KR101243685B1 - 동적 스펙트럼 액세스 무선 시스템에서 통신 액세스를복구하는 방법 - Google Patents

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Abstract

제한된 채널에 있는 서비스를 복구하기 위해 적응된 MAC(Medium Access Control) 레이어를 포함하는 무선 시스템 및 방법이 개시된다.
기지국, 네트워크, 채널, 서비스, 스펙트럼

Description

동적 스펙트럼 액세스 무선 시스템에서 통신 액세스를 복구하는 방법{METHOD OF RECOVERING COMMUNICATION ACCESS IN DYNAMIC SPECTRUM ACCESS WIRELESS SYSTEMS}
본 출원은 동시에 출원되고 공통적으로 양도된 미국 특허 출원(대리인 관리 번호 US 002803, US 002806 및 US 002296)에 관련된다. 또한, 본 출원은 2005년 9월 16일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제60/718,127호에 관한 것이다.
본 발명은 무선 통신 시스템 및 방법에 대한 것으로서, 더 상세하게는 동적 스펙트럼 무선 시스템에서 제한된 채널에 있는 서비스를 복구하기 위해 적응된 MAC(Medium Access Control) 레이어를 포함하는 무선 시스템 및 방법에 대한 것이다.
무선 통신 테크놀리지는 무선 매체를 유선 솔루션에 대안적인 변수로 만들 정도로 상당히 발전하고 있다. 이를 테면, 데이터와 음성 통신에서 무선 연결성의 사용은 계속 증가하고 있다. 이들 디바이스는 이동 전화기, 무선 네트워크에서의 휴대용 컴퓨터(예를 들어, 몇 개의 이름을 말한다면, WLAN(Wireless Local Area Network), 무선 네트워크에서의 고정 컴퓨터, 휴대용 핸드셋)를 포함한다.
무선 응용이 계속 증가함에 따라, 통신 스펙트럼을 위하여 경쟁하는 디바이스, 네트워크 및 시스템의 개수도 증가하고 있다. 알려진 바와 같이, 통신 스펙트럼의 비허가 부분뿐만 아니라 전용 또는 허가 부분이 있다. 스펙트럼의 비허가 대역(예를 들면, ISM(Industial, Scientific and Medical) 라디오 대역)은 자유롭게 액세스될 수 있으므로, 이들 대역은 사용자에 의해 집중화(heavily populated)되는 경향이 있다. 대조적으로, 최근 연구는 허가 대역의 극히 적은 부분만이 사용되고 있음을 나타내고 있다. 따라서, 비허가 대역의 거의가 혼잡하지만, 반면에 허가 대역의 상당히 큰 부분은 미사용중인 채로 있다. 이는 통제 협의체(예를 들면, 미국의 FCC(Federal Communications Commission))가 현재 통신 대역 할당 및 이들의 사용에 대한 평가를 하도록 이끌었다.
통신 대역의 재할당을 위한 한 가지 옵션은 통신 스펙트럼에 동적으로 액세스하기 위해 적응된 무선 네트워크의 사용을 수반한다. 예를 들면, DSA(Dynamic Spectrum Access) 무선 네트워크는 통신 스펙트럼의 전용 (허가) 부분에서 구현될 수 있다. 예시적으로, DSA 무선 네트워크는 텔레비전 전송 및 수신을 위해 통상적으로 전용된 스펙트럼에서 동작할 수 있다. 이에 의해, 통신 대역의 일부 부분은 더 충실하게 이용될 수 있다.
비허가 (제 2의) 사용자에 의한 사용을 위해 일정한 통신 대역의 재할당으로, 스펙트럼 관리는 이 대역에 대한 우선 액세스권을 가지는 허가 (제 1(primary 또는 점유하는(incumbent)) 사용자가 자유로운 방식으로 이러한 액세스권을 제공받 음을 보장할 필요가 있다. 예를 들면, 통제 협의체(예를 들면, FCC)는 제 2 사용자가 점유하는 사용자가 채널의 점유를 시작한 이후, 비교적 짧은 시간 구간에서 채널을 비울 것을 요구할 수 있다. 그러므로, MAC(Medium Access Control) 레이어와 PHY(PHYsical) 레이어의 사양서는 이러한 필요 스펙트럼 관리에 대한 규정(provisions)을 포함해야 한다.
이해될 수 있는 바와 같이, 점유하는 디바이스가 채널 점유를 시작하는 경우, 제 2 디바이스가 채널을 비우도록 하기 위해서, 제 2 디바이스는 채널을 비우기 위한 필요에 대한 통지를 제공받아야 한다. 그러나, DSA 무선 네트워크에서, 하나 이상의 제 2 디바이스는 간섭 또는 다른 팩터로 인해 이 통지를 받지 못할 수 있다. 더욱이, 채널 이용도에서 지연이 있을 수 있다. 따라서, 영향을 받은 제 2 디바이스(들)은, 만일 미리 배제되지 않는다면, 또 다른 채널에서 서비스를 복구 또는 재개로부터 지연될 수 있다. 결과적으로, 제 2 디바이스가 점유함(incumbent)에 의해 점유된 채널을 비우는 요구조건이 위반될 수 있으며, 또는 이 제 2 디바이스에 제공된 QoS(Quality of Service)가 감소될 수 있으며, 또는 둘 모두일 수 있다.
그러므로, 무엇보다 요구되는 것은, 위에 기술된 적어도 단점을 극복하는 현재 디바이스에 의해 점유의 통지에 관한 제 2 디바이스에 의한 복구 방법이 있다.
예시적인 실시예에 따른, 무선 통신 네트워크, 무선 통신의 방법은 복수의 제한된 채널로부터 백업 채널을 결정하는 과정을 포함한다. 또한, 이 방법은 백업 채널을 무선 통신 네트워크에 있는 복수의 무선국(STA)에 통지하는 과정을 포함한다.
다른 예시적인 실시예에 따른, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법은,정보를 무선국(STA)으로부터 기지국으로 전송하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 정보는 제한된 주파수 채널에 있는 점유하는 디바이스의 동작 또는 동작 없음을 나타낸다. 덧붙여, 이 정보에 기초하여, 이 방법은 무선 통신 시스템에 명령어를 전송하는 단계를 포함한다.
또 다른 예시적인 실시예에 따른, 무선 통신 시스템은 백업 채널을 할당하도록 적응된 기지국(BS)을 포함한다. 이 시스템은, 또한 점유하는 디바이스에 의해 점유된 제한된 채널, 및 점유하는 디바이스들에 의해 점유되지 않은 제한된 채널을 나타내는 정보를 상기 BS에 전송하기 위해 적응된 복수의 무선 통신국(STA)을 포함하되, 상기 BS는 상기 정보로부터 상기 백업 채널을 결정한다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 읽을 경우, 이하 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 다양한 특징이 반드시 일정한 비율로 묘사되지 않음이 강조된다. 사실, 크기는 논의 명료화를 위해 임의적으로 증가 또는 감소될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 단순화된 개략도.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 데이터 통신의 타이밍도.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 무선 통신의 방법에 대한 단순화된 흐름도.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 무선 통신의 방법에 대한 단순화된 흐름도.
본 명세서에 사용된 바와 같이, '제한된 주파수 채널' 또는 '제한된 채널'이라는 용어는 제 1 사용자에 의한 사용을 위해 전용된 주파수 채널을 의미한다. 이 제한된 채널은 FCC와 같은 통제 합의체에 의해 허가되거나, 또는 몇몇(certain) 사용자에 의해 우선권 기반으로 액세스되는 통신 스펙트럼의 부분이 될 수 있다. 예를 들면, 미국에서의 텔레비전 채널은 허가된 주파수 채널이 된다. 그러나, 무선 마이크로폰과 같은 몇몇 디바이스는, 비록 이 무선 마이크로폰이 텔레비전 스펙트럼의 사용을 위하여 명백히 허가되지는 않을지라도, 다른 사용자보다 우선권을 가지고 네트워크에 액세스할 수 있다. 따라서, 제한된 채널인 몇몇 비허가 채널은 제한된 채널로서 관찰된다. 덧붙여, 몇몇 사용자에게 우선 액세스를 제공하는 소위 허가-면제 채널은 또한 제한된 채널이다.
여기에 사용된 바와 같이, "단수" 용어는 하나 이상을 의미하고, "복수" 용어는 2개 이상을 의미한다.
이하 상세한 설명에서, 해설 및 비제한을 목적으로, 특정한 상술을 개시하는 예시적인 실시예가 본 발명의 철저한 이해를 제공하도록 기술된다. 그러나, 여기에 개시된 특정 상술을 벗어난 다른 실시예는 본 발명의 이익을 아는 당업자에게 명백할 것이다. 더욱이, 잘 알려진 디바이스, 방법, 시스템 및 프로토콜의 설명은 이 예시적인 실시예의 설명을 불명료하게 하지 않도록 생략될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 당업자의 범위 내에 있는 이러한 디바이스, 방법, 시스템 및 프로토콜이 이 예시적인 실시예에 따라 사용될 수 있다. 최종적으로, 실제적이라면, 유사 참조 번호는 유사 특징에 속한다.
여기에 기술된 예시적인 실시예에서, 네트워크는 중앙집중식 아키텍처 또는 비중앙집중식 아키텍처를 갖는 무선 네트워크일 수 있다. 예시적으로, 네트워크는 IEEE 802.22에 의거하여, 또는 IEEE 802.16, IEEE 802.11 또는 IEEE 802.15에 의거하여 정의된 바와 같이, DSA 매체 액세스(MAC) 레이어에 의거하여 기능하는 하나일 수 있다. 게다가, 이 네트워크는 셀롤라 네트워크, WLAN(Wireless Local Area Network), WPAN(Wireless Personal Area Network), 또는 WRAN(Wireless Regional Area Network)일 수 있다. 더욱이, 이 MAC 프로토콜은 TDMA(Time Division Multiple Access) 프로토콜, CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 프로토콜, CDMA(Code Division Multiple Access) 프로토콜, 또는 FDMA(Frequency Division Multiple Access) 프로토콜일 수 있다. 기술된 네트워크 및 프로토콜은 단지 예시적이고, 이들 특별히 언급된 이외의 다른 네트워크 및 프로토콜은 본 발명을 벗어나지 않으면서도 사용될 수 있다.
도 1은 예증적인 실시예에 따른 무선 네트워크(100)에 대한 단순화된 개략도이다. 특별한 실시예에서, 이 무선 네트워크(100)는 중앙화된 네트워크이다. 그러나, 본 발명은 분산 무선 네트워크로 일반화될 수 있다.
이 무선 네트워크(100)는 액세스 포인트(AP: Access Point)(101)를 포함하 며, 이는 또한 기지국(BS: Base Station)으로도 명칭된다. 이 무선 네트워크(100)는 복수의 무선국(STA)(102)을 추가로 포함하며, 또한 이는 무선 디바이스 또는 CPE(Customer Premise Equipment)로서 명칭될 수 있다.
예증적으로, 이 무선 네트워크(100)는 이전에 기술된 네트워크 타입중 어느 하나일 수 있다. 더욱이, STA(102)는 컴퓨터, 이동 전화기, PDA(Personal Digital Assistant), 또는 일반적으로 이러한 네트워크에서 동작하는 유사 디바이스일 수 있다. 특정 실시예에서, STA(102) 중 적어도 하나는 고정적이다. STA(102)는 점유하는 사용자의 보호를 요구하는 주파수 대역의 제한된 주파수 채널에서 기능하도록 적응됨이 예측된다. 이를 테면, BS(101)와 STA(102)는 제 2 디바이스이고 네트워크(100)는 제 2 네트워크이다. 종종, 간결을 위해, 제한된 주파수 채널 및 제한된 채널은 '채널'로서 명칭될 수 있다.
적은 수의 STA(102)만이 도시됨을 주목해야 하는데, 이는 논의의 단순성을 위한 것이다. 명확하게, 많은 다른 STA(102)가 사용될 수 있다. 최종적으로, STA(102)는 반드시 동일하지 않음을 주목해야 한다. 사실, 선택된 프로토콜 하에서 기능하기 위해 적응되는 다수의 다른 타입 STA는 네트워크(100) 내에서 사용될 수 있다.
본 예시적인 실시예의 이 DSM MAC 레이어 방법 및 장치는 채널의 가용성 및 품질이 시간에 따라 변화되는 동적인 환경(TV 대역을 위하여 디자인된 새로운 무선 기술)으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 예시적인 실시예의 제 2 STA(102)에 대한 네트워크는 유익하게는 동적 방식에서의 채널 가용성을 얻고, 유익하게는 점유하 는(incumbent) 디바이스에 의한 채널의 점유 또는 장래 점유를 다른 제 2 STA(102) 및 BS(101)에 통지한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 타이밍도이다. 도 2의 설명은 도 1과 동시에 리뷰되는 경우, 더 명확하게 이해된다. 예시적인 중앙화된 무선 시스템에서, BS(101) MAC 레이어 기능은 다운스트림(DS) 및 업스트림(US) 매체 액세스를 통제한다. 시스템(100)이 제한된 주파수 채널에서 점유하는(incumbent) 디바이스와 공존하게 기능하도록 적응되기 때문에, 이 시스템(100)의 BS(101) 및 STA(102)는 이들 주파수 대역/채널에 있는 점유하는 디바이스의 존재를 검출하기 위해 지속적/주기적으로 일정한 파라메타를 모니터/측정하며, 이들 주파수 대역/채널은 제 2 네트워크(100)에 속하는 BS(101) 및 STA(102)의 전송에 의해 직접 영향을 받고 있는 중이다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 이 STA(102)는 점유하는 사용자가 주어진 제한 주파수 대역에서 동작을 시작함을 자신의 네트워크의 BS(101)에 통지하도록 적응된다.
슈퍼 프레임(superframe) 동안, 각각 지속기간(201)을 갖는 복수(n)의 조용한 기간(quiet period)(205)이 제 2 네트워크(100)에 있는 디바이스에 의해 영향받는 채널을 위하여 제공된다. 이들 측정은 동작의 제한된 채널 또는 대역에서 이루어지며 대역내(in-band) 측정으로 명칭된다. 주목하게는, 이 조용한 기간은, 만일 측정이 제 2 무선 네트워크에 의해 직접 영향받지 않는 채널에서 이루어진다면, 필요가 없다. 이들 측정은 대역외(out-of-band) 측정으로 명칭된다.
각 조용한 기간(205) 동안, 이 STA(102)는 데이터 프레임을 전송하지 않고, 오히려 대역내 측정을 하고 이 영향받은 주파수 채널로부터 데이터를 취합한다. 이 데이터는 채널을 점유하는 점유하는 디바이스의 수신된 신호 세기, 이 측정이 수행되는 신뢰성, 측정된 채널(들), 점유하는(incumbent) 사용자의 평가된 로케이션, 측정 지속 기간 등을 포함할 수 있다. 이들 데이터는 나중 사용을 위하여 STA(102)의 물리(PHY) 및 MAC 레이어 내에 있는 알고리즘에 의해 처리된다.
이 데이터가 모이고 처리된 이후, US 통지 기간(202)이 시작한다. US 통지 기간(202) 동안, 점유하는 디바이스에 관한 데이터를 습득한 STA(102)는 BS(101)에 정보를 제공할 수 있다. 이 정보에 기반하여, 이 BS(101)는 이 정보를 보고하는 STA(102)와의 나중 다운스트림(DS) 통신에 착수할 수 있다.
이 통지 기간의 완성 이후, 복구 기간(203)이 시작한다. 여기에 더 완전하게 설명되는 바와 같이, 복구 기간(203) 동안, BS(101)는 STA(102)에 스펙트럼 관리 명령어를 발행할 수 있다. 유익하게는, 이 스펙트럼 관리 명령어는 네트워크에 있는 STA(102)의 기능을 조정한다. 예시적으로, 스펙트럼 관리 명령어는 STA(102)에게 하나의 채널(들)에서의 동작을 중지하고 다른 채널(들)에서의 동작을 개시 및/또는 전송 파워 레벨을 감소시키도록 명령할 수 있다. 더욱이, 지난 대역외 측정 또는 US 통지 기간(202) 동안 BS(101)에 의해 모인 정보에 기초하여, BS(101)는 STA(102)를 위한 하나 이상의 백업 채널을 식별할 수 있다. 이후, 이 BS(101)는 비콘(beacon) 전송 또는 다른 DS 트래픽 동안 모든 STA(102)에 백업 채널 정보를 전달할 수 있다. 다른 이익 중에서, 이 백업 채널(들)은, STA(102)가 STA(102)에 의해 현재 사용된 채널의 점유함(incumbent)에 의한 점유로 인해 채널을 스위칭하도 록 하는 명령(instruction)을 받지 못하는 상황에서 유용하다.
복구 기간(203)의 종료 이후, 통신 기간(204)이 시작한다. 이 통신 기간(204)은 이전에 언급된 알려진 무선 프로토콜에 따라 STA(102) 및 BS(101) 사이의 US 및 DS 트래픽을 포함한다. 통신 기간(204) 동안, STA(102)는 대역외 측정 및 대역내 측정을 수행한다. 이 측정은 점유하는 디바이스가 채널/대역에서 동작을 시작하는 경우에 주파수 채널/대역의 급속한 비우기를 보장하기 위해, 그리고 BS(101) 및 STA(102)에 사용가능한 채널(들) 및 백업 채널(들)을 통지하기 위해 수행된다. 전자는 점유하는 디바이스의 보호를 제공하고, 후자는 점유(인컴벤트)가 대역내에서 검출되는 경우마다 무선 네트워크(100)의 비중지 동작을 제공하는 것을 돕는다.
만일, BS(101)에 의해 모인 정보의 결과, 하나 이상의 STA(102)가 자신들의 현재 채널을 비워야함을 결정한다면, BS(101)가 비점유 채널에서 동작을 시작하도록 영향받는 STA에 명령하는 스펙트럼 관리 명령어를 발행할 것이다. 이 명령어를 수신한 이후, 영향받은 STA는 통신 기간(204) 동안 정상 동작을 시작한다.
만일, 하나 이상의 STA(102)가 이 복구 기간(204) 동안 BS(101)로부터 스펙트럼 관리 명령어를 수신하지 않으면, 본 예시적인 실시예는 무선 네트워크(100)에서 수용가능한 QoS 레벨을 촉진할 뿐만 아니라 점유하는 서비스(incombent service)를 보호함에 있어 유용한 일정의 조치를 고려한다. 일실시예에서, 각 STA(102)는 통지 기간(202)의 종료점에서 내부 타이머를 개시한다. 이 타이머는 사전 결정된 지속 기간(207) 동안 지속되며, 일시간(208)에 종료된다. 만일 시 간(208)에 의해, STA(102)가 BS로부터 어떤 정보도 수신하지 못하면, 이 STA는 BS에 의해 이전에 선택되고 비콘(beacon) 기간 동안, 또는 이전의 채널 명령어 동안 STA(102)로 전송된 백업 채널(들)을 점유하기를 시도할 것이다. 그러나, 만일 백업 채널(들)이 점유된다면, 영향을 받은 STA(들)(102)는 여기에 기술된 바와 같은 실시예에 따라 기능한다.
다른 프레임(k번째 프레임) 동안, STA(102)는 조용한 기간(205) 동안 측정한다. 이후, US 통지 기간(202)은 STA가 US 측정을 제공한 채로 시작한다. 이 통지 기간(202) 이후, BS(101)는 복구 기간(203) 동안 스펙트럼 관리 명령어의 전송을 개시한다.
만일, 통지 기간(202) 동안 모인 정보의 결과로서, BS(101)가 STA(102)가 동작할 수 있는 사용가능한 채널이 없다고 결정하면, BS(101)는 동작을 종료하도록 STA(102)에 명령해야 한다. 이 기간(209) 동안, STA(102)는 전송을 종료할 것이며, 따라서 자신들의 채널을 지금 점유하고 있는 점유하는 디바이스와의 충돌(interfering)을 피하게 한다. 대안적으로, 사전 결정된 상당한 시간 동안 BS(101)로부터 인에블링 전송(enabling transmission)을 수신하지 못한 STA(102)는 어떤 전송도 중단해야만 한다. 그러나, STA(102)는 채널, 즉 대역내 및 대역외 둘 모두를 계속 모니터링할 것이다.
만일 특정 STA(102)가 기간(209) 동안 행해진 측정으로부터 채널/대역이 이용가능함을 결정하고, 이 특정 STA(102)가 이 채널이 점유되었음을 이전 US 통지 기간(202)에서 통지하였다면, 이 STA(102)는 이러한 채널로 전송을 시작하고 이 채 널이 이제 이용가능함을 BS(101)에 보고할 수 있다. 이후, BS(101)는 이러한 새로게 이용가능한 채널을 통하여 동작을 개시할 것이며, 이는 이 채널이 이제 무선 네트워크에 의한 사용을 위해 이용가능함을 가리키는 비콘(beacon) 전송을 포함한다. 이 채널에 튜닝되고 동기화하며, 이 BS(101)로부터 서비스를 시작하기 위해 스펙트럼 관리 명령어를 수신하는 STA(102)는 자신들의 정상 동작(미도시)을 재개할 수 있다.
유익하게는, 본 예시적인 실시예의 MAC 프로토콜은 동작 동안 BS(101) 및 STA(102)에 의해 유지되는 백업 채널(들)을 제공한다. 더욱이, 하나 이상의 STA(102)가 복구 동안 스펙트럼 관리 명령어를 수신하지 못하는 경우에, 이들 STA는 BS(101)에 의해 점유를 위한 백업 채널(들)을 검색할 수 있다. 이러한 방식으로 하여, 상기 점유하는 디바이스가 BS(101)와 STA(102)의 채널에서 동작을 초기화하면, BS(101)와 STA(102) 둘 다 모두가 서비스가 복구될 수 있는 가능한 채널을 알기 때문에, 복구 절차는 서비스에서의 중대한 방해를 피할 수 있다.
백업 채널(들)의 유용성(utility)을 최대화하기 위해, 이 채널은 현재 동작 채널(들)과 독립적으로 선택된다. 이러한 방식으로 하여, 점유하는 서비스가 동작 채널에서 동작을 개시할 때, 또한 백업 채널(들)이 영향을 받는 가능성은 상당히 최소화될 수 있다. 요약하면, 백업 채널(들)의 지지를 위하여, MAC은 백업을 위한 채널 개수, 또는 프레임 또는 슈퍼 프레임 동안 또는 스펙트럼 관리 명령어를 통하여 복구 기간 동안, 또는 둘 다 모두, 비콘 브로드캐스트에서의 백업 채널의 비트맵을 지정할 수 있었다.
도 3은 예시적인 실시예에 따라 BS(101)에서 실행된 IDRP(Incumbent Detection Recovery Protocol)의 간략한 흐름도이다. 도 3의 설명은 도 1 및 도 2와 함께 리뷰되는 경우, 더 명확히 이해된다. 실예가 되는 중앙화 무선 시스템에서, BS(101)의 MAC 레이어는 현재 기술된 IDRP를 포함하는 DS 및 US 통신을 통제하기 위해 기능한다.
단계(301)에서, 무선 네트워크는 동작가능하다. 단계(302)에서, 이 BS(101)는 점유하는 서비스가 대역내 채널(들)(N)에서 동작중이라는 통지를 하나 이상의 STA(CPE)로부터 받는다. 이러한 통지는 보통 이전에 기술된바, 통지 기간(202)에서 발생한다.
대안적으로, BS(101)는 단계(303)에서 직접 그 자신이 점유(인컴벤트)의 존재를 검출할 수 있다. 통지 메커니즘에 불구하고, 단계(304)에서, 백업 채널 정보를 포함하는 채널 정보가 갱신된다. 만일, 단계(305)에서 채널 N이 대역내 채널이라면, 타이머가 단계(306)에서 설정되므로 BS(101)는 이 점유(인컴벤트)의 검출을 확인하기 위해서 다른 STA(102)로부터 추가 통지를 대기할 수 있다. 이 점유(인컴벤트)에 관한 정보의 신뢰성에 기초하여, BS(101)는 일정한 조치를 취할 수 있다. 예를 들면, 만일 다른(또는 극히 적은) STA(102)가 이 시간 동안 인컴벤트의 존재를 보고하지 않으면, BS(101)는 교정 조치 실행을 지연하기로 결정할 수 있다. 그러나, 만일 다른 STA(102)가 이 인컴벤트의 존재를 가리킨다면, BS(101)는 신속한 조치를 취할 것이다.
단계(307)에서, BS(101)는 복구 기간(203) 동안 STA(102)에 스펙트럼 관리 명령어를 전송한다. 이 스펙트럼 관리 명령어는 STA(102)가 동작으로 인컴벤트 디바이스에 의해 현재 점유되지 않은 채널로 스위치하도록 하기 위한 명령어, 또는 STA(102)가 전송 파워 레벨을 감소시키도록 하기 위한 명령어, 백업 채널(들)에 관한 정보를 포함할 수 있다.
이 방법은 단계(308)에서 명령어의 수신에 대한 확인을 요구할 수 있다. 만일 이렇다면, 단계(309)에서 BS(101)는 명령어의 수신을 위하여 설정시간 동안 대기한다. 만일 이 확인이 단계(310)에서 수신되면, 이 프로세스는 타임아웃을 가지고 단계(310)에서 계속된다. 주목하게는, 이 방법은 만일 이 확인이 요구되지 않는다면, 타임아웃(311)까지 직접 지속한다. 또한, 이러한 시퀀스가 완료되고 이 점에서 다시 시도할 필요가 없기 때문에, 단계(312)에서 사용된 재시도 필드(Retries field)는 0(제로)로 설정된다.
그러나, 만일 이 확인이 수신되지 않고, 스펙트럼 관리 명령어를 제공하기 위해 통지 및 추가 시도를 위한 시간이 복구 기간(203)에 남아있다면, 이 방법은 단계(304)에서 시작을 반복한다. 만일 시간이 남아 있지 않거나 또는 재시도(Retries)가 영(제로) 이하라면, 복구 기간(203) 동안, BS(101) 및 STA(102)는 스펙트럼 관리 명령어 마다 변화에 영향을 미친다. 이 스펙트럼 관리 명령어는 STA(102)가 동작을 종료시키도록 명령할 수 있는데, 왜냐하면 모든 채널이 점유되고 이용가능한 백업 채널(들)이 없기 때문이다. 대안적으로, 이 스펙트럼 관리 명령어는 일부 이용가능한 채널(들)을 점유하도록 STA(102)에 대한 명령어를 포함할 수 있다.
단계(314)에서, BS(101)는 현재 데이터 프레임에서 백업 채널(들)로서의 사용을 위해 이용가능한 채널이 있는지를 질의한다. 만일 그렇다면, 정상 동작은 단계(315)에서 지속된다. 즉, 통신은 통신 기간에 영향을 받으며, STA(102)는 대역내 및 대역외 채널/대역에 대한 측정을 모은다. 단계(316)에서 이 프레임은 종료하고 시스템은 단계(317)에서 동작을 계속한다.
만일, 단계(314)에서 BS(101)이 이용 가능한 백업 채널이 없음을 결정하면, 본 방법은 특정 최적화 당 후보 채널의 선택 기준을 계속한다. 예를 들면, 기준 채널은 BS(101) 및 STA(102)에 의해 선험적으로 유지될 수 있다. 이 기준 채널은 제 2 백업 채널로서 여겨질 수 있다. 이 기준 채널 주파수에 근접한 주파수를 가지는 다른 채널은 단계(318)에서 BS(101)에 의해 선택된다. 만일 이러한 채널이 이용가능하면, 이 채널로의 상당히 순조로운 천이가 서비스의 혼란을 피하도록 이루어질 수 있다. 이를 위하여, 교체 채널의 선택은 전체 스펙트럼의 스캐닝을 요구하지 않지만, 그러나 오히려 기준 채널에 근접하게 있는 채널만의 스캐닝을 요구한다.
다음으로, 단계(319)에서, BS(101)는 통지 기간(202)에서 취합된 정보를 스캐닝하여 선택된 채널이 STA(102)에 의해 인컴밴트에 의해 점유된 것으로 여겨졌는지를 결정한다. 만일 통지가 완료되었다면, 타이머는 단계(320)에서 시작하고, 단계(321)에서 BS(101)는 채널이 비어있다는 STA(102)로부터 통지를 대기한다. 만일 통지가 수신되지 않으면, BS는 동작이 중지한 타임아웃을 발행하고(322) 프로세스는 단계(318)에서 반복한다.
만일, 선택된 채널의 상태에 대한 통지가 단계(323)에서 수신된다면, 단 계(324)에서 BS(101)는, BS(101)의 관점으로부터, 인컴벤트가 이 선택된 채널에서 동작중인지를 질의한다. 단계(325)에서, BS(101)는 이 선택된 채널에서 동작이 가능한 지를 결정한다. 만일 그렇다면, 단계(326)에서 동작이 이 채널(들)에서 개시된다. 만일 그렇지 않다면, 이 프로세스는 단계(318)에서 계속된다.
도 4는 예시적인 실시예에 따라 실행된 STA(102)의 IDRP의 간단화된 흐름도이다. 도 4의 설명은 도 1, 도 2 및 도 3과 동시에 리뷰되는 경우 더 명확하게 이해된다. 예증적인 중앙화된 무선 시스템에서, STA(102)의 MAC 레이어는 현재 기술된 IDRP를 포함하는 통신 및 측정을 달성하도록 기능한다.
단계(401)에서, 시스템(100)은 동작가능하다. 단계(402)에서, STA(102)는 채널 N에 있는 인컴벤트를 검출한다. 주목하게는, 이러한 검출은 이전에 기술된 바와 같이, 대역내 또는 대역외 측정의 결과일 수 있다. 그럼도 불구하고, 타이머는 단계(403)에서 시작된다. 단계(403)에서 개시된 타이머는 STA(102)가 BS(101)에 통지를 되돌려 보내는 주파수를 통제한다. 환언하자면, 이 STA(102)는 유용하게 하나 하나씩 반복하여 통지 메시지를 전송하지 않고, 오히려 BS(101)가 통지에 반응하도록 충분한 시간을 가지도록 주기적으로 이 통지를 전송한다.
단계(404)에서, 그리고 통지 기간(202) 동안, STA(102)는 인컴벤트의 존재에 관한 정보를 BS(101)에 전송하도록 시도한다. 이후, STA(102)는 단계(405)에서 스펙트럼 관리 명령어를 통하여 명령(instructions)을 대기한다. 이후, STA(102)는 타임아웃 기간(406)에 진입할 수 있어, 이 기간 동안 전송을 자제하게 된다. 단계(407)에서, 만일 정보를 재전송하기 위해 통지 기간에서 시간이 남아있고, 재시 도(retries)가 이용가능하다면(즉, 재시도 필드가 영이 아님), STA(102)는 단계(403)에서 다시 시작한다. 하지만, 만일 단계(408)에서 통지 기간이 만료되면 STA(102)가 채널 (N)이 대역내 채널인지를 결정한다. 만일 그렇지 않다면, 프로세스는 단계(401)에서 다시 시작한다.
만일, 이 채널이 대역내 채널이라면, 단계(409)에서 STA(102)는 백업 채널 정보가 BS(101)로부터의 이전 통신에서 수신되었는지를 결정한다. 만일 그렇다면, 타이머는 단계(410)에서 시작된다. 단계(411)에서, STA(102)는 BS(101)를 검색하는 채널을 스캔한다. 이를 위해, 만일 STA(102)가 이 스펙트럼 관리 명령을 수신한다면, STA(102)는 어떤 백업 채널이 스캐닝을 통하여 BS(101)에 의해 점유되고 있는 중임을 결정하기를 시도한다. 만일 BS(101)로부터의 이전 통신으로 제공된 하나의 백업 채널만이 있다면, STA(102)는 이 채널을 모니터링하여 만일 BS(101)가 이 채널에서 동작중인지를 결정할 것이다.
만일, 이 알려진 백업 채널(들)이 인컴벤트 디바이스(들)에 의해 점유된다면, STA(102)는 단계(412)에서 타이머를 설정하고, 단계(413)에서 현재 프레임 내에 시간이 남아 있는지를 질의하여 단계(409)에서 이 프로세스를 재시작할 것이다. 그러나, 만일 BS(101) 비콘이 단계(414)에서 수신되거나, 또는 STA(102)가 이용가능한 백업 채널을 발견한다면, 프로세스는 BS(101)와의 통신 재확립으로 단계(415)에서 지속한다. 이 트랜잭션은 단계(416)에서 성공가능하며, 시스템은 단계(417)에서 동작가능하다.
만일, STA(102)가 단계(409)에서 백업 채널을 취합지 못하면, STA(102)는 BS(101) 비콘이 단계(414)에서 수신될 때까지 전송을 종료시켜야할 것이다. 이는 STA(102)의 서비스를 저하시킬 수 있지만, 그러나 STA(102)가 제한된 채널에서 동작하는 인컴벤트와 충돌하지 않을 것임을 보장할 것이다.
만일, 단계(413)에서 STA(102)가 단계(411)에서의 채널을 스캔하기 위한 기회의 여유가 없다면, 타이머는 단계(418)에서 시작된다. 이후, STA(102)는 단계(419)에서 BS(101)를 검색하는 채널을 스캔하기 시작할 것이다. 만일 BS(101)가 이러한 스캐닝을 통하여 발견된다면, 이 방법은 단계(411)에서 지속된다. 만일 BS(101)가 발견되지 않으면, 단계(420)에서 또 다른 타임아웃이 STA(102)에 의해 취해진다. 단계(421)에서, STA(102)는 다시 채널 N을 모니터링하여 이 인컴벤트가 채널에 남아 있는 지를 결정한다. 만일 STA(102)가 이 채널이 사용 중인 채로 남아있음을 결정한다면, STA(102)는 채널 N을 계속 모니터링하여 단계(422)에서 만일 이 인컴벤트가 계속 이 채널을 점유하는 지를 결정한다. 만일 STA(102)가 단계(421)에서 인컴벤트의 존재를 모을 수 없다면, STA(102)는 단계(409)에서 백업 채널을 위한 검색을 재개한다. 주목하게는, 이 단계에서, STA(102)는 STA(102)가 이전 시도에서 BS(101)로부터 백업 채널(들)을 통한 비콘 전송을 놓쳤던 경우, 이 상황을 설명하기 위한 백업 채널(들)을 검색한다.
예증적인 실시예에서, 만일 원래 특정 STA(102)가 채널 N이 단계(404)에서 인컴벤트에 의해 점유되었음을 나타내는 정보를 BS(101)에 전송하였다면, STA(102)는 BS(101)에 채널이 다시 비어있음(free)을 전송할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 인컴벤트에 의해 점유되는 채널 N의 BS(101)에 전달될 수 있는 STA(102)만이 이 채널 N이 다시 비었음을 보고하도록 허용된다. 이후, 이 특정 STA(102)는 이 통지를 채널 N상의 BS(101)에 전송할 것이다. 만일 BS(101)가 채널 N을 모니터링하고 있다면, 채널 N이 이용가능하다는 통지의 수신은 BS(101) 비콘의 전송에 대한 개시 및 슈퍼 프레임 재확립 통신(superframe reestablishing communications)의 개시를 트리거할 것이다.
만일 채널 N이 단계(423)에서 여유롭게 된다면, STA(102)는 단계(424)에서 타이머를 시작하고, 단계(425)에서, STA(102)는 이 채널이 비어있음을 BS(101)에 통지한다. 다음으로, 단계(426)에서, STA(102)는 BS(101)로부터 비콘 전송을 대기한다. 만일 비콘이 수신되지 않으면, 타임아웃이 단계(427)에서 취해지고, 만일 STA(102)가 단계(428)에서 시작하는 통지 프로세스를 재시도할 수 없다면, STA(102)는 단계(409) 개시되어 백업 채널(들)이 이용가능한 지를 결정한다.
만일, 단계(429)에서, STA(102)가 BS(101)로부터 스펙트럼 관리 명령어를 수신한다면, STA(102)는 이것이 단계(430)에서 요구된다면 단계(431)에서 확인을 전송할 것이다. 만약 어떤 확인도 필요치 않다면, 프로세스는 단계(432)에서 계속된다. 즉, STA(102)는 BS(101)로부터 명령어에 순응하여 동작하는 파라메타를 변경한다. 이들 변화는 제한 채널에서 전송의 종료를 요구할 수 있다. 단계(433)에서, STA(102)는 임의 채널(들)이 이용가능한 지를 스펙트럼 관리 명령어로부터 모은다. 만일 그렇다면, 단계(434)에서 타이머를 시작한 이후, 단계(435)에서, STA(102)는 이러한 채널에 있는 BS(101)로부터의 비콘을 대기한다. 만일 STA(102)가 BS(101)에 의해 명령을 받은 바와 같이 동작 파라메타를 변화시키는 경우, 이용가능한 채널이 남아 있지 않다면, 이 방법은 단계(409)에서 계속된다.
만일 비콘이 단계(436)에서 수신된다면, 통신이 단계(437)에서 재확립되고 통신은 지속된다. 즉, 트랜잭션은 단계(438)에서 성공적이고 시스템은 단계(439)에서 동작가능하다.
만일 타이머의 종료이후(434) 및 단계(435)에서 비콘이 수신되지 않으면, 타임아웃이 단계(440)에서 취해진다. 만일 단계(441)에서 이용가능한 '재시도'가 없다면, 프로세스는 단계(409)에서 계속된다. 만일 이용가능한 '재시도'가 있다면, 이 방법은 단계(434)에서 계속된다.
다른 이익에 덧붙여, 도 4와 연결하여 기술된 IDRP는 발생할 수 있고, 결국 BS(101)로부터 인컴벤트가 모든 채널을 점유하는 오류적인 인지로 되어, 이는 한 셀에 있는 모든 전송의 방해를 야기하는 상황을 극복하기 위한 메커니즘을 병합한다. 위에서 기술된 바와 같이, STA(101)는 새로운 빈 채널에 관해 통지할때 BS(101)를 돕기 위해 대역내 및 대역외 둘 다 모두에 있는 채널을 모니터링한다. 이러한 방법은 채널에 대한 액세스가 제 1/ 제 2의 사용자 방식에 기반되는 많은 케이스에서 적용성을 갖는다. 기술된 이 방법은 이동적인 시나리오 및 인컴벤트 서비스가 더 낮은 듀티 사이클을 가지는 많은 경우(예를 들면, 무선 마이크로폰)에서 유용하다. 덧붙여, 위에 논의된 일정한 상황에서 아무런 빈 채널이 남지않으며, 따라서 제 2 시스템이 동작하지 않을 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, STA는 지속적으로 STA(102)가 인컴벤트에 의해 점유된 바와 같이 이전에 보고했던 채널의 상태를 지속적으로 모니터링하고 재평가한다. 만일 이러한 채널이 장래에 다시 자유롭게 된다면, STA는 주기적으로 임의의 이러한 인입 통지를 위한 채널을 모니터링하는 통지를 BS(101)에 전송한다.
본 명세서에 비추어, 다양한 방법 및 여기에 기술된 디바이스는 하드웨어와 소프트웨어로 구현될 수 있음이 주목된다. 더욱이, 다양한 방법 및 파라메타는 단지 예를 위함 목적으로 포함되며 어떤 제한 의미로 포함된 것이 아니다. 본 명세서에 비추어, 당업자라면 첨부된 청구항의 범위 내를 유지하면서도, 자신만의 테크닉 및 이들 테크닉을 달성하기 위해 필요한 장비를 결정함에 있어 본 발명의 교시를 구현할 수 있다.
본 발명은 무선 통신 시스템 및 방법에 이용가능하며, 특히 동적 스펙트럼 무선 시스템에서 제한된 채널에 있는 서비스를 복구하기 위해 적응된 MAC(Medium Access Control) 레이어를 포함하는 무선 시스템 및 방법에 이용가능하다.

Claims (20)

  1. 기지국(101) 및 복수의 무선국(102)을 포함하는 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법으로서,
    상기 기지국(101)은 복수의 제한된 채널로부터 백업 채널을 결정하는 단계(304)를 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 백업 채널에 관한 정보를 일정하게 전송함으로써 상기 기지국이 상기 백업 채널을 무선 통신 네트워크에 있는 복수의 무선국(STA)에 통지하는 단계(307)
    를 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통지하는 단계 이후, 명령어를 무선국에 전송하는 단계를 추가로 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 명령어는 기지국에 백업 채널을 점유하도록 명령하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 통지하는 단계 이전에, 인컴벤트(incumbent) 디바이스가 있는지 또는 없는지를 가리키는 복수의 무선국 중 적어도 하나로부터 상기 기지국에서의 대역내(in-band) 측정을 수신하는 단계(302)를 추가로 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 전송하는 단계 이후에, 통신 기간(204)을 시작하는 단계를 추가로 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    대역외(out-of-band) 측정 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 대역외 측정을 기지국(101)에 전송하는 단계를 추가로 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    통지 기간(202) 동안 상기 STA중 적어도 하나로부터 상기 기지국으로 대역내 및 대역외 측정을 전송하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 무선국 각각은 상기 명령어를 수신하기 위해 통지 기간의 종료 이후, 일정 시간 구간 동안을 대기하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    만일 상기 명령어가 상기 일정 시간 구간에 수신되지 않는다면, 백업 채널에서 동작을 재개하는 단계를 추가로 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 명령어는 만일 어떠한 채널도 이용가능하지 않다면, 전송을 종료하도록 상기 STA에 명령하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    무선국(STA)으로부터 기지국으로 정보를 전송하는 단계(302)로서, 상기 정보는 제한된 주파수 채널에 있는 인컴벤트 디바이스의 동작, 또는 동작 없음을 가리키는, 정보를 전송하는 단계(302); 및
    상기 정보에 기초하여, 상기 무선 통신 시스템의 무선국에 명령어를 전송하는 단계
    를 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 명령어를 전송하는 단계는 복구 기간(203) 동안 실행되는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    만일 모든 제한된 채널이 점유된다면, 상기 명령어는 데이터를 전송하는 단계를 종료하도록 무선국(102)에 명령하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 무선국은 상기 명령어를 수신한 이후, 대역내 채널 및 대역외 채널을 측정하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 대역내 채널 또는 대역외 채널 중 적어도 하나에 대한 이용도를 상기 기지국에 전송하는 단계를 추가로 포함하는, 무선 통신 네트워크에서의 무선 통신 방법.
  16. 무선 통신 시스템으로서,
    백업 채널을 할당하도록 적응된 기지국(101);
    인컴벤트 디바이스에 의해 점유된 제한된 채널, 및 인컴벤트 디바이스들에 의해 점유되지 않은 제한된 채널을 나타내는 정보를 상기 기지국으로 전송하기 위해 적응된 복수의 무선 통신국(102)을 포함하고,
    상기 기지국은 상기 정보로부터 상기 백업 채널을 결정하는, 무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 기지국(101)은 상기 백업 채널에 관한 정보를 일정하게 전송함으로써 상기 백업 채널을 무선 통신 네트워크에 있는 복수의 무선국(102)에 통지하도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 무선국은 대역내 및 대역외 측정을 실행하도록 적응되고, 상기 정보는 상기 측정에 기초되는, 무선 통신 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 기지국(101)은 스펙트럼 관리 명령어를 전송하기 위해 적응되고, 상기 스펙트럼 관리 명령어는 상기 백업 채널로 스위칭하도록 무선국에 명령하는, 무선 통신 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 기지국(101)은 스펙트럼 관리 명령어를 전송하도록 적응되고, 상기 스펙트럼 관리 명령어는 점유되지 않은 제한된 채널을 점유하도록 무선국에 명령하는, 무선 통신 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 기지국은 스펙트럼 관리 명령어를 전송하도록 적응되고, 상기 스펙트럼 관리 명령어는 전송을 종료하도록 무선국에 명령하는, 무선 통신 시스템.
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