KR101788655B1 - 스펙트럼과 스펙트럼 관리시스템에 대한 무선 액세스를 관리하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

스펙트럼 관리시스템에 대한 정상적인 가용 통신 경로가 없는 무선장치(스포크 무선장치들로 부름)가, 스펙트럼 관리시스템과의 선 등록을 가지는 허브 무선장치에 의해 수립되는 망에 연결함으로써, 스펙트럼 관리시스템과 통신하는 통신시스템이다. 연결되면, 스포크는 스펙트럼 관리시스템과의 등록을 구하고 또한 적절하다면 스펙트럼 관리시스템으로부터 스펙트럼 할당을 얻는다. 또한 등록되면, 스포크 무선장치는 그 자신의 망을 형성할 수 있다.

Description

스펙트럼과 스펙트럼 관리시스템에 대한 무선 액세스를 관리하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MANAGING RADIO ACCESS TO SPECTRUM AND TO A SPECTRUM MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 기반시설에 관한 것으로서, 특히 스펙트럼에 대한 무선 액세스를 용이하게 하고 또한 무선장치와 스펙트럼 관리시스템 간의 통신을 용이하게 하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선 망들과 시스템들은 점차적으로 대중화되고 있는 중이다. 그러나, 무선 통신은 지리적 영역 내에서 신뢰성이 있는 통신을 위해 사용될 수 있는 가용, 비간섭 스펙트럼(available, interference free spectrum)이 적기 때문에 제약을 받고 있다.
비간섭 스펙트럼의 이용도와 신뢰성을 향상시키기 위하여, 관리기관(예컨대, 미국에서 연방통신위원회(FCC))에 의해 통제되는 절차들이 스펙트럼을 할당하고 또한 사용하기 위해 개발되었다. 예컨대, 미국에서 면허 스펙트럼(licensed spectrum)과 무면허 스펙트럼(unlicensed spectrum)을 포함하는, 두 개의 일반적인 범주의 스펙트럼이 있다. 면허 스펙트럼에 관해서, FCC는 일차 스펙트럼시장에서 위원회 인가자에게 스펙트럼을 면허한다. 다른 당사자들에 의한 사용을 위해 위원회 인가자가 스펙트럼을 전대(재임대)하기 위해 이차 시장이 존재한다. 몇몇 협소한 예외(예컨대, 정부 우선권)를 제외하고는, 면허된 스펙트럼은 대응하는 위원회 인가자와 소정의 전대자들에 대해 배타적으로 보장된다.
무면허 스펙트럼은 면허없이 또한 사실상 소정의 당사자에 의해 사용될 수 있지만, 스펙트럼에 규제가 가해질 수 있다. 예시적인 무면허 스펙트럼은 산업, 과학 및 의료(ISM) 대역들과 정보 기반시설(UNⅡ) 대역들을 포함한다. 이들 대역들은, 사용자들이 소정의 규제에 동의한다면 모든 사용자들에게 개방된다. 미국에서, 이들 규제들은 FCC 파트(Part) 15로 공지되어 있다. 통상적으로, 이들 대역들은 전자 레인지, 무선전화, 저전력 무선 원격제어기 및 유사한 장치들에 사용되어 왔다. 최근에, IEEE 802.1(WiFi로 공지)의 출현으로, 이들 대역들은 지점-대-지점(point-to-point)과 지점-대-다지점(point-to-multipoint) 응용뿐만 아니라, 컴퓨터 통신과 이동 데이터 통신 활동을 위해 매우 인기가 있게 되고 있다. 이들 응용들의 장치들과 사용자들의 숫자가 증가하기 때문에, 무면허 ISM 및 UNⅡ 스펙트럼 대역들은 매우 혼잡하게 되어 가고 있다.
다른 무면허 스펙트럼은 아날로그 텔레비전(TV) 방송에서 디지털 TV 방송으로의 전환에 의해 자유롭게 되는 스펙트럼을 포함한다. 이 전환은 무면허 무선시스템들에 의한 사용을 위한 자유로운 스펙트럼 채널을 가져 이동통신과 인터넷 액세스와 같은 다양한 서비스들을 제공한다. 가용 스펙트럼 대역들은 통상적으로 TV 화이트스페이스(white space)라 부르는데, 보호 주파수대(guard bands)와 채널 2와 채널 51 사이의 비사용 TV 채널(54 MHz 내지 698 MHz에 대응)로 구성된다. 디지털 TV 방송과 무선 마이크로폰 시스템과 같은 다른 인컴번트(incumbent) 시스템들과의 간섭을 피하기 위하여, 무선시스템의 통신활동에 사용될 수 있는 가용 채널들의 채널 맵을 등록하고 또한 수신하기 위해 TV 화이트스페이스를 사용하는 무선장치(TV 화이트스페이스 장치 또는 TVBDs로 불림)가 필요하다. 현재 규제는 이들 무선시스템들이 매 24시간마다 등록하는 것을 필요로 한다. 또한 이동 무선장치에 대해서, 만일 무선장치가 새로운 장소로 이동하면, 새로운 등록이 필요하다. 상이한 유형들의 무선장치에 대한 전송전력 한계(transmitted power limits)와 같은 무선장치들에 대한 다른 규제들이 존재한다. TV 화이트스페이스의 규제에 관한 추가적 정보는 2008년 11월 4일 채택되어 2008년 11월 14일에 발표된, FCC 08-260, Second Report and Order and Memorandum Opinion and Order에서 찾아볼 수 있고, 이의 내용 전체는 여기에서 참조로 통합된다. 비슷한 제안들이 미국 이외의 다른 곳에 만들어졌다. 예컨대, 영국의 Ofcom은 2009년 2월 16일에 발간된, "Digital-Dividend:Cognitive-Access Consultation on License-Exempting Cognitive Devices Using Interleaved Spectrum"에서 인지 무선(cognitive radios)에 의해 소정 스펙트럼에 대한 액세스를 기술하였다.
몇몇 시나리오에서, 원격 무선장치는 스펙트럼 또는 채널 맵을 획득할 수 있는 스펙트럼 관리시스템과 직접 통신 능력을 가지지 않을 수 있다. 또한, 현재 채널 맵 제공기술들은 지점-대-지점(point-to-point), 지점-대-다지점(point-to-multipoint) 및 메쉬 기반시설(mesh infrastructure)과 같은, 진화된 무선장치들이 공통의 스펙트럼 할당을 사용하여 최적으로 작동할 수 있는 몇몇 통신 토폴로지(commuication topologies)를 신뢰성 있게 지원하지 못한다.
본 발명은, 스펙트럼 관리시스템에 대한 정상적인 가용 통신 경로가 없는 무선 통신장치(스포크 무선장치(spoke radio devices)라 부름)가, 무선스펙트럼 관리시스템과의 선 등록(prior registration)을 갖는 허브 무선장치에 의해 수립되는 망에 연결(join: 또는 가입)함으로써, 스펙트럼 관리시스템과 통신할 수 있는 통신시스템을 기술한다. 연결되면, 스포크는 스펙트럼 관리시스템과의 등록을 구할 수 있고, 만일 타당하다면, 스펙트럼 관리시스템으로부터 스펙트럼 할당을 얻을 수 있다. 또한, 등록되면, 스포크 무선장치는 그 자신의 망을 형성할 수 있다.
본 발명의 일면에 따라, 통신시스템 내 무선장치들에 스펙트럼을 할당하는 스펙트럼 관리시스템을 가지는 상기 통신시스템의 일부를 형성하는 허브 무선장치를 사용하는 무선 통신의 방법은 스펙트럼 관리시스템에 등록하고 또한 스펙트럼 관리시스템으로부터 스펙트럼 할당을 수신하는 단계와; 스펙트럼 할당의 일부인 작동 채널을 통해 비컨(beacon)을 방송하는 단계와; 연결 요청(join request)을 보내는 스포크 무선장치를 연결하는 단계와; 스펙트럼 관리시스템에 등록을 위해 스포크 무선장치에 대해 스포크 무선장치와 스펙트럼 관리시스템 간의 통신을 위한 통신경로서 작동하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따라, 통신시스템 내 무선장치들에 스펙트럼을 할당하는 스펙트럼 관리시스템을 가지는 통신시스템의 일부를 형성하는 스포크 무선장치를 사용하는 무선 통신의 방법은, 스펙트럼 관리시스템에 등록되는 허브 무선장치에 의해 방송되는 비컨을 스캐닝하고 또한 수신하는 단계와; 허브 무선장치와 연결하는 단계와; 그리고 스펙트럼 관리시스템과 통신을 위한 통신경로로서 허브 무선장치를 사용하는 스펙트럼 관리시스템에 등록하는 단계를 포함한다.
이들 및 다른 특징들은 다음에 오는 상세한 설명과 첨부 도면을 참조함으로써 명확하게 될 것이다. 상세한 설명과 도면들에서, 본 발명의 특정 실시예는, 본 발명의 원리들이 채용될 수 있는 방식들 몇몇을 나타내는 것으로서 상세히 기술되었지만, 본 발명은 범위가 좁게 한정되지 않는다는 것을 알아야 한다. 차라리, 본 발명은 첨부 청구범위의 범위 내에 들어가는 모든 변경 사항과, 수정안들과 그리고 등가안들을 포함한다.
한 실시예와 관련해 설명되고 및/또는 도시된 특징들은, 하나 이상의 다른 실시예들 및/또는 조합하여 동일한 방식 또는 유사한 방식으로 사용될 수 있거나 또는 다른 실시예들의 특징들 대신에 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 스펙트럼에 대한 무선 액세스가 용이하게 되고 또한 무선장치와 스펙트럼 관리시스템 간에 통신이 용이하게 되는 효과가 있다.
도 1은 예시적인 통신시스템의 개략도.
도 2는 도 1의 예시적인 통신시스템 내 무선장치들에 의한 스펙트럼 사용을 감독하기 위한 예시적인 스펙트럼 관리시스템의 개략적인 블록도.
도 3 내지 5는 도 1의 예시적인 통신시스템의 요소들에 의해 수행되는 기능적 동작들을 나타내는 예시적인 흐름도.
도면들을 참조하여 실시예들을 기술하게 되는데, 도면 전체를 통해 같은 요소들에는 같은 참조번호가 사용된다. 도면들은 반드시 크기 조절을 할 필요가 없다는 것을 알 것이다.
A. 개요
A(1). 당사자(Parties)
무선 통신에서 사용을 위한 전자기 스펙트럼에 대한 관계를 가지는 다양한 엔티티(entity)들을 본 명세서에서 기술된다. 한 엔티티는 정부이거나 또는 관리기관이다. 미국에서, 정부기관은 FCC이다. 정부기관은 무선 스펙트럼을 어떻게 사용하여야 하는지에 대한 규칙들 및/또는 규정들을 제어한다. 소정의 스펙트럼을 관리하는 예시적인 규칙들은 상기에서 언급한 FCC 08-260에 기술되어 있다. 다른 예시적인 기관들은 영국에서는 Ofcom이고 또한 유럽 전기통신 표준협회(ETSI)이다.
몇몇 상황에서, 스펙트럼 소유자(holder)가 있을 수 있다. 스펙트럼 소유자는 스펙트럼에 대한 다른 엔티티 액세스를 승인함으로써 다른 엔티티에게 스펙트럼을 개방하는 권한을 가지는 소정의 엔티티이다. 액세스의 승인은 소유자와 관련된 스펙트럼을 사용하도록 하는 일시적 허락일 수 있다. 따라서, 액세스 승인은 FCC에 규정된 바와 같이, 임대(lease) 또는 전대(sub-lease)일 필요는 없다. 한정되는 것은 아니지만, 소유자는 정부 또는 관리기관(예컨대, 미국에서는 FCC), 위원회 인가자(Commission licensee)(예컨대, 미국에서, 일차 스펙트럼시장에서 FCC로부터 스펙트럼을 면허받은 엔티티), 또는 이차시장 인가자일 수 있다.
다른 당사자는 스펙트럼 사용자, 또는 단순한 사용자일 수 있다. 사용자는 다른 것들에 무선 통신 서비스들을 공급하거나 또는 이동 클라이언트 장치에 대한 인터넷 액세스를 공급하기 위한 것과 같이, 무선 통신을 수행하기 위해 스펙트럼을 필요로 하는 소정의 엔티티 또는 무선 통신일 수 있다. 사용자 및/또는 사용자의 무선장치들이 관계되는 애플리케이션의 유형에 따라, 사용자는 면허 또는 무면허 스펙트럼을 사용할 수 있다. 예컨대, 아날로그 TV 방송에서 디지털 TV 방송으로의 전환으로, 사용자 무선장치들은 TV 화이트스페이스(whitespace)에 대한 액세스를 얻기 위하여 FCC 08-260에 따른 등록을 구할 수 있다. 이들 무선장치들은 TV 화이트스페이스 대역 무선장치(TVBD)들로 부른다. 따라서, 한 예시적인 사용자는 TVBD일 수 있다. 화이트스페이스의 다른 유형들을 생각할 수 있다. 이와 같이, 화이트스페이스 주파수들에서 동작하는 장치들은 보다 일반적으로 화이트스페이스 장치(WSD)들로서 부를 수 있다. 다른 사용자들은 스펙트럼 관리시스템 또는 다른 소오스로부터 스펙트럼 할당을 요청하는 무선시스템일 수 있다.
계속하여, 다른 당사자는 다양한 사용자들의 등록을 관리하고 및/또는 다양한 무선시스템에 스펙트럼을 할당하는 엔티티 또는 시스템일 수 있다. 스펙트럼의 할당은 가용 무면허 대역들(예컨대, 화이트스페이스 대역들)의 채널 맵을 제공하는 것과 및/또는 면허 스펙트럼에 대한 액세스를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 이 당사자는 아래에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이 소정의 등록시스템을 사용하여 이러한 관리를 수행할 수 있다.
A(2). 무선 통신 상황(Wireless Communications Context)
기술된 시스템들과 방법들의 특징은 스펙트럼을 사용할 수 있는 무선장치들의 유형들과는 별개이다. 이와 같이, 시스템들과 방법들은 무선 통신을 위한 소정의 작동적 상황(operational context)에서 적용될 수 있고, 또한 무선 통신들은 명확히 단일방향 신호 전송(예컨대, 응답없이 장치에 의한 수신을 위한 신호의 방송)을 포함하고 또한 장치들이 신호들의 교환을 행하는 양방향 통신을 포함한다. 방법들과 시스템들은 단순한 및/또는 지능 인지 무선장치(intelligent cognitive radio devices)에 적용될 수 있다. 방법들과 시스템들은 고정 장소 및/또는 이동무선장치들에 적용될 수 있다. 방법들과 시스템들은 면허 및/또는 무면혀 스펙트럼에 적용될 수 있다. 게다가, 방법들과 시스템들은 변조방법, 고조파 고려사항(harmonic consideration), 무선장치들이 사용하는 주파수 대역 또는 채널들, 전송되는 데이터 또는 정보의 유형, 무선장치들이 어떻게 정보를 수신하는지, 및 다른 유사한 통신 고려사항들에 특정되지 않는다. 그러므로, 시스템들과 방법들은 소정의 적절한 환경에서 응용을 가진다.
화이트스페이스와 관련된 스펙트럼을 관리하는 경우에, 인컴번트 무선시스템을 포함하는, 스펙트럼에 대해 우선권(priority)을 가지는 무선시스템들은 화이트스페이스 장치(WSDs)들과 같은 이차 스펙트럼 사용자에 대해 우월한 스펙트럼 사용권리를 가진다. 이차 무선시스템은 우선권(또는 일차) 무선시스템들이 사용하는 스펙트럼으로 인터리브되는(interleaved) 스펙트럼을 사용할 수 있다. 이러한 스펙트럼 사용과 할당을 관리하는 등록시스템(registration system)이 2009년 4월 14일자로 출원된 미국특허출원 제12/423,094호에 기술되어 있고, 이는 기재 내용 전체는 여기에서 참조로 통합된다. 이 등록시스템은 아래에서 상세히 기술되는 스펙트럼 관리시스템과 결합되거나 또는 관리시스템으로 그의 행동을 조정할 수 있다.
비록 기술한 시스템들과 방법들의 면들이 예시적인 TV 화이트스페이스의 예시적인 콘텍스트에 기술되었지만, 기술된 개념들은 다른 작동적 시나리오에 적용될 수 있다. 한 가지 작동적 시나리오는, 스펙트럼 중개 또는 교환을 통해 면허 소유자들이 이용할 수 있도록 된 가용 스펙트럼에 스펙트럼에 대한 요청들 또는 응찰이 부합되게 되는 시스템을 포함한다. 이 작동적 상황에서 스펙트럼 사용과 할당을 관리하는 시스템이 2008년 3월 5일에 출원된 미국특허출원 제12/042,543호에 기술되어 있고, 이의 기재 내용 전체는 여기에서 참조로 통합된다. 이 예시적인 상황에서, 사용자는 스펙트럼 인증(spectrum certificate)을 승인받을 수 있거나 또는 지리, 주파수, 스펙트럼 마스크(spectral mask), 시간 및 전력한계와 같은, 통신-관련 정보에 관하여 사용자에 의해 사용될 수 있는 스펙트럼을 명시하는 다른 데이터 객체를 승인받을 수 있다.
B. 통신 시스템
먼저 도 1을 참조하면, 예시적인 통신 시스템(10)이 도시되어 있다. 도시되고 또한 기술된 통신 시스템(10)은 아래에서 상세히 설명하는 기술들과 장치들의 장점을 가질 수 있는 대표 요소들을 포함한다. 따라서, 도 1의 도시한 통신 시스템(10)의 형상은 설명의 목적이고, 또한 도시된 형상과 다를 수 있다.
B(1). 시스템 토폴로지(System Topology)
시스템(10)은 망(14)을 통해 전개된 무선장치들과 통신하는 스펙트럼 관리시스템(12)을 포함할 수 있다.
도 2를 추가적으로 참조하면, 스펙트럼 관리시스템(12)의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 스펙트럼 관리시스템(12)은 컴퓨터 애플리케이션(예컨대, 소프트웨어 프로그램)을 실행할 수 있는 컴퓨터-기반 시스템이다. 스펙트럼 관리시스템(12)은 스펙트럼 할당기능(16)을 실행하고, 또한 스펙트럼 이용성(availability)에 관한 데이터를 포함하고 또한 스펙트럼 할당기능(16)에 의해 사용되는 스펙트럼 데이터베이스(18)를 저장하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 스펙트럼 할당기능(16)과 스펙트럼 데이터베이스(18)는 공동적으로 스펙트럼 관리시스템(12)에서 호스트된다. 스펙트럼 할당기능(16) 및/또는 스펙트럼 데이터베이스(18)는 보다 분산된 방식을 호스트될 수 있다는 것을 알 것이다.
이 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 스펙트럼 사용 결정(spectrum usage determination)을 만들고 및/또는 하나 이상의 무선시스템(20)들에 스펙트럼 할당(예컨대, WDS의 경우에 채널 맵)을 제공하는 임무를 한다. 한 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 화이트스페이스 스펙트럼 매니저(WSSM)일 수 있다(또한, 화이트스페이스 서비스 제공자 또는 WSSP라 부름). 스펙트럼 관리시스템(12)은 면허 스펙트럼 또는 비-화이트스페이스 무면허 스펙트럼과 같은, 다른 유형들의 스펙트럼을 할당하고 또한 관리할 수 있다. 각 무선시스템(20)은 개별적이 무선장치 또는 무선장치들의 망일 수 있다. 또한, 각 무선시스템(20)은 무선 통신에 사용하기 위한 적어도 하나의 송수신기와 무선시스템 동작을 관리하기 위한 제어기를 포함할 수 있다. 각 무선시스템(20) 제어기는 다음의 섹션들에서 상세히 기술하는 논리적 기능들을 수행할 수 있다. 제어기는 예컨대 논리적 명령들(예컨대, 코드의 형태로 논리적 기능들을 포함하는 소프트웨어 프로그램)을 실행하는 프로세서와 그리고 논리적 명령들과 관련 데이터를 저장하는 메모리와 같은 계산기술을 사용하여 구현될 수 있다.
무신시스템(20)의 다양한 범주가 존재한다. 예컨대, 무선시스템(20)들의 몇몇은 허브(hub)(22)일 수 있다. 허브(22)의 예시적인 유형은 허브(22a)로 도시된 바와 같은, 모드 Ⅱ WSD이다. 허브(22)의 다른 예시적인 유형은 허브(22b)와 같은 고정 무선장치(예컨대, 무선타워)이다. 각 허브(22)는 망(14)을 통하는 것과 같이, 스펙트럼 관리시스템(12)에 작동적 통신 접속성을 가진다. 이 접속성(connectivity)을 지원하기 위해, 망 액세스장치(24)가 허브(22)와 망 사이에 존재한다. 예컨대, 허브(22a)는 케이블 모뎀을 사용하여 망(14)에 연결될 수 있다. 비록 도시하지 않았지만, 스펙트럼 관리시스템(12)과 망(14) 사이에 방화벽(firewall)이 논리적으로 위치한다. 방화벽은 또한 각 망 액세스장치(24)와 망(14) 사이에 논리적으로 존재할 수 있다.
각 허브(22)는 스포크 무선장치(26)와 같은, 추가적인 무선장치들에 대한 마스터로서 기능할 수 있다. 각 스포크(26)는 관련 허브(33)를 통해 망(14)에 작동적 통신 접속성을 수립한다. 스포크 무선장치(26)의 예시적인 유형은, 허브(22a)와 관련되는 스포크(26a)와 허브(22b)와 관련되는 스포크들(26b 및 26b)와 같은, 모드 ⅠWSD이다. 스포크 장치(26)의 다른 예시적인 유형은, 허브(22b)와 관련되는 스포크(26d)와 같은, 모드 Ⅱ WSD이다. 스포크 무선장치(26)의 또 다른 예시적 유형은 허브(22b)와 관련되는 스포크(26e)와 같은, 고정 무선장치이다.
모드 Ⅰ 무선장치는 WSD일 수 있고 또한 망(예컨대 인터넷) 액세스를 위해 고정된 무선장치에 의존하거나 또는 모드 Ⅱ 무선장치에 의존하는 개인 또는 휴대용 무선장치일 수 있다. 모드 Ⅰ 무선장치는 전형적으로 공급된 지리적 장소(provisioned geographic location)(GEO 장소)를 가지지 않는다. 모드 Ⅰ 무선장치들은 상대적으로 낮은 출력(예컨대, WSD에 대해 약 100 밀리와트)에서 동작할 수 있다. 모드 Ⅰ 무선장치는 WSD일 필요는 없다.
모드 Ⅱ 무선장치는 WSD일 수 있고 또한 공급된 GEO 장소를 가지고 또한 전형적인 인터넷 액세스 능력을 가지는 개인 또는 휴대용 무선장치일 수 있다. 모드 Ⅱ 무선장치는 상대적으로 낮은 출력(예컨대, WSD에 대해 약 100밀리와트)에서 동작할 수 있다. 몇몇 상황에서, 모드 Ⅱ 무선장치들은, 클라이언트 장치들에 WiFi 액세스를 제공하기 위한 것과 같이, 액세스 포인트들로서 실시될 수 있다. 모드 Ⅱ 무선장치는 WSD일 필요는 없다.
고정 무선장치는 전형적으로, 상대적으로 높은 출력(예컨대, WSD에 대해 약 4와트)에서 작동하는 고출력, 야외 장치이다. 대부분의 경우에 있어서, 고정 무선장치들에는 GEO 장소가 제공되고 또한 인터넷 액세스 능력을 가진다. 고정 무선장치는 WSD일 필요는 없다.
무선장치(20)들이 WSD인 실시예에서, 고정 무선장치들과 모드 Ⅱ장치들은 허브(22)로서 사용될 수 있다. 이외에도, 모드 Ⅱ장치들인 WSD 허브(22)에 대해서, 모드 Ⅰ장치는 스포크(26)일 수 있다(예컨대, 허브(2)들로서 사용되는 모드 ⅡWSD 장치들은 다른 모드 Ⅱ WSD 장치들 또는 고정 장치들에 대해 허브(22)로서 역할하지 않을 수 있다). 고정 장치들인 WSD 허브(22)에 대해, 고정장치들과, 모드 Ⅱ장치들과 모드 Ⅰ장치들 각각은 스포크(26)일 수 있다. 허브의 스포크들인 고정 장치 또는 모드 Ⅱ장치는 추가적인 스포크 장치들에 대해 허브로서 역할 수 있다.
B(2). 스펙트럼 관리시스템
표시한 바와 같이, 스펙트럼 관리시스템(12)은 컴퓨터기술로 구현될 수 있다. 한 실시예에서, 스펙트럼 할당기능(16)은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(예컨대, 실행 가능한 코드의 모음을 포함하는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션)으로 실시된다. 컴퓨터 프로그램(들) 및/또는 데이터베이스(18)는 자기, 광의 형태인 메모리 또는 전자 저장장치(예컨대, 하드디스크, 광디스크, 플래시 메모리 등)과 같은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다.
기능(16)을 실행하기 위하여, 시스템(12)은 특정된 논리 루틴(들)을 수행하는 명령들을 실행하는데 사용되는 하나 이상의 프로세서(28)를 포함할 수 있다. 이외에도, 시스템(12)은 데이터, 논리 루틴 명령들, 컴퓨터 프로그램들, 파일들, 운영시스템 명령들 등을 저장하기 위한 메모리(30)를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 기능(16)과 데이터베이스(18)는 메모리(30)에 의해 저장될 수 있다. 메모리(30)는 휘발성 및 비-휘발성 메모리 요소들과 같은 여러 장치들을 포함할 수 있다. 따라서, 메모리(30)는 예컨대 시스템 메모리로서 작동하는 무작위 액세스 메모리(RAM), 판독전용 메모리(ROM), 하드디스크, 플로피디스크, 광디스크(예컨대, CD 및 DVD), 테이프, 플래시 장치 및/또는 다른 메모리요소와, 이에 더해 관련장치들, 플레이어 및/또는 메모리 장치용 판독기를 포함할 수 있다. 프로세서(28)와 메모리(30)의 요소들은 로컬 인터페이스(32)를 사용하여 연결될 수 있다. 로컬 인터페이스는 예컨대 제어버스를 수반하는 데이터버스, 망 또는 다른 서브시스템일 수 있다.
시스템(12)은 하나 이상의 통신 인터페이스(30)뿐만 아니라 다양한 비디오 및 입력/출력(I/O) 인터페이스(34)를 가질 수 있다. 인터페이스(34)는 시스템(12)을, 디스플레이(38), 키보드(40), 마우스(42), 및 다른 입력 및/또는 출력장치들과 같은 다양한 주변장치에 작동적으로 연결시키는데 사용된다. 통신 인터페이스(36)는 예컨대 모뎀 및/또는 망 인터페이스 카드를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(36)는 시스템(12)이 데이터 신호들, 음성 신호들, 비디오 신호들 및 이와 같은 신호들을, 망(14)을 통해, 무선장치(20)를 포함한, 다른 장치들로 및 장치들로부터 전송하고 또한 수신할 수 있게 한다.
메모리(30)는 기초적인 사용자 인터페이스 특징을 제공할 뿐만 아니라, 시스템(12) 내 자원들의 할당과 사용을 제어하기 위해 프로세서(28)에 의해 실행되는 운영시스템(44)을 저장할 수 있다. 특별히, 운영시스템(44)은 메모리(30)의 할당과 사용을 제어하고, 프로세서(28)에 의해 실행되고 있는 다양한 애플리케이션들에 전용되는 프로세서(28)의 처리시간을 제어하고 그리고 주변장치들을 제어하고, 뿐만 아니라 다른 기능의 실행을 제어한다. 이 방식에서, 운영시스템(44)은 본 기술분야의 당업자에게 일반적으로 알려져 있듯이, 기능(16)과 같은 애플리케이션들이 종속하는 기초로서 역할한다. 운영시스템(44)은 또한, 시스템(12)용 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)의 형상들과 같은, 사용자에게 제시되는 사용자 인터페이스 환경의 대부분을 제어할 수 있다.
한 실시예에서, 시스템(12)은 아래에서 기술하는 스펙트럼 관리기능을 호스트하도록 기능(16)을 실행하는 서버로서 구성될 수 있다. 스펙트럼 관리기능은, 사용자가 무선 통신을 위해 스펙트럼을 사용할 수 있도록, 자격이 있는 사용자들에게(예컨대, 무선시스템(20)으로 실시되는 것과 같이) 스펙트럼 사용 결정들을 제공하는 것을 포함한다.
무면허 스펙트럼이 TV 화이트스페이스인 실시예에서, 스펙트럼 데이터베이스(18)는 화이트스페이스 데이터베이스를 사용하여 구현될 수 있고 또한 시스템(12)은 상기에서 언급한 FCC Report and Order에 따라 구성되고 및/또는 상기에서 언급한 미국특허출원 제12/423,094호에 따라 구현되는 등록시스템으로서 역할할 수 있다. 데이터베이스에 포함되는 정보는 장소, 윤곽(contour), 액세스 또는 사용자 규칙(예컨대, 전송전력한계), 및 무면허 스펙트럼에 관련되는 다른 관련데이터를 기술할 수 있다.
C. 스펙트럼 관리
통상적인 스펙트럼 관리, 할당 및 취득기술은, 무선장치들이 스펙트럼 할당(예컨대, 정량화할 수 있는 양의 면허 스펙트럼 또는 가용 화이트스페이스 채널들의 채널 맵)을 얻을 수 있는 스펙트럼 관리시스템에 통신 액세스를 가지는 상황에 집중된다. 만일, 무선장치가 무선장치들을 종속시키는(슬레이브) 마스터라면, 슬레이브(또는 클라이언트) 장치들은 마스터 무선장치와 동일한 스펙트럼 할당에 효율적으로 예속된다. 이러한 상황의 예는, 스펙트럼 할당을 취득한 무선장치가 클라이언트 장치들을 서비스하는 WiFi 액세스포인트(또는 기지국)인 경우이다. 클러이언트 장치들은 액세스포인트에 의해 사용되는 채널을 정확히 찾기 위하여 스캔할 수 있고, 그런 다음에 이 채널을 사용하여 액세스포인트와 통신을 수립할 수 있다. 셀룰러 망들은 셀룰러 기지국(또한 셀 사이트라 부름)으로부터 채널을 얻기 위하여 이동 핸드세트에 대한 유사한 스캐닝 매카니즘을 사용한다.
그러나, 통상적인 기술들로 처리할 수 없는 다른 시나리오가 있다. 예컨대, 상기에서 기술한 스포크(26)와 같은 몇몇 무선장치들은, 클라이언트 장치들이 다른 무선장치들을 통해 망(14) 액세스를 얻는 한에 있어서는, 상기에서 기술한 허브(22)와 같은 다른 무선장치들의 클라이언트 장치들로서 고려될 수 있다. 그러나, 몇몇 경우에, 스포크 무선장치(26)들은 대응하는 허브(22)들에 대해 슬레이브되지 않는데, 스포크(26)들은 스펙트럼 관리시스템(12)으로부터 그들 자신의 스펙트럼 할당을 취득하는데 책임이 있기 때문이다.
예컨대, 만일 망(46)을 형성하기 위해 두 개 이상의 스포크(26)들이 사용된다면, 망(46)의 개별적인 노드(예컨대, 스포크(26))들은 스펙트럼 할당을 개별적으로 또는 취합적으로 취득하는데 책임이 있거나, 또는 망(46)을 통해 무선 통신을 작동시키기 위하여 독립 스펙트럼 사용 결정(independent spectrum use determination)을 만드는데 책임이 있을 수 있다. 예컨대, 망(46)은 애드 훅 망(ad hoc network)일 수 있거나 또는 지점-대-지점, 지점-대-다지점 또는 메쉬와 같은 토폴로지를 가질 수 있다.
다음에 오는 설명은 스포크 무선장치(26)들, 또는 비슷한 문제에 조우하는 다른 장치들에 대해 스펙트럼 액세스를 제공할 때 적어도 두 개의 문제를 처리한다. 첫 번째 문제는, 원격 무선장치(예컨대, 스포크(26))가 액세스하여 스펙트럼 관리시스템(12)과 통신할 수 있도록 해주는 매카니즘을 제공하는 것이다. 기술하게 되는 바와 같이, 원격 무선장치들은 먼저, 스펙트럼 관리시스템(12)과 수립된 접속을 가지는 다른 무선장치들(예컨대, 허브(22)들)과 상호작용한다. 두 번째 문제는, 통신이 이루어지도록 할 수 있는 공통의 스펙트럼 할당을 다양한 무선장치들이 식별할 수 있도록 해주는 매카니즘을 제공하는 것이다. 이 통신은 망(46)과 같은, 독립 망의 수립을 포함할 수 있다. 기술하게 되는 바와 같이, 이들 무선장치들은 가용 스펙트럼(예컨대, 자유로운 화이트스페이스 채널들)을 사용하여 동작하고 또한 면허된 또는 점유된 채널 전송에 최소 간섭 또는 무간섭이 되게 관리될 수 있다.
몇몇 예들이 스펙트럼 할당을 위해 TV 화이트스페이스를 사용하는 상황으로 기술하였지만, 기술들은 다른 스펙트럼에도 적용할 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 따라서, TV 화이트스페이스의 상황에서의 소정의 설명들은 면허 스펙트럼의 할당 및/또는 다른 형태의 무면허 스펙트럼의 할당에 동등하게 적용될 수 있거나 또는 수정될 수 있다.
C(1). 스펙트럼 할당 개요
도시한 바와 같이, 스펙트럼 관리시스템(12)은 지리적 영역 내에서 작동하도록 의도되는 원격 무선장치(20)에 대한 중앙 스펙트럼 매니저(manager)로서 역할할 수 있다. 스펙트럼은, 제한하는 것은 아니지만 자유로운 화이트스페이스 채널들과 같은 가용 스펙트럼들을 사용하는 무선장치들에 할당될 수 있다. 만일 무선장치(20)에 의해 사용되는 스펙트럼이 점유되게 되면, 스펙트럼 관리시스템(12)은 무선장치가 그의 스펙트럼 할당을 재교섭하도록 할 수 있다. 스펙트럼 관리시스템(12)은, 무선장치(20)의 응용, 예상되는 서비스품질(QoS) 등등과 같은 다양한 고려사항들을 기반으로 스펙트럼에 도움을 줄 수 있다.
한 실시예에서, 고정 무선장치들과 그리고 허브(22)로서 기능하는 모드 Ⅱ 무선장치들 각각은 고유 제조자 식별자(ID)와, 고유 일련번호 및/또는 고유 FCC 인증 ID를 가지고, 또한 공지된 지리적 위치정보를 가진다. 이 정보를 사용하여, 허브(22)들은 스펙트럼 관리시스템(12)에 등록할 수 있고 또한 채널 맵 또는 다른 스펙트럼 할당을 수신할 수 있다. 만일 허브가 현재 유효한 채널 맵 또는 다른 스펙트럼 할당을 가지지 않는다면, 각 허브(22)는 그의 송수신기를 작동불능으로 만든다. 또한, 모드 Ⅰ 무선장치들 각각은 고유 제조자 ID와 고유 일련번호를 가진다. 모드 Ⅰ 무선장치들은 스펙트럼 관리시스템(12)에 등록하도록 구성되지만, 몇몇 동작적 상황들에서 채널 맵을 필요로 하지 않거나 요청하지 않을 수 있다. 차라리, 모드 Ⅰ 무선장치들은 클라이언트/마스터 배열에서 그들의 관련 HUB(22)와 동일한 채널을 사용하여 동작할 수 있다. 다른 실시예들에서, 모드 Ⅰ 무선장치는 독립 스펙트럼 사용 결정을 만들 수 있다.
만일 보다 높은 우선권의 장치(때때로 보호된(protected) 장치라 부름)가 스펙트럼 할당을 수신하였던 장치의 장소에 등록되게 된다면, 스펙트럼 관리시스템(12)은 스펙트럼 할당을 최소하도록 구성될 수 있다(예컨대, 채널 맵 또는 채널 맵의 일부를 취소). 높은 우선권의 예시적인 장치들은 케이블 헤드엔드(cable head end)와, 마이크로웨이브 시스템, 고정된 방송 보조서비스(fixed broadcast auxiliary service(BAS) 링크들과, 무선 마이크로폰 시스템과, 면허된 TV 방송국 등이다. 무선장치의 스펙트럼 할당이 취소되는 경우에, 무선장치는 그의 등록을 재협상하고 또한, 적절하다면, 다른 스펙트럼 할당의 새로운 채널 맵을 얻도록 구성될 수 있다.
각 허브(22)는 그의 무선 통신 동작 동안에 채널 맵(또는 다른 스펙트럼 할당)을 얻을 수 있고 또한 채널 맵은 허브(22)의 지리적 위치를 기반으로 한다. 채널 맵은 스펙트럼 관리시스템(12)에 의해 제공될 수 있고 또한, 만일 허브(22)가 스펙트럼 관리시스템(12)에 무선장치 능력정보 및/또는 통신 애플리케이션 정보를 제공한다면, 채널 맵은 허브(22)로부터 수신된 정보로 맞춰질 수 있다. 몇몇 경우에서, 무선장치의 능력, 애플리케이션, 및 허브(22)는 허브(22)의 지리적 위치에서 스펙트럼 사용을 스캐닝함으로써 얻는 정보 중 하나 이상을 기반으로 그의 채널 맵을 자동 협상할 수 있다. 채널 맵들은 규정된 시간의 양 동안에 또한 등록시의 장소에서만 유효할 수 있다. 따라서, 채널 맵의 유효성이 소멸한다면 새로운 채널 맵을 획득할 수 있다.
허브(22)가 채널 맵을 획득하고 또한 채널 맵으로부터 어느 채널을 사용할지를 결정하면, 허브(22)는 비컨을 방송한다. 비컨은 규정된 시간간격에 따라 주기적으로 방송될 수 있고 또한 스펙트럼 관리시스템(12)의 아이덴티티와 능력에 관한 정보를 포함할 수 있다. 소정의 잠재적인 스포크(26)(예컨대, 허브(22)와 현재 관련되지 않는 무선장치들)은 (예컨대, 백그라운드 스캐닝을 통해) 비컨을 청취할 수 있다. 비컨 스캐닝은 잠재적인 스포크(26)가 동작할 능력을 가지는 각 채널에 대해 또한 각각의 가능한 데이터율(data rate)로 수동적으로 수행될 수 있다. 하나를 초과하는 스펙트럼 관리시스템(12)이 있는 경우에, 잠재적인 스포크(26)는 스펙트럼 관리시스템(12) 선호를 기반으로 정리되는 스펙트럼 관리시스템(12)의 우선도 리스트를 가질 수 있다. 비컨 스캐닝은 가장 높은 우선도의 스펙트럼 관리시스템(12)을 등록되는 허브(22)를 찾는 것을 시도할 수 있다. 유사한 우선도 및 선호도 스캐닝이, 동작 채널 및 데이터율과 같은 다른 기준들에 대해 이루어질 수 있다. 동작 채널과 데이터율에 대한 우선도는 규정된 또는 역사적 채널 실행 데이터, 다른 무선장치들과 선행 협의 등등과 같은 요인들에 대해 이루어질 수 있다.
잠재적인 스포크(26)가 허브(22)로부터 유효한 비컨을 식별하면, 잠재적인 스포크(26)는 허브(22)에 의해 실질적으로 형성되는 망에 연결하기 위해 연결 요청(join request)(명령의 형태일 수 있다)을 전송할 수 있다. 그런 다음, 허브(22)는, 스포크(26)가 통신 액세스를 승인받았다는 것을 스포크(26)에 알려주기 위해 승인(grant)으로 응답할 수 있다. 그런 다음, 스포크(26)는 대응하는 채널에 머무를 수 있다. 만일 스포크가 규정된 시간 동안에 망에 대한 그의 무선 접속성을 상실한다면, 비컨 스캐닝과 연결 프로세스를 반복할 수 있다. 한편, 스펙트럼 관리시스템(12)에 유선 연결되거나 또는 다른 수립된 접속을 가지는 소정의 무면허 무선장치들은 상기 백그라운드 스캐닝을 수행할 필요가 없다.
모드 Ⅰ 무선장치들의 그룹과 같은, 스포크(26)의 그룹은 망(46)과 같은 애드 혹 망을 형성하기 위해 협동할 수 있다. 한 실시예에서, 망을 작동시키기 위한 스펙트럼 사용이 망(46)의 지리적 영역 내 다른 것들에 의한 스펙트럼 사용과 간섭하지 않는지를 결정하기 위해 스포크(26)의 백그라운드 스캐닝 능력을 주기적으로 사용한다. 스캐닝의 결과들은 망에 연루되는 스포크(26)들이 그들의 채널 유닝(channel tuning)을 조정하도록 할 수 있다. 다른 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 망(46)에 대한 스펙트럼 사용을 가능하게 하고 또한 관리하도록 구성될 수 있다. 한 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 망(46)에 대한 채널 맵을 제공하고 또한 만일 망(46)이 하나 이상의 다른 무선장치들에 간섭을 일으킬 수 잇다면 채널 맵을 취소할 수 있다.
C(2). 상세한 스펙트럼 할당 - 허브-관련 기능들
도 3을 참조하면, 스펙트럼 관리시스템(12)에 허브(22)를 등록하기 위해 허브(22)와 스펙트럼 관리시스템(12) 중 하나에 의해 이루어지는 논리적 및 기능적 동작들이 도시되어 있다. 스펙트럼 관리시스템(12)의 동작들은 스펙트럼 할당기능(16)을 실행함으로써 수행될 수 있고 또한 허브(2)의 동작들은 허브(22)의 대응하는 프로그램을 실행함으로써 수행될 수 있다. 그러므로, 도 3의 흐름도는 스펙트럼 관리시스템(12)과 허브(22)에 의해 각각 수행되는 대응하는 방법들의 단계들을 묘사하는 것으로 생각할 수 있다. 비록 도 3이 기능적 블록들을 실행하는 특정 순서를 보여주지만, 블록들을 실행하는 순서는 도시된 순서에 관해 변경될 수 있다. 또한, 연속으로 도시된 두 개 이상의 블록들은 동시에 또는 부분적인 동시성으로 실행될 수 있다. 특정 블록들은 또한 생략할 수 있다.
한 실시예에서, 허브(22)와 스펙트럼 관리시스템(12) 간의 기술된 상호작용은 망(14)을 통해 적절한 메시지를 전송함으로써 수행될 수 있다.
기능적 흐름은, 오프 상태에 있는 허브(22)의 송신기로 시작할 수 있고 또한 허브(22)는 스펙트럼 관리시스템(12)으로부터 현재 유효한 등록을 가지지 못하고 있다. 무선 통신을 시작하기 위하여, 블록(48)에서 허브(22)는 등록요청을 스펙트럼 관리시스템(12)으로 전송할 수 있다. 상기 등록요청은 FCC ID와 같은, 허브(22)를 식별하기 위한 정보와, 그리고 GEO 위치와 같은 허브(22)의 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 요청은 또한 허브(22)의 무선 특징들에 관한 정보 및/또는 허브(22)를 사용하고자 하는 통신 애플리케이션의 유형들에 관한 정보를 포함할 수 있다.
블록(50)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 등록요청을 수신하여 처리한다. 요청을 처리하는 것은, 요청 내 정보를 분석하고 또한 허브(22)의 위치에 대해 적절한 허브(22)에 대한 채널 맵 또는 다른 스펙트럼 할당을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 채널 맵 또는 다른 스펙트럼 할당은 허브(22)의 장치 능력을 더 기반으로 할 수 있다. 다음에, 블록(52)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 등록 승인과 스펙트럼 할당(예컨대, 채널 맵)을 허브(22)에 전송할 수 있다.
블록(54)에서, 허브(22)는 등록 승인과 스펙트럼 할당을 수신할 수 있다. 만일 스펙트럼 할당에서 하나를 초과하는 채널이 허브(22)에 대해 이용할 수 있는 것으로 명시된다면, 허브(22)는 사용을 위한 채널을 선택할 수 있다. 예컨대, 채널 맵은, 허브(22)가 이용할 수 있는 다수의 화이트스페이스 채널들이 있다는 것을 나타낼 수 있다. 이 경우에, 허브(22)는 사용을 위해 적절한 채널을 선택할 수 있다. 채널 선택은 무선장치 능력, 다른 무선장치들에 의한 공지된 또는 예측되는 스펙트럼 사용, 역사적 채널 실행 등과 같은 다양한 요인들을 기반으로 할 수 있다.
채널 선택은 스펙트럼 관리시스템(12)에 통신될 수 있다. 블록(56)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 채널 선택을 수신하여 처리할 수 있다. 스펙트럼 관리시스템(12)은, 무선장치(20)들 간에 간섭의 가능성을 줄이기 위하여, 허브(22)에 영향을 미치는 취소 이벤트가 발생하였는지를 결정하거나 또는 다른 무선장치(20)에 대해 채널 맵을 구성하는 것과 같은 추가 임무에 대한 채널 선택 정보를 사용할 수 있다.
다음 블록(54)에서, 허브(22)는 선택된 채널을 사용하여(즉, 스펙트럼 할당이 채널 맵인 경우에) 또는 스펙트럼 할당에서 특별히 지정된 스펙트럼을 사용하여 무선 통신을 개시할 수 있다. 예컨대, 블록(58)에서, 허브(22)는 그의 송수신기를 활성화시키고, 적절한 채널에 동조시키고, 그리고 무선 통신 활동에 참여할 수 있다.
이외에도, 허브(22)는 비컨을 방송할 수 있다. 비컨의 방송은 규정된 비컨 방송 간격으로 지속적으로 반복될 수 있다. 아래에서 논의하는 바와 같이, 잠재적인 스포크(26)가 허브(22)에 의해 방송되는 비컨을 청취할 수 있다.
불록(60)에서, 허브(22)는 허브(22)가 그의 등록을 갱신(renew)하는 것이 적절한지를 나타내는 상태를 감시할 수 있다. 예컨대, 허브(22)는 FCC 가이드라인 하에서 매 24시간 마다 또는 만일 허브(22)의 GEO 위치가 변경된다면 재등록하는 것을 필요로 할 수 있다. 다른 실시예에서, 등록 승인은 제한된 시간 주기 동안에 유효할 수 있거나 또는 스펙트럼 관리시스템(12)에 의해 결정되는 몇몇 다른 만료를 가질 수 있다. 만일 블록(60)에서 양의 결정이 이루어진다, 논리 흐름은 블록(48)로 리턴하여 등록 절차를 반복할 수 있다. 만일 음의 결정이 블록(60)에서 이루어진다면, 허브(22)의 통신 동작이 지속될 수 있다.
블록(52)에서 등록 승인과 스펙트럼 할당(예컨대, 채널 맵)의 전송 이후에, 스펙트럼 관리시스템(12)은, 등록 승인 또는 스펙트럼 할당에서 허브(22)에 의한 스펙트럼 사용에 영향을 주는 상태들을 감시할 수 있다. 예컨대, 블록(62)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 취소 이벤트를 감시할 수 있다. 예컨대, 스펙트럼 할당에 포함된 스펙트럼에 대해 높은 사용 우선권을 가지는 장치가 허브(22)의 GEO 위치에서 활성화되게 되면 취소 이벤트가 일어날 수 있다. 이 경우에, 양의 결정이 블록(62)에서 이루어질 수 있고 또한 블록(64)에서 채널 취소가 허브(22)로 전송될 수 있다. 채널 취소는 블록(66)에서 허브(22)에 의해 수신될 수 있다. 채널 취소의 수신에 응해, 허브(22)는 그의 송신기를 불능상태로 만들 수 있고 또한 블록(48)으로 리턴함으로써 새로운 스펙트럼 할당을 찾아 등록 절차를 수행할 수 있다.
다른 예로서, 블록(68)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)는 등록 취소(deregistration) 이벤트를 감시할 수 있다. 예컨대, 스펙트럼 할당에 따르지 않은 무선 통신에 참여하는 것과 같이, 허브(12)가 일시적으로 "블랙리스트"에 올라가면 등록 취소 이벤트가 일어날 수 있다. 예컨대, 이러한 스펙트럼 사용은 등록 승인의 만료 이후에 스펙트럼 할당으로부터 스펙트럼을 사용하는 것과, 할당되지 않은 스펙트럼을 사용하는 것과, 허용된 출력 한계를 넘어서는 방송과, 채널 취소에 의한 실패를 포함할 수 있다. 만일 등록 취소 이벤트가 발생하면, 블록(68)에서 양의 결정이 이루어질 수 있고 또한 블록(70)에서 등록 취소가 허브(22)로 전송될 수 있다. 등록 취소는 블록(72)에서 허브(22)에 의해 수신될 수 있다. 등록 취소의 수신에 응해, 허브(22)는 그의 송신기를 불능상태로 만들 수 있다(예컨대, "침묵 모드(quiet mode)로 돌입한다). 그런 다음, 블록(74)에서, 허브(22)는 적절하다면 교정 동작을 취할 수 있고, 또한 허브(22)는 블록(48)로 리턴함으로서 새로운 스펙트럼 할당을 찾아 등록 절차를 수행할 수 있다. 한 실시예에서, 등록 취소의 수신에 뒤이어, 허브(22)는 규정된 백오프(back off) 주기가 경과하기 전까지 등록을 구하지 않을 수 있다. 만일 등록 취소 이벤트에 뒤이어 등록 시도가 스펙트럼 관리시스템(12)에 의해 거부되는 상태가 존재한다면, 다음 등록시도에 대한 백오프 주기가 연장될 수 있다. 예컨대, 등록거부에 뒤이어, 허브(22)는 기하급수적으로 증가하는 백오프 주기 동안에 침묵 모드에 돌입할 수 있다. 백오프 주기는 24시간과 같은 최대 지속주기일 수 있다.
C(3). 상세한 스펙트럼 할당 - 고정 및 모드 Ⅱ 스포크-관련 기능들
도 4를 참조하면, 스펙트럼 관리시스템(12)에 스포크(26)를 등록하고 또한 스포크(26)가 무선 통신을 할 수 있도록 만들기 위하여 스포크(26)들 중 하나와, 허브(22)들 중 관련된 것과, 그리고 스펙트럼 관리시스템(12)에 의해 이루어지는 논리적 및 기능적 동작들이 도시되어 있다. 도 4의 실시예에서, 스포크(26)는 고정 무선장치 또는 모드 Ⅱ 무선장치 중 하나이다.
스펙트럼 관리시스템(12)의 동작들은 스펙트럼 할당기능(16)을 실행함으로써 수행되고, 또한 허브(22)와 스포크(26)의 동작들은 허브(22)와 스포크(26)의 대응하는 프로그램들을 실행함으로써 수행될 수 있다. 그러므로, 도 4의 흐름도는 스펙트럼 관리시스템(12)과, 허브(22)와, 그리고 스포크(26)에 의해 각각 수행되는 대응하는 방법들의 단계들을 나타내는 것으로 생각할 수 있다. 비록 도 4가 기능 블록들을 실행하는 특정 순서를 도시한다고 하더라도, 블록들을 실행하는 순서는 도시된 순서에 대해 변경할 수 있다. 또한, 연속적으로 도시된 두 개 이상의 블록들은 동시에 또는 부분적 동시성으로 실행될 수 있다. 특정 블록을 생략할 수 있다.
한 실시예에서, 허브(22)와 스펙트럼 관리시스템(12) 간의 기술한 상호작용은 망(14)을 통해 적절한 메시지를 전송함으로써 수행될 수 있다. 또한, 스포크(26)와 허브(22) 간의 상호작용들은 블록(52)에서 허브(22)에 할당되었고, 또한 적용할 수 있다면 블록(54)에서 허브(22)에 의해 선택되었던 스펙트럼을 사용하여 수립되는 통신링크를 통해 무선으로 수행될 수 있다. 스포크(26)와 스펙트럼 관리시스템 간의 상호작용들은 허브(22)와 스포크(26) 간에 수립된 통신링크를 통해 관련 허브(22)와 그리고 망(14)을 통하여 이루어질 수 있다. 이와 같이, 허브(22)는 스포크(26)와 스펙트럼 관리시스템(12) 간에 통신을 위한 통신 경로로서 기능한다.
기능적 흐름은, 하나 이상의 허브(22)들에 의해 방송되는 비컨들을 청취한(예컨대, 스캐닝) 스포크(26)가 비컨을 수신하는 블록(76)에서 시작할 수 있다. 하나를 초과하는 비컨이 수신되는 경우에, 스포크(26)는 상기에서 설명한 바와 같이, 우선권 기준 또는 다른 선호 데이터를 기반으로 대응하는 허브(22)들 중 하나를 선택한다. 또한, 블록(76)에서, 스포크(26)는 연결 요청을 허브(22)에 전송할 수 있다.
블록(78)에서, 허브(22)는 연결 요청을 수신하여 처리할 수 있다. 예컨대, 블록(80)에서, 허브(22)는 블록(82)에서 스포크(26)에 의해 수신되는 연결 승인을 스포크(26)에 전송할 수 있다. 연결 승인은 스포크가 스펙트럼 관리시스템(12)에 대한 접속 경로로서 허브(22)를 사용하도록 하는 허락일 수 있다. 한 실시예에서, 스포크(26)와 스펙트럼 관리시스템(12) 간의 통신은 블록(54)에서 허브(22)에 의해 선택된 채널을 통해 이루어진다.
다음에, 스포크(2)는 스펙트럼 관리시스템(12)에 그 자신의 등록을 구할 수 있다. 예컨대, 그 자신의 무선 통신을 개시하기 위하여, 블록(84)에서 스포크(26)는 등록요청을 스펙트럼 관리시스템(12)에 전송할 수 있다. 등록요청은 FCC ID와 같은, 스포크(26)를 식별하는 정보와, 그리고 GEO 위치와 같은, 스포크(26)의 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 요청은 또한 스포크(26)의 무선 특징들에 관한 정보 및/또는 스포크(26)를 사용하게 되는 통신 애플리케이션의 유형들에 대한 정보를 포함할 수 있다.
블록(86)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 등록요청을 수신하여 처리할 수 있다. 요청을 처리하는 것은, 요청 내 정보를 분석하는 것과 그리고 스포크(26)의 위치에 대해 적절한 스포크(26)의 다른 스펙트럼 할당 또는 채널 맵을 발생하는 것을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 채널 맵 또는 다른 스펙트럼 할당은 스포크(26)의 장치 능력들을 기반으로 할 수 있다. 다음에, 블록(88)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 스포크(26)에 스펙트럼 할당(예컨대, 채널 맵)을 전송할 수 있다.
블록(90)에서, 스포크(26)는 스펙트럼 할당을 수신한다. 만일 하나를 초과하는 채널이 스펙트럼 할당에서 스포크(26)에 이용될 수 있는 것으로 특정된다면, 스포크(26)는 사용을 위해 채널을 선택할 수 있다. 예컨대, 채널 맵은, 스포크(26)가 이용할 수 있는 다수의 화이트스페이스 채널들이 있다는 것을 나타낼 수 있다. 이 경우에, 스포크(26)는 사용을 위해 적절한 채널을 선택할 수 있다. 채널 선택은, 무선장치 능력, 다른 무선장치들에 의한 공지된 또는 예측되는 스펙트럼 사용, 역사적 채널 실행 등과 같은 다양한 요인들을 기반으로 할 수 있다. 한 실시예에서, 만일 스펙트럼 관리시스템(12)으로부터 획득되는 채널 맵이 스포크(26)가 허브(22)를 통해 스펙트럼 관리시스템(12)에 링크를 수립하는데 사용하는 채널을 가진다면, 스포크(26)는 이 채널을 선택함으로써 이 채널에 머무를 수 있다. 채널 맵이 스포크(26)가 허브(22)를 통해 스펙트럼 관리시스템에 접속성을 수립하는데 사용되는 채널을 가지지 않는 경우에, 채널은 규정된 기간 동안에 스포크(22)에 의해 블랙리스트화되는 것으로 간주될 수 있다. 이 경우에, 스포크(26)는 또한, 스포크(26)가 다른 허브(22)를 통해 또는 다른 채널을 통해 스펙트럼 관리시스템(12)에 접속을 수립하도록 시도하기 위해 동조될 수 있는 채널들(블랙리스트 채널 배제)에 백그라운드 스캐닝을 수행할 수 있다. 만일 다른 허브(22)로부터 또는 다른 채널을 통한 비컨이 검출된다면, 스포크(26)는 블록(76)으로 리턴된다. 그렇지 않다면, 스포크(26)는 이미 수신되었던 채널 맵으로부터 가용 채널을 선택할 수 있다. 택일적으로(채널을 선택하는 대신에), 스포크(26)는 비컨의 수신 동안 또는 블랙리스트가 해제되는 동안에 블록(76)에서 대기할 수 있다.
채널 선택은 스펙트럼 관리시스템(12)에 통신될 수 있다. 블록(92)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)는 채널 선택을 수신하여 처리할 수 있다. 스펙트럼 관리시스템(12)은, 무선장치(20)들 간에 간섭의 가능성을 줄이기 위하여 스포크(26)에 영향을 주는 취소 이벤트가 발생하였는지를 결정하는 것 또는 다른 무선장치(22)들에 대한 채널 맵을 구성하는 것과 같은, 다른 임무를 위해 채널 선택 정보를 사용할 수 있다.
블록(90)에 뒤이어, 스포크(26)는 선택된 채널을 사용하여(예컨대, 스펙트럼 할당이 채널 맵인 경우에) 또는 스펙트럼 할당에서 특별히 지정된 스펙트럼을 사용하여 무선 통신을 개시할 수 있다. 예컨대, 블록(94)에서, 스포크(26)는 스포크(26)가 전개되었던 소정의 애플리케이션을 지원하기 위해 적절한 채널에 동조하고 또한 무선 통신 동작을 개시할 수 있다. 이외에도, 스포크(26)는 도 3과 관련해 기술한 기능들에 따라 추가적인 허브로서의 기능에 비컨을 방송할 수 있다.
블록(96)에서, 스포크(26)는, 스포크(26)가 그의 등록을 갱신하는 것이 적절한지를 나타내는 상태를 감시할 수 있다. 예컨대, 스포크(26)는 FCC 가이드라인 하에서, 매 24시간 마다 또는 스포크(26)의 GEO 위치가 변경된다면 재등록하는 것을 필요로 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 등록 승인은 제한된 시간주기 동안에 유효할 수 있거나 또는 스펙트럼 관리시스템(12)에 의해 결정되는 몇몇 다른 만료를 가질 수 있다. 만일 블록(96)에서 양의 결정이 이루어진다면, 논리적 흐름이 블록(84)으로 리턴되어 등록 절차를 수행한다. 만일 블록((96)에서 음의 결정이 이루어진다면, 스포크(26)의 통신 동작이 지속될 수 있다.
블록(88)에서 스펙트럼 할당(예컨대, 채널 맵)의 전송 후에, 스펙트럼 관리시스템(12)은 스펙트럼 할당에서 스포크(26)에 의해 스펙트럼의 사용 또는 등록 승인에 영향을 주는 상태들을 감시할 수 있다. 예컨대, 블록(98)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 취소 이벤트를 감시할 수 있다. 예컨대, 스펙트럼 할당에 포함되는 스펙트럼에 대해 높은 사용 우선권을 가지는 장치가 스포크(26)의 GEO 위치에서 활성화되게 될 때 취소 이벤트가 발생할 수 있다. 이 경우에, 블록(98)에서 양의 결정이 이루어지고 또한 블록(100)에서 채널 취소가 스포크(26)로 전송될 수 있다. 블록(102)에서 채널 취소가 수신될 수 있다. 채널 취소의 수신에 응해, 스포크(26)는 블록(90)에 수신된 스펙트럼 할당 하에서 통신을 중단할 수 있다. 실제로, 스포크(26)는 최소 간격 동안에 취소된 채널(들)이 블랙리스트화되는 것으로 간주할 수 있다. 이 경우에, 스포크는 블록(76)으로 리턴함으로써 새로운 스펙트런 할당을 찾아, 스펙트럼 관리시스템(12)에 접속을 수립하기 위한 시도를 위해 스포크(26)가 동조될 수 있는 채널들(블랙리스트 채널을 배제)에 백그라우드 스캐닝을 수행함으로써 시작하는 등록 절차를 수행한다.
다른 예로서, 블록(104)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 등록 취소 이벤트를 감시할 수 있다. 예컨대, 스펙트럼 할당에 따르지 않는 무선 통신에 참여함에 의한 것과 같이, 스포크(26)가 일시적으로 "블랙스트화" 되게 될 때 등록 취소 이벤트가 발생할 수 있다. 예컨대, 이러한 스펙트럼 사용은 만료 후 스펙트럼 할당으로부터 스펙트럼을 사용하는 것과, 할당되지 않은 스펙트럼을 사용하는 것과, 허용된 출력 한계를 넘어서는 방송과, 채널 취소에 의한 실패를 포함할 수 있다. 만일 등록 취소 이벤트가 발생하면, 블록(104)에서 양의 결정이 이루어질 수 있고 또한 블록(106)에서 등록 취소가 스포크(26)에 전송될 수 있다. 블록(108)에서, 등록 취소는 스포크(26)에 의해 수신될 수 있다. 등록 취소의 수신에 응해, 스포크(26)는 블록(190)에서 수신된 채널 맵 하에서 통신을 중단할 수 있다. 그런 다음, 블록(110)에서, 스포크(26)는 적절하다면 교정 동작을 취할 수 있고, 또한 스포크(26)는 블록(84)으로 리턴함으로써 새로운 스펙트럼 할당을 찾아 등록 절차를 수행할 수 있다. 한 실시예에서, 등록 취소의 수신에 뒤이어, 스포크(26)는 규정된 백오프 주기가 경과하기 전까지 등록을 찾지 않을 수 있다. 예컨대, 스포크(26)는 예컨대 24시간 일 수 있는 백오프 주기 동안에 침묵 모드로 돌입할 수 있다.
만일 스포크(26)가 허브(22)와 통신을 손실하여 스포크(26)가 허브(22)를 통해 스펙트럼 관리시스템(12)와 통신할 수 없거나 또는 블록(82)에서 수신되었던 승인이 만료되면, 스포크(26)의 동작은 블록(76)으로 리턴될 수 있다. 한 실시예에서, 허브(22)와 통신의 손실은 허브(22)로부터 비컨에 대해 주기적으로 스캐닝함으로서 감시할 수 있다. 또한, 블록(102 또는 110)들 중 하나 이후에 브록(84)으로 리턴하는 대신에, 또는 블록(96)에서 양의 결정 이후에, 스포크(26)의 동작은 블록(76)으로 리턴될 수 있다.
C(4). 상세한 스펙트럼 할당 - 모드 Ⅰ스포크-관련 기능들
도 5를 참조하면, 스포크(26)가 스펙트럼 관리시스템(12)과 통신할 수 있도록 하고 또한 스포크(26)가 무선 통신을 하도록 하기 위하여 스포크(26)들 중 하나와, 허브(22)들 중 관련된 하나와, 그리고 스펙트럼 관리시스템(12) 중 하나에 의해 이루어지는 논리적 및 기능적 동작들이 도시되어 있다. 도 5의 실시예에서, 스포크(26)는 모드 Ⅰ 무선장치이다.
스펙트럼 관리시스템(12)의 동작들은 스펙트럼 할당기능(16)을 실행함으로써 수행될 수 있고, 또한 허브(22)와 스포크(26)의 동작들은 허브(22)와 스포크(26)의 대응하는 프로그램들을 실행함으로써 수행될 수 있다. 그러므로, 도 5의 흐름도는 스펙트럼 관리시스템(12)과, 허브(22)와 그리고 스포크(26)에 의해 각각 수행되는 대응하는 방법들의 단계들을 나타내는 것으로 생각할 수 있다. 비록 도 5는 기능블록들을 실행하는 특정 순서를 도시한다고 하더라도, 블록들을 실행하는 순서는 도시된 수선에 관해 변경될 수 있다. 또한 연속으로 도시된 두 개 이상의 블록들은 동시에 또는 부분적 동시성으로 수행될 수 있다. 또한 특정 블록들이 생략될 수 있다.
한 실시예에서, 허브(22)와 스펙트럼 관리시스템(12) 간의 기술된 상호작용들은 망(14)을 통해 적절한 메시지들 또는 데이터 통신을 전송함으로써 수행될 수 있다. 또한, 스포크(26)와 허브(22) 간의 상호작용들은 블록(52)에서 허브(22)에 할당되었고 또한, 적용할 수 있다면 블록(54)에서 허브(22)에 의해 선택되었던 스펙트럼을 사용하여 수립되는 통신링크를 통해 무선으로 수행될 수 있다. 스포크(26)와 스펙트럼 관리시스템 간의 상호작용들은, 허브(22)와 스포크(26) 간에 수립된 통신링크를 통해 관련 허브(22)를 통하여, 그러 다음에 망(14)을 통하여 이루어질 수 있다. 이와 같이, 허브(22)는 스포크(26)와 스펙트럼 관리시스템(12) 간에 통신을 위한 통신 경로로서 기능한다.
하나 이상의 허브(22)들에 의해 방송되는 비컨들을 청취한(예컨대, 스캐닝) 스포크(26)가 비컨을 수신하는 블록(112)에서 기능적 흐름이 시작할 수 있다. 하나를 초과하는 비컨이 수신되는 경우에, 스포크(26)는 상기에서 설명한 바와 같이, 우선권 기준 또는 다른 선호 데이터를 기반으로 하여 대응하는 허브(22)들 중 하나를 선택할 수 있다. 또한 블록(112)에서, 스포크(26)는 연결 요청을 허브(2)에 전송할 수 있다.
블록(114)에서, 허브(22)는 연결 요청을 수신하여 처리할 수 있다. 예컨대, 블록(116)에서, 허브(22)는, 블록(118)에서 스포크(26)에 의해 수신되는 연결 승인을 스포크(26)에 전송할 수 있다. 연결 승인은 스포크(26)가 스펙트럼 관리시스템(12)에 접속 경로로서 허브(22)를 사용하도록 하는 허락일 수 있다. 한 실시예에서, 스포크(22)와 스펙트럼 관리시스템(12) 간의 통신들은 블록(54)에서 허브(22)에 의해 선택된 채널을 통해 이루어진다.
다음에, 스포크(22)는 스펙트럼 관리시스템(12)에 그 자신의 등록을 구할 수 있다. 예컨대, 그 자신의 무선 통신을 개시하기 위하여, 블록(120)에서 스포크(26)는 등록요청을 스펙트럼 관리시스템(12)에 전송할 수 있다. 등록요청은 FCC ID와 같은, 스포크(26)를 식별하는 정보와, 그리고 GEO 위치와 같은, 스포크(26)의 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 요청은 또한 스포크(26)의 무선 특징들에 관한 정보 및/또는 스포크(26)가 사용되는 통신 애플리케이션의 유형들에 대한 정보를 포함할 수 있다.
블록(122)에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 등록요청을 수신하여 처리할 수 있다. 요청을 처리하는 것은, 요청 내 정보를 분석하는 것과 그리고, 블록(124)에서 요청을 승인할지 거절할지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 만일 승인 결정이 이루어진다면, 논리적 흐름은 승인 스포크(26)로 전송되는 블록(126)으로 진행할 수 있다.
블록(128)에서 승인은 스포크(26)에 의해 수신될 수 있다. 승인은, 스포크(26)가 통신시스템(10)에 접속을 위해 대응하는 허브(22)를 사용할 수 있다는 것을 스포크(26)에 나타낼 수 있다. 블록(130)에서, 스포크(26)는 다른 무선 무선장치들과 무선 통신을 개시할 수 있다.
한 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 채널 맵 또는 다른 스펙트럼 할당을 스포크(12)에 전송하지 않는다. 또한 이 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 취소 이벤트 또는 등록 취소 이벤트와 같은, 스포크(26)에 의한 스펙트럼의 사용에 영향을 줄 수 있는 상태들을 감시함으로써 스포크(26)를 통해 제어를 행사하지 않는다. 이와 같이, 취소 또는 등록 취소 명령이 스포크(26)로 전송되지 않게 된다.
블록(130)의 통신을 위해 스펙트럼 관리시스템(12)로부터 스펙트럼 할당에 의존하기보다는, 스포크(26)는, 스포크(26)의 무선 애플리케이션을 위해 어떤 스펙트럼을 사용할 지의 결정을 만들게 된다. 한 실시예에서, 스포크(26)는 다른 무선 통신 동작에 대한 규정된 세트의 채널들을 수동적으로 청취한다. 규정된 세트의 채널들은 스포크(26)에 제공되고, 또한 통신시스템(10)에 대응하는 채널들일 수 있다. 예컨대, 만일 상이한 스펙트럼 관리시스템(12)에 의해 각각 관리되는 다수의 통신시스템(10)들이 있다면, 각 통신시스템(10)은 모드 Ⅰ 스포크(26)에 의한 사용을 위해 관련 세트의 채널들을 가질 수 있다. 또한, 규정된 세트의 채널들은 스포트(26)가 스펙트럼 관리시스템(12)과 통신할 수 있도록 해주는 허브(22)에 관련성을 가질 수 있거나, 또는 스포크(26)의 위치에 대해 관련성을 가질 수 있다. 이들 기준들 하에서 스포크(26)가 이용할 수 있는 채널들은, 채널들의 선호 순서를 수립하기 위하여 우선화될 수 있다. 스포크(26)의 애플리케이션에 따라, 스포크(26)는 규정된 양의 무선 통신 동작들보다 낮은 가장 높은 우선도 채널을 다른 무선장치들로부터 선택할 수 있다. 택일적으로, 다른 무선장치(20)들에 의해 형성되는 망(46)에 연결하고자 시도할 때, 스포크(26)에 의한 채널 선택은 망(46)을 연결하기 위해 또는 형성하기 위해 다른 스포크(26)들의 채널 선택과 조정될 수 있다.
블록(132)에서, 스포크(26)는, 스포크(26)가 그의 등록을 갱신하는 것이 적절하다는 것을 나타내는 상태를 감시할 수 있다. 예컨대, 스포크(26)는 FCC 가이드라인 하에서 매 24시간 마다 또는 스포크(26)의 GEO 위치가 변한다면 재등록하는 것을 필요로 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 등록 승인은 한정된 시간 주기 동안에 유효할 수 있거나 또는 스펙트럼 관리시스템(12)에 의해 결정되는 몇몇 다른 만료를 가질 수 있다. 만일 블록(132)에서 양의 결정이 이루어진다면, 논리적 흐름은 블록(120)으로 리턴하여 등록 절차를 착수할 수 있다. 택일적으로, 논리적 흐름은 블록(112)로 리턴하여 연결 프로세스와 등록 절차를 착수할 수 있다. 만일 블록(130)에서 음의 결정이 이루어진다면, 스포크(26)의 통신 동작이 지속될 수 있다.
블록(124)를 다시 참조하면, 만일 스포크(26)가 무선 통신 동작에 연루되는 것을 유지하는 것이 바람직하다면, 스펙트럼 관리시스템(12)은 거절결정을 만들 수 있다. 예컨대, 이러한 상황은, 높은 우선도 무선장치들(예컨대, 응급 구조사를 위한 무선장치들)의 일시적 존재로 발생할 수 있다. 만일 블록(124)에서 거절결정이 이루어진다면, 스펙트럼 관리시스템(12)은 블록(134)에서 거절을 전송할 수 있다. 거절의 수신에 응해, 스포크(26)는 블록(120)으로 리턴하여 등록 절차에 착수하는 것을 시도할 수 있다. 택일적으로, 논리적 흐름은 블록(112)로 리턴하여 연결 프로세스와 등록 절차를 착수할 수 있다.
만일 스포크(26)가 허브(22)와 통신을 상실하여 스포크(26)가 허브(22)를 통해 스펙트럼 관리시스템(12)과 통신할 수 없다면, 스포크(26)의 동작은 블록(112)로 리턴할 수 있다. 한 실시예에서, 허브(22)와 통신의 상실은 허브(22)로부터 비컨을 주기적으로 스캐닝함으로써 감시될 수 있다. 만일 블록(128)에서 수신하였던 승인이 만료되면, 스포크(260의 동작은 블록(112) 또는 블록(120)으로 리턴될 수 있다. 또한, 블록(136) 후에 또는 블록(312)에서 양의 결정 후에 블록(120)으로 리턴하는 대신에, 스포크(260의 동작은 블록(112)으로 리턴될 수 있다.
D. 예들
본 명세서에서 기술한 스펙트럼 관리 기술은, TV 화이트스페이스를 사용하여 동작하는 무선장치들과 같은, 화이트스페이스 통신시스템(10)에서 스펙트럼의 관리에 적용될 수 있다. 이외에도, 기술들은, 면허 스펙트럼을 사용하는 무선장치들이 존재하고 또한 무면허 스펙트럼을 사용하는 무선장치들이 존재하는 통신시스템(10)에 적용될 수 있다.
망에 대한 스펙트럼 관리 기술들 중 특정 예를 기술하게 된다. 다음의 예는 설시적인 목적을 위한 것이고 또한 기술들은 다른 망들 및/또는 다른 방식으로 적용될 수 있다.
예는 5.4 GHz 주파수들에서 동작하는 무선장치들의 관리에 관한 것이다. 예컨대, 5.4 GHz 대역들에서 동작하는 IEEE 802.11x 장치들과 스펙트럼을 공유하는 레이더 주파수들에서 우주항법, 항공 및 기상장치들이 동작한다. FCC와 ETSI 규정에 따라, 802.11x 무선장치는, 만일 장치가 규정된 시간 주기 동안에 레이더신호를 검출한다면 그의 동작을 "백오프"하는 것을 필요로 한다. 802.11x 무선장치가 채널을 감시하고 또한 이들 규정들을 따르는 것은 동작적으로 복잡하게 된다. 부수적으로, 감시의 정확도는 낮은데, 다중-경로 오류 동기화(multi-path false synchronization)은 레이더 검출 오류를 일으킬 수 있기 때문이다. 따라서, 802.11x 망의 적어도 일부분의 불필요한 정지시간(down time)을 경험할 수 있다. 이외에도, 분산된 망 노드들에 걸쳐 정보를 시기적절한 형태로 통과시키는 것은 어렵고 또한 복잡하다.
이 상황은 국부적으로 802.11x 무선장치들 대신에 스펙트럼 관릭시스템(12)을 사용하여 효율적으로 관리될 수 있다. 예컨대, 스펙트럼 관리시스템(12)은, 동작의 지속기간과 채널을 포함하여, 레이더신호 발생기들을 추적할 수 있다. 적절한 환경에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 무면허 802.11x 장치들이 상이한 채널로 이동하도록 명령할 수 있다. 예컨대, 이는 영향을 받는 모든 허브(22)와 스포크(26)에 대해 블록(62와 98)들에서 양의 결과를 발생시키고, 또한 영향을 받는 허브(22)들과 스포크(26)들에 채널 취소를 전송함으로써 이루어질 수 있다. 이는, 관련 허브(22)로부터 비컨을 수신하는 것을 중단하는 종속 모드 Ⅰ스포크들을 포함하여, 허브(22)들과 스포크(26)들이 상이한 스펙트럼 할당에 대해 등록하도록 한다. 한 실시예에서, 스펙트럼 관리시스템(12)은 일시적으로, 충격을 받은 무선장치(20)에 면허 스펙트럼을 할당할 수 있다.
한 실시예에서, 채널 취소는 허브(22)들과 스포크(26)들의 스펙트럼 할당을 완벽히 취소하여, 이들 장치들의 등록이 이루어지게 한다. 다른 실시예에서, 채널 취소는 부분 취소일 수 있다. 이는 블록(52 또는 88)에서 전송된 채널 맵에 대한 수정의 형태일 수 있고, 여기서 수정은 채널 맵들로부터 하나 이상의 채널들을 제거한다. 이 경우에, 영향을 받은 무선장치들은 현재 채널 맵으로부터 다른 채널을 선택할 수 있다.
E. 결론
특정 실시예들을 도시하고 또한 기술하였다 하더라도, 이 명세서를 읽고 이해하면 본 기술분야의 기술자들에게 첨부 청구항들의 범위 내에 들어가는 등가안들과 수정안들 있을 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (25)

  1. 통신시스템 내 무선장치들에 스펙트럼을 할당하는 스펙트럼 관리시스템을 가지는 상기 통신시스템의 일부를 형성하는 허브 무선장치를 사용하는 무선 통신의 방법에 있어서, 허브 무선장치에 의해:
    스펙트럼 관리시스템에 등록하고 또한 스펙트럼 관리시스템으로부터 허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당을 수신하는 단계로서, 허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당은 허브 무선장치에 대한 가용 동작 채널을 식별하는, 등록 및 수신하는 단계와;
    허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당에서 식별된 동작 채널 중 하나 상에서 망을 형성하는 단계와;
    허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당에서 식별된 동작 채널을 통해 비컨을 방송하는 단계와;
    연결 요청을 수신하는 스포크 무선장치를 상기 망에 연결(join)하는 단계와;
    상기 스펙트럼 관리시스템에 등록하기 위하여 및 스펙트럼 관리시스템으로부터 스포크 무선장치에 대한 스펙트럼 할당을 수신하기 위하여, 스포크 무선장치와 상기 스포크 무선장치에 대한 스펙트럼 관리시스템 간의 통신을 위한 통신 경로로서 동작하는 단계로서, 스포크 무선장치에 대한 스펙트럼 할당이 스포크 무선장치에 대한 가용 동작 채널을 식별하고, 허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당과 분리된 스펙트럼 할당인, 동작하는 단계가 수행되고,
    상기 비컨은 스펙트럼 관리시스템에 관한 데이터를 포함하고, 데이터는 무선장치에 대해서 스펙트럼 할당을 제공하는 다른 스펙트럼 관리시스템으로부터 스펙트럼 관리시스템을 구별하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    망이 형성된 동작 채널은, 허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당에서 다수의 채널로부터 허브 무선장치에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    선택된 동작 채널은 화이트스페이스 채널이고 허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당은 가용 화이트스페이스 채널들의 채널 맵인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 동작 채널 선택을 스펙트럼 관리시스템에 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    허브 무선장치는 고정 무선장치 또는 모드 Ⅱ 무선장치인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    허브의 등록이 만료되면, 허브를 스펙트럼 관리시스템에 다시 등록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결은 스포크 무선장치로부터 연결 요청을 수신하는 단계와 연결 승인을 스포크 무선장치로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    동작 채널을 통한 통신을 중단시키기 위해 스펙트럼 관리시스템으로부터 명령을 수신하는 단계와, 동작 채널을 통한 통신을 중단하는 단계와; 그리고 스펙트럼 관리시스템으로부터 새로운 스펙트럼 할당을 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 명령은 채널 취소(channel revocation) 또는 등록 취소(deregistration) 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 통신시스템 내 무선장치들에 스펙트럼을 할당하는 스펙트럼 관리시스템을 가지는 상기 통신시스템의 일부를 형성하는 스포크 무선장치를 사용하는 무선 통신의 방법에 있어서, 스포크 무선장치에 의해서:
    허브 무선장치에 의해 방송되는 비컨을 스캐닝하고 수신하는 단계로서, 허브 무선장치가 스펙트럼 관리시스템에 등록되고, 스펙트럼 관리시스템으로부터 허브 무선장치에 제공된 스펙트럼 할당에서 식별된 채널 상에서 허브 무선장치에 의해 형성된 망 상에서 동작하는, 스캐닝 및 수신 단계;
    허브 무선장치에 의해 형성된 상기 망에 연결하는 단계와;
    스펙트럼 관리시스템에 등록하고 또한 스펙트럼 관리시스템으로부터 스포크 무선장치에 대한 스펙트럼 할당을 수신하는 단계로서, 스펙트럼 할당을 등록 및 수신하는 것을 수행하기 위한 메시지가 스포크 무선장치와 스펙트럼 관리시스템 사이의 통신을 위한 통신 경로로서 허브 무선장치를 통해서 전송되고, 스포크 무선장치에 대한 스펙트럼 할당은 스포크 무선장치에 대한 가용 동작 채널을 식별하고, 허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당과 분리된 스펙트럼 할당인, 등록 및 수신하는 단계가 수행되고;
    상기 비컨은 다수의 허브 무선장치로부터 수신되고, 비콘 각각은 각각의 허브 무선시스템과 연관된 스펙트럼 관리시스템에 관한 데이터를 포함하고, 각각의 비콘 내의 데이터는 무선장치에 대해서 스펙트럼 할당을 제공하는 다른 스펙트럼 관리시스템으로부터 각각의 스펙트럼 관리시스템을 구별하며,
    상기 방법은, 스펙트럼 관리시스템 중 바람직한 하나에 따른 다수의 허브 무선시스템으로부터, 연결하기 위한 하나의 허브 무선장치의 망을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    스포크 무선장치가, 허브 무선장치에 의해 형성된 망으로부터 분리된 망을 수립하는 단계로서, 상기 망은 스포크 무선장치에 대한 스펙트럼 할당에서 식별된 동작 채널 상에서 스포크 무선 장치에 의해 수립되는, 수립하는 단계와, 다른 무선장치와 스포크 무선장치에 의해 수립된 망을 통해서 무선 통신을 행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    스포크 무선장치가, 동작 채널을 통한 통신을 중단시키기 위해 스펙트럼 관리시스템으로부터 명령을 수신하는 단계와, 동작 채널을 통한 통신을 중단시키는 단계와, 스펙트럼 관리시스템으로부터 새로운 스펙트럼 할당을 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 명령은 채널 취소 또는 등록 취소 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    스포크 무선장치가, 스포크 무선장치에 대한 스펙트럼 할당에서 식별된 다수의 채널들로부터 스포크 무선장치에 의해 수립된 망에 대한 동작 채널을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    선택된 동작 채널은 화이트스페이스 채널이고 또한 스펙트럼 할당은 가용 화이트스페이스 채널들의 채널 맵인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    스펙트럼 관리시스템에 동작 채널 선택을 통신시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    스포크 무선장치는 고정 무선장치 또는 모드 Ⅱ 무선장치인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    스포크 무선장치가, 등록이 만료되면 스펙트럼 관리시스템에 다시 등록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제10항에 있어서,
    스포크 무선장치가 모드 Ⅰ 무선장치인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    허브 무선장치가 통신 경로로서 동작하는 스포크 무선장치와 스펙트럼 관리시스템 간의 통신을 포함하는, 허브 무선장치와 스펙트럼 관리시스템 간의 통신은, 허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당에서 식별된 채널에 독립적인 인터넷에 허브 무선장치를 동작적으로 연결하는 망 액세스장치에 의한 것이고, 스펙트럼 관리시스템은 인터넷을 통해 액세스가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    허브 무선장치 및 스포크 무선장치 각각은 화이트스페이스 무선장치이고, 스포크 무선장치는 다른 화이트스페이스 무선장치를 통해서 이외에는 스펙트럼 관리시스템에 대한 가용 통신 경로가 없는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제10항에 있어서,
    허브 무선장치가 통신 경로로서 동작하는 스포크 무선장치와 스펙트럼 관리시스템 간의 통신을 포함하는, 허브 무선장치와 스펙트럼 관리시스템 간의 통신은, 허브 무선장치에 대한 스펙트럼 할당에서 식별된 채널에 독립적인 인터넷에 허브 무선장치를 동작적으로 연결하는 망 액세스장치에 의한 것이고, 스펙트럼 관리시스템은 인터넷을 통해 액세스가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제10항에 있어서,
    허브 무선장치 및 스포크 무선장치 각각은 화이트스페이스 무선장치이고, 스포크 무선장치는 다른 화이트스페이스 무선장치를 통해서 이외에는 스펙트럼 관리시스템에 대한 가용 통신 경로가 없는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 삭제
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