现代战场是一种战术无线电网高需求环境。在这一环境中，除无线传播环境会不断变化外，电台还必须与大量采用不同波形的发射机共存和竞争。在这种环境中，认知无线电被公认为是一种颇有应用前景的技术，可减轻干扰并实现更为灵活和动态的无线电资源分配。
许多国家和组织都提出了将认知无线电网络（CRN）用于战术通信的路线图。本文探讨了认知无线电网络对于未来战术无线通信的重要意义，包括优势、风险、体系及技术挑战。
认知无线电网络的优势包括实现动态频谱接入，实现网络快速部署，解决频谱拥挤问题，提升动态异构环境中的通信弹性，并为实现多功能射频（RF）单元奠定基础，同时认知无线电网络还能为智能网络电磁攻击和防御提供支持。因此，世界各国的研究人员都希望找到解决方案，在充分利用认知无线电网络优势的同时不会危害网络安全。
1 引言
现代战场对战术无线网中的数据传递需求越来越高，频谱短缺问题日益突出，解决频谱不足问题变得愈发紧迫。需要实现一种机制，能够避免干扰，提高系统级频谱效率并能更灵活地使用频谱资源。认知无线电（CR）就是一种获得广泛认可的可以解决现代战场频谱资源挑战的技术。
战术通信网的工作环境会不断发生动态变化，这一环境中存在干扰，且网络配置和无线电参数会突然发生变化。而认知无线电具备环境感知和传输适配能力，可适应网络动态，并增强现代战术通信系统的性能。认知无线电通信平台有望成为未来战术网的理想候选平台。
许多国家和组织都提出了将认知无线电网络（CRN）用于战术通信的路线图。
本文将介绍用于军事网络的认知无线电概念，介绍几个典型的认知无线电项目，描述认知无线电网络的网络体系，讨论实现战术认知无线电网络的关键挑战。
“认知无线电”（CR）一词最早由Joseph Mitola博士于1999年首次提出，他认为认知无线电是一种智能无线电，可利用采集的RF环境信息根据基于模式的推理进行自主决策，还能根据其过去的经验进行学习和规划。
按Joseph Mitola博士的思路，Haykin给出了认知无线电的完整定义：“认知无线电是一种智能无线电系统，它能感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变传输功率、载波频率和调制方式等工作参数，使其内部状态适应所接收无线信号的统计变化，从而达到提高频谱利用率和随时随地提供高可靠通信的目标。”
2003年，美国联邦通信委员会（FCC）引入了更明确的认知无线电定义：“认知无线电是能够基于其工作环境改变发射机参数的无线电”。许多研究采用FCC的认知无线电定义，提出了了许多实现频率捷变性的自适应无线电接入技术。
认知无线电需要了解和感知环境并做出决策。环境知识可以从策略、规则、传感器、无线电网络基础设施、传播数据等等中获取。知识可能是认知无线电本身采集，从中央控制器（如，策略代理）获得，也可从其他对等认知无线电获得。来自其他认知无线电的感知数据可在本地收集和融合，或由中央控制器融合数据并以精炼格式分发，例如，可用信道表。
认知无线电的典型关键特征如下：
（1）感知：感知周围环境和内部状态；
（2）根据集合观测量和知识与其他设备协作；
（3）与环境适配，满足需求和目标；
（4）根据观测量推理，调整适配目标；
（5）根据以前的经验进行学习，认识环境并实现快速反应；
（6）预测事件，为未来决策提供支持。
关于一部无线电到底必须具备多少上述特征才能被看做是认知无线电，各界还有分歧。这些特征的适用范围也不明确。有些人认为这些特征仅限于物理无线电层，而有些人则认为认知无线电是在各层协议都展示出这些特征的设备。
认知无线电可组成认知无线电网络实现分组传送。认知无线电网络一般来说是一种多跳无线异构网，可实现对等通信，可能包括不同类型的无线电。当多个认知无线电连接在一起形成了认知无线电网时，它们可共享知识，即每个节点收集信息并共享，以分布式方式做出决策。从抽象的意义上来说，认知变成了网络的函数，而不是各无线电的函数。
以下则明确认知无线电相关技术：
（1）认知无线电与动态频谱接入（DSA）
DSA是根据环境和目标的变化实时调整频谱利用。特别是DSA允许一组无线电共享频谱，每个无线电都可定位空白频段并占用它们完成传输，然后释放该频谱资源。当可用频谱已经授权给一组特定无线电使用时，DSA允许非授权（次级）用户择机利用该频谱，但如果主用户需要使用该频谱时，次级用户要在预定时间内腾空该频谱。
认知无线电不一定具备DSA能力。判断认知无线电的充分条件是情境感知和决策能力，而不是特定算法，如固定与动态频谱接入。相反，具备DSA能力的无线电不一定是认知无线电。
但由于频谱接入能力是无线电的基本功能，因此认知无线电如果具备DSA能力无疑功能会更强。因此，DSA可视为认知无线电的关键组成。而军事无线电用户关心的一个问题是能否在频谱接入不可预测的DSA环境中保证服务。
（2）认知无线电与软件无线电（SDR）
软件无线电是一种部分或所有物理层功能（及以上层）为软件定义的无线电。硬件无线电正与之相反，硬件无线电要改变通信能力只能通过修改硬件实现，而无线电软件是由厂家一次性编程好的，且由于无线电体系无灵活性不能修改。出于与认知无线电一样的原因，人们对软件无线电也非常感兴趣，它能实现修改和重构。很多人认为认知无线电是软件无线电之后，可重构灵活性的进一步发展。更准确的说，认知无线电事实上就是软件无线电的一种，是用软件实现无线电认知功能的软件无线电。软件无线电不一定是认知无线电，因为它不一定具备认知能力。同样，自适应无线电也不一定是认知无线电，因为它只是根据某些预定的算法或规则集简单适应。
（3）战术认知无线电网络与商用认知无线电网络
虽然商业界和战术界都使用“认知无线电”一词，但看法截然不同。在商业界，认知无线电就是能够在本地以类似且可预测方式使用已分配给授权用户但未被其使用的可用频谱的无线电。IEEE 802.22 WRAN标准就是商用认知无线电的一个实例，这一标准是要重用空闲电视频段。主用户与次级用户泾渭分明。
而战术认知无线电的目标是要更有效使用现有频谱分配，在作战中发生位置和网络拓扑变化时能改善通信能力。主用户与次级用户区别并不明显。军用认知无线电面临的挑战并不仅仅是发现未用频率，而是确定如何归类每条无线电消息或数据传输的优先级，首先让优先级最高的无线电消息和数据业务通过，而让优先级较低的业务在线等待。
下表对比了战术和商用认知无线电及认知无线电网络。本文主要探讨战术认知无线电网络，探讨认知无线电网络如何用于战术无线通信。
认知无线电和认知无线电网络对于战术无线通信无疑有广泛的应用前景，以下将讨论认知无线电和认知无线电网络的优势和相关风险。
（1）提高频谱利用率
由于支持态势感知、视频共享等应用需要的带宽越来越多，战术无线通信中的频谱限制问题日益严重。认知无线电网络对于解决这一问题大有可为，可通过动态频谱接入满足不断增长的用户需求。
（2）提升通信系统弹性
战术通信网处于一种动态变化环境中，平台的移动性以及RF环境中其他用户的变化会造成干扰，网络配置和无线电参数也会发生突然变化。认知无线电网络需要管理干扰问题并避免被对手探测，可提升安全性和任务效能。
（3）支持赛博电磁行动
将认知无线电用于战术网为融合网络防御、网络攻击和电子战功能的奠定了基础。利用认知无线电有望集成通信和电子战传感器，并通过认知无线电网络协作获得作战区域中电子支援措施（ESM）/战术信号情报的统一视图。认知无线电网络可使用其积累的信息服务于自己的通信需求，并利用其统一ESM视图支持赛博电磁行动。
认知无线电除上述优点外，还会面临相关风险，如表2所示。
2 几个典型认知无线电项目
目前世界上大部分国家都某种程度上参与了认知无线电研究，其中许多国家参与的是合作研究项目。本节只简要列举几个典型的认知无线电研究项目。
美国DARPA的先进无线网络系统（AWNS）/下一代后无线网络（WNaN）系统就是认知无线电功能的成熟展示。它也是首个通过实验演示了动态频谱接入的国防研究计划。
WNaN演示曾被描述为在协议栈的每一层都具备认知能力。该计划在认知无线电许多相关领域都取得了有价值的成果。该计划的主要目标包括：
· 存在干扰时的性能优化；
· 弹性和伸缩能力；
· 成本效益以及支持周期性技术插入。
以下介绍WNaN项目当前在DSA和自适应容中断组网（DTN）领域的进展。
（1）DSA
MANET的一种信道频率分配方式是为一群或一组节点中的所有节点分配一个公共频率以最大程度提高连通能力。频率通用性越强对连通越有利，但却会降低空间复用能力。WNaN方式关心的是如何在密集无线电环境中平衡这两种需求。有研究人员认为，大量用户的频谱效率是评估未来认知无线电技术规划的合适度量指标。
因此，每部WNaN无线电都装备了四个收发信机，以提升信道选择的自由度。WNaN的DSA模块维护一个允许频率表，表中的频率是从所有可能频率中选取出来的。这些节点将收发信机分配到四个频率的每个上，这样，按照分布式频率分配算法，每个节点都可通过几跳到达其他任意一个节点。离开几跳远的无线电就可重用频率，就像蜂窝网一样。
WNaN采用DSA可减轻干扰，而且并不是通过增加干扰余量的方式，使用该频谱的所有设备都是积极共享频谱，实现所有节点的更大容量。
DSA模块包括频谱策略引擎，它可跟踪授权信道、其频率、其相应位置以及频率授权的相关时间窗口。在可能施用各种东道国频率政策的多国联合行动中这点特别有用。WNaN系统已经演示了其避免干扰既有通信网及其他形式电磁干扰方面的性能。
（2）自适应容断网
WNaN可利用容断组网（DTN）和许多其他复杂网络适配原则容忍并适应ad hoc网络拓扑的快速变化。
WNaN网络整体在IP栈之下运行，因而可看做是到IP的以太网设备，向数据包提供多跳服务。这样，IP层软件就不会暴露给可能快速变化的多条路由，可用转发和缓存之类的机制增强WNaN网络。
WNaN网纳入了以下组网特点：
· 模糊视觉链路状态（HSLS）路由：根据跳距限制链路状态更新的分发范围；
· 多点中继（MPR）：限制广播链路状态更新的节点数量；
· 传染路由：在网络无连接或中断区域；
· 利用链路状态（有连接区域）和传染路由（断开区域）组合支持分组路由；
· 用两类分发树支持多播。
除可伸缩路由协议外，WNaN中的MANET伸缩问题可通过动态频谱接入和干扰容忍机制解决。分析显示，构建可扩展到几千个节点的类似WNaN的多信道多收发信机MANET是可行的。
对WNaN的一种有益扩充是先进无线网络系统（AWNS）计划，该计划是要利用无线电网中的可用计算能力开发无线“云计算”应用，如人脸识别。
认知无线电用于动态频谱管理（CORASMA）计划是一项7个欧洲国家联合进行的研究计划，由欧洲防务局（EDA）负责管理。CORASMA旨在作为欧洲七国正在开发的认知无线电解决方案的灵活框架。因此，需要一种构建认知无线电构件的通用功能基础。也需要在一种通用环境中对解决方案进行测试和评估，这种环境要对认知解决方案的成本和优势进行足够详细的真实模拟，比如，所需的额外信令以及对信令丢失的敏感度等。这些需求通过基本波形和高保真模拟器满足。基本波形是一种非认知参考波形，其作用是与认知解决方案进行比对；而高保真模拟器则要足够详细地模拟OSI协议栈头三层的行为，即物理层（第1层）到网络层（第3层）。
基本波形即通用功能基础是认知解决方案的起点，它是一种分簇ad hoc网。由于CORASMA计划的每个参与国都对动态频率分配（DFA）问题感兴趣，因此在基本波形中实现了一种基本DFA算法，与认知解决方案进行比对。基本波形支持多信道分簇ad hoc网，每个簇由簇头进行管理。簇头必须选择其负责簇的发射信道以及簇内所有无线电节点的发射功率级。实现控制功能的自适应算法称为基于贪心的动态信道分配（GBDCA）算法。GBDCA采用了一种紧凑的信道分配模式以实现空间重用，但这种算法也有一个缺点，就是未考虑干扰测量结果。
CORASMA计划研究的一种认知解决方案是分簇ad hoc网中的功率和频率分配学习算法。由簇头选择簇频率信道和发射功率以降低所有簇的总发射功率问题，这种学习算法发现了一种优化解决方案。各簇头拥有通过感知和与簇内其他节点合作获取的可用信息。针对频率和功率分配问题，CORASMA研究人员提出了一种基于博弈论的解决方案，这一解决方案基于试错法，包括由每个博弈参与人实现的状态机。由簇头作为博弈参与人，博弈行为则是潜在功率和频率集。研究提出用每个参与人的效用函数评估满足约束条件的程度。最初的试错算法并不稳定，于是研究人员又提出了一种增强算法避免重复信道切换问题。这种算法已经在某些固定和移动簇场景下进行了测试。CORASMA高保真模拟器则用于分析算法在各层的性能，如MAC层和IP层的吞吐量，然后参照基本波形进行对比。
北约有一个关于“北约认知无线电”的研究特别任务组—IST-077/RTG-035，于2008年启动。该任务组的第一项活动是写了一份报告，确定了认知无线电对北约的益处。在2009年2月的会议上，确定了该任务组的核心工作是从联军角度实现无线电网的动态协调，特别是解决频谱稀缺问题，并将动态频谱接入作为一项可能特征。之后又建立了IST-104“北约认知无线电II”的后续组，该小组于2014年结束工作。北约还于2014年5月组织了一次关于“认知无线电与未来网络”（IST-123）的专题研讨会，专门从各个角度讨论认知无线电和未来网络。
TTCP C3I TP6也于2008年举办了一次认知无线电专题研讨会。研讨会的目标是研究认知无线电技术领域的发展，并对其技术发展对电磁频谱军事利用的意义进行了评估。该讨论会特别对认知无线电概念对联军环境下通信的影响进行了讨论。
北约和TTCP报告的部分关键结论如下：
“频谱拥挤是影响当前任务效能的一个重要问题。而认知无线电有可能能够增强任务效能，不仅仅是利用频谱效率高的波形，而且还可通过支持数据融合和信息管理以及高效组网。认知无线电概念并不仅仅是动态频谱接入，还有更广义的无线电和网络自适应性。此外，虽然在商用领域认知无线电几乎就是动态频谱接入的代名词，但军事领域的高效频谱使用需求与商用领域有很大区别，很大程度上是由于军事领域的异构无线电环境造成的。虽然如此，还是有机会利用商用与军用硬件的共同点，比如，软件无线电就发展成可灵活支持军用波形。
认知无线电网络有技术上的优势：便于实现联军互操作能力，可向公共作战图提供信息，便于减轻战场频谱规划人员的工作负担。然而，要确立自适应无线电设备的需求，需要确定信息传递和频谱占用需求。还需要考虑提供此服务时认知无线电网络带来的管理业务量，以及网络参数自适应性可能带来的新安全漏洞。认知无线电不应视为解决频谱拥挤问题的万能药，也不能替代通过处理减少数据量的信息管理手段。”
3 认知无线电网络体系
认知无线电网络并不仅仅是将认知无线电互连起来那么简单，它由各种通信系统和网络组成，可视为一种异构网，包括无线接入技术的异构性、网络的异构性、用户终端的异构性和服务提供商的异构性。
认知无线电网络的设计目标是提升整个网络的利用率，而不仅仅是提高链路频谱效率。从用户的角度看，高效网络利用意味着用户可以通过接入认知无线电网络随时随地满足通信需求。从运营商的角度看，可以为移动用户提供更好的服务，并能以更高效的方式分配无线电和网络资源，每单位带宽提供更多数据包。
认知无线电网络可以不同体系部署，服务于授权和非授权应用需求。认知无线电网络的基本构成包括移动台（MS）、基站/接入点（BS/AP）以及骨干/核心网。基于这三种基本构件形成了三类认知无线网网络体系：基于基础设施的体系、ad-hoc体系和混合体系。
如图1所示，在此种体系中，次级用户网络是基于基础设施的，这意味着网络由多个小区组成，每个小区由控制介质访问和次级移动台（MS）的中央基站（BS）或接入点（AP）管理。每个移动台的观测和分析结果送到基站，基站可据此作出决策，如，如何避免干扰主用户。每个移动台根据该决策重新配置其通信参数。
每个移动台通过直接链路连接到一个基站/接入点。相同基站/接入点传输范围（一个小区）内的移动台可通过基站/接入点彼此通信。不同小区间的通信则要通过骨干/核心网路由。基于基础设施的认知网络的一个实例就是采用蜂窝体系的IEEE 802.22标准。
如图2所示，在这种非集中式体系中，没有中央基站对决策进行管理。每个移动台需具备所有认知无线电能力并负责根据本地观测结果确定其行为。通信范围内的两个移动台可直接交换信息，而不在直接通信范围内的两个移动台可通过多跳中继节点交换信息。为了避免每个移动台只能进行本地观测的局限性，ad hoc体系通常会使用协作算法，移动台间可交换本地观测结果，以扩展网络知识。此类网络可称为认知无线电移动ad hoc网（CR-MANET）。
注：传统MANET与CR-MANET的区别
移动ad hoc网络（MANET）已经出现很多年了，而CR-MANET可看做是MANET中的一种。传统MANET（非认知MANET）中遇到的所有问题一般也是CR-MANET关注的问题。然而，认知无线电的某些明显特征又为CR-MANET带来了新问题，因此了解二者的区别至关重要。CR-MANET的一个关键特征是“频谱感知”，以下将给出CR-MANET有别于传统MANET的主要特征：
· CR-MANET中有两种用户：主用户和次级用户，两种用户按其频段使用优先级分类。
· 选择传输频谱：在CR-MANET中，可用频谱是动态的，而传统MANET一般工作于预定信道，该信道不随时间发生变化。需要保护主用户。
· 拓扑控制：由于没有中央基站，MANET要依靠本地协作采集拓扑信息。传统MANET中可通过周期性信标信号很容易获得拓扑信息。然而，在CR-MANET中要获得拓扑信息就困难得多，由于CR-MANET中没有可用信标信号信道，会发生更多碰撞。
· 多跳/多频谱传输：多跳中，CR-MANET需要在路由和频谱分配间进行协调。
· CR-MANET中，由于下一跳频谱可能不可用，因此更依赖“容迟”路由协议。
混合体系，如图3所示，组合了基础设施和ad-hoc体系，基站/接入点间采用无线连接。这种体系中，基站/接入点作为无线路由器，形成无线骨干网。移动台或直接接入基站/接入点，或采用其他移动台作为多跳中继节点。
4 挑战
本节讨论实现认知无线电网络在战术无线通信方面的优势所面临的挑战。挑战主要来自两个方面，一是实现动态频谱接入困难，另一则是要克服认知无线电网络带来的安全问题。
如前所述，认知无线电经常与动态频谱接入能力有关联；可根据环境和目标的变化实时调整使用频谱。虽然DSA具备许多优势，但要高效、安全地实现它也会面临许多挑战。
使用DSA面临的一个重要挑战是实现频谱感知。大部分认知无线电网络概念都有某种程度的感知能力，它被视为实现信道选择从而避开既有无线电用户的关键特征。理念是要避免干扰既有和对等无线电，即使无法完全避免干扰也要让干扰最小。
频谱感知之所以比较困难，一个原因就是传统信号探测技术的限制。例如，传统能量探测器在传统无线电信号信噪比低或为负时无法可靠预测信号的存在，即使对频谱观察任意长时间也是如此。而对于信噪比较高的信号可以用能量探测器检测，但存在的有效频谱机会仍很难观测。例如，如果任意给定信道停留时间太短，认知无线电可能观测不到时域周期性频谱空穴。或者是寄生干扰短突发造成平均功率测量值可能虚高，造成认知无线电宣称该信道已被占用。使用导频检测器和特征检测器是更可靠的频谱感知方法，但需要知道所关注频段的信号结构特征。
频谱感知困难的另一原因是由于无线传播信道的性质。无线信道的深衰落造成传感器要探测区域的变化非常大。为补偿这种可变性并避免干扰，传感器硬件必须比被探测发射机的预期范围灵敏得多。由于各传感器测量的局部性和可变性，很难构建作出高效频谱使用决策所需的准确频谱占用图。
一种解决方法是采用协作感知，让认知无线电网络克服单传感器法的某些频谱感知局限。但采用协作感知策略就需要在邻居间交换测量数据，因而会增加网络开销，在敌对环境中还存在所收到测量值的真实性问题。
感知质量受传感器硬件质量的制约。然而，即使采用具备大动态范围的高质量无线电，邻信道中的强信号也会由于造成邻信道干扰而导致强度稍差信号的漏检。即使在一个战术网中，不同传感器的测量质量也不一样，融合感知数据时需要考虑这一点。
曾经有建议称可能的话要避免感知，只监测自己的接收信号质量。这一策略参照了无线电网络中的容干扰理念。还有许多建议提出建立类似民用ISM频段的军用频段，在这一频段不强制进行干扰限制。但对于第一代认知无线电网络，仍需要频谱使用策略形式的行为指南。如果没有使用策略，频谱资源分配可能不公平。由策略引擎在无线电做出传输可用信道决策时给予指导。DSA的另一挑战是多信道环境本身就会增加网络的复杂性。如果想让每条链路都就大量不同频率进行协商，那么则必须保证在全网传递消息仍能保持在合理跳数内。此外，还需要一种协调策略保证所有无线电间可建立链路，这一过程称为信道交会。在军用认知无线电网络中，必须支持多播。如果多播可到达的无线电不是都在相同频率上监听，则实现这一功能非常困难。
由于移动认知无线电网络无线电链路是动态建立的，如果希望向更高层提供可靠服务，则需要某些跨层网络管理技术。最后，虽然分布式频谱优化方案要依赖节点间的数据交换，但支持认知无线电网络的DSA特征带来的网络时延和开销必须保持在合理水平。
安全性是完全实现认知无线电网络优势必须克服的重大技术挑战，特别是对于工作环境通常是敌对环境的战术无线通信更是如此。为此，需要在设计之初就要明确考虑安全性。
（1）传统无线网安全与认知无线电网络安全的区别
认知无线电的某些突出特征会被敌方利用，用于攻击认知无线电网络，如认知和可配置性。例如，本地采集和交换的频谱感知信息被用于构建一种感知环境，影响认知无线电行为。这为恶意攻击者打开了大门。因此，传统无线网和认知无线电网络间在网络安全方面会有所不同。
· 在认知无线电网络中，攻击远程到达和影响持续时间长的可能性更高。造成这一问题主要是源于认知无线电的学习能力和自适应能力。认知无线电会利用过去的经验推理和预测未来行动。因此攻击有可能会造成长期影响。
· 认知无线电网络中，某一简单频谱操控行为，如信号生成，就会对网络性能和行为造成深远影响，这是因为攻击者会生成影响认知无线电感知环境的信号，导致影响传播到全网。
认知无线电网络的这些特点也带来了新的安全研究课题，如合作频谱感知，按需信道竞争，主用户和自共存机制以及频谱礼仪机制等。
要想认知无线电网络提供安全服务，满足以下需求非常重要：
· 能够验证用于形成感知环境的本地观测量。
· 能够强力保护认知无线电网元之间协作交换的安全。
· 能够验证认知无线电网元之间交换观测量的有效性。
· 能够执行自我行为分析。
（2） 针对认知无线电网络的三种主要攻击和防御方案
以下列出针对认知无线电网络的三种主要攻击及其特点和防御方案。
· 主用户假冒（IE）攻击：恶意终端会发射模拟主用户信号特点的信号，欺骗其他次级用户，从而获得频谱完全使用权。IE攻击会严重干扰频谱感知过程并大幅减少可信次级用户可使用的信道资源。这种攻击涉及区分主用户信号和次级信号问题。一些针对细感知/特征感知提出的技术可用于监测主用户模拟（PUE）攻击，如：通过新型物理层认证技术验证信号特点，它结合加密和无线链路特征以及位置完好性校验，确定用户可信性。
· 频谱感知数据篡改（SSDF）攻击：入侵者发送虚假本地频谱感知信息，导致认知无线电做出合作频谱感知决策。
分布式频谱感知（DSS）可提高感知决策可靠性。认知无线电终端的灵敏度可适中以降低成本。然而，敌对环境中的合作感知会遭受SSDF攻击。为有效对抗SSDF攻击，可以采取两级防御。在第一级，所有本地频谱感知结果都必须认证。这一安全措施的目的是防止认知无线电网络外实体的重放攻击或虚假数据注入。第二级防御是部署对SSDF攻击鲁棒的数据融合方案。现有数据融合方案易受SSDF攻击影响，有两种改善方法。一种方式是采用序贯概率比检测（SPRT），它是一种支持可变数量本地频谱感知结果的数据融合方案。SPRT具备保证非对抗环境中有界误警率和有界漏检率所需的特性。即使每个感知终端的频谱感知精度都很低，SPRT也能通过采集更多本地频谱感知结果的方式一定程度保证感知精度。提升数据融合进程鲁棒性的另一方法是为动态频谱感知过程引入基于信誉度的方案。
有研究人员提出了一种基于共识的安全机制对抗SSDF攻击。基本理念是让次级用户共同滤除SSDF攻击插入的虚假数据，并作出关于主用户是否存在的决策，它可视为一种典型的多代理协调方式。由于这些算法是基于邻居代理的本地通信构建，因而实现复杂度低，鲁棒性好，发生本地故障时整个系统仍可工作。
· 公共控制信道干扰（CCCJ）攻击：大多数认知无线电网络都可能提供公共控制信道以交换感知信息，并且在实际数据传递前预留该信道。实现公共控制信道安全对于保证后续通信认知无线电节点间的安全必不可少。攻击者可用白噪声/有色噪声对控制信道发动泛洪攻击，或在很难鉴别MAC帧的多跳网中伪造MAC帧。干扰信号将提升本地能量探测感知节点的接收信噪比，从而提高本地虚警率，并因此迫使整个认知无线电网络放弃被误报存在主用户信号的给定被感知信道。此外，认知无线电的学习能力虽然对于执行认知任务必不可少，但也会放大干扰攻击效果。为此，公共控制信道应采用鲁棒的扩频码。介质访问方案应鲁棒并提供公平接入。
提出的一种认知无线电网络公共控制信道安全框架是：两个认知无线电节点在任何机密信道磋商前彼此相互认证，以保证后续安全。这一框架利用认证和机密性策略实现信道安全。控制信道中的事务只能在两个合作通信节点成功相互认证后发生。认证后，利用加密信息交换保证机密性（也可使用哈希函数或消息认证码实现完好性）。
越来越多的人认识到需要整合和协调赛博和电子战行动，这是由于这些领域的支撑技术在走向融合，如无线组网技术和软件无线电技术。术语“赛博电磁”一词指的是赛博作战依赖电磁频谱。本节探讨使用具备情境感知能力的认知无线电作为赛博电磁行动的支持技术。
与有线网类似，最终无线网络将需要自动入侵检测系统。然而，由于介质变成了电磁频谱，为应对赛博攻击，无线网的做法却与有线网有所不同。在赛博战场景下，如果已经检测到有网络入侵或干扰发生，认知无线电就知道这意味着在无线电范围内有敌方无线电节点。认知无线电可利用电子支援措施（ESM）确定该节点地理位置或方位信息。为对抗攻击，认知无线电节点有许多可能行动供选择：在物理上更远离攻击者，切换信道或调制方式，或对敌方节点通信信道发动对抗攻击。
这种场景只是赛博战和电子战技术在同一平台上共存的一个实例。还可以设想一下对战术无线网的攻击，可瞄准网络协议栈的任意一层。
在物理层，可干扰敌方通信链路的特定逻辑或物理信道。先进干扰机在敌方无线电信号动态改变频率时仍能继续跟踪。从防御的角度看，认知无线电网络可在物理层实现防欺骗技术，如物理层认证，它可应付重放攻击。从理论上讲，多天线认知无线电网络采用了先进的天线技术，可以增强传输安全。可以采用空间预编码矩阵降低非预想第三方接收的性能，而不会影响预定接收方接收信号的质量。
在链路层，可以看到针对认知无线电网络DSA功能的攻击。敌方无线电网络可能会模仿主用户占用电磁空间从而阻塞无线接入，而表面上看，该频谱似乎是被己方其他节点的合法传输占用的。如果敌方认知无线电网络某种程度上感知到了目标认知无线电网络使用的DSA算法或协议，它就可能能阻塞接入，或增加网络延时，这种方式如果能预测信道选择则执行起来更为高效。在网络及以上层，可以看到先进的隐藏利用行为，如虫孔攻击。甚至可以看到利用目标的基带处理器漏洞，利用缓冲开销接入目标无线电软件。攻击越专业，需要事先采集的信息越多，必须在适当的时间和空间注入这种信息利用行为。
长期以来，实现通信对抗和通信指控网络间的信息融合一直被看好，可以此支持RF公共作战图。认知无线电网络的出现则为整合通信和电子战信息提供了机会，既可增强通信能力，也可增强电子战能力。例如，军事认知无线电网络可采集频谱感知数据用于通信用户，而这些数据如从电子战的角度看就是ESM数据。再比如，处于战斗前沿的远征部队可能就是处于对敌方网络发动隐匿赛博攻击的最佳位置，因此战术无线电可具备赛博态势感知和攻击能力。此时，认知无线电可看做是一种多功能RF单元。
5 结语
本文描述了认知无线电网络及其用于战术无线通信的优势与挑战，介绍了几个典型认知无线电项目，特别强调了需要逐步引入DSA能力实现网络快速部署并解决频谱拥挤问题，描述了认知无线电网络对于提升通信系统在动态异构环境中功能的益处，以及将认知无线电作为多功能RF单元的作用——可整合通信与电子战信息，为实现协同赛博电磁作战提供支持。
但要充分发挥认知无线电在战术通信环境中的优势还需要克服许多挑战，如实现DSA困难，以及认知无线电带来的安全问题。因此认知无线电网络尽管前景光明，但要付诸使用还有较长的路要走。
（王煜 编译）
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