JP2015537464A - 共有されるスペクトラム接続の共存を管理するためのシステム及び方法 - Google Patents

共有されるスペクトラム接続の共存を管理するためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

共有されるスペクトラム上で動作するように構成された複数の無線ネットワーク間の共存を管理するためのシステム及び方法が開示される。Systems and methods for managing coexistence between a plurality of radio networks configured to operate over a shared spectrum are disclosed.これらは、それぞれの上記複数の無線ネットワークについての複数のデータを収集することと、それぞれの上記複数の無線ネットワークと関連する負荷レベルを決定することと、少なくとも上記負荷レベルに基づいているバンド幅割り当て値を決定することと、上記複数の無線ネットワーク間に複数のチャネルスライスを割り当てることと、を備える。

Description

本発明は、一般に通信ネットワークに関し、より具体的には、共有されるスペクトラム接続の共存を管理するためのシステム及び方法に関する。
無線ネットワークの数及びタイプが激増し且つそこに搬送される通信量が増加するので、無線接続を異ならせる技術、出力制限、周波数制限及び他の異ならせることを含むネットワークを管理することが益々重要に成って来ている。これらの異種のネットワークは、これらのネットワーク間で共有されるホワイトスペースバンド上で益々複雑になり得る。ホワイトスペースバンド内の共存を管理するためのいくつかの解決法が提案されているが、干渉を回避しつつ、スペクトラムの利用及びスペクトラムの再利用の最大化に関する問題が残っている。
本開示のある実施形態によれば、共有されるスペクトラム上で動作するように構成された複数の無線ネットワーク間の共存を管理するための管理システムが開示される。管理システムは、プロセッサと、上記プロセッサと通信可能に接続される近傍検出エンジンであって、それぞれの上記複数の無線ネットワークについての複数のデータを収集するように構成された近傍検出エンジンと、上記プロセッサと通信可能に接続される負荷解析エンジンであって、それぞれの上記複数の無線ネットワークと関連する負荷レベルを決定するように構成された負荷解析エンジンと、上記プロセッサと通信可能に接続されるスペクトラム解析エンジンであって、少なくとも上記負荷レベルに基づいているバンド幅割り当て値を決定するように構成されたスペクトラム解析エンジンと、上記プロセッサと通信可能に接続されるチャネルスライスエンジンであって、上記複数の無線ネットワーク間に複数のチャネルスライスを割り当てるように構成されたチャネルスライスエンジンと、を備え得る。
本開示のある実施形態によれば、共有されるスペクトラム上で動作するように構成された複数の無線ネットワーク間の共存を管理するためのシステムが開示される。管理システムは、プロセッサと、上記プロセッサと通信可能に接続される近傍検出エンジンであって、それぞれの上記複数の無線ネットワークと関連する複数のデータを収集するように構成された近傍検出エンジンと、上記プロセッサと通信可能に接続される負荷解析エンジンであって、それぞれの上記複数の無線ネットワークと関連する負荷レベルを決定するように構成された負荷解析エンジンと、上記プロセッサと通信可能に接続されるスペクトラム解析エンジンであって、少なくとも上記負荷レベルに基づいているバンド幅割り当て値を決定するように構成されたスペクトラム解析エンジンと、を備え得る。無線ネットワークは、それぞれの上記複数の無線ネットワークと関連する上記複数のデータを受け取り、上記バンド幅割り当て値を受け取り、上記一の無線ネットワークと関連する複数のチャネルスライスを割り当てるように構成され得る。
network.
本開示のある実施形態によれば、共有されるスペクトラム上で動作するように構成された複数の無線ネットワーク間の共存を管理するための方法が開示される。方法は、それぞれの上記複数の無線ネットワークについての複数のデータを収集することと、それぞれの上記複数の無線ネットワークと関連する負荷レベルを決定することと、少なくとも上記負荷レベルに基づいているバンド幅割り当て値を決定することと、上記複数の無線ネットワーク間に複数のチャネルスライスを割り当てることと、を備える。
本発明及びその長所のより完全な理解のために、ここで、添付の図面と共に、下記の説明がなされて参照される。
図１は、本開示のある実施形態に従って、ホワイトスペース内で共存を管理するための例示のシステムを示す。 図２は、本開示のある実施形態に従って、ホワイトスペース内で共存を管理するための例示の管理システムを示す。 図３は、本開示のある実施形態に従って、ホワイトスペース内で共存を管理するための例示の方法のフローチャートを示す。 図４は、本開示のある実施形態に従って、分散した無線ネットワークシステムのための連続した分配されるチャネルの割り当てのための例示の方法のフローチャートを示す。 図５は、本開示のある実施形態に従って、複数の無線ネットワークを含む例示のシステムを示す一例のグラフを示す。
図１〜５を参照して、好ましい複数の実施形態及びそれらの長所が最大に理解される。ここで、同じ数字が同様又は対応する要素に対して用いられる。
データトラフィック成長が増加し、スペクトラムが益々不足してきているので、無線ブロードバンドデータの要求を満たすべくいくつかの解決法が提起されている。ある解決法は、小さな複数のセルの配置及び認可されたスペクトラムの再利用のリレーであり得る。しかし、認可されたバンド（ｂａｎｄ：帯域）内の制限されたスペクトラムは、あまりに多い干渉を生じさせて、劣った性能を有するだろう。同様に、ｗｉｆｉ（登録商標）ネットワーク上である通信を開放する提案がある。ある場合には、これは、密集した地域では高い混雑を導き、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１技術において規定される固有の固定チャネル化を起こし得る。
指定ユーザが割り当てられたスペクトラムを全て使用していない時に割り当てられたバンド内で利用可能なことを含むように、データ通信に対して認可されていないスペクトラムが利用可能であり得る。この認可されていないバンド幅は、通常、「ホワイトスペースバンド」と称され得る。例えば、テレビ（ＴＶ）バンド内でいくつかの追加のスペクトラムが利用可能になってきており、将来にはより多くが利用可能になるだろう。現職者がこのバンドを使用していない時、接続は無認可で使用され得る。このスペクトラムは、通常、ＴＶホワイトスペース（ＴＶＷＳ）と称され得る。しかし、ホワイトスペースバンドの使用は、異種環境における異なる無線ネットワークの共存を管理することにおいてある困難を概説する。現在、ＩＥＥＥ８０２．１９．１は、共存管理を促進するためのフレームワークを提供することを目的としているが、この提案は進行中のままである。
本開示の１つの目的は、同じスペクトラムバンド（例えば、ＴＶホワイトスペース）を共有するそれぞれの無線ネットワーク（例えば、アクセスポイント又は基地局）へ、スペクトラムを配分することである（例えば、バンド幅の割り当て及びチャネルの指定）。それぞれのネットワークは、異なる無線接続技術（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＷＬＡＮ，ＩＥＥＥ８０２．２２又はＬＴＥ）に基づいて動作し、且つ、異なる管理者（ｏｐｅｒａｔｏｒ）に属し得る。
例えば、共有接続のための利用可能なスペクトラムの総量（非認可スペクトラム／許可免除）は、Ｂｔｏｔａｌによって示され得る。これは、ＴＶ又は連邦バンド、及び／又はこれらの内のいくつかの組み合わせにおいて、ＴＶ又は連邦バンド又は非隣接のチャネルにおけるスペクトラムの隣接するかたまりであり得る。
ある実施形態では、スペクトラム割り当ての１つのゴールは、隣接するネットワークへの干渉を回避しつつ、ホワイトスペースを出来る限り使用することだろう。また、適応可能なバンド幅長が、それぞれのネットワークの負荷要求に比例して、それぞれのネットワークへ配分され得る。これは、利用可能な非認可の共有スペクトラムのより良い利用を提供し得る。適応可能なバンド幅の割り当てをサポートするために、全体の利用可能なスペクトラムは、それぞれの幅ｗＨｚのスライスに分割され得る。
異なる環境における共存を管理するためのある方法は、（１）与えられた干渉制限において、それぞれのネットワークの負荷に比例して、出来るだけ多くのバンド幅がそれぞれのネットワークへ割り当てられ得るようにスペクトラムの再利用を最大化すること、及び、（２）隣接するネットワークへの干渉を回避しつつ、バンド幅の要求に基づいて、チャネルスライスを割り当てること、を含み得る。
図１は、本開示のある実施形態に従って、ホワイトスペース内で共存を管理するための例示のシステム１００を示す。ある実施形態では、システム１００は、複数の無線ネットワーク１０２と、１つ又は複数のユーザ装置１０４と、無線ネットワーク１０２と通信可能に接続される１つ又は複数の管理システム２００とを含み得る。下記図２〜５を参照してより詳述されるように、管理システム２００は、同じスペクトラムバンドを共有する複数の無線ネットワーク１０２それぞれの間で、スペクトラムを配分して（例えば、バンド幅の割り当て及びチャネルの割り当て）、無線ネットワーク１０２上でユーザ装置１０４による通信を許容するように構成される。ある実施形態では、管理システム２００は、更に、同じスペクトラムバンドを共有する複数の無線ネットワーク１０２それぞれによるスペクトラムの割り当てを促進するデータを提供するように構成され得る。
ある実施形態では、無線ネットワーク１０２は、通信ネットワークへのアクセスポイントであり、アクセスポイントはユーザ装置１０４が通信ネットワーク上で通信することを許容するように構成され得る。ある実施形態では、それぞれの無線ネットワーク１０２は、異なる無線接続技術（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＷＬＡＮ，ＩＥＥＥ８０２．２２又はＬＴＥ等）上で潜在的に動作しつつ、他の無線ネットワーク１０２と同じスペクトラムバンドを共有する。また、それぞれの無線ネットワーク１０２は、異なる管理者によって、所有され及び／又は操作され得る。例えば、システム１００は、２つのＬＴＥ送信塔及び２つの８０２．２２無線アクセスポイントを有する４つの無線ネットワーク１０２を含み得る。同じ構成又は代わりの構成では、システム１００は、本開示の範囲から逸脱することなく、より多くの、より少ない、又は異なる構成の無線ネットワーク１０２を含み得る。
ある実施形態では、ユーザ装置１０４は、任意の又は全ての無線ネットワーク１０２上で通信し及び／又は通信を促進するように構成された電子装置及び／又は電子装置の組み合わせであり得る。例えば、ユーザ装置１０４は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータであり、他のユーザ装置１０４及び／又は他の適切な電子装置のネットワークが、無線ネットワーク１０２上でデータの送受信をするように構成され得る。
ある実施形態では、管理システム２００は、下記図２〜５を参照して詳述されるように、同じスペクトラムバンドを共有する複数の無線ネットワーク１０２それぞれの間でスペクトラムを配分して（例えば、バンド幅の割り当て及びチャネルの割り当て）、無線ネットワーク１０２上でユーザ装置１０４による通信を許容し、及び／又は、同じスペクトラムバンドを共有する複数の無線ネットワーク１０２それぞれによるスペクトラムの割り当てを促進するデータを提供するように構成される複数の構成要素を含み得る。下記図２〜５を参照して詳述されるように、管理システム２００は、異なる無線接続技術（異種接続ネットワーク）で動作するそれぞれの無線ネットワーク１０２の負荷要求及び無線ネットワーク１０４間の干渉条件を考慮するように、全ての利用可能なスペクトラムをスライスして、複数の無線ネットワーク１０２間に適応可能なバンド幅の割り当てを可能にし得る構成要素を含み得る。
管理システム２００は、下記図２〜５を参照して詳述されるように、近傍の無線ネットワーク１０２間の共存を管理するように構成された任意の電子装置又は電子装置の集合であり得る。管理システム２００は単一の電子装置として示されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、当業者は、管理システム２００が互いに通信可能に接続された複数の電子装置であり得ることを認識するだろう。また、システム１００は、下記図２〜５を参照して詳述されるように、複数の管理システム２００を含み得る。例えば、システム１００のある構成は、管理システム２００（集中型サービス）によって提供される単一の管理サービスに加入する複数の無線ネットワーク１０２を含み得る。システム１００の他の構成は、複数の管理システム２００（集中型ネゴシエーション
サービス：ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ）によって提供される複数の管理サービスによって管理される複数の無線ネットワーク１０２を含み得る。システム１００の更に他の構成は、集中型管理サービスに加入しない複数の無線ネットワークを含み得る（分散サービス）。
動作において、所定の地域内で、共有されるスペクトラムバンドへ接続しようとする複数の接続無線ネットワーク１０２があり得る。そのような構成では、無線ネットワーク１０２間の干渉を管理することが必要又は好ましいだろう。例えば、無線ネットワーク１０２間の十分な管理がない場合、干渉がシステム１００の能力を制限し及び／又は低下し得る。そして、無線ネットワーク１０２は、異なる無線接続技術、出力制限、周波数制限等を含んで、互いに非常に異なる場合がある。結果として、無線ネットワーク１０２間のスペクトラムの割り当ての管理は、干渉の低減、より効率的なリソースの配分、及びより高いシステムの能力をもたらし得る。
ある既存の解決法は、チャネルの割り当てを提供して、例えば無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）において、２．４及び／又は５ＧＨｚバンドを共有させる。しかし、そのような解決法は、固定されたバンド幅の割り当てを用いてそれぞれのネットワークに対して１つのチャネルを割り当てることに限られているだろう。他の既存の解決法は、それぞれのアクセスポイントに対して連続したチャネルを割り当て得るＷＬＡＮにおけるチャネルの割り当てを提供する。しかし、そのような解決法は、複数の管理者が、無線ネットワーク１０２が異なる無線接続プロトコル上で動作する異なる複数の無線ネットワーク１０２及び／又はシステム１００を制御するシステム１００に対してはすぐには適用できないだろう。更に、他の既存の解決法は、テレビホワイトスペース（ＴＶＷＳ）バンド上で動作するネットワークのための管理を提供する。しかし、そのような解決法は、異なるタイプの無線ネットワーク１０２に対して適応可能なチャネルの割り当てを考慮せず、バンド幅の割り当てにおけるスペクトラム配分の最大化を考慮せず、チャネル割り当てにおけるスペクトラムの再利用を考慮しないだろう。
図２は、本開示のある実施形態に従って、ホワイトスペース内で共存を管理するための例示の管理システムを２００示す。ある実施形態では、管理システム２００は、負荷解析エンジン２０２、干渉解析エンジン２０４、スペクトラム解析エンジン２０６、チャネルスライスエンジン２０８、及び近傍検出エンジン２１０を含み得る。
ある実施形態では、負荷解析エンジン２０２、干渉解析エンジン２０４、スペクトラム解析エンジン２０６、チャネルスライスエンジン２０８、及び近傍検出エンジン２１０は、ソフトウェア、ファームウェア及び／又はハードウェアモジュール及び／又は構成要素を含み、管理システム２００の１つ又は複数の構成要素であり得る。それぞれは、独立型構成要素、より大きな構成要素の一部であり、及び／又は、本開示の範囲から逸脱することなく、例示の管理システム２００に示されるものとは異なるように構成され得る。例えば、それぞれの構成要素は、互いに通信可能に接続する１つ又は複数のサーバ上に属し得る。ここで、１つ又は複数のサーバは管理システム２００を構成する。これらのサーバは、同じ場所に配置され、及び／又は互いに離れて配置され得る。他の例では、全ての構成要素は、管理システム２００の一部であり、及び／又は、ある構成要素は、代わりに、１つ又は複数のユーザ１０４及び／又は無線ネットワーク１０２の一部であり得る。
ある実施形態では、近傍検出エンジン２１０は、バンド幅を共有する複数の無線ネットワーク１０２の位置、特性、及び他の必要条件を決定するように構成され得る。管理システム２００内では、近傍検出エンジン２１０は、管理システム２００による使用のためのこれらのデータを、受け取り、処理し、集め、及び／又は準備するように構成され得る。例えば、近傍検出エンジン２１０は、全ての無線ネットワーク１０２から全ての関係するデータを収集して、負荷解析エンジン２０２、干渉解析エンジン２０４、スペクトラム解析エンジン２０６及び／又はチャネルスライスエンジン２０８に対して、これらのデータを利用可能にする。
例えば、上述した図１及び後述する図３を参照して詳細に説明するように、それぞれの無線ネットワーク１０２は、違った必要条件（例えば、バンド幅、送信出力、システムアーキテクチャ、許容される装置タイプ等）を有し得る。ある管理システム２００の構成では、複数の無線ネットワーク１０２が共通の無線接続技術（例えば、複数の８０２．２２アクセスポイント）を使用すると共に、１つ又は複数の無線ネットワーク１０２が異なる無線接続技術を使用する場合がある。そのような構成では、近傍検出エンジン２１０は、無線ネットワーク１０２から通知されるビーコン信号により無線ネットワーク１０２に関する情報に接続するように構成され得る。
更に、下記図３〜５を参照して詳述されるように、管理システム２００は、近傍の無線ネットワーク１０２に関係するデータを他の無線ネットワーク１０２へ提供するように構成され得る。例えば、分散した環境では、管理システム２００は、バンド幅及びチャネル割り当てに関する集中した決定を行うことなく、近傍の無線ネットワーク１０２に対して十分なレポートを提供して、無線ネットワーク１０２に対してバンド幅及びチャネル割り当てを決定することを許容し得る。集中した及び分散した環境の両方において、近傍検出エンジン２１０は、無線ネットワークのデータを収集して、それを他の管理システム２００の構成要素に対して利用可能にするように構成され得る。
ある実施形態では、管理システム２００は、共存する管理に関して、標準と互換性を有するように構成され得る。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１９．１は、集中型システムがそれぞれの無線ネットワーク１０２に関する情報（例えば、負荷必要条件、接続技術、位置等）を取得し得る、例示の共存する管理アーキテクチャを提供する。管理システム２００は、システム１００内で共通するスペクトラムを共有する複数の無線ネットワーク１０２に対して、これらの情報を提供するように構成され得る。例えば、それぞれの無線ネットワーク１０２は、共有されるスペクトラム内のチャネルの割り当てを提供する管理システム２００によって提供されるサービスに加入し得る。追加の例として、管理システム２００は、それぞれの無線ネットワーク１０２におけるチャネル選択と関係し得る情報を提供し得る。
ある実施形態では、負荷解析エンジン２０２は、システム１００内のそれぞれの無線ネットワーク１０２上の現在の負荷（例えば、利用可能な容量）を解析するように構成され得る。負荷解析エンジン２０２は、それぞれの無線ネットワーク１０２の負荷要求に比例して、それぞれの無線ネットワーク１０２に対して適応可能なバンド幅長を割り当てることにおいて、管理システム２００を支援するように構成され得る。例えば、負荷解析エンジン２０２は、より詳細には上述したように、近傍検出エンジン２１０において受け取られるデータを解析し得る。負荷解析エンジン２０２は、上記図３〜５を参照してより詳細に後述されるように、システム１００のそれぞれの無線ネットワーク１０２の負荷と関係するデータを導出するように構成され得る。負荷は、無線ネットワーク１０２に関係するユーザの総数、無線ネットワーク１０２がサポートするように構成されるデータレートの合計、又は、ネットワーク負荷の他の適当な識別子であり得る。負荷解析エンジン２０２は、これらのデータを、干渉解析エンジン２０４、スペクトラム解析エンジン２０６、チャネルスライスエンジン２０８及び／又は近傍検出エンジン２１０に対して利用可能にする。
ある実施形態では、干渉解析エンジン２０４は、複数の無線ネットワーク１０２間の現在の干渉のレベルを解析するように構成され得る。干渉解析エンジン２０４は、下記図３〜８を参照してより詳細に後述されるように、近傍検出エンジン２１０により利用可能になされたデータを使用して、所与の無線ネットワーク１０２が、送信範囲内にあるのか否か、及び／又は、他の無線ネットワーク１０２と干渉し得るのか否かを決定し得る。
同じスペクトラムバンドを共有し得る無線ネットワーク１０２の集合を決定した後、干渉解析エンジン２０４は、この解析に関係するデータを、管理システム２００のスペクトラム解析エンジン２０６、チャネルスライスエンジン２０８、近傍検出エンジン２１０及び／又は負荷解析エンジン２０２に対して利用可能にし得る。
ある実施形態では、スペクトラム解析エンジン２０６は、下記図３〜８を参照してより詳細に後述されるように、システム１００の無線ネットワーク１０２間の最適なバンド幅の割り当てを決定するように構成され得る。スペクトラム解析エンジン２０６は、近傍検出エンジン２１０、負荷解析エンジン２０２及び干渉解析エンジン２０４によって利用可能となされたデータを使用して、最適なバンド幅の割り当てを決定し得る。
最適なバンド幅の割り当てを決定した後、スペクトラム解析エンジン２０６は、これらの解析に関連するデータを、管理システム２００のチャネルスライスエンジン２０８、近傍検出エンジン２１０、負荷解析エンジン２０２、干渉解析エンジン及び／又はスペクトラム解析エンジン２０６に対して利用可能にし得る。
ある実施形態では、チャネルスライスエンジン２０８は、下記図３〜８を参照してより詳細に後述されるように、システム１００の様々な無線ネットワーク１０２間で共有されるスペクトラムのバンド幅を割り当てるように構成され得る。チャネルスライスエンジン２０８は、近傍検出エンジン２１０、負荷解析エンジン２０２、干渉解析エンジン及び／又はスペクトラム解析エンジン２０６によって利用可能となされたデータを使用し得る。
ある実施形態では、チャネルスライスエンジン２０８は、下記図３〜５を参照してより詳細に後述されるように、スペクトラム解析エンジン２０６によって識別される要求されるバンド幅が達成されるように、隣のネットワークに対して直交チャネルを割り当てることによって干渉を回避し得るように、バンド幅を割り当てるように構成され得る。
動作において、管理システム２００は、隣の無線ネットワーク１０２と関係するデータに対して集中型レポジトリを提供するように構成される。
また、上述し且つ図３〜５を参照してより詳細に後述されるように、管理システム２００も、複数の無線ネットワーク１０２に対して集中型共存管理サービスを提供するように構成され得る。ある実施形態では、無線ネットワーク１０２は、管理システム２００によって集中サービスされるように構成され得る。例えば、全ての無線ネットワーク１０２は、ある管理システム２００に加入し得る。そのような構成では、管理システム２００は、図３を参照してより詳細に後述されるように、スペクトラムのどの部分が使用されるかということを、それぞれの無線ネットワーク１０２に対して示し得る。チャネルの割り当ては、連続又は不連続の何れかであり得る。
図３は、本開示のある実施形態に従って、ホワイトスペース内で共存を管理するための例示の方法３００のフローチャートを示す。方法３００は、システムが集中型（ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ）であるか否かを決定すること、全ての無線ネットワークが共通して管理されているか否かを決定すること、近傍のネットワーク情報を収集すること、無線ネットワークに対してバンド幅を配分すること、及びチャネルを割り当てること、を含み得る。
ある実施形態によれば、方法３００は、好ましくはステップ３０２において開始する。本開示の技術は、様々な構成において実装され得る。そのように、方法３００に対する好ましい初期化ポイント及び方法３００を構成するステップ３０２〜３２２の順番は、選択された実装に依存し得る。
ステップ３０２では、方法３００は、上記図１及び２を参照して並びに下記図４及び５を参照してより詳細に説明されるように、近傍の無線ネットワーク１０２に関する情報を収集し得る。無線ネットワーク１０２に関する情報は、無線接続技術のタイプ、出力制限、周波数制限等を含み得る。下記図４を参照してより詳細に説明するように、これらのデータは、例えばＣＸＲｅｐｏｒｔのようなレポートに集計され得る。
ある構成では、集計され得る１つのデータは、再利用され得るチャネルの集合である。下記に提供される例示の式では、用語「Ｌｕ」は、ネットワークｕの負荷を示すために使用される。ここで、ｕは、複数の無線ネットワーク１０２の内の１つである。下記に提供される例示の式では、「Ｇ」は、干渉グラフを示し、複数の無線ネットワーク１０２はグラフの頂点として表され得る。ある構成では、もし２つの無線ネットワーク１０２の間に辺がある場合には、２つのネットワークは、互いに干渉する範囲内にあり得る。また、干渉解析エンジン２０４は、干渉データを解析して、スペクトラムのどの部分が再利用され得るのかを決定するように構成され得る。
例えば、グラフＧは、システム１００内の無線ネットワーク１０２の数Ｎを表し得る。次に、Ｎ（ｕ）は、システム１００内の複数の無線ネットワーク１０２の内のネットワークｕと干渉する無線ネットワーク１０２の集合を示すために使用され得る。Ｎ（ｕ）は、２つの部分集合ＮＲ（ｕ）及びＮ＾（ｕ）に分割され得る。ＮＲ（ｕ）は、割り当てられたチャネルスライスがネットワークｕのいくつかの他の隣接するネットワークによって再利用され得る、ネットワークｕに隣接する無線ネットワーク１０２の部分集合であり得る。Ｎ＾（ｕ）は、ＮＲ（ｕ）内のネットワークに割り当てられたチャネルを再利用できる、ネットワークｕに隣接する無線ネットワーク１０２の部分集合（近傍の再利用部分集合）であり得る。下記の疑似コードは、集合Ｎ＾（ｕ）を決定するための例示の方法を示す。提供される例では、
Figure 2015537464
ある構成では、多項式の時間の複雑さであるＯ（Ｎ３）によって示される、網羅的な検索の最悪の複雑さが起こり得る。異なるアルゴリズムが、時間の複雑さを高めるために使用され得る。しかし、システム１００のある構成では、密集した都市部に配置される無線ネットワークの数Ｎは、通常、１００×１００ｍ２の面積当たりに１００又は２００よりは少ない。従って、網羅的な検索は、この密度に対して適当であり得る。
データが収集された後、方法３００は、ステップ３０４へ進み得る。ステップ３０４では、方法３００は、システム１００の無線ネットワーク１０２間の最適なバンド幅の割り当てを決定し得る。
下記に提供される例示の式では、Ｐｕは、ネットワークｕがホワイトスペースバンド上に送信することが許容され得る最大の出力を示すために使用され得る。この出力レベルは、例えば、規制によって決定され得る。Ｂｕは、ベクトルＢを生成して、ネットワークｕに対して割り当てられたバンド幅を示すために使用され得る。ここで、Ｂは、[Ｂ１、・・・、ＢＮ]と等価である。Ｂｔｏｔａｌは、システム１００に対して利用可能なバンド幅の総量を示すために使用され得る。
Figure 2015537464
Figure 2015537464
Figure 2015537464
ある実施形態では、スペクトラム解析エンジン２０６は、上記式（１）に従って、スペクトラムデータを解析するように構成され得る。ある構成では、これは、スペクトラムの再利用を最大化するのに役立ち得る。所与の無線ネットワーク１０２を過負荷にしないように、スペクトラム解析エンジン２０６は、また、式（２）の解析を介して、この割り当てを制約するように構成され得る。この制約は、それぞれの無線ネットワーク１０２が、その負荷要求に対するスペクトラムの「公平な取り分」を得ることを確実にし得る。ある構成では、制約は、パラメータαを用いて調整される。αは、無線ネットワーク１０２間の公平性とスペクトラムの利用との間のトレードオフとして特徴付けられ得る。また、式（２）の制約は、下記式（４）を参照して詳述される式ｆ（ｌｏａｄ）を用いる。
Figure 2015537464
上記図１〜２を参照してより詳細に説明したように、システム１００は、共有されるスペクトラム上で異なる出力制限を有する複数の無線ネットワーク１０２を含み得る。例えば、１００ｍＷのアクセスポイントを有する４Ｗの基地局が共存し得る。そのような構成では、上記式（４）で示された負荷関数は、出力ミスマッチ（例えば、ＬｕをＬｕ／Ｐｕで置き換えることによって）を含むように修正され得る。α及びｆ（ｌｏａｄ）の組み合わせは、上記図１〜２を参照してより詳細に説明したように、「バンド幅の共有インデックス」として、全体的に理解され得る。
ある実施形態では、式（４）を参照して示されるように、更に制約があり得る。この制約は、所与のネットワーク及びその隣接するネットワーク（ネットワークの近傍の再利用部分集合に属しない）に対して割り当てられた総バンド幅が、総量の利用可能なバンド幅を超えないことを確実にし得る。この制約は、干渉を潜在的に回避しながら、隣接するネットワークに対する直交チャネルの割り当てを可能にし得る。更に、この制約は、互いに干渉範囲内にはないこれらのネットワークの再利用を考慮することによって、スペクトラムの利用を向上し得る。
式（１）〜（４）を参照して上述したバンド幅の最適化の問題は、線形計画法問題を描く。パラメータαを変化させることは、公平性とスペクトラムの利用との間の異なるトレードオフを達成し得る。パラメータαの値は、また、下記式（５）に示されるように、最悪のノード能力を最大化するように決定され得る。
Figure 2015537464
最適なバンド幅の割り当てを決定した後、方法３００は、ステップ３０６へ進む。ステップ３０６では、方法３００は、システム１００の無線ネットワーク１０２が集中型環境の一部であるか否かを決定する。上記図１〜２を参照してより詳細に説明したように、無線ネットワーク１０２は、管理システム２００によって提供される共通の集中型管理サービスへ加入し得る。他の構成では、無線ネットワーク１０２は、複数の管理サービスへ加入して、結果として集中型ネゴシエーションサービスがもたらされ得る。システム１００が集中型環境である場合、方法３００は、ステップ３０８へ進み得る。システム１００が分散型環境である場合、方法３００は、ステップ３１６へ進み得る。
ステップ３０８では、方法３００は、所定の順番に従って、無線ネットワーク１０２を順序付ける。管理システム２００の所望の構成に依存して、これは、様々な方法でなされ得る。例えば、無線ネットワーク１０２は、無線接続技術（例えば、ＷＬＡＮは、潜在的な隣接するチャネル割り当ての要求のために最初となる）、負荷要求（例えば、重い負荷が最初となる）、ラウンドロビン法、及び／又は任意の適切な順序付け基準に基づいて、順序付けられ得る。ある構成では、順序付けは、所与のネットワークの特性に直接には関係しないだろう。例えば、管理システム２００は、ＤＳＡＴＵＲタイプのアルゴリズムに従って、無線ネットワーク１０２を順序付けし得る。この例では、グラフ色づけアルゴリズムが、ネットワークは色づけされなければならず、色（即ち、非干渉の周波数）が割り当てられる順序付けを確立する。アルゴリズムのそれぞれの反復において、より高い飽和度を有するネットワーク（即ち、干渉グラフにおけるより多い数の色づけされた隣を有するノード）が、色づけされるために選択される。もし、複数のノードが同じ飽和度を有する場合、最も高い普通の程度（即ち、より多い数の隣を有するノード）を有するノードが選択される。もし、抽選が主張されるならば、次に、ランダムな選択が実行され得る。選択されたネットワークに割り当てられる色は、その隣では使用されていない最も低いチャネルである。このタイプは、例えば、最初に８０２．１１に基づいて、次にそれらの飽和度に基づいて、色づけネットワークへ修正され得る。無線ネットワーク１０２の順序付けの後、方法３００はステップ３１０へ進み得る。
ステップ３１０では、方法３００は、システム１００の複数の無線ネットワーク１０２が同じ管理システムに共通して加入しているか否かを決定し得る。上記図１〜２を参照してより詳細に説明したように、無線ネットワーク１０２は、同じ管理システムに共通して加入し得る。無線ネットワークが共通して加入している場合、方法３００は、ステップ３１４へ進み得る。そうでない場合、方法３００は、ステップ３１２へ進み得る。
ステップ３１４では、方法３００は、複数の無線ネットワーク１０２に対して、共有されるスペクトラムのチャネルを割り当て得る。ある実施形態では、トータルの利用可能なスペクトラムは、バンド幅ｗのスライスに分割され得る。例えば、このチャネルスライスのバンド幅は、サブキャリアのバンド幅（例えば、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）ネットワークにおいて）又はロングタームエボリューション（ＬＴＥ）リソースブロックに対応する１８０ｋＨｚに対応し得る。ある実施形態では、チャネルスライスエンジン２０８は、チャネルが要求される時間の部分に対してだけ使用されるべきであることを示すデータ（例えば、より詳細には上述された線形計画法の問題の結果が非整数解決をもたらす時）に対する最適なバンド幅を解析し、且つそれに従ってチャネルを割り当てるように構成され得る。
説明を目的として、ＣｈａｎｎｅｌＳｅｔ＝｛ａｌｌ ｃｈａｎｎｅｌ ｓｌｉｃｅｓ｝及びＣｈａｎｎｅｌＳｌｉｃｅｓＡｌｌｏｃａｔｅｄｕは、ネットワークｕに対して割り当てられるチャネルスライスの集合であり得る。そして、ネットワークｕに対して利用可能なチャネルスライスのリストは、
Figure 2015537464
として、決定され得る。ある実施形態では、このＡｃｔｉｖｅＣｈａｎｎｅｌＳｅｔｕは、は、全てのスライス、又は、２つの隣接するネットワーク間において時間内に共有されるスライスの部分を含み得る。また、ＲｅｕｓｅＳｅｔｕは、再利用可能な共有されるスペクトラムを再利用し、ネットワークｕに隣接するネットワークに割り当てられた全てのチャネルスライス上の結合体として定義され得る。
Figure 2015537464
下記の疑似コードは、チャネルの割り当てを決定するための例示の方法を示す。この例が使用されているけれども、他の方法が、本開示の範囲から逸脱することなく当業者によって理解され得る。
１：ネットワークを順序付ける（例えば、それらの負荷、ランダムな順序付け等に基づく）
２：for u=1:N
for bu=1:nu=ceiling(Bu/w)
集合ActiveChannelSetu ∩ ReuseSetu (時分割を含む)内のスライスから最高のスコアを有するスライスを割り当てる
if Cardinality (ActiveChannelSetu ∩ ReuseSetu) < nu,
集合ActiveChannelSetuからのスライスの割り当てを続ける
until バンド幅Buがネットワークuへ割り当てられる(時分割を含む)
end
更新ActiveChannelSetu＋１
更新ReuseSetu＋１
end
ある実施形態では、それぞれのチャネルスライスと関連するスコアは、チャネルの品質（例えば、より良いチャネル信号雑音比のための高いスコア）、周波数範囲（例えば、周波数バンドのより低い部分であるための高いスコア）及び／又は連続性（例えば、連続したチャネルスライスのための高いスコア）を含むスライスの１つ又は複数の特性の機能であり得る。例えば、チャネルの品質スコアに単独で基づいて割り当てられるチャネルスライスは、非連続性のチャネルを使用する結果をもたらして、潜在的なキャリア成分の分裂に至り得る。
キャリアの集合をサポートする標準仕様と一致するために、それぞれのチャネルスライスは、サポートされる最小のキャリア成分よりも小さくてはいけない。例えば、全ての無線ネットワーク１０２がＬＴＥ技術に基づいて動作する場合、チャネルスライスは、少なくとも１．４ＭＨｚ（ＬＴＥにおいてサポートされる最小のキャリア成分）であるべきである。異なる接続技術を有するネットワークも、バンドに接続可能である。例えば、現在のＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ標準（例えば、ＴＶＷＳバンド上にＷＬＡＮを拡張するための８０２．１１ａｆ）は、少なくとも５ＭＨｚのチャネル化をサポートする。そのように、５ＭＨｚバンド幅のチャネルスライスは、非連続のキャリア集合をサポートするために要求される。限られた数のホワイトスペースを有する都市領域では、この要求は、スペクトラムの非効率／不公平な使用を導く。
例えば、利用可能なスペクトラムを公平且つより良く使用することを向上するために、より細かな粒度のチャネルが望まれ得る。より小さいチャネルスライスのバンド幅を可能にするために、それぞれのＷＬＡＮアクセスポイントに割り当てられるバンド幅は、ＩＥＥＥ８０２．１１標準（例えば、５、１０及び２０ＭＨｚチャネル化及び／又はそれらの集合の組み合わせ）によって規定される普通のチャネルバンド幅よりも小さいであろう。しかし、ＯＦＤＭ信号に伴う大きなピーク対平均出力比（ＰＡＰＲ）を回避するために（高価な増幅器が要求される）、連続したチャネルスライスが好ましいでだろう。従って、同じチャネルを共有する混合したＬＴＥ及びＷＬＡＮ技術を有する異種ネットワーク設定に対して、チャネルスライスは、連続したチャネルスライスがＷＬＡＮに割り当てられる１．４ＭＨｚと同じくらい小さくあり得る。複数のＷＬＡＮ（異なる管理者からの）がチャネルを共有する設定に対して、チャネルスライスは、同じ連続したチャネルの割り当て要求を考慮して、サブキャリアの長さと同じくらい小さくあり得る。
バンド幅の配分及びチャネルの割り当てを用いて、共存の管理を実装する例示の方法が、式（１）〜（５）及びそれらの添付の文章を用いて説明されているが、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の方法が用いられ得ることを認識するだろう。例えば、より詳細に上述したように、管理システム２００のある構成は、あるチャネルが全体の時間セグメントに対してデータを搬送しないように、チャネルを割り当て得る（時分割）。しかし、システム１００のある構成は、時分割に対して十分に適応可能ではないだろう。例えば、無線ネットワーク１０２が異なる管理者によって操作され及び／又は異なる無線接続技術を実装する場合、スケジューリング及び／又は同期は、サポートされないだろう。そのような構成では、式（５）を参照してより詳細に上述したバンド幅の配分の問題は、式（６）を参照して説明されるように、修正され得る。
Figure 2015537464
上記の例では、Ｓは、Ｓ＝Ｂｔｏｔａｌ／ｗ又はスライスの総数であり得る。式（６）では、ｎｕは、スライスの整数がネットワークｕに割り当てられ得るような整数の値だけをとり得る。ｎｕは、ベクトルｎを生成し、ここでベクトルｎは[ｎ１，ｎ２，・・・,ｎ３]と等しい。式（６）は、整数線形問題を示す。線形計画問題である。式（４）に関して説明された緩和された線形計画問題の解法は、式（６）に関して説明された整数線形問題の上限を提供し得る。次に、式（６）は、分枝限定法及び／又は他の数値技術を用いて解かれ得る。
チャネルを割り当てた後、方法３００は、ステップ３０２へ戻って処理を再び始め得る。
再びステップ３１０を参照して、全ての無線ネットワーク１０２が共通して加入していない場合、方法３００はステップ３１２へ進み得る。ステップ３１２では、方法３００は、複数の無線ネットワーク１０２を管理する複数の管理システム２００間でネゴシエーション(交渉)を行う。ネゴシエーションは、複数の管理システム２００間でメッセージ発信を含み得る。例えば、ネットワークはステップ３０８において順序付けられているので、複数の管理サーバが含まれている時にチャネルの割り当てに対するネットワークの順番を知らせる「順序」メッセージが、要求され得る。例えば、これは、ＩＥＥＥ８０２．１９．１標準における管理システム２００間のエンハンスされた「ネゴシエーション情報（ＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）」に含まれ得る。
更なる例として、チャネルの割り当てにおける次のステップは、隣接するネットワークに対して、重複したチャネルスライスが割り当てられていないことを確認することであり得る。そのように、管理システム２００は、他のエンティティが、それに加入するネットワークに対して、ａｃｔｉｖｅＣｈａｎｎｅｌＳｅｔ（下記図５を参照して詳述するように）を計算するように、すでに割り当てられているチャネルのリストを、他の管理システム２００に通知するように構成され得る。次に、これらの無線ネットワーク１０２に対するＲｅｕｓｅＳｅｔ（下記ステップ３１４を参照して詳述するように）が決定され得る。例えば、それぞれの管理システム２００の管理下において、それぞれの無線ネットワーク１０２に対応する割り当てられたチャネルのリストに対するメッセージの交換は、例えば、サポートされた周波数のリスト（ListofSupportedFrequncies：ある実施形態では、最小のチャネルスライス幅パラメータと共に）又は８０２．１９．１標準における同様のデータタイプを用いて、「ネゴシエーション情報」において搬送され得る。ネゴシエーションが終了した後、方法３００はステップ３１４へ進み得る。
再びステップ３０６を参照して、方法３００が、システム１００が分散型環境であると判断した場合、方法３００はステップ３１６へ進み得る。ステップ３１６では、方法３００は、下記図４を参照してより詳細に説明するように、それぞれの無線ネットワーク１０２に対して適切なチャネルスライスを選択させ得る。スライスが選択されると、方法３００は、下記図４を参照してより詳細に説明するように、管理システム３００に変更を通知し得る。管理システム２００が通知を受けると、方法３００はステップ３２０へ進み得る。
ステップ３２０では、方法３００は、下記図４を参照してより詳細に説明するように、所与の無線ネットワーク１０２と関連するデータを更新し得る。このデータが更新されると、方法３００はステップ３２２へ進み得る。ステップ３２２では、方法３００は、更なる無線ネットワーク１０２が解析されるべきであるか否かが決定され得る。そうであれば、方法３００はステップ３１６へ戻り得る。そうでなければ、方法３００はステップ３０２へ戻って再び処理を始める。
ある実施形態では、方法３００のステップは、上記図１〜２を参照して、及び下記図４〜５を参照してより詳細に説明するように、システム１００のいくつか又は全ての構成要素によって実行され得る。例えば、ある構成では、近傍検出エンジン２１０は、隣接する無線ネットワーク１０２に関するデータを収集し且つ報告する役割を果たし得る。他の構成では、これらのステップは、本開示の範囲を逸脱することなく、システム１０の異なる構成要素によって実行され得る。
図３は、方法３００に関してとられた所定の数のステップを開示しているが、方法３００は、図３に示されるこれらのステップよりも多いか又は少ないステップで実行され得る。例えば、ある実施形態では、上記ステップ３１４を参照して詳述されるチャネルの割り当ては、それぞれの無線ネットワーク１０２に対するチャネルの割り当てが設定される時にネゴシエーションが再び訪れ得る反復処理であり得る。また、図３は方法３００を構成する所定の順番のステップを開示するが、方法３００を構成するステップは、任意の適切な順番において完成し得る。例えば、示される方法３００の実施形態では、システム１００が集中型環境であるか否かの決定は、チャネルの割り当ての前且つバンド幅の割り当て後になされる。しかし、ある構成では、環境の決定は、任意の他のステップが実行される前に行われ得る。
図４は、本開示のある実施形態に従って、分散した無線ネットワークシステムのための連続した分配されるチャネルの割り当てのための例示の方法４００のフローチャートを示す。図４は、ネットワークを順序付けること、近傍データを送信すること、バンド幅及びアクティブなチャネルの集合を決定すること、スコアを割り当ててスライスすること、バンド幅の要求を確認すること、及び、更新データを管理システムに通知すること、を含む。
ある実施形態によれば、方法４００は、好ましくはステップ４０２において開始する。本開示の教えることは、様々な構成に実装され得る。そのように、方法４００に対する好ましい初期化ポイント及び方法３００を構成するステップ４０２〜４１６の順番は、選択された実装に依存し得る。一般に、方法４００のステップは、上記図３を参照して詳述したように、方法３００のステップ３１６〜３２２に対応し得る。
ステップ４０２では、方法４００は、上記図１〜３を参照してより詳細に説明したように、様々な無線ネットワーク１０２を順序付ける。ネットワークを順序付けした後、方法４００は、ステップ４０４へ進み得る。ステップ４０４では、方法４００は、それぞれの無線ネットワーク１０２に対して、無線ネットワーク１０２の近傍に関係するデータを、手順に沿った方法で通信し得る。ある実施形態では、これらのデータは、干渉するネットワークのリスト、それらの動作パラメータ、インデックス値を共有するバンド幅、最小のチャネルスライスのバンド幅、再利用集合等、を含み得る。これらのデータを送信した後、方法４００はステップ４０６へ進み得る。
ある分散型環境では、例えば、管理システム２００は、上記図１〜３を参照してより詳細に説明したように、干渉するネットワークについてのレポート（例えば、集中サービスレポート又はＣＸＲｅｐｏｒｔ）を提供し得る。このレポートは、ネットワークの動作周波数、接続技術、干渉レベル等と関係するデータを含み得る。ある実施形態では、レポートは、また、上記図３を参照してより詳細に説明したように、スペクトラム解析エンジン２０６から得られた、推奨バンド幅の値及び／又はバンド幅の共有インデックスを含み得る。これらのデータは、どれくらいのバンド幅が、使用するそれぞれの無線ネットワーク１０２に対して、公平であるか示すものとして使用され得る。
ステップ４０６では、方法４００は、最適なバンド幅及びアクティブなチャネルの集合を決定し得る。例えば、管理システム２００から受け取ったバンド幅ファクタを用いて、それぞれの無線ネットワーク１０２は、効率的なチャネルの使用及び近傍の無線ネットワーク１０２と潜在的に干渉しないことを導くのにどのくらいのバンド幅を使用することができるかを決定し得る。管理システム２００からのバンド幅の情報無しで、それぞれの無線ネットワーク１０２は、局所的にその動作のためのバンド幅、例えばその負荷に関係して、を決定し、その近傍の無線ネットワーク１０２に関する知識を組み込み得る。それぞれの無線ネットワーク１０２は、動作パラメータの決定をして、管理システム２００へデータを送り返し得る。例えば、それぞれの無線ネットワーク１０２は、干渉コストを最小化するか、又は最高のチャネル品質（例えば、貪欲法：ｇｒｅｅｄｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を有するチャネルスライスの集合を選択し得る。そのような貪欲な分散したチャネル割り当ては、潜在的に、２つの隣接する無線ネットワーク１０２間の干渉をもたらし得る。この問題を回避するために、次のユニットタイムに対して、ＣＸＲｅｐｏｒｔが更新される時、それぞれの無線ネットワーク１０２は、より良い決定の生成に導き（例えば強化学習を介して）且つ「直交」チャネル割り当てへ集束し得るその性能と関係するデータを受け取り得る。
最適なバンド幅及びアクティブなチャネルの集合を決定した後、方法４００は、ステップ４０８へ進み得る。ステップ４０８では、方法４００は、アクティブなチャネルの集合内のスライスから最高のスコアを有するスライスを割り当てることを開始し得る。チャンネルのスコアは、上記図１〜３を参照してより詳細に説明される。ある実施形態では、最高のスコアを有するスライスは、上記図１〜３を参照してより詳細に説明されたように、集合ActiveChannelSetu ∩ ReuseSetuからのスライスであり得る。結果として、これらは、最初に割り当てられ得る。ある実施形態では、方法４００は、また、チャネル割り当て処理の一部として、チャネルスライスのバンド幅を選択することを含み得る。例えば、管理システム２００から受け取ったスライスのバンド幅ファクタを用いて、それぞれの無線ネットワーク１０２は、適切なチャネルスライスのバンド幅を決定し得る。例えば、スライスのバンド幅のデータは、管理システム２００からのレポート（例えば、ＣＸＲｅｐｏｒｔ）の一部として受け取られ得る。他の例では、チャネルスライスのバンド幅は、上記図３を参照してより詳細に説明されたように、近傍の無線ネットワーク１０８によってサポートされる最小のキャリア構成要素であるとみなされ得る。
最高のスコアを有するスライスが割り当てられると、方法４００はステップ４１２へ進み得る。ステップ４１２では、方法４００は、全てのバンド幅Ｂｕがネットワークｕに対して割り当てられているか否かが決定され得る。割り当てられている場合、方法４００はステップ４１４へ進み得る。そうでない場合、方法４００はステップ４０８へ戻り得る。より多くのスライスがバンド幅の要求を満たすのに必要である場合、方法４００は、バンド幅の要求が満たされるまで、追加のスライスを選択し得る。
再びステップ４１２を参照して、全てのハンド幅が割り当てられると、方法４００は、ステップ４１４へ進み得る。
ステップ４１４では、方法４００は、ステッ４１６へ進む前に選択されたスライスを、管理システム２００へ通知する。ステップ４１６では、方法４００は、ステッ４１６へ進む前の無線ネットワーク１０２の近傍と関係するデータを更新し得る。ステップ４１６では、方法４００は、追加の無線ネットワーク１０２が更新された近傍のデータを要求しているか否かを決定し得る。ある実施形態では、方法４００は、無線ネットワーク１０２の近傍と関係する更新されたデータを、無線ネットワーク１０２の順番で、次の無線ネットワーク１０２へ送信し得る。データは、無線ネットワーク１０２の集合間を実質的に通過し得る。より多くのネットワークが近傍のデータを要求する場合、方法４００は、ステップ４０４へ戻り得る。近傍のデータを要求するネットワークがない場合、方法４００は、ステップ４０２へ戻り得る。
図４は、方法４００に関してとられた所定の数のステップを開示しているが、方法４００は、図４に示されるこれらのステップよりも多いか又は少ないステップで実行され得る。また、図４は方法４００を構成する所定の順番のステップを開示するが、方法４００を構成するステップは、任意の適切な順番において完成し得る。例えば、示される方法４００の実施形態では、システム１００が集中型環境であるか否かの決定は、チャネルの割り当ての前且つバンド幅の割り当て後になされる。しかし、ある構成では、環境の決定は、任意の他のステップが実行される前に行われ得る。
図５は、本開示のある実施形態に従って、複数の無線ネットワーク１０２を含む例示のシステム１００を示す一例のグラフ５００を示す。図５は、理解を助けることを目的に、共存を管理する図示の例として提供される。本開示の範囲を制限するとは理解されるべきではない。
グラフ５００は、複数の無線ネットワーク１０２を含む。例示のグラフ５００では、システム１００は、１０２Ａ〜１０２Ｆと示される６つの無線ネットワーク１０２を含む。グラフ上のそれぞれのノード間のラインは、そのようなラインで結ばれた２つのノードは、互いに潜在的に干渉しているか否かを示す。例えば、無線ネットワーク１０２Ａ及び１０２Ｂは、潜在的に干渉しているが、一方、無線ネットワーク１０２Ａ及び１０２Ｅは、干渉していない。
上記図１〜４を参照してより詳細に説明された方法論を適用すると、それぞれの無線ネットワーク１０２と干渉するネットワークの集合が設定され得る。また、近傍の再利用集合も、それぞれの無線ネットワーク１０２に対して決定され得る。例えば、これらの集合は、それぞれの例示の無線ネットワーク１０２Ａ〜１０２Ｆに対して下記に列挙される。ここで、それぞれの添え字は、特定の無線ネットワーク１０２を示す文字に対応する。
Ｎ（Ａ）＝｛２，３｝ Ｎ＾（Ａ）＝０
Ｎ（Ｂ）＝｛１，３｝ Ｎ＾（Ｂ）＝０
Ｎ（Ｃ）＝｛１，２，４，６｝ Ｎ＾（Ｂ）＝｛４，６｝
Ｎ（Ｄ）＝｛３，５｝ Ｎ＾（Ｂ）＝｛５｝
Ｎ（Ｅ）＝｛４｝ Ｎ＾（Ｂ）＝０
Ｎ（Ｆ）＝｛３｝ Ｎ＾（Ｂ）＝０
上記図１〜４を参照して詳述したように、これは、再利用のペアの集合の決定を許容し得る。無線ネットワーク１０２Ｃから、再利用のペアの集合は、（４，１），（４，２），（６，１），（６，２）であることが決定され得る。同様に、無線ネットワーク１０２Ｄから、集合は、（５，３）を含むように拡張され得る。
次に、上記図１〜４を参照して詳述したように、再利用のペアの集合は、バンド幅の最適化の問題に適用され得る。例えば、これは、ネットワークへ配分される総バンド幅及び再利用の部分集合に属さない近傍によって制約を受けると共に、上記図１〜４を参照してより詳細に説明された公平性ファクタによって制約を受けるスペクトラムの利用を最大化し得る。
最大化の問題を開始して、上述した再利用の部分集合、及び、６ＭＨｚと見なされるＢｔｏｔａｌ、それぞれの無線ネットワーク１０２Ａ〜１０２Ｆに対するバンド幅は、この例において次のように決められ得る。
ＢＡ＝２ ＢＢ＝２ ＢＣ＝２
ＢＤ＝３ ＢＥ＝３ ＢＦ＝４
無線ネットワーク１０２Ｄ、１０２Ｅの場合、これらのノードにおける総バンド幅は、６ＭＨｚよりも大きく、割り当てられるバンド幅は、従って制約を受ける。これらの数を一緒に合計することは、総バンド幅の値である１６を与えて、スペクトラムの再利用の値である１６／６を許容する。当業者は、この再利用の値は先行する解決法の改善であることを認識し得る。
次に、チャネルの配分問題に移って、それぞれが１ＭＨｚの６つのスライス（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと示される）とみなされ、グラフ５００は、無線ネットワーク１０２Ａ〜１２Ｆ間の例示のスライスを提供し得る。下記の例示の計算では、上記図１〜４を参照してより詳細に説明されたＡｃｔｉｖｅＣｈａｎｎｅｌＳｅｔは、Ａｕと示され、ここで、「ｕ」は、参照される特定の無線ネットワーク１０２を示す。同様に、上記図１〜４を参照して詳述されたＲｅｕｓｅＳｅｔはＲｕと示され、及び上記図１〜４を参照してより詳細に説明されたＣｈａｎｎｅｌＳｌｉｃｅｓＡｌｌｏｃａｔｅｄは、Ｃｕと示され得る。提供される例では、無線ネットワーク１０２Ａ〜１２Ｆは、下記のように順序付けられている：１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｄ，１０２Ｃ，１０２Ｅ，１０２Ｆ。
102A: AA = ｛a,b,c,d,e,f｝ => CA = ｛a,b｝
RA = 0
102B: AB = ｛c,d,e,f｝ => CB = ｛c,d｝
RB = 0
102D: AD = ｛a,b,c,d,e,f｝ => CD = ｛a,b,c｝
RD = ｛a,b,c,d｝
102C: AC = ｛e,f｝ => CC = ｛e,f｝
RC = 0
102E: AE = ｛d,e,f｝ => CE = ｛d,e,f｝
RE = ｛e,f｝
102F: AF = ｛a,b,c,d｝ => CF = ｛a,b,c,d｝

Claims (24)

  1. 共有されるスペクトラム上で動作するように構成された複数の無線ネットワーク間の共存を管理するための管理システムであって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサと通信可能に接続される近傍検出エンジンであって、それぞれの前記複数の無線ネットワークについての複数のデータを収集するように構成された近傍検出エンジンと、
    前記プロセッサと通信可能に接続される負荷解析エンジンであって、それぞれの前記複数の無線ネットワークと関係する負荷レベルを決定するように構成された負荷解析エンジンと、
    前記プロセッサと通信可能に接続されるスペクトラム解析エンジンであって、少なくとも前記負荷レベルに基づいているバンド幅割り当て値を決定するように構成されたスペクトラム解析エンジンと、
    前記プロセッサと通信可能に接続されるチャネルスライスエンジンであって、前記複数の無線ネットワーク間に複数のチャネルスライスを割り当てるように構成されたチャネルスライスエンジンと、
    を備えるシステム。
  2. 前記複数のチャネルスライスの割り当ては、少なくとも、それぞれの前記複数のチャネルスライスと関係するスコアに基づいている請求項１に記載のシステム。
  3. 前記チャネルスライスエンジンは、更に、第２管理システムと、管理責任を交渉するように構成される請求項１に記載のシステム。
  4. 前記チャネルスライスエンジンは、更に、少なくとも、前記複数の無線ネットワークの順番リスト、有効なチャネルスライスのリスト、及び近傍の再利用集合内のチャネルスライスのリストを通信することによって、管理責任を交渉するように構成される請求項３に記載のシステム。
  5. 前記スペクトラム解析エンジンは、更に、再利用可能な１つ又は複数の前記複数のチャンネルスライスを含む近傍の再利用部分集合を識別するように構成される請求項１に記載のシステム。
  6. バンド幅割り当て値は、少なくとも、前記複数のチャンネルスライスの部分集合に割り当てられる総バンド幅によって制約され、前記部分集合は前記近傍の再利用部分集合の要素ではないチャネルスライスを含む請求項５に記載のシステム。
  7. 前記チャネルスライスエンジンは、前記複数のチャンネルスライスの部分集合間に複数のチャネルのチャネルスライスを時系列方法で割り当てることにより、前記複数の無線ネットワーク間に前記複数のチャネルスライスを割り当てるように構成される請求項１に記載のシステム。
  8. 前記管理システムは、ＩＥＥＥ８０２．１９．１標準と互換性を有する請求項１に記載のシステム。
  9. 共有されるスペクトラム上で動作するように構成された複数の無線ネットワーク間の共存を管理するシステムであって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサと通信可能に接続される近傍検出エンジンであって、それぞれの前記複数の無線ネットワークと関係する複数のデータを収集するように構成された近傍検出エンジンと、
    前記プロセッサと通信可能に接続される負荷解析エンジンであって、それぞれの前記複数の無線ネットワークと関係する負荷レベルを決定するように構成された負荷解析エンジンと、
    前記プロセッサと通信可能に接続されるスペクトラム解析エンジンであって、少なくとも前記負荷レベルに基づいているバンド幅割り当て値を決定するように構成されたスペクトラム解析エンジンと、
    を有する管理システムと、
    前記複数の無線ネットワークの内の一の無線ネットワークであって、
    それぞれの前記複数の無線ネットワークと関係する前記複数のデータを受け取り、
    前記バンド幅割り当て値を受け取り、
    前記一の無線ネットワークと関係する複数のチャネルスライスを割り当てるように構成される一の無線ネットワークと、
    を備えるシステム。
  10. 前記一の無線ネットワークは、更に、前記複数のチャネルスライスの割り当てと関係する複数のデータを、前記管理システムへ通信するように構成される請求項９に記載のシステム。
  11. 前記複数のチャネルスライスの割り当ては、少なくとも、それぞれの前記複数のチャネルスライスと関係するスコアに基づいている請求項９に記載のシステム。
  12. 前記チャネルスライスエンジンは、更に、第２管理システムと、管理責任を交渉するように構成される請求項９に記載のシステム。
  13. 前記チャネルスライスエンジンは、更に、少なくとも、前記複数の無線ネットワークの順番リスト、有効なチャネルスライスのリスト、及び近傍の再利用集合内のチャネルスライスのリストを通信することによって、管理責任を交渉するように構成される請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記一の無線ネットワークは、更に、再利用可能な１つ又は複数の前記複数のチャンネルスライスを含む近傍の再利用部分集合を識別するように構成される請求項９に記載のシステム。
  15. バンド幅割り当て値は、少なくとも、前記複数のチャンネルスライスの部分集合に割り当てられる総バンド幅によって制約され、前記部分集合は前記近傍の再利用部分集合の要素ではないチャネルスライスを含む請求項１４に記載のシステム。
  16. 前記管理システムは、ＩＥＥＥ８０２．１９．１標準と互換性を有する請求項９に記載のシステム。
  17. 共有されるスペクトラム上で動作するように構成された複数の無線ネットワーク間の共存を管理する方法であって、
    それぞれの前記複数の無線ネットワークについての複数のデータを収集することと、
    それぞれの前記複数の無線ネットワークと関係する負荷レベルを決定することと、
    少なくとも前記負荷レベルに基づいているバンド幅割り当て値を決定することと、
    前記複数の無線ネットワーク間に複数のチャネルスライスを割り当てることと、
    を備える方法。
  18. 前記複数のチャネルスライスを割り当てることは、割り当てることが、少なくとも、それぞれの前記複数のチャネルスライスと関係するスコアに基づいている請求項１７に記載の方法。
  19. 更に、第２管理システムと、管理責任を交渉することを備える請求項１７に記載の方法。
  20. 管理責任を交渉することは、前記複数の無線ネットワークの順番リスト、有効なチャネルスライスのリスト、及び近傍の再利用集合内のチャネルスライスのリストを通信することを備える請求項１９に記載の方法。
  21. 更に、再利用可能な１つ又は複数の前記複数のチャンネルスライスを含む近傍の再利用部分集合を識別することを備える請求項１７に記載の方法。
  22. バンド幅割り当て値は、少なくとも、前記複数のチャンネルスライスの部分集合に割り当てられる総バンド幅によって制約され、前記部分集合は前記近傍の再利用部分集合の要素ではないチャネルスライスを含む請求項２１に記載の方法。
  23. 前記複数の無線ネットワーク間に前記複数のチャネルスライスを割り当てることは、前記複数のチャンネルスライスの部分集合間に複数のチャネルのチャネルスライスを時系列方法で割り当てることを備える請求項１７に記載の方法。
  24. 前記方法は、ＩＥＥＥ８０２．１９．１標準と互換性を有する請求項１７に記載の方法。
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