军方商界竞争引发频谱资源短缺 美国防部发布电磁频谱新战略

随着移动互联网时代的到来，复杂的现代军用系统的大量应用和民用移动接入高速增长，使无线数据流量呈现指数增长趋势，引发了对无线电频谱的大量需求。如何有效利用有限的频谱资源，已成为各国政府普遍关注的问题。美国国防部新近发布了《电磁频谱战略》，其战略意图是增加可用频谱，以保证在维持重要的军事能力的同时，满足商业无线通信工业对频谱资源日益增长的需求。

及时有效接入电磁频谱是美军现代化军事斗争的先决条件

为开展现代化军事斗争，美国军方需能够及时有效地进行电磁频谱接入。

开展现代化军事斗争的先决条件是能够及时有效地进行电磁频谱接入。同时，大量消费者通过无线方式进行数据访问，也带动了全球无线宽带行业对频谱资源需求的显著增长。军方和商业界对有限频谱资源的激烈竞争，改变了全球频谱资源的应用现状和发展前景。从未来发展的角度出发，为了平衡用频需求，各国将不得不综合考虑国家安全与经济发展，以平衡用频需求。

美国的国家实现军事战略目标是确保随时随地接入频谱，以完成军事任务。为了实现这一战略，将通过路线图和行动计划提出实施和监督战略目标发展所需的各项具体措施和相应的管理框架。此外，路线图和行动计划将解决实现战略目标所需要的其他基础性活动指南（如人员教育和培训等）。这种战略和相关的路线图以及行动计划将定期更新，以满足军方不断变化的频谱需求和电磁环境变化的需要。

电磁频谱战略的首要要求是要能顺利完成任务，这需要有充足的电磁频谱资源及能够成功接入频谱的电磁环境。美国国防部清醒地意识到，无论在哪里发生军事行动，电磁环境都将变得越来越拥挤和复杂。美国国防部需要积极应对这些挑战，保证战时作战人员能够随时随地接入频谱。

为了满足作战指挥需要，顺利完成任务，美国军方需要适应不断变化的电磁环境。因此，美国国防部必须改进频谱接入方式，在不降低自身用频性能的前提下，尽力减少敌方使用频谱的能力。为了满足战时用频需要，美国国防部使用的电磁应用系统必须更加高效、灵活及具有极强的适应性。

除了这些改进以外，美国国防部必须与国内外频谱监管机构密切合作，确保这种高效、灵活和适应性强的频谱操作能力被授权使用。同时还要加强管理，使用问责制框架强制国防部遵守与用频技术相关的规定。将所有既定的组织组成一个综合的项目组，为高效完成任务提供可行性建议，帮助军方实现电磁频谱战略目标。充分利用现有的管理机构，如国防采办委员会和科技论坛等，保证频谱资源以最合理的方式被利用。

无线数据流量指数式增长引发对无线电频谱大量需求

美国军方和商界对有限频谱资源激烈竞争，引发频谱资源短缺问题。

美军在电磁环境中的所有功能都通过频谱依赖系统（Spectrum-Dependent System，简称SDS）实现。要想有效应用这些依靠频谱的系统，美国国防部需要开展联合电磁频谱作战，实现频谱接入和电磁环境控制。

一、美国国防部对频谱资源的需求显著增长

不论是基层部队，还是高级指挥官都希望在最短的时间内得到尽可能多的作战信息，这样就导致美国国防部对频谱资源的需求显著增长。基层部队更希望得到大量的频谱资源，例如，每个士兵都希望在战场上及时感知周围的战场环境信息，这样就产生了更多的无线网络链接。随着复杂的现代军事系统大量涌现，大量频谱需求也随之产生，例如用无人机收集、监测和侦察战场环境，在更远距离内检测更小和更隐蔽的目标，武器系统越来越复杂，复杂的操作需要极高的数据传输速率。

此外，对手在指挥、控制、通信、操作计算机、信息查询（ISR）、简易爆炸装置和武器系统方面的进步，也要求美国发展、部署和整合复杂的电子攻击机（EA）、电子支持（ES）和电子保护（EP）装置，然而这一切都需要应用大量的频谱资源。美国也面临着一个潜在的问题，即新出现的商业无线应用使用的任何波段，都可能被对手利用，因此美国国防部必须通过测试、训练和使用电子对抗（EW）系统来应对敌人采用简易爆炸装置进行的破坏行动。

二、无线宽带应用需求的增长，增加了各方重新分配频谱的需求

在全球范围内，消费者对无线通信设备的需求迅猛增长，移动通信网络流量急速增加。据美国联邦通信委员会（FCC）估计，到2014年年底，无线宽带运营商将需要额外增加275MHz频谱才能满足数据传输增长的需要。

当前，美国政府和国会正在考虑采取增加可用频谱的方法来满足不断增长的频谱需求。这些频谱包括重新利用美国联邦政府专用的无线宽带频谱。总统科学技术顾问委员会最近的一项研究强调，美国需要加强开发和应用新的频谱共享技术，因为无线电系统从原有频段转移到新频段需要花费大量的金钱和时间。

为了向无线宽带网络提供额外的频谱，全球其他国家也正在采取与美国类似的行动。例如，国际电信联盟已将分配无线宽带频谱的工作提上议事日程，因为2015年国际电信联盟在世界无线电通信大会的任务就是协调使用国际商业无线通信频段。另外，由于频谱资源急剧紧张，军方可能很快就会失去其原先专有的部分频段。

三、频谱接入方式亟须改革

消费者对大量移动数据信息的需求，激发了无线宽带技术革命。虽然运营商正在努力通过寻找创造性的方法来满足这一巨大的频谱需求，例如，通过采用低功率、不需授权的WiFi热点等，但他们仍然需要进一步改进这些方法，以便继续开发通信能力更强的无线通信设备和应用程序。因此，在某些方面国防部还有机会利用商业技术和无线服务来满足频谱需求。此外，国防部在频谱技术研发上的投资反过来将有利提高商业创新能力，这种高效的用频方式有助于美国无线生态环境建设。

美国国防部和整个无线应用领域都认为，伺机使用频谱资源（Opportunistic use of spectrum）是最有前途的方法之一。军方正在考虑利用认知无线电（Cognitive Radio，简称CR）技术来实现伺机使用频谱资源这一目标，认知无线电技术不但可以有效提升频谱感知能力，而且可以丰富地理定位数据库。虽然在美国政府和运营商使用的频段上通过动态共享技术或其他类似技术接入频谱会给无线监管部门带来很大的监管压力，但美国军方却有可能通过这些技术获得频谱接入机会。

美国防部采取措施应对将出现的全球性频谱资源短缺问题

美国国防部通过一系列措施，来应对将出现的频谱资源短缺问题。

美国国防部将采取以下战略和战术目标，应对从现在开始到2020年将出现的全球性频谱资源短缺问题。

一、提高开发频谱依赖系统的能力，提升频谱资源利用率

1.加速提升用频技术研发

美国国防部将研发更加成熟、先进和经济实用的用频技术，以增加频谱接入机会。采用新技术不仅可以提高频谱资源利用率，而且能够将一部分频谱接入需求转移到空闲频段。美国军方还将研发新的无线技术应用环境，并通过建模、模拟和测试等方法评估新技术，来检验当各种攻击、拒绝访问、干扰和欺骗出现时，先进技术在性能和技术方面存在的漏洞。

2.加快频谱共享及频谱接入技术研发

当前美国军方正在努力通过技术创新来解决实现频谱共享过程中所遇到的问题，例如，有害干扰带来的风险等。美国国防部将针对一些有应用前途的技术，建立相应的措施和标准，在保证军方正常工作的前提下，提高这些技术的可用性。美国国防部还将在不影响系统工作效率和保障军方工作安全运行的基础上，加强对可共享频谱的识别及加强对临域频带的协调能力。

3.培养军用频谱资源的商业服务能力

美国国防部将评估如智能手机和第四代无线通信设备等产品的商业功能，还将参与有关无线创新方面的国内、国际及行业标准制定组织的活动，在新兴技术的研发和应用方面进行合作，包括推行商用无线系统中确保国家安全的优先机制，共同开发新兴无线技术及相关应用。国防部断言在频谱技术领域进行军事投资将有利于商业创新，并且对军方和国家无线生态系统有益。

二、增强使用军用频谱的灵活性

1.开发接近实时频谱操作的能力

通过研发相应的设备和技术，量化频谱需求和电磁环境，识别和降低频谱短缺问题和可能影响频谱操作的区域性问题，美国国防部将发展能接近实时管理SDS的能力。同时加强防止有害电磁干扰，提高频谱感知能力，阻止敌人使用频谱资源的能力和整合频谱管理、网络运营、电子战、网络空间和智能操作的能力。

2.加强无线电设备预识别、预测和减轻有害干扰的能力

为在拥堵和复杂的电磁环境中更加有效地进行电磁频谱操作，美国国防部将提高自身在频谱规划和操作过程中预测、识别和减轻有害干扰的能力。这些能力包括：实施先进的抗干扰技术，战场干扰检测技术，上报进程、执法政策和决议机制等。通过与NTIA、FCC和业界其他成员开展广泛合作，对非战场环境下的有害干扰做出及时准确的检测和管理。

3.通过修改政策、法律法规和相关标准，实现多个设备间的频谱共享

用频和监管政策的不断变化是以提高频谱接入能力为前提的。军方在制定频谱政策时，要全面评估和判断各方参与频谱共享机制的动机，及时发现其中存在的潜在风险，制定完善的共享协议。内容包括，修改国防部使用频谱资源的规章制度，加强军方与NTIA、FCC和业界其他成员的合作，共同制定和执行全面、灵活的用频规则，增强SDS的频谱接入能力。

三、提升对现行的频谱管理和政策发生变化时的反应能力

1.提升国防部评估监管建议的能力

国内外监管以及政策变化对军方及时完成任务会产生潜在的影响，因此提升工作能力有利于准确评估这种潜在影响。军方工作能力的提升，直接体现在对影响的评估结果中，因此需要通过设计成本评估框架，预测再利用频谱资源所需的成本。为了减少由技术、操作、成本和进度的变化对国防部所需评估时间等方面的影响，需要积极研究用频过程中用频设备和操作流程的变化情况。

2.扩大国防部对规章制度和政策探讨的参与程度和贡献

美国国防部将通过设计能够被军方和其他利益集团接受的替代方案来减轻监管和政策建议变化带来的影响。从国家安全角度考虑，由监管和政策变化而引发的对国家安全的威胁，不应超出国防部的承受能力；从经济效益角度考虑，由政策变化所消耗的资金成本和时间成本必须是各方都可以接受的。