KR101509360B1 - 이차 네트워크들 간에 공정한 자원 공유를 정의하기 위해 공존값을 생성하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

이차 네트워크들의 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 위한 공존값들을 제공하는 방법, 장치, 및 컴퓨터 프로그램 제품 실시예들이 개시된다. 본 발명의 일 예시적 실시예는 무선 네트워크 내의 노드의 수, 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 사용률, 다른 네트워크들의 동작을 돕는 무선 네트워크에 의한 공존 지원, 및/또는 무선 네트워크의 우선순위 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 네트워크와 연관된 파라미터들에 기반하여 무선 네트워크에 대한 공존값을 결정하되, 공존값은 이차 네트워크들이 이용 가능한 무선 스펙트럼 자원들에 대한 무선 네트워크의 적격성을 특징짓는 단계와, 결정된 무선 네트워크의 공존값을 관련 네트워크 제어기로 전송하는 단계를 구비하는 방법을 포함한다. 그에 따른 실시예들은 이차 네트워크들의 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 지원한다.

Description

이차 네트워크들 간에 공정한 자원 공유를 정의하기 위해 공존값을 생성하기 위한 방법{METHOD FOR GENERATING A COEXISTENCE VALUE TO DEFINE FAIR RESOURCE SHARE BETWEEN SECONDARY NETWORKS}

본 발명의 분야는 이차 네트워크들 간 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간에 무선 자원 공유를 제공하는 무선 공존 개념 및 RF 스펙트럼의 활용에 관한 것이다.

전자기 스펙트럼의 무선 주파수 대역들의 사용은 상용 라디오 및 텔레비전 방송, 셀룰러 전화 통신, 해상 무선, 경찰, 화재 및 공공 안전 무선, GPS, 무선 천문학, 위성 통신을 위한 지상국, 및 많은 다른 용도들을 위한 인가 대역과 같은 특정 유형의 용도들에 대해 특정 주파수 대역을 할당함으로써 대부분의 국가에서 정부에 의해 규제된다. 정부들은 또한 예를 들어 시골 지역을 위한 WRAN(Wireless Regional Area Network) 광대역 액세스 및 공업, 과학, 및 의료(ISM(industrial, scientific, and medical)) 대역과 같은 WLAN(wireless local area networks)과 WPAN(wireless personal area networks)에 대해 미인가 대역들을 할당한다.

미국에서는 연방 통신 위원회(FCC)가 라디오 및 텔레비전 방송을 포함하는 무선 스펙트럼의 사용을 규제한다. 주파수들은 인접 신호들 간 간섭을 피하기 위해 할당된 무선 대역들 사이에 보호 대역들이 할당되는 밴드플랜(bandplan)에 따라 할당된다. 스펙트럼 안에는 사용된 적이 없거나 기술 변화의 결과로서 해제된 미할당 주파수 대역들 또한 존재한다. 미할당 주파수 대역들 및 보호 대역들은 화이트 스페이스(white space)들로 지칭된다.

TV 화이트 스페이스는 넓게 인가된 서비스들에 의해 사용되지 않는 텔레비전 방송 스펙트럼이라 정의될 수 있다. 적어도 두 가지 카테고리의 TV 화이트 스페이스가 존재한다: [1] 전용 TV 화이트 스페이스는 FCC가 이전의 아날로그 방송 용도로부터 미인가 용도로 재할당한 스펙트럼의 일부이며, [2] 지리적 영역 내에서 인가된 TV 방송국들에 의해 국지적으로 사용되지 않는 스펙트럼이다.

[1] 전용 TV 화이트 스페이스: 미국에서 FCC는 연방 차원에서 의무화된 아날로그 TV 방송에서 디지털 TV 방송으로의 변환 이후 사용되지 않게 된 미인가 용도를 위해 대략 400MHz의 화이트 스페이스를 개설하였다. 그러나, FCC는 화이트 스페이스들의 미인가된 사용이 디지털 TV 방송국, 저전력 TV 방송국, 케이블 TV 중계소, 및 저전력 무선 마이크로폰들이 사용되는 사이트들을 포함하여 기존의 인가된 사용을 방해하는 것을 금지하고 있다. 아날로그 TV의 중단에 의해 남겨진 화이트 스페이스들의 미인가 사용을 위한 다양한 제안들, 예를 들어 시골 지역 광대역 구축, 보조적 공공 안전 통신, 교육 및 사업 화상 회의, 개인 소비자 응용, 메쉬망, 보안 애플리케이션, 지방자치 광대역 액세스, 강화된 로컬 적용 및 통신, 고정 백홀(backhaul), 및 스마트 그리드 미터 판독을 위한 센서 통합이 제안되어 왔다.

[2] 인가된 TV 방송극들에 의한 국지적 미인가 스펙트럼: FCC는 미인가 무선 송신기들이 텔레비전 방송 스펙트럼 인가된 방송국들에 의해 사용되지 않고 있는 위치들에서 그 스펙트럼 안에서 운용될 수 있게 하는 규칙을 채택하고 있다. FCC는 미인가 송신기의 위치를 설정하기 위한 지리적 위치의 사용 및 인가된 방송국들의 지리적 적용 영역들에 의해 조직된 인가된 방송국들에 의한 TV 대역 사용의 데이터베이스를 요구하여, 미인가 송신기가 로컬 TV 대역 화이트 스페이스들이 어디에서 사용가능한지를 알 수 있게 하였다. FCC는 미인가 송신기가 해당 대역의 이용을 즉시 포기할 수 있게 하기 위해 로컬 TV 대역 화이트 스페이스 내에서 현재의 주요 TV 방송국 신호의 존재를 검출할 미인가 송신기 내 스펙트럼 센서들의 사용을 요구하였다. 그러한 로컬 TV 대역 화이트 스페이스 내 주요 사용자는 그 대역 안에서 운용하도록 인가된 현재의 TV 방송국일 수 있으나, 운용 중인 인가된 현재의 TV 방송국이 존재하지 않는 지리적 영역들 안에서는 다른 미인가된 이차 사용자들이 그 대역을 활용할 수 있다.

다른 RF 스펙트럼 화이트 스페이스들은 바다로부터 멀리 떨어진 육지에 둘러싸인 영역들에서의 해상 무전으로부터의 주파수 할당과 같이 소정의 지리적 영역들에서 국지적으로 미사용될 수 있다. 그러한 해상 무선 대역 내 주요 사용자는 그 대역 안에서 운용하도록 인가된 해상 라디오일 수 있으나, 운용 중인 인가된 현재의 해상 라디오들이 존재하지 않는 지리적 영역들 안에서는 다른 미인가된 이차 사용자들이 그 대역을 활용할 수 있다. 마찬가지로, 국지적 미사용 RF 스펙트럼 화이트 스페이스들은 지상국들로부터 멀리 떨어진 영역들에서 그 지상국들이 위성들과 통신하기 위해 전송하도록 하는 2.025GHz 내지 2.110GHz까지의 주파수 할당과 같이, 소정 지리적 위치들 내에 존재할 수 있다. 그러한 위성 지상국 무선 대역 내 주요 사용자는 그 대역 안에서 운용하도록 인가된 위성 지상국일 수 있으나, 운용 중인 인가된 현재의 위성 지상국들이 존재하지 않는 지리적 영역들 안에서는 다른 미인가된 이차 사용자들이 그 대역을 활용할 수 있다.

이차 네트워크들의 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 무선 자원 공유를 위한 공존값들을 생성하기 위한 방법, 장치, 및 컴퓨터 프로그램 제품 실시예들이 개시된다.

본 발명의 일 예시적 실시예는 방법을 포함하되, 방법은

무선 네크워크 내 노드의 수, 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 사용률, 다른 네트워크들의 동작을 돕는 무선 네트워크에 의한 공존 지원, 및/또는 무선 네트워크의 우선순위 중 적어도 하나를 포함하는 무선 네트워크와 연관된 파라미터들에 기반하여 무선 네트워크에 대한 공존값을 결정하되, 공존값은 이차 네트워크들이 이용 가능한 무선 스펙트럼 자원들에 대한 무선 네트워크의 적격성을 특징짓는 단계; 및

결정된 무선 네트워크의 공존값을 관련 네트워크 제어기로 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 예시적 실시예는 장치를 포함하되, 장치는

적어도 하나의 프로세서;

컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 한 개의 메모리를 포함하며,

적어도 하나의 메모리 및 컴퓨터 프로그램 코드는 적어도 하나의 프로세서를 사용해서 공존 관리자로 하여금 적어도

무선 네트워크 내 노드의 수, 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 사용률, 다른 네트워크들의 동작을 돕는 무선 네트워크에 의한 공존 지원, 및/또는 무선 네트워크의 우선순위 중 적어도 하나를 포함하는 무선 네트워크와 연관된 파라미터들에 기반하여 무선 네트워크에 대한 공존값을 결정하되, 공존값은 이차 네트워크들이 이용 가능한 무선 스펙트럼 자원들에 대한 무선 네트워크의 적격성을 특징지으며,

결정된 무선 네트워크의 공존값을 관련 네트워크 제어기로 전송하게 한다.

본 발명의 예시적 실시예는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상에 기록되는 컴퓨터 실행 가능 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하되,컴퓨터 실행 가능 프로그램 코드는

무선 네트워크 내 노드의 수, 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 사용률, 다른 네트워크들의 동작을 돕는 무선 네트워크에 의한 공존 지원, 및/또는 무선 네트워크의 우선순위 중 적어도 하나를 포함하는 무선 네트워크와 연관된 파라미터들에 기반하여 무선 네트워크에 대한 공존값을 결정하되, 공존값은 이차 네트워크들이 이용 가능한 무선 스펙트럼 자원들에 대한 무선 네트워크의 적격성을 특징짓는 코드; 및

결정된 무선 네트워크의 공존값을 관련 네트워크 제어기로 전송하기 위한 코드를 포함한다.

그에 따른 실시예들은 TV 화이트 스페이스에서의 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 위한 공존값을 생성하는 것을 지원한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 시스템 구조도로서, WLAN(wireless local area network)에 의해 중복되는 WMAN(wireless metropolitan area network)의 적용 영역 및 WLAN에서 TV 화이트 스페이스으로의 채널 재할당을 도시한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 시스템 구조로서, 네트워크 제어기 또는 공존 관리자, 기본 데이터베이스, 및 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server) 사이의 예시적 관계를 도시한다. 분산된 공존 관리자들의 네트워크는 본 발명의 예시적 실시예에서 인터넷을 통해 서로 통신할 수 있다.
도 1b는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 예시적 기능 블록도로서, 네트워크 제어기 또는 공존 관리자 및 네트워크에 대한 제어 노드 또는 공존 이행기를 포함하는 예시적인 TV 화이트 스페이스 무선 장치를 도시한다. 장치는 이웃 무선 네트워크들 내에서 동작하는 기본 사용자 무선기들이 존재하지 않는 추가 RF 스펙트럼 화이트 스페이스 밴드들에서 운용되도록 구성될 수 있다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 기능 블록도로서, 네트워크 제어기 또는 공존 관리자 및 제어 노드 또는 공존 이행기를 포함하고 인터넷을 통해 기본 데이터베이스 및 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)와 통신하는 IEEE 802.11 WLAN AP & TVWS 장치 STA1을 예시한다.
도 1d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적 네트워크도로서, 제어 노드 또는 공존 이행기를 포함하고 백홀(backhaul) 유선 및/또는 인터넷 링크를 통해 네트워크 제어기 또는 공존 관리자와 통신하는 IEEE 802.11 WLAN AP & TVWS 장치 STA5를 예시한다.
도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따라, 470-806MHz의 FCC가 정의한 TV 밴드 화이트 스페이스 내 서브밴드(12) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(22), 54-88MHz의 FCC가 정의한 TV 밴드 화이트 스페이스 내 서브밴드(14) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(24), 및 지상국에서 위성으로의 국지적 미사용 화이트 스페이스 밴드 2.025GHz 내지 2.110GHz의 서브밴드(16) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(26)을 예시하는 예시적인 주파수 대역도이다.
도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따라, 미국 버지니아 주 리치몬드 지역 내 TV 방송 채널들 7, 8, 9, 10 및 11을 나타내는 174-204MHz의 인가된 TV 방송국들에 의해 국지적으로 미사용되는 TV 밴드 화이트 스페이스 내 서브밴드(18) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(28), 470-806MHz의 FCC가 정의한 TV 밴드 화이트 스페이스 내 서브밴드(12) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(22), 및 지상국에서 위성으로의 국지적 미사용 화이트 스페이스 밴드 2.025GHz 내지 2.110GHz의 서브밴드(16) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(26)을 예시하는 예시적인 주파수 대역도이다.
도 1g는 미국 버지니아 주 리치몬드 지역의 예시적 지도와 TV 방송 채널들 7, 8, 9, 10 및 11에 대한 적용 영역들의 오버레이로서 174-204MHz 대역 내 인가된 TV 방송국들에 의해 사용되지 않는 국지적으로 이용 가능한 TV 밴드 화이트 스페이스가 존재함을 예시한다.
도 1h는 네트워크 제어기 또는 공존 관리자 및 제어 노드 또는 공존 이행기의 기본 기능들의 예이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 "B"가 보다 많은 자원을 필요로 하는 예시적 네트워크 토폴로지 시나리오이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2에 도시된 여러 네트워크들의 공존 관리의 예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 A부터 G까지에 대한 제어 노드 또는 공존 이행기들, 공존 이행기들을 서빙하는 네트워크 제어기 또는 공존 관리자들, 및 기본 데이터베이스 및 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)의 예시적 배치이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 네트워크도로서, 공존 대역 안에서 할당되었으나 사용되지 않는 화이트 스페이스 슬롯들을 광고하는 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 공존 관리자들과의 네트워크 제어기 또는 공존 관리자(102)에 의한 통신의 예를 도시한다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 네트워크도로서, 공존 관리자와 동일한 네트워크 할당 그룹에 속하는 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 공존 관리자들과 그 동일한 네트워크 할당 그룹 안의 이웃 네트워크들을 위한 화이트 스페이스 슬롯들의 할당을 분석하기 위한 네트워크 제어기 또는 공존 관리자(102)에 의한 통신의 예를 도시한다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 네트워크도로서, 모든 이웃 네트워크들을 위한 화이트 스페이스 슬롯들의 할당을 분석하기 위해, 공존 관리자들 전부가 이웃 무선 네트워크들을 관리할 경우 네트워크 제어기 또는 공존 관리자(102)에 의한 통신의 예를 도시한다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 802.11 네트워크 "A"에 의해 할당되었으나 미사용되는 것으로 알려진 기존의 열 두 개의 TVWS 슬롯들의 예를 도시한다(도 5a 참조).
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 802.11 네트워크 "A"에 의해 할당되었으나 미사용되는 것으로 알려졌던(도 5a 참조) 802.11 네트워크 "B"에 대한 여덟 개의 TVWS 슬롯들을 취하는 WLAN AP STA1의 예를 도시한다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, TVWS 서브 대역(10)(도 5b 참조) 내 802.11 마스터 슬롯 내 열 두 개의 TVWS 슬롯들로 시작하는 802.11 네트워크 "B" 내 WLAN AP STA1의 예를 도시한다.
도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 두 개의 TVWS 슬롯들을 포기하고 이들을 802.11 네트워크 "B"(도 5b 참조)로 주는 802.11 네트워크 "A" 내 STA3의 예를 도시한다.
도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 열 두 개의 TVWS 슬롯들로 시작하는 802.11 네트워크 "B" 내 WLAN AP STA1의 예를 도시한다. WMAN 802.16 네트워크 "D"(도 5c 참조)에 의해 할당되었으나 미사용되는 것으로 알려진 네 개의 TVWS 슬롯들 또한 존재한다.
도 6f는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 네 개의 TVWS 슬롯들을 포기하고 이들을 802.16 네트워크 "B"(도 5b 참조)로 주는 802.11 네트워크 "D" 내 STA8의 예를 도시한다.
도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 802.11 네트워크 "A" 및 "B" 또는 802.16 네트워크 "D"에 대해 TVWS 서브 밴드(10) 안에서 이용 가능한 TVWS 슬롯들이 존재하지 않는 예를 도시한다.
도 6h는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 두 개의 공존 서브 대역들(10 및 12)을 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 새로운 TVWS 서브 밴드(12) 내 새로운 802.11 마스터 슬롯으로 재할당되는 802.11 네트워크 "B"로부터의 네 개의 TVWS 슬롯들의 예를 도시한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 네트워크의 자원 요청을 무선 네트워크의 저장된 공존값과 이웃 무선 네트워크들의 다른 저장된 공존값들의 비교, 무선 네트워크의 저장된 네트워크 기능 정보를 이웃 무선 네트워크들의 다른 저장 네트워크 기능 정보와 비교한 결과, 및 무선 네트워크 및 이웃 무선 네트워크들의 스펙트럼 맵에 기반하여 추정된 이용 가능 자원들에 기반하는 그 자원 요청에 대한 자원 할당 응답을 생성하는 장치의 예시적 실시예의 예시적 기능 블록도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7a의 장치의 예시적 실시예에 대한 예시적 기능 블록도로서, 무선 네트워크의 공존값을 산출하기 위한 장치의 보다 상세한 사항을 도시한다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7a의 장치의 예시적 실시예에 대한 예시적 기능 블록도로서, 자원 요청에 대한 자원 할당 응답을 생성하기 위해 무선 네트워크의 저장된 공존값을 이용하는 장치의 보다 상세한 사항을 도시한다.
도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7a의 장치의 예시적 실시예에 대한 예시적 기능 블록도로서, 제어 노드나 공존 이행기로부터 자원 요청 신호 RR이 수신된 후에만 S1, S2, S3의 값들 및 CV, CV1, CV2, CV3의 값들을 통과시키도록 조건적으로 인에이블되는 전송 게이트들을 버퍼의 출력에 추가하기 위해 도 7c의 장치를 변경한다.
도 7e 및 7f는 본 발명의 일 실시예에 따라 네트워크 제어기나 공존 관리자가 요청하는 무선 네트워크의 RF 스펙트럼 환경을 자각할 수 있고 요청하는 네트워크에 대한 스펙트럼 맵을 구축할 수 있는 방법의 예를 도시한다.
도 8a 및 8b로 이루어진 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 요청 처리 시의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 요청 처리 시의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다.
도 10은 제어 노드나 공존 이행기에서의 공존값(CV) 산출의 예를 도시한다.
도 11은 자원 공유를 협의하는 이웃 네트워크 제어기 또는 공존 관리자들의 예를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 TV 밴드 화이트 스페이스에서 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 위해, 공존값을 제공하고, 독립적으로 자원 요청을 보내고, 자원 요청에 대한 응답을 수신하기 위한 제어 노드나 공존 이행기의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 TV 밴드 화이트 스페이스에서 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 위해, 공존값을 수신하고, 이웃 네트워크들을 서빙하는 다른 공존 관리자들로부터 공존값들을 수신하고, 독립적으로 자원 요청을 수신하고, 자원 요청에 대한 응답을 송신하기 위한 네트워크 제어기나 공존 관리자의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 TV 밴드 화이트 스페이스에서 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 지원하기 위한 네트워크 제어기나 공존 관리자의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 TV 밴드 화이트 스페이스에서 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 위한 공존값들을 지원하기 위한 제어 노드나 공존 이행기의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다.

미국에서, FCC는 연방 차원에서 의무화된 아날로그 TV 방송에서 디지털 TV 방송으로의 전환 이후 사용되지 않게 된 미인가 용도를 위해 300MHz 내지 400MHz의 화이트 스페이스를 개설하였다. 그러나, FCC는 화이트 스페이스들의 미인가된 사용이 디지털 TV 방송국, 저전력 TV 방송국, 케이블 TV 중계소, 및 저전력 무선 마이크로폰들이 사용되는 사이트들을 포함하여 기존의 인가된 사용을 방해하는 것을 금지하고 있다. 아날로그 TV의 중단에 의해 남겨진 화이트 스페이스들의 미인가 사용을 위한 다양한 제안들, 예를 들어 시골 지역 광대역 구축, 보조적 공공 안전 통신, 교육 및 사업 화상 회의, 개인 소비자 응용, 메쉬망, 보안 애플리케이션, 지방자치 광대역 액세스, 강화된 로컬 적용 및 통신, 고정 백홀(backhaul), 및 스마트 그리드 미터 판독을 위한 센서 통합이 제안되어 왔다.

TV 화이트 스페이스 주파수 밴드들에 대해 적응된 어떤 무선 기술들을 이용하는 둘 이상의 독자적으로 운용되는 무선 네트워크들이나 장치들이 상호 간섭 없이 같은 위치에서 동일한 TV 화이트 스페이스 주파수 밴드를 액세스할 수 있게 하기 위한 공존 표준들이 현재 개발되고 있다.

IEEE 802.19 실무 그룹이 이종 이차 네트워크들에 대한 공존 규칙들을 현재 정의하고 있다. 본 발명의 예시적 실시예는 이종 이차 네트워크들 간 공존 및 이차 네트워크들 및 보호될 필요가 있는 기본 네트워크들 사이의 공존을 가능하게 한다. 기본 네트워크들 및 사용자들은 해당 대역에 대한 우선 액세스 형식을 가지는 선택된 주파수 대역의 현재 이용자들이다. 기본 네트워크들은 상용 라디오 및 텔레비전 방송에 대한 것과 같이 FCC 인가 대역들 안에서 운용되는 네트워크들을 포함한다. 이차 네트워크들 및 사용자들은 기본 사용자들에 의해 사용되지 않는 자원들이 존재하는 경우에만 선택된 대역을 이용하도록 허용된다. 이차 네트워크들은 TV 화이트 스페이스들(TVWS)에서 미인가로 운영되고 TV 대역 장치들(TVBD들)에 대한 FCC 요건에 부합하는 전송 장치들을 이용하는 어떤 광대역 네트워크들을 포함한다. 고정 TVBD 장치들은 지리적 위치를 포함해야 하고 허용된 채널들을 판단하기 위해 데이터베이스를 조회해야 한다. 휴대형 TVBD 장치들은 지리적 위치 데이터를 액세스할 수 있어야 하며 TV 및 무선 마이크로폰 신호를 식별하는 스펙트럼 감지 기능을 포함해야 한다.

FCC는 미인가 무선 송신기들이 텔레비전 방송 스펙트럼 인가된 방송국들에 의해 사용되지 않고 있는 위치들에서 그 스펙트럼 안에서 운용될 수 있게 하는 규칙을 채택하고 있다. FCC는 미인가 송신기의 위치를 설정하기 위한 지리적 위치의 사용 및 인가된 방송국들의 지리적 적용 영역들에 의해 조직된 인가된 방송국들에 의한 TV 대역 사용의 데이터베이스를 요구하여, 미인가 송신기가 로컬 TV 대역 화이트 스페이스들이 어디에서 사용가능한지를 알 수 있게 하였다. FCC는 미인가 송신기가 해당 대역의 이용을 즉시 포기할 수 있게 하기 위해 로컬 TV 대역 화이트 스페이스 내에서 현재의 주요 TV 방송국 신호의 존재를 검출할 미인가 송신기 내 스펙트럼 센서들의 사용을 요구하였다. 그러한 로컬 TV 대역 화이트 스페이스 내 주요 사용자는 그 대역 안에서 운용하도록 인가된 현재의 TV 방송국일 수 있으나, 운용 중인 인가된 현재의 TV 방송국이 존재하지 않는 지리적 영역들 안에서는 다른 미인가된 이차 사용자들이 그 대역을 활용할 수 있다.

다른 RF 스펙트럼 화이트 스페이스들은 바다로부터 멀리 떨어진 육지에 둘러싸인 영역들에서의 해상 무전으로부터의 주파수 할당과 같이 소정의 지리적 영역들에서 국지적으로 미사용될 수 있다. 그러한 해상 무선 대역 내 주요 사용자는 그 대역 안에서 운용하도록 인가된 해상 라디오일 수 있으나, 운용 중인 인가된 현재의 해상 라디오들이 존재하지 않는 지리적 영역들 안에서는 다른 미인가된 이차 사용자들이 그 대역을 활용할 수 있다. 마찬가지로, 국지적 미사용 RF 스펙트럼 화이트 스페이스들은 지상국들로부터 멀리 떨어진 영역들에서 그 지상국들이 위성들과 통신하기 위해 전송하도록 하는 2.025GHz 내지 2.110GHz까지의 주파수 할당과 같이, 소정 지리적 위치들 내에 존재할 수 있다. 그러한 위성 지상국 무선 대역 내 주요 사용자는 그 대역 안에서 운용하도록 인가된 위성 지상국일 수 있으나, 운용 중인 인가된 현재의 위성 지상국들이 존재하지 않는 지리적 영역들 안에서는 다른 미인가된 이차 사용자들이 그 대역을 활용할 수 있다.

TV 밴드 화이트 스페이스들을 이용하는 이차 네트워크들 간 능동적 공존은 다양한 이종의 이차 네트워크들 사이에서 이용 가능한 대역폭을 공정하게 공유하기 위한 새로운 기법들을 필요로 할 수 있고 해당 대역의 기본 사용자들을 위해 요구되는 선호사항에 맞출 수 있다. 그러한 새로운 기법들은 로컬 스펙트럼의 공정한 사용을 가능하게 하기 위해 이차 네트워크들 간 어떤 형식의 통신을 필요로 할 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예는 추가 자원들을 요구하는 이차 네트워크가 무엇이 동일한 영역 내 이차 네트워크들 간 공정한 스펙트럼 자원 할당일 수 있는지를 평가도록 하는 수단을 제공한다. 평가의 결과에 기반하여, 요청한 이차 네트워크는 추가 자원들을 사용하여 통신을 시작하거나 추가 자원들을 얻기 위한 공정한 방식이 없는 경우 자신의 이웃들에 대한 추가 전송 없이 자원 요청 프로세스를 중단할 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예는 평균적으로 이차 네트워크 내 각각의 노드 쌍이 잠정적으로 동일한 양의 자원을 얻어야 한다는 것을 고려하여 각각의 이차 네트워크로 자원들의 공정한 공유를 정의하는 이차 네트워크 내부 평가 프로세스를 위한 시작점을 제공한다.

본 발명의 예시적 실시예는 이종의 이차 네트워크들이 공정한 방식으로 이용 가능한 자원들을 공유할 수 있게 하고 기본 네트워크들에 대해 해로운 간섭을 유발하지 않도록 하는 공존 규칙들을 적용한다. 본 발명의 예시적 실시예는 서로 다른 이용 가능한 채널 상황들에서 서로 다른 규격들을 이용하여 서로 다른 네트워크들의 TV 화이트 스페이스들(TVWS) 내 동적 할당을 가능하게 한다. 본 발명의 예시적 실시예는 모든 실제 이웃들에 대해 할당 분석이 적용되어야 하는지 여부를 판단한다.

본 발명의 예시적 실시예는 무선 네트워크들 간 가장 적절한 공존의 선택을 가능하게 하기 위한 공정 기반 독립적 무선 자원 공유에 대해 개시된다.

본 발명의 예시적 실시예는 공존 대역 내 무선 자원들의 재할당을 가능하게 하는 계층적 자원 요청 프로세스를 포함한다. 어느 네트워크에 의해 새 자원들이 요청될 때, 공존 대역 내에서 자유로운 자원들에 대한 검색이 이루어진다. 이것이 성공하지 못한 경우, 동일한 네트워크 할당 그룹 안의 이웃 네트워크들에 의해 알려졌던 공존 대역 안에서 어떤 할당은 되었으나 사용되지 않는 자원들에 대한 체크가 이루어진다. 불충분하게 알려진 자원들이 존재하는 경우, 이웃 네트워크들에서의 자원 할당이 분석되고 요청한 네트워크의 네트워크 자원들에 대한 필요성과 비교된다. 그러한 분석에 대해 두 가지 단계적 국면들이 존재한다. 예시적인 경량 분석 국면에서 자원 할당 분석은 요청한 네트워크들과 동일한 네트워크 할당 그룹 안에 있는 이웃 네트워크들에 국한된다. 보다 광범위한 분석 국면에서 이웃 네트워크들 전체가 분석된다. 이러한 방식으로 보다 완전한 자원 재할당이 달성될 수 있다.

본 발명의 한 예시적 실시예는 자유 채널이 존재하거나 충분히 알려진 자원들이 존재하는지를 체크하는 단계들을 포함한다. 이러한 두 단계들의 순서는 역순이 될 수 있고, 옵션으로서 이들 두 단계들 중 하나가 생략될 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예는 이종의 미인가 스펙트럼 사용자들이 서로 보다 잘 공존하기 위해 스펙트럼 사용에 대해 협의 및 협상할 수 있게 하는 자원 재할당을 포함한다.

앞선 자원 할당 후 무선 네트워크의 로컬 영역 내에서 어떤 주요 변화가 있었는지 여부를 포함하는 무선 환경 상태에 따라, 더 많은 자원을 필요로 하는 네트워크는 동일한 네트워크 할당 그룹 내 네트워크들에 대해서만 관리되는 가벼운 자원 요청 프로세스나 간섭 범위 안의 모든 네트워크들에 대해 관리되는 보다 광범위한 자원 요청 프로세스를 개시할 수 있다. 이러한 선택적 실현성이 자원 수요가 가변할 때의 환경에 대해 더 많은 안정성을 가져온다.

본 발명의 적어도 한 실시예에 따르면, 독립적 무선 자원 공유는 무선 네트워크들 간 가장 적절한 공존의 선택을 가능하게 하기 위해 공정 기반으로 달성된다.

무선 자원 할당은 네트워크가 자신의 관점에서 재할당에 대한 분명한 수요를 인지할 때 바뀔 수 있다. 각각의 네트워크는 자체 및 그 실제 이웃들의 할당에 대한 견해 및 예를 들어 스펙트럼 매핑을 기반으로 한 환경 상태를 가진다. 이 정보는 무선 자원 할당 분석 수행 시 여러 요인들 중 하나일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 시스템 구조도로서, IEEE 802.11 WLAN(wireless local area network) 셀에 의해 중복되는 IEEE 802.16h WMAN(wireless metropolitan area network)의 적용범위를 예시한다. IEEE 802.16h WMAN STA6는 WMAN 네트워크 "D" 안에서 IEEE 802.16h WMAN 기지국 8과 무선 광대역 메시지들을 교환한다. WLAN 액세스 포인트 STA1은 WLAN 네트워크 "B"를 통해 퍼스널 컴퓨터와 같은 IEEE 802.11 클라이언트 장치 STA2와 무선 광대역 메시지들을 교환한다. IEEE 802.11 WLAN 액세스 포인트 STA1 및 IEEE 802.11 클라이언트 장치 STA2는 IEEE 802.16h WMAN STA6를 방해한다. 예를 들어 WLAN 장치들은 통상적으로 포화(saturation)에 대해 WMAN 장치들 보다 나은 저항을 위해 고안되는데, 이는 WMAN 장치들이 큰 범위에 걸쳐 수신되는 감쇠 신호들에 대해 WLAN 장치들 보다 더 민감해야 하고 그에 따라 간섭에 더 민감하기 때문이다. WLAN 액세스 포인트 STA1 및 IEEE 802.11 클라이언트 장치 STA2 둘 모두 TV 유휴 공간(TVWS) 장치들이며, 이것은 그들이 전용 TV 대역 화이트 스페이스(30)를 통해 통신하도록 준비된다는 것을 의미한다. 마찬가지로, IEEE 802.16h WMAN STA 6 및 IEEE 802.16h WMAN 기지국 8이 TV 유휴 공간(TVWS) 장치들이며, 이것은 그들이 전용 TV 대역 화이트 스페이스(30)를 통해 통신하도록 준비된다는 것을 의미한다. 따라서, IEEE 802.11 WLAN 액세스 포인트 STA1 및 IEEE 802.11 클라이언트 장치 STA2에 의한 IEEE 802.16h WMAN STA6의 간섭은 WLAN 네트워크 "B"로부터 TV 밴드 화이트 스페이스 링크 3로 IEEE 802.11 프레임들을 재할당함으로써 개선될 수 있다. 전용 TV 밴드 화이트 스페이스(30)는 다양한 통신 프로토콜들을 이용하는 많은 단말들에 의해 공유될 수 있다. 예를 들어 WMAN 네트워크 "D"가 자체 최대 용량에 도달한 경우 IEEE 802.16h 프레임들을 WMAN 네트워크 "D"에서 TV 밴드 화이트 스페이스 링크 4로 재할당함으로써 트래픽 혼잡이 경감될 수 있다. 제3의 장치인 STA3는 802.11 AP STA5.와 함께 이웃 네트워크 "A"의 일부로서 STA1의 802.11 WLAN 셀 안에 존재한다. STA3 역시 TV 화이트 스페이스(TVWS) 장치이며 전용 TV 밴드 화이트 스페이스(30)를 통해 통신하는 TVWS 링크 9 상에 프레임들을 재할당해 왔다. 제4의 장치인 STA4는 802.11 AP STA7과와 함께 이웃 네트워크 "F"의 일부로서 STA1의 802.11 WLAN 셀 안에 존재한다. STA4 역시 TV 화이트 스페이스(TVWS) 장치이며 전용 TV 밴드 화이트 스페이스(30)를 통해 통신하는 TVWS 링크 15 상에 프레임들을 재할당해 왔다.

다른 네트워크 토폴로지들은 본 발명의 예시적 실시예들, 예를 들어 더 많은 이종 네트워크들을 활용할 수 있으며, 그 이종 네트워크들 각각은 이들이 이웃하는 네트워크 발견을 위해 최초로 사용할 수 있는 인터넷 접속을 가진다.

도 1은 또한 미인가 이차 사용자들로서 동작하는 WLAN 액세스 포인트 STA1 또는 클라이언트 장치 STA2에 의해 사용될 수 있는 개별 RF 스펙트럼 화이트 스페이스들의 인가된 기본 사용자들에 의해 국지적으로 미사용되는 세 개의 예시적 화이트 스페이스 밴드들을 보인다. TV 밴드 화이트 스페이스(31)는 인가된 TV 방송국들에 의해 국지적으로 사용되지 않는다. 해상 무선 대역(33)은 인가된 해상 대역 무선기들에 의해 국지적으로 사용되지 않는다. 지상국에서 위성까지의 무선 대역(35)은 인가된 지상국 무선기들에 의해 국지적으로 사용되지 않는다. 인가된 TV 방송국들에 의해 국지적으로 미사용되는 TV 밴드 화이트 스페이스(31)의 예가 VHF TV 방송 채널들 7, 8, 9, 10 및 11의 내부적 부재를 나타내는 174-204 MHz 대역이다. 다른 경우 WLAN 액세스 포인트 STA1 또는 클라이언트 장치 STA2를 간섭할 수 있는 VHF TV 채널들 7, 8, 9, 10 및 11 상에서의 TV 밴드 화이트 스페이스(31) 내 인가된 방송국들의 내부적 부재가 있을 때, 그들은 미인가 이차 사용자들로서 동작할 수 있고 TV 밴드 화이트 스페이스(31)를 활용할 수 있다. STA1 또는 STA2가 대역(31) 내 이웃하는 TV 방송국으로부터 전송된 신호를 검출해야 하는 경우, 본 발명의 예시적 실시예에 따라 그들은 TV 밴드 화이트 스페이스(31)에 대한 자신들의 사용을 포기하고 자원을 요청해야 할 것이다.

해상 무선기는 다수의 인가된 주파수 할당 안에서 동작하며 해상 무선 대역(33)의 기본 사용자이다. 다른 경우 WLAN 액세스 포인트 STA1 또는 클라이언트 장치 STA2를 간섭할 수 있는 동작 중인 인가된 해상 무선기들이 존재하지 않는 경우, 이들은 미인가 이차 사용자들로서 동작하고 해상 무선 대역(33)을 활용할 수 있다. STA1 또는 STA2가 이웃하는 해상 무선기로부터 전송된 신호를 검출해야 하는 경우, 본 발명의 예시적 실시예에 따라 그들은 해상 대역(33)에 대한 자신들의 사용을 포기하고 자원을 요청해야 할 것이다.

위상 지상국은 2.025GHz에서 2.110GHz까지의 인가된 주파수 할당들 안에서 위성들로 전송을 행하며 지상-위성 대역(35)의 기본 사용자이다. 다른 경우 WLAN 액세스 포인트 STA1 또는 클라이언트 장치 STA2를 간섭할 수 있는 동작 중인 인가된 지상국 무선기들이 존재하지 않는 경우, 이들은 미인가 이차 사용자들로서 동작하고 지상-위성 대역(35)을 활용할 수 있다. STA1 또는 STA2가 이웃하는 지상국 무선기로부터 전송된 신호를 검출해야 하는 경우, 본 발명의 예시적 실시예에 따라 그들은 지상에서 위상까지의 대역(35)에 대한 자신들의 사용을 포기하고 자원을 요청해야 할 것이다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 시스템 구조로서, 네트워크 제어기 또는 공존 관리자, 기본 데이터베이스, 및 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server) 사이의 예시적 관계를 도시한다. 분산된 공존 관리자들(102 및 103)의 네트워크는 본 발명의 예시적 실시예에서 인터넷을 통해 서로와 통신할 수 있다. 이러한 예시적 실시예에 따르면, 네트워크 "B"에 대한 IEEE 802.1 1 WLAN 액세스 포인트 STA1 안에서 제어 노드나 공존 이행기(100)는 TVWS 공존 관리자(102)와 함께 배치된다. Network "D"에 대해 IEEE 802.16h WMAN 베이스 STA8 내에서 공존 이행기 100'는 TVWS 공존 관리자(103)와 함께 배치된다. 본 발명의 예시적 실시예에서 분산된 공존 관리자들(102 및 103)은 인터넷을 통해 TVWS 기본 데이터베이스(104) 및 TVWS 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)(107)과 통신할 수 있다.

앞서의 자원 할당 이후 네트워크 이웃에 주요한 변화가 있어 네트워크 "B"의 요건을 만족시키는데 충분치 않게 된 자유 또는 알려진 자원들이 이용 가능하게 된 경우, 공존 이행기(100) 및 공존 관리자(102)는 자원 재할당 프로세스를 개시할 수 있다. 자원 재할당 프로세스는 동일한 네트워크 할당 그룹 안의 네트워크들에 대해서만 관리되는 경량의 요청 프로세스이거나 간섭 범위 안의 모든 네트워크들에 대해 관리되는 보다 광범위한 자원 요청 프로세스일 수 있다. 이러한 단계적 분석은 자원 수요가 가변할 때의 환경에 대해 더 많은 안정성을 가져온다. 자원 재할당을 요청하는 예시적인 단계들은 다음과 같다:

● 공존 이행기(100)가 다음과 같은 이유로 과도한 자원 수요를 식별한다:

o 내부 요청

o 공존 통신 시동

● 공존 이행기(100)가 자신의 공존 관리자(102)에 자원 요청을 보낸다.

● 공존 관리자(102)가 다음과 같은 것을 이용하여 환경 상황을 분석한다:

o 스펙트럼 맵(계속 업데이트하기 위한 별도의 프로세스)

● 공존 관리자(102)는 자원 할당 프로세스를 결정한다

o 보다 광범위한 프로세스: 이차 사용자들이 이용 가능한 채널들의 수나 이차 네트워크들의 수의 변화

o 경량 프로세스: 다른 경우들

● 공존 관리자(102)는 공존 이행기(100)가 알맞거나 다른 적합한 이용 가능한 자유 자원인 경우 자원 할당을 개시한다.

네트워크 할당 그룹의 예들은 두 시스템(기지국이나 액세스 포인트 및 관련 이동국 또는 STA)이 동일한 기술을 이용하고 주파수 채널을 공유할 수 있는 자기 공존 시나리오를 포함한다. 예를 들어 두 시스템들이 동일한 물리 계층(PHY) 기술 및 채널 폭을 이용하는 경우 IEEE 802.11 WLAN는 TV 밴드 화이트 스페이스를 공유함에 있어 다른 IEEE 802.11 WLAN과 공존할 수 있다. 다른 예에서 IEEE 802.16h WMAN는 TV 밴드 화이트 스페이스를 공유함에 있어 다른 IEEE 802.16h WMAN과 공존한다.

네트워크 할당 그룹의 다른 예들은 IEEE 802.16h 초안 표준에 기반하여 시분할 다중화될 수 있고 GPS 클록 또는 IEEE 1588 또는 IETF 네트워크 타임 프로토콜 클록들과 동기되는 다른 IEEE 802 네트워크 기술들을 포함한다.

이웃 네트워크들이 로컬 네트워크에 대해, 예를 들어 인터넷 접속을 통해 서버로 요청을 전송하는 공존 관리자에 의해 식별될 수 있다. 이 요청은 다른 네트워크들이 동작 환경 안에서 로컬 네트워크에 근접하여 배치되는지 여부에 대해 물을 수 있다. 서버가 근접 배치된 네트워크들에 대해 공존 관리자에게 알려주는 정보를 인터넷을 통해 공존 관리자에게 돌려 보낼 수 있다.

서버에 의해 공존 관리자에게 제공되는 정보는 로컬 네트워크와 동일한 동작 환경 안의 무선 네트워크들을 관리하고 있는 잠정적 공존 이행기들이나 공존 관리자들에 해당하는 인터넷 어드레스를 포함할 수 있다. 공존 관리자는 통신 구성 및 테스트 정보를 요청하기 위해 인터넷을 통해 잠정적 네트워크들의 공존 관리자들 중 적어도 일부를 접촉하기 위해 그 어드레스들을 사용한다. 다른 네트워크들이 이 요청에 응답할 수 있고, 공존 관리자는 후보 네트워크들의 그룹을 선택하기 위해 수신된 구성 및 테스트 정보를 이용할 수 있다. 후보 네트워크들은 예를 들어 로컬 네트워크에서 잠정적 네트워크까지의 거리, 전송 특성들(가령, 잠정적 네트워크들의 전송 전력) 등에 기반하여 선택될 수 있다. 후보 선택을 위해 필요한 정보가 인터넷 접속을 거쳐 잠정적 네트워크들에 의해 로컬 네트워크나 공존 관리자로 제공될 수 있다.

그런 다음 로컬 네트워크가 후보 네트워크들의 그룹에 대한 테스트를 개시할 수 있다. 테스트는 후보 네트워크들에 의해 수신될 수 있어야 하는 하나 이상의 무선 신호들의 전송을 포함할 수 있다. 공존 관리자는 후보 네트워크들의 그룹으로부터 실제 이웃 네트워크들을 선택하도록 테스트 결과들을 활용할 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예에서 도 1a는 제어 노드나 공존 이행기(100) 및 TV 화이트 스페이스(TVWS) WLAN 액세스 포인트 STA1 내 네트워크 제어기나 공존 관리자(102) 및 TVWS 베이스 STA8 내 분산된 공존 관리자(103) 사이의 관계를 보인다. 공존 이행기(100)는 트래픽 네트워크 또는 그것을 나타내는 장치로부터 공존에 요구되는 정보를 얻어야 한다. 이것은 계측 구성 및 제어를 포함한다. 또한 공존 이행기(100)는 네트워크 "B"나 WLAN 액세스 포인트 STA1으로 공존 관리자들(102 및 103) 각각으로부터 수신된 공존 결정에 해당하는 재구성 명령 및 제어 정보를 제공해야 한다. 공존 관리자(102)는 예를 들어 이웃하는 무선 네트워크들을 관리하는 공존 관리자(CM)들(103)의 발견을 담당하고 공존 관련 정보가 이들과 교환될 수 있다. 공존 관리자(102 또는 103)는 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 공존 관리자들(CM)들 사이에서의 자원 공유를 결정하기 위해 필요한 정보를 가진다.

도 1a의 예시적 시스템 구조는 네트워크 "B"에 대한 TV 화이트 스페이스 WLAN 액세스 포인트 STA1 내 공존 이행기(100) 및 공존 관리자(102)를 도시한다. 도시된 예에서, TV 화이트 스페이스(TVWS) WLAN 액세스 포인트 STA1은 공존 이행기(100) 및 공존 관리자(102)를 포함하며, 예를 들어 IEEE 802.11 WLAN일 수 있는 TVWS 무선 장치 STA2를 위한 액세스 포인트로서 기능한다. IEEE 802.16h WMAN 베이스 STA8는 또한 TV 화이트 스페이스(TVWS) 무선 장치이고, 공존 이행기(100') 및 공존 관리자(103)를 포함하며, WMAN STA6와 통신한다. IEEE 802.16h WMAN 베이스 STA8는 예를 들어 IEEE 802.16h WMAN일 수 있는 WMAN 네트워크 "D" 안에 있다. 공존 관리자(102)는 STA1 안의 공존 이행기(100)로부터의 자원 요청을 처리한다. 공존 관리자(103)는 베이스 STA8 안의 공존 이행기(100')로부터의 자원 요청을 처리한다. 네트워크 "B" 안의 TV 화이트 스페이스(TVWS) WLAN 액세스 포인트 STA1은 네트워크 "B"를 통해 통신하기 위해 네트워크 "B" MAC 및 PHY를 포함한다. 네트워크 "D" 안의 IEEE 802.16h WMAN 베이스 STA8은 네트워크 "D"를 통해 통신하기 위해 네트워크 "D" MAC 및 PHY를 포함한다. 네트워크 "B" 안의 각각의 TV 화이트 스페이스(TVWS) 무선 장치들 STA1 및 네트워크 "D" 안의 STA6는 상호 간섭 없이 공존 관리자(102 및 103)에 의해 각기 재할당된 TV 화이트 스페이스 밴드 내 채널들을 통해 통신하기 위해 TV 화이트 스페이스 MAC 및 PHY를 포함한다. STA1 및 베이스 STA8 안의 공존 이행기들(100 및 100')은 각자의 공존 관리자들(102 및 103)로 자원 요청을 보낸다.

도 1a의 예시적 시스템 구조는 TV 화이트 스페이스(TVWS) WLAN 액세스 포인트 STA1 안의 공존 이행기(100)로부터 자원 요청을 수신하는 공존 관리자(102)를 보여준다. 공존 관리자(102)는 장치 STA1 안의 공존 이행기(100)로부터 스펙트럼 감지 결과들 및 네트워크 파라미터를 수신하였다. 네트워크 파라미터들은 특정 사용자 요건들(사용자 부하, QoS, 우선순위 등), 종합 스펙트럼 효율성, 에티켓(선착순 서비스 등) 및 사용자나 네트워크 정책들을 포함할 수 있다. 공존 관리자(102)는 TV 밴드 화이트 스페이스 내 이용 가능한 이차 채널들을 얻기 위해 기본 데이터베이스(104)를 액세스한다. 공존 관리자(102)는 잠정적 이웃 네트워크들의 어드레스들을 얻기 위해 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)(107)를 액세스한다. 공존 관리자(102)는 이러한 데이터를 스펙트럼 맵들, 동작 파라미터들 및 시간 기반 동기와 함께 처리하여, 장치 STA1 안의 공존 이행기(100)에 대한 자원 재할당을 결정한다. 공존 관리자(102)는 그런 다음 장치 STA1 안의 공존 이행기(100)로 동작 파라미터들, 침묵 기간 파라미터들, 스펙트럼 감지 전략, 및 시간 기반 동기를 포함하는 자원 재할당을 보낸다. 장치 STA1 안의 공존 이행기(100)는 이제 동일한 화이트 스페이스 채널들을 공유하는 다른 네트워크들로부터의 간섭 없이 공존 관리자(102)에 의해 재할당된 TV 화이트 스페이스 밴드 내 채널들을 통해 통신하도록 MAC(medium access control)을 제어한다. 유사한 동작이 베이스 STA8 안의 공존 이행기(100')와 함께 공존 관리자(103)에 의해 수행될 수 있다. 분산된 공존 관리자들(102 및 103)의 네트워크는 인터넷(105)을 통해 서로와 통신할 수 있다.

도 1b는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 예시적 기능 블록도로서, 네트워크 "B"에 대한 제어 노드 또는 공존 이행기(100) 및 네트워크 제어기 또는 공존 관리자(102)를 포함하는 예시적인 TV 화이트 스페이스 WLAN 액세스 포인트 STA1을 도시한다. 예시적 장치 STA1은 무선기(128) 및 예를 들어 IEEE 802.11 WLAN 표준에 기반할 수 있는 네트워크 "B" IEEE 802.11 MAC(142)를 포함하는 네트워크 "B"에 대한 프로토콜 스택을 포함한다. MAC(142)은 통합 TV 화이트 스페이스 특성들을 포함한다. 프로토콜 스택은 또한 네트워크 계층(140), 전송 계층(138) 및 애플리케이션 프로그램(136)을 포함할 수 있다. 예시적 장치 STA1은 듀얼 코어 중앙 처리 유닛 CPU 1 및 CPU 2, RAM 메모리, ROM 메모리, 및 키패드에 대한 인터페이스, 디스플레이 및 다른 입출력 장치들을 포함하는 프로세서(134)를 포함한다. GPS와 같은 위치 센서(134)가 장치 STA1의 지리적 위치를 설정하기 위해 포함되고, STA1의 위치는 네트워크 제어기나 공존 관리자(102)로 보고된다. 공존 이행기(100)는 공존 관리자(102)에 자원 요청을 보낸다. MAC(142)은 상호 간섭 없이 공존 관리자(102)에 의해 재할당된 TV 화이트 스페이스 내 채널들을 통해 무선기(128)를 이용하여 통신하기 위한 통합 TV 화이트 스페이스 특성들을 포함한다. 스펙트럼 센서(130)는 STA1의 전자기 환경을 감지하고 그것을 공존 관리자(102)로 보고한다.

CE(100)와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 노드는 TV 밴드 장치(TVBD) 네트워크나 장치로부터 공존을 위해 요구되는 정보를 획득한다. 이것은 TVBD 네트워크나 장치에 의해 수행되는 계측의 구성 및 제어를 포함한다. CE는 CM(102)과 같은 자신과 관련된 네트워크 제어기로 수집 정보를 전달한다. 그 정보는 표준 포맷에 따라 포맷될 수 있다. 또한 CE는 관련 CM으로부터 수신된 공존 결정에 해당하는 재구성 명령들 및 제어 정보를 TVBD 네트워크나 장치로 제공한다. CE는 예를 들어 액세스 포인트, 기지국, 또는 메쉬 포인트 내 TVBD 장치 안에 상주할 수 있다. 하나의 네트워크 안에는 하나의 CE가 존재한다. 그것은 무선 표준의 특정 수단을 이용하여 다른 네트워크 노드들로부터 정보를 수집할 수 있다.

CM(102)과 같은 네트워크 제어기는 스펙트럼 자원 공유, 이웃 네트워크들을 제어하는 다른 CM들에 대한 발견 및 그들과의 공존 관련 정보 교환에 대해 결정을 내리는 일을 담당한다. CM은 하나 이상의 네트워크들을 담당할 수 있다. 그것은 관련 네트워크들로부터 정보를 수집하며 CE(100)와 같은 무선 네트워크의 제어 노드를 통해 그것을 구성한다. CM은 또한 TVWS 데이터베이스로부터 정보를 획득할 수 있다. 수집된 정보로부터 CM은 네트워크를 위한 스펙트럼 맵을 구축하고, 그 네트워크가 현재의 스펙트럼 환경 안에서 적합하게 하는 자원들의 양을 산출한다. 그 정보는 스펙트럼 할당에 사용된다. CM은 자신과 자신의 이웃 CM들이 내린 결정에 기반하여 CE(들)(100)을 지휘한다. CM들 사이의 계층 구조의 존재 여부는 옵션사항이다. CM은 TVBD 장치 안이나 네트워크 내에 상주할 수 있다.

공존 발견 및 정보 서버(CDIS)(107)는 CM들(102)이 자신이 제어하는 네트워크들의 가능한 공존 충돌을 발견하고 충돌이 해소될 수 있게 하는 CM들을 발견할 수 있게 돕는다. CDIS는 기존 CMS들 및 그들이 제어하는 네트워크들의 위치에 대한 기록을 관리함으로써 CM들의 발견을 지원한다. 그것은 새롭거나 이동하는 네트워크들을 제어하는 CM들에 대한 잠정적 이웃 CM들의 리스트를 제공한다. 그러한 CDIS 서버는 이웃 네트워크들을 발견하는데 필요로 되는데, 이는 모든 네트워크들이 다 동일한 무선 접속을 지원하는 것으로 예상되지 않으며 그에 따라 무선 인터페이스를 통해 서로를 직접 발견할 수 없기 때문이다. CDIS는 스펙트럼 사용에 대한 각각의 CM 통계들에 대한 추가 정보를 저장하거나 스펙트럼 감지에 대한 공통 침묵 기간을 제공하는 것과 같은 다른 기능들을 가질 수 있다. CDIS는 또한 TVWS 데이터베이스로의 인터페이스 옵션으로 인해 기본 사용자들의 정보를 이용할 수도 있다. CDIS(107)는 TVBD 장치 안이나 네트워크 내에 상주할 수 있다.

도 1b의 인터페이스 회로들은 하나 이상의 무선 트랜시버, 배터리 및 다른 전력 소스들, 키패드, 터치 스크린, 디스플레이, 마이크로폰, 스피커, 이어폰, 카메라나 다른 영상 장치들과 인터페이스 할 수 있다. RAM 및 ROM은 스마트 카드, SIM, WEVI, RAM, ROM, PROMS, 플래시 메모리 소자들 등과 같은 반도체 메모리 같은 착탈 가능 메모리 소자들일 수 있다. 프로세서 프로토콜 스택 계층들 및/또는 애플리케이션 프로그램이 RAM 및/또는 ROM 안에 저장되는 프로그램 로직으로서 CPU 안에서 실행될 때 예시적 실시예들의 기능들을 실행하는 프로그래밍된 명령어들의 스퀀스들의 형식으로 내장될 수 있다. 프로그램 로직은 상주 메모리 소자, 스마트 카드 또는 다른 착탈 가능 메모리 소자의 형태나 그러한 프로그램을 전송하는 어떤 전송 매체를 통해 전송되는 프로그램 로직의 형태로 컴퓨터 프로그램 제품이나 제조품으로부터 제어 노드나 공존 이행기 및 공존 관리자의 쓰기 가능 RAM, PROMS, 플래시 메모리 소자들에 전달될 수 있다. 다른 대안으로서, 이들이 프로그래밍된 로직 어레이들이나 주문 설계형 ASIC(application specific integrated circuits)의 형태로 집적 회로 로직으로서 내장될 수 있다. 장치 내 하나 이상의 무선기들은 별개의 트랜시버 회로들일 수 있고, 다른 대안으로서 하나 이상의 무선기들은 프로세서에 응답하여 고속, 시간 및 주파수 멀티플렉싱 방식으로 하나 이상의 채널들을 다룰 수 있는 단일 RF 모듈일 수 있다.

도 1c는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 예시적 기능 블록도로서, 네트워크 제어기 또는 공존 관리자(102) 및 제어 노드 또는 공존 이행기(100)를 모두 포함하는 IEEE 802.11 WLA AP 및 TVWS 장치 STA1를 도시한다. 공존 관리자(102)는 인터넷 인터페이스(156)을 통해 기본 데이터베이스(104) 및 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)(107)와 통신한다. 공존 관리자(102)는 TV 밴드 화이트 스페이스 내 이용 가능한 이차 채널들을 얻기 위해 기본 데이터베이스(104)를 액세스한다. 공존 관리자(102)는 잠정적 이웃 네트워크들의 어드레스들을 얻기 위해 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)(107)를 액세스한다. 공존 관리자(102)는 공존 이행기(100)로 자원 재할당 메시지들을 보낸다. 예시적 공존 관리자(102)는 듀얼 코어 중앙 처리 유닛 CPU 1 및 CPU 2, RAM 메모리, ROM 메모리, 및 입출력 장치들을 위한 인터페이스를 포함하는 프로세서(154)를 포함한다. 데이터베이스 인터페이스(156)는 기본 데이터베이스(104) 및 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)(107)와의 인터페이스를 제공한다. CDIS(107)는 STA1 장치 안이나 네트워크 내에 상주할 수 있다.

도 1c의 인터페이스 회로들은 하나 이상의 무선 트랜시버, 배터리 및 다른 전력 소스들, 키패드, 터치 스크린, 디스플레이, 마이크로폰, 스피커, 이어폰, 카메라나 다른 영상 장치들과 인터페이스 할 수 있다. RAM 및 ROM은 스마트 카드, SIM, WEVI, RAM, ROM, PROMS, 플래시 메모리 소자들 등과 같은 반도체 메모리 같은 착탈 가능 메모리 소자들일 수 있다. 프로세서 프로토콜 스택 계층들 및/또는 애플리케이션 프로그램이 RAM 및/또는 ROM 안에 저장되는 프로그램 로직으로서 CPU 안에서 실행될 때 본 발명의 예시적 실시예들의 기능들을 실행하는 프로그래밍된 명령어들의 스퀀스들의 형식으로 내장될 수 있다. 프로그램 로직은 상주 메모리 소자, 스마트 카드 또는 다른 착탈 가능 메모리 소자의 형태나 그러한 프로그램을 전송하는 어떤 전송 매체를 통해 전송되는 프로그램 로직의 형태로 컴퓨터 프로그램 제품이나 제조품으로부터 공존 이행기의 쓰기 가능 RAM, PROMS, 플래시 메모리 소자들에 전달될 수 있다. 다른 대안으로서, 이들이 프로그래밍된 로직 어레이들이나 주문 설계형 ASIC(application specific integrated circuits)의 형태로 집적 회로 로직으로서 내장될 수 있다. 장치 내 하나 이상의 무선기들은 별개의 트랜시버 회로들일 수 있고, 다른 대안으로서 하나 이상의 무선기들은 프로세서에 응답하여 고속, 시간 및 주파수 멀티플렉싱 방식으로 하나 이상의 채널들을 다룰 수 있는 단일 RF 모듈일 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예에서, 제1프로세스에서 공존 이행기(CE)(100)는 그것 아래의 네트워크, 예를 들어 IEEE 802.11 WLA 네트워크 "B"의 어떤 파라미터들로부터 공존값(CV)를 산출한다. CE(100)는 CV 값을 자신의 CM(102)으로 전송할 것이고, CM(102)은 그것을 모든 이웃 네트워크들의 다른 CM들과 추가 공유할 것이다. 본 발명의 예시적 실시예에서, 제2프로세스에서 CE(100)는 자신의 네트워크 기능들을 자신의 CM(102)으로 전송할 것이고, CM(102)은 그들을 모든 이웃 네트워크들의 동일한 다른 CM들과 추가 공유할 것이다. 본 발명의 예시적 실시예에서, 제3프로세스에서 CE(100)로부터 수신된 정보, 기본 데이터베이스(104) 및 이웃 네트워크들의 CM들로부터의 정보로부터 CM(102)에 의해 스펙트럼 맵 생성 프로세스가 수행된다. 이 세 가지 프로세스들의 정보는 CE(100)가 자신의 네트워크 내에서 과도한 자원 수요를 식별하고 그것이 필요로 하는 양의 추가 자원들을 포함하는 자원 요청(RR)을 자신의 CM(102)으로 전송할 때 사용된다. 각각의 CM(102)은 CV, 스펙트럼 맵 및 CE(100) 하의 자체 네트워크 및 이웃 네트워크들의 네트워크 기능들을 수신하였다. CM(102)은 RR을 처리하고 할당 분석이 필요한 경우 RR에서 요청된 양의 자원들에 대해 추가 자원들을 필요로 하는 요청한 네트워크가 적합한 것인지 여부를 평가하기 위해 요청한 네트워크 및 자신의 이웃 네트워크들의 CV들을 이용한다. 그 네트워크가 요청된 추가 자원들에 대해 적합한 경우, 자신의 CM(102)은 이제 자신의 이웃 네트워크들의 다른 CM들로 새로운 자원 할당을 전송할 것이나, 그렇지 않은 경우 CM(102)은 CE(100)로 추가 자원들을 요청한 네트워크가 요청된 자원들에 대해 적합하지 않다는 것을 CE(100)에 알릴 것이다.

본 발명의 예시적 실시예에서, 소정 파라미터들은 스펙트럼 자원들에 대해 적합성 레벨의 양호 및/또는 실용적인 표현을 제공한다. 공존값(CV)은 각각의 네트워크마다 유사한 방법들을 사용하여 카운트되어야 한다. 공존값에 대한 어떤 후보 파라미터들은 네트워크 당 노드들의 수(특정 카운팅 방법 사용), 현재의 할당 이용 레벨, 및 네트워크 기능들을 포함한다. 특정 파라미터 우선순위가 하나의 CM 하의 네트워크들 사이에서의 "적합성 튜닝(tuning the eligibility)"을 위해 사용될 수 있다.

도 1d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적 네트워크도로서, 제어 노드 또는 공존 이행기(100)를 포함하고 백홀(backhaul) 유선 및/또는 인터넷 링크를 통해 네트워크 제어기 또는 공존 관리자와 통신하는 IEEE 802.11 WLAN AP & TVWS 장치 STA5를 예시한다.

도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따라, 470-806MHz의 FCC가 정의한 TV 밴드 화이트 스페이스 내 서브밴드(12) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(22), 54-88MHz의 FCC가 정의한 TV 밴드 화이트 스페이스 내 서브밴드(14) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(24), 및 지상국에서 위성으로의 국지적 미사용 화이트 스페이스 밴드 2.025GHz 내지 2.110GHz의 서브밴드(16) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(26)을 예시하는 예시적인 주파수 대역도이다. 추가 자원들을 요청한 네트워크들의 공존을 위한 이차 용도로서의 이 대역들에 대한 인가 면제 액세스는 요청한 네트워크들의 전송에 대한 지리적 위치, 전송 전력, 범위, 및 대역폭에 대한 제한을 포함할 수 있다.

예를 들어 802.11 WLAN 규격들은 20MHz 대역폭의 채널 분리를 이용한 OFDM 기반 물리 계층을 특정한다. 채널 중심으로부터 11MHz에서, 그 에너지는 최대 신호 레벨보다 대략 20dB 낮다. 중심 주파수로부터 보다 멀어질 때 에너지 레벨은 더 떨어져서 인접 채널들에 대한 최소의 간섭을 낳는다. 54-88MHz 및 470-806MHz에서의 TV 밴드 화이트 스페이스들은 802.11 WLAN 무선 LAN 채널의 공존에 대한 좋은 후보들이다. 2.025GHz내지 2.110GHz에 있는 지상국에서 위성까지의 화이트 스페이스 밴드는 802.11 WLAN 무선 LAN 채널의 공존을 위한 좋은 후보이다. 예를 들어 미국 버지니아주 리치몬드 지역의 상황에서처럼 TV 방송 채널들 7, 8, 9, 10 및 11의 국지적 부재를 나타내는 174-204MHz 대역 내 인가된 TV 방송국들에 의해 국지적으로 미사용된 TV 밴드 화이트 스페이스가 802.11 WLAN 무선 LAN의 공존을 위한 좋은 후보이다.

도 1e는 어떤 네트워크들에 슬롯들이 할당되기 전에 자유롭게 이용 가능한 타임 슬롯들을 보이는 RF 스펙트럼 내 화이트 스페이스들의 위치 및 화이트 스페이스 밴드들 내 예시적 TDMA 공존 프레임들의 예를 보인다. 화이트 스페이스들은 FCC 개설 TV 화이트 스페이스 54-88MHz 밴드, FCC 개설 TV 화이트 스페이스 470-806MHz 밴드, 및 국지적으로 미사용되는 지상국에서 위성까지의 화이트 스페이스 밴드 2.025GHz 내지 2.110GHz를 포함한다.

TV 화이트 스페이스 주파수 밴드들에 대해 적응된 다양한 무선 기술들을 이용하는 둘 이상의 독자적으로 운용되는 무선 네트워크들이나 장치들이 상호 간섭 없이 같은 위치에서 동일한 TV 화이트 스페이스 주파수 밴드를 액세스할 수 있게 하기 위한 다수의 TVWS 공존 기법들이 존재한다. 공존 기법들의 일부 예들은 동적 주파수 선택, 전송 전력 제어, 말하기 전 듣기 동작, 시분할 멀티플렉싱의 각종 IEEE 802 기술들, 메시지 기반 주문형 스펙트럼 혼잡, 및 중앙 집중 네트워크 제어기나 공존 관리자를 통한 제어를 포함한다.

각각의 서브 밴드 12, 14 및 16에 대해 여기 예시된 예시적 공존 기법은 다양한 IEEE 802 기술들에 할당된 TDMA 공존 프레임들 내 슬롯들의 시분할 멀티플렉싱이다. 이러한 예를 위해 선택된 두 개의 IEEE 802 기술들은 IEEE 802.16h WMA 규격 및 IEEE 802.11 WLAN 규격이다. IEEE 802.16h WMAN은 WMAN STA6와 같이 옥내 및 옥외 휴대형 클라이언트들을 담당하는 WMAN 기지국 8과 같은 고정된 옥외 기지국을 이용한다. WLAN 액세스 포인트 STA1과 같은 IEEE 802.11 WLAN 스테이션은 인터넷 액세스 및 지리적 위치확인 기능을 포함할 수 있다. TDMA 공존 프레임은 IEEE 802.11 마스터 슬롯 네트워크 할당 그룹 및 IEEE 802.16h 마스터 슬롯 네트워크 할당 그룹으로 나누어질 수 있다. IEEE 802.11 마스터 슬롯 네트워크 할당 그룹은 열 두 개의 자유 IEEE 802.11 WLAN 화이트 스페이스 슬롯들을 보유한다. IEEE 802.16h 마스터 슬롯 네트워크 할당 그룹은 열 두 개의 자유 IEEE 802.16h WMAN 화이트 스페이스 슬롯들을 보유한다.

도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따라, 미국 버지니아 주 리치몬드 지역 내 TV 방송 채널들 7, 8, 9, 10 및 11을 나타내는 174-204MHz의 인가된 TV 방송국들에 의해 국지적으로 미사용되는 TV 밴드 화이트 스페이스 내 서브밴드(18) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(28), 470-806MHz의 FCC가 정의한 TV 밴드 화이트 스페이스 내 서브밴드(12) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(22), 및 지상국에서 위성으로의 국지적 미사용 화이트 스페이스 밴드 2.025GHz 내지 2.110GHz의 서브밴드(16) 내 예시적 TDMA 공존 프레임(26)을 예시하는 예시적인 주파수 대역도이다.

도 1g는 미국 버지니아 주 리치몬드 지역의 예시적 지도와 TV 방송 채널들 7, 8, 9, 10 및 11에 대한 적용 영역들의 오버레이로서 도 1f에 도시된 것과 같이 174-204MHz 대역 내 인가된 TV 방송국들에 의해 사용되지 않는 국지적으로 이용 가능한 TV 밴드 화이트 스페이스가 존재함을 예시한다. 버지니아주 리치몬드 시를 둘러싸고 대략 160 킬로미터 지름의 원형 영역 안에 TV 채널들 7, 8, 9, 10 및 11에 대한 TV 방송국들이 존재하는 도시들이 아래의 테이블 안에 보여진다. 도 1g의 맵은 174-204MHz 대역 안에 인가된 TV 방송국들에 의한 어떤 적용도 존재하지 않고 그에 따라 국지적으로 이용 가능한 TV 밴드 화이트 스페이스가 되는 것을 보여준다.

도 1h는 네트워크 제어기 또는 공존 관리자 및 제어 노드 또는 공존 이행기의 기본 기능들의 예이다.

제어 노드나 공존 이행기(CE)에 대해:

CV 프로세스: 스펙트럼 자원들에 대한 네트워크의 적합성을 특징짓는 파라미터를 결정. 파라미터는 네트워크의 소정 파라미터들로부터 결정된다. 파라미터는 공존값(CV)이라 불릴 수 있다. 네트워크의 CV를 CE를 담당하는 CM으로 제공.

RR 프로세스: 자원 요청(RR)을 형성하고 그것을 담당 CM으로 발부. 자원 수요에 대해 네트워크로부터 수집되는 정보에 기반하여 형성됨.

관리 프로세스: CM에 의해 관리되기 위해 CE를 CM에 등록. CM에 대한 접속을 유지하고 예를 들어 네트워크 기능들 및 CE 특성들에 대한 정보를 제공. 실제 공존 관리 기능을 가능하게 하는 지원 기능들을 포함.

네트워크 제어기 또는 공존 관리자(CM)에 대해:

자원 할당 프로세스: 이웃 네트워크들의 CM들을 이용해 서비스되는 CE들로부터 CV들 공유. 스펙트럼 맵들을 이웃 네트워크들의 CM들과 교환. CV들 및 스펙트럼 맵들을 이용하여 NC72135의 고차 레벨로 기술된 바와 같이 자원 할당을 결정.

이웃 관리: CM이 담당하는 CE들/네트워크들의 이웃들을 결정(가령, NC71605 대로)하고 이웃 네트워크들을 담당하는 CM들간 접속 설정을 도움.

CM에서 CM으로의 통신: 다른 CM들과 정보를 교환하기 위해 CM의 다른 기능들/프로세스들에 대한 기본 통신 서비스들을 제공. 가령 CV 파라미터 값들 및 RR 프로세스 관련 정보를 교환하기 위해 이웃 네트워크들의 CE들을 담당하는 CM들 사이의 통신이 필요로 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 "B"가 보다 많은 자원을 필요로 하는 예시적 네트워크 토폴로지 시나리오이다. 본 발명의 예시적 실시예는 이하의 예들에 의해 예시되는 바와 같이 공존 개체들, 그들의 관계 및 자원 요청 방법을 특정한다. 도 2는 원 A, B, C, D, E, F 및 G가 각각의 네트워크의 적용 영역을 나타내는 네트워크 시나리오를 도시한다. 이 네트워크들은 공존 시 제어 노드나 공존 이행기 및 공존 관리자에 의해 제어된다. 각각의 네트워크는 그 자체 공존 이행기를 가지고 그 자체 공존 관리자를 가질 수 있고, 다른 대안으로서 하나의 공존 관리자가 여러 개의 네트워크들, 예를 들어 여러 AP들을 가진 회사 WLAN 네트워크를 제어할 수 있다.

실제 이웃들을 찾기 위한 절차들, 실제 이웃들 간 공정한 자원 할당을 분석하는 방법, 및 실제 이웃들 간 어떤 콘텐츠가 전송되어야 하는지가 Mika Kasslin, Jari Junell, Juha Salokannel에 의해 "공존 네트워킹 시 장치 식별(Apparatus Identification In Coexistence Networking)"이라는 발명의 명칭으로 2010년 1월 19일에 출원되었고, 노키아에게 양도되었으며, 참조에 의해 이 명세서에 통합되는 동시 계속 미국 특허 출원 제12/689,663호에 기술되어 있다.

이웃 네트워크들의 식별은 동작 환경 안에 있을 요청 네트워크에 충분히 가깝게 다른 네트워크들이 위치하는지 여부에 대해 묻기 위한 요청이 인터넷 접속과 같은 것을 것을 통해 서버로 전송됨으로써 수행될 수 있다. 서버는 인터넷을 통해 요청 네트워크로 다른 근접 위치 네트워크들을 식별하는 정보를 반환할 수 있다. 요청 네트워크는 근접 네트워크들과 통신하기 위해 이 정보를 활용할 수 있다.

적어도 하나의 예시적 실시예에서, 서버에 의해 제공되는 정보는 요청 네트워크와 동일한 동작 환경에 있는 잠정적 이웃 무선 네트워크들 안의 네트워크 장치들에 대응하는 인터넷 어드레스들을 포함할 수 있다. 요청 네트워크는 통신 구성 및 테스트 정보를 요청하기 위해 인터넷을 통해 잠정적 네트워크들의 적어도 일부를 접촉할 수 있다. 다른 잠정적 네트워크들이 이 요청에 응답할 수 있고, 요청 네트워크는 후보 이웃 네트워크들의 그룹을 선택하기 위해 수신된 구성 및 테스트 정보를 이용할 수 있다. 후보 이웃 네트워크들은 예를 들어 요청 네트워크에서 잠정적 이웃 네트워크까지의 거리, 전송 특성들(가령, 잠정적 네트워크들의 전송 전력) 등에 기반하여 선택될 수 있다. 후보 선택을 위해 필요한 정보가 인터넷 접속을 거쳐 잠정적 이웃 네트워크들에 의해 요청 네트워크로 제공될 수 있다.

적어도 한 예시적 실시예에 따라, 요청 네트워크는 이제 후보 이웃 네트워크들의 그룹에 대한 테스트를 개시할 수 있다. 테스트는 후보 이웃 네트워크들에 의해 수신될 수 있어야 하는 하나 이상의 무선 신호들의 전송을 포함할 수 있다. 무선 신호를 수신하는 후보 이웃 네트워크들은 이제 인터넷 접속을 통해 요청 네트워크로 신호 수신을 확인하는 보고를 전송할 수 있다. 요청 네트워크는 후보 이웃 네트워크들의 그룹으로부터 실제 이웃 네트워크들을 선택하도록 테스트 결과들을 활용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2에 도시된 여러 네트워크들의 공존 관리의 예이다. 다른 네트워크 제어기나 공존 관리자(102)가 그들 밑에 중복되는 실제 네트워크에 기반하여 서로 연결된다. 또한 네트워크들 A, F 및 G가 회사 네트워크를 형성할 수 있으며, 여기서 각각의 네트워크는 자체 제어 노드나 공존 이행기 100"를 가지나 모두가 하나의 네트워크 제어기나 공존 관리자(102")에 의해 관리된다. 이 구조 보기를 완료하기 위해 모든 공존 관리자들은 도 4a에 도시된 바와 같이 기본 데이터베이스(104) 및 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)(107)에 대한 접속을 가진다. 일부 네트워크들이 스펙트럼 감지(FCC TV 화이트 스페이스들에서의 특별 모드)에만 의존할 가능성도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 A부터 G까지에 대한 제어 노드 또는 공존 이행기들(100), 각자가 공존 이행기들을 서빙하는 네트워크 제어기 또는 공존 관리자들(102 및 103), 및 기본 데이터베이스(104) 및 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)(107)의 예시적 배치이다. 예를 들어 공존 관리자(CM_1)는 STA1을 포함하는 네트워크 "B"에 대한 단일 공존 이행기(CE_B)를 담당한다. 공존 관리자(CM_3)는 네트워크 "C"에 대한 단일 공존 이행기(CF_C)를 담당한다. 공존 관리자(CM_4)는 베이스 STA8을 포함하는 802.16 네트워크 "D"에 대한 단일 공존 이행기(CE_D)를 담당한다. 공존 관리자(CM_2)(102")는 세 개의 공존 이행기들 CE_A, CE_F, 및 CE G을 담당한다. 공존 이행기(CE_A)(100")는 STA5 및 STA3를 포함하는 네트워크 "A"를 담당한다. 공존 이행기(CE_F)는 STA4를 포함하는 네트워크 "F"를 담당한다. 모든 네 개의 공존 관리자들(CM_1, CM_2, CM_3, 및 CM_4)이 그들이 담당하는 네트워크들의 실제 네트워크 겹침에 기반하여 인터넷(105)을 통해 서로 액세스할 수 있다. 공존 관리자들(CM_1, CM_2, CM_3, 및 CM_4) 모두는 기본 데이터베이스(104) 및 공존 네트워크 요소 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)(107)에 대해 접속할 수 있다.

공존 관리자(102)는 여러 기술들에 기반하여 두 네트워크들 중 어느 것에 스펙트럼 재할당 시 우선권이 주어져야 하는지를 결정할 때 규칙을 적용한다. 예를 들어 WLA 장치들은 통상적으로 포화(saturation)에 대해 WMA 장치들 보다 나은 저항을 위해 고안되는데, 이는 WMAN 장치들이 큰 범위에 걸쳐 수신되는 감쇠 신호들에 대해 WLAN 장치들 보다 더 민감해야 하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 예시적 실시예에서 공존 관리자(102)는 일반적으로, 스펙트럼 재할당이 요청될 때, 802.16 네트워크의 근처로부터 방해의 원천을 제거하기 위해 802.16 네트워크를 재할당하는 대신 TVWS 대역으로 802.11 네트워크의 재할당하는 것을 선호할 것이다.

공존 관리자(CM)(102)는 지유 채널 또는 충분히 알려진 자원들이 사용가능하지 않은 경우, 자원 할당이 광범위한 재할당을 요청하는지 여러 이차 채널들이나 네트워크들의 가벼운 재할당을 요청하는지 여부를 판단함으로써 요청 수락 여부를 결정한다. 예를 들어 가벼운 자원 요청 프로세스 시, 단일 주파수 채널 안에서의 단말 수의 변화는 그 채널의 사용자들 간 할당들 가운데서만 변경을 요할 수 있다. 예를 들어 광범위한 자원 요청 프로세스 시, 기본 사용자가 채널을 예비한 경우, 그 채널의 모든 이차 사용자들에 다른 채널들이 할당되어야 하며 보다 완전한 자원 할당이 개시될 수 있다.

공존 관리자(102)는 그런 다음 장치 STA1 안의 공존 이행기(100)로 동작 파라미터들, 침묵 기간 파라미터들, 스펙트럼 감지 전략, 및 시간 기반 동기를 포함하는 자원 재할당을 보낸다. 장치 STA1 안의 공존 이행기(100)는 이제 동일한 화이트 스페이스 채널들을 공유하는 다른 네트워크들로부터의 간섭 없이 공존 관리자(102)에 의해 재할당된 TV 화이트 스페이스 밴드 내 채널들을 통해 통신하도록 TV 화이트 스페이스 MAC을 제어한다.

공존 관리자(102), 기본 데이터베이스(104), CDIS(Coexistence Discovery & Info Server)(107) 및 제어 노드나 공존 이행기(100) 사이에 교환되는 정보의 유형들에 대한 예시적 실시예는 다음과 같을 수 있다.

공존 관리자 및 기본 데이터베이스 사이:

●--> "공존 이행기의 위치를 기본 데이터베이스로

●<-- 이차 용도로 이용 가능한 채널들을 공존 관리자에게

공존 관리자 및 CDIS(Coexistence Discovery & Info Server) 사이

●--> 네트워크들의 위치를 CDIS로

●<-- 잠정 이웃 공존 관리자들에서 공존 관리자로

공존 관리자에서의 처리:

●<--> 스펙트럼 맵들

●<--> 자체 동작 파라미터들(대안 1), 자체 및 실제 이웃들의 동작 파라미터들(대안 2)

●<--> 시간 기반 동기

공존 관리자 및 공존 이행기 사이:

●--> 동작 파라미터들을 공존 이행기로

●--> 침묵 기간 파라미터들을 공존 이행기로

●--> 스펙트럼 감지 전략을 공존 이행기로

●--> 시간 기반 동기를 공존 이행기로

●<-- 공존값(CV)을 공존 관리자로

●<-- 스펙트럼 감지 결과들을 공존 관리자로

●<-- 네트워크 파라미터들을 공존 관리자로

●<-- 자원 요청을 공존 관리자로

실제 이웃들을 찾기 위한 절차들, 실제 이웃들 간 공정한 자원 할당을 분석하는 방법, 및 실제 이웃들 간 어떤 콘텐츠가 전송되어야 하는지가 Mika Kasslin, Jari Junell, Juha Salokannel에 의해 "공존 네트워킹 시 장치 식별(Apparatus Identification In Coexistence Networking)"이라는 발명의 명칭으로 2010년 1월 19일자에 출원되었고, 노키아에게 양도되었으며, 참조에 의해 이 명세서에 통합되는 동시 계속 미국 특허 출원 제12/689,663호에 기술되어 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 자원 요청 프로세스의 목적은 가능한 적은 수의 네트워크들 안에서 스펙트럼 할당의 변화를 관리하지만 여전히 이차 네트워크들 사이에서 공정성을 유지하도록 하는 것이다. 이를 달성하기 위한 동작 원리는 첫째 자유 채널 및/또는 알려진 자유 자원들을 검색하는 것으로, 이들 두 가지 첫 단계들은 역순으로 구현되거나 그들 중 하나가 생략될 수 있다. 그리고 이어서 스펙트럼 재할당을 자원 요청 프로세스를 유발하는 자극에 대응하여 경량 및 광범위한 자원 요청으로 분할한다. 이것은 할당 변화에 대해 평균적으로 보다 큰 안정성을 가져오며 이웃 네트워크들에 대한 새로운 할당 요청들의 쇄도를 야기하는 요청을 방지한다.

공존 이행기에 의해 새로운 자원들에 대한 수요가 요청될 때, 이차 네트워크의 공존 관리자는 먼저 자유 채널이나 충분히 자유로운 알려진 자원들이 이웃에 존재했는지를 체크할 것이다. 충분한 자원들이 보여지지 않으면, 공존 관리자는 로컬 네트워크 환경을 분석하고 그런 다음 적절한 자원 요청 프로세스를 선택할 것이다. 자원 요청의 기본 이유는 다음을 포함한다

1. 이차 용도, a) 현재 이차 네트워크에 의해 점유되거나 b) 자유 또는 백업/피난 채널로 현재 사용 가능한 채널에 일차의 것이 나타났음.

2. 새로운 이차 네트워크가 해당 영역에 진입하였음

3. 어떤 이유에 의한 간섭 레벨이 용인 불가한 레벨까지 높아졌음

4. 새로운 채널이 이차 용도로 사용 가능하다고 발견됨

5. 해당 영역 내 이차 네트워크가 동작을 폐쇄하였음

6. 이차 네트워크가 더 많은 자원들에 대한 수요를 가짐

7. 이차 네트워크가 자원들을 해제함

자원 요청에 대한 최초의 세 가지 이유들은 보다 광범위한 자원 요청을 개시할 것인데, 이는 이용 가능한 네트워크들의 수 변화가 있거나 이차 네트워크들의 수가 줄기 때문이다. 기본 네트워크의 출현은 공존 이행기를 통한 스펙트럼 감지에 의해 발견될 수 있으며 그런 다음 공존 이행기는 공존 관리자에게 그러한 출현을 보고할 것이다. 기본 네트워크의 출현은 또한 기본 데이터베이스(104)가 그 정보를 공존 관리자에게 전송하여 공존 관리자가 공존 이행기에게 네트워크를 이동하라고 지시하게 할 때 발견될 수 있다.

새로운 이차 네트워크의 출현은 공존 이행기를 통한 스펙트럼 감지에 의해 발견될 수 있으며 그런 다음 공존 이행기는 공존 관리자에게 그러한 출현을 보고할 것이다. 새로운 이차 네트워크의 출현은 이들 두 네트워크들이 실제 이웃들인지 여부를 해소하는 CDIS(107)의 도움으로 그 네트워크로부터 공존 관리자에 직접 발견될 수 있다.

새 채널이 이차 용도로 이용 가능하다고 발견되거나 그 영역 내 이차 네트워크가 자신의 동작을 폐쇄하는 자원 요청의 제4 및 제5이유들은 일부 네트워크들이 보다 광범위한 자원 할당을 개시하게 하는 원인이 될 수 있다.

이차 네트워크가 더 많은 자원들에 대한 수요를 가지거나 이차 네트워크가 자원들을 해제하는 제6 및 제7의 이유들은 경량 자원 할당을 가져올 수 있다.

보다 광번위한 자원 요청이 이루어진 후, 각각의 네트워크가 소정 네트워크 할당 그룹으로 할당되었고, 이 그룹들 각각에 각각의 그룹 내 네트워크들의 수 및 그룹을 특징짓는 네트워크 파라미터들에 기반하여 소정 양의 채널들이 할당된다. 경량 자원 요청 시, 자원들은 동일한 네트워크 할당 그룹에 속하는 네트워크들 사이에서만 재할당된다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 네트워크도로서, 공존 대역 안에 이용 가능한 자유 자원들이 없거나 그 수가 충분치 않은 경우, 네트워크 할당 그룹 안의 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 공존 관리자들에 의해 알려진 것과 같이 네트워크 제어기나 공존 관리자에 의해 공존 대역 내에서 할당은 되었으나 미사용되는 자원들의 이용 가능성을 체크하는 것을 예시한다. 일례로서, 공존 관리자 CM_1(102)은 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 공존 관리자들 CM_2 및 CM_4(103)으로부터 공존 대역 안에서 할당은 되었으나 미사용된 자원들의 이용 가능성에 대한 알림들을 수신한다. CM_2는 단계 [1]에서 도 6a의 스펙트럼도에 도시된 것과 같이 자원 알림, "802.11 네트워크들에 대해 할당은 되었으나 미사용된 12 개의 WS 슬롯들"을 전송한다. CM_1은 단계 [2]에서 도 6b의 스펙트럼도에 도시된 것과 같이 "802.11 네트워크들에 대해 WLA AP STA1이 여덟 개의 WS 슬롯들을 취한다"는 재할당 지시를 답한다.

도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 네트워크도로서, 네트워크 할당 그룹에 대한 공존 대역 안에 이용 가능한 자유 자원들이 없거나 그 수가 충분치 않거나 할당은 되었으나 미사용된 알려진 자원들이 충분치 않은 경우, 네트워크 제어기나 공존 관리자에 의해 제어 노드나 공존 이행기가 적합한 네트워크 할당 그룹 내 이웃 무선 네트워크들에 대한 공존 대역 내 미사용 자원들의 할당을 분석하는 것을 예시한다. 일례로서, 단계 [1]에서 공존 관리자 CM_1(102)은 할당을 분석하기 위해 "WLAN 802.11 이웃 네트워크들에 대한 WS 슬롯들의 할당을 분석"하는 질의(query)를 보낸다. 단계 [2]에서 CM_2는 이제 도 6c의 스펙트럼도에 도시된 바와 같이 공존 관리자 CM_2로부터 "802.11 네트워크 'A' 내의 802.11 STA3에 대한 4 개의 TVWS 슬롯들을 이용"한다는 자원 상태를 수신한다. 단계 [3]에서 CM_1은 도 6d의 스펙트럼도에 도시된 것과 같이 "802.11 네트워크에 대해 WLA AP STA1이 두 개의 WS 슬롯들을 취한다"는 재할당 지시를 CM_2로 보낸다.

예시적인 본 발명의 실시예에서, 공존 관리자들은 그들이 담당하는 네트워크들의 자원 상태 정보를 알리고 이웃 네트워크들이 공존 대역에서 할당은 되었으나 미사용되는 자원들 및 공존 대역에서 사용되는 자원들 양자 모두의 이용 가능성을 인지하게 할 수 있다. 이런 방식으로, 자원들을 요하는 네트워크들을 담당하는 공존 관리자는 공존 대역에서 할당은 되었으나 미사용되는 자원들 및 공존 대역에서 사용되는 자원들 양자 모두에 대한 앞서 배포된 알림들을 검토하고 그런 다음 즉시 재할당 명령으로 진행할 수 있다.

도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 네트워크도로서, 제어 노드나 공존 이행기가 적합한 네트워크 할당 그룹 내 이웃 네트워크들에 대한 공존 대역 내에 불충분한 이용 가능 자원들 및 불충분한 할당 가능 사용 자원들이 존재할 경우 네트워크 제어기나 공존 관리자에 의해 네트워크 할당 그룹과 무관하게 모든 이웃 무선 네트워크들, 즉 공존 이행기가 적합하게 되는 동일한 네트워크 할당 그룹 안팎의 네트워크들에 대한 공존 대역 내 사용 자원들의 할당으로 분석을 확장하는 것을 예시한다. 그 결과, 재할당 명령들이 네트워크 할당 그룹과 무관하게 모든 이웃 네트워크들로 발부될 수 있다. 일례로서, 단계 [1]에서 공존 관리자 CM_1(102)은 할당을 분석하기 위해 "모든 이웃 네트워크들에 대한 WS 슬롯들의 할당을 분석"하는 질의(query)를 보낸다. 단계 [2]에서 CM_2는 이제 공존 관리자 CM_2로부터 "802.11 네트워크에 대한 WS 슬롯 없음"이라는 자원 상태를 수신한다. 또한 CM_2는 이제 도 6e의 스펙트럼도에 도시된 바와 같이 공존 관리자 CM_4로부터 "WMAN 네트워크 내의 WMAN 802.16 베이스 STA에 대한 4 개의 TVWS 슬롯들을 이용"한다는 자원 상태를 수신한다. 단계 [3]에서 CM_1은 도 6f의 스펙트럼도에 도시된 것과 같이 "802.16 WMAN 네트워크 'D'로부터 WLAN AP STA1이 두 개의 WS 슬롯들을 취한다"는 재할당 지시를 CM_4로 보낸다.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 802.11 네트워크 "A"에 의해 할당되었으나 미사용되는 것으로 알려진 기존의 열 두 개의 TVWS 슬롯들의 예를 도시한다(도 5a 참조).

도 6a는 TV 화이트 스페이스들의 위치 및 TV 밴드 화이트 스페이스 내 예시적 TDMA 공존 프레임을 예시하며, WLA 액세스 포인트 STA1이 TV 밴드 화이트 스페이스에 할당된 어떤 슬롯들을 가지기 전 타임 슬롯들의 점유를 도시한다. TV 화이트 스페이스들은 전자기 스펙트럼 안에서 54-88MHz 대역 및 470-806MHz 대역을 포함한다. 다른 국지적 미사용 화이트 스페이스들은 지상국들로부터 멀리 떨어진 영역들에서 그 지상국들이 위성들과 통신하기 위해 전송하도록 하는 2.025GHz 내지 2.110GHz까지의 주파수 할당과 같이, 소정 지리적 위치들 내에 존재할 수 있다. 또한 IEEE 802.11 신호가 예를 들어 WLAN 네트워크 "B" 안에서 전송되는 2.400-2.500GHz의 ISM 대역이 보여진다. WMAN(wireless metropolitan area network)에 있어, IEEE 802.16 표준의 오리지널 버전은 10 내지 66GHz 범위 안에서 동작하는 물리 계층을 특정하였다. 2004 년에 업데이트된 IEEE 806.16a는 2 내지 11GHz 범위에 대한 사양을 추가하였다. 이러한 예에 있어서, 예시적 스펙트럼도는 IEEE 802.16 신호들이 예를 들어 WMAN 네트워크 "D" 안에서 전송되는 2 내지 11GHz 범위를 보여준다.

TV 화이트 스페이스 주파수 밴드들에 대해 적응된 다양한 무선 기술들을 이용하는 둘 이상의 독자적으로 운용되는 무선 네트워크들이나 장치들이 상호 간섭 없이 같은 위치에서 동일한 TV 화이트 스페이스 주파수 밴드를 액세스할 수 있게 하기 위한 다수의 TVWS 공존 기법들이 존재한다. 공존 기법들의 일부 예들은 동적 주파수 선택, 전송 전력 제어, 말하기 전 듣기 동작, 시분할 멀티플렉싱의 각종 IEEE 802 기술들, 메시지 기반 주문형 스펙트럼 혼잡, 및 중앙 집중 네트워크 제어기나 공존 관리자를 통한 제어를 포함한다.

이 명세서에서 이용되는 예시적 TVWS 공존 기법은 다양한 IEEE 802 기술들을 시분할 멀티플렉싱하는 것이다. 이러한 예를 위해 선택된 두 개의 IEEE 802 기술들은 IEEE 802.16h WMAN 규격 및 IEEE 802.11 WLAN 규격이다. IEEE 802.16h WMAN은 WMAN STA6와 같이 옥내 및 옥외 휴대형 클라이언트들을 담당하는 WMAN 기지국 8과 같은 고정된 옥외 기지국을 이용한다. WLAN 액세스 포인트 STA1과 같은 IEEE 1 WLAN 스테이션은 인터넷 액세스 및 지리적 위치확인 기능을 포함할 수 있다. WLAN 액세스 포인트 STA1 내 MAC(142)은 상호 간섭 없이 공존 관리자(102)에 의해 재할당된 TV 화이트 스페이스 내 채널들을 통해 무선기(1280를 이용하여 통신하기 위한 통합 TV 화이트 스페이스 특성들을 포함한다. 예를 들어 IEEE 802.16h WMAN STA6는 또한, 상호 간섭 없이 공존 관리자(102)에 의해 재할당된 TV 화이트 스페이스 밴드 내 주파수 서브 밴드들에서 무선기를 이용하여 통신하기 위해 통합 TV 화이트 스페이스 특성들을 가진 MAC를 포함할 수 있다.

도 6a의 스펙트럼도는 TVWS 공존 서브 밴드 내 TDMA 공존 프레임(20)을 도시한다. 802.11 마스터 슬롯 네트워크 할당 그룹은 네트워크 "A" 내 STA3에 대한 링크 9 안의 기존 4 개의 TVWS 및 802.11 네트워크 "A"에 의해 할당은 되었으나 미사용된다고 알려진 기존의 12 개의 TVWS를 포함한다. 802.16h 마스터 슬롯 네트워크 할당 그룹은 네트워크 "D" 내 베이스 STA8에 대한 링크 4 안의 기존 12 개의 TVWS 및 802.16 네트워크들에 대해 할당은 되었으나 미사용된다고 알려진 기존의 4 개의 TVWS를 포함한다.

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 802.11 네트워크 "A"에 의해 할당되었으나 미사용되는 것으로 알려졌던(도 5a 참조) 802.11 네트워크 "B"에 대한 여덟 개의 TVWS 슬롯들을 취하는 WLAN AP STA1을 도시한다.

경량의 재할당은 통상적으로 다음과 같은 환경 하에서 이용 가능하다:

1. 이차 네트워크가 더 많은 자원들에 대한 수요를 가질 때

2. 이차 네트워크가 자원들을 해제할 때

도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, TVWS 서브 대역(10)(도 5b 참조) 내 802.11 마스터 슬롯 내 열 두 개의 TVWS 슬롯들로 시작하는 802.11 네트워크 "B" 내 WLAN AP STA1을 예시한다.

도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 두 개의 TVWS 슬롯들을 포기하고 이들을 802.11 네트워크 "B"(도 5b 참조)로 주는 802.11 네트워크 "A" 내 STA3를 예시한다.

도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(802.16)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, WMAN 802.16 네트워크 "D"(도 5c 참조)에 의해 할당은 되었으나 미사용되는 것으로 알려진 기존의 4 개의 TVWS 슬롯들로 시작하는 802.11 네트워크 "B" 내 WLAN AP STA1을 예시한다.

도 6f는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 네 개의 TVWS 슬롯들을 포기하고 이들을 802.11 네트워크 "B"(도 5c 참조)로 주는 802.16 네트워크 "D" 내 STA8을 예시한다.

보다 광범위한 재할당은 통상적으로 이하의 환경들에서 요구된다:

1. 기본 사용자(기존 인가된 사용들, 예를 들어 인가된 TV 방송국들 등)가 현재 이차 네트워크에 의해 점유되거나 일차적인 것이 채널을 비워 현재 이차 용도로 사용되는 채널에 출현했을 때

2. 새로운 이차 네트워크가 해당 영역에 진입하였을 때

3. 어떤 이유에 의한 간섭 레벨이 용인 불가한 레벨까지 높아졌을 때

4. 새로운 채널이 이차 용도로 사용 가능하다고 발견될 때

5. 해당 영역 내 이차 네트워크가 동작을 폐쇄하였을 때

도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 공존 서브 밴드(10)를 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 802.11 네트워크 "A" 및 "B" 또는 802.16 네트워크 "D"에 대해 TVWS 서브 밴드(10) 안에서 아무 TVWS 슬롯들도 이용 가능하지 않은 경우를 도시한다.

도 6h는 본 발명의 일 실시예에 따른 TV 밴드 화이트 스페이스 내 두 개의 공존 서브 대역들(10 및 12)을 예시한 예시적 주파수 대역도로서, 802.11 네트워크 "B"로부터의 네 개의 TVWS 슬롯들이 새로운 TVWS 서브 밴드(12) 내 새로운 802.11 마스터 슬롯으로 재할당되는 경우를 도시한다.

도 7a는 IEEE 802.11 WLAN 네트워크 "B"와 같은 무선 네트워크의 자원 요청에 대한 자원 할당 응답을 생성하기 위해 결합된 제어 노드나 공존 이행기(100) 및 네트워크 제어기나 공존 관리자(102)의 예시적 실시예의 예시적 기능 블록도이다. 도 7a의 기능 블록도는 자원 요청들을 처리하기 위한 공존 관리자(102) 안의 예시적 로직(600)을 도시하며, 도 7a는 공존값들 CV의 생성을 위한 공존 이행기(100) 안의 예시적 로직(700)을 도시한다. 자원 요청들을 처리하기 위한 로직(600)은 도 8a 및 8b의 예시적 흐름도들로서 보여진다. 공존값들 CV의 생성을 위한 로직(700)은 도 7b에 상세히 도시된다. 도 7c 및 7d에 도시된 예시적 로직(642)은 공존값들 CV이 자원 요청들 RR을 처리하는 데 있어 어떻게 사용되는지를 예시한다.

자원 할당 응답은 무선 네트워크의 저장된 공존값 CV를 이웃 무선 네트워크들의 다른 저장된 공존값들 CV1, CV2, CV3와 비교한 결과와 자원 요청의 비교에 기반할 수 있다. 자원 할당 응답은 무선 네트워크의 저장된 네트워크 기능 정보 C와 이웃 무선 네트워크들의 다른 저장된 네트워크 기능 정보 C1, C2, C3의 비교 결과에 기반할 수 있다. 자원 할당 응답은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 네트워크의 스펙트럼 계측 정보 S 및 이웃 무선 네트워크들의 공존 관리자들로부터 수신된 스펙트럼 계측 정보나 스펙트럼 맴들 S1, S2, S3에 기반하여 추정된 이용 가능 자원들에 기반할 수 있다.

공존 이행기(100)는 로직 모듈(601)로부터 무선 네트워크의 스펙트럼 계측 정보 S를 제공하고 그것을 공존 관리자(102) 내 환경 변화 및 할당 분석 로직 모듈(642)로 보낸다. 그런 다음 공존 관리자(102)는 이 스펙트럼 계층 정보 S, 무선 네트워크에서의 이전 스펙트럼 계층 정보, 및 기본 데이터베이스(104)로부터 액세스된 스펙트럼 정보로부터 최종 스펙트럼 맵을 구축할 수 있다. 공존 이행기(100)는 로직 모듈(603)로부터 무선 네트워크의 네트워크 기능들 C를 제공하고 그것을 공존 관리자(102) 내 환경 변화 및 할당 분석 로직 모듈(642)로 보낸다. 공존 이행기(100)는 로직 모듈(605)에서 CV의 값을 산출함으로써 무선 네트워크의 공존값 CV를 제공하고 그것을 공존 관리자(102) 내 환경 변화 및 할당 분석 로직 모듈(642)로 보낸다.

도 7b에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 공존 이행기(100) 내 로직(700)은 공존값들 CV의 생성을 위한 것이다. 공존값 CV의 산출은 로직 모듈(702)에서 처리되는 무선 네트워크 내 노드들의 수 F1에 기반할 수 있다. 공존값 CV의 산출은 로직 모듈(704)에서 처리되는 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 F2에 기반할 수 있다. 공존값 CV의 산출은 무선 네트워크의 요청된 자원들에 대한 예측된 자원 할당에 기반할 수 있다. 공존값 CV의 산출은 로직 모듈(706)에서 처리되는 다른 네트워크들의 동작을 돕는 무선 네트워크에 의한 공존 지원 F3에 기반할 수 있다. 공존값 CV의 산출은 로직 모듈(708)에서 처리되는 무선 네트워크의 우선순위 F4에 기반할 수 있다. F1, F2, F3 및 F3의 성분 값들이 로직 모듈(710) 안에서 결합되어 공존값 CV를 산출한다.

본 발명의 예시적인 대안 실시예에서, 공존값 CV는 공존 이행기(100) 대신 공존 관리자(102)에 의해 결정될 수 있으며 여기서 공존 관리자(102)는 공존값들 CV의 생성을 위해 도 7b의 로직(700)을 포함한다.

네트워크 제어기나 공존 관리자(102) 내 환경 변화 및 할당 분석 로직(642)이 도 7c에서 보다 상세히 도시되며, 도 7c에서 네트워크 기능들 C, 공존값 CV, 및 무선 네트워크의 스펙트럼 계측 정보 S가 버퍼(641) 안에 임시로 저장되는 것이 보여진다. 공존 관리자(102)는 이웃 네트워크들을 찾기 위한 로직 모듈(645) 및 그에 따라 위치 확인된 이웃 네트워크들을 담당하는 다른 공존 관리자들을 식별하기 위한 로직 모듈(647)을 포함한다. 로직 모듈(649)은 이제 그렇게 식별된 공존 관리자들을 액세스하여 다른 스펙트럼 맵들 S1, S2, S3, 네트워크 기능들 C1, C2, C3, 및 그렇게 위치 확인된 이웃 네트워크들의 공존값들 CVl, CV2, CV3을 획득하며, 이들은 임시로 버퍼(641)에 저장된다.

공존 관리자(102) 내 환경 변화 및 할당 분석 로직 모듈(642)은 무선 네트워크의 저장된 공존값 CV를 로직 모듈(724)에 저장된 다른 공존값들 CV1, CV2, CV3와 비교할 수 있고, 무선 네트워크의 네트워크 기능 정보 C를 로직 모듈(722) 내 다른 네트워크 기능 정보 C1, C2, C3와 비교할 수 있다. 이 비교 결과들이 버퍼(641)에 저장될 수 있다. 다른 대안으로서 상기 비교는 도 7d에 도시된 바와 같이 자원 요청 이벤트가 발생할 때까지는 수행되지 않는다. 추정된 이용 가능 자원들은 무선 네트워크의 스펙트럼 계측 정보 S 및 로직 모듈(720)에서 처리된 다른 스펙트럼 맵들 S1, S2, S3에 기반하여 결정될 수 있다.

공존값들 CV, 네트워크 기능 정보 C, 또는 스펙트럼 계측 정보 S를 수신하는 것과 독립적으로, TV 밴드 화이트 스페이스들과 같은 무선 네트워크 공존 대역 내 추가 자원들에 대한 자원 요청 RR이 무선 네트워크의 자원 수요에 기반하여 제어 노드나 공존 이행기로부터 수신될 수 있다. RR을 수신하는 이러한 이벤트는 네트워크 제어기나 공존 관리자(102) 내 환경 변화 및 할당 분석 로직 모듈(642)이 로직 모듈(726) 내에서 무선 네트워크가 요청된 자원들에 대해 적합한지를 판단하도록 한다. 그 판단은 로직 모듈(720) 내 추정된 이용 가능 자원들 및/또는 로직 모듈(724) 내 무선 네트워크의 저장된 공존값 CV의 비교 결과와 자원 요? RR의 로직 모듈(726) 내 비교, 및/또는 로직 모듈(722) 내 저장된 무선 네트워크의 네트워크 기능 정보 C의 비교 결과와 자원 요청의 로직 모듈(726) 내 비교에 기반할 수 있다. 로직 모듈(726)에서의 판단이 무선 네트워크가 적합하다는 것인 경우, 공존 관리자(102)의 로직 모듈(644)은 허락 요청(652)을 공존 이행기(100)로 보내고, 이것이 자원 할당 응답(652)에 기반하여 공존 대역 내 무선 네트워크의 자원 재할당을 일으킨다. 그 판단이 무선 네트워크가 적합하지 않다는 것인 경우, 공존 관리자(102)의 로직 모듈(644)은 공존 이행기(100)로 요청 거부(648)를 보낸다.

도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7a의 장치의 예시적 실시예에 대한 예시적 기능 블록도로서, 제어 노드나 공존 이행기로부터 자원 요청 신호 RR이 수신된 후에만 S1, S2, S3의 값들 및 CV, CV1, CV2, CV3의 값들을 통과시키도록 조건적으로 인에이블되는 전송 게이트들(728 및 728')을 버퍼(641)의 출력에 추가하기 위해 도 7c의 환경 변화 및 분석 로직 모듈(642)을 변경한다. 따라서 로직 모듈(720)에서 이용 가능한 자원들을 추정하고 로직 모듈(722)에서 네트워크 기능들을 비교하고 로직 모듈(724)에서 공존값들을 비교하는 것은 이러한 예시적 실시예에서 자원 요청 신호 RR가 공존 이행기(100)로부터 수신된 뒤까지 발생하지 않는다. 본 발명의 예시적 실시예에서 버퍼(641)는 자원 요청 RR이 무선 네트워크에 대응하는 저장된 S, C, 및 CV를 액세스하게 하는 무선 네트워크의 아이디를 이용하여 어드레싱될 수 있다.

스펙트럼 맵의 업데이트는 이차 네트워크(들)의 각각의 공존 관리자에서의 이때까지의 채널 사용에 대한 관련 정보를 관리하는 독자적 프로세스이다. 각각의 네트워크는 자체 스펙트럼 맵을 가지고, 스펙트럼 채널 사용 정보는 스펙트럼 감지, 로컬 이차 이웃들과의 통신 및 일차 데이터베이스로부터 수집된다.

도 7e는 네트워크 제어기나 공존 관라자(102)가 요청하는 무선 네트워크 "B"의 RF 스펙트럼 환경을 자각할 수 있고 요청 네트워크에 대한 스펙트럼 맵(SM)(760)을 구축할 수 있는 방법의 예를 도시한다. 무선 네트워크 "B"를 담당하는 제어 노드나 공존 이행기 CE1(100)는 공존값 CV=CV_CE1을 공존 관리자(102)로 전송한다. 공존 이행기 CE1(100)은 또한 RF 스펙트럼 환경 감지 결과들, 무선 네트워크 "B"에 대한 채널 상태 벡터 (CSV_CE1)를 공존 관리자(102)에게 보낸다. 공존 관리자(102) 또한 기본 데이터베이스(104)와 같은 다른 스펙트럼 정보 소스들로부터 스펙트럼 정보 A(750) 및 이웃 무선 네트워크들 "A" 및 "H"와 관련된 스펙트럼 맵들을 모두 획득횐다. CV2 및 S2 채널 상태 벡터 (CSV_CE2)에 대한 값들이 공존 네트워크 "H"를 관리하는 CE2 공존 이행기로부터 CE2를 관리하는 공존 관리자(102)로 전송된다. 공존 관리자(102)는 채널 상태 벡터(CSV_CE2) 및 자신이 기본 데이터베이스(104)와 같은 다른 스펙트럼 정보 소스들로부터 얻은 CE2와 연관된 스펙트럼 정보로부터 스펙트럼 맵 SM_nbr_CE2을 구축한다. 이웃 네트워크 "A"를 관리하는 CE3 공존 이행기로부터의 CV3 및 C3에 대한 값들이 채널 상태 벡터(CSV_CE3) 및 기본 데이터베이스(104)와 같은 다른 스펙트럼 정보 소스들로부터 얻어진 스펙트럼 정보 B(752)로부터 스펙트럼 맵 S3 = SM_nbr_CE3을 구축하고 그 스펙트럼 맵을 공존 관리자(102)로 전달하는 이웃 공존 관리자(102")로 보내진다. 이웃 정보 S2 = CSV_CE2 및 S3 = SM_nbr_CE3로부터, 공존 관리자(102)는 공존 이행기(100)에 의한 요청 네트워크 "B"에서의 어떤 추가 감지나 계측 없이 자신의 이웃들 중 하나 이상에 의해 보여지는 미인식 네트워크 역시 요청 네트워크 "B"의 실제 이웃이라고 결정할 수 있다. 공존 관리자(102)는 그러한 모든 정보 소스들로부터 도 7f에 도시된 바와 같이 로직 모듈(720)에서 스펙트럼 맵 SM(760)을 구축한다. 그런 다음 공존 관리자(102)는 스펙트럼 맵 SM(760)의 사본들을 이웃 네트워크들의 공존 관리자들로 전송하고 또한 요청 네트워크 "B"에 대한 자원 할당 시 SM(760)을 이용한다.

본 발명의 예시적인 다른 실시예에서, 공존 관리자(102)는 기본 데이터베이스(104) 대신 자체적으로 공존 이행기(100)로부터 스펙트럼 정보 A(750)를 획득할 수 있다.

도 8a 및 8b로 이루어진 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 요청 처리 시의 동작 단계들의 예시적 흐름도(600)이며 그 단계는 다음과 같은 것들을 포함한다:

도 8a의 단계들 602 내지 608은 제어 노드 또는 공존 이행기(CE)에 의해 수행된다:

단계 602: 프로세스 헤더: 자원 할당 프로세스.

단계 604: 시작: 자원 체크.

단계 606: 프로세스: 공존 이행기(CE)가 자원들의 초과 부족을 식별한다.

단계 608: 서브루틴: 자원 요청을 공존 관리자(CM)로 송신.

도 8b의 단계들 630 내지 648은 네트워크 제어기나 공존 관리자(CM)에 의해 수행된다:

단계 630: 서브루틴: 환경 분석

단계 632: 결정: 자유 채널들이 존재?

단계 634: 서브루틴: 예/이웃 네트워크들에 알림/명령을 CE로 송신

단계 636: 서브루틴: 아니오/현재 알려진 채널들 분석

단계 638: 결정: 할당되었으나 미사용된 것으로 알려진 적합한 자원들?

단계 640: 서브루틴: 예/관련 네트워크들과의 통신/CE로 명령

단계 642: 서브루틴: 아니오/환경 변화 및 할당 분석

단계 644: 결정: 새 자원들에 적합?

단계 646: 서브루틴: 예/관련 이웃 네트워크들로 스케줄을 전송/명령을 CE로 송신

단계 648: 요청 거부/명령을 CE로 송신

도 8a 및 8b는 자원 요청의 흐름을 도시한다. 제어 노드나 공존 이행기는 단일 네트워크 안에서 동작할 수 있고, 혹은 동일한 네트워크 할당 그룹(NAG) 내 어떤 실제 이웃들과 할당 변화들을 공유할 수 있다. 공존 이행기는 자신의 자원 체크 상태에서의 자극을 기다린다. 정상적으로 적은 할당 변화들이 그 특정 표준의 자기 공존 방법들이나 채널을 공유하는 표준들의 상호 공존 방법들에 의해 수행된다.

예를 들어 도 8a의 단계(604)에서, 공존 이행기(CE)(100)는 계속해서 주변 RF 스펙트럼을 모니터링한다. 그것은 미사용 시 로컬 TV 밴드 화이트 스페이스 내 어떤 TV 방송국의 신호, 로컬 해상 무선 대역 내 어떤 해상 무선 신호, 또는 로컬 위성 지상국 무선 대역 내 어떤 지상국 무선 신호와 같이 국지적 지리 영역에서 이용 가능할 수 있는 공존 대역들에서 현재의 기본 사용자들의 존재를 찾아 로컬 RF 스펙트럼을 검사하기 위해 공존 관리자(CM)(102)에 의해 그것으로 보내진 스펙트럼 감지 전략을 이용한다. 이러한 스펙트럼 감지 결과들이 공존 관리자(CM)(102)로 보내진다. 공존 이행기(CE)(100)는 STA1의 네트워크 "B" 링크에 의해 처리되는 트래픽을 지속적으로 모니터링하고 그것을 요구된 서비스 품질(QoS), 채널 간섭, 재전송 주파수 등의 문턱치들과 비교한다. 요구된 문턱치들을 만족하기 위해 그것이 단계 606에서 추가 자원들에 대한 수요를 식별할 때, 그것은 단계 608에서 공존 관리자(CM)로 자원 요청을 보낸다.

예를 들어 도 8b의 단계(630)에서 공존 관리자(CM)(102)는 로컬 TV 밴드 화이트 스페이스, 로컬 해상 무선 화이트 스페이스 밴드, 및 로컬 위성 지상국 무선 화이트 스페이스 밴드 내 국지적 자유 이차 채널들의 아이디를 얻을 수 있도록 기본 데이터베이스(104)를 액세스한다. 단계 632가 국지적 자유 이차 채널이 존재한다고 판단한 경우, 단계 634에서 그것은 자신의 네트워크 "B" 링크 내 자신의 기존 802.11 채널들 중 일부를 공존 관리자(CM)(102)가 특정한 TVWS 대역 링크 3 안의 국지적 자유 이차 채널들로 재할당하라는 명령을 공존 이행기(CE)(100)로 보낸다. 공존 관리자(CM)(102) 역시 화이트 스페이스 내 특정된 이차 채널들이 공존 이행기(CE)(100)로 할당되었다는 업데이트를 기본 데이터베이스(104)로 보낼 수 있다. 공존 이행기(CE)(100)는 아무 기본 사용자 신호들도 나타나지 않았다는 것을 확인하기 위해 다시 주변 RF 스펙트럼을 체크할 것이고, 그런 다음 TVWS 링크 3 안에서 특정된 국지적 자유 이차 채널들로 기존 802.11 채널들의 일부를 이동하도록 STA1 안의 MAC을 재구성할 것이다. 그것은 또한 STA1이 자신의 기존 네트워크 "B" 링크를 통해 클라이언트 장치 STA2로 명령을 보내게 하여 자신의 기존 802.11 채널들 중 일부의 TVWS 링크 3 내 특정된 국지적 자유 이차 채널들로의 해당 이동을 행하도록 한다.

공존 대역 안에 이용 가능한 자유 자원들이 없거나 그 수가 불충분한 경우, 예를 들어 도 8b의 단계 636에서 공존 관리자(CM)(102)는 네트워크 할당 그룹 내 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 공존 관리자들에 의해 알려진 바와 같이 공존 대역 안에서 할당되었으나 미사용된 자원들의 이용 가능성을 체크한다. 일례로서, 공존 관리자(102)는 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 다른 공존 관리자들(102")로부터 인터넷을 통해 공존 대역 안에서 할당은 되었으나 미사용된 자원들의 이용 가능성에 대한 알림들을 수신한다. 단계 638에서 할당되었으나 미사용된 적합하고 알려진 채널들이 존재하는 경우, 단계 640에서 공존 관리자(102)는 다른 공존 관리자(102")와 통신하여 공존 이행기(CE)(100)에 재할당되도록 화이트 스페이스 내 할당은 되었으나 미사용된 특정되고 알려진 채널들에 대해 협상한다. 공존 관리자(CM)(102)은 그런 다음 자신의 네트워크 "B" 링크 내 자신의 기존 802.11 채널들 중 일부를 공존 관리자(CM)(102)가 특정한 TVWS 대역 링크 3 안의 할당되었으나 미사용된 알려진 채널들로 재할당하라는 명령을 공존 이행기(CE)(100)로 보낸다. 공존 이행기(CE)(100)는 아무 기본 사용자 신호들도 나타나지 않았다는 것을 확인하기 위해 다시 주변 RF 스펙트럼을 체크할 것이고, 그런 다음 TVWS 링크 3 안에서 할당되었으나 미사용된 특정되고 알려진 채널들로 기존 802.11 채널들의 일부를 이동하도록 STA1 안의 MAC을 재구성할 것이다. 그것은 또한 STA1이 자신의 기존 네트워크 "B" 링크를 통해 클라이언트 장치 STA2로 명령을 보내게 하여 자신의 기존 802.11 채널들 중 일부의 TVWS 링크 3 내 할당되었으나 미사용된 특정되고 알려진 채널들로의 해당 이동을 행하도록 한다.

이용 가능한 자유 자원들(예를 들어 채널들)이 없거나 그 수가 충분치 않거나 네트워크 할당 그룹을 위한 공존 대역에서 할당은 되었으나 미사용된 알려진 자원들(예를 들어 채널들)이 충분치 않은 경우, 예를 들어 도 8b의 단계 642에서 공존 관리자(CM)(102)는 공존 이행기(100)가 알맞은 네트워크 할당 그룹 내 이웃 무선 네트워크들을 위한 공존 대역 안의 미사용된 자원들(예를 들어 채널들)의 할당을 분석한다. 공존 관리자(102)는 인터넷을 통해 동일한 네트워크 할당 그룹 내 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 공존 관리자들로 질의(query)를 보내 할당 및 환경에 대한 이때까지의 정보를 이미 가지고 있지 않은 경우 할당을 분석하도록 한다. 그런 다음 공존 관리자(102)는 동일한 네트워크 할당 그룹 내 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 공존 관리자들로부터 자원 상태 보고를 수신한다. 공존 관리자(102)는 제안된 자원 할당 변화에 대한 고존 이행기(100)의 적합성을 체크할 것이다. 제안된 재할당에 대해 공존 이행기(100)의 적합성을 판단하는 요인들에는 제안된 제공(donating) 네트워크 및 요청 네트워크의 상대적 QoS, 제공 네트워크 및 요청 네트워크의 트래픽의 상대적 우선순위 등이 포함된다. 단계 646에서 알맞은 새 자원들이 존재하는 경우, 단계 646에서 공존 관리자(102)는 다른 공존 관리자(102")와 통신하여 공존 이행기(CE)(100)에 재할당되도록 화이트 스페이스 내 사용되는 자원들의 재할당에 대해 협상한다. 공존 관리자(CM)(102)은 그런 다음 자신의 네트워크 "B" 링크 내 자신의 기존 802.11 채널들 중 일부를 공존 관리자(CM)(102)가 특정한 TVWS 대역 링크 3 안의 사용되는 자원들로 재할당하라는 명령을 공존 이행기(CE)(100)로 보낸다. 공존 관리자(CM)(102) 역시 화이트 스페이스 내 특정된 사용 자원들이 공존 이행기(CE)(100)로 재할당되었다는 업데이트를 기본 데이터베이스(104)로 보낼 수 있다. 공존 이행기(CE)(100)는 아무 기본 사용자 신호들도 나타나지 않았다는 것을 확인하기 위해 다시 주변 RF 스펙트럼을 체크할 것이고, 그런 다음 TVWS 링크 3 안에서 특정된 사용 자원들(채널들)로 기존 802.11 채널들의 일부를 이동하도록 STA1 안의 MAC을 재구성할 것이다. 그것은 또한 STA1이 자신의 기존 네트워크 "B" 링크를 통해 클라이언트 장치 STA2로 명령을 보내게 하여 자신의 기존 1 채널들 중 일부의 TVWS 링크 3 내 특정된 사용 자원들(채널들)로의 해당 이동을 행하도록 한다.

공존 이행기가 알맞은 네트워크 할당 그룹 내 이웃 네트워크들을 위한 공존 대역 내에 이용 가능 자원들이 불충분하고 재할당 가능한 사용 자원들이 불충분한 경우, 예를 들어 도 8b의 단계 642에서 공존 관리자(CM)(102)는 공존 이행기가 알맞은 네트워크 할당 그룹과 무관하게 모든 이웃 무선 네트워크들을 위한 공존 대역 내 사용 자원들의 할당으로 분석을 확장한다. 공존 관리자(102)는 인터넷을 통해 모든 네트워크 할당 그룹들 내 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 공존 관리자들로 질의(query)를 보내 할당 및 환경에 대한 이때까지의 정보를 이미 가지고 있지 않은 경우 할당을 분석하도록 한다. 그런 다음 공존 관리자(102)는 어떤 네트워크 할당 그룹 내 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 공존 관리자들(103)로부터 자원 상태 보고를 수신한다. 공존 관리자(102)는 제안된 자원 할당 변화에 대한 고존 이행기(100)의 적합성을 체크할 것이다. 제안된 재할당에 대해 공존 이행기(100)의 적합성을 판단하는 요인들에는 제안된 제공(donating) 네트워크 및 요청 네트워크의 상대적 QoS, 제공 네트워크 및 요청 네트워크의 트래픽의 상대적 우선순위, 간섭에 대한 상대적 민감도 등이 포함된다. 단계 646에서 어떤 네트워크 할당 그룹 내에 알맞은 새 자원들이 존재하는 경우, 단계 646에서 공존 관리자(102)는 다른 공존 관리자(103")와 통신하여 공존 이행기(CE)(100)에 재할당되도록 화이트 스페이스 내 사용되는 자원들의 재할당에 대해 협상한다. 공존 관리자(CM)(102)은 그런 다음 자신의 네트워크 "B" 링크 내 자신의 기존 802.11 채널들 중 일부를 공존 관리자(CM)(102)가 특정한 TVWS 대역 링크 3 안의 사용되는 자원들로 재할당하라는 명령을 공존 이행기(CE)(100)로 보낸다. 공존 관리자(CM)(102) 역시 화이트 스페이스 내 특정된 사용 자원들이 공존 이행기(CE)(100)로 재할당되었다는 업데이트를 기본 데이터베이스(104)로 보낼 수 있다. 공존 이행기(CE)(100)는 아무 기본 사용자 신호들도 나타나지 않았다는 것을 확인하기 위해 다시 주변 RF 스펙트럼을 체크할 것이고, 그런 다음 TVWS 링크 3 안에서 특정된 사용 자원들(채널들)로 기존 802.11 채널들의 일부를 이동하도록 STA1 안의 MAC을 재구성할 것이다. 그것은 또한 STA1이 자신의 기존 네트워크 "B" 링크를 통해 클라이언트 장치 STA2로 명령을 보내게 하여 자신의 기존 802.11 채널들 중 일부의 TVWS 링크 3 내 특정된 사용 자원들(채널들)로의 해당 이동을 행하도록 한다.

이웃 무선 네트워크들을 위한 공존 대역 내에 이용 가능 자원들이 없고 재할당가능한 이용 자원들이 없는 경우, 예를 들어 도 8b의 단계 648에서 공존 관리자(CM)(102)는 공존 이행기(100)로 자원 요청이 거부됨을 알린다.

도 8의 흐름도의 단계들은 중앙 프로세싱 유닛(CPU)에 의해 실행될 때 본 발명의 예시적 실시예의 기능을 실행하는 WLAN 액세스 포인트 STA1 및 공존 관리자(102)의 RAM 및/또는 ROM 메모리에 저장되는 컴퓨터 코드 명령어들을 나타낸다. 그 단계들은 보여진 것과 다른 순서로 수행될 수 있으며 개별 단계들은 결합되거나 구성 단계들로 분리될 수 있다.

공존 이행기는 현재의 대역폭이나 가능한 공존 방법을 이용한 현재의 할당이 수요를 만족하지 못할 때 자신의 공존 관리자에게 자원 요청을 보낸다. 공존 관리자는 자원 할당 변화에 대한 적합성을 체크할 것이다.

네트워크 할당 그룹(NAG)은 통상적으로 모든 이웃 네트워크들의 부분 집합인 이웃 네트워크들의 그룹이다. NAG 내에서 네트워크들은 통상적으로, 예를 들어 특성들의 공통 집합일 수 있는 어떤 공통 분모를 갖는다.

어떤 대안에 의해 수행되는 분석은 스펙트럼 맵들 및 각각의 네트워크의 현재의 할당들, 각각의 네트워크의 네트워크 파라미터들 및 각각의 네트워크의 기능들에 기반한다.

이차 네트워크들 간 통신은 유선 백본을 통해 직접적으로 공중파를 통하거나 간접방식으로 수행될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 요청 처리 시의 동작 단계들의 예시적 흐름도(900)로서, 다음과 같은 예시적 단계들을 가진다:

단계 902: 네트워크 할당 그룹의 무선 네트워크 내 제어 노드나 공존 이행기로부터의 자원 요청에 응하여 네트워크 제어기나 공존 관리자에 의해 무선 네트워크 공존 대역 내 적어도 하나의 이용 가능한 자유 자원을 검색;

단계 904: 공존 대역 안에 이용 가능한 자유 자원들이 없는 경우, 공존 관리자에 의해 네트워크 할당 그룹 내 이웃 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 공존 관리자들에 의해 알려진 바와 같이 공존 대역 안에서 할당되었으나 미사용된 자원들의 이용 가능성에 대해 체크;

단계 906: 공존 대역의 네트워크 할당 그룹 내에 할당은 되었으나 미사용되는 자원들이 충분치 않고 자유 자원들이 불충분한 경우, 공존 관리자에 의해 공존 이행기가 적합한 네트워크 할당 그룹 내 이웃 무선 네트워크들을 위한 공존 대역 내 사용 자원들의 할당을 분석;

단계 908: 공존 이행기가 알맞은 네트워크 할당 그룹 내 이웃 네트워크들을 위한 공존 대역 내에 자유 자원들이 불충분하고 재할당 가능한 사용 자원들이 충분치 않은 경우, 공존 관리자에 의해 공존 이행기가 알맞은 네트워크 할당 그룹과 무관하게 모든 이웃 무선 네트워크들을 위한 공존 대역 내 사용 자원들의 할당으로 분석을 확장;

단계 910: 공존 이행기가 적합한 이웃 무선 네트워크들을 위한 공존 대역 내에 자유 자원들이 없고 재할당가능한 사용 자원들이 충분치 않은 경우, 공존 관리자에 의해 자원 요청이 거부된다는 것을 공존 이행기로 알림.

도 9의 흐름도(900)의 단계들은 중앙 프로세싱 유닛(CPU)에 의해 실행될 때 본 발명의 예시적 실시예의 기능을 실행하는 WLA 액세스 포인트 STA1 및 공존 관리자(102)의 RAM 및/또는 ROM 메모리에 저장되는 컴퓨터 코드 명령어들을 나타낸다. 그 단계들은 보여진 것과 다른 순서로 수행될 수 있으며 개별 단계들은 결합되거나 구성 단계들로 분리될 수 있다.

공존값 ( CoexistenceValue )

공존값(CV)이 관련된 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 기본구조가 도 7a, 7b 및 7c와 도 8a 및 8b에서 보여질 수 있다. 특히, CV는 도 7c에서 보다 상세히 보여지는 블록 "환경 변화 및 할당 분석"(642) 및 이하의 결정 블록(644)에서 사용된다. 공존값(CV)이라는 용어는 이차 네트워크들 간 공정한 자원 공유를 위한 능력을 제공하기 위해 정의된다. 그것은 이차 네트워크들이 이용 가능한 스펙트럼 자원들에 대한 네트워크의 적합성 레벨을 특징짓는 파라미터 값의 표현이다. 그 파라미터 값은 관련 무선 네트워크의 하나 이상의 파라미터들로부터 산출된다. 그 파라미터는 공존값(CV)이라 불릴 수 있다. 이 값은 자원 공유 산출 시 메트릭으로서 사용될 수 있다. CV가 어떤 이유로 사용되지 않는 경우 그것은 동일한 알고리즘의 용도를 가능하게 하는 각각의 네트워크에 대해 표준 값(가령 1)으로 대체될 수 있다.

자원 할당 시 공존값의 예시적 용도

본 발명의 예시적 실시예에서, 제어 노드나 공존 이행기(CE)는 자신의 네트워크의 소정 파라미터들로부터 공존값(CV)을 산출한다. 산출 방법은 나중에 제시된다. CE는 자신의 CM으로 이 값을 전송하고 자신의 CM은 다시 CM들에게 이웃 네트워크들을 알려준다. 국지적으로 산출된 공존값 CV는 이웃 네트워크들의 공존값들 CV1, CV2, CV3과 비교된다. CV를 공유하는 것은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 요청(RR)과 독립된 프로세스이다. 그것은 RR에 의해 개시되는 가능한 자원 할당 프로세스로의 스펙트럼 맵 및 각각의 네트워크의 기능들과 같은 입력 항목들 중 하나일 수 있다. RR은 네트워크가 필요로 하는 자원이다. 일 실시예에 따라, RR은 정규화된 T*BW 곱일 수 있으며, 여기서 T는 0과 1 사이에 있을 수 있고(==노 타임, 1=풀 타임) BW는 채널의 공칭 대역폭(미국 TVWS에서 한 TV 채널:BW=1, 채널의 절반:BW=1/2 등)과 관련된다. CE가 자신의 CM으로 자원 요청(RR)을 보낸 후, CM은 자신의 네트워크의 CV 및 이웃 네트워크들의 CV들로부터 도 7a, 7b 및 7c, 그리고 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이 자신이 요청한 자원들을 얻기 위해 네트워크의 적합성을 평가할 수 있다. 이 네트워크들의 그룹을 이 정황에서 할당 링이라 부른다. 자원 할당 프로세스에서 이들 모든 CV들이 이용 가능한 자원들로 정규화된다. 이용 가능한 자원들은 요청 네트워크 및 그 이웃들(=할당 링)의 스펙트럼 맵들로부터 추정될 수 있다. 이용 가능한 자원들은 할당 링에 의해 사용될 수 있는 자원들이며, 즉 할당 링의 일부가 아닌 일차 사용자들이나 이차 사용자들에 의해 한정되지 않는다. 이용 가능한 자원들은 T*BW 곱일 수 있으며, 여기서 BW(대역폭)은 채널 이용 가능성이고 T는 이용 가능한 시간 점유이다. 요청 네트워크의 정규화된 CV는 이 네트워크가 공정 기반으로 이용 가능한 T*BW라고 해석될 수 있다. 이 값이 최소한 요청된 T*BW에 의해 합해진 현재의 T*BW 만큼 크다면, 요청 네트워크는 요청된 자원들에 대해 적합하다. 적합성은 최종 결과에 영향을 가지는 서로에 대한 네트워크들의 상대적 위치들과 같은 다른 파라미터들 역시 참작해야 한다.

상기 예시적 내용은 CV의 간략화된 용도이다. 그것이 사용되는 경우의 환경은 서로에 대해 임의의 방식으로 위치된 다양한 이차 및 일차 네트워크들을 포함할 수 있다. 미국 TVWS에서 기본 네트워크들은 보호되고 이차 네트워크들은 그들을 간섭하는 것이 허용되지 않는다. 이차 네트워크들은 이용 가능한 대역의 보다 나은 사용을 가능하게 하기 위해 자신들의 공존을 협의할 수 있다. 자원 할당 시 입력으로서 사용되는 정보는 예를 들어 스펙트럼 맵, 네트워크의 기능들 및 그 자신 및 이웃 네트워크들의 CV들을 포함할 수 있다. 네트워크가 더 많은 자원들을 필요로 할 때, 그것의 CE는 관련 CM으로 RR을 보내고, 그러면 관련 CM은 그 상황을 분석하고 그런 다음 도 7a, 7b 및 7c와 도 8a 및 8b에 도시된 예시적 시나리오에 따라 동작할 수 있다. 요청 네트워크의 CM은 할당 링을 형성할 것이고 결정을 내리는 주체가 될 것이다.

본 발명의 한 예시적 실시예에 따른 공존값 및 그 기본 용도를 요약하면 다음과 같다:

● 각각의 네트워크는 정의된 파라미터들에 기반하여 자신의 공존값을 생성하고 그에 따른 CV는 절대 값이다

● 더 많은 자원들을 필요로 하는 네트워크의 CM은 그것의 실제 이웃들인 다른 네트워크들로부터 할당 링을 형성한다

● CM은 이용 가능한 스펙트럼 자원들을 평가한다

● CM은 링의 모든 CV들을 이용 가능한 스펙트럼 자원들에 대해 정규화한다.

정규화된 CV들은 최종 자원 할당이 할당 링 안의 CV들에 기반하여 요청된 자원들에 대한 요청 네트워크의 적합성의 원리를 가능한 밀접하게 따르는 것과 같은 방식으로 할당 분석을 통해 사용된다. 요청 네트워크에 대한 자원 할당 프로세스의 결과가 요청된 자원들을 허용하면, 네트워크는 이들에 대해 적합하며, 그렇지 않은 경우는 적합하지 않다.

공존값의 예시적 산출

공존값(CV)의 목적은 가령 평균이 각각의 노드, 네트워크(개별이 아닌) 레벨에서만 상황을 볼 때 자원들에 대한 동일한 능독적 기회에 속할 수 있는 요소들을 참작하는 것이다. 이 경우 네트워크 내 노드들의 수가 CV를 산출할 때 사용될 것이다. 그것이 내부적으로 자원들을 어떻게 공유할 것인지에 대한 것은 네트워크에 달려 있다. CV는 예를 들어 만일 그것이 다른 네트워크들이 제공하고 그에 따라 그들을 도울 수 있는 것보다 더 중요한 정보를 로컬 커뮤니티로 제공하고 있는 경우 네트워크로 더 많은 자원들을 줄 수 있을 것 같은 다른 파라미터들을 참작할 수도 있다.

CV의 일부일 수 있는 파라미터들(또한 정부 정의에 따라 좌우됨)은 다음과 같다

1. 네트워크 내 노드들의 수

2. 할당: 할당의 채널 활용(현재까지의 가까운 이력 + 가능한 요청) 또는 실제 할당 용도

a. 예정된 네트워크에 대한 완전 활용의 정의: 연구 중인 네트워크로의 모든 할당 자원들이 사용되는 것이거나 사용된 자원들 + 이용 가능하다고 알려진 자원들이 현재 (동일 채널 내 다른 네트워크들에 대해 주로 관리되는) 완전 할당과 같은 경우

b. 혼잡 기반 네트워크에 대한 완전 활용의 정의: 채널이 "완전히" 차 있는 경우(전송 큐 버퍼가 가까운 과거의 시간 T 중에 비어 있음) 또는 자유 시간 네트워크가 자신의 시간 할당을 모두 사용하고 있지 않을 때 초과 자원들을 알리는 경우(다른 채널들의 네트워크들에 기반하는 다른 혼잡에 대해서만 관리됨)

3. 공존 지원

4. 우선순위

네트워크 내 노드들의 수

네트워크 내 노드들의 수는 자원 수요의 가능성을 나타낸다. 노드들의 수에 대한 함수인 가중화 원리들은 오직 하나의 노드가 필요한 노드 트래픽이 오직 "유지" 트래픽임을 의미하는 경우와 같은 원리들을 따라야 한다. 따라서 그 가중화는 다른 노드의 수들과 비교하여 낮거나 아주 낮아야 한다. 다른 노드의 수들은 이하에 설명되는 바와 같이 다른 대안들을 이용하여 가중화될 수 있다. 각각의 노드를 참작한 선형 노드 또는 노드들의 그룹들의 선형 커브와 같은 원리들이 있을 수 있다. 다른 접근 방식은 더 많은 노드들이 존재할수록 총 네트워크 안에서의 자원 수요가 더 편평하다는 것일 수 있다. 여기서 가중화는 어떤 네트워크 내 노드들의 보다 큰 그룹보다 노드 당 평균적으로 그 네트워크 내 보다 작은 양의 노드들 중 약간 더 많은 것을 가중화시킴으로써 이를 참작할 수 있다. 기준은 가중화에 대한 상한이 존재한다는 것일 수 있다: 소정 양의 노드들 다음에 가중화는 더 이상 증가하지 않는다. 가중화 이슈들의 효과가 시뮬레이션될 수 있으며 접속 설정 오류들 및 일반적으로 공정한 방식의 용량에 대한 그들의 영향을 체크할 수 있다. 노드라는 용어 및 그것이 어떻게 산출되는지가 이하에 설명된다.

할당

이 주제는 현재의 할당(가까운 이력의 할당)의 감소된 사용이나 현재의 자원 사용을 체크함으로써 두 방식으로 접근될 수 있다. 어떤 방식이든, 할당의 채널 활용은 네트워크 내 노드들의 수와 관련하여 다른 방향으로 공존값을 푸쉬한다. 네트워크는 부분적으로 자신의 사이즈(노드들의 수)에 기반하여 자원들의 소정 양을 가진다. 그러나 그것이 할당된 자원들을 사용하지 않으면 이 파라미터는 부분적으로 자신의 공존값을 감소시킨다. 이 파라미터를 정의하는 데 있어서의 문제는 그 이력을 얼마나 오래 참작하고 완전히 새로운 네트워크에 대해 어떤 값인가이다. 이에 대한 답 역시 시뮬레이션 문제가 될 수 있다.

공존 지원

다음 파라미터는 네트워크의 공존 지원이다. 그것은 일부 이차 네트워크들이 동작할 다른 네트워크들에 (보다) 좌우된다는 것일 수 있다. 이제 동작 중인 다른 네트워크들을 도울 네트워크 역시 그로부터 어떤 이익을 얻게 되는 공정함이 있게 된다. 이것은 이차 용도가 허용되고 정의자가 이차 동작에 대한 규칙을 어떻게 설정하는지에 따라 매우 크게 달려있을 수 있는 대역에 대한 일반 파라미터이다. 무 공존 지원(미국 TVWS 내 현재의 정의 하에서는 가능하지 않음), 오직 스펙트럼 감지 공존 지원, 오직 (기본) 데이터 베이스 액세스(미국 TVWS 내 현재의 정의 하에서는 가능하지 않음) 및 스펙트럼 감지 및 데이터 베이스 액세스 둘 모두와 같이 이 파라미터에 대한 몇몇 가능한 항목들이 식별되었다.

우선순위

우선순위 역시 하나의 파라미터일 수 있다. 네트워크 레벨 파라미터로서 이것은 어려울 수 있는데 이는 네트워크 안에서 서로 다른 우선 순위의 사용자들, 단말들 및 접속들이 있기 때문이다. 다른 각도는 네트워크들 간에 다른 우선순위들이 있거나 공간을 가져야 하는 소정 전송(권한)이 있을 수 있다는 것일 수 있다. 우선순위에 대한 또 다른 접근법은 네트워크 소유자가 스펙트럼에 대해 비용을 지불한 경우, 그것은 자신의 CV의 값에 적용되는 크레딧을 얻거나 네트워크 상태에 어떤 제한(일반 CV 기반 스케줄링 제한)을 얻을 수 있다는 것이다.

파라미터들에 대한 번호매김 및 그들이 산출되는 예

이하의 넘버들 및 그룹화는 단지 예이다. 최종의 것들은 시뮬레이션을 통해 검증되어야 할 것이다.

1) 노드들의 수 F1(N 포화 후 2 및 N 사이의 선형 라인일 수도 있음)

a. Nbr=l: coefF1= 1

b. Nbr=2-4: coefF1= 5

c. Nbr=5-10: coefF1= 10

d. Nbr>10: coefF1= 20

노드들의 수 개념은 이하에 제시된 슬라이딩 균 접근법에 기반하여 평가될 수 있다. 이 접근법의 목적은 노드들의 수의 빠른 변화의 균형을 맞추고(특히 아래 방향으로) 증가하는 노드의 수에 대해 충분히 빠르게 응답하는 데 있다. 두 개의 슬라이딩 윈도우들이 있으며, 여기서 보다 긴 타임 윈도우는 T1의 길이(가령, 하루)를 가지고 보다 짧은 것은 T2의 길이(역학을 제어함, 가령 10분)를 가진다. 보다 긴 슬라이딩 윈도우는 N1 슬롯들(가령, 24)로 분할되고 보다 짧은 것은 N2 슬롯들(가령 2)로 분할된다. 각각의 슬롯은 그 슬롯 주기 중 가장 높은 노드의 수를 나타낸다. 두 슬라이딩 윈도우로부터 가장 높은 값(c1 및 c2)이 이하의 식에 따라 노드의 수 카운트로 참작된다:

노드 카운트 Nbr = (a*c1+b*c2)/(a+b)

값 a 및 b는 가중화 팩터들이다. 양호한 추정은 이들 모두가 1이 되는 것일 수 있다. 산출된 값은 다음으로 높은 정수로 반올림된다(Nbr이 정수가 아닌 경우 다른 반올림 방식들 역시 존재한다).

2) 채널 활용 값 F2(이들은 추적할 자신의 일반 구조 및 총체적 혼잡 기반 환경에서와 같은 자원들을 얻기 위한 주변환경에 기반하여 표준별로 명료히 해야 한다)

채널 활용의 이력 추정은 가까운 과거 이력 중 소정 시간의 피크나 평균에 기반할 수 있다. 제안된 해법은 시간 T2 안의 가장 최근 풀 슬롯 및 현재의 불완전 슬롯(이전 노드 카운트 계산 참조. 그 목적은 이들 둘이 동일하다는데 있다). 도 10은 이제 CV 산출에 사용될 값 F2을 정의한다. 예로서 활용 값은 채널 활용이 u1(가령, 0.3)을 초과할 때까지 상수 v1(가령 0.4)이다. 그런 다음 그것은 채널 활용들 u1 및 u2(가령 0.8) 사이에서 활용 값 1로 선형으로 상승할 것이다. 그런 다음 활용 값은 상수 1이다.

채널 활용 값의 의미는 노드 카운트에 기반한 것으로부터 이탈하는 자원들의 실제 사용(또는 특히 할당된 자원들의 감소된 사용)에 보다 잘 맞춘다는 데 있다. 이것은 자원들을 알려야 하는 필요성을 낮추고, 자원들이 실제 사용되는 경우 주로 노드 카운트에 기반하여 자원들을 계속 유지시킬 것이다.

3) 공존 지원 F3:

네트워크가 자체적으로 환경에 대한 특정 필수 정보를 얻기 위한 어떤 수단도 가지고 있지 않으면, 그것은 동작하도록 허용되지 않는다. 그러나, 다른 네트워크들이 그 동작을 보장할 수 있으면, 이런 종류의 네트워크는 동작할 수 있다(현재의 FCC 개설에서는 가능하지 않고 미래의 어떤 이차 대역). 단지 예를 위한 값들은 다음과 같을 수 있다:

a. 무 공존 지원: 0.1

b. 스펙트럼 감지: 0.4

c. (기본) 데이터 베이스 액세스: 0.6

d. b+c: 1

4) 우선순위 F4

네트워크는 네트워크 상태의 제한을 얻을 수 있고 CV을 무효로 할 수 있다. 제한하는 네트워크는 이차 네트워크들에 의해 방해되는 것이 허용되지 않는 현재의 네트워크이다. 예를 들어 어떤 스펙트럼 자원들을 임대함으로써 우선순위 상태를 얻기 위한 이차 네트워크에 대한 수단이 있을 수 있다. 이것은 현재 미국 TVWS에서는 가능하지 않으나 장차 유사한 유형의 환경들에 사용될 수 있다. 여전히 이런 유형의 네트워크는 예를 들어 자신의 스펙트럼 맵 및 자신의 파라미터들의 정보를 송신으로써 자신의 실제 이웃들과의 통신에 참여한다.

미국 TVWS에 우선순위 정보를 적용하는 예시적인 실시예가 CE가 자신의 CM으로부터 우선순위를 얻을 수 있다는 것이다. 이것은 자원 공유를 수행하는 CM이 CV에 기반하여 자신의 다른 CE들이 가지는 권리들을 무시할 수 있고 우선화된 CE에 대해 자원들의 "보장된" 공유를 유지할 수 있다. 그러나 우선순위는 CM간 레벨에서의 공정한 공유 산출에 영향을 미쳐서는 안된다. 예를 들어 도 11에서 이웃하는 CM2가 우선화된 CE1a를 가지는 CM1에 대해 자원 공유를 행하는 경우, 두 가지 옵션들이 존재한다: 1) CM2가 자신의 자원 공유 시 이미 우선순위를 참작할 수 있거나(CM1이 우선순위 정보를 CM2로 전송할 것을 요구) 2) CM2가 우선순위를 참작하지 않지만 CM1이 (가능한 경우) CM1에 의해 주어진 공유를 수정할 수 있다.

이 예시적 실시예는 CM이 오퍼레이터들을 위한 기본 도구라는 가정에 기반한다. 우선순위의 효과는 따라서 CM 내부 수준에서 유지된다. 따라서 우선순위는 CM 간 자원 공유에 영향을 미쳐서는 안된다. 실제로 이러한(그리고 미인가 이차 사용의 성격) 보장의 성공은 환경에 달려있다.

예시적 공존값 포맷

공존값의 예시적 산출은 아래의 공식에 따라 수행된다:

CV=F1*F2*F3*F4

최종 CV는 고려 중인 대역 및 국가의 정의 및 합의된 원리들에 따라 좌우되는 F1, F2, F3 및 F4의 어떤 조합일 수 있다. 파라미터들을 파라미터 스케일을 이용하여 결합할 때 선택되는 방법은 CV의 총 스케일 및 최종 값 내 각각의 파라미터의 중요도에 영향을 미칠 수 있다. 보다 많은 자원들에 대한 수요에 기반하여 자원 요청이 개시될 때, 개시 네트워크는 자신의 CV 및 새로운 것에 의해 U+U(new)으로서 합해지는 현재의 할당을 산출하며, 여기서 U=dT*dB이고 U(new)=dT(new)*dB(new)이고 네트워크 CV 공식에 대한 이전의 할당이 없는 경우 F2=f3=1이다.

본 발명의 예시적 실시예는 이종 네트워크들 간 공정한 방식으로 이용 가능한 스펙트럼 자원들의 공유를 가능하게 한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 TV 밴드 화이트 스페이스에서 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 지원하기 위한 제어 노드나 공존 이행기(100)의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다. 도 12의 흐름도(1100)의 단계들은 중앙 프로세싱 유닛(CPU)에 의해 실행될 때 본 발명의 예시적 실시예의 기능을 실행하는 WLA 액세스 포인트 STA1 및 공존 이행기(100)의 RAM 및/또는 ROM 메모리에 저장되는 컴퓨터 코드 명령어들을 나타낸다. 그 단계들은 보여진 것과 다른 순서로 수행될 수 있으며 개별 단계들은 결합되거나 구성 단계들로 분리될 수 있다.

단계 1102: 무선 네트워크의 파라미터들로부터 공존값을 산출;

단계 1104: 무선 네트워크의 공존값을 네트워크를 관리하는 네트워크 제어기나 공존 관리자로 제공;

단계 1105: 무선 네트워크의 무선 주파수 스펙트럼 환경 정보를 네트워크를 관리하는 공존 관리자로 제공;

이하의 단계들 1106 및 1108은 이전의 단계들 1102, 1104 및 1105과 독립적이다.

단계 1106: 무선 네트워크의 자원 수요들에 기반하여 무선 네트워크 공존 대역 내 추가 자원들에 대한 자원 요청을 형성;

단계 1108: 자원 요청을 공존 관리자로 송신;

단계 1110: 요청 네트워크 및 자신의 이웃들의 공존값 및 이용 가능한 자원들에 기반하여 공존 관리자로부터 자원 요청에 대한 응답을 수신.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 TV 밴드 화이트 스페이스에서 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 지원하기 위한 네트워크 제어기나 공존 관리자(102)의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다. 도 13의 흐름도(1200)의 단계들은 중앙 프로세싱 유닛(CPU)에 의해 실행될 때 본 발명의 예시적 실시예의 기능을 실행하는 WLAN 액세스 포인트 STA1 및 공존 관리자(102)의 RAM 및/또는 ROM 메모리에 저장되는 컴퓨터 코드 명령어들을 나타낸다. 그 단계들은 보여진 것과 다른 순서로 수행될 수 있으며 개별 단계들은 결합되거나 구성 단계들로 분리될 수 있다.

단계 1202: 무선 네트워크를 관리하는 제어 노드나 공존 이행기로부터, 무선 네트워크의 무선 주파수 환경 스펙트럼을 수신하고 무선 네트워크의 파라미터들에 기반한 공존값을 수신;

단계 1204: 공존값 및 무선 주파수 환경 스펙트럼을 이웃 네트워크들을 관리하는 공존 관리자들로 전송;

이하의 단계 1206는 이전의 단계들 1202 및 1204과 독립적이다.

단계 1206: 공존값 및 무선 주파수 환경 스펙트럼을 이웃 네트워크들을 관리하는 공존 관리자들로부터 수신;

이하의 단계 1208은 이전의 단계들 1202, 1204 및 1206과 독립적이다.

단계 1208: 무선 네트워크의 자원 수요들에 기반하여 무선 네트워크 공존 대역 내 추가 자원들에 대한 자원 요청을 공존 이행기로부터 수신;

단계 1210: 공존값을 이웃 네트워크들의 다른 공존값들과 비교한 결과에 기반하고 이용 가능한 자원들에 기반하여 공존 이행기로부터 자원 요청에 대한 할당 응답을 생성;

단계 1212: 자원 할당 응답을 공존 이행기로 전송.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 TV 밴드 화이트 스페이스에서 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 지원하기 위한 네트워크 제어기나 공존 관리자(102)의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다. 도 14의 흐름도(1400)의 단계들은 중앙 프로세싱 유닛(CPU)에 의해 실행될 때 본 발명의 예시적 실시예의 기능을 실행하는 WLAN 액세스 포인트 STA1 및 공존 관리자(102)의 RAM 및/또는 ROM 메모리에 저장되는 컴퓨터 코드 명령어들을 나타낸다. 그 단계들은 보여진 것과 다른 순서로 수행될 수 있으며 개별 단계들은 결합되거나 구성 단계들로 분리될 수 있다.

단계 1402: 무선 네트워크와 관련된 공존값을 수신

단계 1404: 무선 네트워크의 무선 주파수 스펙트럼 환경 정보를 수신

단계 1406: 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들의 공존값들 및 다른 무선 주파수 스펙트럼 환경 정보를 수신;

단계 1408: 무선 네트워크를 위한 자원 요청을 수신

단계 1410: 적어도 수신된 공존값들 및 수신된 무선 주파수 스펙트럼 환경 정보에 기반하여 자원 할당을 생성;

단계 1412: 생성된 자원 할당의 적어도 일부를 무선 네트워크로 전송.

본 발명의 예시적 실시예는 무선 네트워크와 관련된 공존값을 이웃하는 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 네트워크 제어기들과 공유하는 단계를 더 구비하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 무선 네트워크의 수신된 무선 주파수 스펙트럼 환경 정보, 무선 네트워크의 과거 무선 주파수 스펙트럼 환경 정보, 및 데이터베이스로부터 액세스된 무선 주파수 스펙트럼 환경 정보에 기반하여 스펙트럼 맵을 구축하는 단계:

무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 네트워크 제어기들과 스펙트럼 맵을 공유하는 단계를 더 구비하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 네트워크 제어기들로부터 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들의 공존값들 및 다른 무선 주파수 스펙트럼 환경 정보를 수신하는 단계를 더 구비하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 생성된 자원 할당의 적어도 일부를 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 네트워크 제어기들로 전송하는 단계를 더 구비하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 무선 네트워크의 네트워크 기능 정보를 수신하고 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 네트워크 제어기들과 그 네트워크 기능 정보를 공유하는 단계;

무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들을 관리하는 하나 이상의 네트워크 제어기들로부터 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들의 네트워크 기능 정보를 수신하는 단계;

무선 네트워크의 공존값을 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들의 공존값들과 비교하고, 무선 네트워크의 네트워크 기능 정보를 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들의 네트워크 기능 정보와 비교하는 단계;

무선 네트워크의 공존값과 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들의 공존값들의 비교 결과, 무선 네트워크의 네트워크 기능 정보와 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들의 기능 정보의 비교 결과, 및 수신된 무선 주파수 스펙트럼 환경 정보에 기반하여 자원 할당을 생성하는 단계를 더 구비하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 상기 무선 네트워크의 공존값이 무선 네트워크 내 여러 노드들 중 적어도 하나, 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 사용률, 다른 무선 네트워크들의 동작을 돕기 위한 무선 네트워크에 의한 공존 지원 및 무선 네트워크의 우선순위에 기반하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 이용 가능한 통신 자원들에 대해 무선 네트워크의 수신된 공존값 및 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들의 수신된 공존값들을 정규화하는 단계를 더 구비하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 무선 네트워크에 이웃하는 무선 네트워크들을 관리하는 네트워크 제어기들과 관련된 정보를 유지하는 단계를 더 구비하는 방법을 포함한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 TV 밴드 화이트 스페이스에서 공존을 가능하게 하도록 이종 무선 네트워크들 간 공정 기반 무선 자원 공유를 위한 공존값들을 지원하기 위한 제어 노드나 공존 이행기(100)의 동작 단계들의 예시적 흐름도이다. 도 15의 흐름도(1500)의 단계들은 중앙 프로세싱 유닛(CPU)에 의해 실행될 때 본 발명의 예시적 실시예의 기능을 실행하는 WLAN 액세스 포인트 STA1 및 공존 이행기(100)의 RAM 및/또는 ROM 메모리에 저장되는 컴퓨터 코드 명령어들을 나타낸다. 그 단계들은 보여진 것과 다른 순서로 수행될 수 있으며 개별 단계들은 결합되거나 구성 단계들로 분리될 수 있다.

단계 1502: 노드의 수, 상기 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 사용률, 다른 네트워크들의 동작을 돕기 위한 상기 무선 네트워크에 의한 공존 지원, 및/또는 상기 무선 네트워크의 우선순위를 포함하는 무선 네트워크와 연관된 파라미터들에 기반하여 상기 무선 네트워크에 대한 공존값을 결정하되, 상기 공존값은 이차 네트워크들이 이용 가능한 무선 스펙트럼 자원들에 대한 상기 무선 네트워크의 적격성을 정의하는 단계; 및

단계 1504: 상기 결정된 무선 네트워크의 공존값을 관련 네트워크 제어기로 전송하는 단계.

본 발명의 예시적 실시예는 상기 공존값이 이용 가능한 통신 자원들에 대해 정규화되는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 상기 무선 네트워크의 공존값이 네트워크 내 여러 노드들에 대한 상한에 따라 가중화화되는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 자신의 현재의 자원 할당보다 적은 것을 이용하는 무선 네트워크가 감소된 공존값에 기인하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 자신의 요청된 자원 할당보다 적은 것을 이용하는 것으로 추정된 무선 네트워크가 감소된 공존값에 기인하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 공존하는 다른 네트워크의 동작을 지원하는 무선 네트워크가 증가된 공존값에 기인하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 공존하는 다른 네트워크에 대한 스펙트럼 감지를 지원하는 무선 네트워크가 증가된 공존값에 기인하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 공존하는 다른 네트워크에 대한 데이터베이스 액세스를 지원하는 무선 네트워크가 증가된 공존값에 기인하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 공존하는 다른 네트워크에 의해 사용되는 스펙트럼에 대해 비용을 지불한 개체에 의해 소유되는 무선 네트워크가 증가된 공존값에 기인하는 방법을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예는 무선 네트워크의 노드들이 선형 곡선에 따라 가중화되는 방법을 포함한다.

여기에 제공되는 설명을 이용할 때 실시예들은 프로그래밍 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합을 도출하기 위한 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기법들에 의해 장치, 프로세스, 또는 제조품으로서 구현될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 가진 그에 따른 어떤 프로그램(들)이 상주 메모리 소자, 스마트 카드 또는 다른 착탈 가능 메모리 소자, 또는 전송 장치들과 같은 하나 이상의 컴퓨터 이용 가능 매체 상에 수록됨으로써 실시예들에 따른 컴퓨터 프로그램 제품 또는 제조품을 만들 수 있다. 이와 같이 이 명세서에서 사용되는 것과 같은 "제조품(article of manufacture)" 및 "컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)"이라는 용어들은 그러한 프로그램을 전송하는 어떤 컴퓨터 이용 가능 매체나 어떤 전송 매체 상에 영구적으로나 임시로 존재하는 컴퓨터 프로그램을 포괄하도록 의도된다.

위에서 나타낸 바와 같이, 메모리/저장 소자들은 디스크, 광 디스크, 스마트 카드 같은 착탈 가능 메모리 소자, SIM, WIM, RAM, ROM, PROM 등과 같은 반도체 메모리들을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 전송 매체들은 무선 통신 네트워크, 인터넷, 인트라넷, 전화/모뎀 기반 네트워크 통신, 유선/케이블 통신 네트워크, 위성 통신, 및 다른 고정형 또는 이동형 네트워크 시스템/통신 링크들을 통한 전송을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.

특정한 예시적 실시예들이 개시되었지만, 당업자는 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않으면서 그러한 특정한 예시적 실시예들에 대한 변경을 할 수 있다는 점을 이해할 것이다.

Claims (19)

1. 무선 네트워크 내의 노드의 수, 상기 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 사용률, 및 상기 무선 네트워크의 우선순위 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 무선 네트워크와 연관된 파라미터에 기반하여 상기 무선 네트워크에 대한 공존값―상기 공존값은 이차 네트워크가 이용 가능한 무선 스펙트럼 자원에 대한 상기 무선 네트워크의 적격성을 특징지음―을 결정하는 단계와,
   상기 무선 네트워크의 상기 결정된 공존값을 관련 네트워크 제어기로 전송하는 단계를 포함하되,
   자신의 현재 자원 할당보다 적은 것을 이용하는 무선 네트워크는 감소된 공존값에 기인하는
   방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 무선 네트워크의 상기 공존값은 상기 네트워크 내 노드의 수에 대한 상한(an upper limit)에 따라 가중화되는
   방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   자신의 요청된 자원 할당보다 적은 것을 이용하는 것으로 추정되는 무선 네트워크는 감소된 공존값에 기인하는
   방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   공존하는 다른 네트워크의 동작을 지원하는 무선 네트워크는 증가된 공존값에 기인하는
   방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   공존하는 다른 네트워크에 대한 스펙트럼 감지를 지원하는 무선 네트워크는 증가된 공존값에 기인하는
   방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   공존하는 다른 네트워크에 대한 데이터베이스 액세스를 지원하는 무선 네트워크는 증가된 공존값에 기인하는
   방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   공존하는 다른 네트워크에 의해 사용되는 스펙트럼에 대해 비용을 지불하는 개체에 의해 소유되는 무선 네트워크는 증가된 공존값에 기인하는
   방법.
   
9. 적어도 하나의 프로세서, 및
   컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 메모리를 포함하되,
   상기 적어도 하나의 메모리 및 상기 컴퓨터 프로그램 코드는 상기 적어도 하나의 프로세서를 사용해서 장치로 하여금, 적어도
   무선 네트워크 내의 노드의 수, 상기 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 사용률, 및 상기 무선 네트워크의 우선순위 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 무선 네트워크와 연관된 파라미터에 기반하여 상기 무선 네트워크에 대한 공존값―상기 공존값은 이차 네트워크가 이용 가능한 무선 스펙트럼 자원에 대한 상기 무선 네트워크의 적격성을 특징지음―을 결정하고,
   상기 무선 네트워크의 상기 결정된 공존값을 관련 네트워크 제어기로 전송하도록 하고,
   자신의 현재 자원 할당보다 적은 것을 이용하는 무선 네트워크는 감소된 공존값에 기인하는
   장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 무선 네트워크의 상기 공존값은 상기 네트워크 내 노드의 수에 대한 상한에 따라 가중화되는
    장치.
    
11. 삭제
12. 제9항에 있어서,
    자신의 요청된 자원 할당보다 적은 것을 이용하는 것으로 추정되는 무선 네트워크는 감소된 공존값에 기인하는
    장치.
    
13. 제9항에 있어서,
    공존하는 다른 네트워크의 동작을 지원하는 무선 네트워크는 증가된 공존값에 기인하는
    장치.
    
14. 제9항에 있어서,
    공존하는 다른 네트워크에 대한 스펙트럼 감지를 지원하는 무선 네트워크는 증가된 공존값에 기인하는
    장치.
    
15. 제9항에 있어서,
    공존하는 다른 네트워크에 대한 데이터베이스 액세스를 지원하는 무선 네트워크는 증가된 공존값에 기인하는
    장치.
    
16. 제9항에 있어서,
    공존하는 다른 네트워크에 의해 사용되는 스펙트럼에 대해 비용을 지불하는 개체에 의해 소유되는 무선 네트워크는 증가된 공존값에 기인하는
    장치.
    
17. 컴퓨터 실행 가능 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서,
    상기 컴퓨터 실행 가능 프로그램 코드는
    무선 네트워크 내의 노드의 수, 상기 무선 네트워크의 현재의 자원 할당 사용률, 및 상기 무선 네트워크의 우선순위 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 무선 네트워크와 연관된 파라미터에 기반하여 상기 무선 네트워크에 대한 공존값―상기 공존값은 이차 네트워크가 이용 가능한 무선 스펙트럼 자원에 대한 상기 무선 네트워크의 적격성을 특징지음―을 결정하기 위한 코드, 및
    상기 무선 네트워크의 상기 결정된 공존값을 관련 네트워크 제어기로 전송하기 위한 코드를 포함하되,
    자신의 현재 자원 할당보다 적은 것을 이용하는 무선 네트워크는 감소된 공존값에 기인하는
    컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
    
18. 제1항에 있어서,
    상기 무선 네트워크의 상기 노드는 선형 곡선(a linear curve)에 따라 가중화되는
    방법.
    
19. 제9항에 있어서,
    상기 무선 네트워크의 상기 노드는 선형 곡선에 따라 가중화되는
    장치.

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