周钰哲

频谱资源审计系统与数据中心研究

周钰哲

（中国电子信息产业发展研究院，北京 100846）

本文分析与设计了我国频谱资源审计系统组成和功能，并进一步分析与设计了相应的频谱审计支撑数据中心的基本架构。

频谱资源；频谱审计；数据中心；系统设计

随着科学技术的发展，无线电新技术、新设备、新业务广泛地应用于各行各业，无线电频谱资源成为提高行业安全保证，促进行业经济效益，保持行业协调可持续发展的必要条件之一。频谱资源的有限性无法满足社会、经济发展急剧增加的用频需求，提高频谱使用效率成为目前频谱资源应用的重要目标。

频谱审计是指专职机构依照国家法律法规，运用技术手段和系统化方法，对用频系统（即行业、单位等）的相关数据进行收集、审查、稽核和分析的监督活动[1]。频谱资源审计系统则是通过审计需求分析、数据采集、审计实施和辅助决策等功能为频谱审计工作提供综合技术支持的系统。频谱审计是目前国际上通用的推动频谱有效利用的支撑手段，其具体目标是通过建设频谱资源审计系统完善国家频谱资源管理职能；通过频谱审计工作的开展，掌握频率资源的使用情况，审核频率资源规划的程序和方法以及频率资源审批流程的合法性、合理性、中立性、规范性、有效性等，为频谱资源的有效利用、频谱资源的合理规划、国际频率划分和规划提供强有力的支撑。

1 频谱资源审计的意义

频谱资源审计作为一种为无线电管理机构提供有效的频谱使用状况信息，发现当前频谱管理和使用中存在的问题，协助无线电管理人员完成频谱规划、协调等工作的必要手段，具有重要的现实意义和战略意义。

1.1 掌握频谱资源使用状况，提升科学规划能力

频谱资源规划是无线电管理的一项重要工作，是综合考虑政治、经济、公众需求、国家利益技术、无线电运营和设备成本等各方面因素，对频谱资源进行合理的划分、分配和指配，对无线电频谱资源进行科学配置。

频谱审计能够通过对已分配频谱资源的使用状况，例如频段占用、业务分布、台站设备授权及使用信息等进行合法的审查与分析评估，掌握当前频谱资源的使用状况，为提高频谱资源的使用效率，实现频谱资源的共享、释放、回收和再分配提供合理的建议，为进一步出台频谱规划和相应频率政策提供数据基础和科学依据[2]，保证频谱规划的前瞻性和科学性。通过频谱资源审计系统可进一步实现对潜在频谱资源的充分挖掘和提升，构建新型频谱资源使用组合和可行的频谱共享方案[3]，优化频谱资源配置，从而降低频谱资源使用成本、推动频谱资源整合，达到促进频谱资源有效利用和精细化管理的目标。建立频谱资源审计系统还有利于对各种行业、各类部门的用频效率情况进行监督考核，促使其改进内部管理、提高频谱使用效率，从而促进国家频谱使用政策的落实，为频谱资源规划提供及时有效的反馈。

1.2 加强频谱使用监管力度，完善频谱管理职能

新形势对频谱监管提出了新的要求：第一，频谱管理上升到对国家战略资源管理的高度；第二，层出不穷的无线电新技术、新应用要求采用新型频谱监管的技术和管理手段；第三，利用无线电通信手段从事非法活动等问题日趋严峻，应对自然灾害等突发事件和保证重大活动顺利进行等也对频谱监管的力度提出了更高的要求。

英国、美国、加拿大、澳大利亚、日本等国[4]通过开展频谱资源审计工作，对频谱占用度分析、具体无线电设备、台站的授权及运行信息进行核查，对于提高频谱资源使用效率、保证频谱管理能力、维护频谱使用的合法性起到了强有力的监管作用。基于国际频谱管理发展趋势和国内频谱监管的新要求，通过推行频谱审计工作，将改变我国无法全面掌握频率使用信息情况的现状，增强我国频谱监管的技术和支撑能力，完善频谱管理的合法性审核、监测、干扰查处和应急保障能力，实现频谱管理的合法化、标准化、科学化和精细化。

1.3 提升国际频谱协调能力，维护国家战略利益

发达国家在频谱政策、规划及标准研究都形成了完整的人才团队、支撑平台和应用平台环境。英美等国家早已开展频谱审计工作，是世界无线电频谱规划标准的制定者、领导者，国际电联（ITU）频率划分长期由发达国家主导。由于我国对频谱政策、规划及标准研究基本处于分散和低效状态，尚未系统化和平台化，因此在国际频率划分方面一般处于“被动接受”的地位，导致我国新技术的发展和新政策的推行受到一定限制。

频谱资源审计工作能使我们“知己知彼”，提升我国作为ITU成员国在世界无线电通信大会（WRC）等中的发言权。借鉴频谱审计关于频谱共用、释放、回收及拍卖等方面的相关建议，可以对ITU频谱规划以及频谱的使用及再分配提出合理化提案，使我国在重大国际频率协调活动中能够掌握主动权，保证频谱资源规划的公平性。所以，我国迫切需要建立科学的频谱资源审计系统，维护国家的战略利益。

2 频谱审计系统分析与设计

目前，国内相应的无线电管理数据库以及各类无线电监测网等基础设施，可为频谱审计工作的开展提供重要的支撑基础。基于现有的无线电管理、监测等基础设施，本节对我国频谱资源审计系统的组成和功能进行分析与设计。

2.1 系统组成

图1 频谱资源审计系统组成

根据一般资源审计的程序和频谱审计的特点，频谱资源审计系统应当包含频谱资源审计需求分析、频谱资源审计数据采集、频谱资源审计实施和频谱资源审计辅助决策等四个子系统。每个子系统分别由自身的支撑模块组成，如图1所示。四个子系统相互协作，是频谱资源审计系统的有机组成部分。

2.2 系统功能

频谱资源审计系统涵盖了频率规划、使用、管理等方面的频谱审计内容，通过系统产出的高质量审计数据可用于支撑频率规划、频率管理、台站管理、未来需求分析和政策制定等。频谱资源审计系统的具体功能如下：

2.2.1 频谱资源审计需求分析

频谱资源审计需求分析在于确定频谱审计前的各种目标。

首先，依据不同地区的实际业务应用、分布及发展状况，识别审计需求；对审计对象进行详细定义，包括名称、数目、类型（频段、业务、行业、机构等）及审计优先级等信息。此外，针对某个具体的审计对象，还应进行相应的信息核对，包括审计对象的存在、使用及消失状态、位置及数目的准确性、对象基本特性参数的描述信息的准确性等。

然后，根据审计对象的特点，确定审计时间分节点和审计周期等计划；组织公正、独立的审计团队；针对不同的审计任务需求，确定具体合适的审计方法，如完全审计、抽样审计和重点审计等；进一步评估各种情况下的审计风险。

最后，基于经济学和社会学理论和经验，对审计对象的经济和社会效益[5]，包含直接经济效益、产业链发展效益和社会安全稳定效益等，以及战略效益，如军事装备建设、无线电技术国际化发展和卫星轨道资源竞争等需要评估的效益进行关联、筛选和定义。

2.2.2 频谱资源审计数据采集

为保证频谱审计过程中数据的全面性和准确性，频谱资源审计数据采集主要通过两种方式进行：一种是通过人为的数据调研获取数据信息，即基于具体的审计数据采集需求，对具体的频段数据、业务使用数据、设备使用数据和用频单位数据（包括有关费收数据[6]）进行直接调研或者通过间接访问基础数据库和统计文件等方式，获得审计对象记录信息，作为审计的核对样本。另一种途径就是通过实际的监测[7]、检测获得数据，即通过独立授权的第三方进行合理的无线电频点、频段监测，无线电设备在线检测等方式，获取相应的参数信息，带宽、发射电平、频段占用度、噪声水平等参数信息。

2.2.3 频谱资源审计过程实施

频谱资源审计过程实施分为审计核准和审计计算两部分。

审计核准是将数据采集子系统中得到的审计对象信息与已有记录或者不同渠道获得的信息进行核对，以确定信息的准确性、全面性和合理性，进一步更新或修订审计信息的过程。核准的具体信息包括：名称及数目、授权、位置、工作时间、预期寿命、天线相关参数、系统带宽、使用机构以及相关缴费情况等信息。

审计计算主要是根据审计需求分析中确定的经济和社会效益、战略效益等计算和评估不同频段的业务、系统和设备产生的直接和间接效益，具体指无线电频谱使用单位使用无线频谱资源开展经济活动而给国家带来的经济、社会、战略等效益，例如各类无线电频谱资源占用费[8]、频谱交易费用、行政处罚收费、频谱资源使用单位缴纳的税金、产业链发展的带动推动效益、以及对社会稳定、国家安全、国际地位的影响等。

2.2.4 频谱资源审计辅助决策

审计辅助决策系统将基于审计数据核准与计算的结果，一方面对国内目前的频谱划分、使用、释放及共享情况进行分析，提出科学的优化配置建议，支撑国内频谱规划工作；另一方面可根据审计结果为各种用频机构提供科学、高效的频率资源使用建议，如频谱共享方案等，改善频谱资源的利用状况。此外，还可根据频谱审计数据提出协调国内和国际频谱使用发展的国际提案和技术建议，如前瞻性的国际频谱释放方案以及未划分频段的频率分配建议等，积极推动ITU频谱划分工作。

3 频谱审计数据中心分析与设计

图2 频谱资源审计数据中心逻辑架构

频谱资源审计系统需要相应的数据平台作为支撑，以保证审计数据的采集、处理和应用的系统化、流程化。通过加强数据平台建设，提高频谱管理信息化和自动化水平[9]，为进行频谱资源的高效管理创造条件。通过统一频谱资源数据格式、数据标准等，为审计数据交换和数据共享奠定基础，实现并完善频谱资源审计系统的数据支撑功能。频谱资源审计数据中心将利用云计算、大数据等技术完成对各地、各行业数据的统一整合、统一管理、统一维护，并进行数据分析挖掘，实现审计数据的综合利用。本节提出支撑频谱资源审计系统的数据中心的基本架构。

3.1 逻辑架构

数据中心的建设需要从整体资源角度，对数据中心架构进行逻辑分层后包括物理环境、基础设施、承载的系统应用和数据、可靠性和管理资源等。数据中心的逻辑架构如图2所示。其中信息资源池可通过网络化和虚拟化技术[10]实现对计算和存储资源的统一调度和动态共享，以提高硬件资源的利用率。

3.2 审计应用层

频谱资源审计应用层主要由频谱审计共享数据库、频谱审计专用数据库、频谱审计结果数据库和配套的应用软件等组成。审计应用层为频谱资源审计系统提供基于网络的服务，可满足面向服务体系架构（SOA）的需求。审计应用层的结构和功能如图3所示。

图3 审计应用层的结构和功能

其中，频谱审计共享数据库是一个国际联网的频谱审计信息共享平台，各个国家可以将本国频谱审计信息共享给其他国家，也可以依据本国实际情况参考某些国家的频谱审计信息，互相学习和参考已有的频谱审计信息和经验。

考虑到频谱审计工作有其特殊性和专项性，需要专用的频谱审计数据库为其提供合理的数据支撑，频谱审计专用数据库主要包含以下几项：

（1）基础数据库：审计过程中能够获得基础信息的数据库，即现有的无线电管理数据库。例如，频率数据库、台站数据库、设备数据库、信号样本库、地理信息数据库、电磁态势图表库等。

（2）采集数据库：对通过采集获取的数据进行统一管理和维护，保证数据的可用性、规范性和完整性。具体可分为无线电监测数据库、设备检测数据库和审计调研数据库等。

（3）规则数据库：审计工作有其特有的规则限制，规则数据库负责记录审计流程和具体操作，只有符合规则的审计数据才能进入基础数据库和采集数据库，以保证审计机的中立性构，审计程序的合法性，以及审计结果的准确性、规范性、完整性和保密性等。

频谱资源审计结果数据库可以对审计过程中的临时数据和最终审计结果进行详细的记录和维护，以便于审计信息的调用。频谱审计结果在为频谱的战略规划、技术规划提供基础支撑的同时，也可以为下一步的审计工作提供相应的过程参照和结论支撑。

4 结束语

通过频谱资源审计系统，可以对我国频谱资源的使用状况进行合法、合理、中立、规范和全面的审查评估，进一步分析频谱释放、频谱共享及频段再分配、无线电业务调整、无线电设备更新换代的可能性，分析频谱资源市场化配置的可行性、监督市场化竞争的公平性等。此外，频谱资源审计系统还可以基于无线电技术的发展趋势，为我国频谱规划提供合理化建议，并向国际上提供目前频谱使用和未来频谱规划的方案。■

[1] 周钰哲．借鉴国外经验与启示 我国应尽早引入频谱审计机制[N]．通信产业报，2016-03-08

[2] 蒋慧娟，柳永祥，李大力等．关于频谱审计的几点思考[J]．中国无线电，2014, (06): 31-33

[3] 周钰哲．我国频谱共享的可行性研究与推进建议[J]．电信科学，2016, (05): 146-151

[4] 刘琪，闻立群．国外频率审计研究及我国频率审计的考虑[J]．现代电信科技，2015, (02): 50-54

[5] 周钰哲.我国频谱审计的程序、方法和政策研究[J].数字通信世界，2016, (06): 32-34

[6] 李方圆，徐一丁．浅谈部分欧洲国家无线电频率资源收费政策[J]．数字通信世界，2015, (01): 43-46

[7] 吴辉文．无线电频谱监测统计在无线电管理工作中的作用[J]．电子技术与软件工程，2016, (06): 117-118

[8] 吴迪松．无线电频率占用费收费标准探讨[J]．中国无线电，2016, (02): 31

[9] 张健美，徐志云，蒋慧娟．美军频谱数据建设策略概述[J]．军事通信技术，2015, (02): 73-80+98

[10] 李磊．数据中心网络的体系结构研究[J]．网络安全技术与应用，2015, (06): 83-84

Research on the Spectrum Audit System and the Data Center

Zhou Yuzhe
(China Center for Information Industry Development, Beijing, 100846 )

With the development of innovative radio technologies, the contradiction between supply and demand of radio spectrum resources is grow ing. Based on the significance of spectrum audit in scientific spectrum planning, comprehensive spectrum supervision, and state’s strategic interests maintenance, the composition and function of the state’s spectrum audit system is analyzed and designed, and the basic framework of the data center that supports the spectrum audit system is further proposed.

Spectrum Resource; Spectrum Audit; Data Center; System Design

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.04.010

TN 98，TP274

A

1672-7274（2017）04-032-05