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Smart Solutions for

Dynamic Spectrum Access  


Angesichts der wachsenden Nachfrage nach der begrenzten Ressource des Funkspektrums suchen die Regulierungsbehörden nach immer ausgefeilteren Wegen, um Möglichkeiten zur gemeinsamen Nutzung durch die Nutzer zu finden. Trotz Begriffen wie "Dynamic Shared Access" (DSA) und "Licensed Share Access" (LSA) bleiben die meisten Regulierungsinstrumente, die eingesetzt werden, um einen größeren Zugang zum Spektrum durch gemeinsame Nutzung zu fördern, in erster Linie befehls- und kontrollbasiert. Sie basieren beispielsweise auf der Berechnung der Frequenzverfügbarkeit mit Hilfe von Algorithmen, die auf eng definierten Regeln für die Frequenzplanung basieren. Bei DSA wird eine Datenbank der bestehenden Frequenznutzung verwendet, um zu bestimmen, ob eine bestimmte Frequenz an einem bestimmten Ort verwendet werden kann, basierend auf einer Reihe von vorher festgelegten Kompatibilitätskriterien, die den etablierten Dienst vor Interferenzen schützen sollen. Die Algorithmen können Ausbreitungsberechnungen auf der Grundlage topografischer und geografischer Daten beinhalten, aber selbst die Verwendung solcher Mechanismen liefert kein genaues Bild der gemeinsam genutzten Umgebung aufgrund der Unsicherheiten der Ausbreitungsvorhersage, der Granularität und Genauigkeit der Geländedaten und etwaiger Ungenauigkeiten in der Datenbank der bestehenden Nutzer und Dienste.

 

Kompatibilitätskriterien, die in solchen Berechnungen verwendet werden, beruhen auf einer Annahme über den Dienst, der sich das Spektrum mit dem etablierten Nutzer teilen soll, und diese sind typischerweise in Form von Sendeleistung und belegter Bandbreite definiert. Sie berücksichtigen nicht die Fähigkeit moderner, softwaredefinierter Funkgeräte, Signale zu übertragen, die speziell auf die Umgebung zugeschnitten werden können, in der sie sich befinden, und ihre Spektralbelegung so zu modifizieren, dass sie um alle Signale herum passt, bei denen keine Störungen verursacht werden sollten.

Schwierigkeiten bei den aktuellen Sharing-Mechanismen

Ein Überblick

Während die Nutzung eines belegten Kanals im Vergleich zur Nutzung eines relativ störungsfreien Kanals suboptimal sein kann, zeigt dies die Tatsache, dass es Möglichkeiten für die gemeinsame Nutzung des Spektrums gibt, sogar in bestehenden und stark belegten Bändern, ohne Interferenzen zu verursachen, die die etablierten Nutzer in irgendeiner Weise beeinträchtigen würden, wenn ausreichende Kenntnisse über das gemeinsame System und die Nutzung des etablierten Dienstes bekannt sind.

Darüber hinaus sind alle Ausbreitungsmodelle nur Vorhersagen, und es kann durchaus sein, dass in einigen Gebieten, in denen übervorsichtige Schutzkriterien zur Berechnung der Kompatibilität verwendet wurden, Möglichkeiten zur Nutzung des Spektrums verpasst werden, die durch spezifische lokale Faktoren verursacht werden. Diese können topografisch (z. B. Gebäude, die einen Schatten verursachen, der vom Modell nicht genau erfasst wird), zeitlich (z. B. ein großes Fahrzeug, das in einer Position parkt, die Funksignale blockiert) oder sogar aufgrund von Fehlern bei der Dateneingabe in das Kompatibilitätsmodell (falsche Standorte oder geplante Leistungen, die anstelle der tatsächlich übertragenen Leistung verwendet werden) sein.

Smart Solutions für Spectrum Sharing

Es gibt zwei Stufen des Prozesses, um einen gemeinsamen Zugang zum Spektrum zu ermöglichen und gleichzeitig die Genauigkeit der Kenntnisse über die Funkumgebung zu erhöhen:

Für diese Phase stellen wir unser Monitoring-Tool LS OBSERVER zur Verfügung. Es besteht aus intelligenter Soft- und Hardware, die in der Lage ist, das gesamte Interessenspektrum mit einer ultraschnellen Hochleistungs-Embedded-Receiver-Technologie zu erfassen. LS OBSERVER kann wertvolle Informationen über die Nutzung des Spektrums liefern und bietet mit seinem reichhaltigen Hardware-Portfolio mit festen und mobilen Einheiten eine hohe Flexibilität in der Art und Weise, wie die Daten erfasst werden.

 


Mehr über LS OBSERVER

Für die zweite Stufe hat LS telcom in sein LS OBSERVER-System ein ausgeklügeltes Speicherkonzept eingebaut. Alle Fernüberwachungseinheiten von LS OBSERVER, egal ob stationär, mobil oder portabel, verfügen über einen großen internen Speicherplatz. Dadurch ist die einzelne LS OBSERVER-Einheit in der Lage, den gesamten relevanten Frequenzbereich permanent und rund um die Uhr zu erfassen, ohne dass eine Verbindung zu einem entfernten Server notwendig ist. Alles wird lokal gespeichert und kann später vom Bediener über das Netzwerk oder einen direkten Zugriff heruntergeladen werden. Mit der LS OBSERVER CMS-Software muss der Bediener nicht immer die gesamte Aufzeichnung herunterladen. Dank ausgefeilter Suchfilter kann er nur den Teil herunterladen, den er für seine Analyse benötigt. Weiterhin kann LS OBSERVER automatisch aggregierte oder komprimierte Daten erzeugen, die weniger Speicherplatz benötigen und einfacher zu handhaben sind.

 


Mehr über LS OBSERVER

Die Identifizierung von Möglichkeiten zur gemeinsamen Nutzung könnte daher auf sehr detaillierte Weise durch ein Netzwerk von LS OBSERVER RMUs, idealerweise mobil, erreicht werden, die Daten zur Frequenznutzung sammeln und speichern. Diese Daten können mit Lizenzierungsinformationen (Senderstandorte und -leistungen), Daten von herkömmlichen festen Überwachungsstationen sowie Gelände- und topografischen Daten zusammengeführt werden, um "Heatmaps" der Frequenznutzung zu erstellen.

 

Big Data und Data Mining für den Erfolg von Spectrum Sharing

Die SpectrumMap

Genau das hat LS telcom mit seiner SpectrumMap erreicht. Die SpectrumMap-Software ermöglicht die Eingabe einer Vielzahl unterschiedlicher Datenquellen zur Spektrumsnutzung aus verschiedenen Arten von Sensoren und Detektoren sowie Lizenzdatenbanken und bestehenden Abdeckungskarten.

Als Beispiel für die Art und Weise, wie diese Daten intelligent verarbeitet werden, zeigen Fahrtestdaten tendenziell Signalpegel an bestimmten Punkten auf bestimmten Straßen zu einem bestimmten Zeitpunkt. In Verbindung mit einem geeigneten Ausbreitungsmodell und geografischen und topografischen Daten kann dies jedoch durch intelligente Interpolation zwischen den Messungen zu einer vollständigen Abdeckungskarte erweitert werden. Dies wird in den folgenden Abbildungen veranschaulicht. Dieser Ansatz ist weitaus genauer als eine einfache Interpolation, und je mehr Daten entweder von Fahrversuchen oder aus anderen Quellen eingehen, desto genauer wird die resultierende Karte.


Mehr über SpectrumMap

Die Zusammenführung solcher Daten kann für verschiedenste regulatorische Analysen genutzt werden:

 

  • Identifizierung von ungenutzten Frequenzen oder Bereichen mit Whitespaces
  • Belegung oder Abdeckung einer bestimmten Frequenz
  • Belegung oder Abdeckung einer bestimmten Gruppe von Frequenzen (z. B. die eines bestimmten Mobilfunkbetreibers), um z. B. "Funklöcher" zu identifizieren
  • Vergleichende Abdeckung von Frequenzbändern verschiedener Netze, um zu beurteilen, welches das beste Signal liefert
  • Kanalbelegung oder Kanalauslastung eines Netzwerks
  • Kartierung von WiFi und lizenzfreier Frequenznutzung
  • Aufspüren von unlizenzierter und illegaler Frequenznutzung, z.B:
    - durch Vergleich der Lizenzdatenbank mit den gemessenen Signalen oder
    - durch die Erkennung von Signalen, die den aufgrund der Lizenzparameter vorhergesagten Pegel überschreiten
    - Validierung und Kalibrierung von Versorgungsvorhersagemodellen mit realen Messungen
    - Überprüfung der EM-Umgebung auf mögliche Verstöße gegen EMF-Grenzwerte
    - Vergleich der täglichen oder stündlichen Spektrumsnutzung, um Zeiten des Spitzenbedarfs zu ermitteln

In Shanghai hat das Team von LS telcom die Müllwagen der Stadt mit Sensoren und Rekordern zur HF-Überwachung ausgestattet. Diese Fahrzeuge fahren fast jede Straße in der Stadt ab und liefern so umfangreiche Informationen über die Frequenznutzung, was alle oben genannten Vorteile ermöglicht.

Die Erfassung, Speicherung und Auswertung von Big Data, wie sie in der SpectrumMap von LS telcom implementiert wurde, hat unzählige Anwendungsmöglichkeiten, um das Wissen über die Nutzung des Spektrums zu verbessern und dadurch Möglichkeiten für eine größere gemeinsame Nutzung und eine effizientere Verwendung zu eröffnen, während gleichzeitig etablierte Dienste geschützt und ein- und ausgehende Störungen minimiert werden.

Dynamic Spectrum Access / Whitespace Spectrum Management

Erfahren Sie mehr über den praktischen Einsatz unserer smarten Softwarelösungen

Das Whitespace-Management-System von LS telcom für die FCC


Wenn Ihr Rahmenwerk für die Whitespace-Verteilung oder Ihre Richtlinien noch nicht ganz klar sind - warum fragen Sie nicht nach einer Expertise durch unsere Berater? Sie haben bereits an vielen Whitespace-Anwendungsfällen gearbeitet und können ihre Erfahrungen mit Ihnen teilen.

Wechseln Sie zum Whitespace-Management-System für die FCC

Location and Database related Dynamic Spectrum Access


Watch the video about our TV Whitespace Testbed in the U.S.

Lesen Sie mehr über Dynamic Spectrum Access und Whitespace Spektrum Management

Erfahren Sie mehr über die smarten Spektrum Management Lösungen

  • der Whitespace-Management-Datenbank (WSDB), die die Whitespace-Spektrum-Registrierungen, die Frequenzzuteilungen und -vergabe enthält
  • der Lizenzdatenbank, mit Lizenzdaten der etablierten Spektrumnutzer und des geschützten Spektrums
  • der Netzinfrastruktur mit einer großen Anzahl von Zugriffsstellen
  • den Endgeräten der Nutzer

Sie können zwischen verschiedenen Zahlungsmodellen wählen, inklusive Online-Bezahlung. Das Niveau der Zugangskontrolle und der Zugriffsgeschwindigkeit auf das System ist selbstverständlich der hohen Anzahl an Systemzugriffen auf die Datenbank angepasst.

  1. Der Nutzer eines Whitespace-Geräts sendet eine Anfrage für den gewünschten Zugriff auf die Whitespace-Datenbank
  2. Der Nutzer wird registriert und der Zugriff auf die Datenbank autorisiert
  3. Der Nutzer kann dann eine Anfrage über verfügbare Whitespace-Kanäle anfordern
  4. Verfügbare Kanäle werden dem Nutzer zugeteilt

Es gibt regelmäßige Updates und Kontrollmeldungen zwischen der Whitespace-Datenbank und der Lizenzdatenbank, um eine störfreie Nutzung aller Frequenzen zu gewährleisten.


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