當(dāng)前，全球工業(yè)正處于新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵時(shí)期，德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”概念得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，各工業(yè)強(qiáng)國(guó)紛紛推出類似的“再工業(yè)化”和“制造業(yè)回歸”戰(zhàn)略。在今年我國(guó)政府工作報(bào)告中，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)提出“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略，被稱為中國(guó)版的“工業(yè)4.0”。“工業(yè)4.0”強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)性互聯(lián)網(wǎng)和商業(yè)信息技術(shù)間越來越緊密的聯(lián)系，最終傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)將逐漸演進(jìn)成兼具智能化和網(wǎng)絡(luò)化功能的信息物理系統(tǒng)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用將成為可能。但與此同時(shí)，這種大規(guī)模應(yīng)用的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)必將對(duì)頻譜資源產(chǎn)生強(qiáng)烈的需求，如何滿足用頻需求，已經(jīng)成為“工業(yè)4.0”時(shí)代必須面對(duì)的主要問題。
新時(shí)代用頻現(xiàn)三大趨勢(shì)
“工業(yè)4.0”時(shí)代是具有智能化、網(wǎng)絡(luò)化功能的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)高速發(fā)展的時(shí)代。一方面，龐大的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過Things to Things（物到物）的通信方式，使人、機(jī)器和系統(tǒng)三者之間實(shí)現(xiàn)智能化、交互式的無縫連接，改變傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)控制方式下被動(dòng)獲取少量信息的信息收集方式，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)、準(zhǔn)確和及時(shí)地收集生產(chǎn)參數(shù)，數(shù)據(jù)傳輸量大增；另一方面，龐大的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)涵蓋了大量的無線傳輸終端，上萬(wàn)億的無線傳輸終端間傳輸?shù)男畔⒉粌H僅是自身的信息，還有大量中繼轉(zhuǎn)發(fā)其他相鄰無線終端發(fā)送的信息，這樣就導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸量急劇增加。因此，在“工業(yè)4.0”時(shí)代，頻譜需求絕不是如今已分配的移動(dòng)通信和無線接入頻率所能承載的，必將向大量寬帶方向快速發(fā)展。
同時(shí)，隨著“工業(yè)4.0”時(shí)代的到來，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將被廣泛應(yīng)用于大范圍的供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化、設(shè)備監(jiān)控管理以及能耗控制等各個(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋范圍從局部性的小規(guī)模部署向國(guó)家或區(qū)域性的大規(guī)模應(yīng)用轉(zhuǎn)變，構(gòu)成全新的廣域網(wǎng)絡(luò)，形成了真正的物物互聯(lián)。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，用頻場(chǎng)景也從物物間的短距離、局域性和小規(guī)模通信，向網(wǎng)絡(luò)間的長(zhǎng)距離、區(qū)域性和大規(guī)模通信模式轉(zhuǎn)變。
此外，用頻環(huán)境也從特定簡(jiǎn)單向多樣復(fù)雜方向轉(zhuǎn)化。在“工業(yè)4.0”時(shí)代，由于采用無線方式傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備量激增，電磁干擾的隱患加劇，用頻環(huán)境異常復(fù)雜。在生產(chǎn)制造過程中，用于數(shù)據(jù)感知的傳感器節(jié)點(diǎn)遍布工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)制造環(huán)境不但充滿強(qiáng)電磁干擾、金屬介質(zhì)和多障礙等多元干擾元素，而且還動(dòng)態(tài)存在 “人、物料、設(shè)備、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品”等眾多參與生產(chǎn)的元素，這種復(fù)雜的電磁環(huán)境嚴(yán)重影響傳感器獲得感知數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的特殊性，使得工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)不但存在更多大型器械、金屬管道等對(duì)無線信號(hào)反射、散射造成的多徑效應(yīng)，而且還將受到馬達(dá)、器械等運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電磁噪聲對(duì)無線通信的干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性和準(zhǔn)確性受到嚴(yán)重影響。
頻譜使用面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)
“工業(yè)4.0”時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用在制造業(yè)領(lǐng)域，大量應(yīng)用必將導(dǎo)致對(duì)頻譜資源需求的急劇增加，由于頻譜資源的有限和用頻技術(shù)發(fā)展的局限性，頻譜資源短缺問題就顯得十分嚴(yán)重。在“工業(yè)4.0”時(shí)代，新型傳感器技術(shù)、二維碼、NFC和射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)等大量無線通信新技術(shù)將得到長(zhǎng)足發(fā)展，各種新型無線應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，通過海量應(yīng)用的無線智能終端，實(shí)現(xiàn)實(shí)體物理世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)世界間的相互融合，實(shí)現(xiàn)資源、信息、物品和人之間的互聯(lián)互通，無線通信成為萬(wàn)物互聯(lián)的主要通信模式，用頻需求顯著增長(zhǎng)。據(jù)IDC分析家預(yù)測(cè)，2020年全球聯(lián)網(wǎng)的“物體”裝機(jī)總量將達(dá)2120億個(gè)，其中將有301億個(gè)為“物”聯(lián)網(wǎng)。另?yè)?jù)我國(guó)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，由于無線通信量激增，2020年我國(guó)4G的頻譜需求是1560MHz~1980MHz，頻率缺口將達(dá)到1035MHz~1455MHz，物聯(lián)網(wǎng)頻譜需求為1248MHz~1584MHz，缺口與4G相當(dāng)。
同時(shí)，隨著“工業(yè)4.0”時(shí)代的到來，各種新型無線電設(shè)備不斷涌現(xiàn)，屆時(shí)全球在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)⒂猩先f(wàn)億個(gè)不同種類的機(jī)器和設(shè)備通過無線通信技術(shù)連接，在這些設(shè)備中每個(gè)具有無線電發(fā)射功能的設(shè)備就是一個(gè)臺(tái)站，如何管理海量的臺(tái)站設(shè)備將成為無線電臺(tái)站管理工作需要面對(duì)的主要問題。此外，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域短距離、微功率的各種無線新技術(shù)和新應(yīng)用急劇增加，使得電磁環(huán)境異常復(fù)雜，帶來大量新的干擾問題。這些無疑會(huì)給無線電管理工作帶來巨大的挑戰(zhàn)。
為了解決干擾問題、滿足用頻需求，我國(guó)亟須健全無線電管理法律法規(guī)制度。到今年，我國(guó)現(xiàn)行的《中華人民共和國(guó)無線電管理?xiàng)l例》已經(jīng)頒布實(shí)施20多年。隨著時(shí)代的發(fā)展，其逐漸暴露出諸多不適應(yīng)性。而《無線電管理收費(fèi)規(guī)定》、《無線電管理處罰規(guī)定》等在形式上僅屬于規(guī)范性文件，無法從法律層面保障物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的用頻環(huán)境要求，這與無線電管理對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略資源管理的重要性嚴(yán)重不符。由于缺乏法律層級(jí)的依據(jù)，無線電管理工作者在查處干擾事件時(shí)，對(duì)于干擾問題的處罰存在執(zhí)行難問題，不利于有效打擊用頻干擾破壞行為。
四管齊下解決用頻之憂
注重頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)頻譜資源。在推動(dòng)“工業(yè)4.0”發(fā)展的進(jìn)程中，相關(guān)頂層設(shè)計(jì)文件中應(yīng)突出保障用頻需求的重要性，明確保證用頻需求。建議政府相關(guān)部門通過科學(xué)規(guī)劃，運(yùn)用多種手段，合理配置頻譜資源，加強(qiáng)對(duì)部分頻段的調(diào)整，做到統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，切實(shí)推進(jìn)頻譜資源在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的高效集約利用，保障我國(guó)在“工業(yè)4.0”時(shí)代的用頻需求。特別是重點(diǎn)做好“寬帶中國(guó)”、物聯(lián)網(wǎng)、下一代通信網(wǎng)絡(luò)等新興產(chǎn)業(yè)的用頻規(guī)劃和保障工作，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
創(chuàng)新管理方式，保障產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。在無線電頻譜資源管理方面，改進(jìn)工作思路，積極探索頻譜資源市場(chǎng)化、精細(xì)化管理方式，研究通過拍賣招標(biāo)、交易等市場(chǎng)化手段配置部分商用化程度較高的頻段，促進(jìn)頻率高效集約使用。在無線電臺(tái)站設(shè)備管理方面，針對(duì)臺(tái)站設(shè)備日益小型化、集成化和規(guī)�；刃绿攸c(diǎn)，將管理方式從注重事前審批向事中事后監(jiān)管轉(zhuǎn)變，營(yíng)造良好政策環(huán)境，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在電波秩序管理方面，要研究探索新形勢(shì)下的無線電監(jiān)測(cè)手段，增強(qiáng)對(duì)新型干擾的監(jiān)測(cè)查找能力。
加強(qiáng)技術(shù)研究，提高監(jiān)管能力。面對(duì)新形勢(shì)下無線電管理的新要求，豐富無線電監(jiān)測(cè)手段，采用先進(jìn)的無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)，適時(shí)加快新設(shè)備替代落后設(shè)備的步伐，提升無線電監(jiān)管能力。加強(qiáng)無線電管理信息化建設(shè)工作，積極應(yīng)用無線電管理信息系統(tǒng)一體化平臺(tái)，提高頻譜管理效率，為無線電相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用提供良好的頻率使用環(huán)境。鼓勵(lì)、引導(dǎo)設(shè)備生產(chǎn)廠商與高校、研究院所聯(lián)合開展無線電監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、信息化等技術(shù)設(shè)施產(chǎn)品的開發(fā)研制，促進(jìn)無線電管理技術(shù)設(shè)施的接口開放，提升設(shè)備之間的互操作能力。
完善法治建設(shè)，適應(yīng)新管理新要求。針對(duì)“工業(yè)4.0”發(fā)展過程中，用頻技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和臺(tái)站管理方面可能出現(xiàn)的新情況和新問題，做好相關(guān)法規(guī)規(guī)章、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的清理和修訂工作，以規(guī)范行政執(zhí)法行為、行政裁量權(quán)和頻譜交易行為等為重點(diǎn)，建立、健全完善配套的頻譜管理法律法規(guī)體系，適應(yīng)無線電管理環(huán)境變化的新要求，有效維護(hù)空中電波秩序，為“工業(yè)4.0”時(shí)代創(chuàng)造良好電磁環(huán)境。
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本文標(biāo)題：工業(yè)4.0時(shí)代如何解決海量增長(zhǎng)的用頻需求之憂
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