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Microsoft Research

Freie Nutzung lizenzierter Frequenzbänder mit Specnet

Microsoft Research will mit dem Projekt Specnet weltweit eine Plattform zur Verfügung stellen, die vergebene, jedoch ungenutzte Frequenzbänder zusammenfasst und sie für nicht lizenzierte Geräte nutzbar macht.

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Die Frequenzbänder werden durch die zunehmende Nutzung drahtloser Funktechnologien immer mehr belastet. Das beste Beispiel hierfür ist das freie 2,4-GHz-Band, das hierzulande durch WLAN, Bluetooth, Funkgeräte, drahtlose Eingabegeräte oder auch durch Fernbedienungen für Modellflugzeuge genutzt wird. Ist das Band zu voll, kommt es zu Problemen. Um Störungen zu vermeiden, gibt es zwar Techniken wie FHSS (Frequency Hoping Spread Sprectrum), das von Bluetooth, Funkgeräte und Fernbedienungen genutzt wird, allerdings ändert das nichts am vollen Band. Immerhin können WLAN-Nutzer in das 5-GHz-Band ausweichen, was aber nicht in allen Ländern erlaubt ist. In den USA gibt es mit dem 900-MHz-Band ebenfalls eine Ausweichmöglichkeit, die hierzulande wiederum von Mobilfunknetzbetreibern blockiert ist.

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Microsoft Research India will sich des Problems voller Bänder annehmen. Eigentlich vergebene Bänder sollen nutzbar gemacht werden, sofern dort gerade keine Aktivität vorhanden ist. So haben die Forscher beispielsweise festgestellt, dass die meisten lizenzierten Bänder nicht ausgelastet sind. Sie beziehen sich dabei auch auf andere Forschungsergebnisse, in denen es heißt, dass nur 5,2 Prozent des Spektrums zwischen 30 MHz und 3 GHz tatsächlich im Durchschnitt benutzt werden. Selbst in Großstädten wie New York und Chicago sollen die Auslastungen nur bei 17 Prozent beziehungsweise 13 Prozent liegen.

Mit Specnet wollen die Forscher eine Möglichkeit schaffen, ungenutzte Bänder aufzuspüren und nutzbar zu machen. Die Nutzung nennt sich Opportunistic Spectrum Access (OSA) und wird von den Forschern als Notwendigkeit angesehen, um das wachsende Bedürfnis nach drahtloser Nutzung zu befriedigen. Die US-Behörde FCC erlaubt OSA in den USA bereits. Laut den Forschern ist das aber das einzige Land, das eine situative Nutzung anderer Bänder erlaubt. Das andere Problem ist der Mangel an einer Infrastruktur, die in der Lage ist, die Belegung des Spektrums in Echtzeit zu messen.

Genau diese Lücke soll Specnet schließen und es Wissenschaftlern weltweit ermöglichen, an OSA-Techniken zu arbeiten. Specnet soll einen Server bereitstellen, bei dem sich Forschergruppen anmelden und über den sie ihre Messergebnisse senden können. OSA-Geräte könnten auf eine Datenbank zurückgreifen, die den Geräten mögliche ortsabhängige Frequenznutzungen eröffnet.

Specnet-Server sollen per API drei Nutzerklassen unterscheiden. Je nach Klasse fängt das bei reiner Nutzung der Daten an. Der Anwender gibt ein Band vor, eine Zeit und seinen Ort und erfährt, ob er es nutzen kann. Die teuren Spektralanalysegeräte, die laut dem Forschungspapier zwischen 10.000 und 40.000 US-Dollar kosten, sollen mit Hilfe des Servers zudem effizienter eingesetzt werden. Liegen zwei Analysegeräte dicht beieinander, wäre beispielsweise eine Arbeitsteilung möglich. Zudem wäre es mit Specnet möglich, die unberechtigte Nutzung eines Frequenzbandes zu erkennen. Auch bei der Privatsphäre und der Sicherheit sehen die Forscher noch Probleme und beschränken daher Specnet auf die Anzeige von Leistungswerten.

Die Forscher sehen bei der gemeinsamen Nutzung von Spektrumanalysatoren allerdings noch einige Probleme. Neben den Kosten für die Geräte kommt hinzu, dass diese Art von Geräten häufig in Gebäuden platziert werden. 5 bis 20 dB Signalverlust ist dadurch zu erwarten. Damit einher geht eine unnötige Reduzierung der Analysereichweite. Specnet soll allerdings beim Zugriff eine Möglichkeit bieten, dass nur Analysegeräte in Betracht gezogen werden, die ungehindert arbeiten können.

Weitere Informationen finden sich in dem von Microsoft Research publizierten Research Paper. Das Dokument sowie drei Anwendungsszenarien werden auf dem 8. Usenix Symposium NSDI präsentiert, das vom 30. März bis zum 1. April 2011 in Boston, USA, stattfindet.



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