CN108370306B - 分层频谱协调 - Google Patents

Abstract

本文公开的各示例涉及在给定区域内跨许可和未许可频率两者的高效分层射频(RF)频谱分配。该区域内的无线设备被频谱管理器检测，该频谱管理器还检测可用的所有可用RF频率。由管理员或从管理设备接收的条件、相对或绝对RF分配规则决定用于将无线设备分配到不同的频率、信道、信道宽度、频带、持续时间或可用RF频率的其他细节的分配条件。替换地，可基于可用网络频率上的当前、历史或未来网络使用来反射性地分配RF频谱。

Description

分层频谱协调

背景

所有的无线技术都使用无线电波来传送和接收信息。为了允许许多不同的技术同时进行通信，无线频谱被分割成频带块，其中射频(RF)尤其位于3kHz至300GHz的范围内。给定区域内的RF频带可能是许可的或未许可的，并且企业可能有权接入这两者。对于许可频带，实体通常支付费用或以其他方式获得权利，以获得在地理地区内特定频带的所分配的信道上传送的独占权利。在未许可频带中，几乎遵循特定传输协议的任何人都可跨频带传送数据而无需支付许可费用。许可对于某些设备用途来说通常是非常不切实际的，诸如在大多数地区中仍可用的较小的无线设备。但是，几乎任何设备都可在未许可的空间中进行传送这一事实会导致在具有众多无线设备的区域或高网络流量期间出现干扰和问题。随着无线技术变得越来越丰富，企业或企业群需要在给定地理区域内管理多个、有时相争的无线基础设施。

无线设备流量很大程度上取决于给定位置的设备上所执行的特定应用。流式传输视频聊天比传递电子邮件要求多得多的带宽。如果网络容量没有被适当地分配给该区域内的无线设备，企业已获得许可的频率可能会在高峰时段被迅速消耗，并且企业为许可频率指定的服务可能会受到干扰或性能降级。

一些企业拥有管理单一频谱范围内的设备的专有的无线电管理解决方案。例如，无线供应商有时会具有自动将无线基础设施中的各接入点分配给不同的信道的软件。此类解决方案在范围方面非常专注于它们自己的解决方案和设备。如果管理员部署各非合作设备(例如，无线安全相机和无线投影接收器)，则这两组设备可能会独立地操作并在不知情的情况下竞争相同的空域。所产生的干扰可能会使设备群的性能降级。

概述

参考下文列出的附图，在下文详细描述所揭示的示例。提供以下概述以例示本文所公开的一些示例。然而，这并不意味着将所有示例限制于任何特定配置或操作顺序。

本文所公开的一些示例涉及使用智能频谱管理器来高效地管理给定区域内的合作和非合作无线设备的可用频带。频谱管理器通过向无线设备提供网络连接的中间网络接入设备或直接从无线设备本身检测该区域内的无线设备。网络接入设备和/或无线设备可被配置成向频谱管理器传送指示无线设备的特定网络使用要求的RF频谱请求。从企业管理员接收到的或基于网络使用的RF频谱分配规则存储在频谱管理器上，并由频谱管理器执行以将RF频谱分配给正在请求的无线设备。RF频谱分配规则将该区域内的可用RF频谱的部分分配给特定的无线设备。基于RF频谱分配规则和RF频谱请求，频谱管理器将RF频谱的部分分配给各无线设备，并相应地向各无线设备通知这些分配。被通知的无线设备可然后调谐到如此分配的RF频谱的频率、频带、信道或其他RF参数。本文所公开的各种示例提供了高效地分配区域内可用RF频谱的许可和未许可部分的能力，而不管各设备是否彼此合作。

附图简述

参考下文列出的附图，在下文详细描述所揭示的示例：

图1是由频谱管理器管理的无线环境的框图。

图2是例示被配置为向频谱管理器广播网络资源需求的无线设备的示例的框图。

图3是被配置成将频谱分配给无线设备的频谱管理器的框图。

图4-5是例示用于实现有效频谱分配的工作流的流程图。

在整个附图中相应的附图标记指示相应的部件。

详细描述

将参考附图详细描述各种实施例。在任何可能的地方，相同的附图标记将被用于跨附图指代相同或相似的部件。贯穿本公开的关于具体示例和实现的参考仅出于说明目的而提供，除非相反指示，否则不意味着限制所有示例。

本文所公开的示例一般涉及通过标识地理区域内的可用网络的许可和未许可网络资源并基于各设备的网络使用要求智能地将频谱分配给无线设备对地理区域内的RF频谱消耗的自动管理。为此，频谱管理器监视给定区域内的RF频谱，标识哪些部分可用于设备消耗以及当前正在使用哪些部分。频谱管理器直接或通过中间网络接入设备(例如，无线接入点、无线控制器、或其他网络管理系统)从无线设备接收RF频谱请求。RF频谱请求指示该区域内的合作和非合作无线设备的网络使用要求，诸如举例而言但不限于特定频率、频带、信道、利用率、网络可用性或任何其他RF参数。RF频谱请求可通过向无线设备提供连接性的网络接入设备或直接从无线设备本身传递到频谱管理器。频谱管理器分析可用频谱和接收到的无线设备的网络使用要求，并且基于RF频谱分配规则或对当前网络使用和/或干扰作出反应将频谱分配给无线设备。

无论设备的RF消耗需求是直接从无线设备还是通过网络接入设备提供的，在一些示例中，频谱管理器基于设备的所请求的数据消耗需求和RF频谱可用性将该区域内的无线设备分配给特定的RF频谱。特定设备(例如，游戏控制台、服务器、安全相机等)可被分配给由管理员设置的预定设置中的特定RF频率、频带、信道、信道宽度、传输持续时间等，例如，以指定特定类型的设备独占地使用特定频带的专用方式。

替换地或附加地，频谱管理器可基于跨该区域内的可用RF频谱的全部或子集的当前网络消耗将设备反射性地分配或重新分配给特定频谱。例如，一旦频谱管理器检测到原始频带繁忙(例如，超过阈值量的流量)或某个其他条件，被调度为使用特定频带和RF频率的无线设备(例如，智能电话)就可被切换到另一频带和RF频率。尽管在下文更详细地讨论，可被用于反射性地将设备分配给无线频谱的一些条件包括，例如但不限于，频谱的改变、检测到其他设备正在请求相同的频谱、设备或应用的优先级(例如，视频电视广播设备可能需要比消息收发应用更快、更不拥堵的频谱)等等。

在一些示例中，频谱管理器管理给定区域内或用于特定企业的跨许可和未许可频谱两者的频谱分配。例如，ABC公司可能获得了特定地域内的许可RF频谱的特定部分。未许可频谱也可用于此区域。在一些示例中，频谱管理器标识可被分配的所有可用频谱(包括许可的和未许可的)，并然后将可用频谱实时分配给请求设备或前瞻性地分配给请求设备以供将来使用。

本公开频繁参考合作和非合作设备。合作和非合作无线设备可以是任何类型的无线通信设备，诸如，例如但不限于智能电话、平板、膝上型计算机、游戏控制台、服务器、虚拟机、电视、投影仪、可穿戴设备、工业组件、控制电路系统等。

具体而言，“合作设备”指的是被配置为与另一无线设备协调其数据消耗的无线设备。合作设备可经由地域内的辅助控制信道(例如，专用信道)进行通信，使得合作设备能够组织它们的频谱使用。例如，合作游戏控制台可标识区域内的服务器集合被调度为在频率范围内的特定频带上传送数据。知道数据消耗要求和服务器信道的游戏控制台可以替代地跨不同的信道传送，以努力消除不同设备之间的干扰的可能性。

“非合作设备”指的是不与另一无线设备协调其数据消耗的无线设备。例如，智能电话可能不知道联网电视的传输信道或频率，并因此可能会继续并跨相同的频带或频率传送数据。

在一些示例中，一旦将来自设备本身的网络接入请求传输到频谱管理器，就检测到区域内合作和/或非合作设备的存在。在一些示例中，这些网络接入请求包括无线设备的网络要求信息。频谱管理器使用从无线设备接收到的网络接入请求来优化给定区域内的网络消耗。更具体而言，网络接入请求可包括，例如但不限于，对RF频带、信道、信道宽度、传输持续时间、设备位置(当前和预测两者)、当前状态、或特定于无线设备数据传输的其他度量的指示。例如，游戏控制台可以请求接入当前或在未来某个预定时间帧内至少有20％的利用率的2.4/5.0GHz范围内的40MHz无线频谱。

已经大致描述了本文所公开的至少一些示例，现在将注意力放在附图上以获得附加的支持。图1例示了无线环境100的框图。无线环境100包括提供RF信号的各种源，包括，例如但不限于无线电塔104、基站塔106以及卫星108。频谱管理器150直接或通过一个或多个网络接入设备102a-102n将区域内的RF频谱分配给无线设备110-120的集合。

源104-108仅作为特定位置中可用RF频谱源的不同源的示例被提供。更具体而言，无线电塔104可生成包括AM和FM无线电信号的RF信号。基站106可以是生成蜂窝信号的蜂窝基站，例如，码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、3G，3G长期演进(3G-LTE)，4G信号等等。卫星108可包括通信卫星或GPS卫星，并可生成卫星无线电、电视、GPS、或其他类型的RF信号。

各种源104-108可由诸如联邦通信委员会(FCC)之类的政府频谱控制实体分配频带、功率限制或其他限制、要求和/或许可，或以其他方式保持未许可。本文所公开的一些示例通过以满足该区域的设备的RF需求的方式管理区域内的可用许可和未许可RF频谱为企业提供实际上是作为其自己的RF管控实体操作的能力。

无线设备110-120包括安全相机110、膝上型计算机112、智能电话114、投影仪116、服务器118和虚拟机120。所描绘的无线设备110-120仅表示给定区域内的网络设备的一小部分。本领域技术人员将会理解，许多附加的和替换的设备可请求并使用本文所公开的各示例被分配RF频谱。此外，贯穿请求无线网络接入的“无线”设备的此公开内容作出参考。示例不限于仅向无线设备提供RF频谱。连接到网络接入设备或频谱管理器150的各设备也可通过本文所讨论的示例被分配RF频谱。因此，本文所公开的无线设备包括试图获得网络接入的任何有线设备。

频谱管理器150检测从给定区域内的各个源104-108生成的可用RF频谱。无线环境100中的RF信令和能量可跨宽频谱测量，并且可能存在不同的可用RF信号以供频谱管理器150分配给同样在地理区域内被检测到的无线设备110-120。在一些示例中，频谱管理器150被配置为搜索和标识在特定条件下(例如，星期几、一天中的时间、功率电平、频带、频率信道、利用率、拥堵、时间、地点等)在无线环境100中使用的可用频率、频带、信道、信道宽度、传输时间帧等)。以此方式，整个可用的RF频谱(包括许可和未许可频率)在无线环境100中被标识，在该地域中的合作和非合作无线设备110-120的网络接入由频谱管理器150管理，并且可由频谱管理器150自动检测和/或由管理员手动指定。

无线设备110-120在图1中被示为安全相机110、个人计算机114、智能电话114、投影仪116、服务器118和虚拟机120(表示为虚线轮廓的服务器)。这些设备可以是彼此合作或不合作的。而且，所描绘的无线设备110-120仅表示可由本文所公开的频谱管理器示例管理的无线设备的一小部分。实际上，可使用本文公开的频谱分配组件和技术来管理任何无线通信设备。示例包括但不限于无线游戏控制器、计算机外围设备(例如，鼠标、键盘)、耳机、传感器(例如，被用于物联网(IOT)配置中的)、打印机、复印机，传真机、电视、气候控制设备、安全设备、照明以及被配置为使用RF信号传递数据的任何其他设备。

网络接入设备102a-n为特定区域内的无线设备110-114中的一些提供网络连接性。其他设备116-118可直接与频谱管理器150交互以通过蜂窝连接、无线电链路、点对点连接或某种其他直接连接来接收频谱分配。

频谱管理器150可被实现为独立设备、嵌入另一计算或联网设备内的控制器或处理器、跨多个不同设备操作的虚拟机(VM)、在基于云的服务中或在被装备成向给定区域内的无线设备标识和分配许可和未许可频谱的另一处理配置中的远程服务器。在操作中，频谱管理器150使企业能够标识并高效地使用在给定区域内可用的所有可用的许可和未许可RF频谱，从而降低网络干扰和通信降级。附加地，频谱管理器150对网络资源的高效分配确保更多的无线设备在需要时能够接入可用的RF频谱，并不必持续等待许可或未许可频率空闲。

管理员160可通过向频谱管理器150提供指定如何将RF资源分配给无线设备110-120的特定RF频谱分配规则来控制频谱分配。管理员160可指定特定类型的设备、实际设备或设备集合可被分配给特定RF资源，例如频率、信道、频带、利用率等管理员160还可指定下文更详细地讨论的绝对、相对、条件或反射RF分配规则。

管理员160可手动向频谱管理器150标识给定地理区域内的无线设备110-120和/或源104-108。替换地，设备110-120可自动由频谱管理器150根据从无线设备110-120或它们各自的网络接入设备102a-n接收的RF频谱请求进行检测。频谱管理器150基于设备所请求的资源需求、可用频谱以及由管理员160或管理设备提供的RF分配规则将RF频谱分配给设备。替换地，管理员160可手动向频谱管理器150提供用于任何设备110-120的资源需求信息。根据媒体控制(MAC)地址、机器名称(例如John的电话)、互联网协议(IP)地址(IP)、用户名/密码、用户简档、设备类型(例如，游戏控制台、虚拟现实头戴式套件等)或任何其他设备指示符，可向频谱管理器150表示或以其他方式指示无线设备110-120。

再次，在一些示例中，频谱管理器150控制用于合作和非合作无线设备两者的频谱管理。就此而言，合作和非合作设备向频谱管理器150传送指示其网络消耗需求的请求，并且有权接入区域内所有可用RF频谱的频谱管理器相应地或基于管理条件、业务规则或网络可用性向设备分配RF频谱。知道无线设备的所请求的网络需求使得频谱管理器150能够更高效地将网络资源分配给正常情况下不会协调网络接入工作的设备。例如，如果投影仪116与服务器118之间是非合作的，则如果该二者请求相同的RF接入，则不采用频谱管理器150的传统环境可能会将相同的网络资源分配给这两个设备。而所公开的示例提供了一种将各设备中的一个设备分配给其所请求的不同的网络RF频率、信道、频带等的方式，以降低两者相互干扰的可能。

频谱管理器150可以在宽范围的无线通信协议(例如，传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)等)上获得频谱数据。附加地，在一些示例中，频谱管理器150可从数据库存储库获取数据并向其发送数据，该数据库存储库可被多个频谱管理器150和/或无线设备用于频谱分配的目的。此类示例提供了一种可扩展的框架，其允许设备本身理解跨给定区域内的整个RF网络的当前、未来和历史网络流量消耗，并响应性地根据此类数据定制网络接入请求。例如，如果膝上型计算机112被设置为请求2.4GHz频率的20MHz频谱，则频谱管理器150可通过管理员设置的条件或预定的业务规则被配置成将发起请求的膝上型计算机112(来自特定用户或一般性地所有个人计算设备)分配给频带40上的5GHz频率和15MHz的消耗。因此，频谱管理器150是灵活的并可被配置成准许接入发起请求无线设备的特定网络需求或基于管理员条件、业务规则、或当前，未来和历史网络使用情况来标识设备的RF频谱。

在一些示例中，频谱管理器150基于频率、带宽、信道、利用率、信号功率、时间、调制类型、地理位置、分类、格式和信号传播的位置来管理频谱信息。更具体而言，频谱利用率可被指示为绝对百分比(例如，信道20的20％)、相对百分比(例如，给定信道上的未使用利用率的50％)、分数百分比(例如，信道30的1/3)、或条件百分比(例如，如果安全相机110在信道5上具有10％的利用率，则智能电话114在信道5上具有15％的利用率或某种其他度量)。本文所公开的示例可类似地以相同的绝对、相对或条件的方式改变其他划定的网络参数，由此确保频谱管理器150是能够动态地管理跨整个RF频谱集合的网络需求的灵活的设备。

在操作中，频谱管理器150检测给定区域内的可用的许可和未许可RF频谱，并根据请求、管理分配、业务规则，响应于当前或未来的网络消耗或其组合将频谱分配给该区域内的无线设备。为了说明后者(即响应于当前或未来的网络消耗的示例)，在一些示例中，频谱管理器150基于当前，未来和/或历史网络可用性、可靠性、速度或其他连接性度量，分析所有(或一组)可用RF频谱上的网络拥堵，并响应性地将特定设备分配给特定频谱。例如，服务器118可能正在操作企业的云托管业务，该业务需要是可靠的且不与第三方流量混杂在一起；但是，其不必然提供最快的网络连接。

频谱管理器150可将可用频谱的部分分配给被企业许可的(即，可靠和安全的)、但其比许可频谱的其他部分更为拥堵的服务器118，因为速度不一定是此类设备的重要因素。同理，提供同播或遥现服务的投影仪116可能需要更快的连接速度，驱使频谱管理器150分配可用频谱的较不拥堵的部分。

在一些示例中，频谱管理器150根据管理条件、业务规则、可用无线资源以及设备的网络需求将设备110-120分配给可用频谱。管理员160或管理计算设备可上传决定哪些设备被分配给频谱的不同部分的各种条件和业务规则。例如，非企业所有的移动平板必须被分配给未许可频带和信道。安全设备(例如，联网的安全相机110)可被分配给企业的许可频谱的特定部分。游戏设备可被给予更多的分配自由并被分配给可满足特定阈值游戏标准(例如，带宽、传输速度、利用率、拥堵等)的任何可用的频谱(许可或未许可)。这些仅仅是为了帮助读者而提供的一些示例，并不意味着是详尽的列表。实际上，当将RF频谱分配给无线设备时，频谱管理器150可以设想联网要求和配置的任何组合。

在一些示例中，频谱控制器150充当集中智能，该集中智能做出涉及频谱使用规划、管理和协调地域内所有(合作和非合作)的无线设备110-120的频谱资源使用的决定。为了清楚起见，“地域”或“区域”指的是合作和非合作无线设备110-120驻留或传送RF信号的物理地理区域。即使此类设备可能不在特定的地理区域内，地域也可能包括企业控制下的合作和非合作设备。以此方式，地域还包括“企业域”，指的是企业所管理的特定合作和非合作设备。

图2是例示被配置为向频谱管理器150广播网络资源需求的无线设备200的示例的框图。移动计算包括处理器202、输入/输出(I/O)接口204以及存储器区域206。更具体而言，存储器区域206存储可包括操作系统208、各种应用210、策略212、通信接口组件214、用户接口组件216、网络要求218和网络配置220的机器可执行指令和数据。移动计算设备100可通过公共、私有或混合网络202进行通信。当作为中间设备进行操作时，任何无线设备110-120以及网络接入设备102a-n可以采取无线设备200的形式。所描绘的无线设备200只是合适的计算环境的一个示例，并且不旨在对本文公开的示例的使用范围或功能性提出任何限制。在其他示例中可使用替换的或附加的组件。

无线设备200可以采取移动计算设备、可穿戴设备、智能电话、移动平板、膝上型计算机、个人计算机、虚拟机、服务器、安全设备、联网电视或投影仪、外围设备、工业设备、虚拟现实设备、便携式媒体播放器、电子传感器(例如，用于IOT配置中)或通过网络222可接入的任何其他类型的电子组件的形式。无线设备200还可包括较不便携的设备，诸如台式个人计算机、桌面设备、工业控制设备、无线充电站、游戏控制台、服务器、电动汽车充电站、控制系统、网络接入设备(例如WLAN控制器、WI-FI信标等)等等。附加地，无线设备100可表示通信地耦合但位于远程的一群处理器202。

处理器202可包括一个或多个处理单元，该一个或多个处理单元被编程为执行用于实现本公开的各方面的计算机可执行指令。指令可由处理器202或由在无线设备200内执行的多个处理器执行，或者由无线设备200外部的处理器102来执行。在一些示例中，图4-5中的附图流程图中例示的操作可以作为在计算机可读介质上编码的软件指令、以被编程或设计为执行操作的硬件或这两者来实现。

而且，在一些示例中，处理器202表示执行本文所描述的操作的模拟技术的一种实现。例如，操作可由模拟计算设备和/或数字计算设备来执行，或操作可由片上系统(SoC)或其他电路系统(例如，多个互连的导电元件)来执行。此外，处理器202可在虚拟环境中操作。

I/O接口204可包括用于无线通信(例如，

近场通信(NFC)或其他类型的通信)的收发器，用于有线(例如，以太网、通用串行总线(USB))连接的输入端口等。本领域技术人员将认识和理解，不同的无线设备200包括各种I/O接口204和相应的电路系统。

存储器区域206包括任何数量的、与无线设备200相关联或无线设备200可接入的计算机存储介质。存储器区域206可以在无线设备200的内部(如图2所示)、在无线设备200的外部(未示出)、或两者(未示出)。在存储器区域206中的存储器的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)；只读存储器(ROM)；电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；闪存或其他存储器技术；CDROM、数字多功能盘(DVD)或其他光学或全息介质；磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备；连线到模拟计算设备的存储器；或用于编码所需信息并由无线设备200接入的任何其他介质。此类存储器还可以采取易失性和/或非易失性存储器的形式；可以是可移动的、不可移动的或其组合；并且可以包括各种硬件设备(例如，固态存储器、硬盘驱动器、光盘驱动器等)。然而，为了本公开的目的，“计算机存储介质”不包括载波或传播信令。

操作系统208由处理器202执行并控制无线设备200的操作方面。应用210在被处理器202执行时在无线设备200上执行软件或硬件功能。应用224的示例包括但不限于邮件应用程序、web浏览器、文本编辑器、电子表格程序、日历应用程序、游戏程序、地址簿应用程序、消息收发程序、安全应用、银行应用、虚拟现实应用、广播/遥现应用、媒体应用、基于位置的服务、搜索程序、移动应用等。应用210可与其他无线设备200上对应的应用210或服务通信，诸如可经由网络222或经由对等连接接入的web服务。

在一些示例中，无线设备200通过网络222进行通信。计算机网络222的示例包括但不限于无线局域网(WLAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)等。网络222还可包括在服务器或无线设备200之间传输数据的子系统。例如，网络222还可以包括点对点连接、互联网、以太网、背板总线、电气总线、神经网络或其他内部系统。

存储器区域208还可以被配置为存储各种设备策略212。这些可包括，例如但不限于，对无线设备200的各种处理或存储器资源的控制接入级别。附加地或替换地，策略212可通过网络222来控制或限制传送到无线设备200或由无线设备200接收的数据的类型。例如，对内容的限制、对共享的联网文档的接入、以及公司接入策略可以全部实现存储为策略212。

在一些示例中，通信接口组件214包括网络接口卡和/或用于操作提供对网络222的接入的网络接口卡的计算机可执行指令(例如驱动程序)。计算设备200和其它设备之间通过网络222的通信可使用任何协议或机制在任何有线或无线连接上发生。在一些示例中，通信接口可用近程通信技术来操作，诸如通过使用近场通信(NFC)标签、

品牌通信标签等。网络传输协议的示例包括：例如但不限于，超文本传输协议(HTTP)、文件传输协议(FTP)、简单对象接入协议(SOAP)等。请求和响应可以作为不同的标记语言消息(例如，可扩展标记语言(XML)，超文本标记语言(HTML)等)或作为脚本语言的参数来传递。本领域技术人员将领会，不同分布式应用可以使用多种脚本语言，其列表虽然不穷尽，但包括

品牌脚本、个人主页(PHP)等。示例不限于任何特定的通信协议、消息语言或脚本语言，如本领域技术人员将领会的，可以使用不同的语言和协议来与分布式应用交互。

在一些示例中，用户接口组件216包括用于将数据显示给用户以及从用户接收数据的图形卡。用户接口组件216还可包括用于操作图形卡的计算机可执行指令(例如驱动程序)。此外，用户接口组件216可包括显示器(例如触摸屏显示器或自然用户界面)和/或用于操作显示器的计算机可执行指令(例如驱动程序)。用户接口组件216还可包括以下各项中的一个或多个来将数据提供给用户或从用户接收数据：扬声器、声卡、相机、话筒、振动马达、一个或多个加速度计、游戏杆、扫描仪、打印机、

品牌通信模块、全球定位系统(GPS)硬件、以及感光光传感器。例如，用户可通过按特定方式移动计算设备200来输入命令或操纵数据。

网络要求218指定无线设备200的特定网络使用要求。这些可包括特定频率水平、频带、带宽、传输时间长度、调制、跳码或关于无线设备200通信所需的RF信令的其他细节。网络要求218还可指示设备200的使用类型(例如，视频传输、音频流式传输、基于文本的消息收发等)、设备200的位置(历史、当前或预期)、所请求的网络接入的日期和时间(当前或预期)、频率、频带、信道、扩频参数(例如，信道宽度)、打算的利用率(例如，数据速率或吞吐量要求)、当前利用率、流量优先级(例如，服务质量(QoS)功能)，因供应商而异的信息等。附加地或替换地，网络要求218可包括频谱检测器306的特定功能、包括例如但不限于：所支持的RF频带、信道、带宽或调制；设备类型或限制；所支持的协议；所支持的协议参数；以及非RF能力。附加地或替换地，网络要求218可包括更一般的信息，包括例如但不限于：物理位置、所有者、唯一标识符、友好标识符、来自频谱管理器150的先前分配指令、设备类型、对等频谱管理器标识符(例如，无线设备先前可能已经给出了对等频谱管理器150的指令)等。这些要求的任意组合可被打包到由无线设备200提交给频谱管理器150的网络请求中。

来自无线设备的RF接入请求可指示任何前述的网络要求218。例如，RF接入请求还可指定，例如，但不限于：RF频带、信道、带宽、调制类型、协议、协议参数、使用类型、使用所请求的RF资源的日期/时间、利用率(例如，绝对、条件、相对等)、优先级、状态(例如无线设备是否或许能够提供在其正在使用或未使用的频带和信道上的状态)、RF频谱利用率、RF干扰等。更具体地，在一些示例中，无线设备110-120在向资源检测器310或频谱检测器306的RF频谱请求中包括涉及可用RF资源的状态的信息。例如，RF频谱请求可指定RF频谱请求中的特定信道或频带的当前利用率，向资源检测器310指示由无线设备110-120本身检测到的网络使用信息。在一些示例中，这允许无线设备110-120不仅用作网络资源的请求者和消费者，而且还用作监视器和网络使用。

在一些示例中，无线设备200通过向频谱管理器150提交具有网络要求218的集合的请求，来从频谱管理器150请求接入RF频谱。如下文参考图3更详细地描述的，频谱管理器150通过频谱管理器150的独立检测或根据由无线设备或网络接入设备102a-n提供的网络使用信息来确定无线设备200的可用RF频谱以基于来自无线设备的请求中提交的网络要求218来使用，将RF频谱的一部分分配给无线设备200，并将所分配的RF频谱传送回无线设备200。所分配的RF频谱的参数然后被存储并用作网络配置220用于调谐收发器以相应地传送数据。

替换地，网络要求218可以不由无线设备200直接传递给频谱管理器150。相反，管理员160可在频谱管理器150上设置无线设备200的网络设备配置。例如，管理员160可指定所有的遥现投影仪在5GHz以30％的利用率使用信道40，并且所有的智能电话都将使用2.4GHz频率处的信道5、10或20等等。事先设置网络要求使企业能够控制其更重要的一些设备的RF频谱。

图3是被配置成将RF频谱分配给无线设备110-120的频谱管理器150的框图。频谱管理器包括一个或多个处理器302、I/O接口304、频谱检测器306、管理接口(admin接口)308、资源检测器310、资源分配器312和存储器区域314。所描绘的频谱管理器150只是合适的计算环境的一个示例，并且不旨在对本文公开的示例的使用范围或功能提出任何限制。在其他示例中可使用替换的或附加的组件。

I/O接口304可包括收发器或硬导线连接，并可在预定专用信道上操作，使得所有合作和非合作无线设备200被编程为或学习在该信道上通信。进入频谱管理器150的地理范围的新的合作和非合作无线设备200可然后通过I/O接口304与频谱管理器150通信。I/O接口304可以具有多个专用信道，从而允许合作和非合作无线设备200跨所有的专用信道尝试通信直到连接被建立。以此方式，如果任何RF干扰影响频谱管理器的任何通信信道的质量，则可使用不同的信道。自组织多跳网络可形成信道的骨干通信，并且低收发器复杂度的简单通信协议可被用于减少通过无线设备200和频谱管理器150之间的通信生成的流量的量。

频谱检测器306、管理接口308、资源检测器310和资源分配器312可以硬件、电路系统、软件、固件或其组合来实现。在操作中，频谱检测器306检测给定区域内的可用RF频谱338。如图所示，检测到的RF频谱338可包括可用于给定地理位置中的未许可RF和许可RF两者。例如，企业(例如业务)可能已经许可特定频谱在给定地域内使用，也可在该区域内容易地使用未许可频带。频谱检测器306可检测两者。此外，频谱检测器306将检测到的可用频谱316存储在存储器区域314中。

管理接口308是从管理员160或管理设备336接收业务规则328和手动频谱分配330的前端接口。总体而言，业务规则328和手动频谱分配330被称为“RF频谱分配规则”。在一些示例中，管理接口308是管理员160可手动输入业务规则328或手动分配330的用户界面(UI)。在其他示例中，管理接口308是允许管理员160或管理设备336发送业务规则328或手动分配330的API接入点。在又一些示例中，管理接口是API和UI两者的组合。

接收到的业务规则328和手动频谱分配330被存储在存储器区域314中。更具体地，管理接口308可以是用户用于将频谱选择性地分配给区域内的个体合作和非合作设备200，或者共同地将频谱分配给不同类型的设备200的UI。例如，管理员160可为托管特定大型多人在线角色扮演游戏(MMORPG)的公司服务器保留一部分频谱(例如，2.4GHz的40MHz，在频带20、30或35上具有30％的利用率)，并且管理员160还可指定将所有

连接的智能电话分配给5GHz范围内的未许可频谱。

业务规则328包括指定用于分配频谱的绝对、相对或条件规则的RF频谱分配规则。这些RF频谱分配规则可以是绝对的、相对的、有条件的、或反射性的。绝对规则可包括特定群中的所有设备或特定设备本身的一般分配，例如，如果是公司ABC的平板，则分配在频带XX上的特定许可频率的至少5％。相对规则可包括基于该区域内其他设备的分配。例如，如果特定频率的20％是可用的并且其他特定类型的设备(例如运行某些云计算服务的虚拟机服务器)已被分配了频谱，则分配在频带YY上的特定未许可频率的至少10％。条件规则可包括基于可用的许可和未许可频谱的当前或未来使用的分配。例如，此类条件规则可指定，如果许可频率范围内的特定频率被调度为分配给特定的一群设备200(例如，游戏控制台)，但是设备200当前不使用超过阈值量的分配频谱，则一些未使用的分配频谱可被重新分配给该区域内的其他设备200。这允许未使用的频谱被快速地标识并根据需要被重新分配，以便最大化整体网络使用率。反射性规则可包括基于跨特定RF资源检测到的干扰或降级来分配频谱的重新分配条件，允许频谱管理器150将无线设备110-120快速地重新分配给更空闲的RF频率、信道、频带等

附加地或替换地，业务规则328还可计入或考虑特定设备200的用户类型。可向历史上已使用或当前或预期请求比其他设备多的数据的设备200分配未拥堵频率、频带或RF频谱的利用比率。可在不同的时间和日期(例如，在历史上高流量的时间/日期期间)为需要更快传输速度的设备200保留特定的RF频谱。例如，可在高峰遥现时段期间(例如，非假日的周一至周五的10:00am至4:00pm)向需要快速传输速度以流式传输视频会议的遥现应用分配许可频谱的特定部分。

附加地或替换地，业务规则328可当前、历史或预期地考虑其他无线设备200的使用要求。例如，如果大量流量在特定时间被调度为使用特定频带，则可将请求使用该频带的设备200重新分配给较不拥堵的许可或未许可频率、频带等。以此方式，频谱管理器150在一些示例中将网络流量分配给未使用的网络资源，同时仍能够处理不可避免的流量。此类流量重新分配可被调度用于特定时间帧，以允许流量浪涌在设备200被迁移回原始请求的频率、频带等之前耗散。或者此类重新分配可被原样保留，直到浪涌被检测到耗散至特定正常水平。

如所描绘的，一区域内的一些无线设备110-114可通过中间网络接入设备102a-n将RF频谱请求传送给频谱管理器150的资源检测器310。进而，网络接入设备102a-n分别中继或聚合并中继在给定区域内请求网络接入的分别管理的无线设备的网络要求。附加地或替换地，其他无线设备116-120可被配置成将RF频谱请求直接传送给频谱管理器150的资源检测器310。因此，资源检测器310直接(如无线设备116-120所示)或通过中间网络接入设备102a-n(如无线设备110-114所示)检测地理区域内的所有合作和非合作无线设备110-120。

替换地，无线设备110-120的网络要求可由管理员160或管理设备336通过管理接口308进行预设。例如，管理员160可指定投影仪116总是被分配给RF频谱的许可部分或者分配给具有一定量的空闲带宽的特定RF频带。以此方式，管理员160可控制该区域内的任何企业的设备的频谱分配。

无线设备110-120的RF频谱请求中的网络资源作为无线资源318被存储在频谱管理器150的存储器314中，由此实时地指示区域内需要网络接入的各种设备。捕捉无线设备110-120的所有RF频谱请求(直接地或通过网络接入设备102a-n)确保频谱管理器150智能地将RF频谱分配给传统上不彼此合作的设备。

与检测到的无线资源318一起，频谱检测器306所标识的或通过在RF频谱请求和频谱分配规则320(其包括通过管理接口308接收的业务规则328和/或手动分配330)中指定的参数习得的可用频谱316被存储在存储器区域314中的数据库322中。频谱调度器324生成指定设备110-120的频谱分配的资源分配调度326，并然后将资源分配调度326提供给资源分配器312以用于实际的设备110-120的RF分配。进而，资源分配器312将频谱分配指派提供给给定区域内的各种无线设备110-120，这允许该设备110-120相应地调谐其本身。

图4是例示用于实现有效频谱分配的工作流400的流程图。工作流400开始于频谱管理器150等待从特定地理区域内的无线设备接收网络接入请求，如判定框402所示。无线设备可以是合作或非合作设备200，并可被配置成将它们各自的网络要求222广播到频谱管理器150或网络接入设备102a-n，其进而继续广播到频谱管理器150。在一些示例中，频谱管理器150例行地、连续地、周期性地或以其他方式等待来自该区域内的无线设备200的网络接入请求，如来自判定框402的否(NO)路径所指示的。频谱管理器150标识该区域内的可用RF频谱以及当前有权接入或已被调度用于该区域内的预期可用RF频谱的其他连接的无线设备200，分别如框404和406所示。

一旦可用RF频谱和其他无线设备200被标识，频谱管理器就在内部搜索通过管理接口308提交的RF频谱分配规则，如判定框408所示。RF频谱分配规则可指示用于将无线设备分配给RF频谱的不同部分的绝对、条件和/或相对规则。例如，规则可指示所有的公司遥现设备将被分配到特定许可频率和特定利用比率。如果不存在与提交网络接入请求的无线设备200相关的RF频谱分配规则，则遵循否路径，由此针对将服务于无线设备200的网络要求218的RF频谱监控跨部分或整个可用RF频谱的网络流量，如框412所示。

基于RF频谱分配规则(如果有的话)或符合发起请求的无线设备的需求的所标识的RF频谱，可用RF频谱的一部分被分配到无线设备200，如框410和414所示。频谱管理器150然后向发起请求的无线设备200通知其分配的RF频谱，这允许无线设备200相应地调谐其自身以供数据传输。

图5是例示用于实现有效频谱分配的工作流500的流程图。工作流500首先开始于频谱管理器150等待从特定地理区域内的合作或非合作无线设备200接收网络接入请求，如判定框502所示。在一些示例中，网络接入请求包括指定网络要求222，该指定网络要求222包括发起请求的无线设备200所请求的频率、频带、信道、时间帧、利用比率(例如，30％的利用率)、或其组合。无线设备200将其各自的网络要求222广播到频谱管理器150。在一些示例中，频谱管理器150例行地、连续地、周期性地或以其他方式等待来自该区域内的无线设备200的网络接入请求，如来自判定框502的否(NO)路径所指示的。

如框504所示，频谱管理器150标识该区域内的可用的许可和未许可RF频谱。如框506所示，频谱管理器还检测此类许可和未许可RF频谱的网络使用。频谱管理器150确定网络接入请求中所请求的网络要求222是否可用于向发起请求的无线设备200的分配，如判定框508所示。如果是，则频谱管理器150将所请求的RF频谱分配给发起请求的无线设备200，如框510所示。如果否，则频谱管理器150将不同的RF频谱反射性地分配给发起请求的无线设备200，如框514所示。频谱管理器150向发起请求的无线设备200通知以供使用的所分配的RF频谱，使得发起请求的无线设备200可相应地调谐自身。

在一些示例中，网络接入请求中的网络要求222指示发起请求的无线设备200正在请求使用的特定RF频谱。例如，网络接入请求可指定发起请求的无线设备希望使用以至少20％的利用率使用信道30或40上的2.4GHz频率的40MHz。频谱管理器150检查以查看所请求的网络要求222是否可用于发起请求的无线设备，如判定框508所示。

附加示例

一些示例涉及用于向无线设备分配包括许可和未许可频率的射频(RF)频谱的频谱管理器。频谱管理器包括用于存储用于将RF频谱的各部分分配给区域内的无线设备的RF频谱分配规则的指定的存储器。频谱管理器还包括被编程为执行以下的一个或多个处理器：接收来自区域内的无线设备的RF频谱请求，RF频谱请求指示无线设备的网络使用要求，标识区域内可用的RF频谱，RF频谱包括至少一个许可频率或至少一个未许可频率，基于RF频谱请求应用RF频谱分配规则以向无线设备调度对RF频谱的各部分的分配，以及向无线设备通知RF频谱的各部分的分配以使得无线设备能够高效地使用RF频谱的部分。

一些示例涉及通过执行以下操作将RF频谱分配到区域内的无线设备。

在区域内检测可用的许可和未许可RF频谱。

检测跨RF频谱中的多个许可和未许可频率的当前网络使用。从区域内的无线设备接收网络接入的请求。访问指定用于将无线设备分配给许可和未许可RF频谱的部分的条件的RF频谱分配规则，以及根据RF分配规则将无线设备分配给未许可RF频谱。频谱管理器根据RF分配规则引导无线设备分别使用许可和未许可RF频谱的所分配部分从而允许许可和未许可RF频谱的高效使用。

一些示例涉及不包括载波或传播信令的计算机存储存储器，其具体化有用于将RF频谱分配给给定区域内的无线设备的机器可执行指令。该指令被操作以：检测跨RF频谱中的多个许可和未许可频率的当前网络使用；接收来自区域内的非合作无线设备的网络接入请求，请求请求接入RF频谱的特定频率、频带、或信道；基于当前网络使用，将非合作无线设备反射性地分配到与请求中指示的不同的RF频谱部分；以及引导非合作分别使用不同的RF频谱部分来进行网络接入。

作为本文描述的其它示例的替代或附加，一些示例包括以下的任何组合：

从被配置成自动地生成RF配置规则而无需用户交互的管理设备接收的RF频谱分配规则；

被配置成基于在至少一个许可频率和至少一个非许可频率上检测到的当前网络流量需求生成RF分配规则的管理设备；

用于检测至少一个许可频率和至少一个非许可频率的频谱检测器；

用于检测区域内的无线设备的存在的资源检测器；

被配置为向管理员呈现用户界面的管理接口，用户界面允许输入RF分配规则；

指定特定类型的无线设备将被分配给至少一个许可频率的专用部分的分配规则；

包括用于基于无线设备的网络使用来分配频谱的相对规则的RF分配规则；

包括用于基于至少一个许可频率和至少一个未许可频率的网络使用来分配频谱的条件规则的RF分配规则；

包括至少两个非合作设备的无线设备；

包括至少合作设备的无线设备；

向无线设备中的至少一个通知所分配的频率、频带、带宽或传输时间；

包括至少一个与来自非合作设备的请求中所指示的不同的频率的不同的RF频谱部分；

包括至少一个与来自非合作设备的请求中所指示的不同的频带或信道的不同的RF频谱部分；以及

包括来自预期请求未来网络接入的非合作设备的至少一个请求的请求。

尽管已经按照各种示例以及它们相关联的操作描述了本公开的各方面，但是本领域技术人员将理解来自任何数量的不同示例的操作的组合也在本公开的各方面的范围内。

示例性操作环境

尽管结合一示例性计算设备进行了描述，但本公开的各示例能够用众多其它通用或专用计算系统环境、配置或设备来实现。适用于本公开的各方面的公知的计算系统、环境和/或配置的示例包括，但不限于：智能电话、移动平板、移动计算设备、个人计算机、服务器计算机、手持式或膝上型设备、多处理器系统、游戏控制台、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、移动电话、具有可穿戴或配件形状因子(例如，手表、眼镜、头戴式耳机或耳塞)的移动计算和/或通信设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括上面的系统或设备中的任何一种的分布式计算环境等等。这样的系统或设备可以以任何方式来接受来自用户的输入，包括来自诸如键盘或指点设备之类的输入设备、通过姿势输入、接近输入(诸如通过悬停)和/或通过语音输入。

本公开的各示例可在被软件、固件、硬件或其组合中的一个或多个计算机或其他设备执行的计算机可执行指令(诸如程序模块)的一般上下文中被描述。计算机可执行指令可以被组织成一个或多个计算机可执行的组件或模块。一般而言，程序模块包括但不限于，执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件，以及数据结构。可以利用任何数量的这样的组件或模块以及它们的任何组织来实现本公开的各方面。例如，本公开的各方面不限于附图中所举例说明并且在本文所描述的特定计算机可执行指令或特定组件或模块。本公开的其他示例可以包括具有比本文所示出和描述的功能更多或更少功能的不同的计算机可执行指令或组件。在涉及通用计算机的示例中，在被配置成执行本文所描述的指令之时，本公开的各方面将通用计算机变换成专用计算设备。

示例性计算机可读介质包括闪存驱动器、数字多功能盘(DVD)、紧致盘(CD)、软盘以及磁带盒。作为示例而非限制，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的任何方法或技术实现的易失性与非易失性、可移动与不可移动介质。计算机存储介质是有形的，且与通信介质互斥。计算机存储介质以硬件实现，并排除载波和传播信号。用于本公开的目的的计算机存储介质不是信号本身。示例性计算机存储介质包括硬盘、闪存驱动器和其它固态存储器。作为对比，通信介质通常在诸如载波或其他传输机构等已调制数据信号中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并包括任何信息传递介质。

本文例示并描述的示例以及本文未具体描述但在本公开的各方面的范围内的示例构成了用于向合作和非合作无线设备两者分配许可和未许可RF频谱的示例性装置。例如，图3中描述的元件，诸如当被编码以执行图4-5中所例示的操作时构成用于标识可用RF频谱并分配给定区域内的无线设备以使用可用RF频谱的示例性装置。

本文所例示并描述的本公开的各示例中的操作的执行或完成顺序并非是必要的，而是在各种示例中可按不同的顺序方式来被执行。例如，构想了在某一个操作之前、同时、或之后执行或完成另一个操作也在本公开的各方面的范围之内。

当介绍本公开的各方面的元素或其示例时，冠词“一”、“一个”、“该”、“所述”旨在意指一个或多个这样的元素。术语“包括”、“包含”、以及“具有”旨在是包含性的，并意指除所列出的元素以外可存在附加的元素。术语“示例性”旨在表示“……的一示例”。短语以下各项中的一个或多个：“A、B和C”意指“A中的至少一个和/或B中的至少一个和/或C中的至少一个”。

已经详细地描述了本公开的各方面，显然，在不偏离所附权利要求书所定义的本公开的各方面的范围的情况下，可以进行各种修改和变化。在不偏离本公开的各方面的范围的情况下，可以在上面的构造、产品以及方法中作出各种更改，意图是上面的描述中所包含的以及各附图中所示出的所有主题都应该解释为说明性的，而不是限制性的。

Claims (12)

1.一种用于向无线设备分配包括许可和未许可频率的射频RF频谱的装备，所述装备包括：

用于存储用于将所述RF频谱的各部分分配给区域内的无线设备的RF频谱分配规则的指定的存储器；以及

被编程为执行以下的一个或多个处理器：

接收所述区域内的所述无线设备的RF频谱请求，所述RF频谱请求指示当前或在未来某个预定时间帧内所述无线设备的网络使用要求，

标识所述区域内可用的所述RF频谱，所述RF频谱包括至少一个许可频率或至少一个未许可频率，

基于所述RF频谱请求并响应于当前或未来网络消耗，应用所述RF频谱分配规则以向所述无线设备调度对所述RF频谱的各部分的分配，其中可用频谱的各部分被实时分配给所述无线设备或前瞻性地分配给所述无线设备以供将来使用，以及

传送所述RF频谱的所述各部分的所述分配的通知以使得所述无线设备能够高效地使用所述RF频谱的所述部分。

2.如权利要求1所述的装备，其特征在于，从管理员接收所述RF频谱分配规则。

3.如权利要求1所述的装备，其特征在于，从管理设备接收所述RF频谱分配规则，所述管理设备被配置成自动地生成所述RF分配规则而无需用户交互。

4.如权利要求3所述的装备，其特征在于，所述管理设备被配置成基于在所述至少一个许可频率和所述至少一个未许可频率上检测到的当前网络流量需求生成所述RF分配规则。

5.如权利要求1所述的装备，其特征在于，进一步包括：

用于检测所述至少一个许可频率和至少一个未许可频率的频谱检测器；以及

用于检测所述区域内的所述无线设备的存在的资源检测器。

6.如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述设备包括个人计算机、移动平板、服务器、虚拟机、游戏控制台、投影仪、电视、或安全相机中的至少两者。

7.如权利要求1所述的装备，其特征在于，进一步包括被配置为向管理员呈现用户界面的管理接口，所述用户界面允许输入所述RF分配规则。

8.如权利要求1所述的装备，其特征在于，进一步包括被配置为包括用于提供所述RF分配规则的应用编程接口的管理接口。

9.如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述RF分配规则指定特定类型的所述无线设备将被分配给所述至少一个许可频率的专用部分。

10.如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述RF分配规则包括用于基于所述无线设备的所述网络使用来分配频谱的相对规则。

11.如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述RF分配规则包括用于基于所述至少一个许可频率和所述至少一个未许可频率的所述网络使用来分配频谱的条件规则。

12.如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述无线设备包括至少两个非合作设备。

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