ES2351438T3 - Utilización dinámica de recursos inalámbricos. - Google Patents

Abstract

Método para utilización dinámica de recursos inalámbricos, que comprende: controlar uno o varios recursos de comunicaciones inalámbricos; generar datos sobre recursos de comunicación inalámbrica; utilizar los datos de recursos de comunicación inalámbrica haciendo predicción de que ocurran uno o varios agujeros en uno o varios periodos de tiempo futuros, comprendiendo un agujero una oportunidad de comunicación inalámbrica, en la que uno o varios recursos de comunicación inalámbricos asignados a un primer grupo de uno o varios usuarios queda a disposición temporalmente para comunicación inalámbrica por un segundo grupo formado por uno o varios usuarios; generar datos de predicción de agujeros; utilizar los datos de predicción de agujeros, sintetizar uno o varios canales de comunicación inalámbricos a partir de uno o varios agujeros de predicción; generar datos de síntesis de canales; recibir datos que reflejen información desde uno o varios intentos de comunicación inalámbricos previos y datos que reflejan uno o varios estados de la red; de acuerdo con los datos recibidos y los datos de síntesis de canales, seleccionar uno o varios canales de comunicación inalámbricos específicos a partir del canal o canales de comunicación inalámbricos sintetizados y optimizar el canal o canales de comunicación inalámbricos específicos como, como mínimo, un tipo especializado de acceso al azar o híbrido para cumplir dinámicamente las necesidades de comunicación anticipadas; generar datos de selección de canales de comunicación inalámbricos; utilizar los datos de selección de canales de comunicación inalámbricos dando instrucciones a una unidad de radio para comunicar utilizando el canal o canales de comunicación inalámbrica específicos seleccionados; y dar instrucciones a la unidad de radio para interrumpir la utilización de uno o varios canales de comunicación específicos después de que se ha completado la comunicación inalámbrica.

Description

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SECTOR TÉCNICO AL QUE PERTENECE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a comunicación particularmente,
inalámbrica adaptativa y, más a la utilización adaptativa de uno o varios recursos inalámbricos disponibles.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La escasez de recursos asociada con la utilización del espectro electromagnético (tal como la amplitud de banda) puede afectar de manera adversa el desarrollo de nuevas aplicaciones por las empresas existentes y otras nuevas (incluyendo los proveedores de servicios). Por ejemplo, las exigencias de amplitud de banda asociadas a una nueva aplicación que una empresa desea desarrollar podrían superar el recurso o recursos de espectro electromagnético que han sido asignados a la empresa. La velocidad a la que se están desarrollando nuevas aplicaciones ha superado la capacidad de muchas entidades gubernamentales, responsables de controlar dicha utilización del espectro electromagnético, en evaluar adecuadamente nuevas aplicaciones. Los procesos actuales de aprobación son típicamente lentos y costosos y tienden a favorecer a las empresas más grandes, mejor establecidas, que pueden poner a las empresas más pequeñas en situación de desventaja.

La utilización habitual del espectro electromagnético posibilita la transmisión de datos a velocidades

comprendidas aproximadamente entre 19,2 y 48 Kbps en

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canales comprendidos aproximadamente entre 200 KHz y 1,5 MHz. Muchos protocolos actuales para comunicación inalámbrica utilizan acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), acceso múltiple por división de código (CDMA), o técnicas de conmutación de circuito. Los terminales de usuario (tales como los teléfonos móviles) pueden operar, dependiendo de la aplicación de usuario, en una modalidad única, en modalidad doble o en forma trimodal. Las comunicaciones inalámbricas pueden ser limitadas a límites regionales o nacionales y los dispositivos utilizados para las comunicaciones inalámbricas utilizan típicamente un segmento especializado del espectro electromagnético. Un ejemplo de un sistema que identifica la utilización del espectro es la solicitud de patente europea nº 1035666 que da a conocer la determinación de cual es la capacidad que puede estar a disposición para utilización futura en predeterminados canales de comunicación fija. La solicitud de patente europea 0 637 895 da a conocer un sistema de comunicación celular en el que una célula particular situada en su capacidad o cerca de ella a causa de una elevada demanda de servicios, o que se ha previsto que ocurra de este modo, recibe la asignación de una capacidad de espectro adicional de las células adyacentes. Los “agujeros” o “huecos” en canales de comunicación asociados con las células adyacentes son sintetizados en un canal de comunicación especializado asociado con dicha célula específica.

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CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN

Las realizaciones específicas de la presente invención pueden reducir o eliminar las desventajas y los problemas tradicionalmente asociados con la comunicación inalámbrica.

En una realización de la presente invención, un método de utilización dinámica de recursos inalámbricos incluye la monitorización de uno o varios recursos de comunicaciones inalámbricos y la generación de datos de recursos de comunicación inalámbricos. Utilizando los datos de recursos de comunicación inalámbricos se efectúa la predicción de la aparición de uno o varios agujeros en uno o varios períodos de tiempo futuros. Un agujero comprende una oportunidad de comunicación inalámbrica en la que uno o varios recursos de comunicación inalámbricos asignados a uno o varios primeros usuarios son temporalmente disponibles para comunicación inalámbrica por uno o varios segundos usuarios. Los datos de predicción de agujeros son generados y, utilizando los datos de predicción de agujeros, se sintetizan a partir de uno o varios agujeros de predicción uno o varios canales de comunicación inalámbricos. Se generan los datos de síntesis de canales y se reciben datos que reflejan realimentación desde uno o varios intentos de comunicación inalámbricos previos y se reciben datos que reflejan una o varias situaciones en la red. De acuerdo con los datos recibidos y los datos de síntesis de canales, se seleccionan uno o varios canales de comunicación inalámbricos específicos de uno o varios canales de comunicación inalámbricos sintetizados y optimizados como, como mínimo, uno de tipo

especializado, de acceso al azar o híbrido, para cumplir

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dinámicamente las necesidades de comunicación que se han anticipado. Los datos de selección de canales de comunicación inalámbricos son generados y utilizando los datos de selección de canales de comunicación inalámbricos se dan instrucciones a una unidad de radio para comunicar utilizando dichos canal o canales de comunicación inalámbricos seleccionados. La unidad de radio recibe instrucciones para discontinuar la utilización de uno o varios canales seleccionados de comunicación inalámbrica después de que se ha terminado la comunicación.

Realizaciones específicas de la presente invención proporcionan una o más ventajas. Realizaciones particulares posibilitan la utilización incrementada de uno o varios recursos de espectro electromagnético limitado u otros recursos inalámbricos (tales como ranuras de tiempo, potencia y códigos). En realizaciones específicas uno o varios recursos inalámbricos infrautilizados (que incluyen recursos inalámbricos no utilizados) se utilizan para proporcionar uno o varios enlaces inalámbricos para uno o varios usuarios. Realizaciones específicas aumentan la utilización de uno o varios recursos inalámbricos limitados por un sistema de comunicación (tal como un dispositivo de usuario final, estación de base o punto de acceso). En realizaciones particulares una o varias partes infrautilizadas de uno o varios recursos inalámbricos se identifican y a continuación se utilizan en base de necesidades para establecer uno o varios enlaces inalámbricos para uno o varios usuarios. En realizaciones

particulares, en vez de monitorizar solamente bandas

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particulares, se monitorizan recursos inalámbricos utilizando un proceso multicapa multidimensional.

En realizaciones particulares se agrupan los recursos inalámbricos infrautilizados para establecer enlaces inalámbricos entre dos usuarios o entre un dispositivo y un punto de la infraestructura. En realizaciones particulares dos o más usuarios pueden negociar entre si para determinar una o más partes adecuadas de uno o varios recursos

inalámbricos

para establecer enlaces

inalámbricos

eficientes

y efectivos. En realizaciones particulares se

monitorizan

enlaces inalámbricos para incrementar

adicionalmente la eficiencia y la efectividad para establecer enlaces inalámbricos en el futuro.

Se pueden utilizar realizaciones particulares en dispositivos inalámbricos de la siguiente generación tanto en aplicaciones del Departamento US de Defensa (DoD) como en aplicaciones comerciales. Realizaciones particulares posibilitan la utilización adaptativa de uno o varios recursos inalámbricos basados en la disponibilidad de los recursos inalámbricos y basados en una o varias necesidades particulares de uno o varios usuarios, que pueden posibilitar comunicaciones inalámbricas de alta velocidad y de alta calidad de servicio (QoS) en diferentes condiciones. Realizaciones particulares proporcionan solución de radio software de banda ancha y espectro múltiple para sistemas de red de área local inalámbrica (WLAN), celulares, y otros sistemas inalámbricos que sirven como alternativa de bajo coste a redes ad hoc que no

proporcionan flexibilidad global. Realizaciones

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particulares proporcionan sistemas inalámbricos efectivos en cuanto a costes, tanto en entornos DoD como comerciales.

En realizaciones particulares, una o varias partes infrautilizadas de uno o varios recursos inalámbricos son identificadas y activadas a continuación en base a necesidades para establecer uno o varios enlaces inalámbricos para transferencia de información por uno o varios usuarios. Después de que se ha terminado la transferencia de información, el recurso o recursos inalámbricos pueden ser desactivados para permitir que uno

o varios usuarios distintos activen dichos uno o varios recursos inalámbricos. En realizaciones particulares, técnicas de manipulación de recursos flexibles se combinan con una o varias capacidades de red ad hoc y uno o varios elementos de red. En realizaciones particulares se crean más interdependencias entre elementos de red para proporcionar una mayor cobertura de red y un mayor alcance. En realizaciones particulares, un centro de autentificación puede verificar un usuario que intenta acceder a una red y proporcionar como consecuencia uno o varios enlaces

inalámbricos

al usuario. Realizaciones particulares

utilizan

técnicas de intermediación (“brokering”)

eficientes

y efectivas para posibilitar aplicación y

utilización de recursos según necesidades.

Realizaciones particulares utilizan uno o varios segmentos del espectro electromagnético en base a necesidades para comunicación de datos particulares (tales como datos de voz, datos de e-mail o datos de página web)

para mejorar la escasez de recursos de espectro

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electromagnético que pueden facilitar la utilización de nuevos servicios y aplicaciones. Realizaciones particulares pueden ser utilizadas para asegurar más o menos que uno o varios servicios utilizan uno o varios recursos del espectro electromagnético limitados solamente en caso de necesidad (y renuncian a la utilización de uno o varios recursos del espectro electromagnético limitados cuando no se necesitan) para posibilitar a empresas más pequeñas ofrecer más servicios.

Realizaciones particulares proporcionan técnicas de manipulación de recursos del espectro inalámbrico flexibles

que

pueden incrementar la utilización de recursos

inalámbricos

por elementos de red inalámbricos. En

realizaciones

particulares, centros de autentificación

pueden

ser accedidos fácilmente para verificar y

proporcionar uno o varios enlaces inalámbricos entre un suministrador de aplicaciones y un usuario de aplicaciones. En realizaciones particulares los recursos inalámbricos son utilizados dinámicamente para adaptar una base en expansión de aplicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para proporcionar una comprensión más completa de la presente invención y de las características y ventajas de la misma, se hará referencia a la siguiente descripción en relación con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una representación esquemática de un sistema de comunicación inalámbrico para establecer enlaces de comunicación por activación de recursos inalámbricos no utilizados o infrautilizados.

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La figura 2 es una representación funcional de una técnica de software adaptativa para incrementar la utilización de recursos inalámbricos no utilizados o infrautilizados.

La figura 3 es una representación funcional del método adaptativo “softstate” mostrado en la figura 2.

La figura 4 es un diagrama de bloques que muestra el método y sistema para utilización dinámica de recursos inalámbricos de acuerdo con la presente invención.

Las figuras 5A-5E muestran ejemplos de funcionalidad DPA.

La figura 6 es un diagrama de bloques del predictor de la figura 4.

La figura 7 es una representación de síntesis de canal y optimización basado en características de agujero de predicción.

La figura 8 es un diagrama de bloques de una estructura de bucle cerrado del optimizador de la figura 4.

La figura 9 es una representación de un método de acceso meta adaptativo para información por paquetes de acuerdo con la presenta invención.

La figura 10 es un diagrama de bloques de funcionalidad MAC multiusuario que muestra modalidades variables de funcionamiento del adaptador de la figura 4.

La figura 11 es un diagrama de flujo que muestra un algoritmo que describe el funcionamiento del asignador de predicción de la figura 4.

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DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES A TÍTULO DE EJEMPLO Haciendo referencia a la figura 1, el sistema de comunicaciones inalámbrico comprende terminales celulares

(10)

programados para identificar recursos inalámbricos no utilizados o infrautilizados para establecer enlace de comunicación entre los terminales celulares y otros elementos de la red, incluyendo los enrutadores (12) y estaciones de base (14). Cada uno de los terminales inalámbricos (10) busca los recursos no utilizados o infrautilizados para establecer un enlace de comunicación con un dispositivo de destino. Además, cada uno de los elementos inalámbricos está programado para establecer un proceso inverso para establecer un enlace de comunicación desde un originador de información para posibilitar el establecimiento de un enlace de comunicaciones. Un terminal

(10)

podría ser un teléfono móvil o un dispositivo de equipo de las instalaciones del cliente de tipo inalámbrico (CPE), proporcionando acceso de cliente a una o varias redes de comunicación. La información puede ser comunicada entre los terminales (10), entre un terminal (10) y un enrutador (12), y entre un terminal y una estación de base

(14)

utilizando uno o varios enlaces inalámbricos. La información puede ser comunicada entre dos enrutadores (12) y entre dos estaciones de base (14), utilizando uno o varios enlaces cableados (que podrían incluir enlaces ópticos). Un terminal (10) desde el que la información puede ser comunicada puede utilizar una técnica adaptativa “softstate” (que se describe más delante de manera más

completa) para buscar recursos inalámbricos para un enlace

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inalámbrico a un dispositivo de destino (que podría ser otro terminal (10), un enrutador (12) o una estación de base (14)). Un terminal (10) al que se puede comunicar información puede utilizar un proceso inverso (que se describe más adelante de manera más completa) para posibilitar el establecimiento de una parte final de un

enlace

inalámbrico utilizando uno o varios recursos

inalámbricos

infrautilizados y una técnica adaptativa

softstate.

De manera típica, el sistema de comunicación inalámbrica, tal como se ha mostrado en la figura 1, funciona para velocidades de datos de 20 Mbps a 1 Gbps con amplitudes de banda de canal superiores a 5 MHz. El sistema opera en una modalidad integrada multiprotocolo utilizando conmutación de paquetes y se basa en IP. Cada uno de los terminales celulares (10) son unidades adaptativas multimodales para comunicación global, compartiendo recursos inalámbricos en base a demandas de aplicación.

Haciendo referencia a la figura 2, se ha mostrado el software residente en cada uno de los terminales inalámbricos (10) que funcionan a través de una unidad de radio (16) como parte del terminal inalámbrico para establecer un enlace de comunicación con otros terminales inalámbricos. El software funciona identificando y determinando recursos inalámbricos no utilizados o infrautilizados disponibles en el entorno. Este es un método de asignación dinámica y utiliza unidades inteligentes de radio (16) para tener una capacidad

incrementada de proceso DSP en una red de comunicación y en

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terminales inalámbricos. Después de la identificación de los recursos inalámbricos no utilizados o infrautilizados, el software selecciona un recurso de espectro posible a utilizar para objetivos de transmisión y recepción. La parte identificada del recurso inalámbrico seleccionado por el software configura la unidad de radio (16) para establecer un enlace de comunicación. Se recibe información de realimentación desde la red a los intentos previos de comunicación para modificar posteriormente la identificación y determinación de los recursos inalámbricos no utilizados o infrautilizados.

Un enfoque para la utilización dinámica de recursos inalámbricos se basa en la evaluación del tiempo. Tres enfoques potenciales basados en el tiempo para compartir recursos inalámbricos escasos para cumplimentar consideraciones variables de suministro-demanda incluye: a) milisegundo-segundo, b) minutos-horas y c) días-semanasmeses. El enfoque milisegundo-segundo reutiliza y asigna recursos basándose en puntas temporales de demanda-suministro, por ejemplo, condiciones de tráfico de una red y emergencias. Con este enfoque, la necesidad de control de los recursos inalámbricos por el usuario adquiere prioridad sobre otros usuarios. El periodo de tiempo para establecer un enlace de comunicación y transferir información es demasiado corto para la negociación de recursos o para el mercadeo de recursos con otros usuarios. El sistema minutos-horas proporciona la capacidad de pedir prestados recursos inalámbricos de otros usuarios para cubrir la

demanda temporalmente. Se establece un mecanismo de

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compensación en la red para posibilitar compartir datos de usuario de modo incrementado y determinar una capacidad en HLR/BLR y redes interconectadas para permitir el movimiento de la información mediante diferentes frecuencias. El sistema días-semanas-meses, posibilita a los propietarios de recursos inalámbricos el negociar la reutilización de recursos para eventos especiales, tales como conferencias y convenciones. La interconexión y otros elementos de red son establecidos antes de que ocurra el evento.

Haciendo referencia a la figura 3 se ha mostrado un diagrama de flujo del funcionamiento del software de la figura 2 para establecer enlaces de comunicación para la autorización de recursos inalámbricos. Inicialmente, el software recibe datos de recursos del entorno, por ejemplo datos detectados, resultados de predicción, asignados o almacenados y estos datos son introducidos durante una operación (18) en el módulo adaptativo de software (20). En la operación de software (22), los recursos inalámbricos son analizados con el objetivo de crear enlaces de comunicación. Este análisis puede agrupar los recursos basándose en ciertos criterios. Un enlace de comunicación puede ser una banda de frecuencia, una ranura de tiempo, un nivel de potencia u otros recursos que son infrautilizados

o no utilizados “de modo finito”. A continuación, en la operación de software (24), la información reunida sobre recursos inalámbricos no utilizados o infrautilizados se comparte con otros nodos adyacentes en la red para determinar el mejor recurso a utilizar para establecer

enlaces de comunicación. Basándose en negociaciones con

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nodos adyacentes de una red, el módulo adaptativo “softstate” determina en la operación (26) los recursos inalámbricos que cumplirán mejor los criterios del enlace, por ejemplo, anchura de banda, nivel de potencia, QoS. Después de la determinación del recurso inalámbrico a utilizar para establecer un enlace de comunicación, el software en la operación (28) transmite la información del recurso inalámbrico a la unidad de radio (16) para utilizar en la activación del recurso inalámbrico no utilizado o infrautilizado, según sea necesario para establecer un enlace de comunicación para un usuario para transmitir información. En la operación (30) del módulo adaptativo “softstate” (20), la información de realimentación es recibida con respecto a la efectividad y eficacia de las comunicaciones. En la operación (32), la realimentación de información relativa a comunicaciones anteriores se incorpora en la operación de análisis (22) para determinar mejor la utilización de recursos inalámbricos para futuros enlaces de comunicación.

Haciendo referencia a la figura 4, se ha mostrado la arquitectura para el módulo adaptativo de software (20) de la figura 3. Los recursos inalámbricos son evaluados por un sensor (34) basándose en el nivel de potencia, frecuencia y tiempo para identificar recursos disponibles o recursos no disponibles. Este dato es transferido a un dispositivo de predicción (36) para enviar un análisis de frecuencia/tiempo a un canal sintetizador (38). El sintetizador de canal (38) recibe también información sobre

el recurso inalámbrico y factores de entorno además de

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realimentación con respecto a condiciones cambiantes del entorno, tal como el canal observado QoS. El sintetizador de canal (38) envía frecuencias de canal y tiempos a un optimizador (40) que comunica con unidades adyacentes (42) y recibe entradas de una cola de mensajes pendientes (44). El optimizador (40) envía una lista (46) de canales especializados/acceso al azar que es acoplada a un asignador de previsión (48) y un asignador de canal corriente (50). El asignador de previsión (48) recibe también datos de la cola de mensajes pendientes (44) tales como demanda promedio/pico, tipos de mensajes y destinos. El asignador de previsión (48) responde emitiendo peticiones de observación específicas de tiempo/frecuencia para utilización futura. El asignador de canales corriente

(50) recibe también la transmisión observada en un canal de entrada y envía a la unidad de radio (16) órdenes de transmisión incluyendo mensajes, ancho de banda del canal para frecuencia, forma de onda, potencia y modulación.

El término “softstate” se refiere a la capacidad adaptativa del sistema de control para incluir múltiples opciones para medios de comunicación (es decir, los canales formados a partir de la combinación de agujeros) hasta que se realizan las asignaciones finales. Se incluyen bucles de control orientados a la realimentación para proporcionar un grado de control durante la adaptación. Las técnicas que utilizan “Cognition” (es decir conocimiento de agujeros del espectro y comportamiento de los agujeros) y “softstate” (es decir, la capacidad de desplazar comunicaciones entre

agujeros que se abren y cierran sin estar fijados solamente

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a un agujero durante la totalidad de las comunicaciones) posibilita el conseguir la utilización dinámica del espectro. El procedimiento de la presente invención utiliza oportunidades del espectro que son presentadas por sistemas de comunicación y sistemas sensores tales como señales de TV, enlaces de datos y radar.

El Enfoque Cognitivo y “softstate” para la Utilización Dinámica del Espectro consiste en las partes siguientes:

1) Predicción de agujeros del espectro no utilizados basándose en datos detectados y caracterizados. Este conocimiento del comportamiento del espectro es la base para designar esta operación como cognitiva.

2) Sintetizar los agujeros en canales con objetivos de comunicación. Este elemento combinado con los elementos de Optimización y Asignación que se indican más adelante, constituyen el Sofstate Adaptativo.

3) Optimización de canales a utilizar por mapeado de los mensajes y recursos requeridos para la disponibilidad de canal.

4) Asignación de los canales para comunicaciones.

5) Adaptación Dinámica a cambios en el tráfico que ofrecen, condiciones de entorno del espectro y de la red desplazando recursos a nuevos canales sintetizados basados en comunicaciones satisfactorias/no satisfactorias.

La combinación de la Cognición de Espectro y “softstate” Adaptativo puede incrementar las eficiencias de recursos de espectro y recursos inalámbricos. Esta realización comprende:

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•

Dos bucles de control (rápido y lento) que proporcionan realimentación continua para un grado más elevado de adaptabilidad en la dinámica del espectro. La adaptación más rápida tiene lugar durante la Asignación de agujeros a mensajes y la síntesis de canales (por ejemplo, donde se están perdiendo los mensajes debido a colisiones o malas condiciones del canal) mientras que la adaptación más lenta tiene lugar en la etapa de optimización (por ejemplo, eliminando la utilización de agujeros del espectro que parecen ser aceptables pero que se demuestran problemáticos durante las transmisiones reales).

•

El conocimiento (“Cognition”) del entorno del espectro y del impacto de utilización de recursos de radio y espectro para incrementar la naturaleza dinámica del sistema.

•

Operaciones para utilizar rápidamente el espectro y recursos con espera y latencia mínimas (“softstate” adaptativo).

•

Desplazamiento entre agujeros del espectro con rapidez proporcionando mapeados múltiples de agujeros a recursos y canales y permitiendo la asignación de agujeros basada en condiciones actuales (“softstate” adaptativo).

Haciendo referencia a la figura 4, el enfoque de “softstate” cognitivo comprende dos bloques principales. La primera parte, el predictor (36) determina agujeros del

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espectro basándose en datos del espectro detectado/caracterizado proporcionados por la función de detección/caracterización (34). El predictor (36) utiliza datos acerca del espectro en su entorno local para la predicción del comportamiento de agujeros del espectro en el futuro próximo. Esto es llamado cognitivo porque explota las características de conocimiento del espectro. La segunda parte, el adaptador (52) mapea agujeros del espectro de predicción a recursos de radio y mensajes de comunicación y se adapta como elementos de cambio de comunicación. El adaptador (52) utiliza datos del predictor

(36) para determinar el mapeado más eficaz de agujeros a mensajes con utilización óptima de recursos de radio. El adaptador intenta minimizar el desperdicio de recursos de radio y recursos de espectro asegurando simultáneamente que las comunicaciones se completan dentro del tiempo apropiado y parámetros QoS. En este contexto QoS se refiere a medidas de comportamiento requeridas por el usuario tales como tasa de errores de bits, disponibilidad de canal y latencias. El adaptador (52) es responsable también de la determinación rápida del éxito/fracaso de los mensajes comunicados y estrategias cambiantes (en términos de bandas de frecuencia, niveles de potencia, ranuras de tiempo, códigos, etc.) para “adaptarse” para retransmisiones. Esto es a lo que se hace referencia como recursos adaptativos “softstate” de radio implementados y reimplementados de la manera más eficaz para comunicaciones fiables, con múltiples opciones (software) consideradas para la mejor

utilización espectral. El enfoque es global por el hecho de

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que busca y explota oportunidades del espectro presentadas tanto por el sistema de comunicación como por el sistema de sensores. Los agujeros son presentados en señales de TV, se

utilizarán enlaces de datos y radar y

se adaptarán para

comunicaciones.

La

adaptación es incrementada por la utilización de

una estructura de realimentación de 2 bucles que proporciona un mejor control y reacción a los cambios dinámicos en el entorno o en las comunicaciones. Un bucle, el bucle de control rápido, permite la adaptación rápida a condiciones cambiantes del espectro (por ejemplo partición brusca de usuarios asignados, debilitamiento grave de canales) y mejor mapeado de recursos con respecto a agujeros del espectro. El otro bucle, bucle de control lento, incorpora cambios significativos en el comportamiento del espectro o utilización de recursos a una velocidad más lenta (por ejemplo, eliminación de ciertos agujeros problemáticos, eliminando agujeros más especializados, utilizando técnicas de modulación distintas) para incrementar la eficacia del sistema y mantenerlo estable. La combinación de la funcionalidad de predicción y adaptación en el enfoque de “softstate” cognitivo se designa también como adaptador dinámicopredictor (DPA). El término “agujeros” se refiere a las oportunidades del espectro (frecuencias, ranuras de tiempo, códigos, niveles de potencia) que no son utilizados por los usuarios asignados y que pueden ser utilizados por otros usuarios siempre que no se perciba impacto o interferencia

significativa por los usuarios asignados. Se debe observar

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que algunos usuarios podrían trabajar satisfactoriamente con una cierta interferencia, especialmente si la interferencia se encuentra por debajo de un nivel determinado, por ejemplo, en sistemas CDMA.

El DPA utiliza una arquitectura jerárquica de control (figura 4) para realizar asignación y utilización de espectro. La arquitectura tiene dos bloques principales: predictor (36) y adaptador (52). El predictor (36) funciona buscando continuamente agujeros caracterizados realizando la predicción de su comportamiento en el futuro. El adaptador (52) tiene tres funciones separadas: síntesis (38), optimización (40) y asignación (48, 50).

La función de sintetizador (38) es responsable de la combinación de los agujeros de predicción (por ejemplo, bandas de frecuencia, ranuras de tiempo, códigos) en canales de comunicación. Los canales están constituidos por agujeros individuales o múltiples que cumplen ciertos criterios (por ejemplo, niveles QoS, etc.). El optimizador

(40) determina el mejor conjunto de canales buscando niveles en QoS, por realimentación de intentos previos, condiciones inalámbricas externas y coordinación con los adyacentes. Los asignadores (48, 50) controlan el mapeado del conjunto optimizado de canales con respecto a mensajes y recursos de radio (forma de onda, modulación, codificación, etc.). El proceso de toma de decisiones necesario en el adaptador (52) para crear canales a partir de agujeros, mapeando canales con respecto a mensajes y recursos de radio, es llevado a cabo utilizando una capa de

toma de decisiones multimodelo. Para transmitir mensajes

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que son compactos y empaquetados de manera densa, se utiliza un método de transmisión de metaacceso. El método de transmisión metaaceso permitirá un intercambio rápido de información de mensajes entre nodos de la red con utilización óptima del espectro y de los recursos de radio. El proceso total es dinámico porque la realimentación es utilizada de manera continua en combinación con datos del entorno procedentes de elementos de detección-caracterización para decidir la forma de utilizar los agujeros del espectro de manera más eficaz.

La estructura de control jerárquico dentro del adaptador (52) proporciona una respuesta rápida a las necesidades cambiantes de comunicación manteniendo simultáneamente estabilidad en la red. El bucle de control lento (Nivel 1-Bucle lento o controlador del bucle externo) controla y actualiza la lista de canales disponibles para utilización por el nodo específico y cambia lentamente las asignaciones de canales especializados con respecto a canales de acceso al azar basándose en QoS y en las exigencias de capacidad de datos. El bucle lento verificará que el deterioro de las condiciones del canal ha mostrado una cierta repetibilidad antes de descartar estos canales. Nuevamente esperando un periodo más largo de tiempo antes de actuar, ayuda a mantener el sistema estable. El bucle de control rápido (nivel 2-Bucle rápido o asignador de bucle interno) utiliza información de realimentación para adaptación rápida a cambios en el comportamiento del canal por la modificación de los parámetros de señal y

empaquetado del mensaje. Los marcos de tiempo previstos

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para los bucles de nivel 1 y nivel 2 son nominalmente de 1 segundo y 10 milisegundos, respectivamente. Estos marcos de tiempo han sido escogidos como ejemplos basándose en la necesidad de una adaptación rápida asegurando al mismo tiempo que el sistema permanece estable. Al mantener el marco de tiempo para el bucle rápido muy pequeño (por ejemplo 10 milisegundos), el DPA será capaz de hacer máxima la utilización del agujero, minimizar el desperdicio de recursos de radio, minimizar la latencia e impedir que los mensajes que no se han enviado sean borrados de forma innecesaria. Por otra parte, el bucle de control lento (por ejemplo, 1 segundo) necesitará incorporar solamente cambios cuando las condiciones han cambiado suficientemente y ello representa un cambio en la estructura de síntesis y en la optimización de los canales. Este marco de tiempo depende más de los cambios en el tráfico de entrada y en el movimiento de los usuarios.

La asignación de canales puede tener lugar independientemente o de forma cooperativa con otros nodos. El optimizador (40) y los asignadores (48, 50) buscan conjuntamente en los datos de predicción del entorno del espectro recursos inalámbricos y la cola de mensaje para determinar si los canales requeridos pueden ser asignados (es decir, observa capacidad de canales no utilizada, pocos mensajes con latencia satisfactoria para transmitir y no demasiada actividad en el entorno) o determinar si se requiere compartir información con nodos adyacentes. Basándose en esta información, el nodo puede decidir

transmitir mensajes con el conocimiento seguro de que tiene

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capacidad de canales más que adecuada para cumplir con la exigencia de mensajes QoS. Esta es una asignación independiente. Este puede ser el caso, especialmente, cuando el nodo aparece en primer lugar en un entorno. Si las condiciones del entorno varían (demasiados mensajes perdidos, incremento de actividad, menor capacidad del canal), el adaptador (52) cambiará parámetros y utilizará realimentación e intercambio de información con los adyacentes. En este evento, el nodo utilizará información de sus adyacentes para asignar canales de manera equitativa (dentro de cualesquiera normas de prioridad) y para asegurar que los nodos de la red pueden tener oportunidades de transmitir. Esto es lo que se llama asignación cooperativa. La figura 4 indica (en el bloque rallado, ligeramente sombreado) el MAC de multiusuario (MUMAC) funcionalmente involucrado en la determinación de si se debe utilizar en el proceso de optimización modalidad independiente o cooperativa. De modo global, el adaptador proporciona adaptación dinámica a condiciones ambientales determinando la mejor modalidad (por ejemplo, independiente, cooperación, intermedia) y la utilización óptima de recursos.

Las figuras 5A a 5B muestran un ejemplo de funcionalidad DPA. Las figuras 5A a 5B muestran la metodología utilizada por el DPA para ver los agujeros en su entorno, sintetizar los agujeros en canales de comunicación, optimizar las mejores configuraciones de canales, asignar canales y finalmente mapear los canales

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con respecto al mensaje y recursos de radio con objetivos de comunicación.

En esta representación una red 2D de los agujeros muestra el funcionamiento del DPA. Las figuras 5A a 5B muestran, cada una de ellas, una trama de tiempo de 25 milisegundos. La casilla central más sombreada de cada una de las rejillas representa una utilización real en una banda y tiempo de frecuencia específicos por un no usuario. Las casillas sombreadas ligeramente son agujeros que no se han detectado, mientras que las casillas que contienen letras mayúsculas son las que han sido detectadas y objeto de predicción por el DPA.

A efectos explicativos, un nodo es capaz de detectar veinte agujeros de espectro disponibles en un entorno en una trama de tiempo de 25 milisegundos. Ocho de los veinte son descartados por una serie de razones (por ejemplo, una trama de tiempo demasiado reducida, historia pasada, etc.) en el predictor (36) y los otros doce agujeros restantes son utilizados para combinar en canales. El sintetizador

(38) crea seis canales, cada uno de los cuales comprende dos agujeros por canal o un agujero por canal (figura 5B). El optimizador (40) busca en los canales sintetizados y determina qué condiciones de entorno permitirán la utilización de la totalidad de los seis agujeros (figura 5C). Cuatro de los agujeros se utilizarán en primer lugar basándose en sus características y dos se utilizarán como reserva. Los canales de reserva ayudan en la adaptación, si las comunicaciones en cualquiera de los cuatro primeros

agujeros no tienen éxito o aparecen usuarios asignados,

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entonces, conmuta a los canales de reserva. El asignador

(48) mapea el primer mensaje a dos agujeros y el segundo y tercer mensajes a los otros dos agujeros (figura 5D) respectivamente. La transmisión de mensajes uno y dos tienen éxito, pero el mensaje tres no lo tiene y, por lo tanto, el asignador se adapta al retransmitir con éxito, utilizando uno de los canales de reserva (figura 5E). Al final de esta rutina, se han utilizado con éxito cinco canales para comunicación. Durante este periodo de tiempo, se encontraba un usuario asignado en el entorno del espectro junto al nodo.

Suponiendo un tiempo de más de 100 milisegundos

(cuatro

tramas de 25 milisegundos), existió solamente un

usuario

y además el mismo en una banda asignada en el

entorno

y el usuario añadido fue capaz de utilizar, de

manera

repetida y con éxito, cinco de veinte agujeros en

cada

trama de tiempo de 25 milisegundos, entonces el

incremento total en una utilización del espectro,

utilizando el DPA es de veinte veces. La figura 5A muestra la predicción (aspecto cognitivo). La rejilla muestra la estimación del Predictor, en el que se dispondrán agujeros de espectro para transmisión en la próxima trama de tiempo (duración de 25 milisegundos). Cada agujero se caracteriza por una frecuencia y duración de tiempo (por ejemplo, 20 MHz BW a 880 MHz durante 5 milisegundos). Otras características del canal, tales como nivel de potencia, pueden ser también incluidas

para proporcionar un mayor grado de control. A efectos

-25 –

de simplicidad, se supondrá que los agujeros se repiten periódicamente, tal como se ha mostrado por la rejilla. La figura 5B muestra síntesis. El DPA sintetiza entonces agujeros en canales. Estos canales sintetizados se han mostrado con bordes gruesos en la figura. El sintetizador combina agujeros A&D en un canal (1) y B&E en el segundo, dejando C, H e I como agujeros individuales que se llaman canales. La figura 5C muestra la optimización (primer nivel “softstate”). Esta parte del DPA busca la utilización de los canales que pueden proporcionar las comunicaciones más eficaces con los recursos mínimos. La densidad de agujeros y las condiciones en el entorno son suficientemente ligeras para que el optimizador asigne todos los canales a sí mismo. Al final de la rutina de optimización, se determina que B&E, H, I son los mejores canales y deben ser utilizados en primer lugar, mientras que C y K son canales a utilizar de acceso al azar (reserva), en caso necesario, para cumplir las exigencias de QoS. Los otros canales no son satisfactorios para su utilización en este momento y se descartan. Los bordes dobles y letras subrayadas en las casillas representan en conjunto optimizado de canales. La figura 5D muestra la asignación (segundo nivel “softstate”). El DPA comunica utilizando agujeros B y E para el primer mensaje y luego utiliza H para el

segundo mensaje e I para el tercer mensaje. No se ha

-26 –

recibido acuse de recibo para el tercer mensaje enviado en I, de manera que se utiliza C para reenviar el mensaje y la comunicación es satisfactoria. De esta forma se han utilizado 5 de los 12 agujeros disponibles para comunicar mensajes durante una trama de tiempo de 25 milisegundos. La figura 5E muestra la realimentación. Los fallos repetidos de transmisión en I son realimentados a través de bucles de control y el agujero I queda fuera de consideración en el futuro por el sintetizador o el optimizador. Los éxitos en la utilización de B, E, H y C permite su utilización como canales fiables (individualmente o en combinación con otros agujeros) siempre que tengan lugar. El predictor (36) se propone cómo estimar

satisfactoriamente la utilización del espectro en el entorno. Intenta la predicción precisa y rápida de las características del canal espectral espacial-temporal RF sobre una base casi continua en toda la zona geográfica de interés para un sistema inalámbrico. Utilizando entradas de detección y funciones de caracterización (34) que proporcionan características de utilización espectral, estima la utilización espectral futura. La predicción de agujeros es llevada a cabo en el espectro utilizado, tanto por los sensores de comunicación como por sensores RF y señales, tales como TV, comunicaciones militares, enlaces celulares de datos y radares. El espectro asignado a los radares puede ser un espectro no utilizado en absoluto en

grandes áreas geográficas. Además, los radares típicos de

-27 –

escaneado o radares pulsantes tienen ciclos de servicio cortos y grandes agujeros de tiempo en la gama de frecuencia de funcionamiento. Estos agujeros podrían ser objeto de predicción con un grado de confianza y utilizados para transmisión. Cuando se utilizan agujeros espectrales de radar y temporales, los efectos de los lóbulos laterales/lóbulos posteriores (“sidelobes/backlobes”) significativos se considerará que aseguran que la potencia de estos lóbulos laterales/lóbulos posteriores no agota las transmisiones de datos.

La utilización espectral es una función del tiempo, de la frecuencia y de la localización. En cualquier instante del tiempo, un usuario determinado transmite una señal con una cierta anchura de banda y frecuencia central. Esta señal disminuye con la distancia de la fuente de procedencia, de acuerdo con las condiciones locales de propagación. Por lo tanto, en una localización específica en el espacio, diferentes niveles de potencia se encuentran presentes en las dimensiones tiempo-frecuencia. Las observaciones son divididas en periodos de tiempo clasificados como ocupados o disponibles, de acuerdo con un cierto tipo de parámetro (por ejemplo, nivel de potencia, ciclo de servicio, etc.). La energía observada es calculada para cada periodo por escaneado de la anchura de banda de canal definida para el periodo de muestreo especificado. Este nivel de potencia es comparado con un umbral de nivel de potencia especificado y la totalidad de la anchura de banda de observación es clasificada como “ocupada” o

“disponible” para la duración del muestreo. Este proceso

-28 –

representa el primer proceso en la selección de agujeros que son sintetizados después en canales para transmisión de señales.

Haciendo referencia a la figura 6, la utilización espectral observada que es detectada y caracterizada, es alimentada al predictor (36) en el punto A. Entonces se lleva a cabo la clasificación de los agujeros de espectro observados para determinar si el comportamiento es determinístico, estocástico o mixto por su naturaleza. Basándose en la clasificación, los datos del agujero observado son alimentados al modelo de tipo apropiado. Este tipo de modelo posibilita la extracción en el punto B y la alimentación a un estimador de secuencia de parámetros específicos que describen de manera más completa las características de la forma de onda (por ejemplo, ciclo de servicio, amplitud, etc.). El estimador de secuencia efectuará la predicción del comportamiento de la forma de onda para un intervalo de tiempo determinado en el futuro, basándose en observaciones anteriores. La secuencia estimada resultante y una medida de la confianza en la estimación se generan en el punto C para cada modelo. Se debe observar que para algunos modelos de clasificación, la etapa de extracción de parámetros es eliminada a favor de estimación de secuencia inmediata. Las secuencias estimadas distintas y los indicadores de confianza son alimentados a un selector de modelo para generar los intervalos de tiempo de predicción en el canal en el punto D.

El predictor (36) se enfocará en la identificación de

deferentes tipos de modelos de predicción, evaluación de la

-29 –

exactitud de predicción para diferentes características de utilización de canal subyacentes, identificación de estimaciones de confianza apropiadas y desarrollo de métodos para seleccionar el modelo apropiado. Entre las clases de modelos de predicción (tipo de modelos) se incluyen los siguientes:

•

Simples técnicas “basadas en inercia” que efectúan el seguimiento del ciclo de servicio de la utilización de canal en una escala de tiempo de, como mínimo, varios segundos y suponen que “un canal que se utiliza tiende a permanecer en utilización” y “un canal en reposo tiende a permanecer en reposo”. El decaimiento exponencial con un único parámetro ajustable es un simple ejemplo, en este caso, que puede ser utilizado para la predicción del periodo de tiempo.

•

Técnicas periódicas que suponen utilización del espectro periódico a lo largo de una cierta escala de tiempo para permitir compartir el espectro. Un ejemplo en el que ello sería aplicable es con los radares escaneados de forma azimutal basados en tierra.

•

Técnicas basadas en filtros, en las que las series de tiempo de disponibilidad de espectro son filtradas digitalmente para extraer parámetros clave que pueden ser utilizados para la predicción de valores futuros. Velocidades de ranura o de trama y subharmónicos pueden cumplir

este modelo satisfactoriamente.

-30 –

•

Métodos de predicción de series de tiempo que han sido utilizados para predecir satisfactoriamente valores futuros de series de tiempo complejas, basándose en observaciones anteriores. Las ranuras asignadas de TDMA de tipo complejo pueden ser identificadas utilizando este tipo de modelo.

•

Técnicas espectrales en las que se utiliza la información respecto a la forma espectral y/o anchura de banda para incrementar los valores de predicción y evaluar la confianza con respecto a la velocidad de cambio de la disponibilidad de espectro. Esto es particularmente útil cuando se comprenden mejor las variaciones espectrales. Los espectros de canal TV se pueden predecir mejor utilizando esta técnica (dentro de ciertos límites de incertidumbre).

El comportamiento del predictor (36) se basará en el concepto de clasificar errores de predicción de intervalos en “colisiones” (es decir, predicción de intervalo no existente) y “oportunidades perdidas” (es decir, fallo en predecir agujeros disponibles). Dado que el objetivo principal consiste en hacer máxima la utilización del espectro mientras se minimiza el impacto frente a usuarios del espectro existentes, las colisiones y oportunidades perdidas deben ser compensadas entre sí. A efectos de evaluar el comportamiento del modelo, se debe medir, con respecto a una amplia gama de comportamiento del espectro de tiempo la probabilidad de colisiones y de oportunidades perdidas. Las estimaciones de confianza se desarrollarán

-31 –

basándose en una combinación de “calidad de acoplamiento” de las observaciones con respecto a las suposiciones de cada tipo de modelo (por ejemplo, para un modelo periódico, si varía la longitud de intervalo) y medidas del comportamiento de las colisiones/oportunidades perdidas. Las estimaciones de confianza disminuirán monotónicamente

como

función del adelanto con el que se efectúa la

predicción de canales.

Las

técnicas de predicción intentarán incorporar la

historia de utilización del espectro a largo plazo y a corto plazo para mejorar la exactitud del modelo de predicción y reducir la carga de cálculo. Cuando hay poca información disponible sobre utilización de canal, tal como durante la iniciación, se necesitarán múltiples tipos de modelos para garantizar el comportamiento del intervalo del espectro. Al disponer de mayor información de canal, solamente se requiere utilizar tipos específicos de modelos para permitir una convergencia más rápida a las características apropiadas. Esta metodología de análisis evaluará la utilidad de diferentes clases de algoritmos de predicción de intervalo y proporcionarán estimaciones de confianza para diferentes características de utilización de canal para facilitar la selección de modelo.

El sintetizador-optimizador (S-O) (38, 40) forma el núcleo del DPA. Haciendo referencia a la figura 7, el papel fundamental de este componente es el empaquetado de los agujeros de predicción en canales que pueden ser utilizados para objetivos de comunicación y optimizar luego los

canales como especializados, de acceso al azar o híbridos

-32 –

para cumplimentar dinámicamente con las necesidades de comunicación anticipadas. El optimizador (40) decide también el tipo de negociaciones: independientes o cooperativas, que deben ser realizadas con los vecinos en la red para obtener la mejor utilización de recursos. El empaquetado de información a comunicar es realizado utilizando el método de Trasmisión Meta-Acceso, mientras que la decisión de qué condiciones requieren operación o cooperación independiente con usuarios amistosos se lleva a cabo por el MUMAC (MAC de Usuarios Múltiples). El S-O (38, 40) representa el elemento de adaptación básica del DPA.

El predictor (36) proporciona una lista de agujeros, cada uno de ellos identificado por una frecuencia, amplitud de banda y medidas de tiempo específicas. De este modo, un agujero espectral podría consistir en una anchura de banda de 10 MHz en el espectro de 900 MHz (900-910 MHz) que no es utilizado durante 10 milisegundos y que está ocupado en los otros 90 milisegundos por usuarios asignados en una trama de tiempo de 100 milisegundos. Las medidas de tiempo pueden variar de manera puramente determinística (por ejemplo, tiempo de inicio específico y duración del agujero siguiente) hasta puramente al azar (por ejemplo, tasa esperada de aparición de agujeros, duración más corta esperada de un agujero). Los híbridos proporcionan opciones intermedias (por ejemplo, tiempos de inicio específicos y alternados con retrasos (“backoff”) (si hay colisiones). El sintetizador de canal (38) empaqueta estas predicciones individuales de frecuencia en predicciones de canal,

incluyendo éstas una lista de frecuencias a utilizar (por

-33 –

ejemplo, secuencial, simultánea, mixta), la amplitud de banda utiliza en cada una de ellas y las oportunidades de tiempo relevantes. Ello se realiza con intermedio de un modelo de acoplamiento del proceso buscando la combinación específica de recursos disponibles durante un cierto periodo de tiempo y que aparece en un modelo que proporciona la producción requerida. Las capacidades de radio específicas y factores ambientales a priori y/u observados son utilizados para sintetizar listas de canales utilizables. Además, el sintetizador (38) se debe adaptar a las necesidades y observaciones de QoS obtenidas por realimentación en varios canales. Un canal asignado en el que no tienen lugar transmisiones satisfactorias durante un cierto número de intentos sucesivos es eliminado de la utilización corriente. Un agujero que no se encuentra en la lista de asignaciones de canales no se utiliza.

Un enfoque eficaz para configurar los agujeros disponibles previstos en canales examina las características de cada agujero y determina sus capacidades. Basándose en las características del agujero, se agrupan uno o varios agujeros en canales a utilizar en el proceso de optimización. El proceso se esquematiza a continuación:

Designar los resultados (secuencia de agujeros) del

predictor como (fl..n(t)). Los canales de comunicación

están formados por combinaciones específicas de estos

agujeros en momentos específicos. Pueden ser

apropiados diferentes enfoques para sintetizar

canales. De modo más simple, cada agujero individual

-34 –

(fi) es tomado como canal y se hace la predicción de la disponibilidad. Este es claramente el conjunto más simple de lógica de decisión aplicable a esta función. No obstante., es frecuentemente más eficaz para los objetivos de la producción asignar múltiples agujeros. Por lo tanto, el nivel siguiente de complejidad considerará combinaciones de dos o más de los agujeros (fi), pero coincidentes en tiempo. Además, cada (fi) es un miembro de un juego solamente. Entonces se determina la disponibilidad específica del canal por simple combinación de (fi) del conjunto (ecuación 1):

imagen1

La mejor utilización del espectro se consigue considerando múltiples combinaciones de los (fj) y utilizando desplazamientos temporales. De esta manera,

(f1) podría ser utilizado para los primeros 12 µs de un canal, seguido por (f2) durante un cierto periodo de tiempo, etc. Además, se considerará la utilización de (f1) en combinación con una serie de otros elementos no exclusivamente, aplazando hasta un momento posterior la decisión en cuanto a la utilización óptima. Este enfoque más general aporta complejidad combinatoria para conseguir una utilización del espectro potencialmente más satisfactoria. El optimizador (40) mantiene una lista de canales

(formada por agujeros individuales o conjuntos de agujeros

de predicción) para su utilización por la radio. La función

principal del optimizador consiste en asegurar que existen

-35 –

canales disponibles adecuados para el asignador para mantener QoS. Atribuye canales, tales como canales especializados, de acceso al azar o de base híbrida con limitaciones QoS, historia anterior y otros criterios. La subatribución de canales por el optimizador reduce QoS local (nodal) a causa de la transmisión parcial o borrado de mensajes, debido a la terminación del tiempo. La sobreatribución de canales especializados tendrá como

resultado

un QoS más bajo del sistema global, dado que

todos

los nodos pueden comunic ar simultáneamente y las

colisiones aumentarán.

Haciendo referencia a la figura 8 se ha mostrado el enfoque de bucle cerrado utilizado por el optimizador (40) para categorizar canales sintetizados en diferentes tipos. El enfoque se basa en varios elementos asociados y es clave para el funcionamiento del DPA. Las suposiciones fundamentales de este enfoque son que 1) la tasa de llegada de mensajes y agujeros es en general al azar y 2) la situación de las colas de mensajes de todos los nodos adyacentes no es conocida globalmente con suficiente detalle. Por lo tanto, la optimización global en tiempo real de la utilización de canales (agujeros) sería demasiado compleja desde el punto de vista de cálculo y requeriría demasiado tiempo para llevarla a cabo. El objetivo primero del control general y del optimizador (40) es conseguir QoS en el suministro de mensajes según determinación por los parámetros de latencia del mensaje. El objetivo consiste en conseguirlo manteniendo

simultáneamente una utilización eficaz del ancho de banda

-36 –

disponible y permitir una cierta degradación gradual de rendimiento cuando la demanda alcanza y supera la capacidad global.

El funcionamiento básico del optimizador (40) es el de ajustar dinámicamente la capacidad de canal especializada requerida (nD) y se muestra como ejemplo por la ecuación de la figura 8 (casilla de Demanda de Canales Especializados). En este caso, la demanda es ajustada dinámicamente basándose en la tasa media de entrada de mensajes en la cola durante un cierto periodo de tiempo y es aumentada por el retraso de mensajes en la cola. A continuación, el optimizador (40) determina un conjunto de canales que, de manera conjunta, llenará esta capacidad. Basándose en las características del canal y otros factores, un canal puede ser de tipo especializado (es decir, utilización en primer lugar para transmisión) o de acceso al azar (es decir, utilizar solamente en caso necesario. Esta determinación de acceso especializado en comparación con acceso al azar se lleva a cabo independientemente o puede incluir información procedente de nodos adyacentes, de modo cooperativo. Una cantidad grande de agujeros y pocos mensajes permitiría el funcionamiento independiente por cada nodo sin la carga adicional de cooperación, mientras que pocos agujeros necesitarían algún grado de distribución de la información cooperativa entre vecinos para asegurar la equidad y mantener la producción.

Existen compromisos referentes a la capacidad de reserva utilizada en el intercambio de información, de

manera que son preferentes técnicas de asignación de canal

-37 –

y de selección inteligentes que funcionan de manera independiente o con una reducida reserva.

En el caso de asignación independiente de canales a recursos y mensajes se puede presentar una condición con el nodo que tiene múltiples canales con iguales o similares características para escoger, a efectos de comunicar y se podrían utilizar recursos intentando determinar el mejor de estos canales. El proceso de escoger los canales de manera óptima de puede diseñar para seleccionar al azar canales casi igualmente buenos (y añadir efectos de inercia para minimizar los cambios no útiles).

El método de Transmisión Meta-Acceso es utilizado para empaquetar información (por ejemplo, mensajes, datos, información de canales, etc.) de manera efectiva y eficaz. Como parte de esta transmisión, se puede añadir a los datos del mensaje información con respecto al entorno (por ejemplo, canales disponibles, canales utilizados, colas de mensajes, etc.). Esto permitirá reducir la carga de espera en términos de avisar al receptor, lo que el remitente está viendo, ayudará a programaciones futuras, reducirá el tiempo y recursos necesarios para retroalimentación y negociaciones entre vecinos y conservación de recursos de radio y agujeros en canales, pero es realizado solamente cuando las condiciones ambientales requieren asignaciones cooperativas de canales.

El método de la presente invención permite la transmisión de información a adaptar dinámicamente y asimismo la capacidad de adaptar el mejor protocolo

componente para la forma de onda corriente, lo que puede

-38 –

comprender SDMA, DDMA, CSMA, TDMA, BAMA y CDMA u otros productos. La figura 9 muestra una trama de muestra para el método de Meta-Acceso para la transmisión de información. El esquema permite la utilización de métodos de asignación y contención en la decisión de la mejor forma de transmitir la información.

El método de Meta-Acceso puede utilizar canales de acceso especializados o al azar con objetivos de transmisión. Se encuentran incorporados en el protocolo límites de retraso de acceso y disposiciones para impedir la inestabilidad. Esto permite una mayor reutilización del ancho de banda espacial. El rendimiento de este método depende directamente del número de nodos móviles en la red. El protocolo decidirá si utilizar transmisiones de difusión general (“broadcast”) o difusión a un solo destino (“unicast”) basadas en diferentes criterios, tales como canales disponibles, previos éxitos/fracasos, tráfico de mensajes, niveles de QoS, latencia, etc. Por lo tanto, el soporte para tráfico punto a punto y tráfico multipunto de forma unificada formará parte de este método.

La capacidad para representar correctamente las posibilidades del canal, iniciar comunicaciones y utilizar la realimentación de comportamiento para seleccionar de forma cognitiva un programa, incluyendo simultáneamente un intercambio cooperativo de información de programa con otros nodos tendrá un impacto directo en la producción de radio y también en la utilización de recursos para comunicaciones.

-39 –

Haciendo referencia a la figura 10 se ha mostrado una estructura MAC multiusuario que permitirá al adaptador (52) decidir dinámicamente la forma de comunicar con otros nodos de la red. El optimizador (40) buscará diferentes factores, tales como condiciones ambientales, recursos inalámbricos y cola de mensajes para decidir si necesita o no negociar con nodos adyacentes con respecto al acceso a los canales. En el caso de asignaciones esperadas, sin conflicto y múltiples canales posibles, el optimizador (40) decidirá transmitir información a un nodo adyacente sin realizar coordinación alguna. Si este método tiene éxito y las condiciones ambientales cambian de forma suficientemente lenta para su seguimiento, el optimizador continuará siguiendo esta ruta. Esto tendrá como resultado una utilización eficiente de los recursos y del espectro. Esta modalidad es identificada como operación independiente. En la modalidad independiente, los agujeros de acceso especializados serán los utilizados en primer lugar para comunicaciones y a continuación lo serán los agujeros de acceso al azar.

Al cambiar las condiciones ambientales (por ejemplo, la densidad de los agujeros empieza a disminuir o aumentan las peticiones para comunicar y retransmitir) el optimizador (40) empezará coordinándose con los nodos adyacentes. Lo realizará de dos maneras: modalidad semicooperativa y completamente cooperativa. En el primer caso, el optimizador atribuirá información de agujeros de espectro apreciados en su entorno cooperativo local a

mensajes que están siendo transmitidos. El optimizador

-40 –

puede pedir también el retorno de ciertas informaciones desde el receptor como parte de un reconocimiento. Este

método

de baja carga de espera de intercambio de

información

permitirá al optimizador (40) comprender las

condiciones

en otras partes de la red y tomar mejores

decisiones con respecto a la utilización de agujeros del espectro y recursos inalámbricos para las comunicaciones. En esta modalidad, el optimizador puede decidir utilizar solamente partes de sus agujeros de acceso especializados y permitir que otros nodos utilicen algunos de ellos. También puede decidir incrementar el uso de agujeros de acceso al azar para disminuir las latencias en la red.

El optimizador (40) conmutará a una modalidad completamente cooperativa cuando se observa una disminución significativa de la disponibilidad de agujeros. En esta modalidad, se enviarán a los nodos adyacentes el conocimiento local de agujeros del espectro e “intenciones de transmitir” y la información devuelta por los nodos adyacentes sería utilizada para determinar una distribución equitativa de los agujeros del espectro. Este intercambio de información de agujeros de espectro permitirá a cada uno de los nodos determinar qué agujeros deben ser especializados y qué agujeros deben tener acceso al azar para cada uno. En esta modalidad, los agujeros especializados son utilizados siempre en primer lugar, dado que la asignación de agujeros especializados a diferentes nodos ya se ha terminado, por lo que la probabilidad de colisión sería muy baja. La utilización cuidadosa de

agujeros de acceso al azar puede ser realizada, dado que

-41 –

las probabilidades de colisión y consiguiente desperdicio de recursos tendrían lugar porque muchos de los nodos pueden decidir utilizarlos simultáneamente.

El

optimizador (40) utilizará el método Meta-Acceso

descrito

para decidir cómo se debe empaquetar la

información

de programación con otra información de

mensajes en la modalidad semicooperativa. No obstante, cuando el optimizador (40) conmuta a una modalidad completamente cooperativa, también utilizará el formato del método Meta-Acceso para empaquetar información únicamente en los agujeros que ve y en la forma de utilizarlos para comunicaciones.

La estructura MAC de multiusuario soportará comunicaciones tanto de difusión general y difusión “unicast”. El intercambio de información en modalidades de difusión general (“Broadcast”) y/o a un solo destino (“Unicast”) se codificará en un formato comprimido que representa oportunidades de retransmisión disponibles con respecto al tiempo, frecuencia, potencia y otros parámetros. La emisión por difusión general se utilizará cuando se requieren comunicaciones multipunto para redes de tipo disperso, mientras que las emisiones unicast serán utilizadas para soportar comunicaciones rápidas punto a punto, con baja carga de espera.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 4, los asignadores (48, 50) tienen dos funciones principales: 1) acoplar canales con mensajes; y 2) determinar los parámetros de onda específicos a utilizar para cada

transmisión. También en este caso la estructura de toma de

-42 –

decisiones es utilizada para determinar las mejores posibilidades de acoplamiento y mapeado. Los asignadores (48, 50) intentan solucionar los siguientes retos:

1) Los canales se solapan tanto en tiempo como en frecuencia.

2) La selección de canales comporta escuchar de manera continua (captación y realimentación) para identificar condiciones cambiantes de canales.

3) Los canales seleccionados para su utilización pueden ofrecer QoS menor del esperado debido a una serie de factores temporales, incluyendo utilización simultánea por nodos adyacentes y posibles interferencias por dispositivos no cooperativos. Las combinaciones de canales serán utilizadas para proporcionar el QoS mejor posible en condiciones de elevada carga del entorno.

El Asignador de Previsión (“Look-Ahead Assignor”) (LAA) (48) mapea el conjunto actual de mensajes priorizados a los canales disponibles en la siguiente de una o dos tramas de 20 milisegundos y los recursos de radio que se pueden requerir para conseguir una comunicación satisfactoria. Este mapeado es experimentado o tentativo en su naturaleza y, por lo tanto, no siempre es necesario un mapeado óptimo. En general, los canales de transmisión son estocásticos, pudiendo fallar algunas transmisiones de mensajes y en la trama de interés pueden llegar mensajes adicionales de alta prioridad. Este mapeado experimental o tentativo es utilizado para determinar dos juegos clave de datos, uno: canales específicos de interés en los que se

deben detectar las capacidades de transmisión; y dos:

-43 –

parámetros RF globales y estrategia de selección de canales a utilizar.

El LAA (48) recibe datos de entrada del optimizador

(40) y busca también en la cola de mensajes (44) y crea un mapeado entre los canales de comunicación y los mensajes. Este mapeado puede ser de tipo uno a uno (un canal para un mensaje), muchos a uno (varios canales para un mensaje) y muchos para muchos (múltiples canales para múltiples mensajes). Estos dos últimos casos son de especial interés porque el papel del LAA (48) es más estratégico en su naturaleza. El LAA (48) funciona asegurando que el asignador corriente (50) puede adaptarse rápidamente a condiciones ambientales cambiantes, tales como ausencia de canal de predicción, repetidos fallos en transmisión, peticiones de retransmisión, etc. Al prever un conjunto mayor de posibilidades que se pueden utilizar, se aumenta significativamente la capacidad adaptativa y también la flexibilidad “softstate” del asignador-radio. Esta técnica proporciona una mayor eficiencia en la utilización dinámica del espectro.

El LAA (48) recalcula constantemente el número de canales necesarios para cumplir con las exigencias de la cola de mensajes. De esta manera, determina muy rápidamente si los mensajes forman cola de manera demasiado rápida y necesita avisar al optimizador (40) para cambiar la estructura de compartimentación de agujeros especializados con respecto a agujeros al azar mediante negociación con nodos adyacentes. El número de canales necesarios para una

-44 –

cola de mensajes determinada se puede estimar por la ecuación 3:

imagen1

En la que

imagen1 es el número de mensajes en la cola de

5  mensajes con clase de prioridad k, λk es la tasa de llegada de mensajes de clase de prioridad k, ⎯X2 es el tiempo de servicio promedio de segundo momento para el proceso de peticiones de clase k y ρk es la utilización del sistema para clase de prioridad k. La suposición que subyace en

10  este caso es que el proceso de asignación no es prioritario. Si C designa el número total de canales disponibles para el LAA (48) proporcionados por el optimizador y que Mbe es el tamaño de la cola de mensajes definida por la ecuación 4:

imagen2

Entonces, si se cumple C ≥ M no habrá rechazo (“dropping”) de los mensajes. La suposición en este caso es que cada uno de los mensajes requiere un canal especializado o un canal al azar. En el caso en que C < M

20  será probable que algunos mensajes (con baja prioridad o niveles QoS que son difíciles de cumplir) pueden no recibir la asignación de un canal en absoluto o se enfrentan a retrasos excesivos y como resultado pueden ser rechazados. No obstante, la arquitectura DPA permite el afino de los

25  parámetros de manera tal que la probabilidad de rechazo de un mensaje de una cola de mensajes se puede hacer mínima.

-45 –

Este afino o ajuste se consigue por los bucles rápido y lento de realimentación que son siempre cognitivos de los cambios en el entorno y ajuste en la síntesis y optimización de canales.

El LAA (48) supone que las listas de canales (especializados y de acceso al azar) proporcionados por el optimizador (40) cumplen ciertos niveles SIR y QoS. La arquitectura DPA es suficientemente flexible para permitir la compartimentación dinámica de los canales totales en diferentes conjuntos, de manera que cada conjunto es destinado a una aplicación específica, por ejemplo, una aplicación tolerante a los retrasos o no tolerante a los retrasos.

Haciendo referencia a la figura 11, se ha mostrado un algoritmo para la arquitectura LAA. El algoritmo lleva a cabo las siguientes etapas:

•

Consultar la cola de mensajes para recoger el mensaje adecuado.

•

Acoplamiento de canales asignados a mensajes. Petición de más canales del optimizador en caso necesario.

•

Adecuación de un canal C(k) a mensaje M(k).

•

Si se halla un acoplamiento satisfactorio, entonces se marca en canal y el mensaje. Si el acoplamiento no es muy satisfactorio, entonces en el marcado se facilita un rango.

•

Los mapeados canal-mensaje son enviados al CA.

•

La estructura de la lista LAA es actualizada con los conjuntos de mapeado que pasaron al CA.

-46 –

El Asignador de Canal Corriente (CA) (50) proporciona el mapeado final de mensajes con respecto a recursos de radio, de manera que los objetivos del sistema global se cumplen o se aproximan mejor. El CA (50) calcula los parámetros óptimos dado el tampón de mensajes corriente y todos los posibles agujeros que pueden ser utilizados a continuación. La meta del asignador de canales dentro de la arquitectura DPA es que debe hacer máximo el número de

usuarios

satisfechos dentro del ancho de banda de radio

disponible.

Este

CA (50) funciona de manera eficaz con las

exigencias QoS de tráfico y utiliza las que priorizan la transmisión. Si se produce una menor capacidad que demanda, el CA puede ser incapaz de asignar equitativamente recursos a todas las necesidades de transmisión. En un caso extremo, algunos mensajes pueden quedar en el tampón de mensajes y vencerán con el tiempo. Esta condición es detectada con una gran diferencia entre la capacidad especializada corriente y la demanda promedio y la demanda pico o máxima. Al ser disponible el espectro, el control de nivel 1 ajustará por incremento de la asignación de agujeros especializados. La combinación de control de bucle rápido (por ejemplo, 10 ms) y control de bucle lento (por ejemplo, 1 seg) proporciona un equilibrio entre QoS de optimización y satisfacción del proceso para proporcionar un acceso equitativo a todos los nodos y mensajes.

El algoritmo básico para el CA (50) examina los pares etiquetados de mensajes recibidos del LAA (48) y acopla al

par los recursos inalámbricos requeridos (forma de onda,

-47 –

modulación, código, etc.) para completar una comunicación satisfactoria. A continuación, pide a la radio transmitir los datos con respecto al canal asignado. Si la comunicación no tiene lugar debido a varias posibles razones, por ejemplo, características RF del canal que han cambiado, el canal de predicción no llegó a estar disponible, la calidad del canal se deterioró, etc., entonces el CA (50) determina si existen otros canales de comunicación inalámbrica alternos o de refuerzo que pueden cumplir las exigencias QoS del mensaje sin que venza en el tiempo. Si ello es posible, tiene lugar la reasignación de un canal y las listas de CA y LAA son actualizadas. Si falla dicha posibilidad, el mensaje es rechazado de la cola. El sintetizador (38), optimizador (40), y LAA (488) son avisados de este evento o eventos, de manera que se pueden realizar alteraciones en la constitución de los canales y asignación para futuros intentos de comunicación.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 1, la red para utilización dinámica de recursos inalámbricos incluye interfaces abiertos que posibilitan compartir recursos. Además, la red tiene capacidad de facturación y autentificación y una base de datos compartida.

Para modelar la utilización de recursos inalámbricos, se requiere un conocimiento predeterminado del uso de recursos existentes en base a localización y tiempo. También se requiere información con respecto a la frecuencia, dependencias espaciales y temporales para modelar el mercadeo y asignación de recursos inalámbricos

utilizando sistemas existentes.

-48 –

Los terminales inalámbricos (10) pueden ser radios adaptativas capaces de manipular grandes anchuras de banda y múltiples protocolos. La red tiene la capacidad de asignar recursos en base a demanda utilizando radios capaces de manejar diferentes protocolos y proporcionar un sistema de compensación para bases de datos compartidas.

-49 –

Claims (25)

1. REIVINDICACIONES

   1. Método para utilización dinámica de recursos inalámbricos, que comprende: controlar uno o varios recursos de comunicaciones inalámbricos; generar datos sobre recursos de comunicación inalámbrica;

   utilizar los datos de recursos de comunicación inalámbrica haciendo predicción de que ocurran uno o varios agujeros en uno o varios periodos de tiempo futuros, comprendiendo un agujero una oportunidad de comunicación inalámbrica, en la que uno o varios recursos de comunicación inalámbricos asignados a un primer grupo de uno o varios usuarios queda a disposición temporalmente para comunicación inalámbrica por un segundo grupo formado por uno o varios usuarios;

   generar datos de predicción de agujeros;

   utilizar los datos de predicción de agujeros, sintetizar uno o varios canales de comunicación inalámbricos a partir de uno o varios agujeros de predicción;

   generar datos de síntesis de canales;

   recibir datos que reflejen información desde uno o varios intentos de comunicación inalámbricos previos y datos que reflejan uno o varios estados de la red;

   de acuerdo con los datos recibidos y los datos de síntesis de canales, seleccionar uno o varios canales de comunicación inalámbricos específicos a partir del canal o

   canales de comunicación inalámbricos sintetizados y

   -50 –

   optimizar el canal o canales de comunicación inalámbricos específicos como, como mínimo, un tipo especializado de acceso al azar o híbrido para cumplir dinámicamente las necesidades de comunicación anticipadas;

   generar datos de selección de canales de comunicación inalámbricos;

   utilizar los datos de selección de canales de comunicación inalámbricos dando instrucciones a una unidad de radio para comunicar utilizando el canal o canales de comunicación inalámbrica específicos seleccionados; y

   dar instrucciones a la unidad de radio para interrumpir la utilización de uno o varios canales de comunicación específicos después de que se ha completado la comunicación inalámbrica.

2. 2.

   Método, según la reivindicación 1, que comprende además, de acuerdo con una o varias características del canal de comunicación inalámbrico, la designación de uno o varios canales de comunicación inalámbricos de refuerzo a partir de uno o varios canales de comunicación inalámbricos específicos.

3. 3.

   Método, según la reivindicación 1, que comprende la instrucción a la unidad de radio de comunicar utilizando uno o varios canales de comunicación inalámbricos de nueva selección como respuesta a uno o varios cambios en una o varias condiciones de la red.

4. 4.

   Método, según la reivindicación 1, en el que el recurso o recursos de comunicación inalámbricos son controlados con respecto a uno o varios niveles de

   potencia, frecuencia y tiempo.

   -51 –

5. 5.

   Método, según la reivindicación 1, que comprende las instrucciones a la unidad de radio para comunicar utilizando el canal o canales de comunicación inalámbrica específicos durante un periodo de tiempo designado.

6. 6.

   Método, según la reivindicación 1, que comprende dar instrucciones a la unidad de radio para comunicar una unidad de datos específica utilizando el canal o canales de comunicación inalámbricos específicos.

7. 7.

   Método, según la reivindicación 1, la aparición de uno o varios agujeros en uno o varios periodos de tiempo futuros es objeto de predicción utilizando uno o varios de:

   una técnica basada en inercia, que efectúa un seguimiento del ciclo de servicio de utilización de canales en una escala de tiempo de, como mínimo, durante varios segundos;

   una técnica periódica que supone una utilización periódica del espectro a lo largo de una cierta escala de tiempo para permitir compartir el espectro;

   una técnica basada en filtro en la que se filtran series de tiempo con disponibilidad de espectro de forma digital para extraer parámetros clave que pueden ser utilizados para la predicción de valores futuros;

   una técnica de predicción de series de tiempo que efectúa la predicción de valores futuros de series de tiempo complejas basándose en observaciones anteriores; y

   una técnica espectral en la que se utiliza información con respecto a la forma espectral y/o anchura de banda para aumentar los valores de predicción y evaluar confianza con

   -52 –

   respecto

   a la velocidad de cambio de disponibilidad de

   espectro.

8. 8. Método, según la reivindicación 1,

   en el que se

   crea un canal de comunicación inalámbrico a partir de uno o varios agujeros, utilizando una técnica de adaptación a un modelo.

9. 9.

   Método, según la reivindicación 1, en el que la condición o condiciones de red comprenden calidad de servicio (QoS) y utilización de uno o varios recursos de comunicación inalámbricos por uno o varios nodos de la red.

10. 10.

    Método, según la reivindicación 1, en el que el recurso o recursos inalámbricos comprenden una o varias bandas de frecuencia, ranuras de tiempo, código y niveles de potencia.

11. 11.

    Método, según la reivindicación 1, en el que un agujero comprende una o varias bandas de frecuencia, ranuras de tiempo, códigos o niveles de potencia.

12. 12.

    Método, según la reivindicación 1, en el que un canal de comunicación inalámbrico creado comprende uno o varios agujeros que cumplen uno o varios criterios de ancho de banda, de nivel de potencia y de calidad de servicio.

13. 13.

    Sistema para la utilización dinámica de recursos inalámbricos, cuyo sistema está configurado para llevar a cabo utilización dinámica de recursos inalámbricos mediante un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. 14.

    Software para utilización dinámica de recursos inalámbricos, cuyo software está incorporado en medios

    -53 –

    legibles por ordenador y cuando es ejecutado es operativo para:

    monitorizar uno o varios recursos de comunicación inalámbricos;

    generar datos de recursos de comunicación inalámbricos;

    utilizar los datos de recursos de comunicación inalámbricos, efectuar la predicción de la aparición de uno

    o varios agujeros en uno o varios periodos de tiempo futuros, comprendiendo un agujero una oportunidad de comunicación inalámbrica no asociada con cualquier canal existente, en el que uno o varios recursos de comunicación inalámbricos asignados a un primer grupo de uno o varios usuarios es puesto a disposición temporalmente para comunicación inalámbrica por un segundo grupo de uno o varios usuarios;

    generar datos para la predicción de agujeros;

    utilizar los datos de predicción de agujeros, sintetizando uno o varios canales de comunicación inalámbricos a partir de uno o más huecos objeto de predicción;

    generar datos de síntesis de canales;

    recibir datos que reflejan información procedente de uno o varios intentos de comunicación inalámbrica anteriores y datos que reflejan uno o varios estados de una red;

    de acuerdo con los datos recibidos y los datos de síntesis de canal, seleccionar uno o varios canales de

    comunicación inalámbricos específicos a partir de uno o

    -54 –

    varios canales de comunicación inalámbricos sintetizados y optimizar el canal o canales de comunicación inalámbrica específicos, como mínimo, como un canal especializado, de tipo de acceso al azar o híbrido, para cumplir necesidades de comunicación anticipadas de forma dinámica;

    generar datos de selección de canales de comunicación inalámbricos;

    utilizar los datos de selección de canales de comunicación inalámbricos, dar instrucciones a una unidad de radio para comunicar utilizando el canal o canales de comunicación inalámbricos específicos; y

    dar instrucciones a la unidad de radio para interrumpir la utilización del canal o canales de comunicación inalámbricos específicos que se han seleccionado después de que se ha terminado la comunicación inalámbrica.

15. 15.

    Software, según la reivindicación 14, que puede funcionar de acuerdo con características de uno o varios canales de comunicación inalámbricos, para designar uno o varios canales de comunicación inalámbricos de refuerzo a partir del canal o canales de comunicación inalámbricos específicos seleccionados.

16. 16.

    Software, según la reivindicación 14, que puede operar para dar instrucciones a la unidad de radio para comunicar utilizando uno o varios canales de comunicación inalámbricos de nueva selección como respuesta a uno o varios cambios en uno o varios estados de la red.

17. 17.

    Software, según la reivindicación 14, en el que el recurso o recursos de comunicación inalámbricos son

    -55 –

    monitorizados con respecto a uno o varios niveles de potencia, frecuencia y tiempo.

18. 18.

    Software, según la reivindicación 14, que puede funcionar para dar instrucciones a la unidad de radio para comunicar utilizando el canal o canales de comunicación inalámbricos específicos seleccionados durante un periodo de tiempo designado.

19. 19.

    Software, según la reivindicación 14, que puede funcionar para dar instrucciones a la unidad de radio para comunicar una unidad de datos específica utilizando el canal o canales de comunicación inalámbricos específicos seleccionados.

20. 20.

    Software, según la reivindicación 14, en el que la aparición de uno o varios agujeros en uno o varios periodos de tiempo futuro es objeto de predicción utilizando uno o varios de:

    una técnica basada en inercia, que efectúa un seguimiento del ciclo de servicio de utilización de canales en una escala de tiempo de, como mínimo, durante varios segundos;

    una técnica periódica que supone una utilización periódica del espectro a lo largo de una cierta escala de tiempo para permitir compartir el espectro;

    una técnica basada en filtro en la que se filtran series de tiempo con disponibilidad de espectro de forma digital para extraer parámetros clave que pueden ser utilizados para la predicción de valores futuros;

    -56 –

    una técnica de predicción de series de tiempo que efectúa la predicción de valores futuros de series de tiempo complejas basándose en observaciones anteriores; y

    una técnica espectral en la que se utiliza información con respecto a la forma espectral y/o anchura de banda para aumentar los valores de predicción y evaluar confianza con respecto a la velocidad de cambio de disponibilidad de espectro.

21. 21.

    Software, según la reivindicación 14, en el que se crea un canal de comunicación inalámbrico a partir de uno o varios agujeros utilizando una técnica de adaptación al modelo.

22. 22.

    Software, según la reivindicación 14, en el que la condición o condiciones de la red comprenden calidad de servicio (QoS) y la utilización de uno o varios recursos de comunicación inalámbricos por uno o varios nodos de la red.

23. 23.

    Software, según la reivindicación 14, en el que el recurso o recursos inalámbricos comprenden una o varias bandas de frecuencia, ranuras de tiempo, códigos y niveles de potencia.

24. 24.

    Software, según la reivindicación 14, en el que un agujero comprende una o varias bandas de frecuencia, ranuras de tiempo, códigos o niveles de potencia.

25. 25.

    Software, según la reivindicación 14, en el que un canal de comunicación inalámbrico creado comprende uno o varios agujeros que cumplen uno o varios criterios de anchura de banda, nivel de potencia y calidad de servicio.