СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СВЯЗЬЮ, УСТРОЙСТВО СВЯЗИ И ПРОГРАММА Российский патент 2014 года по МПК H04W16/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу управления связью, устройству связи и программе.

Уровень техники

В последние годы обсуждается вопрос, как сделать так, чтобы спектральный диапазон, выделенный для первичного использования, можно было использовать для предоставления услуг вторичной связи в зависимости от условий использования спектра. Например, стандартные технические условия, позволяющие сделать неиспользуемые каналы, имеющиеся в спектральном диапазоне, выделенном для цифрового телевизионного вещания в США, (телевизионные «белые пятна» (TV white spaces)) доступными для радиосвязи, рассматривались в рабочей группе по разработке стандартов IEEE802.22 (см. Непатентная Литература 1). Далее, согласно отчету FCC (Федеральная комиссия по связи) в ноябре 2008 г. дискуссии были направлены на то, чтобы разрешить вторичное использование телевизионных «белых пятен» устройствам связи, которые получат необходимую сертификацию в результате выполнения некоторого критерия (см. Непатентная Литература 2). Кроме того, предпринимаются некоторые шаги под эгидой Европейского Союза в направлении универсального назначения выделенного канала управления, именуемого Когнитивный канал управления (СРС (Cognitive Pilot Channel)), для осуществления динамического управления использованием спектра (DSA (Dynamic Spectrum Access)). Более того, исследования технологии систем вторичного использования спектрального диапазона, применяющих динамическое управление использованием спектра (DSA), продолжаются также в Координационном комитете по стандартизации IEEE SCC 41. Далее, другим примером вторичного использования спектрального диапазона является случай, когда вторичная система связи построена с использованием более простого протокола в области обслуживания основной системы, работающей в нелицензируемой области спектра. Например, предполагается, что когда основной системой является система WiFi (зарегистрированный товарный знак), использующая частотный диапазон ISM (промышленный, научный и медицинский), вторичная система связи построена на основе другого простого протокола связи в своей области обслуживания.

При таком вторичном использовании спектрального диапазона необходимо заранее прослушивать и контролировать окружающую среду связи и подтверждать, что услуги связи, относящиеся к вторичному использованию спектрального диапазона (которые далее будут именоваться здесь второй услугой связи), не окажут нежелательного воздействия на услуги связи, относящиеся к первичному использованию спектрального диапазона (которые далее будут именоваться здесь первой услугой связи).

Перечень литературы

Патентная Литература

Непатентная Литература 1: "IEEE802.22 WG on WRANs" (Отчет рабочей группы IEEE802.22 по региональным сетям радиосвязи), [онлайн], [Поиск. 5 января 2009], Интернет<URL:>

Непатентная Литература 2: "Second Report and Order and Memorandum Opinion and Order", (Второй Отчет и Приказ и Меморандум и Приказ) [онлайн], [Поиск 5 января 2009], Интернет<URL:>

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Однако не было никаких сообщений, которые бы содержали описание конкретной процедуры для начала вторичного использования спектрального диапазона с предварительной проверкой окружающей среды связи, чтобы не оказать нежелательного воздействия, такого как снижение качества связи, на услуги связи, относящиеся к первичному использованию.

В свете вышеизложенного настоящее изобретение разработано для создания новых и усовершенствованных способа управления связью, устройства связи и программы, позволяющих начать вторичное использование спектрального диапазона без оказания нежелательного воздействия на услуги связи, относящиеся к первичному использованию спектрального диапазона.

Решение проблемы

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложен способ управления связью, включающий этапы получения данных, относящихся к среде связи, окружающей первое устройство связи, в первом устройстве связи, определения доступности второй услуги связи, использующей часть или весь спектральный диапазон, выделенный первой услуге связи, если полученные данные относительно среды связи удовлетворяют первому условию, и выдачи разрешения на использование второй услуги связи, когда данные, относящиеся к среде связи, удовлетворяют второму условию в первом устройстве связи или во втором устройстве связи.

Далее, когда данные, относящиеся к среде связи, не удовлетворяют второму условию, первому устройству связи может быть рекомендовано организовать определение характеристик среды связи множеством устройств связи.

Кроме того, когда разрешено использование вторых услуг связи, первое устройство связи может передать расположенным поблизости устройствам связи оповещающий сигнал для приглашения пользователя принять участие в использовании второй услуги связи.

Далее, после получения ответа на оповещающий сигнал первое устройство связи может выбрать режим использования второй услуги связи на основе информации, содержащейся в этом ответе.

Кроме того, когда второе устройство связи имеет полномочия разрешать использование второй услуги связи, данные относительно среды связи могут быть переданы от первого устройства связи второму устройству связи.

Далее, при наличии доступного проводного соединения между первым устройством связи и вторым устройством связи данные относительно среды связи могут быть переданы с использованием этого проводного соединения.

Кроме того, когда возможна связь между первым устройством связи и вторым устройством связи с использованием первой услуги связи, данные относительно среды связи могут быть переданы использованием этой первой услуги связи.

Далее, на этапе разрешения можно оценить надежность данных относительно среды связи путем сравнения этих данных относительно среды связи с архивными данными связи с использованием первой услуги связи, а использование второй услуги связи может быть разрешено на основе результатов этой оценки надежности.

Кроме того, на этапе разрешения можно проверить, что устройство связи, которое планирует использовать вторую услугу связи, не совершало в прошлом несанкционированных действий в частотном диапазоне, выделенном первой услуге связи, а использование второй услуги связи может быть разрешено по результатам проверки.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложено устройство связи, включающее модуль определения, который определяет, что доступна вторая услуга связи, использующая часть или весь спектральный диапазон, выделенный первой услуге связи, когда данные относительно среды связи, окружающей указанное устройство связи, удовлетворяют первому условию, и когда этот модуль определения определит, что вторая услуга связи доступна, он передает запрос на разрешение использования второй услуги связи устройству, имеющему полномочия разрешать использование второй услуги связи.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена программа, в соответствии с которой компьютер управляет устройством связи для выполнения функций модуля определения, который определяет, что доступна вторая услуга связи, использующая часть или весь спектральный диапазон, выделенный первой услуге связи, когда данные относительно среды связи, окружающей указанное устройство связи, удовлетворяют первому условию, и когда этот модуль определения определит, что вторые услуги связи доступны, он передает запрос на разрешение использования второй услуги связи устройству, имеющему полномочия разрешить использование второй услуги связи.

Полученные результаты изобретения

Как описано выше, способ управления связью, устройство связи и программа связи согласно настоящему изобретению позволяют начать вторичное использование спектрального диапазона, не оказывая нежелательного воздействия на услуги связи, относящиеся к первичному использованию.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет блок-схему, показывающую пример аппаратной конфигурации устройства связи согласно одному варианту осуществления.

Фиг.2 представляет схему, показывающую первый пример конфигурации системы связи согласно одному варианту осуществления.

Фиг.3 представляет блок-схему, показывающую пример функциональной компоновки системы связи, изображенной на Фиг.2.

Фиг.4 представляет схему, показывающую второй пример конфигурации системы связи согласно одному варианту осуществления.

Фиг.5 представляет блок-схему, показывающую пример функциональной компоновки системы связи, изображенной на Фиг.4.

Фиг.6 представляет схему, показывающую третий пример конфигурации системы связи согласно одному варианту осуществления.

Фиг.7 представляет блок-схему, показывающую пример функциональной компоновки системы связи, изображенной на Фиг.6.

Фиг.8 представляет схему, показывающую четвертый пример конфигурации системы связи согласно одному варианту осуществления.

Фиг.9 представляет блок-схему, показывающую пример функциональной компоновки системы связи, изображенной на Фиг.8.

Фиг.10 представляет первую часть логической блок-схемы, показывающей способ управления связью согласно одному варианту осуществления.

Фиг.11 представляет вторую часть логической блок-схемы, показывающей способ управления связью согласно одному варианту осуществления.

Фиг.12 представляет третью часть логической блок-схемы, показывающей способ управления связью согласно одному варианту осуществления.

Фиг.13 представляет логическую блок-схему, показывающую процесс выбора протокола связи согласно одному варианту осуществления.

Описание вариантов осуществления

Далее предпочтительные варианты настоящего изобретения будут описаны подробно со ссылками на прилагаемые чертежи. Отметим, что в настоящем техническом описании и на чертежах элементам, имеющим по существу одинаковые функции и структуру, присвоены одинаковые позиционные обозначения, а повторяющиеся описания опущены.

Далее, варианты настоящего изобретения будут описаны в следующем порядке.

1. Функциональная классификация вторичного использования спектрального диапазона

2. Пример аппаратной конфигурации устройства связи

3. Пример конфигурации системы связи

4. Логическая блок-схема процесса управления связью

5. Выбор протокола связи перед началом вторичного использования спектрального диапазона

6. Пример данных, передаваемых и принимаемых между узлами связи

7. Заключение.

1. Функциональная классификация вторичного использования спектрального диапазона

Сначала будут ниже перечислены основные функции (FC: класс функций) для введения в устройства связи, входящие в систему с целью реализации вторичного использования спектрального диапазона. Устройство связи, входящее в систему, имеет одну или несколько из перечисленных ниже семи функций (FC1-FC7).

FС1. Узел аутентификации вторичной связи

FC2: Узел ретрансляции первичной связи

FC3: Расширенный узел определения

FC4: Узел определения

FC5: Интеллектуальный измерительный узел

FC6: Измерительный узел

FC7: Узел связи

1-1. Узел аутентификации вторичной связи (FC1)

Узел аутентификации вторичной связи (FC1) разрешает начать или расширить оказание вторых услуг связи в соответствии с конкретным условием для выдачи разрешения, согласованным с политикой управления использованием спектрального диапазона, когда расширенный узел определения или узел определения, которые будет описаны позднее, определит, что имеется возможность вторичного использования спектрального диапазона. Узел аутентификации вторичной связи может, например, проверять, находится ли идентификатор терминала, идентификатор аутентификации, идентификатор устройства, идентификатор датчика или другой подобный идентификатор в перечне идентификаторов, предпринимавших попытку несанкционированного использования частоты в прошлом. Если какой-либо из указанных выше идентификаторов находится в перечне идентификаторов, предпринимавших попытку несанкционированного использования, например, узел аутентификации вторичной связи может запретить начало или расширение оказания второй услуги связи. Далее, если базовая станция, которая управляет трафиком первой услуги связи, является узлом аутентификации вторичной связи, эта базовая станция может справиться с архивом трафика пользователя или аналогичной информацией и предоставить разрешение на вторичное использование спектрального диапазона в тот период времени или в том месте, где имеются большое число незанятых каналов. Таким образом, можно сделать некоторые незанятые каналы открытыми и обеспечить возможность эффективного использования спектрального диапазона. Далее, указанный узел аутентификации вторичной связи может генерировать, получать или обновлять информацию для применения при определении доступности вторичного использования спектрального диапазона в аппаратуре расширенного узла определения или узла определения и передать эту информацию в расширенный узел определения или узел определения. Эта информация для применения при определении доступности вторичного использования спектрального диапазона содержит нормативную информацию для сообщества или зоны обслуживания, такую как уровень мощности, применяемый при измерениях, и системную информацию (такую как используемый спектральный диапазон или ширина полосы), предоставляемую, например, базовой станцией соседней соты. Узел аутентификации вторичной связи может, таким образом, служить так называемым координатором второй услуги связи.

Имеются два вида узлов аутентификации вторичной связи: постоянный узел аутентификации вторичной связи и временный узел аутентификации вторичной связи. Постоянный узел аутентификации вторичной связи представляет собой устройство связи, уполномоченное координировать оказание второй услуги связи, поскольку оно удовлетворяет заданному критерию, установленному посредством регламента или аналогичным образом. С другой стороны, временный узел аутентификации вторичной связи представляет собой устройство связи, получающее полномочия от постоянного узла аутентификации вторичной связи, поскольку оно удовлетворяет специальному критерию в зависимости от среды связи или аналогичных условий, и вследствие этого временно осуществляющее координацию оказания второй услуги связи в пределах предоставленных ему полномочий (например, в пределах ограниченного числа частотных каналов или ресурсных блоков или в пределах диапазона мощностей передачи, ограниченного некоторой конкретной максимальной величиной). Здесь «координация» оказания услуг связи может включать выделение ресурсов (т.е. планирование) для второй системы связи, например. Временный узел аутентификации вторичной связи может осуществлять выделение ресурсов для оказания второй услуги связи во взаимодействии, например, с постоянным узлом аутентификации вторичной связи путем обмена с ним информацией планирования.

1-2. Узел ретрансляции первичной связи (FC2)

Узел ретрансляции первичной связи (FC2) служит псевдо базовой станцией или точкой доступа, которая, будучи соединена с сетью связью, относящейся к первичному использованию спектрального диапазона (именуемой далее первой сетью связи), позволяет расположенным поблизости узлам использовать первую услугу связи.

1-3. Расширенный узел определения (FC3)

Расширенный узел определения (FC3) определяет, доступно ли расширение сети связи, относящееся к вторичному использованию спектрального диапазона, (именуемой далее второй сетью связи) на основе профиля вторичной связи, полученного от узла определения, который будет описан позднее. Этот профиль вторичной связи содержит измеренные данные относительно среды связи (включая данные о линиях связи, полученные в результате статистической обработки измеренных данных). Этот профиль вторичной связи может дополнительно содержать информацию планирования для каждой из вторых сетей связи. Более того, профиль вторичной связи может содержать идентификатор политики управления использованием спектрального диапазона, назначенной каждому узлу определения или аналогичному объекту. Например, расширенный узел определения может установить, что вторая сеть связи может быть расширена, когда критерий для начала вторичного использования спектрального диапазона (измеренный уровень или база данных) совпадает с таким критерием для близлежащей второй сети связи. В альтернативном варианте расширенный узел определения может определить, что вторая сеть связи может быть расширена, когда все сети удовлетворяют критерию самого жесткого измеренного уровня. Далее, расширенный узел определения может определить, что вторая сеть связи может быть расширена, когда база данных доступна посредством общего канала между сетями. Более того, когда устройства связи, которые должны установить связь друг с другом, включены в две соседние сети, расширенный узел определения может определить, что расширение второй сети связи доступно при условии, что цель такого расширения ограничена ретрансляцией или передачей данных с большим числом переприемов между устройствами связи. Далее, расширенный узел определения может определить, что расширение второй сети связи доступно, когда максимальную мощность передачи можно увеличить, не оказывая нежелательного воздействия на оказание первых услуг связи, за счет использования технологии подавления помех на основе формирования диаграммы направленности или управления мощностью передачи. Если расширенный узел определения определит, что расширение второй сети связи доступно, он направляет запрос на разрешение расширения второй сети связи узлу аутентификации вторичной связи. Обычно расширенный узел определения имеет функцию узла определения, который также будет описан позднее. Следует отметить, что когда расширенный узел определения и узел аутентификации вторичной связи физически расположены на одном и том же устройстве, связь между этими расширенным узлом определения и узлом аутентификации вторичной связи осуществляется в виде связи между логическими функциями (или может быть исключена). С другой стороны, когда расширенный узел определения и узел аутентификации вторичной связи физически расположены на разных устройствах, связь между расширенным узлом определения и узлом аутентификации вторичной связи осуществляется по линии радиосвязи или по проводной линии связи. Линия радиосвязи здесь может быть, например, линией радиосвязи на основе использования первой услуги связи. Кроме того, проводная линия связи может быть либо линией частной сети (например, опорной сети, и т.п.), либо линией сети общего пользования (например, ADSL и т.п.).

1-4. Узел определения (FC4)

Узел определения (FC4) определяет, доступно ли вторичное использование спектрального диапазона на основе специального критерия доступности, отвечающего политике управления использованием спектрального диапазона, на основе данных, измеренных интеллектуальным измерительным узлом или измерительным узлом, которые будут описаны позднее. Например, узел определения может определить, что вторичное использование спектрального диапазона доступно для спектрального диапазона, являющегося целью вторичного использования, если результат измерения мощности в спектральном диапазоне, являющемся целью для вторичного использования, оказался ниже уровня мощности, заданного согласно указанной выше нормативной информации. В альтернативном варианте узел определения может определить, что вторичное использование спектрального диапазона доступно для спектрального диапазона, являющегося целью вторичного использования, по результатам запроса, переданного, например, серверу данных, который будет описан позднее. Далее, узел определения может определить, что вторичное использование спектрального диапазона доступно для спектрального диапазона, являющегося целью вторичного использования, если результат измерения мощности в спектральном диапазоне, являющемся целью для вторичного использования, оказался ниже уровня мощности, указываемого данными, полученными, например, от упомянутого выше сервера данных. Отметим, что результат измерения уровня мощности в спектральном диапазоне, являющемся целью вторичного использования, может быть, например, средней величиной выходных отсчетов аналого-цифрового преобразователя. Если узел определения определит, что вторичное использование спектрального диапазона доступно, он передает запрос на разрешение начала оказания второй услуги связи узлу аутентификации вторичной связи. Затем, если узел аутентификации вторичной связи разрешил начать оказание второй услуги связи, узел определения приглашает пользователей второй услуги связи, например, путем передачи оповещательных сигналов находящимся поблизости устройствам связи и начинает оказание второй услуги связи. Сигналы маяка, передаваемые от узла определения, могут быть использованы расположенными поблизости устройствами связи для обнаружения, синхронизации, получения системной информации и т.п. относительно второй услуги связи. Примерами таких оповещательных сигналов являются первичный сигнал синхронизации и вторичный сигнал синхронизации в системе сотовой связи, сигналы физического канала вещания (РВСН) и т.п. Узел определения, таким образом, служит машиной в когнитивной системе радиосвязи, осуществляющей переключение между первой услугой связи и второй услугой связи. Далее, узел определения генерирует профиль вторичной связи в ответ на команду от описанного выше расширенного узла определения и передает этот профиль расширенному узлу определения. Следует отметить, что, аналогично приведенному выше описанию для расширенного узла определения, связь между узлом определения и узлом аутентификации вторичной связи может быть реализована в виде связи между логическими функциями (если эти узлы находятся на одном физическом устройстве, однако в этом случае перечисленные выше процессы могут быть опущены), либо в виде связи по линии радиосвязи или по проводной линии связи (если эти узлы находятся на разных устройствах).

1-5. Интеллектуальный измерительный узел (FC5)

Интеллектуальный измерительный узел (FC5) получает измеренные данные относительно характеристик среды связи, записанные в каждом узле, от измерительного узла или от интеллектуального измерительного узла, расположенного поблизости от своего собственного устройства. Этот интеллектуальный измерительный узел может далее добавить данные, измеренные им самим, к полученным от других узлов измеренным данным (или использовать только данные, измеренные им самим). Таким образом, интеллектуальный измерительный узел служит расширенным измерителем, способным получать измеренные данные, необходимые для определения возможности вторичного использования спектрального диапазона, во взаимодействии с близлежащими узлами. Далее, интеллектуальный измерительный узел передает сохраняемые им измеренные данные в ответ на команду от другого интеллектуального измерительного узла или от узла определения.

1-6. Измерительный узел (FC6)

Измерительный узел (FC6) измеряет характеристики среды связи, окружающей его собственное устройство, и генерирует измеренные данные. Как будет подробно описано позднее, измеренные данные обычно представляют собой данные, характеризующие окружающую среду связи с точки зрения первой услуги связи. Например, в качестве таких данных, характеризующих окружающую среду связи, можно использовать уровень мощности или энергию принимаемых сигналов, либо информацию планирования первой услуги связи. Измерительный узел тем самым служит измерителем, которые собирает измеренные данные, необходимые для определения вторичного использования спектрального диапазона. Далее, измерительный узел передает генерируемые им измеренные данные в ответ на команду от другого интеллектуального измерительного узла или от узла определения.

1-7. Узел связи (FC7)

Узел связи (FC7) осуществляет связь с использованием вторых услуг связи, когда доступно вторичное использование спектрального диапазона. Узел связи служит, таким образом, устройством связи общего назначения. Отметим, что в качестве протокола связи для вторых услуг связи можно использовать нужный протокол связи, такой как IEEE802.1 la/b/g/n/s, Zigbee или WiMedia, например.

1-8. Объем термина "Вторичное использование спектрального диапазона"

В настоящем описании термин «вторичное использование спектрального диапазона» обычно означает использование дополнительных или альтернативных услуг связи (вторые услуги связи), которые используют частично или полностью спектральный диапазон, назначенный первой услуге связи, как описано выше. В этом контексте применительно к термину «вторичное использование спектрального диапазона» первая услуга связи и вторая услуга связи могут быть услугами связи разных типов или услугами связи одного типа. Такими услугами связи разных типов могут быть услуги двух или более разных типов, выбираемых из группы произвольных услуг связи, таких как система цифрового телевизионного вещания, система спутниковой связи, система мобильной связи, система радиодоступа к локальной сети связи и система с одноранговыми соединениями (Р2Р). С другой стороны, в случае услуг связи одинакового типа возможно взаимодействие между услугой макро-ячейки, организованной оператором связи, и услугой фемто-ячейки, где работают пользователи или оператор виртуальной мобильной сети (MVNO), в системе мобильной связи, например. Кроме того, в случае услуг связи одного типа может быть взаимодействие между услугой, предоставляемой базовой станцией, и услугой, предоставляемой ретрансляционной станцией (ретрансляционным узлом), чтобы закрыть спектральное «окно» в услугах связи согласно стандартам, например, WiMAX, LTE, LTE-A (усовершенствованная LTE) и т.п. Далее, вторая система связи может быть системой связи, использующей несколько фрагментированных частотных диапазонов, объединенных с применением технологии агрегирования спектра. Более того, вторая услуга связи может представлять собой вспомогательную услугу связи, предоставляемую фемто-ячейками, ретрансляционными станциями или базовыми станциями небольшого или среднего размера, которые обслуживают меньшую область по сравнению с базовыми станциями, расположенными в зоне обслуживания основной базовой станции. Предмет рассмотрения каждого варианта настоящего изобретения, описанного в настоящей заявке, может быть широко применен в случаях таких разнообразных режимов вторичного использования спектрального диапазона.

2. Пример аппаратной конфигурации устройства связи

Далее будет описана аппаратная конфигурация устройства связи, включающего одну или несколько функций FC1 - FC7, перечисленных в предыдущем разделе.

Фиг.1 представляет блок-схему, показывающую пример аппаратной конфигурации устройства связи, описанного выше. Устройство связи, показанное на Фиг.1 в качестве иллюстрации, включает центральный процессор ЦП (CPU) 22, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ (ROM)) 24, запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ (RAM)) 26, шину 30, интерфейс 32 ввода/вывода, устройство 40 ввода, устройство 42 вывода, запоминающее устройство 44, интерфейс 46 связи (I/F) и привод 50.

На Фиг.1 центральный процессор ЦП 22 управляет работой компьютера общего назначения в целом. В ПЗУ 24 сохраняют программы, выполняемые центральным процессором ЦП 22, данные и т.п. В ЗУПВ 26 временно сохраняют программу или данные в процессе обработки в центральном процессоре ЦП 22.

Центральный процессор ЦП 22, ПЗУ 24 и ЗУПВ 26 соединены друг с другом посредством шины 30. Интерфейс 32 ввода/вывода также соединен с шиной 30.

Интерфейс 32 ввода/вывода соединяет центральный процессор ЦП 22, ПЗУ 24 и ЗУПВ 26 с устройством 40 ввода, устройством 42 вывода, запоминающим устройством 44, интерфейсом 46 связи и накопителем 50.

Устройство 40 ввода принимает команды или информацию, вводимые пользователем посредством кнопки, переключателя, рычажка, мыши, клавиатуры, сенсорной панели и т.п., например. Устройство 42 вывода осуществляет вывод информации для пользователя через дисплей, такой как электронно-лучевой дисплей (CRT), жидкокристаллический дисплей или дисплей на основе органических светодиодов (OLED), светоизлучающий прибор, такой как лампа, и устройство вывода звука, такое как громкоговоритель, например. Запоминающее устройство 44 построено, например, на основе накопителя на жестком диске или флэш-памяти и сохраняет программы, данные и т.п. Интерфейс 46 связи является медиатором обработки сигналов связи для первых услуг связи или вторых услуг связи. В привод 50 по мере необходимости устанавливают сменный носитель 52 записи информации.

Каждая из функций FC1-FC7, перечисленных в предыдущем разделе, может быть реализована, например, посредством программного обеспечения. Если каждая из этих функций реализована посредством программного обеспечения, программы, составляющие это программное обеспечение, записаны в ПЗУ ROM 24 или запоминающем устройстве 44, показанных на Фиг.1. Эти программы загружают в ЗУПВ 26 для выполнения и выполняют в центральном процессоре CPU 22, например. Таким образом, центральный процессор CPU 22 может действовать в качестве устройства аутентификации вторичной связи (FC1), устройства ретрансляции первичной связи (FC2), расширенного устройства определения (FC3), устройства определения (FC4), интеллектуального измерительного устройства (FC5), измерительного устройства (FC6) или устройства связи (FC7). В альтернативном варианте каждая функция может быть реализована аппаратным способом с использованием специального выделенного процессора, дополнительно установленного в устройстве связи.

3. Пример конфигурации системы связи

Далее будет описан пример системы связи, содержащей устройство связи, в которое встроены одна или несколько функций FC1-C7.

3-1. Первый пример конфигурации системы

Фиг.2 представляет схему, показывающую первый пример конфигурации системы 1 связи согласно одному из вариантов настоящего изобретения. Цифры в кружках на Фиг.2 соответствуют номерам функций (FC), описанных выше. Далее, Фиг.3 представляет блок-схему, показывающую пример функциональной компоновки и расположения устройств в системе 1 связи, изображенной на Фиг.2.

Как показано на Фиг.2, система 1 связи включает сервер 10, базовую станцию 100, три устройства 110 связи и одно измерительное устройство 120. Эти три устройства 110 связи и измерительное устройство 120 расположены внутри области 102, где возможна связь с базовой станцией 100. Далее, базовая станция 100 соединена с сервером 10 через сеть 12 связи, представляющую собой проводную сеть связи.

Сервер 10 предоставляет первую услугу связи устройствам связи, расположенным поблизости от базовой станции 100, с использованием базовой станции, соединенной с сервером через сеть 12 связи. Эта первая услуга связи может быть услугой цифрового телевизионного вещания, например, или услугой связи другого типа. Далее, сервер 10 может служить также сервером данных, где хранятся собранные воедино данные, относящиеся к среде связи для первой услуги связи. В нашем случае это, например, хранящиеся на сервере 10 данные о частоте, используемой в текущий момент в каждом пункте области связи, архивные данные об использовании частоты в каждом пункте, данные прогноза, относящиеся к состоянию трафика, прогнозируемого на основе архивных данных об использовании или аналогичной информации.

Далее, в системе 1 связи сервер 10 работает в качестве узла аутентификации вторичной связи (FC1), описанного выше. В частности, когда сервер 10 принимает запрос на выдачу разрешения использования второй услуги связи от базовой станции 100, работающей в качестве узла определения, что будет описано позднее, этот сервер 10 может разрешить начать использование второй услуги связи в соответствии с описанными выше условиями для выдачи такого разрешения.

Базовая станция 100 предоставляет описанную выше первую услугу связи устройствам, расположенным в пределах области 102. Далее эта базовая станция 100 работает в качестве узла определения (FC4) и измерительного узла (FC6), описанных выше. В частности, базовая станция, например, поддерживает связь с устройствами 110 связи, расположенными поблизости от своей собственной аппаратуры, измеряет характеристики среды связи и генерирует соответствующие измеренные данным. Далее, базовая станция 100 получает измеренные данные от измерительного устройства 120, объединяет полученные данные с данными, измеренными собственным устройством, и затем определяет, доступно ли вторичное использование спектрального диапазона, в соответствии, например, с описанными выше критериями доступности. Более того, когда базовая станция 100 определит, что вторичное использование спектрального диапазона доступно, эта базовая станция 100 направляет серверу 10, который является узлом аутентификации вторичной связи, запрос на разрешение вторичного использования спектрального диапазона. Затем, если вторичное использование спектрального диапазона разрешено, базовая станция 100 начинает использование второй услуги связи.

Устройство 110 связи работает в качестве узла связи (FC7), описанного выше. В частности, устройство 110 связи передает и принимает радиосигналы к и от базовой станции 100. Базовая станция 100 может, таким образом, измерять характеристики среды связи в области 102.

Измерительное устройство 120 работает в качестве измерительного узла (FC6), описанного выше. В частности, измерительное устройство 120 измеряет характеристики среды связи, окружающей это устройство, и генерирует измеренные данные. Затем измерительное устройство 120 передает генерируемые им измеренные данные на базовую станцию 100. Отметим, что в системе 1 связи измерительное устройство 120 может быть исключено.

В системе 1 связи с такой конфигурацией базовая станция 100 может предоставлять вторые услуги связи устройствам 110 связи и измерительному устройству 120 с использованием той части (или всего) назначенного первым услугам связи спектрального диапазона, которая не используется в текущий момент.

3-2. Второй пример конфигурации системы

Фиг.4 представляет схему, показывающую конфигурацию системы 2 связи согласно одному из вариантов настоящего изобретения. Далее, Фиг.5 представляет блок-схему, показывающую пример функциональной компоновки системы 2 связи, изображенной на Фиг.4.

Согласно Фиг.4 система 2 включает сервер 10, базовую станцию 200, три измерительных устройства 220 и интеллектуальное измерительное устройство 230. Эти три измерительных устройства 220 и интеллектуальное измерительное устройство 230 расположены в пределах области 202, в которой возможна связь с базовой станцией 200. Далее, базовая станция 200 соединена с сервером через сеть 12 связи, которая является проводной сетью связи.

Базовая станция 200 может предоставить первую услугу связи устройствам, расположенным в пределах области 202. Далее, базовая станция работает в качестве описанных выше узла аутентификации вторичной связи (FC1), узла определения (FC4) и измерительного узла (FC6), как показано на Фиг.5. В частности, базовая станция 200 может получать измеренные данные от интеллектуального измерительного устройства 230, расположенного поблизости от нее, например. Далее, базовая станция 200 может поддерживать связь с измерительными устройствами 220, расположенными поблизости от нее, измерять характеристики среды связи самостоятельно и генерировать измеренные данные, например. Затем базовая станция 200 определяет, доступно ли вторичное использование спектрального диапазона, в соответствии с описанным выше условием доступности на основе измеренных данных, получаемых от интеллектуального измерительного устройства 230 и/или данных, измеренных самой базовой станцией, например. Более того, когда базовая станция 200 на основе измеренных данных определит, что вторичное использование спектрального диапазона доступно, базовая станция 200 начинает предоставлять вторую услугу связи.

Измерительные устройства 220 работают в качестве измерительных узлов (FC6), описанных выше. В частности, в ответ на команду, например, от интеллектуального измерительного устройства 230 эти измерительные устройства 220 измеряют характеристики окружающей их среды связи и генерируют измеренные данные. Затем эти измерительные устройства 220 передают генерируемые ими измеренные данные интеллектуальному измерительному устройству 230.

Интеллектуальное измерительное устройство 230 работает в качестве интеллектуального измерительного узла (FC5), описанного выше. В частности, интеллектуальное измерительное устройство 230 передает команды измерить характеристики среды связи расположенным поблизости от этого устройства измерительным устройствам 220 и получает измеренные данные от этих измерительных устройств 220. Далее, интеллектуальное измерительное устройство 230 может добавить измеренные данные, собранные в результате измерений характеристик окружающей его среды связи, к полученным данным. При этом интеллектуальное измерительное устройство 230 может объединить несколько фрагментов измеренных данных и сформировать один фрагмент измеренных данных. Затем интеллектуальное измерительное устройство 230 передает измеренные данные на базовую станцию 200.

В такой конфигурации системы 2 связи вторая услуга связи может быть предоставлена измерительным устройствам 220 и интеллектуальному измерительному устройству 230 с использованием части (или всего) назначенного первой услуге связи спектрального диапазона, не используемой в текущий момент. Далее, даже если точность данных о характеристиках среды связи, измеренных базовой станцией 200, невелика, доступность вторичного использования спектрального диапазона может быть определена более адекватно с использованием измеренных данных, полученных от интеллектуального измерительного устройства 230.

3-3. Третий пример конфигурации системы

Фиг.6 представляет схему, показывающую конфигурацию системы 3 связи согласно одному из вариантов настоящего изобретения. Далее, Фиг.7 представляет блок-схему, показывающую пример функциональной компоновки системы 3 связи, изображенной на Фиг.6.

Согласно Фиг.6 система 3 связи включает сервер 10, базовую станцию 300, два измерительных устройства 320, два измерительных устройства 322, интеллектуальное измерительное устройство 330 и устройство 340 определения. Из перечисленных устройств два измерительных устройства 320, интеллектуальное измерительное устройство 330 и устройство 340 определения расположены в пределах области 302, в которой возможна связь с базовой станцией 300. Далее, базовая станция соединена с сервером 10 через сеть 12 связи, которая является проводной сетью связи.

Базовая станция 300 может предоставлять первую услугу связи устройствам, расположенным в пределах области 302. Кроме того, базовая станция 300 работает в качестве узла аутентификации вторичной связи (FC1), описанного выше. В частности, когда базовая станция 300 принимает запрос на выдачу разрешения на использование второй услуги связи от устройства 340 определения, работающего в качестве узла определения, как будет описано позднее, эта базовая станция 300 может разрешить начать предоставление второй услуги связи в соответствии с описанными выше условиями для выдачи разрешения.

Измерительные устройства 320 работают каждое в качестве измерительного узла (FC6), описанного выше. В частности, измерительные устройства 320 измеряют характеристики среды связи, окружающей эти устройства, и генерируют измеренные данные. Затем измерительные устройства 320 передают генерируемые ими измеренные данные интеллектуальному измерительному устройству 330 или устройству 340 определения. Аналогично, измерительные устройства 322 также работают каждое в качестве измерительного узла (FC6), описанного выше. В частности, в ответ на команду от интеллектуального измерительного устройства 330 или устройства 340 определения измерительные устройства 322 измеряют характеристики окружающей их среды связи, генерируют измеренные данные и передают генерируемые ими измеренные данные интеллектуальному измерительному устройству 330 или устройству 340 определения.

Интеллектуальное измерительное устройство 330 работает в качестве интеллектуального измерительного узла (FC5), описанного выше. В частности, в ответ на команду от устройства 340 определения интеллектуальное измерительное устройство 330 получает измеренные данные от измерительных устройств 320 и 322, расположенных поблизости от этого устройства 30. Далее, интеллектуальное измерительное устройство 330 добавляет измеренные данные, собранные в результате измерения характеристик окружающей это устройство среды, к полученным данным. Затем интеллектуальное измерительное устройство 330 передает измеренные данные устройству 340 определения.

Устройство 340 определения работает в качестве узла ретрансляции первичной связи (FC2) и узла определения (FC4), описанных выше. В частности, устройство 340 может получать измеренные данные от измерительных устройств 320 и 322 и интеллектуального измерительного устройства 330, расположенных поблизости от этого устройства 340. Затем устройство 340 определения определяет, доступно ли вторичное использование спектрального диапазона на основе полученных им измеренных данных. Когда на основе измеренных данных установлено, что вторичное использование спектрального диапазона доступно, устройство 340 определения передает далее базовой станции 300 запрос на разрешение начала вторичного использования спектрального диапазона. При этом устройство 340 определения передает на базовую станцию 300 полученные им измеренные данные, дополнительно полученные местные данные собственного устройства или другую подобную информацию. Затем, когда в соответствии с переданными данными разрешено начать вторичное использование спектрального диапазона, устройство 340 определения начинает связь с использованием второй услуги связи с устройством связи, находящимся поблизости от этого устройства 340 (например, в области 304). Далее, базовая станция 300 может временно предоставить устройству 340 определения полномочия разрешать вторичное использование спектрального диапазона в зависимости от характеристик среды связи. В этом случае устройство 340 определения работает в качестве временного узла аутентификации вторичной связи, описанного выше, и начинает использование второй услуги связи после того, как это устройство само подтвердит, что измеренные данные удовлетворяют описанному выше условию выдачи разрешения на начало вторичного использования спектрального диапазона.

Далее, устройство 340 определения работает в качестве узла ретрансляции первичной связи, являющегося псевдо базовой станцией или точкой доступа для первой услуги связи, и может ретранслировать соответствующий первой услуге связи пакет связи, переданный от измерительного устройства 322, например, на базовую станцию 300.

Отметим, что, как показано на Фиг.6, два измерительных устройства 322 расположены вне области 302, в которой можно передавать и принимать радиосигналы к и от базовой станции 300. Поскольку, таким образом, эти два измерительных устройства 322 находятся в пунктах, из которых связь с базовой станцией 300 невозможна, оказывается затруднительно, чтобы базовая станция 300 предоставляла этим двум измерительным устройствам 322 вторую услугу связи, относящиеся к вторичному использованию спектрального диапазона. Вследствие этого, согласно конфигурации системы 2 связи, устройство 340 определения работает в качестве узла определения и предоставляет вторую услугу связи, предназначенную для измерительных устройств 320 и 322 и для интеллектуального измерительного устройства 330, расположенных внутри области 304.

3-4. Четвертый пример конфигурации системы

Фиг.8 представляет схему, показывающую конфигурацию системы 4 связи согласно одному из вариантов настоящего изобретения. Далее, Фиг.9 представляет блок-схему, показывающую пример функциональной компоновки системы 4 связи, изображенной на Фиг.8.

Согласно Фиг.8 система 4 связи включает сервер 10, базовую станцию 400, пять измерительных устройств 420, интеллектуальное измерительное устройство 430, устройство 450 определения и расширенное устройство 460 определения. Далее, базовая станция 400 соединена с сервером 10 через сеть 12 связи, представляющую собой сеть проводной связи.

Базовая станция 400 может предоставлять первую услугу связи устройствам, расположенным в пределах области 402.

С другой стороны, как показано на Фиг.9, измерительные устройства 420 работают каждое в качестве измерительного узла (FC6), описанного выше. В частности, измерительные устройства 420 измеряют характеристики среды связи, окружающей эти устройства, генерируют измеренные данные и передают генерируемые ими измеренные данные интеллектуальному устройству 430, устройству 450 определения или расширенному устройству 460 определения.

Интеллектуальное измерительное устройство 430 работает в качестве интеллектуального измерительного узла (FC5), описанного выше. В частности, в ответ на команду от устройства 450 определения интеллектуальное измерительное устройство 430 получает измеренные данные от измерительных устройств 420, расположенных поблизости от этого устройства 430. Далее, интеллектуальное измерительное устройство 430 добавляет измеренные данные, собранные в результате измерения характеристик окружающей его среды связи, к полученным данным. Затем это интеллектуальное измерительное устройство 430 передает измеренные данные устройству 450 определения.

Устройство 450 определения работает в качестве постоянного узла аутентификации (FC1) и узла определения (FC4), описанных выше. В частности, устройство 450 определения может получать измеренные данные от измерительных устройств 420 и интеллектуального измерительного устройства 430, расположенных поблизости от устройства 450. Далее, устройство 450 определения определяет, доступно ли вторичное использование спектрального диапазона на основе полученных им измеренных данных. Затем, когда устройство 450 определения определяет, что вторичное использование спектрального диапазона доступно, устройство 450 определения начинает предоставление второй услуги связи устройствам связи, расположенным поблизости от этого устройства 450 (например, в области 404). Далее, в ответ на запрос от расширенного устройства 460 определения устройство 450 определения создает профиль вторичной связи, содержащий полученные измеренные данные, данные о линиях связи, вычисленные на основе этих измеренных данных, политику управления спектральным диапазоном и т.п. и передает этот профиль расширенному устройству 460 определения. Переданный здесь профиль вторичной связи используют для определения доступности расширения второй сети связи посредством расширенного устройства 460 определения, которое будет описано позднее.

Расширенное устройство 460 определения работает в качестве постоянного узла аутентификации вторичной связи (FC1) и расширенного узла определения (FC3), описанного выше. В частности, расширенное устройство 460 определения сначала передает команду передать профиль вторичной связи устройству 450 определения. Расширенное устройство 460 определения затем определяет, доступно ли расширение второй сети связи на основе этого профиля вторичной связи, принятого от устройства 450 определения. Далее, когда расширенное устройство 460 определения определяет, что расширение второй сети связи доступно, это расширенное устройство 460 определения начинает предоставление второй услуги связи с расширенной областью сети устройствам связи, расположенным поблизости от этого устройства 460 и устройства 450 определения.

В такой конфигурации системы 4 связи вторые услуги связи могут быть предоставлены в области 408, включающей области 404 и 406 с использованием части (или всего) назначенного первым услугам связи спектрального диапазона, не используемой в текущий момент. Поскольку расширенное устройство 460 определения и устройство 450 определения предоставляют вторую услугу связи во взаимодействии друг с другом, зона предоставления вторых услуг связи оказывается расширена. Отметим, что в этом варианте устройство 450 определения и расширенное устройство 460 определения могут быть расположены вне области 402, где предоставляется первая услуга связи.

Как показано на Фиг.2-9, в зависимости от конфигурации системы связи, осуществляющей вторичное использование спектрального диапазона, узел аутентификации вторичной связи и узел определения (или расширенный узел определения) могут быть одним и тем же устройством связи или разными устройствами связи. Далее, имеет место разница в типе профиля связи (проводная связь или радиосвязь и т.п.), доступного, например, между узлом аутентификации вторичной связи и узлом определения. Более того, точность данных, используемых для определения доступности вторичного использования спектра посредством узла определения, различается в зависимости от области для измерения характеристик среды связи. В виду этого, в соответствии с процессом управления связью, описанным в последующем разделе, вторичное использование спектрального диапазона может быть начато (или продолжено) без нежелательного влияния на первую услугу связи, когда система связи имеет какую-либо из описанных выше конфигураций.

4. Логическая блок-схема процесса управления связью

Фиг.10-12 представляют собой логические схемы, показывающие способ управления связью для начала вторичного использования спектрального диапазона согласно одному из вариантов настоящего изобретения.

Согласно Фиг.10 устройство связи в состоянии покоя (ожидания) сначала генерирует запрос на вторичное использование спектрального диапазона в ответ, например, на действие пользователя, команду исполняемого приложения или аналогичное воздействие, и происходит прием этого запроса (S102).

Далее система связи, принявшая запрос на повторное использование спектрального диапазона, проверяет, имеет ли ее собственное устройство связи функцию узла определения, способного установить факт доступности вторичного использования спектрального диапазона (S104). В этот момент, если устройство не имеет функции узла определения, процесс переходит к этапу S310 на Фиг.12. С другой стороны, если это устройство имеет функцию узла определения, процесс переходит к этапу S106.

На этапе S106 устройство связи, имеющее функцию узла определения, (именуемое в последующем устройством определения) получает измеренные данные относительно среды связи, окружающей это устройство (S106). Например, в системе 1 связи, показанной на Фиг.2, базовая станция 100 может измерить характеристики среды связи в пределах области 102 путем передачи радиосигналов устройствам 110 связи и приема радиосигналов от этих устройств. Далее, в системе 3 связи, показанной на Фиг.6, устройство 340 определения может измерить характеристики среды связи в пределах области 304 путем передачи радиосигналов измерительным устройствам 320 и приема радиосигналов от этих устройств.

Затем устройство определения определяет, доступно ли начало вторичного использования спектрального диапазона, на основе полученных данных о среде связи (S108). В частности, устройство определения определяет факт доступности вторичного использования спектрального диапазона, если заключенный в полученных данных параметр, такой как уровень мощности, или найденный в результате анализа полученных данных параметр, такой как коэффициент шума или частота ошибок, удовлетворяет описанному выше условию доступности.

Далее, устройство определения проверяет, имеет ли оно само полномочия разрешать доступность вторичного использования спектрального диапазона (S110). В частности, на этом этапе проверяют, имеет ли устройство определения функцию узла аутентификации вторичной связи, способного также разрешать вторичное использование спектрального диапазона. Например, базовая станция 100, показанная на Фиг.2, и устройство 340 определения, показанное на Фиг.6, являются узлами определения, но не являются узлами аутентификации вторичной связи. Вследствие этого, поскольку узел определения не имеет полномочий разрешать вторичное использование спектрального диапазона, процесс переходит к этапу S112. С другой стороны, базовая станция 200, показанная на Фиг.4, и устройство 450 определения, показанное на Фиг.8, оба являются и узлами определения, и узлами аутентификации вторичной связи. Вследствие этого, поскольку узел определения имеет полномочия разрешать вторичное использование спектрального диапазона, процесс переходит к этапу S116. Отметим, что, например, в системе 3 связи, показанной на Фиг.6, когда устройство 340 определения временно принимает полномочия разрешать вторичное использование спектрального диапазона от базовой станции 300, это устройство 340 определения может работать в качестве временного узла аутентификации вторичной связи, вследствие чего процесс переходит к этапу S116.

На этапе S112 устройство определения передает сообщение, запрашивающее разрешение вторичного использования спектрального диапазона, внешнему координатору, являющемуся узлом аутентификации вторичной связи (S112). На этом этапе устройство определения передает полученные им измеренные данные о характеристиках среды связи (и результаты анализа измеренных данных), например, вместе с сообщением. После этого, если принятые данные удовлетворяют указанному выше конкретному условию для выдачи разрешения, узел аутентификации вторичной связи (например, сервер 10, показанный на Фиг.2, или базовая станция 300, показанная на Фиг.6) разрешает начать использование второй услуги связи. Отметим, что процесс выбора протокола связи, используемого устройством определения для связи с узлом аутентификации вторичной связи на этапе S112, будет описан позднее.

Затем, устройство определения устанавливает, разрешил ли узел аутентификации вторичной связи начать использование второй услуги связи (S114). Если начало использования второй услуги связи разрешено, процесс переходит к этапу S302 на Фиг.12. С другой стороны, если начало использования вторых услуг связи не разрешено, процесс переходит к этапу S202, показанному на Фиг.11.

Далее, на этапе S116, устройство определения, служащее также узлом аутентификации вторичной связи, определяет, можно ли разрешить начало использования второй услуги связи, в соответствии с условием для выдачи разрешения, совпадающим с аналогичным условием на этапе S112, на основе измеренных данных относительно среды связи и описанных выше результатов анализа (S116). Такое устройство определения, служащее также узлом аутентификации вторичной связи, соответствует, например, базовой станции 200, показанной на Фиг.4, или устройству 450 определения, показанному на Фиг.8. Если установлено, что начало использования второй услуги связи может быть разрешено, процесс переходит к этапу S302 на Фиг.12. С другой стороны, если установлено, что начало использования второй услуги связи не может быть разрешено, процесс переходит к этапу S202, показанному на Фиг.11.

На этапе S202, показанном на Фиг.11, устройство определения определяет, рекомендуется ли измерение характеристик среды связи несколькими устройствами, что является интеллектуальным измерением (S202). Например, даже если измеренные данные относительно характеристик среды связи не удовлетворяют описанному выше условию для выдачи разрешения, все равно, если можно прогнозировать, что в результате интеллектуального измерения будет получен хороший результат измерений, узел аутентификации вторичной связи может разрешить вторичное использование спектрального диапазона на основе этого интеллектуального измерения. Например, если уровень энергии радиосигналов, содержащийся в измеренных данных, нестабилен, но удовлетворяет описанному выше условию для выдачи разрешения в зависимости от времени, можно прогнозировать, что в результате интеллектуального измерения будет получен хороший результат измерений. В этом случае узел аутентификации вторичной связи рекомендует устройству определения осуществить интеллектуальное измерение, чтобы установить, можно ли выдать разрешение на вторичное использование спектрального диапазона, на основе измеренных данных, улучшенных посредством интеллектуального измерения. В этот момент узел аутентификации вторичной связи может дополнительно указать параметр для выполнения интеллектуального измерения (например, спектральную маску, мощность передачи, время передачи, интервал передачи и т.п.). В момент принятия решения о параметре для выполнения интеллектуального измерения и передачи запроса на такое интеллектуальное измерение, которое будет описано позднее, предпочтительно выбрать такой параметр, который является «мгновенным» и, насколько это возможно, не влияет на первую систему связи. В частности, устройство определения может выбрать уровень Pt мощности передачи согласно Pt>Pr на основе уровня Рr мощности принимаемого сигнала в каждой полосе, измеренного с использованием собственной измерительной функции устройства, и передать запрос на выполнение интеллектуального измерения. При этом полоса, в которой уровень мощности оказался ниже уровня Рr мощности принимаемого сигнала, может быть выбрана в качестве полосы для канала передачи в соответствии с объемом данных в информации о параметре. Когда на этапе S202 рекомендуется интеллектуальное измерение, процедура переходит к этапу S204. С другой стороны, на этапе S202 интеллектуальное измерение не рекомендуется, устройство определения снова переходит в ждущий режим (S102), поскольку нельзя начать вторичное использование спектрального диапазона.

На этапе S204 устройство определения выполняет оповещение (регулярную передачу) о запросе на выполнение интеллектуального измерения устройствам связи поблизости от себя в соответствии с выбранным параметром (S204). Например, в системе 2 связи, показанной на Фиг.4, базовая станция 200 в качестве узла определения может передавать запрос на выполнение интеллектуальных измерений интеллектуальному измерительному устройству 230. Далее, в системе 3 связи, показанной на Фиг.6, устройство 340 определения может передать запрос на выполнение интеллектуальных измерений интеллектуальному измерительному устройству 330. Отметим, что когда устройство определения принимает аналогичный запрос на выполнение интеллектуальных измерений от другого устройства связи, это устройство определения может выполнять интеллектуальные измерения совместно с устройством связи.

Затем, устройство определения устанавливает, принят ли ответ на запрос на выполнение интеллектуальных измерений от какого-либо устройства связи, расположенного поблизости от устройства определения (S206). Если принят ответ от расположенного поблизости устройства связи, процесс переходит к этапу S208. С другой стороны, если от расположенного поблизости устройства связи ответ принят не был, устройство определения не может выполнить интеллектуальные измерения и, таким образом, не может начать вторичное использование спектрального диапазона, вследствие чего устройство определения снова входит в ждущий режим (S102).

На этапе S208 устройство определения осуществляет интеллектуальные измерения совместно с ответившим на указанный запрос на выполнение интеллектуальных измерений устройством связи, представляющим собой интеллектуальное измерительное устройство (S208). В частности, устройство определения сначала синхронизирует физическую линию связи и протокол связи, используемый для интеллектуальных измерений, с интеллектуальным измерительным устройством. Более конкретно, синхронизация может быть произведена в соответствии с параметром связи, найденным, например, в процессе предварительного согласования между устройством определения и интеллектуальным измерительным устройством. Далее, каждое устройство может определить преамбулу автоматически и произвести синхронизацию путем соотнесения с информацией заголовка следующего принятого пакета. Кроме того, параметр передачи может быть установлен в состоянии «вслепую», а устройство на приемном конце может оценивать принимаемый параметр автоматически. Затем устройство определения дает команду интеллектуальному измерительному устройству измерить характеристики среды связи и принимает результаты измерений. Измеренные данные относительно среды связи оказываются таким образом получены для более широкого диапазона (или с более высокой точностью). После этого, на основе измеренных данных, полученных в результате интеллектуального измерения, разрешают вторичное использование спектрального диапазона на этапах S110-S116, после чего процесс переходит к этапу S302, показанному на Фиг.12.

На этапе S302, показанном на Фиг.12, устройство определения, получившее разрешение начать вторичное использование спектрального диапазона, передает оповещательные сигналы, чтобы пригласить пользователей принять участие в использование второй услуги связи, устройствам связи, расположенным поблизости (S302). В этот момент можно указать параметр для второй услуги связи, выбранный в соответствии с политикой управления использованием спектрального диапазона, (например, спектральную маску, мощность передачи, время передачи, интервал передачи и т.п.) посредством, например, этих сигналов маяка.

Далее, по истечении, например, некоторого времени устройство определения определяет, получило ли оно ответ на указанные выше сигналы маяка от расположенного поблизости устройства связи (S304). Если ответ от расположенного поблизости устройства связи принят, процесс переходит к этапу S306. С другой стороны, если ответ от расположенного поблизости устройства связи не принят, то поскольку нет пользователей для участия в использовании второй услуги связи, устройство определения снова входит в ждущий режим (S102).

На этапе S306 устройство определения принимает решение о режиме связи для работы при использовании второй услуги связи в соответствии с информацией о возможностях (представляющей поддерживаемый протокол, способ модуляции и т.п.) участников использования второй услуги связи, заключенной, например, в ответе на сигнал маяка (S306). При этом предпочтительно, чтобы устройство определения выбрало режим связи, который позволил бы наиболее эффективно использовать спектральный диапазон. Отметим, что если режим связи для работы при использовании второй услуги связи согласован между устройствами связи заранее, этап S306 можно пропустить.

Затем, когда режим связи для работы при использовании второй услуги связи выбран, начинается использование второй услуги связи между устройством определения и найденным участником такого использования второй услуги связи (S308). После этого выполняют аутентификацию участвующих пользователей (S310), например, и осуществляют связь между пользователями с использованием части или всего спектрального диапазона, выделенного для первой услуги связи. На этом этапе устройство связи, которое, например, оказалось неспособно определить доступность вторичного использования спектрального диапазона на этапе S104, показанном на Фиг.10, может принять участие в использовании второй услуги связи в качестве пользователя в пункте S310, например.

Следует отметить, что процедура, в соответствии с которой устройство определения начинает использование второй услуги связи, описана, главным образом, на Фиг.10-12. Однако процесс управления связью, описанный со ссылками на Фиг.10-12, может быть аналогичным образом применен к процедуре, выполняемой в расширенном устройстве 460 определения, показанном для иллюстрации на Фиг.8, с целью расширения использования вторых услуг связи.

5. Выбор протокола связи перед началом вторичного использования спектрального диапазона

В момент связи между устройством определения и внешним координатором на этапе S112, показанном на Фиг.10, и связи для проведения интеллектуальных измерений согласно Фиг.11, как описано выше, использование второй услуги связи еще не началось. Поэтому ниже будет описано, какой именно протокол связи используется для связи между соответствующими устройствами.

5-1. Протокол связи между устройством определения и внешним координатором

Фиг.13 представляет логическую схему, показывающую процесс выбора протокола связи для использования, когда устройство определения делает запрос внешнему координатору на получение разрешения на вторичное использование спектрального диапазона на этапе S112, показанном на Фиг.10.

Согласно Фиг.13 устройство определения сначала устанавливает, имеется ли доступное проводное соединение с внешним координатором, который является узлом аутентификации вторичной связи (S402). Например, базовая станция 100, показанная на Фиг.2, может использовать проводное соединение с сервером 10 через сеть связи 12. В этом случае, на этапе S408, устройство определения выбирает протокол связи для использования проводного соединения (например, Этернет (Ethernet (зарегистрированный торговый знак)), протокол распределенного волоконно-оптического цифрового интерфейса (FDDI) и т.п.). С другой стороны, например, устройство 340 определения, показанное на Фиг.6, не может использовать проводное соединение с базовой станцией 300. В этом случае процесс переходит к этапу S404.

На этапе S404 устройство определения определяет, может ли оно осуществлять связь с внешним координатором с использованием первой услуги связи (S404). Например, устройство 340 определения, показанное на Фиг.6, может осуществлять связь с базовой станцией 300 с использованием первой услуги связи. В этом случае, на этапе S408 устройство определения принимает решение использовать протокол связи, относящийся к первой услуге связи. С другой стороны, если это устройство не может осуществлять связь с внешним координатором с использованием первой услуги связи, процесс переходит к этапу S406.

На этапе S406 устройство определения определяет, имеется ли альтернативный протокол связи, позволяющий осуществлять связь с внешним координатором (S406). Если альтернативный протокол связи имеется, устройство определения решает использовать этот протокол связи на этапе S408. С другой стороны, если альтернативных протоколов связи нет, устройство определения возвращается в ждущий режим, поскольку оно не может получить разрешения на вторичное использование спектрального диапазона.

Когда описанным выше способом выбран протокол связи, устройство определения передает внешнему координатору сообщение, запрашивающее разрешение на вторичное использование спектрального диапазона, как описано выше, с использованием выбранного протокола связи (S410).

5-2. Протокол связи для интеллектуальных измерений

В процессе связи для выполнения интеллектуальных измерений, как показано на Фиг.11, предпочтительно использовать протокол связи с иерархическим управлением, в соответствии с которым в совокупности узлов связи, представляющих разные уровни функциональной классификации, например FC1-FC7, управление осуществляет узел более высокого порядка. Таким протоколом связи с иерархическим управлением может быть, например, протокол Zigbee или аналогичный протокол. Для передачи команды для измерения характеристик среды связи от устройства определения, например, интеллектуальному измерительному устройству может быть использован протокол связи с иерархическим управлением, такой как Zigbee, в соответствии с которым управление осуществляет устройство определения, являющееся узлом более высокого порядка. При использовании протокола связи с иерархическим управлением обмен данными между передающими и принимающими устройствами осуществляется с использованием интервалов передачи и приема, которыми управляет координатор (координатор вторичного использования спектрального диапазона, отличный от узла аутентификации вторичной связи) и для которых была предварительно зарезервирована полоса. Например, при использовании описанного выше протокола Zigbee на основе оповещающего сигнала, управляемого координатором, выделяют временной интервал, представляющий собой бесконфликтный период, и временной интервал для конкурентного доступа. Затем, между устройствами, осуществляющими связь с использованием временного интервала в пределах периода конкурентного доступа, возможность передачи регулируют на основе собственного выбора, чтобы избежать конфликта с пакетом, передаваемым другим устройством. В этом случае, чтобы узнать момент, позволяющий избежать конфликта, каждое устройство должно принимать опорный оповещающий сигнал, передаваемый координатором, и соответственно действовать согласно протоколу связи с иерархическим управлением.

С другой стороны, при передаче и приеме измеренных данных между интеллектуальными измерительными устройствами, например, можно использовать протокол автономной распределенной связи, такой как IEEE802.11s или WiMedia. Согласно протоколу автономной распределенной связи, поскольку при передаче и приеме пакетов координатор отсутствует, при обмене данными между передающими и принимающими устройствами каждое такое устройство регулирует возможность вести передачу на основе собственной оценки, что не будет конфликтов с пакетом, переданным другим устройством. В альтернативном варианте можно использовать протокол связи с иерархическим управлением, такой как Zigbee, в соответствии с которым управление осуществляет устройство, которое первым передало оповещающий сигнал. При использовании протокола автономной распределенной связи между узлами одинакового уровня в описанной выше функциональной классификации FC1-FC7 можно легко изменять топологию связи между устройствами, выполняющими интеллектуальное измерение, в соответствии с расположением этих устройств.

6. Пример данных, передаваемых и принимаемых между узлами связи

В процессе управления связью согласно описанному выше варианту данные, передаваемые и принимаемые между узлами, включают, если рассматривать в широком смысле, данные двух типов: измеренные данные и данные управления.

6-1. Измеренные данные

Измеренные данные представляют собой данные, относящиеся к среде связи и измеренные посредством измерительного узла или интеллектуального измерительного узла, описанных выше. Ресурс связи, являющийся целью измерений посредством измерительного узла или интеллектуального измерительного узла, представляет собой ресурс связи, который скорее всего используется первой услугой связи и который может быть задан, например, в единицах частотных каналов, ресурсных блоков или кодов. В какой именно области ресурса связи должна находиться цель измерений, может быть определено путем наблюдения ситуации в вещательном канале (РВСН (физический канал вещания) в системе LTE и т.п.) в нисходящей линии первой услуги связи, например. Эти измеренные данные могут содержать, в дополнение к идентификатору устройства, измерявшего характеристики среды связи, и собственно результатам измерений, данные о местонахождении устройства, полученные с использованием системы GPS (глобальная система местоопределения), вид алгоритма измерений, метки времени и т.п. Кроме того, в состав измеренных данных в широком смысле могут входить результаты анализа измеренных данных и информация планирования, указывающая окружающую среду связи для первых услуг связи.

Данными местонахождения устройства являются данные, указывающие местонахождение устройства, выполнившего измерения характеристик среды связи, в момент измерений, например. Эти данные местонахождения используются для установления факта доступности или недоступности вторичного использования спектрального диапазона узлом определения (или расширенным узлом определения), например. В частности, узел определения заранее загружает базу данных информации местонахождения, подготовленную вне узла (например, сервером 10 и т.п.), в свою аппаратуру, например. Эта база данных содержит информацию о выделении каналов для первой услуги связи, архивные данные об использовании каналов и т.п., ассоциированные с данными местонахождения. Таким образом, узел определения может извлечь информацию о выделении каналов или архивные данные об использовании каналов из базы данных информации местонахождения с использованием данных местонахождения в качестве ключа, например, и на их основе оценить вероятность того, что вторичное использование спектрального диапазона окажет нежелательное воздействие на первую услугу связи. Вместо того чтобы заранее загрузить базу данных информации местонахождения в свою аппаратуру, узел определения может сделать запрос во внешнюю базу данных с использованием данных местонахождения в качестве ключа в момент определения, например, факта доступности вторичного использования спектрального диапазона.

Вид алгоритма измерений указывает, какая именно величина должна быть измерена (или была измерена), например, энергия радиосигнала, уровень мощности шумов, коэффициент шума (например, отношение сигнал/шум (SNR) или отношение несущая/шум (CNR)) или частота ошибок (например, частота битовых ошибок (BER) или частота пакетных ошибок (PER)).

Результат измерений содержит измеренную величину в соответствии с типом алгоритма измерений, описанным выше. Измеренная величина может быть представлена «мягким» битом (величина «мягкого» решения) или «жестким» битом (величина «жесткого» решения). Например, предпочтительно, чтобы узел определения (или расширенный узел определения) представлял результат измерений для передачи узлу аутентификации вторичной связи «жестким» битом. В этом случае результат определения доступности вторичного использования спектрального диапазона и т.п. в соответствии с измеренной величиной представлен логической величиной, такой как "0" или "1". Это позволяет уменьшить объем трафика между узлами. С другой стороны, результат измерений для передачи от измерительного узла (или интеллектуального измерительного узла) узлу определения (или расширенному узлу определения) обычно представлен «мягким» битом.

Метка времени содержит, например, указание момента времени, когда началось измерение характеристик среды связи, указание времени, когда закончилось измерение характеристик среды связи, и т.п.

6-2. Данные управления

Данные управления представляют собой данные, служащие для того, чтобы указанный выше один узел, составляющий систему вторичного использования спектрального диапазона, управлял другим узлом, или чтобы один узел управлялся другим узлом. Данные управления могут содержать, например, команду начать или остановить измерения, команду передать измеренные данные, указание типа алгоритма измерений, команду передать профиль вторичной связи, запрос доступа к базе данных информации местонахождения и т.п.

Далее, когда расширенный узел определения, узел определения или интеллектуальный измерительный узел объединяет измеренные данные, полученные от нескольких узлов, в данные управления может входить информация, указывающая способ, применяемый для объединения данных, например такой, как усреднение или определение среднеквадратического отклонения.

Кроме того, узел аутентификации вторичной связи, расширенный узел определения или узел определения может оценить надежность каждой величины измеренных данных путем сравнения измеренных данных, которые были измерены или получены одним узлом, с соответствующими измеренными данными, которые были измерены или получены другим узлом. Например, когда наблюдается большой разброс между результатами измерений, полученными или измеренными несколькими узлами, расположенными поблизости, надежность таких измеренных данных может быть оценена, как низкая. В таком случае, в данные управления входит результат оценки надежности измеренных данных. Далее, узел, находящийся в состоянии скрытого терминала, может быть обнаружен путем сравнения данных, измеренных или полученных одним узлом, с данными, измеренными или полученными другим узлом.

Кроме того, интеллектуальный измерительный узел может обмениваться данными управления, такими как верхний предел допустимого числа переприемов и допустимое число измерительных узлов, а также минимально необходимое число измерительных узлов, с другим интеллектуальным измерительным узлом. Это позволяет расширить область измерений при сохранении качества измеренных данных на некотором уровне.

7. Заключение

Процесс управления связью согласно одному из вариантов настоящего изобретения описан выше со ссылками на Фиг.1-13. Согласно этому процессу управления связью получают данные, относящиеся к среде связи, окружающей узел определения, и когда эти полученные данные удовлетворяют описанному выше условию доступности (первое условие), определяют, что вторичное использование спектрального диапазона доступно. Затем узел аутентификации вторичной связи, расположенный в одном устройстве связи с узлом определения или в другом устройстве связи, когда данные, относящиеся к среде связи, удовлетворяют описанному выше условию для выдачи разрешения (второе условие), разрешает вторичное использование спектрального диапазона. Таким образом, можно начать (или продолжить) вторичное использование спектрального диапазона после соответствующего определения, что это не окажет нежелательного воздействия на первую услугу связи в системах различной конфигурации, реализующие вторичное использование спектрального диапазона.

Далее, когда данные, относящиеся к среде связи, не удовлетворяют описанному выше условию для выдачи разрешения, узел аутентификации вторичной связи рекомендует узлу определения осуществить измерение характеристик среды связи с использованием нескольких устройств связи, что является интеллектуальным измерением. Вследствие этого, даже если влияние на первые услуги связи не удалось определить должным образом на основе данных, измеренных только одним устройством, такое влияние на первую услугу связи можно определить с использованием измеренных данных, улучшенных посредством интеллектуального измерения.

Кроме того, когда использование второй услуги связи разрешено, узел определения передает расположенным поблизости устройствам связи оповещающие сигналы, приглашающие пользователей принять участие в использовании вторых услуг связи. Затем, на основе информации (например, описанная выше информация о возможностях), содержащейся в ответе на оповещающий сигнал, можно выбрать режим связи для работы при использовании второй услуги связи. Таким образом, можно выбрать оптимальный режим связи и начать использование второй услуги связи.

Предмет каждого из вариантов, рассмотренных в настоящем описании, применим к разнообразным видам режимов вторичного использования спектрального диапазона, как описано выше. Например, можно, как описано выше, сказать, что работа ретрансляционного узла или фемто-ячейки, чтобы «закрыть» спектральное «окно» первых услуг связи, является одним из режимов вторичного использования спектрального диапазона. Кроме того, соотношение между макро-ячейкой, удаленной радио головкой (RRH). Горячей зоной, ретрансляционным узлом, фемто-ячейкой и т.п., использующими общий спектральный диапазон, также может составлять режим вторичного использования спектрального диапазона (например, гетерогенная сеть связи).

Выше были описаны предпочтительные варианты настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, хотя, безусловно, настоящее изобретение приведенными выше примерами не ограничивается. Специалист в этой области может найти различные изменения и модификации в рамках прилагаемой формулы изобретения, и при этом следует понимать, что они естественно укладываются в технический объем настоящего изобретения п.

Перечень позиционных обозначений

1, 2, 3, 4 Система связи

10 Сервер (Второе устройство связи)

100, 200 Базовая станция (Первое устройство связи)

300 Базовая станция (Второе устройство связи)

340, 450 Устройство определения (Первое устройство связи)

460 Расширенное устройство определения (Первое устройство связи)

120, 220, 222, 320, 322, 420 Измерительное устройство

230, 330, 430 Интеллектуальное измерительное устройство.

Изобретение относится к области связи. Для начала вторичного использования спектрального диапазона без оказания нежелательного воздействия на услуги связи, осуществляющие первичное использование этого диапазона, предложен способ управления связью, включающий этапы получения данных, относящихся к среде связи, окружающей первое устройство связи, в указанном первом устройстве связи, определения доступности второй услуги связи, использующей часть или весь спектральный диапазон, выделенный первой услуге связи, когда полученные данные, относящиеся к среде связи, удовлетворяют первому условию, и разрешения использовать в указанном первом устройстве связи или во втором устройстве связи вторую услугу связи, когда данные, относящиеся к среде связи, удовлетворяют второму условию. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ управления связью, содержащий этапы, на которых:
получают в первом устройстве связи данные, относящиеся к среде связи, окружающей первое устройство связи;
определяют доступность второй услуги связи, использующей часть или весь спектральный диапазон, выделенный первой услуге связи, когда полученные данные, относящиеся к среде связи, удовлетворяют критерию доступности; и
разрешают использовать в указанном первом устройстве связи или во втором устройстве связи вторую услугу связи, когда данные, относящиеся к среде связи, удовлетворяют условию выдачи разрешения.

2. Способ управления связью по п.1, в котором
когда данные, относящиеся к среде связи, не удовлетворяют условию выдачи разрешения, рекомендуют первому устройству связи измерить характеристики среды связи с использованием нескольких устройств связи.

3. Способ управления связью по п.2, в котором
когда использование второй услуги связи разрешено, передают посредством первого устройства связи расположенным поблизости устройствам связи оповещающий сигнал, приглашающий пользователя принять участие в использовании второй услуги связи.

4. Способ управления связью по п.3, в котором
при получении ответа на оповещающий сигнал выбирают посредством первого устройства связи режим связи, подлежащий использованию для второй услуги связи, на основе информации, содержащейся в указанном ответе.

5. Способ управления связью по п.1, в котором
когда второе устройство связи имеет полномочия разрешать использование второй услуги связи, передают данные, относящиеся к среде связи, от первого устройства связи второму устройству связи.

6. Способ управления связью по п.5, в котором
когда доступно проводное соединение между первым устройством связи и вторым устройством связи, передают данные, относящиеся к среде связи, с использованием указанного проводного соединения.

7. Способ управления связью по п.5, в котором
когда возможна связь между первым устройством связи и вторым устройством связи с использованием первой услуги связи, передают данные, относящиеся к среде связи, с использованием первой услуги связи.

8. Способ управления связью по п.1, в котором
на этапе разрешения оценивают надежность данных, относящихся к среде связи, путем сравнения данных, относящихся к среде связи, с архивными данными связи с использованием первой услуги связи и разрешают использование второй услуги связи в соответствии с результатами оценки надежности.

9. Способ управления связью по п.1, в котором
на этапе разрешения проверяют, что устройство связи для использования второй услуги связи в прошлом не осуществляло несанкционированных действий в спектральном диапазоне, выделенном первой услуге связи, и разрешают использование второй услуги связи по результатам проверки.

10. Устройство связи, содержащее:
модуль получения, выполненный с возможностью получения данных, относящихся к среде связи, окружающей устройство связи; и
модуль определения, выполненный с возможностью определения доступности второй услуги связи, использующей часть или весь спектральный диапазон, выделенный первой услуге связи, если данные, относящиеся к среде связи, окружающей устройство связи, удовлетворяют критерию доступности,
при этом в случае определения доступности второй услуги связи модуль определения выполнен с возможностью выдачи устройству, имеющему полномочия разрешать использование второй услуги связи, запроса на разрешение использования второй услуги связи.

11. Запоминающее устройство, содержащее программу, вызывающую выполнение компьютером, управляющим устройством связи, функций:
модуля получения, выполненного с возможностью получения данных, относящихся к среде связи, окружающей устройство связи; и
модуля определения, выполненного с возможностью определения доступности второй услуги связи, использующей часть или весь спектральный диапазон, выделенный первой услуге связи, если данные, относящиеся к среде связи, окружающей устройство связи, удовлетворяют критерию доступности,
при этом в случае определения доступности второй услуги связи модуль определения выполнен с возможностью передачи устройству, имеющему полномочия разрешать использование второй услуги связи, запроса на разрешение использования второй услуги связи.