JP6324686B2 - 通信システムを動作させるためのサーバ及び方法 - Google Patents

Description

本発明の分野は概して通信システムに関し、具体的には通信システムを動作させるためのサーバ及び方法に関する。

少なくとも一部の既知の通信システムは、複数の機器を通信可能に互いに連結させること、及び／又は機器をインターネットのようなネットワークに通信可能に連結することを可能にする、無線アクセスポイントのようなネットワークアクセスポイントを含んでいる。建造物又は別の場所において、携帯電話、組込コントローラ、モバイルコンピューティングインフラストラクチャのコンピューティング装置、及び／又は他のコンピューティグ装置といった多数の機器が、互いに及び／又は他のシステムと無線通信する場合がある。このような機器は極めて大量の無線周波数信号を生成し、このような信号により機器の信号間に干渉が生じうる。このような干渉は、その場所において各機器が利用可能な帯域幅の量を低減させうる。特定の状況においては、干渉により機器が他の機器と通信できなくなる。

一態様では、コンピュータで実行可能な複数の命令を格納するように構成された記憶装置と、前記記憶装置に連結されたプロセッサとを含むサーバが提供される。プロセッサがコンピュータで実行可能な複数の命令を実行するとき、プロセッサは、ある場所において利用可能な周波数のスペクトルを経時的に決定し、所定の期間にわたって利用可能なスペクトルへのアクセス要求をワイヤレス機器から受信するようにプログラミングされる。プロセッサは、さらに、スペクトル内で所定の期間にわたってワイヤレス機器が使用するために利用可能な周波数帯域を選択し、選択された周波数帯域の使用許可メッセージをワイヤレス機器に送信するようにプログラミングされる。

有利には、プロセッサは、さらに、第１のサービスレベルでの動作要求をワイヤレス機器から受信するようにプログラミングされる。

有利には、プロセッサは、さらに、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能であるかどうかを決定するようにプログラミングされる。

有利には、プロセッサは、さらに、十分なスペクトルが利用可能であるという決定が行われた場合に、利用可能なスペクトル内で、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作することを可能にする周波数帯域を選択するようにプログラミングされる。

随意で、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能でないという決定が行われた場合に、プロセッサは、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルより低い第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能であるかどうかを決定するようにプログラミングされる。好ましくは、ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能でないという決定が行われた場合に、プロセッサは、さらに、ワイヤレス機器にエラーメッセージを送信するようにプログラムされる。好ましくは、ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能であるという決定が行われた場合に、プロセッサは、さらに、そのようなスペクトル内で、ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作することを可能にする周波数帯域を選択するようにプログラミングされる。

有利には、プロセッサは、さらに、この場所において利用可能なテレビジョン放送帯の周波数のスペクトルを経時的に決定するようにプログラミングされる。

有利には、データベースをサーバに通信可能に連結することができ、プロセッサは、さらに、前記データベースからデータを受信することにより、この場所において利用可能なスペクトルを決定するようにプログラミングされる。好ましくは、サーバは、所定の期間にわたってワイヤレス機器が使用する選択された周波数帯域を反映させるために、データベースを更新するように構成される。

別の態様では、通信システムを動作させる方法が提供され、この方法は、ある場所において利用可能な周波数のスペクトルを経時的に決定することと、所定の期間にわたって利用可能なスペクトルへのアクセス要求をワイヤレス機器から受信することと、通信システム内部のプロセッサにより、前記スペクトル内で、所定の期間にわたってワイヤレス機器が使用するために利用可能な周波数帯域を選択することと、前記選択された周波数帯域の使用許可メッセージをワイヤレス機器に送信することとを含む。

有利には、方法は、第１のサービスレベルでの動作要求をワイヤレス機器から受信することをさらに含む。

有利には、方法は、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能であるかどうかを決定することをさらに含む。

有利には、方法は、十分なスペクトルが利用可能であるという決定が行われた場合に、利用可能なスペクトル内で、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作することを可能にする周波数帯域を選択することをさらに含む。

随意で、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能でないという決定が行われた場合に、方法は、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルより低い第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能であるかどうかを決定することをさらに含む。好ましくは、ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能でないという決定が行われた場合に、前記方法は、ワイヤレス機器にエラーメッセージを送信することをさらに含む。好ましくは、ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能であるという決定が行われた場合に、方法は、そのようなスペクトル内で、ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作することを可能にする周波数帯域を選択することをさらに含む。

有利には、利用可能な周波数のスペクトルを決定することは、同場所において利用可能なテレビジョン放送帯の周波数のスペクトルを経時的に決定することを含む。

有利には、方法は、データベースからデータを受信することにより、この場所において利用可能なスペクトルを決定することをさらに含む。好ましくは、方法は、所定の期間にわたってワイヤレス機器が使用する選択された周波数帯域を反映させるためにデータベースを更新することをさらに含む。

上述のフィーチャ、機能及び利点は、様々な実施形態において独立に実現することが可能であるか、さらに別の実施形態において組み合わせることが可能である。これらの実施形態について、以下の説明及び添付図面を参照してさらに詳細に説明する。

複数のワイヤレス機器を含む例示的な通信システムを示している。 図１に示す通信システムに使用される例示的なワイヤレス機器のブロック図である。 図１のシステムにより実行される通信システムを動作させる例示的な方法のフロー図である。 図１に示すシステムにより実行される、図１に示すワイヤレス機器用の接続性プランを決定する例示的方法のフロー図である。

図１は、例示的な通信システム１００のブロック図である。この例示的実施形態では、通信システム１００は、基地局１０２と、スペクトル管理システム１０４と、通信ネットワーク１０６と、一又は複数のワイヤレス機器１０８とを含んでいる。一実施形態では、通信システム１００は無線ネットワーク１１０も含んでいる。この例示的実施形態では、スペクトル管理システム１０４、通信ネットワーク１０６、ワイヤレス機器１０８、及び無線ネットワーク１１０は、ある場所１１２（例えば工場又は別の建造物）の内部に位置している。別の構成では、スペクトル管理システム１０４、通信ネットワーク１０６、ワイヤレス機器１０８、及び／又は無線ネットワーク１１０、並びに／或いはこれらのコンポーネントは、通信システム１００が本明細書に記載のように機能することができる他のいずれかの場所に位置している。別の実施形態では、通信システム１００は、基地局１０２を含まないアドホックシステムである。

この例示的実施形態では、基地局１０２は、通信システム１００全体に無線信号を送信する送電塔を含んでいる。基地局１０２は、場所１１２の外部に位置しているが、場所１１２が基地局１０２の送信範囲内にあるような位置にある。この例示的実施形態では、基地局１０２は、一又は複数のテレビジョン（ＴＶ）放送帯の周波数内部で無線信号を送信する。ＴＶ放送帯は、一般に、法令によって予め定められており、例えば、約５４メガヘルツ（ＭＨｚ）〜約６９８ＭＨｚの周波数を含みうる。具体的には、ＴＶ放送帯は、約５４ＭＨｚ〜約７２ＭＨｚ、約７６ＭＨｚ〜約８８ＭＨｚ、約１７４ＭＨｚ〜約２１６ＭＨｚ、約４７０ＭＨｚ〜約６０８ＭＨｚ、及び／又は約６１４ＭＨｚ〜約６９８ＭＨｚの周波数を含みうる。別の構成では、基地局１０２は、規制帯域及び／又は産業科学医療用（ＩＳＭ）バンドを含む適切な無線周波数帯域内で無線信号を送信する。

スペクトル管理システム１０４は、サーバ１１４、データベース１１６、及び少なくとも一つのスペクトルセンサ１１８を含んでいる。サーバ１１４は、少なくとも一つのプロセッサ１２０、少なくとも一つの記憶装置１２２、及び少なくとも一つの通信装置１２４を含んでいる。

プロセッサ１２０は、一又は複数のシステム及びマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジック回路（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び本明細書に記載の機能を実行できる他のいずれかの回路を含む任意の適切なプログラマブル回路を含む。上述の例は典型例にすぎず、したがって、「プロセッサ」という用語の定義及び／又は意味をいかなる意味でも限定するものでない。

記憶装置１２２は、限定しないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、固体状態ドライブ、ディスケット、フラッシュドライブ、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、及び／又はいずれかの適切なメモリといったコンピュータで読込可能な記憶媒体を含む。この例示的実施形態では、記憶装置１２２は、プロセッサ１２０によって実行されてプロセッサ１２０が本明細書に記載の機能を実行することを可能にするデータ及び／又は命令を含む（すなわち、プロセッサ１２０は命令によってプログラミングされる）。

通信装置１２４は、限定しないが、ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）、ネットワークアダプタ、トランシーバ、一般加入電話網（ＰＳＴＮ）インターフェースコントローラ、又は通信システム１０が本明細書に記載のように動作することを可能にする他のいずれかの通信装置を含むことができる。通信装置１２４は、いずれかの適切な通信プロトコルを使用して、通信ネットワーク１０６、データベース１１６、及び／又はスペクトルセンサ１１８に接続している。この例示的実施形態では、通信ネットワーク１０６及び通信装置１２４は有線のイーサネットプロトコルを使用している。

この例示的実施形態では、データベース１１６は、時間に関して場所１１２内で利用可能な周波数のスペクトルのリストを表すデータを格納している。加えて、データベース１１６は、ワイヤレス機器１０８のような、場所１１２内のスペクトルを使用する機器のリストを格納する。この例示的実施形態では、データベース１１６に格納されたデータは、利用可能なスペクトル及び／又はスペクトルを使用する機器についての新規データが受信されると継続的に更新される。したがって、データベース１１６は、時間に関して場所１１２内で利用可能なスペクトルの時空相関を含んでいる。

この例示的実施形態では、スペクトルセンサ１１８は、様々な周波数において存在する電磁放射の量及び／又は干渉の量を検出及び／又は測定するセンサである。スペクトルセンサ１１８は、各周波数における放射の量又は振幅を示す出力を供給する。このような出力は、ある場所における周波数のスペクトル内での「ホワイトスペース」の量、或いは利用可能なスペクトル又は周波数を決定するために使用される。本明細書において使用される「ホワイトスペース」、「未使用の周波数又はスペクトル」、及び「利用可能な周波数又はスペクトル」という用語は、電磁放射の振幅（例えば、無線周波数信号の振幅）が所定の閾値を下回っている一又は複数の周波数、或いは周波数帯域を意味する。このような閾値は、ユーザが設定しても、外部装置によって設定された閾値であってもよい。

通信ネットワーク１０６は、サーバ１１４、データベース１１６、及び／又はスペクトルセンサ１１８をまとめて通信可能に連結するネットワーク１０６である。この例示的実施形態では、通信ネットワーク１０は有線のイーサネットネットワークである。別の構成では、通信ネットワーク１０６は、通信システム１００が本明細書に記載のように機能することを可能にする他のいずれかの有線又は無線のネットワークとすることができる。

この例示的実施形態では、無線ネットワーク１１０は、場所１１２の少なくとも一部に延びる無線イーサネットネットワークである。一実施形態では、無線ネットワーク１１０は、約９００メガヘルツ（ＭＨｚ）、２．４ギガヘルツ（ＧＨｚ）、及び／又は約５ＧＨｚの信号周波数を使用して動作する。別の構成では、ブルートゥース、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）、及び／又は携帯電話データネットワークなどの、通信システム１００が本明細書に記載のように機能することを可能にするいずれかの無線通信周波数及び／又はプロトコルを使用することができる。この例示的実施形態では、無線ネットワーク１１０により、ワイヤレス機器１０８が、互いに、場所１１２内の他の機器又はシステムと、並びに／或いはインターネット又はイントラネットに接続された他の機器及び／又はシステムと通信することができる。例えば、一実施形態では、無線ネットワーク１１０は通信ネットワーク１０６に連結される。

ワイヤレス機器１０８は、他の機器と無線通信できるいずれかのコンピューティング装置を含むことができる。例えば、ワイヤレス機器１０８は、スマートホン、タブレット型コンピューティング装置、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、及び／又は通信システム１００が本明細書に記載のように機能することを可能にする他のいずれかの機器を含むことができる。この例示的実施形態では、ワイヤレス機器１０８は、少なくとも部分的に一又は複数のＴＶ放送帯周波数を使用して通信するモバイル機器である。いくつかの実施形態では、ワイヤレス機器１０８は、直接的に、或いは一又は複数のネットワーク（例えば、無線ネットワーク１１０、及び／又は通信ネットワーク１０６）により間接的に、他の機器又はシステム（例えば、サーバ１１４）と通信する。さらに、この例示的実施形態では、ワイヤレス機器１０８は、一又は複数のＴＶ放送帯周波数を使用して基地局１０２と通信する。別の構成では、ワイヤレス機器１０８は、規制帯域及び／又はＩＳＭ帯域を含むいずれかの適切な無線周波数帯域を使用して、無線信号を他のワイヤレス機器１０８、及び／又は基地局１０２に送信する。

図２は、通信システム１００（図１参照）に使用される例示的なワイヤレス機器１０８のブロック図である。この例示的実施形態では、ワイヤレス機器１０８は、プロセッサ２０２と、記憶装置２０４と、無線ネットワークトランシーバ２０６と、ＴＶ放送帯トランシーバ２０８と、有線ネットワークトランシーバ２１０とを含んでいる。別の構成では、ワイヤレス機器１０８は、有線ネットワークトランシーバ２１０及び／又は無線ネットワークトランシーバ２０６を含まなくてもよい。ワイヤレス機器１０８は、本明細書ではＴＶ放送帯トランシーバ２０８を含むものとして記載されているが、ワイヤレス機器１０８が本明細書に記載のように機能することを可能にするいずれかの周波数帯域内で無線信号を同報通信及び受信するあらゆるトランシーバを使用することができる。

プロセッサ２０２は、一又は複数のシステム及びマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジック回路（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び本明細書に記載の機能を実行できる他のいずれかの回路を含む任意の適切なプログラマブル回路を含む。上述の例は典型例にすぎず、したがって、「プロセッサ」という用語の定義及び／又は意味をいかなる意味でも限定するものでない。

記憶装置２０４は、限定しないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、固体状態ドライブ、ディスケット、フラッシュドライブ、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、及び／又はいずれかの適切なメモリといったコンピュータで読込可能な記憶媒体を含む。この例示的実施形態では、記憶装置２０４は、プロセッサ２０２によって実行されてプロセッサ２０２が本明細書に記載の機能を実行することを可能にするデータ及び／又は命令を含む（すなわち、プロセッサ２０２は命令によってプログラミングされる）。

この例示的実施形態では、無線ネットワークトランシーバ２０６は、無線ネットワーク１１０と通信する無線イーサネットトランシーバである。一実施形態では、ワイヤレス機器１０８は、無線ネットワーク１１０及び／又は通信ネットワーク１０６を介してサーバ１１４と通信する。別の実施形態では、ワイヤレス機器１０８はサーバ１１４と直接通信するか、又は無線ネットワーク１１０をバイパスする通信ネットワーク１０６を介してサーバ１１４と通信する。

ＴＶ放送帯トランシーバ２０８は、ＴＶ放送帯周波数を使用してワイヤレス機器１０８が他の機器又はシステムと通信することを可能にする。例えば、ワイヤレス機器１０８は、一又は複数のＴＶ放送帯周波数を使用して基地局１０２と通信し、基地局１０２に通信可能に連結された他の機器間でデータを送信及び／又は受信することができる。

この例示的実施形態では、有線ネットワークトランシーバ２１０は有線イーサネットトランシーバである。有線ネットワークトランシーバ２１０は、通信ネットワーク１０６に連結されて、例えばワイヤレス機器１０８がサーバ１１４と通信することを可能にする。

図３は、通信システム（例えば、通信システム１００、図１参照）を動作させる例示的な方法３００のフロー図である。この例示的実施形態では、方法３００は、本明細書に記載の機能を実行するようにサーバ１１４（すなわち、プロセッサ１２０）をプログラミングするコンピュータで実行可能な複数の命令内で実現される。したがって、この例示的実施形態では、方法３００はプロセッサ１２０によって実行される。

この例示的実施形態では、サーバ１１４はワイヤレス機器（例えば、ワイヤレス機器１０８、図１参照）から接続要求を受信する（３０２）。具体的には、ワイヤレス機器１０８は、場所１１２（図１参照）内に入ったとき、又は場所１１２に入った後のある時点で、サーバ１１４に対し、別の機器との通信に使用するために、場所１１２内の無線スペクトルへのアクセス要求を送信する。例えば、ワイヤレス機器１０８は、サーバ１１４に対し、所望の期間（本明細書では、「所望の通信セッション期間」、又は「所望のセッション期間」ともいう）に場所１１２内でＴＶ放送帯の一部にアクセスするための要求を送信する。

サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が無線スペクトルへのアクセスを許可されているかどうかを決定する（３０４）。例えば、サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が、場所１１２及び／又は無線スペクトルについて許可されている機器のリストに含まれているかどうかを決定するために、データベース１１６（図１参照）又は別の機器にアクセスする。サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が場所１１２内で無線スペクトルへアクセスすることを許可されていないと決定した場合、ワイヤレス機器１０８に対し、ワイヤレス機器１０８が許可されていないことを示すエラーメッセージを送信する（３０６）。しかしながら、ワイヤレス機器１０８が場所１１２内で無線スペクトルへアクセスすることを許可されている場合、サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８の接続性プランを決定する（３０８）。これについて後述で詳細に説明する。

図４は、所望の期間にわたって場所１１２（図１参照）内の無線スペクトルにアクセスするためにワイヤレス機器（例えば、ワイヤレス機器１０８）の接続性プランを決定する例示的な方法３０８のフロー図である。この例示的実施形態では、方法３０８は、本明細書に記載の機能を実行するようにサーバ１１４（すなわち、プロセッサ１２０）をプログラミングするコンピュータで実行可能な複数の命令内で実現される。したがって、この例示的実施形態では、方法３０８はプロセッサ１２０によって実行される。

この例示的実施形態では、ワイヤレス機器１０８によって要求されたサービスレベル（例えば、サービス品質（ＱｏＳ））を決定するために、ワイヤレス機器１０８に対して要求が送信される（４０２）。例えば、ワイヤレス機器１０８によって要求されたサービスレベルは、最小帯域幅、最小呼び出し時間、優先順位、ジッタ又は干渉の最大量、所望の通信セッションの期間、並びに／或いはワイヤレス機器１０８から、又はワイヤレス機器によって送信されるトラフィック（又はデータ）形態の他のいずれかの側面を含むか、或いは特定する。サーバ１１４は要求されたサービスレベルを表すデータをワイヤレス機器１０８から受信する（４０４）。一実施形態では、サーバ１１４は、例えば要求されたサービスレベルを決定するために、無線ネットワーク１１０及び／又は通信ネットワーク（図１参照）を介してワイヤレス機器１０８と通信する。

サーバ１１４は、ワイヤレス機器の場所（すなわち、場所１１２）において利用可能なスペクトルを決定する（４０６）。具体的には、サーバ１１４は、場所１１２におけるＴＶ放送帯内でのホワイトスペース、又は利用可能なスペクトルを、データベース１１６にアクセスすることにより、経時的に（例えば、一又は複数の現在の及び／又は未来の通信セッションの間）決定する。この例示的な実施形態では、サーバ１１４は、データベース１１６に登録された、場所１１２内において現在一又は複数のスペクトルにアクセスする機器、及び／又は未来のある時点で一又は複数のスペクトルにアクセスすることが予想される機器のリストを決定するために、データベース１１６を参照する。

特定の一実施形態では、サーバ１１４は、登録された機器に予想される経時的スペクトル使用に基づき、及び他の機器に測定及び／又は予測されるスペクトルの使用に基づき、及び／又は場所１１２におけるスペクトルの使用履歴に基づき、時間に関してスペクトルの地理空間的使用を決定する。サーバ１１４は、セッションの所望の期間に基づき、及び通信セッションの期間中に利用可能と予想される周波数帯域の決定にもとづき、通信セッションに利用可能なスペクトルを決定する。

ワイヤレス機器１０８、或いは他の登録機器又は未登録機器は、場所１１２内で移動することができ、及び／又は場所１１２を出入りすることができる。したがって、サーバ１１４は、場所１１２におけるワイヤレス機器１０８及び／又は他の機器へ移動性プロファイルを関連付けるか、又はワイヤレス機器１０８及び／又は他の機器の移動性プロファイルを決定する。移動性プロファイルには、例えば、場所１１２の第１の領域内でワイヤレス機器１０８が使用可能な第１の周波数帯域、及び場所１１２の第２の領域内へワイヤレス機器１０８が移動する場合にワイヤレス機器１０８が使用可能な第２の周波数帯域が含まれる。

さらに、この例示的実施形態では、サーバ１１４は、要求されるサービスレベルで利用可能なスペクトルがあるかどうかを決定する（４０８）。例えば、一実施形態では、サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が要求された期間中要求されるサービスレベルで動作可能であるために、スペクトルの未使用部分内で十分な帯域幅が利用可能であるかどうかを決定する。サーバ１１４は、要求されたサービスレベル及び時間において十分なスペクトルが利用可能であると判断した場合、ワイヤレス機器１０８が要求されたサービスレベルで動作することを可能にする周波数帯域をスペクトル内で選択する（４１０）。

サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が選択された周波数帯域で動作することを可能にする許可メッセージをワイヤレス機器１０８に送信する（４１２）。さらに、サーバ１１４は、データベース１１６内の、このスペクトルを使用する機器のリスト（すなわち、選択された周波数帯域を使用する機器のリスト）にワイヤレス機器１０８を追加する。したがって、サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が使用している選択された周波数帯域を反映させて、スペクトルのこの部分を他の機器が利用できないように、データベース１１６を更新する。

反対に、要求されたサービスレベルにおいて十分なスペクトルが利用可能でないと判断した場合、サーバ１１４は、それよりも低いサービスレベルで十分なスペクトルが利用可能であるかどうかを決定する（４１４）。低いサービスレベルにおいて十分なスペクトルが利用可能でない場合、サーバ１１４は、場所１１２にはワイヤレス機器１０８が利用できる十分なスペクトルがないことを示すエラーメッセージをワイヤレス機器１０８に送信する（４１６）。

低いサービスレベルにおいて十分なスペクトルが利用可能であると判断した場合、サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が低いサービスレベルで動作することを可能にする周波数帯域を選択する（４１８）。サーバ１１４は、選択された周波数帯域で動作するための許可メッセージをワイヤレス機器１０８に送信する（４１２）。加えて、サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が使用している選択された周波数帯域を反映させて、通信セッションの間にスペクトルのこの部分を他の機器が利用できないように、データベース１１６を更新する。

一実施形態では、サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が通信セッションの異なる部分で使用するための複数の周波数帯域を選択することができる。例えば、第１の周波数帯域が、所望の通信セッションの第１の部分では利用可能であるが、所望の通信セッションの第２の部分では利用可能でない場合、且つ第２の周波数帯域が、第２の部分では利用可能であるが、第１の部分では利用可能でない場合、サーバ１１４は、ワイヤレス機器１０８が第１の部分では第１の周波数帯域を使用し第２の部分では第２の周波数帯域を使用することを選択し、それを可能にする。

本明細書に記載される方法とシステムの技術的効果には、少なくとも以下の一つ、すなわち：（ａ）ある場所において利用可能な周波数のスペクトルを経時的に決定すること、（ｂ）所定の期間にわたって利用可能な周波数のスペクトルへのアクセス要求をワイヤレス機器から受信すること、（ｃ）通信システム内部のプロセッサにより、あるスペクトル内で、所定の期間にわたってワイヤレス機器が使用するために利用可能な周波数帯域を選択すること、並びに（ｄ）選択された周波数帯域の使用許可メッセージをワイヤレス機器に送信することの一つが含まれる。

本明細書に記載の実施形態により、ＴＶ放送帯周波数、又は別の適切な周波数帯域を使用して一又は複数のワイヤレス機器に無線アクセスを提供するために使用される効率的且つロバストな通信システムが提供される。サーバは、ある場所において、ＴＶ放送帯（又は別の帯域）内で利用可能なスペクトルの使用を経時的に管理する。サーバは、ワイヤレス機器から要求を受信して、同ワイヤレス機器が要求された期間又は時間の間、この場所において同スペクトルを使用することを許可されているかどうかを決定する。サーバは、要求された期間に使用するために利用可能なスペクトルの一又は複数の部分も決定する。ワイヤレス機器は、所望のサービスレベルでのスペクトルへのアクセス要求を送信する。サーバは、ワイヤレス機器が所望のサービスレベルで動作することを可能にするために十分なスペクトルが利用可能であるかどうかを決定し、利用可能なスペクトル内で周波数帯域を選択する。サーバは、ワイヤレス機器が所望のサービスレベルで選択された周波数帯域を使用することを可能にする許可メッセージをワイヤレス聞きに送信する。ワイヤレス機器が所望のサービスレベルで動作することを可能にするために十分なスペクトルが利用可能でない場合、サーバは、もっと低いサービスレベルにおいてワイヤレス機器を動作させるために十分なスペクトルが利用可能であるかどうかを決定する。低いサービスレベルで動作するために十分なスペクトルが利用可能でない場合、サーバはワイヤレス機器にエラーメッセージを送信する。しかしながら、ワイヤレス機器を低いサービスレベルで動作させるために十分なスペクトルが利用可能である場合、サーバは、低いサービスレベルで使用される周波数帯域を選択し、選択された周波数帯域を使用するための許可メッセージをワイヤレス機器に送信する。したがって、サーバは、ある場所において利用可能なＴＶ放送帯スペクトル（又は別の帯域）を効率的に管理し、複数のワイヤレス機器がＴＶ放送帯にアクセスすることを可能にする。

通信システムを動作させるためのサーバ及び方法の例示的実施形態について、上記に詳細に記載した。このサーバ及び方法は、本明細書に記載されている具体的な実施形態に限定されることはなく、むしろ、サーバのコンポーネント及び／又は方法のステップは、本明細書に記載されている他のコンポーネント及び／又はステップから分離されて独立に使用可能である。さらに、開示された工程及び／又はコンポーネントは、他のシステム、方法、及び／又はネットワークと組み合わせて定義又は使用することもでき、本明細書に記載のような通信システムのみを用いた実施に限定されない。

本明細書に記載のシステムは、本発明のいずれかの態様の使用範囲又は機能性に関してどのような限定も示唆しない。加えて、本明細書に記載のシステムは、例示的な動作環境に示されたコンポーネントのいずれか一つ又は組み合わせに関して、どのような依存性又は要件も有していないと理解するべきである。

ここに図示して説明した本発明の実施形態の工程の実行又は実施の順序は、別途特定されていない限り、必須ではない。すなわち、別途特定されていない限り、それら工程はどのような順序で実施されてもよく、また、本発明の実施形態は、本明細書に記載されている工程より多い又は少ない工程を含んでもよい。例えば、特定の工程を、別の工程の前に、別の工程と同時に、又は別の工程の後で実行又は実施することは、本発明の態様の範囲内と考慮される。

種々の実施形態の具体的なフィーチャが一部の図面には示されて他の図面には示されないことがあるが、このような図解は便宜的に行われているにすぎない。本発明の原理によれば、図面の任意のフィーチャは、他の任意の図面の任意のフィーチャと組み合わせて参照及び／又は特許請求されることがある。

本明細書では、ベストモードを含む様々な実施形態を開示する実施例を使用しているため、当業者は任意の機器やシステムの作製ならびに使用、及び組込まれた任意の方法の実施を含め、これらの実施形態を実行することができる。特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者であれば想起する他の実施例も含みうる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字言語から逸脱しない構造要素を有する場合、あるいは、それらが特許請求の範囲の文字言語との有意でない相違を有する等価な構造要素を含んでいる場合は、特許請求の範囲内に含まれる。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
通信システムを動作させる方法であって、
ある場所において利用可能な周波数のスペクトルを経時的に決定することと、
所定の期間にわたって利用可能なスペクトルへのアクセス要求をワイヤレス機器から受信することと、
通信システム内部のプロセッサにより、前記スペクトル内で、所定の期間にわたってワイヤレス機器が使用するために利用可能な周波数帯域を選択することと、
選択された周波数帯域を使用するための許可メッセージをワイヤレス機器に送信することと
を含む方法。
（態様２）
第１のサービスレベルでの動作要求をワイヤレス機器から受信することをさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様３）
ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能であるかどうかを決定することをさらに含む、態様２に記載の方法。
（態様４）
十分なスペクトルが利用可能であるという決定が行われた場合に、利用可能なスペクトル内で、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作することを可能にする周波数帯域を選択することをさらに含む、態様３に記載の方法。
（態様５）
ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能でないという決定が行われた場合に、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルより低い第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能であるかどうかを決定することをさらに含む、態様３に記載の方法。
（態様６）
ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能でないという決定が行われた場合に、ワイヤレス機器にエラーメッセージを送信することをさらに含む、態様５に記載の方法。
（態様７）
ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能であるという決定が行われた場合に、前記スペクトル内で、ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作することを可能にする周波数帯域を選択することをさらに含む、態様５に記載の方法。
（態様８）
利用可能な周波数のスペクトルを決定することは、同場所において利用可能なテレビジョン放送帯の周波数のスペクトルを経時的に決定することを含む、態様１に記載の方法。
（態様９）
データベースからデータを受信することにより、前記場所において利用可能なスペクトルを決定することをさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様１０）
所定の期間にわたって無線装置が使用する選択された周波数帯域を反映させるためにデータベースを更新することをさらに含む、態様９に記載の方法。
（態様１１）
コンピュータで実行可能な複数の命令を格納するように構成された記憶装置と、
前記記憶装置に連結されたプロセッサであって、前記コンピュータで実行可能な複数の命令を実行するとき、態様１ないし１０のいずれか一項に記載の方法を実行するようにプログラミングされたプロセッサと
を備えるサーバ。
（態様１２）
コンピュータで実行可能な複数の命令を含むコンピュータで読込可能な媒体であって、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、態様１ないし１０のいずれか一項に記載の方法を実行させるコンピュータで読込可能な媒体。

１００ 通信システム
１０２ 基地局
１０４ スペクトル管理システム
１０８ ワイヤレス機器
１１０ 無線ネットワーク
１１２ 場所
１１４ サーバ
１１６ データベース
１１８ スペクトルセンサ
１２０ プロセッサ
１２２ 記憶装置
１２４ 通信装置
２０２ プロセッサ
２０４ 記憶装置
２０６ 無線ネットワークトランシーバ
２０８ ＴＶ放送帯トランシーバ
２１０ 有線ネットワークトランシーバ

Claims (12)

1. 通信システムを動作させる方法であって、
   ある場所において利用可能な周波数のスペクトルを経時的に決定することであって、該決定は、時間に対する前記スペクトルの地理空間的使用を、経時的に予想されるスペクトルの使用であって、該スペクトルの使用を許可された少なくとも１つの登録機器によるスペクトルの使用、少なくとも１つの未登録機器による経時的な前記スペクトルの測定または推定による使用、及び前記場所における前記スペクトルの使用履歴に基づいて、決定することと、
   第１のサービスレベルにつき所定の期間にわたって利用可能なスペクトルへのアクセス要求をワイヤレス機器から受信することと、
   前記ワイヤレス機器が前記第１のサービスレベルで動作するのに十分なスペクトルが利用可能であるかを決定すること、
   前記第１のサービスレベルで動作するのに十分なスペクトルが利用できないとの決定したとき、前記第１のサービスレベルより低品質である第２のサービスレベルで動作するのに十分なスペクトルが利用可能であるか決定することと、
   通信システム内のプロセッサにより、前記スペクトル内で、前記所定の期間にわたって、前記第１または第２のサービスレベルでワイヤレス機器が使用するために利用可能な周波数帯域を選択することと、
   選択された周波数帯域を使用するよう前記ワイヤレス機器に指示する許可メッセージを送信することと
   を含む方法。
2. 第１のサービスレベルでの動作要求をワイヤレス機器から受信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 十分なスペクトルが利用可能であるという決定が行われた場合に、利用可能なスペクトル内で、ワイヤレス機器が第１のサービスレベルで動作することを可能にする周波数帯域を選択することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. ワイヤレス機器が第２のサービスレベルで動作可能であるために十分なスペクトルが利用可能でないという決定が行われた場合に、ワイヤレス機器にエラーメッセージを送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 利用可能な周波数のスペクトルを決定することは、同場所において利用可能なテレビジョン放送帯の周波数のスペクトルを経時的に決定することを含む、請求項１に記載の方法。
6. データベースからデータを受信することにより、前記場所において利用可能なスペクトルを決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 所定の期間にわたって前記ワイヤレス機器が使用する選択された周波数帯域を反映させるためにデータベースを更新することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. コンピュータで実行可能な複数の命令を含むコンピュータで読込可能な媒体であって、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実行させるコンピュータで読込可能な媒体。
9. コンピュータで実行可能な複数の命令を格納するように構成された記憶装置と、
   前記記憶装置に連結されたプロセッサとを備えるサーバであって、
   前記コンピュータで実行可能な複数の命令を実行するとき、前記プロセッサが、
   ある場所において利用可能な周波数のスペクトルを経時的に決定することであって、該決定は、時間に対する前記スペクトルの地理空間的使用を、経時的に予想されるスペクトルの使用であって、該スペクトルの使用を許可された少なくとも１つの登録機器によるスペクトルの使用、少なくとも１つの未登録機器による経時的な前記スペクトルの測定または推定による使用、及び前記場所における前記スペクトルの使用履歴に基づいて、決定することと、
   第１のサービスレベルにつき所定の期間にわたって利用可能なスペクトルへのアクセス要求をワイヤレス機器から受信することと、
   前記ワイヤレス機器が前記第１のサービスレベルで動作するのに十分なスペクトルが利用可能であるかを決定すること、
   前記第１のサービスレベルで動作するのに十分なスペクトルが利用できないと決定したとき、前記第１のサービスレベルより低品質である第２のサービスレベルで動作するのに十分なスペクトルが利用可能であるか決定することと、
   前記スペクトル内で、前記所定の期間にわたって、前記第１または第２のサービスレベルでワイヤレス機器が使用するために利用可能な周波数帯域を選択することと、
   選択された周波数帯域を使用するよう前記ワイヤレス機器に指示する許可メッセージを送信することを実施するようにプログラミングされている、サーバ。
10. 前記プロセッサは、さらに
    位置及び／または前記スペクトルの少なくとも１つに対して、許可されている装置のリスト内に前記ワイヤレス機器が含まれているかを判断するように、プログラムされている、
    請求項９に記載のサーバ。
11. 前記第１及び第２のレベルのサービスは、帯域幅、呼び出し時間、優先順位、ジッタまたは干渉の量、及び、所望の通信セッションの期間のうち少なくとも1つを含む、請求項９に記載のサーバ。
12. 十分なスペクトルが利用可能であるかを判断するために、前記プロセッサは、前記所望の通信セッションの期間及び前記通信セッション期間にどの周波数帯が利用可能と予期されるかの判断に基づいて前記利用可能なスペクトルを決定するようにさらにプログラムされる、請求項９に記載のサーバ。

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