糕的情况是拟使用这些系统的装备已购买,而主权国却无法提供系统拟使用频段。所有这些都使DoD认识到:在购买商业现货系统之前也要鉴定和评估其频谱可支持性。(3)频谱可支持性分析。频谱可支持性分析是对那些影响频谱可支持性的危险因素进行评估,包括:1)对战场空间的性能评估。评估用于同一战场空间内与其它系统一起获取的系统间的相互影响,识别这些系统是否电磁兼容,也评估系统使用的频谱能否提供该系统所需的理想性能;2)对已计划的作战区域的评估。确定全球范围内使用该系统的区域,并对这些区域的重要性进行等级划分,划分等级有助于确定频段的使用等级;3)对主权国的规范和程序的评估。在全球拟使用该系统的不同地区,对已提议的频段目前的频谱划分、分配和指配情况加以确定。对预期的频谱可支持性以及使用该系统的可能进行评估;4)对未来全球频谱划分的评估。从当前的频谱使用情况展望未来的发展趋势,并试图判定这些趋势是否超出了系统拟使用的频谱可用性。(4)频谱认证。为确保工作频段和业务类型与相应的国家和国际频率划分表一致,装备应符合应用标准、规范、规程、指示和条例,核准基金来采购或研发用频装备。美军要求其所有的用频装备和系统都要进行频谱认证,并且在规划或论证阶段、试验阶段、研发阶段、应用阶段都要认证。(5)与主权国协调。驻外作战司令部负责协调主权国的频谱提供事宜,理想情况是主权国能协助美作战司令部寻找到最佳可用频段,并且系统开发应用时能提供此频段。然而,主权国往往有自己的工作程序和困难,从而增加了系统开发应用的风险。2.3基于规划的频谱需求作战规划包括:(1)确定作战所需频段。确定频段需求包括汇总频谱依附系统、确定获取理性性能所需的频段频谱数量。程序很复杂,因为大部分规划都牵扯到制定一个可支持通信需求的通信计划,频谱需求随规划的进展而确定;(2)与主权国协调特殊的频谱需求,通常需外交方面的支持;(3)给用户和系统分配频率。对战时用频人员、系统和地点划分优先次序。这一过程可自然识别哪些操作还存在严重问题,然后再重新确定作战频段。作战规划是个循环过程,不断地构筑DoD作战所需的能力。3系统使用的信道常用的频谱管理程序是频率指配而不是划分,频率指配有两种:与采购新系统同步进行;识别现有系统中可以使用的信道。频谱运作包括协调频率指配,以供现有装备支持军事作战和训练时使用。假定部队装备能够在拟使用地区指配到一部分频谱,那么获取指配或使用许可证牵扯到用户间的协调,以及与当地频率管理办公室的协调。以下是不同情况下用频装备获取频率指配的基本程序。3.1限定的范围美国大陆的频谱管理有两个特点:一是频谱的划分、分配和指配早已确定,频谱规划必须在这些限定范围内进行;二是如果对频谱的需求超过了已确定的指配,国家频谱管理组织——FCC和NTIA——必须进行干涉。3.1.1频管办办这些场所通常有几套指配频率,并设有频管办。用频人员必须与频管办协商,如果基地现有频率不能满足用户需求,基地频管办将向上级机关提出申请。3.1.2加拿大的频率和频率当军事机构计划在某基地以外,但位于基地射程以内的地方使用装备时,他们需与该区域的频管员(AFC)协调频率的使用问题。美国共有8个AFC,每个都服务于一个兵种,并负责一个地区。行政上AFC对其军事部门负责,而在政策指导方面却对MCEB负责。AFC的任务是确保其它用户的频谱使用不干扰基地的任何频谱依附系统。联邦航空管理局(FAA)负责操作空中通信控制系统。该任务所使用的频率和频段有: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,需要使用上述频率或频段中的某一频率的军事机构必须与FAA进行协调。加拿大边界地区的常规频率指配和超过90天的临时频率指配都由部级无线电咨询委员会与加拿大政府协调。少于90天的指配由各兵种的频谱管理办公室与加拿大国防部协调。3.2作战部门的协调在他国使用频谱时,频率用户通过其总司令部同战场上的相应作战部门协调。部队将其请求呈递给战场频谱指导部门,作战司令员负责与战场所在国家协调频率支持事宜。3.3基于频谱的干扰分解作战空间频谱管理(BSM)规划是确定作战使用的频段,然后分配给作战人员以获取最大的战斗力。BSM描述的范围包括管理战场频谱使用的所有程序。BSM有4个特点:频谱的分配、频率指配的分发、对受限频率的识别、出现干扰问题时的解决方法。通常,执行特殊任务时要组建一支联合作战部队(JTF),部队包括制定和管理作战任务的所有参谋人员。在J-6参谋机构中,指挥、控制、通信与计算机系统理事会是JTF的频谱管理实体(JSME)。JSME的主要职责是确保指定的JTF军事力量能够使用到足够的频谱以执行任务。JTF司令员负责指配频率,但通常委派JSME来实施,JSME再进一步将该责任委派给基层指挥员。JSME根据频谱需求和可用频谱情况,先同战场所在国充分协商,然后根据各部队的需求、可供使用的频段、用频装备的地点分布和传输特性等给基层指挥员分配频谱。得到分配后,基层指挥员根据修订的战场通信电子操作指南(CEOI)系统,再以同样的方式给用户指配频率。基层指挥员向JSME提供他们自己的CEOI,并汇报估计要使用的关键频率。JSME根据关键频率信息、战场国和其他频谱用户的关键频率将这些CEOI并入联合部队的CEOI,并制定一个共同的联合限制频率表(JRFL)。JRFL汇总这些对作战国和战场国来说最关键的频谱使用信息,将其分类后提供给电子战部队,以便他们避开干扰或避免干扰关键的友邻系统。使用频谱XXI工具将所有频谱指配和受限的频谱信息并入一个数据库。该工具可帮助确定频谱指配是否有冲突,如有冲突,下级司令部或参战部队的频谱管理人员将努力解决。对这种问题的解决有可能牵扯到改变频率指配、分隔指配有冲突的用户、安排分时共享、或使用一些技术来解决。如果还不能解决问题,就只能由较高层的指挥官来做决定,牺牲其中的一方。通常,将决定权授予司令部作战参谋(J3)。J3根据频谱支持能力或任务的重要性来做出决定。用频系统难免受到一定的干扰,干扰可能来自友邻信源、主权国或相邻国家的信源、敌人的干扰发射台。美军有一种用于战术和卫戍部队的联合频谱干扰分解(JSIR)程序,受干扰的系统用户首先向JSIR陈述所受的影响,由JSIR确定干扰源和干扰系统的位