Zapa�� widma bezprzewodowego: bia�e znaki dla 5G?

Wprowadzenie

Tu om�wimy histori� i potencjalne wykorzystanie bia�ych przestrzeni cz�stotliwo�ci radiowych - zakres cz�stotliwo�ci nieu�ywanych. Zaczynamy od opisania ewolucji polityki widma w odniesieniu do radia, telewizji i radaru oraz sposobu, w jaki wytworzy�a si� polityka zarz�dzania widmem znaczna liczba bia�ych spacji w wyniku przydzia�u widma, przydzia��w i zastosowa�. Nast�pnie rozwa�amy wyzwania stoj�ce przed wdro�eniem technologii bia�ej przestrzeni zar�wno w radarach, jak i pasmach telewizyjnych. Nast�pnie opisujemy r�ne obszary zastosowa� bia�ych przestrzeni i omawiamy pr�by testowe technologii dost�pu do bia�ej przestrzeni, kt�re wyst�puj� na ca�ym �wiecie. Zamykamy dyskusj� na temat otwartych problem�w stoj�cych przed szeroko zakrojonym komercyjnym wdro�eniem sieci bia�ych przestrzeni, ze szczeg�lnym uwzgl�dnieniem mo�liwo�ci w��czenia tej technologii bia�ej przestrzeni w przysz�y standard 5G. Zanim zanurzymy si� g��boko w historii bia�ych przestrzeni, najpierw kr�tko zdefiniujemy bia�e przestrzenie i om�wimy dwie g��wne technologie dost�pu do tego widma, a mianowicie TV White Space (TVWS) i Dynamic Frequency Selection (DFS). Organy rz�dowe zarz�dzaj� widmem cz�stotliwo�ci radiowych poprzez po��czenie przepis�w krajowych i koordynacji mi�dzynarodowej. W skali kraju norm� jest, �e okre�lone cz�ci widma radiowego s� przydzielane do us�ug i przypisywane do konkretnych u�ytkownik�w. Aby unikn�� interferencji mi�dzy u�ytkownikami, cz�sto przypisywano nieu�ywan� cz�stotliwo�� do oddzielenia u�ytkownik�w, cz�sto okre�lanych jako bia�e pasy lub pasmo ochronne. Na przyk�ad, aby unikn�� zak��ce� z s�siednich anten nadawczych o du�ej mocy, kana�y telewizyjne w danym regionie by�y tradycyjnie przypisane nieu�ywanemu kana�owi oddzielaj�cemu je od nast�pnego przypisanego kana�u: aktywne kana�y mog� znajdowa� si� na kanale 2, a nast�pnie 4, i tak dalej. Jak pokazano na rysunku 7.1, przestrze� mi�dzy tymi kana�ami, na przyk�ad kana� 7, jest nazywana telewizyjn� przestrzeni� bia�� (TVWS). Mo�na by pomy�le� o TVWS jako widmie, kt�re zosta�o przydzielone do us�ugi rozg�oszeniowej, ale nie jest u�ywane w pewnym regionie.1 Te niewykorzystane cz�ci s�u�� do ochrony s�siednich kana��w przed zak��ceniami, ale niekt�re postrzegaj� te niewykorzystane cz�ci widma jako odpad cennego zasobu. To widmo telewizyjne jest w tym, co in�ynierowie nazywaj� widmem podstawowym lub "pla�owym" ze wzgl�du na jego wysoce po��dane charakterystyki propagacji, aw Europie obejmuje zakres cz�stotliwo�ci od 470-790 MHz, aw USA 470-698 MHz. Inny typ bia�ej przestrzeni istnieje, gdy pasmo po prostu nie jest aktualnie u�ywane. Na przyk�ad posiadacz przydzia�u widma mo�e zdecydowa� o niewprowadzeniu us�ugi w okre�lonym regionie lub mo�e nie dzia�a� w okre�lonym czasie. Ka�dy z tych rodzaj�w bia�ej przestrzeni reprezentuje widmo, kt�re nie jest w pe�ni wykorzystywane. Te nieu�ywane cz�ci mog� by� tam, aby chroni� s�siednie kana�y przed zak��ceniami, ale niekt�re postrzegaj� te niewykorzystane cz�ci widma jako strat� cennego zasobu. Te urz�dzenia TVWS stanowi� okazj� dla innych urz�dze� do korzystania z tego widma, szczeg�lnie je�li istnieje gwarancja, �e te nowe urz�dzenia nie b�d� powodowa� zak��ce� dla abonent�w telewizyjnych. Urz�dzenia te, okre�lane jako White Space Devices (WSD), mia�yby posta� nadajnik�w-odbiornik�w dzia�aj�cych w widmie, kt�re s� przydzielone do us�ugi rozg�oszeniowej, ale nie by�y u�ywane przez licencjonowanego nadawc� w tej lokalizacji. Przez dziesi�ciolecia mikrofony bezprzewodowe ma�ej mocy wykorzystywa�y te bia�e przestrzenie (niekt�re zgodnie z przepisami, inne nie), co prowadzi do sarkastycznego odnoszenia si� do mikrofon�w bezprzewodowych jako pierwszych urz�dze� TVWS. Niedawno in�ynierowie poszukuj�cy dodatkowego widma zasugerowali, �e mo�liwe b�dzie wykorzystanie tych bia�ych przestrzeni do rozmieszczenia urz�dze� o niskiej mocy dla r�nych us�ug dost�pu szerokopasmowego. Wyewoluowa� model, w kt�rym lokalizacja (poprzez urz�dzenie GPS) i zapytania oparte na danych pozwalaj� urz�dzeniu okre�li�, czy mo�e uzyska� dost�p do okre�lonego kana�u. Dok�adniej, 3, urz�dzenie przekazuje swoj� lokalizacj�, kt�r� uczy si� przez GPS, do bazy danych geolokalizacji (GeoDB). Ta baza danych zawiera informacje o urz�dzeniach zasiedzia�ych i posiada narz�dzia do modelowania, kt�re pozwalaj� oceni�, w jaki spos�b WSD powinien dzia�a� bez szkody dla istniej�cych urz�dze�. Ten WSD mo�e by� r�wnie� powi�zany z urz�dzeniem przeno�nym, og�lnie nazywanym urz�dzeniem podrz�dnym, kt�re zale�y od zarejestrowanego urz�dzenia w celu uzyskania zezwolenia na dzia�anie. Chocia� wykonano znacz�ce prace w zakresie opracowywania system�w TVWS i dynamicznego wyboru cz�stotliwo�ci (DFS), przyj�cie tych technologii jest powolne. Mo�na argumentowa�, �e TVWS jest rodz�c� si� technologi� i jest zbyt wcze�nie, aby przewidzie� jej sukces lub pora�k�; jednak system DFS dzia�a ju� od wielu lat, a jego wdro�enie jest minimalne. Mo�liwe, �e z�o�ono�� DFS utrudnia jego przyj�cie; w zwi�zku z tym mo�na dalej twierdzi�, �e TVWS jest jeszcze bardziej skomplikowany ni� DFS, co sugeruje, �e TVWS mo�e do�wiadczy� podobnego z�ego przyj�cia.

T�o

Aby doceni� istnienie i przeznaczenie bia�ych przestrzeni, przydatne jest zrozumienie historii wczesnego wykorzystania widma i p�niejszej polityki widma. W tej cz�ci przyjrzymy si� historii radia, telewizji i radaru, aby zrozumie� pojawienie si� bia�ych przestrzeni. Omawiamy r�wnie� pocz�tkowe wysi�ki na rzecz wykorzystania dost�pnego widma telewizyjnego i radarowego dzi�ki wykorzystaniu technologii TVWS i DFS.

Zarz�dzanie wczesnym widmem

Telewizja naprawd� wyros�a i jest przed�u�eniem audycji radiowej, kt�ra wynika�a z radiotelegrafii "punkt do punktu". W momencie powstania technologii radiowej i wykorzystania widma Gugliermo Marconi opracowa� technologi� wykorzystuj�c� sygna�y d�ugofalowe do komunikacji - rodzaj bezprzewodowej telegrafii. Systemy te zosta�y przyj�te przez du�e liniowce pasa�erskie, kt�re zacz�y przewozi� sprz�t radiowy i zatrudnia� operator�w statk�w do obs�ugi urz�dze�. S�ynny Titanic u�y� systemu Marconiego do wys�ania sygna��w o niebezpiecze�stwie, przypisanych do umo�liwienia ratowania kilkuset pasa�er�w. Bardziej godne uwagi w naszej dyskusji jest to, �e wydarzenie Titanica zaowocowa�o dzia�aniami rz�du w celu silniejszej regulacji widma radiowego, kt�re ostatecznie doprowadzi�o do przydzielenia i przypisania widma, jakie znamy dzisiaj. W 1902 r. Poj�cie domowej technologii radiowej zosta�o szeroko rozpowszechnione w�r�d og�lnej populacji USA za po�rednictwem artyku�u Scientific American, "Jak skonstruowa� wydajn� bezprzewodow� telegrafi� przy niewielkich kosztach", i narodzi�o si� radio amatorskie. Wraz z powszechnym korzystaniem z telegrafii bezprzewodowej, ludzie szybko pracowali nad opracowaniem nadajnik�w fal ci�g�ych do wysy�ania g�osu lub muzyki, przechodz�c od bezprzewodowej telegrafii do telefonii bezprzewodowej, a do I wojny �wiatowej termin "radio" by� u�ywany do opisu obu aplikacji. W latach 20. XX wieku pomys� wykorzystania fal radiowych do komunikacji radiowej - wysy�ania sygna�u, kt�ry ma by� odbierany przez du�� liczb� ludzi - zosta� opracowany, a KDKA w Pittsburghu w Pensylwanii zosta�a za�o�ona do publicznej rozrywki komercyjnej, a wkr�tce potem wi�cej stacji do 1922 r. radio nadawcze rozros�o si� do tego stopnia, �e setki stacji radiowych rywalizowa�y o wykorzystanie niewielkiej liczby dost�pnych cz�stotliwo�ci. Stacje zwi�kszy�yby swoj� moc, aby w zasadzie zag�uszy� otaczaj�ce je sygna�y, tak aby ich s�ycha� by�o, powoduj�c chaos z powszechn� ingerencj�. Wreszcie, w 1927 r. Kongres USA uchwali� ustaw� radiow�, kt�ra ustanowi�a Federaln� Komisj� Radiow� (FRC), upowa�nion� do licencjonowania i regulowania stacji radiowych w celu panowania w chaosie zak��ce�. FRC odni�s� wielki sukces w tym przedsi�wzi�ciu, usuwaj�c zak��cenia dr�g oddechowych w ci�gu zaledwie kilku lat [6]. W 1934 r. Kongres dostrzeg� potrzeb� agencji, kt�ra by�aby bardziej wszechstronna, i uchwali� ustawodawstwo w celu utworzenia Federalnej Komisji Komunikacji. Lata 30. XX wieku by�y "z�otym wiekiem" nadawanego radia, a teraz opracowywano technologi�, aby rozszerzy� mo�liwo�ci, aby opr�cz d�wi�ku mo�na by�o transmitowa� obraz na �ywo. Podczas gdy transmisje radiowe sta�y si� mediami mas, badacze tacy jak Nipkow, de Forest, Baird, Braun, Korn i inni byli zaj�ci eksperymentowaniem z technologiami telewizyjnymi. Na pocz�tku lat 40. uruchomiono komercyjn� telewizj� telewizyjn� i do 1948 roku FCC musia�a powstrzyma� zalew wniosk�w o licencj� telewizyjn� z powodu problem�w z zak��ceniami. Dzia�a�o tylko kilkadziesi�t stacji, ale skupia�y si� w kilku wi�kszych miastach. Nast�pnie, na pocz�tku lat 50. XX wieku, FCC ponownie zacz�a wydawa� licencje na transmisje, ale teraz w spo�eczno�ciach r�nej wielko�ci, sprzyjaj�c ogromnemu wzrostowi popularno�ci telewizji. W 1964 roku transmisja telewizyjna rozszerzy�a si� z VHF (kana�y 2-13) na UHF, wykorzystuj�c wi�cej widma. Jednak pod koniec lat 90. zacz�a si� zmiana telewizji nadawczej na transmisj� cyfrow�, kt�ra mia�a potencja� uwolnienia du�ej cz�ci tego widma dla innych zastosowa�. Zostanie to uwzgl�dnione w nast�pnej sekcji. W nast�pnych latach rozwija�y si� aplikacje wykorzystuj�ce widmo inne ni� radio i telewizja, a coraz wi�cej widma przydzielano. Po II wojnie �wiatowej radar (aka, radiolokalizacja) otrzyma� znaczn� ilo�� widma poni�ej 6 GHz. P�niej kom�rkowym (nazywanym te� mobilnym radiem l�dowym) przydzielono znaczne ilo�ci widma i by�o to najbardziej znacz�ce zapotrzebowanie na dodatkowe widmo.

Historia bia�ych przestrzeni telewizyjnych

Historycznie rz�dy zarz�dza�y widmem pod kontrol, gdzie krajowy lub mi�dzynarodowy rz�dowy organ regulacyjny przypisuje cz�stotliwo�ci do konkretnych zastosowa�, zazwyczaj grupuj�c podobne us�ugi w s�siednich pasmach, tworz�c bandplan. Zatem widmo jest zorganizowane w bloki, w zale�no�ci od typu us�ugi. Organ ten przypisuje prawa u�ytkowania lub licencje pasmom widma. Niewykorzystane cz�stotliwo�ci, bia�e przestrzenie, tradycyjnie przypisywano ze wzgl�d�w technicznych, czyli do tworzenia pasm ochronnych, kt�re zapobiegaj� zak��ceniom dla u�ytkownik�w s�siednich cz�stotliwo�ci. Bia�e przestrzenie zosta�y r�wnie� stworzone przez widmo, kt�re nie by�o jeszcze u�ywane - rzadko - lub przez widmo, kt�re zosta�o porzucone. W szczeg�lno�ci migracja z telewizji analogowej na cyfrow� umo�liwi�a skompresowanie transmisji w formacie cyfrowym, kt�ry wykorzystuje mniej widma, pozwalaj�c jednocze�nie na transmisj� wi�kszej ilo�ci informacji ni� transmisja analogowa, uwalniaj�c w ten spos�b du�e obszary widma w zakresie od 50 MHz do 700 MHz. W Stanach Zjednoczonych rz�d sk�oni� migracj� telewizyjn� do transmisji cyfrowej, co spowodowa�o uwolnienie widma g��wnie w g�rnym pa�mie 700 MHz - przestrze� UHF dla kana��w telewizyjnych 52-69 (698-806 MHz). Jak wspomniano w poprzedniej sekcji, telewizja nadawcza zyska�a ogromn� popularno��, nasycaj�c rynek ameryka�ski, i zaj�a du�e po�acie wysoce u�ytecznego widma, od 54 do 806 MHz. Jednak pod koniec lat 90. telewizja telewizyjna zacz�a migrowa� do telewizji cyfrowej, co pozwoli�o na skompresowanie sygna�u, co wymaga�o mniejszej przepustowo�ci, a nawet wi�cej informacji mog�o by� przesy�anych. W 2006 r. Kongres USA wprowadzi� przepisy wymagaj�ce od wszystkich stacji telewizyjnych na ca�ym �wiecie ca�kowitej konwersji z transmisji analogowej na cyfrow� do 2009 r. , wykorzystuj�c znacznie mniej widma i uwalniaj�c pasma, kt�re maj� zosta� przeprojektowane i / lub sprzedane na aukcji , wysoki popyt i innowacyjne us�ugi. Transmisje telewizyjne przesz�y od zajmuj�cych pasm cz�stotliwo�ci od 54 MHz do 806 MHz do cz�stotliwo�ci zajmuj�cej 54 MHz - 698 MHz, uwalniaj�c 108 MHz widma w g�rnych pasmach, od 698 MHz do 806 MHz. Pod koniec listopada 2008 r. FCC g�osowa�o za zezwoleniem na nielicencjonowane u�ywanie bia�ych przestrzeni telewizyjnych. Jednak zaledwie 10 dni p�niej, w swoim drugim raporcie i zam�wieniu , FCC orzek�, �e takie urz�dzenia "pasma telewizyjnego" musz� wykona� wyszukiwanie w bazie danych FCC, aby okre�li� dost�pne kana�y w konkretnej fizycznej lokalizacji, i musi sprawdzi� raz na minut�, czy wykryto obecno�� mikrofon�w bezprzewodowych, urz�dze� wspomagaj�cych wideo lub obecno�� innych starszych urz�dze�. Je�li wykryto jedn� transmisj�, nie zezwolono na nielicencjonowan� transmisj� w ca�ym kanale 6 MHz wykrytej transmisji. FCC wyda�a sfinalizowane zasady u�ytkowania bia�ej przestrzeni telewizyjnej przez nielicencjonowane bezprzewodowe urz�dzenia szerokopasmowe jesieni� 2010 r. Zasady wyeliminowa�y wym�g wykrywania, pozwalaj�c na alokacj� kana��w opart� na geolokalizacji, ale narzuci�y surowe zasady emisji, kt�re uniemo�liwi�y WiFi w jednym kanale, tak �e widmo by�o bezu�yteczne dla nielicencjonowanych urz�dze� WiFi. W grudniu 2011 r. FCC zatwierdzi�a pierwsz� baz� danych bia�ych przestrzeni obs�ugiwan� przez Spectrum Bridge i pierwsze urz�dzenie opracowane przez Koos Technical Services. Telcordia uzyska�a certyfikat w marcu 2012 r., A w czerwcu 2013 r. FCC certyfikowa�a Google do obs�ugi krajowej bazy widma bia�ej przestrzeni. Google ju� prowadzi baz� danych o dost�pno�ci bia�ych przestrzeni w lokalizacjach w ca�ych Stanach Zjednoczonych. Google umo�liwia oprogramowaniu urz�dze� bezprzewodowych dost�p do tej bazy danych za po�rednictwem interfejsu programowania aplikacji (API), dzi�ki czemu urz�dzenia mog� przeprowadza� automatyczne wyszukiwanie bazy danych w celu wyszukania dost�pnej bia�ej przestrzeni w okre�lonej lokalizacji. Osoby fizyczne mog� uzyska� dost�p do interfejsu API bezp�atnie, podczas gdy firmy mog� zakupi� licencj� komercyjn� od Google, pierwsz� z nich jest Adaptum, kt�ra korzysta�a z tej us�ugi, aby oferowa� publiczne WiFi w West Virginia University. Po zatwierdzeniu pierwszej bia�ej bazy danych FCC podj�a si� opracowania systemu rejestracji nielicencjonowanych mikrofon�w bezprzewodowych, tak aby urz�dzenia bia�ej przestrzeni nie kolidowa�y z tym istniej�cym wykorzystaniem. Pocz�tkowo system rejestracji zosta� uruchomiony dla East Coast Regio. Do grudnia FCC upowa�nia operator�w baz danych bia�ych przestrzeni do �wiadczenia us�ug nielicencjonowanym urz�dzeniom bia�ej przestrzeni w regionie East Coast. Jednocze�nie FCC og�osi�o og�lnokrajow� rejestracj� nielicencjonowanych mikrofon�w bezprzewodowych, a w marcu autoryzowane przez FCC bia�e bazy danych administrator�w baz danych do otwierania us�ug na nielicencjonowane urz�dzenia TV bia�ej przestrzeni w ca�ym kraju

Historia bia�ych przestrzeni radarowych

W latach po II wojnie �wiatowej znaczna cz�� widma zosta�a zarezerwowana do u�ytku radarowego, w tym szeroka gama system�w do zastosowa� lotniczych, pogodowych i obronnych. Wiele z tych przydzia��w istnieje w widmie (poni�ej 4 GHz) o atrakcyjnych charakterystykach propagacji, i chocia� to widmo jest przydzielane i przydzielane, powszechne jest, �e wiele z nich nie jest w u�yciu. Instytut Elektroniki i Elektrotechniki (IEEE) rozpocz�� wysi�ek ponad dziesi�� lat temu, aby zbada�, czy mo�na opracowa� mechanizm wykrywaj�cy istnienie systemu radarowego przez nas�uchiwanie sygna�u radarowego i abdykacj� kana�u przez okre�lony czas gdy wykryty zostanie sygna� radarowy. Ten proces nas�uchiwania sygna�u radarowego, znany jako dynamiczny wyb�r cz�stotliwo�ci (DFS), mo�e by� uwa�any za m�drzejszy algorytm ods�uchu. Jak om�wimy p�niej, DFS mia� kilka wyzwa� zwi�zanych z wdro�eniem, ale obecnie jest postrzegany jako realne (je�li nie nieco uci��liwe) podej�cie do uzyskiwania dost�pu do tej cennej cz�stotliwo�ci.
TV Bia�a technologia kosmiczna

Podchodz�c do problemu wdro�enia us�ugi w tych bia�ych przestrzeniach, in�ynierowie musieli okre�li� technologi� kontroli dost�pu, kt�ra zapobiega�aby zak��ceniom w obecnych odbiornikach telewizyjnych i mikrofonach bezprzewodowych. Kluczow� kwesti� zwi�zan� z TVWS jest to, �e telewizory s� urz�dzeniami pasywnymi, co oznacza, �e nie przesy�aj�, a jedynie odbieraj�. Oznacza to, �e czujnik nie jest w stanie wykry� odbiornika telewizyjnego, tylko nadajnik telewizyjny. W ci�gu ostatniej dekady organy regulacyjne i zainteresowane strony w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii pracowa�y nad okre�leniem podej��, kt�re mog�yby pom�c w wykorzystaniu TVWS w us�ugach szerokopasmowych. W rezultacie rozwa�ono dwie metody kontroli dost�pu: jedn� opart� na wykrywaniu sygna��w dominuj�cych, a drug� opart� na GeoDB. Oba podej�cia s� obja�nione bardziej szczeg�owo poni�ej, ale podej�cie GeoDB mo�e spowodowa� mniej kontrowersyjne wdro�enie, a wi�c b�dzie si� koncentrowa� na tej cz�ci tej cz�ci. R�nymi firmami w Stanach Zjednoczonych konkuruj� administratorzy TVWS DB, w tym znane firmy, takie jak Google i Microsoft, oraz znane firmy, takie jak Spectrum Bridge i Key Bridge. Spectrum Bridge dzia�a zar�wno w Stanach Zjednoczonych, jak i za granic� i oferuje r�ne us�ugi poza produktem DB. Jedn� z interesuj�cych i istotnych dla spo�eczno�ci bia�ych przestrzeni jest zestaw narz�dzi internetowych, kt�re umo�liwiaj� u�ytkownikom ocen� ich lokalnej dost�pno�ci bia�ych przestrzeni. Narz�dzia te stanowi� narz�dzie do modelowania online, kt�re zwraca informacje o bia�ej przestrzeni, dla (i) sta�ych WSD, (ii) osobistych WSD oraz (iii) mikrofon�w bezprzewodowych, w oparciu o informacje adresowe przesy�ane przez interfejs internetowy.

W podstawowym modelu TVWS WSD z rozszerzeniem GPS wysy�a zapytanie do bazy danych geolokalizacji, aby okre�li�, kt�re kana�y s� dost�pne do wykorzystania w danym obszarze. Regu�y maj� r�wnie� zastosowanie do poziomu mocy, tryb�w przeno�no�ci, wymaga� rejestracyjnych i odleg�o�ci (cz�stotliwo�ci) od kana��w rozg�oszeniowych. Chocia� model podstawowy jest do�� podobny w Stanach Zjednoczonych i krajach europejskich, istniej� istotne r�nice pod wzgl�dem takich czynnik�w, jak czas trwania przyznania cz�stotliwo�ci, poziomy mocy, kana�y, szeroko�� pasma kana�u i metoda obliczania Mo�liwo�ci WS. Ofcom, brytyjski regulator, wdro�y� polityk� opart� na dynamicznej mocy transmisji, kt�ra uwzgl�dnia odleg�o�� od g��wnego u�ytkownika w s�siednim pa�mie. Ofcom r�wnie� traci wa�no�� po dw�ch godzinach lub je�li urz�dzenie przenios�o si� o ponad 50 m, podczas gdy w Stanach Zjednoczonych dotacje wynosz� 48 godzin. Podczas gdy niekt�rzy krytykuj� wsp�udzia� w stosunku do operator�w brytyjskich, istniej� wyra�ne korzy�ci w zakresie pe�niejszego wykorzystania dost�pnego widma, a by� mo�e lepszej ochrony operator�w zasiedzia�ych

Normy

IEEE i Internet Engineering Task Force (IETF) pracuj� nad standardami dla r�nych cz�ci operacji WS, niekt�re specjalnie dla TVWS i innych dla szerszego zestawu potencjalnych mo�liwo�ci bia�ych przestrzeni. Standardy te wykorzysta�y kombinacj� metod w tym GeoDB, wykrywanie i rejestracja. Jeden z najwcze�niejszych standard�w WS, IEEE 802.11h zosta� zbudowany w oparciu o koncepcj� DFS i Transmit Power Control (TPC), gdzie WSD wykrywa obecno�� sygna��w radarowych w pa�mie 5 GHz i oportunistycznie uzyskuje dost�p do kana�u szerokopasmowego us�ugi danych [15]. IEEE 802.22 by� najwcze�niejszym standardem specyficznym dla TVWS i jest prawdopodobne, �e to wczesne wej�cie (w niepewne �rodowisko techniczne, biznesowe i regulacyjne) i p�niejsza z�o�ono�� protoko�u doprowadzi�y do tego, �e nie zosta� on powszechnie przyj�ty. Niekt�rzy odnosz� si� do tych urz�dze� jako radia poznawcze , ale nie ma w tym zbyt wiele poznania, a zwyk�e warunkowe okre�lenie: czy widmo jest dla nas dost�pne na danym poziomie mocy w danej lokalizacji? Gdzie IEEE 802.11af jest logicznym rozszerzeniem podej�cia 802.11 do sieci, IEEE 802.22 po�ycza koncepcje od nieudanego wysi�ku WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Ostatnim standardem, o kt�rym nale�y wspomnie�, jest grupa IETF PAWS (Protocol to Access White Space), kt�ra okre�la komunikaty i formaty mi�dzy urz�dzeniami i bazami danych. Protok� ten powinien umo�liwi� urz�dzeniu wykonanie nast�puj�cych dzia�a�: zidentyfikowanie poprawnej bazy danych do zapytania; po��czy� si� z baz� danych; wymienia� niezb�dne dane; uzyska� odpowied� zawieraj�c� dost�pne kana�y; zaktualizuj DB kana�ami, z kt�rych urz�dzenie b�dzie korzysta�; i otrzymywa� aktualizacje w przypadku zmiany warunk�w. Podczas gdy wi�kszo�� tego procesu dotyczy protoko��w wymiany informacji i formatu danych, istniej� r�wnie� szczeg�y, takie jak potrzeba uwierzytelnienia i integralno�ci danych mi�dzy urz�dzeniem a baz� danych. Szczeg�y przep�yw�w komunikat�w PAWS ilustruj� potrzeb� bezpiecze�stwa i elastyczno�ci w projekcie protoko�u. Na pocz�tek urz�dzenie nadrz�dne (np. Urz�dzenie sta�e) pobiera adres sieciowy (lokalizator) legalnej GeoDB i konfiguruje z nim sesj� HTTPS. Urz�dzenie nadrz�dne mo�e wymaga� przeprowadzenia wymiany z GeoDB w celu ustanowienia parametr�w inicjalizacji (np. Lokalizacji, wysoko�ci anteny i ��danego poziomu mocy), a GeoDB mo�e zarejestrowa� urz�dzenie (w zale�no�ci od obowi�zk�w regulacyjnych). W tym momencie urz�dzenie nadrz�dne wysy�a komunikat do GeoDB, pytaj�c, jakie widmo jest dost�pne do u�ycia i ewentualnie weryfikuje wa�no�� urz�dze� podrz�dnych (np. Przeno�nych). GeoDB nast�pnie odpowiada komunikatem wskazuj�cym dost�pne widmo, na kt�re master mo�e odpowiedzie� komunikatem u�ycia. Warto zauwa�y�, �e wiele obszar�w WS nie zosta�o znormalizowanych, w tym praktyki bezpiecze�stwa i operacje na bazach danych. Podczas gdy niekt�re z tych obszar�w nie b�d� wymaga�y dalszej specyfikacji, inne, takie jak bezpiecze�stwo, mog� ostatecznie zobaczy� przypisane metody i praktyki.

Podej�cia do Bia�ej Przestrzeni

Jedn� z bardziej interesuj�cych zalet podej�cia bazodanowego jest to, �e ka�dy WSD powoduj�cy zak��cenia mo�e by� dynamicznie zabroniony w dost�pie do TVWS. Dodatkowo, gdy us�ugi chronione zmieniaj� si� w danym obszarze, jedyn� rzecz�, kt�ra musi wyst�pi�, jest aktualizacja bazy danych, kt�ra jest nast�pnie propagowana do WSD, kt�ra nast�pnie zrzeka si� operacji w tym chronionym teraz kanale. Jak ju� wspomniano, us�ugi chronione obejmuj� licencjonowane stacje telewizyjne (i t�umaczy), ale obejmuj� tak�e (i) us�ugi dodatkowe (np. Transmisje wiadomo�ci z powrotem do stacji telewizyjnych), (ii) wielokana�owy dystrybutor program�w wideo (MVPD) odbiera strony (np. stacje czo�owe kabli) oraz (iii) licencjonowane i nielicencjonowane mikrofony bezprzewodowe. Ameryka�ska Federalna Komisja ds. ��czno�ci (FCC) ustanowi�a trzy typy WSD: urz�dzenia sta�e, typu I i typu II. Urz�dzenie sta�e mo�e obs�ugiwa� do 4 W EIRP (Efektywna moc promieniowana izotropowa) na wysoko�ci do 250 m, na kana�ach dw�ch lub wi�cej oddalonych od s�siednich kana��w telewizyjnych od 2 do 51, ale z wy��czeniem kana��w 3, 4 i 37.8 Typ I a urz�dzenia typu II, kt�re mog� pracowa� na EIRP o pr�dko�ci do 40 mW na s�siednich kana�ach, mog� dzia�a� na s�siednich kana�ach 21-51, ale nie na kanale 37. Aby zrozumie� mo�liwo�ci oferowane przez bia�e przestrzenie, nale�y najpierw mie� realistyczne zrozumienie aktualnego wykorzystania i ogranicze� stoj�cych przed in�ynierami sieci przy projektowaniu sieci. Wielu entuzjast�w TVWS przyjmuje za�o�enia dotycz�ce dost�pno�ci widma bez zrozumienia ogranicze�, jakie obecne systemy nak�adaj� na wykorzystanie tego pozornie dost�pnego widma. Z drugiej strony, operatorzy zasiedziali d�� do ograniczenia system�w TVWS, nalegaj�c, aby te systemy by�y nazbyt konserwatywne, aby zapobiec zak��ceniom w obecnych odbiornikach telewizyjnych. Oczywi�cie prawda le�y gdzie� pomi�dzy i to wyzwanie musi rozwi�za� spo�eczno�� TVWS. W tym momencie Stany Zjednoczone i Wielka Brytania okre�li�y limity mocy i obliczenia, kt�re musz� zosta� wykonane przez DB w celu okre�lenia uprawnie� operacyjnych. Nale�y zauwa�y�, �e r�ne kraje r�nie podchodz� do zasad dotycz�cych wdra�ania technologii bia�ych przestrzeni w zespo�ach telewizyjnych. Na szczeg�ln� uwag� zas�uguje r�nica mi�dzy zasadami obowi�zuj�cymi w Stanach Zjednoczonych a zasadami obowi�zuj�cymi w Wielkiej Brytanii. Zjednoczone Kr�lestwo zaproponowa�o bardziej elastyczne podej�cie, dziel�c kraj na kwadraty o wymiarach 100 mx 100 m i kojarz�c ka�dy kwadrat z limitem mocy dla ka�dego z kana��w bia�ej przestrzeni w Wielkiej Brytanii. Wykazano, �e to bardziej szczeg�owe podej�cie zapewnia bardziej efektywne wykorzystanie widma. Interesuj�cym pytaniem do rozwa�enia jest: ile bia�ego miejsca istnieje? Odpowied� zale�y od wielu ogranicze� technicznych i politycznych i mo�e waha� si� od prawie ca�ego widma RF do prawie �adnego z nich Nale�y zda� sobie spraw�, �e w wielu Stanach Zjednoczonych jest wiele kana��w, w kt�rych urz�dzenia TVWS mog� dzia�a�. Druga sprawa polega na tym, �e w du�ych miastach dost�pna jest niewielka bia�a przestrze�. Wa�ne jest, aby zda� sobie spraw� z tego, �e urz�dzenia bia�ej przestrzeni ju� istniej� i reprezentuj� tendencj� do zapakowania wi�kszej liczby u�ytkownik�w widma radiowego do istniej�cego u�ytkowania. Pytanie brzmi, jak wiele widma mo�na efektywniej wykorzystywa� w technologii WSD, a na to jest z�o�one pytanie. Nawet bior�c pod uwag� w�sze pytanie: "ile u�ytecznej bia�ej przestrzeni telewizyjnej istnieje?" Jest wyzwaniem. Kolejnym wa�nym punktem do rozwa�enia s� za�o�enia, kt�re wyznaczaj� progi ochrony operator�w zasiedzia�ych. Oczywiste jest, �e punkt wyj�cia zosta� ustalony w spos�b konserwatywny, ale przy podej�ciu DB te progi mo�na dostosowa�, poniewa� wyniki empiryczne z �ywych produkt�w pokazuj� brak (lub istnienie) szkody. Ponownie kluczow� kwesti� zwi�zan� z TVWS jest to, �e telewizory s� urz�dzeniami pasywnymi, co oznacza, �e nie przesy�aj�, a jedynie odbieraj�. Oznacza to, �e czujnik nie jest w stanie wykry� odbiornik�w telewizyjnych, tylko nadajnik telewizyjny.

Bia�e spektrum kosmiczne Mo�liwo�ci i wyzwania

Jak ju� wspomniano, bia�e przestrzenie oferuj� szereg mo�liwo�ci w zakresie wdro�onych us�ug i aplikacji, pocz�wszy od us�ug o niskiej szybko�ci transmisji bit�w dla takich aplikacji, jak czujniki, po us�ugi o wysokiej szybko�ci transmisji bit�w w szerokopasmowym dost�pie do Internetu, oraz zr�nicowany zakres w pomi�dzy. Mo�liwo�ci te zosta�y szczeg�owo om�wione w nast�pnej cz�ci tego rozdzia�u. Najwi�ksz� szans� poza oczekiwanym udanym wdro�eniem w TVWS jest zastosowanie modelu dost�pu do widma DBdriven w odniesieniu do innych pasm. Podczas gdy wi�kszo�� dyskusji wok� technologii bia�ych przestrzeni koncentruje si� wok� zespo��w telewizyjnych, istnieje wiele innych mo�liwo�ci, w kt�rych mo�na zastosowa� to samo podej�cie technologiczne. WUSA pr�buj� zbada� zastosowanie podej�cia DB, zwanego tutaj Spectrum Access System (SAS), do pasma 3,5 GHz. W tym modelu istniej� trzy poziomy dost�pu: operator zasiedzia�y; priorytet; oraz og�lny autoryzowany dost�p, w kt�rym operatorzy zasiedziali maj� najwy�sze prawa i generalnie autoryzowany najni�szy. Inn� interesuj�c� mo�liwo�ci� jest zastosowanie tej technologii do znacznie wy�szych system�w GHz, kt�re s� u�ywane w ��czach mikrofalowych punkt-punkt. W tym modelu bogata dynamiczna infrastruktura mo�e pom�c w rozmieszczeniu bardzo g�stych sieci punkt-punkt w pasmach 50 GHz i wy�szych. W nast�pnej sekcji om�wimy wyzwania stoj�ce przed wdro�eniem technologii TVWS, w tym nast�puj�ce istotne wyzwania:

• Obecni nadawcy i u�ytkownicy mikrofon�w musz� by� chronieni.
• Organy regulacyjne musz� opracowa� odpowiednie przepisy, kt�re chroni� operator�w zasiedzia�ych, ale nie s� tak konserwatywni, aby uniemo�liwi� dost�p do WS.
• Standardy s� wymagane dla niekt�rych aspekt�w systemu TVWS; obejmuje to elementy, kt�re wcze�niej nie by�y uwzgl�dniane w przestrzeni regulacyjnej widma radiowego.
• Nale�y zaj�� si� kwestiami bezpiecze�stwa, w tym kwestiami prywatno�ci i zagro�enia oraz �rodkami zaradczymi.
• Producenci sprz�tu i / lub dostawcy us�ug musz� uzna� TVWS za atrakcyjn� i op�acaln� propozycj� inwestycji.

Ochrona operatora zasiedzia�ego: w samym sercu politycznie silni op�r operator�w zasiedzia�ych wobec tej technologii jest g��wn� trudno�ci� stoj�c� przed szerszym przyj�ciem i sukcesem urz�dze� TVWS. Op�r ten zmaterializowa� si� w postaci konserwatywnych zasad regulacyjnych dotycz�cych sposobu, w jaki mo�na wdro�y� technologi� TVWS; na przyk�ad restrykcyjne kana�y s�siedztwa, poziomy mocy i inne zasady, kt�re regulatorzy przyj�li, aby chroni� obecnych nadawc�w przed zak��ceniami. Te konserwatywne zasady wp�ywaj� na wymagania technologiczne i biznesowe uzasadnienie wdro�enia TVWS. Niemniej jednak najwa�niejsze jest, aby operatorzy zasiedziali byli chronieni, a zatem logicznym punktem wyj�cia jest konserwatywne podej�cie pocz�tkowe. Przyjmowanie konserwatywnej pozycji wyj�ciowej pod wzgl�dem przylegania i poziom�w mocy mo�e zminimalizowa� pocz�tkow� oporno�� nadawc�w i innych u�ytkownik�w tych pasm, ale r�wnie� pozostawia znaczne spektrum niewykorzystane, poniewa� stopie� ochrony przyznany operatorowi zasiedzia�emu (ustalonemu przez ograniczenia) ogranicza mo�liwo�ci bia�ych przestrzeni. Zalet� podej�cia opartego na DB jest to, �e poniewa� technologia wykazuje �ywotno��, te konserwatywne pozycje mog� by� z�agodzone, a bardziej agresywne wykorzystanie widma mo�e by� wykorzystane w zakresie cz�stotliwo�ci, przestrzeni i mocy. Je�li chodzi o badania, trwaj� prace nad anulowaniem zak��caj�cych sygna��w rozg�oszeniowych w wydajny i ekonomiczny spos�b, co ma poprawi� zdolno�� urz�dze� typu I i II do dzia�ania w s�siednich kana�ach, kt�re w przeciwnym razie mog�yby by� podatne na zak��cenia ze strony silnego telewizora nadawanie sygna��w. Trwaj� inne prace maj�ce na celu scharakteryzowanie zagregowanego sygna�u WSD , kt�re mog� zak��ca� odbiorniki telewizyjne w ramach licencjonowanych kontur�w. Kolejne pytanie badawcze wi��e si� ze zdolno�ci� czujnik�w do skutecznego dzia�ania bez potrzeby scentralizowanego DB. Jak ju� opisano, WSD s� obecnie testowane na ca�ym �wiecie, a poniewa� pr�by te b�d� kontynuowane, dost�pne b�d� dane do oceny wp�ywu na obecne odbiorniki telewizyjne i mikrofony bezprzewodowe. Dane te mog� pom�c w zaprojektowaniu systemu opartego na czujnikach w oparciu o modelowanie i zdefiniowane parametry operacyjne. Standardy i zasady: Normy odgrywaj� wa�n� rol� w zapewnieniu udanej komercjalizacji TVWS. Zidentyfikowali�my ju� kilka kluczowych standard�w TVWS, z kt�rych wi�kszo�� ma do czynienia z interfejsami mi�dzy urz�dzeniami w systemie TVWS, w tym z: (i) WSD do GeoDB; (ii) specyfikacje warstwy PHY (fizycznej), takie jak interfejs radiowy i powi�zane charakterystyki nadajnika (prawdopodobnie zale�ne od kraju); (iii) schemat kontroli dost�pu (np. specyfikacje warstwy MAC (Media Access Control)); (iv) system rejestracji dla obecnych urz�dze�; (v) wymogi bezpiecze�stwa; oraz (vi) formaty wymiany danych. W�r�d element�w, kt�re mog� nie by� konieczne: szczeg�y dotycz�ce dzia�ania urz�dze� i system�w. Ka�dy z powy�szych nale�y rozpatrywa� w kategoriach dzia�ania w danym kraju i zasady dotycz�ce dzia�ania WSD w tym kraju. Ponadto certyfikacja i akredytacja b�d� prawdopodobnie wymaga�y znormalizowanego procesu, ale mo�e to by� zapewnione lub zatwierdzone przez regulator. Interfejs mi�dzy WSD a DB jest kluczowym interfejsem i interfejsem okre�lonym przez grup� IETF PAWS. Jak opisano poprzednio, ten standard, RFC 6953, okre�la zestaw interfejs�w i format�w danych mi�dzy WSD a GeoDB. Je�li chodzi o przysz�e zasady, przed FCC przed�o�ono propozycj� przysz�ego przepakowania stacji telewizyjnych, kt�re mog�yby zapewni� bardziej tradycyjne, nielicencjonowane widmo, oraz otwarte operacje na kanale 37, przy jednoczesnym zachowaniu mo�liwo�ci TVWS. Chocia� to przepakowanie mo�e zmniejszy� bezwzgl�dn� liczb� mo�liwo�ci TVWS, mo�e r�wnie� przypisa� bardziej sp�jne mo�liwo�ci kana��w w r�nych regionach. Mo�e to obni�y� koszty i z�o�ono�� WSD i zaoferowa� lepsz� ochron� operatorom zasiedzia�ym. Ten rodzaj realokacji i zmiany przeznaczenia jest obszarem bogatym w mo�liwo�ci badawcze i b�dzie wymaga� silnego interdyscyplinarnego zespo�u do prawid�owego wykonania.

Bezpiecze�stwo: zapewnienie bezpiecze�stwa system�w TVWS b�dzie krytyczne zar�wno dla u�ytkownik�w WS, jak i dla obecnych urz�dze�. Je�eli WSD dzia�a w spos�b nieuczciwy, mo�liwe jest, �e mo�e zaszkodzi� operatorowi zasiedzia�emu, na przyk�ad poprzez niepoprawn� rejestracj� lub nie skontaktowanie si� z DB TVWS w nowej lokalizacji. Specyfikacja IEEE 802.11af oraz specyfikacja IETF PAWS identyfikuj� ataki i �rodki zaradcze. Obawy dotycz�ce bezpiecze�stwa w standardzie 802.11af koncentruj� si� g��wnie na atakach na urz�dzenie klienckie (sta�e i / lub przeno�ne). �rodkiem zaradczym jest ustanowienie bezpiecznej komunikacji mi�dzy klientem aktywuj�cym a klientem zale�nym. Specyfikacja PAWS dotyczy obaw, w tym: (i) atakuj�cy modyfikuj�cy lub podszywaj�cy si� pod innego certyfikowanego u�ytkownika, (ii) sfa�szowana baza danych, (iii) zmodyfikowany wniosek / odpowied� oraz (iv) obawy u�ytkownik�w o prywatno��. �rodki zaradcze obejmuj� ustanawianie modeli zaufania wok� DB i u�ywanie szyfrowanych kana��w.
Inwestycje: Chocia� w bran�y jest wielu dostawc�w, w szczeg�lno�ci Google, Microsoft i dostawcy TVWS, kt�rzy wspieraj� koncepcj� WS, inni, tacy jak operatorzy telefonii kom�rkowej, s� mniej zainteresowani tym modelem. Najwi�ksz� otwart� kwesti� stoj�c� przed technologi� WS jest to, czy dodatkowa z�o�ono�� systemu, w po��czeniu z niewy��cznym dost�pem do widma, jest zbyt du�ym obci��eniem dla przyj�cia. Ponadto zasiedziali operatorzy kom�rkowi czuj� si� lepiej dzi�ki modelowi wy��cznego wykorzystania widma, w kt�rym QoS i gwarancje na zak��cenia s� �atwiejsze w zarz�dzaniu. Model ten pozwala r�wnie� na wi�ksz� pewno�� rynkow�, poniewa� wyklucza innych konkurent�w i tworzy zach�ty do inwestowania. Obecni operatorzy telefonii kom�rkowej mog� postrzega� przydzielanie tak wielu cz�stotliwo�ci dla zastosowa� nielicencjonowanych jako czynnik zniech�caj�cy ich do inwestowania w rozliczone widmo. Co wi�cej, nielicencjonowane spektrum, z jego niepewno�ci� co do jako�ci us�ug i dost�pu, mo�e zniech�ci� do inwestycji infrastrukturalnych niezb�dnych do zapewnienia wysokiej jako�ci us�ug szerokopasmowych. Z perspektywy rz�du dochody uzyskiwane przez aukcje widma i wzrost PKB zyskiwa�y dzi�ki dobremu Ustanowiona infrastruktura mobilna mo�e utrudnia� wdra�anie rozwi�za� WS, kt�re s� wzorowane na podej�ciu opartym na nielicencjonowanym dost�pie. Oczywi�cie nie sugeruje to, �e nielicencjonowane widmo nie przyczynia si� r�wnie� znacz�co do PKB danego kraju, w rzeczywisto�ci r�ne dokumenty udokumentowa�y to zjawisko. W prowadzeniu inwestycji istniej� inne pasma, w kt�rych mog� dzia�a� WSD. Jedn� z mo�liwo�ci w Stanach Zjednoczonych jest "pasmo 3,5 GHz" (3,55-3,65 GHz), w kt�rym FCC zaproponowa�o u�ycie DB, okre�lanego tutaj jako SAS, zar�wno dla operacji licencjonowanych, jak i nielicencjonowanych. Jedna z propozycji przed FCC opisuje, w jaki spos�b SAS mo�e dynamicznie oblicza� strefy pokrycia i wykonywa� zadania na zasadzie niezak��conej. Ten SAS m�g�by r�wnie� uczestniczy� w procesie rozwi�zywania zak��ce� poprzez ponowne przydzielenie, gdyby nast�pi�o. Jak ju� opisano, SAS mo�na wykorzysta� do przypisania u�ytkownik�w do pasm cz�stotliwo�ci. Ten sam system mo�e by� u�ywany do odr�niania u�ytkownik�w i przypisywania kana��w na zasadzie priorytetu do okre�lonych typ�w u�ytkownik�w przed innymi. Kilka zastosowa� i u�ytkownik�w widma WS mo�e wymaga� lub chcie� mie� mechanizm, kt�ry zapewnia pewien poziom dost�pu do widma, zapewniaj�c priorytet nad innymi u�ytkownikami. Przyk�adem typowego u�ytkownika priorytetowego by�by u�ytkownik bezpiecze�stwa publicznego. Istniej� wyra�nie znacz�ce mo�liwo�ci ulepszenia zar�wno system�w, jak i wdra�ania technologii WS, a powy�sze kwestie s� krytycznymi aspektami do rozwi�zania. Jednak jeden ze sposob�w patrzenia na te systemy jest po prostu kolejnym narz�dziem do lepszego zarz�dzania widmem radiowym i tym mo�e trwa� latami, zanim zostanie zastosowane to podej�cie. Jako punkt odniesienia zaj�o wiele lat, zanim nielicencjonowane zespo�y zyska�y popularno��, ale w tym momencie trudno sobie wyobrazi�, �e nie ma i nie korzysta z WiFi oraz wielu innych aplikacji, kt�re korzystaj� z tych pasm

Aplikacje TV bia�ej przestrzeni

Istnieje znaczny wysi�ek, aby rozwa�y� szeroki zakres mo�liwych zastosowa� TVWS i ich przydatno�ci. W�r�d niekt�rych wczesnych pr�b pojawia si� podobny zestaw aplikacji, w tym: sieci stacjonarne o wysokiej mocy, sieci przeno�ne o niskiej mocy, sieci o niskiej / wysokiej mocy sieci, punkt-punkt-punkt, maszyna-maszyna-maszyna (M2M) i mobilny dost�p szerokopasmowy. A ka�dy z tych obszar�w zastosowa� mo�na dalej podzieli� na zasadniczo r�ne aplikacje; na przyk�ad utrwalona moc mo�e by� zastosowana do scenariusza szerokopasmowego na obszarach wiejskich, us�ugi dosy�owej dla mobilnego Internetu szerokopasmowego lub aplikacji bezpiecze�stwa publicznego. To, co czyni widmo TVWS tak interesuj�cym, to fakt, �e przestrze� aplikacji jest szeroka ze wzgl�du na po��dane charakterystyki propagacji, zapewniaj�ce zar�wno szerokie pokrycie fizyczne, jak i du�e szeroko�ci pasma. Dotychczasowe standardy koncentrowa�y si� na rozwi�zaniu sta�ym (np. Wiejskim szerokopasmowym) z protoko�ami takimi jak IEEE 802.22 i rozwi�zaniami podobnymi do Wi-Fi, takimi jak IEEE 802.11af, a obecnie w IEEE bada si� inne wysi�ki. Poni�ej znajduje si� kr�tki przegl�d niekt�rych potencjalnych zastosowa�, a nast�pna sekcja przedstawia g��bsz� analiz� kilku wa�nych obszar�w zastosowa�. Zauwa�my, �e pomijamy tutaj analiz� DFS, poniewa� aplikacja jest dobrze znana jako szerokopasmowy dost�p do Internetu typu WiFi.

Backhaul: Jak wspomniano, kluczowym zastosowaniem TVWS w ostatnich pr�bach by�o wykorzystanie go jako ��cza typu backhaul. Powszechnym problemem dla kampus�w, gmin, dostawc�w stacjonarnych lub mobilnych ��czy szerokopasmowych oraz du�ych obiekt�w jest przenoszenie ruchu z punkt�w dost�pu lub stacji bazowych z powrotem do punktu centralnego. Problem polega zazwyczaj na kosztach zakupu backhaul od operatora zasiedzia�ego lub na wdro�eniu sieci i ponoszeniu koszt�w budowy kabla. Tutaj TVWS oferuje wy�sz� moc, ni�sze zakresy i lepsz� charakterystyk� propagacji ni� WiFi jako rozwi�zanie do przesy�u wstecznego. By�oby to naturalne rozwi�zanie typu backhaul dla wielu WISP (dostawc�w bezprzewodowych us�ug internetowych), bior�c pod uwag�, �e sieci te s� powszechne na obszarach wiejskich o wysokiej dost�pno�ci kana��w TVWS.
Sta�y dost�p szerokopasmowy: Inn� aplikacj�, kt�ra prawdopodobnie by�a pierwsz� przewidzian� dla TVWS, jest stacjonarny dost�p szerokopasmowy, a konkretnie sta�y dost�p szerokopasmowy na obszarach wiejskich. Kluczem b�dzie tu produkcja tanich, szerokopasmowych urz�dze� dost�powych obs�uguj�cych TVWS, kt�re b�d� rozmieszczane w domach i firmach. Dost�pno�� chipset�w w atrakcyjnych punktach cenowych mo�e zaj�� troch� czasu, poniewa� pocz�tkowe przyj�cie mo�e by� powolne.
Internet szerokopasmowy o niskim / wysokim poborze mocy: Ogromny sukces nielicencjonowanych urz�dze� w obecnych pasmach ISM przyczynia si� do zator�w, gdy korzystanie z nich jest g�ste, a urz�dzenia dzia�aj�, na przyk�ad pasmo 2,4 GHz. Mo�e si� tak zdarzy�, �e wraz ze wzrostem tego przeci��enia, a tak�e gdy inne pasma - takie jak 5 GHz - r�wnie� zostan� zat�oczone, kana�y TVWS i protok� IEEE 802.11af mog� s�u�y� do umo�liwienia dodatkowych, nielicencjonowanych sieci o niskiej mocy
Sieci o niskiej mocy sieci: Od ponad dziesi�ciu lat spo�eczno�ci badawcze i sieciowe dyskutuj� o pojawieniu si� sieci kratowych, w kt�rych radiotelefony ��cz� si� za po�rednictwem wielu przeskok�w, aby po��czy� ze sob� ��czno�� mi�dzy sob� i reszt� Internetu. Podczas gdy poczyniono post�py w projektowaniu takich sieci, systemy te nie zosta�y uruchomione zgodnie z oczekiwaniami. Ignoruj�c potencjalne wyzwania u�yteczno�ci, jednym z wyra�nych ogranicze� jest obecnie dost�pno�� widma pod wzgl�dem ogranicze� mocy, szeroko�ci pasma i charakterystyk propagacji. TVWS oferuje interesuj�ce mo�liwo�ci budowania elastycznych siatek o d�u�szym zasi�gu, kt�re mog� by� przydatne w obszarach bezpiecze�stwa publicznego, obszar�w wiejskich i ograniczonych.
Sie� typu maszyna-maszyna: obszar aplikacji, kt�ry wed�ug oczekiwa� spowoduje znaczny wzrost zapotrzebowania na widmo, aw og�lno�ci w Internecie, to sieci M2M. W tym scenariuszu urz�dzenia komunikuj� si� nie w imieniu cz�owieka, ale w celu zaspokojenia pewnych potrzeb lub funkcji sprz�tu obs�ugiwanego przez te sieci. Mo�e to obejmowa� automatyzacj� w ustawieniach fabrycznych, czujniki wykrywaj�ce smog w mie�cie, liczniki reaguj�ce na zapytania lub urz�dzenia sieciowe wymieniaj�ce informacje kontrolne. Tutaj TVWS mo�e zapewni� elastyczne i dost�pne widmo, aby umo�liwi� t� komunikacj�. Istnieje wiele innych potencjalnych zastosowa� widma TVWS, w tym takie szeroko zakrojone pomys�y, jak sieci pojazd�w, LTE (Long-Term Term Evolution) w TVWS, sieci czujnik�w �rodowiskowych, sieci opieki zdrowotnej, monitoring wideo i (by� mo�e najbardziej ironicznie) nadawanie telewizji przez pakiet sieci. W 2013 r. Ofcom og�osi� du�� pr�b� TVWS w Glasgow, w Szkocji, gdzie bada si� r�norodny zestaw nowych aplikacji. S� w�r�d nich czujniki, czytniki licznik�w, szerokopasmowy dost�p do Internetu, obs�uga sieci miejskich i monitoring wideo

Naprawiona sie� bezprzewodowa

Us�uga pocz�tkowo przewidywana i najcz�ciej omawiana przez TVWS przez organy regulacyjne i przemys� to us�uga sieci stacjonarnych. Dwie takie sieci stacjonarne to dost�p szerokopasmowy i backhaul, z kt�rych ka�dy om�wiono poni�ej. W modelu dost�pu szerokopasmowego TVWS protoko�y, takie jak 802.22, by�yby wykorzystywane do zapewnienia dost�pu do sieci bez konieczno�ci modernizacji istniej�cej infrastruktury sieciowej, na przyk�ad modernizacji sieci kablowych lub miedzianych, lub budowy sta�ej infrastruktury (np. �wiat�ow�d do domu lub inne przewodowy dost�p szerokopasmowy). Tutaj TVWS s�u�y�by jako media dla lokalnego dost�pu szerokopasmowego .

Podczas gdy sta�e us�ugi bezprzewodowe istnia�y w przesz�o�ci za po�rednictwem LMDS (Local Multipoint Distribution Service), MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service), a ostatnio WiMAX, te oferty nie odnios�y sukcesu komercyjnego. Dwie rzeczy, kt�re sprawiaj�, �e us�uga sta�a TVWS jest inna, to dost�pno�� znacznych ilo�ci widma bez �adnych koszt�w. Oczywi�cie, jak pokazuj� powy�sze dane, dost�pno�� widma TVWS jest wi�ksza na obszarach wiejskich, a obszary wiejskie s� z regu�y trudniejsze do obs�ugi z powodu braku odpowiedniej g�sto�ci zaludnienia, adopcji i zdolno�ci do p�acenia. Niemniej jednak badania wykaza�y, �e model ten mo�e okaza� si� skuteczny w wielu obszarach wiejskich w Stanach Zjednoczonych. W modelu stacjonarnym komunikacja mo�e odbywa� si� przy poziomach mocy do 4 W i wysokich wysoko�ciach anteny, co razem mo�e zapewni� zasi�g do 15 km Technologia bia�ej przestrzeni pocz�tkowo by�a uwa�ana za �rodek zapewniaj�cy nielicencjonowane spektrum dost�pu szerokopasmowego, bezpo�rednio do urz�dzenia lub jako technologia dosy�owa. Jak na ironi�, do tej pory pocz�tkowe wdro�enia dotyczy�y g��wnie sieci typu backhaul w celu w��czenia kraw�dzi WiFi i uwa�a si�, �e licencjonowani dostawcy mog� korzysta� z tego widma do przesy�u wstecznego ze stacji bazowych dzia�aj�cych na licencjonowanym spektrum. Powodem, dla kt�rego TVWS sprawia, �e logiczna technologia backhaul jest taka, �e po pierwsze, pozwala urz�dzeniom klienckim po prostu wykorzystywa� interfejsy WiFi do ��czenia si� z sieci�, a po drugie, zapewnia wi�kszy zasi�g i wystarczaj�c� szeroko�� pasma do agregowania wymaga� brzegowych i przenoszenia du�e odleg�o�ci do punkt�w po��cze� z sieci�. Wi�kszo�� r�nych projekt�w i pr�b opisanych w tym rozdziale korzysta z widma TVWS w zakresie dosy�owym.

Aplikacje bezpiecze�stwa publicznego

Publiczne sieci bezpiecze�stwa na ca�ym �wiecie pracuj� nad ulepszeniem swoich sieci w�skopasmowych (g�osowych) w celu umo�liwienia us�ug szerokopasmowych. Jednak bezpiecze�stwo publiczne tradycyjnie mia�o ograniczon� alokacj� widma (na ca�ym �wiecie), a w niekt�rych obszarach, takich jak Europa, do�wiadcza mocno zat�oczonych pasm. Ponadto publiczne sieci bezpiecze�stwa s� notorycznie wyczekiwane pod wzgl�dem wdra�ania nowej technologii, z r�nych powod�w technicznych, operacyjnych i kosztowych. Pojawienie si� TVWS stanowi atrakcyjn� okazj� do wykorzystania widma o bardzo korzystnych cechach dla r�norodnych potrzeb bezpiecze�stwa publicznego. Co sprawia, �e spo�eczno�� bezpiecze�stwa publicznego jest interesuj�cym przyk�adem do studiowania, to mieszanka potrzeb i priorytet zwi�zany z tymi potrzebami. Po pierwsze, je�li we�mie si� pod uwag�, jakie us�ugi s� potrzebne, pod wieloma wzgl�dami brzmi� jak po��czenie wszystkich proponowanych aplikacji TVWS. kryminalne bazy danych. Mog� r�wnie� potrzebowa� skonfigurowa� sieci kratowe w czasie akcji ratunkowej lub w bardziej odleg�ych regionach . Ponadto mog� potrzebowa� ustanowi� ��cza, aby obs�ugiwa� funkcje wideo w odleg�ych obszarach w celu wykorzystania w nadzorze. Podczas gdy wszystkie z nich odpowiadaj� typowemu proponowanemu wykorzystaniu TVWS, jest ono inne ze wzgl�du na bezpiecze�stwo �ycia. Innymi s�owy, systemy te mog� wymaga� wy�szego poziomu niezawodno�ci i dost�pno�ci ni� mo�na by oczekiwa� od typowych u�ytkownik�w dost�pu szerokopasmowego. Ta potrzeba us�ug priorytetowych mo�e ponownie uzasadnia� wykorzystanie systemu autoryzowanego dost�pu wsp�lnego (ASA) do tworzenia poziom�w dost�pu i zapewnienia urz�dnikom bezpiecze�stwa publicznego wy�szego poziomu dost�pu. Niekt�re szczeg�lne zastosowania TVWS w zakresie bezpiecze�stwa publicznego obejmuj�: (i) rozszerzenie istniej�cego zasi�gu sieci na kosztowne i trudno dost�pne cz�ci spo�eczno�ci; (ii) dynamiczne przydzielanie widma, gdy zapotrzebowanie na moc przekracza standardowe obci��enie robocze; oraz (iii) nadanie priorytetu przydzielaniu kana��w w oparciu o potrzeby sytuacyjne. Ponownie aplikacje te mog� wymaga� dodatkowych mo�liwo�ci, takich jak systemy ASA, aby pom�c odr�ni� u�ytkownik�w. Istniej� znacz�ce badania nad zastosowaniem radia kognitywnego i urz�dze� TVWS w obszarze bezpiecze�stwa publicznego. opracowa� dynamiczne systemy mostkowania, aby umo�liwi� innym urz�dzeniom pasma do ��czenia si� i wsp�dzia�ania. W innych pracach zbadano, czy TVWS mo�e by� u�ywany bez systemu ASA i nadal zapewnia QoS i dost�pno��, kt�rych ��daj� urz�dnicy ds. Bezpiecze�stwa publicznego. W tej pracy zaprojektowano protoko�y routingu do koordynowania dost�pu do TVWS w pasmach i przep�ywach w taki spos�b, aby zapewni� po��dan� dost�pno��. W 2011 r. Plemi� Yurok (Native American Tribe) w p�nocnej Kalifornii wdro�y�o technologi� bia�ej przestrzeni w celu zwi�kszenia zat�oczonej publicznej sieci bezpiecze�stwa. Ta sie�, kt�ra nadal dzia�a, obs�uguje wysy�k�, wyszukiwanie rekord�w i szkolenie wideo, a tak�e by�a finansowana z r�nych program�w, w tym z programu dotacji dla spo�eczno�ci wiejskich Departamentu Rolnictwa ds. Us�ug Spo�ecznych. Jedno z d�ugich link�w utworzonych w tym wdro�eniu pozwala na dotarcie do cz�ci rezerwacji, kt�ra wcze�niej nie mia�a mo�liwo�ci szerokopasmowego po��czenia; inny zapewnia wsparcie dla plan�w s�u�b ratunkowych w przypadku wyst�pienia katastrofy. W innych badaniach w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii wykorzystano TVWS w celu rozszerzenia zasi�gu i mo�liwo�ci monitorowania wideo. Oczywi�cie ��cza wideo wymagaj� ��czy o du�ej przepustowo�ci, a kamery mog� by� rozmieszczane na odleg�o�� lub regularnie przenoszone, co utrudnia korzystanie z istniej�cych po��cze� przewodowych lub �wiat�owodowych. TVWS oferuje zasi�g o du�ej przepustowo�ci na dystansie 15 km lub wi�cej, z mo�liwo�ci� przeniesienia w razie potrzeby.

Mobilna ��czno�� szerokopasmowa

Chocia� pocz�tkowe wysi�ki koncentrowa�y si� na wykorzystaniu TVWS w postaci sta�ych lub przeno�nych nielicencjonowanych urz�dze�, nie jest ani zaskakuj�ce, ani rozs�dne, aby bada�, w jaki spos�b to widmo mo�e by� wykorzystane do bezpo�redniego zwi�kszenia sieci 5G. Wraz z przej�ciem g�osu kom�rkowego na znacznie wi�ksze wymagania aplikacji, mo�liwo�� odci��enia ruchu w sieciach WiFi by�a zbawieniem dla operator�w kom�rkowych i konsument�w. Ta zdolno�� do obs�ugi wielu interfejs�w powietrznych i / lub ��czenia kana��w umo�liwi�a smartfonom skalowanie ich wykorzystania w kierunku aplikacji o du�ym nat�eniu ruchu, takich jak wideo. Bior�c pod uwag� konwergencj� interfejs�w powietrznych w nowoczesnych urz�dzeniach kom�rkowych, logiczne jest, aby dostawcy i przewo�nicy rozwa�yli wykorzystanie technologii TVWS, aby zwi�kszy� ich zdolno�� do zaspokajania wci�� rosn�cych wymaga� dotycz�cych wykorzystania danych smartfon�w. Jedn� z opcji by�oby, aby smartfon obs�ugiwa� interfejs IEEE 802.11af do obs�ugi dost�pnego TVWS. Innym by�oby dla operator�w kom�rkowych wdro�y� LTE9 w samym TVWS - do urz�dzenia lub jako backhaul .Oczywi�cie u�ycie innych WS (innych ni� TV) mo�e by� r�wnie� logicznym pasmem docelowym do wdro�enia rozwi�zania LTE WS. Ponadto ci dostawcy i przewo�nicy szukaj� r�wnie� istniej�cych i proponowanych pasm nielicencjonowanych do potencjalnego zastosowania us�ug typu LTE. Inn� opcj� by�oby wykorzystanie technologii TVWS jako rozszerzenia do sieci LTE. Wreszcie, WS (TVWS i inne potencjalne WS) mog� by� dost�pne przez sieci kom�rkowe o wy�szym priorytecie ni� urz�dzenia nielicencjonowane dzi�ki zastosowaniu modelu takiego jak ASA, jak proponuje si� w pa�mie 3,5 GHz. Motywacja do korzystania z nielicencjonowanych pasm przez operator�w kom�rkowych jest silna, w tym: (i) potrzeba dodatkowej pojemno�ci (i dodatkowego widma), aby sprosta� rosn�cemu zapotrzebowaniu na dane; (ii) zdolno�� projektu LTE do p�ynnego wykorzystania widma WS poprzez granularne przypisania blok�w zasob�w; (iii) wysoce po��dane charakterystyki propagacji w pomieszczeniach widma TVWS; (iv) niedawna mo�liwo�� spakowania wi�kszej liczby interfejs�w do telefonu dzi�ki wprowadzeniu ulepszonej technologii anulowania; oraz (v) oszcz�dno�ci koszt�w unikania kapita�u. Wydatki zwi�zane z pozyskaniem dodatkowego widma poprzez aukcje. Powa�ne zainteresowanie wykorzystaniem LTE w pasmach nielicencjonowanych i TVWS rozpocz�o si� od istotnych dyskusji w ramach 3GPP w 2011 i 2012 r. I od tego czasu doprowadzi�o do test�w i standaryzacji. Przesuni�cie tej idei do przodu to my�l, �e us�ugi typu LTE mog� by� wdra�ane w licencjonowanym lub nielicencjonowanym pa�mie, a bycie bardziej elastycznym mo�e pozwoli� na wi�cej mo�liwo�ci po��czenia. Oczywi�cie wi��e si� to z kosztem mo�liwo�ci obs�ugi interfejs�w powietrznych potrzebnych w s�uchawce. Wymaga to r�wnie�, aby system LTE dzia�a� dobrze w nielicencjonowanym pa�mie. Mo�e to oznacza�, �e (i) dzia�a dobrze zgodnie z nielicencjonowanymi regu�ami i nie degraduje si� z powodu zak��ce� ze strony innych urz�dze�, lub (ii) dzia�a dobrze bez powodowania znacz�cych szk�d dla istniej�cych nielicencjonowanych urz�dze�. mo�e to by� konieczne z politycznego punktu widzenia ze wzgl�du na potencjaln� reakcj� na ingerencj� w szeroko stosowane nielicencjonowane urz�dzenia, takie jak Wi-Fi. Wreszcie istnieje koszt wdro�enia niezb�dnej infrastruktury antenowej, na przyk�ad modernizacji stacji bazowych w celu obs�ugi tego interfejsu lotniczego. Warto wspomnie�, �e dostawcy telefonii kom�rkowej planuj� swoje sieci wok� spektrum wy��cznego u�ytkowania, a w��czenie do tego modelu nielicencjonowanego widma by�oby znacz�c� zmian� w zakresie zarz�dzania sieci� i operacji. To u�ycie WS dla us�ug typu LTE rodzi szereg pyta� dotycz�cych mo�liwo�ci i pytanie, czy wiele konkuruj�cych ze sob� standard�w zwi�kszy�oby dost�p do widma lub zmniejszy�oby wykorzystanie. Ta idea �wiadczenia us�ug kom�rkowych w zakresie, kt�ry w przeciwnym razie m�g�by by� nielicencjonowanym widmem, by�a rozwa�ana ju� od kilku lat w obecnie dost�pnych "pasmach nielicencjonowanych", ale badania sugeruj�, �e doprowadzi�oby to do zak��ce� w�r�d konkurencyjnych us�ug i ostatecznie zaszkodzi�o urz�dzeniom typu Wi-Fi. To, co czyni TVWS potencjalnie bardziej interesuj�cym obszarem wdra�ania mobilnych sieci szerokopasmowych, to fakt, �e istnieje DB do koordynowania tych system�w.

Istnieje kilka demonstracji LTE w WS, kt�re warto om�wi� bardziej szczeg�owo. Nale�� do nich dema Huawei i NGN. W 2011 roku Huawei zademonstrowa� system LTE TDD (Time Division Duplexing) w TVWS i od tego czasu przetestowa� zdolno�� systemu do unikania interferencji z istniej�cymi urz�dzeniami. Chocia� jest to technologia TDD, a wielu operator�w kom�rkowych wdra�a FDD (dupleksowanie z podzia�em cz�stotliwo�ci), ta pr�ba sugeruje potencja� takich system�w i wykaza�a zdolno�� do adresowania zak��ce� . R�ni badacze wykazali mo�liwo�� zastosowania LTE do pasm nielicencjonowanych. Zhao wykaza�, �e LTE mo�e by� wykorzystywany w pasmach TVWS do pokrycia femtokom�rek w budynkach, pokazuj�c doskona�� penetracj� sygna�u i mechanizmy minimalizuj�ce zak��cenia. Inne prace pokazuj�, �e pojemno�� systemu mo�na zwi�kszy� za pomoc� algorytm�w zarz�dzania zasobami radiowymi (RRM), w kt�rych bloki zasob�w radiowych s� dynamicznie przydzielane i optymalizowane. Praca ta pokazuje r�wnie�, �e system ASA, w kt�rym us�uga LTE uzyskuje wy�szy poziom dost�pu, by�by po��dany w celu utrzymania QoS. Je�li chodzi o wykonalno�� techniczn� i regulacyjn�, nadal istnieje kilka przeszk�d do wyja�nienia, zanim wdro�enie LTE b�dzie mia�o sens WS. Na p�aszczy�nie technicznej pozostaje kwestia wp�ywu przewo�nika LTE (ortogonalnego multipleksowania z podzia�em cz�stotliwo�ci (OFDM)) na sie� nadawcz� (kodowany OFDM (COFDM) w Europie i 8-poziomowa modulacja pasma bocznego ( 8VSB) w Stanach Zjednoczonych). Testy zgodno�ci na ka�dym z nich pokazuj� potencja� i sugeruj�, �e jest to technicznie wykonalne. Nadal istniej� problemy z wydajnym dzia�aniem systemu LTE pod wzgl�dem zarz�dzania blokami zasob�w mi�dzy us�ugami oraz wp�ywu innych heterogenicznych urz�dze� na dzia�anie. W tym przypadku system ASA mo�e by� cennym dodatkiem do dost�pu WS dla dostawc�w szerokopasmowego internetu mobilnego. Rzeczywi�cie zyski za bit sugeruj�, �e rozwi�zanie oparte na LTE mo�e by� bardzo efektywnym wykorzystaniem TVWS i innych mo�liwo�ci WS w przysz�o�ci. Na p�aszczy�nie regulacyjnej niekt�re z kluczowych wyzwa� technicznych sugeruj� potrzeb� zmiany regulacyjnej. Po pierwsze, model dost�pu do LTE zak�ada wysok� jako�� us�ug i niezawodno�� za po�rednictwem zarz�dzanej sieci. Uzyskanie tego w ustawieniach TVWS wymaga�oby komponentu ASA w DB TVWS. Mo�e to pozwoli� na licytacj� widma i uzyskiwanie przychod�w, ale prawdopodobnie wp�ywy z takiej aukcji by�yby ni�sze ni� w przypadku typowego pasma wy��cznego.

Wysi�ki mi�dzynarodowe

W tym momencie Stany Zjednoczone i Wielka Brytania odegra�y najbardziej aktywn� rol� w badaniu technologii bia�ej przestrzeni, ale inne kraje aktywnie wkraczaj� w t� przestrze� i mog� przeskoczy� zar�wno Stany Zjednoczone, jak i Wielk� Brytani�, bior�c pod uwag� d�ug� i kosztown� faz� poszukiwa� nowych technologii. Inne kraje b�d� mog�y uczy� si� na podstawie tych wczesnych, prze�omowych wysi�k�w, a tak�e b�d� w stanie unikn�� konieczno�ci inwestowania w dro�sze urz�dzenia pierwszego uruchomienia. Na szczeg�ln� uwag� zas�uguj� wysi�ki dopiero rozpoczynaj�ce si� w r�nych krajach afryka�skich. Na przyk�ad Microsoft i Google prowadz� odpowiednio wysi�ki w Kenii i RPA; te firmy dzia�aj� r�wnie� w innych cz�ciach �wiata, w tym na Filipinach iw Singapurze. W dalszej cz�ci tej cz�ci om�wimy wysi�ki na ca�ym �wiecie, kt�re wdra�aj� i eksperymentuj� z technologi� bia�ej przestrzeni. Stany Zjednoczone: Do tej pory Stany Zjednoczone by�y najbardziej aktywne w odkrywaniu bia�ych plam dzi�ki wykorzystaniu geograficznych baz danych. Jednym z wczesnych wysi�k�w by�y wdro�enia korporacyjne i kampus�w uniwersyteckich, w tym bardzo wczesny wysi�ek na kampusie Microsoft. Niedawno kilka miast pilotowa�o technologi� bia�ej przestrzeni jako cz�� sta�ego bezprzewodowego wdro�enia szerokopasmowego. Sie� bia�ych przestrzeni Microsoft powsta�a w 2011 r. Jako �rodek zapewniaj�cy szerokopasmowe po��czenie internetowe w promach kampusowych na du�ej przestrzeni (1,5 km x 1,5 km). W 2013 r. Uniwersytet Zachodniej Wirginii wykorzysta� pomys�owe wdro�enie technologii bia�ej przestrzeni, wykorzystuj�c j� do po��czenia 15 000 codziennych zawodnik�w swojego publicznego systemu tramwajowego [43]. W obu tych sieciach technologia bia�ej przestrzeni s�u�y jako system dosy�owy, ��cz�cy punkty dost�pu WiFi z infrastruktur� sieci stacjonarnej w celu uzyskania dost�pu do Internetu i innych us�ug sieciowych. W�r�d najwcze�niejszych wdro�e� urz�dnicy miejscy w Wilmington w P�nocnej Karolinie wsp�pracowali z Spectrum Bridge w celu utworzenia miejskiej sieci TVWS. Sie� ta, przeprowadzona na podstawie eksperymentalnej licencji FCC, zar�wno oceni�a zdolno�� sieci TVWS do dzia�ania bez zak��ce� nadawc�w, jak i zbada�a potencjaln� przestrze� aplikacji, kt�ra obejmowa�a sieci czujnik�w do monitorowania wody, �rodowiska i energii, publiczne hotspoty WiFi i kamera drogowa. Wielka Brytania: Ofcom, regulator telekomunikacyjny w Wielkiej Brytanii, od dawna jest zwolennikiem technologii TVWS i prowadzi szereg pr�b w r�nych cz�ciach kraju. W 2011 r. Microsoft przeprowadzi� pr�bn� transmisj� wideo na �ywo w jako�ci HD i prowadzenie czatu wideo na urz�dzeniach Xbox za pomoc� urz�dze� sieciowych Adaptrum i Nuel. W pr�bie przetestowano system w trudnych warunkach propagacji z du�ym ba�aganem i znaczn� wielodrogowo�ci�. Warto zauwa�y�, �e pr�ba mia�a mieszank� interesariuszy, w tym BBC (nadawca), BT (zasiedzia�ego dostawcy dost�pu szerokopasmowego), BSkyB (dostawca dost�pu szerokopasmowego) i innych. Niedawno Ofcom og�osi� du�ego pilota technologii TVWS w Glasgow i ca�ej Wielkiej Brytanii, gdzie b�dzie ocenianych wiele aplikacji i us�ug. Afryka: Microsoft, dzi�ki inicjatywie 4Afrika, prowadzi testy w Afryce Po�udniowej, Kenii i Tanzanii. Wysi�ek podejmowany w Kenii jest interesuj�cy, poniewa� wykorzystuje TVWS do d�ugodystansowego po��czenia szkieletowego z wieloma spo�eczno�ciami wiejskimi, z kt�rych wszystkie korzystaj� z energii s�onecznej lub innych alternatywnych �r�de� energii, poniewa� energia elektryczna nie jest dost�pna na tych obszarach. Rz�d Kenii jest zaniepokojony kwestiami zak��ce� i przyjmuje podej�cie, kt�re mo�e wymaga� licencjonowania do korzystania z system�w TVWS. Google wsp�pracuje ze szko�ami w Republice Po�udniowej Afryki w celu zapewnienia szerokopasmowego dost�pu do szk� K12, a tak�e kampus�w uniwersyteckich. Inne kraje, w tym Kanada, Singapur, Filipiny i Chiny, r�wnie� aktywnie badaj� TVWS, wiele we wsp�pracy z Google, Microsoftem lub poprzez wysi�ki niedawno utworzonego Dynamic Spectrum Alliance, kt�re d��y do zamkni�cia cyfrowej przepa�ci i z�agodzenia spadku widma

Rola WS w 5G

Do tej pory dyskusja skupia�a si� szerzej na tym, jak powsta�y bia�e przestrzenie i jak technologia oparta na TVWS i DFS mo�e wykorzystywa� te mo�liwo�ci cz�stotliwo�ci. W tej sekcji podsumowujemy poprzednie sekcje i zastanawiamy si�, co mo�e oznacza� bia�e pole dla standardu 5G. Jak opisano wcze�niej, technologia dost�pu do bia�ej przestrzeni napotyka wiele wyzwa� zwi�zanych z adopcj�. Najwa�niejsze z nich to ochrona operatora zasiedzia�ego, stymulowanie inwestycji, zapewnienie bezpiecze�stwa oraz umo�liwienie odpowiednich standard�w, zasad i zasad. Z wielu powod�w poza zakresem tego rozdzia�u g��wni przewo�nicy kom�rkowi zazwyczaj wol� dost�p do jasnego, wy��cznego widma u�ytkowania, gdy jest ono dost�pne. W ostatnich latach oczywi�cie przyj�li wykorzystanie i integracj� IEEE 802.11 z urz�dzeniami u�ytkownik�w, ale nie jest to widmo bia�ej przestrzeni (z dodatkowymi wymaganiami DFS lub TVWS dotycz�cymi wykrywania lub rejestracji). Do tej pory przewo�nicy ci nie wykazywali zainteresowania widmem bia�ej przestrzeni jako cz�ci swojego mobilnego ekosystemu szerokopasmowego, wi�c nie jest jasne, czy obejmie si� nim w ci�gu najbli�szych kilku lat, gdy pojawi� si� wymagania i specyfikacje 5G. Rzeczywi�cie, wczesne dyskusje na temat potrzeb w zakresie widma 5G nie skupia�y si� w znacznym stopniu na dost�pie do widma bia�ej przestrzeni, ale raczej na wyra�nych dodatkowych pasmach do wy��cznego u�ytku. Powiedziawszy to, istnieje mo�liwo�� rozwini�cia bia�ej przestrzeni w modelu 5G jako cz�� system�w dosy�owych lub komunikacji M2M (lub ewentualnie jako interfejs radiowy urz�dzenia WiFi w pa�mie 5 GHz). Podsumowuj�c, nie jest jasne, czy DFS lub TVWS b�d� znacz�c� cz�ci� 5G; jednak specyfikacja 5G dopiero si� zaczyna tworzy� i cho� bia�a przestrze� nie jest na pierwszym planie dyskusji 5G, istnieje wiele sposob�w, w jakie systemy bia�ej przestrzeni mog� by� aktywatorami 5G poprzez takie wa�ne aspekty jak widmo backhaul i / lub M2M.

Wnioski

Chocia� cz�stotliwo�ci bia�ych przestrzeni nadal stanowi� interesuj�ce mo�liwo�ci dla nowego dost�pu do dodatkowego widma, wyzwania w zakresie modeli technicznych i biznesowych pozostaj� trudne. Technologia bia�ych przestrzeni oparta na systemie plik�w DFS nabiera mocy i oferuje przydatne narz�dzie do zwi�kszania dost�pu do widma radiowego. Przy ostatnich zmianach zasad dotycz�cych dost�pu do pasma 5 GHz dzi�ki zastosowaniu DFS wydaje si� prawdopodobne, �e nast�pi znaczny wzrost wykorzystania DFS. I cho� technologia TVWS jest jeszcze w powijakach, mo�emy teraz zacz�� dostrzega� jej potencjalne zastosowania. Najwa�niejszym z nich jest wykorzystanie jako technologii backhaul do pod��czania punkt�w dost�pu WiFi z powrotem do Internetu, a przy wprowadzaniu nowych standard�w powinni�my spodziewa� si�, �e te rodzaje WiFi (nielicencjonowana sie� WLAN) stan� si� bardziej powszechne. Innym potencjalnym obszarem wzrostu jest zastosowanie bia�ych przestrzeni w przestrzeni M2M. Widzimy r�wnie�, �e ro�nie zainteresowanie TVWS w innych krajach (poza Stanami Zjednoczonymi i Wielk� Brytani�) i rozs�dne jest oczekiwanie, �e niekt�re z tych kraj�w skorzystaj� z tej technologii z r�nych powod�w zwi�zanych z kosztami i zasi�giem. Na pocz�tku tego rozdzia�u zadali�my trzy pytania: (i) Czy systemy uzyskuj�ce dost�p do bia�ej przestrzeni mog� dzia�a� bez powodowania szkodliwych zak��ce� u obecnych u�ytkownik�w ?; (ii) Je�li tak, to czy mo�na go wdro�y� w spos�b wydajny i skuteczny? oraz (iii) Jak� rol� mog� odgrywa� systemy bia�ej przestrzeni w przysz�ym wdro�eniu 5G? Na podstawie du�ej liczby ustalonych urz�dze� DFS i udanych pr�bnych test�w TVWS, na pierwsze pytanie mo�na odpowiedzie� w nast�puj�cy spos�b: "Tak, bia�e znaki urz�dzenia mog� dzia�a� i nie wyrz�dza� szkody operatorom dominuj�cym. "Drugie pytanie pozostaje do ustalenia w TVWS, ale DFS wydaje si� by� skutecznym i efektywnym narz�dziem w pasmach radarowych, a wraz z niedawnym z�agodzeniem zasad w pasmach 5 GHz, DFS prawdopodobnie zacznie odgrywa� bardziej znacz�c� rol� w przestrzeni WiFi. Pytanie, kt�re pozostaje do�� szeroko otwarte, brzmi: czy bia�a przestrze� odegra znacz�c� rol� w 5G. Wydaje si� prawdopodobne, �e jaki� zestaw narz�dzi DFS i TVWS b�dzie cz�ci� ekosystem�w 5G - w backhaul, Wi-Fi i M2M. Nie jest jednak jasne, jak zintegrowana bia�a przestrze� b�dzie w paradygmacie 5G - je�li b�dzie cz�ci� urz�dzenia u�ytkownika lub po prostu cz�ci� komponentu sieciowego.

Technologia 5GZab�jca czy Przyjaciel?

Zapa�� widma bezprzewodowego: bia�e znaki dla 5G?