[發明專利]基于無線電環境地圖和用戶分級的智能頻譜管理網絡架構

有效

• 申請號: 201510368885.5
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN105163318B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 李偉;譚海峰;李景春;楊淼;國志
• 申請（專利權）人: 國家無線電監測中心
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04B17/382
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

本發明是一種基于無線電環境地圖和用戶分級的智能頻譜管理網絡架構，屬于無線通信領域。該網絡架構包括中心數據庫、無線電環境地圖數據采集和處理單元、頻譜接入管理單元、探測器網絡單元和分級用戶網絡單元；中心數據庫包含無線電管理數據庫和運用支撐平臺數據庫；分級用戶網絡單元由分級用戶構成，高級別用戶享有優先接入和隨時用頻的權利；探測器網絡單元提供實時采集數據經無線電環境地圖數據采集和處理單元形成無線電環境地圖數據上傳給中心數據庫；頻譜接入管理單元利用中心數據庫為用戶動態分配頻譜資源。利用本發明網絡架構，可獲得全面準確可靠的用戶頻譜實時使用情況，通過對用戶實行分級接入，實現不同用戶高效動態地共享頻譜資源。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種基于無線電環境地圖和用戶分級的智能頻譜管理網絡架構，可用于頻譜共享的無線異構網絡中。

背景技術

長期以來，世界各國主要采取行政審批的方式對無線電頻譜資源進行分配和指配，即為每個無線網絡固定分配頻段，并對該頻段具有長期的絕對排他使用權。這種頻譜資源分配模式便于操作，易于管理，能有效解決用戶間的電磁干擾，充分保護合法頻率用戶的權益。

美國聯邦通訊委員會的權威監測報告表明，在已授權的頻段內存在大量的“白色空間”(White Space)，在給定的地理區域，低于3GHz的頻段內頻譜占用率還不足35％。我國無線電管理部門發現調頻廣播全國平均頻段統計占用度為32.9％，平均頻段統計占用度最低的省份僅為14.02％。對講通信全國平均頻段統計占用度為8.19％，平均頻段統計占用度最低的省份僅為0.82％。綜合來看，這些頻段的整體利用率都非常低。然而，在行政審批分配的方式下，不論無線網絡業務量大小，都只能使用自己的頻段，其它任何網絡不允許使用。因此，這種靜態、固定、單一的頻譜資源分配模式不可避免地造成頻譜資源的大量浪費。

與此同時，國民經濟各行業、各領域對頻譜資源的需求不斷增長。一方面，廣電、民航、交通、鐵路、氣象、電力、電信等部門和行業在促進自身行業信息化、自動化、智能化建設和發展的過程中，越來越多地依賴無線電技術進行改造升級、提高生產效率和保障生產安全。尤其是電信行業表現尤為突出，預測表明到2020年我國公眾移動通信頻譜需求為1350-1810MHz，但是我國目前為公眾移動通信系統只規劃了687MHz，這意味著第五代移動通信系統(5G)的頻譜缺口將十分巨大。

另一方面，新興行業用頻快速擴張。“感知中國”、智慧城市等戰略的推進，云計算、物聯網、大數據等新一代信息技術的集成應用，帶動了我國電子商務、智能交通等一大批新興行業的迅猛發展，頻譜需求總量將增加數倍。據美國研究機構Forrester預測，到2020年物聯網業務與現有人與人的通信互聯比例將達到30:1，即可能從60億人口擴展到500億乃至更多的機器和物體。在可用的、好用的頻譜資源幾乎分配殆盡的情形下，物聯網頻譜需求的解決難度甚至遠大于5G。

綜上可知，提高頻譜使用效率、緩解用頻矛盾已經迫在眉睫，是當前業界重點攻關的目標之一。針對頻譜使用浪費和用頻矛盾突出的問題，業界的研究主要集中在兩個方向上。一是集中式的動態頻譜共享方法，核心在于利用不同無線網絡業務流量在相同時間或地理區域的負相關性，實現兩個或多個無線網絡的頻譜共享。這種方法的缺陷主要在于，對共享的無線網絡之間業務流量的相關性要求較高，同時，當共享的多個無線網絡業務流量較低時，頻譜利用率仍然將會不高。二是分布式的動態頻譜共享方案，核心在于能準確而快速地探測到可用的頻譜資源，比如白頻譜。用于協調頻譜資源使用的信令信道的獲取以及可靠傳輸機會的識別是該方法成敗的關鍵所在。

發明內容

鑒于上述現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種基于無線電環境地圖和用戶分級的智能頻譜管理網絡架構，實現不同網絡不同業務動態有序地共享頻譜資源，從而有效地提高頻譜使用效率，極大地緩解用頻矛盾，充分體現頻譜資源的經濟價值。

本發明的一種基于無線電環境地圖和用戶分級的智能頻譜管理網絡架構，包括：