本发明专利技术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。利用本发明专利技术网络架构，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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
鉴于上述现有技术所存在的问题，本专利技术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。本专利技术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:中心数据库(⑶B，Central Database)、无线电环境地图数据采集和处理单元(REMCP,Rad1 Environment Map data Collect1n and Processing unit)、步页谱接入管理单元(SAM，Spectrum Access Management unit)、探测器网络单元(SN，Sensors Network unit)和分级用户网络单元(CUN, Classified Users Network unit) 0中心数据库与无线电环境地图数据采集和处理单元连接，无线电环境地图数据采集和处理单元与探测器网络单元连接，中心数据库与频谱接入管理单元连接，频谱接入管理单元与分级用户网络单元连接，中心数据库与现有系统网络如无线电管理信息网、无线电监测数据网、国家相关政策信息网连接。所述的中心数据库主要包含无线电管理数据库和运用支撑平台数据库。无线电管理数据库指频谱数据库、台站数据库、监测数据库和卫星数据库。运用支撑平台数据库指无线电环境地图数据库、无线传播模型数据库以及地理位置信息数据库。中心数据库建有与外部现有系统网络连接的接口，用于从外部网络中获取无线电频谱使用和无线电政策相关的数据，以更新无线电管理的四个数据库。所述的无线电环境地图数据采集和处理单元用于与探测器网络单元进行数据传递和信令交互，负责收集与处理探测器网络单元传来的数据，形成准确可靠的实时无线电环境地图数据，并及时上传到中心数据库，用于无线电环境地图数据库的更新。同时，无线电环境地图数据采集和处理单元还负责管理探测器网络单元中的探测器。所述的探测器网络单元包括不同性能的探测器，是智能频谱管理网络架构的核心组成部分。它负责无线电环境参数的获取和无线发射/接收机的定位。探测器获取的数据主要有:发射/接收机的特性参数、位置信息和活动情况，无线干扰情况，信号覆盖范围等。所述的频谱接入管理单元接收分级用户的接入请求和频谱需求，向中心数据库发送分级用户信息，从中心数据库获取分级用户所处地理位置的无线电环境地图数据、无线电台站以及频谱实时使用信息，控制分级用户接入以及对分级用户进行动态频谱分配，在保证高等级用户正常用频的同时，接受其它授权用户的接入和用频。所述的分级用户网络单元由分级用户构成，不同级别用户拥有不同权限和性能参数。保证用户间互不干扰，高级别用户享有优先接入和随时用频的权利。分级用户发送接入请求和频谱需求给频谱接入管理单元。相对于现有技术，本专利技术的智能频谱管理网络架构，具有如下优点和积极效果:通过探测器网络单元测量获取的实时无线环境参数，经无线电环境地图数据采集和处理单元处理获得的无线电环境地图数据，结合无线电管理数据库存储的授权用户信息，构建的中心数据库就能为频谱接入管理单元提供全面、准确、可靠的实时信息。频谱接入管理单元利用这些信息可以全面掌握各授权用户频谱的实时使用情况(如时间占用、空间占用等)，从而为存在频谱缺口的用户做出最佳频谱分配。此外，接入智能频谱管理网络的用户实行分级接入，通过分级用户网络单元加以控制决策，高优先级用户优先接入空闲频谱资源；当高优先级用户要使用被占频段时，获得共享授权的低优先级用户必须立刻让出频段的使用权。最终，本专利技术的智能频谱管理网络架构实现不同用户动态高效有序地共享频谱资源。【附图说明】图1是本专利技术的智能频谱管理网络架构的一种实施例示意图；图2是中心数据库的结构示意图；图3是无线电环境地图信息数据获取过程示意图；图4是分级用户接入过程示意图；图5是频谱切换的过程示意图。【具体实施方式】下面结合附图来详细描述本专利技术的技术方案。本专利技术提供了一种基于无线电环境地图和用户分级接入的智能频谱管理网络架构，该网络架构实现的核心为:在智能频谱管理网络架构中配置了无线电管理的四大数据库、政策信息数据库，以及实时的无线电环境地图数据库，并融合了用户分级的思想，频谱接入管理单本文档来自技高网...
【技术保护点】
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，其特征在于：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、探测器网络单元以及分级用户网络单元；所述的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；无线电管理数据库包括频谱数据库、台站数据库、监测数据库和卫星数据库；运用支撑平台数据库包括无线电环境地图数据库、无线传播模型数据库以及地理位置信息数据库；所述的探测器网络单元包含不同性能的探测器，探测器用于无线电环境数据的获取和无线发射/接收机的定位；其中探测器获取的无线电环境数据包括：发射/接收机的特性参数、位置和活动情况，无线干扰情况，以及信号覆盖范围；所述的无线电环境地图数据采集和处理单元用于与探测器网络单元进行数据传递和信令交互，收集探测器网络单元传来的数据，处理形成实时的无线电环境地图数据并上传到中心数据库，用于无线电环境地图数据库的更新；所述的无线电环境地图数据包括无线设备数据、无线场景数据和无线环境数据，无线设备数据包括发射机信息、接收机信息和探测器信息；所述的分级用户网络单元由分级用户构成，不同级别用户拥有不同权限和性能参数，高级别用户享有优先接入和随时用频的权利；分级用户发送接入请求和频谱需求给频谱接入管理单元；所述的频谱接入管理单元接收分级用户的接入请求和频谱需求，向中心数据库发送分级用户信息，从中心数据库获取分级用户所处地理位置的无线电环境地图数据、无线电台站以及频谱实时使用信息，控制分级用户接入以及对分级用户进行动态频谱分配，在保证高等级用户正常用频的同时，接受其它授权用户的接入和用频。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，谭海峰，李景春，杨淼，国志，
申请(专利权)人：国家无线电监测中心，
类型：发明
国别省市：北京;11
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