KR101768243B1 - 스펙트럼 할당시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

스펙트럼 애셋 클래스 결정은, 무선 통신장치가 무선 통신장치의 특정 무선 통신 애플리케이션에 대해 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼 중 선호하는 하나를 사용할 수 있도록 동적으로 액세스된다. 무면허 스펙트럼 이외에도, 면허 스펙트럼은, 무선 통신 시스템이 무선 통신 시스템에 의한 면허 스펙트럼의 사용을 승인하는 장비 ID와 이차 ID를 가진다는 것을 인증함으로써 바람직한 무선 통신장치들에 이용될 수 있다.

Description

스펙트럼 할당시스템 및 방법{SPECTRUM ALLOCATION SYSTEM AND METHOD}
본 발명의 기술은 일반적으로 무선정보통신 기반시설에 관한 것으로서, 특히 대안적 스펙트럼 애셋 클래스(alternate spectrum asset classes)의 실시간 관리를 포함해, 지원 무선정보통신에 스펙트럼 할당을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선망들과 시스템들은 점진적으로 대중화되고 있는 중이다. 그러나, 무선정보통신은, 지형적 영역 내에서 신뢰성이 있는 정보통신을 위해 사용할 수 있는, 간섭이 없는 가용 스펙트럼의 부족으로 인해 제약되고 있다.
간섭이 없는 스펙트럼의 이용성과 신뢰성을 향상시키기 위하여, 스펙트럼 사용을 할당하고 또한 통제하기 위해 규제기관(예컨대, 미국의 연방통신위원회(Federal Communications Commission(FCC)))에 의해 통제되는 절차들이 개발되어 왔다. 예컨대 미국에서는, 면허 스펙트럼(licensed spectrum)과 무면허 스펙트럼(unlicensed spectrum)을 포함하는, 두 등급의 스펙트럼이 있다. 면허 스펙트럼과 관련해, FCC는 일차 스펙트럼시장의 스펙트럼을 위원회 면허권자에게 면허한다. 다른 당사자들이 사용하도록 스펙트럼을 재임대(sublease)하기 위해 위원회 면허권자에 대해 이차 시장이 존재한다. 몇몇 한정된 예외를 가지고서(예컨대, 정부 우선권리), 면허된 스펙트럼은 대응하는 위원회 면허권자와 소정의 재임대자를 위해 독점적으로 유보된다.
무면허 스펙트럼은 면허 없이 사용될 수 있고 또한 사실상 소정의 당사자에 의해 사용될 수 있지만, 스펙트럼에 대해 규제가 주어질 수 있다. 예시적인 무면허 스펙트럼은 산업, 과학 및 의학(ISM) 대역들과 정보 기반시설(UNII) 대역을 포함한다. 이들 대역들은 종종, 사용자들이 특정한 규약들을 준수한다면 모든 사용자들에게 개방된다. 미국에서, 이들 규약들은 종정 FCC 파트 15로 공지되어 있다. 전통적으로, 이들 대역들은 전자 레인지, 무선전화, 저전력 무선 원격제어, 및 유사한 장치들에 대해 사용되어 왔다. 최근에, (WiFi로 공지된) IEEE 802.11의 출현으로, 이들 대역들은 지점 대 지점(point-to-point) 및 지점 대 다지점(point-to-multipoint) 애플리케이션들뿐만 아니라, 컴퓨터 통신 및 이동 데이터 통신 행위에 대해 매우 보편적으로 되어 가고 있다. 이들 애플리케이션들의 장치들과 사용자들의 숫자가 증가하기 때문에, 무면허 ISM 및 UNII 스펙트럼 대역들은 매우 복잡하게 되었다.
다른 무면허 스펙트럼은 아날로그 텔레비젼(TV) 방송에서 디지털 TV 방송으로의 전환에 의해 통제받지 않는 스펙트럼을 포함한다. 이 전환은 이동통신과 인터넷 액세스와 같은 다양한 서비스들을 제공하기 위해 무면허 무선시스템들에 의해 사용을 위해 스펙트럼 채널들 통제하지 않는다. 가용 스펙트럼은 공통적으로 TV 화이트 스페이스(TV White Spaces)로 부르는데, 이들은 채널 2와 채널 51 사이의 보호 주파수대와 미사용 TV채널(54 MHz 내지 698MHz에 대응)로 구성된다. 디지털 TV 방송과, 무선 마이크로폰 시스템과 같은 다른 인컴번트 시스템(incumbent system) 간의 간섭을 피하기 위하여, TV 화이트 스페이스를 사용하는 무선 통신장치들은 무선 통신 시스템의 통신 행위를 위해 사용할 수 있는 가용 채널들의 채널 맵을 등록하고 또한 수신할 필요가 있다. 현재의 규제들은, 이들 무선 통신 시스템들이 매 24시간마다 등록하는 것을 필요로 한다. 또한, 이동 무선 통신장치에 있어서, 만일 무선 통신장치가 새로운 장소로 이동한다면, 새로운 등록이 필요하다. 다양한 유형의 무선 통신장치들에 대한 전송출력 제한과 같은 무선 통신장치들에 대한 다른 규제들이 있다. TV 화이트 스페이스들의 규제에 관한 다른 정보는 200년 11월 4일에 채택되어 2008년 14일에 공개된, FCC 08-260, Second Report and Order and Memorandom Opinion and Order에서 찾아볼 수 있고, 이의 전체 내용은 여기에서 참조로 통합된다. 미국 이외의 다른 장소에서 유사한 제안들이 이루어졌다. 예컨대, 영국의 Ofcom은 2009년 2월 16일에 발간된, "Digital Divided: Cognitive-Access Consultation on License-Exempting Cognitive Devices Using Interleaved Spectrum"에서 인지적 무선 통신장치(cognitive radios)에 의해 소정의 스펙트럼에 대한 액세스를 기술하고 있다.
스펙트럼 애셋 클래스 결정(Spectrum asset class determination)은 동적으로 평가되어, 무선장치는 무선장치의 특정 무선 통신 애플리케이션에 대해 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼 중 선호하는 하나를 사용할 수 있다. 무면허 스펙트럼 이외에도, 면허 스펙트럼은, 무선시스템에 의한 면허 스펙트럼의 사용을 인가하는 장비 ID와 이차 ID를 무선시스템이 가지는지를 인증함으로써 바람직한 무선장치들에게 이용될 수 있도록 만들어진다.
본 발명의 한 특징에 따라, 무선시스템의 무선 통신 애플리케이션을 지원하기 위한 방법은 무선 통신 애플리케이션에 대해, 각각이 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼 중 하나에 대해 바이어스되는, 스펙트럼 클래스 결정 기준들을 확립하는 단계와; 그리고 결정 기준들을 집합적으로 평가함으로써 무선 통신 애플리케이션에 대해 면허 스펙트럼을 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 무선시스템의 무선 통신 애플리케이션을 지원하기 위한 방법은 무선 통신 애플리케이션에 대해 스펙트럼 클래스 결정 기준들을 확립하는 단계와, 평가를 위해 스펙트럼 클래스 결정 기준들을 사용자 엔티티에 표시하는 단계와; 그리고 상기 표시에 응해 수신되는 사용자 입력으로부터 무선 통신 애플리케이션에 대해 면허 스펙트럼을 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 무선시스템의 무선 통신 애플리케이션을 지원하기 위한 스펙트럼 클래스 결정장치는 무선 통신 애플리케이션에 대해, 각각이 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼 중 하나에 대해 바이어스되는, 스펙트럼 클래스 결정 기준들을 확립하고, 또한 결정 기준들의 집합적인 평가에 의해 무선 통신 애플리케이션에 대해 면허 스펙트럼을 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 무선 통신을 하기 위해, 장비 ID와 이차 ID를 가지는 무선시스템에 스펙트럼을 제공하기 위한 방법은, 무선시스템으로부터 채널 맵 요청과, 장비 ID와 이차 ID를 수신하는 단계와; 그리고 장비 ID와 이차 ID에 의해 식별되는 바와 같은, 무선시스템이 사용하기 위한 인증을 가지는 적어도 하나의 면허 채널과 가용 무면허 채널들을 포함하는 채널 맵을 구성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 무선 통신을 하기 위해, 장비 ID와 이차 ID를 가지는 무선시스템에 스펙트럼을 이용할 수 있도록 하는 스펙트럼 관리시스템은. 채널 맵 요청과, 장비 ID와 이차 ID를 무선시스템에서부터 수신할 수 있도록 하는 망 인터페이스와; 그리고 그리고 장비 ID와 이차 ID에 의해 식별되는 바와 같은, 무선시스템이 사용하기 위한 인증을 가지는 적어도 하나의 면허 채널과 가용 무면허 채널들을 포함하는 채널 맵을 구성하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따라, TV 화이트 스페이스 대역 무선장치(TVBD)는 무선 데이터통신을 수행하기 위한 송수신기와; TVBD가 미리 결정된 면허 스펙트럼을 사용하도록 인가된 것을 스펙트럼 관리시스템에 표시하는 장비 ID와 이차 ID를 저장하는 메모리와; 그리고 채널 맵 요청, 장비 ID와 이차 ID를 전송함으로써 채널 맵을 스펙트럼 관리시스템에 등록하도록 구성되는 제어기를 포함한다.
다음의 설명과 첨부도면들을 참조하면 이들 특징들과 다른 특징들을 명확하게 알 것이다. 상세한 설명과 도면에서, 본 발명의 특정 실시예들이 본 발명의 원리들이 구체화되는 방식들 중 몇몇을 나타내는 것으로서 상세히 설명되었지만, 본 발명의 이 범위에 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 차라리, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 들어가는 모든 변경들과, 수정들과 등가안들을 포함한다.
한 실시예와 관련해 기술되거나 및/또는 도시되는 특징들은 하나 이상의 다른 실시예들에서 동일한 방식 또는 유사한 방식으로 사용될 수 있고 및/또는 조합하여 또는 다른 실시예들의 특징들 대신에 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 무면허 스펙트럼 이외에도, 면허 스펙트럼은, 무선시스템에 의한 면허 스펙트럼의 사용을 인가하는 장비 ID와 이차 ID를 무선시스템이 가지는지를 인증함으로써 바람직한 무선장치들에게 이용될 수 있도록 만들어진다.
도 1 내지 3은 무선시스템용 스펙트럼이 대안적 스펙트럼 클래스들로부터 획득될 수 있는 스펙트럼 할당을 관리하기 위한 예시적 시스템들의 개략도.
도 4 내지 6은 무선시스템에 선호 채널 맵을 제공하기 위하여 스펙트럼 할당을 관리하기 위한 예시적 시스템의 개략도.
같은 요소들을 나타내는데 같은 참조부호를 사용하는 도면들을 참조하여 실시예들을 설명한다. 도면들은 반드시 실측일 필요는 없다는 것을 알아야 한다.
A. 개요
A(I). 당사자(Parties)
무선 통신에서 사용하기 위한 전자기 스펙트럼에 관계를 가질 수 있는 다양한 엔티티들을 본 발명에서 기술한다. 한 엔티티는 정보 또는 규제기관이다. 미국에서, 정부기관은 FCC일 수 있다. 정부기관은 무선 스펙트럼을 어떻게 사용할 것인가에 대한 규칙 및/또는 규정들을 통제한다. 소정의 스펙트럼을 통제하는 예시적인 규칙들이 상기에서 언급한 FCC 08-260에 기술되어 있다. 다른 예시적인 기관은 영국의 Ofcom이다.
몇몇 상황에서, 스펙트럼 소유자가 있을 수 있다. 스펙트럼 소유자는 스펙트럼에 대한 다른 엔티티 액세스를 승인함으로써 다른 엔티티에 스펙트럼 사용을 풀어주는 권한을 가지는 엔티티이다. 액세스의 승인은 소유자와 관련되는 스펙트럼을 사용하도록 하기 위한 일시적 허용일 수 있다. 따라서, 액세스 승인은 FCC에 의해 규정되는 바와 같이, 임대 또는 재임대일 필요는 없다. 한정되는 것은 아니지만, 소유자는 정부 또는 규제기관(예컨대 미국에서 FCC), 위원회 면허(예컨대, 미국에서, 일차 스펙트럼 시장에서 FCC로부터 면허된 스펙트럼을 가지는 엔티티), 또는 이차시장 면허일 수 있다.
다른 당사자는 스펙트럼 사용자, 또는 단순한 사용자일 수 있다. 사용자는 소정의 엔티티 또는 이동성 클라이언트 장치들에 인터넷 액세스를 또는 다른 것들에 무선 통신서비스를 제공하는 것과 같은, 무선 통신을 수행하기 위하여 스펙트럼을 필요로 하는 무선 통신 시스템일 수 있다. 아날로그 TV 방송에서 디지털 TV 방송으로 전환에 의해, 사용자 무선 통신장치는 TV 화이트 스페이스에 대한 액세스를 얻기 위하여 FCC 08-260에 따른 등록을 청할 수 있다. 이들 무선 통신장치들은 TV화이트 스페이스 대역 무선 통신장치(TVBD)로 부른다. 따라서, 한 예시적인 사용자는 TVBD일 수 있다. 다른 사용자들은 스펙트럼 관리시스템 또는 다른 소오스로부터 스펙트럼 할당을 요청하는 무선 통신 시스템일 수 있다.
다른 당사자는 무선장비 제조자일 수 있다. 무선장비 제조자는 제조자에 의해 만들어지는 각 무선 통신장치에 장비 식별자(ID)를 관련시키는 책임이 있을 수 있다.
또 다른 당사자는 다양한 사용자들의 등록을 관리하고 및/또는 다양한 무선 통신 시스템에 스펙트럼 할당하는 엔티티 또는 시스템일 수 있다. 스펙트럼의 할당은 가용 무면허 대역(예컨대, TV 화이트 스페이스 대역들)의 채널 맵을 제공하는 단계 및/또는 면허 스펙트럼에 액세스를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이 당사자는 아래에서 상세히 설명하는 바와 같이 중앙 등록시스템을 사용하여 이러한 관리를 수행할 수 있다.
A(2) 무선 통신 상황정보(Wireless Communications Context
기술한 시스템들과 방법들의 특징은 스펙트럼을 사용할 수 있는 무선 통신장치들의 유형에 독립적이다. 이와 같이, 시스템과 방법들은 무선 통신을 위한 소정의 작동적 상황정보에 적용할 수 있고 또한 무선 통신들은 단일방향 신호전송(예컨대, 응답없이 장치에 의한 수신을 위해 신호의 방송)을 포함하는 것을 설명할 수 있고, 또한 장치들이 신호들의 교환에 연류되는 양방향 통신을 포함하는 것으로 설명할 수 있다. 방법들과 시스템들은 덤브(dumb) 및/또는 인지(cognitive) 무선장치들에 적용할 수 있다. 방법들과 시스템들은 고정장소 및/또는 이동 무선장치들에 적용할 수 있다. 방법과 시스템들은 또한 면허 및/또는 무면허 스펙트럼에 적용할 수 있다. 게다가, 방법과 시스템들은 변조방법, 고조파 고려사항(harmonic considerations), 무선 통신장치들이 사용하는 주파수대역들 또는 채널들, 전송되는 데이터 또는 정보의 유형, 무선 통신장치들이 어떻게 정보를 수신하는가, 및 다른 유사한 통신 고려사항들에 대해 포괄적이다. 그러므로, 시스템들과 방법들은 소정의 적절한 환경에서 애플리케이션을 가진다.
TV 화이트 스페이스에 관련된 스펙트럼을 관리하는 경우에, 인컴번트 무선 통신 시스템을 포함해, 스펙트럼에 대한 우선권을 가지는 무선 통신 시스템들은 TVBD들과 같은 이차 스펙트럼 사용자들에 대해 우월한 스펙트럼 사용 권리를 가진다. 이차 무선 통신 시스템들은 우선(또는 일차) 무선 통신 시스템들에 의해 사용되는 스펙트럼과 인터리브되는(interleaved) 스펙트럼을 사용할 수 있다. 이러한 스펙트럼 사용과 할당을 관리하기 위한 등록시스템이 2009년 4월 14일자로 출원된 미국특허출원 제12/423,094호에 기술되어 있고, 이의 기술내용들은 전체는 여기에서 참조로 통합된다. 이 등록시스템은 아래에서 상세히 기술하는 스펙트럼 관리시스템들과 조합될 수 있거나 또는 그의 행위를 스펙트럼 관리시스템과 조정할 수 있다.
기술한 시스템들과 방법들의 특징들을 TV 화이트 스페이스의 예시적 상황정보에 기술하였다 하더라도, 기술된 개념들은 다른 시나리오에 적용할 수 있다. 한 작동적 시나리오는, 스펙트럼에 대한 요청 또는 비즈(bids)가 스펙트럼 중계(spectrum brokerage) 또는 교환에 포스트되는 가용 스펙트럼에 정합되는 시스템을 포함한다.이 작동적 상황정보에서 스펙트럼 사용 및 할당을 관리하는 시스템이 2008년 3월 5일자로 출원된 미국특허 제12/042,543호에 기술되어 있는데, 그 기술내용 전체가 여기에서 참조로 통합된다. 이 예시적인 상황정보에서, 사용자는, 스펙트럼 인증서 또는 지형, 주파수, 스펙트럼 마스크(spectral mask), 시간, 및 전력한계와 같은 통신-관련 정보에 관하여 사용자에 의해 사용될 수 있는 스펙트럼을 특정하는 다른 데이터 객체를 승인할 수 있다.
B. 스펙트럼 클래스 결정(Spectrum Class Determination)
소정의 시간들에서, 면허 및 무면허 스펙트럼 둘 다가 무선 통신 시스템에 의한 사용을 위해 이용될 수 있다. 본 명세서의 이 장은 무선 통신 시스템이 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼을 채용하여야 하는지를 결정하기 위한 시스템들과 방법들을 기술한다. 무면허 스펙트럼은 일반적으로, 스펙트럼에 대한 금전 지불을 피할 수 있기 때문에 저렴한 대안이다. 그러나, 무면허 스펙트럼은 다른 무선 통신 시스템에 의해 사용될 수 있는데, 이는 서비스의 간섭과 품질(QOS) 이슈를 일으킨다.
아래에서 기술하는 바와 같이, 다양한 고려사항들에 따라 면허 스펙트럼, 무면허 스펙트럼 또는 이들 둘 다를 사용하는 것을 포함하는 스펙트럼 사용법에 대한 유연한 해결책을 유지하기 위한 다수의 장려책들이 있다. 기술한, 스펙트럼 클래스 결정에 대한 해결책은, 무면허 스펙트럼에 의지하는 고유의 위험성을 경감시키기 위하여 사용자들에 의한 욕구가 있다는 전제로 확립된다. 그러나, 이러한 위험들에 대한 용인은 사용자의 애플리케이션에 따라 가변적인 인자일 수 있고 또한 이 가변성은 결정의 일부로서 고려될 수 있다.
일반적으로, 무면허 스펙트럼은 비 차별적인(non discriminatory) 기반으로 모든 사용자들에게 이용될 수 있다. 그러나, 무면허 스펙트럼의 이용성과 다른 사용자들로부터의 낮은 간섭은 소정의 개별적인 사용자에게 승인될 수 없다. "비지니스 크리티컬(business critical)" 및 "미션 크리티컬(mission critical)" 애플리케이션를 포함하는, 많은 애플리케이션들은 서비스의 부족 또는 저하된 서비스에 용인될 수 없다. 이들 애플리케이션들에 있어서, 무면허 스펙트럼에 대한 의존은 실제적이지 않을 수 있다. 그러나, "크리티컬" 애플리케이션을 가지는 많은 엔티티들은 또한 "넌-크리티컬(non-critical)" 통신 및/또는 타당한 시간주기 내에 데이터 전송이 전달되는 한 "넌-크리티컬"인 통신들을 가질 수 있다. 기술한 기술들은, 면허 스펙트럼에 전적으로 의존하는 것보다는 낮을 수 있는 비용 효율적인 최적 무선 통신들 위해 사용자의 무면허 및/또는 면허 스펙트럼의 사용을 관리한다.
비용 효율적인 방식으로 면허 및 무면허 스펙트럼의 유용성을 평가하는 해결책 하에서 많은 사용자 애플리케이션들이 서비스받을 수 있다. 사용자의 무선 스펙트럼 필요성을 커버하기 위한 충분한 스펙트럼을 구매하는 대안은, 하나 이상의 특정 애플리케이션들에 사용을 위해 제한된 양의 면허 스펙트럼에 대한 액세스 권리를 구매하는 것보다 두 자릿수가 더 비쌀 수 있다.
"미션-크리티컬" 애플리케이션의 예는, 의료전문가(예컨대, 의사)가 원격적으로 위치한 환자에게 의료 서비스를 제공하는 원격의료(telemedicine)과 같은, 의료 애플리케이션일 수 있다. 이러한 애플리케이션은 로봇 수술 장비의 제어를 포함할 수 있다. 도시지역에서, 이러한 애플리케이션을 위해 무면허 스펙트럼의 사용은 애플리케이션을 위해 필요한 최소 스펙트럼 이용성 지킬 수 없다. 따라서, 이 애플리케이션을 위해 무면허 스펙트럼보다는 면허 스펙트럼이 바람직할 수 있다. 그러나, 인구밀도가 낮은 지역에서, 무면허 스펙트럼의 이용성은 애플리케이션을 지원하기에 충분히 풍부할 수 있다.
기술한 해결책은 비슷하게 데이터 서비스 제공자(예컨대, 야후, 구글, 또는 마크이로소프트와 같은 회사)가, (예컨대, 케이블회사 또는 전화회사에 의해 제공되는) 유선서비스 또는 (예컨대 이동전화서비스 공급자에 제공되는) 무선서비스를 사용하는 것에 반대되는 바와 같은, 고객들에게 직접 데이터 접속을 지원하도록 허용할 수 있다. 대부분의 지역에서, 충분히 많은 무면허 스펙트럼을 이 애플리케이션을 지원하는데 이용할 수 있지만, 무면허 화이트 스페이스가 혼잡할 수 있는 조밀한 도시지역에서는, 애플리케이션은 QOS를 개선하기 위해 면허 스펙트럼을 레버리징(leveraing)함으로써 증가될 수 있다. 음성과 데이터 서비스들을 포함하기 위해, 공급되는 서비스들을 확장하기 위하여 위성텔레비션 회사들이 비슷한 해결책을 취할 수 있다.
예시적인 목적을 위해, 다음의 설명은, 무면허 스펙트럼에 대해 TV 화이트 스페이스를 사용하고 그리고 면허 스펙트럼에 대해 데이터 동작을 위해 사용되도록 허용되는 저전력 텔레비젼(LPTV) 방송국들을 사용하는 상황에서 이루어진다. 사용자 애플리케이션에 대해 스펙트럼 클래스를 결정할 때 다른 유형들의 무면허 및/또는 면허 스펙트럼을 고려할 수 있다는 것을 알게 될 것이다. TV 화이트 스페이스(예컨대, TVBD)에서 동작하도록 구성되는 사용자의 무선 통신장치는, 무선 통신장치의 위치에서 TV 방송국에 의해 점유되지 않는 채널 2 내지 51까지의 소정 TV 채널에서 동작할 수 있다. TV 화이트 스페이스 데이터베이스는, 위치기반(location by location)으로 TVBD들에 이용될 수 있는 또는 이용될 수 없는 채널들을 추적하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 만일 채널 14가 TVBD의 위치 내 LPTV 운영자에게 면허되었다면, 채널 14는 TVBD에게 이용될 수 없다.
이 예에서, 채널 14의 운영자는 스펙트럼의 사용을 위해 비용을 지불하고자 하는 사용자들에게 이용될 수 있는 스펙트럼을 만들기를 원할 수 있다. 사용자는, 면허 스펙트럼을 사용하는 옵션이 존재하고 그리고, 비용을 지불하고 면허 스펙트럼을 사용할지 또는 가용 무면허 스펙트럼을 사용할지를 자동으로 또는 수동으로 결정하는지를 알기 원할 수 있다. 사용자가 면허 스펙트럼(이 예에서는 LPTV 채널)을 사용하기 원할 수 있는 이유는, 낮은 간섭과 나은 QOS를 통한 제어된 액세스와, 무면허 전력레벨보다는 면허 전력레벨을 사용하기 위한 능력을 통한 나은 커버러지, 및 면허 영역에 의해 제공되는 커버리지를 포함한다. 이들 이유들은, 면허 스펙트럼을 사용하는 비용에 맞서 가중될 수 있다.
만일 사용자가 다수의 무선 통신 애플리케이션들을 가진다면, 애플리케이션에 대해 면허 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하기 위하여 각 애플리케이션은 독립적으로 분석될 수 있다. 대안적으로, 사용자의 모든 애플리케이션들을 집합적으로 분석하여 넓은 사용자 기반(user-wide basis) 결정을 할 수 있다. 다음 예들은 TV 화이트 스페이스의 사용에 대한 현재 FCC 규제 제한을 반영하지만, 기술된 기술들의 구현은 이들 규제에 제한되지 않고 또한 TV 화이트 스페이스보다는 다른 스펙트럼으로 확장할 수 있다는 것을 알아야 한다.
도 1 내지 3을 참조하면, 무면허 스펙트럼 또는 면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하는 시스템들의 다양한 예시적 실시예들이 도시되어 있다. 도 1에서, 컴퓨터 애플리케이션(예컨대, 소프트웨어 프로그램)을 실행할 수 있는 컴퓨터-기반 시스템(10)의 개략적이 블록도가 도시된다. 시스템(10)은 컴퓨터 기술을 사용하여 구현되는 중앙 스펙트럼 관리시스템(12)을 포함할 수 있다. 스펙트럼 관리시스템(12)은 스펙트럼 할당기능(14)을 수행하고, 그리고 무면허 스펙트럼 이용성에 관한 데이터를 포함하는 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)와 면허 스펙트럼 이용성에 관한 데이터를 포함하는 면허 스펙트럼 데이터베이스(18)을 저장하도록 구성될 수 있다. 무면허 및 면허 스펙트럼 이용성 정보는 스펙트럼 할당기능(14)이 사용할 수 있다. 도 1 내지 3의 실시에에서 개별적인 데이터베이스로서 도시되어 있지만, 무면허 스펙트럼 이용성 정보와 면허 스펙트럼 이용성 정보는 공통의 데이터베이스에 저장될 수 있다는 것을 알게 될 것이다.
도시한 실시예에서, 스펙트럼 할당기능(14)과, 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)와 면허 스펙트럼 데이터베이스(18)는 스펙트럼 관리시스템(12)에서 공통적으로 호스트된다. 이 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 하나 이상의 무선 통신 시스템(20)(도 1에서 무선시스템(20a 내지 20n)으로 표시)들에 대해 스펙트럼 사용량 결정을 하는 임무를 가진다. 각 무선 통신 시스템(20)은 개별적인 무선 통신장치 또는 무선 통신장치들의 망일 수 있다. 또한, 각 무선 통신 시스템(20)은 무선 통신에 사용하기 위한 적어도 하나의 송수신기와 그리고 무선 통신 시스템 동작을 관리하기 위한 제어기를 포함한다.
다른 실시에에서, 스펙트럼 할당기능(14)과, 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)와 면허 스펙트럼 데이터베이스(18)는 분산될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 스펙트럼 할당기능(14)의 기능들은 원격적으로 호스트되는 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)와 원격적으로 호스트되는 면허 스펙트럼 데이터베이스(18)를 액세스하는 무선 통신 시스템(20)에 의해 수행될 수 있다. 이 실시예에서, 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)와 면허 스펙트럼 데이터베이스(18)는 상이한 호스트들 또는 동일 호스트에 의해 관리될 수 있다.
도 3은 무선 통신 시스템(20)를 대신하여 스펙트럼 할당기능(14)의 기능들을 망관리시스템(22)이 수행하는 다른 예를 도시하고 있다. 망관리스템(22)은 원격적으로 호스트되는 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)와 원격적으로 호스트되는 면허 스펙트럼 데이터베이스(18)에 액세스할 수 있다. 이 실시예에서, 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)와 면허 스펙트럼 데이터베이스(18)는 상이한 호스트들 또는 동일 호스트에 의해 유지될 수 있다.
도 2와 3의 실시예에서, 스펙트럼 할당기능(14)의 기능들을 수행하는 장치는 스펙트럼 할당기능(14)의 다양한 임무를 수행하기 위해 적절한 컴퓨팅 기술로 구현될 수 있다. 간략화를 위해, 시스템(12)만을 상세히 설명하게 되지만, 무선 통신 시스템(20)과, 망관리시스템(22)과 소정의 데이터베이스(16 및/또는 18) 호스트들 유사한 방식으로 구성될 수 있다.
한 실시예에서, 스펙트럼 할당기능(14)은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(예컨대 실행가능한 코드의 모음을 포함하는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션)으로서 실시된다. 컴퓨터 프로그램(들) 및/또는 데이터베이스(16 및 18)들은 자기, 광 또는 전자저장장치의 형태인 메모리(예컨대, 하드디스크, 광디스크, 플래쉬 메모리 등)와 같은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다.
기능(14)을 실행하기 위하여, 시스템(12)은 특정 논리루틴(들)을 수행하는 명령들을 실행하는데 사용되는 하나 이상의 프로세서(24)들을 포함할 수 있다. 이외에도, 시스템(12)은 데이터, 논리루틴 명령들, 컴퓨터 프로그램들, 파일들, 운영시스템 명령들 등을 저장하기 위한 메모리(26)를 가질 수 있다. 도시한 바와 같이, 기능(14)과 데이터베이스(16 및 18)들은 메모리(26)에 의해 저장될 수 있다. 메모리(26)는 휘발성 및 비-휘발성 메모리 부품들을 포함하여, 다수장치들을 포함할 수 있다. 따라서, 메모리(26)는 예컨대, 시스템 메모리로서 작동하는 무작위 액세스메모리(RAM)과, 판독전용 메모리(ROM)과, 하드디스크들과, 플로피디스크들과, 광디스크(예컨대, CD 및 DVD들), 테이프들과, 플래쉬 장치들 및/또는 다른 메모리 부품들에 더해, 메모리 장치들에 대한 관련장치들, 플레이어 및/또는 판독기를 포함할 수 있다. 프로세서(24)와 메모리(20)의 부품들은 논리 인터페이스(29)를 사용하여 연결될 수 있다. 논리 인터페이스(28)는 예컨대, 수반되는 제어버스를 가지는 데이터 버스, 망, 또는 다른 서브시스템일 수 있다.
시스템(12)은 하나 이상의 통신 인터페이스(32)뿐만 아니라 다양한 비디오 및 입력/출력(I/O) 인터페이스(30)를 가질 수 있다. 인터페이스(30)는 디스플레이(34), 키보드(36), 마우스(38), 다른 입력장치들, 마이크로폰(미도시), 카메라(미도시), 스캐너(미도시), 프린터(미도시), 스피커(미도시) 등등과 같은 다양한 주변장치들에 시스템(12)을 작동적으로 연결시키는데 사용될 수 있다. 통신 인터페이스(32)는 예컨대, 모뎀 및/또는 망 인터페이스카드를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(32)는 외부망(40)(예컨대, 인터넷, 광역망(WAN), 지역망(LAN), 직접 데이터링크, 또는 유사한 시스템)을 통해 시스템(10)이 데이터 신호, 음성신호, 비디오 신호들을 다른 컴퓨팅장치로 또한 장치로부터 전송하고 또한 수신하도록 할 수 있다. 시스템(12)과 소정의 작동적으로 인터페이스된 장치 또는 망 간의 인터페이스는 유선 또는 무선일 수 있다.
메모리(26)는 기초적인 사용자 인터페이스 특징을 제공할 뿐만 아니라, 시스템(12) 내 자원들의 할당과 사용을 제어하기 위해 프로세서(24)에 의해 실행되는 운영시스템(42)을 저장할 수 있다. 특별히, 운영시스템(42)은 메모리(26)의 할당과 사용과, 프로세스(24)에 의해 실행되고 있는 다양한 애플리케이션들에 전용되는 프로세서(24)의 프로세싱 시간과, 주변장치들을 제어할 뿐만 아니라, 다른 기능도 수행한다. 이 방식에서, 운영시스템(42)은, 본 기술분야의 당업자라면 잘 알 수 있듯이, 기능(14)과 같은 기능이 종속하는 기초(foundation)으로서 역할한다. 운영시스템(42)은 또한 시스템(12)에 대한 전체적인 그래픽 사용자 인터페이스(the overall graphical user interface(GUI)와 같은, 사용자에 표시되는 사용자 인터페이스 환경의 대부분을 제어할 수 있다.
한 실시예에서, 시스템(12)은 아래에서 기술하는 스펙트럼 관리기능들을 호스트하기 위해 기능(14)을 실행하는 서버로서 구성될 수 있다. 스펙트럼 관리기능은, 사용자가 무선 통신을 위해 스펙트럼의 사용할 수 있도록, 자격이 있는 사용자들에게(예컨대, 무선 통신 시스템(20)으로서 실시되는) 스펙트럼 사용자 결정들을 제공하는 것을 포함한다.
무면허 스펙트럼이 TV 화이트 스페이스인 실시예에서, 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)는 화이트 스페이스 데이터베이스와 그리고 상기에서 언급한 FCC Report and Order에 따라서 구성되고 및/또는 상기에서 언급한 미국특허 제12/423,094호에 따라서 구현되는 등록시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 이 데이터베이스에 포함되는 정보는 위치, 윤곽(contour), 액세스 또는 사용자 규칙(예컨대, 전송 전력한계), 및 무면허 스펙트럼과 관련되는 다른 관련 데이터를 기술할 수 있다. 한 실시예에서, 무면허 스펙트럼의 이용성에 관한 데이터는 TV 화이트 스페이스 패널 맵에 대한 화이트 스페이스와 등록시스템을 폴링함으로써 획득할 수 있다.
면허 스펙트럼 데이터베이스(18)는 스펙트럼 소유자에 의해 잠재적인 사용자들에 이용 가능하게 만들어진 면허 채널들에 관한 정보를 포함할 수 있다. 이 데이터베이스에 포함되는 상기 정보는 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)와 유사할 수 있고, 또한 위치, 윤곽, 면허 채널의 소유자를 기술할 수 있다. 이외에도, 상기 데이터베이스는 채널을 사용하도록 허용된 사용자들의 유형과, 채널을 통해 허용되는 애플리케이션들의 유형과, 전송전력 한계 등을 기술하는 사용자 규칙 또는 액세스를 포함할 수 있다. 데이터베이스는 또한, 만일 면허 채널이 채용된다면 사용자가 소유자에게 비용을 지불하도록 요청을 받게 되는 채널에 대한 사용 가격을 포함할 수 있다. 가격은, 메가헤르츠 당 비용 및/또는 단위 시간당 비용과 같은, 적절한 방식으로 특정할 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자는 협의된 지불 방식으로 면허 채널을 사용하기 위해 신청할 수 있다.
한 실시예에서, 무면허 스펙트럼 데이터베이스(16)와, 면허 스펙트럼 데이터베이스(18) 및/또는 무선 통신 시스템(20)은 다양한 채널들을 통해 실제 스펙트럼 사용에 대한 정보를 취합할 수 있다. 실제 스펙트럼 사용량을 평가하기 위한 예시적인 기술들은, 무선 통신 시스템(20)에 의한 스펙트럼 사용 감지(sensing)와, 그들의 스펙트럼 사용량 및/또는 스펙트럼 사용 감지를 기반으로 다른 무선 통신 시스템들로부터 보고(reports), 제3자장치에 의해 스펙트럼 스니핑(spectrum sniffing), 비슷한 시간주기 동안에 무면허 스펙트럼의 역사적 사용량 등을 포함한다.
스펙트럼 할당기능(14)의 스펙트럼 클래스 결정 특징들을 기술한다. 스펙트럼 할당기능(14)은 무선 통신 시스템(20)의 적어도 하나의 무선 통신 애플리케이션에 대해 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하는 논리 엔진으로서 구현될 수 있다. 결정 기준은, 어느 스펙트럼 클래스를 채용할지를 결정하기 위해 집합적으로 평가되는 다수의 인자(factor)들을 명시할 수 있다. 예컨대, 비록 사용자가 면허 채널에 대한 사용 권리를 위해 비용을 지불할 필요가 있다 하더라도, 만일 20 MHz 무면허 채널이 경합하고 또한 5 MHz 면허 채널이 유휴 상태라면, 20 MHz 폭의 무면허 채널은 5 MHz 면허 채널보다 최악의 선택이 될 수 있다.
결정 기준은, 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼을 향해 결정을 바이어싱함으로써, 다수의 개별적인 변수들로서 명시될 수 있고, 변수들 각각은 특이하게 또는 집합적으로 결정에 영향을 준다. 환경들에 따라, 결정을 바이어스하지 않기 위하여 개별적인 결정 기준은 중립이 될 수 있다. 예시적인 결정 기준 변수는 가용 면허 스펙트럼의 비용이다. 한 실시예에서, 면허 스펙트럼의 비용이 높으면 높을수록, 비용변수는 무면허 스펙트럼을 사용하는 것으로 결정을 더 바이어스할 수 있다.
다른 예시적인 결정 기준 변수는 의도한 애플리케이션을 지원하는데 필요한 대역폭이다. 한 실시예에서, 대역폭변수는 결정을, 스펙트럼이 필요한 시점에서 최고의 대역폭을 제공할 수 있는 스펙트럼 클래스를 향해 바이어스한다.
다른 예시적인 결정 기준 변수는 의도한 애플리케이션을 지원하는데 필요한 서비스의 품질이다. 한 실시예에서, QOS 변수는 애플리케이션의 중요성(importance) 또는 임계성(criticality)을 사용자에게 반영하는 프록시 메트릭(proxy metric)을 생각할 수 있다. 대안적으로, 개별적인 임계성 결정 기준 변수가 있을 수 있다. 필요한 QOS가 증가하면, QOS 변수는, 면허 스펙트럼에 대해 사용자 액세스가 제어되기 때문에, 대응하는 정도의 QOS를 산출할 수 있는 면허 스펙트럼을 사용하는 것으로 결정을 바이어스할 수 있다. 무면허 스펙트럼 경합 결정 기준 변수는 QOS 변수에 대해 카운터 웨이트 결정 기준 변수(counter-weighting determination criterion variable)로서 사용할 수 있다. 무면허 스펙트럼 경합 결정 기준 변수는 무면허 스펙트럼에 관한 실제 또는 예측한 사용 데이터로부터 결정될 수 있다. 따라서, 무면허 스펙트럼 사용랑이 낮으면, QOS 변수가 줄어들 수 있거나 또는 QOS 카운터 웨이트 변수가 도입되어 결정을 무면허 스펙트럼으로 바이어스할 수 있다.
다른 예시적 결정 기준 변수는, 의도한 애플리케이션을 지원하는데 필요한 커버러지(coverage), 또는 범위(range)이다. 한 실시예에서, 만일 넓은 범위의 커버리지가 필요하다면, 면허 스펙트럼을 사용하여 작동하면 무선 통신 시스템은 높은 출력에서 동작하고 낮은 간섭을 초래하는 것이 전형적이기 때문에 커러리지 변수는 결정을 면허 스펙트럼을 향해 바이어스할 수 있다. 높은 출력은 커버리지를 개선하고 또는 무선장치의 범위를 개선할 수 있다.
다른 예시적인 결정 기준 변수는 스펙트럼의 시간 이용성(time availability)이다. 예컨대, 사용자기 원하는 스펙트럼이 지속되는 시간의 부분에 대해 면허 스펙트럼이 다른 사용자들에 할당되었을 수 있다. 이러한 면허 스펙트럼에 대한 시간 제약조건은 결정을 무면허 스펙트럼의 사용을 향해 결정을 바이어스시킬 수 있다.
한 실시예에서, 결정 기준 변수들 각각은 1에서 100까지와 같은 수치값으로 명시될 수 있고, 여기서 번호가 낮으면 낮을수록, 변수는 결정을 무면허 스펙트럼을 향해 더 바이어스시킨다. 확립되기만 하면, 결정 기준 변수들 각각은 다른 결정 기준 변수들과 결합될 수 있다. 예컨대, 변수값들의 가중 총량(weighted sum) 또는 가중되지 않은 총량이 확립될 수 있다. 미리 결정된 임계치보다 작은 총합은 무면허 스펙트럼의 사용을 나타낼 수 있다(또는 이 반대로 된다). 한 실시예에서, 만일 단일 변수가 미리 결정된 임계치 위 또는 아래의 값을 가진다면, 변수 스스로가 무면허 스펙트럼 또는 면허 스펙트럼의 사용을 명시할 수 있다. 결정 기준이 표현되는 방식(예컨대, 통화단위로 비용, 메가헤르츠의 대역폭 등)에 상관없이, 결정 기준을 집합적으로 평가하기 위한 다른 전문 시스템 평가기술이 가능하다.
다른 실시예에서, 무선 통신 시스템(20)과 관련된 사용자 엔티티에게 면허 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지에 관한 선택이 주어질 수 있다. 이 실시예에서, 하나 이상의 결정 기준들이 선택을 안내하기 위해 사용자에게 확인될 수 있고 또한 제공될 수 있다. 예컨대, 면허 스펙트럼의 비용 및/또는 면허 스펙트럼과 무면허 스펙트럼 간에 동작 성능의 비교가 특정 무선작동 또는 접속 세션을 위해 사용자에게 제공될 수 있다. 예컨대, 만일 사용자가 데이터 다운로드를 시작하였다면, 다운로드를 위해 면허 스펙트럼을 사용하는 비용뿐만 아니라, 면허 스펙트럼과 무면허 스펙트럼을 사용하여 다운로드가 얼마나 걸릴지에 대한 결정이 이루어질 수 있다. 그런 다음, 사용자는 어느 클래스의 스펙트럼을 사용할지를 문의할 수 있다. 한 해결책에서 사용자는 스펙트럼 클래스를 선택하는 것을 직접 요청하지 않을 수 있다. 차라리, 사용자의 응답이 스펙트럼 클래스 결정은 안내하는 형식으로 질의가 제기될 수 있다. 예컨대, 예시적인 질의는 "다운로딩이 xxx분 걸리게 됩니다. x 분 내에 다운로드를 완료하기 위해 $를 지불하기를 원하십니까." 이다. 잘 알 수 있듯이, 긴 다운로드 동작은 무면허 스펙트럼의사용에 대응하고, 짧은 다운로드 동작은 면허 스펙트럼의 사용에 대응한다. 따라서, 사용자의 응답이 부정적이라면, 무면허 스펙트럼이 사용될 수 있고 또한 사용자의 응답이 긍정적이라면, 면허 스펙트럼이 사용될 수 있다.
면허 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지에 대한 결정이 이루어진 후에, 무선 통신 시스템(20)은 스펙트럼 관리시스템(12)으로부터 적절한 스펙트럼을 요청할 수 있다. 만일 무면허 스펙트럼을 사용하는 결정이 이루어지면, 요청은 예컨대 TV 화이트 스페이스 채널 맵에 대한 요청의 형태일 수 있다. 한 실시예에서, 채널 맵에 대한 요청에 응해, 스펙트럼 관리시스템(12)은 면허 및 무면허 스펙트럼 둘 다를 포함하는 채널 맵을 생성하게 된다. 그런 다음 무선 통신 시스템(20)은 스펙트럼 클래스 결정을 기반으로 사용할 채널을 결정하게 된다. 다른 실시예에서, 만일 면허 스펙트럼을 사용하는 결정이 이루어진다면, 무선 통신 시스템(20)은 자동화된 스펙트럼 교환 또는 다른 스펙트럼 할당시스템으로부터 면허 스펙트럼을 찾을 수 있다.
C. 우선 스펙트럼 할당(Preferential Spectrum Allocation)
본 발명의 이 장은 무선 통신 시스템에 스텍트럼을 이용할 수 있도록 하는 시스템들과 방법을 기술한다. 한 실시예에서, 무선 통신 시스템이 다른 무선 통신 시스템들에 대해 우선적인 방식으로 처리될 수 있도록 특별히 지정된 또는 유보된 스펙트럼이 무선 통신 시스템에 이용될 수 있다. 기술한 기술들을 면허 스펙트럼, 무면허 스펙트럼, 또는 면허 및 무면허 스펙트럼의 혼합의 할당에 적용할 수 있다. 기술한 기술들은, 상기에서 언급한 미국특허출원 제12/423,094호 따라 구현되는 및/또는 상기에서 언급한 FCC Report and Order에 따라 구성되는 화이트 스페이스 데이터베이스와 등록시스템을 구성할 수 있다.
도 4를 추가로 참조하면, 스펙트럼 관리시스템(42)은 하나 이상의 특권을 가지는 무선 통신 시스템(44)에 스펙트럼 액세스에 도움을 주는 채널 맵들 또는 다른 데이터를 공급하도록 구성될 수 있다. 스펙트럼 관리시스템(42)은 스펙트럼 관리시스템(12)에 관해 기술한 것과 유사한 컴퓨팅 기술로 구현될 수 있다. 비록 도시하지는 않았지만, 무선 통신 시스템(44)과 스펙트럼 관리시스템(42) 간의 통신은 망(예컨대, 망(40))을 통해 이루어질 수 있다. 한 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(42)은 TVBD 또는 다른 유형들의 무선 통신 시스템들을 등록하기 위한 화이트 스페이스 등록시스템을 포함할 수 있고 또한 화이트 스페이스 등록시스템은 하나 이상의 특권 무선 통신 시스템(44)에 대한 우선적 스펙트럼 할당을 지원하기 위한 확장(enhancements)을 포함할 수 있다.
다음에 오는 예시적인 실시예에서, 비밀 식별자(secret identifier(ID)가 무선으로 부호화된다. 비밀 ID는 무선장치와, 연계된 망, 또는 특권화된 무선 통신 시스템 클래스에 속하는 무선장치 또는 망의 사용자 엔티티를 구별하는 이차 ID의 한 형태로 간주될 수 있다. 다른 이차 ID는, 장비 또는 개인적 식별자 및/또는 무선 통신장치, 무선장치과 관련되는 망, 또는 무선 통신장치의 사용자 엔티티의 일부, 또는 속하는 패스워드를 포함할 수 있다.
무선 통신 시스템(44)은 스펙트럼 관리시스템(42)을 비밀스럽게 식별할 수 있는데 도움이 되는 능력을 가지도록 구성될 수 있다. 예컨대, 무선 통신 시스템(44)의 제조 동안에, 무선 통신제조시스템(46)은 무선 통신 시스템(44)을 고유한 장비 식별자(ID)와 비밀 ID로 프로그램(예컨대, 부호화)할 수 있다. 장비 ID는 FCC 또는 다른 규제기관 표준들에 따라 프로그램될 수 있다. 비밀 ID는 장비 ID와 조합하여, 스펙트럼 관리시스템(42)을 식별하는데 도움이 되도록 무선 통신 시스템(44)에 의해 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 제조시스템(46)은 무선 통신 시스템(44)의 프로그래밍에 앞서 관리시스템(42)에 장비 ID를 공급함으로써 관리시스템(42)으로부터 비밀 ID를 획득할 수 있다. 이에 응해, 관리시스템은 무선 통신 시스템(44) 내로 프로그래밍을 위해 제조시스템(46)에 대응하는 비밀 ID를 리턴할 수 있다.
무선 통신 시스템(44)을 프로그래밍하기 위한 논리적 흐름은 다음의 단계들을 사용하여 진행될 수 있다. 제조시스템(46)은 관리시스템(42)에, 무선 통신 시스템(44)의 일부를 형성하는 무선장치가 제조되었고 또한 장비 ID를 공급할 수 있다는 것을 통지할 수 있다. 관리시스템(42)은 비밀 ID로 응답할 수 있다. 관리시스템(42)은 무선 통신 시스템(44)의 미래 인식을 위해 장비 ID와 관련하여 비밀 ID를 저장할 수 있다. 관리시스템(42)과 제조시스템(46)은 비밀과 데이터 완전성을 유지하고, 또한 비밀 ID들의 인증받지 않은 취득의 위험성을 극소화하기 위하여 협의된 "공유 비밀(shared secret)" 키 또는 공중/사설(public/private) 키를 가질 수 있다. 그런 다음, 제조시스템(46)은 무선 통신 시스템(44)에 장비 ID와 비밀 ID를 부호화할 수 있다.
다른 실시예에서, 비밀 ID는 제조시스템(46)에 의해 부호화되지 않는다. 대신에, 비밀 ID는 비용의 지불을 포함할 수 있는, 우선적 스펙트럼 서비스를 등록함으로써 무선 통신 시스템(44)의 사용자에 의해 획득될 수 있다.
사용자가 구매하고 또한 사용한 후에, 무선 통신 시스템(44)은 관리시스템(42)으로부터 채널 맵 또는 다른 스펙트럼 할당을 획득하기 위하여 관리시스템(42)과 통신할 수 있다. 예컨대, 통신은 무선 통신 시스템(44)에서 관리시스템(42)으로 전송되는 채널 맵 요청을 포함할 수 있다. 무선 통신 시스템(44)과 스펙트럼 관리시스템(42) 간의 통신은 무선 통신 시스템(44)의 전원이 들어가거나 및/또는 적절한 시간 간격에서 발생할 수 있다. 관리시스템(42)은 스펙트럼 데이터베이스(48)를 유지하고 및/또는 무선 통신 시스템(44)에 대한 스펙트럼 할당을 결정할 때 다른 시스ㅔㅁ에 의해 호스트되는 스펙트럼 데이터베이스에 액세스할 수 있다. 관리시스템(42)은 장비 ID와 비밀 ID를 사용하여 무선 통신 시스템(42)을 인증할 수 있다. 이외에도, 무선 통신 시스템(44)은, 채널 맵들을 액세스할 수 있는 다수의 관리시스템(42)들이 있는 경우에 무선 통신 시스템(44)이 적절한 관리시스템(42)과 통신하는 것을 인증할 수 있다. 제조시스템(46)과 관리시스템(42) 간의 통신과 유사한 방식으로, 무선 통신 시스템(44)과 관리시스템(42)은 비밀과 데이터 완전성을 유지하고, 비밀 ID들의 인가되지 않은 취득의 위험성을 극소화하기 위하여 협의된 통신 프로토콜을 사용할 수 있다.
관리시스템(42)이 무선 통신 시스템(44)을 인증하면, 관리시스템은 무선 통신 시스템(44)이 특정 스펙트럼을 사용하도록 허용하는 채널 맵 또는 스펙트럼 인증서를 무선 통신 시스템(44)에 제공할 수 있다. 채널 맵 또는 다른 스펙트럼 애플리케이션은 무선 통신 시스템(44)의 장소에 대해 적절한 스펙트럼(예컨대, 가용 TV 화이트 스페이스)을 포함하게 된다. 한 실시예에서, 채널 맵 또는 인증서는 무선 통신 시스템(44)이, 다른 무선 통신 시스템이 액세스할 수 없는 스펙트럼을 사용할 수 있도록 할 수 있다(비밀 ID를 가지지 않는 무선 통신 시스템들은 무선 통신 시스템(44)에 제공되는 채널 맵 내 스펙트럼의 일부 또는 모두에 액세스하는 인증서를 가지지 않게 된다). 예컨대, 제조자 또는 무선 통신 시스템(46) 사용자는 무선 통신 시스템(44)에 스펙트럼이 독점적으로 이용될 수 있도록 하기 위해, 또는 중첩하는 지형적 영역에서 한정된 수의 무선 통신 시스템들에 스펙트럼이 이용될 수 있도록 하기 위해 가입비 또는 이용 회수제 비용을 지불할 수 있다.
한 실시예에서, 무선 통신 시스템(44)에 제공되는 채널 맵은 가용 무면허 채널들을 포함할 수 있다. 이들은, 소정의 무선 통신 시스템에서 이용될 수 있는 동일 채널들이다. 대중적으로 이용할 수 있는 채널들 이외에, 채널 맵은 무선 통신 시스템(44)이 이용할 수 있지만, 다른 무선 통신 시스템들이 이용할 수 없는 하나 이상의 추가적인 채널들을 포함할 수 있다. 우선적 채널(preferential channels)들로 부르게 되는 이들 추가적인 채널들은, 무선 통신 시스템(44)이 우선적 채널들의 장점을 이용할 수 있도록 식별될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 우선적 채널들에서 사용 권리들이 다수의 무선 통신 시스템(44)들에 제공될 수 있는 것도 가능하다. 다른 실시예들에서, 관리시스템(42)은 우선적 채널들의 사용 간섭을 극소화하도록 채널 맵들을 구성할 수 있다.
도 5를 추가적으로 참조하면, 각각의 제조자(46a, 46b)들에 의해 제조되는 다수의 우선적 무선 통신 시스템(44a, 44b)들이 있는 실시예에서 스펙트럼 관리시스템(42)을 설명한다. 무선 통신 시스템(44)들은 각각 고유 장비 ID와 고유 비밀 ID를 가지게 된다. 무선 통신 시스템(44)들은 우선적 채널들을 포함하는 대응하는 채널 맵들에 대해 스펙트럼 관리시스템(42)에 문의할 수 있다. 우선적 채널들은 무선시스템(44a, 44b)들 각각에 대해 동일할 수 있거나 또는 무선 통신 시스템(44a, 44b)들 각각에 대해 상이할 수 있다. 한 실시예에서, 각 무선 통신 시스템(44)에 대한 우선적 채널들은 무선 통신 시스템(44)의 각 제조자에 대한 관련성을 가진다.
도 6을 추가적으로 참조하면, 스펙트럼 면허 소유자(50)는 하나 이상의 무선 통신 시스템(44)에 제공되는 채널 맵들에 포함을 위해 스펙트럼 관리시스템(42)에 면허 스펙트럼이 도움이 되도록 한다. 한 실시예에서, 면허 스펙트럼은 LPTV 방송국들에 대응하지만, 면허 스펙트럼은 통상적인 텔레비전 대역들 외부에 들어갈 수 있다는 것을 알게 될 것이다.
면허 스펙트럼은 무선 통신 시스템(44)의 비밀 ID 값과, 무선 통신 시스템(44)의 가입상태, 및/또는 무선 통신 시스템(44)의 제조자에 따른 우선도 기반으로 무선 통신 시스템(44)에 이용될 수 있다. 한 실시예에서, 면허 스펙트럼이 제조자에 의해 만들어진 무선 통신 시스템(44)에 대해서만 이용될 수 있도록 제조자와 스펙트럼 면허 소유자(50) 간의 관계가 존재한다. 이 경우에, 스펙트럼 면허 소유자와 제조자는 동일 엔티티일 수 있거나 또는 개별적인 엔티티일 수 있다. 다른 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템은, 무선 통신 시스템(44)의 사용자들로부터 가입을 유인하기 위하여 스펙트럼 소유자(또는 소유자가 될 수 있는)로부터 면허 스펙트럼에서 사용 권리를 취득할 수 있다.
한 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(42)은 무선 통신 시스템(44)에 대한 채널 맵을 단계들로 구성할 수 있다. 예컨대, 무선 통신 시스템(44)의 장소에서 가용 스펙트럼에 대한 제1검색이 이루어져 가용 무면허 스펙트럼(예컨대, TV 화이트 스페이스)를 식별할 수 있다. 무선 통신 시스템(44)에 이용가능하도록 만들어질 수 있는 면허 스펙트럼을 포함해, 면허 스펙트럼은 이 검색에서 식별되지 않을 수 있는데, 이러한 면허 스펙트럼은 할당된 데이터베이스(48)에서 식별될 수 있기 때문이다. 무선 통신 시스템(44)의 자격을 기반으로 무선 통신 시스템(44)에 의한 사용을 위해 이용될 수 있도록 만들어질 수 있는, 무선 통신 시스템(44)의 장소에서 면허 스펙트럼을식별하기 위해 제2검색이 이루어질 수 있다. 제1 및 제2검색들의 결과는 결합되어 무선 통신 시스템(44)에 대한 우선적 채널 맵을 구성할 수 있다. 표시된 바와 같이, 채널 맵에서 소정의 면허 채널은, 무선 통신 시스템(44)이 무면허 스펙트럼에 대해 면허 스펙트럼의 장점을 취할 수 있도록 플래그될 수 있다.
스펙트럼 할당에 대한 이 해결책 하에서, 무선장비 제조자는 많은 스펙트럼을 사용하도록 자격이 주어지는 무선장치들을 사용자들에게 효율적으로 제공할 수 있도록 함으로써, 그리고 그 결과 많은 대역폭을 제공할 수 있도록 함으로서 다른 사용자들로부터 스스로를 차별화할 수 있다. 또한, 면허 스펙트럼에 대한 액세스를 제어할 수 있기 때문에, 제조자들의 무선 통신장치들의 QOS 옵션들이 증가할 수 있다.
만일 무면허 스펙트럼이 사용될 수 있었다면 가능한 것보다 큰 가용 스펙트럼 풀을 만들기 위하여, 제조자, 제조자들의 그룹, 사용자들의 커뮤니티, 또는 다른 엔티티가 기술된 스펙트럼 해결책에 삽입될 수 있다. 예컨대, 도시지역에서, 시외지역들 보다 적은 화이트 스페이스 갭들이 있다. 따라서, 도시지역에서 휴면중인 LPTV 방송국들로부터의 스펙트럼 또는 다른 면허 스펙트럼을 사용하는 것이 많은 수으 무선 통신 시스템들에 대한 스펙트럼 액세스를 용이하게 할 수 있다.
만일 무선 통신 시스템(44)의 사용자가 우선적 채널 맵에 포함되는 면허 스펙트럼을 사용하기 위해 비용을 지불하기를 강요받는다면, 무선 통신 시스템(44)(또는 관련 망 관리시스템(12))은 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정할 수 있다. 이 결정은 도 1 내지 3과 관련해 기술한 기술들을 사용하여 이루어질 수 있다.
다른 시나리오에서, FCC 또는 다른 규제기관은 면허없이 스펙트럼을 이용할 수 있도록 만들 수 있지만, 의료용 애플리케이션 또는 공공안전 애플리케이션과 같은 제한된 목적을 위해서는 아니다. 이 목적들을 위해 사용되는 무선 통신 시스템들은 이들 무선 통신 시스템들을 다른 무선 통신 시스템들과 구별하는데 사용할 수 있는 비밀 ID와 장비 ID의 조합으로 부호화될 수 있고, 또한 대응하는 채널 맵들을 통해스펙트럼을 적절히 할당할 수 있다.
D. 결론
비록 소정의 실시예들을 도시하고 기술하였지만, 이 명세서를 읽고 이해함으로써, 첨부한 청구항들의 범위 내에 들어가는 등가안들과 수정안들이 본 기술분야의 당업자들에게 자명할 것이다.

Claims (43)

  1. 무선시스템의 무선 통신 애플리케이션을 지원하기 위한 방법으로서:
    무선 통신 애플리케이션을 위해, 각각이 면허 스펙트럼과 무면허 스펙트럼 중 하나를 향해 바이어스되는, 복수의 스펙트럼 클래스 결정 기준들을 확립하는 단계와;
    스펙트럼 클래스 결정 기준들을 집합적으로 평가함으로써 무선 통신 애플리케이션을 위해서 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하는 단계를 포함하고;
    각각의 결정 기준은 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼이 결정 기준에 대해서 우선적이 되는 것을 가리키는 우선 값을 갖고,
    면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하는 단계는, 각각의 결정 기준에 대한 우선 값의 결합이 미리 결정된 임계치를 넘는지 아닌지에 기반해서 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    무면허 스펙트럼은 TV 화이트 스페이스인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    면허 스펙트럼은 텔레비전 방송국 내의 면허 채널인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결정 기준들은 무선 통신 애플리케이션을 지원하기 위한 대역폭, 무선 통신 애플리케이션을 지원하기 위한 서비스의 품질, 무선 통신 애플리케이션의 중요성(importance), 무선 통신 애플리케이션을 지원하기 위해 필요한 커버러지(coverage), 무면허 스펙트럼 혼잡, 가용 면허 스펙트럼의 비용, 및 가용 면허 스펙트럼의 시간 이용성으로부터 선택되는 두 개 이상의 기준으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 무선시스템의 무선 통신 애플리케이션을 지원하기 위한 스펙트럼 클래스 결정장치로서,
    무선 통신 애플리케이션을 위해, 각각이 면허 스펙트럼과 무면허 스펙트럼을 중 하나를 향해 바이어스되는, 복수의 스펙트럼 클래스 결정 기준들을 확립하고, 스펙트럼 클래스 결정 기준들을 집합적으로 평가함으로써 무선 통신 애플리케이션을 위해서 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하도록 구성된 프로세서를 포함하고;
    각각의 결정 기준은 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼이 결정 기준에 대해서 우선적이 되는 것을 가리키는 우선 값을 갖고,
    프로세서가 각각의 결정 기준에 대한 우선 값의 결합이 미리 결정된 임계치인지 아닌지에 기반해서 면허 스펙트럼 또는 무면허 스펙트럼을 사용할지를 결정하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 클래스 결정장치.
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