KR101272282B1

KR101272282B1 - 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 장치

Info

Publication number: KR101272282B1
Application number: KR1020130004224A
Authority: KR
Inventors: 노병희; 김보성; 김종연; 김대영; 박수범
Original assignee: 아주대학교산학협력단; 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-06-07

Abstract

본 발명에 의한 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 장치가 개시된다.
본 발명에 따른 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치는 다수의 그룹으로 이루어진 인지 무선 네트워크에 부여된 채널 중 상기 다수의 그룹들이 각각 독점하는 비경쟁 채널과 상기 다수의 그룹들이 서로 경쟁하는 경쟁 채널을 다수의 그룹 각각에 할당하는 그룹 할당부; 상기 그룹마다 제1 메시지의 전송채널로 상기 비경쟁채널을 할당하는 제1 채널 할당부; 및 상기 그룹마다 제2 메시지와 제3 메시지의 전송채널로 상기 경쟁채널을 할당하는 제2 채널 할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 장치{Apparatus for Dynamic Spectrum Allocation to Group in Cognitive Radio Network}

본 명세서에서는 동적 채널 할당 장치에 관한 것으로, 특히, 인지 무선의 개념이 적용된 그룹 기반의 무선 네트워크에서 각 그룹들에게 스펙트럼을 할당하되 각 그룹 내에 노드들에서 발생되는 트래픽의 클래스에 따라 스펙트럼을 다르게 할당하도록 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 장치에 관한 것이다.

최근 전파 이용이 무선 인터넷, 전자 상거래, 교통, 재난 구조 등 생활 전 분야로 확대되고 광대역 멀티미디어 이용 수요가 증가함에 따라 주파수의 부족 문제가 대두되고 있으며, 이러한 유비쿼터스 정보화 사회의 도래와 함께 한정된 주파수 자원에 대한 수요가 증가됨에 따라 이를 효율적으로 이용하기 위한 기술이 더욱 각광을 받고 있다.

이러한 주파수 자원 부족 문제 해결과 이미 할당된 주파수 자원의 효율적 사용을 위해 인지 무선(CR: Cognitive Radio)과 같은 주파수 공유 기술이 부각되고 있다. 주파수 공유 기술을 이용하면, 공간적 시간적으로 사용하지 않는 주파수에서 기존 주 사용자(Primary User, PU)에게 간섭을 주지 않으면서도 주파수를 공유하여 주파수 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 인지 무선 기술은 이미 주파수 대역을 할당받아 사용하는 주 사용자(PU)가 공간적 시간적으로 해당 주파수 대역에서 미사용 중인 주파수 채널을 찾아 주 사용자(PU)에게 간섭을 주지 않으면서 주 사용자(PU)에게 할당된 주파수 대역을 이용하는 기술이다.

인지 무선 기술은 전파 환경을 측정하여 측정된 전파 환경에 적합하게 무선 기기의 운용 매개변수(parameters)를 설정하여 동작하는 무선 기술로서, 예를 들어 무선 기기의 전송 용량을 채널 특성에 맞게 최대화, 기기 간 간섭 최소화, 다른 기종 시스템 간에 상호 운용성 촉진, 또는 비사용 주파수를 찾아서 주 사용자(PU)가 사용하지 않는 시간에 이용하는 기술이 모두 이 범주에 속한다.

인지 무선 기술은 크게 주파수 대역을 할당받아 사용하는 주 사용자(PU) 신호를 검출하거나 다른 인지 무선 신호를 실시간으로 검출하기 위한 스펙트럼 센싱 과정과, 공간적 시간적으로 할당된 주파수 대역의 이용 현황 및 주파수 사용 규칙을 저장한 데이터베이스(DB)에 접속하는 과정과, 실시간 스펙트럼 센싱 결과와 주파수 할당 DB 검색 결과를 바탕으로 이용 가능한 주파수 채널을 관리하는 스펙트럼 사용 관리 과정과, 스펙트럼 사용 정보를 바탕으로 최적의 통신 파라미터를 할당하는 과정과, 할당된 통신 파라미터를 기반으로 데이터를 송수신하는 과정으로 이루어진다.

우선순위가 낮은 인지 무선 사용자의 경우에 항상 우선순위가 높은 주 사용자(PU)의 사용 여부를 고려해야 하기 때문에 인지 무선 기술을 적용하기 위해서는 스펙트럼 센싱 기술은 필수적으로 요구된다. 스펙트럼 센싱 기술로 에너지 검출 기반 센싱 기술과, 스펙트럴 상관 기반 센싱 기술 등이 있다.

에너지 검출 기반 센싱 기술은 수신 신호에 대해 고속푸리에변환(FFT: Fast Fourier Transform) 연산 및 평균을 취한 후, 그 에너지를 구하여 특정 임계치와 비교하는 방법을 통해 해당 주파수 채널 내에 존재하는 신호를 검출하고, 스펙트럴 상관 기반 센싱 기술은 변조된 신호가 그 평균과 자기 상관 함수 등이 통계적으로 주기성을 갖게 되는데, 이와 같은 신호의 사이클로 스태이셔너리(cyclo-stationary)한 특성을 이용해 주파수 채널 내에 존재하는 신호의 수, 신호의 변조 방식, 심벌 전송률 등을 검출한다.

인지 무선 네트워크는 크게 두 가지로 나뉜다. 첫째는 기반 시설이 있는(infrastructure-based) 인지 무선 네트워크이고, 둘째는 기반 시설이 없는 (infrastructure-less) 인지 무선 네트워크이다. 후자의 경우, 인지 무선 애드 혹 네트워크(CRAHN: Cognitive Radio Ad-Hoc Network)라고 부르기도 한다. CRAHN이 기반 시설이 있는 인지 무선 네트워크와 다른 점은 기지국(BS: Base Station)이나 접속점(AP: Access Point)과 같은 코디네이터(coordinator)의 제공이 어렵다는 것이다.

일반적인 무선 애드 혹 네트워크는 유선 기반의 기지국 또는 접속점(AP)이 무선 단말들에게 서비스를 제공하는 일반적인 네트워크와 달리 고정된 네트워크 기반 없이(infrastructure-less) 무선 단말들이 임시적으로 망을 구성한다. 이러한 애드 혹 네트워크에서 개개의 무선 단말은 호스트이면서 다른 무선 단말들에게 데이터를 전달하는 기지국 또는 라우터의 역할을 수행할 수 있다. 애드 혹 네트워크에서 이용될 수 있는 무선 단말은 애드 혹 네트워크로의 접속을 위한 인터페이스를 구비한 핸드폰, 노트북, PDA(Personal Digital Assistant) 등 이동성을 지닌 각종 단말을 포함할 수 있다.

도 1은 일반적인 애드 혹 네트워크의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 애드 혹 네트워크는 무선 단말들이 P2P(Peer to Peer) 통신으로 연결되는 서브 네트워크들(N1, N2,N3)이 멀티 홉핑(Multi Hopping) 라우팅을 이용하여 구성된다. 무선 단말들(101-115)은 기존 기반 시설이 있는(infrastructure-based) 네트워크를 이용하지 않고도 자체적으로 네트워크를 구성할 수 있다. 애드 혹 네트워크에서 무선 단말들(101-115)은 이종 망간을 연결하는 게이트웨이(117)를 통해 기반 시설이 있는(infrastructure-based) 네트워크에 접속할 수 있다. 무선 단말들(101-115) 간에 도시된 실선은 무선 단말들(101-115)간의 통신이 가능한 경로를 의미한다.

이와 같은 CRAHN 에는 센서 네트워크와 전술 네트워크 등이 있는데, 센서 네트워크의 경우 에너지 소모를 최소화하기 위해 그룹 단위로 통신이 이루어지도록 사용되고, 전술 네트워크의 경우 부대 단위로 수행하는 전술 작전의 특성상 그룹 단위로 통신이 이루어진다. 인지 무선(CR)의 개념이 적용된 그룹 기반의 무선 네트워크에서 효율적으로 스펙트럼을 사용하기 위해서는 코디네이터 제공이 어려운 CRAHN 환경을 고려한 스펙트럼 할당 구조가 필요하다.

따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인지 무선의 개념이 적용된 그룹 기반의 무선 네트워크에서 각 그룹들에게 스펙트럼을 할당하되 각 그룹 내에 노드들에서 발생되는 트래픽의 클래스에 따라 스펙트럼을 다르게 할당하도록 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 장치를 제공하는데 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치는 다수의 그룹으로 이루어진 인지 무선 네트워크에 부여된 채널 중 상기 다수의 그룹들이 각각 독점하는 비경쟁 채널과 상기 다수의 그룹들이 서로 경쟁하는 경쟁 채널을 다수의 그룹 각각에 할당하는 그룹 할당부; 상기 그룹마다 제1 메시지의 전송채널로 상기 비경쟁채널을 할당하는 제1 채널 할당부; 및 상기 그룹마다 제2 메시지와 제3 메시지의 전송채널로 상기 경쟁채널을 할당하는 제2 채널 할당부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 메시지는 QoS 보장이 가장 높은 메시지로, 지연 시간과 패킷 손실률이 허용되지 않는 메시지인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제2 메시지는 QoS 보장의 수준이 상기 제1 메시지보다 낮은 메시지로, 지연 시간이 허용되지 않고 패킷 손실률이 어느 정도 허용되는 메시지인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제3 메시지는 QoS 보장의 수준이 상기 제2 메시지보다 낮은 메시지로, 지연 시간과 패킷 손실률이 어느 정도 허용되는 메시지인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제1 채널 할당부는 상기 그룹마다 자신의 제1 메시지의 전송채널로 서로 다른 비경쟁채널을 할당하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제2 채널 할당부는 상기 그룹마다 자신의 제2 메시지의 전송채널로 서로 다른 경쟁 채널을 할당하되, 해당 그룹이 각각에 할당된 경쟁 채널에서 PU(Primary User)의 역할을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제2 채널 할당부는 상기 그룹마다 자신의 제3 메시지의 전송채널로 서로 다른 경쟁 채널을 할당하되, 해당 그룹이 각각에 할당된 경쟁 채널에서 SU(Secondary User)의 역할을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제2 채널 할당부는 상기 그룹마다 자신의 제3 메시지의 전송채널로 서로 다른 경쟁 채널을 할당하되, 해당 그룹 자신의 제2 메시지의 전송채널로 할당된 경쟁 채널과 다른 경쟁 채널을 할당하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제1 메시지는 QoS 보장 수준이 상대적으로 가장 높은 메시지를 포함하고, 상기 제2 메시지는 상기 QoS 보장 수준이 상기 제1 메시지보다 낮은 메시지를 포함하며, 상기 제3 메시지는 상기 QoS 보장 수준이 상기 제2 메시지보다 낮은 메시지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 인지 무선의 개념이 적용된 그룹 기반의 무선 네트워크에서 각 그룹들에게 스펙트럼을 할당하되 각 그룹 내에 노드들에서 발생되는 트래픽의 클래스에 따라 스펙트럼을 다르게 할당하도록 함으로써, QoS를 보장할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 각 그룹 내에 노드들에서 발생되는 트래픽의 클래스에 따라 스펙트럼을 다르게 할당하기 때문에, 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 애드 혹 네트워크의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 명세서에서 개시하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 그룹 기반의 무선 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 노드가 가질 수 있는 트랜스시버의 개수를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 기존의 채널 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 명세서에서 개시하는 인지 무선 기반의 동적 채널 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 메시지의 종류에 따른 인지 무선 기반의 동적 채널 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

본 명세서에서 개시하는 실시예들은 다양한 통신시스템에 적용될 수 있다. 무선(wireless) 인지 무선 통신 네트워크는 다양한 무선 인터페이스(air interface) 및/또는 물리 계층(physical layers)(예를 들어 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access, FDMA), 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access, TDMA), 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, CDMA), 광대역 CDMA(Wideband CDMA, W-CDMA), 및 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), UMTS의 LTE(Long Term Evolution) 및 GSM(Global System for Mobile communications)를 포함)을 이용하여 다른 무선통신 시스템에 적용될 수 있다.

본 명세서에서는 인지 무선(CR)의 개념이 적용된 그룹 기반의 무선 네트워크에서 각 그룹들에게 채널 또는 스펙트럼을 할당하고 그룹 내에 노드들은 트래픽 클래스에 따라 할당된 채널 또는 스펙트럼을 할당하여 QoS를 보장할 수 있는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 방법 및 그 장치 등을 개시한다. 본 명세서에서 설명하는 네트워크는 인지 무선(CR)의 개념이 적용된 네트워크로서 복수의 그룹으로 구성되고, 그룹은 복수의 노드를 포함한다. 이하 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 방법 및 인지 무선 네트워크에서 단말기의 전송방법에 대한 실시예(도 2 내지 도 3)에서는 2개의 그룹을 포함하는 네트워크를 예로 들어 설명한다. 이러한 인지 무선 네트워크는 인지 무선 애드 혹 네트워크일 수 있다.

도 2는 본 명세서에서 개시하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 장치(200)는 다수의 그룹들을 포함하는 인지 무선 네트워크에 할당된 채널 중 다수의 그룹 각각이 독점하는 서로 다른 비경쟁 채널과 다수의 그룹들이 서로 경쟁하는 경쟁 채널을 다수의 그룹 각각에 각각 할당하는 그룹 할당부(201), 각 그룹마다 비경쟁채널을 제1 메시지의 전송채널로 할당하는 제1 채널 할당부(202); 및 각 그룹마다 경쟁채널을 제2 메시지와 제3 메시지의 전송채널로 할당하는 제2 채널 할당부(203)를 포함한다.

이때, 본 실시예에서는 인지 무선 네트워크에는 다수의 그룹들이 포함된다.

본 발명에 따른 그룹 할당부(201)는 다수의 그룹들을 포함하는 인지 무선 네트워크에 할당된 채널 중 다수의 그룹 각각이 독점하는 서로 다른 비경쟁 채널과 다수의 그룹들이 서로 경쟁하는 경쟁 채널을 다수의 그룹 각각에 각각 할당할 수 있다. 여기서, 비 경쟁채널은 다수의 그룹들 각각이 독점적으로 사용할 수 있어 타 그룹과 경쟁이 필요하지 않는 채널을 의미하며, 경쟁채널은 다수의 그룹들 각각이 채널 사용에 있어 상호 경쟁하는 채널을 의미한다. 예컨대, 제1 그룹에 제1 채널이 비 경쟁채널로 할당되는 경우에는 제2 그룹은 제1 채널을 사용할 수 없고, 제1 그룹에 제1 채널이 경쟁채널로 할당되는 경우에는 제2 그룹은 제1 채널을 사용할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 메시지의 클래스(class)에 따라 채널을 할당하게 되는데, 여기서, 메시지는 QoS 보장 클래스의 기준에 따라 다음의 3가지 종류로 구분된다.

예컨대, 1)제1 메시지 M1은 지연 시간과 패킷 손실률에 민감한 또는 허용되지 않는 메시지를 나타내고, 2)제2 메시지 M2는 지연 시간에 민감하나 어느 정도의 패킷 손실을 허용하는 메시지를 나타내며, 3)제3 메시지 M3은 일반적인 best-effort 메시지로 어느 정도의 지연시간과 어느 정도의 패킷 손실률을 허용하는 메시지를 나타낸다.

물론, 본 실시예에서는 메시지를 3가지 종류로 구분하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 필요에 따라 적어도 2가지 이상이의 종류로 구분하여 적용할 수 있다.

이때, 비경쟁채널 또는 경쟁채널로 전송되는 메시지는 그 클래스로 구분된다.

제1 채널 할당부(202)는 각 그룹마다 비경쟁채널을 제1 메시지의 전송채널로 할당할 수 있다. 여기서, 제1 메시지로 구분되는 클래스는 QoS 보장이 필요한 메시지를 포함한다. 즉, 지연시간과 패킷 손실률에 민감한 메시지가 제1 메시지에 해당하는 것으로서, 이러한 제1 메시지가 비경쟁채널을 통해 전송되도록 함으로써 QoS를 보장받게 된다.

제2 채널 할당부(203)는 각 그룹마다 경쟁채널을 제2 메시지와 제3 메시지의 전송채널로 할당할 수 있다. 경쟁채널로 전송되는 메시지의 클래스는 제2 메시지와 제3 메시지로서, 제2 메시지는 제1 메시지보다는 QoS의 보장 수준이 낮은 메시지이고 제3 메시지는 제2 메시지보다 QoS 보장의 수준이 낮은 메시지를 포함한다. 이렇게 제2 메시지와 제3 메시지를 QoS의 보장 수준에 따라 구분하는 이유는 인지 무선(CR) 개념을 적용하여 할당된 경쟁 채널에 대한 우선 순위를 부여하기 위함이다.

이때, 동적 채널 할당 장치는 할당된 경쟁 채널이 하나이면 해당 경쟁 채널을 제2 메시지와 제3 메시지의 전송 채널로 할당하여 같은 채널에서 경쟁하도록 한다.

반면, 동적 채널 할당 장치는 할당된 경쟁 채널이 다수이면, 하나의 경쟁 채널을 PU(Primary User)로서의 제2 메시지의 전송 채널로 할당하고 다른 경재 채널을 SU(Secondary User)로서의 제3 메시지의 전송 채널로 할당하게 된다. 즉, 경쟁 채널이라고 하더라도 QoS의 보장 수준이 더 높은 제2 메시지에 우선순위를 부여하게 된다.

이러한 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당 장치는 다수의 그룹을 포함하는 인지 무선 네트워크에서 채널을 할당하기 위해 제어하는 기지국 또는 이동 기지국일 수 있으며, 인지 무선 애드 혹 네트워크의 한 노드 또는 단말기일 수 있다.

이하에서는 본 명세서에서 개시하는 발명들에 대한 상세한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 그룹 기반의 무선 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 그룹 기반의 무선 네트워크는 N 개의 할당 가능한 채널 ch1, ch2, ..., chN을 갖는다. 이 무선 네트워크에 존재하는 그룹 G1, G2, GK의 개수는 K 이며, 이 무선 네트워크에 존재하는 i 번째 그룹을 Gi, i=1, 2, ..., K로 나타낸다. 그리고, 이 그룹들이 생성하는 메시지의 종류는 Mj로 나타낸다.

도 4는 노드가 가질 수 있는 트랜스시버의 개수를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, i 번째 그룹 Gi에서 노드가 가질 수 있는 트랜스시버의 개수를 Ti 라고 하고, Ti로 노드가 각 채널 ch1, ch2, ..., chN에서 동시 전송하기 위해서는 Ti=N이 된다.

이와 같은 환경에서 모든 무선 네트워크를 구성하는 그룹 내에 존재하는 노드들은 서로 간에 1홉 전송 범위에 있으며, 같은 특성의 채널을 공유하고, 운용되는 채널 할당 방법은 같으며, 사전에 이미 정의되어 있고, 분배되어 있는 것으로 가정한다.

도 5는 기존의 채널 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, (a)에서는 모든 채널 ch1, ch2, ch3, ch4을 모든 그룹 G1, G2가 공유하여 경쟁하는 방법을 도시한 것이고, (b)에서는 모든 채널 ch1, ch2, ch3, ch4을 모든 그룹 G1, G2 들에게 균등하게 분배하는 방법을 도시한 것이다. 즉, (b)에서 그룹 G1에는 채널 ch1, ch2이 분배되고, 그룹 G2에는 채널 ch3, ch4가 분배된다.

이때, 전자의 경우, 그룹 G1, G2에 관계없이 모든 노드가 경쟁을 하는 구조로, ALOHA나 CSMA 등과 같은 랜덤 접속 프로토콜의 처리량을 보이며, 후자의 경우, 그룹 G1, G2마다 별도로 채널을 할당하여 상호 간의 경쟁을 줄이지만 다른 채널 상태가 유휴(idle)하더라도 그 채널에 접속 기회조차 얻지 못하는 비효율성을 가진다.

도 6은 본 명세서에서 개시하는 인지 무선 기반의 동적 채널 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이는 도 5에서 설명한 두 가지 채널 할당 방법을 사용한 것으로서 인지 무선(CR)의 개념을 도입한 것이다. 여기서는 채널의 개수 N=4 인 상황에서 그룹의 개수 K=2 인 경우를 고려한다.

도 6을 참조하면, 그룹 G1은 채널 ch1, ch3, ch4를 사용하고, 그룹 G2는 채널 ch2, ch3, ch4를 사용한다. 즉, 두 그룹 G1, G2가 채널 ch1, ch2는 도 5의 (b)와 같이 비경쟁 채널로 할당하여 비경쟁으로 사용하는 것을 의미하고, 채널 ch3, ch4는 도 5의 (a)와 같이 경쟁 채널로 할당하여 경쟁으로 사용하는 것을 의미한다.

도 7은 메시지의 종류에 따른 인지 무선 기반의 동적 채널 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제1 메시지 M1은 지연 시간과 패킷 손실률에 매우 민감한 메시지로, 그룹 G1은 채널 ch1을, 그룹 G2는 채널 ch2를 사용하도록 하여 그룹 간의 경쟁을 방지하게 하고, 전적으로 그룹 내에 발생하는 제1 메시지 M1 간에 경쟁을 유도하도록 한다.

제2 메시지 M2는 어느 정도의 패킷 손실을 허용하는 메시지로, 그룹 G1은 채널 ch3을, 그룹 G2는 채널 ch4를 사용하며, 인지 무선 네트워크에 있어서 해당 그룹이 주 사용자(PU)의 역할을 수행하도록 한다.

가장 우선순위가 낮은 제3 메시지 M3은 제2 메시지 M2에게 할당되었던 채널과 반대로 그룹 G1은 채널 ch4를, 그룹 G2는 채널 ch3을 사용하며, 인지 무선 네트워크에 있어서 해당 그룹이 부 사용자(SU)의 역할을 수행하도록 한다.

만약, 인지 무선(CR) 개념이 적용된 메시지 종류에 따른 주 사용자(PU)와 부 사용자(SU)의 구분이 없게 된다면 두 메시지 종류 즉, 제2 메시지와 제3 메시지가 서로 경쟁이 유발되어 성능 저하가 나타나지만 본 명세서에서 개시하는 채널 할당 방법을 사용하면 이와 같은 경쟁을 줄여 오로지 같은 메시지 간에만 경쟁을 하게 된다.

전술한 할당된 채널에서 메시지의 종류에 주 사용자(PU)와 부 사용자(SU)를 구분하면 다음의 [표1]과 같다.

	ch1	ch2	ch3	ch4
PU	(G1, M1)	(G2, M1)	(G1, M2)	(G2, M2)
SU			(G2, M3)	(G1, M3)

채널 ch1, ch2 각각은 제1 그룹 G1의 제1 메시지 M1와 제2 그룹 G2의 제1 메시지 M1만 이 사용하기 때문에 채널 ch3, ch4에 비해 경쟁률이 감소하게 된다. 그리고, 채널 ch3, ch4 각각은 제1 그룹 G1의 제2 메시지 M2와 제2 그룹 G2의 제2 메시지 M2를 PU로서, 제1 그룹 G1의 제3 메시지 M3와 제2 그룹 G2의 제3 메시지 M3을 SU로서 동작하기 때문에 제2 메시지 M2의 우선순위를 보장하고, 제3 메시지 M3가 채널에서 경쟁하도록 한다.

다시 말해, 채널 ch3에서는 제1 그룹을 PU로 설정하여 제1 그룹의 제2 메시지의 전송 채널로 할당하게 되고 제2 그룹을 SU로 설정하여 제2 그룹의 제3 메시지의 전송 채널로 할당하게 된다.

마찬가지로 채널 ch4에서는 제1 그룹을 SU로 설정하여 제1 그룹의 제3 메시지의 전송 채널로 할당하게 되고 제2 그룹을 PU로 설정하여 제2 그룹의 제2 메시지의 전송 채널로 할당하게 된다.

따라서 경쟁 채널인 채널 ch3, ch4에서 각 그룹의 제2 메시지는 우선순위를 보장받게 되고, QoS 보장 수준이 가장 낮은 각 그룹의 제3 메시지는 해당 채널 내에서 경쟁하도록 한다.

본 명세서에서는 그룹에 따라 경쟁과 비경쟁 채널을 할당하고, 그룹 내에 존재하는 메시지의 종류에 따라 채널을 할당하게 되며, 그룹 내에 존재하는 메시지의 종류에 따라 주 사용자(PU)와 부 사용자(SU)의 역할을 수행하도록 하게 된다. 특히, 그룹 또는 메시지의 종류에 상관없이 경쟁 또는 비경쟁의 한 가지 타입의 채널로만 운용되는 구조에서 탈피해 그룹과 그 그룹 내에 존재하는 메시지의 종류에 따라 채널을 다르게 할당하고 운용되는 방법을 달리하여 QoS를 보장할 수 있다. 이렇게 함으로써, 그룹 내에 존재하는 메시지의 종류에 따라 채널을 다르게 할당하여 서비스를 달리 보장할 수 있도록 하여 메시지의 우선순위와 요구사항을 만족하는 서비스를 제공할 수 있게 된다.

특히, 상대적으로 QoS 보장 수준이 낮은 메시지 종류에 따라 주 사용자(PU)와 부 사용자(SU)로 구분함으로써, 경재 채널 내에서 다른 메시지 간의 경쟁할 수 있게 된다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

201: 그룹 할당부
202: 제1 채널 할당부
203: 제2 채널 할당부

Claims

다수의 그룹으로 이루어진 인지 무선 네트워크에 부여된 채널 중 상기 다수의 그룹들이 각각 독점하는 비경쟁 채널과 상기 다수의 그룹들이 서로 경쟁하는 경쟁 채널을 다수의 그룹 각각에 할당하는 그룹 할당부;
상기 그룹마다 제1 메시지의 전송채널로 상기 비경쟁채널을 할당하는 제1 채널 할당부; 및
상기 그룹마다 제2 메시지와 제3 메시지의 전송채널로 상기 경쟁채널을 할당하는 제2 채널 할당부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 메시지는,
QoS 보장이 가장 높은 메시지로, 지연 시간과 패킷 손실률이 허용되지 않는 메시지인 것을 특징으로 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 메시지는,
QoS 보장의 수준이 상기 제1 메시지보다 낮은 메시지로, 지연 시간이 허용되지 않고 패킷 손실률이 허용되는 메시지인 것을 특징으로 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치.
제1 항에 있어서,
상기 제3 메시지는,
QoS 보장의 수준이 상기 제2 메시지보다 낮은 메시지로, 지연 시간과 패킷 손실률이 허용되는 메시지인 것을 특징으로 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 채널 할당부는,
상기 그룹마다 자신의 제1 메시지의 전송채널로 서로 다른 비경쟁채널을 할당하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 채널 할당부는,
상기 그룹마다 자신의 제2 메시지의 전송채널로 서로 다른 경쟁 채널을 할당하되, 해당 그룹이 각각에 할당된 경쟁 채널에서 PU(Primary User)의 역할을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 채널 할당부는,
상기 그룹마다 자신의 제3 메시지의 전송채널로 서로 다른 경쟁 채널을 할당하되, 해당 그룹이 각각에 할당된 경쟁 채널에서 SU(Secondary User)의 역할을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치.
제7 항에 있어서,
상기 제2 채널 할당부는,
상기 그룹마다 자신의 제3 메시지의 전송채널로 서로 다른 경쟁 채널을 할당하되, 해당 그룹 자신의 제2 메시지의 전송채널로 할당된 경쟁 채널과 다른 경쟁 채널을 할당하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 메시지는 QoS 보장 수준이 상대적으로 가장 높은 메시지를 포함하고, 상기 제2 메시지는 상기 QoS 보장 수준이 상기 제1 메시지보다 낮은 메시지를 포함하며, 상기 제3 메시지는 상기 QoS 보장 수준이 상기 제2 메시지보다 낮은 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 네트워크에서 그룹 단위 동적 채널 할당장치.