KR101531175B1 - 스펙트럼 관리 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
스펙트럼 사용 권리를 양도하는 것은 무선 통신 시에 사용하기 위한 이용 가능한 스펙트럼에 관한 정보를 확인하는 것을 포함할 수 있다. 스펙트럼 사용자 시스템으로부터의 스펙트럼 사용에 대한 요구는 이용 가능한 스펙트럼과 부합될 수 있다. 스펙트럼 인증서는 스펙트럼 사용자 시스템에 발행될 수 있으며, 여기서, 스펙트럼 인증서는 스펙트럼 사용자 시스템이 무선 통신에 관여할 수 있는 하나 이상의 스펙트럼 관련 변수를 포함한다.
스펙트럼 사용 권리, 스펙트럼 사용자 시스템, 스펙트럼 인증서, 스펙트럼 브로커 시스템
Description
이 출원은 2007년 3월 6일자로 출원된 미국 가특허출원 제60/893,221호 및, 2007년 6월 4일자로 출원된 미국 가특허출원 제60/941,863호의 이권을 청구하며, 이의 명세서는 여기서 전적으로 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로서, 특히 무선 통신 시스템 중에서 스펙트럼을 중개하는(brokering) 시스템 및 방법에 관한 것이다.
통신 산업은 급속히 개선한 네트워크 구성 요소의 비용 및 성능 능력(performance capaility)으로 인해 변화의 한가운데에 있다. 초기 통신 시스템은 상당한 중앙 집중 및 간단한 서비스를 제공하였다. 오늘날 통신 네트워크(일례인 인터넷)는 매우 분산되고, 유연하며, 다양한 서비스를 제공한다.
무선 통신은 인기를 계속 얻고 있지만, 무선 통신은 지리적 영역(geographic area) 내에서 신뢰 가능한 통신을 위해 이용될 수 있는 이용 가능한 간섭 없는 스펙트럼의 부족으로 인해 제약을 받는다. 이용 가능한 스펙트럼의 부족의 원인은 스펙트럼이 역사적으로 할당된(historically allocated) 방식 때문이다. 무선 및 전신 전송의 초창기부터 내내, 미국 및 관할권(jurisdictions) 내의 이용 가능한 무선 스펙트럼(radio spectrum: 또는 전파 스펙트럼)은 규제 기관(regulatory agencies)에 의해 이산 대역 또는 채널로 분할되었다. 스펙트럼 대역의 이용은 어떤 타입의 사용자 또는 어떤 라이센시(licensees)로 제한되었다. 기술이 매우 원시적이고, 데이터율 요구 조건(data rate requirements)이 매우 낮을 시에 이들 대역의 대부분이 할당되기 때문에, 이들 대역은 현재 요구에 대해 효율적인 방식으로 할당되지 않았다. 스펙트럼은 현재 할당과 관계 없이 재할당되었을 경우에 많은 상이한 방식으로 할당되는 것으로 예상된다. 또한, 조직 및 기업(organizations and enterprises)은 스펙트럼의 최대 범위까지 활용하지 않는 스펙트럼에 대한 배타적 사용 권리를 승인받는다.
미국에서, 예컨대, 연방 통신 위원회(Federal Communications Commission; FCC)는 1차 스펙트럼 시장(primary spectrum market)에서의 스펙트럼을 위원회 라이센시(commission licensees)에게 허가한다. 현재 스펙트럼 할당의 일례로서, 도 1은 2.5 GHz에서 현재 미국 주파수 할당의 일부를 도시한 것이다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 여러 주파수 범위의 다수의 대역은 확립되었고, 이들의 각각은 대응하는 위원회 라이센시에 할당될 수 있거나 정부의 사용을 위해 예약될 수 있다. 규정(regulations)은, 2568-2577 MHz 범위 및 2614-2618 MHz 범위에서 동작하는 스테이션이 인접한 채널 동작에 비해 부차적이고, 간섭을 유발할 수 없어, 다른 스테이션으로부터의 간섭을 수용해야 함을 명기하고 있음에 주목된다.
2차 시장은 다른 파티(party)에 의해 사용하기 위해 스펙트럼을 서브리스(sub-lease)하도록 위원회 라이센시를 위해 존재한다. 통상의 2차 시장 리스(lease)는 다른 파티에 대한 스펙트럼 홀더의 스펙트럼의 도매업(wholesaling)을 포함한다. 이것은 스펙트럼의 완전 일체형 블록(monolithic block)에 대한 사용 권 리가 양도되는 한 파티 대 한 파티 거래(one party to one party transaction)이다.
이런 역사적 할당(historic allocation) 및, 스펙트럼을 재할당할 시의 상당한 곤란의 결과로서, 많은 이니셔티브(initiatives)가 스펙트럼 사용을 최적화하려고 하기 위해 일어났다. 2003년 5월 19일에, FCC 오더 넘버 03-113 하에, FCC는 스펙트럼을 양호하게 사용하게 하는 "스마트 무선(smart radios)" 또는 "인지 무선(cognitive radios)"에 대한 조사를 시작했다. 2004년에는, FCC는 스펙트럼의 2차 사용의 개념을 기술한 다른 오더 (FCC 04-167)를 발행하였다. 즉, 1차 라이센스 홀더가 현재 스펙트럼을 이용하지 않고, 무선 사용자가 1차 라이센스 홀더의 동작을 방해하지 않도록 보증할 경우에 무선 사용자는 다른 사람의 스펙트럼 대역을 이용한다. 그러나, 동작은, 많은 가치있는 서비스 대안(valuable service alternatives)을 배제하는 피어 대 피어(P2P) 모드의 FCC Part 15 동작으로 제한된다. 이런 2차 사용 개념이 현실성 있게 되도록 하기 위한 다양한 메카니즘이 제안되었다. 이들 제안은, 로컬 사용을 기술하고, 무슨 스펙트럼의 무선이 이용 가능한 지를 알리는 데이터베이스에서, 사용하기 위해 미사용 스펙트럼을 "스니프(sniff)" 아웃(out)할 수 있는 인지 무선까지 여러 가지이다.
그러나, 특히, 인지 무선의 잠재적 비결정성 행위(nondeterministic behavior)로 인해, 2개의 프론트 상의 현재 스펙트럼 라이센스 홀더로부터 이들 2차 사용 제안에 대해 상당한 저항이 존재한다. 첫째로서, 확실히 간섭이 없도록 하기 위해 라이센스 홀더가 2차 사용자를 단속할 수 없다는 공포(fear)가 있다는 것 이다. 둘째로서, 라이센스 홀더의 스펙트럼이 라이센스 홀더가 사용할 권리에 대해 수백만 달러 또는 수십억 달러를 지불할 수 있는 자원일 시에, 라이센스 홀더가 가치 있는 자원을 이용할 권리를 "건네 주는(giving away)" 지각(perception)이 있다는 것이다.
이와 같이, 스펙트럼 사용 권리가 한 파티에서 다른 파티로 일시 양도되는 식으로 개선 가능성이 존재한다.
스펙트럼 홀더에서 스펙트럼 사용자로 스펙트럼 사용 권리의 일시 양도를 증진시키기 위해, 본 발명은 스펙트럼을 중개하고, 중개된 스펙트럼을 단속하는(policing) 방법 및 시스템을 기술한다. 개시된 방법 및 시스템에서, 하나 이상의 파티에 의해 유지되는 사용 권리를 가진 스펙트럼은 다수의 계량 가능한(quantifiable) 세그먼트 또는 스펙트럼 상품 품목(spectrum commodity items)으로 분해될 수 있다. 이들 세그먼트는 시간 윈도우(time window), 주파수 기반 스펙트럼 마스크, 지리 기반 스펙트럼 마스크 및/또는 송신 전력 제한치(transmitted power limit)의 조합으로 식별될 수 있다. 스펙트럼 상품 품목은, 무선 통신을 실행할 스펙트럼의 필요성을 지닌 스펙트럼 사용자가 잠재적으로 다른 스펙트럼 사용자와 경쟁하여 스펙트럼을 획득할 수 있도록 스펙트럼 시장에서 교환될 수 있다. 이 방법 및 시스템은, 휴지 상태(dormant) 및/또는 충분히 이용되지 않는 스펙트럼(underutilized spectrum)을 이용함으로써 무선 통신 시스템에 대한 스펙트럼의 필요성의 증대를 다룬다. 이 방법 및 시스템은 스펙트럼이 할당된 역사적 방식(historical manner)으로부터 생성된 불량한(poor) 스펙트럼 할당에 의해 과해진 도전을 극복할 수 있다.
개시된 방법 및 시스템은 스펙트럼의 사용자 및 스펙트럼 홀더의 양방에 대한 스펙트럼의 이용도(availability)를 언로크(unlock)하도록 스펙트럼 홀더 승인(permission) 및 모니터링에 기초로 하여 사용자에 스펙트럼을 동적으로 할당한다. 개시된 방법 및 시스템에서 중개되는 스펙트럼은 허가 또는 미허가 주파수 대역의 스펙트럼일 수 있다. 방법 및 시스템은 충분히 이용되지 않는 주파수 대역의 스펙트럼 사용을 증대시켜, 스펙트럼의 자기 감찰(self-policing) 및 모니터링을 제공하도록 구성된다. 방법 및 시스템은 스펙트럼의 홀더가 시간, 지리적 공간 및 주파수에 기초로 하여 교환을 통해 스펙트럼의 이용을 일시 양도하도록 한다. 한 실시예에서, 합성(composite) 시스템은 스펙트럼 홀더 시스템, 스펙트럼 사용자 시스템, 및 중개 교환(brokerage exchange) 시스템을 포함할 수 있다.
이들 및 다른 특징은 다음의 설명 및 부착된 도면을 참조로 명백해질 것이다. 이 설명 및 도면에서, 본 발명의 특정 실시예는, 본 발명의 원리가 이용될 수 있는 방식의 일부를 나타내는 것으로 상세히 개시되었지만, 본 발명은 범주면에서 이에 대응하여 제한되지 않는 것으로 이해된다. 오히려, 본 발명은 여기에 첨부된 청구범위의 범주 내에서 모든 변경, 수정 및 등가를 포함한다.
한 실시예에 대해 기술되고, 및/또는 도시된 특징은 하나 이상의 다른 실시예와 동일한 방식 또는 유사한 방식으로, 및/또는 다른 실시예의 특징과 조합하거나 대신에 이용될 수 있다.
도 1은 약 2.5 GHz에서의 미국 스펙트럼 할당의 개략도이며;
도 2는 제각기 대응하는 스펙트럼 홀더에서 스펙트럼 사용자로 양도될 수 있는 사용 권리를 가진 스펙트럼의 분해 블록의 개략적인 그래프이며;
도 3은 예시적인 스펙트럼 홀더에서 예시적인 스펙트럼 사용자로의 스펙트럼 액세스의 승인을 나타내는 개략적인 그래프이며;
도 4는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 예시적인 시스템의 개략적인 블록도이며;
도 5는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 다른 예시적인 시스템의 개략적인 블록도이며;
도 6은 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 다른 예시적인 시스템의 개략적인 블록도이며;
도 7은 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 시스템의 중개 시스템과 인증 기관(certificate agent) 간의 예시적인 프로토콜의 흐름도이며;
도 8은 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 시스템의 중개 시스템과 홀더 시스템 간의 예시적인 프로토콜의 흐름도이며;
도 9는 미허가 스펙트럼을 할당하는 예시적인 시스템의 개략적인 블록도이며;
도 10은 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 예시적인 시스템의 개략적인 블록도이며;
도 11는 도 10의 시스템의 스펙트럼 사용자 시스템 구성 요소에 대한 소프트웨어 구조의 개략적인 블록도이며;
도 12는 도 10의 시스템의 스펙트럼 홀더 시스템 구성 요소에 대한 소프트웨어 구조의 개략적인 블록도이며;
도 13은 도 10의 시스템의 스펙트럼 중개 시스템 구성 요소에 대한 소프트웨어 구조의 개략적인 블록도이며;
도 14는 역사적 스펙트럼 할당 기술 하에 전형적 스펙트럼 할당의 개략도이며;
도 15는 중개 접근법을 이용하여 스펙트럼 할당의 개략도이며; 그리고
도 16은 무선 네트워크의 개략도이다.
이하, 도면을 참조로 하여 다수의 실시예가 기술되며, 여기서, 동일한 참조 번호는 내내 동일한 소자를 나타내는데 이용된다. 이들 도면은 반드시 스케일(scale)되지 않는 것으로 이해될 것이다.
A. Overview
A(1). Parties
이 문서에서, 무선 통신에 이용하기 위한 전자기 스펙트럼과 관계를 가진 여러 엔티티가 기술된다. 한 엔티티는 스펙트럼 홀더이고, 또는 간단히 홀더라 한다. 홀더는, 스펙트럼에 대한 다른 엔티티 액세스를 승인함으로써 다른 엔티티에 대한 스펙트럼 사용을 해제할 권한을 가진 어떤 엔티티이다. 기술되는 바와 같이, 액세스의 승인은 홀더와 관련된 스펙트럼을 사용할 일시 허용일 수 있다. 그래서, 액세스 승인은 FCC에 의해 규정된 바와 같이 리스 또는 서브리스일 필요는 없다. 홀더는, 정부 또는 규제 기관 (예컨대, 미국에서는 FCC), 위원회 라이센시 (예컨대, 미국에서는, 1차 스펙트럼 시장에서 FCC로부터 직접 스펙트럼을 허가하는 엔티티), 또는 2차 시장 라이센시일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
다른 엔티티는 스펙트럼 사용자이며, 또는 간단히 사용자라 한다. 사용자는, 무선 통신을 실행하기 위해 스펙트럼의 필요성을 가진 어떤 엔티티 또는 무선 통신 시스템이다. 사용자는 또한 홀더일 수 있다.
다른 엔티티는 스펙트럼 브로커(spectrum broker)이다. 스펙트럼 브로커는 이 문서에서 더욱 상세히 기술되는 바와 같이 자동화 스펙트럼 중개를 호스트(host)하는 어떤 엔티티이다. 스펙트럼 브로커는 홀더, 사용자 또는 제 3 파티일 수 있다. 어떤 경우에, 용어 브로커는 중개 기능을 호스트하는 장치 또는 시스템을 나타내는데 이용될 것이고, 이 장치 또는 시스템을 소유하거나 동작시키는 엔티티와 혼란되지 않도록 한다.
이 문서에 기재된 방법 및 시스템의 일부의 실시예에서, 스펙트럼의 분해된 세그먼트(disaggregated segments) 또는 스펙트럼의 결합된 세그먼트(aggregated segments)의 사용 권리는 스펙트럼 중개의 동작에 의해 홀더(또는 홀더들)에서 사용자로 양도된다. 사용자 권리를 수용하는 사용자는 전형적으로 스펙트럼의 홀더로부터의 분리 엔티티일 것이지만, 이것은 그 경우일 필요는 없다(예컨대, 홀더는 사용자와 동일한 엔티티일 수 있다).
A(2). Spectrum Segments
액세스 허용이 전달될 수 있는 스펙트럼의 각 세그먼트는 수개의 구성 요소에 의해 식별될 수 있고, 각 구성 요소는 하나 이상의 변수에 의해 정해진다. 예시적 구성 요소는 시간 윈도우, 주파수 기반 스펙트럼 마스크, 지리 기반 방출 마스크 및 송신 전력 한계치를 포함한다. 시간 윈도우는 날짜 및 시간으로 주어지는 개시점 및 날짜 및 시간으로 주어지는 종료점을 가진 시간 주기일 수 있다. 선택적으로, 시간 윈도우는 개시 시간 및 지속 기간(durations)으로 명기된 시간 주기일 수 있다. 시간 윈도우는 초만큼 짧고, 년만큼 길 수 있다.
본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 주파수 기반 스펙트럼 마스크는 무선 전송 레벨에 적용되는 산술적으로 정해진 라인의 세트일 수 있다. 주파수 기반 스펙트럼 마스크는 일반적으로, 어떤 대역폭 이상의 주파수에서 과도한 방사선을 제한함으로써 간섭을 줄이도록 되어 있다. 스펙트럼 마스크는 종종 중심 주파수 및/또는 주파수 범위를 포함한다. 또한, 스펙트럼 마스크는 종종 절대 전력 구성 요소(power component) 또는 상대 전력 구성 요소를 포함한다. 절대 전력 구성 요소의 경우, 주파수 기반 스펙트럼 마스크는 지정된 주파수 범위 이상의 전송치가 지정된 전력값 미만임을 명기할 수 있다. 상대 전력 구성 요소의 경우, 주파수 기반 스펙트럼 마스크는 지정된 주파수 범위 이상의 전송치가 전송되는 전체 전력량 미만의 지정된 전력값과 같이 함수로 결정되는 상대 전력값 미만임을 명기할 수 있다.
지리 기반 방출 마스크는, 방출 마스크에 따라 동작하는 무선 장치가 (감지할 수 있을 정도로 범위를 넘어서) 전송할 수 없는 정해진(또는 규정된) 지리적 경계를 포함할 수 있다. 지리 기반 방출 마스크에 의해 지정된(또는 명기된) 지리적 경계는 인접 또는 비인접 영역에 관계하는 복합 구성체(complex construct)일 수 있다. 지리적 경계 이상의 허용 가능한 전송의 량은 절대 방식 또는 상대 방식으로 결정될 수 있다. 절대 방식의 경우, 지리 기반 방출 마스크는 경계 이상의 전송치가 지정된 전력값 미만임을 명기할 수 있다. 상대 방식의 경우, 지리 기반 방출 마스크는 경계 이상의 전송치가 전송되는 전체 전력량 미만의 지정된 전력값과 같이 함수로 결정되는 상대 전력값 미만임을 명기할 수 있다. 하나의 실시예에서, 상대 전력값을 계산하기 위해 이용되는 함수는, 상대 전력값이 경계 또는 다른 지리적 기준에서 떨어진 거리의 함수로서 계산될 수 있도록 거리 파라미터를 포함할 수 있다.
지리 기반 방출 마스크, 단독 또는 시간 윈도우와 협력하여, 주파수 기반 스펙트럼 마스크 및 송신 전력 한계치는 사용자 시스템이 스펙트럼 홀더 및/또는 다른 사용자의 연속 동작에 대해 생성하는 간섭의 량을 제어하도록 확립될 수 있다. 아래에 기술되는 바와 같이, 사용자에 생성된 간섭에 대한 제어는 사용자에 영향을 주는 간섭의 생성과 균형을 이룰 수 있다.
송신 전력 한계치는 송신 전력 한계에 따라 동작하는 무선이 초과할 수 없는 전력값일 수 있다. 송신 전력 한계치는 절대치 또는 상대치일 수 있다. 송신 전력 한계치는 주파수 기반 스펙트럼 마스크 및/또는 지리 기반 방출 마스크와 무관할 수 있다. 송신 전력 한계치는 평균 전력값 (예컨대, 전체 평균 전력), 피크 전력값, 또는 유사치로서 표현될 수 있다. 예시적 송신 전력 한계치는 500 밀리와트 (mW), 1 와트(W), 1,000 와트 등이다.
부가적으로 도 2를 참조하면, 스펙트럼의 블록을 식별하는 구성 요소 (예컨대, 시간 윈도우, 주파수 기반 스펙트럼 마스크, 지리 기반 방출 마스크 및 송신 전력 한계치는 스펙트럼 상품 품목(spectrum commodity item)(10)을 형성하도록 조합할 수 있다. 도 2의 그래프는, 제각기 시간 윈도우, 지리 기반 방출 마스크 및 주파수 기반 스펙트럼 마스크에 의한 특성으로 명기될 수 있는 시간, 공간 (또는 지리) 및 주파수를 포함하는 3차원의 스펙트럼의 분해 블록을 개략적으로 도시한 것이다. 각 스펙트럼 상품 품목(10)은 대응하는 스펙트럼 홀더에서 스펙트럼 사용자로 양도될 수 있는 사용 권리와 관련될 수 있다. 스펙트럼 상품 품목은 관련된 금전적 또는 비금전적 가치(non-monetary value)를 가질 수 있거나, 가치와 관련되지 않을 수 있다.
스펙트럼 상품 품목은 실제 현재 스펙트럼 사용 및/또는 예측 미래 스펙트럼 사용을 분석하여 생성될 수 있다. 각 스펙트럼 상품 품목은, 더욱 생산적인 방식으로 다른 엔티티 또는 홀더에 의해 사용하기 위해 이용 가능하게 형성될 수 있는 미사용되거나 충분히 사용하지 않은 스펙트럼을 식별하기 위해 홀더에 할당되는 스펙트럼으로부터의 한정량의 스펙트럼에 관계할 수 있다. 홀더는 이런 분석을 실행할 수 있거나, 이런 분석은 스펙터럼 브로커와 같은 다른 엔티티에 의해 실행될 수 있다. 스펙트럼 상품 품목은, 예컨대, 특정 상품 품목에 값을 매기거나 스펙트럼 사용 요구를 제출함으로써, 스펙트럼 사용을 요구하는 사용자에 제공될 수 있다. 중개는 스펙트럼에 대한 입찰(bids) 또는 요구에 스펙트럼의 제공을 부합시킬 수 있 다. 부합되면, 사용자는 스펙트럼 인증서(spectrum certificate)를 구비할 수 있다. 하나의 실시예에서, 스펙트럼 인증서는, 시간 윈도우, 주파수 기반 스펙트럼 마스크, 지리 기반 방출 마스크 및 송신 전력 한계치와 같은 스펙트럼 인증서의 스펙트럼 관련 구성 요소에 따라 관련된 스펙트럼 사용자의 무선 장치가 동작하게 하는 데이터 객체(data object)이다. 스펙트럼 사용 권리의 양도에 대한 부가적 상세 사항은 많은 예시적 동작 시나리오와 관련하여 아래에 기술될 것이다. 또한, 사용자에 발행되는 하나 이상의 스펙트럼 인증서와의 컴플라이언스(compliance)를 조절하는 양태는 아래에 기술된다.
A(3). Flexible Spectrum Exchange
스펙트럼 사용자는 종종, 기업 애플리케이션(enterprise applications), 2웨이 통신, 점 대 점 마이크로파 전송, 점 대 다점 통신, 셀룰러 통신, 이동 광대역 통신 등과 같은 특정 애플리케이션에 대한 스펙트럼으로의 액세스를 획득하는데에 관계한다. 이런 리스트는 잠재적 사용자의 가능 통신 애플리케이션에 대해 결코 철저하지 않음을 알게 될 것이다. 역사적으로, 스펙트럼 사용자는, 원하는 애플리케이션을 지원하는 스펙트럼에 대한 라이센스 또는 2차 시장 라이센스(market license)를 획득함으로써 이들의 애플리케이션에 스펙트럼 액세스한다. 이런 역사적 관점에서, 이 라이센스와 관련된 스펙트럼은 지리적 영역, 스펙트럼 마스크, 주파수 (또는 주파수의 세트) 및 하나 이상의 서비스 규칙으로 정해진다. 미국에서, 서비스 규칙은 전형적으로 FCC "Part" number 하에 명기된다. 각 라이센스 하의 서비스 규칙은 라이센스 스펙트럼을 이용할 수 있는 무선 기술의 타입 및/또는 애플 리케이션을 나타낸다. 서비스 규칙이 전형적으로 사용자의 원하는 애플리케이션과 잘 맞지만, 수개의 타입의 사용이 라이센스와 관련된 서비스 규칙로 관리되는 바와 같은 목적에 포함될지라도 라이센스 스펙트럼은 상태 목적을 위해 효과적으로 제한된다.
스펙트럼 라이센싱에 대한 이런 역사적 접근법은 약간의 문제를 제기한다. 예컨대, 일부 잠재적 스펙트럼 사용자는 여러 무선 통신을 관리하는 미국 또는 미국외 레귤레이터(non-U.S. regulator)의 FCC 서비스 규칙 또는 다른 규제 규칙의 거대한 어레이에 대한 지식을 가질 수 없다. 스펙트럼 사용자가 이 규칙에 대한 지식을 가질 시에도, 라이센스 프로세스의 항해(navigating)는 상당한 태스크(task)일 수 있다. 다른 문제는 잠재적 사용자가 의도된 애플리케이션을 지원하는 스펙트럼 액세스를 찾도록 통신 원리 및 기술적 사항(technical considerations)을 이해할 수 없다는 것이다. 예컨대, 일부 애플리케이션은 "양호한(good)" 인빌딩 침투(in-building penetration)로부터 이득을 볼 수 있고, 일부 애플리케이션은 비교적 상당량의 대역폭으로부터 이득을 볼 수 있지만, 이들 사항은 사용자에 의해 잘 이해될 수 없다. 스펙트럼 사용자가 기술적 사항에 대한 지식이 있을 시에도, 최소 관련 라이센스 비용으로 애플리케이션을 충족하는 스펙트럼을 찾는 것은 상당한 태스크이다.
서비스 규칙 및/또는 다른 규제 제약(constraints)에 의해 생성된 다른 문제는, 라이센시가 관련된 스펙트럼을 서브리스할 수 있는 제한된 오디언스(limited audience)를 갖는다는 것이다. 즉, 라이센스 스펙트럼을 위한 잠재적 2차 시장은 다른 규제 제약의 서비스 규칙을 정확히 충족시키는 사용자로 좁혀진다.
출원인은 스펙트럼의 역사적 할당이 스펙트럼 활용 및 스펙트럼과 관련된 가치에 제약을 인위적으로 생성시킴을 인식한다. 스펙트럼을 더욱 효율적으로 이용하여 경제적 가치를 미사용되거나 충분히 사용하지 않은 스펙트럼에 부여하기 위해, 홀더의 스펙트럼은 다른 것에 의해 사용될 수 있는 스펙트럼 세그먼트로 분해될 수 있다. 예컨대, 상술한 스펙트럼 상품 품목(10)은 이용 가능한 스펙트럼을 초기에 식별하는데 이용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 스펙트럼 상품 품목(10)은 홀더의 스펙트럼과 관련되는 서비스 규칙 또는 다른 규제 사항에 대해 구별하지 못한다. 그래서, 스펙트럼 상품 품목(10)은, 스스로, 대응하는 스펙트럼의 사용에 제한을 가하지 않는다.
아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 교환(exchange) 시스템은 각각의 지리 기반 구성 요소, 주파수 기반 구성 요소, 및 시간 기반 구성 요소를 따라 홀더의 스펙트럼을 분석할 수 있다. 이들 구성 요소의 각각은 어떤 방식으로 분할될 수 있다. 예컨대, 동일한 위치 내의 스펙트럼은 사용자의 스펙트럼 수요(demands)를 최상으로 충족시키는 다중 주파수 범위로 들어가게 될 수 있다. 또한, 주파수가 오버랩되는 스펙트럼은 지리적으로 흩어질 수 있다. 다른 상황에서, 스펙트럼은 단일 주파수 범위로서 남겨질 수 있고, 및/또는 집합(aggregate) 스펙트럼 세그먼트를 형성하도록 다른 홀더의 스펙트럼과 조합될 수 있다. 다른 예로서, 위치 및 주파수 구성 요소와 관련된 스펙트럼은 시간적으로 분할되어, 다른 사용자로 순차적으로 이용 가능하게 형성될 수 있다. 이와 같이, 홀더의 이용 가능 스펙트럼은 분 해될 수 있고, "동일한" 스펙트럼에 대한 사용 권리는 반복적으로 재할당될 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 소스로부터의 스펙트럼은 사용자의 애플리케이션을 지원하는 스펙트럼 세그먼트를 형성하도록 집합될 수 있다.
이런 점에서, 교환 시스템을을 통해 스펙트럼 사용 권리를 획득하기를 시도하는 잠재적 스펙트럼 사용자는 원하는 애플리케이션에 대한 위치에서 충분한 대역폭을 찾을 수 있다. 이것은, 사용자가 지정된 주파수 기준을 지시하는 규제 규칙 (예컨대, FCC 서비스 규칙)을 이용하여 스펙트럼을 찾는 통상의 관례에 대신한다. 사용자는 스펙트럼이 바람직한 시간 프레임을 명기할 수 있다. 그래서, 하나의 실시예에서, 하나 이상의 홀더의 이용 가능한 스펙트럼을 사용자의 스펙트럼 필요에 부합할 시에, 교환 시스템은, 사용자의 애플리케이션 (예컨대, 점 대 점 통신, 점 대 다점 통신, 피어 대 피어 통신 등)과 관련되는 FCC 또는 다른 규제 제약을 직접 고려치 않는다. 오히려, 이용 가능한 스펙트럼은 사용자의 의도된 애플리케이션에 대해 유연한 것으로 관측된다. 실제적인 예로서, 사용자는 원하는 시간 주기 동안에 원하는 위치에서 이동 비디오 애플리케이션에 대한 스펙트럼을 찾을 수 있다. 사용자에 의해 필드되는 무선 장비에 따라, 사용자는 수용 가능한 주파수 범위, 예컨대 이 예에 대한 2.3 GHz 내지 2.5 GHz를 나타낼 수 있다. 어떤 경우에, 사용자는 사용자가 찾는 중인 대역폭의 량을 명기할 필요가 없지만, 이 정보는 사용자에게 알려져 있을 경우에 명기될 수 있다. 이런 식으로, 사용자는 사용자의 애플리케이션에 부합하는 서비스 규칙 또는 다른 규제 규칙에 따른 라이센스 또는 2차 시장 라이센스를 획득하는 방법을 알 필요가 없다. 또한, 사용자는 원하는 애플리케이션 을 론치(launch)하기 위한 기술적 사항에 관한 최소 지식을 가질 수 있다. 오히려, 교환 엔진은 사용자의 목표(goal)를 달성하는 이용 가능한 스펙트럼과 사용자를 부합시킬 수 있다. 이 스펙트럼은, 적어도 주파수에 의하여, 사용자에 의해 명기된 시간 주기를 바꿀 수 있다.
이 때문에, 교환 시스템은 사용자에 의해 명기되는 애플리케이션을 해석하고, 이용 가능한 스펙트럼과 관련되는 서비스 및/또는 규제 규칙으로 설명되는 바와 같이 이용 가능한 스펙트럼에 관한 어떤 제약을 해석하는 전문가 시스템(expert system)일 수 있다. 예컨대, 이동 비디오 애플리케이션의 상술한 예에서, 전문가 시스템은 사용자가 스펙트럼의 약 1 메가헤르쯔 대역을 필요로 할 수 있음을 단정할 수 있다(또는 이 정보는 사용자에 의해 명기될 수 있다). 사용자의 필요가 해석되고, 이용 가능한 스펙트럼이 해석되면, 전문가 시스템은, 사용자의 스펙트럼 필요와, 홀더로부터 이용 가능한 스펙트럼 간에 부합을 찾을 휴리스틱 알고리즘(heuristic algorithms)을 적용할 수 있다. 하나의 실시예에서, 사용자가 사용하는 무선 장치는 사용자의 의도된 애플리케이션에 따라 동작하는 것으로 인증된다. 그래서, 사용자의 무선 장치의 인증과 이용 가능한 스펙트럼 간에 부합이 존재하는한, 홀더의 스펙트럼으로의 액세스는 브로커 시스템에 의해 사용자에 승인될 수 있다. 이런 부합 프로세스는 기본적으로 사용자 및 홀더에 투명할 수 있다.
교환 엔진이 고려할 수 있는 다른 요소(factor)는 사용자의 무선 장비가 원하는 애플리케이션을 실시할 시에 허용할 수 있는 간섭의 량이다. 이 간섭은 홀더 및/또는 다른 사용자의 연속 동작으로부터 생길 수 있다. 예컨대, 사용자가 홀더 또는 다른 사용자를 거의 간섭하지 않을지라도, 교환 엔진은, 사용자가 잠재적으로 유해한 량의 간섭을 경험할 수 있도록 사용자가 홀더 (또는 다른 사용자)의 전송기에 대해 위치될 수 있는 홀더의 스펙트럼으로의 사용자 액세스의 승인을 최소화할 수 있다.
부가적으로 도 3을 참조하면, 가상 지리적 영역으로 3개의 홀더 (라벨된 홀더 1, 홀더 2 및 홀더 3)와 관련된 대표적인 스펙트럼이 도시된다. 수직축은 각 홀더의 스펙트럼과 관련된 상대 주파수를 도시하고, 수평축은 시간의 진행을 도시한다. 흑색 라벨된 사용자 1은 제 1 사용자가 교환 엔진을 이용하여 액세스를 승인받은 가상 위치 내의 스펙트럼을 도시한다. 흑색 라벨된 사용자 2는 제 2 사용자가 교환 엔진을 이용하여 액세스를 승인받은 가상 지리적 영역내의 스펙트럼을 도시한다.
도 3의 예시적 챠트에서, 사용자 1은 이동 비디오 애플리케이션에 대한 스펙트럼을 찾는 상술한 예시적 사용자일 수 있다. 이 사용자는 예시된 시간 주기 동안에 연속 스펙트럼 액세스를 찾을 수 있다. 시간, 비용 및/또는 이용도에 따라, 교환 엔진은 시간에 걸쳐 주파수가 변화하는 스펙트럼과 사용자 1의 필요를 부합시킬 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 사용자 1은 홀더 1로부터의 스펙트럼으로 개시할 수 있다. 어떤 시점에, 홀더 1로부터의 스펙트럼으로의 액세스 승인은 소멸할 수 있고, 사용자 1은 홀더 3으로부터의 스펙트럼으로의 액세스를 승인받을 수 있다. 도시된 바와 같이, 이런 스위칭 프로세스는, 부합 기준에 기초로 하여, 사용자가 애플리케이션 및 시장력 (예컨대, 여러 주파수의 스펙트럼과 관련된 금전적 또 는 비금전적 비용)을 얼마나 오래 조종하기를 원하는 지를 계속할 수 있다. 도시된 예에서, 사용자는 홀더 3의 스펙트럼에서 홀더 2의 스펙트럼으로 스위치되어, 홀더 3의 스펙트럼으로 스위치백되고 나서, 홀더 1의 스펙트럼으로 스위치백되고, 그리고 다시 홀더 3의 스펙트럼으로 스위치백된다. 도시된 바와 같이, 사용자가 이전에 스펙트럼 액세스를 가진 홀더의 스펙트럼으로 사용자가 스위치백될지라도, 2개의 시간 주기와 관련된 주파수는 상이할 수 있다. 전체적으로 보아, 사용자 1로의 액세스 승인은 시간적으로는 연속적이지만, 주파수로는 불연속적인 것으로 도시된다. 도시된 예에서, 하나의 홀더의 스펙트럼으로의 액세스 승인이 소멸하면, 다음 액세스 승인이 시작한다. 다른 실시예에서, 연속 스펙트럼 액세스는 시간적으로 오버랩하는 승인을 통해 제공될 수 있다.
도 3의 예시적 챠트에서, 사용자 2는 사용자 1과 동일하거나 오버랩하는 지리적 영역에서 무선 통신을 수행할 시에 관계될 수 있다. 예에서, 사용자 2는 초기에 비교적 상당량의 대역폭에 대한 필요성을 갖고 나서, 보다 작은 대역폭 필요성을 갖는다. 보다 작은 대역폭 필요성을 가진 후에, 필요성이 없는 주기 및 보다 작은 대역폭 필요성의 후속 주기를 갖는다. 도시된 예에서, 교환 엔진은 초기에 홀더 2 및 홀더 3으로부터 스펙트럼을 결합함으로써 사용자 2의 대역폭 필요성을 충족시킨다. 소량의 대역폭이 필요로 될 시에, 후속 지속 기간은 홀더 2로부터의 스펙트럼으로 액세스를 승인하고나서, 홀더 1로부터의 스펙트럼으로 액세스를 승인함으로써 충족된다. 이들 2개의 액세스 승인 간에는 대응하는 시간 갭이 존재한다. 또한, 홀더 1로부터의 스펙트럼이 사용자 1이 이전에 액세스한 주파수에 대응하는 것으로 관측될 수 있다.
사용자로의 스펙트럼 액세스를 승인할 시에, 사용자는 스펙트럼 인증서를 발행받을 수 있다. 스펙트럼 인증서는 무선 장치 및/또는 사용자의 시스템의 다른 구성 요소가 이들의 동작에 기반으로 하는 데이터 객체이다. 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 주파수, 스펙트럼 마스크 및 전력 한계치와 같은 통신 관련 정보는 이와 같은 데이터 객체 내에 포함될 수 있다. 이런 식으로, 사용자의 통신 장비는 스펙트럼 액세스 승인에 따르도록 자기 조절하고, 이와 같은 동작은 사용자에게 투명하다. 예컨대, 이 장비가 동작시킬 수 있는 주파수가 변화하면, 스펙트럼 인증서는 이 변화를 자동으로 달성하는데 이용될 수 있다.
더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 브로커 시스템은, 일부 또는 모든 지리, 홀더의 스펙트럼에 관한 서비스 규칙 및/또는 다른 규제 제약, 사용자의 애플리케이션, 사용자의 무선 장비, (주파수 및 스펙트럼 마스크 사항을 포함한) 대역폭, 전력, 간섭, 및 가격 (또는 다른 비금전적 사항)을 포함하는 많은 요소에 기반으로 하는 스펙트럼 필요성에 스펙트럼 이용도를 부합시킨다. 부가적 기준은 부합 프로세스의 부분으로서 평가될 수 있다. 예컨대, 홀더는 다른 엔티티에게 승인되는 스펙트럼의 사용에 제약을 둘 수 있다. 이와 같은 제약 중 하나는 비경쟁 제한(non-competition restriction)일 수 있다. 예컨대, 셀룰러 서비스 제공자는, 교환 엔진이 직접 경쟁 서비스와 다른 어떤 애플리케이션에 대한 셀룰러 서비스 제공자의 이용 가능한 스펙트럼으로의 액세스를 승인하도록 할 수 있다.
사용자의 대역폭 필요성에 대한 홀더의 이용 가능한 스펙트럼의 부합을 실행 하는 것 이외에, 개시된 중개 교환은 교환을 통해 스펙트럼 액세스를 획득하기 위해 지불된 어떤 재정적 사항을 관리할 기능을 처리한다. 게다가, 스펙트럼 사용의 감찰(policing)은 사용자로의 스펙트럼 액세스의 승인과의 컴플라이언스를 조절하도록 관리된다. 스펙트럼 이용의 감찰에 대해서는 아래에 더욱 상세히 기술된다. 게다가, 교환 그 자체는 스펙트럼 트랜잭션(spectrum transactions)을 감독하여, 어떤 적용 가능한 정부 또는 규제 규칙과 확실히 컴플라이언스하도록 한다. 이런 식으로, 홀더는 다른 것에 대한 스펙트럼을 이롭게 할 수 있고, 사용자는 정부 및 규제 컴플라이언스와 직접적으로 관계되지 않고 스펙트럼 액세스를 획득할 수 있다.
상술한 방식의 스펙트럼의 분해 및/또는 결합의 결과로서, 이용 가능한 스펙트럼의 효율적인 사용이 행해질 수 있고, 경제적 (및/또는 비경제적) 가치가 이들 방식으로 스펙트럼의 중개로부터 획득될 수 있다. 또한, 작은 스펙트럼 세그먼트도 사용될 수 있고, 및/또는 가치를 위해 활용될 수 있다. 이들 기술은, 서비스 및/또는 규제 규칙에 대한 엄격한 준수(strict adherence)가 홀더의 스펙트럼이 잠재적 사용자에 의해 사용하기 위해 적절한 지를 결정하는 2차 시장에서 스펙트럼을 찾는 종래의 기술과는 상이하다. 이와 같이, 통상의 접근법에서, 잠재적 사용자는 스펙트럼에 대한 사용자의 의도된 애플리케이션을 관리하는 어떤 서비스 및/또는 규제 규칙에 부합하는 스펙트럼을 찾아낼 시에 상당히 포함되어야 한다.
개시된 브로커 교환은, 초광대역 (UWB) 무선 및 인지 무선 장치(cognitive radios)를 포함하는 프로그램된 무선 장치 및/또는 기회주의적 무선(opportunistic radio) 장치와 함께 이용될 수 있다. 기회주의적 무선 장비가 미사용 스펙트럼을 이용할 수 있지만, 이 무선 장비가 최초 사용자가 스펙트럼을 이용하여 통신을 시작할 경우에 스펙트럼 사용을 해제(release)해야 하므로 서비스 품질을 보장하지 못한다. 충분한 스펙트럼이 이용 가능하지 않으면, 기회주의적 무선 장비는 사용자에 의해 기대되는 서비스를 제공할 수 없다. 대조적으로, 개시된 중개 교환은 무선 장비 타입과 무관하게 서비스 품질 문제를 최소화하는 방식으로 사용자가 스펙트럼 액세스를 획득하는데 투명하게 도움을 줄 수 있다. 하나의 실시예에서, 관련된 스펙트럼으로의 사용자 액세스를 승인하기 위해 사용자에 대한 스펙트럼 인증서를 발행할 시에, 홀더는 또한 스펙트럼 인증서 또는 스펙트럼 액세스 승인의 다른 표시를 발행받을 수 있음으로써, 홀더가 이제 사용자에게 승인된 스펙트럼을 간섭하는 것을 회피하기 위해 그의 스펙트럼 사용을 조절한다.
결국, 개시된 시스템 및 방법은 스펙트럼 사용 권리를 홀더에서 사용자로 일시 시프트할 시에 트랜잭션 시간, 트랜잭션 비용 및 복잡성을 줄일 수 있다. 많은 경우에, 사용 권리의 양도는 스펙트럼에 대한 1차 또는 2차 시장에서 스펙트럼 리스를 실시하지 않고 달성될 수 있다.
후속하는 소구분(sub-section)은 스펙트럼의 사용 권리를 양도하고, 및/또는 사용 권리의 수납자에 의해 사용을 모니터링하는 예시적인 구현(implementations)이다. 각 소구분은 특정 구현을 기술하지만, 각 구현은 개시된 시스템 및 방법의 실시예를 나타내는 것으로 이해될 것이다. 이와 같이, 이 문서의 한 소구분에 대해 기술되고 및/또는 도시되는 피처(features)는 하나 이상의 실시예에서 동일한 방식 또는 유사한 방식, 및/또는 다른 실시예의 피처와 협력 또는 대신에 이용될 수 있다.
각 실시예에서, 스펙트럼을 이용하는 무선 장치의 타입 또는 타입들은 기초적인 시스템 및 방법에 적절치 않다. 이와 같이, 시스템 및 방법은 무선 통신을 위한 어떤 운영 컨텍스트(operational contex)에 적용될 수 있고, 무선 통신은, 단일 방향 신호 전송(예컨대, 응답 없이 장치에 의해 수신을 위한 신호의 브로드캐스팅)을 처리하고, 장치가 신호의 교환 시에 개시하는 양방향 통신을 처리하도록 명백히 의도된다. 이 방법 및 시스템은 덤(dumb) 및/또는 인지 무선 장치에 적용될 수 있다. 이 방법 및 시스템은 라이센스 또는 비라이센스 스펙트럼에 적용될 수 있다. 더욱이, 이 방법 및 시스템은, 변조 기법, 고조파 사항(harmonic considerations), 무선 장치에 의해 이용되는 주파수 대역 또는 채널, 전송되는 데이터 또는 정보의 타입, 무선 장치가 수신된 정보를 이용하는 방법, 및 다른 유사한 통신 사항에 일반적이다. 따라서, 시스템 및 방법은 어떤 적절한 환경에서의 애플리케이션을 갖는다.
용어 "무선 회로"는 진술된 통신 기능을 실시하는 어떤 구조적 장치를 나타내고, 전용 회로 구성 요소, 펌웨어, 및/또는 논리 명령을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있다. 용어 "제어 회로"는 진술된 제어 기능을 실시하는 어떤 구조적 장치를 나타내고, 전용 회로 구성 요소, 펌웨어, 및/또는 논리 명령을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 소프트웨어와 관련하여 실시되는 바와 같이 기술되는 기능적 동작은, 컴퓨터 또는 머신 판독 가능 매체 상에 저장되고, 제어 회로의 부분을 형성하는 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서 실시될 수 있다.
B. Brokering Spectrum Among Wireless Devices and/or Networks
도 4를 부가적으로 참조하면, 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 예시적인 시스템(12)이 도시된다. 스펙트럼 브로커 구성 요소(14:브로커 또는 중계 시스템)는 주어진 지리적 영역 내에서 스펙트럼의 이용에 대한 지식을 획득하는데 이용될 수 있고, 하나 이상의 스펙트럼 사용자 시스템(18)의 하나 이상의 무선 장치(16)에 사용 권리 인증서 (예컨대, 스펙트럼 인증서)를 제공하도록 허용된다. 스펙트럼 브로커(14)가 이용 지식을 획득하는 메카니즘은 사용 권리 인증서의 발행에 직접적으로 밀접한 관계가 있지 않고, 아래에 기술되는 것들을 포함하는 어떤 적절한 방식으로 실행될 수 있다.
인증서 에이전트(certificate agent)(20)는 스펙트럼을 이용하는 하나 이상의 무선 장치(16) 내에 존재할 수 있다. 인증서 에이전트(20)는 스펙트럼 브로커(14)로부터 사용 권리 인증서의 획득을 조정할 책임이 있을 수 있다. 사용 권리 인증서는, 인증서 에이전트(20)와 관련된 무선 장치(16)의 동작을 특정 주파수 및, 사용 권리 인증서에 의해 명기된 다른 전송 관련 변수에 바인드(bind)하는데 이용되는 데이터 객체일 수 있다. 예컨대, 이 인증서는 또한 인증서가 유효한 지리적 영역을 지시할 수 있고, 또한 인증서가 유효한 시간의 길이를 지시할 수 있다. 유효한 인증서를 갖추어, 무선 장치(16)는 인증서에 의해 나타낸 스펙트럼에서 동작하도록 허용될 수 있다. 인증서 에이전트(20)는 무선 장치가 이용 약관(terms of use)에 확실히 따르도록 기능을 할 수 있다. 브로커(14) 및/또는 하나 이상의 스펙 트럼 분석 장치와 같은 다른 엔티티는 인증서와의 컴플라이언스를 더욱 확실히 하도록 스펙트럼을 단속할 수 있다. 에이전트 및/또는 다른 엔티티가 무선 장치를 단속하는 메카니즘은 사용 권리 인증서의 발행에 직접적으로 밀접한 관계가 있지 않고, 아래에 기술되는 것들을 포함하는 어떤 적절한 방식으로 실행될 수 있다.
하나의 실시예에서, 브로커(14) 및 에이전트(20)는 인증서의 제약 및 조건을 기재하도록 확장성 생성 언어 (XML) 또는 유사한 언어에 기초로 한 미리 정해진 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있다.
시스템(12)은 스펙트럼 홀더 시스템(22)이 스펙트럼 홀더 시스템(22)과 관련된 스펙트럼의 2차 이용에 관계된 규칙 및/또는 규제를 스펙트럼 브로커(14)에 제공하도록 할 수 있다. 스펙트럼 홀더 시스템(22)은 이때 스펙트럼 브로커(14) 및 스펙트럼 에이전트(20)가 규칙에 따르고, 금전적 트랜잭션이 수반될 경우에, 재정적 사항이 다루어지는 상당히 높은 신뢰도를 가질 수 있다.
이런 기본적 장치로부터, 예시적 실시예는 이 소구분에서 기술되지만, 여기에 기술되는 개념내에 있는 다른 시나리오가 가능하다.
제 1 예시적 실시예는, 라이센스 스펙트럼이 이용되고, 도 4에 대해 기술되는 시스템(12)을 포함한다. 제 2 예시적 실시예는 시스템(12)을 포함하지만, 비라이센스 스펙트럼에서 동작하고, 도 5에 대해 기술될 것이다. 이들 2개의 실시예 간의 차는, 제 1 실시예에서는 모든 스펙트럼 (및 따라서, 모든 사용자 (14))이 제어되고, 제 2 실시예에서는 부분 제어만이, 라이센스되지 않았지만, 허용 가능한 사용자 시스템(14)이 사용 권리 인증서에 따라 동작하는 사용자 시스템(14)과 함께 명기된 대역 내에서 공존할 수 있기 때문에 가능할 수 있다는 것이다.
브로커(14)는 자동화될 스펙트럼을 수반하는 트랜잭션을 참작한다. 또한, 시스템(12) 내에서 선취 방식(preemption)이 가능하다. 예컨대, 무선의 인증서는 고 우선 순위 사용자가 스펙트럼으로의 액세스를 원할 경우에 무효로 될 수 있다. 시스템(12)은 감찰을 통해 신뢰를 제공하고, 가능한 수익 기회를 제공한다.
도 4를 계속 참조하면, 스펙트럼 홀더 시스템(22)은, 이용 가능한 스펙트럼 및, 스펙트럼 홀더 시스템(22)에 의해 부과될 수 있는 어떤 조건(화살표 A)에 관한 정보를 브로커(14)에 제공할 수 있다. 브로커(14)는, 예컨대, 서비스 규칙을 포함하는 스펙트럼(화살표 B)을 관리하는 (예컨대, FCC 또는 다른 엔티티에 의해 규정된 바와 같이) 정부 또는 규제 위원회 규제를 이미 알 수 있다. 예컨대, 브로커(14)의 부분이거나 이 브로커(14)에 의해 접근하기 쉬운 규제 데이터베이스(24)에 의해 규제가 저장될 수 있다.
스펙트럼 홀더 시스템(22)이 스펙트럼을 브로커(14)에 제공하거나 도움이 되게 하면, 브로커(14)는 스펙트럼 홀더 시스템(22)으로부터 바로 스펙트럼이 할당되는 어떤 다른 사용자와 동일한 방식으로 스펙트럼을 이용하도록 요구할 수 있다. 예컨대, 스펙트럼 홀더 시스템(22)은 브로커(14)에 인증서를 발행할 수 있다. 따라서, 브로커(14)는, 무슨 스펙트럼이 사용중에 있고, 및/또는 발행된 인증서의 지식의 힘으로 사용자 시스템(18)에 의해 사용하기 위해 이용 가능한지를 알 수 있다. 사용자 시스템(18)은, 어떤 통신 무선부, 무선 장치의 수집부, 인증서 하에 허가된 스펙트럼을 이용하는 네트워크 또는 시스템일 수 있거나 포함할 수 있고, 클라이언 트 장치 (예컨대, 이동 전화, 무선 네트워크 인터페이스 등), 기지국, 무선 액세스 포인트 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
하나 이상의 잠재적 사용자 시스템(18)은 브로커(14)로부터 사용 인증서를 요구할 수 있기 전에(화살표 D) 브로커(14)에 의해 인증되거나 확인될 수 있다(화살표 C). 인증 및/또는 확인되면, 브로커(14)는 요구 시에 스펙트럼 사용 인증서를 하나 이상의 사용자 시스템(18)에 할당할 수 있다. 인증서 에이전트(20)를 포함하는 사용자 시스템(18)은 이때 브로커(14)에 의해 제공되는 스펙트럼 사용 인증서에 따라 동작할 수 있다.
서비스 영역에 배치되는 스펙트럼 스니퍼(spectrum sniffers)(26)는 스펙트럼 사용 및 인증서와의 컴플라이언스에 관한 정보를 제공할 수 있다(화살표 E). 브로커(14)는 또한 리포트(28)를 경유하여 정보를 스펙트럼 홀더 시스템(22)에 제공할 수 있다. 이 정보는 인증되지 않은 사용이 검출될 경우에(화살표 Fa 및 Fb) 통계적 데이터, 빌링 또는 다른 사용을 위한 데이터, 및 경보를 포함할 수 있다. 사용자 시스템(18)은 또한 정보를 스펙트럼 홀더 시스템(22)으로, 또는 역으로 지향시킬 수 있다(화살표 Fc).
도 5를 부가적으로 참조하면, 스펙트럼 사용 권리를 양도하기 위한 예시적 시스템(12)의 다른 실시예가 도시된다. 도 5의 실시예에서, 시스템(12)의 구성 및 동작은 도 4의 시스템(12)의 구성 및 동작과 유사하지만, 스펙트럼 홀더 시스템(22)이 제공되지 않는다. 동일한 구성 요소 참조 번호 및 화살표 지정은 도 4 및 5의 양방에 나타낸 유사한 항목에 이용된다.
브로커(12)는 스펙트럼 상의 어떤 규제 제약을 알 수 있다(화살표 B). 현재 스펙트럼 전류 이용은 스펙트럼 스니퍼(26)에 의해 리포트될 수 있다(화살표 E). 하나 이상의 사용자 시스템(18)은 브로커(14)에 의해 인증 및/또는 확인될 수 있고(화살표 C), 인증/확인되면, 사용자(들)(18)는 스펙트럼 사용 인증서를 요구하여 수신할 수 있다(화살표 D). 인증서는 사용자 시스템(18)의 요구, 현재 스펙트럼 사용 및/또는 사용자 시스템(18)의 예측 사용 뿐만 아니라, 사용자 시스템(18)의 동작 요구 조건에 기초로 할 수 있다. 브로커(14)는 시스템(12)의 성능을 모니터링하기 위한 통계적 데이터와 같은 데이터를 수집하여 저장할 수 있다(화살표 Fa). 또한, 데이터는 사용자 시스템(14)에, 또는 역으로 제공될 수 있다(화살표 Fc). 데이터는 하나 이상의 리포트(18)의 형식으로 저장될 수 있다.
도 4 및 5의 양방의 실시예에 대해, 스펙트럼 홀더 시스템(22)(제공될 경우), 브로커(14), 사용자 시스템(18), 및 스펙트럼 스니퍼(26)는 어떤 적절한 하드웨어 플랫폼으로 실시될 수 있음을 알게 될 것이다. 예컨대, 스펙트럼 홀더 시스템(22) 및 브로커(14)는 제각기, 여기에 기술된 기능을 실시하는 논리적 명령 (예컨대, 소프트웨어 또는 코드)을 실행하는 서버와 같은 계산 장치를 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 하드웨어 플랫폼은 소프트웨어를 저장하는 메모리 및, 소프트웨어를 실행하는 프로세서를 가질 수 있다. 이와 같은 소프트웨어는 컴퓨터 또는 머신 판독 가능 매체 내에 저장될 수 있다. 이와 같은 기능은 또한 전용 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이의 조합을 통해 실행될 수 있다. 리포트는 어떤 적절한 데이터베이스 구조로 포맷되어, 메모리에 의해 저장될 수 있다.
C. Obtaining and Policing a Spectrum Certificate
상기 소구분 B에서 설명된 스펙트럼을 중개하는 기술은 스펙트럼 홀더 및/또는 스펙트럼 사용자에 흥미를 끌 수 있다. 일례로서, 예시적 스펙트럼 홀더는, 스펙트럼 이용을 최대화하고, 집합 스펙트럼으로부터의 가치를 최대화하는 목표를 가진 다른 스펙트럼 홀더를 구비한 장치 내에 들어가기를 원할 수 있는 셀룰러 캐리어일 수 있다. 이런 2차 사용은, 스펙트럼의 사용에 특정 제약이 없다는 점에서 현재 FCC에 의해 규정되는 2차 사용과 상이한 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 시스템(12)을 이용하여 확립될 수 있는 이런 예시적 2차 사용 장치 또는 다른 2차 사용 장치는 스펙트럼 홀더(들)에 의한 관계를 생성시킬 수 있다. 예컨대, 홀더는, 사용이 효율적으로 조정 및 제어되지 않을 경우에 스펙트럼의 중개가 스펙트럼의 가치를 감소시킬 수 있는 지각(perception)을 가질 수 있다. 그러나, 스펙트럼 홀더는, 스펙트럼이 이용되든 이용되지 않든 이들의 스펙트럼에 관계된 동작 비용을 고정시켰다. 따라서, 스펙트럼을 중개함으로써 스펙트럼의 이용의 증가는 스펙트럼 홀더에 대한 스펙트럼의 가치를 증대시킬 수 있다. 이런 소구분은 스펙트럼 사용의 조정 및 제어에 관계된 개념을 소개한다.
인증서 에이전트(20)를 가진 무선 장치(16)는 무선 통신 네트워크의 부분을 형성할 수 있다. 무선 장치(16)는, 예컨대, 셀룰러 전화 통신 포인트 (예컨대, 셀 사이트), 기지국, 무선 액세스 포인트, 통신 장치, 네트워크 장치, 또는 다른 구성 요소로서 실시될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 어떤 타입의 무선 장치(16)는 인증서 에이전트(20)를 포함할 수 있다. 인증서 에이전트(20)는 관련된 무선 장치(16)가 스펙트럼을 위해 규정된 규칙 및 규제를 확실히 준수하도록 구성될 수 있다.
하나의 실시예에서, 인증서 에이전트(20)는 바람직하게는 무선 장치의 펌웨어 내에 있는 논리 엔티티일 수 있다. 선택적으로, 인증서 에이전트(20)는 무선 장치(16)의 (도시되지 않은) 프로세서에 의해 실행되는 실행 가능 코드 또는 소프트웨어일 수 있다. 인증서 에이전트(20)는 무선 장치(16)의 고유 장비 아이덴티티와 관련될 수 있다. 이 장비 아이덴티티는 새로운 구성체이지만, 미디어 액세스 제어 (MAC) 어드레스와 유사할 수 있다. 관련된 인증서 에이전트(20)에 대한 고유 장비 아이덴티티는 브로커(14)에 의해 인식 가능할 수 있다. 인증서 에이전트(20), 또는 인증서 에이전트(20)의 양태는 암호화되거나, 허가되지 않은 수정 또는 클로닝(cloning)을 최소화할 다른 보안 피처를 가질 수 있다.
브로커(14)는, 무선 장치(16) (및/또는 인증서 에이전트(20))가 스펙트럼 인증서를 승인받도록 하기 위해 인증서 에이전트(16)로 "트러스트(trust)"를 확립하도록 구성될 수 있다. 따라서, 인증서 에이전트(20)의 동작은 브로커(14)에 의해 허가 및 확인을 요구할 수 있다. 하나의 실시예에서, 무선 장치(16)와 브로커(14) 간의 관계는 스펙트럼 공유 협정(spectrum sharing agreement)의 부분으로서 확립될 수 있다. 트러스트 관계는 트러스트 에이전트가 인증서와 관련된 제약을 준수할 수 있는 기대(expectation)를 용이하게 한다. 트러스트 확립(trust establishment)을 위한 예시적 메카니즘은 공유 비밀 키일 수 있다. 당업자는 알 수 있는 바와 같이, 장치가 인증 및/또는 확인되도록 하는 다른 적절한 메카니즘이 존재하여, 트러스트 확립의 부분으로서 이용될 수 있다.
스펙트럼 인증서를 획득할 선구자(precursor)로서, 인증서 에이전트(20)는 어떤 정보를 브로커(14)에 제공할 필요가 있다. 이 정보는, 관련된 무선 장치(16)가 지원할 수 있는 스펙트럼 마스크의 식별, 관련된 무선 장치(16)가 지원할 수 있는 프로토콜의 식별, 관련된 무선 장치(16)의 현재 위치, 관련된 무선 장치(16)의 안테나 구성 및/또는 전력, 서비스 요구, 및 서비스의 등급을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 서비스 요구는 서비스 품질 (QOS), 지속 기간 등과 같은 파라미터를 명기할 수 있다.
제공된 정보는 무선 장치(16)의 능력에 의해 제약을 받을 수 있다. 예컨대, 레거시 무선 장치(legacy radios)는 제한된 옵션을 제공할 수 있는 반면에, 차세대 인지 무선 장치는 플렉시블 및/또는 다중 옵션을 제공할 수 있다. 예시적인 옵션은 아래에 더욱 상세히 기술된다.
인증 및 확인되면, 네트워크 토폴로지(topology)에 따라 무선 장치(16), 또는 스펙트럼 사용자 시스템(18)은 브로커(14)에 스펙트럼 요구를 행할 수 있다. 응답하여, 브로커(14)는 스펙트럼 요구를 승인하거나 거부할 수 있다. 브로커(14)는 또한 선택적 스펙트럼 사용 제안을 무선 장치(16)에 제공하도록 구성될 수 있다.
스펙트럼 요구가 승인되면, 브로커(14)는, 스펙트럼 마스크 (예컨대, 주파수 기반 스펙트럼 마스크), 인증서의 지속 기간 (예컨대, 시간 윈도우), 위치 제약 (예컨대, 지리 기반 방출 마스크), 및 전력 한계치 또는 한계치들 (예컨대, 송신 전력 한계치)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 스펙트럼 인증서를 제공할 수 있다. 스펙트럼 마스크는 예컨대 중심 주파수 및/또는 주파수 범위를 포함할 수 있 다.
브로커(14)는 또한 고 우선 순위 사용자가 저 우선 순위 사용자 보다 선취하도록 하는 예외 핸들러(exception handler)로서 기술되는 부가적 능력을 가질 수 있다. 인증서가 공공 안전(public safety) 사용자 또는 스펙트럼 홀더와 같은 고 우선 순위 사용자에 의해 선취될 시에, 브로커(14)의 예외 핸들러는 이 인증서를 무효로 하도록 구성될 수 있다.
스펙트럼 오퍼(offer)의 형식으로 또는 스펙트럼 상품 품목으로서 스펙트럼 홀더 시스템(22)에 의해 브로커(14)에 스펙트럼이 제공될 수 있다. 이런 방식으로, 브로커(14)는 사용자 시스템(18)에 제공할 스펙트럼을 "획득(acquire)"할 수 있다.
도 6을 부가적으로 참조하면, 스펙트럼 사용 권리를 양도하기 위한 예시적 시스템(12')이 도시된다. 예시적 시스템(12')의 구성 요소는 도 4의 예시적 시스템(12)의 부분을 형성할 수 있다. 따라서, 동일한 구성 요소 참조 번호는 도 4 및 6에 나타낸 유사한 항목에 이용된다. 시스템(12')에 대해 도시된 구조가 유일한 구현이 아니지만, 그것은 비교적 효율적인 것으로 생각된다.
도 6의 예시적 시스템(12')에 따르면, 스펙트럼 분석 시스템(30)은 시간, 공간 (예컨대, 지리) 및 주파수에 의하여 스펙트럼 단편(spectrum fragments)의 이용에 관한 정보를 제 1 스펙트럼 홀더 시스템(22a)에 제공하는 기능을 할 수 있다(화살표 G). 스펙트럼 홀더 시스템(22a)은 이런 정보를 이용하여, 스펙트럼 상품 품목의 형태로 브로커(14)에 대한 스펙트럼 단편의 제공을 생성할 수 있다(화살표 H). 그리고 나서, 브로커(14)는, 스펙트럼 상품 품목에 대응하는 스펙트럼 인증서를 (사용자 시스템(18)으로서 작용하는) 제 2 스펙트럼 홀더 시스템(22b) 또는 어떤 다른 사용자 시스템(18)에 제공하여, 대응하는 스펙트럼 단편 또는 단편들을 사용할 수 있도록 할 수 있다(화살표 I). 제 2 스펙트럼 홀더 시스템(22b)은 인증서 에이전트(20)를 포함할 수 있다. 검증 및 감찰 시스템(verification and policing system)(32)은, 제 2 스펙트럼 홀더 시스템(22b) 또는 다른 사용자(18)가 스펙트럼 인증서의 조건을 준수함을 모니터링하여, 스펙트럼 홀더(22) 및/또는 브로커(14)에 피드백을 제공하는 기능을 할 수 있다(화살표 Ja, Jb 및 Jc).
도 7을 부가적으로 참조하면, 인증서 에이전트(20)와 브로커 시스템(14) 간에 예시적 프로토콜이 도시된다. 프로토콜의 부분으로서, 데이터, 신호 및/또는 메시지는 인증서 에이전트(20)와 브로커(14) 간에 교환될 수 있다. 하나의 실시예에서, 인증서 에이전트(20)와 브로커(14) 간의 프로토콜 메시지는 XML 또는 메타 언어일 수 있거나 유사할 수 있는 언어에 따른다.
프로토콜 하에, 인증서 에이전트(20)는 브로커(14)의 아이덴티티 및, 인터넷 또는 사설 네트워크와 같은 네트워크를 통해 브로커(14)를 위치시키는 방법을 알도록 구성될 수 있다. 브로커(14)의 아이덴티티 및, 브로커(14)를 위치시키는 방법의 지식은 스펙트럼 공유 협정과 같은 정규 계약 협정, 또는 이런 정보를 제공할 다른 메카니즘을 통해 달성될 수 있다.
이 프로토콜은 인증 요구를 포함할 수 있다(화살표 K). 인증서 에이전트(20)가 브로커(14)를 위치시켰으면, 인증서 에이전트(24)는 그 자체를 식별하여, 인증 요구로 인증 프로세스를 초기화할 수 있다.
그 후, 프로토콜은 확인 프로세스를 포함할 수 있다(화살표 La 및 Lb). 공유 비밀 키와 같은 공지된 메카니즘을 이용하여, 브로커(14)는 인증서 에이전트(20)를 인증하고 확인할 수 있다.
프로토콜은 인증 ID를 포함할 수 있다(화살표 M). 예컨대, 인증서 에이전트(20)는 브로커(14)와의 모든 또는 어떤 통신을 위해 아이덴티티 값 (예컨대, 상술한 장비 아이덴티티)을 브로커(14)에 제공할 수 있다. 아이덴티티 값은 무선 장치(20) (또는 스펙트럼 사용자 시스템(18)의 무선 장치(16)의 그룹)에 고유하다.
프로토콜은, 인증서 에이전트(20)에 의해 브로커(14)에 제공되는 상술한 정보를 포함할 수 있는 인증서 요구를 포함할 수 있다(화살표 N). 하나의 실시예에서, 인증서 요구는, 금전적 또는 비금전적 사항 구성 요소를 포함하거나 포함하지 않는 비드(bid: 또는 입찰)와 같은 특정 스펙트럼 상품 품목에 대한 요구의 형식일 수 있다. 이 인증서 요구는 다음의 의사 코드 리스팅 1(pseudo-code listing 1)에서 설명된 형식을 띌 수 있다.
의사 코드 리스팅 1
인증서 요구의 아이덴티티 부는 인증 프로세스에서 확인되는 동일한 아이덴티티일 수 있으며, 이에 의해 브로커(14)가 인증서 에이전트(20)를 트러스트할 수 있음을 알게 할 수 있다.
인증서 요구의 스펙트럼 마스크 리스트 부는 무선 장치(16)가 채택할 수 있는 여러 스펙트럼 마스크 및, 그것이 이들 스펙트럼 마스크을 동작시킬 수 있는 중심 주파수의 리스트일 수 있다.
인증서 요구의 프로토콜 부는 무선 장치(16)가 반송파 감지 다중 접속 (CSMA), 시분할 다중 접속 (TDMA), 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM) 등과 같이 이용하는 이용 타입을 정할 수 있다. 프로토콜 정보는 브로커(14)가, "무선 장치가 생성하는 간섭"의 타입 및 확산(spread)을 결정할뿐만 아니라, 스펙트럼 인증서 하에 스펙트럼의 이용을 잠재적으로 단속하도록 한다.
프로토콜 요구의 전송 특성부는 무선 장치(16)의 전력 출력 및 전송 패턴을 기술하여, 브로커가 무선 장치(16)에 의해 전송되는 에너지의 브로드캐스트 범위를 게이지(gauge)할 수 있도록 한다.
인증서 요구의 위치부는 무선 장치(16)가 동작하는 위치 또는 위치들이다. 선택적으로, 이 위치는 지리 풋프린트(geographic footprint)를 요구함으로써 기술될 수 있다.
인증서 요구의 서비스 요구부는 스펙트럼이 QOS 및 지속 기간과 같이 지원될 어떤 사용자 특성을 참작하는 요구이다.
인증서 요구의 서비스 부의 등급은 요구된 사용자 서비스의 타입의 식별이 다.
인증서 요구의 비드(bid)부는 기초적 스펙트럼(underlying spectrum) 사용자가 스펙트럼의 사용료를 지불할 의사가 있는 가격이다. 이 가격은 재정적 사항일 수 있거나 아닐 수 있다.
프로토콜은 다음의 의사 코드 리스팅 2에서 설명된 형식을 띌 수 있는 스펙트럼 인증서를 포함할 수 있다(화살표 O).
의사 코드 리스팅 2
스펙트럼 인증서의 인증서 ID부는 트랜잭션에 유일하게 이용될 수 있는 시간 스탬프된 고유 아이덴티티(time-stamped unique identity) (예컨대, 이 스펙트럼 사용 인증)일 수 있다.
인증서의 지속 기간부는, 인증서가 유효하고, 예컨대 시간 윈도우에 의해 설명될 수 있는 (시간 스탬프된 인증서 ID로부터의) 시간의 길이일 수 있다. 하나의 실시예에서, 지속 기간은 브로커(14)와 인증서 에이전트(20) 간에 동기화된 클록의 필요성이 존재할 수 없도록 시간 단위 (예컨대, 초 또는 분)로 제공된다.
인증서의 스펙트럼 마스크 및 전송 특성부는 무선 장치(16)에 대한 전송 파 라미터를 정할 수 있고, 예컨대 주파수 기반 스펙트럼 마스크에 의해 설명될 수 있다. 전송 특성은 또한 예컨대 송신 전력 한계치를 포함할 수 있다.
인증서의 위치부는 인증서가 유효하고, 예컨대 지리 기반 방출 마스크에 의해 설명될 수 있는 경계 또는 지리 영역이다. 무선 장치(16)가 인증서의 위치부에 의해 정해지는 영역의 외부에 물리적으로 표유(stray)하거나, 인증서의 위치부에 의해 정해지는 영역의 외부로 방사량을 전송하면, 인증서는 무효로 될 수 있다.
프로토콜은 다음의 의사 코드 리스팅 3에서 설명된 형식을 띌 수 있는 인증서 오버라이드(override)를 포함할 수 있다(화살표 P).
의사 코드 리스팅 3
인증서 오버라이드의 원리부(rationale portion)는 무선 장치(16)가 스펙트럼 인증서에 대응하는 스펙트럼으로부터 무효로 된 이유를 통지받도록 관리하기 위해 제공될 수 있다.
도 8을 부가적으로 참조하면, 브로커(14)가 사용자 시스템(18)에 제공하도록 스펙트럼 홀더 시스템(22)으로부터 스펙트럼을 "획득"할 수 있는 부분으로서 홀더 시스템(22)과 브로커(14) 간에 예시적 프로토콜이 도시된다. 스펙트럼은, 아래에 기술되는 바와 같이, 스펙트럼 오퍼를 형성할 수 있는 스펙트럼 상품 품목의 형식으로 스펙트럼 홀더로부터 이용 가능하게 형성될 수 있다. 스펙트럼 홀더 시스 템(22)은 다중 지속 기간(multiple duration) 동안에 다중 오퍼를 형성할 수 있다. 그 후, 브로커(14)는 이 문서에 기술된 메카니즘을 통해 이들 스펙트럼 할당을 사용자 시스템(18) (예컨대, 사용자 시스템(18)의 무선 장치(16))에 이용 가능하게 할 수 있다. 브로커(14)는, 하나 이상의 수락 메시지(acceptance message)의 형식으로 스펙트럼의 이용에 관해 정보를 홀더 시스템(22)으로 다시 제공할 수 있다. 주어진 스펙트럼 상품 품목 또는 관련된 오퍼에 대해 하나 이상의 수락 메시지가 존재할 수 있다. 예컨대, 스펙트럼 상품 품목이 수 시간 동안에 있으면, 많은 30분 스펙트럼 인증서가 발행될 수 있고, 각 스펙트럼 인증서는 관련된 수락 메시지를 가질 수 있다.
오퍼는 다음의 의사 코드 리스팅 4에서 설명된 형식을 띌 수 있다.
의사 코드 리스팅 4
이 오퍼를 통해, 스펙트럼 단편은 시간, 공간 (예컨대, 지리) 및 주파수에 관련하여 제공될 수 있다.
이 오퍼의 홀더 ID부는 홀더 시스템(22)의 아이덴티티일 수 있고, 스펙트럼 공유 협정으로부터 관련 특성을 정하거나 결정하는데 이용될 수 있다.
오퍼의 지속 기간부는 스펙트럼의 단편이 이용 가능하게 형성되고, 예컨대 시간 윈도우의 형식일 수 있는 시간의 길이일 수 있다.
오퍼의 스펙트럼 마스크 및 전송 특성부는, 스펙트럼 단편에 이용될 수 있고, 예컨대 주파수 기반 스펙트럼 마스크의 형식일 수 있는 파형 및 최대 유효 등방성 복사 전력(EIRP)을 정할 수 잇다. 전송 특성은 또한 예컨대 송신 전력 한계치를 포함할 수 있다.
오퍼의 위치부는 스펙트럼 단편이 이용 가능하게 형성되고, 예컨대 지리 기반 방출 마스크의 형식일 수 있는 위치(예컨대, 지리 영역)일 수 있다.
오퍼의 청구부(ask portion)는 기초적 스펙트럼 홀더가 제공된 스펙트럼 단편 상에 두는 가치, 금전 등일 수 있다.
수락(acceptance)은 다음의 의사 코드 리스팅 5에서 설명된 형식을 띌 수 있다.
의사 코드 리스팅 5
수락의 홀더 ID/오퍼 ID부는 수락을 원래의 오퍼에 다시 서로 관련시킨다. 나머지 데이터는 사실상 정보를 제공하고, 트랜잭션으로부터 획득된 가치를 포함할 수 있다.
개시된 시스템 및 방법에 직접적인 관계가 없지만, 상술한 청구 및 비드와 관련된 어떤 트랜잭션을 조정할 프로토콜이 부가될 수 있다. 이 프로토콜은 경쟁 비드 및/또는 청구를 조정할 거래 기능(arbitrage function)을 포함할 수 있다.
D. Optimizing Use of Unlicensed Spectrum Bands in a Spectrum Constrained Environment
세계에는, 많은 비라이센스 무선 스펙트럼 대역이 있다. 미국에는, 비라이센스 대역은 산업, 과학적 및 의학적 (ISM) 대역 및 정보 인프라 구조(UNII) 대역으로서 공지되어 있다. 이들 대역은 사용자가 어떤 규제에 따른다면 모든 사용자에 개방적이다. 미국에서는, 이들 규제가 FCC Part 15로서 공지되어 있다. 전통적으로, 이들 대역은 마이크로파 오븐, 코드리스 폰, 저 전력 무선 원격 제어부, 및 유사한 장치에 이용되었다. 최근에, IEEE 802.11의 출현으로, 이들 대역은 컴퓨터 통신 및 이동 데이터 통신 활동에 대해서 뿐만 아니라, 점대점 및 점대 다점 애플리케이션에 대해서도 매우 대중적이게 되었다. 이들 애플리케이션 사용자 및 설치의 수가 증가함에 따라, 비라이센스 스펙트럼 대역은 매우 혼잡하게 되었다. 그러나, 혼잡(crowding) 및 생성한 간섭의 대부분은 비능률적 사용 및 조정의 부족 때문이다.
이런 환경에서도, 비라이센스 스펙트럼의 할당은, 부족한(scarce) 자원으로서, 최적화될 수 있다. 예컨대, 스펙트럼은 더욱 효율적으로 이용될 수 있고, 통상 달성되는 것보다 더 예상대로 할당될 수 있다. 하나의 실시예에서, 사용자는 비라이센스 대역 내에서 "라이센스" 경험을 가질 수 있다. 개시된 기술은 다양한 타입 의 사용자에 대한 애플리케이션을 가질 수 있지만, 여러 애플리케이션을 실행할 전용 스펙트럼을 필요로 하는 산업 및 상업적 사용자에 대한 특정 애플리케이션을 가질 수 있다. 시스템 및 방법은 또한 예컨대 최근 생겨난 시립(emerging municipal) WiFi 시장에 대한 애플리케이션을 가질 수 있다.
도 9를 부가적으로 참조하면, 비라이센스 스펙트럼을 할당하기 위한 예시적 시스템(12")이 도시된다. 예시적 시스템(12")의 구성 요소는 도 5의 예시적 시스템(12)의 부분을 형성할 수 있다. 따라서, 동일한 구성 요소 참조 번호는 도 5 및 9에 나타낸 유사한 항목에 이용된다. 시스템(12")에 대해 도시된 구조가 유일한 구현이 아니지만, 그것은 비교적 효율적인 것으로 생각된다.
시스템(12")은 브로커(14), 공급 분석 시스템(30), 및 스펙트럼 분석 기능부(34)를 포함할 수 있으며, 이의 각각은 소프트웨어, 실행 가능 코드, 펌웨어, 하드웨어 등에서 실시될 수 있다. 게다가, 사용자 시스템(18)은 이용할 스펙트럼을 획득하도록 브로커(14)와 인터페이스할 수 있다.
상술한 실시예에서와 같이, 사용자 시스템(18)은 스펙트럼을 이용하는 하나 이상의 무선 장치(16)를 포함할 수 있다. 이들 무선 장치(16)는 어떤 통신 장치 또는 시스템일 수 있다. 설명을 위한 하나의 예시적 무선 장치(16)는 네트워크 액세스 포인트 또는 유사한 타입의 장치이다. 무선 장치(16)의 변조 및 주파수는 비라이센스 스펙트럼을 할당하는 기술에 직접 관계하지 않지만, 무선 장치(16)는 FCC Part 15 하에 ISM 대역 또는 UNII 대역, 또는 어떤 다른 비라이센스 대역에서 동작할 수 있다.
스펙트럼 분석 시스템(30)은, 거의 실시간에서, 관심 대역(들) (예컨대, ISM 및 UNII 대역) 내에서 스펙트럼의 실제 이용을 결정할 수 있다. 이 정보는 공급 분석 시스템(30)에 제공될 수 있다. 공급 분석 시스템(30)은 스펙트럼 분석 기능부(34)에서 데이터를 축적할 수 있고, 예측 분석 및 신호 식별 능력을 제공할 데이터를 모을 수 있다. 공급 분석 시스템(30)의 결과치는 "스펙트럼 오퍼"의 형식으로 브로커(14)에 제공된다. 스펙트럼 오퍼는, 시간 (예컨대, 시간 윈도우), 위치 (예컨대, 지리 기반 방출 마스크), 주파수 (예컨대, 주파수 기반 스펙트럼 마스크), 및 전력 (예컨대, 송신 전력 제한치)을 포함하는 다차원 스펙트럼 정보 세트일 수 있다. 스펙트럼 오퍼는 스펙트럼 상품 품목의 형식을 취할 수 있다.
브로커(14)는 스펙트럼 오퍼로부터의 정보를 이용하여, 사용을 위해 이용 가능한 스펙트럼 단편 (또는 스펙트럼 단편들)을 사용자에 제공할 수 있다.
비라이센스 스펙트럼이 사용을 위해 자유롭게 이용 가능하기 때문에, 감찰 기능부(policing function)는 시스템의 일부를 형성할 수 없다. 그러나, 스펙트럼 분석 기능부(34)는 새로운 사용자가 스펙트럼 단편으로 이동하였는지를 결정하도록 스펙트럼 이용을 관측할 수 있다. 따라서, 협력 및/또는 감찰 기능부의 일부 형식은 스펙트럼 이용을 통한 일부 제어가 캠퍼스 또는 공업 단지 상에서와 같이 유지될 수 있는 상황에서의 가치일 수 있다. 이 점에서, 설명된 실시예는 포트, 공장 또는 창고와 같은 공업 단지에 관계할 수 있지만, 학교, 대학 캠퍼스, 군사 기지, 지방 자치체 등과 같은 다양한 다른 환경에서의 애플리케이션을 가질 수 있다.
브로커(14)는 사용자 시스템(18)이 동작할 수 있는 미리 정해진 지리적 영역 을 감독할 수 있다. 인접한 지리적 영역 간에 또는 중에 스펙트럼 이용을 조정하도록 브로커 대 브로커 상호 작용이 가능하다.
브로커(14)는 지리적 영역 내에서 사용자 시스템(18)을 서빙한다. 예컨대, 사용자 시스템(들)은 ISM 및 UNII 대역과 같은 관심 비라이센스 스펙트럼 대역 내에서 동작할 수 있는 무선 네트워크 액세스 포인트를 포함할 수 있다.
사용자 시스템(18)은, 사용자 시스템(18)의 동작 기대 또는 필요를 충족하도록 이용 및/또는 간섭이 명백한 스펙트럼에 대해 (예컨대, 이전의 소구분에서 기술된 요구에 대해 유사한 방식으로) 브로커(14)의 요구를 형성할 수 있다. 하나의 실시예에서, 사용자 시스템(18)은 예컨대 FCC Part 15 마스크로 10 MHz 또는 20 MHz 세그먼트를 요구할 수 있다. 브로커(14)는 공급 분석 시스템(30)에 의해 제공된 정보를 이용하여, 사용자 시스템(18)의 위치에서 이용될 수 있는 중심 주파수 및 스펙트럼 마스크를 요구하는 사용자에 제공할 수 있다. 브로커(14)로부터 이 정보에 기초로 하여, 사용자 시스템(18)은 브로커(14)에 의해 명기된 시간의 길이에 대한 스펙트럼 단편으로부터 예측 가능한 서비스를 갖는 것으로 기대할 수 있다.
스펙트럼 단편 이용도에 대한 지식이 스펙트럼 분석 기능부(34)(또한 스펙트럼 분석 기능부로 지칭됨) 및 공급 분석 시스템(30)의 동작으로부터 생성될 수 있다. 스펙트럼 분석은 분산 기능일 수 있다. 하나의 실시예에서, 사용자 시스템(18)의 무선 장치(16)를 포함하고, 스펙트럼 이용의 넓고 정확한 측정이 획득될 수 있도록 지리적 영역 주변으로 분산되는 스펙트럼 스니퍼(26) 또는 다른 타입의 센서가 있을 수 있다.
스펙트럼 분석 스니퍼(26)는, 많은 스니퍼(26)가 지리적 영역 주변으로 경제성 있게 분산될 수 있도록 작고, 간단하며, 그리고 저 비용의 패키지에서 실시될 수 있다. 스니퍼(26)는 배터리, 솔라 전워(solar power) 및/또는 상용 전원(utility power)과 같은 어떤 적절한 소스로부터 동작 전력을 수용할 수 있다. 스니퍼(26)는 공급 분석 시스템(30)의 호스트와 무선 통신할 수 있다. 스펙트럼 분석은, 관심 대역 내에서 스펙트럼 점유(occupancy)의 실시간 (또는 거의 실시간) 데이터 수집으로 지향될 수 있지만, 역사 데이터(historical data) 수집이 가능할 수 있다. 스펙트럼 분석은 관심 대역 내에서 전력을 측정함으로써 실행될 수 있다.
공급 분석 시스템(30)은 중앙으로 호스트될 수 있다. 공급 분석 시스템(30)과 브로커(14) 간에는 다 대 일(many-to-one) 관계가 있을 수 있다. 공급 분석 시스템(30)은 시간이 지남에 따라 스펙트럼 점유 데이터를 결집시켜, 예측 분석을 실행할 수 있다. 예측 분석 결과치는 브로커(14)에 공급될 수 있다. 예측 분석은 무슨 스펙트럼 단편이 특정 시간에, 얼마나 오랫동안 없어질 수 있음을 예측하도록 구성될 수 있다. 공급 분석 시스템(30)은 또한 신호 식별 기능부를 실행하여, 신호 식별 결과치를 브로커(14)에 공급할 수 있다. 신호 식별 기능부는 이용되는 변조 및 여러 스펙트럼 단편을 이용하는 장치의 종류를 결정하도록 구성될 수 있다.
E. Detailed Spectrum Brokering Implementation
E(1). System Overview
도 10을 부가적으로 참조하면, 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 예시적인 시스템이 도시되고, 이 시스템은 스펙트럼 중개 시스템(100)으로 지칭될 것이다. 여 러 참조 번호가 시스템(100) 및 상술한 시스템(12, 12' 및 12")의 구성 요소를 기술하는데 이용되지만, 이들 시스템 중에는 유사한 것이 있음이 자명할 것이다. 그래서, 이들 시스템 중 하나로부터의 구성 요소 및/또는 기능성은 상이한 시스템에 이용될 수 있다.
시스템(100)은 하나 이상의 스펙트럼 사용자 시스템(102), 하나 이상의 스펙트럼 홀더 시스템(104), 및 스펙트럼 브로커 시스템(106)을 포함할 수 있다. 스펙트럼 사용자 시스템(102)에 대한 예시적 소프트웨어 구조는 도 12에 도시되고, 스펙트럼 브로커 시스템(106)에 대한 예시적 소프트웨어 구조는 도 13에 도시된다.
시스템(100)은, 예컨대, 다수의 스펙트럼 사용자 시스템(102) (예컨대, 도 10에서는, 제각기 참조 번호(102a, 102b 및 102n)으로 식별되는 3 이상의 예시적 스펙트럼 사용자 시스템(102)이 있다) 및 단일 스펙트럼 홀더 시스템(104)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템(100)은 단일 스펙트럼 사용자 시스템(102) 및 다수의 스펙트럼 홀더 시스템(104) (예컨대, 도시된 실시예에서, 제각기 참조 번호(104a, 104b 및 104n)으로 식별되는 3 이상의 예시적 스펙트럼 홀더 시스템(104)이 있다)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템(100)은 다수의 스펙트럼 사용자 시스템(102) 및 다수의 스펙트럼 홀더 시스템(104)을 포함할 수 있다. 다수의 사용자 및/또는 홀더 시스템이 제공될 시의 실시예에서, 사용자 및/또는 홀더는 동시에 동작할 수 있다. 다른 실시예에서는, 하나의 스펙트럼 사용자 시스템(102) 및 하나의 스펙트럼 홀더 시스템(104)이 있을 수 있다. 하나의 스펙트럼 사용자 시스템(102) 및 하나의 스펙트럼 홀더 시스템(104)을 가진 실시예의 특정 경우에, 스펙트럼 사용자 시스템(102)와 관련된 사용자 및, 스펙트럼 홀더 시스템(104)와 관련된 홀더는 동일한 엔티티일 수 있다.
E(2). Spectrum User System
도시된 실시예에서, 스펙트럼 사용자 시스템(102)은, (예컨대, 라이센스 스펙트럼에 대해) 홀더(들)로부터 획득되고, 및/또는 (예컨대, 비라이센스 스펙트럼에 대해서는) 스펙트럼 사용자 시스템(12)에 할당되는 스펙트럼을 이용하여 액세스 포인트(108)와 클라이언트 장치(110) 간에 광대역 통신을 제공할 능력을 가진 무선 네트워크이다. 이 스펙트럼으로의 액세스는 결정된 시간 주기 동안, 특정 지리적 영역을 통해, 그리고 특정 주파수 및 채널 대역폭으로 이루어진다. 이런 타입의 스펙트럼 사용자 시스템(102)은 단지 대표적인 것임을 알게 될 것이다. 다른 타입의 스펙트럼 사용자 시스템(102)은 상술한 기술을 이용할 수 있으며, 그래서, 스펙트럼 사용자 시스템(102)의 무선 장비는 도시된 액세스 포인트(108)와 클라이언트 장치(110)와 상이할 수 있다.
스펙트럼 사용자 시스템(102)은, 미리 정해진 가격(agreed-upon price) 또는 다른 형식의 가치에 기초로 하여 독립 중개 교환부 (예컨대, 브로커 시스템(106))를 통해 스펙트럼 홀더로부터 스펙트럼을 "구입(purchasing)"함으로써 (예컨대, 스펙트럼 액세스 승인을 획득함으로써) 이용을 위한 스펙트럼을 획득할 수 있다. 스펙트럼 사용자 시스템(102)은 하드웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 및 네트워크 구성을 메이크업(make up)하는 알고리즘을 포함할 수 있다. 스펙트럼 사용자 시스템(102)은 네트워크를 이용하여 현재 사용중인 스펙트럼 및 클라이언트 장치(110) 를 관리하여, 미래의 스펙트럼 소비를 예상할 수 있다. 스펙트럼 사용자 시스템(102)은 스펙트럼에 대한 요구 및/또는 비드를 자동으로 생성시켜, 이 요구 및/또는 비드를 브로커 시스템(106)으로 송신할 수 있다. 스펙트럼에 대한 비드는 스펙트럼 사용자 시스템(102)에 의해 생성된 가격을 포함할 수 있거나, 선택적으로 비금전적 가치에 기초로 할 수 있다.
요구 또는 비드가 이용 가능한 스펙트럼에 부합되면, 부합된 홀더 시스템(104)과 사용자 시스템(102) 간에 스펙트럼 사용 권리에 대한 트랜잭션이 일어날 수 있다. 이 트랜잭션을 결제하는(settling) 부분으로서, 스펙트럼 사용자 시스템(102)에는 스펙트럼 인증서가 발행될 수 있다. 스펙트럼 인증서는 트랜잭션 시에 미리 정해진 시간, 위치, 주파수 및/또는 전력 제한치 하에 스펙트럼으로의 액세스로 스펙트럼 사용자 시스템(102)을 승인한다. 적어도 이들 기준을 제어함으로써, 사용자 시스템(102)은, 스펙트럼과 관련된 규칙 (예컨대, 정부 규제, 서비스 규칙, 규제 규칙 및/또는 홀더 부과된 제한(holder imposed restrictions)) 하에 스펙트럼으로의 액세스가 승인되도록 고려될 수 있다. 스펙트럼 사용자 시스템(102)은 그 자체를 모니터링하여, 시간 주기의 만료 시에나, 스펙트럼 사용자 시스템(102)이 트랜잭션의 하나 이상의 조건 또는 규칙을 어기는(breaking) 브로커 시스템(106)(또는 스펙트럼 홀더 시스템(104)과 같은 다른 시스템)으로부터 위반 경고를 수신할 경우에 스펙트럼을 무효로 할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 스펙트럼 인증서는 하나 이상의 시간 윈도우, 주파수 기반 스펙트럼 마스크, 지리 기반 방출 마스크 및 송신 전력 한계치를 포함할 수 있다.
스펙트럼 사용자 시스템(102)의 상술한 트랜잭션 및 다른 네트워크 기능을 실시하기 위해, 스펙트럼 사용자 시스템(102)은 액세스 포인트(108)를 감시하는 관리 시스템(112)을 포함할 수 있다. 게다가, 스펙트럼 사용자 시스템(102)은 브로커 시스템(106)과 상호 작용하는 브로커 인터페이스(114) 및, 금전적 및/또는 비금전적 스펙트럼 트랜잭션을 관리하는 결제 시스템(settlement system)(116)을 포함할 수 있다.
도 11을 부가적으로 참조하면, 스펙트럼 사용자 시스템(102)에 대한 예시적 소프트웨어 구조가 도시된다. 각 소프트웨어 구성 요소는 프로세서에 의해 실행될 수 있고, 및/또는 머신 판독 가능 매체 (예컨대, 컴퓨터 시스템 메모리 및/또는 컴퓨터 데이터 저장 메모리)에 의해 저장될 수 있다. 이 구성 요소는 하나의 컴퓨터 시스템에 의해 실행되고 저장될 수 있거나 다수의 컴퓨터 시스템로 분산될 수 있다.
소프트웨어 구조는 브로커 인터페이스(114)에 의해 실행될 수 있고, 및/또는 저장될 수 있는 브로커 인터페이스 애플리케이션(118)을 포함할 수 있다. 브로커 인터페이스 애플리케이션은 요구 및/또는 비드를 브로커 시스템(106)으로 송신할 수 있고, 브로커 시스템(106)으로부터 스펙트럼 인증서를 수신할 수 있다. 그래서, 브로커 인터페이스 애플리케이션(118)은 요구 및/또는 비드 처리, 스펙트럼 인증서 처리 및 유사한 처리의 책임이 있을 수 있다. 브로커 인터페이스 애플리케이션(118)은 또한, 위반 경보를 처리할 수 있고, 브로커 시스템(106)에 의해 포스트되는 스펙트럼 오퍼를 모니터링할 수 있으며, 유사한 동작을 실행할 수 있다. 게다 가, 브로커 인터페이스 애플리케이션(118)은 스펙트럼에 대한 요구 또는 비드의 배치를 감시하는 규칙 엔진(rules engine)을 포함할 수 있다.
브로커 인터페이스 애플리케이션(118)은 관리 시스템(112)에 의해 실행되고, 및/또는 저장되는 관리 애플리케이션(120)과 인터페이스할 수 있다. 하나의 실시예에서, 스펙트럼에 대한 요구 및/또는 비드는 브로커 인터페이스 애플리케이션(118)으로 통과되는 관리 애플리케이션(120)으로부터 개시될 수 있다. 브로커 인터페이스 애플리케이션(118)에 의해 수신되는 스펙트럼 인증서는 관리 애플리케이션(120)으로 전송될 수 있다.
게다가, 브로커 인터페이스 애플리케이션(118)에 의해 수신된 스펙트럼 인증서는 결제 시스템(116)에 의해 실행되고, 및/또는 저장되는 결제 애플리케이션(122)으로 전송될 수 있다. 결제 애플리케이션(122)은 트랜잭션 데이터베이스를 포함할 수 있고, 스펙트럼 상품 품목에 대한 낙찰 비드의 배치(placement of a winning bid)를 토대로 지불하게 되는 어떤 금전적 또는 비금전적 사항을 충족할 지불 금액과 스펙트럼 인증서를 부합시킬 수 있다.
관리 애플리케이션(120)은 스펙트럼 사용자 시스템(102)에 의한 스펙트럼에 대한 현재 필요성 및/또는, 스펙트럼 사용자 시스템(102)에 의한 장래 스펙트럼에 대한 예측된 필요성을 결정하는 요구 애플리케이션(124)을 포함할 수 있다. 예컨대, 요구 애플리케이션(124)은 스펙트럼에 대한 현재 요구를 모니터링하여 결정하고, 현재 스펙트럼 공급을 모니터링하고, 및/또는 결정하는 사용 엔진(126)을 포함할 수 있다. 스펙트럼 필요에 응답하여, 사용 엔진(126)은 스펙트럼에 대한 요구 또는 비드를 생성시킬 수 있다. 게다가, 요구 애플리케이션(124)은, 역사적 사용 데이터, 스펙트럼 사용에 관한 역사적 제한, 역사적 대역폭 이용도 및, 사용 엔진(126)이 스펙트럼에 대한 요구 및/또는 비드를 생성시킬 수 있는 장래 스펙트럼 수요를 예측할 시에 사용자 엔진(126)에 의해 사용될 수 있는 다른 데이터 세트를 모니터링하는 예측 엔진(128)을 포함할 수 있다.
관리 애플리케이션(120)은 또한 하나 이상의 스펙트럼 인증서의 가능 위반에 대한 어떤 도래 경보(incoming alarms)를 조정할 수 있다. 경보에 응답하여, 관리 애플리케이션(120)은 스펙트럼 인증서에 의해 설명된 전송 기준의 조합(combination of transmission criteria) 하에 불연속 동작과 같은 개선 활동(remedial action)을 취할 수 있거나, 스펙트럼 인증서에 따르도록 전송 파라미터를 수정할 수 있다.
관리 애플리케이션(120)은 지리적 영역에 대해 스펙트럼의 사용을 감시하는 3차원 맵핑 애플리케이션을 포함할 수 있다. 예컨대, 3차원 맵핑 애플리케이션은 스펙트럼 사용자 시스템(102) 내에서 동작하는 무선 장치에 대한 위성 항법 장치(GPS) 데이터를 유지할 수 있다. 3차원 맵핑 애플리케이션은 액세스 포인트(108) 무선 구성 데이터, 스펙트럼 인증서의 지리 제약 정보, 및 스펙트럼 인증서와 관련된 시간 윈도우 제약을 수집 및/또는 유지하는 것을 더 포함할 수 있다.
수신된 스펙트럼 인증서는 관리 애플리케이션(120)에서 액세스 포인트(108), 또는 스펙트럼 사용자 시스템(102) 내에서 동작하는 다른 무선 장치로 전송될 수 있다. 특히, 스펙트럼 인증서는, 스펙트럼 인증서에 의해 명기된 제약 내에서 동작 할 무선 장치를 인도(obligate)하기 위해 스펙트럼 사용자 시스템(102) 내에서 동작하는 무선 장치의 인증서 에이전트(20)로 통과될 수 있다. 무선 장치는, 다수의 스펙트럼 인증서, 또는 하나 이상의 스펙트럼 인증서 및 어떤 부가적 허가된 스펙트럼 (예컨대, 스펙트럼 사용자 시스템(102)의 기초적 사용자 엔티티가 홀더 엔티티인 비라이센스 스펙트럼)에 따라 동시에 동작할 수 있다.
하나의 실시예에서, 액세스 포인트(108), 또는 스펙트럼 사용자 시스템(102)의 다른 무선 장치는 무선 애플리케이션(130)을 실행 및/또는 저장한다. 무선 애플리케이션(130)은 인증서 에이전트(20)를 포함할 수 있다. 무선 애플리케이션(130)은 GPS 위치 모듈(132), 관리 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스 (APi) 모듈(134), 클라이언트 액세스 모듈(136) 및 무선 소프트웨어 모듈(138)을 더 포함할 수 있다. GPS 위치 모듈(132)은, 다른 기능 중에서, 애플리케이션 데이터를 유지하고, 위치 서비스를 실행하며, NIST 변환을 제공할 책임이 있을 수 있다. 관리 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스 모듈(134)은 간단한 네트워크 관리 프로토콜 (SNMP) 에이전트의 기능을 할 수 있고, 전체 구성에 대해 책임이 있을 수 있으며, 진단 후크(diagnostic hooks), 클라이언트 요구 후크, 대역폭 요구 후크 및 오버더에어(over-the-air)(OTA) 후크를 포함하는 여러 후크, 및 다른 유사한 기능을 유지할 수 있다. 클라이언트 액세스 모듈(136)은 클라이언트 결합(client association)을 유지하여 로밍 서비스에 제공할 수 있다. 무선 소프트웨어 모듈(138)은 무선 구성, 미디어 액세스 제어 (MAC), 링크 층 및 다른 기능부에 대해 책임이 있을 수 있다.
클라이언트 장치(110), 또는 스펙트럼 사용자 시스템(102) 내의 다른 무선 장치는 클라이언트 장치 애플리케이션(140)을 실행 및/또는 저장할 수 있다. 클라이언트 장치 애플리케이션(140)은 더욱 상세히 상술한 바와 같이 인증서 에이전트(20)를 포함할 수 있다. 클라이언트 장치 애플리케이션(140)은 또한 관리 APi 모듈(142), 무선 소프트웨어 모듈(144) 및 호스트 인터페이스 모듈(146)을 포함할 수 있다. 관리 APi 모듈(142)은 SNMP 에이전트 및, 진단 후크 및 OTA 구성 후크와 같은 여러 후크를 포함할 수 있다. 무선 소프트웨어 모듈(144)은 무선 구성, 미디어 액세스 제어, 링크 층, 비컨 스캔(beacon scan)/결합, 로밍 및 다른 기능부에 대해 책임이 있을 수 있다. 호스트 인터페이스 모듈(146)은 범용 직렬 버스 (USB) 인터페이스 및 어떤 관련된 드라이버와 같은 사용자 인터페이스 기능 및 입력/출력 기능의 책임이 있을 수 있다.
E(3). Spectrum Holder System
스펙트럼 홀더 시스템(104)은 스펙트럼의 관련된 홀더가, 특정 지리적 영역 내에서, 그리고 특정 주파수 및 채널 대역폭에서 결정된 시간 주기 동안에 그의 스펙트럼을 사용자에게 "판매(sell)" (예컨대, 스펙트럼 사용 권리를 일시 포기)하도록 한다. 스펙트럼 홀더 시스템(104)은 주파수의 범위에 걸쳐 RF 에너지를 검출하도록 지리적 영역 위에 배치된 무선 주파수(RF) 센서(148)를 포함할 수 있다. 센서(148)로부터의 데이터는 대응하는 RF 링크를 통해 처리를 위해 스펙트럼 홀더 네트워크 관리 시스템(150)으로 송신된다. 스펙트럼 홀더 시스템(150)은, 1) 사용중인 스펙트럼, 2) 미사용중인 스펙트럼, 3) 사용 및 미사용 스펙트럼의 위치, 4) 미 허가 사용자(들)의 위치 및 주파수, 및 5) 홀더 스펙트럼의 예측 사용을 결정하도록 데이터를 분석한다. 또한, 사용 또는 예측 사용은 스펙트럼 규칙 및 가이드라인과 비교될 수 있다. 더욱이, 스펙트럼의 사용에 영향을 주는 다른 환경 및 동작 제약 (예컨대, 지리적 제약, 간섭 제약, 규제 제약, 사용 제약 등)의 결정이 행해질 수 있다.
센서(148)의 사용 이외에 또는 센서(148)의 사용 대신에, 지리적 영역에서 동작하는 무선 장치는 스펙트럼 사용에 관해 보고할 수 있고, 스펙트럼 사용을 감찰하고, 및/또는 스펙트럼 상품 품목을 생성하기 위한 모든 또는 일부 정보를 제공할 수 있다. 이 동작의 부분으로서, 무선 네트워크는 간섭량, 노이즈량, 및 다른 파라미터를 결정하여, 이 정보를 관리 시스템(150)에 보고하는데 이용될 수 있다.
하나의 실시예에서, 센서(148) 및/또는 네트워크 무선 장치에 의해 수집된 정보는 센서 송수신기(152)로 송신될 수 있으며, 이 센서 송수신기(152)는 이 정보를 수집하여 조직하는 스펙트럼 데이터베이스(154)로 정보를 전송한다. 스펙트럼 분석 시스템(156) 및/또는 감찰/경보 시스템(158)은, 스펙트럼 상품 품목의 생성, 발행된 스펙트럼 인증서의 오퍼 및/또는 감찰의 생성을 포함하는 관리 시스템(150)의 여러 동작에 대한 정보를 분석할 수 있다. 다른 실시예에서, 이들 동작의 모두 중 일부는 브로커 시스템(106)과 같은 상이한 시스템에 의해 호스트될 수 있다.
미사용, 곧 미사용될(soon-to-be unused) 스펙트럼 또는 미사용될 예측(predicted-to-be unused) 스펙트럼의 량에 기초로 하여, 스펙트럼 홀더 시스템(104)은 스펙트럼 이용도 리포트를 생성시킬 수 있다. 이 리포트의 정보로부터, 스펙트럼 상품 품목 및/또는 스펙트럼 오퍼는 브로커 교환 시스템(106)에서 거래하기 위해 브로커 교환 시스템(106)으로 생성되고 통신될 수 있다. 이런 프로세스의 부분으로서, 스펙트럼 홀더 시스템(104)은 이용 가능한 스펙트럼, 스펙트럼 홀더 시스템(104)에 의해 부과된 어떤 가이드라인 또는 규칙을 따라 스펙트럼의 시간 (예컨대, 시간 윈도우), 위치 (예컨대, 지리 기반 방출 마스크), 주파수 (예컨대, 주파수 기반 스펙트럼 마스크), 및/또는 전력 구성 요소(예컨대, 송신 전력 제한치)에 청구 가격(ask price)을 제공할 수 있다.
사용자의 스펙트럼 필요와 홀더의 스펙트럼의 부합 시에, 트랜잭션은 로그(log)되고, 지불 기일이 되면, 바이어 (예컨대, 스펙트럼 사용자 시스템(102)중 하나)로부터 지불하기 위해 인증서가 브로커 시스템(106)으로부터 수신된다. 홀더 시스템(104)은 또한 스펙트럼 인증서에 따라 동작하는 것을 포함할 수 있는 사용을 위해 부합된 스펙트럼을 클리어(clear)할 수 있으며, 이 스펙트럼 인증서는 스펙트럼 홀더 시스템(104)에 다시 발행되어, 스펙트럼 사용자 시스템(102)로 액세스가 승인된 스펙트럼의 사용을 배제한다. 이런 타입의 스펙트럼 인증서는 내부적으로 스펙트럼 홀더(104)에 의해 생성될 수 있거나, 브로커 시스템(106)에 의해 생성될 수 있으며, 이는 역 스펙트럼 인증서로 지칭될 수 있다. 스펙트럼 홀더 시스템(104)의 무선 장비는 역 스펙트럼 인증서에 의해 확립된 제약에 통신을 순응시킬 인증서 에이전트(20)를 포함할 수 있다.
이들 목적을 위해, 스펙트럼 홀더 시스템(104)은 브로커 시스템(106)과 상호 작용하는 브로커 인터페이스(160) 및 트랜잭션 결제 시스템(162)을 포함할 수 있 다. 나타낸 바와 같이, 스펙트럼 홀더 시스템(104)은, 사용자가 "획득한(purchased)" 시간, 위치, 주파수 및/또는 전력 제한치 밖의 미허가 스펙트럼 사용과 같은 미허가 시용자 또는 가이드라인의 위반이 센서 또는 무선 장치를 통해 검출될 경우에, 브로커 시스템(106) 및/또는 스펙트럼 사용자 시스템(102)으로 경보를 생성시키는 감찰 및 경보 기능부를 포함할 수 있다. 감찰은 스펙트럼 홀더 시스템(104)의 통신 활동의 자기 감찰(self policing)을 포함할 수 있다.
도 12를 부가적으로 참조하면, 스펙트럼 홀더 시스템(104)에 대한 예시적 시스템 구조가 도시된다. 각 소프트웨어 구성 요소는 프로세서에 의해 실행될 수 있고, 및/또는 머신 판독 가능 매체 (예컨대, 컴퓨터 시스템 메모리 및/또는 컴퓨터 데이터 저장 메모리)에 의해 저장될 수 있다. 이 구성 요소는 하나의 컴퓨터 시스템에 의해 실행되고 저장될 수 있거나 다수의 컴퓨터 시스템로 분산될 수 있다.
브로커 인터페이스(164)는 브로커 시스템(106)과 인터페이스하는 브로커 인터페이스 애플리케이션(164)을 실행할 수 있고, 및/또는 저장할 수 있다. 예컨대, 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목은 브로커 인터페이스 애플리케이션(164)에서 브로커 시스템(106)으로 송신될 수 있다. 또한, 브로커 인터페이스 애플리케이션(164)은 스펙트럼 사용자 시스템(102)에 발행되는 스펙트럼 인증서의 사본을 수신할 수 있다.
결제 시스템(162)은 결제 애플리케이션(166)을 실행 및/또는 저장할 수 있다. 결제 애플리케이션(166)은 브로커 시스템(106), 또는 스펙트럼 사용자 시스템(102) 또는 제 3 파티와 같은 다른 소스로부터 지불 정보를 수신할 수 있다.
브로커 인터페이스 애플리케이션(164)은 오퍼, 스펙트럼 상품 품목, 스펙트럼 인증서, 위반 및/또는 경보, 및 브로커 시스템(106)과 교환되는 다른 정보를 관리할 수 있다. 게다가, 브로커 인터페이스 애플리케이션(164)은 브로커 시스템(106)에 의해 포스트되는 스펙트럼 사용자 시스템(102)으로부터 스펙트럼 비드를 모니터링할 수 있다. 브로커 인터페이스 애플리케이션(164)은 또한 규칙 엔지을 유지할 책임이 있을 수 있다.
브로커 인터페이스 애플리케이션(164)은 관리 시스템(150)에 의해 실행되고, 및/또는 저장되는 관리 애플리케이션(168)과 통신할 수 있다. 예컨대, 브로커 인터페이스 애플리케이션(164)은 스펙트럼 인증서를 관리 애플리케이션(168)으로 전송할 수 있고, 브로커 시스템(106)으로 전송하는 관리 애플리케이션(168)으로부터 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목을 수신할 수 있다. 브로커 인터페이스 애플리케이션(164)은 또한 감찰/경보 시스템(158)에 의해 실행되고, 및/또는 저장되는 감찰/경보 애플리케이션(170)으로 스펙트럼 인증서를 전송할 수 있다. 경보는 감찰/경보 애플리케이션(170)에서 브로커 인터페이스 애플리케이션(164)으로 통신될 수 있다.
관리 애플리케이션(168)은 스펙트럼 인증서를 결제 애플리케이션(166) 및 스펙트럼 분석 엔진(172)으로 전송할 수 있다. 하나의 실시예에서, 스펙트럼 분석 엔진(172)은 또한 관리 시스템(150) 또는 그의 보조 구성 요소, 예컨대 스펙트럼 분석 시스템(156)에 의해 실행 및 저장될 수 있다. 관리 애플리케이션(168)은, GPS 데이터, 무선 위치 정보, 네트워크 구성 데이터, 스펙트럼 인증서 시간 데이터 및 유사한 정보를 관리하는 3차원 맵 애플리케이션을 포함할 수 있다. 관리 애플리케 이션(168)은 또한 스펙트럼 오퍼를 관리할 수 있다.
관리 시스템(150)은, RF 메트릭스, 보호 밴드(guard bands), 시간 정보 및 위치 정보에 관한 정보를 유지, 수집 및 처리하는 스펙트럼 규칙 데이터베이스 및/또는 엔진(174)을 포함할 수 있다. 게다가, 스펙트럼 규칙 데이터베이스 및/또는 엔진(174)은 스펙트럼 홀더 시스템(104) 및/또는 정부 규제에 의해 확립되는 규칙을 포함하는 스펙트럼 사용을 위한 규칙을 관리할 수 있다. 스펙트럼 규칙 데이터베이스 및/또는 엔진(174)으로부터의 정보는 감찰/경보 애플리케이션(170), 스펙트럼 분석 엔진(172) 및 어떤 다른 적절한 구성 요소로 통신될 수 있다.
감찰/경보 애플리케이션(170)은, 스펙트럼 사용자 시스템(102)의 하나 이상에 발행되는 스펙트럼 인증서와의 컴플라이언스를 모니터링하도록 스펙트럼 사용에 관한 데이터에 대한 규칙을 처리할 기능성을 포함할 수 있다. 감찰/경보 애플리케이션(170)은 보고 기능을 더 포함할 수 있다.
스펙트럼 분석 기능부(172)는 스펙트럼 상품 품목 및/또는 스펙트럼 오퍼를 생성시킬 수 있다. 이 기능부를 지원하기 위해, 스펙트럼 분석 기능부(172)는, 스펙트럼 데이터베이스 모듈(176), 스펙트럼 이용도 알고리즘(178) 및 스펙트럼 데이터 및 센서 데이터 관리자(180)를 포함할 수 있다. 스펙트럼 데이터베이스 모듈(176)은 역사적 및 현재 스펙트럼 사용에 관한 정보 및, 스펙트럼 상품 품목 및/또는 스펙트럼 오퍼의 생성 시에 사용을 위한 관련된 정보를 저장할 수 있다. 스펙트럼 이용도 알고리즘(178)은 스펙트럼 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목의 생성의 부분으로서 스펙트럼 사용 정보를 분석할 사용 엔진 및 예측 엔진을 포함할 수 있 다. 스펙트럼 분석 엔진(172)에 의해 생성되는 스펙트럼 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목은 더 처리하여 브로커 인터페이스 애플리케이션(164)으로 전송하기 위해 관리 애플리케이션(168)으로 전송될 수 있다. 스펙트럼 이용도 알고리즘(178)의 사용 엔진은 현재 스펙트럼 수요 및 현재 스펙트럼 공급을 분석하여, 사용자 시스템(102)에 의해 사용하기 위해 이용 가능하게 형성될 수 있는 스펙트럼을 식별할 수 있다. 스펙트럼 이용도 알고리즘(178)의 예측 엔진은, 예컨대, 역사적 사용 데이터, 역사적 스펙트럼 제약, 역사적 대역폭 이용도, 및 공지된 장래 스펙트럼 사용에 관한 정보를 분석하여, 사용자 시스템(102)에 의해 사용하기 위해 장래에 이용 가능할 수 있는 스펙트럼의 예측을 생성시킬 수 있다. 스펙트럼 데이터 및 센서 데이터 관리자(180)는 전력 레벨, 채널 사이즈, 위치 정보, 및 현재 스펙트럼 사용에 관한 다른 정보를 모니터링할 수 있다.
센서 송수신기(152)는, 무선 구성 기능, 전력 관리 기능 및 미디어 액세스 제어 기능 뿐만 아니라, 센서 송수신기(152)에 관계될 수 있는 어떤 다른 기능을 실시하는 센서 송수신기 애플리케이션(182)을 실행 및/또는 저장할 수 있다. 하나의 실시예에서, 센서 송수신기(152)는 ISM 송수신기 무선 장치일 수 있다.
각 센서(148)는 센서(148)의 기능을 실시하는 센서 애플리케이션(184)을 실행 및/또는 저장할 수 있다. 예컨대, 센서 애플리케이션(184)은 센서(148)의 광대역 수신기가 스펙트럼 사용을 스캔할 수 있도록 하는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 센서 애플리케이션(184)은 무선 구성, 수집된 스펙트럼 정보의 관리 처리 및 데이터 포맷, OTA 구성, SNMP 관리 등과 같은 다른 타스크를 맡을 수 있다.
E(4). Broker Exchange System
브로커 시스템(106)은, 시장 가격 (예컨대, 금전적 사항), 다른 경제적 사항, 또는 비경제적 이득 또는 가치에 기초로 하여 스펙트럼을 스펙트럼 사용자에게 "판매(sell)" (예컨대, 스펙트럼 사용 권리를 일시 양도)하도록 스펙트럼 홀더에 대한 교환을 제공한다. 브로커 시스템(106)은, 하나의 실시예에서, 하나 이상의 스펙트럼 사용자 시스템(102)으로부터의 스펙트럼에 대한 비드에 하나 이상의 스펙트럼 홀더 시스템(104)으로부터의 스펙트럼의 오퍼를 부합시키는 실시간 교환부이다. 브로커 시스템(102)은 판매를 위해 이용 가능한 스펙트럼 및, 이 스펙트럼에 대한 현재 비드 및 청구를 모니터링하도록 홀더 및 사용자에 대한 실시간 "북(book)"을 제공한다. 청구 및 비드는 현재 이용 가능하거나 원하는 스펙트럼에 대응하거나, 장래 스펙트럼 사용에 대응할 수 있다. 오퍼는 스펙트럼 상품 품목을 이용하여 관련된 스펙트럼을 정할 수 있다.
브로커 시스템(106)은, 부합 규칙 및 발견적(heuristic) 알고리즘에 기초로 하여, 이용 가능한 스펙트럼과 스펙트럼 필요를 부합시키는 전문가 시스템을 포함할 수 있다. 스펙트럼 홀더 시스템(104)에 의해 생성된 규칙으로 제한되지 않으면, 부합은 홀더가 다른 홀더에 의해 사용하기 위해 이용 가능한 스펙트럼을 브레이크 다운 (분해)하는 것을 포함할 수 있고, 및/또는 부합은 다수의 소스로부터 스펙트럼을 결합하는 것을 포함할 수 있다. 부합은, 사용자에 대한 비용을 최소화하고, 및/또는 홀더에 대한 가치를 최대화하면서, 사용자 스펙트럼 대역폭 필요를 충족시키도록 실행될 수 있다. 이 점에서, 전문가 시스템의 부합 규칙은 이 문서의 섹션 A(3)에서 논의된 사항 (예컨대, 규제 규칙 컴플라이언스, 홀더 생성 규칙 컴플라이언스, 사용자 무선 장비 능력 및/또는 인증, 사용자 의도된 애플리케이션(users intended application) 등)을 다룰 수 있다. 또한, 전문가 시스템의 부합 규칙은, 스펙트럼 비드 및 오퍼 내에 명기된 바와 같이, 스펙트럼에 대한 시장 가격 또는 다른 시장 기반 가치에 기초로 하여 이용 가능한 스펙트럼과 스펙트럼 수요를 부합시킴으로써 시장력을 다룰 수 있다. 부합 프로세스의 기초가 되는 것은 스펙트럼 상품 품목, 스펙트럼 오퍼, 브로커 시스템(106)으로 통신되거나 브로커 시스템(106)에 의해 생성되는 스펙트럼 요구 및/또는 스펙트럼 비드의 구성 요소로부터의 데이터의 추출일 수 있다.
브로커 시스템(106)은 하나 이상의 스펙트럼 홀더 시스템(104)으로부터의 스펙트럼, 및/또는 하나 이상의 스펙트럼 홀더 시스템(104)으로부터의 스펙트럼 상품 품목의 "판매"에 대한 오퍼를 수신하고, 부합 엔진을 이용하여, 사용자의 필요에 부합할 스펙트럼을 결합 또는 분할할 수 있다. 브로커 시스템(106)은, 모든 스펙트럼 사용자 시스템(102) 및 스펙트럼 홀더 시스템(104)에 이용 가능하고, 비드 및 청구 가격 및, 비드 및 청구 프로세스와 관련된 스펙트럼을 보여주는 북을 통해 시장 데이터를 홀더 및 사용자에게 보고한다. 관련된 스펙트럼은, 스펙트럼 상품 품목의 형식, 또는 이용 가능한 스펙트럼의 위치, 스펙트럼의 주파수 특성, 스펙트럼의 이용도의 시간, 스펙트럼의 가이드라인 및 규칙 및 어떤 다른 관련 정보를 설명한 어떤 다른 방식으로 보고될 수 있다. 이런 정보는 컴퓨터 구현 논리에 의해 스펙트럼을 판매 및/또는 획득하는데 이용될 수 있고, 인간 트레이더(human traders) 또는 시장 조성자(market makers) 및/또는 자동화 트레이더 또는 시장 조성자에게 이용 가능하게 형성될 수 있다.
비드 및 오퍼(청구)가 스펙트럼의 결정된 부분에 대해 부합되면, 브로커 시스템(106)은 트랜잭션을 로그할 수 있고, 이 트랜잭션에 대한 영수증으로서 각각의 스펙트럼 홀더 시스템(106) 및 스펙트럼 사용자 시스템(102)에 스펙트럼 인증서를 발행할 수 있다. 브로커 시스템(106)은 이때 계산서를 발행하고, 트랜잭션(또한 "판매" 또는 "거래"로서 지칭됨)을 명백하게 할 수 있다. 브로커 시스템(106)은 발행된 스펙트럼 인증서에 기초로 하여 실시간 사용 맵을 생성시킬 수 있고, 이 정보를 스펙트럼 사용자 시스템(102) 및 스펙트럼 홀더 시스템(106)의 양방에 제공한다. 사용 맵은 인간 오퍼레이터에 의해 관측을 위해 표시될 수 있다.
브로커 시스템(106)은, 스펙트럼 사용 규칙의 위반에 대해 스펙트럼 홀더 시스템(104)으로부터 경보를 액셉트하여, 위반을 유발시킨 스펙트럼 사용자 시스템(102) (또는 특정 무선 장치 또는 장치들)에 경보를 발행할 수 있다. 브로커 시스템(106)은, 트랜잭션의 조항 또는 조건으로서 위반의 경우에 스펙트럼 사용 권리를 종료하고, 및/또는 스펙트럼 사용자에 다른 제재, 형벌 또는 벌금을 부과할 능력을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 브로커 시스템(106)은 스펙트럼 사용을 모니터링하여, 스펙트럼 인증서와의 넌컴플라이언스에 대한 경보를 발생시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 브로커 시스템(106)에 대한 예시적 소프트웨어 구조가 도시된다. 각 소프트웨어 구성 요소는 프로세서에 의해 실행될 수 있고, 및/또는 머신 판독 가능 매체 (예컨대, 컴퓨터 시스템 메모리 및/또는 컴퓨터 데이터 저장 메 모리)에 의해 저장될 수 있다. 이 구성 요소는 하나의 컴퓨터 시스템에 의해 실행되고 저장될 수 있거나 다수의 컴퓨터 시스템로 분산될 수 있다.
사용자 인터페이스 애플리케이션(186)은 스펙트럼 사용자 시스템(102)과의 통신을 관리할 수 있다. 예컨대, 사용자 인터페이스 애플리케이션(168)은 스펙트럼 사용자 시스템(102)으로부터 스펙트럼에 대한 요구 및/또는 스펙트럼에 대한 비드를 수신할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스 애플리케이션(186)은 스펙트럼 인증서, 경보 및 어떤 다른 관련 정보를 스펙트럼 사용자 시스템(102)으로 송신할 수 있다. 마찬가지로, 홀더 인터페이스 애플리케이션(188)은 스펙트럼 홀더 시스템(104)과의 통신을 조정할 수 있다. 예컨대, 홀더 인터페이스 애플리케이션(188)은 스펙트럼 홀더 시스템(104)으로부터 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목을 수신할 수 있다. 또한, 홀더 인터페이스 애플리케이션(188)은 스펙트럼 홀더 시스템(104)으로부터 경보 또는 다른 정보를 수신할 수 있다. 홀더 인터페이스 애플리케이션(188)은 스펙트럼 인증서의 사본을 스펙트럼 홀더 시스템(104)으로 송신하고, 지불 정보를 포함하는 다른 트랜잭션 정보 또는 데이터를 스펙트럼 홀더 시스템(104)으로 전송할 수 있다.
사용자 인터페이스 애플리케이션(186)은 스펙트럼 요구 및/또는 스펙트럼 비드를 브로커 교환 엔진(190)으로 전송할 수 있다. 또한, 홀더 인터페이스 애플리케이션(188)은 스펙트럼 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목을 브로커 교환 엔진(190)으로 전송할 수 있다. 스펙트럼 인증서는 사용자 인터페이스 애플리케이션(186) 및 홀더 인터페이스 애플리케이션(188)으로 전송될 수 있다.
브로커 교환 엔진(190)은 다양한 서브모듈과 통신하거나 포함할 수 있다. 예컨대, 부합 엔진(192)은 상술한 전문가 시스템을 포함할 수 있다. 부합 엔진(192)은 스펙트럼 사용자 시스템(102) 및 스펙트럼 홀더 시스템(104)으로부터 수신된 정보 (예컨대, 스펙트럼 요구, 스펙트럼 비드, 스펙트럼 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목)를 이용하여, 이용 가능한 스펙트럼과 원하는 스펙트럼을 부합시킬 수 있다. 부합 엔진(193)은 스펙트럼 요구 및/또는 스펙트럼 비드를 스펙트럼 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목과 직접 부합시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 부합 엔진(192)은 하나 이상의 스펙트럼 요구 및/또는 스펙트럼 비드에 부합시키기 위해 다수의 스펙트럼 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목을 통합시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 부합 엔진(192)은 스펙트럼 수요 및 스펙트럼 이용도 간의 부합을 공식화하도록 스펙트럼 요구, 스펙트럼 비드, 스펙트럼 오퍼 및/또는 스펙트럼 상품 품목을 분할할 수 있다. 이들 기능은 스펙트럼 분할 및/또는 스펙트럼 집합(aggregation)을 실행하는 공급/요구 엔진(194)에 의해 용이하게 될 수 있다.
부합 엔진(192)은 스펙트럼 수요 및 스펙트럼 이용도에 관한 데이터를 유지하는 시장 데이터 보고 애플리케이션(194)으로 정보를 전송할 수 있다. 이 정보는 사용자 인터페이스 애플리케이션(186)을 통한 스펙트럼 사용자 시스템(102) 및 홀더 인터페이스 애플리케이션(188)을 통한 스펙트럼 홀더 시스템(104)에 의해 액세스될 수 있다. 이 정보는 예컨대 스펙트럼 오퍼의 북 및 스펙트럼 비드의 북으로서 유지될 수 있다. 시장 데이터는 또한 사용 맵 애플리케이션(196)으로 보고될 수 있다. 사용 맵 애플리케이션(196)은 시장 데이터와 관련된 지리적 정보를 이용하여, 스펙트럼 수요 및/또는 스펙트럼 이용도를 맵 아웃(map out)할 수 있다. 이 정보는 사용자 인터페이스 애플리케이션(186)을 통한 스펙트럼 사용자 시스템(102) 및 홀더 인터페이스 애플리케이션(188)을 통한 스펙트럼 홀더 시스템(104)에 이용 가능하게 형성될 수 있다.
스펙트럼 수요와 스펙트럼 이용도 간의 부합이 부합 엔진(192)에 의해 행해지면, 이 부합에 관한 정보는 인증서 생성기(198)로 통과될 수 있다. 이 정보는 시장 데이터 보고 애플리케이션(194)을 통해 인증서 생성기(198)로 통과될 수 있다. 인증서 생성기(198)는 스펙트럼 인증서를 생성시킬 책임이 있을 수 있다. 나타낸 바와 같이, 각 스펙트럼 인증서는, 예컨대, 시간, 위치, 주파수, RF 메트릭스 등과 관계된 여러 제약에 의해 스펙트럼 사용자 시스템(102)에 의해 이용될 수 있는 스펙트럼을 식별할 수 있다. 예컨대, 스펙트럼 인증서는 시간 윈도우, 주파수 기반 스펙트럼 마스크, 지리 기반 방출 마스크 및 송신 전력 한계치를 포함할 수 있다.
어떤 부합에 관한 정보는 스펙트럼 인증서의 트랜잭션 데이터베이스 및 가격 히스토리 정보를 유지하는 빌링(billing) 애플리케이션(200)으로 통신될 수 있다. 빌링 애플리케이션(200)은 현재 부합에 관한 정보를 클리어링 하우스(clearing house)(202)로 전송할 수 있으며, 이 클리어링 하우스(202)는 스펙트럼 홀더 시스템(104) 및 스펙트럼 사용자 시스템(102)에 대한 수취 및 지불 계정(receivables and payables)을 유지한다. 인증서 생성기(198), 빌링 애플리케이션(200) 및 클리어링 하우스(202)에 의해 생성된 데이터는, 제각기 사용자 인터페이스 애플리케이션(186) 및 홀더 인터페이스 애플리케이션(188)을 통해 스펙트럼 사용자 시스 템(102) 및/또는 스펙트럼 홀더 시스템(104)에 제공될 수 있다.
E(5). Example System Environment:
Secondary Use for Backhaul
대부분의 무선 네트워크는 네트워크의 클라이언트 장치 액세스부가 무선이다는 점에서 무선이다. 이와 같은 네트워크의 예들은 WiFi 네트워크(예컨대, IEEE 802.11 표준에 기반한 네트워크) 및 WiMax 네트워크(예컨대, IEEE 802.16 표준에 기반한 네트워크)를 포함한다. 그러나, 네트워크의 백홀(backhaul)부는 T1/E1 서비스, 케이블 모뎀 시스템, 또는 광섬유 링과 같은 유선 기술에서 실시될 수 있다. 많은 경우에, 유선 네트워크 백홀의 설치는 상당한 노력, 재정적 투자, 자원 및 환경 영향을 수반할 수 있다. 예컨대, 유선 네트워크 백홀의 설치는 유선 용량(wired capacity)을 부가하도록 지면 내에 굴(trench)을 파는 것을 포함할 수 있다. 또한, WiFi 및 WiMax 네트워크는 T1/E1 서비스 및 케이블 모뎀 시스템이 제공할 수 없는 초당 10 이상의 메카비트(Mbps)의 백홀 속도 용량으로 최상 동작할 수 있다.
일부 네트워크는 10 이상의 기가헤르쯔(GHz)의 스펙트럼 할당을 이용하여 실시되는 무선 백홀을 가질 수 있다. 미국에서, 이 스펙트럼은 수익을 창출하려는 시도시에 FCC에 의해 경매(auction)되는 일부의 최초 스펙트럼이었다. 초기 경매 낙찰자는 스펙트럼 할당에 대한 많은 돈을 지불했지만, 투자를 정당화하는 비지니스를 구축하지 못했다. 결과로서, 이 범위에서 스펙트럼의 대부분은 파산 처리를 겪어, 많은 홀더로 분산되었다. 오늘날, 스펙트럼은 어떤 단일 스펙트럼 홀더도 전국적 백홀 네트워크를 개발하기에 충분한 스펙트럼 자원을 갖지 않은 범위까지 분산 된다. 유사한 문제가 미국 밖의 위치에 제공될 수 있을 것으로 예상된다.
상술한 시스템(100) (또는 시스템(12, 12' 또는 12")은 원하는 지리적 사이즈의 무선 백홀 네트워크를 확립하기에 충분한 스펙트럼을 집합시키는데 이용될 수 있다. 다수의 홀더로부터의 스펙트럼은 하나의 사용자에 의해 사용하기 위해 집합될 수 있고, 및/또는 다수의 홀더로부터의 스펙트럼은 다수의 네트워크에 할당될 수 있다.
일례로서, 제 1 스펙트럼 홀더 (스펙트럼 홀더 A로서 지칭됨)는 제 1 시티 (예컨대, 텍사스 달라스)에서는 초과 용량을 가질 수 있지만, 제 2 시티 (예컨대, 매사추세츠 보스톤)에서는 불충분한 스펙트럼을 갖는다. 제 2 스펙트럼 홀더 (스펙트럼 홀더 B로서 지칭됨)는 대향 스펙트럼 용량을 가질 수 있다. 브로커 시스템은 홀더가 스펙트럼을 획득 및/또는 제공하도록(예컨대, 2차 사용 장치에서 스펙트럼을 리스하도록)함으로써, 스펙트럼 수요를 충족시키기에 각 시장에서 충분한 스펙트럼 공급이 있다. 하나의 실시예에서, 스펙트럼 홀더 A는 재정적 사항 또는 보스톤의 스펙트럼과 교환으로 스펙트럼 홀더 B에 달라스의 스펙트럼을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 달라스, 보스톤 또는 양방에서 스펙트럼을 필요로 하는 제 3 파티는 이들 시티에서 함께 예비 용량을 갖는 양방의 홀더 A 및 B로부터 스펙트럼을 리스함으로써 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 중개 장치는, 백홀 서비스를 제공하기를 바라는 엔티티 또는 엔티티들에 2차 기초로(on a secondary basis) 이용 가능하게 행해질 백홀 서비스에 대해 원래 라이센스되지 않은 스펙트럼을 고려할 수 있음이 자명할 것이다.
E(6). Example System Environment
Spectrum Optimization in Shared Backhaul/Access Implementation
나타낸 바와 같이, 무선 액세스 네트워크는 현재 필드(field)되고 있다. 예컨대, 지방(municipal) 무선 액세스 네트워크는 WiFi 및 WiMax와 같은 기술 플랫폼에서 실시될 수 있다. 높은 사용자 처리율(throughput)을 달성하기 위해, 네트워크는 전통적인 셀룰러 시스템에 비해 비교적 많은 기지국 및/또는 액세스 포인트를 포함할 수 있다. 효율적이도록 하기 위해, 각 기지국은, T1/E1 또는 케이블 모뎀 접속에 의해 쉽게 공급되지 않는 데이터 속도로 동작하는 어떤 형식의 백홀을 이용하여 코어 네트워크와 동작 통신(operative communication)할 수 있다. 더 나타낸 바와 같이, 무선 백홀은 백홀에 대한 고 처리율을 획득하는데 사용될 수 있다.
무선 백홀 및 무선 액세스를 이용하는 통상의 네트워크에서, 백홀과 액세스 간의 스펙트럼의 분할은 RF 계획 도구 및 기술을 이용하여 의사 정적(pseudo-static) 방식으로 실행된다. 이들 기술 하에, 스펙트럼은 네트워크가 개발될 시에 할당되고, 서비스 요구가 변화할 시에만 변화된다. 불행하게도, 서비스 요구는 연속 변화하고, RF 계획 도구 및 기술은 변화의 속도에 뒤떨어질 수 있다.
스펙트럼 브로커 시스템(100) 및/또는 시스템(12, 12' 또는 12")중 하나는 실시간 방식으로 스펙트럼을 분할하는데 이용될 수 있다. 센서(148)(예컨대, 스펙트럼 스니퍼), 시스템(100) 내의 무선 장치 및 스펙트럼 분석부는 충분히 이용하지 않은 스펙트럼 대역을 검출하고, 충분히 이용하지 않은 스펙트럼이 이용 가능할 시기를 보고하는데 이용될 수 있다. 부가적인 스펙트럼 자원으로 클라이언트 장치에 대한 서비스를 개선할 수 있는 기지국 및 액세스 포인트는 브로커 시스템(106) 또는 스펙트럼 사용자 시스템(102) 내의 고 레벨의 구성 요소로부터 부가적 스펙트럼을 요구할 수 있다. 기존의 인증서가 만료될 시에, 이용 가능한 자원은 효율적인 방식으로 네트워크에 재할당될 수 있고, 및/또는 부가적 스펙트럼은 브로커 교환 시스템(106)을 통해 획득될 수 있다. 이런 프로세스 동안, 경제적 및/또는 비경제적 시장력은 브로커 시스템을 구동시킬 수 있다.
이 시스템 환경에서, 무선 네트워크 서비스 제공자는 (예컨대 액세스 및 백홀을 포함하는) 네트워크의 2 부분에 걸쳐 스펙트럼 자원을 공유할 수 있다. 2 부분의 상대 경제적 가치는 네트워크 서비스 제공자에 의해 결정될 수 있고, 비드 및 청구가 신청되는 방식으로의 입력으로서 이들 요소(factors)를 이용할 수 있다. 스펙트럼 사용자 시스템 내에서 실행되는 분석을 실시하는 하나의 방식은 인위적 통화(artificial currency) 및 유한 규모 통화 기금(finite-sized currency pool)을 생성시키는 것이다. 통화 기금의 일부는 네트워크의 액세스부에 할당될 수 있고, 통화 기금의 일부는 네트워크의 백홀부에 할당될 수 있다. 그 후, 통화 기금의 유한부(finite portions)를 이용하여, 스펙트럼은 액세스 동작 및 백홀 동작을 위해 획득될 수 있다. 이런 방식으로, 자원 제약 문제는, 성능 구동 최적화에 기초로 하는 전통적인 스펙트럼 할당 방법을 이용하는 것보다는 자유 시장 기술(free market technique) 하에 다루어질 수 있다.
스펙트럼에 대한 다른 경쟁적 관심사(competing interests)는 유사한 방식으로 관리될 수 있다. 예컨대, 네트워크 액세스를 위한 오버랩(overlapping) 스펙트 럼을 이용하기를 원하는 2개의 스펙트럼 사용자 시스템(102)은 유한 규모 통화 기금으로부터의 인위적 통화를 이용하여 2개의 시스템(102) 간에 스펙트럼을 할당할 수 있다. 특정 예로서, 2개의 병과 (예컨대, 해군 및 육군)는 인위적 통화를 이용하여 스펙트럼 자원에 대해 경쟁할 수 있다.
E(7). Example System Environment:
Aggregation of Spectrum
이런 예시적 시스템 환경에서, 독립적으로 유지되는(예컨대, 허용되는) 스펙트럼은 스펙트럼의 인접부로 집합되어, 가치를 향상시키고, 유휴 시간을 감소시킨다.
역사적 접근법 하에 할당된 무선 스펙트럼의 대부분은 비교적 작은 주파수 대역, 특히 극초단파(UHF) 및 초단파(VHF)에서 할당되었다. 이 대역은 전형적으로 푸시 투 토크(push-to-talk) 또는 음성 통신과 같은 서비스에 대해서는 충분히 넓지만, 다른 네트워킹 및 데이터 통신 애플리케이션(예컨대, 멀티미디어 서비스)은 이들 좁은 할당에 효과적으로 수용될 수 없다. 게다가, 할당된 대역은 제한된 용량을 갖는데, 이는, 대역이 충분히 이용될 경우, 부가적 요구가 수용될 수 없다는 것을 의미한다. 하나의 대역이 충분히 이용될 시기 동안, 충분히 이용되지 않거나 완전히 유휴 상태인 하나 이상의 유사한 인접 대역이 존재할 수 있다.
스펙트럼 브로커 시스템(100) 및/또는 시스템(12, 12' 또는 12")은, 스펙트럼의 얇은 슬리버(slivers)가 스펙트럼 홀더에 대해 더욱 많은 가치 및 새로운 비지니스 기회를 생성하는데 이용되는 방식을 변경하는데 이용될 수 있다. 하나의 접 근법에서, 다양한 홀더에 제각기 할당된 스펙트럼의 슬리버는 개별 대역보다 많은 가치를 가진 넓은 스펙트럼 대역를 생성시키도록 집합될 수 있다. 집합된 스펙트럼의 적어도 일부는, 서비스 제공자에 의해, 더욱 큰 볼륨의 서비스 (예컨대, 동시에 스펙트럼의 작은 부분으로 가능한 것보다 더많은 음성 호출 서비스)를 제공하고, 및/또는 비디오 서비스와 같은 부가적 서비스를 제공하는데 이용될 수 있다. 더욱이, 이들의 스펙트럼의 모두 또는 일부를 이용하지 않는 스펙트럼의 홀더는 이익 또는 어떤 다른 이득을 위해 이들의 스펙트럼을 서브리스할 수 있다.
공동 지리적 영역 내에 위치되는 가상 그룹의 UHF 및/또는 VHF 스펙트럼 사용자에 관한 예시적 구현이 기술될 것이다. 이들 개념은 UHF 및/또는 VHF 대역 밖의 애플리케이션을 가짐을 알게 될 것이다. 예에서, 각각 UHF 및/또는 VHF 주파수의 작은 대역을 갖는 스펙트럼의 많은 홀더가 존재할 수 있다. 이들 대역은 전형적으로 50 미만의 킬로헤르쯔(KHz)의 대역폭을 갖는다. 간략화를 위해, 예에서의 각 대역은 25 KHz의 대역폭을 갖고, 각 홀더는 단일 대역(때때로 채널로서 지칭됨)을 유지하는 것으로 추정될 것이다. 예에서, 홀더는 허용되고, 택시 디스패치(taxi dispatch) 서비스, 배달(delivery) 서비스, 건설업자 및 자치 도시의 노동력(municipal workforce)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이들의 각각의 대역을 이용하여, 각 예시적 라이센스 홀더는 비교적 적은 수의 사용자에 대해 푸시 투 토크 서비스를 실행할 수 있다. 지리적 영역 및 라이센싱 규제의 사이즈에 따라, 이들 UHF 및/또는 VHF 대역은 단일 기지국 송수신기에 이용될 수 있다.
집합 스펙트럼을 위해, 이들 예시적 라이센스 홀더는 1 이상의 메가헤르 쯔(MHz) 폭인 대역을 공식화하도록 서로 협력하는 형식으로 결합할 수 있다. 이런 방식으로 스펙트럼을 집합시킬 동기(incentive)는, 예컨대 거주자(residents) 및 비지니스를 위해 자치 도시의 무선 네트워크를 제공하는 공동 목표를 달성하고, 자치 도시의 서비스를 제공하며, 및/또는 수익을 창출하는 것이다.
사실상, 홀더는 이들의 각각의 스펙트럼 대역을 브로커 시스템에 기고하며, 이 브로커 시스템은 효율적 및 효과적 방식으로 분산을 위한 스펙트럼의 단일 모놀리식 블록으로서 수집을 처리한다. 이런 스펙트럼의 블록은 연속적이거나 인접할 수 있거나, 연속적이거나 인접하지 않을 수 있음에 주목된다.
도 14를 부가적으로 참조하면, 몇몇 사용자 (예컨대, 홀더 A 내지 G)가 역사적 방식으로 할당되는 바와 같이 스펙트럼을 이용하는 방법이 도시된다. 이런 전용 스펙트럼 예에서, 스펙트럼의 대부분이 이용되지 않고, 할당된 대역이 임의 및/또는 작은 단편(fragments)에 있는 것으로 관측될 수 있다.
도 15를 부가적으로 참조하면, 도 14에 도시되고, 브로커 시스템(106)에 의해 재할당된 스펙트럼의 동일한 부분이 도시된다. 도시된 바와 같이, 각 스펙트럼 홀더는 이들의 연속 사용을 위해 스펙트럼의 일부를 유지하고, 스펙트럼의 하나 이상의 넓은 부분은 광대역 네트워킹, 비디오 감시(video surveillance) 등과 같은 다른 서비스에 대해 이용 가능하게 형성된다. 하나의 실시예에서, 스펙트럼은 비효율적으로 할당되는 고정 채널보다는 가상 채널 접근을 이용하여 할당되었다. 브로커 시스템(106)에 의해 확립되는 할당은 동적일 수 있고, 사용 및/또는 요구에 기초로 하여 재할당될 수 있다.
하나의 실시예에서, 스펙트럼 홀더는 서로 협력하는 식으로 결합한다. 그러나, 재정적 동기가 스펙트럼의 집합 시에 참여(participation)를 드라이브시킬 수 있다. 예컨대, 사용자는 광대역 채널의 사용을 위해 스펙트럼 홀더를 재정적으로 기꺼이 보상할 수 있다.
E(8). Example System Environment:
Metropolitan Broadband Application
최근에, 자치 도시 또는 메트로와이드(metro-wide) 광대역 무선 네트워크는 전통적인 지상 통신선 전화 회사, 셀룰러 전화 회사 및 케이블 인터넷 서비스와 경쟁하도록 제안되었다. 이와 같은 노력 뒤에 서비스 제공자는 지방 정부, 무선 인터넷 서비스 제공자 (WISPs)로서 역할을 하는 소규모 회사, 및 America Online (AOL), Google 및 EarthLink와 같은 큰 회사일 수 있다. 이들 엔티티의 목적은 종종 타겟 지리적 영역 내의 거주자 및 기업(enterprises)으로 저비용 또는 자유 광대역(free broadband) 인터넷 액세스를 제공하는 것이다. 그러나, 이와 같은 네트워크를 확립하기를 시도하는 엔티티는 전형적으로, 만약 있다면, 충분한 무선 스펙트럼을 유지하지 못한다. 스펙트럼 라이센스를 획득할려는 시도는 엄청나게 비쌀 수 있다. 따라서, 이들 네트워크 중 대부분은 제 2 ISM 대역으로서 공지된 2.4 GHz 비라이센스 대역과 같은 비라이센스 대역에서 개발된다.
비라이센스 대역에서의 서비스 제공자는 이 대역에 거주하거나, 장래에 이 대역에 들어갈 수 있는 광범한 기존 무선 시스템 및 장치와 경쟁하게 된다. 경쟁 시스템 및 장치는, 마이크로파 오븐, 코드리스 전화, 로컬 802.11b/g WiFi 네트워 크, 및 블루투스 기능을 가진 장치(Bluetooth enabled devices)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이들 시스템 및 장치에 의해 생성된 간섭 뿐만 아니라 2.4 GHz에서의 전파 특성의 조합은 도전적인 무선 네트워크를 배치할 수 있다. 또한, 충분한 커버리지 및 인빌딩 신호 침투(in-building signal penetration)를 획득하기 위해, 평방미터 당 기지국 또는 액세스 포인트의 수는 배치가 비경제적일 정도로 매우 충분할 필요가 있다.
스펙트럼 브로커 시스템(100) 및/또는 시스템(12, 12' 또는 12")은, 광대역 무선 네트워크를 확립하기를 시도하는 엔티티의 목표를 충족시키도록 비용 효율이 높은 스펙트럼의 소스를 제공하는데 이용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 광대역 무선 네트워크에 이용되는 스펙트럼은 1 GHz 미만이어서, 양호한 인빌딩 신호 침투를 제공할 수 있다. 그러나, 1 GHz 아래의 스펙트럼의 거의 모두는 할당되었고, 1 GHz 아래에서 이용 가능한 어떤 스펙트럼은 전형적으로 광대역 애플리케이션에 적절치 않은 비교적 협대역에서 발견된다. 예컨대, 헤드쯔당 1 비트(1 bit/hertz)의 상당히 효율적인 변조 기법이 이용되는 것으로 추정되면, 약 5 MHz 이상의 스펙트럼이 바람직하다.
1 GHz 아래의 스펙트럼의 할당이 있을지라도, 충분히 이용되지 않고, 특정 지리적 영역을 커버하는 광대역 무선 네트워크에 이용할 중개 기법 하에 이용 가능하게 형성될 수 있는 적당량의 스펙트럼이 존재할 수 있다. 예컨대, 900 MHz 셀룰러 대역 및 800 MHz 트렁크 대역(trunking band)의 큰 부분은 저전력 텔레비전 라이센스와 같은 개인 엔티티, 또는 미국 통신 정보 관리청(national telecommunications and information administration (NTIA))에 의해 유지될지라도 거의 이용되지 않는다. 이들 스펙트럼 홀더는 전형적으로 스펙트럼에 대해 장래 사용을 발견하는 경우에 이들의 스펙트럼을 버리기를 싫어한다. 그러나, 중개 시스템 하에, 스펙트럼 홀더는 스펙트럼을 기꺼이 공유할 수 있다. 또한 스펙트럼은, 상술한 예시적 시스템 환경과 유사한 방식으로 보다 작은 라이센스 홀더의 협력으로부터 광대역 무선 네트워크에 대해 이용 가능하게 형성될 수 있는 것으로 예상된다.
하나의 실시예에서, 스펙트럼의 약 20 MHz와 약 80 MHz의 사이가 무선 네트워크에 제공될 수 있다. 이런 량의 스펙트럼으로, 최종 사용자 장치, 기지국 및 액세스 포인트는 WiFi radius 또는 WiMax radius와 같은 오프 더 쉘프(off-the-shelf) 기술로 실시될 수 있다. 이들 장치에 대한 오프 더 쉘프 기술은 배치 비용 및 최종 사용자 비용을 줄일 수 있다. 또한, 상당히 고전력의 송신기 (예컨대, 약 500 밀리와트(mW) 내지 약 1 와트(W)의 범위내)는 평방 미터당 경제적으로 적당한 수의 기지국 또는 액세스 포인트로 양호한 인빌딩 침투 및 커버리지를 확립하는데 이용될 수 있다. 2차 사용에 관한 현재 FCC 규칙은 이와 같은 고전력 장치 또는 이와 같은 타입의 네트워크 배치를 허용할 수 없음에 주목한다. 그러나, FCC 규칙은 이 영역 내에서 수정될 수 있는 것으로 예상될 수 있다. 다른 잠재적 2차 사용 옵션은, 효율적 범위를 약 10 미터로 제한하기 위해 상당한 저 전력에서 허용되는 초광대역 (UWB) 기술이다.
하나의 실시예에서, 라이센스 홀더로부터의 협력과 조합된 WiFi 또는 WiMax 기술은, 스펙트럼 브로커 시스템(100) 및/또는 시스템(12, 12' 또는 12")을 이용하 여 지리적 영역에 무선 네트워크를 경제적으로 배치하는데 이용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 라이센스 홀더는 700 MHz 텔레비전 라이센스 또는 정부 엔티티 (예컨대, NTIA)의 홀더와 같은 상업적 엔티티일 수 있다. 예시적 후보(candidate) 스펙트럼 범위는 정부에 의해 유지되는 300 MHz 내지 400 MHz 범위, 또는 주로 텔레비전 방송을 위해 이용되는 698 MHz 내지 794 MHz 범위를 포함한다.
하나의 실시예에서, 무선 네트워크의 서비스 제공자는 스펙트럼의 2차 사용을 위해 라이센스 홀더 또는 홀더들과 계약을 맺을 수 있다. 시스템은 무선 네트워크의 동작을 허용할 스펙트럼 인증서를 제공한다. 이 시스템 내에서 동작하는 시스템 센서 (예컨대, 스펙트럼 스니퍼) 또는 무선 장치는, 감찰 기능의 부분으로서, 미리 정해진 경계 밖에 있는 송신을 최소화하고, 1차 라이센스 홀더(들)에 의한 사용으로 네트워크 동작의 간섭을 최소화하는데 이용될 수 있다. 스펙트럼 홀더는 무선 네트워크의 서비스 제공자에 발행된 인증서의 수 및/또는 타입을 서서히 줄임으로써 질서 정연하게 스펙트럼을 다시 제어할 수 있다.
NTIA가 스펙트럼을 제공하는 예시적 실시에 대해 기술될 것이다. NTIA에 의해 유지되는 스펙트럼은 전형적으로 긴급시에만 필요로 된다. 2차 사용을 위해 이용 가능하게 형성된 스펙트럼은 긴급이 일어날 경우에 NTIA로 복귀될 수 있거나, 특정 지리적 영역 내에서 시간이 지남에 따라 복귀될 수 있다. 예컨대, 스펙트럼 인증서가 스펙트럼의 모두 또는 부분을 복귀시키도록 취할 수 있는 타임프레임 보다 적은 지속 기간 동안에 발행되면, 서비스 제공자는 긴급 상황 시에 스펙트럼을 해제(release)할 수 있다. 매우 적은 긴급(very few emergencies)이 전국적임에 주 목될 수 있다. 그래서, 스펙트럼이 복귀되는 사건(incident)은 무선 네트워크에 국부적 영향을 줄 수 있다. 스펙트럼이 복귀될 필요가 있을 수 있는 긴급의 경우에, 서비스 제공자는, 긴급 상황의 종료까지 계속할 제한된 무선 네트워크 서비스를 고려할 백업 계획(backup plan)을 확립할 수 있다. 백업 계획은 다른 스펙트럼 홀더로부터 선택적 스펙트럼을 액세스하는 것을 포함할 수 있다. 이런 선택적 스펙트럼은 NTIA에 의해 제공된 스펙트럼보다 고 비용을 가질 수 있다. 다른 백업 계획은 900 MHz ISM 대역과 같은 비라이센스 대역에서의 스펙트럼을 이용하는 것을 포함할 수 있다.
무선 네트워크는 스펙트럼의 과잉 사용 없이 배치될 수 있음에 주목한다. 예컨대, WiFi 기술에 대한 현재 IEEE 표준 정의 하에, 10 MHz만큼 좁은 채널이 이용될 수 있다. 또한, WiMax는 2*1.75 메가헤르쯔 채널 이상으로 동작할 수 있다.
(예컨대, FCC 또는 NTIA와 같은 에이전시를 통해) 스펙트럼 라이센시 또는 정부에 의해 현재 유지된 스펙트럼의 사용은 많은 WiSPs 또는 다른 서비스를 시뮬레이트할 수 있다. 곧 사용은 비라이센스 스펙트럼으로 제약을 받지 않으며, 비라이센스 대역에서 발견된 상당한 성장 간섭(significant and growing interference)에 견디지 못한다. 라이센스 스펙트럼은, 비교해보면, 간섭이 거의 없거나 전혀 없다. 2차 사용 권리를 획득하기 위한 스펙트럼 홀더에 대한 비용은 스펙트럼 홀더쉽(spectrum holdership)을 획득하기 위한 비용보다 휠씬 적다. 2007년 중반에, 스펙트럼에 대한 비용은 메가헤르쯔당 약 1억 5천만 달러이다. FCC, NTIA 및/또는 스펙트럼 홀더가 상술한 방식으로 스펙트럼을 공유하는 것으로 추정하면, 스펙트럼 은, 지리적 위치, 주파수 및 시간에 기초로 하는 비교적 작은 과립 모양의 량(granular amounts)의 상품으로서 구매될 수 있다. 따라서, 새로운 서비스가 비용 효율이 높은 방식으로 개시될 수 있고, 정부 및/또는 스펙트럼 홀더는 스펙트럼을 복귀할 시에 값을 수령할 위치에 있을 수 있다. 결과로서, 스펙트럼은 정부에 더욱 더 이익이 되면서 스펙트럼을 이용할 새로운 접근법이 장려된다. 상업적으로 성공한 스펙트럼 사용 애플리케이션은 성장하여, 스펙트럼 수요가 성장함에 따라 더욱 많은 수익을 생성시킨다. 반대로, 성공하지 못한 스펙트럼 사용 애플리케이션은 스펙트럼에 연속 제한 없이 종결시킨다.
E(9). Example System Environment:
Spectrum Brokering and Exchange Wireless Network
스펙트럼이 점점더 가치있는 자산이 됨에 따라, 중개 스펙트럼은 충분히 이용하지 않은 스펙트럼으로부터 가치를 추출하는 매개물(vehicle)이 될 수 있다. 또한, 기존 및 새로운 무선 네트워크 애플리케이션은 스펙트럼 이용도를 이용하기 시작할 수 있다. 이런 실시하에, 무선 네트워크는, 기존 홀더가 사용을 위해 스펙트럼을 제공하고, 및/또는 규제 위원회(regulatory body)가 지정된 스펙트럼의 2차 사용을 허용하는 하나 이상의 주파수 대역에서 리스 기초로 스펙트럼을 이용하도록 설계될 수 있다. 스펙트럼의 사용에 관한 조건이 부과될 수 있다. 이들 조건은 스펙트럼 홀더 및/또는 규제 규칙에 의해 확립되는 가이드라인을 포함할 수 있다. 이 조건과의 컴플라이언스를 최대화하기 위해, 스펙트럼의 모니터링이 행해질 수 있다. 스펙트럼을 모니터링하는 방법은 지리적 영역에 배치되는 RF 센서를 이용하는 것을 포함할 수 있다. RF 센서는 RF 송신의 전력 레벨을 측정하는데 이용될 수 있다.
RF 센서에 의해 수집된 데이터는 이들 조건과의 컴플라이언스를 최대화하도록 무선 네트워크를 자동으로 수집하기 위해 분석되고 이용될 수 있다. 게다가, 센서는, 무선 네트워크 서비스 제공자에 의해, 무선 네트워크의 커버리지 영역을 확인 및/또는 예측하는데 이용될 수 있다. 이 정보는 배치 및 유지 보수 시에 돈 및 시간을 절약하도록 네트워크 내의 자산 및 클라이언트를 효율적으로 관리하는데 이용될 수 있다. 배치된 센서 외에 또는 대신에, 네트워크 내에서 무선 통신을 위해 이용되는 무선 장치는 이들 컴플라이언스 시행(compliance enforcement) 및 네트워크 관리 기능을 위한 스펙트럼 사용 정보를 수집할 수 있다.
도 16을 부가적으로 참조하면, 무선 네트워크(300)가 도시된다. 무선 네트워크(300)는 (도시되지 않은) 클라이언트 장치에 서비스를 제공하는 액세스 포인트(302)를 포함할 수 있다. 액세스 포인트(302) 외에 또는 대신에, 기지국 또는 다른 네트워크 액세스 무선 장치가 배치될 수 있다. 무선 네트워크(300)는 또한 센서 네트워크를 형성하는 센서(304)를 포함할 수 있다.
액세스 포인트(302)는, 대응하는 안테나 패턴이 지리적 커버리지 영역(306)의 극단에 도달함으로써, 커버리지 영역(306) 내의 네트워크의 사용자가 신호를 수신할 수 있도록 배치될 수 있다.
무선 네트워크(300)가 리스된 스펙트럼 또는 2차 사용 스펙트럼을 이용하면, 커버리지 영역(306)은 예컨대 스펙트럼 인증서에서 설명된 바와 같이 효과적인 리 스(prevailing lease) 또는 리스들로 규정될 수 있다. 무선 네트워크(300)가 경계를 넘어 RF 에너지를 전송함으로써 허용 가능한 경계를 초과하면, 무선 네트워크(300)는 리스의 지속 기간의 위반으로 고려될 수 있다. 잠재적 벌칙금이 이와 같은 위반에 대해 부과될 수 있다.
센서(304)는 커버리지 영역(306)의 가장 자리에 배치될 수 있다. 이런 식으로, 무선 네트워크(300)의 스펙트럼 홀더(들) 및/또는 서비스 제공자는 액세스 포인트(302), 클라이언트 장치 및 다른 RF 송신기와 같은 네트워크 구성 요소로부터 RF 에너지 레벨을 모니터링할 수 있다. RF 송신이 얼마나 멀리 나아가는지를 결정하도록 센서(304)로부터 수집된 데이터 및 송신 주파수를 토대로 분석이 행해질 수 있다. 이 데이터는 또한 송신기의 가이드라인, 규칙 및 권리와 비교될 수 있다. 위반이 검출되면, 무선 네트워크(300)는 송신기에 통지할 수 있다. 하나 이상의 송신기의 전력 레벨을 자동으로 감소시키고, 안테나 패턴을 변경하며, 및/또는 위반 소스로부터의 송신을 중지시키는 것과 같이 부가적 또는 선택적 개선 활동(remedial action)이 취해질 수 있다. 센서(304)로부터의 데이터는 이와 같은 기능성을 실행할 프로그램을 실행시키는 서버 또는 중앙 집중(centralized) 장치에 의해 분석될 수 있다. 이 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 소프트웨어의 형식일 수 있다.
센서 네트워크는 커버리지 영역(306)의 도처에서 네트워크의 커버리지를 결정함으로써 무선 네트워크 서비스 제공자를 도울 수 있다. 커버리지 영역(306)의 경계에서 RF 레벨을 측정함으로써, 무선 네트워크 서비스 제공자는 여러 액세스 포 인트(302) 및 클라이언트 장치의 RF 전력을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 또한, 이런 정보를 이용하여, 안테나 패턴은 커버리지가 이용 가능하지 않을 수 있는 영역에 채우도록 변경될 수 있다.
어떤 실시예들이 도시되고 기술되었지만, 첨부한 청구범위의 범주 내에서 등가 및 수정이 이 명세서의 판독 및 이해 시에 당업자에게 일어날 것으로 이해된다.
Claims (178)
- 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법에 있어서,스펙트럼 관리 장치와의 무선 통신에 이용하기 위한 이용 가능한 스펙트럼에 관한 정보를 확인하는 단계로서, 상기 이용 가능한 스펙트럼은, 각각이 스펙트럼 사용자 권리를 유지하고, 시간, 지리, 주파수로 명기되는 다수의 다른 파티로부터의 이용 가능한 스펙트럼이고, 상기 이용 가능한 스펙트럼은 사용 권리를 유지하는 각각의 대응하는 파티에 의해 스펙트럼 사용 권리의 일시 해제를 나타내며, 스펙트럼 사용 권리의 새로운 해제가 행해짐에 따라 그리고 스펙트럼 사용 권리의 이전의 해제가 취소되어 이용 가능한 스펙트럼이 동적으로 변화하는, 단계;스펙트럼 사용자 시스템으로부터 스펙트럼 관리 장치로 스펙트럼 사용을 위한 요구를 수신하는 단계로서, 상기 요구는 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장치에 의해 스펙트럼에 대한 필요를 규정하는, 단계;이용 가능한 스펙트럼을, 각각이 이용 가능한 스펙트럼 단편을 규정하기 위해 결합되는 시각 차원, 지리 차원 및 주파수 차원을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 상품 품목으로서 처리하고,스펙트럼 상품 품목 중 적어도 일부와 스펙트럼에 대한 필요를 자동으로 부합시킴으로써,스펙트럼 관리 장치의 전문가 시스템을 사용해서 상기 이용 가능한 스펙트럼과 상기 요구를 부합시키는 단계; 및스펙트럼 사용 권리 홀더로부터 스펙트럼 사용자 시스템으로의 스펙트럼 사용 권리의 일시 양도로서, 스펙트럼 관리 장치로부터 상기 스펙트럼 사용자 시스템에 전자적인 스펙트럼 인증서를 발행하는 단계로서, 상기 스펙트럼 인증서는, 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장치를 하나 이상의 스펙트럼 관련 변수에 전자적으로 바인딩하고, 이에 따라 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장치가 무선 통신에 관여하는, 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스펙트럼 인증서의 상기 스펙트럼 관련 변수는, 주파수에 관계하고, 상기 주파수는 시간에 걸쳐서 변화하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 이용 가능한 스펙트럼과 상기 스펙트럼을 위한 요구를 부합시키는 단계는, 상기 스펙트럼 사용자 시스템의 의도된 통신 애플리케이션 및 상기 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장비 구성과 관련된 대역폭 변수에 기초로 하고, 상기 부합은 상기 이용 가능한 스펙트럼의 무선 통신 규제 분류(regulatory classification)와 상기 의도된 통신 애플리케이션의 무선 통신 규제 분류의 직접 부합과는 관계없는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 부합된 스펙트럼은 스펙트럼 사용 권리를 유지하는 파티로부터의 전체 이용 가능한 스펙트럼으로부터 분해되고, 상기 전체 이용 가능한 스펙트럼은 상기 부합된 스펙트럼보다 더 큰 지리적 영역, 더 넓은 주파수 범위 또는 더 긴 시간 지속 기간 중 하나 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 부합된 스펙트럼은 다수의 이용 가능한 스펙트럼 세그먼트의 집합체이고, 각 집합된 스펙트럼 세그먼트는 지리적 영역, 주파수 범위 또는 시간 지속 기간 중 하나 이상에서 상이한 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스펙트럼 인증서에 의해 규정된 스펙트럼은 다수의 스펙트럼 상품 품목의 집합체이고, 다수의 스펙트럼 상품 품목은 시간, 주파수 또는 지리 중 하나 이상에서 불연속인 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스펙트럼 인증서는, 시간, 주파수 지리 및 전력의 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장치에 의한 무선 통신을 위한 스펙트럼의 단편을 규정하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 스펙트럼 인증서는, 스펙트럼 인증서에 의해 규정된 스펙트럼에 따르도록 무선 장치의 무선 통신을 바인딩하기 위해서, 스펙트럼 사용자 시스템의 인증서 에이전트와 협동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스펙트럼 상품 품목 또는 스펙트럼 인증서 중 하나 이상에 대한 지리 파라미터는 지리 기반 방출 마스크에 따라 동작하는 무선 장치가 지리적인 위치의 전력값에 의해 명기된 절대 방식 또는 상대 방식 중 하나를 벗어나서 무선으로 전송하도록 허용하지 않는 지리적 경계를 포함하는 지리 기반 방출 마스크로 규정되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 전문가 시스템은, 스펙트럼에 대한 필요와 스펙트럼 상품 품목을 부합시킬 때, 스펙트럼 상품 품목에 의해 규정된 스펙트럼과 관련된 무선 통신 서비스 규칙 및 무선 통신 규제 사항에 대해 구별하지 못하게 하므로, 스펙트럼 인증서가 스펙트럼 사용자 시스템에 의해 대응하는 스펙트럼의 사용에 제한을 가하지 못하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스펙트럼 관리 장치의 상기 전문가 시스템은, 스펙트럼에 대한 필요와 스펙트럼 상품 품목을 부합시킬 때, 스펙트럼 인증서 내의 무선 장치의 동작을 유지시키기 위해 무선 장치의 규제 기관 인증에 의존함으로써, 스펙트럼에 대한 필요와 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장치의 무선 통신 애플리케이션 및 무선 타입에 대한 규제 기관 서비스 규칙에 독립적인 스펙트럼 상품 품목을 부합시키는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 무선 장치는, 시간에 걸친 주파수의 변화 동안, 주파수의 변화를 자동으로 달성하기 위해 무선 장치에 의해 사용된 스펙트럼 인증서를 포함하는, 무선 장치의 사용자에 대해 투명한 방식으로, 스펙트럼 인증서에 따라 동작함으로써, 스펙트럼 사용 권리의 양도에 따르도록 자기 조절하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
- 스펙트럼 사용 권리의 양도를 위해 스펙트럼 교환을 호스트하는 스펙트럼 브로커 시스템에 있어서,무선 통신을 위한 스펙트럼에 대한 필요를 규정하고, 무선 장치를 갖는 스펙트럼 사용자 시스템으로부터 수신되는 스펙트럼 사용에 대한 요구와, 무선 통신에 사용하기 위해 이용 가능한 스펙트럼을 부합시키는 부합 엔진으로서, 부합된 스펙트럼은, 각각이 스펙트럼 사용 권리를 유지하고, 시간, 지리, 주파수로 명기된 다수의 다른 파티로부터의 이용 가능한 스펙트럼의 풀(pool)로부터의 부합된 스펙트럼이고, 이용 가능한 스펙트럼은 사용 권리를 유지하는 각각의 대응하는 파티에 의해 스펙트럼 사용 권리의 일시 해제를 나타내며, 스펙트럼 사용 권리의 새로운 해제가 행해짐에 따라 그리고 스펙트럼 사용 권리의 이전의 해제가 취소되어 이용 가능한 스펙트럼이 동적으로 변화하는, 부합 엔진을 포함하며;상기 부합 엔진은, 이용 가능한 스펙트럼을, 각각이 이용 가능한 스펙트럼 단편을 규정하기 위해 결합되는 시간 차원, 지리 차원 및 주파수 차원을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 상품 품목으로서 처리하고,스펙트럼 상품 품목 중 적어도 일부와 스펙트럼에 대한 필요를 자동으로 부합시키도록 구성되고,스펙트럼 사용 권리 홀더로부터 스펙트럼 사용자 시스템으로의 스펙트럼 사용 권리의 일시 양도로서, 상기 스펙트럼 사용자 시스템에 스펙트럼 관리 장치로부터의 전자 스펙트럼 인증서를 발행하는 인증서 생성기로서, 상기 스펙트럼 인증서는, 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장치를 하나 이상의 스펙트럼 관련 변수에 전자적으로 바인딩하고, 이에 따라 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장치가 무선 통신에 관여하는, 인증서 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 브로커 시스템.
- 제 13 항에 있어서,상기 스펙트럼 인증서의 상기 스펙트럼 관련 변수는 주파수에 관계하고, 상기 주파수는 시간에 걸쳐서 변화하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 브로커 시스템.
- 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법에 있어서,시간 윈도우, 주파수 기반 스펙트럼 마스크, 지리 기반 방출 마스크 및 송신 전력 제한치를 포함하는 스펙트럼 관련 변수에 의해 이용 가능한 스펙트럼을 식별하는 스펙트럼 상품 품목의 오퍼(offer)를 수신하는 단계로서, 상기 오퍼는 식별된 이용 가능한 스펙트럼 내의 스펙트럼 사용 권리의 홀더로부터의 스펙트럼 사용 권리의 일시 해제를 나타내고, 상기 수신하는 단계는 브로커 시스템에 의해 호스트되는 스펙트럼 교환에 의해 행해지는, 단계;상기 스펙트럼 교환으로, 상기 스펙트럼 상품 품목과 관련되는 상기 이용 가능한 스펙트럼의 하나 이상의 장래 스펙트럼 사용자 시스템으로부터 상기 스펙트럼 상품 품목에 대한 하나 이상의 비드를 수신하는 단계;상기 오퍼와 수신된 비드를 자동으로 부합시키는 단계로서, 스펙트럼 교환에 의해 자동으로 상기 부합이 행해지는, 단계; 및상기 스펙트럼 교환으로부터 상기 부합된 비드를 신청한 상기 스펙트럼 사용자 시스템에 전자 스펙트럼 인증서를 발행하는 단계로서, 상기 스펙트럼 인증서는 스펙트럼 사용 권리 홀더로부터 스펙트럼 사용자 시스템으로의 스펙트럼 사용 권리의 일시 양도이고, 상기 스펙트럼 인증서는, 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장치를 스펙트럼 상품 품목의 스펙트럼 관련 변수에 전자적으로 바인딩하고, 이에 따라 스펙트럼 사용자 시스템의 무선 장치가 무선 통신에 관여하는, 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 사용 권리를 양도하는 방법.
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