BR112012033059A2 - métodos e aparelho para acesso, permissão e controle por dispositivos no espaço branco da tv - Google Patents

Abstract

MÉTODOS E APARELHO PARA ACESSO, PERMISSÃO E CONTROLE POR DISPOSITIVOS NO ESPAÇO BRANCO DA TV. São proporcionados métodos e um aparelho para acesso, habilitação e controle de dispositivo no espaço em branco da TV. São proporcionados métodos e um aparelho para varredura de canal por um dispositivo que encurtam o tempo de varredura de canal usando um quadro piloto de medição de 5 MHz em uma localização predeterminada dentro de um canal do dispositivo habilitador, independente da largura de banda operacional do dispositivo habilitador. Também são proporcionados métodos e um aparelho para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas que localizam informações relativas às classes regulatórias e números de canal suportados por um dispositivo habilitador dentro de um quadro de informação acessível e também fornecem mensagens de solicitação e resposta para providenciar a habilitação de um dispositivo solicitante em uma rede. Além disso, são proporcionados métodos e um aparelho para identificar um dispositivo interferente em uma rede por meio de informações adicionais de dentro de um elemento de localização registrada DSE.

Description

“MÉTODOS E APARELHO PARA ACESSO, PERMISSÃO E CONTROLE POR DISPOSITIVOS NO ESPAÇO BRANCO DA TV”

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS O presente pedido reivindica o benefício do Pedido U.S. Provisório No 61/398153, intitulado "NORMATIVE TEXT FOR REGULATORY ID", depositado em 22 de junho de 2010, do pedido U.S. Provisório No 61/398152, intitulado "NORMATIVE TEXT FOR 5MHZ MEASUREMENT PILOT FRAME," depositado em 22 de junho, 2010, e ao Pedido U.S. Pro- visório No 61/399105, intitulado "NORMATIVE TEXT FOR MULTI-BAND ENABLEMENT", depositado em 7 de julho de 2010, os quais são incorporados aqui para fins de referência em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO Os presentes princípios relacionam-se a métodos e aparelhos para acesso à rede, permissão e controle de dispositivos no espaço branco da TV.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Recentemente, a Federal Communications Commission (FCC) aprovou a operação de transmissores de rádio não licenciados no espectro de teledifusão em locais em que esse espectro não está sendo usado por serviços licenciados, como estações de televisão e ope- radores de microfone sem fio, sob certas regras. Esse espectro de TV não utilizado é geral- mente chamado de “espaço branco”. Um conceito denominado Rádio Cognitivo foi proposto para implementar o compartimento de espectro negociado ou oportunista para aprimorar a eficiência do espectro para essas frequências. Espera-se, no futuro, que a implementação do Rádio Cognitivo (CR) no espaço branco da TV seja um tópico de grande repercussão na comunicação sem fio e ofereça uma solução viável para o problema de escassez do espectro sem fio. Em 2004, baseado na ex- pectativa do uso não licenciado do espaço branco da TV, sob a concessão de um Comitê de Padrões IEEE 802, um grupo de trabalho denominado IEEE 802.22 foi estabelecido para desenvolver um padrão para uma interface PHY/MAC/aérea baseada em Rádio Cognitivo para uso por dispositivos de isentos de licença em uma base sem interferência no espectro que já foi alocada para o Serviço de Difusão da TV. O grupo de trabalho IEEE 802.22 tam- bém é chamado de Grupo WRAN, uma vez que ele está essencialmente desenvolvendo uma interface aérea para uma Rede de Área Regional sem Fio (WRAN) com um alcance que chega a 30 milhas. Uma ideia alternativa é a de padronizar o uso desse espectro para oferecer servi- ços similares ao do padrão WiFi IEEE 802.11 tradicional. Esse esforço em usar o espaço branco da TV para acesso WiFi é conhecido como 802.11af. A diferença entre os padrões

802.11 tradicionais e 802.11af é que 802.11af será para a operação do WiFi nos espaços vazios da TV.

O espaço branco da TV (TVWS) consiste de fragmentos de canais da TV. Assim, dependendo do uso da difusão de TV e de microfones sem fio, a oportunidade de espectro pode ser de 6 MHz, 12 MHz, 18 MHz, ... supondo que um canal de TV tenha uma largura de 6 MHz. Além disso, a oportunidade de espectro pode ocorrer em qualquer uma das bandas da TV. Assim, a oportunidade de espectro no TVWS difere-se das bandas 802.11 tradicio- nais de 2.4 GHz, 3.6 GHz e 5 GHz pelo fato de que a frequência central e a largura de canal são variáveis. Devido às combinações das larguras de banda na TVWS e às frequências centrais variáveis, o retardo do acesso ao canal e a complexidade na busca de largura de banda disponível podem ser grandes. Além disso, como parte do processo para encontrar largura de banda disponível, os dispositivos 802.11 não licenciados que desejam operar como esta- ções dependentes estão sujeitos à autorização do canal e a controles regulatórios. Uma vez transmitindo, esses dispositivos não licenciados precisam ser identificáveis para um admi- nistrador do banco de dados caso eles causem interferência em outros dispositivos autori- zados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O acesso a canais, permissão e controle das estações operando no espaço branco da TV são abordados pelos presentes princípios, que estão direcionados a métodos e a um aparelho para acesso, permissão e controle de dispositivos no espaço branco da TV. Usan- do os princípios aqui descritos, o acesso ao meio do espaço branco da TV é proporcionado com tempos de varredura de canal reduzidos utilizando a varredura passiva rápida de um Quadro Piloto de Medição de largura de banda de 5 MHz, independente de se a largura de banda do canal em operação é de 5 MHz, 10 MHz ou 20 MHz. A permissão para operar em múltiplas bandas é possibilitada pelos presentes princípios mediante o emprego da ativação da estação dinâmica de múltiplas bandas (DSE) e de dois novos quadros de informação. Além disso, são fornecidas mais informações de identificação de estação de acordo com os presentes princípios para identificar dispositivos que estejam causando interferência dentro de uma rede. De acordo com um aspecto dos presentes princípios, é proporcionado um método para varredura de canal por um dispositivo que encurta o tempo de varredura mediante o uso de um quadro Piloto de Medição de 5 MHz em uma localização predeterminada dentro de um canal do dispositivo habilitador, independente da largura de banda de operação do dispositivo habilitador. De acordo com outro aspecto dos presentes princípios, é proporcionado um método para varredura de canal por um dispositivo habilitador dentro de uma rede que transmite um quadro Piloto de Medição de 5 MHz em uma localização predeterminada dentro de seu ca- nal, independente de sua largura de banda operacional.

De acordo com outro aspecto dos presentes princípios, propõe-se um método para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas que transmite informações relativas às classes regulatórias suportadas por um dispositivo e aos números de canais dentro de um quadro de informação acessível e também fornece mensagens de solicitação e resposta para providenciar a habilitação de um dispositivo solicitante em uma rede.

De acordo com outro aspecto dos presentes princípios, propõe-se um método para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas por um dispositivo habilitador em uma rede.

O método transmite informações relativas às classes regulatórias suportadas por um dispositivo habilitador e aos números de canal dentro de um quadro de informação acessível e também troca mensagens de solicitação e resposta para providenciar a habilitação de um dispositivo solicitante em uma rede.

De acordo com outro aspecto dos presentes princípios, propõe-se um método para que as informações adicionais de dentro de um elemento de Localização Registrado DSE sejam usadas para identificação aperfeiçoada de dispositivos que estejam causando interfe- rência em uma rede.

De acordo com outro aspecto dos presentes princípios, é proporcionado um apare- lho para varredura de canal por um dispositivo que encurta o tempo de varredura mediante o uso de um quadro Piloto de Medição de 5 MHz em uma localização predeterminada dentro de um canal do dispositivo habilitador, independente da largura de banda de operação do dispositivo habilitador.

De acordo com outro aspecto dos presentes princípios, propõe-se um aparelho pa- ra varredura de canal por um dispositivo habilitador dentro de uma rede que transmite um quadro Piloto de Medição de 5 MHz em uma localização predeterminada dentro de seu ca- nal, independente de sua largura de banda de operação.

De acordo com outro aspecto dos presentes princípios, propõe-se um aparelho pa- ra habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas que transmite informações relativas às classes regulatórias suportadas por um dispositivo e aos números de canais dentro de um quadro de informação acessível e também fornece mensagens de solicitação e resposta para providenciar a habilitação de um dispositivo solicitante em uma rede.

De acordo com outro aspecto dos presentes princípios, propõe-se um aparelho pa- ra habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas por um dispositivo solicitante em uma rede.

O aparelho transmite informações relativas às classes regulatórias suportadas por um dispositivo habilitador e aos números de canal dentro de um quadro de informação acessível e também troca mensagens de solicitação e resposta com um dispositivo que de- seja se tornar habilitado para providenciar a habilitação de um dispositivo solicitante em uma rede.

De acordo com outro aspecto dos presentes princípios, propõe-se um aparelho pa-

ra que as informações adicionais de dentro de um elemento de Localização Registrado DSE sejam usadas para identificação aperfeiçoada de dispositivos que estejam causando interfe- rência em uma rede. Esses e outros aspectos, características e vantagens dos presentes princípios transparecerão por meio da descrição detalhada das concretizações exemplificativas a se- guir, que deverão ser lidas junto com os desenhos em anexo.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A Figura 1 mostra a arquitetura de Controle de Acesso à Mídia (MAC) do IEEE

802.11. A Figura 2 mostra o formato de um tipo de Quadro de Gerenciamento 802.11, o quadro de anúncio (Beacon frame). A Figura 3 mostra uma lista de valores de campo Ação Pública de acordo com os presentes princípios. A Figura 4a mostra o campo de Informações de Capacidade Condensadas de um quadro Piloto de Medição regular. A Figura 4b mostra as Informações de Capacidade Con- densadas quando se usa um quadro Piloto de Medição de 5 MHz de acordo com os presen- tes princípios. A Figura 5 mostra um subcampo Tempo de Espera. A Figura 6 mostra o formato do elemento de Localização Registrado DSE de acordo com os presentes princípios. A Figura 7 mostra um exemplo do campo Classes Regulatórias e Números de Ca- nal de acordo com os presentes princípios. A Figura 8 mostra um exemplo adicional dos valores de campo Ação Pública que são usados em um quadro de Gerenciamento 802.11 de acordo com os presentes princí- pios. A Figura 9 mostra o formato de um quadro de solicitação DSE de múltiplas bandas de acordo com os presentes princípios. A Figura 10 mostra o formato do quadro de resposta DSE de múltiplas bandas de acordo com os presentes princípios. A Figura 11 mostra o formato do campo ID Regulatório do elemento de Localização Registrado DSE de um quadro de Gerenciamento 802.11. As Figuras 12 (a) e (b) mostram concretizações de métodos para varredura de ca- nal de acordo com os presentes princípios realizados por um dispositivo buscando acesso a uma rede, e por um dispositivo que é capaz de autorizar o acesso, respectivamente. As Figuras 13 (a) e (b) mostram concretizações do aparelho para varredura de ca- nal de acordo com os presentes princípios para um dispositivo buscando acesso a uma re- de, e por um dispositivo que é capaz de autorizar o acesso, respectivamente. As Figuras 14 (a) e (b) mostram concretizações de métodos para habilitação de es-

tação dinâmica de múltiplas bandas de acordo com os presentes princípios realizados por um dispositivo buscando acesso a uma rede, e por um dispositivo que é capaz de autorizar a habilitação em uma rede, respectivamente. As Figuras 15 (a) e (b) mostram concretizações do aparelho para habilitação de es- tação dinâmica de múltiplas bandas de acordo com os presentes princípios para um disposi- tivo buscando acesso a uma rede, e por um dispositivo que é capaz de autorizar a habilita- ção em uma rede, respectivamente. A Figura 16 mostra uma concretização de um método para identificar um dispositivo interferindo no espaço branco da TV de acordo com os presentes princípios. A Figura 17 mostra uma concretização de um aparelho para identificar um dispositi- vo interferindo no espaço branco da TV de acordo com os presentes princípios.

DESCRIÇÃO DETALHADA Recentemente, baseado na aprovação da FCC, os transmissores de rádio não li- cenciados podem utilizar o espectro de teledifusão em localizações em que o espectro não está sendo usado por serviços licenciados, de acordo com o Padrão IEEE para Tecnologia da Informação – Telecomunicações e Troca de Informações entre Sistemas – Redes de Área Metropolitana – Requisitos Específicos – Parte 11: Especificações da Camada Física (PHY) e de Controle de Acesso à Mídia para LAN sem fio, IEEE, Nova Iorque, NY, junho de

2007. Esse espectro de TV não usado geralmente é chamado de “espaço branco da TV”. A missão do grupo de trabalho IEEE 802.22 é desenvolver um padrão para uma interface PHY/MAC/aérea baseada em rádio cognitivo para uso por dispositivos isentos de licença em uma base sem interferência no espectro que é alocado ao Serviço de Difusão de TV. Outro grupo, o grupo 802.11af, está padronizando o uso dos espaços vazios da TV para serviços tradicionalmente fornecidos pelo padrão 802.11 WLAN. O grupo IEEE 802.11af é significati- vo, pois já há um número enorme de dispositivos 802.11 no mercado. De acordo com os princípios aqui descritos, descrevemos abordagens para dispositivos de espaço da TV, tam- bém conhecidos como dispositivos de banda de TV (TVBD), atuando como estações de- pendentes (STA), para acessar e ganhar permissão para operar no espectro do espaço branco da TV, ao longo de uma série de larguras de banda diferentes, e para serem identifi- cados caso causem interferência em outros dispositivos. O método de acesso fundamental do Controle de Acesso à Mídia (MAC) do IEEE

8802.11 é uma Função de Coordenação Distribuída (DCF) conhecida como Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA). Este, ao contrário da maioria dos outros sistemas, tal como o IEEE 802.16 e o IEEE 802.22, é um sistema distribuído e não centralizado. O grupo 801.11af usa uma função de acesso DCF para sua camada MAC. A camada MAC 802.11 básica emprega a Função de Coordenação Distribuída (DCF) com o mecanismo de acesso de canal distribuído aprimorado (EDCA) para competir pela mídia sem fio.

A Figura 1 (do Padrão IEEE para Tecnologia da Informação – Teleco- municações e Troca de Informações entre Sistemas – Redes de Área Metropolitana – Re- quisitos Específicos – Parte 11: Especificações da Camada Física (PHY) e de Controle de Acesso à Mídia para LAN sem fio, IEEE, Nova Iorque, NY, junho de 2007) ilustra a arquitetu- ra MAC do IEEE 802.11. A regra básica do MAC é que a DCF e a Função de Coordenação Híbrida (HCF) são proporcionadas por meio dos serviços da DCF para dar suporte à Quali- dade de Serviço (QoS). A Função de Coordenação de Ponto (PCF) é um mecanismo centra- lizado que raramente é usado.

O HCF usa tanto um método de acesso a canal baseado em contenção, chamado de mecanismo EDCA para transferência baseada em contenção, quanto um acesso de canal controlado, chamado de mecanismo de acesso de canal contro- lado HCF (HCCA), para transferência livre de contenção.

O mecanismo EDCA fornece acesso diferenciado e distribuído à mídia sem fio para as estações (STAs) usando oito prioridades de usuário (UPs) diferentes.

Ele define quatro categorias de acesso (ACs) que oferecem suporte para a distribuição de tráfego com Ups nas STAs.

As quatro ACs e seus parâmetros correspondentes são listadas na Tabela 1 (do Padrão IEEE para Tecnologia da Informação – Telecomunicações e Troca de Informações entre Sistemas – Redes de Área Metropolitana – Requisitos Específicos – Parte 11: Especi- ficações da Camada Física (PHY) e de Controle de Acesso à Mídia para LAN sem fio (MAC)). Na Tabela 1, TXOP refere-se à oportunidade de transmissão.

Ela é o momento em que uma estação tem o direito de transmitir no canal, limitado por TXOPLimit.

Uma iniciação do TXOP ocorre quando um STA obtém acesso à mídia através da DCF.

Múltiplos quadros podem ser transmitidos em um TXOP adquirido se houver mais de um quadro pendente na AC para a qual o canal foi adquirido.

No entanto, os quadros que estão pendentes em outras ACs não deverão ser transmitidos neste TXOP.

Baseado no Segundo Relatório do FCC e no Pedido de novembro de 2008, os ca- nais de TV 2 a 51, com exceção dos canais 3, 4 e 37, podem ser usados para transmissões de rádio, contanto que os sinais licenciados incumbidos, isto é, os sinais de difusão de TV e microfone sem fio (WM), não sofram interferência.

Assim, a oportunidade de espectro no TVWS consiste de fragmentos de canais de TV únicos ou múltiplos (TVCs). O tamanho de cada fragmento pode variar de 1 TVC a vários TVCs.

Foi demonstrado que, mesmo em áreas urbanas, um fragmento pode chegar a ter quatro TVCs contíguos.

Em áreas rurais, fragmentos de até 16 TVCs são possíveis.

Basicamente, mais largura de banda de canal significa uma taxa de dados maior e tamanhos de pacote de dados menores.

Ter um quadro de dados pequeno é importante para um sistema CSMA.

As oportunidades de espectro no TVWS podem ser classificadas em duas categori- as, que são contíguas e não-contíguas.

No primeiro caso, os TVCs disponíveis são contíguos.

Os dispositivos de Espaço branco da TV podem empregar larguras de banda de 5 MHz, 10 MHz ou 20 MHz correspon- dendo a 1, 2 e 4 canais de TV disponíveis contíguos. De preferência, quanto maior a largura de banda do canal, maior a taxa de dados. Deste ponto de vista, um sistema deveria usar quatro TVCs contíguos sempre que possível. Do ponto de vista prático, nem sempre isso é possível se quatro canais contíguos não estiverem disponíveis. No segundo caso, os TVCs disponíveis não são contíguos. Quando os TVCs disponíveis não são contíguos, mas estão dentro de um TVC do outro, ainda gostaríamos de usá-los juntos para aumentar a taxa de dados e ter tamanhos de pacote pequenos. Quando um dispositivo deseja se comunicar com outros dispositivos dentro de uma rede, ele precisa se tornar habilitado de modo que ele tenha permissão para transmitir e receber com a permissão do dispositivo habilitador, ainda que ele possa estar transferindo dados com um dispositivo diferente. De acordo com os princípios aqui apresentados, de modo a encurtar o tempo de varredura de canal de um dispositivo tentando se tornar habili- tado dentro de uma rede, um quadro Piloto de Medição de banda estreita é transmitido por um Ponto de Acesso (AP) dentro da rede. Esse quadro Piloto de Medição é transmitido peri- odicamente pelo Ponto de Acesso em um intervalo menor do que um intervalo de anúncio. Os Quadros de anúncio são um tipo de Quadro de Gerenciamento dentro do protocolo MAC

802.11. Um exemplo de um Quadro de Gerenciamento é ilustrado na Figura 2, em que o campo Categoria indica se o quadro é um quadro público ou um quadro de medição de rá- dio. O Valor Ação pode assumir um dentre vários valores para indicar a finalidade do qua- dro, tal como um quadro de anúncio. Os quadros de anúncio são enviados periodicamente por Pontos de Acesso para difundir a presença do Ponto de Acesso. Os quadros contêm informações relativas ao Ponto de Acesso, tal como o Identificador do Conjunto de Serviços, Marca de Tempo, taxas suportadas para uma LAN sem fio, e intervalo de anúncio. As esta- ções varrem continuamente os canais 802.11 para captar sinais de quadro de anúncio dos Pontos de Acesso com seu alcance para decidir o Ponto de Acesso ao qual elas devem se associar. Eles também podem monitorar o canal em busca de quadros Piloto de Medição para obter algumas das mesmas informações que em um sinal de anúncio, mas em um in- tervalo mais frequente. Após um dispositivo ser habilitado, ele é então descrito como sendo dependente do Ponto de acesso que o habilita, que é chamado de AP Habilitador. Os Quadros Pilotos de Medição são transmitidos por Pontos de Acesso mais fre- quentemente do que quadros de anúncio. Os Quadros Pilotos de Medição são definidos no padrão IEEE 802.11k e compreendem apenas algumas das informações contidas dentro de um quadro de anúncio, e, por essa razão, possuem um tamanho menor. Eles auxiliam as estações na varredura passiva rápida do canal. De acordo com os presentes princípios, os Quadros Pilotos de Medição possuem uma largura de banda de canal fixa de 5 MHz, em uma localização que é conhecida a priori por ambos os Pontos de Acesso e Dispositivos que buscam se tornar habilitados.

Os Quadros Pilotos de Medição são transmitidos nesta parte de 5 MHz predeterminada do canal, independente da largura de banda operacional do AP que os transmite.

Isso encurta o tempo de acesso do canal, comparado aos Quadros Pilotos de Medição transmitidos através de uma largura de banda de 10 MHz, 20 MHz ou 40 MHz.

Isso se deve ao fato de que, com larguras de banda operacionais maiores, um Piloto de Me- dição poderia estar localizado em uma série de frequências centrais.

De acordo com os pre- sentes princípios, uma estação que busca se tornar uma STA dependente só precisa buscar uma parte de 5 MHz particular do espectro, independente da largura de banda do canal para encontrar o Quadro Piloto de Medição.

A Figura 3 mostra um campo de um quadro de Ação Pública 802.11 que inclui um valor para um Piloto de Medição de 5 MHz de acordo com os presentes princípios.

Um qua- dro Ação Pública é um tipo de Quadro de Gerenciamento 802.11. A Figura 4a mostra um exemplo de formato do Campo Informações de Capacidade Condensadas quando um Qua- dro Piloto de Medição, conforme definido no IEEE 802.11 k com uma largura de banda não restrita, é utilizado.

A Figura 4b mostra o Campo Informações de Capacidade Condensadas do Quadro Piloto de Medição quando um Quadro Piloto de Medição de banda estreita ou de 5 MHz é usado de acordo com os presentes princípios.

Neste caso, o subcampo Tempo de Espera consiste de dois bits carregando informações de tempo de espera.

Os tempos de espera correspondentes para o espaçamento de canal de 5, 10 e 20/40 MHz (de cima para baixo), como definido na camada ofdm MAC, são listados na Figura 5. O parâmetro aSlottime define um intervalo de tempo, um múltiplo do qual um dispo- sitivo de transmissão aguarda antes de transmitir quadros de dados quando operando den- tro de uma rede.

O parâmetro aSIFSTime define um tempo de espaço entre quadros curto, durante o qual um receptor deve enviar um sinal de confirmação de volta a um transmissor.

De acordo com a Tabela 2 (do Padrão IEEE para Tecnologia da Informação – Telecomuni- cações e Troca de Informações entre Sistemas – Redes de Área Metropolitana – Requisitos Específicos – Parte 11: Especificações da Camada Física (PHY) e de Controle de Acesso à Mídia para LAN sem fio, IEEE, Nova Iorque, NY, junho de 2007) aSlotTime e ASIFSTime são diferentes para diferentes larguras de banda de canal diferentes.

Os dispositivos podem definir seu próprio aSlotTime e aSIFStime para esses valores quando ingressam em uma rede, dependendo de suas próprias larguras de banda operacionais.

Os dispositivos WLAN 802.11 (ou estações, STAs) operam nas bandas de 2,4 GHz, 5 GHz e US 3650 MHz, mas também podem operar em TVWS como usuários secundários.

A banda US 3650 MHz é uma banda licenciada, e uma vez que muitos dispositivos 802.11 possuem capacidade de múltiplas bandas, alguns podem operar tanto nas bandas licencia- das como não licenciadas.

Um dispositivo pode se conectar a um Ponto de Acesso em uma banda não licenciada e então tentar trocar para uma banda licenciada.

Quaisquer dispositi-

vos 802.11 devem receber permissão e são sujeitos ao controle regulatório para operar co- mo estações dependentes dentro da TVWS ou dentro de uma banda licenciada. Os disposi- tivos 802.11 usam procedimentos de habilitação de estação dependente (DSE) para recebe- rem periodicamente permissão e ter a permissão rescindida deles por uma estação habilita- dor. Os procedimentos DSE são especificados na IEEE 802.11y-2008. Os sinais de habilita- ção não precisam ser enviados dentro da mesma banda em que um dispositivo está ope- rando. Por exemplo, a DSE pode ser realizada na banda de 2.4 GHz e o espectro TVWS pode ser a banda operacional para um dispositivo 802.11 dependente. Portanto, de acordo com os presentes princípios, o protocolo DSE é estendido para dar suporte à habilitação de múltiplas bandas permitindo que o elemento de Localização Registrado DSE inclua informa- ções de classe regulatória e números de canal suportados por uma STA habilitador. Isso permite que uma STA habilitador forneça ou negue permissão a uma STA dependente ao longo de várias bandas e canais disponíveis de uma só vez, usando o elemento de Locali- zação Registrado DSE. A Figura 6 mostra um Elemento de Localização Registrado DSE usando uma con- cretização dos presentes princípios, que é uma adição de campos para classes Regulatórias e Números de Canal, junto com um campo indicando seu tamanho. A Figura 7 mostra um exemplo dos campos Classes Regulatórias e Números de Canal. Neste exemplo, um sub- campo indica uma classe regulatória particular, seguido de um subcampo Comprimento de Canal associado e um subcampo Números de Canal associado. Cada Classe Regulatória adicionalmente suportada segue o primeiro subcampo Classe Regulatória e contém sub- campos similares. Para cada classe, o subcampo Comprimento de Canal indica o número de canais que são suportados pela STA habilitador. O subcampo Números de Canal lista todos os números de canais suportados pela STA habilitador na Classe Regulatória. Ainda de acordo com os presentes princípios, dois quadros Ação Pública são adici- onados para o procedimento de habilitação de múltiplas bandas. Esses dois quadros Ação Pública são para solicitação DSE de múltiplas bandas e resposta DSE de múltiplas bandas. A Figura 8 mostra um exemplo dos valores dentro de um campo do quadro Ação Pública

802.11 previamente ilustrado na Figura 3, mas com a adição dos valores que indicam a soli- citação DSE de múltiplas bandas e a resposta DSE de múltiplas bandas. As Figuras 9 e 10 mostram exemplos do que é incluído no formato do quadro de so- licitação DSE de múltiplas bandas e do quadro de resposta DSE de múltiplas bandas. A ha- bilitação de múltiplas bandas é realizada por uma STA solicitante de habilitação transmitindo um quadro de solicitação DSE de múltiplas bandas que compreende o endereço MAC da STA solicitante e classes regulatórias suportadas. Após o recebimento de um quadro de Solicitação DSE de múltiplas bandas de Ação Pública, uma STA habilitador respondente pode habilitar a STA solicitante mediante a transmissão de um quadro de resposta DSE de múltiplas bandas compreendendo o endereço MAC da STA solicitante, o endereço MAC da STA solicitante, o resultado da habilitação solicitada, um identificador de habilitação e a classe regulatória e o número de canal que a STA habilitada irá usar.

Uma vez operando, os dispositivos do espaço branco da TV devem ser identificá- veis de modo a resolver problemas de interferência em outros dispositivos.

A identificação da STA DSE será usada para resolver algumas questões de interferência fazendo com que as STAs dependentes transmitam a localização da STA que as ativou, bem como um código único.

Dessa forma, uma vítima da interferência pode identificar e notificar uma parte res- ponsável por corrigir a interferência, mas a privacidade do operador da STA dependente é mantida.

As informações contidas no elemento de Localização Registrado DSE incluem a latitude, a longitude e a altitude da STA habilitador junto com um código único.

De acordo com os presentes princípios, o ID FCC e o número de série do fabricante do dispositivo cau- sando interferência também são incluídos dentro de um subcampo ID Regulatório no ele- mento de Localização Registrada DSE para adicionalmente identificar o operador responsá- vel.

O elemento Localização Registrada DSE é um tipo de Quadro de Ação dentro do pa- drão 802.11. A Figura 11 ilustra um exemplo do formato do subcampo ID Regulatório, mos- trando os campos FCC ID e número de série do Fabricante, junto com os campos de com- primento para indicar seus respectivos comprimentos.

Uma concretização de um método 1200 para varredura de canal é ilustrada na Fi- gura 12(a). Um quadro, tal como um quadro de Ação Pública, por exemplo, é recebido por um dispositivo em um canal em uma rede e uma determinação é realizada, na etapa 1210, quanto a se um valor no quadro indica que um sinal piloto de banda estreita está sendo en- viado por um Ponto de Acesso dentro da rede.

Se o valor do quadro indicar a presença de um sinal piloto de banda estreita, na etapa 1220, o sinal piloto é extraído de uma parte de banda estreita predeterminada do espectro.

A parte de banda estreita particular do espectro é conhecida a priori pelos dispositivos, por exemplo, de acordo com um padrão.

Se o valor do quadro indicar que um sinal piloto de banda estreita não está presente, o método retorna a aguardar para receber outro quadro de Ação Pública.

Na etapa 1230, as informações den- tro do sinal piloto, tal como o nível de potência ou utilização, do Ponto de Acesso, por exem- plo, são usadas para realizar uma determinação quanto a se deverá ser enviada uma solici- tação para habilitação ao dispositivo enviando o sinal piloto.

Essa determinação é feita pelo dispositivo buscando habilitação baseado, por exemplo, em se sua taxa de transmissão efe- tiva será suficiente, dadas as informações de nível de utilização do Ponto de Acesso, con- forme recebidas no sinal piloto, ou em uma indicação no sinal piloto que irá levar um disposi- tivo em busca de habilitação a solicitar a habilitação no primeiro Ponto de Acesso ou buscar outro Ponto de Acesso para habilitação de modo a maximizar a taxa de transmissão efetiva de todo o tráfego na rede.

A Figura 12 (b) mostra uma concretização de um método 1240 para varredura de canal que ocorre no dispositivo enviando o sinal piloto, tal como um Ponto de Acesso.

O piloto de banda estreita é transmitido na etapa 1250. O Ponto de Acesso então aguarda por uma solicitação de habilitação na etapa 1260. Após receber a solicitação de habilitação, na etapa 1270, o Ponto de Acesso determina se a autorização deve ser dada ao dispositivo em busca de habilitação na rede.

Na etapa 1280, o Ponto de Acesso pode autorizar o dispositi- vo em busca de habilitação a acessar a rede.

Uma concretização de um aparelho 1300 para varredura de canal é ilustrada na Fi- gura 13(a). O aparelho é composto de um comparador 1310, que determina se um valor em um quadro recebido indica a presença de um sinal piloto de banda estreita.

Em caso positi- vo, o extrator 1320, cuja entrada está em comunicação de sinal com a saída do comparador 1310, encontra o sinal piloto dentro de uma parte de banda estreita predeterminada do es- pectro de canal, independente da largura de banda operacional do dispositivo enviando o sinal piloto.

A saída do extrator 1320 está em comunicação de sinal com a entrada do circui- to de decisão 1330. O circuito de decisão 1330 determina se uma solicitação para habilita- ção deve ser enviada ao dispositivo enviando o sinal piloto, baseado em informações, como os níveis de utilização ou níveis de potência do Ponto de Acesso, extraídas do sinal piloto pelo extrator 1320. A Figura 13(b) mostra uma concretização de um aparelho 1350 para varredura de canal.

O transmissor 1360 envia um sinal piloto de banda estreita aos dispositivos tentando obter acesso a uma rede.

O sistema de circuitos 1370 aguarda por uma solicitação de um dispositivo em busca de habilitação na rede.

A saída do sistema de circuitos 1370 está em comunicação de sinal com a entrada do circuito de decisão 1380, que determina se a autori- zação para habilitação na rede deve ser dada ao dispositivo em busca de habilitação.

Uma vez que um Ponto de Acesso usa procedimentos DSE 802.11 para periodicamente conceder e rescindir permissão a dispositivos dependentes na rede, a determinação feita pelo circuito de decisão 1380 se baseia em se o dispositivo habilitador tem recursos suficientes para manter o controle e a distribuição de permissões ao dispositivo em busca de habilitação.

A saída do circuito de decisão 1380 está em comunicação de sinal com a entrada do circuito de acesso 1390 que pode autorizar o dispositivo para acesso à rede.

Uma concretização de um método 1400 para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas por um dispositivo que busca se tornar habilitado em uma rede de acordo com os presentes princípios é ilustrada na figura 14a.

O método começa na etapa 1410 com o recebimento de um elemento de dados, tal como um quadro de Gerenciamento 802.11 contendo informações de canal suportadas por um dispositivo habilitador em potencial.

Em seguida, uma solicitação de habilitação é enviada pelo dispositivo em busca de habilitação na etapa 1420 usando as informações de canal recebidas da etapa 1410. Em resposta, uma resposta de habilitação é recebida na etapa 1430 a partir de um dispositivo, tal como um Ponto de Acesso, que pode autorizar a habilitação em uma rede.

Uma concretização de um método 1450 para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas por um dispositivo habilitador, tal como um Ponto de Acesso, de acordo com os presentes princípios é ilustrada na figura 14a.

O método começa na etapa 1460, quando um elemento de dados é enviado pelo dispositivo habilitador a quaisquer dispositi- vos que buscam se tornar habilitados na rede.

O elemento de dados compreende informa- ções de canal que são suportadas pelo dispositivo habilitador.

Baseado nessas informações dentro do elemento de dados, um dispositivo que busca se tornar habilitado pode enviar uma solicitação de habilitação, e na etapa 1470, o dispositivo habilitador recebe essa solici- tação de habilitação.

Se o dispositivo habilitador determinar, baseado nas informações, por exemplo, sobre seus níveis de utilização e recursos disponíveis, ele pode enviar uma res- posta de habilitação aos dispositivos que buscam se tornar habilitados, na etapa 1480. Uma concretização de um aparelho 1500 para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas por um dispositivo que busca se tornar habilitado em uma rede de acordo com os presentes princípios é ilustrada na figura 15a.

O aparelho compreende um primeiro receptor 1510 para receber um elemento de dados por meio de uma rede que compreende informações de canal suportadas por um dispositivo, tal como um Ponto de Acesso, por exemplo, que pode habilitar outros dispositivos de rede.

A saída do receptor 1510 está em comunicação de sinal com o transmissor 1520 que envia uma solicitação de habilitação para outra estação na rede para solicitar a habilitação.

Um segundo receptor 1530 recebe uma resposta de habilitação de um dispositivo solicitante, tal como o Ponto de Acesso, na rede indicando se a habilitação foi permitida.

Uma concretização de um aparelho 1550 para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas por um dispositivo habilitador em uma rede de acordo com os presentes princípios é ilustrada na figura 15a.

O aparelho compreende um primeiro transmissor 1560 para enviar um elemento de dados capaz de ser recebido por um dispositivo que busca se tornar habilitado na rede, compreendendo informações de canal suportadas pelo dispositivo habilitador.

A saída do primeiro transmissor 1560 está em comunicação de sinal com um receptor 1570 que recebe uma solicitação de habilitação de um dispositivo que busca se tornar habilitado se esse dispositivo determinar que as informações de canal enviadas pelo dispositivo habilitador correspondem as suas necessidades.

Um segundo transmissor 1580 envia uma resposta de habilitação ao dispositivo que busca se tornar habilitando indicando se a habilitação foi permitida na rede.

Uma concretização de um método 1600 para identificar um dispositivo de espaço branco da TV dependente causando interferência em uma rede é ilustrada na Figura 16. O método começa com o recebimento de um quadro de informação, tal como o Anúncio de

Localização Registrada DSE contendo um elemento de Localização Registrada DSE, por exemplo, na etapa 1610. A partir desse quadro de informação, podem ser determinados valores, na etapa 1620, que indicam o FCC ID e o número de série do fabricante de um dis- positivo que pode estar causando interferência.

Quando um dispositivo licenciado de terceiro está sofrendo interferência, ele precisa se uma maneira para determinar qual dispositivo está causando a interferência.

As informações transmitidas dentro do elemento de Localiza- ção Registrada DSE são usadas para rastrear o dispositivo que está causando interferência.

Se o dispositivo interferente não interromper as transmissões, seu Ponto de Acesso habilita- dor precisa rescindir a permissão para operar dentro da rede.

Uma concretização de um aparelho 1700 para identificar um dispositivo de espaço branco da TV dependente causando interferência em uma rede é ilustrada na Figura 17. Um receptor 1710 é usado para recuperar um quadro de informação, tal como um elemento de Localização Registrado DSE, por exemplo, que contém informações que indicam o FCC ID e o número de série do fabricante de um dispositivo que está causando interferência em uma rede.

A saída do receptor 1710 está em comunicação de sinal com a entrada do pro- cessador 1720 que usa o FCC ID e o número de série do Fabricante para identificar o dis- positivo que está causando interferência.

Uma ou mais concretizações foram descritas para a varredura de canal por um dis- positivo no espaço branco da TV.

As concretizações proporcionam a varredura de canal passiva eficiente mediante a busca de uma parte de 5 MHz predeterminada de um espectro do canal para um sinal do quadro Piloto de Medição, que é enviado com frequência maior do que um sinal de anúncio.

A parte de 5 MHz predeterminada do espectro é conhecida a priori pelos Pontos de Acesso e dispositivos que buscam habilitação em uma rede.

Também são proporcionadas, de acordo com os presentes princípios, várias con- cretizações para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas em uma rede.

Essas concretizações permitem que as classes regulatórias e números de canal que são suporta- dos por um dispositivo habilitador sejam encontrados dentro de um elemento de Localização Registrada DSE, e possibilita que mensagens de solicitação DSE de múltiplas bandas e resposta DSE de múltiplas bandas sejam trocadas.

Uma concretização adicional permite que os canais em que as mensagens de resposta e solicitação são trocadas sejam diferen- tes do canal em que a operação habilitada irá ocorrer.

Além disso, de acordo com os presentes princípios, uma ou mais concretizações fo- ram proporcionadas para identificar um dispositivo do espaço branco da TV dependente interferente.

As informações inclusas em um quadro de informação, tal como, por exemplo, o elemento de Localização Registrada DSE, são usadas para identificar o FCC ID e o núme- ro de série do fabricante de um dispositivo interferente.

Dessa forma, oferecemos uma ou mais implementações com características e as-

pectos específicos.

No entanto, as características e aspectos das implementações descritas também podem ser adaptados a outras implementações.

Por exemplo, essas implementa- ções e aspectos podem ser usados no contexto de outras redes ou sistemas sem fio.

As implementações e aspectos não precisam ser usados em um padrão.

Referências, no presente relatório, a “uma concretização” ou “uma implementação” dos presentes princípios, assim como a outras variações destes, significam que um aspecto, estrutura ou característica em particular, e assim por diante, descrito em conexão com a concretização, está incluso em pelo menos uma concretização dos presentes princípios.

Dessa forma, as ocorrências da expressão "em uma concretização" ou “em uma implemen- tação”, bem como quaisquer outras variações, que surgem em vários trechos do relatório descritivo, não se referem necessariamente à mesma concretização.

As implementações descritas aqui podem ser implementadas, por exemplo, em um método ou processo, em um aparelho, programa de software, fluxo de dados ou sinal.

Mes- mo se discutida apenas no contexto de uma única forma de implementação (por exemplo, discutida somente como um método), a implementação dos aspectos discutidos também podem ser implementada em outras formas (por exemplo, um aparelho ou um programa). Um aparelho pode ser implementado, por exemplo, em hardware, software e firmware apro- priado.

Os métodos podem ser implementados, por exemplo, em um aparelho, tal como, por exemplo, um processador, que se refere aos dispositivos de processamento em geral, inclu- indo, por exemplo, um computador, um microprocessador, um circuito integrado ou um dis- positivo de lógica programável.

Os processadores também incluem dispositivos de comuni- cação, tal como, por exemplo, computadores, telefones celulares, assistentes digitais pes- soais/portáteis (“PDAs”) e outros dispositivos que facilitam a comunicação de informações entre os usuários finais.

As implementações dos vários processos e aspectos aqui descritos podem ser in- corporadas em uma variedade de equipamentos ou aplicações diferentes.

Exemplos de tais equipamentos incluem um servidor da Rede, um laptop, um computador pessoal, um telefo- ne celular, um PDA ou outros dispositivos de comunicação.

Como ficará claro, o equipamen- to pode ser móvel e até mesmo instalado em um veículo móvel.

Além disso, os métodos podem ser implementados por instruções executadas por um processador, e tais instruções (e/ou valores de dados produzidos por uma implementa- ção) podem ser armazenadas em um meio legível por processador, tal como, por exemplo, um circuito integrado, um meio portador de software ou outro dispositivo de armazenamento, tal como, por exemplo, um disco rígido, um disquete compacto, uma memória de acesso aleatório (“RAM”) ou uma memória somente para leitura (“ROM”). As instruções podem for- mar um programa aplicativo incorporado de maneira tangível em um meio legível por pro- cessador.

As instruções podem ser, por exemplo, em hardware, firmware, software, ou uma combinação.

As instruções podem ser encontradas, por exemplo, em um sistema operacio- nal, em um aplicativo separado, ou uma combinação dos dois.

Um processador pode ser caracterizado, portanto, como, por exemplo, tanto um dispositivo configurado para realizar um processo como um dispositivo que inclui um meio legível por processador (tal como um dispositivo de armazenamento), contendo instruções para a execução de um processo.

Além disso, um meio legível por processador pode armazenar, além de ou em vez de instru- ções, valores de dados produzidos por uma implementação.

Como ficará evidente aos versados na técnica, as implementações podem usar par- te das abordagens ou todas as abordagens descritas aqui.

As implementações podem inclu- ir, por exemplo, instruções para realizar um método, ou dados produzidos por uma das con- cretizações descritas.

Diversas concretizações foram descritas.

Contudo, deve-se compreender que vá- rias modificações são possíveis.

Por exemplo, os elementos das diferentes implementações podem ser combinados, complementados, modificados ou removidos para produzir outras implementações.

Além disso, os especialistas da área entenderão que outras estruturas e processos podem substituir estes revelados e que as implementações resultantes desem- penharão pelo menos essencialmente a(s) mesma(s) função(ões), pelo menos substancial- mente da mesma forma, para atingir pelo menos basicamente o(s) mesmo(s) resultado(s) das implementações reveladas.

Logo, essas e outras implementações são contempladas por esta revelação e estão dentro do escopo desta revelação.

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas dentro de uma rede no espaço branco da TV compreendendo: receber (1410) um Quadro de Gerenciamento 802.11 de um dispositivo habilitador compreendendo um elemento de dados compreendendo informação de canal suportado pelo dispositivo habilitador, CARACTERIZADO por: enviar (1420) uma solicitação de habilitação ao dispositivo habilitador compreen- dendo um endereço MAC de um dispositivo solicitante e classes regulatórias suportadas; receber (1430) uma resposta de habilitação do dispositivo habilitador compreen- dendo um endereço MAC do dispositivo solicitante, endereço MAC do dispositivo habilita- dor, resultado na solicitação de habilitação, um identificador de habilitação, e classe regula- tória e número de canal a ser usado, indicando se a habilitação foi permitida em uma rede.

2. Aparelho para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas dentro de uma rede no espaço branco da TV compreendendo: um primeiro receptor (1510) que recebe um Quadro de Gerenciamento 802.11 de um dispositivo habilitador compreendendo um elemento de dados compreendendo informa- ção de canal suportado pelo dispositivo habilitador, CARACTERIZADO por: um transmissor (1520) para enviar uma solicitação de habilitação compreendendo um endereço MAC de um dispositivo solicitante e classes regulatórias suportadas ao dispo- sitivo habilitador; um segundo receptor (1530) para receber uma resposta de habilitação compreen- dendo um endereço MAC do dispositivo solicitante, endereço MAC do dispositivo habilita- dor, resultado na solicitação de habilitação, um identificador de habilitação, e classe regula- tória e número de canal a ser usado do dispositivo habilitador indicando se a habilitação foi permitida em uma rede.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou aparelho de acordo com a reivindi- cação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de dados é um elemento de Loca- lização Registrado DSE IEEE 802.11.

4. Método de acordo com a reivindicação 1 ou aparelho de acordo com a reivindi- cação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido elemento de dado compreende in- formações de classe regulatória e número de canal.

5. Método de acordo com a reivindicação 1 ou aparelho de acordo com a reivindi- cação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida solicitação de habilitação é uma solicitação de habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas.

6. Método de acordo com a reivindicação 1 ou aparelho de acordo com a reivindi- cação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida resposta de habilitação é uma res- posta de habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas.

7. Método de acordo com a reivindicação 1 ou aparelho de acordo com a reivindi- cação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as solicitações de habilitação e respostas de habilitação foram trocadas em um segundo canal que é diferente do referido canal no qual a habilitação foi permitida.

8. Método de acordo com a reivindicação 1 ou aparelho de acordo com a reivindi- cação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a solicitação de habilitação e a resposta de habilitação são quadros de Ação Pública 802.11.

9. Método de acordo com a reivindicação 1 ou aparelho de acordo com a reivindi- cação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a resposta de habilitação é composta de en- dereços MAC de um dispositivo solicitante e do dispositivo habilitador, uma classe regulató- ria, e um número de canal a ser usado pelo dispositivo solicitante.

10. Método para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas por um dis- positivo habilitador dentro de uma rede no espaço branco da TV compreendendo: enviar (1460) um Quadro de Gerenciamento 802.11 capaz de ser recebido por um dispositivo que busca se tornar habilitado compreendendo um elemento de dados compre- endendo informação de canal suportado pelo dispositivo habilitador, CARACTERIZADO por: receber (1470) uma solicitação de habilitação ao compreendendo um endereço MAC de um dispositivo solicitante e classes regulatórias suportadas do dito dispositivo que busca se tornar habilitado; enviar (1480) uma resposta de habilitação compreendendo um endereço MAC do dispositivo solicitante, endereço MAC do dispositivo habilitador, resultado na solicitação de habilitação, um identificador de habilitação, e classe regulatória e número de canal a ser usado para o dito dispositivo que busca se tornar habilitado indicando se a habilitação foi permitida em uma rede.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o o elemento de dados é um elemento de Localização Registrado DSE IEEE 802.11.

12. Aparelho para habilitação de estação dinâmica de múltiplas bandas por um dis- positivo habilitador dentro de uma rede no espaço branco da TV compreendendo: um primeiro transmissor (1560) que envia um Quadro de Gerenciamento 802.11 capaz de ser recebido por um dispositivo que busca se tornar habilitado compreendendo um elemento de dados compreendendo informação de canal suportado pelo dispositivo habilita- dor, CARACTERIZADO por: um receptor (1570) para receber uma solicitação de habilitação compreendendo um endereço MAC de um dispositivo solicitante e classes regulatórias suportadas do dito dispo- sitivo que busca se tornar habilitado; um segundo transmissor (1580) para enviar uma resposta de habilitação compre- endendo um endereço MAC do dispositivo solicitante, endereço MAC do dispositivo habili-

tador, resultado na solicitação de habilitação, um identificador de habilitação, e classe regu- latória e número de canal a ser usado para o dito dispositivo que busca se tornar habilitado indicando se a habilitação foi permitida em uma rede.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido elemento de dado compreende informações de classe regulatória e número de ca- nal.

14. Método de acordo com a reivindicação 10 ou aparelho de acordo com a reivindi- cação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a resposta de habilitação compreende ende- reços MAC de um dispositivo solicitante e do dispositivo habilitador, uma classe regulatória e um número de canal para ser usado pelo dispositivo solicitante.