美军电磁频谱管理体系概述
Introduction of the US Military EM Spectrum Management Architecture
总参第６３研究所 张健美 柳永祥 邱永红
摘要
介绍了美军频谱管理机构及职责，并从频谱的规划管理、用频管理以及频谱管理的系统和工具等方面阐述了美军的频谱管理体系。关键词
频谱管理；规划管理；用频管理Abstract
Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ ｆｉｒｓｔ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ＵＳ ｍｉｌｉｔａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｌａｎｎｉｎｇ， ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｕｓｅ， ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｔｏｏｌｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ＥＭ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．
Keywords
ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ；ｐｌａｎｎｉｎｇ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｕｓｅ频谱管理主要包括规划管理、用频装备管理、用频台站管理和频率使用管理等几个环节，本文从这几个方面分别叙述了美军的频谱管理体系。目前美军频谱管理的主要特点是管理程序不断改进，识别和解决频谱管理问题的方式更加主动。
各兵种的频谱管理办公室（ＳＭＯｓ） ：负责各兵种的频谱管理。
此外，联合频谱中心在频谱管理中也起着重要作用，它隶属于国防信息系统署，作为美军电磁兼容性问题分析的中心，支持统一指挥，并负责频谱管理工具的开发。另外，美军还设有一些常设工作组以处理频谱使用中出现的一些特殊事宜。
参谋长联席会议主席（ＣＪＣＳ）在频谱运作问题上代表作战指挥司令员对国防部（ＤｏＤ）频谱事宜提供指导。军事通信电子局（ＭＣＥＢ）负责协调国防部各部门之间、国防部与其它政府部门或代理机构之间、国防部与其它国家代表之间关于军事通信电子方面的事宜，为ＤｏＤ各部门提供作战指导和方向，为ＤｏＤ及其下属部队提供有关军事通信电子方面的建议和帮助，将那些需要高层关注的通信电子方面的问题上报给ＤｏＤ信息官政务会主官。多数ＤｏＤ频谱运作问题都通过ＭＣＥＢ的频率专门小组（ＦＰ）来处理。
１ 美军频谱管理机构及职责
当前美军频谱管理的基本框架如图１所示，其机构大致分３个部分：频谱管理理事会（ＳＭＤ）：隶属于负责网络信息综合的国防部助理部长办公室（ＯＡＳＤ ＮＩＩ），负责为国防部的频谱相关问题提供解决方案和监督功能；
国防频谱办公室（ＤＳＯ） ：隶属于国防信息系统署，负责提供频谱资源并帮助制定战略性的频谱规划；
２ 美军频谱规划管理
全球频谱需求不断增长，美军转型
图１
美军频谱管理机构框架
能否成功取决于依赖频谱的通信和传感
技术的开发利用，用频系统将大量增加。美军推行的是全球战略，他们积极改进其频谱管理的政策和程序以应对不断变化的环境。这次改革最明显的特点是更加强调规划，充分考虑频谱需求以减少开发新系统的风险，并且确保有合适的频谱供未来作战使用。美军的频谱管理规划程序分三部分：
（１）战略规划：确保国内外频谱划分都能支持本规划的要求；
（２）系统获取过程中的可支持性规划：确保新系统有可供使用的频谱；
（３）作战规划：确保战场频谱资源的可用性。２．１ 战略规划
美军在战略层次上的频谱规划主要包括：
（１） 目前美军采取什么措施来紧跟技术的发展，对未来频谱划分和分配的相关事宜如何计划；
（２） 美军如何参与一些决定频谱划分和分配的国内讨论；
（３） 如何参加有关频谱指配的国际讨论。
２．１．１ 预见频谱划分和分配问题
从美国国内来看，为保护美军的通信能力，除判定哪些系统需要置换以及重新划分这些业务所需经费外，有必要从当前及未来通信能力丧失的角度，详细说明频谱重新划分后有可能出现的问题。同样，如果美军需要频谱分配以支持其未来的作战需求，也应该从作战能力方面来说明其要求。
在研究频谱是否支持新系统的过程中，美军首先确定能从重新划分中获益，然后根据频率划分以及在哪里使用该划分来采取行动。为得到舆论支持，美军从开始就要求有技术研究作坚实后盾。如果只影响国内的频谱划分，那么参与该过程的机构将是负责联邦政府专用频带的ＮＴＩＡ ；如果影响的是共享频带，参与机构就是ＦＣＣ ；如果对国内划分进行重新分配，参与机构就是国会；如果提议影响到邻国，那么该提议要通过双边协商来解决；
如果提议将影响到国际分配，就需作为一个议程提到世界无线电通信大会（ＷＲＣ）上来讨论。对频谱划分做点改动可能需要几年时间，在此期间，美军需要对参与机构和将受到影响的频谱用户做好协调工作。２．１．２ 参与国内频谱划分
提交频谱划分建议在全美有三个途径：ＮＴＩＡ、ＦＣＣ和国会，其中国会提议影响力最大。要想使美军的建议引起国会的注意，就要准备详尽的提议理由，并且从减少可用频谱意味着丧失作战能力的角度加以详细阐述。
２．１．３ 参与国际频谱划分
国际频谱划分通过ＷＲＣ来确定和变动。美国国防部积极争取参与一些国际会议，以期提高其国际地位和影响力。ＤｏＤ和ＮＴＩＡ都有一个机构专门准备国际会议，即ＮＴＩＡ的无线电大会小组委员会（ＲＣＳ）和ＭＣＥＢ ＦＰ的国际常设工作组（ＩＰＷＧ）。如图２所示，每层都准备一些席位，并期望每次会议都能将他们的一个席位向前推进一层，因此，ＮＴＩＡ ＲＣＳ中的ＤｏＤ人员将推荐并支持在ＩＰＷＧ中形成并由ＭＣＥＢ核准的ＤｏＤ席位。
图２ 美国为ＷＲＣ研究频谱划分事宜的机构
２．２ 频谱可支持性规划
既然美军想在全球使用频谱，就需在拟使用的地区寻找足够的频谱来支持系统的运作。困难是多数频段都已占用，而且频率的划分、分配和指配在不同地区、不同国家、甚至同一个国家内都不一样，如：
（１） Ｂ－２轰炸机雷达在指定频带内极有可能干扰高级用户；（２） 增强型定位报告系统及态势感知数据链无法用于德国或韩国；（３） 全球鹰ＳＡＴＣＯＭ数据链使用专用的非政府频带，这意味着如果希望以一种与该频带的高级用户互不干扰的模式运行的话，全球鹰只能用于美国及其领地；
（４） 购买的商用射频识别系统不能用于欧洲某些国家。
以上这些沉痛的教训是目前美军重新制定频谱可支持性规划的原动力，其目的是减少系统在拟运行地区无法使用的风险。频谱认证和频谱可支持性始终是系统获取需考虑的基本因素，这次规划更加强调这两个因素并使之贯穿整个程序。美军最近关于电磁频谱管理和使用的政策清楚表明：如果不能确保电磁频谱支持某一装备或系统的研发、试验和应用，任何频谱依附装备或系统都不允许研发或购买。要求系统获取团体严格按照可支持系统的要求，在系统的研发试验和评估之前或期间对整个过程进行监督。
频谱的可支持性规划主要包含以下几个方面的要求：
（１）紧跟技术创新的步伐。美军频谱管理机构及时了解频谱应用中出现的问题以及为美军系统预见的技术中出现的变化。频谱管理机构与科技
部门和研发团体间密切合作，熟知频谱划分的人士了解新系统如何使用频谱，以便帮助研发人员识别支持这些系统的合适频段，确定那些必须通过战略规划来提交的问题。
（２）与联合性能综合开发系统和获取程序进行整合。为获取频谱可支持系统，美军拟将频谱管理程序结合到联合性能综合开发系统和获取程序中。图３显示了这一获取框架。在论证阶段，先将频谱可支持性分析和其它任务放在过程中，此阶段最能影响频谱可支持系统的开发生产。
开发使用商业现货技术。购买现成的系统比研发要快得多，但其频谱可支持性却很成问题，因为无法在研发阶段提出频谱可支持性要求。尽管这种系统运行很好，但因限于专用模式和非政府频带，从而限定美军用户只能使用非干扰模式。最糟糕的情况是拟使用这些系统的装备已购买，而主权国却无法提供系统拟使用频段。所有这些都使ＤｏＤ认识到：在购买商业现货系统之前也要鉴定和评估其频谱可支持性。
基金来采购或研发用频装备。美军要求其所有的用频装备和系统都要进行频谱认证，并且在规划或论证阶段、试验阶段、研发阶段、应用阶段都要认证。
（５）与主权国协调。驻外作战司令部负责协调主权国的频谱提供事宜，理想情况是主权国能协助美作战司令部寻找到最佳可用频段，并且系统开发应用时能提供此频段。然而，主权国往往有自己的工作程序和困难，从而增加了系统开发应用的风险。２．３ 作战规划
作战规划包括：
（１） 确定作战所需频段。确定频段需求包括汇总频谱依附系统、确定获取理性性能所需的频段频谱数量。程序很复杂，因为大部分规划都牵扯到制定一个可支持通信需求的通信计划，频谱需求随规划的进展而确定；
（２） 与主权国协调特殊的频谱需求，通常需外交方面的支持；
（３） 给用户和系统分配频率。对战时用频人员、系统和地点划分优先次序。这一过程可自然识别哪些操作还存在严重问题，然后再重新确定作战频段。作战规划是个循环过程，不断地构筑ＤｏＤ作战所需的能力。
图３
频谱可支持性认证的不同阶段
３ 美军用频管理
常用的频谱管理程序是频率指配而不是划分，频率指配有两种：与采购新系统同步进行；识别现有系统中可以使用的信道。
频谱运作包括协调频率指配，以供现有装备支持军事作战和训练时使用。假定部队装备能够在拟使用地区指配到一部分频谱，那么获取指配或使用许可证牵扯到用户间的协调，以及与当地频率管理办公室的协调。以下是不同情况下用频装备获取频率指配的基本程序。３．１ 美国大陆
美国大陆的频谱管理有两个特点：一是频谱的划分、分配和指配早已确定，频谱规划必须在这些限定范围内进行；二是如果对频谱的需求超过了已确定的指配，国
（３）频谱可支持性分析。频谱可支持性分析是对那些影响频谱可支持性的危险因素进行评估，包括：
１） 对战场空间的性能评估。评估用于同一战场空间内与其它系统一起获取的系统间的相互影响，识别这些系统是否电磁兼容，也评估系统使用的频谱能否提供该系统所需的理想性能；
２） 对已计划的作战区域的评估。确定全球范围内使用该系统的区域，并对这些区域的重要性进行等级划分，划分等级有助于确定频段的使用等级；
３） 对主权国的规范和程序的评估。在全球拟使用该系统的不同地区，对已提议的频段目前的频谱划分、分配和指配情况加以确定。对预期的频谱可支持性以及使用该系统的可能进行评估；
４） 对未来全球频谱划分的评估。从当前的频谱使用情况展望未来的发展趋势，并试图判定这些趋势是否超出了系统拟使用的频谱可用性。
（４）频谱认证。为确保工作频段和业务类型与相应的国家和国际频率划分表一致，装备应符合应用标准、规范、规程、指示和条例，核准
家频谱管理组织——ＦＣＣ和ＮＴＩＡ——必须进行干涉。３．１．１ 美国及其领地的永久性军事基地及试验场地
这些场所通常有几套指配频率，并设有频管办。用频人员必须与频管办协商，如果基地现有频率不能满足用户需求，基地频管办将向上级机关提出申请。３．１．２ 美国及其领地
当军事机构计划在某基地以外，但位于基地射程以内的地方使用装备时，他们需与该区域的频管员（ＡＦＣ）协调频率的使用问题。美国共有８个ＡＦＣ，每个都服务于一个兵种，并负责一个地区。行政上ＡＦＣ对其军事部门负责，而在政策指导方面却对ＭＣＥＢ负责。ＡＦＣ的任务是确保其它用户的频谱使用不干扰基地的任何频谱依附系统。
联邦航空管理局（ＦＡＡ）负责操作空中通信控制系统。该任务所使用的频率和频段有：１９０～２８５ ｋＨｚ，２８５～４３５ ｋＨｚ，５１０～５３５ ｋＨｚ，７４．８～７５．２ ＭＨｚ，１０８～１２１．９３７５ ＭＨｚ，１２３．５８７５～１２８．８１２５ ＭＨｚ，１３２．０１２５～１３６ ＭＨｚ，３２８．６～３３５．４ ＭＨｚ，９７８～１ ０２０ ＭＨｚ，１ ０３０ ＭＨｚ，１ ０３１～１ ０８７ ＭＨｚ，１ ０９０ ＭＨｚ，１ １０４～１ １４６ ＭＨｚ，１ １５７～１ ２１３ ＭＨｚ，１ ２１５～１ ４００ ＭＨｚ，２ ７００～２ ９００ ＭＨｚ，５ ０００～５ ２５０ ＭＨｚ，９ ０００～９ ２００ ＭＨｚ，需要使用上述频率或频段中的某一频率的军事机构必须与ＦＡＡ进行协调。
加拿大边界地区的常规频率指配和超过９０天的临时频率指配都由部级无线电咨询委员会与加拿大政府协调。少于９０天的指配由各兵种的频谱管理办公室与加拿大国防部协调。
３．２ 非美国大陆地区的永久性／固定性频率指配
在他国使用频谱时，频率用户通过其总司令部同战场上的相应作战部门协调。部队将其请求呈递给战场频谱指导部门，作战司令员负责与战场所在国家协调频率支持事宜。
３．３ 作战空间频谱管理（ＢＳＭ）
作战空间频谱管理（ＢＳＭ）规划是确定作战使用的频段，然后分配给作战人员以获取最大的战斗力。ＢＳＭ描述的范围包括管理战场频谱使用的所有程序。ＢＳＭ有４个特点：频谱的分配、频率指配的分发、对受限频率的识别、出现干扰问题时的解决方法。
通常，执行特殊任务时要组建一支联合作战部队（ＪＴＦ），部队包括制定和管理作战任务的所有参谋人员。在Ｊ－６参谋机构中，指挥、控制、通信与计算机系统理事会是ＪＴＦ的频谱管理实体（ＪＳＭＥ）。ＪＳＭＥ的主要职责是确保指定的ＪＴＦ军事力量能够使用到足够的频谱以执行任务。ＪＴＦ司令员负责指配频率，但通常委派ＪＳＭＥ来实施，ＪＳＭＥ再进一步将该责任委派给基层指挥员。ＪＳＭＥ根据频谱需求和可用频谱情况，先同战场所在国充分协商，然
后根据各部队的需求、可供使用的频段、用频装备的地点分布和传输特性等给基层指挥员分配频谱。得到分配后，基层指挥员根据修订的战场通信电子操作指南（ＣＥＯＩ）系统，再以同样的方式给用户指配频率。基层指挥员向ＪＳＭＥ提供他们自己的ＣＥＯＩ，并汇报估计要使用的关键频率。ＪＳＭＥ根据关键频率信息、战场国和其他频谱用户的关键频率将这些ＣＥＯＩ并入联合部队的ＣＥＯＩ，并制定一个共同的联合限制频率表（ＪＲＦＬ）。ＪＲＦＬ汇总这些对作战国和战场国来说最关键的频谱使用信息，将其分类后提供给电子战部队，以便他们避开干扰或避免干扰关键的友邻系统。
使用频谱ＸＸＩ工具将所有频谱指配和受限的频谱信息并入一个数据库。该工具可帮助确定频谱指配是否有冲突，如有冲突，下级司令部或参战部队的频谱管理人员将努力解决。对这种问题的解决有可能牵扯到改变频率指配、分隔指配有冲突的用户、安排分时共享、或使用一些技术来解决。如果还不能解决问题，就只能由较高层的指挥官来做决定，牺牲其中的一方。通常，将决定权授予司令部作战参谋（Ｊ３）。Ｊ３根据频谱支持能力或任务的重要性来做出决定。
用频系统难免受到一定的干扰，干扰可能来自友邻信源、主权国或相邻国家的信源、敌人的干扰发射台。美军有一种用于战术和卫戍部队的联合频谱干扰分解（ＪＳＩＲ）程序，受干扰的系统用户首先向ＪＳＩＲ陈述所受的影响，由ＪＳＩＲ确定干扰源和干扰系统的位置。如果干扰源是一个友邻用户，解决干扰的方法与解决指配冲突的方法一样。
４ 频谱管理系统和工具
美军已有一些频谱管理系统和工具，如频谱ＸＸＩ、频谱认证系统、联合自动化通信系统、作战人员频谱使用规划工具以及国防频谱可支持系统等，包括了从顶层的协议标准到底层的频谱数据库，已经具备了一套相对完善的频谱管理工具。
除了这些管理系统和工具外，还设有专门的网站提供采购指导，为频谱管理团体和获取团体进行讨论提供了一个平台，也为程序管理人员和频谱运营单位提供了一个信息入口。
未来频谱管理的理念是：为所有频谱管理和工程开发一个专门的体系结构。这将是全球电磁频谱信息系统（ＧＥＭＳＩＳ）的基础，现正处于能力定义的初期阶段，它将为所有频谱管理程序的运作、获取和规范提供支持，从根本上集上述系统的所有功能于一体，并提供与频谱管理相关的其它特性。其目的在于将ＧＥＭＳＩＳ完全综合进全球信息栅格系统，从而可提供一个网络中心环境，（下转第２４页）
直接与参考接地平板相连。
在１．６～３０ ＭＨｚ频率范围内的ＲＦ低通滤波器与Ｔ－ＩＳＮ或与ＡＥ的差模阻抗，应当至少比ＥＵＴ发射模式或ＡＥ接收模式下的差模阻抗大２０倍。
Ｔ－ＩＳＮ 应当具有以下特性：
（１） 在１５０ ｋＨｚ～３０ ＭＨｚ频率范围内的共模端接°°阻抗应当为１５０ Ω±２０ Ω，相位为０ ～２０ 。
（２） Ｔ－ＩＳＮ 应当对ＡＥ的骚扰提供足够的隔离。Ｔ－ＩＳＮ对来自ＡＥ的共模电压或电流的骚扰衰减应当低于测量
图３ 电源线网络使用的Ｔ－ＩＳＮ
骚扰限值１０ ｄＢ以下。
所要求的隔离度至少为：
在１５０ ｋＨｚ～１．５ ＭＨｚ频率范围内大于３５～５５ ｄＢ，随频率对数线性增加。
在１．５～３０ ＭＨｚ频率范围内大于５５ ｄＢ。注：隔离是指Ｔ－ＩＳＮ对来自ＡＥ共模骚扰的衰减。（３） 在该频率范围内，Ｔ－ＩＳＮ 的ＬＣＬ 为３６ ｄＢ±３ ｄＢ。注：１）上述频率的ＬＣＬ值是安装在典型环境的典型电源网络的相线和中线之间的近似典型值。这个规定还在继续研究中，可能在以后会修订。
２） ＬＣＬ的定义是基于ＩＴＵ－Ｔ 建议 Ｇ．１１７：１９９６。（４） 由于Ｔ－ＩＳＮ的插入，可能会造成在有用信号频段
在使用Ｔ－ＩＳＮ后，就不需要同时使用电压和电流限值。
在进行电流测量时，必须在Ｔ－ＩＳＮ的测量端口端接５０ Ω负载。
注：ＡＥ：辅助设备
ＥＵＴ：受试设备１） 与参考接地平板（垂直或水平）之间的距离２） 与参考接地平板之间的距离没有严格要求
内的信号衰减失真或信号质量的其它劣化。但是这些情况不应当影响ＥＵＴ的正常运行。
（５） 如果Ｔ－ＩＳＮ上的电压端口可用，那么其电压隔离因子的准确度应当在±１．０ ｄＢ之内。电压隔离因子是ＥＵＴ和Ｔ－ＩＳＮ之间的共模阻抗电压与Ｔ－ＩＳＮ测量端口和接收机输入端口之间的测量电压之间的差值。该数值用对数表示。例如：对于１５０ Ω共模阻抗和５０ Ω接收机输入阻抗，电压隔离因子为２０ｌｏｇ１０ （５０／１５０） ＝－９．５ ｄＢ。
编辑：王淑华 E-mail: [email protected]
图４ 应用Ｔ－ＩＳＮ的试验布置图
为了确保电源供电端口在任何测量频率上的无用信号不会影响测量，可能需要在Ｔ－ＩＳＮ和ＡＥ之间插入一个低通滤波器。该滤波器在１５０ ｋＨｚ～３０ ＭＨｚ频率范围内对差模和共模电压的衰减推荐值至少为４０ ｄＢ。当滤波器插入时，应当满足以下所规定的阻抗要求。滤波器的所有元件应当封装在金属屏蔽壳内，而且该屏蔽外壳应当
（上接第１６页）将系统的全部功能扩展至战场用户，对频谱应用进行实时的全球性观察。
参考文献
［１］Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｓｕｍｍｉｔ ２００５．Ｓｔｒａｔｉｇｉｃ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ＆
Ａｗａｒｅｎｅｓｓ ［ＥＢ／ＯＬ］． ［２００６－１０－１２］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｂｃｉｎｃ．ｃｏｍ／ｄｓｓ／ａｇｅｎｄａ．
［２］Ｓｔｉｎｅ Ｊ Ａ，Ｐｏｒｔｉｇａｌ Ｄ Ｌ． Ａｎ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ
Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ［Ｒ］．ＵＳＡ ：ＭＩＴＲＥ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，２００４．［３］ＤｏＤ． ＤｏＤ Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ：Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｇｕｉｄａｎｃｅ ｏｎ
Ｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ － Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｔｅｒｓ［ＥＢ／ＯＬ］． ［２００６－１０－１１］．ｈｔｔｐｓ：ａｃｃ．ｄａｕ．ｍｉｌ／Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｂｒｏｗｓｅｒ．［４］ＤｏＤ ＥＭ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ Ｐｌａｎ ［ＥＢ／ＯＬ］．
［２００６－１０－１１］．ｈｔｔｐｓ：ａｃｃ．ｄａｕ．ｍｉｌ／Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｂｒｏｗｓｅｒ．
实习编辑：刘亚 E-mail: [email protected]
５ 结语
美军根据操作规范制定的频谱应用管理程序得到了很好的发展和检验。其频谱管理最大的挑战在于为新系统采购制定战略规划，独特性在于管理的全球性，这使得美军的战略规划和政策具有创新性引导的作用。美军正迎接这些挑战，并已采取一些措施预见频谱应用中可能出现的各种情况，修改其频谱管理程序，以积极的态度应对这些变化，并且美国ＤｏＤ已负责开发支持频谱管理的工具。
美军电磁频谱管理体系概述
Introduction of the US Military EM Spectrum Management Architecture
总参第６３研究所 张健美 柳永祥 邱永红
摘要
介绍了美军频谱管理机构及职责，并从频谱的规划管理、用频管理以及频谱管理的系统和工具等方面阐述了美军的频谱管理体系。关键词
频谱管理；规划管理；用频管理Abstract
Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ ｆｉｒｓｔ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ＵＳ ｍｉｌｉｔａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｌａｎｎｉｎｇ， ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｕｓｅ， ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｔｏｏｌｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ＥＭ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．
Keywords
ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ；ｐｌａｎｎｉｎｇ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｕｓｅ频谱管理主要包括规划管理、用频装备管理、用频台站管理和频率使用管理等几个环节，本文从这几个方面分别叙述了美军的频谱管理体系。目前美军频谱管理的主要特点是管理程序不断改进，识别和解决频谱管理问题的方式更加主动。
各兵种的频谱管理办公室（ＳＭＯｓ） ：负责各兵种的频谱管理。
此外，联合频谱中心在频谱管理中也起着重要作用，它隶属于国防信息系统署，作为美军电磁兼容性问题分析的中心，支持统一指挥，并负责频谱管理工具的开发。另外，美军还设有一些常设工作组以处理频谱使用中出现的一些特殊事宜。
参谋长联席会议主席（ＣＪＣＳ）在频谱运作问题上代表作战指挥司令员对国防部（ＤｏＤ）频谱事宜提供指导。军事通信电子局（ＭＣＥＢ）负责协调国防部各部门之间、国防部与其它政府部门或代理机构之间、国防部与其它国家代表之间关于军事通信电子方面的事宜，为ＤｏＤ各部门提供作战指导和方向，为ＤｏＤ及其下属部队提供有关军事通信电子方面的建议和帮助，将那些需要高层关注的通信电子方面的问题上报给ＤｏＤ信息官政务会主官。多数ＤｏＤ频谱运作问题都通过ＭＣＥＢ的频率专门小组（ＦＰ）来处理。
１ 美军频谱管理机构及职责
当前美军频谱管理的基本框架如图１所示，其机构大致分３个部分：频谱管理理事会（ＳＭＤ）：隶属于负责网络信息综合的国防部助理部长办公室（ＯＡＳＤ ＮＩＩ），负责为国防部的频谱相关问题提供解决方案和监督功能；
国防频谱办公室（ＤＳＯ） ：隶属于国防信息系统署，负责提供频谱资源并帮助制定战略性的频谱规划；
２ 美军频谱规划管理
全球频谱需求不断增长，美军转型
图１
美军频谱管理机构框架
能否成功取决于依赖频谱的通信和传感
技术的开发利用，用频系统将大量增加。美军推行的是全球战略，他们积极改进其频谱管理的政策和程序以应对不断变化的环境。这次改革最明显的特点是更加强调规划，充分考虑频谱需求以减少开发新系统的风险，并且确保有合适的频谱供未来作战使用。美军的频谱管理规划程序分三部分：
（１）战略规划：确保国内外频谱划分都能支持本规划的要求；
（２）系统获取过程中的可支持性规划：确保新系统有可供使用的频谱；
（３）作战规划：确保战场频谱资源的可用性。２．１ 战略规划
美军在战略层次上的频谱规划主要包括：
（１） 目前美军采取什么措施来紧跟技术的发展，对未来频谱划分和分配的相关事宜如何计划；
（２） 美军如何参与一些决定频谱划分和分配的国内讨论；
（３） 如何参加有关频谱指配的国际讨论。
２．１．１ 预见频谱划分和分配问题
从美国国内来看，为保护美军的通信能力，除判定哪些系统需要置换以及重新划分这些业务所需经费外，有必要从当前及未来通信能力丧失的角度，详细说明频谱重新划分后有可能出现的问题。同样，如果美军需要频谱分配以支持其未来的作战需求，也应该从作战能力方面来说明其要求。
在研究频谱是否支持新系统的过程中，美军首先确定能从重新划分中获益，然后根据频率划分以及在哪里使用该划分来采取行动。为得到舆论支持，美军从开始就要求有技术研究作坚实后盾。如果只影响国内的频谱划分，那么参与该过程的机构将是负责联邦政府专用频带的ＮＴＩＡ ；如果影响的是共享频带，参与机构就是ＦＣＣ ；如果对国内划分进行重新分配，参与机构就是国会；如果提议影响到邻国，那么该提议要通过双边协商来解决；
如果提议将影响到国际分配，就需作为一个议程提到世界无线电通信大会（ＷＲＣ）上来讨论。对频谱划分做点改动可能需要几年时间，在此期间，美军需要对参与机构和将受到影响的频谱用户做好协调工作。２．１．２ 参与国内频谱划分
提交频谱划分建议在全美有三个途径：ＮＴＩＡ、ＦＣＣ和国会，其中国会提议影响力最大。要想使美军的建议引起国会的注意，就要准备详尽的提议理由，并且从减少可用频谱意味着丧失作战能力的角度加以详细阐述。
２．１．３ 参与国际频谱划分
国际频谱划分通过ＷＲＣ来确定和变动。美国国防部积极争取参与一些国际会议，以期提高其国际地位和影响力。ＤｏＤ和ＮＴＩＡ都有一个机构专门准备国际会议，即ＮＴＩＡ的无线电大会小组委员会（ＲＣＳ）和ＭＣＥＢ ＦＰ的国际常设工作组（ＩＰＷＧ）。如图２所示，每层都准备一些席位，并期望每次会议都能将他们的一个席位向前推进一层，因此，ＮＴＩＡ ＲＣＳ中的ＤｏＤ人员将推荐并支持在ＩＰＷＧ中形成并由ＭＣＥＢ核准的ＤｏＤ席位。
图２ 美国为ＷＲＣ研究频谱划分事宜的机构
２．２ 频谱可支持性规划
既然美军想在全球使用频谱，就需在拟使用的地区寻找足够的频谱来支持系统的运作。困难是多数频段都已占用，而且频率的划分、分配和指配在不同地区、不同国家、甚至同一个国家内都不一样，如：
（１） Ｂ－２轰炸机雷达在指定频带内极有可能干扰高级用户；（２） 增强型定位报告系统及态势感知数据链无法用于德国或韩国；（３） 全球鹰ＳＡＴＣＯＭ数据链使用专用的非政府频带，这意味着如果希望以一种与该频带的高级用户互不干扰的模式运行的话，全球鹰只能用于美国及其领地；
（４） 购买的商用射频识别系统不能用于欧洲某些国家。
以上这些沉痛的教训是目前美军重新制定频谱可支持性规划的原动力，其目的是减少系统在拟运行地区无法使用的风险。频谱认证和频谱可支持性始终是系统获取需考虑的基本因素，这次规划更加强调这两个因素并使之贯穿整个程序。美军最近关于电磁频谱管理和使用的政策清楚表明：如果不能确保电磁频谱支持某一装备或系统的研发、试验和应用，任何频谱依附装备或系统都不允许研发或购买。要求系统获取团体严格按照可支持系统的要求，在系统的研发试验和评估之前或期间对整个过程进行监督。
频谱的可支持性规划主要包含以下几个方面的要求：
（１）紧跟技术创新的步伐。美军频谱管理机构及时了解频谱应用中出现的问题以及为美军系统预见的技术中出现的变化。频谱管理机构与科技
部门和研发团体间密切合作，熟知频谱划分的人士了解新系统如何使用频谱，以便帮助研发人员识别支持这些系统的合适频段，确定那些必须通过战略规划来提交的问题。
（２）与联合性能综合开发系统和获取程序进行整合。为获取频谱可支持系统，美军拟将频谱管理程序结合到联合性能综合开发系统和获取程序中。图３显示了这一获取框架。在论证阶段，先将频谱可支持性分析和其它任务放在过程中，此阶段最能影响频谱可支持系统的开发生产。
开发使用商业现货技术。购买现成的系统比研发要快得多，但其频谱可支持性却很成问题，因为无法在研发阶段提出频谱可支持性要求。尽管这种系统运行很好，但因限于专用模式和非政府频带，从而限定美军用户只能使用非干扰模式。最糟糕的情况是拟使用这些系统的装备已购买，而主权国却无法提供系统拟使用频段。所有这些都使ＤｏＤ认识到：在购买商业现货系统之前也要鉴定和评估其频谱可支持性。
基金来采购或研发用频装备。美军要求其所有的用频装备和系统都要进行频谱认证，并且在规划或论证阶段、试验阶段、研发阶段、应用阶段都要认证。
（５）与主权国协调。驻外作战司令部负责协调主权国的频谱提供事宜，理想情况是主权国能协助美作战司令部寻找到最佳可用频段，并且系统开发应用时能提供此频段。然而，主权国往往有自己的工作程序和困难，从而增加了系统开发应用的风险。２．３ 作战规划
作战规划包括：
（１） 确定作战所需频段。确定频段需求包括汇总频谱依附系统、确定获取理性性能所需的频段频谱数量。程序很复杂，因为大部分规划都牵扯到制定一个可支持通信需求的通信计划，频谱需求随规划的进展而确定；
（２） 与主权国协调特殊的频谱需求，通常需外交方面的支持；
（３） 给用户和系统分配频率。对战时用频人员、系统和地点划分优先次序。这一过程可自然识别哪些操作还存在严重问题，然后再重新确定作战频段。作战规划是个循环过程，不断地构筑ＤｏＤ作战所需的能力。
图３
频谱可支持性认证的不同阶段
３ 美军用频管理
常用的频谱管理程序是频率指配而不是划分，频率指配有两种：与采购新系统同步进行；识别现有系统中可以使用的信道。
频谱运作包括协调频率指配，以供现有装备支持军事作战和训练时使用。假定部队装备能够在拟使用地区指配到一部分频谱，那么获取指配或使用许可证牵扯到用户间的协调，以及与当地频率管理办公室的协调。以下是不同情况下用频装备获取频率指配的基本程序。３．１ 美国大陆
美国大陆的频谱管理有两个特点：一是频谱的划分、分配和指配早已确定，频谱规划必须在这些限定范围内进行；二是如果对频谱的需求超过了已确定的指配，国
（３）频谱可支持性分析。频谱可支持性分析是对那些影响频谱可支持性的危险因素进行评估，包括：
１） 对战场空间的性能评估。评估用于同一战场空间内与其它系统一起获取的系统间的相互影响，识别这些系统是否电磁兼容，也评估系统使用的频谱能否提供该系统所需的理想性能；
２） 对已计划的作战区域的评估。确定全球范围内使用该系统的区域，并对这些区域的重要性进行等级划分，划分等级有助于确定频段的使用等级；
３） 对主权国的规范和程序的评估。在全球拟使用该系统的不同地区，对已提议的频段目前的频谱划分、分配和指配情况加以确定。对预期的频谱可支持性以及使用该系统的可能进行评估；
４） 对未来全球频谱划分的评估。从当前的频谱使用情况展望未来的发展趋势，并试图判定这些趋势是否超出了系统拟使用的频谱可用性。
（４）频谱认证。为确保工作频段和业务类型与相应的国家和国际频率划分表一致，装备应符合应用标准、规范、规程、指示和条例，核准
家频谱管理组织——ＦＣＣ和ＮＴＩＡ——必须进行干涉。３．１．１ 美国及其领地的永久性军事基地及试验场地
这些场所通常有几套指配频率，并设有频管办。用频人员必须与频管办协商，如果基地现有频率不能满足用户需求，基地频管办将向上级机关提出申请。３．１．２ 美国及其领地
当军事机构计划在某基地以外，但位于基地射程以内的地方使用装备时，他们需与该区域的频管员（ＡＦＣ）协调频率的使用问题。美国共有８个ＡＦＣ，每个都服务于一个兵种，并负责一个地区。行政上ＡＦＣ对其军事部门负责，而在政策指导方面却对ＭＣＥＢ负责。ＡＦＣ的任务是确保其它用户的频谱使用不干扰基地的任何频谱依附系统。
联邦航空管理局（ＦＡＡ）负责操作空中通信控制系统。该任务所使用的频率和频段有：１９０～２８５ ｋＨｚ，２８５～４３５ ｋＨｚ，５１０～５３５ ｋＨｚ，７４．８～７５．２ ＭＨｚ，１０８～１２１．９３７５ ＭＨｚ，１２３．５８７５～１２８．８１２５ ＭＨｚ，１３２．０１２５～１３６ ＭＨｚ，３２８．６～３３５．４ ＭＨｚ，９７８～１ ０２０ ＭＨｚ，１ ０３０ ＭＨｚ，１ ０３１～１ ０８７ ＭＨｚ，１ ０９０ ＭＨｚ，１ １０４～１ １４６ ＭＨｚ，１ １５７～１ ２１３ ＭＨｚ，１ ２１５～１ ４００ ＭＨｚ，２ ７００～２ ９００ ＭＨｚ，５ ０００～５ ２５０ ＭＨｚ，９ ０００～９ ２００ ＭＨｚ，需要使用上述频率或频段中的某一频率的军事机构必须与ＦＡＡ进行协调。
加拿大边界地区的常规频率指配和超过９０天的临时频率指配都由部级无线电咨询委员会与加拿大政府协调。少于９０天的指配由各兵种的频谱管理办公室与加拿大国防部协调。
３．２ 非美国大陆地区的永久性／固定性频率指配
在他国使用频谱时，频率用户通过其总司令部同战场上的相应作战部门协调。部队将其请求呈递给战场频谱指导部门，作战司令员负责与战场所在国家协调频率支持事宜。
３．３ 作战空间频谱管理（ＢＳＭ）
作战空间频谱管理（ＢＳＭ）规划是确定作战使用的频段，然后分配给作战人员以获取最大的战斗力。ＢＳＭ描述的范围包括管理战场频谱使用的所有程序。ＢＳＭ有４个特点：频谱的分配、频率指配的分发、对受限频率的识别、出现干扰问题时的解决方法。
通常，执行特殊任务时要组建一支联合作战部队（ＪＴＦ），部队包括制定和管理作战任务的所有参谋人员。在Ｊ－６参谋机构中，指挥、控制、通信与计算机系统理事会是ＪＴＦ的频谱管理实体（ＪＳＭＥ）。ＪＳＭＥ的主要职责是确保指定的ＪＴＦ军事力量能够使用到足够的频谱以执行任务。ＪＴＦ司令员负责指配频率，但通常委派ＪＳＭＥ来实施，ＪＳＭＥ再进一步将该责任委派给基层指挥员。ＪＳＭＥ根据频谱需求和可用频谱情况，先同战场所在国充分协商，然
后根据各部队的需求、可供使用的频段、用频装备的地点分布和传输特性等给基层指挥员分配频谱。得到分配后，基层指挥员根据修订的战场通信电子操作指南（ＣＥＯＩ）系统，再以同样的方式给用户指配频率。基层指挥员向ＪＳＭＥ提供他们自己的ＣＥＯＩ，并汇报估计要使用的关键频率。ＪＳＭＥ根据关键频率信息、战场国和其他频谱用户的关键频率将这些ＣＥＯＩ并入联合部队的ＣＥＯＩ，并制定一个共同的联合限制频率表（ＪＲＦＬ）。ＪＲＦＬ汇总这些对作战国和战场国来说最关键的频谱使用信息，将其分类后提供给电子战部队，以便他们避开干扰或避免干扰关键的友邻系统。
使用频谱ＸＸＩ工具将所有频谱指配和受限的频谱信息并入一个数据库。该工具可帮助确定频谱指配是否有冲突，如有冲突，下级司令部或参战部队的频谱管理人员将努力解决。对这种问题的解决有可能牵扯到改变频率指配、分隔指配有冲突的用户、安排分时共享、或使用一些技术来解决。如果还不能解决问题，就只能由较高层的指挥官来做决定，牺牲其中的一方。通常，将决定权授予司令部作战参谋（Ｊ３）。Ｊ３根据频谱支持能力或任务的重要性来做出决定。
用频系统难免受到一定的干扰，干扰可能来自友邻信源、主权国或相邻国家的信源、敌人的干扰发射台。美军有一种用于战术和卫戍部队的联合频谱干扰分解（ＪＳＩＲ）程序，受干扰的系统用户首先向ＪＳＩＲ陈述所受的影响，由ＪＳＩＲ确定干扰源和干扰系统的位置。如果干扰源是一个友邻用户，解决干扰的方法与解决指配冲突的方法一样。
４ 频谱管理系统和工具
美军已有一些频谱管理系统和工具，如频谱ＸＸＩ、频谱认证系统、联合自动化通信系统、作战人员频谱使用规划工具以及国防频谱可支持系统等，包括了从顶层的协议标准到底层的频谱数据库，已经具备了一套相对完善的频谱管理工具。
除了这些管理系统和工具外，还设有专门的网站提供采购指导，为频谱管理团体和获取团体进行讨论提供了一个平台，也为程序管理人员和频谱运营单位提供了一个信息入口。
未来频谱管理的理念是：为所有频谱管理和工程开发一个专门的体系结构。这将是全球电磁频谱信息系统（ＧＥＭＳＩＳ）的基础，现正处于能力定义的初期阶段，它将为所有频谱管理程序的运作、获取和规范提供支持，从根本上集上述系统的所有功能于一体，并提供与频谱管理相关的其它特性。其目的在于将ＧＥＭＳＩＳ完全综合进全球信息栅格系统，从而可提供一个网络中心环境，（下转第２４页）
直接与参考接地平板相连。
在１．６～３０ ＭＨｚ频率范围内的ＲＦ低通滤波器与Ｔ－ＩＳＮ或与ＡＥ的差模阻抗，应当至少比ＥＵＴ发射模式或ＡＥ接收模式下的差模阻抗大２０倍。
Ｔ－ＩＳＮ 应当具有以下特性：
（１） 在１５０ ｋＨｚ～３０ ＭＨｚ频率范围内的共模端接°°阻抗应当为１５０ Ω±２０ Ω，相位为０ ～２０ 。
（２） Ｔ－ＩＳＮ 应当对ＡＥ的骚扰提供足够的隔离。Ｔ－ＩＳＮ对来自ＡＥ的共模电压或电流的骚扰衰减应当低于测量
图３ 电源线网络使用的Ｔ－ＩＳＮ
骚扰限值１０ ｄＢ以下。
所要求的隔离度至少为：
在１５０ ｋＨｚ～１．５ ＭＨｚ频率范围内大于３５～５５ ｄＢ，随频率对数线性增加。
在１．５～３０ ＭＨｚ频率范围内大于５５ ｄＢ。注：隔离是指Ｔ－ＩＳＮ对来自ＡＥ共模骚扰的衰减。（３） 在该频率范围内，Ｔ－ＩＳＮ 的ＬＣＬ 为３６ ｄＢ±３ ｄＢ。注：１）上述频率的ＬＣＬ值是安装在典型环境的典型电源网络的相线和中线之间的近似典型值。这个规定还在继续研究中，可能在以后会修订。
２） ＬＣＬ的定义是基于ＩＴＵ－Ｔ 建议 Ｇ．１１７：１９９６。（４） 由于Ｔ－ＩＳＮ的插入，可能会造成在有用信号频段
在使用Ｔ－ＩＳＮ后，就不需要同时使用电压和电流限值。
在进行电流测量时，必须在Ｔ－ＩＳＮ的测量端口端接５０ Ω负载。
注：ＡＥ：辅助设备
ＥＵＴ：受试设备１） 与参考接地平板（垂直或水平）之间的距离２） 与参考接地平板之间的距离没有严格要求
内的信号衰减失真或信号质量的其它劣化。但是这些情况不应当影响ＥＵＴ的正常运行。
（５） 如果Ｔ－ＩＳＮ上的电压端口可用，那么其电压隔离因子的准确度应当在±１．０ ｄＢ之内。电压隔离因子是ＥＵＴ和Ｔ－ＩＳＮ之间的共模阻抗电压与Ｔ－ＩＳＮ测量端口和接收机输入端口之间的测量电压之间的差值。该数值用对数表示。例如：对于１５０ Ω共模阻抗和５０ Ω接收机输入阻抗，电压隔离因子为２０ｌｏｇ１０ （５０／１５０） ＝－９．５ ｄＢ。
编辑：王淑华 E-mail: [email protected]
图４ 应用Ｔ－ＩＳＮ的试验布置图
为了确保电源供电端口在任何测量频率上的无用信号不会影响测量，可能需要在Ｔ－ＩＳＮ和ＡＥ之间插入一个低通滤波器。该滤波器在１５０ ｋＨｚ～３０ ＭＨｚ频率范围内对差模和共模电压的衰减推荐值至少为４０ ｄＢ。当滤波器插入时，应当满足以下所规定的阻抗要求。滤波器的所有元件应当封装在金属屏蔽壳内，而且该屏蔽外壳应当
（上接第１６页）将系统的全部功能扩展至战场用户，对频谱应用进行实时的全球性观察。
参考文献
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Ｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ － Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｔｅｒｓ［ＥＢ／ＯＬ］． ［２００６－１０－１１］．ｈｔｔｐｓ：ａｃｃ．ｄａｕ．ｍｉｌ／Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｂｒｏｗｓｅｒ．［４］ＤｏＤ ＥＭ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ Ｐｌａｎ ［ＥＢ／ＯＬ］．
［２００６－１０－１１］．ｈｔｔｐｓ：ａｃｃ．ｄａｕ．ｍｉｌ／Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｂｒｏｗｓｅｒ．
实习编辑：刘亚 E-mail: [email protected]
５ 结语
美军根据操作规范制定的频谱应用管理程序得到了很好的发展和检验。其频谱管理最大的挑战在于为新系统采购制定战略规划，独特性在于管理的全球性，这使得美军的战略规划和政策具有创新性引导的作用。美军正迎接这些挑战，并已采取一些措施预见频谱应用中可能出现的各种情况，修改其频谱管理程序，以积极的态度应对这些变化，并且美国ＤｏＤ已负责开发支持频谱管理的工具。