KR101218334B1 - Ｔｖ 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치 및 방법이 개시된다. 간섭관리정보 수신부는 기지국을 통한 데이터 전송 서비스의 1차 사용자에 대한 전송 커버리지 영역 내에 위치하는 통신기기들 중에서 적어도 하나로부터 간섭관리를 위해 필요한 간섭관리정보를 수신한다. 간섭관리정보 분석부는 간섭관리정보를 기초로 통신기기들 중 1차 사용자와 공존할 수 있는 주파수 대역을 통해 통신하고자 하는 2차 사용자에 대한 간섭분석을 통해 산출된 간섭확률 값에 근거한 간섭 기준치, 간섭온도, 간섭온도 제한치 및 취득 가능한 통신용량을 포함하는 데이터를 산출한다. 주파수 대역 할당부는 산출된 데이터 및 2차 사용자가 요구하는 통신용량을 기초로 2차 사용자가 사용 가능한 주파수 대역을 할당한다. 본 발명에 따르면, 실시간 전력 소비 및 과금정보, 각종 통신환경 정보 전송으로 인해 발생 되는 무선 트래픽을 효율적으로 이용할 수 있다.

Description

ＴＶ 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치 및 방법{Apparatus and method for providing wireless connection in smart utility network using white space}
본 발명은 TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차 사용자인 디지털 TV 서비스(이하, 'DTV 서비스'라 함)의 전송 커버리지 영역 내에 위치하며, 스마트 그리드의 스마트 유틸리티 네트워크 영역에 존재하는 스마트 미터 단말에 대한 무선 접속 제공 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 스마트 그리드 스마트 유틸리티 네트워크 영역에서의 무선 네트워크 통신망 후보군으로는 종래에 사용되고 있는 WPAN(Wireless Personal Area Network) 계열을 비롯하여 WLAN(Wireless Local Area Network), Zigbee 등이 있으며, 이동통신 영역에서의 CDMA망, 와이브로 망이 관심을 받고 있다. 특히 미국 스펙트럼 브리지의 경우, 구글과의 사업 제휴를 통하여 TV 유휴채널을 이용한 스마트 그리드 시범 사업을 수행 중에 있다. 도 1에는 스마트 그리드 제주 실증 시범 단지에 구축되어 있는 스마트 유틸리티 네트워크 통신망 구축도가 도시되어 있다.
한편 기존의 근거리 통신망의 대표적 방식인 WPAN, WLAN, Zigbee 등은 전송 거리 및 사용 가능 대역폭의 한계로 인프라 구축 비용의 증가와 스마트 유틸리티 네트워크 내 다수의 무선 단말 및 센서로부터 생성되는 정보 수집 및 전달에 비효율적이라는 문제가 있다. 또한 사전에 지정된 송신기 기준의 간섭 보호기준으로 인한 공존 가능성 저하와 더불어 1차 사용자에 대한 간섭 확률 증가가 예상된다. 나아가 스펙트럼 브리지가 주관하고 있는 스마트 그리드 시범 사업의 경우, 건물 및 산업, 인구 밀집도가 매우 적은 지방 소지역에 국한되어 다수의 이종 무선기기 및 센서가 존재하는 도심환경 적용 시 상호 공존 가능한 신뢰성 있는 간섭 기준 방안이 제시되고 있지 못하다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스마트 유틸리티 네트워크 영역에 존재하는 1차 사용자로서의 DTV 서비스에 대한 간섭보호 및 여타 무선 스마트 미터와의 공존을 보장할 수 있는 TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 스마트 유틸리티 네트워크 영역에 존재하는 1차 사용자로서의 DTV 서비스에 대한 간섭보호 및 여타 무선 스마트 미터와 무선 단말과의 공존을 보장할 수 있는 TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치는, 마이크로 그리드 기지국을 통한 데이터 전송 서비스의 1차 사용자에 대한 전송 커버리지 영역 내에 위치하는 통신기기들 중에서 적어도 하나로부터 간섭관리를 위해 필요한 간섭관리정보를 수신하는 간섭관리정보 수신부; 상기 간섭관리정보를 기초로 상기 통신기기들 중 상기 1차 사용자와 공존할 수 있는 주파수 대역을 통해 통신하고자 하는 2차 사용자에 대한 간섭분석을 통해 산출된 간섭확률 값에 근거한 간섭 기준치, 간섭온도, 간섭온도 제한치 및 취득 가능한 통신용량을 포함하는 데이터를 산출하는 간섭관리정보 분석부; 및 상기 산출된 데이터 및 상기 2차 사용자가 요구하는 통신용량을 기초로 상기 2차 사용자가 사용 가능한 주파수 대역을 할당하는 주파수 대역 할당부;를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 방법은, 마이크로 그리드 기지국을 통한 데이터 전송 서비스의 1차 사용자에 대한 전송 커버리지 영역 내에 위치하는 통신기기들 중에서 적어도 하나로부터 간섭관리를 위해 필요한 간섭관리정보를 수신하는 간섭관리정보 수신단계; 상기 간섭관리정보를 기초로 상기 통신기기들 중 상기 1차 사용자와 공존할 수 있는 주파수 대역을 통해 통신하고자 하는 2차 사용자에 대한 간섭분석을 통해 산출된 간섭확률 값에 근거한 간섭 기준치, 간섭온도, 간섭온도 제한치 및 취득 가능한 통신용량을 포함하는 데이터를 산출하는 간섭관리정보 분석단계; 및 상기 산출된 데이터 및 상기 2차 사용자가 요구하는 통신용량을 기초로 상기 2차 사용자가 사용 가능한 주파수 대역을 할당하는 주파수 대역 할당단계;를 갖는다.
본 발명에 따른 TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치 및 방법에 의하면, 실시간 전력 소비 및 과금정보, 각종 통신환경 정보 전송으로 인해 발생하는 무선 트래픽을 효율적으로 이용할 수 있다. 또한 기존의 경직된 스펙트럼 자원 이용 개념을 벗어나 자율적이며 신뢰성 있는 스펙트럼 공유 기술 기준을 확보함으로써 국가 에너지 및 주파수 정책 기관 등에서 에너지 사용량, 스펙트럼 자원에 대한 관리비용 및 인프라 구축비용의 절감이 가능하다. 나아가 미래 주파수 부족 현상에 대비 가능한 전파 자원의 이용 효율 극대화와 공급 확대가 예상되며 기존 전력망에 무선자원 및 에너지 절약, 전송 커버리지 확대가 가능한 TV 유휴 채널 기반 통신망의 결합으로 인프라 구축 비용 절감, 송배전망의 고도화 및 전력 부문 효율화의 달성이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 그리드 제주 실증 시범 단지에 구축되어 있는 스마트 유틸리티 네트워크 통신망 구축도,
도 2는 본 발명에 따른 ＴＶ 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 1차 사용자가 DTV 송신기와 DTV 수신기인경우, DTV 서비스 영역 내에 위치하는 스마트 유틸리티 네트워크를 구성하는 각각의 장치들의 연결관계를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에서 제안하는 마이크로 그리드 기지국 연동 화이트 스페이스 데이터베이스의 구조를 도시한 도면,
도 5는 간섭온도 모델에 대한 적용 가능 DTV 스펙트럼 수신 환경과 그에 따른 간섭 허용 기준을 도시한 도면,
도 6a 및 도 6b는 각각 현재 상용화되고 있는 전송 전력 기준인 송신기 관점에서의 간섭 전력 제한치의 설정 기법을 도시한 도면 및 본 발명에 의해 사용되는 간섭온도 모델 기반의 간섭온도 제한치의 설정 기법을 도시한 도면, 그리고,
도 7은 본 발명에 따른 TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크 내 마이크로 그리드 기지국에서의 무선 접속 제공 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 ＴＶ 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크에서의 무선 접속 제공 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 접속 제공 장치는 간섭관리정보 수신부(201), 간섭관리정보 분석부(202), 저장부(203) 및 주파수 대역 할당부(204)를 구비한다.
간섭관리정보 수신부(201)는 마이크로 그리드 기지국을 통한 데이터 전송 서비스의 1차 사용자에 대한 전송 커버리지 영역 내에 위치하는 통신기기들 중에서 적어도 하나로부터 간섭관리를 위해 필요한 간섭관리정보를 수신한다.
구체적으로, 간섭관리정보 수신부(201)에 전달되는 간섭관리정보에는 1차 사용자의 위치정보, 1차 사용자에게 도달되는 간섭원으로부터의 수신전력정보, 데이터 전송 서비스의 간섭 보호비율 정보 및 1차 사용자의 유휴 채널 정보 등이 포함될 수 있다.
다음으로 간섭관리정보 분석부(202)는 간섭관리정보 수신부(201)에서 수신한 간섭관리정보를 기초로, 1차 사용자와 공존할 수 있는 주파수 대역을 통해 통신하고자 하는 2차 사용자에 대한 간섭분석을 통해 산출된 간섭확률 값에 근거한 간섭 기준치, 간섭온도, 간섭온도 제한치, 1차 사용자와 2차 사용자의 수신 전력 및 취득 가능한 통신용량을 포함하는 데이터를 산출한다.
마지막으로 주파수 대역 할당부(204)는 간섭관리정보 분석부(202)에서 산출한 데이터 및 2차 사용자가 요구하는 통신용량을 기초로 2차 사용자가 사용 가능한 주파수 대역을 할당한다.
한편, 본 발명에 따른 무선 접속 제공 장치는 간섭관리를 위하여 통신 서비스 공급자 및 전력 서비스 사업자에 의해 사전에 설정된 기준값들 및 통신환경에 대한 정보가 저장된 저장부(203)를 더 구비할 수 있다. 간섭관리정보 분석부(202)는 간섭관리정보 수신부(201)에서 수신한 간섭관리정보를 저장부(203)에 저장된 정보와 비교하여 2차 사용자가 1차 사용자와 공존할 수 있는 주파수 대역을 할당받을 수 있을지 여부를 결정한다. 비교 결과 간섭관리정보가 저장부(203)에 저장된 기준을 만족하면 앞에서 설명한 2차 사용자에 대한 데이터를 산출한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 무선 접속 제공 장치는 DTV 서비스에 적용될 수 있다. 이러한 경우에 1차 사용자는 DTV 송신기와 데이터를 수신하는 DTV 수신기가 될 수 있다. 또한 2차 사용자는 유휴 채널을 통해 통신하고자 하는 각종 통신기기가 될 수 있다.
도 3은 1차 사용자가 DTV 송신기와 DTV 수신기인 경우, DTV 서비스 영역 내에 위치하는 스마트 유틸리티 네트워크를 구성하는 각각의 장치들의 연결관계를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, DTV 전송 커버리지(300) 내에 DTV 송신기(310), DTV 수신기(320), DTV 수신기(320)와 연동되는 비콘 송신기(330), 마이크로 그리드 기지국(340), 화이트 스페이스 데이터베이스(350), 일반 노트북 및 스마트폰을 포함하는 복수의 이동형 스마트 미터 단말(360-1 내지 360-3), 홈 네트워크 영역 및 빌딩 네트워크 영역, 공장 네트워크 영역 각각에 존재하는 고정형 스마트 미터(370-1 내지 370-3)가 존재한다.
이와 같은 네트워크 하에서 1차 사용자로서의 DTV 수신기(320)는 DTV 송신기(310)를 제외한 다른 송신 무선 단말(360-1 내지 360-3, 370-1 내지 370-3)로부터의 간섭 영향에 대해 보호되어야 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 무선 접속 제공 장치는 마이크로 그리드 기지국(340)과 연계되어 간섭관리를 수행할 수 있다.
비콘 송신기(330)는 DTV 수신기(320)의 위치정보와 DTV 수신기(320)에 도달되는 간섭원(360-1 내지 360-3, 370-1 내지 370-3)으로부터의 수신전력정보, DTV 서비스의 간섭 보호비율 정보, DTV 수신기(320)의 유휴 채널 정보 등을 포함하는 간섭관리정보를 스마트 유틸리티 네트워크 영역에 존재하는 마이크로 그리드 기지국(340), 즉 발명에 따른 무선 접속 제공 장치의 간섭관리정보 수신부(201)로 전달하는 역할을 수행한다.
다음으로 간섭관리정보 분석부(202)는 비콘 송신기(330)로부터 수신된 TV 유휴 채널 정보 등을 포함하는 간섭관리정보를 화이트 스페이스 데이터베이스(350), 즉 저장부(203)에 저장되어 있는 데이터와 비교 분석한다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 마이크로 그리드 기지국 연동 화이트 스페이스 데이터베이스(350)의 구조를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 화이트 스페이스 데이터베이스(350)는 크게 두 가지 블록으로 구성되어 있다.
첫 번째 블록은 국가 주파수 정책 기관 데이터베이스를 비롯하여 해당 스마트 유틸리티 네트워크 영역에서 서비스 중인 통신 서비스 공급자 및 전력 서비스 사업자의 데이터베이스와 정보 송수신이 가능한 '1차 사용자 주파수 대역 데이터베이스' 블록(410)이다.
구체적으로, 통신 서비스 공급자의 데이터베이스로부터 전송되어 저장되는 정보에는 허용 가능한 전송전력, 가용 주파수 채널 및 C/I 비율 등이 있으며, 전력 서비스 사업자의 데이터베이스로부터 전송되어 저장되는 정보에는 시간대별 공급 전력량 기준 및 이산화탄소 배출량 기준 등이 있다. 즉, '1차 사용자 주파수 대역 데이터베이스' 블록(410)에는 통신 서비스를 수행하는데 있어서 정해진 기준이 저장되며, 간섭관리정보 분석부(202)는 통신기기들이 이러한 기준을 만족하는지 여부를 판단한다.
두 번째 블록은 해당 스마트 유틸리티 네트워크 영역에 존재하는 개별 무선기기 및 센서를 비롯한 고정형 및 개인/휴대용 스마트 미터(360-1 내지 360-3, 370-1 내지 370-3), 비콘(330) 및 마이크로 그리드 기지국(340)으로부터 취득되는 정보의 송수신이 가능한 '고정형, 개인/이동형 스마트 미터를 위한 TV 유휴 채널 데이터베이스' 블록(420)이다.
본 발명에 따른 무선 접속 제공 장치는 도 4에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 화이트 스페이스 데이터베이스(350)와 연동하여 마이크로 그리드에서 1차 사용자인 DTV 수신기(320)를 비롯하여 TV 유휴 채널을 이용한 무선기기 및 센서, 스마트 미터 사이에서의 간섭의 영향을 배제한 최적 공존 시스템 유지를 추구하게 된다.
데이터베이스(350)에 저장된 데이터와 비교한 결과 2차 사용자가 주파수 대역을 할당받을 수 있을 것으로 판단되면, 간섭관리정보 분석부(202)는 이동형 스마트 미터 단말(360-1 내지 360-3) 및 고정형 스마트 미터(370-1 내지 370-3) 각각에 대하여 간섭분석을 통해 산출된 간섭확률 값에 근거한 간섭 기준치, 간섭온도 모델을 이용한 간섭온도 제한치 및 이를 이용한 허용 가능 송신전력, 통신용량을 산출한다.
본 발명에서 사용하는 간섭온도(interference temperature)라는 개념은 미국 연방통신위원회(Federal Communications Commission : FCC) 산하 전파정책전담반(Spectrum Policy Task Force : SPTF)에서 발표한 것으로, 인지 라디오 통신기기가 사전에 정해진 간섭 제한치 이하에서는 1차 우선 통신 서비스 사용자의 주파수 대역에서도 2차 통신 서비스 사용자의 공존이 가능하도록 간섭의 양을 정량화하고 관리하기 위해 제시된 것이다. 이는 기존의 무선 송신기에서 사전에 지정된 간섭보호 기준 설정의 복잡함 및 모호함을 극복하고 간섭의 정량화와 간섭 기준의 신뢰성 획득을 위해 수신기 관점에서의 간섭량과 간섭 기준치를 재정립하는 개념이다.
간섭온도는 열잡음, 동일 및 인접 채널 간 간섭, 내/외부 셀 간섭 등 고려되는 간섭환경 시나리오에 존재하는 모든 잡음, 간섭 신호 종류가 모두 포함되며, 수신단 안테나에서 취득된 간섭전력 PI를 볼츠만 상수 k와 무선 주파수(Radio Frequency)의 대역폭으로 나누어 줌으로써 다음의 식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011032180459-pat00001
여기서, TI는 간섭온도 모델, PI는 중심 주파수 fc를 갖는 간섭전력, k는 볼쯔만 상수, 그리고 B는 해당 무선 주파수의 대역폭이다.
도 5에는 간섭온도 모델에 대한 적용 가능 DTV 스펙트럼 수신 환경과 그에 따른 간섭 허용 기준이 도시되어 있다.
도 5에서 P1과 P2는 각각 채널 A와 채널 B 영역에서의 DTV 평균 수신전력, NFA와 NFB는 각각 채널 A와 채널 B에서 잡음 마루(Noise Floor), 그리고 C-Ith ,1,A와 C-Ith ,2,B는 각각 채널 A와 채널 B에서의 DTV 간섭보호비율(Carrier to Interference Ratio : C/I)이다.
따라서 도 5에 도시된 바와 같은 채널 환경에서 간섭온도 제한치는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112011032180459-pat00002
수학식 2에서 Pj ,i는 DTV 수신기(320) 내에 입사된 간섭원으로부터의 수신 전력을 의미한다. 즉, 수학식 2에서 Pj ,i는 j라는 인덱스에 해당하는 간섭원 송신기와 i라는 인덱스에 해당하는 간섭원 송신기로부터 전송된 송신전력이 DTV 수신기(320)에 입사되었을 경우의 간섭원 수신 전력 값을 나타낸다.
위 수학식 2는 이러한 간섭원으로부터의 수신 전력이 DTV 평균 수신전력 값 Pi에서 간섭 보호 비율 C-Ith ,i,C와 잡음마루 NFC와의 차에 의한 잔여 값보다 적어야 함을 의미한다. 즉, 수학식 2의 우변은 DTV 수신기(320)의 간섭 보호를 위한 간섭전력 제한치이다. 이를 수학식 1에 따른 간섭온도 값으로 변환하면 DTV 수신기(320) 관점에서의 간섭온도 제한치 값이 된다.
도 6a는 현재 상용화되고 있는 전송 전력 기준인 송신기 관점에서의 간섭 전력 제한치의 설정 기법을 도시한 도면이고, 도 6b는 본 발명에 따른 무선 접속 제공 장치에 의한 간섭온도 모델 기반의 간섭온도 제한치의 설정 기법을 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 접속 제공 장치에서 사용되는 간섭온도 모델 기반의 간섭온도 제한치 설정 기법이 종래의 간섭 전력 제한치 설정 기법보다 주파수 자원 절약 측면에서 효율적임을 알 수 있다.
즉, 도 6a를 참조하면, 간섭원에 의한 수신전력 값이 사전에 정해진 전력 제한치 기준을 넘어설 경우, 1차 사용자인 DTV 서비스 사용자와 2차 사용자인 스마트 미터 통신 서비스 사용자는 DTV에 대한 간섭 보호를 위해 상호 공존 관계가 불가능하다.
이와 달리 도 6b로부터 알 수 있듯이 간섭온도 제한치 기반의 간섭보호 방안에서는 간섭원으로부터의 수신전력 값이 간섭온도 제한치 값을 넘어설 경우라도 산출된 간섭온도 값이 간섭온도 제한치보다 작을 경우에는 2차 사용자인 스마트 미터가 기존의 DTV 서비스와 상호 공존할 수 있음을 알 수 있다. 또한 간섭온도와 간섭온도 제한치 값이 수신기에서 결정되는 값이므로, 해당 송수신기 사이의 채널 특성이 고려된 간섭원의 수신전력 값을 획득할 수 있어 더욱 신뢰성 있고 정확한 간섭 보호 기준을 설정할 수 있다는 이점이 있다.
수학식 3과 수학식 4는 각각 DTV 수신기와 연동되는 비콘 송신기에서 수신되는 DTV 송신기로부터의 수신신호와 개별 스마트 미터 송신기로부터의 수신신호를 정의한 식이다.
Figure 112011032180459-pat00003
Figure 112011032180459-pat00004
수학식 3의 dRSS는 DTV 수신기에서 수신되는 DTV 송신기로부터의 수신전력을 의미하고, 수학식 4의 iRSS는 동일한 DTV 수신기로 입사되는 스마트 미터 송신기 및 각종 무선 단말로부터의 수신전력을 의미한다. 또한 수학식 4에서 emissionit(f,fvr)는 스마트 미터 송신기 및 각종 무선 단말에 적용되는 스펙트럼 방사 마스크를 나타내며, 다음의 수학식 5와 같이 정의된다.
Figure 112011032180459-pat00005
다음의 표 1에는 수학식 3 내지 수학식 5에 나타난 파라미터의 정의가 기재되어 있다.
구분 파라미터 정의
plit ↔ vr 스마트 미터 송신기 및 각종 무선 단말과 DTV 수신기 사이의 경로손실
git → vr DTV 수신기 방향으로 향하는 스마트 미터 송신기 및 각종 무선 단말의 안테나 이득
gvr → it 스마트 미터 송신기 및 각종 무선 단말 방향으로 향하는 DTV 수신기의 안테나 이득
Pwt supplied DTV 송신기 안테나에 공급되는 최대 송신전력
plwt ↔ vr DTV 송신기와 DTV 수신기 사이의 경로손실
gwt → vr DTV 수신기 방향으로 향하는 DTV 송신기의 안테나 이득
gvr → wt DTV 송신기 방향으로 향하는 DTV 수신기의 안테나 이득
수학식 6과 수학식 7은 각각 DTV 서비스 수신기(320)에서 요구하는 3% 정도의 간섭확률과 C/I(Carrier to Interference Ratio)를 기준으로 성립되는 간섭온도 제한치 산출식이다.
Figure 112011032180459-pat00006
Figure 112011032180459-pat00007
수학식 6과 수학식 7에서 k는 볼쯔만 상수로서 1.38×10-23 (Joules/kelbin)이고, B는 DTV 수신 대역폭, IP3 %_ DTV는 3% 간섭 확률, CIDTV는 DTV 서비스에서의 간섭보호비율이며, NF는 잡음 마루이다.
다음의 수학식은 최종적으로 획득 가능한 개별 스마트 미터(360-1 내지 360-3, 370-1 내지 370-3)에서의 취득 가능한 통신용량을 산출하는 식이다.
Figure 112011032180459-pat00008
여기서, Tlim _ 1(fi,B)는 3% 간섭확률을 기준으로 하는 간섭온도 제한치, Tlim _2(fi,B)는 DTV의 C/I를 기준으로 하는 간섭온도 제한치, Tinterference_i(fi,B)는 DTV 송신기 전송전력에 의해 스마트 미터 수신기에서 산출가능한 간섭온도 값, Tinterference_j(fi,B)는 스마트 미터 전송전력에 의해 DTV 수신기에서 산출가능한 간섭온도 값, 그리고 NF는 잡음 마루이다.
주파수 대역 할당부(204)는 이상에서 설명한 과정에 의해 각각의 스마트 미터가 사용 가능한 주파수 대역을 확인하고, DTV 수신기(320)에 간섭 영향을 주지 않는 범위에서 주파수 대역을 할당한다.
도 7은 본 발명에 따른 TV 유휴 채널로 동작하는 스마트 유틸리티 네트워크 내 마이크로 그리드 기지국에서의 무선 접속 제공 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 마이크로 그리드 기지국 내의 간섭관리정보 수신부(201)는 DTV 수신기(320)의 TV 유휴 채널이 존재하면 비콘 송신기(330)로부터 TV 유휴 채널 정보, DTV 수신기의 위치, 무선채널 점유 정보 등을 포함하는 간섭관리정보를 수신한다(S701).
또한 간섭관리정보 수신부(201)는 2차 사용자인 이동형 스마트 미터 단말(360-1 내지 360-3)과 고정형 스마트 미터(370-1 내지 370-3)로부터 데이터 전송 서비스를 수행하는데 요구되는 통신용량 등 간섭관리를 위해 필요한 간섭관리정보를 획득한다(S701).
그 후, 간섭관리정보 분석부(202)는 이러한 간섭관리정보를 통신 서비스 공급자 및 전력 서비스 사업자에 의해 사전에 설정된 기준값들 및 통신환경에 대한 정보와 비교하여 기준치를 만족하는가 여부를 판단한다(S702). 구체적으로 DTV 서비스에 대해 설정된 C/I 비율, 여타 간섭 보호 및 에너지 절감 기준 등을 만족하는지 판단한다.
구체적으로, 간섭관리정보 분석부(202)는 간섭관리정보가 저장부(203)에 저장된 기준값을 만족시키지 못하는 경우 S701 단계를 재차 수행하고, 기준값을 만족시키는 경우 2차 사용자인 개별 스마트 미터(360-1 내지 360-3, 370-1 내지 370-3)의 간섭분석을 통해 산출된 간섭확률 값에 근거한 간섭 기준치, 간섭온도, 간섭온도 제한치, 1차 사용자와 2차 사용자의 수신전력 및 취득 가능한 통신용량을 포함하는 데이터를 산출한다(S703).
다음으로 마이크로 그리드 기지국 내의 주파수 대역 할당부(204)는 사용 가능한 대역폭이 존재하는지 확인한 후 2차 사용자인 개별 스마트 미터(360-1 내지 360-3, 370-1 내지 370-3)가 요구하는 통신용량을 기초로 2차 사용자(360-1 내지 360-3, 370-1 내지 370-3)에게 사용 가능한 주파수 대역을 할당한다(S704).
이와 달리 사용가능한 대역폭이 존재하지 않으면 주파수 대역 할당부(204)는 잔여 TV 유휴 채널 후보군의 채널을 본딩한 후 S703 단계를 재차 수행한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (9)

  1. 디지털 데이터 전송 서비스에 할당된 주파수 대역을 사용하는 데이터 전송 장치의 전송 커버리지 영역 내에 위치하는 통신기기들로부터, 상기 데이터 전송 장치로부터 데이터를 송수신하는 1차 사용자 단말 장치에 가해지는 간섭을 관리하기 위해 필요한 간섭관리정보를 수신하는 간섭관리정보 수신부;
    상기 간섭관리정보를 기초로 상기 통신기기들 중 상기 1차 사용자 단말 장치에 할당된 주파수 대역에 포함되는 사용 가능한 주파수 대역을 통해 통신하고자 하는 2차 사용자 단말 장치 각각에 대하여, 상기 2차 사용자 단말 장치에서 수신된 간섭 신호의 전력과 상기 사용 가능한 주파수 대역의 대역 폭의 비인 간섭온도, 상기 2차 사용자 단말 장치에 대한 간섭온도 제한치 및 상기 2차 사용자 단말 장치가 획득할 수 있는 취득 가능한 통신용량을 포함하는 간섭관리 데이터를 산출하는 간섭관리정보 분석부; 및
    상기 산출된 간섭관리 데이터 및 상기 2차 사용자 단말 장치가 요구하는 통신용량을 기초로 상기 2차 사용자 단말 장치에 상기 사용 가능한 주파수 대역을 할당하는 주파수 대역 할당부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선접속 제공장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    간섭관리를 위하여 통신 서비스 공급자 및 전력 서비스 사업자에 의해 사전에 설정된 기준값들에 대한 정보가 저장된 저장부를 더 포함하며,
    상기 간섭관리정보 분석부는 상기 간섭관리정보와 상기 저장부에 저장된 정보를 비교하여 상기 2차 사용자 단말 장치가 상기 사용 가능한 주파수 대역을 할당받을 수 있는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선접속 제공장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 간섭관리정보는 상기 1차 사용자 단말 장치에 연결된 비콘 송신기에 의해 수집된 상기 1차 사용자 단말 장치의 위치정보, 상기 1차 사용자 단말 장치가 상기 통신기기들로부터 수신하는 간섭 신호의 전력을 포함하는 수신전력정보 및 상기 1차 사용자 단말 장치에 도달하는 상기 디지털 데이터 전송 서비스의 평균 전력에 대한 상기 간섭 신호의 전력의 비인 간섭 보호비율 정보를 포함하며,
    상기 간섭관리정보 수신부는 상기 1차 사용자 단말 장치에 할당된 주파수 대역 중 상기 1차 사용자 단말 장치에 의해 사용되지 않는 주파수 대역이 존재하면 상기 비콘 송신기로부터 상기 간섭관리정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선접속 제공장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 1차 사용자 단말 장치는 디지털 방송 서비스의 수신기이고, 상기 2차 사용자 단말 장치는 스마트 그리드의 스마트 유틸리티 네트워크 영역에서 마이크로 그리드 기지국을 통해 무선통신을 수행하는 스마트 미터인 것을 특징으로 하는 무선접속 제공장치.
  5. 디지털 데이터 전송 서비스에 할당된 주파수 대역을 사용하는 데이터 전송 장치의 전송 커버리지 영역 내에 위치하는 통신기기들로부터, 상기 데이터 전송 장치로부터 데이터를 송수신하는 1차 사용자 단말 장치에 가해지는 간섭을 관리하기 위해 필요한 간섭관리정보를 수신하는 간섭관리정보 수신단계;
    상기 간섭관리정보를 기초로 상기 통신기기들 중 상기 1차 사용자 단말 장치에 할당된 주파수 대역에 포함되는 사용 가능한 주파수 대역을 통해 통신하고자 하는 2차 사용자 단말 장치 각각에 대하여, 상기 2차 사용자 단말 장치에서 수신된 간섭 신호의 전력과 상기 사용 가능한 주파수 대역의 대역폭의 비인 간섭온도, 상기 2차 사용자 단말 장치에 대한 간섭온도 제한치 및 상기 2차 사용자 단말 장치가 획득할 수 있는 취득 가능한 통신용량을 포함하는 간섭관리 데이터를 산출하는 간섭관리정보 분석단계; 및
    상기 산출된 간섭관리 데이터 및 상기 2차 사용자 단말 장치가 요구하는 통신용량을 기초로 상기 2차 사용자 단말 장치에 상기 사용 가능한 주파수 대역을 할당하는 주파수 대역 할당단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선접속 제공방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 간섭관리정보 분석단계에서, 상기 산출된 데이터와 저장 수단에 저장된 정보를 비교하여 상기 2차 사용자 단말 장치가 상기 사용 가능한 주파수 대역을 할당받을 수 있는지 여부를 결정하고,
    상기 저장 수단에 저장된 정보는 간섭관리를 위해 통신 서비스 공급자 및 전력 서비스 사업자에 의해 사전에 설정된 기준값들에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선접속 제공방법.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 간섭관리정보는 상기 1차 사용자 단말 장치에 연결된 비콘 송신기에 의해 수집된 상기 1차 사용자 단말 장치의 위치정보, 상기 1차 사용자 단말 장치가 상기 통신기기들로부터 수신하는 간섭 신호의 전력을 포함하는 수신전력정보 및 상기 1차 사용자 단말 장치에 도달하는 상기 디지털 데이터 전송 서비스의 평균 전력에 대한 상기 간섭 신호의 전력의 비인 간섭 보호비율 정보를 포함하며,
    상기 간섭관리정보 수신단계에서, 상기 1차 사용자 단말 장치에 할당된 주파수 대역 중 상기 1차 사용자 단말 장치에 의해 사용되지 않는 주파수 대역이 존재하면 상기 비콘 송신기로부터 상기 간섭관리정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선접속 제공방법.
  8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 1차 사용자 단말 장치는 디지털 방송 서비스의 수신기이고, 상기 2차 사용자 단말 장치는 스마트 그리드의 스마트 유틸리티 네트워크 영역에서 마이크로 그리드 기지국을 통해 무선통신을 수행하는 스마트 미터인 것을 특징으로 하는 무선접속 제공방법.
  9. 제 5항 또는 제 6항에 기재된 무선접속 제공방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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