DE112005002480B4

DE112005002480B4 - System und Verfahren zum Erzeugen eines spektrumagilen drahtlosen Multi-Hopping-Netzes

Info

Publication number: DE112005002480B4
Application number: DE112005002480T
Authority: DE
Inventors: Pertti O. Alapuranen
Original assignee: MeshNetworks Inc
Current assignee: Arris Enterprises LLC
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2025-10-04
Also published as: WO2006041794A3; KR20070060154A; US20060077938A1; US7167463B2; DE112005002480T5; WO2006041794A2; KR100923175B1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines spektrumagilen drahtlosen Multi-Hopping-Netzes, das eine Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) umfasst, die miteinander innerhalb des drahtlosen Multi-Hopping-Netzes kommunizieren, mit folgenden Schritten: Für zumindest einen der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107): Empfangen und Speichern von einer oder mehreren Spektrumverfügbarkeitsinformationen, die mit einer oder mehreren Bedingungen assoziiert sind; Liefern der Spektrumverfügbarkeitsinformationen zu einem oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107), so dass dieser eine oder diese mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) über ein Frequenzspektrum oder mehrere Frequenzspektren, das oder die durch die Spektrumverfügbarkeitsinformationen angezeigt wird, kommunizieren können, wenn eine erste Bedingung existiert, und so dass dieser eine oder diese mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) über ein anderes Frequenzspektrum oder mehrere andere Frequbarkeitsinformationen angezeigt wird, kommunizieren können, wenn eine zweite Bedingung existiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Erzeugen eines spektrumagilen drahtlosen Mehrsprung- bzw. Multi-Hopping-Netzes, wie z. B. eines drahtlosen Ad-hoc-Peer-to-Peer-Multi-Hopping-Netzes. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Erzeugen eines spektrumagilen Multi-Hopping-Netzes, das auf Bedingungen, die das Spektrum beeinflussen, wie z. B. FCC-Vorschriften oder geschäftsbezogene Abkommen über die Spektrum-Lizenzierung, die sich auf eine Position oder andere messbare Parameter des Netzes beziehen, reagieren kann.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Drahtlose Kommunikationsnetze, wie z. B. mobile drahtlose Telefonnetze, sind während des vergangenen Jahrzehnts zunehmend vorherrschend geworden. Auf diese drahtlosen Kommunikationsnetze wird allgemein als „zellulare Netze” Bezug genommen, da die Netzinfrastruktur angeordnet ist, um den Dienstbereich in eine Mehrzahl von Regionen zu teilen, die „Zellen” genannt sind. Ein terrestrisches zellulares Netz umfasst eine Mehrzahl von verbundenen Basisstationen oder Basisknoten, die bei festgelegten Positionen durch den Dienstbereich geografisch verteilt sind. Jeder Basisknoten umfasst einen oder mehrere Sendempfänger bzw. Transceiver, die fähig sind, elektromagnetische Signale, wie z. B. Hochfrequenz-(HF-)Kommunikationssignale zu mobilen Benutzerknoten, wie z. B. drahtlosen Telefonen, die innerhalb des Abdeckungsbereichs bzw. Versorgungsbereichs positioniert sind, zu senden und von denselben zu empfangen. Die Kommunikationssignale umfassen beispielsweise Sprachdaten, die gemäß einem gewünschten Modulationsverfahren moduliert und als Datenpakete gesendet wurden. Wie es für Fachleute offensichtlich ist, senden und empfangen Netzknoten Datenpaketkommunikationen in einem multiplexierten Format, wie z. B. einem Zeitvielfachzugriff-(TDMA-; TDMA = Time-Division Multiple Access)Format, einem Codevielfachzugriff (CDMA-; CDMA = Code-Division Multiple Access) Format oder einem Frequenzvielfachzugriff-(FDMA-; FDMA = Frequency-Division Multiple Access)Format, das es einem einzelnen Transceiver bei einem ersten Knoten ermöglicht, gleichzeitig mit mehreren anderen Knoten in dem Versorgungsbereich desselben zu kommunizieren.
In den letzten Jahren wurde ein Typ eines mobilen Kommunikationsnetzes, das als ein „Ad-hoc”-Netz bekannt ist, entwickelt. Bei diesem Typ eines Netzes ist jeder mobile Knoten fähig, als eine Basisstation oder ein Router bzw. eine Weiterleitungseinrichtung für die anderen mobilen Knoten in Betrieb zu sein, so dass die Notwendigkeit einer festen Infrastruktur von Basisstationen eliminiert ist.
Entwickeltere Ad-hoc-Netze wurden ebenfalls entwickelt, die zusätzlich zu einem Befähigen von mobilen Knoten miteinander wie bei einem herkömmlichen Ad-hoc-Netz zu kommunizieren, die mobilen Knoten ferner befähigen, auf ein Festnetz zuzugreifen und daher mit anderen mobilen Knoten, wie z. B. denselben in dem öffentlich vermittelten Telefonnetz (PSTN; PSTN = Public Switched Telephone Network) und in anderen Netzen, wie z. B. dem Internet, zu kommunizieren. Details dieser fortschrittlichen Typen von Ad-hoc-Netzen sind in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 09/897,790, mit dem Titel „Ad Hoc Peer-to-Peer Mobile Radio Access System Interfaced to the PSTN and Cellular Networks”, eingereicht am 29. Juni 2001, in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 09/815,157, mit dem Titel ”Time Division Protocol for an Ad-Hoc, Peer-to-Peer Radio Network Having Coordinating Channel Access to Shared Parallel Data Channels with Separate Reservation Channel”, eingereicht am 22. März 2001 und in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 09/815,164 mit dem Titel ”Prioritized-Routing for an Ad-Hoc, Peer-to-Peer, Mobile Radio Access System”, eingereicht am 22. März 2001, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, beschrieben.
Wie aus der Natur der drahtlosen Kommunikationsnetze, wie z. B. denselben, die im Vorhergehenden erörtert sind, offensichtlich ist, ist es für die Funkgeräte oder die Knoten des Netzes wünschenswert, spektrumagil oder, mit anderen Worten, fähig zu sein, in unterschiedlichen Hochfrequenzspektren in Betrieb zu sein. Eine Spektrumagilität bzw. Spektrumbeweglichkeit ist besonders wichtig, wenn eine Spektrumlizenzierung an Positionskoordinaten gebunden ist. Beispielsweise kann ein Frequenzspektrum in einer Stadt verfügbar sein, während dasselbe zur Verwendung in einer anderen nicht verfügbar ist. Ein bestimmtes Frequenzspektrum kann zusätzlich lediglich während bestimmter Tageszeiten verfügbar sein oder kann aufgrund von Lizenzierungsabkommen nicht verfügbar sein. Diese Situation kann eintreten, wenn das lizenzierte Spektrum einer bestimmten Verwendung, beispielsweise einer Notfallverwendung, gewidmet ist, jedoch während Nicht-Notfallzeiten für eine kommerzielle Verwendung lizenziert werden kann.
Es existiert demgemäß ein Bedarf an einem System und an einem Verfahren, die es einem drahtlosen Kommunikationsnetz ermöglich, spektrumagil zu sein.
Weiterer relevanter Stand der Technik wird in US 6,400,751 B1 und US 2003/0050070 A1 offenbart.
US 6,400,751 B1 zeigt ein Frequenz-Hopping-Kommunikationssystem, das eine Vielzahl von Radios aufweist, die in einem ersten Frequenz-Hopping-Modus zum Senden und Empfangen von Information über eine Vielzahl von Frequenzkanälen, die einem Frequenz-Hopping-Schema entsprechen, betrieben werden kann, sowie ein Verfahren zum adaptiven Auswählen des einzigen Frequenzkanals innerhalb des Hopping-Satzes und zum Senden und Empfangen der Information über lediglich diesen einzigen Frequenzkanal, wobei das Verfahren die Schritte eines Bestimmens der Qualität der Frequenz-Hopping-Übertragungen, die an einem empfangenden Radioanschluss in dem ersten Frequenz-Hopping-Modus empfangen werden, und eines Vorsehens eines Steuersignals, wenn die Qualität nicht akzeptabel ist; aufweisen sowie ein Betreiben des Radios in einem einzigen Frequenzmodus in Reaktion auf das Steuersignal, wenn die Frequenz-Hopping-Übertragungsqualität nicht akzeptabel ist, durch Übertragen der Information über lediglich einen einzigen Frequenzkanal innerhalb des Frequenz-Hopping-Satzes, der einen Interferenzenergiepegel aufweist, der unterhalb eines Schwellwerts für eine akzeptable Übertragungsqualität liegt.
US 2003/0050070 A1 betrifft ein Verfahren und System zur dynamischen Spektrumzuweisung und -verwaltung. Eine Anordnung zur dynamischen Account-Allokation bzw. -Zuweisung wird durch Vereinigen der Spektrum- und Netzwerkverfügbarkeit sowie der Verkehrsdichteinformation von verschiedenen Serviceprovidern in einer zentralen Datenbank und durch den Erwerb eines Großhandelsvolumens der Netzwerkkapazität oder Accounts mit einer vorbestimmten monatlichen Verwendung erzielt. Die erworbene Netzwerkkapazität wird dynamisch an Geräte unterschiedlichen Ursprungs und mit unterschiedlichen Eigentümern zugewiesen. Der Operateur des zentralen Systems administriert das Zurücküberweisen und Abgleichen von bruchteilshafter Verwendung zu jedem Gerät. Im Gegensatz zu anderen Vorgeschlagenen Lösungen, die es erfordern, dass die Carrier Gesellschaften sich auf proprietäre Technologien festlegen und Veränderungen am Netzwerk nur unter hohem finanziellen Aufwand möglich ist, erfordert die vorliegende Erfindung keinerlei Veränderungen an dem Carrier Netzwerk und kein Investment in proprietäre Lösungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft daher ein System und ein Verfahren zum Erzeugen eines spektrumagilen drahtlosen Multi-Hopping-Netzes, wie z. B. eines drahtlosen Ad-hoc-Peer-to-Peer-Multi-Hopping-Netzes. Das Multi-Hopping-Netz kann auf Bedingungen, die das Spektrum beeinflussen, wie z. B. FCC-Vorschriften oder geschäftsbezogene Abkommen über die Spektrumlizenzierung, die sich auf eine Position oder andere messbare Parameter des Netzes beziehen, reagieren.
Das System und das Verfahren verwenden die Operationen des Speicherns von Informationen, die die jeweilige Spektrumverfügbarkeit basierend auf jeweiligen Bedingungen betreffen, und des Lieferns der Spektrumverfügbarkeitsinformationen zu den Knoten des Netzes, wie z. B. stationären oder mobilen Knoten eines drahtlosen Multi-Hopping-Ad-hoc-Peer-to-Peer-Netzes, so dass die Knoten über eines der Frequenzspektren, das durch die Spektrumverfügbarkeitsinformationen angezeigt wird, kommunizieren können, wenn eine jeweilige Bedingung existiert, und so dass die Knoten über ein anderes der Frequenzspektren, das durch die Spektrumverfügbarkeitsinformationen angezeigt wird, kommunizieren können, wenn eine andere jeweilige Bedingung existiert. Die Spektrumverfügbarkeitsinformationen können zu den Knoten über ein Funkfeuer- bzw. Bakensignal, das durch die Knoten innerhalb des Übertragungsbereichs der Quelle, die das Funkfeuersignal sendet, empfangen wird, geliefert werden.
Die Spektrumverfügbarkeitsinformationen umfassen mindestens eine der folgenden Informationen: verfügbare Spektrumbänder; Leistungspegel für die Bänder; Positionen, bei denen Bänder verfügbar sind; Kosten eines Verwendens der Frequenzbänder; den Verkehr, für den die Bänder verwendet werden können; ein Zeitintervall für Lizenzaktualisierungszeitgrenzen zum Verwenden der Bänder; und eine Sendeleistung. Jeder Knoten speichert einen Teil der Spektrumverfügbarkeitsinformationen. Die jeweiligen Bedingungen, die das Spektrum, das die Knoten verwenden, bestimmen, umfassen mindestens eine der folgenden Bedingungen: eine Position eines Knotens; eine Tageszeit; eine Leistungsgrenze; ein Spektrum; Kosten; und eine Bandbreite.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Ziele, Vorteile und neuen Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung ohne weiteres offensichtlich, wenn dieselbe in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen:
1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften drahtlosen Ad-hoc-Kommunikationsnetzes ist, das eine Mehrzahl von Knoten, die ein System und ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwenden, umfasst; und
2 ein Blockdiagramm ist, das ein Beispiel eines mobilen Knotens darstellt, der bei dem in 1 in gezeigten Netz verwendet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines paketvermittelten drahtlosen Ad-hoc-Kommunikationsnetzes 100, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet, darstellt. Das Netz 100 umfasst insbesondere eine Mehrzahl von mobilen drahtlosen Benutzerendgeräten 102-1 bis 102-n (auf die allgemein als Knoten 102 oder mobile Knoten 102 Bezug genommen ist), und kann, muss jedoch nicht, ein Festnetz 104 mit einer Mehrzahl von Zugriffspunkten 106-1, 106-2, ... 106-n (auf die allgemein als Knoten 106 oder Zugriffspunkte 106 Bezug genommen ist) zum Liefern eines Zugriffs auf das Festnetz 104 für Knoten 102 umfassen. Das Festnetz 104 kann beispielsweise ein lokales Kernzugriffsnetz (LAN; LAN = Local Access Network) und eine Mehrzahl von Servern und Gateway-Router bzw. Netzübergangs-Routern umfassen, um Netzknoten einen Zugriff auf andere Netze, wie z. B. andere Ad-hoc-Netze, das öffentlich vermittelte Telefonnetz (PSTN) und das Internet, zu liefern. Das Netz 100 kann ferner eine Mehrzahl von festen Routern 107-1 bis 107-n (auf die allgemein als Knoten 107 oder feste Router 107 Bezug genommen ist) zum Routen bzw. Leiten von Datenpaketen zwischen anderen Knoten 102, 106 oder 107 umfassen. Es sei bemerkt, dass zum Zweck dieser Erörterung auf die im Vorhergehenden erörterten Knoten gemeinsam als „Knoten 102, 106 und 107” oder einfach „Knoten” Bezug genommen sein kann.
Wie es für Fachleute offensichtlich ist, sind die Knoten 102, 106 und 107 fähig, miteinander direkt oder über einen oder mehrere andere Knoten 102, 106 oder 107, die als ein Router oder Router für Pakete, die zwischen Knoten gesendet werden, in Betrieb sind, zu kommunizieren, wie es in den US-Patentanmeldungen Serien-Nm. 09/897,790, 09/815,157 und 09/815,164, auf die im Vorhergehenden Bezug genommen ist, beschrieben ist.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst jeder Knoten 102, 106 und 107 einen Transceiver oder ein Modem 108, das mit einer Antenne 110 gekoppelt ist und fähig ist, Signale, wie z. B. paketierte Signale von den Knoten 102, 106 oder 107 unter der Steuerung einer Steuerung 112 zu empfangen bzw. zu denselben zu senden. Die paketierten Datensignale können beispielsweise Sprache, Daten oder Multimediainformationen und paketierte Steuersignale, die Knotenaktualisierungsinformationen umfassen, umfassen.
Jeder Knoten 102, 106 und 107 umfasst ferner einen Speicher 114, wie z. B. einen Direktzugriffsspeicher (RAM; RAM = Random Access Memory), der fähig ist, unter anderem Routing- bzw. Weiterleitungsinformationen, die denselben und andere Knoten in dem Netz 100 betreffen, zu speichern. Wie weiter in 2 gezeigt ist, können bestimmte Knoten, insbesondere mobile Knoten 102, einen Host 116 umfassen, der aus jeder Zahl von Vorrichtungen, wie z. B. einem Notebook-Computer-Endgerät, einer mobilen Telefoneinheit, einer mobilen Dateneinheit oder jeder anderen geeigneten Vorrichtung, bestehen kann. Jeder Knoten 102, 106 und 107 umfasst ferner die geeignete Hardware und Software, um das Internet-Protokoll bzw. Internet Protocol (IP) und das Adress-Auflösungsprotokoll bzw. Address Resolution Protocol (ARP) durchzuführen, deren Zweck für Fachleute ohne weiteres offensichtlich ist. Die geeignete Hardware und Software, um das Sendesteuerprotokoll bzw. Transmission Control Protocol (TCP) und das Benutzerdatagrammprotokoll bzw. User Datagram Protocol (UDP) durchzuführen, kann ebenfalls umfasst sein.
Wie im Vorhergehenden erörtert ist, ist es für die Funkgeräte oder Knoten 102, 106 oder 107 des Netzes 100 wünschenswert, dass dieselben spektrumagil oder, mit anderen Worten, fähig sind, in unterschiedlichen Hochfrequenzspektren in Betrieb zu sein. Wie es im Folgenden beschrieben ist, ermöglicht ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dem Netz 100, spektrumagil zu sein, um auf Grenzen des Spektrums, die aufgrund von beispielsweise FCC-Vorschriften oder geschäftsbezogener Abkommen über die Spektrumlizenzierung, die sich auf eine Position oder andere messbare Parameter eines Systems beziehen, auftreten können, zu reagieren. Die Position kann durch GEO-Koordinaten, eine geografische Breite und eine geografische Länge oder den relativen radialen Abstand von einem Knoten zu einem anderen Knoten, wie z. B. einem IAP (Intelligent Access Point), bestimmt sein.
Wie im Vorhergehenden erörtert ist, kommunizieren die Knoten 102, 106 und 107 eines drahtlosen Multi-Hopping-Netzes 100 mit einer festen Infrastruktur, wie z. B. einem Kern-LAN 104 und/oder mit anderen mobilen oder festen Knoten 102, 106 oder 107. Ein Verfahren zum Informieren von Knoten in einem Multi-Hopping-Netz, wie z. B. einem Netz 100, über Spektrumverwendungsregeln kann erfordern, dass jeder Knoten fähig ist, Informationen, die als ein Schlüssel zum Zugreifen auf eine Datenbank, die die Regeln für eine Spektrumverwendung enthält, verwendet werden können, zu berechnen. Diese Regeln können eine oder mehrere der folgenden Regeln enthalten: ein verfügbares Spektrum (Binder), das die Frequenz und die Bandbreiten sein kann; Leistungspegel für die Bänder; Positionen, in denen die Bänder verfügbar sind; Kosten eines Verwendens der Frequenzbänder; den Verkehr, für den die Bänder verwendet werden können; ein Zeitintervall für Lizenzaktualisierungszeitgrenzen zum Verwenden der Bänder; oder eine Leistung oder jeden anderen Parameter, der eine Zeiteigenschaft hat. Der Schlüssel zu der Datenbank kann einer oder können mehrere der folgenden Schlüssel sein: eine GEO-Position; eine Tageszeit; eine Leistungsgrenze; ein Spektrum (Frequenzband); Kosten; und eine Bandbreite.
Informationen, die diese Regeln und Schlüssel betreffen, können in einer verteilten oder zentralisierten Datenbank gespeichert sein. Der Speicher 114 von jedem IAP 106 kann beispielsweise eine Kopie einer Datenbank enthalten, die für die Region, in der der IAP 106 positioniert ist, relevant ist. Der Speicher 114 von bestimmten Knoten 102 oder 107 kann ferner ebenfalls eine Kopie der Datenbank, die für die jeweiligen Regionen, in denen die Knoten 102 und 107 anwesend sind, relevant ist, enthalten. Die Datenbank kann beispielsweise Informationen von lizenzierten Bändern, die verwendet werden können, und wie oft die Lizenzdaten für die Verwendung zu aktualisieren sind, enthalten. Wenn beispielsweise das 4,9-GHz-Band für eine kommerzielle Verwendung während Nicht-Notfallzeiten lizenziert ist, dann kann die Verfallszeit für eine kommerzielle Lizenz lediglich Minuten betragen, so dass jeder Knoten 102 und 107 auf die Datenbank des IAP 106, dem derselbe zugeordnet ist, zugreifen muss, um nachzusehen, ob eine Notfallsituation auftritt.
Die Kosten des Verwendens des Bands können sich alternativ auf kommerzielle Lizenzierungsabkommen beziehen. Obwohl das Netz 100 beispielsweise das Band für eine Kommunikation verwenden kann, gibt es datenvolumenabhängige Kosten, die dem tatsächlichen Eigentümer des Spektrums gezahlt werden müssen. Diese Vorschrift erlaubt es den Knoten 102, 106 oder 107 ein kostspieliges Spektrum, das ferner kapazitätsbegrenzt sein kann, zu vermeiden.
Die GEO-Positionsinformationen können verwendet werden, um auf die Datenbank zuzugreifen, so dass ein Knoten, wie z. B. ein mobiler Knoten 102, verifizieren kann, ob es erlaubt ist, eine bestimmte Frequenz in der aktuellen Position desselben zu verwenden. Die GEO-Positionsinformationen können tatsächlich (x, y, z)-Koordinaten, eine geografische Länge und eine geografische Breite oder einfach ein radialer Abstand von einer Basisstation (z. B. einem IAP 106) oder einem Zellenort sein. Dies erlaubt die Verwendung des Spektrums in einem Bereich, in dem eine sensible Ausrüstung das gleiche Band verwendet. Dem Knoten 102 wäre es beispielsweise nicht erlaubt, ein bestimmtes Spektrum nahe militärischer oder anderer sensibler Einrichtungen, bei denen eine Kommunikation durch den Knoten 102 eine Kommunikationsausrüstung bei diesen Einrichtungen stören könnte, zu verwenden.
Wie es für Fachleute weiter offensichtlich ist, besitzt ein Multi-Hopping-Netz, wie z. B. ein Netz 100, zusätzliche Probleme beim Zugreifen auf die Datenbank, da einige Vorrichtungen, wie z. B. mobile Knoten 102, möglicherweise keine direkte Verbindung mit dem Server, der die Informationen liefert, haben. Eine effiziente Verteilung der Informationen hat ferner aufzutreten, so dass sich die Knoten 102 über das Spektrum bewusst sind, das dieselben verwenden können.
Ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Liefern einer effizienten Verteilung der Informationen besteht darin, Informationen, die die Verfügbarkeit und die Zugreifbarkeit der Informationen, die sich auf die Spektrumregeln beziehen, betreffen, in einem Funkfeuersignal, das beispielsweise durch einen IAP 106 gesendet werden kann, zu umfassen. Das Funkfeuersignal wird zu einer Nachbarschaft von Knoten 102 mit einer voreingestellten Leistung übertragen, um einen gewünschten Bereich zu versorgen. Das Funkfeuersignal kann Informationen, die die Verfügbarkeit des Bandes, auf das ein Knoten, wie z. B. ein mobiler Knoten 102, zugreifen kann, um die Regelninformationen zu erhalten, oder Informationen über die Verfügbarkeit des Bandes umfassen. Wenn der mobile Knoten 102 dieses Funkfeuersignal empfangen kann, weiß daher der mobile Knoten 102, dass das Band, über das das Funkfeuersignal gesendet wurde, verfügbar ist, und durch ein Dekodieren der Informationen in dem Funkfeuersignal kann der Knoten 102 bestimmen, für welche Verwendung das Band verfügbar ist. Die Informationen, die sich auf die Spektrumregeln beziehen, können alternativ zu den Knoten (z. B. Knoten 102 und 107) über eine Broadcast Flood bzw. Übertragungsflut verteilt werden, wie es für Fachleute offensichtlich ist.
Bei einem Multi-Hopping-Netz 100 kann zusätzlich das Funkfeuer verwendet sein, um Knoten, wie z. B. mobilen Knoten 102 oder drahtlosen Routern 107, zu ermöglichen, die Verfügbarkeit der Regelndaten anderen benachbarten Knoten 102 oder 107 anzuzeigen. Diese Fähigkeit ist vorteilhaft, da, wie im Vorhergehenden erörtert ist, ein Knoten 102 oder 107 möglicherweise auf den Server durch mehrere Hops bzw. Sprünge zugreifen muss. Jeder mobile Knoten 102 und Router 107 in dem Netz 100 kann daher ein relevantes Stück der Datenbank in dem Speicher 114 desselben enthalten und kann dasselbe mit den benachbarten Knoten desselben über beispielsweise Routing-Unterrichtungen oder andere Nachrichten gemeinsam verwenden. Die Authentifikation dieser Informationen kann unter Verwendung eines gemeinsam verwendeten geheimen Modells durchgeführt werden, d. h., die vertraulichen Informationen werden in den Speicher jedes Knotens 102, 106 und 107 vorprogrammiert. Das Authentifikationsverfahren wird verwendet, um zu bestätigen, dass die Daten gültig sind. Solche Authentifikationsverfahren, die durch das Netz 100 verwendet werden, können die Verwendung von symmetrischen oder asymmetrischen Schlüsseln umfassen. Ein System eines symmetrischen Schlüssels ist ein Verschlüsselungssystem, bei dem der Sender und der Empfänger einer Nachricht einen einzigen gemeinsamen Schlüssel gemeinsam verwenden, der verwendet wird, um die Nachricht zu verschlüsseln und zu entschlüsseln. Eine asymmetrische Kryptographie oder Kryptographie mit öffentlichem Schlüssel unterscheidet sich von einer herkömmlichen Kryptographie dahingehend, dass das Schlüsselmaterial an einen einzelnen Benutzer gebunden ist. Das Schlüsselmaterial ist in zwei Komponenten geteilt: einen privaten Schlüssel, auf den lediglich der Benutzer einen Zugriff besitzt, und einen öffentlichen Schlüssel, der auf Anfrage veröffentlicht oder verteilt werden kann.
Die Kosten, die Spektruminformationen zugeordnet sind, können ferner ebenfalls verwendet sein, um ein Verwenden von Recourcen zu vermeiden, die für den Benutzer, Betreiber oder eine andere Person finanziell teuer sind. Ein schnelles Spektrumlizenzentzugsverfahren kann zusätzlich unter Verwendung eines Funkfeuersignals oder durch Fluten eines Datenpakets, das einen Ressourcenentzug durch das Netz 100 anzeigt, sobald ein Knoten 102, 106 oder 107 Informationen über den Entzug empfängt, zusätzlich durchgeführt werden. Wenn beispielsweise ein Knoten (z. B. ein Knoten 102) Entzugsinformationen von einem IAP 106, beispielsweise dem Knoten 102, empfängt, verbreiten sich diese Entzugsinformationen durch das Netz 100 unter Verwendung einer Datenpaketflut oder eines Funkfeuersignals. Diese Fähigkeit ist beispielsweise in Notfallsituationen, wenn sich der Zweck der Spektrumverwendung abrupt ändert, nützlich.
Obwohl lediglich ein paar exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail im Vorhergehenden beschrieben wurden, ist es für Fachleute offensichtlich, dass viele Modifikationen der exemplarischen Ausführungsbeispiele möglich sind, ohne von den neuen Lehren und Vorteilen dieser Erfindung materiell abzuweichen. Alle solche Modifikationen sollen demgemäß innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, umfasst sein.

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines spektrumagilen drahtlosen Multi-Hopping-Netzes, das eine Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) umfasst, die miteinander innerhalb des drahtlosen Multi-Hopping-Netzes kommunizieren, mit folgenden Schritten: Für zumindest einen der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107): Empfangen und Speichern von einer oder mehreren Spektrumverfügbarkeitsinformationen, die mit einer oder mehreren Bedingungen assoziiert sind; Liefern der Spektrumverfügbarkeitsinformationen zu einem oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107), so dass dieser eine oder diese mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) über ein Frequenzspektrum oder mehrere Frequenzspektren, das oder die durch die Spektrumverfügbarkeitsinformationen angezeigt wird, kommunizieren können, wenn eine erste Bedingung existiert, und so dass dieser eine oder diese mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) über ein anderes Frequenzspektrum oder mehrere andere Frequenzspektren, das oder die durch die Spektrumverfügbarkeitsinformationen angezeigt wird, kommunizieren können, wenn eine zweite Bedingung existiert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Lieferns die Spektrumverfügbarkeitsinformationen zu den einem oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) über ein Funkfeuersignal liefert, das durch den einen oder mehrere benachbarten Knoten (102, 106, 107) innerhalb des Übertragungsbereichs der Quelle, die das Funkfeuersignal sendet, empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, mit weiterhin vor dem Schritt des Lieferns: Betreiben von zumindest einem der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) als ein Zugriffspunkt, um einem oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) den Zugriff auf einen Teil des spektrumagilen drahtlosen Multi-Hopping-Netzes oder ein anderes sich davon unterscheidendes Netz zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Spektrumverfügbarkeitsinformationen mindestens eine der folgenden Informationen aufweisen: verfügbare Spektrumbänder; Leistungspegel für die Bänder; eine Position, in der die Bänder verfügbar sind; Kosten eines Verwendens der Frequenzbänder; den Verkehr, für den die Bänder verwendet werden können; ein Zeitintervall für Lizenzaktualisierungszeitgrenzen zum Verwenden der Bänder; und eine Sendeleistung.
Verfahren nach Anspruch 1, mit ferner folgendem Schritt: Speichern eines Teils der Spektrumverfügbarkeitsinforrnationen in zumindest einem oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107).
Verfahren nach Anspruch 5, ferner aufweisend: Betreiben des zumindest einen oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) als einen oder mehrere Zugriffspunktknoten, der in Betrieb ist, um zumindest einem anderen der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107), den Zugriff auf einen Teil des spektrumagilen drahtlosen Multi-Hopping-Netzes oder ein anderes sich davon unterscheidendes Netz zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die jeweiligen Bedingungen mindestens eine der folgenden Bedingungen umfassen: eine Position eines Knotens (102, 106, 107); eine Tageszeit; eine Leistungsgrenze; ein Spektrum; Kosten; und eine Bandbreite.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Netz ein drahtloses Ad-hoc-Peer-to-Peer-Kommunikationsnetz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem einer oder mehrere der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) mobil sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Lieferns die Spektrumverfügbarkeitsinformationen zu dem einen oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) über eine Übertragungsflut, die durch den einen oder mehrere benachbarte Knoten (102, 106, 107) empfangen wird, liefert.
Spektrumagiles drahtloses Multi-Hopping-Netz, mit: einer Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107), die angepasst sind, um miteinander innerhalb des drahtlosen Multi-Hopping-Netz zu kommunizieren, wobei mindestens einer der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) angepasst ist, um eine oder mehrere Spektrumverfügbarkeitsinformationen, die mit einer oder mehreren Bedingungen assoziiert sind, zu speichern; wobei der mindestens eine der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) ferner angepasst ist, um die Spektrumverfügbarkeitsinformationen zu einem oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) zu liefern, so dass der eine oder die mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) über eines des einen oder der mehreren Frequenzspektren, das oder die durch die Spektrumverfügbarkeitsinformationen angezeigt wird, kommunizieren können, wenn eine erste Bedingung existiert, und so dass die einen oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) über ein anderes des einen oder der mehreren Frequenzspektren, das oder die durch die Spektrumverfügbarkeitsinformationen angezeigt wird, kommunizieren können, wenn eine zweite Bedingung existiert.
Netz nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend eine Quelle zum Liefern der Spektrumverfügbarkeitsinformationen zu dem zumindest einen der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) über ein Funkfeuersignal, das durch die Knoten (102, 106, 107) innerhalb des Übertragungsbereichs der Quelle, die das Funkfeuersignal sendet, empfangen wird.
Netz nach Anspruch 12, bei dem der mindestens eine der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) ferner angepasst ist, um als ein Zugriffspunkt zu arbeiten, um den einen oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) den Zugriff auf einen Teil des spektrumagilen drahtlosen Multi-Hopping-Netzes oder auf ein anderes sich davon unterscheidendes Netz zu ermöglichen.
Netz nach Anspruch 11, bei dem die Spektrumverfügbarkeitsinformationen mindestens eine der folgenden Informationen umfassen: verfügbare Spektrumbänder; Leistungspegel für die Bänder; eine Position, in der die Bänder verfügbar sind; Kosten eines Verwendens der Frequenzbänder; den Verkehr, für den die Bänder verwendet werden können; ein Zeitintervall für Lizenzaktualisierungszeitgrenzen zum Verwenden der Bänder; und eine Sendeleistung.
Netz nach Anspruch 11, bei dem einer oder mehrere der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) angepasst ist, einen Teil der Spektrumverfügbarkeitsinformationen zu speichern.
Netz nach Anspruch 15, bei dem einer oder mehrere der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) Zugriffspunksknoten sind, die den Knoten (102, 106, 107) den Zugriff auf einen Teil des spektrumagilen drahtlosen Multi-Hopping-Netzes oder auf ein anderes sich davon unterscheidendes Netz ermöglichen.
Netz nach Anspruch 11, bei dem die jeweiligen Bedingungen mindestens eine der folgenden Bedingungen umfassen: eine Position eines Knotens (102, 106, 107); eine Tageszeit; eine Leistungsgrenze; ein Spektrum; Kosten und eine Bandbreite.
Netz nach Anspruch 11, bei dem das Netz ein drahtloses Ad-hoc-Peer-to-Peer-Kommunikationsnetz ist, und die Mehrzahl der Knoten (102, 106, 107) miteinander in dem drahtlosen Ad-hoc-Peer-to-Peer-Kommunikationsnetz kommunizieren.
Netz nach Anspruch 11, bei dem einer oder mehrere der Mehrzahl von Knoten mobil sind.
Netz nach Anspruch 11, bei dem der mindestens eine der Mehrzahl von Knoten (102, 106, 107) die Spektrumverfügbarkeitsinformationen zu dem einen oder den mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) über eine Übertragungsflut, die durch die einen oder mehreren benachbarten Knoten (102, 106, 107) empfangen wird, liefert.