CN104364780A - 基于云的频谱管理分析 - Google Patents

Abstract

提供了用于实现频谱管理分析(SMA)算法的***和方法，频谱管理分析(SMA)算法参考多个枚举输入以生成一组输出参数用于尝试优化频谱。SMA算法是云频谱中介(CSB)分析的一部分。CSB分析提供了：(1)管理CSS交易，包括频谱资源自参与的主频谱持有人(PSH)至一个或多个替代频谱持有人(ASH)的传输；(2)根据请求将频谱资源自ASH收回至相应的PSH；(3)基于来自MMD的请求或通过其他ASH发起对PSH的查询；以及(4)执行可以在MMD在多个区域间移动时优化频谱的一系列预测性资源分配。

Description

基于云的频谱管理分析

背景

本申请要求第61/603,261号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请题为“用于有效频谱使用的基于用户行为模式的智能频谱分配”，于2012年2月25日提交。该申请与和本申请同日提交的待批的国际专利申请号(代理人档案号P43616PCT和P43618PCT)有关，待批国际专利申请的公开内容通过引用全部结合于此。

所公开实施例的领域

本公开案涉及用于实现频谱管理分析(SMA)算法以便使用通过动态频谱访问(DSA)方案所分配的频谱来为网络提供频谱管理的***和方法，其中频谱管理分析(SMA)算法作为自动化云频谱中间人(CSB)的一部分，动态频谱访问(DSA)方案允许频谱持有方(或者被指派为管理频谱的给定分配的代理)将对它们所保持频谱的访问权暂时地“出租”給其他实体。

相关技术领域

过去的十五年见证了对无线数据通信的使用和要求的增长，特别是由例如通过已许可的移动蜂窝网络运营商进行操作的个人用户所作出的使用和要求。这种增长持续不减至今，因为个人用户经由各个通信路径访问各种无线网络所采用的无线设备的数量和类型继续倍增，因此增加了对可用频谱的需求。随着对无线数据访问的需求继续增加，世界面临全球性频谱短缺。仅有有限数量的频谱可被捕捉为支持无线数据通信。对于持续使用频谱来交换数据、以及对于经济增长来说，无线频谱对于递增的移动设备数量和类型的可用性是关键的。

具有越来越多能力的无线数据通信的可用性也对个人消费者产生了对特定服务质量的预期。简而言之，个人无线数据通信消费者期望随时随地可以获得有质量的无线数据通信。如果没有找到解决方案，则无线设备的用户会沮丧地经历增加的呼叫掉线情况以及缓慢的数据速度，而同时支付更高费用来访问这一稀有资源，即无线数据和语音通信频谱。

目前，无线设备用来向个人消费者提供对电子邮件、社交媒体、应用和流媒体视频的虚拟上瞬时和连续的无线访问。估计这些无线设备使用了是以前几代蜂窝电话所使用的频谱数量的25至125倍。在可预计的将来，各种产业估计全球移动数据业务的增长预期会每1－2年翻倍。

独占的移动频谱许可证向它们的许可持有人提供了可用频谱的部分，这些被用于无线数据和语音通信。任意地理区域中的许可证都包括政府机构，政府机构有时为特定“要求的”无线语音和数据通信保留通信频谱。这些通信用户的非穷尽列表包括：广播无线电和电视通信、卫星通信、公共安全和紧急服务通信、军事通信以及特定的其他商业通信要求，以包括例如与航空器的导航和空中交通控制的通信。特定地理区域中的被许可人也包括移动蜂窝网络运营商。对于任意特定地理区域的已许可频谱的细分情况的粗略回顾显示出：用于支持将附加独占许可分配给任一特定被许可人的新频谱可用性几乎用尽了。

对移动蜂窝网络运营商所面临的挑战的详细回顾从它们的运营的概览开始。移动蜂窝网络运营商获得多个频带的许可以用于在特定地理区域内的它们独占使用。这些实体随后与个人消费者订立合同以提供特定级别的服务，并具有明示或暗示的对连接性、以及对以增加的递送速率提供特定级别的通信保真度的保证。随着移动蜂窝网络通信业务继续其急剧增长，目前发生了拥塞，并且预测在接下来几年，拥塞问题在目前被许可给移动蜂窝网络运营商用来支持无线语音和数据通信的频谱部分中显著增加。

在面临与所许可频谱中的网络拥塞有关的当前和预测的问题时，移动蜂窝网络运营商已采取在二级市场上从其他独占被许可人(频谱持有人)购买额外的独占频谱许可证，其他独占被许可人的已许可频谱未被充分利用或者以其他方式可用。购买额外的频谱许可证使移动蜂窝网络运营商能构建或扩展它们的网络并且处理更多的消费者话务。实际上，在2011年末，美国的一个主要移动蜂窝网络达成了受监管部门批准的协议，以便从几个广播有线公司购买了一小段无线通信频谱(约20MHz)的许可证，价钱据报告为超过三十五亿美元。

正在不断地努力优化无线数据通信以便更有效地利用可用频谱。将可用频谱视为具有有限的最大直径的管道。正在不断努力尝试优化通过该管道的数据流，从而减少所使用的频谱数量。这些努力包括使用压缩技术、视频优化和突发传输，使得通过该管道的总数据传输被流化和优化，即实现多种技术以便将较大量的数据以看起来更小的流体体积的样子传递通过管道。附加的努力聚焦于诸如Wi-Fi卸载或小蜂窝小区开发这样的概念，以便减轻独占许可给移动蜂窝网络运营商的饱和部分上的负担。所有使数据流更有效、从而改进频谱效率的努力都会受益。然而，无论这些努力如何，由于许可证所覆盖的固定的有限频谱，管道都不可能变得再大。上述努力可以延迟不可避免的事。然而，仍然会有一天，支持商业移动语音和数据通信的目前已许可的频谱部分将变得负担过重。当出现该负担过重时，移动蜂窝网络运营商具有其处理方法，一些处理方法目前被使用，通过这些处理方法来为所有其个人消费者维持其整个独占许可的频谱上的服务。通常，这些方法降低了个人消费者所体验的服务质量。例如，常用的技术包括移动蜂窝网络运营商“节制”数据被个人消费者接收的速率。当然，如同任何供需方案那样，移动蜂窝网络运营商可以根据目前许可的频谱从其个人消费者的一定百分比中提取优质客户，使其用于对哪些个人消费者最后被“节制”而区分优先级。

所公开实施例的发明内容

除了那些已被许可给移动蜂窝网络运营商的频谱以外，对以上讨论的已许可频谱的特定频谱利用率的回顾显示出，尽管频谱被分配给特定的实体以便在特别调度的时刻或在按需的基础上使用，然而特定被许可频谱的总体利用率实际上可以很低。除了商业移动无线语音和数据通信以及Wi-Fi服务以外，被分配给特定服务的频谱可能经历低至1％的实际的总平均利用率。例如，一些政府实体仅要求在紧急时期高度使用它们的频谱。理论上，在整个无线频谱上，多达估计的4GHz频谱未被充分利用。

已经提出的一种解决方案会是允许个体的无线设备实施自动化频谱感知以检测未使用的频谱并且开发该频谱供个体无线设备以点对点(ad hoc)为基础来使用。该“公开市场”或“机会主义”方法允许个人消费者寻找并使用最有效且最经济的服务，而不考虑该服务如何被递送至个人消费者的无线设备，该方法并不符合目前范式。按照目前的技术，该方法似乎提出了不解决问题的一定程度的混乱。此外，其频谱可被访问的频谱持有者需要偶尔完全控制他们的频谱，而不受来自随机侵入的无线设备的干扰。频谱感知解决方案会扰乱这种控制并引入干扰。总有一天这一公开市场方法可能可行地实现。到那时，将适合将以下讨论的频谱中介方案的版本包括于该公开市场方法中。

已提出一些建议：频谱的分配应当实现基于提供商间的公平性、内容类型和差异的实用模型。这一所建议的解决方案极不被重视，因为它被假定要产生***并且导致仅会加剧目前预测的困难的低效性。其他已建议：使用认知导频信道(无线频谱)来广告可用的未使用或未充分使用的频谱。然而，该“解决方案”会需要使用附加的频谱来实现广告，并且会极大程度不受控制而导致增加的混乱。也已提出使用静态数据库来分配未使用的频谱，但这被认为不够动态来管理较长期的问题。个人用户在任一给定位置的任一给定时间段所需的频谱正在动态地变化，特别在用户是移动的时候。这需要要求用于管理频谱分配的同等动态的自动化解决方案。频谱特定部分中的过度拥挤问题可以通过以下方式来减轻：以满足所有相应被许可人的要求的方式，执行有纪律的方案来开发频谱的未使用部分。

与上述公开市场方法相反的是受控市场方法。该受控市场方法基于目前就绪的移动蜂窝网络运营商/个人消费者模型。除了通过向该个人消费者提供服务和设备的移动蜂窝网络运营商所控制的已许可频谱，个人消费者一般不访问任何频谱。在该模型中，移动蜂窝网络运营商以特定的保证和声明提供了合同承诺的服务级别，而同时运用少量的控制。例如，基于该关系，移动蜂窝网络运营商可以通过减慢无线通信被提供给个人消费者的无线设备的速度，来节制个人消费者对无线通信的访问。移动蜂窝网络运营商也可能阻止数据传输到达个人消费者的无线设备。移动蜂窝网络运营商也可以控制个人消费者能够访问什么应用、以及个人消费者的无线设备能够支持什么应用。由于受控市场方法是目前一般就绪的方法，因此本公开案的平衡将讨论所公开的***和方法在受控市场中的实现。然而应当认识到，如果公开市场方法成为用于支持个人消费者的无线通信需求的范例，则根据本公开案的***和方法也可等效地在公开市场方法中启用。同样，术语“移动蜂窝网络运营商”被用于普遍性地指代任何提供独占地许可频谱以支持以付费基础向许多个人消费者/用户提供无线数据和语音通信的商业运营商。

基于以上不足，出现一种新范例，用于在受控环境中的全局频谱优化。对于无线产业而言全新的是讨论临时频谱许可证的出租/租赁，这与经由拍卖或二级市场交易的频谱许可证销售相对。未使用或未被充分使用的频谱的独占被许可人可以在特定时间、在特定位置向市场提供一定量的频谱，该市场中，要求额外频谱的被许可人可支付费用或适当考虑来获取对所提供的频谱的临时访问。存在着对于允许被许可的频谱持有者将他们的未使用或未充分使用的频谱临时转移(例如出租或租赁)给要求频谱的其他实体(诸如移动蜂窝网络运营商)的规则的世界范围推动。这产生了双赢局面，其中其他被许可人获得对本来无法可用的额外频谱资源的访问，而具有未使用频谱的频谱持有者获得经济激励或其他考虑因素。这对于使用率比100％低得多、但不能完全通过销售或其他交易来让出频谱(基于他们在特定时间特定区域保留频谱给他们自身使用的需要)的大部分已许可频谱持有人来说，可能特别有吸引力。

根据所提出的方案，未被充分使用的频谱的多个主要频谱持有人(PSH)可以充当频谱供应商。多个替代的频谱持有人(ASH，诸如例如：移动蜂窝网络运营商)可能设法通过作为频谱承租人自频谱提供商租用频谱，来扩大其独占许可的频谱。移动蜂窝网络运营商需要支持其个人消费者操作与移动蜂窝网络相连的个体无线设备。移动蜂窝网络运营商处于最佳位置，根据时间和位置来监视其个人消费者对其网络的使用。当移动蜂窝网络运营商确定它的已许可频谱无法满足消费者在特定时间(例如一天中最忙的时间段)在特定位置的消费者需求时，充当ASH的移动蜂窝网络运营商可以执行交易(诸如例如为频谱实时报价)，以便在特定时间在特定位置处临时获得额外频谱，该额外频谱已经被受控市场中的PSH变得可用。

在将其未被充分使用的频谱的部分提供到市场以供潜在ASH访问之前，PSH一般需要确保其在出现需求时能重新获得对其频谱的控制。在本公开案中讨论的示例性实施例中提供了用于支持这种确保的明确机制。如本公开案中讨论的，DSA一般是指一种机制，允许在被租用频谱可以按需被出让给PSH的条件下，允许PSH将其频谱临时租用给ASH。据估计，通过跨多达6GHz的全部频谱来实现这一方案，可以重获未被充分使用的4GHz频谱中多达75％的频谱，以供多个ASH使用。该完全重获会需要完全实现所公开的频谱中介方案并且来自所有PSH的完全协作。实际的实现方式可能最初实现远低于2GHz的频谱重获，因为预期到特定的PSH可能选择不参与，而其他PSH可能缓和他们的参与度，至少最初如此。然而，从某些角度看以上的数字，应当认识到，500MHz的重获会使目前可用于移动蜂窝网络通信的频谱量有效地翻倍。

实现变得经济可行的有效且可扩展DSA方案的难题在于有效的频谱管理。换言之，假设频谱在不同的时间段在不同的位置被租赁给不同的运营商或用户，难题在于确定如何最佳地协调频谱的租赁以使频谱中介方案最大化以下事项：(1)对ASH的激励；(2)对PSH的激励；以及(3)正在为该频谱付费(理想是以最低成本)的用户/运营商的体验，而同时避免干扰并向PSH确保其频谱是可按需重获的。这是一个优化问题，适于使用计算分析。目前，并没有已知的全局频谱管理方案具有对采用DSA的多个网络的计算分析。尽管移动蜂窝网络运营商确实在其自用网络内使用了频谱管理，但在潜在的ASH之间没有跨网络的、跨运营商的频谱管理。目前，由于频谱被独占许可，因此对于大规模频谱管理没有推动力。然而，随着承运商所预期的对其独占许可的频谱的将来频谱耗尽，较大的已租用频谱池提供了用于优化利用率的较大频谱资源池，即，优化不再仅受限于每一个个体运营商的局部频谱资源。

美国临时专利申请第61/603,261号中提出了一种总体的云频谱服务(CSS)方法，该方法实现以该云为中心的一种形式的DSA。具体而言，云被预想为允许对频谱使用的动态分配、回收、解除分配、审计和优化进行实时或接近实时管理的机制，这种管理是PSH和充当ASH的运营商/用户/内容提供商之间交易的主题。

美国专利申请号[代理人档案号[064-0060]提出了一种双级频谱管理分析优化方式，该优化方式使地区的全局频谱中介和在该地区的全局频谱中介的保护下一系列本地频谱中介之间有效地分流了频谱优化要求和责任。[0060]专利申请中描述的方法提出，通过有效地管理全局频谱中介和本地频谱中介之间的个体优化要求，防止使地区全局频谱中介以及本地频谱中介的计算能力负荷过重。该申请具体讨论了根据指定中介方案对频谱管理进行本地和全局优化的概念。然而，为了执行[0060]专利申请中描述的优化，适于对用于在[0060]专利申请所述的全局和本地频谱中介级别的一个或两个处解决频谱优化的算法的输入、输出和指导原则进行描述。应当认识到，以下描绘和描述的所有输入可能不可用于全局频谱中介或本地频谱中介中的一个或另一个。然而，所提出的输入的每一个都适于在两个级别的一个或另一个下被采用，以便在DSA的支持下生成适当的输出多模式设备(MMD)概况或无线设备概况。

示例性的实施例可以提供一种频谱管理分析法(SMA)算法，该算法参考多个枚举的输入以生成一组输出参数，用于尝试通过DSA方法来优化频谱。

示例性的实施例可以提供SMA算法是云频谱中介(CSB)分析方的至少一部分。除了别的之外，在以上引用的申请中描述的CSB分析方可以负责一个或多个以下功能：(1)管理CSS交易，包括频谱资源自至少一个参与PSH向一个或多个ASH的传输(为了本公开案中讨论的目的，必须认识到，一个或多个ASH可以例如是在受控市场方法中工作的移动蜂窝网络运营商或其他相当的实体、或者是在公开市场或机会主义方法中工作的MMD或个体无线设备，如以上所讨论的)；(2)在PSH请求将其频谱立即释放供其自身使用时，自ASH(包括移动蜂窝网络运营商或MMD)回收频谱资源回到相应的PSH；(3)在受控市场方法下工作时基于直接接收自MMD的请求或通过其他ASH接收的请求而向PSH发起查询；以及(4)评估MMD的移动性模型，并且基于所评估的MMD移动性模型，执行当MMD在多个区域间移动时可优化频谱使用的一系列预测性的资源分配。作为该最后任务的一个示例，CSB分析方可能能够预测MMD在多个区域或多个覆盖区域间的运动方向，并且向MMD预先提供已建立的连接性，这例如可以包括以预测性的方式建立漫游的资源。

在示例性的实施例中，CSB分析方可包括分布式的架构。例如，CSB分析方可以被实现为独立的实体，或者被实现为ASH或PSH的一部分。CSB分析方可以与其他CSB分析方通信，以在执行上述的任务时实现多个目的，包括频谱可用性协商。换言之，CSS交易可以包括多个CSB之间的通信。

在示例性实施例中，SMA算法(实现为在CSB处的计算引擎)可以接收一组参数作为输入，并生成包括若干个MMD概况的输出。向CSB分析方提供作为输入的信息从以上参考的CSS体系结构的多个组件处获得。

在示例性实施例中，可以生成MMD概况作为CSB分析方的输出。这一生成的MMD概况可以为一个或多个个体的MMD在CSB计算之后指定工作参数结果集合。接收已更新的MMD概况的一个或多个个体MMD然后可以采用已更新的MMD概况中指定的这些工作参数。

在示例性实施例中，作为CSB分析方的输出的一部分，CSB也可以执行以下功能的任一个：(1)通知云频谱数据库(CSD)已经分配了频谱可用性的一部分，标识频谱可用性的该部分已被分配至哪个ASH；(2)通知CSD以前分配的频谱可用性的一部分已经在PSH的请求下或根据与PSH预协商的条件被解除分配并返回至PSH；(3)与PSH协商现有频谱可用性的要价(成本、最低标价、或其他考虑因素)、或者询问CSD中不存在的新频谱可用性，以及PSH可适用该新频谱可用性的任何条件；以及(4)与ASH(移动蜂窝网络运营商、其他实体或MMD)协商投标价格或为频谱可用性报价的其他考虑因素、以及可由交易支持的特定应用特征。应当理解，对于上述功能(3)和/或(4)，除了ASH和/或PSH所提出的定价模型，或替代ASH和/或PSH所提出的定价模型，CSB可以带着其自有的定价模型来加入讨论。

在示例性实施例中，在上述受控市场方法中，移动蜂窝网络运营商或其他控制实体可以接收CSB所输出的MMD概况，并且按照接收到的MMD概况来指导其用户/消费者所采用的MMD的操作。

临时资源的分配会被高度本地化，并且要求所分配的临时资源可以根据以上讨论的协议的条款被返回至PSH的控制下，该协议关于PSH对该资源的先用和/或优先的需求。

所公开的***和方法的这些及其他特征和优点描述了各个示例性实施例的以下详细描述中，或从以下详细描述中显而易见。

附图说明

将参照以下附图详细描述了所公开的***和方法的各个示例性实施例，用于实现频谱管理分析(SMA)算法作为自动化云频谱中介(CSB)的一部分，以使用通过动态频谱访问(DSA)方案所分配的频谱为诸个网络提供频谱管理，DSA方案允许频谱持有人或被指派为管理频谱的给定分配的代理可以将他们所拥有的对频谱的访问临时“出租”给其他实体，附图中：

图1示出根据该公开案的示例性SMA算法的输入和输出方案的概览，该示例性SMA算法作为自动化CSB分析的一部分，以使用通过DSA方案分配的频谱来为网络提供频谱管理；

图2示出根据该公开案的自动化CSB分析的示例性计算引擎的框图，用于实现用于频谱管理的SMA算法；以及

图3示出根据该公开案的用于经由自动化CSB分析来实现用于频谱管理的SMA算法的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本***和方法用于实现频谱管理分析(SMA)算法作为自动化云频谱中介(CSB)的一部分，以使用通过动态频谱访问(DSA)方案所分配的频谱为诸个网络提供频谱管理，DSA方案允许频谱持有人或被指派为管理频谱的给定分配的代理可以将他们所拥有的对频谱的访问临时“出租”给其他实体，本***和方法将一般地涉及用于那些***和方法的具体效用。该公开案中描述和描绘的示例性实施例不应被解释为被特别限制于任何特定的分析方法、任何特定的分析算法、利用任何特定的程序来实现分析方法、或特定网络的任何具体***基础结构、或用于该网络内的个体MMD、或自治地使用。

尽管在本公开案通篇作出具体引用以将所公开的***和方法应用于常规理解的用于提供无线通信服务的“受控市场”方法，但应当理解，根据本公开案的***和方法不限于常规理解的“受控市场”方法。根据本公开案的***和方法可等价地应用于通过与个体MMD的直接交互而提供无线通信服务的任何方法。本讨论提及“受控市场”方法的应用仅仅是为了熟悉和容易理解所提出的实现方式。

例如，对于任何特定MMD、无线设备或移动蜂窝网络配置的具体引用应当被理解为仅仅是示例性的，而不以任何方式限制为无线网络的任何特定配置中使用的任何特定类别的MMD或其他无线设备，无论是固定还是移动。

所公开***和方法的个体特征和优点将在以下描述中提出，并且将部分地从该描述中显而易见，或者可通过实践该公开案中描述的特征来获悉。根据该公开案的***和方法的特征和优点可以通过所附权利要求书中特别指出的诸个个体组件以及那些组件的组合的手段来实现和获得。尽管讨论了具体实现方式，但应当理解，这是为了说明目的而完成的。相关技术领域的技术人员将认识到，可以使用其他组件和配置，而不背离该公开案的主题的精神和范围。

对频谱使用的回顾表明，在优化频谱使用时会考虑大量的输入。例如，存在例如移动蜂窝网络饱和之类的特定峰值时间，以及话务较不密集的其他时间。该话务饱和可以是地理上分散的。这不仅应用于移动蜂窝网络操作，也应用于无线通信频谱的其他部分。例如，考虑在加利福尼亚州的圣地亚哥和弗吉尼亚州的诺福克的大型海军基地附近的频带内的军事话务级别和在例如中西部地区的一些区域中所经历的军事无线信道上密集程度低得多的话务级别的差异。因此，存在针对PSH和潜在ASH的频谱分析和使用问题的许多维度。对此问题，存在位置或地理维度，这仅仅基于特定设备的移动性(包括跨几个区域的“漫游”)才会变得较为复杂。也存在时间维度。回到圣地亚哥和诺福克附近的使用情况，峰值使用一般出现于工作日的当地时间早上8点至下午4点之间，而那些时间以外的使用则少得多。进一步的，对于频谱分析和使用问题存在频率方面的问题。与根据当今更有能力的技术和标准而实现的移动蜂窝网络相比，依靠为特定用户提供较少能力的设备来使用特定的频带。由此，最有利访问的频带是那些可以基于为ASH(例如，移动蜂窝网络运营商)提供最佳能力而判断的频带，并且这些频带需要在可以采用特定频率下的频谱的特定区域中的多个竞争ASH之间无干扰。如此，构成频谱使用的优化方案的任何算法必须至少解决这三个维度。时间、空间和频率使用的每一个都需要被动态地优化。

提出了基于云的频谱市场。其频谱未充分使用或可以其他方式可用的PSH可以采用该市场来动态地交换或拍卖其频谱可用性。随着这一市场的实现，那些了解多频繁、多少以及基本在何时使用被独占许可给它们的频谱的PSH可以填充一数据库以表明其频谱未使用或未充分使用的时段，使得潜在的ASH(作为可能在特定位置处在特定时刻要求或希望额外的频谱服务的实体)可以基于由一个或多个PSH提供给市场的所列出的频谱可用性时段而进入一交易，以便即使在峰值使用时间内也能为ASH的用户维持特定的体验质量。

在所提出的市场方案下的频谱可用性将通常服从于PSH按需收回该频谱的能力。该能力是实现所公开的市场方案的***的一部分。该要求也驱动了ASH将愿意为频谱可用性而出价的费用数量或其他考虑因素。例如，如果频谱较不可能需要在例如ASH的峰值操作时间段中被立即收回，则与可能被立即收回且可能在那些峰值操作时间段期间以某一常规基础被召回的频谱相比，该频谱可以获得较高的出价。

市场可用于根据一机制来监督关于可用频谱的交易，该机制也可以至少通知PSH关于哪个或哪些实体在任一特定时间点“承租”其频谱。这可能是适当的，因为PSH可以向承租ASH表明一要求以恢复该频谱供PSH使用。

图1示出根据本公开案的示例性SMA算法的输入和输出方案的概览100，示例性SMA算法作为自动化CSB分析的一部分，以使用通过DSA方案分配的频谱来为网络提供频谱管理。如图1所示，根据本公开案的***和方法的中央组件可以是CSB分析方110。

提供各种信息资源被引用作为到CSB分析方110的输入，以使CSB可以输出一特定的MMD概况180，MMD概况180要被一特定用户的特定MMD根据SMA算法的结果来使用，SMA算法优化那些输入并且考虑到所有相关输入而为该特定MMD理论上提供可操作的概况。

多个且不同的信息源一般提供关于以下的信息：无线电接口115、MMD能力120、基站能力125、来自地理数据库130的信息、来自频谱可用性数据库135(诸如CSD)的信息、来自MMD概况数据库140的信息、以及关于未完成请求145的信息，这些信息可以表示应用特征150、MMD移动性模型155和关于可见网络160的信息的汇编。

如图1顶部所示，不单是意图从个体用户接收到关于例如MMD能力120的信息，也从基站能力125接收到可能影响输出MMD概况180的信息。例如，考虑用户设备可以支持特定能力级别、但是用户设备与给定位置中的频谱通信所用的基站尚未被升级以支持该能力级别的情况，该信息适于被CSB分析方110考虑。例如，经由特定基站分配该基站无法支持的频谱的具体频带是毫无意义的。

应当理解，对于图1所示的几个信息源，所提供的信息可以在特定时间帧上保持合理地静态。然而，对于图1所示的其他信息源，所提供的信息可以接近实时地动态变化。由此，存在对于CSB分析方110所必须考虑的时间维度。例如，关于无线电接口115、MMD能力120和基站能力125的信息、以及自地理数据库130恢复的信息可以保持随时间的相对静态。对于地理数据库，例如，新的道路和/或铁路并非每天被建造；同样对于基站能力125，这些能力并不是立即被升级。然而，其他信息、特别是处理未完成请求145的信息是非常动态地变化。该信息改变了优化的动态程度，并可由CSB分析方110以动态基础来进行这些优化。出于此原因以及其他原因，CSB分析方可以被完全自动化以考虑到与实时或接近实时基础上的许多输入的任意输入有关的动态变化的条件。

图1所示的信息源115－160的每一个以及所述的相关信息元素可以提供相关的静态和动态变化的输入，在CSB分析方110执行SMA算法以提供MMD概况180的输出时，CSB分析方110按照这些输入来进行。输出MMD概况180可以被直接发送至个体的MMD，或者可以通过一个或多个ASH被提供给个体的MMD以使个体的MMD在可用频谱内最有效地操作。

图2示出根据本公开案的自动化CSB分析的示例性计算引擎200的框图，以实现用于频谱管理的SMA算法。

示例性计算引擎200可以包括用户界面210，通过该用户界面210，具有监视、监督或实现CSB分析方执行等任务的个人或实体可以向示例性计算引擎200进行人工输入，并且可以以其他方式经由示例性计算引擎200传送信息，例如作为到ASH或MMD的输出。用户界面210可以被配置为允许个人或实体将信息输入至示例性计算引擎200的一个或多个常规机制。用户界面210可包括例如键盘和/或鼠标这样的机构或是具有“软”按钮的触摸屏，用于将命令和信息传送至示例性计算引擎200。或者，用户界面210可以包括麦克风，个人或实体通过该麦克风可以向示例性计算引擎200提供口头命令以便由语音识别程序或其他来“转换”。用户界面210可以其他方式仅包括数据端口，通过该数据端口，要被输入至示例性计算引擎200的数据汇编可以读取自可传输的数字媒体。在这一场景下，示例性计算引擎200的操作所使用的数据可以在例如分开的用户工作站处被编译并被提供至示例性计算引擎200，通过物理地或以其他方式将数字数据媒体从信息被记录的工作站传输至示例性计算引擎200，并被用作为示例性计算引擎200中的用户界面210的兼容的数字数据媒体读取器所读取。

适于在示例性计算引擎200中执行CSB分析的大量信息将不经由人工用户界面210输入。相反，预期来自诸如图1所示的那些信息源的多个信息源的信息将被示例性计算引擎200通过其他信道自动接收。这种级别的自动化和数据交换适于确保示例性计算引擎200实时或接近实时地执行CSB分析，以便跟上特定信息源所提供的动态变化的要求。

示例性计算引擎200可包括一个或多个本地处理器220，用于单独地进行示例性计算引擎200所实现的处理和控制功能。(多个)处理器220可包括至少一个常规处理器或微处理器，用于解析并执行指令，并且经由不同的输入和输出信道处理外出和到来的控制信息和数据以在示例性计算引擎200中交换这些信息。

示例性计算引擎200可包括一个或多个数据存储设备230。这种(多个)数据存储设备230(可包括硬盘存储器以及固态设备)可用于存储要由示例性计算引擎200、特别由(多个)处理器220所使用的数据和操作程序或应用。(多个)数据存储器230可包括存储供(多个)处理器220执行的信息和指令的随机存取存储器(RAM)或另一类动态存储设备。(多个)数据存储设备230还可以包括只读存储器(ROM)，只读存储器(ROM)可包括存储供(多个)处理器220执行的静态信息和指令的常规的ROM设备或另一类静态存储设备。(多个)数据存储设备230可以是那些与示例性计算引擎200集成的数据存储设备，或以其他方式可以位于示例性计算引擎200远程并且对于示例性计算引擎200可存取。

示例性计算引擎200可包括至少一个显示设备240，通过该显示设备240，具有监视、监督或实现CSB分析的任务的个人或实体可以监视示例性计算引擎200的操作状态，以包括例如自多个信息源的信息接收，这些信息适于由示例性计算引擎200执行CSB分析。显示设备240也可用于监视例如被提供给个人接收者的输出MMD概况的状态。显示设备240可以被配置为一个或多个常规机制，用于将信息显示给与示例性计算引擎200进行交互的个人或实体，用于操作示例性计算引擎200、或以其他方式来显示诸如上面讨论的信息。

示例性计算引擎200可包括外部输入接收设备250。外部输入接收设备250可以包括多个个体信息交换界面，示例性计算引擎200通过多个个体信息交换界面与例如在图1中所示的个体信息源中的至少一些通信。个体信息元素可经由个体路径接收到，或者如图所示可以被合并在比个体信息源少的路径上。例如，信息无线电接口和MMD能力可以从一个或多个MMD直接接收到。这些信息可按照其他方式经由一个或多个ASH接收到。关于基站能力的信息可能自特定ASH接收到。取决于ASH在个体MMD和示例性计算引擎200之间的通信链中的参与，可以自个体MMD或个体ASH中的一个或另一个接收到与未完成请求有关的信息。预期这些通信交互可经由多个个体信息交换界面中的一个或多个发生，多个个体信息交换界面构成外部输入接收设备250。来自地理数据库和频谱可用性数据库的信息、以及关于输入MMD概况的信息可以经由外部输入接收设备250接收到。或者，例如，地理数据库可以被存储在与示例性计算引擎200相关联的一个或多个数据存储设备230中。如以下将简述的，关于频谱可用性和输入MMD概况的信息可以构成已存储的云频谱数据库(CSD)的诸个部分，该CSD可以由示例性计算引擎200所实现的CSB分析方容易地访问。

示例性计算引擎200可包括单独的CSB分析执行设备260。CSB分析执行设备260可以自治地操作，或者与处理器220和/或一个或多个数据存储设备230组合操作以执行SMA算法，SMA算法以上面讨论的多个输入中的一些或全部作为输入、并且根据SMA算法的执行提供个体MMD概况作为输出。因此，CSB分析执行设备260可以提供一种以接近连续的方式来更新频谱管理方案的机制，该机制通过将已更新的MMD概况直接提供至MMD或经由ASH提供至MMD，以尝试有助于用于特定区域的最优频谱。取决于计算负载的数量，可能根据以上讨论的[0060]专利申请中描述的两级分析方案，CSB分析执行设备260作为示例性计算引擎200的一个组件可以根据间隔小于100毫秒的更新率来操作，以便保持被提供给示例性计算引擎200的信息的动态性质。

示例性计算引擎200可包括云频谱数据库(CSD)270。如上所述，CSD270可以向示例性计算引擎200、特别是向CSB分析执行设备260提供关于当前频谱可用性的信息，并输入MMD概况的信息以供示例性计算引擎200在执行SMA算法时使用。

示例性计算引擎200可包括MMD概况输出设备280。如上所述，CSB分析执行的输出是要被传送至个体MMD且被个体MMD接受的多个MMD概况。MMD概况输出设备280可用于将输出MMD概况直接传送至个体MMD，或经由个体ASH传送至一个或多个MMD，一个或多个MMD由个体ASH所监督或者以其他方式与个体ASH通信。

如图2所示，示例性计算引擎200的所有各个组件可以通过一个或多个数据/控制总线290连接。(多个)数据/控制总线290可以在示例性计算引擎200的各个组件之间提供内部有线或无线通信，因为所有那些组件被整体容纳于示例性计算引擎200中。或者，在优选实施例中，(多个)数据/控制总线290将提供到至少包括CSB分析执行设备260和CSD 270的云组件的无线通信。根据***体系结构的基于云的性质，应当理解，组件中的全部或一些可以彼此远程部署，作为所示示例性计算引擎200所表示的***的实际或虚拟逻辑组件。

预期示例性计算引擎200的各个公开的组件可以子***的组合排列，作为个体组件或组件的组合、集成于单个单元、或者作为包括示例性计算引擎200的多个组件或子单元远程地散布。

示例性实施例可以包括经由自动化CSB分析方来实现用于频谱管理的SMA算法的方法。图3示出这一示例性方法。如图3所示，方法的操作开始于步骤S3000，并且前进至步骤S3100。

在步骤S3100中，可以获得使用云频谱中介(CSB)分析方来执行频谱管理分析(SMA)算法的第一信息。第一信息是可以随时间保持相对静态的信息。参照图1，与无线电接口、MMD设备能力和基站能力有关的信息、以及自地理数据库获得的信息可以被视为落入该第一信息的类别，第一信息保持相对静态。方法的操作前进至步骤S3200。

在步骤S3200中，可以获得使用CSB分析方来执行SMA算法的第二信息。第二信息是可以实时地以非常快的速率动态变化的信息。再参照图1，与当前MMD概况、频谱可用性和未完成的频谱请求有关的信息可以被视为落入该第二信息的类别，随着信息的动态变化，第二信息的更新率可以为SMA算法的执行建立刷新率以便使输出MMD概况保持适当地更新以用于频谱优化。方法的操作前进至步骤S3300。

在步骤S3300中，CSB分析方可以与PSH协商关于附加的频谱可用性以填充例如云频谱数据库。方法的操作前进至步骤S3400。

在步骤S3400中，CSB分析方可以与PSH协商关于对要被提供给ASH或MMD的现有频谱可用性的询价(作为费用或其他考虑因素)。方法的操作前进至步骤S3500。

在步骤S3500中，CSB分析方可以与PSH协商关于ASH或MMD愿意为所请求的频谱可用性出价/支付的标价(作为费用或其他考虑因素)。CSB分析方可另外与特定ASH或MMD协商关于要由所请求的频谱可用性来支持的任何应用特征。方法的操作前进至步骤S3600。

在步骤S3600中，基于所获得的信息以及上述协商的任何结果，CSB分析可以执行SMA算法以确定最优输出MMD概况。方法的操作前进至步骤S3700。

在步骤S3700中，所确定的最优输出MMD概况可以被直接传送至多个MMD，或者经由一个或多个ASH被传送至多个MMD供个体MMD实现。方法的操作前进至步骤S3800。

在步骤S3800中，CSB分析方可以向一个或多个云频谱数据库传送频谱可用性的一部分的状态变化，例如已分配或解除分配。方法的操作前进至步骤S3900，在那里该方法的操作停止。

所公开的实施例可以包括存储指令的非暂时性计算机可读介质，指令在由一个或多个处理器执行时可以使该一个或多个处理器执行上面概述的方法各步骤的全部或一些。

为熟悉和容易理解，上述示例性***和方法引用特定的常规术语和组件来为其中可以实现本公开案主题的适当通信和处理环境提供简要的一般描述。尽管不需要，可以至少部分以实现所述具体功能的硬件电路、固件或软件计算机可执行指令的形式提供根据本公开案的***和方法的实施例，软件计算机可执行指令包括由一个或多个处理器执行的程序模块。还应当理解，上述的特定功能可由基于云的虚拟逻辑组件来实现。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定数据类型的例程、对象、组件、数据结构等等。

本领域的技术人员将理解，对于许多类型的通信设备和计算***配置可以实现所公开主题的其他实施例。

多个实施例可以在分布式网络和/或基于云的通信环境中实现，在那里多个任务由本地和远程处理设备执行，本地和远程处理设备通过通信网络，经由硬件链路、无线链路或者两者而彼此链接。在分布式网络环境中，程序模块可以位于本地、远程和虚拟逻辑的基于云的数据存储设备中。

本公开案范围内的实施例还可以包括具有已存储的计算机可执行指令或数据结构的非暂时性计算机可读媒介，计算机可执行指令或数据结构可由处理器使用来存取、读取和执行，处理器执行兼容的物理数据读取器或执行适当的数据读取方案。这种计算机可读媒介可以是可由一个或多个处理器存取的任何可用媒介。例如但非限制，这种计算机可读媒介可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、DVD-ROM、闪存驱动器、拇指驱动器、数据存储器卡或者其他可用于以可存取计算机可执行指令或数据结构的形式来实现或存储期望的程序元素或步骤的模拟或数字数据存储设备。以上的组合也应被包括在出于本公开案目的的计算机可读媒介的范围内。

可执行指令或者用于执行那些指令的相关数据结构的示例性所述次序表示用于实现方法中所述功能的相应动作顺序的一个示例。所描绘和所描述的方法步骤并非意图意指所述步骤的任何特定次序，除了在所述步骤之一是完成另一所述步骤的必要优先条件时可以必要的推断出。所述的许多操作和功能可以并行地发生。

尽管以上描述可以包含具体细节，但是它们不应被视为以任何方式限制权利要求。所公开的***和方法的所述实施例的其他配置是本公开案的一部分。这能使每个用户都能使用本公开的益处，即使大量可能应用的任一个(例如任一特定MMD)不需要本公开案所描述和描绘的具体功能方面。换言之，可能有组件(特别是个体的MMD)的多个实例，每个实例都以各种可能的方式处理内容。它不必要是所有终端用户所使用的一个***。因而，所附权利要求及其法律等效物应当仅定义本公开案，而不是所给出的任何具体示例。

Claims (23)

1.一种用于实现动态频谱访问的方法，包括：

由处理器获得与特定地理区域内的频谱使用有关的第一组信息输入，所述第一组信息输入基于在指定时间间隔上一般性质为静态的信息；

由所述处理器获得与所述特定地理区域内的频谱使用有关的第二组信息输入，所述第二组信息输入基于在所述指定时间间隔上动态变化的信息；

由所述处理器基于所述第一组信息输入和所述第二组信息输入来执行频谱管理优化算法；以及

基于所述频谱管理优化算法的执行而输出与已更新的特征概况有关的信息供无线多模式设备采用。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信息包括与无线电接口、多模式设备能力、基站能力和地理特征中的至少一个有关的信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二信息包括与多模式设备输入概况以及对访问额外频谱的未完成请求中的至少一个有关的信息，所述未完成请求由多模式设备或替代频谱持有人所生成。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对访问额外频谱的未完成请求包括如下至少之一：金钱补偿数量、或者多模式设备或替代频谱持有人为访问额外频谱而出价的其他考虑因素。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对访问额外频谱的未完成请求包括：对任意应用或应用要求的指示，所述多模式设备或替代频谱持有人请求通过访问额外频谱而支持所述任意应用或应用要求。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对访问额外频谱的未完成请求至少部分地基于多模式设备的移动性模型，所述移动性模型使用于所述特定地理区域的处理器与用于另一特定地理区域的另一处理器之间协商。

7.如权利要求1所述的方法，还包括与主频谱持有人协商关于为交易提供的额外频谱的可用性。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述协商包括：所述主频谱持有人请求金钱补偿数量或主频谱持有人为访问额外频谱会接受的其他考虑因素。

9.如权利要求1所述的方法，还包括更新用于跟踪频谱可用性的已存储数据库，以指示：所述特定地理区域中已提供的额外频谱的状态，作为向多模式设备和替代频谱持有人中的一个分配对额外频谱的访问的交易结果。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述处理器和所述已存储数据库中的至少一个是基于云的。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，输出与已更新的特征概况有关的信息供无线多模式设备采用是基于通过执行频谱管理优化算法来访问额外频谱的交易。

12.一种用于实现动态频谱访问的***，包括：

第一数据交换界面，经由其接收信息输入，所述信息输入包括与特定地理区域内的频谱使用有关的第一组信息输入以及与所述特定地理区域内的频谱使用有关的第二组信息输入，所述第一组信息输入基于在指定时间间隔上一般性质为静态的信息，所述第二组信息输入基于在所述指定时间间隔上动态变化的信息；

频谱管理优化算法执行设备，所述频谱管理优化算法执行设备基于所述第一组信息输入和所述第二组信息输入来优化所述特定地理区域内的可用频谱使用，以确定要被转发至多个无线多模式设备并由多个无线多模式设备接受的最优概况；以及

第二数据交换界面，所述***经由所述第二数据交换界面传送基于所述优化的所述最优概况供所述多个多模式设备采用。

13.如权利要求12所述的***，其特征在于，所述第一信息包括与无线电接口、多模式设备能力、基站能力和地理特征中的至少一个有关的信息。

14.如权利要求12所述的***，其特征在于，所述第二信息包括与多模式设备输入概况以及对访问额外频谱的未完成请求中的至少一个有关的信息，所述未完成请求由多模式设备或替代频谱持有人所生成。

15.如权利要求14所述的***，其特征在于，对访问额外频谱的未完成请求包括如下至少之一：金钱补偿数量、或者多模式设备或替代频谱持有人为访问额外频谱而出价的其他考虑因素。

16.如权利要求15所述的***，其特征在于，对访问额外频谱的未完成请求包括：对任意应用或应用要求的指示，所述多模式设备或替代频谱持有人请求通过访问额外频谱而支持所述任意应用或应用要求。

17.如权利要求16所述的***，其特征在于，对访问额外频谱的未完成请求至少部分地基于多模式设备的移动性模型，所述移动性模型使用于所述特定地理区域的处理器与用于另一特定地理区域的另一处理器之间协商。

18.如权利要求12所述的***，其特征在于，所述频谱管理优化算法执行设备通过与主频谱持有人协商关于为交易提供的额外频谱的可用性，来优化所述特定地理区域中的可用频谱使用。

19.如权利要求18所述的***，其特征在于，所述协商包括：所述主频谱持有人请求金钱补偿数量或主频谱持有人为访问额外频谱会接受的其他考虑因素。

20.如权利要求12所述的***，其特征在于，所述频谱管理优化算法执行设备更新用于跟踪频谱可用性的已存储数据库，以指示：所述特定地理区域中已提供的额外频谱的状态，作为向多模式设备和替代频谱持有人中的一个分配对额外频谱的访问的交易结果。

21.如权利要求20所述的***，其特征在于，所述频谱管理优化算法执行设备和所述已存储数据库中的至少一个是基于云的。

22.如权利要求12所述的***，其特征在于，要被所述多个多模式设备基于优化采用的最优概况包括多个元素，所述多个元素包括以下的多于一个：替代频谱持有人标识、基站标识、频带标识、信道频率、额外频谱访问的开始时间、额外频谱访问的结束时间、无线电访问技术(RAT)、最大发射功率以及为所述额外频谱访问收取的价格。

23.一种存储计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读指令在由处理执行时使所述处理器执行一种用于实现动态频谱访问的方法，所述方法包括：

获得与特定地理区域内的频谱使用有关的第一组信息输入，所述第一组信息输入基于在指定时间间隔上一般性质为静态的信息；

获得与所述特定地理区域内的频谱使用有关的第二组信息输入，所述第二组信息输入基于在所述指定时间间隔上动态变化的信息；

基于所述第一组信息输入和所述第二组信息输入来执行频谱管理优化算法；以及

基于所述频谱管理优化算法的执行而输出与已更新的特征概况有关的信息供无线多模式设备采用。