CN102685752B - 用于控制无线网络间共存的方法,装置和计算机程序 - Google Patents

用于控制无线网络间共存的方法,装置和计算机程序 Download PDF

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CN102685752B CN201210058219.8A CN201210058219A CN102685752B CN 102685752 B CN102685752 B CN 102685752B CN 201210058219 A CN201210058219 A CN 201210058219A CN 102685752 B CN102685752 B CN 102685752B
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Abstract

公开方法，装置，以及计算机程序产品的实施例，其用于在公平基础上独立的无线资源共享，以使得能够在无线网络间选择最适当的共存。本发明的示例性实施例包括一种方法，该方法包括：在网络控制器处接收共存管理服务请求，所述请求用于允许一个或多个网络控制器关于发起请求的无线网络的操作参数作出决定；确定是否将与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制；以及响应于确定将不与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制，通知服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器，所述无线网络已经请求共存信息服务。

Description

用于控制无线网络间共存的方法,装置和计算机程序
技术领域
本发明的领域涉及无线共存概念以及对TV空白空间或其它RF频谱空白空间的利用，并且更确切地说，涉及在公平基础上的独立资源共享以使得能够在无线网络间选择最适当的共存。
背景技术
对电磁频谱的无线频段的使用在大多数国家中都由政府通过将特定频段分配给特定类型的用途来控制，诸如用于商业无线电和电视广播、蜂窝电话、海事电台、公安、消防、以及公共安全无线电、GPS、无线电天文学、用于卫星通信的地面站，和许多其它用途的授权频段。政府也分配免授权频段，例如用于农村的无线区域网(WRAN)宽带接入、无线局域网(WLAN)、以及无线个域网(WPAN)，诸如工业、科学和医学(ISM)频段。
在美国，联邦通讯委员会(FCC)管制对无线电频谱的使用，包括无线和电视广播。频率根据频段规划来分配，在频段规划中在已分配的无线点频段之间分配防护频段以避免相邻信号间的干扰。在频谱中还有未分配的频段，它们或者从来未被使用过，或者因为技术的变化已经成为空闲的。未分配的频段和防护频段被称为空白空间。
TV空白空间可被广义地定义为未被授权服务使用的广播电视频谱。至少有两种类型的TV空白空间：[1]专用TV空白空间是来自之前的模拟广播用途的FCC重新分配给免授权使用的一部分频谱；和[2]在地理区域内的授权TV广播方本地未使用的频谱。
[1]专用TV空白空间：在美国，FCC已经将大约400MHz的空白空间专门用于免授权用途，在联邦命令的从模拟TV广播到数字TV广播的转换后，这些空白空间成为未使用的。然而，FCC已经禁止对空白空间的免授权使用干扰现有的授权使用，这些授权使用包括数字TV站、低功率TV站、有线TV头端器，和其中使用低功率无线麦克风的场所。针对因模拟TV的终止而留下来的空白空间的免授权使用，已经提出了多种建议，例如农村宽带部署、辅助公共安全通信、教育和企业视频会议、私人消费者应用、网状网络、安全应用、城市宽带接入、增强的本地覆盖和通信、固定回传，和用于智能电网抄表的传感器集合。
[2]授权TV广播方的本地未使用的频谱：FCC已经采取了规则，以允许免授权无线发射器在频谱没有正在被授权广播方使用的位置处的广播电视频谱上运行。FCC需要使用地理定位来建立免授权发射器的位置和由授权广播方的地理覆盖区域组织的授权广播方对TV频段使用情况的数据库，以使得免授权发射器能够知道本地TV空白空间频段在何处可能是可用的。FCC需要在免授权发射器中使用频谱传感器，来检测在本地TV空白空间频段内现行的主要TV广播方的信号的存在，以使得免授权发射器能够立即停止使用该频段。这种本地TV空白空间频段中的主要用户可能是被授权可在这个频段上运行的现行TV广播方，但在不存在授权的现行TV广播方运行的那些地理区域内，其它免授权次要用户可以利用这个频段。
其它RF频谱空白空间可能是在特定地理区域内本地未使用的，诸如在远离海洋被陆地包围的区域中来自海事无线电的频率分配。这种海事无线电频段中的主要用户可能是被授权在这个频段上运行的海事电台，但在其中不存在授权的海事电台运行的那些地理区域内，其它免授权次要用户可以利用这个频段。同样，本地未使用的RF频谱空白空间可以出现在特定地理位置内，诸如在远离地面站的区域，来自用于这些地面站向通信卫星发射的2.025GHz到2.110GHz的频率分配。这种卫星地面站无线电频段中的主要用户可能是被授权在这个频段上运行的卫星地面站，但在其中不存在卫星地面站运行的地理区域内，其它免授权次要用户可利用这个频段。
当前正在开发共存标准以使得使用适用于TV空白空间频段的不同无线电技术的两个或更多个独立运行的无线网络或设备能够在相同位置无相互干扰地接入相同的TV空白空间频段。
发明内容
公开了用于在公平基础上独立无线资源共享的方法、装置、以及计算机程序产品的实施例，以使得能够在无线网络间选择最适当的共存。本发明的示例性实施例包括一种方法，该方法包括：在网络控制器处接收共存管理服务请求，所述请求用于允许一个或多个网络控制器关于发起该请求的无线网络的操作参数作出决定；确定是否将与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制；以及响应于确定将不与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制，通知服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器，所述无线网络已经请求共存信息服务。
本发明示例性的实施例包括，在共存信息服务中，由属于发起请求的无线网络的一个或多个设备作出关于发起该请求的无线网络的操作参数的决定。
本发明的示例性实施例包括，关于是否将与服务于一个或多个邻近无线网络的一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制，确定无线网络的网络操作方的偏好；以及使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述网络操作方的所述偏好。
本发明的示例性实施例包括，确定无线网络的服务订购水平；以及使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述服务订购水平。
本发明的示例性实施例包括，确定无线网络的频段负载；以及使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述频段负载。
本发明的示例性实施例包括，关于所述无线网络的一个或多个邻近无线网络是否具有它们自己的网络控制器，确定在所述无线网络的一个或多个邻近无线网络中的分布；以及使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述分布。
本发明的示例性实施例包括。确定无线网络的网络操作方身份；以及使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述网络操作方身份。
本发明的示例性实施例包括，探索或确定服务于一个或多个无线邻近网络的一个或多个网络控制器的能力；以及使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于服务于一个或多个邻接无线网络的网络控制器的能力。
本发明的示例性实施例包括，探索或确定服务于与所述无线网络邻近的一个或多个无线网络的其他网络控制器的能力；以及使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述其他网络控制器的能力。
本发明的实施例包括，计算机程序产品，其包括记录于计算机可读存储媒体上以实现上述方法的计算机可执行程序代码。
本发明的示例性实施例可包括共存管理器，其包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，其包括计算机程序代码；
至少一个存储器和至少一个计算机程序代码被配置为，用至少一个处理器，使得该共存管理器至少：
在网络控制器处接收共存管理服务请求，所述请求用于允许一个或多个网络控制器关于发起请求的无线网络的操作参数作出决定；
确定是否将与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制；以及
响应于确定将不与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制，通知服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器，所述无线网络已经请求共存信息服务。
得到的实施例提供在公平基础上的独立的无线资源共享，以使得能够选择在无线网络之间的最适当的共存。
附图说明
图1是根据本发明实施例的示例性系统架构图，其示出与无线局域网重叠的无线城域网网络覆盖区域，以及将来自无线局域网的信道重新分配给TV空白空间频段。
图1A是根据本发明实施例的示例性系统架构，其示出在共存管理器、主数据库，以及共存探索与信息服务器(CDIS)之间的示例性关系。在本发明的示例性实施例中，分布式共存管理器的网络可通过互联网与一个其它网络进行通信。
图1B是根据本发明实施例的示例性功能模块图，其示出包括用于网络的共存管理器和共存启动器的示例性TV空白空间无线设备。该设备可被配置为在附加RF频谱空白空间频段中运行，其中在邻近无线网络中没有主要用户无线电在运行。
图1C是根据本发明实施例的示例性功能模块图，其示出IEEE 802.11WLAN AP和TVWS设备STA1，它包括共存管理器和共存启动器，通过互联网与主数据库和共存网络单元CDIS进行通信。
图1D是根据本发明另一个实施例的示例性网络图，其示出IEEE802.11WLAN AP和TVWS设备STA5，它包括共存启动器，通过回传线路和/或互联网链路与共存管理器进行通信。
图1E是根据本发明实施例的示例性频段图，其示出在FCC专用TV空白空间频段470-806MHz中的子频段12中的示例性TDMA共存帧22、在FCC专用TV空白空间频段54-88MHz中的子频段14中的示例性TDMA共存帧24，以及在地面站至卫星的本地未使用的空白空间频段2.025GHz至2.110GHz中的子频段16中的示例性TDMA共存帧26。
图1F是根据本发明实施例的示例性频段图，其示出在174-204MHz频段中已授权TV广播方本地未使用的TV空白频段中的子频段18中的示例性TDMA共存帧28，在FCC专用TV空白空间频段470-806MHz中的子频段12中的示例性TDMA共存帧22，以及在地面站至卫星本地未使用的空白空间频段2.025GHz至2.110GHz中的子频段16中的示例性TDMA共存帧26，其中174-204MHz频段在弗吉尼亚的里士满(美国)表示广播TV信道7、8、9、10和11。
图1G是弗吉尼亚的里士满(美国)地理区域的示例性地图和用于广播TV信道7、8、9、10和11的覆盖区域的重叠，该覆盖区域的重叠示出在174-204MHz频段中存在未被已授权的TV广播方使用的本地可用TV空白空间频段。
图2A是根据本发明实施例的示例性网络拓扑方案，其中网络“B”需要更多资源，并且示出了控制管理空间。
图2B是根据本发明实施例在图2A中示出的几个网络的共存管理示例并且示出了控制管理空间。
图2C是根据本发明实施例的网络A到G的共存启动器、服务于共存启动器的共存管理器、主数据库，以及共存网络单元CDIS的示例性配置，并且示出控制管理空间。
图3是根据本发明实施例的每个共存管理器的例子，每个共存管理器包括为注册到共存管理器上的每个网络/设备生成控制参数的控制功能，每个控制参数标识对应网络/设备的控制是否可以与在图2A所示控制管理空间中的其它共存管理器共享。
图4A是根据本发明实施例的在共存管理器控制功能中的操作步骤的示例性流程图，该共存管理器控制功能为注册到图3的共存管理器上的每个网络/设备生成控制参数。
图4B是根据本发明实施例的在共存管理器控制功能中的操作步骤的示例性流程图。
图4C是根据本发明实施例的共存管理器信息消息的示例性内容，该共存管理器信息消息通知其它共存管理器它自己的设备订购了共存管理服务。
图5A是根据本发明实施例的示例性网络图，其示出共存管理器102与管理邻近无线网络的一个或多个共存管理器进行通信的例子，这些邻近无线网络通告在共存频段中已分配但未使用的空白空间时隙。
图5B是根据本发明实施例的示例性网络图，其示出共存管理器102与管理邻近无线网络的一个或多个共存管理器进行通信的例子，以分析对用于在相同网络分配组中的邻居网络的空白空间时隙的分配，其中这些邻近无线网络属于与该共存管理器相同的网络分配组。
图5C是根据本发明实施例的示例性网络图，其示出共存管理器102与它的管理邻近无线网络的所有共存管理器进行通信的例子，以分析对用于所有邻居网络的空白空间时隙的分配。
图6A是根据本发明实施例示出在TV空白空间频段中的共存子频段10的示例性频段图，从而示出被通告为已分配但未被802.11网络“A”使用的现有12个TVWS时隙的例子(见图5A)。
图6B是根据本发明实施例示出在TV空白空间频段中的共存子频段10的示例性频段图，从而示出WLAN AP STA1占用用于802.11网络“B”的8个TVWS时隙的例子，这8个TVWS时隙已经被通告为已分配但未被802.11网络“A”使用(见图5A)。
图6C图是根据本发明实施例的示出在TV空白空间频段中的共存子频段10的示例性频段图，从而示出802.11网络“B”中WLAN AP STA1的例子，其以TVWS子频段10的802.11主时隙中的12个TVWS时隙开始(见图5B)。
图6D图是根据本发明实施例示出在TV空白空间频段中的共存子频段10的示例性频段图，从而示出802.11网络“A”中的STA3放弃两个TVWS时隙，将它们赠给802.11网络“B”中的STA1的例子(见图5B)。
图6E是根据本发明实施例示出在TV空白空间频段中的共存子频段10的示例性频段图，从而示出802.11网络“B”中WLAN AP STA1以12个TVWS开始的例子。还有4个TVWS时隙被通告为已分配但未被WMAN 802.16网络“D”使用(见图5C)。
图6F是根据本发明实施例示出在TV空白空间频段中的共存子频段10的示例性频段图，从而示出802.16网络“D”中的STA8放弃4个TVWS时隙，将它们赠给802.11网络“B”中的STA1的例子(见图5C)。
图6G是根据本发明实施例示出在TV空白空间频段中的共存子频段10的示例性频段图，从而示出在TVWS子频段10中没有TVWS时隙可用于802.11网络“A”和“B”或者用于802.16网络“D”。
图6H是根据本发明实施例示出在TV空白空间频段中的两个共存子频段10和12的示例性频段图，从而示出来自802.11网络“B”的4个TVWS时隙被重新分配给在新的TVWS子频段12中新的802.11主时隙。
图7是根据本发明实施例的在资源请求过程中的操作步骤的示例性流程图。
图8包括图8A和8B，它是根据本发明实施例的在处理资源请求中的操作步骤的示例性流程图。
具体实施方式
在美国，FCC已经开放300MHz至400MHz的空白空间以用于免授权用途，这些空白空间在联邦命令从模拟TV广播转换到数字TV广播后，成为不可用的。然而，FCC已经禁止对空白空间的免授权使用干扰现有授权使用，现有授权使用包括数字TV站、低功率TV站、有线TV头端器、和其中使用低功率无线麦克风的场所。针对因模拟TV的终止而留下来的空白空间的免授权使用，已经提出了多种建议，例如农村宽带部署、辅助公共安全通信、教育和企业视频会议、私人消费者应用、网状网络、安全应用、城市宽带接入、增强的本地覆盖和痛惜，固定回传，和用于智能电网抄表的传感器集合。
当前正在开发共存标准以使得使用适用于TV空白空间频段的不同无线电技术的两个或更多个独立运行的无线网络或设备能够在相同位置无相互干扰地接入相同的TV空白空间频段。
IEEE 802.19工作组当前正在定义用于异构次要网络的共存规则。本发明的实施例能够实现在异构次要网络之间的共存以及在次要网络和需要得到保护的主要网络之间的共存。主要网络和用户是所选择频段的现行用户，它具有对该频段的一定形式的优先权接入。主要网络包括在FCC授权频段上运行的网络，诸如用于商业无线电和电视广播。仅当有资源未被主要用户使用时，次要网络和用户才被允许使用所选择频段。次要网络包括免授权地运行在TV空白空间(TVWS)中并且使用符合FCC有关TV频段设备(TVBD)的FCC要求的传输设备的任何宽带网络。固定TVBD设备必须包含地理定位功能并且查询数据库来确定被允许的信道。便携式TVBD设备必须能够访问地理定位数据和/或包括用以识别TV和无线麦克风信号的频谱传感能力。
FCC已经采用了规则以允许免授权无线发射器在频谱未被已授权广播方使用的地方处的广播电视频谱上运行。FCC需要使用地理定位来建立免授权发射器的位置和通过已授权广播方的地理覆盖区域组织的由这些已授权广播方使用的TV频段的数据库，以使得免授权发射器能够知道本地TV空白空间频段在何处是可用的。FCC需要在免授权发射器中使用频谱传感器来检测该本地TV空白空间频段上现行的主要TV广播方的信号的存在，从而使得免授权发射器能立即放弃使用该频段。这个本地TV空白空间频段上的主要用户可能是已经被授权在这个频段上运行的现行TV广播方，但在不存在已授权现任TV广播方运行的那些地理区域内，其它免授权的次要用户可以利用这个频段。
其它RF频谱空白空间可能是在特定地理区域内本地未使用的，诸如在远离海洋由陆地包围的区域内来自海事无线电的频率分配。这种海事无线电频段中的主要用户可能是被授权在这个频段上运行的海事电台，但在其中不存在已授权海事电台运行的那些地理区域内，其它免授权次要用户可以利用这个频段。同样，本地未使用的RF频谱空白空间可以出现在特定地理位置中，诸如在远离地面站的区域，来自用于这些地面站向通信卫星发射的2.025GHz到2.110GHz的频率分配。这种卫星地面站无线电频段上的主要用户可能是被授权在这个频段上运行的卫星地面站，但在其中不存在卫星地面站运行的地理区域内，其它免授权次要用户可以利用这个频段。
本发明的实施例应用共存规则，来使得异构次要网络能够以公平的方式共享可用资源，并且不会对主要网络造成有害干扰。本发明的实施例使得能够在不同的可用信道情形中进行具有不同标准的不同网络的在TV空白空间(TVWS)中的动态分配。本发明的实施例确定是否需要对所有真实邻居应用分配分析。
公开了用于在公平的基础上进行独立无线资源共享的示例性实施例，以使得能够选择在无线网络之间的最适合的共存。
本发明示例性实施例包括异构资源请求过程，其使得能够在共存频段上重新分配无线资源。当网络请求新的资源时，进行对于在共存频段中的空闲资源的搜索。若这不成功，则对共存频段上的任何已分配但未使用的资源作出检查，这些资源已经由相同网络分配组中的邻近网络通告过。若没有足够的所通告的资源，那么分析邻近网络中的资源分配并将邻近网络中的资源分配与请求网络对网络资源的需要相比较。该分析存在两个渐进的阶段。在示例性的轻微分析阶段，资源分配的分析限于在与请求网络相同的网络分配组中的邻近网络。在更广泛分析阶段，分析所有邻近网络。在这种方式中，可以获得更完全的资源重新分配。
本发明示例性实施例包括步骤：检查是否有空闲信道或是否有足够的所通告资源。这两个步骤的顺序可以被颠倒，并且可选地，可以跳过这两个步骤中的任何一个。
本发明示例性实施例包括资源重新分配，其使得异构和免授权频谱用户同意和协商频谱使用以使更好地彼此共存。
根据无线环境状态，需要更多资源的网络可以启动仅针对相同网络分配组中的网络的轻微资源请求过程，或者针对干扰范围内所有网络的更广泛资源请求处理，该无线环境状态包括在之前的资源分配后在无线网络的本地区域中是否已经发生任何主要变化。当资源需求变化时，这种选择性的可能性为环境带来更大稳定性。
根据本发明的至少一个实施例，在公平的基础上实现独立无线资源共享，以使得能够选择在无线网络之间的最适合的共存。
当网络从它自己的角度看到重新分配的明显需要时，无线资源分配可以被改变。例如，根据频谱映射，每个网络都可以看到关于它自己和它的真实邻居的分配以及环境状态。这种信息可以是在执行无线电资源分配分析中的几个因素中的一个。
图1是根据本发明实施例的示例性系统的架构图，其示出与IEEE802.11无线局域网(WLAN)小区交叠的IEEE 802.16h无线城域网(WMAN)小区的覆盖。在WMAN网络“D”中，IEEE 802.16h WMANSTA6与的IEEE 802.16h WMAN基站8交换无线宽带消息。WLAN接入点STA1通过WLAN网络“B”与诸如个人计算机的IEEE 802.11客户端设备STA2交换无线宽带消息。IEEE 802.11WLAN接入点STA1和IEEE802.11客户端设备STA2都干扰IEEE 802.16h WMAN STA6。例如，WLAN设备通常被设计为比WMAN设备具有更好的抗饱和度，因为与WLAN设备相比，WMAN设备必须比WLAN设备对在更大范围上接收到的衰减信号更加敏感，并从而对干扰也更加敏感。WLAN接入点STA1和IEEE802.11客户端设备STA2都是TV空白空间(TVWS)设备，这意味着它们被装备成在专用TV空白空间频段30上进行通信。类似地，IEEE 802.16hWMAN STA 6和IEEE 802.16h WMAN基站8也是TV空白空间(TVWS)设备，这意味着它们被装备成在专用TV空白空间频段30上进行通信。这样，通过将来自WLAN网络“B”的IEEE 802.11帧重新分配给TV空白空间频段链路3，WLAN接入点STA1和IEEE 802.11客户端设备STA2对IEEE 802.16h WMAN STA6的干扰可以得到改善。专用TV空白空间频段30可由使用不同通信协议的很多终端共享。例如，若WMAN网络“D”达到它的最大容量，通过将来自WMAN网络“D”的IEEE 802.16h帧重新分配给TV空白空间频段链路4，业务拥塞可以得到缓解。作为具有802.11AP STA5的邻近网络“A”的一部分，第三设备STA3出现在STA1的802.11WLAN小区中。STA3也是TV空白空间(TVWS)设备，并且在通过专用TV空白空间频段30进行通信的TVWS链路9上具有重新分配的帧。作为具有802.11AP STA7的邻近网络“F”的一部分，第四设备STA4出现在STA1的802.11WLAN小区中。STA4也是TV空白空间(TVWS)设备，并且在通过专用TV空白空间频段30进行通信的TVWS链路15上具有重新分配的帧。
其它网络拓扑可利用本发明的示例性实施例，例如更多异构网络，它们中的每个都具有它们可以首先用于进行邻近网络探索的互联网连接。
图1还示出这样的三个示例性空白空间频段，这三个示例性空白空间频段在本地未被它们各自的RF频谱空白空间的已授权主要用户使用，这三个示例性空白空间频段可由作为免授权次要用户运行的WLAN接入点STA1或客户端设备STA2使用。TV空白空间频段31在本地未被已授权TV广播方使用。海事无线电频段33在本地未被已授权海事频段电台使用。地面站至卫星无线电频段35在本地未被已授权地面站电台使用。本地未被已授权TV广播方使用的TV空白空间频段31的例子是174-204MHZ频段，其表示本地没有广播VHF TV信道7、8、9、10和11。若在TV空白空间频段31中VHF TV信道7、8、9、10和11上本地缺少已授权广播方，那么WLAN接入点STA1或客户端设备STA2将作为免授权次要用户运行并利用TV空白空间频段31，否则已授权广播方将干扰WLAN接入点STA1或客户端设备STA2。根据本发明的示例性实施例，若STA1或STA2在频段31上检测到从邻近TV广播方发送的信号，那么它们必须放弃它们对TV空白空间频段31的使用并作出资源请求。
海事电台在许多已授权频率分配中操作，并且是海事无线电频段33中的主要用户。若没有会干扰WLAN接入点STA1或客户端设备STA2的已授权海事电台在运行，那么WLAN接入点STA1或客户端设备STA2将作为免授权次要用户来运行并利用海事无线电频段33。根据本发明的示例性实施例，若STA1或STA2将检测到从邻近海事电台发送的信号，那么它们必须放弃它们对海事频段33的使用并作出资源请求。
卫星地面站在从2.025GHz到2.110GHz的已授权频率分配中向卫星发射，并且是地面至卫星频段35中的主要用户。若没有会干扰WLAN接入点STA1或客户端设备STA2的已授权地面站电台在运行，那么WLAN接入点STA1或客户端设备STA2将作为免授权次要用户来运行并利用地面至卫星无线电频段35。根据本发明的示例性实施例，若STA1或STA2将检测到从邻近卫星地面站电台发送的信号，那么它们必须放弃它们对地面至卫星频段35的使用并作出资源请求。
尽管这里的描述主要涉及TV空白空间频段，本发明的实施例可应用于具有临时或长期未使用频率的任何类型的空白空间环境。
图1A是根据本发明实施例的示例性系统架构，其示出示例性共存系统，该示例性共存系统是过程管理器、主数据库，和共存探索和信息服务器(CDIS)的网络。在示例性实施例中，分布式共存管理器102和103的共存系统的可通过互联网相互通信。根据这个示例性实施例，在针对网络“B”的IEEE 802.11WLAN接入点STA1中的控制节点或共存启动器100与TVWS共存管理器102搭配。通过控制节点或共存启动器100，主设备101被注册到网络控制器或共存管理器102上。
在针对网络“D”的IEEE 802.16h WMAN基站STA8中的共存启动器100′与TVWS共存管理器103搭配。在本发明示例性实施例中，分布式共存管理器102和103可通过互联网与TVWS主数据库104和TVWS共存网络单元共存探索和信息服务器(CDIS)107进行通信。通过控制节点或共存启动器100′，主设备101′被注册到网络控制器或共存管理器103上。
共存启动器(CE)的关键功能是从TV频段设备(TVBD)获取共存所需要的信息，并且根据从共存管理器(CM)接收到的共存决定来重新配置TVBD的操作。所收集的信息包含TVBD网络的能力和需要的资源，以及无线电环境的特征。CE位于TVBD中，例如在接入点、基站、或网格点中。
共存管理器是共存系统的主要决定作出者。它探索并解决在相同区域中运行的网络间的共存冲突。CM为一个或多个网络提供服务。根据配置，它或者位于TVBD中，或者位于网络实体中。在独立网络中，它位于TVBD中。CM探索冲突网络以及它们的CM，并与其它CM共享信息。根据所收集的信息，它重新配置它自己网络的操作，但也根据需要为所有邻居执行资源重新分配。
共存系统包括共存管理器(CM)的网络，共存管理器中的每个为一个或多个共存启动器(CE)提供服务。共存启动器负责获取TV频段设备(TVBD)共存所需要的信息并负责根据从共存管理器(CM)接收到的共存决定来重新配置TVBD运行。
共存管理服务和共存信息服务
共存系统，即共存管理器、主要数据库和CDID的网络，有两种服务来提供：共存管理服务和共存信息服务。主TVBD设备可注册这些服务中的任何服务。共存系统确定这些主TVBD设备的和它们的注册有共存管理服务的网络的资源使用。可替换地，注册有信息服务的主TVBD设备仅对它自己的资源使用作出决定。
在本发明实施例中，主设备101通过它自己的控制节点或共存启动器CE 100注册到与它的网络控制器或共存管理器CM 102相关联的共存信息服务，以提供表征该主设备对可用于它的关联网络B的当前资源的满意度的信息。主设备101′通过它自己的控制节点或共存启动器CE 100′注册到与它的网络控制器或共存管理器CM 103相关联的共存信息服务，以提供表征该主设备101′对可用于它的关联网络D的当前资源的满意度的信息。
在本发明实施例中，主设备101通过它的控制节点或共存启动器CE100注册到它的网络控制器或共存管理器CM 102，以询问它的网络控制器或共存管理器CM 102，邻近网络的哪个部分使用信息/管理服务。主设备101′通过它的控制节点或共存启动器CE 100′注册到它的网络控制器或共存管理器CM 103，以询问它的网络控制器或共存管理器CM 103，邻近网络的哪个部分使用信息/管理服务。在本发明实施例中，主设备101还可得到它的邻居的服务使用的更详细信息，包括邻近网络和对于每个网络的指示的列表，其中所述指示有关该网络是否被注册到共存管理服务或共存信息服务。
在本发明实施例中，若邻居网络的主设备101的共存管理器伪造服务订购信息，因为它不想让其它邻近共存管理器控制它的网络，则提供给主设备101的服务订购信息可能是不正确的。在本发明实施例中，主设备101知道实际订购可能会很有用，即共存管理器可以将正确的“订购值”以及“控制关系”分开通知给其它共存管理器。
在本发明实施例中，每个网络控制器或共存管理器CM都有一组规则，该规则涉及对与那些仅使用信息服务的邻近网络相关联的那些主设备的无线资源使用需要假设什么。
共存探索和信息服务器(CDIS)在邻居探索中帮助CM。它保存已注册的CM和已注册的CM所服务的网络的位置的记录，并为启动对其网络的邻居探索的CM提供候选或潜在的邻居的列表。CDIS可保存有关共存的一些其它信息，例如频谱使用的统计以及使用信息或管理服务的网络中的部分。
尽管这里的说明集中在其中仅有主设备通过它的控制节点或共存启动器CE注册到它的网络控制器或共存管理器CM的情况，但本发明允许包括客户端设备的任何其它类型的设备为了共存管理和信息系统服务通过控制节点或CE注册到网络控制器或CM上。
IEEE 802.19.1标准的服务定义
在用于IEEE 802.19.1标准的服务定义中的基本规则是：服务由共存系统(即IEEE 802.19.1系统)来提供并且由TV频段设备(TVBD)来消费。根据系统模式，TVBD通过共存启动器CE接口到共存系统。TVBD以及它的关联共存启动器CE(CE/TVBD)不向系统提供服务。在注册或订购这些服务后，一旦共存启动器CE开始使用系统的服务，它变成该系统的一部分。一旦出现这个情况，共存启动器CE负责向系统提供信息，其中系统在它的系统服务中使用这些信息。从而，为了使用系统的服务，共存启动器CE和它的关联TVBD需要向系统提供信息。系统也具有向CE/TVBD结合体请求信息(例如测量结果)的能力，并且共存启动器CE可以被配置为在一定条件下(例如信息提供的触发规则和过滤规则)提供信息。但是，CE/TVBD结合体不提供服务；它是服务的用户。一个例外是基础/支持服务，它是基本上由所有单元提供的个别支持服务，用以方便系统配置和管理以及对信息服务和管理服务的使用。
共存系统(即IEEE 802.19.1系统)服务定义如下：
服务集合[1]：共存管理服务
[a]由共存系统(例如由CM)提供的。
[b]当与CE关联的TVBD想让共存系统作出关于操作参数的决定时，CE订购这种服务。
服务集合[2]：共存信息服务
[a]由共存系统(例如由CM)提供的。
[b]当与CE关联的TVBD想对操作参数作出它自己的决定时，CE订购这种服务。
基础/支持共存系统服务
[a]这种服务提供配置和管理单元、单元间通信和服务使用的基本功能。
[b]包括一组个别的服务，其中一部分需要由所有实体支持而一部分是实体独立的。
基础/支持服务是双向(CE-CM)服务，其中一部分可用于CE而无需单独订购。
不同类型的共存管理系统服务
尽管IEEE 802.19.1规范被计划用于为空白空间环境中运行的次要网络/节点提供完全的共存服务，但会有一些情况，其中并不是所有次要网络都以共存管理器(CM)实体在IEEE 802.19.1规范中被定义的方式使用服务，以计算和提供参数来用于由特定CM控制/管理的区域内的所有网络/节点的操作。
当共存管理器(CM)为注册到共存管理服务的网络/节点提供服务，并且该网络/节点具有正在使用仅仅共存信息服务的邻居网络的至少一个共存启动器(CE)时，CM需要决定如何考虑该CM不能够确定操作参数的网络/节点。若所有邻居网络/节点都使用共存管理服务，则CM可确信网络按照给予它们的参数运行。
满意度指示器
在本发明实施例中，为了使得CM对使用共存管理服务的邻居网络/设备的资源作出适当的决定，共存管理器(CM)可使用由主设备提供的满意度指示器，以使得CM能够对有关仅使用共存信息服务而未使用共存管理服务的那些邻居网络/设备的无线资源使用作出有效推断。
满意度指示器可以被CM用作定义期望仅使用共存信息服务的邻居网络如何静态或动态的指示器。若邻居网络/节点对它的资源状况满意，则CM可认为该邻居网络/节点将继续使用它当前正在使用的资源，而无需该邻居网络对它的行为作出任何变化。另一方面，若邻居网络/节点对它的当前资源不满意，则CM会考虑何时使用整个CM资源分配服务在网络/节点之间重新分配资源。
满意水平指示的示例性实施例
在本发明实施例中，注册到共存信息服务(服务集合2)的共存启动器(CE)提供满意度水平指示。注册到共存管理服务(服务集合1)的CE可以提供满意水平指示。
在本发明实施例中，可通过简单的形式，例如通过具有下列值的一个比特，来描述满意水平指示：
0＝当前不打算变换信道(即满意)
1＝打算变换信道(即对资源不满意)
可选择地，可用这样的参数/单元来描述满意水平指示，该参数/单元允许用于指示的更多值和满意水平的更精细度指示。例如，可通过具有值范围0至255的一个八位字节来描述满意水平指示，其中较低的值指示较高的满意水平。换句话说，值0将代表“当前不打算变换信道(即满意)”，而值255将代表“打算变换信道(即对资源不满意)”。
CE通知共存系统TVBD的资源使用已经变化。CM可请求资源使用信息并可配置CE来发送自动更新。
从CM到CE的消息：CE_resourec_use_req
从CE到CM的消息：CE_resourec_use_rsp
带宽(起始信道+带宽)
利用(在每个带宽中所使用时间的百分比)
最大操作功率
天线配置
满意水平
邻居服务集合选择指示的示例性实施例
在本发明实施例中，主设备可以对它的CE选择共存管理服务或共存信息服务作出决定。这种选择的一个基础是在邻居网络中对任一服务集合的使用。例如，若该区域内所有其它网络都使用对于共存信息服务的服务集合2，则为该网络选择对于共存管理服务的服务集合1可能不会非常有用。
在本发明实施例中，若邻居网络主设备101的共存管理器因其不想让邻居共存管理器控制它的网络而伪造服务订购信息时，提供给主设备101的服务订购信息可能是不正确的。这样，在本发明实施例中，主设备101知道真实的订购信息会很有用，其中共存管理器将正确的“订购值”和“控制关系”分开通知给邻居共存管理器。
作为信息传递的一部分，CM可自动地，或通过请求，向CE提供每个邻近网络所使用的服务集合的信息。这可以通过关联于每个邻居网络的一个比特来指示，作为例子该值为：
0＝这个邻近网络使用对于管理服务的服务集合1
1＝这个邻近网络使用对于信息服务的服务集合2
控制管理空间
共存管理器(CM)是向与共存启动器(CE)相关联的网络或设备提供共存服务的逻辑实体。已经设想两种不同的共存服务：a)共存管理，b)共存信息。若网络/设备订购共存管理服务，则它请求并授权CM决定它的操作参数。若网络/设备订购共存信息服务，则网络/设备决定操作参数，但使用共存系统和CM来获得信息以用于它作出决定。
邻近网络/设备可由不同CM提供服务。CM们负责彼此保持对有关它所提供服务的网络/设备以及它们的邻居的频谱环境中的变化更新。有关邻居的在CM间的通信至少在某种程度上依赖于邻近网络/设备订购的服务。
-若CM们能够为订购共存管理服务的所有邻近网络/设备决定操作参数，而无需考虑哪个CM为特定网络/设备提供服务，则不能确信CM会具有对用于它自己的网络/设备的决定的专用控制。在这个上下文中，“自己的网络/设备”意味着CM类似于网络管理服务器，它控制某个组的网络和设备的操作。在控制单个网络的主设备和CM之间通常存在预先建立的关系，而这种关系确定了CM对网络/设备的所有权。当CM由不想让任何其它竞争CM控制它的网络/设备的网络服务供应方或网络操作方操作时，通常这将是一个考虑。
-若CM们仅将它们的决定通知给彼此，则不存在大多数网络/设备由不同CM来提供服务的真实的管理服务。在极端情况下，每个主设备，例如接入点(AP)，已经具有搭配的并嵌入的CM，该CM仅为这个设备向有关网络提供服务。若CM对AP的操作参数作出决定并且具有类似的邻近网络和设备，但CM仅能决定它自己网络/设备的操作参数，则系统中没有真实的共存管理。每个网络/设备将作出它们自己的决定，然而对于作出结合决定它通常更有效。
在本发明实施例中，当其它CM管理邻近网络/设备时，CM可确定它是否允许另外的CM管理它自己的网络/设备。CM具有用于确定是否允许共享控制的控制功能，并且具有将该决定通知给其它CM的通信功能。
控制功能
共存管理器(CM)具有控制功能202，通过控制功能202，CM可以决定它是否授权其它CM共享对它自己的订购有共存管理服务的网络/设备的操作参数的决定。对于它自己的订购有共存信息服务的网络/设备，不需要使用该控制功能。没有CM具有对这些网络/设备的操作参数的任何决定权利，由于对这些网络/设备自己执行它们的决定。
控制功能202是诸如服务供应方或网络操作方的CM操作方用来控制它与其它CM关系的过程。
控制功能202可生成用于布尔型控制参数204Mgmt_Allowed[i]的值，其可具有真值或假值。控制函数202为注册到CM并订购有共存管理服务的每个网络/设备Device(i)生成一个控制参数204。若CM允许与为邻近网络/设备提供服务并同样订购有共存管理服务的其它CM共享控制以管理设备Device(i)，则参数Mgmt_Allowed[i]被设置成真值。否则，若未允许共享，则CM使用控制功能将该参数设置成假值。CM可以确定不同网络/设备的不同参数值。可以应用多种参数值设置标准，并且也如图4A中所表示那样，下面的一个仅作为几个例子：
-值依赖于网络/设备操作方
○CM向多个操作方的网络/设备提供共存服务，并且对于CM间的管理每个操作方具有它们自己的偏好。
-值依赖于服务订购水平或费用
○网络/设备操作方为CM提供的共存服务支付费用，并且根据等级/费用设置该值。该值可用于提供差异化服务。
-值依赖于频段负载
○若频段被加载，则对操作参数的严格控制是有用的，并且每当知道有很少的资源可用于所有用户，该值就应当被设置为真。
-值依赖于部署方案
○在其中接入点/基站具有它们自己的CM的完全分布式操作模式中，为了恰当地操作共存管理系统，应当总将该值设置为真。
-值依赖于相同网络操作方
○若由控制功能202生成的控制参数值依赖于邻近共存管理器是否属于与发送共存管理器相同的网络操作方，那么如果它是相同网络操作方，则该参照被设置成真。可替换地，当它不是相同网络操作方，那么该参数被设置成假。网络操作方或服务供应方可以操作多个CM来控制它自己的网络/设备。在可替换实施例中，发送CM可以发送作为真值的控制参数并且包含它的操作方ID。如果它们的操作方ID是同一个，每个接收CM可以接受控制参数的设定值为真，或者可替换地当它们的操作方ID不是同一个时，每个接收CM可以将控制参数的设定值转换为假。
在本发明的实施例中，参数Management_Allowed可以被保存在共存管理器内部。可替换地，有关控制参数的信息可以被发送给其它邻近共存管理器。在图4A中，这种控制参数没有被发送以能仅控制设备的订购类型。但在本发明实施例中，在某些情况下，可以有用地发送单独的参数。
另外，Management_Allowed[i]的值可依赖于为一个或多个邻近无线网络/设备提供服务的其它的CM能力。作为一个例子，其它CM的实现方式可以被进一步地限制。根据其它CM的能力信息，CM可以决定不允许其它CM参与管理。另外，其它CM可以归属于这样的操作方或由这样的操作方操作，其中该操作方不允许该CM参与管理由其它CM提供服务的所有或部分网络/设备。
CM间通信
一旦CM用控制功能确定了控制参数值，它以下列的方式将服务订购通知给管理它自己网络/设备的邻近网络/设备的其它CM：
a)若Device(i)订购了共存管理服务，并且
a.1)若Management_Allowed[i]＝真，则通知其它CM该Device(i)订购了共存管理服务(即指示实际的服务订购)。
a.2)若Management_Allowed[i]＝假，则通知其它CM该Device(i)订购了共存信息服务(即指示假的服务订购)
b)若Device(i)订购了共存信息服务，则通知其它CM该Device(i)订购了共存信息服务(即告知实际的服务订购)。
在本发明的实施例中，CM可以例如用参数Management_Allowed，来指示Device(i)实际的服务订购并且分开地指示是否允许其它CM管理Device(i)。
资源重新分配过程
若之前的资源分配后网络邻居中已经有主要变化，导致没有足够的空闲或已通告的资源可用于满足网络“B”的需求，则共存启动器100和共存管理器102可启动资源重新分配过程。资源重新分配过程可以是仅针对相同网络分配组中的网络的轻微资源请求过程，或者是针对干扰范围内的所有网络的更广泛资源请求过程。当资源需求变化时，这种渐进的分析可给网络环境带来更大的稳定性。请求重新分配资源中的示例性步骤是：
●共存启动器100识别额外资源需求，因为：
○内部请求
○共存通信触发器
●共存启动器100向它的共存管理器102发送资源请求。
●共存管理器102分析环境状况，使用
○频谱映射(单独的过程来维持更新)
●共存管理器102确定资源分配过程
○更广泛的：改变次要用户可用信道的数量或次要网络的数量
○轻微的：其他情形
●若共存启动器100有资格或其他适当空闲资源可用，共存管理器102启动资源分配。
网络分配组的例子包括自共存情形，其中两个系统(基站或接入点以及关联移动站或STA)使用相同技术并且可能共享频率信道。例如，若这两个系统都使用相同的物理层(PHY)技术和信道带宽，IEEE 802.11WLAN可与另一个IEEE 802.11WLAN共存于TV空白空间频段中。在另一个例子中，IEEE 802.16h WMAN可与另一个IEEE 802.16h WMAN共存于TV空白空间频段。
网络分配组的其他例子包括不同的IEEE 802网络技术，它们可能是基于IEEE 802.16h草案标准的时分复用，并且与GPS时钟或IEEE 1588或IETF网络时间协议时钟同步。
图1A的示例性实施例的架构示出TV空白空间(TVWS)WLAN接入点STA1中的共存启动器100和共存管理器102与TVWS基站STA8中的分布式共存管理器103之间的关系。共存启动器100必须从代表它的业务网络或设备上获得共存所需的信息。这包括对测量的配置和控制。另外，共存启动器100必须分别对应于从共存管理器102和103接收到的共存决定，将重新配置命令和控制信息提供给网络“B”或WLAN接入点STA1。共存管理器102负责对例如管理邻近无线网络的共存管理器(CM)103的探索，并且可以与它们交换共存相关的信息。共存管理器102或103具有用以作出在管理邻近无线网络的共存管理器(CM)之间的资源共享的决定所需的信息。
图1A的示例性系统架构示出用于网络“B”的TV空白空间WLAN接入点STA1中的共存启动器100和共存管理器120。在示例性的显示中，TV空白空间(TVWS)接入点STA1包括共存启动器100和共存管理器102，并且充当用于网络“B”中的TVWS无线设备STA2的接入点，例如网络“B”可以是IEEE 802.11WLAN。IEEE 802.16h WMAN基站STA8也是TV空白空间(TVWS)无线设备，并且包括共存启动器100′和共存管理器103，并且与WMAN STA6进行通信。IEEE 802.16h WMAN基站8在WMAN网络“D”中，WMAN网络“D”例如是IEEE 802.16h WMAN。共存管理器102处理来自STA1中的共存启动器100的资源请求。共存管理器103处理来自STA8中的共存启动器100′的资源请求。网络“B”中TV空白空间(TVWS)WLAN接入点STA1包括网络“B”的MAC和PHY，以通过网络“B”进行通信。网络“D”中IEEE 802.16h WMAN基站STA8包括网络“D”的MAC和PHY，以通过网络“D”进行通信。网络“B”中的TV空白空间(TVWS)无线设备STA1和网络“D”中的STA6中的每个都包括TV空白空间MAC和PHY，以在分别由共存管理器102和103重新分配的TV空白空间频段中的信道上进行通信，而没有相互干扰。STA1和基站STA8中的共存启动器100和100′向各自的共存管理器102和103发送资源请求。
图1A的示例性系统架构示出共存管理器102接收来自TV空白空间(TVWS)WLAN接入点STA1中的共存启动器100的资源请求。共存管理器102已经从设备STA1中的共存启动器100接收到频谱传感结果和网络参数。网络参数可包括具体用户需求(用户负载，QoS，优先级，等)，积聚频谱效能，规矩(先来先服务等)，以及用户或网络策略。共存管理器102访问主数据库104来获得在TV空白空间频段中可用的次要信道。共存管理器102访问共存网络单元共存探索和信息服务器(CDIS)107，以获得潜在的邻居网络地址。共存管理器102处理这种数据以及频谱映射、操作参数和时间基准同步，以确定用于设备STA1中共存启动器100的资源重新分配。接着，共存管理器102向设备STA1中的共存启动器100发送该资源重新分配，其包括操作参数、静态周期参数、频谱传感策略，以及时间基准同步。于是，设备STA1中的共存启动器100控制媒体接入控制(MAC)，以在共存管理器102重新分配的TV空白空间频段中的信道上进行通信，而没有来自共享相同空白空间信道的其他网络的干扰。类似的操作可由共存管理器103与基站STA8中的共存启动器100′协力来执行。网络中分布式共存管理器102和103可通过互联网彼此进行通信。
图1B是根据本发明实施例的示例性功能框图，其示出包括用于网络“B”的共存启动器100和共存管理器102的示例性TV空白空间WLAN接入点STA1。示例性设备STA1包括用于网络“B”的协议栈，该协议栈包括无线电128和网络“B”的IEEE 802.11MAC 142，其例如可基于IEEE802.11WLAN标准。MAC 142包括完整的TV空白空间特征。协议栈还可包括网络层140、传输层138、以及应用程序136。示例性设备STA1包括处理器134、RAM存储器、ROM存储器，以及如键盘、显示器以及其它输入/输出设备的接口，处理器134包含双核中央处理单元CPU_1和CPU_2。诸如GPS的位置传感器132被包含进来以建立设备STA1的地理位置定位，并且STA1的位置被报告给共存管理器102。共存启动器100将资源请求发送给共存管理器102。MAC 142包括完整的TV空白空间特征，以在共存管理器102重新分配的TV空白空间频段的信道上使用无线电128进行通信，而没有相互干扰。频谱传感器130感应STA1的电磁环境并将它报告给共存管理器102。
图1B中的接口电路可连接到一个或多个无线电收发器、电池或其他电源、键区、触摸屏、显示器、麦克风、扬声器、耳机、照相机以及其他成像设备等上。RAM和ROM可以是可移动存储设备，诸如智能卡、SIM、WIM，诸如RAM、ROM、PROM、闪存存储器设备的半导体存储器，等等。处理器协议栈层和/或应用程序可以体现为以编程的指令序列的形式保存于RAM和/或ROM上的程序逻辑，当由CPU执行指令序列时，其实现所公开的实施例的功能。程序逻辑可从计算机程序产品或制品传递到共存启动器和共存管理器的可写RAM，PROM，闪存存储器设备等上，计算机程序产品或制品采用诸如常驻存储器设备、智能卡或其他可移动存储器设备的计算机可用媒体的形式，或者采用在传输这种程序的任何传输介质上传输的程序逻辑的形式。可替换地，它们可表现为以编程逻辑阵列形式的集成电路逻辑或客户定制的专用集成电路(ASIC)。设备中一个或多个无线电可以是单独的收发器电路，或可替换地一个或多个无线电可以是单个RF模块，其能够响应于处理器来以高速的时间和频率复用的方式处理一个或多个信道。
图1C是根据本发明实施例的示例性功能模块图，其示出包括共存管理器102和共存启动器100的IEEE 802.11WLAN AP与TVWS设备STA1。共存管理器102通过互联网接口156与主数据库104和共存探索与信息服务器(CDIS)107进行通信。共存管理器102访问主数据库104来获取在TV空白空间频段中的可用次要信道。共存管理器102访问共存探索与信息服务器(CDIS)107来获得潜在邻居网络的地址。共存管理器102向共存启动器100发送资源重新分配消息。示例性共存管理器102包括处理器154、RAM存储器、ROM存储器，以及用于输入/输出设备的接口，处理器154包括双核中央处理单元CPU_1和CPU_2。数据库接口156提供向主数据库104和共存探索与信息服务器(CDID)107的接口。
图1C中的接口电路可连接到一个或多个无线电收发器、电池或其他电源、键区、触摸屏、显示器、麦克风、扬声器、耳机、照相机以及其他成像设备等上。RAM和ROM可以是可移动存储设备，诸如智能卡、SIM、WIM，诸如RAM、ROM、PROM、闪存存储器设备的半导体存储器，等等。处理器协议栈层和/或应用程序可以体现为以编程的指令序列的形式保存于RAM和/或ROM上的程序逻辑，当由CPU执行指令序列时，其实现所公开的实施例的功能。程序逻辑可从计算机程序产品或制品传递到共存启动器的可写RAM、PROM、闪存存储器设备等上，计算机程序产品或制品采用诸如常驻存储器设备、智能卡或其他可移动存储器设备的计算机可用媒体的形式，或者采用在传输这种程序的任何传输介质上传输的程序逻辑的形式。可替换地，它们可表现为以编程逻辑阵列形式的集成电路逻辑或客户定制的专用集成电路(ASIC)。设备中一个或多个无线电可以是单独的收发器电路，或可替换地一个或多个无线电可以是单个RF模块，其能够响应于处理器来以高速的时间和频率复用的方式处理一个或多个信道。
图1D是根据本发明另一个实施例的示例性网络图，其示出IEEE802.11WLAN AP和TVWS设备STA5，该设备包括共存启动器100″，共存启动器100″通过回传线路和/或互联网链路5与共存管理器102″进行通信。
图1E是根据本发明实施例的示例性频段图，其示出FCC专用TV空白频段470-806MHz中子频段12中的示例性TDMA共存帧22，FCC专用TV空白空间频段54-88MHz中子频段14上的示例性TDMA共存帧24，以及地面站至卫星本地未使用的空白空间频段2.025GHz至2.110GHz中子频段16上的示例性TDMA共存帧26。作为对请求额外资源的共存网络的次要用途，对这些频段的免授权接入可包括关于以下的限制：地理位置、传输功率、范围和所请求网络的传输带宽。
例如，802.11WLAN标准规定具有20MHz带宽的信道间隔的基于OFDM的物理层。在距离信道中心11MHz处，能量比最大信号水平大约低20dB。越远离中心频率的位置，能量水平降得越低，从而对邻接信道带来最小干扰。对于802.11WLAN无线LAN信道，TV空白空间频段54-88MHz和470-806MHz是好的候选。对于802.11WLAN无线LAN信道，地面站至卫星空白空间频段2.025GHz至2.110GHz是好的候选。对于802.11WLAN无线LAN信道，例如在174-204MHz频段中的已授权TV广播方本地未使用的TV空白空间频段是好的候选，其表示如在弗吉尼亚的里士满(美国)地区的情况下本地缺少TV信道7、8、9、10和11。
图1E示出RF频谱中空白空间频段的示例性位置以及在空白空间频段上的示例性TDMA共存帧，其示出在任何网络已经被分配时隙前的空闲可用时隙。空白空间包括FCC专用TV空白空间54-88MHz频段，FCC专用TV空白空间470-806MHz频段，和本地未使用的地面站至卫星空白空间频段2.025GHz至2.110GHz。
有许多TVWS共存技术可能用于使得两个或更多个独立运行的无线网络或设备能够使用适用于TV空白空间频段的不同无线电技术，以在相同位置接入相同TV空白空间频段而没有相互干扰。共存技术的某些例子包括动态频率选择，发送功率控制，先听后说行为，时分复用不同IEEE 802技术，基于消息的按需频谱竞争，以及通过中央共存管理器的控制。
在这里表示用于每个子频段12，14和16的示例性共存技术是分配给不同IEEE 802技术的TDMA共存帧中时隙的时分复用。被选择用于这个例子的两个IEEE 802技术是IEEE 802.16h WMAN标准和IEEE 802.11WLAN标准。IEEE 802.16h WMAN使用固定户外基站，诸如WMAN基站8，其为户内和户外的便携式客户端(诸如WMAN STA6)提供服务。IEEE 802.11WLAN站，诸如WLAN接入点STA1，可包括互联网接入和地理定位功能。TDMA共存帧可以被分成IEEE 802.11主时隙网络分配组和IEEE 802.16h主时隙网络分配组。IEEE 802.11主时隙网络分配组载有12个空闲IEEE 802.11WLAN空白空间时隙。IEEE 802.16h主时隙网络分配组载有12个空闲IEEE 802.16h WMAN空白空间时隙。
图1F是根据本发明实施例的示例性频段图，其示出在174-204MHz频段(其表示在弗吉尼亚的里士满(美国)地区的广播TV信道7，8，9，10和11)中在已授权TV广播方本地未使用的TV空白空间频段中的子频段18上的示例性TDMA共存帧28，FCC专用TV空白空间频段470-806MHz中子频段12上的示例性TDMA共存帧22，以及在地面站至卫星本地未使用的空白空间频段2.025GHz至2.110GHz中子频段16上的示例性TDMA共存帧26。
图1G是弗吉尼亚的里士满(美国)地理区域的示例性地图和广播TV信道7、8、9、10和11的覆盖区域的重叠，其示出如图1F所示，在174-204MHz上存在未被已授权TV广播方使用的本地可用TV空白空间频段。在下列表中示出了在弗吉尼亚的里士满城市周围直径大约160千米的圆形区域内有使用TV信道7、8、9、10和11的TV广播方的城市。图1G的地图示出在174-204MHz频段上没有被已授权广播方覆盖，从而它是本地可用的TV空白空间频段。
  华盛顿特区   TV信道7   174-180MHz
  诺福克，弗吉尼亚   TV信道7   174-180MHz
  哈里森堡，弗吉尼亚   TV信道8   180-186MHz
  华盛顿特区   TV信道9   186-192MHz
  诺福克，弗吉尼亚   TV信道9   186-192MHz
  温切斯特，弗吉尼亚   TV信道10   192-198MHz
  罗利，北卡罗来纳   TV信道11   198-204MHz
  斯丹顿，弗吉尼亚   TV信道11   198-204MHz
图2A是根据本发明实施例的示例性网络拓扑图，其中网络“B”需要更多资源。如下面的例子所示出的，本发明的实施例详细说明共存实体、它们的关系以及资源请求的方法。图2A示出网络场景，其中圆A，B，C，D，E，F和G表示每个网络的覆盖区域。通过共存启动器和共存管理器，这些网络被控制相互共存。每个网络具有它自己的共存启动器并且可以具有它自己的共存管理器，或可替换地一个共存管理器可控制几个网络，例如公司WLAN网络具有几个AP。图2A示出包含相互重叠的网络A，B，D和F的控制管理空间200。
发现真实邻居的过程、如何分析真实邻居间公平资源分配以及将在真实邻居间进行传送的内容在序列号为12/689,663的共同未决美国专利申请中描述，它的提交日是2010年1月19日，名称为“Apparatus Identificationin Coexistence Networking”，发明人为Mika Kasslin，Jari Junell，JuhaSalokannel，被受让给诺基亚公司，它通过引用被合并在此。
通过诸如经由互联网连接向服务器发送请求，以询问其它网络是否处于距离将处于运行环境中的请求网络足够近的位置，可以执行对邻近网络的识别。服务器可以通过互联网向请求网络返回标识其它处于附近的网络的信息。请求网络可以利用这个信息与附近网络进行通信。
在至少一个实施例中，由服务器提供的信息可包括对应于这样的网络设备的互联网地址，该网络设备在处于与请求网络的相同的运行环境中的潜在邻近无线网络中。请求网络可通过互联网联系潜在邻近网络中的至少一部分，以请求通信配置和测试信息。其它潜在网络可以响应这些请求，并且请求网络可以利用接收的通信配置和测试信息，来选择一组候选邻近网络。可以基于例如从请求网络到潜在邻近网络之间的距离、传输特性(例如潜在邻近网络的传输功率)等，来选择候选邻近网络。候选选择所需要的信息可通过经由互联网连接由潜在候选邻近网络提供给请求网络。
根据至少一个示例性实施例，于是，请求网络可以启动测试这组候选邻近网络。测试可包括发送应当可被候选邻近网络接收到的一个或多个无线信号。接着，接收该无线信号的候选邻近网络可以通过互联网连接向请求网络发送报告，来确认接收到信号。请求网络可以利用测试结果，来从这组候选邻近网络中选择真正的邻居网络。
图2B是根据本发明实施例在图2A中示出的几个网络的共存管理的例子。不同共存管理器102基于在它们下面重叠的实际网络被连接在一起。另外，网络A、F和G可组成公司网络，其中每个网络具有它自己的共存启动器100″，但所有它们都由一个共存管理器102″管理。为了使架构图完整，如图2C所示，所有共存管理器都有去往主数据库104和共存探索与信息服务器(CDIS)107的连接。可能的是，某些网络可能仅仅依赖于频谱传感(FCC TV空白空间中的特殊模式)。图2B示出控制管理空间200，其包含重叠的网络A，B，D和F。
图2C是根据本发明实施例用于网络A至G的共存启动器100，分别为共存启动器100和100′提供服务的共存管理器102和103，主数据库104和共存探索与信息服务器(CDIS)107的配置。例如，共存管理器CM_1为用于网络“B”的单个共存启动器CE_B提供服务，该网络包含STA1。共存管理器CM_3为用于网络“C”的单个共存启动器CE_C提供服务。共存管理器CM_4为用于802.16网络“D”的单个共存启动器CE_D100′提供服务，该网络包含基站STA8。共存管理器CM_2102″为三个共存启动器CE_A，CE_F，和CE_G提供服务。共存启动器CE_A100″为包含STA5和STA3的网络“A”提供服务。共存启动器CE_F为包含STA4的网络“F”提供服务。共存管理器CM_1，CM_2，CM_3和CM_4全部都可以基于它们所服务的网络的实际网络重叠，通过互联网105相互访问。共存管理器CM_1，CM_2，CM_3和CM_4全部都具有到主数据库104和共存探索与信息服务器(CDIS)107的连接。图2C示出控制管理空间200，其包含重叠的网络A，B，D和F。
共存管理器102应用规则来确定基于不同技术的两个网络中哪个应当在频谱重新分配中被给予优先权。例如，WLAN设备通常被认为相对于WMAN设备具有更好的抗饱和性，这是因为WMAN设备必须在比WLAN设备更大的范围上对接收到的衰减信号具有更大敏感性。因此，在本发明示例性实施例中，当频谱重新分配被请求时，共存管理器102通常会偏好将802.11网络重新分配到TVWS频段，而不是重新分配802.16网络，以便使得从802.16网络附近移除资源干扰。
当无空闲信道或足够的已通告资源可用时，通过确定资源分配需要对多个次要信道或网络进行广泛重新分配还是轻微重新分配，共存管理器(CM)102决定是否同意请求。例如。在轻微资源请求过程中，单个频率信道中多个终端的变化会需要仅在这个信道的终端用户间的分配中的改变。例如，在广泛资源请求过程中，若主要用户保留了信道，则这个信道的所有次要用户都需要重新分配到其它信道上，并且会启动更完全的资源重新分配。
接着，共存管理器102向设备STA1中的共存启动器100发送资源重新分配，其包括操作参数、静态周期参数、频谱传感策略以及时间基准同步。接着，设备STA1中的共存启动器100控制TV空白空间MAC以在共存管理器102重新分配的TV空白空间频段中的信道上进行通信，而没有来自共享相同空白空间信道的其它网络的干扰。
在共存管理器102，主数据库104，共存探索与信息服务器(CDIS)107，和共存启动器100之间交换的信息的类型的示例性实施例可以如下：
共存管理器与主数据库之间
●→共存启动器的位置，去往主数据库
●←次要用途的可用信道，去往共存管理器
共存管理器与CDIS之间
●→共存启动器的位置，去往CDIS
●←网络ID，去往CDIS
●←潜在邻居网络的地址，去往共存管理器
在共存管理器中的处理
●频谱映射
●它自己的操作参数(选项1)，它自己和真实邻居的操作参数(选项2)
●时间基准同步
共存管理器与共存启动器之间
●→操作参数，去往共存启动器
●→静态周期参数，去往共存启动器
●→频谱传感策略，去往共存启动器
●→时间基准同步，去往共存启动器
●←频谱传感结果，去往共存管理器
●←网络参数，去往共存管理器
●←资源请求，去往共存管理器
发现真实邻居的过程，如何分析真实邻居间公平资源分配以及将可以在真实邻居间传送的内容在序列号为12/689,663的共同未决美国专利申请中描述，它的提交日是2010年1月19日，名称为“Apparatus Identificationin Coexistence Networking”，发明人为Mika Kasslin，Jari Junell，JuhaSalokannel，被受让给诺基亚公司，其通过引用被合并至此。
在本发明示例性实施例中，资源请求过程的目标是保持频谱分配中的变化在尽可能少的数量的网络中，但仍维持在次要网络间的公平。实现这个目标的操作原理是首先查找空闲信道和/或已通告的空闲资源，这两个首先的步骤可以相反的顺序来实现或者它们中的一个可以被跳过。接着，对应于调用资源请求过程的刺激因素，将频谱重新分配分成轻微资源请求和广泛资源请求。作为平均数，这导致分配变化地更稳定并且避免请求对邻近网络带来大量涌入的新资源请求。
当由共享启动器请求对新资源的需求时，次要网络的共存管理器将首先检查邻居中是否有空闲信道或足够的已通告资源。若未见到足够的资源，则共存管理器将分析本地网络环境并选择适当的资源请求过程。资源请求的基本原因包括：
1.主要用户已出现在当前可用于次要用途的信道上；a)此刻由次要网络占据或b)空闲或备份/退出信道
2.新的次要网络已经进入该区域
3.某些原因造成的干扰水平已上升到无法忍受的水平
4.发现新的信道可用于次要用途
5.区域中的次要网络已关闭它的操作
6.次要网络需要更多资源
7.次要网络正释放资源
资源请求的前三种原因会启动更广泛的资源请求，因为可用网络的数量有变化或者次要网络的数量减少。通过共存启动器的频谱传感可以发现主要网络的出现，并且共存启动器接着会将这个出现报告给共存管理器。当主数据库104将这个信息通知给共存管理器时，也可以发现主要网络的出现，从而造成共存管理器命令共存启动器切换网络。
通过共存启动器的频谱传感也可以发现新的次要网络的出现，并且共存启动器接着会将这个出现报告给共存管理器。共存管理器也可以直接从网络中发现新的次要网络的出现，以在CDIS 107的帮助下挑选出这两个网络是否是真实邻居。
资源请求的第四和第五种原因，或者发现可用于次要用途的新的信道或者区域中的次要网络已经关闭它的操作，对于某些网络来说可能是启动更广泛的资源分配的原因。
资源请求的第六和第七种原因，或者是次要网络需要更多资源或者是次要网络正释放资源，可导致轻微资源分配。
在作出更广泛资源请求后，每个网络都已经被分配到某个网络分配组中，并且根据每个组中网络的数量和表征该组的网络参数，这些组中的每个都被分配预定数量的信道。在轻微资源请求中，仅在隶属于相同网络分配组中的那些网络间重新分配资源。
图3是根据本发明实施例的每个共存管理器102、103和102″的例子，其包括为注册到该共存管理器的每个网络/设备A、B、D和F生成控制参数的控制功能202，每个控制参数标识对应网络/设备的控制是否可以共享给图2A所示的控制管理空间200中的其它共存管理器。
图4A是根据本发明实施例在共存管理器控制功能202中操作步骤的示例性流程图，共存管理器控制功能202为注册到图3的共存管理器上的每个网络/设备生成控制参数。控制功能202在索引“i”上循环，遍历订购到共存管理器102″上的所有网络/设备STA5和STA7，例如在步骤210，将在循环中处理的每个设备被指定为“Device(i)”。对于特定的Device(i)，网络“A”中的IEEE 802.11和TVWS设备AP STA5，若步骤212确定该设备订购了共存信息服务，则在步骤214共存管理器通知其它共存管理器102和103该Device(i)订购了共存信息服务。接着，控制功能202在步骤216确定是否有任何另外的网络/设备订购到共存管理器102″。若有更多，则指标“i”增加1并且过程循环回到步骤210以针对下一个设备重复这些步骤。
若在步骤212确定该Device(i)订购了共存管理服务，则在步骤218，控制功能202生成用于网络“A”的控制参数204A。若参数值依赖于网络/设备操作方的偏好，那么如果偏好是共享，则该参数被设置成真。可替换的，若偏好是不共享，则该参数被设置成假。若该参数依赖于网络/设备服务订购水平或费用，那么如果水平较高，则该参数被设置成真。可替换地，如果水平较低，则该参数被设置成假。若该参数依赖于网络/设备的频段负载，那么如果负载较高，则该参数被设置成真。可替换地，如果负载较低，则该参数被设置成假。若该参数依赖于部署分布，其中所有网络/设备都有它们自己的共存管理器，那么如果所有站都有自己的CM，则该参数被设置为真。可替换地，如果不是所有站都具有自己的CM，则该参数被设置为假。
若在步骤218由控制功能202生成的控制参数204依赖于邻近共存管理器102或103是否属于与发送共存管理器102″相同的网络操作方，那么如果是相同的网络操作方，则该参数204被设置为真。可替换地，如果不是相同的网络操作方，则该参数204被设置为假。网络操作方或服务供应方可操作多个CM来控制它自己的网络/设备。在这种情况下，网络操作方可能希望仅授权其它CM在其它CM是该操作方自己的CM的情况下共享决定。为实现这个，网络操作方ID可以包含在与其它CM交换的消息中，诸如图4C所示的消息270。该操作方ID可实现在例如在CM间的通信中包含的CM ID或CM地址中。可替换地，在CM间的消息中可有专门的字段来指示CM 102″的网络操作方，诸如图4C所示的消息270。操作方ID通常可包含在与其它CM交换的消息中，从而使得其它CM可已经知道设备STA5的网络操作方的身份。在可替换实施例中，该发送CM102″可发送针对设备STA5为真值的控制参数204，并且包括它的操作方ID。如果它们自己的操作方ID相同，则每个接收CM 102和103可接受该控制参数204的规定值为真，或者可替换地如果它们的操作方ID不相同，则每个接收CM 102和103可以将控制参数204的规定值转换为假。
若在步骤220确定参数204已经被设置为真，那么在步骤222共存管理器102″通知其它共存管理器该Device(i)订购了共存管理服务。若在步骤220确定参数204已经被设置为假，那么在步骤224共存管理器102″通知其它共存管理器该Device(i)订购了共存信息服务。
控制功能202接着在步骤216确定是否有任何另外的网络/设备订购到共存管理器102″。若有另外的，则索引“i”增加1并且过程循环回到步骤210，以针对下一个设备重复这些步骤。当步骤216确定订购到共存管理器102″上的所有网络/设备都已经得到处理以生成控制参数后，过程结束。
在本发明实施例中，参数Management_Allowed可被保存在共存管理器内部。可替换地，有关控制参数的信息可以被发送到其它邻近共存管理器。在图4A中，这种控制参数未被发送以能够控制仅仅该订购类型的设备。但在本发明实施例中，在某些情况下，可以有用地发送单独的参数。
图4B是根据本发明实施例的共存管理器控制功能中操作步骤的示例性流程图250。
图4B的流程图250的步骤表示保存在共存管理器102的RAM和/或ROM中的计算机代码指令，当其由中央处理单元(CPU)执行时，实现根据本发明实施例的功能。这些步骤可以按照不同于所示出的顺序来执行，并且各个步骤可以被合并或分离到子步骤中。
步骤252：在网络控制器处，接收共存管理服务请求，所述请求用于允许一个或多个网络控制器关于发起该请求的无线网络的操作参数作出决定。
步骤254：确定是否将与服务于与发起该请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器共享该无线网络的控制。
步骤256：响应于确定将不与服务于与发起该请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器共享该无线网络的控制，通知服务于与发起该请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器，该无线网络已经请求共存信息服务。
在本发明实施例中，可以可替换地将Management_Allowed指示作为单独的参数给出并且不被伪造。
图4C是根据本发明实施例的共存管理器信息消息270的示例性内容，该消息由共存管理器发送以通知其它共存管理器：它自己的设备订购了共存管理服务。操作方ID可以包含在与其它CM交换的各种类型的消息中。
图5A是根据本发明实施例的示例性网络图，其示出如果共存频段上没有或没有足够数量的可用空闲资源时，则由共存管理器检查如管理网络分配组中的邻近无线网络的一个或多个共存管理器通告的那样的，在共存频段中的已分配但未使用的资源的可用性。作为例子，共存管理器CM_1102从管理邻近无线网络的一个或多个共存管理器CM_2和CM_4103，接收共存频段上的已分配但未使用的资源的可用性。在步骤[1]，CM_2发送资源通告“有12个WS时隙已分配但未用于802.11网络”，如图6A的频谱图所示。在步骤[2]，CM_1用重新分配命令“WLAN AP STA1占用8个WS时隙用于802.11网络”进行答复，如图6B的频谱图所示。
图5B是根据本发明实施例的示例性网络图，其示出如果在用于网络分配组的共存频段上没有或没有足够数量的可用空闲资源或没有足够的所通告的已分配但未使用的资源，则共存管理器分析在用于共存启动器有资格的网络分配组中的邻近无线网络的共存频段上对已使用资源的分配。作为例子，在步骤[1]，共存管理器CM_1 102发送查询“分析用于WLAN802.11邻近网络的对WS时隙的分配”，以分析分配。接着，在步骤[2]，CM_1从共存管理器CM_2接收资源状态“将4个TVWS时隙用于802.11网络‘A’中的802.11STA3”，如图6C的频谱图所示。接着，在步骤[3]，CM_1向CM_2发送重新分配命令“WLAN AP STA1占用2个TVWS时隙用于802.11网络”，如图6D的频谱图所示。
在本发明示例性实施例中，共存管理器可以通告它们所服务的网络的资源状态信息，并使邻近网络知道共存频段上的已分配但未使用资源以及共存频段上的已使用资源两者的可用性。用这种方式，为需要资源的网络提供服务的共存管理器可以查看之前分发的有关共存频段上的已分配但未使用资源以及共存频段上的已使用资源两者的通告，并接着立即处理重新分配命令。
图5C是根据本发明实施例的示例性网络图，其示出如果在用于共存启动器有资格的网络分配组中的邻近网络的共存频段上没有足够的可用资源或足够的可重新分配的已使用资源，则共存管理器将分析扩展到在用于所有邻近无线网络的共存频段上对已使用资源的分配，而不考虑网络分配组，即这些网络位于共存启动器有资格的相同网络分配组之中或之外。结果，重新分配命令可以被发布到所有邻近无线网络，而不考虑它们的网络分配组。作为例子，在步骤[1]，共存管理器CM_1102发送查询“分析用于所有邻居网络的WS时隙的分配”来分析分配。接着，在步骤[2]，CM_1从共存管理器CM_2接收资源状态“没有用于802.11网络的WS时隙”。另外，CM_2于是从共存管理器CM_4接收资源状态“在WMAN网络“D”中4个TVWS时隙用于WMAN 802.16基站STA”，如图6E的频谱图所示。接着，在步骤[3]，CM_1向CM_4发送重新分配命令“WLAN AP STA1占用来自802.16WMAN网络‘D’的2个TVWS时隙”，如图6F的频谱图所示。
图6A是根据本发明实施例示出在TV空白空间频段中的共存子频段10的示例性频段图，其示出现有的12个TVWS时隙被通告为已分配但未被802.11网络“A”使用的例子(见图5A)。
图6A示出TV空白空间的位置和TV空白空间频段中的示例性TDMA共存帧，其示出在WLAN接入点STA1具有已分配给TV空白空间频段的任何时隙之前时隙的占用情况。TV空白空间包括电磁频谱中的54-88MHz频段以及470-806MHz频段。其它本地未使用的空白空间可出现在特定地理位置内，诸如在远离地面站的区域中来自用于地面站向通信卫星发射的2.025GHz至2.110GHz的频率分配。还示出了ISM频段2.400-2.500GHz，在此范围中例如在WLAN网络“B”中发送IEEE 802.11信号。对于无线城域网(WMAN)，IEEE 802.16标准的原始版本规定物理层运行于10至66GHz范围，在2004年修改的IEEE 806.16a，添加了2至11GHz范围的规范。对于这些例子，示例性频谱图示出2至11GHz范围，在这个范围中例如在WMAN网络“D”中发送IEEE 802.16信号。
有许多TVWS共存技术可能用于使两个或更多个独立运行的无线网络或设备能够使用适用于TV空白空间频段的不同无线电技术，以在相同位置接入相同TV空白空间频段而没有相互的干扰。共存技术的某些例子包括动态频率选择，传输功率控制，先听后说行为，时分复用不同IEEE 802技术，基于消息的按需频谱竞争，和通过中央共存管理器的控制。
这里所使用的示例性TVWS共存技术是时分复用不同IEEE 802技术。选择用于这个例子的两种IEEE 802技术是IEEE 802.16h WMAN标准和IEEE 802.11WLAN标准。IEEE 802.16h WMAN使用固定户外基站，诸如WMAN基站8，其为户内和户外的便携式客户端(诸如WMAN STA6)提供服务。IEEE 802.11WLAN站，诸如WLAN接入点STA1可包括互联网接入和地理定位功能。WLAN接入点STA1中的MAC 142包括完整的TV空白空间特征，以在由共存管理器102重新分配的TV空白空间频段中的信道上通过无线电128进行通信，而没有相互干扰。IEEE 802.16hWMAN STA6例如也包括具有完整的TV空白空间特征的MAC，以在由共存管理器102重新分配的TV空白空间频段中的子频段中使用无线电进行通信，而没有相互干扰。
图6A的频谱图示出TVWS共存子频段上的TDMA共存帧20。802.11主时隙网络分配组包括链路9中用于网络“A”的现有4个TVWS时隙和被通告为已分配但未被802.11网络“A”使用的现有12个TVWS时隙。802.16h主时隙网络分配组包括链路4中用于网络“D”中基站STA8的现有12个TVWS时隙和被通告为已分配但未被802.16网络使用的现有4个TVWS时隙。
图6B是根据本发明实施例在TV空白空间频段上的共存子频段10的示例性频段图，其示出WLAN AP STA1占用8个TVWS时隙用于802.11网络“B”，这8个TVWS时隙已经被通告为已分配但未被802.11网络“A”使用(见图5A)。
轻微重新分配通常可用于下列情形：
1.当次要网络需要更多资源时。
2.当次要网络释放资源时。
图6C是根据本发明实施例在TV空白空间频段上的共存子频段10的示例性频段图，其示出802.11网络“B”中的WLAN AP STA1以TVWS子频段10的802.11主时隙中的12个TVWS时隙开始(见图5B)。
图6D是根据本发明实施例示出在TV空白空间频段上的共存子频段10的示例性频段图，其示出802.11网络“A”中的WLAN AP STA3放弃2个TVWS时隙，从而将它们捐献802.11网络“B”中的STA1(见图5B)。
图6E是根据本发明实施例在TV空白空间频段上的共存子频段10的示例性频段图，其示出802.11网络“B”中的WLAP AP STA1以12个TVWS时隙开始，其中现有4个TVWS时隙被通告为已分配但未被WMAN802.16网络“D”使用(见图5C)。
图6F是根据本发明实施例在TV空白空间频段上的共存子频段10的示例性频段图，其示出802.16网络“D”中基站STA8放弃4个TVWS时隙，从而将它们捐献给802.11网络“B”中的STA1(见图5C)。
在下列情况中通常需要更广泛的重新分配：
1.当主用户(现有已授权使用，例如已授权TV广播方等)已经出现在当前可用于次要用途的信道中，该信道或者在此刻由次要网络占用，或者主要用户已经退出信道。
2.当新的次要网络已经进入该区域。
3.当由某些原因导致干扰水平已经上升到不可容忍的水平。
4.当发现新的信道可用于次要用途。
5.当该区域中的次要网络已经关闭它的操作。
图6G是根据本发明实施例示出TV空白空间频段中共存子频段10的示例性频段图，其示出TVWS子频段10中没有TVWS时隙可用于802.11网络“A”和“B”或802.16网络“D”。
图6H是根据本发明实施例示出TV空白空间频段中的两个共存子频段10和12，其示出来自802.11网络“B”的4个TVWS时隙被重新分配给新的TVWS子频段12中新的802.11主时隙。
图7是根据本发明实施例在资源请求过程中的操作步骤的示例性流程图500，示例性步骤如下：
步骤502：响应于来自网络分配组的无线网络中的共存启动器的资源请求，由共存管理器搜索在无线网络共存频段中的至少一个可用空闲资源；
步骤504：若在共存频段上没有可用的空闲资源，则共存管理器检查如管理在网络分配组中的邻近无线网络的一个或多个共存管理器通告的那样的，在该共存频段上的已分配但未使用的资源的可用性。
步骤506：若在共存频段上在网络分配组中没有足够的空闲资源并且没有足够的已分配但未使用的资源，则共存管理器分析在用于共存启动器有资格的网络分配组中的邻近无线网络的共存频段上对已使用资源的分配；
步骤508：若在用于共存启动器有资格的网络分配组中的邻近无线网络的共存频段上没有足够的空闲资源或没有足够的可重新分配的已使用资源，则共存管理器将分析扩展到在用于所有邻近无线网络的共存频段上对已使用资源的分配，而不考虑共存启动器有资格的网络分配组；和
步骤510：若在用于共存启动器有资格的邻近无线网络的共存频段中没有空闲资源或没有足够的可重新分配的已使用资源，则共存管理器通知共存启动器资源请求被拒绝。
图7的流程图500的步骤表示保存在WLAN接入点STA1和共存管理器102的RAM和/或ROM中的计算机代码指令，当其由中央处理单元(CPU)执行时，实现根据本发明实施例的功能。这些步骤可以按照不同于所示出的顺序来执行，并且各个步骤可以被合并或分离到子步骤中。
频谱映射的更新是独立的过程，其在次要网络的每个共存管理器中维持信道使用的最新相关信息。每个网络具有它自己的频谱映射，通过频谱传感、与本地次要邻居的通信以及来自主数据库以采集频谱信道使用信息。
图8包括图8A和8B，其是根据本发明实施例在资源请求处理中的操作步骤的示例性流程图600，步骤包括：
图8A中的步骤602至608由共存启动器(CE)执行：
步骤602：处理头部：资源分配过程。
步骤604：开始：资源检查。
步骤606：处理：共存启动器(CE)识别额外缺少资源。
步骤608：子例程：向共存管理器(CM)发送资源请求。
图8B中的步骤630子648由共存管理器(CM)执行：
步骤630：子例程：环境分析
步骤632：决定：任何空闲信道？
步骤634：子例程：是/通知邻居网络/向CE发送命令
步骤636：子例程：否/当前通告的信道分析
步骤638：决定：适当的所通告的已分配但未使用的资源？
步骤640：子例程：是/与相关网络进行通信/到CE的命令
步骤642：子例程：否/环境改变和分配分析
步骤644：决定：对于新资源有资格？
步骤646：子例程：是/将调度通知给相关邻居网络/向CE发送命令
步骤648：拒绝请求/向CE发送命令
图8A和8B示出资源请求的流程。共存启动器可在单个网络中运行，或者它可与相同网络分配组(NAG)中一些真实邻居共享分配的变化。共存启动器等待在它的资源检查状态中的激励。通常，较小的分配变化由特定标准的自共存方法或由共享信道的交叉共存方法来完成。
例如在图8A的步骤604中，共存启动器(CE)100持续监控周围的RF频谱。它使用共存管理器(CM)102发送给它的频谱传感策略，以针对现任主要用户在共存频段中的出现来检查本地RF频谱，其中该共存频段如果在未被使用则在本地地理区域内可用，诸如本地TV空白空间频段中的任何TV广播方的信号，本地海事无线电频段中的任何海事无线电信号，或在本地地面站无线电频段中的任何地面站无线电信号。这些频谱传感结果被发送到共存管理器(CM)102。共存启动器(CE)100持续地监控由STA1的网络“B”链路处理的业务，并将它与对于所需要服务质量(QoS)、信道干扰、频率重新传输等的阈值相比较。当它在步骤606识别需要额外资源以便用来满足所需要的阈值时，它在步骤608向共存管理器(CM)发送资源请求。
例如在图8B的步骤630中，共存管理器(CM)102接入主数据库104以获得在本地TV空白空间频段、本地海事无线电空白空间频段和本地卫星地面站无线电空白空间频段中的本地空闲的次要信道的身份。若步骤632确定存在本地空闲的次要信道，则在步骤634，它向共存启动器(CE)100发送命令，以将在它的网络“B”链路上它的现有802.11信道中的一部分重新分配给在由共存管理器(CM)102指定的TVWS频段链路3中的本地空闲次要信道。共存管理器(CM)102也可以向主数据库104发送更新：空白空间中指定的次要信道已经分配给共存启动器(CE)100。共存启动器(CE)100会再次检查周围的RF频谱以确认没有主要用户信号出现，并且接着它将重新配置STA1中的MAC，以将它的现有802.11信道中的一部分移到在TVWS链路3中所指定的本地空闲次要信道。它还使得STA1通过它的现有网络“B”链路向客户端设备STA2发送命令，以将它的现有802.11信道中的一部分相应移动到TVWS链路3中所指定的本地空闲次要信道。
若共存频段中没有或没有足够数量的可用空闲资源，则在图8B的步骤636，共存管理器(CM)102检查如管理网络分配组中邻近无线网络的一个或多个共存管理器通告的那样的，在共存频段中的已分配但未使用的资源的可用性。作为例子，共存管理器102通过互联网从管理邻近无线网络的一个或多个其他共存管理器102″接收共存频段中已分配但未使用的资源的可用性。在步骤638，若存在适当的所通告的已分配但未使用的信道，则在步骤640共存管理器102与其他共存管理器102″进行通信，来协商将重新分配给共存启动器(CE)100的空白频段上指定的所通告的已分配但未使用的信道。接着，共存管理器(CM)102向共存启动器(CE)100发送命令，以将它的网络“B”链路中它的现有802.11信道中的一部分重新分配给由共存管理器(CM)102指定的TVWS频段链路3中所通告的已分配但未使用的信道。共存启动器(CE)100会再次检查周围的RF频谱以确认主要用户信号没有出现，并且接着它将重新配置STA1中的MAC，以将它的现有802.11信道中的一部分移到TVWS链路3中指定的所通告的已分配但未使用的信道。它还使得STA1通过它的现有网络“B”链路向客户端设备STA2发送命令，以将它的现有802.11信道中的一部分相应地移动到TVWS链路3中指定的所通告的已分配但未使用信道。
若在用于网络分配组的共存频段中没有或者没有足够数量可用的空闲资源(例如信道)，或者没有足够的所通告的已分配但未使用的资源(例如信道)，则在图8B的步骤642，例如共存管理器(CM)102分析在用于共存启动器100有资格的网络分配组中的邻近无线网络的共存频段中对已使用资源(例如信道)的分配。如果它还没有有关分配和环境的最新信息，则共存管理器102通过互联网向管理系统网络分配组中的邻近无线网络的其他共存管理器发送查询，以便分析分配。于是，共存管理器102从管理相同网络分配组中邻近无线网络的一个或多个共存管理器接收资源状态报告。共存管理器102将检查共存启动器100对于所推荐资源分配变化的资格。确定共存启动器100对于所推荐重新分配的资格的因素可以包括所推荐的贡献网络和请求网络的QoS、所推荐贡献网络和请求网络的业务的相对优先权，以及类似因素。在步骤646，若存在有资格的新资源，则在步骤646共存管理器102与其他共存管理器102″进行通信，以协商将重新分配给共存启动器(CE)100的在空白频段上的已使用资源的重新分配。接着，共存管理器(CM)102向共存启动器(CE)发送命令，以将它的网络“B”链路上的它的现有802.11信道中的一部分重新分配给TVWS空白链路3上由共存管理器来指定的已使用资源。共存管理器(CM)102还可以向主数据库104发送更新：空白频段上指定的已使用资源已经分配给共存启动器(CE)100。共存启动器(CE)100会再次检查周围的RF频谱以确认主要用户信号没有出现，并且接着它将重新配置STA1中的MAC，以将它的现有802.11信道中的一部分移到TVWS链路3中指定的已使用资源(信道)。它还使得STA1通过它的现有网络“B”链路向客户端设备STA2发送命令，以将它的现有802.11信道中的一部分相应移动到指定的已使用资源(信道)。
若在用于共存启动器有资格的网络分配组中的邻近网络的共存频段上没有足够的可用资源或没有足够的可重新分配的已使用资源，则在图8B的步骤642，例如共存管理器(CM)102将分析扩展到在用于所有邻近无线网络的共存频段上对已使用资源的分配，而不管共存启动器有资格的网络分配组。如果它还没有有关分配和环境的最新信息，则共存管理器102通过互联网向管理所有网络分配组中邻近无线网络的共存管理器发送查询，以便分析分配。接着，共存管理器102从管理任意网络分配组中邻近无线网络的一个或多个共存管理器接收资源状态报告。共存管理器102将检查共存启动器100对于所推荐的资源分配变化的资格。确定共存启动器100对于所推荐重新分配的资格的因素可以包括：所推荐的贡献网络和请求网络的QoS，所推荐贡献网络和请求网络业务的相对优先权，对干扰的相对敏感度，以及类似因素。在步骤646，若在任何网络分配组中存在有资格的新资源，则在步骤646共存管理器102与其他共存管理器103进行通信，以协商将重新分配给共存启动器(CE)100的在空白频段上已使用资源的重新分配。接着，共存管理器(CM)102向共存启动器(CE)发送命令，以将它的网络“B”链路上的它的现有802.11信道中的一部分重新分配给TVWS空白链路3上由共存管理器来指定的已使用资源。共存管理器(CM)102还向主数据库104发送更新：空白频段上指定的已使用资源已经分配给共存启动器(CE)100。共存启动器(CE)100会再次检查周围RF频谱以确认主要用户信号没有出现，并且于是它将重新配置STA1中的MAC，以将它的现有802.11信道中的一部分移到TVWS链路3中指定的已使用资源(信道)。它还使得STA1通过它的现有网络“B”链路向客户端设备STA2发送命令，以将它的现有802.11信道中的一部分相应移动到指定的已使用资源(信道)。
若用于邻近无线网络的共存频段上没有可用资源或没有可重新分配的已使用资源，则在图8B的步骤648，例如共存管理器(CM)102指示共存启动器100资源请求被拒绝。
图8流程图的步骤表示保存在WLAN接入点STA1和共存管理器102的RAM和/或ROM中的计算机代码指令，当其由中央处理单元(CPU)执行时，实现根据本发明实施例的功能。这些步骤可以按照不同于所示出的顺序来执行，并且各个步骤可以被合并到或分离到子步骤中。
当具有当前带宽的当前分配或者可能的共存方法不能满足需要时，共存启动器向它的共存管理器发送资源请求。共存管理器将检测资源分配变化的资格。
网络分配组(NAG)是这样的一组邻近网络，它通常是所有邻近网络的子集。在NAG中，网络通常具有某些共同的特性，共同的特性例如可以是共有属性集合。
作为任何替换，分析的实现是基于频谱映射和每个网络的当前分配、每个网络的网络参数，以及每个网络的能力。
次要网络间的通信可通过空中接口直接完成或通过有线主干网间接地完成。
本发明的示例性实施例包括装置，该装置包括：
用于在网络控制器处接收共存管理服务请求的部件，所述请求用于允许一个或多个网络控制器关于发起该请求的无线网络的操作参数作出决定；
用于确定是否将与服务于与发起该请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器共享无线网络的控制的部件；以及
响应于确定将不与服务于与发起该请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器共享无线网络的控制，用于通知服务于与发起该请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器该无线网络已请求共存信息服务的部件。
使用这里所提供的说明，通过使用标准编程和/或工程技术来生成编程软件、固件、硬件或它们的任意组合，实施例可被实现为机器、过程、或产品。
具有计算机可读程序代码的任何结果程序可被具体化在一个或多个计算机可用媒体上，从而制造根据实施例的计算机程序或产品，其中所述计算机可用媒体诸如常驻存储器设备、智能卡或其他可移动存储器设备、或传输设备。同样，在此所使用的术语“产品”和“计算机程序”意欲涵盖永久地或暂时地存在于任何计算机可用介质上或在传输这种程序的传输介质中的计算机程序。
如上所述，存储器/存储设备包括但不局限于盘，光盘，诸如智能卡、SIM、WIM的可移动存储器设备，诸如RAM、ROM、PROM的半导体存储器，等等。传输介质包括但不局限于通过无线通信网络、互联网、企业网、基于电话/调制解调器的网络通信、硬连接线/线缆通信网络、卫星通信，和其他静态或移动网络系统/通信链路。
尽管具体示例性实施例已经被公开，但本领域熟练技术人员理解在不脱离本发明精神和保护范围的情况下可对具体示例性实施例作出改变。

Claims (16)

1.一种用于控制无线网络间共存的方法，包括：
在网络控制器处接收共存管理服务请求，所述请求用于允许一个或多个网络控制器关于发起所述请求的无线网络的操作参数作出决定；
在所述网络控制器处确定是否将与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制；以及
响应于确定将不与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制，在接收所述共存管理服务请求的网络控制器处向服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器通知以下内容：所述无线网络已经请求共存信息服务。
2.如权利要求1的方法，其中在所述共存信息服务中，关于发起所述请求的无线网络的操作参数的决定是由属于发起所述请求的无线网络的一个或多个设备作出的。
3.如权利要求1的方法，进一步包括：
关于是否将与服务于一个或多个邻近无线网络的一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制，确定所述无线网络的网络操作方的偏好；以及
使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述网络操作方的所述偏好。
4.如权利要求1的方法，进一步包括：
确定所述无线网络的服务订购水平；以及
使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述服务订购水平。
5.如权利要求1的方法，进一步包括：
确定所述无线网络的频段负载；以及
使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述频段负载。
6.如权利要求1的方法，进一步包括：
关于所述无线网络的一个或多个邻近无线网络是否具有它们自己的网络控制器，确定在所述无线网络的一个或多个邻近无线网络中的分布；以及
使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述分布。
7.如权利要求1的方法，进一步包括：
确定所述无线网络的网络操作方身份；以及
使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述网络操作方身份。
8.如权利要求1的方法，进一步包括：
确定服务于与所述无线网络邻近的一个或多个无线网络的其他网络控制器的能力；以及
使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述其他网络控制器的能力。
9.一种用于控制无线网络间共存的装置，包括：
用于在网络控制器处接收共存管理服务请求的模块，所述请求用于允许一个或多个网络控制器关于发起所述请求的无线网络的操作参数作出决定；
用于在所述网络控制器处确定是否将与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的一个或多个无线网络的一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制的模块；以及
用于响应于确定将不与服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制，在接收所述共存管理服务请求的网络控制器处向服务于与发起所述请求的无线网络邻近的所述一个或多个无线网络的所述一个或多个网络控制器通知以下内容的模块：所述无线网络已经请求共存信息服务。
10.如权利要求9所述的装置，其中在所述共存信息服务中，关于发起所述请求的所述无线网络的操作参数的决定是由属于发起所述请求的无线网络的一个或多个设备作出的。
11.如权利要求9的装置，进一步包括：
用于关于是否将与服务于一个或多个邻近无线网络的一个或多个网络控制器共享所述无线网络的控制，确定所述无线网络的网络操作方的偏好的模块；以及
用于使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述网络操作方的所述偏好的模块。
12.如权利要求9的装置，进一步包括：
用于确定所述无线网络的服务订购水平的模块；以及
用于使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述服务订购水平的模块。
13.如权利要求9的装置，进一步包括：
用于确定所述无线网络的频段负载的模块；以及
用于使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述频段负载的模块。
14.如权利要求9的装置，进一步包括：
用于关于所述无线网络的一个或多个邻近无线网络是否具有它们自己的网络控制器，确定在所述无线网络的一个或多个邻近无线网络中的分布的模块；以及
用于使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述分布的模块。
15.如权利要求9的装置，进一步包括：
用于确定所述无线网络的网络操作方身份的模块；以及
用于使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述网络操作方身份的模块。
16.如权利要求9的装置，进一步包括：
用于确定服务于与所述无线网络邻近的一个或多个无线网络的其他网络控制器的能力的模块；以及
用于使得对是否将共享所述无线网络的控制的确定基于所述其他网络控制器的能力的模块。
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