[发明专利]基于无线电环境地图和用户分级的智能频谱管理网络架构

说明书

本发明是一种基于无线电环境地图和用户分级的智能频谱管理网络架构，属于无线通信领域。该网络架构包括中心数据库、无线电环境地图数据采集和处理单元、频谱接入管理单元、探测器网络单元和分级用户网络单元；中心数据库包含无线电管理数据库和运用支撑平台数据库；分级用户网络单元由分级用户构成，高级别用户享有优先接入和随时用频的权利；探测器网络单元提供实时采集数据经无线电环境地图数据采集和处理单元形成无线电环境地图数据上传给中心数据库；频谱接入管理单元利用中心数据库为用户动态分配频谱资源。利用本发明网络架构，可获得全面准确可靠的用户频谱实时使用情况，通过对用户实行分级接入，实现不同用户高效动态地共享频谱资源。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于无线电环境地图和用户分级的智能频谱管理网络架构，可用于频谱共享的无线异构网络中。

背景技术

长期以来，世界各国主要采取行政审批的方式对无线电频谱资源进行分配和指配，即为每个无线网络固定分配频段，并对该频段具有长期的绝对排他使用权。这种频谱资源分配模式便于操作，易于管理，能有效解决用户间的电磁干扰，充分保护合法频率用户的权益。

美国联邦通讯委员会的权威监测报告表明，在已授权的频段内存在大量的“白色空间”(White Space)，在给定的地理区域，低于3GHz的频段内频谱占用率还不足35％。我国无线电管理部门发现调频广播全国平均频段统计占用度为32.9％，平均频段统计占用度最低的省份仅为14.02％。对讲通信全国平均频段统计占用度为8.19％，平均频段统计占用度最低的省份仅为0.82％。综合来看，这些频段的整体利用率都非常低。然而，在行政审批分配的方式下，不论无线网络业务量大小，都只能使用自己的频段，其它任何网络不允许使用。因此，这种静态、固定、单一的频谱资源分配模式不可避免地造成频谱资源的大量浪费。

与此同时，国民经济各行业、各领域对频谱资源的需求不断增长。一方面，广电、民航、交通、铁路、气象、电力、电信等部门和行业在促进自身行业信息化、自动化、智能化建设和发展的过程中，越来越多地依赖无线电技术进行改造升级、提高生产效率和保障生产安全。尤其是电信行业表现尤为突出，预测表明到2020年我国公众移动通信频谱需求为1350-1810MHz，但是我国目前为公众移动通信系统只规划了687MHz，这意味着第五代移动通信系统(5G)的频谱缺口将十分巨大。

另一方面，新兴行业用频快速扩张。“感知中国”、智慧城市等战略的推进，云计算、物联网、大数据等新一代信息技术的集成应用，带动了我国电子商务、智能交通等一大批新兴行业的迅猛发展，频谱需求总量将增加数倍。据美国研究机构Forrester预测，到2020年物联网业务与现有人与人的通信互联比例将达到30:1，即可能从60亿人口扩展到500亿乃至更多的机器和物体。在可用的、好用的频谱资源几乎分配殆尽的情形下，物联网频谱需求的解决难度甚至远大于5G。

综上可知，提高频谱使用效率、缓解用频矛盾已经迫在眉睫，是当前业界重点攻关的目标之一。针对频谱使用浪费和用频矛盾突出的问题，业界的研究主要集中在两个方向上。一是集中式的动态频谱共享方法，核心在于利用不同无线网络业务流量在相同时间或地理区域的负相关性，实现两个或多个无线网络的频谱共享。这种方法的缺陷主要在于，对共享的无线网络之间业务流量的相关性要求较高，同时，当共享的多个无线网络业务流量较低时，频谱利用率仍然将会不高。二是分布式的动态频谱共享方案，核心在于能准确而快速地探测到可用的频谱资源，比如白频谱。用于协调频谱资源使用的信令信道的获取以及可靠传输机会的识别是该方法成败的关键所在。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种基于无线电环境地图和用户分级的智能频谱管理网络架构，实现不同网络不同业务动态有序地共享频谱资源，从而有效地提高频谱使用效率，极大地缓解用频矛盾，充分体现频谱资源的经济价值。

本发明的一种基于无线电环境地图和用户分级的智能频谱管理网络架构，包括：