電磁頻譜

電磁頻譜，是指按電磁波波長（或頻率）連續排列的電磁波族。在軍事上，電磁頻譜既是傳遞信息的一種載體，又是偵察敵情的重要手段，因此成為交戰雙方爭奪的制高點之一。

基本介紹

• 中文名：電磁頻譜
• 外文名：electromagnetic spectrum
• 性質：頻譜
• 屬性：電磁
• 目的：偵察敵情
• 學科：電力學

定義

電磁頻譜——一個充滿神奇的無形世界。隨著軍隊信息化建設的高速發展，它已成為未來戰場上影響戰爭勝負的一個重要砝碼。

電磁頻譜管理是無線電通信的基礎，是電子系統發揮最大效能的關鍵，是信息暢通的重要保證。當今世界，是信息大爆炸的時代，電磁頻譜管理則是信息高速公路上的“交通警察”，隨著頻譜在各個領域的廣泛套用，頻譜的管理已越來越引起各國的高度重視。他正在從傳統的保障“配角”，變成為現代信息化作戰的“主角”，並已從戰爭舞台的後台大步走向前台。

安全

電磁頻譜是賽博空間的主要組成部分之一，電磁頻譜安全與賽博空間安全日益密切。做好電磁頻譜管理、維護電磁頻譜安全是維護賽博空間安全的必然要求。

與賽博空間

在賽博空間概念出現的初期，並不包含電磁頻譜。20世紀90年代，Cyberspace基本與網際網路（internet）同義。2003年2月，布希政府公布《保護Cyberspace國家戰略》中，將Cyberspace定義為“由成千上萬的互聯的計算機、伺服器、路由器、轉換器、光纖組成，並使美國的關鍵基礎設施能夠工作的網路，其正常運行對美國經濟和國家安全至關重要。”

近年來，電磁頻譜已經被明確為賽博空間的組成部分之一。2006年12月，美國防部和參謀長聯席會議在《賽博空間行動國家軍事戰略》中對賽博空間定義為：“賽博空間是指利用電子學和電磁頻譜，通過網路化系統和相關的物理基礎設施來存儲、修改或交換數據的域。”2008年3月，《美空軍賽博空間戰略司令部戰略構想》則進一步明確，賽博空間主要由電磁頻譜、電子系統以及網路化基礎設施三部分組成。電磁頻譜不僅僅是傳輸數據的媒介，還是獲取信息的重要工具。據統計，目前採用無線方式（包括Wifi、802.11、Wi MAX等）接入網際網路的用戶數量接近50%；通信網中移動通信占用了70%以上；在工業控制系統中，無線傳輸的比例也越來越高；在地質勘探、智慧型交通和空間探測等領域，以電磁探頭、雷達等為感測器的無線電系統發揮著不可替代的作用。

關係

既然電磁頻譜既是賽博空間的信息載體又是信息獲取工具，賽博空間的可用性、機密性、認證性和不可否認性就與電磁頻譜安全息息相關。一旦電磁頻譜安全受到威脅，依賴於無線電技術的信息獲取、依賴於無線網路的數據傳輸都將受到影響。

面臨挑戰

電磁頻譜是一種有限資源，隨著傳統無線業務和新興無線業務的快速發展，有限的電磁頻譜資源最終將會耗盡，電磁頻譜需求與電磁頻譜資源之間的矛盾日益凸顯，對有序、安全地使用電磁頻譜提出了嚴峻挑戰。

傳統的無線業務，如移動通信、電視、廣播等業務所使用的電磁頻譜採用固定的獨占方式，導致電磁頻譜資源的利用很不平衡。在蜂窩移動通信頻段，頻段變得相當擁擠，頻譜資源供不應求。2001年德國Lichtenau地區的測量結果表明，歐洲的GSM系統占用了900MHz附近的頻率，是頻譜使用的高峰波段。在廣播電視頻段，則存在時間和空間上的大量頻譜閒置的現象。FCC的採樣頻譜圖顯示：在美國伯克利州市內0～6GHz頻段的頻譜利用率僅在15%～85%之間，在0- 3GHz的頻段內，頻譜的占用率不足35%，在3～6GHz之間頻譜浪費更加明顯，這表明特定的傳統授權頻段頻譜利用率很低。在工業、科學和醫用(ISM) 等開放頻譜頻段，存在大量的無線業務，如無線區域網路(WLAN)、無線個人域網路(WPAN)和無線廣域網(WWAN)，使得開放頻譜已經趨於飽和。這導致這些業務之間的衝突干擾不斷加劇，對各業務的高效、安全運行造成巨大威脅。

新興無線業務頻譜需求激增加劇了電磁頻譜供求矛盾，有限的頻譜資源制約了各種新技術的發展和套用，特別是在4G、物聯網、空間衛星、新軍事裝備等面臨大量電磁頻譜“缺口”。現有電磁頻譜分配情況表明：幾乎所有的頻譜都已經被授權業務所占用，新興業務申購占用剩餘的可用頻段，這不僅顯著增加新業務的經濟負擔，也不利於未來無線業務的可持續發展；更有甚者，有的業務占用非授權頻段，這導致非授權頻段業務種類繁多，負擔過重，業務間彼此干擾和衝突在所難免。以4G為例，權威預測表明，到2020年在兩家運營商的情況下，4G的頻譜需求是1600MHz，中國除去己規劃用於2G與3G的共525MHz頻率外，尚有約1GHz的頻率缺口。又如物聯網，以其信息互動與傳輸以無線為主的特點，注定使之成為頻譜需求的大戶。根據ITU- R M.2072報告，當物聯網通信量達到4G總通信量的50%時，物聯網對頻譜的需求在三個運營商情況下為990MHz；當物聯網通信量約達到總通信量的80%時，物聯網對頻譜的需求在三個運營商情況下為1.5GHz，成為頻譜資源面臨的新嚴峻挑戰。

此外，在空間衛星頻率方面，目前在軌空間衛星上千顆，給空間衛星頻譜資源的有序使用帶來巨大挑戰。在軍事用頻方面，軍隊空間預警系統、寬頻數據鏈、戰術網際網路等用頻裝備大量需求越來越大；軍事裝備間傳輸的信息也從原來的語音、文字、數據等信息向圖像、視頻等信息發展，頻帶越來越寬；同時，以雷達為代表的電子裝備要求有更高的精度和抗干擾能力，也要求有更多的頻譜資源。由此可見，頻譜資源有限與頻譜需求激增矛盾限制了無線電新業務的發展，制約賽博空間的發展，為國民經濟發展和國家安全帶來重大影響。

套用

頻譜是有限的、不可再生的戰略資源。頻譜作為國家的公共資源，除有一部分劃分給軍隊專用外，大部分都是軍民共用，所以各國都十分重視加以珍惜和充分利用。在軍事領域，未來戰場具有裝備數量多、種類全、電台密度大、程式複雜、電磁環境變化節奏快等特點，如果不加強頻譜管理，勢必會造成通信干擾，聯絡不暢等問題，從而影響整個戰局的成敗。據外刊報導，海灣戰爭中，無線電頻率管理的無線網路為7500多個高頻網、1200多個甚高頻網和7000個特高頻網。這些都從不同方面說明，沒有有序的電磁頻譜管理為基礎，信息化作戰將受到極大的制約和影響。因此，對電磁頻譜管理必須有清醒的認識，既要積極跟蹤世界軍事領域頻譜管理的發展前沿，加以深入研究，又要不斷加強監管力度。其重點是，加強建立軍地電磁頻譜共管、共建、共用機制，搭建資源共享的平台，搞好三軍協同，有力地推動軍地資源共享進程，並由單一技術支持向多維全向管理轉變。

世界上一些軍事強國普遍認為，電磁頻譜是唯一能支持機動作戰、分散作戰和高強度作戰的重要媒體。外軍評論認為：“頻譜是一種無形的戰鬥力，並且是可與火力機械動力相提並論的新型戰鬥力。”甚至預言：“21世紀將是頻譜戰的時代”；“戰時頻率資源如同彈藥、油料一樣重要，是作戰的必需物資基礎。”因此，加強信息化建設，加強頻譜管理，連著戰鬥力的全面提升，連著打贏未來信息化戰爭，必須予以高度重視。