用于無線網(wǎng)絡(luò)云中的頻譜共享的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于無線網(wǎng)絡(luò)云中的頻譜共享的方法和系統(tǒng)。提供了用于在無線網(wǎng)絡(luò)云（WNC）中的無線服務(wù)提供商之間實(shí)現(xiàn)資源共享的技術(shù)。在一個(gè)方面，提供一種用于在托管多個(gè)無線服務(wù)提供商的WNC中實(shí)現(xiàn)頻譜共享的方法。所述方法包括以下步驟。預(yù)測每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在給定未來時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用。確定每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)將具有的過量頻譜（如果有）。從具有所述過量頻譜的所述無線服務(wù)提供商處，將所述過量頻譜分配給那些在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用將超過已分配頻譜容量的無線服務(wù)提供商。
【專利說明】用于無線網(wǎng)絡(luò)云中的頻譜共享的方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)云（WNC)，更具體地說，涉及用于在WNC中的無線服務(wù)提供商 之間實(shí)現(xiàn)資源(例如，頻譜）共享的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線網(wǎng)絡(luò)云（WNC)是一種新的架構(gòu)，用于通過利用云中軟件定義的無線電和經(jīng)濟(jì) 高效的信號(hào)處理，構(gòu)建下一代移動(dòng)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)。例如，參見Y. Lin等人的"Wireless network cloud:Architecture and system requirements (無線網(wǎng)絡(luò)云：架構(gòu)和系統(tǒng)要求）"（IBM Journal of Research and Development，2010年 1-2 月，第 54卷第 1 期）。傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)包 括采用定制硬件和軟件處理無線信號(hào)的固定基站，這些固定基站然后連接回因特網(wǎng)/PSTN 網(wǎng)絡(luò)。隨著無線數(shù)據(jù)量的指數(shù)式增長，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)是當(dāng)無線標(biāo)準(zhǔn)隨時(shí)間而發(fā)展時(shí)， 擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)、安裝/維護(hù)/升級(jí)基站和其它定制無線設(shè)備的資本投入太大。備選地，在無線網(wǎng) 絡(luò)云架構(gòu)中，使用更便宜的遠(yuǎn)程無線電頭端（RRH)取代基站，RRH簡單地將無線波形轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)，這些數(shù)字信號(hào)然后在后端云基礎(chǔ)架構(gòu)中處理。通過利用云中非常經(jīng)濟(jì)高效的處 理(商用硬件和協(xié)作信號(hào)處理)，無線網(wǎng)絡(luò)云架構(gòu)提供一種經(jīng)濟(jì)高效的方法來構(gòu)建可擴(kuò)展的 下一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)。
[0003] 諸如頻譜之類的無線資源是寶貴的資源(用于增加容量和數(shù)據(jù)速率)，但由于FCC 分配用于商業(yè)使用的有限頻帶而受到限制。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)提供商通過長期合同購買 頻譜，并且沒有用于動(dòng)態(tài)共享頻譜的機(jī)制，這是由于重新配置數(shù)千個(gè)基站(它們單獨(dú)處理無 線信號(hào)）的過高開銷所致。
[0004] 因此，需要用于在WNC中動(dòng)態(tài)共享諸如頻譜之類的無線資源的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了用于在無線網(wǎng)絡(luò)云（WNC)中的無線服務(wù)提供商之間實(shí)現(xiàn)資源共享的 技術(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于在托管多個(gè)無線服務(wù)提供商的WNC中實(shí)現(xiàn)頻譜 共享的方法。所述方法包括以下步驟。預(yù)測每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在給定未來時(shí)間窗口 內(nèi)的頻譜使用。在每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)具有過量頻譜的情況 下，確定每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)將具有的過量頻譜。從具有所述 過量頻譜的所述無線服務(wù)提供商處，將所述過量頻譜分配給那些在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)的 頻譜使用將超過已分配頻譜容量的無線服務(wù)提供商。
[0006] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于在托管多個(gè)無線服務(wù)提供商的無線網(wǎng)絡(luò)云 中實(shí)現(xiàn)頻譜共享的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：資源管理模塊，其與每個(gè)所述無線服務(wù)提供商關(guān) 聯(lián)，所述資源管理模塊被配置為：（a)預(yù)測每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在給定未來時(shí)間窗口 內(nèi)的頻譜使用，以及（b)在每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)具有過量頻譜 的情況下，確定每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)將具有的過量頻譜；以及 資源代理模塊，其與所述資源管理模塊對(duì)接，所述資源代理模塊被配置為從具有所述過量 頻譜的所述無線服務(wù)提供商處，將所述過量頻譜分配給那些在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜 使用將超過已分配頻譜容量的無線服務(wù)提供商。
[0007] 通過參考以下詳細(xì)描述和附圖，將獲得對(duì)本發(fā)明的更全面的理解，以及本發(fā)明的 進(jìn)一步特性和優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的資源共享系統(tǒng)的無線 網(wǎng)絡(luò)z?(WNC)架構(gòu)的不意圖；
[0009] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多租賃WNC中的一個(gè)示例性無線網(wǎng)絡(luò)云的 示意圖；
[0010] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在WNC中以快速時(shí)標(biāo)（time-scale)動(dòng) 態(tài)共享網(wǎng)絡(luò)資源(例如，頻譜）的一個(gè)示例性系統(tǒng)的示意圖；
[0011] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在托管多個(gè)無線服務(wù)提供商的無線 網(wǎng)絡(luò)云中實(shí)現(xiàn)頻譜共享的示例性方法的示意圖；以及
[0012] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于執(zhí)行在此提供的一個(gè)或多個(gè)方法的 示例性裝置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 在此提供用于在無線網(wǎng)絡(luò)云（WNC)中以快速時(shí)標(biāo)動(dòng)態(tài)共享網(wǎng)絡(luò)資源(例如，頻譜） 的技術(shù)。術(shù)語"快速時(shí)標(biāo)"如在此使用的，意味著頻譜共享過程可以以與處理用戶設(shè)備呼叫 相同的時(shí)標(biāo)粒度(而不是預(yù)先設(shè)置的在長得多的時(shí)標(biāo)上協(xié)商的頻譜分配合同）來操作。術(shù) 語"動(dòng)態(tài)共享"如在此使用的，意味著頻譜共享過程是一個(gè)重復(fù)過程，其響應(yīng)于有關(guān)用戶的 當(dāng)前頻譜利用率的事件，隨時(shí)間而重復(fù)執(zhí)行。所有信號(hào)處理在WNC中的后端完成，因此在此 建議的以快速時(shí)標(biāo)動(dòng)態(tài)共享頻譜是可行的。
[0014] 具體地說，在此提供一種用于在基于WNC的環(huán)境中的多個(gè)服務(wù)提供商之間動(dòng)態(tài)共 享無線頻譜的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法基于每個(gè)服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)中的用戶需求的動(dòng) 態(tài)波動(dòng)。術(shù)語"頻譜"如在此使用的，指特定無線電頻帶和通信時(shí)隙的組合。例如，在指定 的1毫秒通信時(shí)隙內(nèi)為900-900. 1兆赫的頻帶。多個(gè)服務(wù)提供商可以托管在同一 WNC基 礎(chǔ)架構(gòu)（即，公用無線電頭端和云計(jì)算資源）上，或者他們可以具有自己的WNC基礎(chǔ)架構(gòu)， 或者兩者的組合。當(dāng)前經(jīng)歷高頻譜利用率的服務(wù)提供商可以在短時(shí)間內(nèi)從支持WNC的蜂 窩網(wǎng)絡(luò)中的其它服務(wù)提供商處請(qǐng)求額外頻譜。通過這種方式，在瞬間具有高頻譜利用率的 服務(wù)提供商可以緩解容量問題，而具有低利用率的另一個(gè)服務(wù)提供商可以通過租賃其未使 用的頻譜獲得額外收入。本技術(shù)在基于WNC的系統(tǒng)架構(gòu)中以快速時(shí)標(biāo)實(shí)現(xiàn)這種動(dòng)態(tài)共享。 移動(dòng)設(shè)備通過利用載波聚合技術(shù)實(shí)現(xiàn)頻譜聚合而適應(yīng)頻譜共享。例如，參見K. Pederson、 F. Frederiksen、C. Rosa、Η· Nguyen、L. Garcia 和 Y. Wang 的 "Carrier aggregation for LTE-advanced:functionality and performance aspects (LTE-advanced 的載波聚合：功 能和性能方面)"（IEEE Communications Magazine, 2011年6月，其內(nèi)容在此引入作為參 考)。
[0015] 如下面詳細(xì)描述的，根據(jù)本技術(shù)，通過一種模塊實(shí)現(xiàn)在WNC架構(gòu)中托管的多個(gè)服 務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)之間的無線頻譜共享，該模塊在此稱為"資源代理"，其與各種服務(wù)提供商的 計(jì)算池中的單獨(dú)"資源管理"模塊對(duì)接。每個(gè)資源管理模塊將它在指定持續(xù)時(shí)間內(nèi)需要的 (或當(dāng)前可用的)無線資源集合作為輸入提供給資源代理。資源代理然后將可用資源(例如， 頻譜、基于時(shí)隙的蜂窩網(wǎng)絡(luò)(例如，LTE)中的時(shí)隙等）與請(qǐng)求配對(duì)，這可以以各種方式實(shí)現(xiàn)， 包括競價(jià)的市場機(jī)制。
[0016] 本發(fā)明的一些顯著優(yōu)點(diǎn)包括但不限于：（1)它們針對(duì)服務(wù)提供商的未充分利用的 頻譜提供額外收入，（2)緩解由于時(shí)變需求波動(dòng)導(dǎo)致的容量問題，以及（3)高效利用稀缺的 頻譜。因此，本技術(shù)使無線頻譜成為比較靈活的商品，并且在基于WNC的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)其 高效利用。
[0017] 圖1是示出其中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的資源共享系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)云架構(gòu)100的示意圖。如 圖1中所示，網(wǎng)絡(luò)包括連接到網(wǎng)絡(luò)云/數(shù)據(jù)中心的遠(yuǎn)程無線電頭端(或無線天線)，在網(wǎng)絡(luò)云 /數(shù)據(jù)中心處處理無線信號(hào)并且由虛擬基站池提取數(shù)據(jù)位?；具B接到因特網(wǎng)/PSTN網(wǎng)絡(luò)。 基站是沒有基帶信號(hào)處理能力的遠(yuǎn)程無線電頭端。WNC架構(gòu)100利用數(shù)據(jù)中心計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)， 即在數(shù)據(jù)中心中對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源供應(yīng)、統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用、輕松容量擴(kuò)展、虛擬化等。
[0018] 在基于WNC的多服務(wù)提供商蜂窩網(wǎng)絡(luò)(在此也稱為"多租賃"WNC)中，（多個(gè)服務(wù)提 供商的）每個(gè)服務(wù)提供商具有關(guān)聯(lián)的基站池以進(jìn)行信號(hào)處理。該基站池可以是在每個(gè)服務(wù) 提供商的數(shù)據(jù)中心或公共計(jì)算資源云中托管的一組物理服務(wù)器或一組虛擬機(jī)。例如，如圖2 中所示，存在兩個(gè)基站池，即，分別對(duì)應(yīng)于無線服務(wù)提供商A和無線服務(wù)提供商B的虛擬基 站池 A和虛擬基站池 B。
[0019] 在此提供用于在WNC中以快速時(shí)標(biāo)動(dòng)態(tài)共享諸如頻譜之類的網(wǎng)絡(luò)資源的系統(tǒng) 300。參見圖3。如圖3中所示，系統(tǒng)300包括位于每個(gè)服務(wù)提供商基站池處的"資源管理" (軟件）模塊，以及與各個(gè)資源管理模塊(它們可以遍布不同的數(shù)據(jù)中心）對(duì)接的"資源代理" 模塊。系統(tǒng)300可以包含在裝置(例如下面描述的圖5中所示的裝置500)中，或者可以被配 置為執(zhí)行示例性方法400以便在托管多個(gè)無線服務(wù)提供商的無線網(wǎng)絡(luò)云中實(shí)現(xiàn)頻譜共享， 如下面結(jié)合圖4的說明所描述的那樣。
[0020] 現(xiàn)在將在共享無線網(wǎng)絡(luò)頻譜的上下文中描述本技術(shù)。但是，應(yīng)該理解，可以實(shí)現(xiàn)本 技術(shù)以便以快速時(shí)標(biāo)動(dòng)態(tài)共享不同于無線頻譜的網(wǎng)絡(luò)資源，例如基于時(shí)隙的蜂窩網(wǎng)絡(luò)(例 如，LTE)中的時(shí)隙。
[0021] 在圖3中所示的示例性實(shí)施例中，每個(gè)資源管理模塊維護(hù)在相應(yīng)服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò) 中使用的無線頻譜的當(dāng)前狀態(tài)。術(shù)語"狀態(tài)"如在此使用的，指頻譜單位(例如，具有指定頻 率范圍的頻譜帶)的當(dāng)前利用率(例如，50%)。每個(gè)資源管理模塊還(針對(duì)相應(yīng)服務(wù)提供商網(wǎng) 絡(luò)）維護(hù)頻譜利用率的歷史，并且(基于用戶需求）預(yù)測指定未來時(shí)間窗口內(nèi)的容量/頻譜 要求。容量不會(huì)隨時(shí)間更改，但利用多少容量則隨時(shí)間更改。因此，未使用的容量隨時(shí)間更 改。術(shù)語"容量"如在此使用的，指如果在完全100%利用率下利用頻譜，給定頻譜可以支持 的最大用戶數(shù)量。
[0022] 如下面詳細(xì)描述的，基于上面描述的資源管理模塊能力確定頻譜利用率并預(yù)測給 定時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜利用率，然后實(shí)現(xiàn)本技術(shù)以便確定每個(gè)無線服務(wù)提供商在給定時(shí)間窗 口內(nèi)的過量頻譜容量(如果有）（即，頻譜容量在該時(shí)間窗口內(nèi)超過預(yù)測需求的數(shù)量)。然后 可以（由資源代理模塊，參見下面）將過量容量(如果可用）重新分配給具有需求的那些服務(wù) 提供商。
[0023] 具體地說，資源代理模塊提供一種機(jī)制以便在基于WNC的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中跨多個(gè)服務(wù) 提供商將未使用頻譜與頻譜需求配對(duì)。資源代理模塊接收每個(gè)服務(wù)提供商在給定時(shí)間窗口 內(nèi)需要的頻譜量作為輸入。資源代理模塊還可以接收其它輸入，例如優(yōu)選頻帶、從其租賃頻 譜的優(yōu)選服務(wù)提供商等。同樣，具有未充分利用/可用頻譜的服務(wù)提供商提供頻譜數(shù)和可 用性持續(xù)時(shí)間作為輸入。上面描述的時(shí)間窗口是資源代理模塊以其執(zhí)行頻譜分配的粒度一 例如，按照1分鐘間隔。可用性持續(xù)時(shí)間是在上面時(shí)間窗口內(nèi)當(dāng)頻譜的特定部分可用（即， 未由特定地理區(qū)域中的特定服務(wù)提供商的用戶使用）的時(shí)間。
[0024] 服務(wù)提供商還可以提供其它輸入，例如租賃給的優(yōu)選服務(wù)提供商、頻譜的租賃價(jià) 格等。資源代理模塊使用這些輸入進(jìn)行頻譜分配/租賃決策，這可以通過預(yù)先指定的策 略(例如固定價(jià)格）或者通過競價(jià)的市場機(jī)制完成。頻譜租賃例如在〇. Simeone等人的 "Spectrum Leasing to Cooperating Secondary Ad Hoc Networks (將頻譜租賃給協(xié)作輔 助臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)）"（IEEE Journal on Selected Areas in Communications，第 26 卷第 1 期， 2008年1月，其內(nèi)容在此引入作為參考）中描述。另請(qǐng)參見J. M. Peha的"Approaches to Spectrum Sharing (頻譜共享方法）"（IEEE Communications Magazine，2005 年 2 月，其 內(nèi)容在此引入作為參考，其描述頻譜租賃的定價(jià)模型)。用于頻譜租賃的市場拍賣系統(tǒng)例 如在 S. K. Jayaweera 等人的 "Learning to Thrive in a Leasing Market:An Auctioning Framework for Distributed Dynamic Spectrum Leasing(D-DSL) (了解租賃市場的繁 榮興旺：用于分布式動(dòng)態(tài)頻譜租賃（D-DSL)的拍賣框架)"（IEEE無線通信與網(wǎng)絡(luò)會(huì)議 (WCNC2011)，墨西哥坎昆，2011年3月，其內(nèi)容在此引入作為參考）中描述。
[0025] 根據(jù)本技術(shù)，在市場拍賣機(jī)制中，資源管理模塊將與資源代理模塊交互以便提交 競價(jià)以獲得可用頻譜。僅作為舉例，資源管理模塊可以通過軟件代理與資源代理模塊交 互，這些軟件代理在資源管理模塊和資源代理模塊中運(yùn)行并且與彼此交換信息。然后跨服 務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)來自資源代理模塊的頻譜共享決策。例如，如果服務(wù)提供商A獲得額外 頻譜，則該服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)中的無線設(shè)備通過載波聚合技術(shù)，在指定的可用性時(shí)間窗口內(nèi) 利用該額外頻譜。同樣，另一個(gè)服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備停止租出頻譜上的通信一例如， 指定頻譜帶上的某些時(shí)隙未被利用。載波聚合例如在Yonis等人的"Effective Carrier Aggregation on the LTE-Advanced Systems (LTE-Advanced 系統(tǒng)上的有效載波聚合）" (International Journal of Advanced Science and Technology,第 41 卷，2012 年 4 月， 其內(nèi)容在此引入作為參考）中描述。
[0026] 現(xiàn)在通過參考圖4詳細(xì)描述例如由（圖3的)系統(tǒng)300執(zhí)行的無線網(wǎng)絡(luò)資源分配/ 共享方法的步驟。具體地說，圖4是示出用于在托管多個(gè)無線服務(wù)提供商的無線網(wǎng)絡(luò)云中 實(shí)現(xiàn)頻譜共享的示例性方法400的示意圖。
[0027] 方法400中的第一項(xiàng)任務(wù)是確定或預(yù)測WNC中的每個(gè)無線服務(wù)提供商在給定未 來時(shí)間窗口內(nèi)需要多少頻譜(即，頻譜需求)，以及在該時(shí)間窗口內(nèi)多少頻譜可用于租賃/分 配。頻譜在此指無線電頻帶和通信時(shí)隙的組合(參見上文)。如下面詳細(xì)描述的，基于頻譜 容量數(shù)量減去每個(gè)提供商的需求，量化可用于租賃的頻譜數(shù)量。即，如果提供商在給定時(shí)間 窗口內(nèi)的需求將小于該提供商的已分配頻譜，則該提供商然后可以將他們具有的過量頻譜 租賃給其它提供商（多個(gè))，其它提供商（多個(gè)）可能具有超過其已分配數(shù)量的需求(也在給 定時(shí)間窗口內(nèi)）。
[0028] 根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，在步驟402,通過首先確定每個(gè)無線服務(wù)提供商使用的頻 譜的當(dāng)前狀態(tài)，確定對(duì)頻譜需求和可用性的此預(yù)測?；旧?，在步驟402,確定每個(gè)無線服務(wù) 提供商當(dāng)前使用多少頻譜。可以維護(hù)該數(shù)據(jù)以便能夠確定每個(gè)提供商的使用歷史，從而更 好地產(chǎn)生準(zhǔn)確的未來使用預(yù)測。如上面提供的，基于用戶需求確定每個(gè)無線服務(wù)提供商的 當(dāng)前頻譜需求。例如，無線服務(wù)提供商A的當(dāng)前頻譜需求將簡單地是無線服務(wù)提供商A的 用戶的當(dāng)前頻譜需求總和。
[0029] 如上面提供的，在（圖3的）系統(tǒng)300中，每個(gè)資源管理模塊可以針對(duì)其相應(yīng)的無 線服務(wù)提供商執(zhí)行該步驟402。例如，資源管理模塊A確定無線服務(wù)提供商A的當(dāng)前頻譜 使用，資源管理模塊B確定無線服務(wù)提供商B的當(dāng)前頻譜使用，依此類推。如上面提供的， 例如可以由相應(yīng)的資源管理模塊維護(hù)該數(shù)據(jù)，以便編輯每個(gè)無線服務(wù)提供商的使用需求歷 史。
[0030] 接下來，在步驟404,基于在步驟402收集的使用數(shù)據(jù)（以及使用歷史，如果可用）， 預(yù)測每個(gè)無線服務(wù)提供商在未來時(shí)間窗口內(nèi)的使用。僅作為舉例，時(shí)間窗口可以是1分鐘， 并且針對(duì)下一個(gè)時(shí)間窗口進(jìn)行使用預(yù)測?？梢允褂妙A(yù)測技術(shù)完成預(yù)測，這些預(yù)測技術(shù)例如 包括基于自回歸積分移動(dòng)平均（ARIMA)模型的預(yù)測。例如，參見P. Brockwell、R. Davis的 "Introduction to time series and forecasting (時(shí)間級(jí)數(shù)和預(yù)測簡介），'（Springer， 第2版，2002年，其內(nèi)容在此引入作為參考)。如上面提供的，在（圖3的）系統(tǒng)300中，每個(gè) 資源管理模塊可以針對(duì)其相應(yīng)的無線服務(wù)提供商執(zhí)行該步驟404。例如，資源管理模塊A預(yù) 測無線服務(wù)提供商A在給定時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用，資源管理模塊B預(yù)測無線服務(wù)提供商 B在給定時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用，依此類推。
[0031] 基于在步驟404進(jìn)行的預(yù)測，然后在步驟406確定每個(gè)無線服務(wù)提供商在給定時(shí) 間窗口內(nèi)將具有的過量頻譜數(shù)量(如果有)。如上面強(qiáng)調(diào)的，這僅是(在給定時(shí)間窗口內(nèi)）為 給定無線服務(wù)提供商分配的頻譜容量數(shù)量(例如，F(xiàn)CC依照長期合同分配給服務(wù)提供商的頻 譜)減去預(yù)測需求(來自步驟404)。因此，分配給無線服務(wù)提供商的頻譜容量是給定的已知 數(shù)量。如下面詳細(xì)描述的，過量頻譜是從具有過量頻譜的提供商租賃給其需求超過已分配 容量的那些提供商的頻譜。再次地，參考（圖3的)系統(tǒng)300,每個(gè)資源管理模塊可以針對(duì)其 相應(yīng)的無線服務(wù)提供商執(zhí)行該步驟406。例如，資源管理模塊A確定無線服務(wù)提供商A在給 定時(shí)間窗口內(nèi)將具有的過量頻譜數(shù)量(如果有)，資源管理模塊B確定無線服務(wù)提供商B在 給定時(shí)間窗口內(nèi)將具有的過量頻譜數(shù)量(如果有)，依此類推。
[0032] 現(xiàn)在已經(jīng)預(yù)測每個(gè)無線服務(wù)提供商(在給定時(shí)間窗口內(nèi)）的頻譜需求，并且已經(jīng)確 定將可用的過量頻譜數(shù)量，在步驟408,可以從具有過量頻譜的那些提供商處，將過量頻譜 分配給其需求超過已分配容量的那些提供商。一般而言，如果提供準(zhǔn)確的預(yù)測，則可以針對(duì) 任何未來時(shí)間窗口進(jìn)行分配，但在實(shí)際系統(tǒng)中，可能針對(duì)下一個(gè)時(shí)間窗口進(jìn)行此決策。這將 及時(shí)遞歸地完成。例如，在當(dāng)前時(shí)間，針對(duì)下一個(gè)時(shí)間窗口進(jìn)行上面的分配決策。例如，如 果時(shí)間窗口粒度為1分鐘，則針對(duì)下一個(gè)1分鐘時(shí)間窗口進(jìn)行分配決策。一般而言，基于i) 預(yù)測的頻譜需求以及ii)將可用的過量頻譜數(shù)量執(zhí)行此分配。
[0033] 如上面提供的，在（圖3的）系統(tǒng)300中，資源代理模塊可以執(zhí)行該步驟408,資源 代理模塊對(duì)接各種資源管理模塊(并且從這些模塊接收輸入)。如上面指示的，一般而言，在 步驟408執(zhí)行的分配基于預(yù)測的頻譜需求和將可用的過量頻譜數(shù)量。在這種情況下，資源 代理模塊以(來自各個(gè)資源管理模塊的）每個(gè)無線服務(wù)提供商的需求和過量頻譜數(shù)據(jù)作為 輸入，這些數(shù)據(jù)根據(jù)上面描述的步驟402-406確定。資源代理模塊然后分配過量頻譜以適 應(yīng)上面描述的任何短缺。作為一個(gè)實(shí)例，假設(shè)服務(wù)提供商A具有被預(yù)測在下一個(gè)時(shí)間窗口 內(nèi)不使用的1個(gè)頻譜單位(其中根據(jù)頻帶和頻帶可用的持續(xù)時(shí)間衡量頻譜單位)，并且服務(wù) 提供商B具有高于其長期分配的容量的1個(gè)頻譜單位需求，則可以在該時(shí)間窗口內(nèi)將該頻 譜單位從A租賃給B。
[0034] 但是，如上面提供的，這種分配還可以基于多個(gè)其它因素。資源代理模塊還可以接 收其它輸入，例如優(yōu)選頻帶(例如，進(jìn)行分配決策時(shí)，為特定頻帶中的可用頻譜提供的優(yōu)先 級(jí)高于其它頻帶)、從其租賃頻譜的優(yōu)選服務(wù)提供商(例如，由于優(yōu)先業(yè)務(wù)關(guān)系，某些服務(wù)提 供商可能更希望從其它特定服務(wù)提供商處租賃頻譜）等。同樣，具有未充分利用/可用頻 譜的服務(wù)提供商提供頻譜數(shù)量和可用性持續(xù)時(shí)間(例如，頻譜在某個(gè)時(shí)間窗口子集內(nèi)可用） 作為輸入。在一個(gè)實(shí)例中，可以作為約束優(yōu)化問題求解具有上面所有輸入的頻譜分配決策。 例如，參見 D. Bertsimas 和 J. Tistsiklis 的"Introduction to linear optimization (線 性優(yōu)化簡介)"（Athena Scientific Publishers, 1997年，其內(nèi)容在此引入作為參考)。
[0035] 如上面描述的，基于在步驟408跨服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的分配，每個(gè)提供商可以 相應(yīng)地(即，基于分配)配置其用戶。例如，每個(gè)提供商可以在給定時(shí)間窗口內(nèi)根據(jù)頻譜分配 決策，調(diào)整移動(dòng)設(shè)備和虛擬基站池的信號(hào)處理參數(shù)。例如，接收額外頻譜的服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò) 的用戶通過指定頻帶中的可用時(shí)隙通信，并且租賃頻譜的服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)中的用戶被限制 使用這些頻帶中的這些時(shí)隙。因?yàn)榉峙浠谟脩粜枨螅詢蓚€(gè)服務(wù)提供商都具有足夠的 容量以便滿足其用戶需求（即，后一個(gè)服務(wù)提供商具有更少的需求，并且可以以更少的頻譜 滿足其用戶）。
[0036] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5,示出用于實(shí)現(xiàn)在此提供的一個(gè)或多個(gè)方法的裝置500的框圖。僅作 為舉例，裝置500可以被配置為實(shí)現(xiàn)圖4的在托管多個(gè)無線服務(wù)提供商的無線網(wǎng)絡(luò)云（WNC) 中實(shí)現(xiàn)頻譜共享的方法400的一個(gè)或多個(gè)步驟。
[0037] 裝置500包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510和可移動(dòng)介質(zhì)550。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510包括處理器設(shè) 備520、網(wǎng)絡(luò)接口 525、存儲(chǔ)器530、介質(zhì)接口 535和可選顯示器540。網(wǎng)絡(luò)接口 525允許計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)510連接到網(wǎng)絡(luò)，而介質(zhì)接口 535允許計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510與諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器或可移 動(dòng)介質(zhì)550之類的介質(zhì)交互。
[0038] 如所屬【技術(shù)領(lǐng)域】公知的，在此討論的方法和裝置可以作為制造品分發(fā)，制造品本 身包括包含一個(gè)或多個(gè)程序的機(jī)器可讀介質(zhì)，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各 實(shí)施例。例如，當(dāng)裝置500被配置為實(shí)現(xiàn)方法400的一個(gè)或多個(gè)步驟時(shí)，機(jī)器可讀介質(zhì)可以 包含程序，該程序被配置為預(yù)測每個(gè)無線服務(wù)提供商在給定未來時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用； 確定每個(gè)無線服務(wù)提供商在給定時(shí)間窗口內(nèi)將具有的過量頻譜(如果有）；以及從具有過量 頻譜的無線服務(wù)提供商處，將過量頻譜分配給那些在給定時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用超過已分 配頻譜容量的無線服務(wù)提供商。
[0039] 機(jī)器可讀介質(zhì)可以是可記錄介質(zhì)(例如，軟盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器、諸如可移動(dòng)介質(zhì)550 之類的光盤，或者存儲(chǔ)卡)，或者可以是傳輸介質(zhì)(例如，包括光纖、萬維網(wǎng)、電纜的網(wǎng)絡(luò)，或 者使用時(shí)分多址、碼分多址的無線信道，或者其它射頻信道)?？梢允褂萌魏我阎蜷_發(fā)的 可以存儲(chǔ)適合于與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一起使用的信息的介質(zhì)。
[0040] 處理器設(shè)備520可以被配置為實(shí)現(xiàn)在此公開的方法、步驟和功能。存儲(chǔ)器530可 以是分布式或本地的，處理器設(shè)備520可以是分布式或單獨(dú)的。存儲(chǔ)器530可以實(shí)現(xiàn)為電、 磁或光存儲(chǔ)器，或者實(shí)現(xiàn)為這些或其它類型存儲(chǔ)器件的任意組合。此外，術(shù)語"存儲(chǔ)器"應(yīng) 該被足夠廣泛地解釋，以便包含任何能夠從處理器設(shè)備520訪問的可尋址空間中的地址讀 取或?qū)懭肫渲械男畔?。使用該定義，網(wǎng)絡(luò)上可通過網(wǎng)絡(luò)接口 525訪問的信息仍在存儲(chǔ)器530 中，因?yàn)樘幚砥髟O(shè)備520可以從網(wǎng)絡(luò)取回該信息。應(yīng)該注意，構(gòu)成處理器設(shè)備520的每個(gè)分 布式處理器通常包含它自己的可尋址存儲(chǔ)空間。還應(yīng)注意，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510的部分或全部 可以結(jié)合到專用或通用集成電路中。
[0041] 可選顯示器540是適合于與裝置500的個(gè)人用戶交互的任何類型的顯示器。通常， 顯示器540是計(jì)算機(jī)顯示器或其它類似的顯示器。
[〇〇42] 盡管在此描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于這些精確 的實(shí)施例，并且在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以做出各種 其它更改和修改。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于在托管多個(gè)無線服務(wù)提供商的無線網(wǎng)絡(luò)云中實(shí)現(xiàn)頻譜共享的方法，所述方 法包括以下步驟： 預(yù)測每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在給定未來時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用； 在每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)具有過量頻譜的情況下，確定每個(gè) 所述無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)將具有的過量頻譜；以及 從具有所述過量頻譜的所述無線服務(wù)提供商處，將所述過量頻譜分配給那些在所述給 定時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用將超過已分配頻譜容量的無線服務(wù)提供商。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟： 確定每個(gè)所述無線服務(wù)提供商的當(dāng)前頻譜使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述無線服務(wù)提供商中的給定無線服務(wù)提供商的所述 當(dāng)前頻譜使用是所述給定無線服務(wù)提供商的用戶的當(dāng)前頻譜使用總和。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟： 維護(hù)每個(gè)所述無線服務(wù)提供商的頻譜使用歷史。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基于每個(gè)所述無線服務(wù)提供商的頻譜使用歷史，預(yù)測 每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在所述給定未來時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述無線服務(wù)提供商中的給定無線服務(wù)提供商在所述 給定時(shí)間窗口內(nèi)的所述過量頻譜是所述給定無線服務(wù)提供商的已分配頻譜容量減去所述 給定無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)的預(yù)測頻譜使用。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述過量頻譜的分配基于i)每個(gè)所述無線服務(wù)提供商 在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)的預(yù)測頻譜使用，以及ii)每個(gè)所述無線服務(wù)提供商被確定為在所 述給定時(shí)間窗口內(nèi)所具有的過量頻譜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述過量頻譜的分配還基于優(yōu)選頻帶。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述過量頻譜的分配還基于所述無線服務(wù)提供商中的 給定無線服務(wù)提供商優(yōu)選從所述無線服務(wù)提供商中的哪些無線服務(wù)提供商接收分配。
10. -種用于在托管多個(gè)無線服務(wù)提供商的無線網(wǎng)絡(luò)云中實(shí)現(xiàn)頻譜共享的系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括： 資源管理模塊，其與每個(gè)所述無線服務(wù)提供商關(guān)聯(lián)，所述資源管理模塊被配置為：（a) 預(yù)測每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在給定未來時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜使用，以及（b)在每個(gè)所述無 線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)具有過量頻譜的情況下，確定每個(gè)所述無線服務(wù)提供 商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)將具有的過量頻譜；以及 資源代理模塊，其與所述資源管理模塊對(duì)接，所述資源代理模塊被配置為從具有所述 過量頻譜的所述無線服務(wù)提供商處，將所述過量頻譜分配給那些在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)的 頻譜使用將超過已分配頻譜容量的無線服務(wù)提供商。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述資源管理模塊還被配置為：（c)確定每個(gè)所述無 線服務(wù)提供商的當(dāng)前頻譜使用。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述無線服務(wù)提供商中的給定無線服務(wù)提供商的所 述當(dāng)前頻譜使用是所述給定無線服務(wù)提供商的用戶的當(dāng)前頻譜使用總和。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述資源管理模塊還被配置為：（d)維護(hù)每個(gè)所述無 線服務(wù)提供商的頻譜使用歷史。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述資源管理模塊被配置為基于每個(gè)所述無線服務(wù) 提供商的頻譜使用歷史，預(yù)測每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在所述給定未來時(shí)間窗口內(nèi)的頻譜 使用。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述資源代理模塊被配置為基于以下項(xiàng)分配所述過 量頻譜i)每個(gè)所述無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)的預(yù)測頻譜使用，以及ii)每個(gè) 所述無線服務(wù)提供商被確定為在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)所具有的過量頻譜。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述資源代理模塊被配置為基于優(yōu)選頻帶分配所述 過量頻譜。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述資源代理模塊被配置為基于所述無線服務(wù)提供 商中的給定無線服務(wù)提供商優(yōu)選從所述無線服務(wù)提供商中的哪些無線服務(wù)提供商接收分 配，分配所述過量頻譜。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述無線服務(wù)提供商中的給定無線服務(wù)提供商在所 述給定時(shí)間窗口內(nèi)的所述過量頻譜是所述給定無線服務(wù)提供商的已分配頻譜容量減去所 述給定無線服務(wù)提供商在所述給定時(shí)間窗口內(nèi)的預(yù)測頻譜使用。
【文檔編號(hào)】H04W16/14GK104105102SQ201410133497
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月10日
【發(fā)明者】D·阿格拉瓦爾, D·C·維爾馬, M·扎菲爾 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司