Như chúng ta đã biết, dải tần số của sóng vô tuyến là một tài nguyên được quản lí bởi các tổ chức viễn thông của chính phủ. Và bất cứ hệ thống thu phát vô tuyến nào muốn sử dụng tần số đều phải được cấp phép bởi các tổ chức đó. Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nói chung và lĩnh vực điện tử - viễn thông nói riêng, dải tần số đang dần trở nên chật hẹp bởi sự gia tăng số lượng các hệ thống vô tuyến cũng như các chuẩn giao tiếp như FM, AM, TV, Mobile network,Wifi,Wimax... Điều nghịch lí ở chỗ là mặc dù phổ tần số đang ngày càng chật hẹp thì hiệu suất sử dụng tài nguyên tần số lại rất thấp. Theo thống kê của Hội đồng viễn thông liên bang của Mĩ (FCC) thì hiệu suất sử dụng tài nguyên phổ tần số chỉ vào khoảng 15% đến 85%. Hiệu suất này thay đổi dựa vào đặc điểm hệ thống mạng viễn thông ở từng vùng địa lí (mạng dày đặc hay thưa thớt) và thời điểm sử dụng (giờ cao điểm hay bình thường).

Hình 3: Hiệu suất sử dụng dải tần số.

Dựa vào phổ tần số và bảng số liệu về hiệu suất sử dụng tần số, chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng bên cạnh những khoảng tần số được sử dụng khá hiệu quả (0-2 Ghz) thì vẫn có những khoảng tần số được sử dụng ít hoặc không sử dụng (3-5 Ghz). Người ta định nghĩa những khoảng tần số không được sử dụng này là khoảng trắng (white space or spectrum hole). Vấn đề đặt ra là làm sao tận dụng được những khoảng trắng này nhằm tăng hiệu suất sử dụng tần số cũng như giải quyết được vấn đề chật hẹp của dải tần số hiện nay. Khó khăn ở chỗ những khoảng trắng này không cố định mà thay đổi liên tục ứng với sự thay đổi của hiệu suất sử dụng mà nguyên nhân đã được nêu ở trên. Do vậy nhu cầu bức thiết đặt ra đối với nền viễn thông thế giới là cho ra đời một hệ thống vô tuyến thông minh có khả năng sử dụng những khoảng trắng trong dải tần số. Sự xuất hiện của nó sẽ giải quyết được những khó khăn trong việc sử dụng tài nguyên tần số.

Vô tuyến nhận thức cùng với truy cập phổ động có thể vuợt qua vấn đề mà ta đã đề cập ở trên. Vô tuyến nhận thức không chỉ là công nghệ vô tuyến mới mà còn chứa những thay đổi mang tính cách mạng trong việc quản lí phổ. Vô tuyến mới này được thiết kế để sử dụng và chia sẻ linh hoạt phổ mà không ảnh hưởng hệ thống vô tuyến cấp phép.

Các hệ thống vô tuyến nhận thức có thể tự động phối hợp trong việc sử dụng phổ. Chúng xác định phổ khi nó không được sử dụng bởi hệ thống vô tuyến cấp phép và sử dụng phổ này theo cách thông minh dựa vào việc quan sát phổ.

Hệ thống vô tuyến mới cần khả năng thông minh để đáp ứng chất lượng dịch vụ (QoS) khi chia sẻ phổ với hệ thống vô tuyến khác và khi xuất hiện hệ thống mà không có khả năng cùng tồn tại. Hệ thống và mạng vô tuyến nhận biết của tương lai sẽ tự động kết hợp để đạt yêu cầu QoS trong trường hợp chia sẻ phổ, ví dụ như xuất hiện hệ thống khác, khả năng tranh chấp, hệ thống vô tuyến.

Công nghệ vô tuyến nhận thức được cổ vũ bởi cơ quan dự án nghiên cứu phát triển bảo vệ (DARPA), thông tin thế hệ tiếp theo (XG). Nhiều nghiên cứu và phát triển tập trung vào công nghệ mới này. Chuẩn mới dành cho nó ra đời là IEEE 802.22. Chuẩn này là một biến thể của IEEE 802.16 và dùng cho WRAN. Mạng này hoạt động ở vùng nông thôn nơi mà băng VHF/UHF không sử dụng, và bao gồm thiết bị bảo vệ hệ thống vô tuyến cấp phép (như phát sóng TV mặt đất) khỏi nhiễu gây hại.

Trước tiên, cần phải cải tiến ngay từ việc quản lí phổ tần số. Hiện nay, mỗi một dải băng tần muốn được sử dụng đều phải được sự cho phép của một tổ chức quản lí tần số của chính phủ. Người được cấp phép sử dụng dải tần số được gọi là primary user (PU) hay còn gọi là licenced user và chỉ được phép sử dụng dải tần đó cũng như các người sử dụng khác không được phép sử dụng dải tần này. Cách quản lí tần số này cứng nhắc và rất khó để giải quyết những vấn đề đã nêu ở trên. FCC đã đưa ra chuẩn IEEE 802.22 dùng cho WRAN (Wireless Regional Area Network) cho phép secondary user (SU) hay còn gọi là unlicenced user sử dụng những khoảng trắng trong dải tần số. Tháng 5/2004 FCC chính thức tái sử dụng băng tần TiVi và SU được phép sử dụng băng tần này. Tuy nhiên yêu cầu đặt ra là hoạt động của SU không được ảnh hưởng đến PU cũng như bất cứ lúc nào PU muốn sử dụng lại khoảng tần số trống thì SU đều phải nhường và chuyển sang tìm khoảng trắng khác. Do vậy, một hệ thống vô tuyến nhận thức có khả năng cảm biến khoảng trắng cũng như khả năng thay đổi linh hoạt mới có thể giải quyết khó khăn này.

Còn tiếp...