重大活动无线电管理的挑战与对策

重大活动无线电管理的挑战与对策

0重大活动电磁管理任务艰随着科学技术的进步和社会的进步，无线通信被广泛应用于社会生活的各个领域，发挥着重要作用。特别是在一些重要活动中，由于大量无线设备的密集连接，重要活动的无线管理任务极其困难。我们认为,通过构建重大活动无线电管理系统,对电磁频谱进行高效合理的管理,将会极大地促进重大活动无线电管理工作的开展。1规划协调,合理分配,落实安全保障重大活动是指在首都或其他大型城市举办的有国家领导人出席的政治和社会活动以及影响较大的文化体育、经济、商贸等活动,如上海合作组织峰会、海南博鳌经济论坛、奥运会、世博会、国庆庆典等。随着重大活动的信息化程度日益增高,对各类无线电业务的依赖也日益增强,无线电管理工作面临巨大挑战。在重大活动中,安全保卫、应急指挥、竞赛组织、计时记分、电视转播、新闻报道、公众通信等多个无线通信系统在同一区域内进行工作,用频设备众多,频率需求巨大,电磁环境复杂,如果缺乏有效的无线电管理,将难以保证各种无线电设备的正常使用。因此,在大型活动中,必须对无线电频谱资源进行规划协调、科学分配,充分合理地利用有限的频谱资源,及时消除各种无线电干扰,确保各类无线电业务的有效、安全进行。重大活动无线电管理是安全保障的重要组成部分。在诸如奥运会等重大活动中,近百位国家元首、政府首脑参加,多国运动员的参与以及几十亿观众的观看,对无线电安全保障提出了更高的要求。消除各种无线电干扰,确保重点用频安全,已成为无线电管理者肩负的重要使命。如今,各国在举办重大活动时,都要设立专门的组织,周密部署,全面管控,最大限度避免或减少各种有害干扰,保证电磁环境安全。当今,我国在重大活动无线电管理工作中的普遍做法是构建临时的无线电管理机构,调集大量无线电管理设备和专业人员,建立相应机制,制定可靠方案,发布相关规定,实施严格管理,确保了各项重大活动的无线电安全,积累了宝贵的经验。从长远来看,如果能开发一套完善的重大活动无线电管理系统,不仅可以满足无线电管理的要求,全面保障无线电使用安全,还可以减少准备时间,节省开支费用,提高管理效率。2重要活动的无线管理特点从无线电管理工作在重大活动中所担负的任务出发,重大活动无线电管理具有以下特点:2.1时间跨度长,电磁环境复杂与平时无线电管理工作相比,重大活动中用频设备多且使用相对集中,专用通信系统交织,保障范围广,保障时间跨度长,电磁环境复杂。如在2008年北京奥运会期间,共保障42个场馆,审批频率21000多条;上海世博会期间,估计累计有约8000组频率同时启用,相关无线电设备数量达20万台。面对如此繁重的任务,缺乏一套总体的频谱管理系统,单靠人工完成频率的监测、规划、分配和对各种实时信息的处理,是非常困难的。2.2监控管理时间集中在重大活动中,特别是在类似奥运会开幕式等场合,在一定空间和时间内多个传感器、光声电设备、移动设备和专用通信网等同时工作,同一时间所涉频率达几百组,工作频段从长波到微波,发射功率从几瓦到几千瓦,而此时要进行全频段、全时段和实时性的监控管理,时间紧迫,任务繁重。特别是关键时刻的干扰排除,必须在短时间内完成对干扰的分析、定位、排除等工作,这对整体的管理工作效率提出了较高的要求。2.3动态频率分配难以满足动态频率需求电磁频谱的特性涉及时域、空域、频域、能域四维空间,每一个领域的环境变动都可能会影响到用频安全。在重大活动期间,除了电视转播、新闻报道、公众通信等无线电业务外,各种高新声光电设备也大量使用,使得电磁环境复杂多变,静态的频率分配方式难以满足动态的频率需求。因此,必须对电磁环境的变化及时感知,快速反应,实时调整频率分配,以保障通信的迅速、准确与不间断。2.4强化从从监测、分析到应用的能力重大活动无线电安全保障工作,对无线电管理部门的综合管理能力提出了很高的要求。在重大活动中,无线电管理部门要有全面的监测能力,能为频率分配提供准确数据,能对重点频率进行可靠的预警监测;要有较高的工程技术分析能力,能就不同业务对信道的不同要求,提供优选频率;要有强大的应对和处置突发事件的能力,一旦发生干扰能做到及时定位和迅速查处。2.5干扰和协调的原则协调工作包括频率协调和业务协调。当新的无线电台投入使用或者需要进行新的频率指配时,需要考虑新使用的频率与已分配使用的频率之间是否存在有害干扰,并及时进行协调。同时,在重大活动的无线电管理中,管理内容多,任务分工细,下设单位多,使得内外协调量大。如在2008年北京奥运会中,联席会议办公室下设综合组、场馆组、频率组、监测组、检测组和执法组6个组,以及17个无线电管理团队,在出现突发干扰信号时,就需要6个组以及部分无线电团队相互协调,同时展开工作。3建立先进的无线电管理系统在重大活动中,众多无线电设备密集交织,电磁环境复杂多变,临时性用频需求会时有出现,这就要求无线电管理工作能够适应动态的需求变化,在一定范围内能自适应地调整频谱分配方案,进行实时的无线电管理,即在电磁环境极其复杂而电磁频谱资源相对有限的条件下,对电磁频谱需求进行预先估测,对电磁环境进行不间断监测,实时指配电磁频谱,确保频谱资源的有效使用。实时无线电管理是一项复杂的系统工作,包括频谱分析、频谱分配、频谱监测和频谱使用评估等重要环节,仅凭频谱监测车的简单组合和传统的人工、半机械化管理模式远远达不到要求。要为重大活动提供良好的无线电安全保障,必须建立先进的重大活动无线电管理系统,利用电磁频谱工程理论,综合频谱管理、监测测向等无线电管理业务,通过一定的硬件平台和软件程序,运用信息技术、计算机技术、网络技术和现代管理技术等,实现无线电管理的自动化、实时化、精确化。无线电管理系统是无线电管理的重要技术支撑手段,对于提高无线电管理水平和工作效率具有十分重要的意义。军队园地图1是重大活动无线电管理系统的模块组成和工作流程,该系统由信息获取模块、分析决策模块、管理应用模块三部分组成。信息获取模块根据任务特点和分析决策、管理应用模块的信息需求,对管理信息、监测信息、探测信息等进行采集,将有用信号传输给分析决策模块,经过工程分析和决策分析,管理应用模块根据分析决策的结果,形成相关报告并采取相应的措施。系统3个模块之间的信息与指令传输不是单向的。例如,当用频受到干扰时,管理应用模块向分析决策模块、信号采集模块发出指令,要求进一步采集干扰信息,分析干扰原因,再由管理应用模块给出解决方案。以下对各个功能模块的主要功能和工作流程进行简要介绍。3.1确定使用的信息领域实施无线电管理活动的首要前提是能否全面、准确获取系统所需信息。系统获取的信息主要包括无线电管理活动之前的管理信息和无线电管理活动中的实时监测信息、探测信息。(1)管理信息,为无线电管理决策提供数据支持。在无线电管理活动实施之前,根据举办活动的地理位置、活动需求、活动特点等,确定包括指挥调度、表演团队、新闻媒体等部门的用频需求、设备信息(载频、发射机功率、频率容限、带宽等)以及用频的优先等级等辅助决策信息。(2)无线电监测信息,主要包括空中电磁信号频谱特征参数(频率、带宽、功率密度、调制参数)、频谱占用(频带占用、单个频率占用或繁忙时段)、可用频率、电磁环境态势和无线电辐射源的方位信息等。无线电监测信息是无线电管理活动中实时信息的主要组成部分。通过无线电监测数据,无线电管理部门才能掌握电磁频谱占用情况、干扰信号特征等,为后续的管理工作做好数据准备。(3)无线电探测信息,即有关电离层变化的情况。通过对电离层的实时探测,为短波频率的预报、管理和最佳频率的选用提供技术支持,实现短波频率的预报和管理。3.2初步分析结果频谱信息分析决策模块是无线电管理系统的核心,通过综合管理信息、监测数据和探测统计数据,利用频谱工程分析和管理分析模块,完成电磁兼容性(EMC)分析运算、链路性能分析、频率分配可行性计算等,按照电磁频谱空间的多维参量模型进行划分,给出包括频率分配、使用时间、保护频率、禁用频率、电磁态势分布情况等内容的初步分析结果,如图2所示。同时,电磁环境瞬息万变,分析决策过程还要根据获取的变化信息,实时更新分析决策的结果。当然,系统的分析决策部分可以在一定程度上嵌入“政策捷变(policy-agile)”的概念,即约束分析决策的政策是动态变化的。系统决策所参考的协议规定,不再完全固定嵌入系统中,而是开放的。在不同的使用环境下,它将随重大活动类型、用频时间和用频位置的变化在一定范围内进行更新,这样可满足不同的无线电管理需求,提高无线电管理系统的实用性。3.3频率指配、干扰处理管理应用模块的主要功能就是包括对申请表、许可证、报告等业务的处理;根据分析决策模块的分析结果制定频率分配表、限制性频率表和显示活动区域内的电磁环境态势;与分析决策模块协作,完成频率指配、频率管制和对有害干扰的处理。对频率的指配、管制和对电磁干扰的处理是管理应用部分的难点。(1)频率指配过程重要用户的临时用频以及在某一频段无法使用的情况下,需要进行频率指配。系统支持频率自动指配,首先根据用频对象的重要权限,判断频率指配的必要性。当需要进行频率指配时,系统在数据库中搜索现有频率,显示频率分配计划、规定的设备类型、计划的业务、操作类型等信息,并进行指配频率与已用频率的电磁干扰(EMI)计算,最后由系统择优选择或者由管理人员根据显示结果进行指配。如果在一个特定的频率区域中不可能找到一个可用的频率,那么系统将进一步利用频谱工程分析工具,帮助管理人员按地理区域划分定位一个可用的频率,或者可以按运行时间段的不同共享一个频率。(2)干扰处理过程当系统通过自动检测发现存在用频冲突或者用户上报出现电磁干扰时,系统根据干扰处理指令对干扰信号进行监测定位,并将收集到的综合信息送干扰识别与特征提取单元,实现对干扰的频率、频带、发射功率和调制特性等特征的提取,进行电磁兼容分析、干扰分析,进而报告干扰情况、确定干扰级别并选择干扰解决方案。系统将根据干扰情况、受干扰设备周围的地理区域等,进行干扰抑制隔离,或者选择新的频率,或者由管理人员进行干扰源排除、频率征用等。干扰处理流程见图3。(3)频率管制过程频率管制主要是根据用频的轻重缓急和重大活动的阶段特性,综合