特許 6476463 無線スペクトルの反復的公平チャネル配置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6476463

(24)【登録日】2019年2月15日

(45)【発行日】2019年3月6日

(54)【発明の名称】無線スペクトルの反復的公平チャネル配置

(51)【国際特許分類】

   H04W 72/10 20090101AFI20190225BHJP

   H04W 16/14 20090101ALI20190225BHJP

【ＦＩ】

   H04W72/10

   H04W16/14

【請求項の数】14

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-180329(P2014-180329)

(22)【出願日】2014年9月4日

(65)【公開番号】特開2015-56898(P2015-56898A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2017年6月5日

(31)【優先権主張番号】14/027,092

(32)【優先日】2013年9月13日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】318012780

【氏名又は名称】富士通コネクテッドテクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113608

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100105407

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100175190

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 裕明

(72)【発明者】

【氏名】ファルハーディー・ゴルナズ

(72)【発明者】

【氏名】カリル・カリム

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 章

【審査官】 石井 則之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１０９４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１２０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２１６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０９９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０８７７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４−７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反復的公平チャネル配置のための方法であって、
ある位置で利用可能なＫ個の無線チャネルについてのチャネル情報を受信するステップであって、Ｋは１以上である、ステップと、
前記位置で動作するＮ個のアクセスポイントについてのネットワーク情報を受信するステップであって、前記ネットワーク情報は、前記Ｎ個のアクセスポイント内のアクセスポイントの近隣対の間の干渉を決定し、Ｎは１以上の整数である、ステップと、
第１の無線チャネルを含む前記Ｋ個の無線チャネルの各々について、
前記Ｎ個のアクセスポイントから選択された第１のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置するステップであって、前記第１のアクセスポイントは、最小重み係数を有し優先的に選択される、ステップと、
前記Ｎ個のアクセスポイントから選択され前記第１のアクセスポイントと干渉しない他のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置するステップであって、前記他のアクセスポイントは、最小重み係数を有し優先的に選択される、ステップと、
を有し、
重み係数は、前記Ｋ個の無線チャネルをアクセスポイントに配置するときの公平性の指標を示し、前記第１の無線チャネルを配置するステップは、アクセスポイントの前記近隣対の各々に配置される無線チャネルの直交性を維持し、
前記他のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置するステップは、
前記第１のアクセスポイントと干渉しないアクセスポイントの集合を定めるステップと、
前記集合内の全てのアクセスポイントが互いに干渉しないとき、
前記集合内のアクセスポイントの各々を選択して、前記第１のアクセスポイントと対にするステップと、
前記集合内の少なくとも幾つかのアクセスポイントが互いに干渉するとき、
第２のアクセスポイントの最小重み係数に基づき、前記集合から前記第２のアクセスポイントを選択して、前記第１のアクセスポイントと対にするステップと、
を有する、
方法。

【請求項2】

前記ネットワーク情報は、前記Ｎ個のアクセスポイントの各々について、無線アクセス技術の種類と、ネットワーク負荷と、のうちの少なくとも１つを示す、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置するステップは、
第１の複数のアクセスポイントが同一の最小重み係数を共有するとき、前記第１の複数のアクセスポイントから前記第１のアクセスポイントをランダムに選択するステップ、
を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記集合内の第２の複数のアクセスポイントが前記最小重み係数を共有するとき、前記他のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置するステップは、
前記第２の複数のアクセスポイントが互いに干渉しないとき、
前記集合から、前記第２の複数のアクセスポイントの各々を選択して、前記第１のアクセスポイントと対にするステップと、
前記第２の複数のアクセスポイントのうちの少なくとも幾つかが互いに干渉するとき、
前記第１の無線チャネルに割り当てるためにアクセスポイントの再利用対の集合を定めるステップであって、アクセスポイントの各再利用対のうちの少なくとも一方は、前記アクセスポイントの前記集合に含まれる、ステップと、
アクセスポイントの各再利用対に渡り合計された最小重み係数に基づき、前記アクセスポイントの再利用対の集合から、アクセスポイントの再利用対を選択するステップと、
を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記アクセスポイントの再利用対の集合内の複数のアクセスポイントの再利用対が同じ最小重み係数合計を共有するとき、前記複数のアクセスポイントの再利用対からアクセスポイントの再利用対を選択するステップは、
前記複数のアクセスポイントの再利用対からアクセスポイントの再利用対をランダムに選択するステップ、
を有する、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記アクセスポイントの集合内の第３の複数のアクセスポイントが最小重み係数を共有するとき、前記集合から前記第２のアクセスポイントを選択するステップは、
前記第３の複数のアクセスポイントから前記第２のアクセスポイントをランダムに選択するステップ、
を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

最大数のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置した後に、前記Ｎ個のアクセスポイントの各々について、前記重み係数を更新するステップと、
前記Ｎ個のアクセスポイントの中からの選択から、最大数のチャネルを既に配置されたアクセスポイントを除外するステップと、
を更に有する請求項１に記載の方法。

【請求項8】

非一時的コンピュータ可読媒体と、
前記コンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータ実行可能命令と、
を有し、前記命令は、プロセッサにより可読であり、実行されると、前記プロセッサに、
ある位置で利用可能なＫ個の無線チャネルについてのチャネル情報を受信するステップであって、Ｋは１以上である、ステップと、
前記位置で動作するＮ個のアクセスポイントについてのネットワーク情報を受信するステップであって、前記ネットワーク情報は、前記Ｎ個のアクセスポイント内のアクセスポイントの近隣対の間の干渉を決定し、Ｎは１以上の整数である、ステップと、
第１の無線チャネルを含む前記Ｋ個の無線チャネルの各々について、
前記Ｎ個のアクセスポイントから選択された第１のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置するステップであって、前記第１のアクセスポイントは、最小重み係数を有し優先的に選択される、ステップと、
前記Ｎ個のアクセスポイントから選択され前記第１のアクセスポイントと干渉しない他のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置するステップであって、前記他のアクセスポイントは、最小重み係数を有し優先的に選択される、ステップと、
を生じさせ、
重み係数は、前記Ｋ個の無線チャネルをアクセスポイントに配置するときの公平性の指標を示し、前記第１の無線チャネルを配置するステップは、アクセスポイントの前記近隣対の各々に配置される無線チャネルの直交性を維持し、
前記他のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置する命令は、
前記第１のアクセスポイントと干渉しないアクセスポイントの集合を定めるステップと、
前記集合内の全てのアクセスポイントが互いに干渉しないとき、
前記集合内のアクセスポイントの各々を選択して、前記第１のアクセスポイントと対にする命令と、
前記集合内の少なくとも幾つかのアクセスポイントが互いに干渉するとき、
第２のアクセスポイントの最小重み係数に基づき、前記集合から前記第２のアクセスポイントを選択して、前記第１のアクセスポイントと対にする命令と、
を有する、
管理システム。

【請求項9】

前記ネットワーク情報は、前記Ｎ個のアクセスポイントの各々について、無線アクセス技術の種類と、ネットワーク負荷と、のうちの少なくとも１つを示す、請求項８に記載の管理システム。

【請求項10】

前記第１のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置する命令は、
第１の複数のアクセスポイントが同一の最小重み係数を共有するとき、前記第１の複数のアクセスポイントから前記第１のアクセスポイントをランダムに選択する命令、
を有する、請求項８に記載の管理システム。

【請求項11】

前記集合内の第２の複数のアクセスポイントが前記最小重み係数を共有するとき、前記他のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置する命令は、
前記第２の複数のアクセスポイントが互いに干渉しないとき、
前記集合から、前記第２の複数のアクセスポイントの各々を選択して、前記第１のアクセスポイントと対にする命令と、
前記第２の複数のアクセスポイントのうちの少なくとも幾つかが互いに干渉するとき、
前記第１の無線チャネルに割り当てるためにアクセスポイントの再利用対の集合を定める命令であって、アクセスポイントの各再利用対のうちの少なくとも一方は、前記アクセスポイントの前記集合に含まれる、命令と、
アクセスポイントの各再利用対に渡り合計された最小重み係数に基づき、前記アクセスポイントの再利用対の集合から、アクセスポイントの再利用対を選択する命令と、
を有する、請求項８に記載の管理システム。

【請求項12】

前記アクセスポイントの再利用対の集合内の複数のアクセスポイントの再利用対が同じ最小重み係数合計を共有するとき、前記複数のアクセスポイントの再利用対からアクセスポイントの再利用対を選択する命令は、
前記複数のアクセスポイントの再利用対からアクセスポイントの再利用対をランダムに選択する命令、
を有する、請求項１１に記載の管理システム。

【請求項13】

前記アクセスポイントの集合内の第３の複数のアクセスポイントが最小重み係数を共有するとき、前記集合から前記第２のアクセスポイントを選択する命令は、
前記第３の複数のアクセスポイントから前記第２のアクセスポイントをランダムに選択する命令、
を有する、請求項８に記載の管理システム。

【請求項14】

最大数のアクセスポイントに前記第１の無線チャネルを配置した後に、前記Ｎ個のアクセスポイントの各々について、前記重み係数を更新する命令と、
前記Ｎ個のアクセスポイントの中からの選択から、最大数のチャネルを既に配置されたアクセスポイントを除外する命令と、
を更に有する請求項８に記載の管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、通信ネットワークに関し、特に無線スペクトルの反復的公平チャネル配置に関する。

【背景技術】

【0002】

無線ネットワークの数及び種類が増大し、それにより伝達される通信の量が増加するにつれ、異なる無線アクセス技術、電力制限、周波数制限及び他の相違を有する無線ネットワークを含むネットワークを管理することが次第に望ましくなっている。このような異種ネットワークの管理は、無線スペクトルの限られた可用性により次第に複雑になっている。

【0003】

異なる無線ネットワークの共存を管理するために幾つかの解決策が提供されているが、干渉を回避しながらスペクトル再利用及びスペクトル利用を最大化することは依然として課題である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、反復的公平チャネル配置のための方法及びシステムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一態様では、反復的公平チャネル配置のための開示の方法は、ある位置で利用可能なＫ個の無線チャネルのチャネル情報を受信するステップと、前記位置で動作するＮ個の無線ネットワークのネットワーク情報を受信するステップであって、前記ネットワーク情報は、Ｎ個の無線ネットワークのうち近隣ネットワーク対間の干渉を記述する、ステップと、を有する。方法は、第１のチャネルを含む前記Ｋ個の無線チャネルの各々について、前記Ｎ個の無線ネットワークから選択された第１のネットワークに前記第１のチャネルを配置するステップと、前記第１のチャネルと干渉しない、前記Ｎ個の無線ネットワークから選択された他のネットワークに前記第１のチャネルを配置するステップと、を有しても良い。前記第１のネットワークは、最小重み係数を有し優先的に選択されても良い。前記他のネットワークは、より小さい重み係数を有し優先的に選択されても良い。第１の無線ネットワークの重み係数は、前記第１の無線ネットワークに前記Ｋ個の無線チャネルを配置するときに、公平性の指標を示しても良い。前記第１のチャネルを配置するステップは、近隣ネットワーク対の各々に配置される無線チャネルの直交性を維持しても良い。

【0006】

反復的公平チャネル配置のための追加の開示の態様は、非一時的コンピュータ可読媒体を有する製造品、及び前記コンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。更なる態様は、メモリと、前記メモリに結合されるプロセッサと、ネットワークインタフェースと、前記メモリに格納されたコンピュータ実行可能命令とを有する反復的公平チャネル配置のための管理システムを有する。

【0007】

実施形態の目的及び利点が理解され、少なくとも特に特許請求の範囲で指摘された要素、特徴及び組合せを用いて達成されるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本発明並びに利点のより完全な理解のため、添付の図と共に以下の説明を参照する。

【図1】反復的公平チャネル配置のためのネットワークの一実施形態の選択された要素のブロック図である。

【図2】反復的公平チャネル配置のための管理システムの一実施形態の選択された要素のブロック図である。

【図3】反復的公平チャネル配置のためのフレームワークの一実施形態の選択された要素のブロック図である。

【図4】反復的公平チャネル配置のための方法の一実施形態の選択された要素を示すフローチャートである。

【図5】反復的公平チャネル配置のための干渉グラフの一実施形態の選択された要素のブロック図である。

【図6A】従来の着色された干渉グラフの一実施形態の選択された要素の図である。

【図6B】反復的公平チャネル配置を用いた着色された干渉グラフの一実施形態の選択された要素のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

スペクトルは、無線搬送波の重要な物資である。特に、モバイル装置の急増及びデータトラックの指数関数的成長に伴い、スペクトルの需要が伸びている。

【0010】

しかしながら、新しい追加スペクトルは、小さすぎ、現在割り当てられたスペクトルの再構成のためのコスト及びスケジュールでは遅すぎる。一方では、各ネットワークは、全ての利用可能リソースにアクセスすることが望ましい。他方では、同じリソースが互いに近傍にある特定のネットワークに割り当てられると、高レベルの輻輳が生じ、したがって性能劣化をもたらす。利用可能スペクトルの益々の不足、それと共に未認可帯域（例えば、ＩＳＭ対域内のＷｉ−Ｆｉネットワーク及び／又はＴＶ対域内の空白チャネル）若しくはスモールセル（例えば、ＬＴＥ技術に基づく）へのデータトラフィックのオフロードへの益々の依存は、干渉を回避しながらスペクトル利用を増大するために、効率的なチャネル配置を要求する。

【0011】

従来のグラフ着色アルゴリズムは、多くのアプリケーション（例えば、無線ネットワークにおけるチャネル配置）でリソース割り当てのために用いられている。通常、無線ネットワークは、ノードにより表されるネットワークを有し、ノードの対の間のエッジが該ノードの対により表されるネットワークが干渉することを示すグラフとして表現できる。各チャネルは、ノードの色（又はパターン）により表され、ノード当たりのエッジ数は「ノード階級」として表される。欲張りグラフ着色アルゴリズムと称される特定のアルゴリズムは、特定順序のノードを検討し、該順序に基づき選択された各ノードに、近隣ネットワークにより用いられていない最小利用可能色を配置する。特定の場合には、所望により又は必要に応じて、未使用の色が追加されても良い。結果として生じる着色の品質は、使用される色の数の観点から、用いられる順序付けの種類に依存し得る。順序付けのある種類は、最小色数（グラフの「彩色数」としても知られる）を有する欲張り着色をもたらし得る。しかしながら、最適グラフ着色は、計算上困難である。また、欲張りグラフ着色アルゴリズムは、所与の順序の任意の品質に限られてしまい、異なる種類の順序付け経験則が用いられている。知られている欲張りグラフ着色アルゴリズムは、（十分な色が存在すると仮定して）直交配置を達成できる。このようなアルゴリズムは、利用可能チャネルの利用を増大できない。

【0012】

本願明細書に更に詳細に記載するように、可能な限り多くのネットワーク内でチャネルを再利用しながら、利用可能チャネルの公平な分け前を各ネットワークに割り当てる反復的公平チャネル配置アルゴリズムが開示される。本願明細書に開示の反復的公平チャネル配置アルゴリズムは、可能なときは常に、１より多いチャネルを各ネットワークに割り当てることによりスペクトル利用を増大するために、チャネルを集約／結合する種々の既存の及び／又は新規な無線アクセス技術の能力を十分に生かすことができる。

【0013】

以下の説明では、開示の主題の議論を容易にするために例として詳細事項が説明される。しかしながら、当業者には、開示の実施形態が例示であること及び全ての可能な実施形態を網羅するものではないことが明らかである。

【0014】

特定の実施形態及びそれらの利点は、図１乃至図６Ｂを参照することにより良好に理解される。図中の同様の番号は同様の及び対応する部分を示すために用いられている。

【0015】

図を参照すると、図１は、本開示の特定の実施形態による、反復的公平チャネル配置のためのネットワーク１００の一実施形態の選択された要素を示すブロック図である。幾つかの実施形態では、ネットワーク１００は、無線ネットワーク１０２、ユーザ機器１０４、及び無線ネットワーク１０２に通信可能に結合される管理システム２００を有しても良い。図１に示すように、管理システム２００は、例えばガルバニック及び／又は光媒体（図示しない）を用いて無線ネットワーク１０２と固定通信中であっても良い。無線ネットワーク１０２は、また、ユーザ機器１０４による無線ネットワーク１０２を介した通信を可能にするため、ユーザ機器１０４によるネットワークアクセスを可能にする無線信号を提供しても良い。本願明細書に記載するように、管理システム２００は、各無線ネットワーク１０２に干渉を回避しながらスペクトル利用を増大させる反復的公平チャネル配置アルゴリズムを実施するよう構成されても良い。

【0016】

幾つかの実施形態では、無線ネットワーク１０２は、通信ネットワークへのアクセスポイントであっても良い。アクセスポイントは、ユーザ機器１０４に通信ネットワークを介した通信を可能にするよう構成される。幾つかの実施形態では、各無線ネットワーク１０２は、他の無線ネットワーク１０２と実質的に同じスペクトル帯域を共有し、一方で異なる無線アクセス技術（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．２２、ＬＴＥ、等）で動作する可能性がある。さらに、各無線ネットワーク１０２は、異なる事業者により所有され及び／又は運営されても良い。例えば、システム１００は、２つのＬＴＥ送信塔及び２つの８０２．２２無線アクセスポイントを含む４つの無線ネットワーク１０２を有しても良い。同一の又は代替の構成で、システム１００は、本開示の範囲から逸脱することなく、より多くの、より少ない、又は異なる構成の無線ネットワーク１０２及び管理システム２００を有しても良い。

【0017】

幾つかの実施形態では、ユーザ機器１０４は、無線ネットワーク１０２のうちのいずれか又は全部を介して通信する及び／又は通信を実現するよう構成される電子装置及び／又は複数の電子装置の組合せであっても良い。例えば、ユーザ機器１０４は、セルラ電話機、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、他のユーザ機器１０４のネットワーク、及び／又は無線ネットワーク１０２を介してデータを送信及び／又は受信するよう構成され得る他の適切な電子装置であっても良い。

【0018】

動作中、ネットワーク１００は、Ｎ個の無線ネットワーク１０２を有する領域内に位置しても良い。このようなトポロジは、Ｎ個のノード（各ネットワークはノードにより表される）とＥ個のエッジとを有するグラフＧにより表される。ネットワークｉ及びｊが互いに干渉範囲内にある場合、ｅ＿｛ｉｊ｝＝１のとき、グラフ内のｉ及びｊの間にはエッジｅが存在する。また、Ｋ個のチャネルがＮ個の無線ネットワークに利用可能であり、これらのチャネルは所謂、工業・科学・医療（industrial, scientific, and medical：ＩＳＭ）帯域であり、及び／又は空白テレビジョン帯域のチャネル、及び／又は別の帯域のチャネルであっても良い。各チャネルは、帯域幅ｗ（ＭＨｚ）に関連付けられても良い。チャネル配置の主な目標は、近隣ネットワークが異なるチャネルを配置されるよう、Ｋ個のチャネルをＮ個の無線ネットワークに配置することである。これは、近隣ノードが異なる色を有する適正グラフ着色により表される。グラフ着色では、アルゴリズムの品質は、グラフを着色するために用いられる最小色数に基づき評価できる。しかしながら、より複雑なグラフの彩色数を計算することは困難であり、非決定性多項式時間（non−deterministic polynomial−time：ＮＰ）の難問を表す。前述のように、従来の欲張り着色アルゴリズムは、ノードが着色される順序（つまり、グラフの順序付け）に依存するので、例えば使用する色の最小数の点で、最適な及び／又は所望の着色結果を達成できなかった。

【0019】

しかしながら、式（１）により、彩色数χは上限が定められることが分かる。

【0020】

χ≦∂＋１ 式（１）
式（１）では、∂は最小ノード階級を示す。したがって、∂＋１より多いＫ個の色（チャネルを表す）で、各ネットワークは、グラフノードの任意の順序付けを用いて少なくとも１つの色を得る。

【0021】

本開示では、利用可能チャネル数は、上限∂＋１に適合すると仮定する。さらに、本願明細書に開示の方法及びアルゴリズムは、可能な限り多くのネットワークにおいて利用可能なチャネルを再利用し、複数のネットワークに渡り公平な割り当てを維持しながら、１より多いチャネルをノードに割り当てることができる。グラフの実際の彩色数χがＫ以下であるとき、本願明細書に開示の方法及びアルゴリズムは、ネットワークの所与の順序付けを用いて、従来の欲張りグラフ着色アルゴリズムと比べてスペクトル利用の向上を達成できる。さらに、本願明細書に開示の方法及びアルゴリズムは、利用可能チャネル数が全てのネットワークへの完全な直交チャネル割り当てに十分ではない場合にまで、拡張できる。このような場合には、干渉グラフで最大ノード階級を有するネットワークが検討され、このようなネットワークの最遠の近隣を有するエッジは除去され得る（つまり、同じチャネルが、最も弱い干渉レベルを有する最遠のネットワークに配置され得る）。この手順は、利用可能チャネル数が直交チャネル配置のために十分になるまで、繰り返されても良い。

【0022】

本願明細書に開示のように、公平割り当てを達成し且つ利用可能スペクトルの利用を増大しながら直交チャネルを配置する反復的公平チャネル配置のための方法及びアルゴリズムが提示される。一実施形態では、最小重み係数ｗ＿ｆから開始してチャネルをネットワークに配置し、より小さい重み係数を有するネットワークにより高い優先度を与えて、可能な限り多くのネットワークにおいて同じチャネルを再利用する第１のアルゴリズムが開示される。第１のアルゴリズムは、複数のネットワークが同じ重み係数を有するとき、ランダムに関係をタイブレイクする（break ties）。幾つかの実施形態では、チャネル再利用を決定する第２のアルゴリズムが用いられても良い。留意すべきことに、重み係数ｗ＿ｆは、各ネットワークの公平の指標を反映しても良い。各ネットワークについて位置情報のみがアルゴリズムを実行する管理システムで利用可能なとき、重み係数ｗ＿ｆは、ネットワークに配置されるチャネルの数であっても良い。追加情報（例えば、ネットワーク負荷）が分かるとき、重み係数ｗ＿ｆは、より大きな負荷を有するがより少ない配置されたチャネル数を有するネットワークが、より高い優先度を受けるように定められても良い（例えば、重み係数は、配置チャネル数をネットワーク負荷で除算したものとして定められても良い）。

【0023】

図２を参照すると、ブロック図は、本開示による反復的公平チャネル配置のための管理システム２００の一実施形態の選択された要素を示す。図２に示す実施形態では、管理システム２００は、共有バス２０２を介して集合的に記憶媒体２１０として識別される記憶媒体に結合されるプロセッサ２０１を有する。

【0024】

図２に示すように、管理システム２００は、管理システム２００を、ネットワーク１００の部分のような、無線ネットワーク１０２（図１参照）を含むネットワークに接続するネットワークアダプタ２２０を更に有する。

【0025】

図２では、記憶媒体２１０は、永続的及び揮発性媒体、固定及び取り外し可能媒体、磁気及び半導体媒体を含み得る。記憶媒体２１０は、命令、データ、又はそれらの両方を格納するよう動作する。図示の記憶媒体２１０は、命令のセット又はシーケンス２２４、つまりオペレーティングシステム２及び反復的公平チャネル配置２１４を有する。

【0026】

オペレーティングシステム２１２は、ＵＮＩＸ(登録商標)又はＵＮＩＸに類似するオペレーティングシステム、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ファミリオペレーティングシステム、又は別の適切なオペレーティングシステムであっても良い。命令２２４は、完全に又は少なくとも部分的に、その実行中にプロセッサ２０１内に存在しても良い。さらに留意すべきことに、プロセッサ２０１は、命令２２４を共有バス２０２を介して記憶媒体２１０から受信するよう構成されても良い。本願明細書に記載のように、反復的公平チャネル配置２１４は、本開示に従う種々のアルゴリズムを実施するための命令及び／又はコードを表し得る。

【0027】

図３を参照すると、ブロック図は、本開示による反復的公平チャネル配置のためのフレームワーク３００の一実施形態の選択された要素を示す。図示のように、フレームワーク３００は、本願明細書に開示のように、反復的公平チャネル配置に関連する情報（つまり、データ）と処理との間の関係を記載する。留意すべきことに、フレームワーク３００は、管理システム２００により実施される機能、特に反復的公平チャネル配置２１４（図２を参照）を表しても良い。

【0028】

図３のフレームワーク３００では、チャネル情報３１０は、Ｎ個のネットワークが動作する位置におけるＫ個の利用可能無線チャネルについて受信されても良い。チャネル情報３１０は、帯域幅、スペクトル帯域、電力レベル、規制面の制約などのようなＫ個の無線チャネルについての種々の属性及び制約を含んでも良い。干渉グラフ３１２は、Ｎ個の無線ネットワークを記載するグラフ構造を表し、位置情報、無線ネットワークの種類、個々のネットワーク間の干渉、等に基づいても良い。留意すべきことに、幾つかの実施形態では、干渉グラフ３１２を生成するための情報は、完成した干渉グラフの代わりに、受信されても良い（図３に示さない）。チャネル情報３１０及び干渉グラフ３１２は、チャネル配置アルゴリズム３１４への入力を表しても良い。チャネル配置アルゴリズム３１４は、図４を参照して更に詳述するように、反復的公平チャネル配置のための種々のアルゴリズム、手順、方法、等を実施しても良い。次に、チャネル配置アルゴリズム３１４の出力として、チャネル配置３１６が、干渉グラフ３１２の着色（つまり、チャネル集団又は配置）を表し得る。したがって、Ｋ個の無線チャネルがＮ個の無線ネットワークに配置される。

【0029】

図４を参照すると、反復的公平チャネル配置のための方法４００の一実施形態の選択された要素のブロック図がフローチャート形式で示される。上述のように、方法４００は、Ｎ個の無線ネットワークがＫ個の無線チャネルを割り当てられる位置で用いられても良い。方法４００は、管理システム２００により実行されても良く、反復的公平チャネル配置２１４（図１及び２を参照）により実行される動作を表しても良い。留意すべきことに、方法４００に示した特定の動作は、必要に応じて再配置され又は省略されても良い。

【0030】

方法４００は、干渉グラフＧを受信し、及び全てのネットワークの重み係数ｗ＿ｆ＝０及びチャネルカウントｋ＝１に初期化することにより開始し得る（動作４０２）。干渉グラフＧは、図３の干渉グラフ３１２の一例を表し得る。次に、方法４００は、１からｋまでｋ回繰り返すループに入り、ｋ≦１か否かを決定しても良い（動作４０４）。動作４０４の結果がＮＯのとき、方法４００は終了する（動作４１４）。動作４０４の結果がＹＥＳのとき、チャネルｋは、重み係数ｗ＿ｆの最小値を有するネットワークｕに配置されても良い（動作４０６）。その他の場合、チャネルｋはランダムに配置されても良い。重み係数ｗ＿ｆの最小値を有するネットワークが利用可能でないとき、例えば複数のネットワークが重み係数ｗ＿ｆの値において同じ（ｔｉｅ、タイである）とき、チャネルｋはランダムに配置されても良い。次に、チャネルｋは、より小さな重み係数ｗ＿ｆを有するネットワークを優先しながら、ネットワークｕと干渉せずに、可能な限り多くのネットワークに配置されても良い（動作４０８）。

【0031】

一実施形態では、動作４０８を実施する第１のアルゴリズムは、Ｒ_ｕをネットワークｕの全ての再利用ネットワークの集合（つまり、エッジを共有しない且つネットワークｕと干渉しない全てのネットワーク）として定めるために第１の定義を適用し、次にチャネルｋをＲ_ｕ内の全てのネットワークに配置しても良い。第１の定義の適用が可能でない場合（つまり、Ｒ_ｕ内の少なくとも２つのネットワークがエッジを共有するとき）、Ｓ_ｒｕを、Ｒ_ｕの部分集合として、重み係数ｗ＿ｆの最小値を有するネットワークの集合として、定めるために第２の定義が適用され、次にチャネルｋをＳ_ｒｕ内の全てのネットワークに配置しても良い。

【0032】

第２の定義の適用が可能でない場合（つまり、Ｓ_ｒｕ内の少なくとも２つのネットワークがエッジを共有するとき）、Ｒ_ｓは、Ｓ_ｒｕ内の少なくとも１つのネットワークを有するＲ_ｕ内の非干渉ネットワークの全ての可能な対から構築されても良く、次に、チャネルｋをＳ_ｒｕ内の可能な限り多くの分離したネットワーク対に配置しても良い。２つのネットワーク対は、干渉グラフＧ内の４個の対応するノードのいずれの間にもエッジが存在しないとき、分離している。２つの対が分離していないとき（つまり、干渉グラフＧ内で少なくとも１つのエッジを共有している）、チャネルｋは、重み係数ｗ＿ｆのより小さな合計値を有するネットワーク対に配置されても良い。その他の場合、重み係数ｗ＿ｆの対合計値が同じ場合に、ランダムな選択が行われても良い。Ｒ_ｓが空のとき（つまり、Ｒ_ｕ内にネットワークの再利用対がない）、チャネルｋはＳ_ｒｕから選択されたネットワークにランダムに割り当てられても良い。再び、先ず重み係数ｗ＿ｆのより小さい値を有するネットワークを選択し、そしてネットワークのランダムな選択で重み係数ｗ＿ｆの値が同じものをタイブレイクすることにより、チャネルｋがＲ_ｕ内の残りのネットワークから更に多くのネットワークに配置され得るか否かの最終チェックが行われても良い。留意すべきことに、第１のアルゴリズムは、Ｏ（ＫＮ^４）により与えられる多項式複雑性を有するが、リソース利用（つまり、チャネルの再利用）の観点では非常に効率が良い。

【0033】

別の実施形態では、動作４０８を実施する第２のアルゴリズムは、Ｒ_ｕをネットワークｕの全ての再利用ネットワークの集合（つまり、エッジを共有しない且つネットワークｕと干渉しない全てのネットワーク）として定めるために第１の定義を適用し、次にチャネルｋをＲ_ｕ内の全てのネットワークに配置しても良い。第１の定義の適用が可能でない場合（つまり、Ｒ_ｕ内の少なくとも２つのネットワークがエッジを共有するとき）、Ｓ_ｒｕを、Ｒ_ｕの部分集合として、重み係数ｗ＿ｆの最小値を有するネットワークの集合として、定めるために第２の定義が適用され、次にチャネルｋをＳ_ｒｕ内の全てのネットワークに配置しても良い。第２の定義の適用が可能でない場合（つまり、Ｓ_ｒｕ内の少なくとも２つのネットワークがエッジを共有するとき）、チャネルｋはＳ_ｒｕからランダムに選択されたネットワークｖに配置されても良い。次に、集合Ｒ_ｕ及びＳ_ｒｕは、グラフＧからノードｖ及びノードｖとのエッジを有する近隣ノードを除去することにより更新されても良い。Ｓ_ｒｕからノードをランダムに選択し及び集合Ｒ_ｕ及びＳ_ｒｕを更新するこの処理は、集合Ｒ_ｕ及びＳ_ｒｕが空になるまで繰り返されても良い。Ｓ_ｒｕが空であるがＲ_ｕが空でないとき、リソースｋは、Ｒ_ｕからｗ＿ｆの最小値を有するとして選択された（又は単一のノードがｗ＿ｆの最小値を有しないとき、ランダムに選択された）ノードｚに配置されても良い。同様に、集合Ｒ_ｕは、グラフＧからノードｚ及びノードｚとのエッジを有する近隣ノードを除去することにより更新されても良い。Ｒ_ｕからノードをランダムに選択し及び集合Ｒ_ｕを更新するこの処理は、集合Ｒ_ｕが空になるまで繰り返されても良い。留意すべきことに、第２のアルゴリズムは、Ｏ（ＫＮ^２）により与えられる多項式複雑性を有するが、リソース利用（つまり、チャネルの再利用）の観点では第１のアルゴリズムより効率が低い。

【0034】

動作４０８について第１及び第２のアルゴリズムに関し、留意すべきことに、先ず、ネットワークは重み係数ｗ＿ｆの値に基づき配置のために選択される。複数の選択肢があるとき、重み係数ｗ＿ｆの値が同じものは、ノード階級に基づきタイブレイクされるか、又は単にランダム選択による。最大ノード階級に基づくタイブレイクは、多数の近隣を有するほど再利用の機会が少なくなるので、スペクトル利用を犠牲にし得る。他方で、小さいノード階級に基づくタイブレイクは、大きなスペクトル利用をもたらす。しかしながら、小さなノード階級は、幾つかのネットワークに（決定論的）優先度を与えることにより公平性を相殺し得る。ランダム選択では、全てのネットワークはチャネル配置を得る等しい機会を有し、公平性−利用のトレードオフを平衡させる。

【0035】

方法４００を続けると、チャネル配置及び干渉グラフは更新される（動作４１０）。動作４１０で、重み係数ｗ＿ｆは、動作４０８の結果に基づき全てのネットワークについて更新されても良い。さらに、例えば所与の種類の無線アクセス技術のチャネル集約限界に基づき、割り当てチャネル数が最大値に達した特定のネットワークは、干渉グラフＧから除去されても良い。次に、チャネルカウントｋはインクリメントされ（動作４１２）、方法４００は動作４０４にループバックしても良い。

【0036】

図５を参照すると、反復的公平チャネル配置の干渉グラフ５００の一実施形態の選択された要素が示される。図示のように、干渉グラフ５００は、方法４００（図４を参照）の結果の一例を示し得る。干渉グラフ５００では、ネットワークＮｕの再利用ネットワークはネットワークＮ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４であるが、ネットワークＮｘはネットワークＮｕの再利用ネットワークではない。したがって、Ｒ_ｕ＝｛Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４｝であり、Ｒ_ｕ内のノードの重み係数ｗ＿ｆの値は、例示的な実施形態では集合｛０，０，０，０｝により与えられる。Ｒ_ｕ内のｗ＿ｆの最小値の集合Ｓ_ｒｕは、Ｓ_ｒｕ＝｛Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４｝により与えられる。動作４０８について第１のアルゴリズムに基づき、Ｓ_ｒｕ内の少なくとも１つのネットワークを有するＲ_ｕからのネットワークの再利用対は、集合Ｒ_ｓ＝｛（Ｎ１，Ｎ３）｝により与えられる。次に、チャネルｋは、ネットワークＮｕと同様に、ネットワークＮ１及びＮ３に配置される。動作４０８について第２のアルゴリズムに基づき、チャネルｋは、Ｓ_ｒｕからランダムに選択されたネットワーク、例えばネットワークＮ４に配置される。次に、集合Ｒ_ｕ及びＳ_ｒｕは、Ｎ４及び全てのその近隣（つまり、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３）を除去することにより更新される。したがって、集合Ｒ_ｕ及びＳ_ｒｕは空になり、チャネルｋは任意の他のネットワークで再利用されない。

【0037】

図６Ａ及び６Ｂを参照する。図６Ａは、従来の着色された干渉グラフ６００の一実施形態の選択された要素の図を示す。一方、図６Ｂは、本願明細書に記載の反復的公平チャネル配置を用いて着色された干渉グラフ６０１の一実施形態の選択された要素の図である。図６Ａ及び６Ｂでは、グラフノードの着色は、色（つまり、ノードへのチャネル配置）を表す白黒のパターンとして示される。図６Ａの従来の干渉グラフ６００及び図６Ｂの干渉グラフ６０１は、共に、３個のチャネルを配置された６個のネットワークノードを示す。本願明細書に記載のような反復的公平チャネル配置アルゴリズムを用いて着色が適用され、結果として９ｗの帯域幅利用をもたらす干渉グラフ６０１を、ネットワークの順序付けと共にシーケンシャルなグラフ着色アルゴリズムを用いた従来の干渉グラフ６００と比較すると、干渉グラフ６０１は１５０％の利用可能チャネル利用を達成できることが分かる。さらに、留意すべきことに、干渉グラフ６０１は、複数のネットワークに渡りスペクトル割り当ての公平性を平衡しながら、複数のチャネルを所与のノードに配置できる。

【0038】

以上に開示した主題は、説明のためであり、限定ではないと考えられるべきである。また、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神及び範囲に包含される全ての変更、拡張及び他の実施形態を包含することを意図している。したがって、法により認められる最大範囲まで、本開示の範囲は、特許請求の範囲及びその等価物の最も広い許容可能な解釈により決定されるべきであり、前述の詳細な説明により限定又は制限されるべきではない。

【符号の説明】

【0039】

１００ ネットワーク
１０２ 無線ネットワーク
１０４ ユーザ機器
２００ 管理システム
２２０ ネットワークアダプタ
２０１ プロセッサ
２０２ 共有バス
２１０ 記憶媒体
２１２ ＯＳ
２１４ 反復的公平チャネル配置
２２４ 命令
３１０ チャネル情報
３１２ 干渉グラフ
３１４ チャネル配置アルゴリズム
３１６ チャネル配置
５００、６００、６０１ 干渉グラフ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】