韓將星

(吉林省延邊朝鮮族自治州工業(yè)和信息化局無線電監(jiān)測站，延吉 133199)

0 引言

面向B5G/6G時代，無線電頻譜需求日益增多，空中無線電電磁環(huán)境變得日益復雜，這對無線電監(jiān)管來說是一個巨大的挑戰(zhàn)?！秶覠o線電管理規(guī)劃(2016—2020年)》明確提出：“管資源、管臺站、管秩序，服務經(jīng)濟社會發(fā)展、服務國防建設、服務黨政機關，突出做好重點無線電安全保障工作”為總體要求，聚焦頻譜資源管理核心職能，著力完善監(jiān)管體系建設，升級國家無線電管理應急指揮調(diào)度中心。我國無線電監(jiān)管體系正加快追趕時代發(fā)展的步伐，逐漸走向一體化、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化方向發(fā)展，各地區(qū)一體化無線電監(jiān)測網(wǎng)建設進展日益凸顯，建設需求也日益增高。針對上述發(fā)展態(tài)勢，本文從當前我國無線電監(jiān)測網(wǎng)應用及研究現(xiàn)狀入手，初步分析面向B5G/6G的無線電監(jiān)測網(wǎng)建設需求，為未來無線電監(jiān)測網(wǎng)發(fā)展提供參考建議。

1 無線電監(jiān)測網(wǎng)應用及研究現(xiàn)狀

無線電監(jiān)測網(wǎng)包括固定站、機動式移動監(jiān)測車/移動站、便攜式監(jiān)測設備、監(jiān)測型無人機等，隨著信息技術的發(fā)展，其種類越來越多樣化、智能化以及網(wǎng)聯(lián)化。為深入分析面向B5G/6G的無線電監(jiān)測網(wǎng)建設需求，有必要了解當前我國無線電監(jiān)測網(wǎng)最新應用現(xiàn)狀以及相關學術研究，以分析其存在的問題與改善方向。

在監(jiān)測網(wǎng)應用方面，文獻[1]介紹了基于SOA的超短波監(jiān)測一體化平臺系統(tǒng)，其主要核心功能為常規(guī)監(jiān)測測向、數(shù)據(jù)分析處理、自動化監(jiān)測、全景運維和地理信息等，實現(xiàn)國家及全省范圍內(nèi)的監(jiān)測一體化監(jiān)管。針對重大活動無線電安全保障，如重大會議場所內(nèi)的安全保衛(wèi)系統(tǒng)、衛(wèi)星直播、對講系統(tǒng)、同聲翻譯系統(tǒng)等室內(nèi)外各類無線電設備等，文獻[2]介紹了基于一體化平臺的網(wǎng)格化監(jiān)測保障系統(tǒng)，其主要功能為建立全頻段信號庫并歸類以及對監(jiān)測單元的可視化配置與三維模型上動態(tài)展示實時各會場的監(jiān)測情況，可查看頻率指派、頻率復用情況、干擾源等信息，同時可以滿足監(jiān)測月報、測向定位、干擾排查等日常監(jiān)測工作。該系統(tǒng)符合國家一體化平臺標準，以接收機分時復用、遠程集中控制、綜合數(shù)據(jù)分析的方式，滿足重大活動保障中的大區(qū)域無線電監(jiān)測。文獻[3]介紹了基于深度學習的無線電信號源移動定位方法，監(jiān)測人員僅需按照地圖上所展示的示向度態(tài)勢的引導來駕駛監(jiān)測車到達信號源位置，可迅速查除各種復雜城市環(huán)境中的干擾源，使監(jiān)測人員可以擺脫經(jīng)驗依賴，時效性強、自動化程度高。文獻[4]利用TDOA多個站點的站間協(xié)同能力完成對淹沒于底噪之中的寬帶小信號、短時/突發(fā)信號、同頻信號等進行快速協(xié)同定位。文獻[5]介紹了基于一體化平臺的航空專用監(jiān)測系統(tǒng)，其主要功能為利用航空專用監(jiān)測接收機、多路語音記錄單元和多通道控守單元等應用，可以進行智能化信號提取識別、智能預警潛在干擾、主動溯源歷史干擾等一系列操作，并自動識別航空干擾，有效提升航空干擾排查率和時效性。從上述應用可以看出，監(jiān)測網(wǎng)的性能、自動化與網(wǎng)聯(lián)化程度相比于以往的低性能、非自動化、非聯(lián)網(wǎng)式傳統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)有了許多進步，并且還帶有一定的大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等功能，初步解放了人力資源。但是，這只是提高了單一系統(tǒng)內(nèi)監(jiān)測方面的綜合性能，監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng)與臺站數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、移動站系統(tǒng)等之間的融合聯(lián)網(wǎng)應用方面仍有較大欠缺，并且大數(shù)據(jù)、人工智能等技術應用上來看，其使用范圍小，功能方面比較單一。為了進一步彌補以上問題，面向未來，學者們進行了大量相關研究。

在學術研究方面，文獻[6]為了保證重大活動場館內(nèi)外的頻率和諧共存，設計了以無線電技術監(jiān)測、臺站管理、大數(shù)據(jù)分析平臺為基礎的無線電綜合保障平臺。針對未來衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的全球性覆蓋，文獻[7]從無線電管理的角度，初步探討了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測手段，如星基監(jiān)測系統(tǒng)、陸基監(jiān)測系統(tǒng)、無人機空中監(jiān)測系統(tǒng)等。面對省級無線電監(jiān)測設施種類多、專業(yè)技術性要求高以及設備信息管理任務重等問題，文獻[8]提出了基于 SOA 架構信息化平臺的無線電監(jiān)測設施運行維護的開展思路和想法，實現(xiàn)運行維護的監(jiān)督管理與量化評估、監(jiān)測設備的全過程管理。文獻[9]提出了無線電大數(shù)據(jù)分析域的架構，對其功能、關鍵技術以及主要應用場景進行了探討。文獻[10]提出一種構建微型衛(wèi)星式監(jiān)測站的設想，其主要核心功能具有軟件無線電、認知無線電協(xié)作頻譜感知、邊緣計算、霧計算和云計算、機器學習、TDOA 定位等，并且初期可以依托現(xiàn)有通信基站站址快速布設站點，有效擴展監(jiān)測網(wǎng)的盲區(qū)覆蓋。以上學術研究面向未來提出了無線電綜合保障平臺、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測手段、基于 SOA 架構信息化平臺的設施運行維護系統(tǒng)、監(jiān)測網(wǎng)大數(shù)據(jù)綜合應用、具有認知無線電協(xié)作頻譜感知功能的微型衛(wèi)星式監(jiān)測站等設想，使監(jiān)測網(wǎng)綜合性能提高了一個臺階，更加豐富了監(jiān)測網(wǎng)的使用手段。然而，B5G/6G時代是車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、無人機、邊緣計算等新興技術應用爆發(fā)的時代，這些技術的靈活應用，給無線電監(jiān)測網(wǎng)的性能帶來較大影響。比如，移動監(jiān)測車的車聯(lián)網(wǎng)相關技術應用，無線電監(jiān)測站內(nèi)部辦公設施及各種設備管理相關物聯(lián)網(wǎng)技術應用，小型監(jiān)測型多旋翼無人機、偵查無人機、系留監(jiān)測無人機、反制型無人機應用等等，能大幅度提高無線電監(jiān)測與管理效率，并且通過5G/6G網(wǎng)絡可實現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)化與數(shù)字化，能有效應對未來的無線電電磁環(huán)境。但是，目前無線電監(jiān)測網(wǎng)領域?qū)@方面的相關學術研究相當稀少，為此，文獻[11-16]中提出了車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)測網(wǎng)、無人機等平臺結合5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、邊緣計算等新一代信息通信技術，高度融合并形成綜合一體化無線電監(jiān)測網(wǎng)，實現(xiàn)了監(jiān)測網(wǎng)整體的智能化、網(wǎng)聯(lián)化與數(shù)字化，并在文獻[17]中初步講述了6G愿景技術的同時，進一步探究其在無線電監(jiān)測站的車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)測網(wǎng)、無人機、頻譜管理等領域的應用需求?？傮w而言，5G、6G、人工智能等信息通信技術的發(fā)展，大幅度提升整體相關垂直行業(yè)的數(shù)字化進程，使各領域之間的聯(lián)系越來越緊密而融合，并向高度智能一體化方向發(fā)展，面向B5G/6G的無線電監(jiān)測網(wǎng)發(fā)展也是如此。

2 面向B5G/6G的無線電監(jiān)測網(wǎng)建設需求分析

5G商用初期基本使用300 MHz～6 GHz厘米波頻段，到B5G/6G階段，將逐步擴展到6～300 GHz為毫米波高頻段，甚至300 GHz以上太赫茲頻段。在相同的覆蓋范圍下，毫米波的基站數(shù)量為厘米波的10倍，甚至更多[18]。這說明毫米波傳輸范圍相比厘米波大大縮小，并且毫米波特性上容易受周圍環(huán)境干擾，因此，B5G/6G時代的無線電環(huán)境比目前更為復雜?，F(xiàn)在是5G厘米波基站高速建設階段，相比4G，全國范圍內(nèi)5G基站相關干擾源明顯增多。這是因為2～4 GHz的5G基站覆蓋范圍要比4G基站小很多，如果想滿足大范圍高速覆蓋，其建設數(shù)量需要遠超4G基站。5G基站開始建設以來，全國范圍內(nèi)5G相關干擾源日益增多，原因是6 GHz以下頻段的資源越來越稀缺，非法設臺設備較多，加上同等范圍內(nèi)5G基站的發(fā)射功率高于4G基站，因此很容易產(chǎn)生鄰頻或者同頻干擾，這也是建設初期不可避免的。國家無線電監(jiān)管層面正在努力協(xié)調(diào)5G基站對衛(wèi)星地球站、無線網(wǎng)橋等相鄰區(qū)域的干擾，并查除了很多此類案例。因此，面對未來B5G/6G時代的基站數(shù)量更加密集、無線電信號頻率范圍更寬以及更加復雜多變的無線電電磁環(huán)境，各種干擾源的查除、無線電監(jiān)管難度以及對無線電監(jiān)測網(wǎng)高性能技術需求肯定會比現(xiàn)在高很多。雖然目前國家無線電層面全面推進全省一體化監(jiān)測網(wǎng)建設，但仍停留在信息化建設初級階段，大部分省地市各種便攜設備、移動監(jiān)測車、固定站等設施仍然處于“信息孤島”狀態(tài)，大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、無人機等新一代信息技術得不到廣泛深入應用，相比移動通信、電網(wǎng)、鐵路、航空、智慧城市、企業(yè)等其他領域，技術方面較為落后，需努力改善。

移動通信的發(fā)展帶來諸多便利，也帶來不少麻煩。例如，無線電作弊手段從模擬傳輸演變到數(shù)傳，大型會議場所內(nèi)外無線電傳輸手段越發(fā)復雜多變，非法無人機干擾民航飛機正常起飛，5G基站數(shù)量的增多產(chǎn)生各種無線電干擾等。各種無線電干擾源的產(chǎn)生給無線電監(jiān)管帶來巨大壓力的同時，對高科技無線電監(jiān)測網(wǎng)的建設需求也不斷提高。從6G愿景上看，6G以微秒(μs)級空口時延、Tbit/s級的峰值速率、/km21000萬超海量連接、厘米量級的定位精度等[19]，進一步擴大5G性能。6G以太赫茲通信、可見光通信、動態(tài)頻譜共享、人工智能、新一代天線射頻、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、全息通信、海洋網(wǎng)絡、區(qū)塊鏈、6G定位等一系列新技術，主要應用于數(shù)字孿生、空中高速上網(wǎng)、基于全息通信的XR、新型智慧城市群、智能工廠、網(wǎng)聯(lián)機器人和自治系統(tǒng)等6G新的業(yè)務場景[17]?？梢姡?G時代的無線電電磁環(huán)境較5G時代更為復雜，傳統(tǒng)的以經(jīng)驗為主的干擾源查找方式很難適應未來B5G/6G時代的超大帶寬、動態(tài)頻譜、太赫茲通信等新型無線電電磁環(huán)境，亟需建設高精度、高分辨率、高專業(yè)化、高智能化的監(jiān)測手段。B5G/6G時代，要更注重智能化的無線電監(jiān)測網(wǎng)手段，提升監(jiān)測人員的專業(yè)程度，加強其對整體無線電電磁環(huán)境與相關專業(yè)技術設施的理解與把握。

3 思考及建議

近年來，隨著5G基站的快速推廣與無線通信技術的發(fā)展，6G以下頻譜越來越稀缺，各種干擾源隨之而來。例如，某駕?？荚囉糜趥鬏斠曨l、音頻和GPS數(shù)據(jù)的C波段微功率基站、無線網(wǎng)橋等設備對新一代氣象雷達站造成干擾[20]；距雷達站約27 km處的某工地“黑網(wǎng)橋”對航空C波段氣象多普勒雷達造成干擾[21]；使用頻率為798～823 MHz的非法手機信號放大器對某市區(qū)應急指揮調(diào)度無線通信網(wǎng)頻段為798～822 MHz的800 MHz數(shù)字集群通信基站造成干擾[22]；發(fā)射功率為220 V的L波段方向性大功率GPS干擾器對民航GPS可產(chǎn)生幾十公里外遠距離強烈干擾[23]；L波段的欺騙式無人機干擾器對GPS定位產(chǎn)生干擾[24]；900 MHz頻段鐵路道口兩邊鐵桿上的RFID發(fā)射天線設備對聯(lián)通基站上行頻段造成干擾[25]等?？梢钥闯觯行└蓴_源離受干擾地點數(shù)十公里，查找起來非常耗時耗力。還有些隱蔽性強、微功率、短距離的干擾源發(fā)射設備，因干擾信號只有在某一小部分區(qū)域出現(xiàn)且發(fā)射功率極小，徒步或者使用移動監(jiān)測車查找時，容易遺漏且排查時間過長[26]。種類繁多的干擾源嚴重影響正常無線電電磁環(huán)境秩序，對氣象、民航、鐵路、移動通信等重要領域的正常運轉造成不利影響。面向B5G/6G，如何才能更好地監(jiān)管以及快速查除無線電干擾源是需要深思與解決的一個長遠的課題。對此，提出如下建議。

3.1 動態(tài)頻譜管理方面

隨著5G的逐步推進，頻譜資源越發(fā)緊缺[27]，自然衍生出越來越多的動態(tài)頻譜。因此，為了頻譜資源的高效利用，需要構建科學、高效的動態(tài)化頻譜管理體系，有效化解頻譜資源供需矛盾。文獻[28]為有效應對日益復雜的5G、6G頻譜環(huán)境，提出了智能頻譜管理的構想及體系架構，并闡述了關鍵技術，其核心內(nèi)容為利用認知智能理論、大數(shù)據(jù)等技術打破現(xiàn)有的以授權為主的靜態(tài)頻譜分配模式，實現(xiàn)動態(tài)頻譜管理的智能化。未來，無線電監(jiān)測網(wǎng)與智能頻譜管理體系相結合，可以更好地監(jiān)管與查除干擾源。

3.2 專業(yè)人才隊伍建設方面

無線電專業(yè)隊伍人才建設是提高工作效率的重要途徑之一，特別是面向B5G/6G時代，各相關領域設施越來越融合，專業(yè)化程度越來越高，有必要加強專業(yè)人才隊伍建設的整體水準?！豆I(yè)和信息化部關于加強無線電監(jiān)測工作的指導意見》(工信部無〔2019〕57 號文件)中明確提出：無線電監(jiān)測專業(yè)人才隊伍建設水平進一步提高，人才隊伍建設進一步加強，提高對各類無線電信號發(fā)現(xiàn)、測量、分析與識別的能力。因此，各省市無線電管理機構應該積極開展專業(yè)人才隊伍建設工作，力爭進一步提高專業(yè)人員的綜合技術能力。

3.3 監(jiān)測設備性能方面

面對日益復雜的無線電電磁環(huán)境，及時更換和升級監(jiān)測設備性能至關重要。有些移動通信基站干擾，很難用以往的監(jiān)測設備快速定位或者查除。例如，PR200的門控頻譜功能能夠快速定位移動TD-LTE 干擾，有效地將TDD信號的上下行時隙分離顯示頻譜。由于TD-LTE的上行和下行信號是同一頻率，如果干擾信號出現(xiàn)在上行頻段，要想查看干擾信號的具體頻譜，必須利用PR200的“時間門”參數(shù)調(diào)整至上行子幀，使下行子幀不再顯示才能清晰地看到干擾信號源頻譜，如果接收機沒有門控頻譜功能，比如YBT、R & SFSH8等老款接收機，則很難快速定位查除[29]。

3.4 民航干擾應對措施方面

保障民航無線電免除干擾是無線電監(jiān)管重要內(nèi)容之一，民航主要干擾源有：廣電部門正規(guī)調(diào)頻廣播電臺發(fā)射機老化或者出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的帶外信號；調(diào)頻廣播頻段與民航地空通信頻段相鄰而產(chǎn)生互調(diào)干擾；民眾非法設臺造成同頻干擾；導航臺、機載應急電臺、機場跑道高桿燈等民航內(nèi)部自身設備老化或故障對航空頻段產(chǎn)生的干擾；LED 顯示大屏、大型霓虹燈、高壓輸變電線路、大功率照明燈等設備導致的干擾，其主要原因為內(nèi)部的交變電流會產(chǎn)生無規(guī)律的低功率寬帶信號電磁波并向外輻射，干擾影響范圍一般不超過幾百米[30]。

建議采取如下應對措施。一是加大航路及機場周邊電磁環(huán)境保護力度。在航路及機場周邊架設航空專用網(wǎng)格化無線電監(jiān)測網(wǎng)，例如，華日民航無線電監(jiān)測系統(tǒng)、基于一體化平臺的航空專用監(jiān)測系統(tǒng)等，24小時無間斷監(jiān)測并定期進行分析與排查，作為無線電日常工作來保障民航安全。二是研究探索民航干擾源查除方法及監(jiān)測、測向設備效能，協(xié)同相關研發(fā)企業(yè)定期提供有效依據(jù)，提升專用設備研發(fā)效率及改善其性能。三是嚴管非法無線電發(fā)射設備市場銷售，加強無線電管理法規(guī)宣傳，提高民眾合法用頻用臺的法律意識。

3.5 無線電法制建設方面

加強無線電管理法治建設，加大執(zhí)法力度，提高民眾法律意識。目前，國內(nèi)存在違法生產(chǎn)無線電產(chǎn)品、違法設臺等現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，近年來煙臺市150多家與無線電產(chǎn)業(yè)相關的大、中、小電子企業(yè)中，80% 以上的無線電產(chǎn)品屬于沒有經(jīng)過國家型號核準，未標型號核準代碼的違法生產(chǎn)設備，并且部分產(chǎn)品甚至沒有無線電頻率規(guī)劃[31]。因此，從國家層面到省地市應加大對無線電設備市場的監(jiān)管，積極開展無線電法律宣傳，防止非法設備的銷售與流動。

4 結束語

面向未來B5G/6G，隨著無線通信技術的發(fā)展，對有限頻率資源的需求量越來越大，而且5G基站、低軌道衛(wèi)星、無人機、無線網(wǎng)橋等各種無線電設備數(shù)量日益增多，使空中無線電電磁環(huán)境日益復雜，無線電監(jiān)管面臨巨大挑戰(zhàn)。面對當前發(fā)展態(tài)勢，無線電監(jiān)測網(wǎng)作為解決電磁環(huán)境秩序的有效手段，如何緊跟時代步伐更好地建設無線電監(jiān)測網(wǎng)是本文主要分析的內(nèi)容，包括無線電監(jiān)測網(wǎng)應用現(xiàn)狀、學術研究以及建設需求，并結合當前面臨的各種干擾案例提出建議，為日后的無線電監(jiān)測網(wǎng)建設與監(jiān)管提供理論參考。