(57)【要約】【課題】干渉を低減することによってワイヤレスインターネットエクスペリエンスを更に改善し、それによって、より高いユーザーレートをより動的に与える。【解決手段】他のデバイスによって共有される周波数帯域を用いるワイヤレス通信デバイスのシステムが、事業者の介入も、共有調整デバイスも伴わずに、チャネル及び電力の配分を実行する。このシステムでは、グループと呼ばれるローカルエリア内の全てのデバイスが、それらのネットワークについての自身のローカルデータと、グループのメンバーのより良好な無線通信性能を提供するためにバックホールネットワークを用いてグループ内の他のデバイスと情報を交換するグループ内の他のデバイスからのデータとともに共有されるそれらのグループのデータとを用いて同じチャネル及び電力の配分を実行する。【選択図】図３
2018007250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の周波数帯域を共有するワイヤレス通信デバイスのチャネル及び電力の配分の方法であって、前記デバイスは、バックホールネットワークに接続され、デバイスは、周囲のデバイスについての情報を収集する各デバイス上で動作するソフトウェアエージェントによって発見され、各デバイスは、限られた数のチャネルのうちの１つを用いており、各デバイスは、デバイスのグループ内の前記他のデバイスが、前記送信電力レベルを割り当てることと、該割り当てが前記グループ内の全てのデバイスの前記通信性能に影響を与える各デバイスの前記チャネルを選択することとを援助することに寄与するように構成され、以下のステップ、すなわち、
ゴシッププロトコルを用いて、前記バックホールネットワークを通じた通信によってデバイスを発見するステップと、この情報を用いて、ローカル情報及び同じグループ内の他のデバイスについての情報を、事業者の介入も、ローカルコーディネーターとして動作する共有デバイスも伴わずに、前記バックホールネットワークを通じて交換するステップと、前記グループ内の全てのデバイスが、全てのデバイスにインストールされた同じソフトウェアを用いて前記共通のチャネル及び電力の配分を解決することによって同じ動作を実行し、このように、前記配分問題をより高速に解決することを互いに援助し合うステップとを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記グループ内の前記デバイスは、無線近接測定に基づいて割り当てを受け、したがって、共通の上限及び下限を計算することができる前記グループのメンバーの同じ一組のパラメーターを共有し、前記所望の電力及びチャネルの割り当ては、これらの限度内の可能な最も高い性能メトリック値であることが分かっており、したがって、前記グループ内の各デバイスは、これらの限度の間にある値をランダムに選択し、解決法を見つけることができるか否かを試行し、解決法が見つかった場合には、前記下限が上げられ、失敗した場合には、前記上限が下げられ、前記グループ内の前記他のデバイスは、全てのデバイスが該グループについて最良の解決法を共有するまで、前記現在の限度を連続して通知される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記共通のチャネル及び電力の配分を解決するときに衝突グラフを用いることを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記グループのチャネル及び電力の配分タスクを解決するための、前記グループの無線性能に影響を与えるワイヤレス通信デバイスの動作を調整するために、前記バックホールネットワークを用いて前記ワイヤレス通信デバイスを見つけるデータベースを用いることを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記デバイスに接続された前記ワイヤレスクライアントから取得される該デバイスの位置を用いることによって、該デバイスを発見することを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
ワイヤレスデバイスが互いに代行して動作することを更に含み、他方のデバイスは、ランダムに選択され、２つのデバイスの前記識別情報は、それらのロケーション及びそれらのＩＰアドレスの間の前記関係を秘密にするために該２つのデバイスによってのみ共有される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
各ワイヤレスデバイスの無線容量の必要性に関係した種々の要件を、前記同じグループ内の全ての前記デバイスにおいてソフトウェアで実施されるチャネル及び電力の配分アルゴリズム内に含めることを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
前記グループのチャネル及び電力の配分タスクにおいて協働していないローカルデバイスの存在を無線測定によって検出することによって、該ローカルデバイスの存在を含めることを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項９】
前記グループ内の前記協働するデバイスが正確に同じパラメーターを共有することを確保するためにブルームフィルターを用いることを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１０】
共通の周波数帯域を共有するとともに、複数の同様の周囲のデバイスの間でチャネル及び電力の配分を可能にするように構成されたワイヤレス通信デバイスであって、該デバイスは、バックホールネットワークに接続され、該デバイスは、周囲のデバイスについての情報を収集するソフトウェアエージェントを実行しており、各周囲のデバイスは、限られた数のチャネルのうちの１つを用いており、該デバイスは、デバイスのグループ内の他のデバイスが、前記送信電力レベルを割り当てることと、該割り当てが前記グループ内の全てのデバイスの前記通信性能に影響を与える各デバイスの前記チャネルを選択することとを援助することに寄与するように構成され、
ゴシッププロトコルであって、前記バックホールネットワークを通じた通信によってデバイスを発見し、この情報を用いて、ローカル情報及び同じグループ内の他のデバイスについての情報を、事業者の介入も、ローカルコーディネーターとして動作する共有デバイスも伴わずに、前記バックホールネットワークを通じて交換し、前記グループ内の全てのデバイスが、全てのデバイスにインストールされた同じソフトウェアを用いて前記共通のチャネル及び電力の配分を解決することによって同じ動作を実行し、このように、互いが前記配分問題をより高速に解決することを援助し合う、ゴシッププロトコルを更に備えることを特徴とする、ワイヤレス通信デバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載の複数のデバイスを備えるワイヤレス通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワークを通じて接続された無線デバイスのセットアップに関する。より具体的には、本発明は、無線デバイスのチャネル及び電力の最適な配分のための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動システム、Ｗｉ−Ｆｉ端末及びモノのインターネットのセンサーを含むインターネットに接続された無線デバイスのネットワークは、数カ国に及ぶこともある大きなエリアにわたって分布する数千個から数百万個の接続ポイント又は接続デバイスを備える場合がある。この膨大な量の異なる無線機に対しては、適した無線チャネルを選択すること等によって無線トラフィックを調整することができるということが必須である。可能な解決法は、完全に集中制御された配分から、集中制御を伴わない完全に分散した解決法まで多岐にわたる。
【０００３】
Ｗｉ−Ｆｉネットワークは、世界中の家庭の２５％に設置されている。これらのうちの４０％は、ネットワーク間の干渉が大きな問題となっている集合住宅に人々が居住している都市に位置している。これらの家庭のＷｉ−Ｆｉネットワークは、それらの動作チャネルを単に変更し、それによって、ネットワーク間の相互干渉を最小にすることによってかなり良好に動作することができるということは、多くの人には知られていない。これを行うとき、最小の干渉を有するチャネルが一般に選択される。
【０００４】
免許不要の事業が許可されている最も普及したＩＳＭ帯域（産業、科学及び医療）は、３つの非重複チャネルのみを有する２．４ＧＨｚにある。最小の干渉を有するチャネルを選択することは、ネットワークの局所的最適化として知られている。かなり良好な解決法は、他のネットワークを評価に含めることであり、これは、ネットワークの大域的最適化として知られている。これを行う幾つかの方法が提案されている。
【０００５】
最も一般的な方法は、衝突グラフを作成することによってこれを解決することである。しかしながら、この解決法を見つけることは困難である。なぜならば、干渉範囲内の全ての近傍Ｗｉ−Ｆｉネットワークの完全な全体像が必要とされるからである。以下では、干渉範囲内のＷｉ−Ｆｉネットワークはグループと呼ばれる。移動ネットワークでは、この全体像が入手可能であり、チャネル選択は、基地局、アンテナ等の最良のロケーションを考慮した綿密な無線計画の結果である。
【０００６】
以下は、ワイヤレスネットワークデバイスのチャネル及び電力の配分に関係した異なる問題及び解決法を記載した刊行物のリストである。
米国特許第７９８６６６０号「Channel allocation for communication system」
米国特許出願公開第２０１０００９１７３１号「Channel allocation method and apparatus for wireless communication networks」
国際公開第２０１３１５２３０５号「Interference management and network performance optimization in dense Wi-Fi networks」
国際公開第２０１４０２５８２２号「Dynamic channel selection algorithms for interference management in Wi-Fi networks」
米国特許第９１３１３９１号「Dynamic channel selection algorithms for interference management in WIFI networks」
米国特許出願公開第２０１５０１００６１９号「Dual channel Wi-Fi for congested WLANs with asymmetric traffic loads」
米国特許第８９８２９０７号「Large-scale peer-to-peer discovery mechanism for frequency allocation」
米国特許第８９２３２２５号「Cognitive Wi-Fi radio network」
米国特許出願公開第２０１４０３１３８９０号「Profiling Wi-Fi channel congestion and interference to optimize channel selection」
中国特許出願公開第１０４０６６１８８号「K-screening neighbour channel allocation method based on node degree」
国際公開第２０１３０６６３１４号「Profiling Wi-Fi channel congestion and interference to optimize channel selection」
米国特許第２０１３０２７２２８５号「Interference management and network performance optimization in dense Wi-Fi networks」
米国特許第８０５９５９３号「Distributed channel allocation method and wireless mesh network therewith」
米国特許第９０６６２５１号「Global and local optimization of Wi-Fi access points」
米国特許出願公開第２００６００７２６０２号「Method and apparatus for least congested channel scan for wireless access points」
米国特許第９２５８７６８号「Method for using legacy Wi-Fi and Wi-Fi P2P simultaneously」
米国特許出願公開第２００６００７２６０２号「Method and apparatus for least congested channel scan for wireless access points」
米国特許第９２５８７６８号「Method for using legacy Wi-Fi and Wi-Fi P2P simultaneously」
米国特許出願公開第２０１０００９１７３１号「Channel allocation method and apparatus for wireless communication networks」
Surachai Chieochan、Ekram Hossain、及びJeffrey Diamond「Channel Assignment Schemes for Infrastructure-Based 802.11 WLANs: A Survey」IEEE Communications Surveys and Tutorials, Vol. 12, No. 1, First Quarter 2010
J. Riihijarvi、M. Petrova、及びP. Mahonen、J. A. Barbosa「Performance Evaluation of Automatic Channel Assignment Mechanism for IEEE 802.11 Based on Graph Coloring」Proc. 17th Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, pp. 1-5, Sept. 2006
Arunesh Mishra、Suman Banerjee、William Arbaugh「Weighted Coloring based Channel Assignment for WLANs」ACM SIGMOBILE Mobile Computing, 2005
F. Rahimian、S. Girdzijauskas、A. H. Payberah、及びS. Haridi「Vitis: A Gossip-based Hybrid Overlay for Internet-scale Publish/Subscribe」Proc. of the 25rd IEEE International Symposium on Parallel & Distributed Processing (IPDPS'11). IEEE, May 2011, pp. 746-757
M. Jelasity及びO. Babaoglu「T-man: Gossip-based overlay topology management」Engineering Self-Organising Systems, ser. Lecture Notes in Computer Science, S. Brueckner, G. Marzo Serugendo, D. Hales, and F. Zambonelli, Eds. Springer Berlin Heidelberg, 2006, vol. 3910, pp. 1-15
Magnus Skjegstad、Brage Ellingsaeter、Torleiv Maseng、Jon Crowcroft及びOeyvind Kure「Large-Scale Distributed Internet-based Discovery Mechanism for Dynamic Spectrum  Allocation」2014, IEEE DySPAN 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Ｗｉ−Ｆｉアクセスポイントは、通常、自家において、無指向性アンテナを有する便利な場所に、調整されることなく設置され、その結果、ＩＳＭ周波数帯域におけるリソースを求めて他の近傍の無線機と競合が生じる。チャネル割り当てには、Ｗｉ−Ｆｉアクセスポイントに無線によって接続されたラップトップ、パッド、移動機等のクライアントを含むことが一般的であるが、これは、ジョイントネットワーク形式で行われるべきであり、ローカル無線ネットワーク内において隔離したタスクとして行われるべきではない。
【０００８】
Ｗｉ−Ｆｉネットワークにおいて衝突を回避する既知の解決法は、１つのアクセスポイントをマスター及びコーディネーターとして動作させることであるが、本発明の場合のようなバックホールネットワーク上でのピアツーピア（Ｐ２Ｐ）形式では該当しない。
【０００９】
無線チャネルを制御チャネルとして用いることがよく知られている。しかしながら、より優れた方法は、バックホールネットワークを用いることである。なぜならば、制御メッセージをハンドリングする容量が大きく、無線チャネルが利用不能である場合であっても、通信が可能であるからである。
【００１０】
インターネットサービスプロバイダーは、通常、それらのプライベート顧客の全てのＩＰアドレスを毎月変更する。これは、それらの顧客に匿名性を与えるために行われる。デバイスのロケーションと、ピアツーピアプロトコルによって提供されるそれらのＩＰアドレスとの間の関係をサードパーティが取得することができることを確保するために、各デバイスは、パートナーデバイスをランダムに選択することができる。この選択は、デバイス間で非同期に作用することができる。或るデバイスを、幾つかのデバイスを表すように選択することもでき、このデバイスは、ランダムなロケーションにある他のデバイスの代わりにソフトウェアエージェントを実行するためのその現在の容量をアナウンスしなければならない。アクセスポイントのＩＰアドレスは、他のデバイスのＩＰアドレスによって推論することはできない。
【００１１】
今日の無線通信システムの無線スペクトルの割り当ては、過度に静的であり、したがって、新たなシステムをその無線スペクトルに導入するときに障害となっている。
【００１２】
数百万個の小さなネットワークをハンドリングすることが可能な動的でスケーラブルな分散システムに基づくスペクトル共有の新たな方法が必要とされている。
【００１３】
本発明は、スペクトルグリッドロック（spectrum gridlock：スペクトル渋滞）を取り除き、革新的かつ潜在的な利点を与えることを目的としている。本解決法は、スペクトル規制を現代化する構想（initiative）及び商機を生み出す構想を解放することができる。
【００１４】
本発明は、干渉を低減することによってワイヤレスインターネットエクスペリエンスを更に改善し、それによって、より高いユーザーレートをより動的に与える。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、それぞれが同じ方法を実行する無線デバイスのグループの共通のチャネル及び電力の配分を解決する非集中型の方法及びシステムを記載している。この無線デバイスのグループは、中央制御型システムとも協働することができる。本発明は、国／コミュニティのスケールで用いることができ、全ての周波数帯域が現在占有されている場合であっても、全ての周波数帯域を用いて新たな無線システムを起動する機会を生み出すことができる。
【００１６】
本発明による方法を用いることによって、１次システムと２次システムとの間の調整が可能になり、２次システム内のデバイス間の調整は、同じグループ内の無線デバイスによって行われ、解決される。
【００１７】
本発明は、共通の周波数帯域を共有するワイヤレス通信デバイスのチャネル及び電力の配分の方法であって、デバイスは、バックホールネットワークに接続され、デバイスは、周囲のデバイスについての情報を収集する、ピアツーピア形式で組織化される各デバイス上で動作するソフトウェアエージェントによって発見され、各デバイスは、限られた数のチャネルのうちの１つを用いており、各デバイスは、デバイスのグループ内の他のデバイスが、送信電力レベルを割り当てることと、この割り当てがグループ内の全てのデバイスの通信性能に影響を与える各デバイスのチャネルを選択することとを援助することに寄与するように構成される、方法によって規定される。
【００１８】
本方法は、更なるステップ、すなわち、ゴシッププロトコルを用いて、バックホールネットワークを通じた通信によってデバイスを発見するステップと、この情報を用いて、ローカル情報及び同じグループ内の他のデバイスについての情報を、事業者の介入も、ローカルコーディネーターとして動作する共有デバイスも伴わずに、バックホールネットワークを通じて交換するステップと、グループ内の全てのデバイスが、全てのデバイスにインストールされた同じソフトウェアクライアントを用いて共通のチャネル及び電力の配分を解決することによって同じ動作を実行し、このように、配分問題をより高速に解決することを互いに援助し合うステップとを特徴とする。
【００１９】
本発明の方法の他の特徴は、従属請求項によって規定される。
【００２０】
本発明は、上記方法を実行するデバイス、及び複数のそのようなデバイスを備えるシステムによっても規定される。
【００２１】
次に、本発明は、図面を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】ライン上に配置された４つのデバイスからなるトポロジーの一例を示す図である。
【図１Ｂ】ライン上に配置されたデバイスからなるトポロジーの最適な選択の確率を示す図である。
【図２Ａ】１つのグループ内の互いに接近したローカルデバイスの集合を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａにおける各アクセスポイントが最小の干渉を有するチャネルを連続して選択するときの対応する距離分布を示す図である。
【図３】ローカル無線ネットワークと呼ばれる、対応するクライアントを有するローカルデバイスの一例を示す図である。
【図４】ローカルデバイスの無線パラメーター設定が互いに干渉し、その結果、性能が低下するので、グループに組織化されたローカルデバイスの集合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の説明において、ワイヤレス無線通信デバイスは、クライアント、例えば、ラップトップ、タブレット及び移動機とワイヤレスで通信することが可能なデバイスであることが意図されている。デバイスは、バックホールネットワーク、例えば、他のワイヤレスクライアントのアクセスポイントとして動作するルーターに接続されている。
【００２４】
アクセスポイントによって用いられるチャネルが、自らの性能の最適化を試みるルーターによって選択されるとき、良好な性能を得るリンクもあれば、良好でない性能であるリンクもある。なぜならば、それらのアクセスポイントは互いに接近して配置され、十分なチャネルが存在しないからである。２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域では、重複しないチャネルは、１、６及び１１の３つしか存在しない。アクセスポイントは、近傍の全体像を認識していないので、チャネルの選択は、アクセスポイントにおいて観測することができるものに基づいてローカルに行わなければならない。したがって、このローカルなアルゴリズムは、最良の周波数配分を見つけることはほとんどない。
【００２５】
周囲のデバイストポロジーについての知識を有しない、ルーターとも呼ばれるクレバーなＷｉ−Ｆｉアクセスポイントとして動作する無線デバイスは、最小輻輳チャネル探索（ＬＣＣＳ：Least Congested Channel Search）によって最小の干渉を有するチャネルの選択を試みる。ネットワークが選択されるシーケンスはランダムであり、ジョイントチャネル配分の結果ではない。最良の解決法を見つけるには、正しいシーケンスが必須であるので、結果は、多くの場合、最適でない。
【００２６】
図１Ａは、ライン上に配置された４つのデバイスからなるトポロジーの一例を示している。シンボルは、各ノードについて選択されたチャネルを示し、数字は、チャネルが選択されるシーケンスを示している。左側では、成功したシーケンス（１，２，３，４）が選択され、右側では、最小輻輳チャネル探索アルゴリズム（ＬＣＣＳ）が、デバイスをランダムに選択している。この結果、同じチャネルを有するデバイス間の距離がより小さな準最適な解決法（１，４，２，３）を得ることができる。
【００２７】
図１Ｂは、最適なシーケンスを選択する確率がこの単純な場合には０．５であるが、デバイスの数が増加した場合にはより小さくなり、例えば、ライン上に５つのデバイスがある場合には、確率は０．３であることを示している。
【００２８】
この単純な例では、全てのアクセスポイント（デバイス）は、簡単にするためにクライアントを無視するか又はクライアントがアクセスポイントの近くにあると仮定して、ライン上に配置されていた。アクセスポイントのロケーションが、１２個のノードについて図２Ａに示すロケーションのようにランダムである場合、各アクセスポイントが最小の干渉を有するチャネルを選択するときの距離の分布は、図２Ｂに与えられている。最良の配分を選択する可能性は非常に小さい。円で示す解決法は、本発明の方法に従って見つけられた解決法であり、本発明の方法は、近傍リストを交換することを可能にするアクセスポイントにおいて動作しているピアツーピアソフトウェアエージェントを用いることによって、全体トポロジーを認識している。
【００２９】
図２Ａは、ランダムなロケーションを有する１２個のアクセスポイントを示している。双方の軸は、メートル単位の目盛が付けられている。各チャネルは、シンボルを用いて示されている。
【００３０】
図２Ｂは、各アクセスポイントが１０００回の異なる試行において最小の干渉を有するチャネルを連続して選択するときの対応する距離分布を示している。Ｙ軸は、合計１０００個の中からの結果の数である。Ｘ軸は、３つのチャネルの中から同じチャネルを共有する２つのアクセスポイントの間の最小距離を示している。最小の干渉を有するチャネルを選択する通常の方法（ＬＣＣＳ）を用いると、最適な解決法が見つからない確率は０．９３である。なぜならば、最良の解決法が見つかる確率は、図から読み取ることができる０．０７であるからである。他のトポロジーを用いると、確率は異なる。
【００３１】
図３は、無線を介してＷｉ−Ｆｉアクセスポイントと通信する対応するクライアントを有する近傍のローカルネットワークを示している。これらのアクセスポイントは、共通のバックホールネットワークに接続されている。
【００３２】
通常、各ローカル無線ネットワークは、このネットワークに接続された種々のネットワークデバイスをセットアップ及び調整し、これは、いずれの近傍のネットワークからも独立して行われる。
【００３３】
本発明によれば、幾つかの近傍のネットワークをセットアップ及び最適化する、より良好な解決法が説明される。
【００３４】
最良のチャネル割り当てを計算する問題は、高速に解くことが困難な計算要求問題である。したがって、本発明は、ネットワークに含まれるＷｉ−Ｆｉアクセスポイントのマイクロプロセッサが実行するのに適した方法を提示する。この計算は、ジョイントチャネル電力配分（joint channel and power allocation：チャネル電力同時配分）と呼ばれ、グループに含まれる協働するワイヤレス通信デバイスからのデータを用いて実行される。グループは、例えば、互いに近接していることに起因して調整が必要とされるローカルエリア内に配置されたＷｉ−Ｆｉアクセスポイント、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデバイス又はゲートウェイ等の種々のデバイスを含むことができる。
【００３５】
図４は、グループ内で相互に接近したローカルネットワークの集合を示している。ワイヤレスデバイスのグループは、無線信号の伝播範囲に従って規定される。
【００３６】
本発明は、共通の周波数帯域を共有するワイヤレス通信デバイスのチャネル及び電力の配分の方法によって規定される。デバイスは、バックホールネットワークに接続され、各デバイスは、発見モジュールとして知られている周囲のデバイスについての情報を収集している。各デバイスは、限られた数のチャネルのうちの１つを用いており、各デバイスは、デバイスのグループ内の他のデバイスが、送信電力レベルを割り当てることと、この割り当てがグループ内の全てのデバイスの通信性能に影響を与える各デバイスのチャネルを選択することとを援助することに寄与するように構成されている。
【００３７】
これは、ゴシッププロトコルを用いて、バックホールネットワークを通じた通信によってデバイスを発見することと、この情報を用いて、ローカル情報及び同じグループ内の他のデバイスについての情報を、事業者の介入も、ローカルコーディネーターとして動作する共有デバイスも伴わずに、バックホールネットワークを通じて交換することと、グループ内の全てのデバイスが、全てのデバイスにインストールされた同じソフトウェアクライアントを用いて共通のチャネル及び電力の配分を解決することによって同じ動作を実行し、このように、配分問題をより高速に解決することを互いに援助し合うこととによって行われる。
【００３８】
接続されたＷｉ−Ｆｉアクセスデバイスのグループは、協働するために、ネットワーク内のノードについての同じ情報を共有することが必須である。したがって、この情報は、チャネル及び電力の配分を協働して行う前にバックホールネットワークを通じて渡される。
【００３９】
全ての協働するワイヤレス通信デバイスが同じデータを共有することを確保するために、ブルームフィルターを用いることができる。
【００４０】
１つの実施形態では、方法は、グループのチャネル及び電力の配分タスクを解決するためのＴＶ送信機等のような他のワイヤレス通信デバイスの動作を調整するために、バックホールネットワークを用いてそれらのワイヤレス通信デバイスを見つけるデータベースを用いることを更に含む。
【００４１】
別の実施形態では、方法は、ワイヤレスデバイスが互いに代行して動作することを更に含み、他方のデバイスは、ランダムに選択され、２つのデバイスの識別情報は、それらのロケーション及びそれらのＩＰアドレスの間の関係を秘密にするためにこの２つのデバイスによってのみ共有される。
【００４２】
１つの実施形態では、方法は、チャネル及び電力の配分に加えて、各ワイヤレスデバイスの無線容量に関係した種々の要件を含めることを更に含み、これは、同じグループ内の全てのデバイスにおいてクライアント上で動作するソフトウェアで実施される。
【００４３】
別の実施形態では、方法は、グループのチャネル及び電力の配分タスクにおいて協働していないローカルデバイスの存在を無線測定によって検出することによって、このローカルデバイスの存在を含めることを更に含む。
【００４４】
１つの実施形態では、方法は、共通のチャネル及び電力の配分を解決するときに衝突グラフを用いることを更に含む。
【００４５】
互いにそれほど妨害し合わないエンパシック無線機（empathic radios）を徐々に導入することによって、より多くのワイヤレス容量を利用可能にすることができる。これは、存在を共有し、互いの候補ノード近傍リストを生成する、インターネットに接続された全てのワイヤレスデバイス、例えば、Ｗｉ−Ｆｉルーターに設置された発見モジュールによって行われる。このリストは、周波数帯域、例えば２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域を調整する必要がある接続されたノードのグループ、例えばアパートを識別するのに用いられる。
【００４６】
ブロードキャストではなくゴシッププロトコルを用いることによって、ネットワークの他のユーザーを発見する帯域幅消費は最小になる。
【００４７】
ＩＳＭ帯域の動的スペクトル配分は、中央データベースに基づくことができる。モノのインターネットの場合、このデータベースの動作は、関与する全ての受信機及び送信機のためのデータベースに進んで発見し、そのようなデータベースを進んで調整する組織を必要とする。ＩＳＭ帯域のユーザーの場合、そのような権限は、直ちに特定可能ではない。代替形態は、Ｐ２Ｐネットワークへの自主的な参加に基づくより組織的な方法である。これによって、システムの改良又はチャネルの選択及び無線リンク性能の不足に関する顧客の苦情への対応のための事業者の介入が最小限に抑えられる。
【００４８】
集中型及び非集中型の問題は、技術的な問題だけではない。この問題は、周波数リソースに対する制御に関する政策的な問題でもある。米国では、ＦＣＣが、利用可能な周波数を発見するのにデータベースを用いることを提案している。このデータベースは、ホワイトスペースＴＶ周波数の一部分において無線送信を用いることが安全であるエリアの情報を含む。システムは、最悪の場合の仮定を行うことによって、ＴＶ視聴者のロケーションを知ることなくＴＶ視聴者に対処するように寸法決めされている。データベースがどのようにアクセスされるのかは、ホワイトスペースデータベースアクセスプロトコル（Protocol to Access White Space database）によってまもなく規定されることになっている。しかしながら、このシステムは、現在、きめの細かい発見を可能にするように設計されていない。集中型方式に伴う不利点は、この方式が、インフラストラクチャを確立及び維持することに関連した責任及び費用を進んで持つ組織を必要とするということである。
【００４９】
幾つかの周波数帯域については、これらの周波数の所有者が明らかな候補である。オープンＩＳＭ帯域等の他の帯域では、この責任を持つ明確な候補が存在しない場合がある。代替の設計選択肢は、既存のＰ２Ｐ解決法と同様の完全な非集中型システムである。既存のＰ２Ｐ解決法は、ユーザーの数及び要件が増加するにつれて、組織的に発展することができる。同じ興味を有するＷｉ−Ｆｉユーザーが存在する限り、これは機能する。大きな初期投資も維持費も必要ない。各ユーザーは、自身の費用を負担し、コミュニティは、ソフトウェア及びシステムの開発及びメンテナンスを保証する。
【００５０】
Ｐ２Ｐネットワークは、既存のネットワーク接続を用いて、インターネット上にオーバーレイを構築することができ、次いで、このオーバーレイを用い、バックホールネットワークを制御メッセージに用いて他の無線デバイスのエリア内でそれらの他の無線デバイスを発見し、それらの無線デバイスと交渉することができる。これには、インターネットへの接続が必要とされ、この接続は、集中型解決法における要件でもある。この集中型解決法が無線デバイス上で直接動作することができる限り、システムは、インフラストラクチャ又は中央サーバーにおいて追加の投資を必要としない。非集中型解決法は、徐々に展開することができ、レガシーシステムと共存することができ、性能は、この非集中型解決法を用いるデバイスが多くなるにつれて向上する。非集中型プロトコルは、例えば、他の解決法によってカバーされていないエリアにおいてフォールバックメカニズムとして用いられることによって、中央データベースに追加して用いられてもよいし、所与のエリアにおいて周波数配分を担当するデータベースを発見するのに用いられてもよい。
【００５１】
移動電話システムは、ユーザーに割り当てられた専用の帯域において動作し、この専用の帯域では、これらのユーザーは１次ユーザーであり、他の（２次）ユーザーによる妨害を受けてはならない。これらのシステムは、ネットワーク性能を最適化するとともにシステム内の相互干渉を回避するために、基地局のための敷地を選択するとともに無線計画と呼ばれるプロセスにおいて送信電力及び動作帯域を与えることによって、動作するように慎重に設計される。米国におけるＩＳＭ帯域では、ＴＶシステムが１次ユーザーである場合に、２次ユーザー向けにＴＶ帯域内の帯域を割り当てるいわゆるホワイトスペース事業者が存在する。しかしながら、これらのシステムは、２次ユーザーのジョイント性能を最適化しない。
【００５２】
本発明は、共通の周波数帯域を共有するワイヤレス通信デバイスの共通のチャネル及び電力の配分を解決するとともに、バックホールネットワークを介して他のデバイスについての情報を交換するのに、全てのデバイスにインストールされた同じソフトウェアクライアントを用いることによって、従来の既知の方法よりも良好な性能でこれをより高速に行う方法を提供する。
【００５３】
全てのＷｉ−Ｆｉアクセスポイントに、それらのクライアントにおいて同一のプロトコルを実行させることによって、スマートチャネル配分が確立される。このスマートチャネル配分では、異なるネットワーク間の妨害が最小になり、配分問題はより高速に解決される。
【００５４】
グループのメンバーが、無線近接測定に基づいて特定されると、そのグループ内のデバイスは、共通の上限及び下限を計算することができるグループメンバーの一組のパラメーターを共有し、導出された電力及びチャネルの割り当ては、これらの限度内で可能な最も高い性能メトリック値であることが分かっている。したがって、グループ内の各デバイスは、これらの限度の間にある値をランダムに選択し、解決法を見つけることができるか否かを試行する。失敗した場合には、上限が下げられ、成功した場合には、下限が上げられ、他のグループメンバーは、全てのデバイスがそのグループについて同じ最良の解決法を共有するまで、現在の限度を連続して通知される。
【００５５】
本発明によるシステムは、ユーザーの数が増加するにつれて組織的に発展することができるので、組織を運営する必要はない。大きな初期投資も維持費も必要ない。各ユーザーは、自身の費用を負担し、コミュニティは、ソフトウェア及びハードウェアの開発及びメンテナンスを保証する。これは、ＩＳＭ帯域におけるシステムが今日動作しているとおりである。
【図１Ａ】
2018007250.tif 000003
【図１Ｂ】
2018007250.tif 000004
【図２Ａ】
2018007250.tif 000005
【図２Ｂ】
2018007250.tif 000006
【図３】
2018007250.tif 000007
【図４】
2018007250.tif 000008
【外国語明細書】
2018007250000001.pdf