Spektrumkezelés - Spectrum management

Rádiós zenekarok
ITU
1 (ELF) 2 (SLF) 3 (ULF) 4 (VLF)
5 (LF) 6 (MF) 7 (HF) 8 (VHF)
9 (UHF) 10 (SHF) 11 (EHF) 12 (THF)
EU / NATO / USA ECM
IEEE
Egyéb TV és rádió
Az Egyesült Államok rádiófrekvenciás kiosztási diagramja 2016 -ra

A spektrumkezelés az a folyamat, amely szabályozza a rádiófrekvenciák használatát a hatékony használat elősegítése és a nettó társadalmi előnyök megszerzése érdekében. A rádióspektrum kifejezés jellemzően a 3 kHz és 300 GHz közötti teljes frekvenciatartományra vonatkozik, amelyet vezeték nélküli kommunikációra lehet használni. Az olyan szolgáltatások iránti növekvő kereslet, mint a mobiltelefonok és sok más szolgáltatás, változtatásokat igényelt a spektrumgazdálkodás filozófiájában. A vezeték nélküli szélessáv iránti kereslet megugrott a technológiai újítások, például a 3G és 4G mobilszolgáltatások, valamint a vezeték nélküli internetszolgáltatások gyors bővülése miatt.

Az 1930 -as évektől a spektrumot adminisztratív engedélyekkel osztották ki. A technológia által korlátozott, a jel interferenciát valamikor a spektrumhasználat egyik fő problémájának tekintették. Ezért kizárólagos engedélyezést hoztak létre az engedélyesek jelzéseinek védelme érdekében. A hasonló szolgáltatások csoportjai számára engedélyezett diszkrét sávok korábbi gyakorlata sok országban teret enged egy " spektrum aukciós " modellnek, amelynek célja a technológiai innováció felgyorsítása és a spektrumhasználat hatékonyságának javítása. A spektrumkiosztás kísérleti folyamata során más megközelítéseket is végrehajtottak, nevezetesen lottókat , engedély nélküli hozzáférést és a spektrum privatizációját.

Legutóbb Amerika a megosztott spektrumpolitika felé halad , míg Európa engedélyezett megosztott hozzáférési (ASA) engedélyezési modellt követ. Obama elnök 2013. június 14 -én az Egyesült Államok politikájává tette a megosztott spektrumot, az elnöki Tudományos és Technológiai Tanácsadói Tanács (PCAST) ajánlásait követően, amelyek a (tisztázatlan) szövetségi rádióspektrum megosztását szorgalmazták, ha nem használják a megadott helyen és időben nem jelent indokolatlan kockázatokat. Ennek az iránymutatásnak megfelelően az FCC 2014 decemberétől a televíziós sávok spektrummegosztásának ( TV fehér tér ) korlátozott sikerét más sávokra is kiterjesztette , jelentősen a 3550–3700 MHz -es amerikai haditengerészeti radar sávba, háromszintű engedélyezési modell révén (jelenlegi) , prioritás és általános hozzáférés).

Kormányok és spektrumgazdálkodás

A legtöbb ország az RF kizárólagos spektrumát az állam kizárólagos tulajdonának tekinti. Az RF spektrum nemzeti erőforrás, akárcsak a víz, a föld, a gáz és az ásványok. Ezekkel ellentétben azonban az RF újrafelhasználható . A spektrumgazdálkodás célja a rádióspektrum -szennyezés mérséklése és a használható rádióspektrum előnyeinek maximalizálása.

A Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) alkotmányának első mondata teljes mértékben elismeri "minden állam szuverén jogát a távközlés szabályozására". A spektrum hatékony kezeléséhez nemzeti, regionális és globális szintű szabályozásra van szükség.

A spektrumgazdálkodás céljai a következők: az RF spektrum használatának racionalizálása és optimalizálása; az interferencia elkerülése és megoldása; rövid és nagy hatótávolságú frekvencia -allokációk tervezése; előmozdítani az új vezeték nélküli technológiák bevezetését; koordinálja a vezeték nélküli kommunikációt a szomszédokkal és más adminisztrációkkal. Rádióspektrum -tételek , amelyeket nemzetileg szabályozni kell: frekvencia -kiosztás különböző rádiószolgáltatásokhoz, engedélyek és rádiófrekvenciák hozzárendelése az adóállomásokhoz, berendezések típusjóváhagyása (az Európai Unión kívüli országok esetében ), díjak beszedése, az ITU értesítése a nemzetközi nemzetközi frekvenciáról Regisztráció (MIFR), koordináció a szomszédos országokkal (mivel nincsenek határok a rádióhullámok felé), külső kapcsolatok a regionális bizottságokkal (például CEPT Európában, CITEL Amerikában) és az ITU -val.

Spektrumhasználat

A spektrumkezelés egyre növekvő probléma a növekvő spektrumhasználat miatt. Felhasználási területei: a levegőbe közvetítés , (amely 1920-ban kezdődött); kormányzati és kutatási célú felhasználások (ideértve a védelmet, a közbiztonságot - tengeri, légi, rendőrségi - erőforrás -gazdálkodást, közlekedést és rádiócsillagászatot ); kereskedelmi szolgáltatások a nyilvánosság számára (beleértve a hang-, adat- és otthoni hálózatépítést ); valamint ipari, tudományos és orvosi szolgáltatások (beleértve a távorvoslást és a távvezérlést ).

A nyolcvanas években az egyetlen aggodalom a rádió- és televíziós műsorszórással volt kapcsolatos; napjainkban azonban a mobiltelefonok és a vezeték nélküli számítógépes hálózatok egyre fontosabbak, mivel az amerikai háztartások kevesebb mint 15% -a támaszkodik a levegőn keresztüli sugárzásra a TV-jelek fogadásához .

Az amerikai spektrumot a Szövetségi Kommunikációs Bizottság (FCC) kezeli nem kormányzati alkalmazások esetén, vagy a Nemzeti Távközlési és Információs Igazgatóság (NTIA) kormányzati alkalmazások esetében. A megosztott alkalmazások esetében mindkét entitásnak egyet kell értenie.

A spektrum különböző frekvenciasávokra van felosztva , amelyek mindegyike egyedi alkalmazással rendelkezik. Például a 300 kHz -től 535 kHz -ig terjedő frekvenciasáv a repülés és a tengeri kommunikáció számára van fenntartva, az 535 kHz és 1705 kHz közötti spektrum pedig az AM rádió számára . Ezt a folyamatot " allokációnak " nevezik .

A következő lépés a frekvenciák hozzárendelése bizonyos felhasználókhoz vagy felhasználói osztályokhoz. Minden frekvenciasávnak van egy hozzárendelése, amely az alkalmazás jellegétől és a felhasználók számától függ. Valójában egyes alkalmazások szélesebb sávot igényelnek, mint mások (az AM rádió 10 kHz -es blokkokat használ, míg az FM -rádió 200 kHz -es blokkokat használ). Ezenkívül " védőszalagokra " van szükség ahhoz, hogy a lehető legkisebb legyen az interferencia az alkalmazások között.

Status quo: a parancsnoki és irányítási megközelítés

A parancsnoki és irányítási irányítási megközelítést alkalmazza jelenleg a legtöbb szabályozó szerte a világon. Ez a megközelítés azt szorgalmazza, hogy a szabályozó hatóságok legyenek a központi hatóságok a spektrum -kiosztásról és a felhasználási döntésekről. Az amerikai példában a szabályozó (FCC) határozza meg a meghatározott spektrumrészek használati eseteit, valamint azokat a feleket, akik hozzáférhetnek hozzájuk. A Szövetségi Kommunikációs Bizottság (FCC) szabályozza az alkalmazandó fizikai réteg technológiákat is.

Az elosztási döntések időbeli és térbeli dimenzióiban gyakran statikusak, vagyis hosszabb ideig (általában évtizedekig) és nagy földrajzi régiókra (országos szinten) érvényesek. A használat gyakran exkluzív; minden sáv egyetlen szolgáltatónak van elkötelezve, így fenntartva az interferenciamentes kommunikációt. Az irányítás- és vezérlésmodell a vezeték nélküli kommunikáció első napjaiban nyúlik vissza, amikor az alkalmazott technológiák interferenciamentes közegeket igényeltek az elfogadható minőség eléréséhez. Így gyakran érvelnek azzal, hogy a parancsnoki és irányítási megközelítés kizárólagos jellege az elavult technológiák műterméke.

E modell nyilvánvaló előnyei, hogy a közérdekű szolgáltatások fenntarthatók. A jövedelmezőség szempontjából a közérdekű műsorok, például az éteres televízió , a szolgáltatók szemszögéből nem lehetnek olyan vonzóak, mint a kereskedelmi műsorok , de ennek ellenére előnyösek a társadalom számára. Ezért ezeket a szolgáltatásokat a szabályozó hatóság gyakran implicit módon érvényesíti a licencszerződések révén. További előny az ilyen központosított megközelítésből származó szabványosítás. Az ilyen szabványosítás kritikus fontosságú a hálózatba kapcsolt iparágakban, amelyek számára a távközlési ipar tankönyvi példa. Egy tudós publikált egy tanulmányt, amely bemutatja, hogy az új technológiák fejlesztése ígéretet tesz arra, hogy jelentősen több spektrumot hoz a nyilvánosság elé, de megköveteli, hogy a társadalom felkarolja a spektrumhasználat új paradigmáját.

GAO jelentés a spektrumkezelésről (2004)

Részlet:

A spektrumhasználat jelenlegi felépítése és kezelése az Egyesült Államokban nem ösztönzi néhány spektrumhatékony technológia kifejlesztését és alkalmazását. Mivel a spektrumelosztási keretrendszer nagyrészt szétválasztja a spektrumot a szolgáltatások típusai (például a légiforgalmi rádiónavigáció ) és a felhasználók (szövetségi, nem szövetségi és megosztott) szerint, a spektrum különböző módon történő felhasználására tervezett új technológiák képessége gyakran csökken. Például a szoftver által meghatározott kognitív rádiók-a rádiók, amelyek a spektrum használatát a működési környezetük valós idejű feltételeihez igazítják-felhasználhatók a nem használt frekvenciák vagy " fehér terek " érzékelésére , és automatikusan kihasználják ezeket a frekvenciákat. Szintén lehetséges, hogy szoftveresen meghatározott kognitív rádiókat használnak a spektrum "szürke tereinek" kiaknázására-azokon a területeken, ahol a kibocsátás még létezik, még további felhasználókat tudnak befogadni anélkül, hogy a jelenlegi felhasználók számára elfogadhatatlan interferenciát hoznának létre-a spektrumhatékonyság növelése érdekében. Jelenleg azonban előfordulhat, hogy a spektrumkiosztási rendszer nem biztosítja a szükséges szabadságot ahhoz, hogy ezek a technológiák működjenek a meglévő spektrummegjelölések között, és az új szabályok meghatározásához olyan spektrumismeretekre van szükség, amelyekkel a spektrumvezetők nem rendelkeznek. Ugyanakkor kevés szövetségi szabályozási követelmény és ösztönző létezik a spektrum hatékonyabb használatára. Míg a Nemzeti Távközlési és Információs Igazgatóság (NTIA) felelős a szövetségi kormány spektrumhasználatának kezeléséért és a spektrumhatékonyság biztosításáért, az NTIA elsősorban az egyes ügynökségekre támaszkodik annak biztosítása érdekében, hogy az általuk kifejlesztett rendszerek a lehető leghatékonyabbak legyenek. Az ügynökségek útmutatásai és politikái azonban nem teszik szükségessé a spektrumhatékonyság szisztematikus figyelembevételét beszerzéseik során. A spektrumhasználathoz kapcsolódó gazdasági következmények hiánya szintén kevéssé ösztönözte az ügynökségeket arra, hogy proaktívan keressék a lehetőségeket olyan technológiák kifejlesztésére és használatára, amelyek javítják a spektrum hatékonyságát kormányzati szinten.

Alternatív spektrumirányítási rendszerek és a spektrumvita

A digitális átállással a spektrumkezelés új korba lépett. A digitális televízióra történő teljes átalakítás 2009. február 17 -ig ( 2005. évi digitális átmeneti és közbiztonsági törvény ) lehetővé teszi a műsorszolgáltatók számára a spektrum hatékonyabb használatát, és helyet takarítanak meg a spektrummegosztás lehetőségével.

A spektrummegosztás heves vita tárgya. A kereskedelmi vezeték nélküli hívások exponenciális növekedése további spektrumot igényel a nagyobb forgalom érdekében. Szabályozóként az FCC ezekre az igényekre reagált azzal, hogy több spektrumot bocsátott rendelkezésre. Megengedték, hogy létrejöjjön egy másodlagos piac, és az engedélyeseket arra ösztönzik, hogy ideiglenesen bérbe adják a spektrum használatát harmadik feleknek. Az engedélyek átruházhatóvá tétele az FCC fontos kísérlete arra, hogy ösztönözze a műsorszolgáltatókat a fel nem használt spektrum megosztására. A spektrumhiány problémájának másik javasolt megoldása az, hogy lehetővé teszik a kommunikációs rendszerek számára, hogy elfoglalják a radarhasználathoz korábban kiosztott spektrumot, és együttműködjenek a spektrum megosztásában . Ez a megközelítés az utóbbi időben fokozott figyelmet kapott több kutatási programmal, köztük a DARPA projektekkel, amelyek számos együttműködési radarkommunikációs spektrummegosztási módszert vizsgálnak. További alternatívák vannak folyamatban, mint például a spektrummegosztás a mobilhálózatokban.

A spektrumhiány elsődleges problémaként jelentkezett, amikor új vezeték nélküli szolgáltatások indításakor próbáltak találkozni. Ennek a szűkösségnek a hatása leginkább a spektrum aukciókon figyelhető meg, ahol az üzemeltetőknek gyakran több milliárd dollárt kell befektetniük a rendelkezésre álló spektrum meghatározott sávjaihoz való hozzáférés biztosítása érdekében. E szűkösség ellenére a legutóbbi spektrumkihasználási mérések kimutatták, hogy a rendelkezésre álló spektrumlehetőségek súlyosan kihasználatlanok, azaz kihasználatlanok. Ezt a mesterséges „hozzáféréskorlátozáson” alapuló szűkösséget gyakran úgy tekintik, mint az irányítási és irányítási rendszer statikus és merev jellegéből adódóan. Az érdekelt felek a spektrumhoz való hozzáférés korlátainak enyhítésével elkezdték mérlegelni az irányítási rendszer lehetséges javítását. Két uralkodó modell a „közös spektrum” és a „spektrumtulajdon -jog” megközelítés.

Spectrum commons elmélet

Fő cikk: Spectrum commons elmélet

Az Egyesült Államok törvényei szerint a spektrum nem tekinthető a magánszektor és a kormány tulajdonának, kivéve, ha a "kormány" kifejezést a "nép" szinonimájaként használják.

A "közös" kifejezés eredeti használata az a gyakorlat volt, amellyel a nagyközönség korlátozott jogokkal rendelkezett a közös használathoz; ekkor minden személynek érdeke volt a saját használati jogaiban, de a közös helyek nem voltak tulajdonok, és a jogok sem „tulajdonok”, mivel nem lehetett kereskedni velük. A " közös tragédia " kifejezést Garrett Hardin népszerűsítette egy 1968 -as cikkében, amely a Science -ben jelent meg . A közös tragédia illusztrálja azt a filozófiát, amely szerint a nyilvános fenntartások ("közös") magán érdekek általi romboló felhasználása akkor következhet be, ha az egyének számára legjobb stratégia ellentmond a "közjónak". Egy ilyen forgatókönyv szerint azt állítja, hogy bár minden „rossz szereplő” hozzájárulása csekély lehet, e tevékenységek eredményeinek összevonása esetén az erőforrás haszontalanságig romolhat. Ez az aggodalom a spektrum szabályozásához vezetett.

Spektrum tulajdonjogi modell

A spektrumtulajdon -jogok modellje azt javasolja, hogy a spektrumforrásokat földként kell kezelni, azaz engedélyezni kell a spektrumrészek magántulajdonát. Ezen részek kiosztását piaci erők segítségével kell végrehajtani. A spektrumtulajdonosoknak képesnek kell lenniük arra, hogy ezeket a részeket a másodlagos piacokon értékesítsék. Alternatív megoldásként a spektrumtulajdonosok tetszőleges módon használhatják sávjaikat az általuk preferált technológiákon keresztül (szolgáltatás és technológia semlegesség). Bár a spektrumtulajdon -jogok modellje az átviteli jogok kizárólagos elosztását támogatja, ez nem azonos az engedélyezett rendszerrel. A fő különbség a szolgáltatás- és technológia -semlegesség, amelyet a spektrumtulajdon -jogok megközelítésében támogatnak, szemben a szolgáltatásokra és kommunikációs technológiákra vonatkozó szigorú követelményekkel, amelyek az engedélyezett irányítási rendszerekben rejlenek.

A spektrum tulajdonjogának alapgondolatát először Leo Herzel vetette fel 1951 -ben, aki akkor joghallgató volt, és kritikát készített az amerikai FCC spektrumkezelési politikájáról. Ronald Coase , Nobel -díjas közgazdász támogatta a spektrumjogok elárverezésének ötletét, mint a status quo kiváló alternatíváját 1959 -ben. Coase azzal érvelt, hogy bár a kezdeti elosztások befolyásolhatják a dolgokat, a tulajdonjogok gyakorisága a legtöbb hatékony felhasználása. Amikor először bemutatta elképzelését az FCC -nek, megkérdezték tőle, nem tréfál -e.

A spektrum -tulajdonjogi modell támogatói azzal érvelnek, hogy egy ilyen kezelési rendszer potenciálisan elősegítené az innovációt és a spektrum -erőforrások hatékonyabb felhasználását, mivel a spektrumtulajdonosok potenciálisan szeretnének takarékoskodni erőforrásaikkal.

A spektrum tulajdonjogi modelljét gyakran kritizálják, ami potenciálisan mesterséges szűkösséghez és visszatartási problémához vezethet . A visszatartási probléma a spektrum-erőforrások összesítésének nehézségeire utal (ami a nagy sávszélességű alkalmazásokhoz szükséges lenne), mivel az egyes spektrumtulajdonosok nagyon magas kompenzációt kérhetnek hozzájárulásuk fejében. Mivel a spektrum szűkös véges jószág, van egy perverz ösztönzés arra, hogy egyáltalán ne használja. A spektrumpiacon résztvevők és meglévő spektrumtulajdonosok előzetesen vásárolhatnak spektrumot, majd raktározhatják azt, hogy megakadályozzák a meglévő vagy újonnan érkező versenytársak használatát. A meglévő spektrumtulajdonos hivatalos tervei erre a tárolt spektrumra mentenék azt egy ismeretlen jövőbeli használatra, és ezért egyáltalán nem használnák fel a belátható jövőben.

A részleges vagy hiányos "spektrum, mint tulajdon" szabályozási rendszerben a jelenlegi és nagyapa tulajdonosok, akik a régi okok és érdemek politikája alapján szerezték be a spektrumot, váratlanul juthatnak ahhoz, hogy a korábbi szabályozási rendszer szerint ingyenesen értékesítsék a kapott spektrumot. Amikor a szabályozási rendszer megváltozik az ingatlanmodellben, az eredeti érdemekre és okokra vonatkozó irányelveket gyakran eltávolítják a jelenlegi és nagyapák számára. Nincs szabályozási felülvizsgálati mechanizmus annak ellenőrzésére, hogy továbbra is követik -e az érdemi iránymutatásokat, és ha nem, akkor vonják vissza a spektrum -engedélyt a jelenlegi spektrumtulajdonostól, és adják ki újra a spektrumot egy új felhasználónak a régi érdemi irányelvek alapján, vagy eladják a spektrumot az új "spektrum, mint tulajdon" politika.

Amerikai szabályozó ügynökségek

Az 1934 -es kommunikációs törvény felhatalmazást ad a spektrumkezelésre az elnöknek minden szövetségi használatra (47 USC 305). A Nemzeti Távközlési és Információs Igazgatóság (NTIA) kezeli a spektrumot a szövetségi kormány számára. Szabályai megtalálhatók az NTIA Szövetségi rádiófrekvenciás kezelés szabályainak és eljárásainak kézikönyvében ".

A Szövetségi Hírközlési Bizottság (FCC) kezeli és szabályozza az összes belföldi, nem szövetségi spektrumhasználatot (47 USC 301).

Háttér:

Nemzetközi spektrumkezelés

Fő cikk: Frekvenciakiosztás

A Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) az Egyesült Nemzetek Szervezetének (ENSZ) azon része, amely kezeli mind az RF spektrum, mind az űr műholdak használatát a nemzetállamok között . A meghatalmazott konferencia az ITU legfőbb politikai döntéshozó szerve, amely négyévente ülésezik az Unió általános politikájának meghatározása érdekében. Az ITU három szektorra oszlik: a rádiókommunikációs szektor (ITU-R) határozza meg a vezeték nélküli szolgáltatások műszaki jellemzőit és működési eljárásait, és alapvető szerepet játszik a rádiófrekvencia spektrumkezelésében; Az ITU-R Study Group 1 a Spectrum Management tanulmánycsoport; a távközlési szabványosítási szektor (ITU-T) nemzetközileg elfogadott műszaki és működési szabványokat dolgoz ki; és a távközlési fejlesztési szektor (ITU-D) elősegíti a távközlési infrastruktúra bővítését a fejlődő országokban világszerte, amelyek az ITU 191 tagállamának kétharmadát teszik ki. Az ITU rádiószabályzata kötelező nemzetközi szerződést állapított meg a rádióspektrum mintegy 40 különböző szolgálat általi használatáról.

Frekvencia adminisztráció

A távközlési , frekvenciakijelölést hatóság az erő nyújtani az adminisztráció , kijelölés vagy átruházása egy ügynökség vagy rendszergazda keresztül szerződés vagy jogszabály, hogy meghatározza frekvenciák frekvencia csatornák vagy frekvencia sávok, a elektromágneses spektrum felhasználásra rádiótávközlési szolgáltatások , rádióállomások vagy ISM alkalmazások .

A frekvenciagazdálkodást - a Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) rádiószabályzatának (RR) 1.2 . Cikke szerint - úgy határozzák meg, mint «Bármely kormányzati szerv vagy szolgálat, amely felelős a Nemzetközi Távközlési Unió Alkotmányában, az Egyezményben vállalt kötelezettségek teljesítéséért. Nemzetközi Távközlési Unió és a közigazgatási szabályzat (CS 1002) . » Az Alkotmány mellékletében vagy a Nemzetközi Távközlési Unió Egyezményének (Genf, 1992) mellékletében foglaltakkal azonos meghatározásokat "(CS)" vagy "(CV)" jelzéssel látják el.

A nemzetközi frekvenciakijelölési jogkör a Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) Rádiókommunikációs Irodája .

Európa

  • Európában minden ország szabályozási hozzájárulással járul hozzá az európai és nemzetközi politika, szabványok és az ezeket az ágazatokat szabályozó jogszabályok előrehaladásához, gyakoriságuk adminisztrációján keresztül .
  • Az európai frekvencia -adminisztrációk katonai tanácsokat kaphatnak a megfelelő nemzeti rádiófrekvenciás ügynökségtől (NRFA). A NATO-Európa vonatkozásában ez a szakértelem a Spectrum Consultation Command and Control & Infrastructure Branch (SC3IB) területén található. A rádiófrekvenciás spektrumhoz való katonai hozzáféréssel kapcsolatos döntéshozó szerv azonban a NATO Civ/Mil Spectrum Capability Panel 3 (CaP3), a NATO konzultációs, parancsnoki és irányító testülete (C3B) nevében, az illetékesek részvételével , a nemzeti frekvenciaigazgatások felhatalmazott és megbízott képviselői .
  • A polgári frekvenciagazdálkodást Európában számos szervezet vezérli. Ide tartoznak a következők:

2002 júliusában az Európai Bizottság létrehozta az Elektronikus Hírközlési Hálózatok és Szolgáltatások Európai Szabályozói Csoportját is ; először hozzanak létre egy hivatalos struktúrát az Európai Bizottság és az összes uniós tagállam szabályozói közötti interakcióhoz és koordinációhoz az európai jogszabályok következetes alkalmazásának biztosítása érdekében.

Egyesült Államok

Az Egyesült Államokban az elsődleges frekvenciakiosztási jogkört a Nemzeti Távközlési és Információs Igazgatóság (NTIA) gyakorolja a szövetségi kormánynál, a Szövetségi Kommunikációs Bizottság (FCC) pedig a nem szövetségi kormányzati szervezeteknél.

Lásd még

Hivatkozások