KR101842880B1 - 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법 및 시스템 - Google Patents

전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법 및 시스템 Download PDF

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숭실대학교산학협력단
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Abstract

전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법은, 주파수 스펙트럼을 측정하는 센싱노드로부터 특정 지역에 대한 로컬 센싱정보를 수집하는 단계, 상기 로컬 센싱정보에 포함된 수신신호강도값(RSSI)이 표시되는 지역별 전파환경지도를 생성하는 단계, 상기 특정 지역에 대한 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 상기 지역별 전파환경지도로부터 간섭량 기반의 개별 전파지도를 적어도 하나 생성하는 단계, 생성된 적어도 하나의 상기 개별 전파환경지도를 이용하여 특정 위치에서 수신되는 사용자의 서비스 요청신호에 대응되는 주파수를 동적으로 할당하는 단계 및 동적으로 할당된 주파수에 대한 QoS 레벨을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR DYNAMIC ALLOCTING FREQUENCY BASED ON RADIO ENVIRONMENT MAP}
본 발명은 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전파환경지도를 기반으로 사용자간 주파수 간섭없이 이용 가능한 영역을 제공할 수 있는 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법 및 시스템에 관한 것이다.
주파수 공동사용 기술은 동일한 주파수를 시간적으로 서로 다른 시간에 이용하거나 지리적으로 충분히 떨어진 거리에서 재사용하거나 공간적으로 간섭이 발생하지 않는 공간에서 재사용함으로써 주파수를 공동으로 사용하는 기술을 일컫는다.
종래의 주파수 공동사용 기술은 스펙트럼 관리 데이터베이스와의 접속을 통하여 운용되는 형태이며, 이론적인 전파모델을 기반으로 가용 주파수 채널 산출 및 제공을 하는 형태로 서비스가 운영되고 있으므로, 실제 전파환경에 대한 정확한 센싱 정보 반영이 미흡하다는 문제점이 있다.
또한, 무선망 서비스는 최근 IoT(Internet of Things)와의 융합 등을 통하여 다양한 종류의 신규 서비스가 생성되고 있으며, 가상현실, 빅데이터, 인공지능 등 고용량 데이터를 요구하는 기술 적용방식의 확대로 인해 한정된 자원인 주파수의 효율적 이용을 위한 새로운 개념의 주파수 관리 플랫폼 개발의 필요성이 더욱 중요해지고 있는 실정이다.
한국등록특허 제10-0724064호 한국공개특허 제10-2011-0068609호
본 발명의 일측면은 이종 무선망을 통합적으로 관리하여 서비스 사용자에게 최적화된 주파수를 동적으로 할당할 수 있는 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법은, 주파수 스펙트럼을 측정하는 센싱노드로부터 특정 지역에 대한 로컬 센싱정보를 수집하는 단계, 상기 로컬 센싱정보에 포함된 수신신호강도값(RSSI)이 표시되는 지역별 전파환경지도를 생성하는 단계, 상기 특정 지역에 대한 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 상기 지역별 전파환경지도로부터 간섭량 기반의 개별 전파지도를 적어도 하나 생성하는 단계, 생성된 적어도 하나의 상기 개별 전파환경지도를 이용하여 특정 위치에서 수신되는 사용자의 서비스 요청신호에 대응되는 주파수를 동적으로 할당하는 단계 및 동적으로 할당된 주파수에 대한 QoS 레벨을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 지역별 전파환경지도를 생성하는 단계는, 수집된 복수의 상기 수신신호강도값을 소정 기준에 따라 분류하여 그룹화하는 단계, 그룹별 로컬 센싱정보를 기초로 상기 수신신호강도값의 커버리지가 표시된 적어도 하나의 서브 전파환경지도를 생성하는 단계 및 상기 적어도 하나의 서브 전파환경지도를 이용하여 서로 다른 커버리지가 구분되어 표시되도록 상기 지역별 전파환경지도를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수신신호강도값을 소정 기준에 따라 분류하여 그룹화하는 것은, 상기 수신신호강도값을 중심 주파수별로 분류하거나, 면허대역 서비스 또는 비면허대역 서비스별로 분류하거나, 시구간 별로 분류할 수 있다.
상기 간섭량 기반의 개별 전파지도를 적어도 하나 생성하는 것은, 상기 지역별 전파환경지도에 표시된 서로 다른 복수의 커버리지 중 제1 커버리지와 제2 커버리지의 영역의 일부가 상호 중복되는 경우, 중복된 영역이 나타나지 않도록 상기 제1 커버리지 또는 상기 제2 커버리지 중 적어도 하나의 커버리지를 재배치하여 상기 개별 전파지도를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
중복된 영역이 나타나지 않도록 상기 제1 커버리지 또는 상기 제2 커버리지 중 적어도 하나의 커버리지를 재배치하는 것은, 상기 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 재배치할 커버리지를 선택하고, 선택된 커버리지의 영역의 일부 또는 전부를 확대, 축소, 이동 및 삭제 중 적어도 하나의 방법으로 상기 선택된 커버리지를 재배치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
생성된 적어도 하나의 상기 개별 전파환경지도를 이용하여 국가 표준 전파지도를 업데이트하는 단계 및 업데이트된 국가 표준 전파지도를 기초로 상기 기 설정된 공준기준 정보를 재설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 기 설정된 공존기준 정보는 국가 데이터베이스로부터 수신된 국가 전파규칙 및 채널 이용 정보를 기초로 설정될 수 있다.
상기 주파수를 동적으로 할당하는 것은, 상기 개별 전파환경지도를 참조하여, 상기 특정 위치에서의 기기간, 이종 주파수간 상호 간섭이 발생하지 않는 주파수를 결정하는 것을 특징으로 하며, 상기 특정 위치에서 사용자가 요청한 서비스를 이용하기 위한 기존의 주파수 대역이 다른 주파수 대역과 간섭이 발생하는 것으로 확인되는 경우, 상기 기존의 주파수 대역과 연동 가능한 다른 주파수 대역을 할당하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템은, 주파수 스펙트럼을 측정하여 특정 지역에 대한 로컬 센싱정보를 생성하는 센싱노드, 상기 센싱노드로부터 로컬 센싱정보를 수집하는 수집부, 상기 로컬 센싱정보에 포함된 수신신호강도값(RSSI)이 표시되는 지역별 전파환경지도를 생성하는 제1 전파환경지도 생성부, 상기 특정 지역에 대한 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 상기 지역별 전파환경지도로부터 간섭량 기반의 개별 전파지도를 적어도 하나 생성하는 제2 전파환경지도 생성부 및 생성된 적어도 하나의 상기 개별 전파환경지도를 이용하여 특정 위치에서 수신되는 사용자의 서비스 요청신호에 대응되는 주파수를 동적으로 할당하고, 동적으로 할당된 주파수에 대한 QoS 레벨을 결정하는 관리부를 포함한다.
상기 제1 전파환경지도 생성부는, 수집된 복수의 상기 수신신호강도값을 소정 기준에 따라 분류하여 그룹화하고, 그룹별 로컬 센싱정보를 기초로 상기 수신신호강도값의 커버리지가 표시된 적어도 하나의 서브 전파환경지도를 생성하며, 상기 적어도 하나의 서브 전파환경지도를 이용하여 서로 다른 커버리지가 구분되어 표시되도록 상기 지역별 전파환경지도를 생성할 수 있다.
상기 제2 전파환경지도 생성부는, 상기 지역별 전파환경지도에 표시된 서로 다른 복수의 커버리지 중 제1 커버리지와 제2 커버리지의 영역의 일부가 상호 중복되는 경우, 중복된 영역이 나타나지 않도록 상기 제1 커버리지 또는 상기 제2 커버리지 중 적어도 하나의 커버리지를 재배치하여 상기 개별 전파지도를 생성할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 계층적으로 생성되는 전파환경지도를 기반으로 면허사용자, 비면허사용자 및 우선순위 사용자간에 상호 간섭없이 원하는 주파수 영역을 사용할 수 있는 영역을 파악할 수 있으며, 전파환경지도를 기반으로 QoS 레벨에 따른 서비스 과금을 책정하여 특정 로컬 서비스 영역에서 사용자의 신청정보에 따른 최적화된 주파수 및 이를 사용하는 과정에서 발생되는 과금을 신뢰성 있게 책정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 제1 전파환경지도 생성부의 구체적인 기능을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 제2 전파환경지도 생성부의 구체적인 기능을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법의 개략적인 흐름을 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템(1000)의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템(1000)은 센싱노드(10), 수집부(20), 제1 전파환경지도 생성부(30), 제2 전파환경지도 생성부(40), 지도 업데이트부(50) 및 관리부(60)를 포함한다.
센싱노드(10)는 실내 또는 실외에 배치되어 주기적으로 전파환경을 센싱할 수 있다. 구체적으로, 센싱노드(10)는 자신의 위치 주변의 주파수 스펙트럼을 센싱할 수 있으며, 특정 지역에 대한 로컬 센싱정보를 생성할 수 있다. 다시 말해, 센싱노드(10)는 특정 위치에서의 주파수 스펙트럼을 수집하여, 서비스 용도별로 구분된 각각의 주파수 대역의 수신 신호(전력)의 레벨에 대한 로컬 센싱정보를 생성할 수 있다. 즉, 로컬 센싱정보는 서비스 용도별 중심 주파수의 수신신호강도값(Received Signal Strength Indication, RSSI)을 포함할 수 있다.
또한, 센싱노드(10)는 주변에서 사용중인 주파수를 감지하여, 주파수 스펙트럼 중 어느 대역의 주파수가 사용되고 있는지를 나타내는 주파수 사용정보를 생성할 수 있다. 일 예로, 센싱노드(10)는 본 발명에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템(1000)이 구현된 서비스를 이용하는 가입자가 현재 사용중인 주파수를 센싱범위 내에서 감지할 수 있다.
이러한 센싱노드(10)는 고정형 센싱노드와 이동형 센싱노드를 포함할 수 있다. 고정형 센싱노드(10)는 특정 위치에 고정된 상태로 주파수 스펙트럼을 측정할 수 있다. 고정형 센싱노드(10)는 무선 AP(Access Point)의 형태일 수 있으며, 무선 AP에 센싱모듈을 결합하여 센싱노드(10)로 활용할 수 있다. 이동형 센싱노드는 특정 위치에 고정되지 않으며, 이동형 센싱노드는 차량과 같은 이동체에 센싱모듈을 장착하여 복수의 위치에 대한 로컬 센싱정보를 생성할 수 있다.
수집부(20)는 적어도 하나의 센싱노드(10)로부터 로컬 센싱정보를 수집할 수 있다. 수집부(20)는 센싱노드(10)와 유선 또는 무선 통신을 이용하여 로컬 센싱정보를 수집할 수 있다. 수집부(20)는 클라우드 기반의 정보저장 시스템(서버)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 유무선 통신을 이용하여 데이터를 수집하고 저장할 수 있는 다양한 기법 또는 장치들로도 대체될 수 있다.
수집부(20)는 수집되는 로컬 센싱정보를 지역별로 분류할 수 있다. 수집부(20)는 센싱노드(10)의 식별정보 또는 위치정보를 이용하여 로컬 센싱정보를 지역별로 분류할 수 있다. 구체적으로, 센싱노드(10)가 고정형인 경우, 수집부(20)는 센싱노드(10)의 식별정보를 이용하여 해당 센싱노드(10)의 지역별 위치정보를 판단할 수 있다. 또한, 센싱노드(10)가 이동형인 경우, 수집부(20)는 이동체 또는 이동체에 부착된 센싱모듈의 위치정보를 주기적으로 수집하여, 이동형 센싱노드로부터 수신되는 로컬 센싱정보의 지역을 판단할 수 있다.
제1 전파환경지도 생성부(30)는 수집부(20)로 수집되는 적어도 하나의 로컬 센싱정보를 이용하여 지역별 전파환경지도를 생성할 수 있다.
지역별 전파환경지도(Radio Environment Map, REM)는 특정 지역 및 해당 지역의 지형물 또는 건축물 등이 표시된 2차원 또는 3차원 형태의 지도상에 주파수의 수신신호강도값(Received Signal Strength Indication, RSSI)이 표시된 지도 데이터를 의미한다. 상술한 바와 같이, 로컬 센싱정보는 서비스 용도별 중심 주파수의 수신신호강도값을 포함하기 때문에, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 특정 지역의 특정 위치에서 센싱된 수신신호강도값이 지도상에 표시된 지역별 전파환경지도를 생성할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 전파환경지도와 REM을 동일한 의미로 혼용하고, 수신신호강도값과 RSSI를 동일한 의미로 혼용하기로 한다.
이를 위해, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 지역별로 분류된 로컬 센싱정보, 즉 RSSI를 중심주파수별로 구분하거나, 사용자별로 구분하거나, 시간별로 구분할 수 있다. 즉, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 지역별 RSSI를 중심 주파수별로 구분하여 해당 주파수의 커버리지가 표시된 적어도 하나의 주파수별 REM을 생성할 수 있다. 또는 제1 전파환경지도 생성부(30)는 지역별 RSSI를 면허 서비스에 대한 RSSI와 비면허 서비스에 대한 RSSI로 구분하여 특정 서비스의 커버리지가 표시된 적어도 하나의 사용자별 REM을 생성할 수 있다. 또는, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 지역별 RSSI를 주파수 사용 시간을 기준으로 커버리지가 표시된 적어도 하나의 시간별 REM을 생성할 수 있다. 이후, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 생성된 적어도 하나의 주파수별 REM, 사용자별 REM 및 시간별 REM을 기초로 지역별 REM을 생성할 수 있다. 이에 대한 구체적인 과정은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
제2 전파환경지도 생성부(40)는 제1 전파환경지도 생성부(30)에 의해 생성된 지역별 전파환경지도를 이용하여 적어도 하나의 개별 전파환경지도를 생성할 수 있다. 이때, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 지역별 REM으로부터 간섭량 기반의 개별 REM을 하나 이상 생성할 수 있다.
공존기준 정보는 이종 무선망간의 공간적 공존 준수를 위한 기준으로, 각각의 서비스 용도에 따른 주파수를 사용하고자 할 때, 서비스 용도에 대한 주파수가 다른 주파수들에 의해 간섭받지 않는 위치, 시간 등에 대한 기준정보일 수 있다. 공존기준 정보는 국가 전파규칙을 관리하는 국가 데이터베이스(DB)로부터 제공받을 수 있다. 또는, 공존기준 정보는 본 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템(1000)을 관리하는 관리자에 의해 설정될 수도 있다.
즉, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 지역별 REM에 서로 다른 기준에 의해 표시된 복수의 커버리지들 중 커버리지가 중복되는 영역에 대하여 공존기준 정보를 이용하여 중복된 영역을 제거할 수 있다. 그리고, 적어도 하나의 개별 전파환경지도를 생성하는 것은, 면허 사용자간의 개별 전파환경지도, 비면허 사용자간의 개별 전파환경지도, 면허 사용자와 비면허 사용자간의 개별 전파환경지도, 우선순위 사용자와 면허 사용자간의 개별 전파환경지도 및 우선순위 사용자와 비면허 사용자간의 개별 전파환경지도 중 적어도 하나의 개별 전파환경지도를 생성하는 것일 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
지도 업데이트부(50)는 생성된 적어도 하나의 개별 전파환경지도를 이용하여 국가 표준 전파지도를 업데이트할 수 있다. 국가 표준 전파지도는 상술한 국가 데이터베이스에 저장된 전파지도일 수 있으며, 국가 전파환경 분석 시스템의 분석 결과를 이용하여 이론적 경로손실 모델을 적용한 시뮬레이션 결과에 대한 정보일 수 있다. 즉, 지도 업데이트부(50)는 이론적으로 측정된 전파 환경을 지역별 센싱노드로부터 측정된 로컬 센싱정보를 이용하여 실제 사용환경이 반영된 전파환경지도로 업데이트할 수 있다.
또한, 지도 업데이트부(50)는 소정 시간 간격으로 전파환경지도를 업데이트할 수 있다. 제2 전파환경지도 생성부(40)는 기 설정된 주기로 개별 REM을 생성하고, 지도 업데이트부(50)는 제2 전파환경지도 생성부(40)에 의해 개별 REM이 생성된 것으로 확인되면 이전 주기에 저장된 개별 REM을 가장 최근에 생성된 개별 REM으로 업데이트할 수 있다.
몇몇 다른 실시예에서, 지도 업데이트부(50)는 소정 시간 간격으로 생성된 개별 REM들을 일정 시간 구간동안 수집하고, 일정 시간 구간동안 수집된 복수의 REM에 표시된 커버리지들의 평균 커버리지를 산출할 수 있다. 지도 업데이트부(50)는 산출된 평균 커버리지가 반영된 개별 REM을 이용하여 국가 표준 전파지도를 업데이트할 수 있다.
관리부(60)는 업데이트된 국가 표준 전파지도를 이용하여 공존기준 정보를 갱신할 수 있다. 상술한 바와 같이, 공존기준 정보는 국가 데이터베이스로부터 제공받을 수 있다. 이 경우, 공준기준 정보는 국가 표준 전파지도를 기초로 설정된 정보일 수 있다. 다시 말해, 갱신되기 전의 공존기준 정보는 이론적 경로손실에 따른 공존기준일 수 있으며, 실제 측정 결과가 반영되어 국가 표준 전파지도가 업데이트되면 이에 대응하여 공준기준 정보 또한 재설정될 수 있다.
관리부(60)는 본 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템(1000)이 적용된 서비스를 해당 서비스를 이용하는 가입자들에게 제공할 수 있다. 이를 위해, 관리부(60)는 로컬 서비스 영역에서 특정 위치에 대한 사용자의 주파수 이용 요청신호를 수신하면, 생성된 적어도 하나의 간섭량 기반의 개별 전파환경지도를 이용하여 QoS레벨에 따른 서비스 과금을 산출할 수 있다. 구체적으로, 관리부(60)는 개별 전파환경지도를 기초로 사용자로부터 요청된 특정 위치에서 최대로 사용 가능한 데이터 용량 및 전송 커버리지를 확인하여 기 설정된 QoS 레벨과 비교할 수 있다. 관리부(60)는 특정 위치의 사용 가능한 데이터 용량 및 전송 커버리지가 복수의 QoS 레벨 중 어디에 위치하는지를 판단하여, 이에 대응되는 서비스 과금을 산출할 수 있다. 관리부(60)는 사용자로부터 산출된 서비스 과금이 입금된 것으로 확인되면 요청된 주파수를 할당하여 사용자가 해당 주파수를 이용한 서비스를 이용할 수 있도록 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 1의 제1 전파환경지도 생성부(30)의 구체적인 동작과정이 도시된다.
제1 전파환경지도 생성부(30)는 RSSI를 중심주파수별로 분류하고, 동일한 중심주파수에 대한 수신신호강도값을 그룹화할 수 있다. 예를 들어, 서비스 중심주파수가 1.81GHz인 주파수 대역에 대한 수신신호강도값들을 동일한 그룹인 제1 그룹으로 분류하고, 서비스 중심주파수가 1.82GHz인 주파수 대역에 대한 수신신호강도값들은 제1 그룹과 다른 제2 그룹으로 분류할 수 있다.
또한, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 지역별 RSSI를 우선순위에 따른 사용자별로 분류할 수 있다. 즉, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 지역별 RSSI를 면허 사용자에 대한 RSSI와, 비면허 사용자에 대한 RSSI로 구분할 수 있다. 면허 사용자는 면허 주파수 대역을 이용하는 사용자이고, 비면허 사용자는 비면허 주파수 대역을 이용하는 사용자로 정의될 수 있다. 면허 주파수 대역은 이동 통신망, 군 통신망 등과 같이 특정 용도로 사용하기 위해 할당된 주파수 대역을 일컫는다. 비면허 주파수 대역은 와이파이(WiFi)나 와이기그(WiGig) 등과 같이 정해진 용도 없이 범용으로 사용할 수 있도록 지정된 주파수 대역을 의미한다.
면허 사용자는 비면허 사용자에 비해 서비스 이용에 대한 우선권을 가질 수 있다. 예를 들어, 면허 사용자와 비면허 사용자가 동일한 위치에서 서로 다른 주파수를 이용하여 서비스를 제공받고자 할 때, 면허 사용자가 요청한 제1 주파수 대역과 비면허 사용자가 요청한 제2 주파수 대역간 상호 간섭이 발생하는 경우, 면허 사용자에게 해당 위치에서의 서비스를 간섭 없이 이용하도록 제어할 수 있고, 비면허 사용자는 제1 주파수 대역과 간섭이 일어나지 않는 다른 주파수 대역을 제공하거나, 면허 사용자의 서비스 이용이 종료된 후 서비스를 이용하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 특정 위치에서의 면허 서비스의 RSSI값과 비면허 서비스의 RSSI값을 구분하여 분류할 수 있다.
제1 전파환경지도 생성부(30)는 분류된 RSSI값을 이용하여 지역별 전파환경지도를 생성하되, 서로 다른 기준에 의해 구분된 RSSI값을 구분하여 표시할 수 있다.
지역별 전파환경지도를 생성하기 위해, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 우선 서로 다른 기준에 의해 그룹화된 RSSI값들에 대한 서브 전파환경지도를 적어도 하나 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 서비스 중심주파수가 1.81GHz인 주파수 대역에 대한 RSSI값들을 수집하고, 수집된 RSSI값들을 이용하여 1.81GHz의 커버리지 영역이 표시된 제1 서브 전파환경지도를 생성할 수 있다. 이와 같은 방법으로, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 서비스 중심주파수별 커버리지가 표시된 복수의 서브 전파환경지도를 생성할 수 있다.
또는, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 면허 대역으로 지정된 주파수와 비면허 대역으로 지정된 주파수에 대하여 중심주파수별 커버리지가 표시된 복수의 서브 전파환경지도를 생성할 수 있다. 예를 들어, 면허 주파수 대역인 1.82GHz에 대한 RSSI를 이용하여 중심주파수가 1.82GHz인 주파수 대역에 대한 커버리지를 나타내는 제1 서브 전파환경지도(15_1)를 생성하고, 비면허 주파수 대역인 2.42GHz에 대한 RSSI를 이용하여 중심주파수가 2.42GHz인 주파수 대역에 대한 커버리지를 나타내는 제2 서브 전파환경지도(15_2)를 생성할 수 있다.
또는, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 시간별로 측정된 RSSI의 커버리지가 표시된 복수의 서브 전파환경지도를 생성할 수 있다. 구체적으로, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 미리 정해진 시구간별로 RSSI를 분류하고, 시구간별 서브 전파환경지도를 적어도 하나 생성할 수 있다.
이후, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 생성된 적어도 하나의 서브 전파환경지도를 이용하여 지역별 전파환경지도(15)를 생성할 수 있다. 즉, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 각각의 서브 전파환경지도에 표시된 커버리지를 하나의 지도상에 표시하여 지역별 전파환경지도(15)를 생성할 수 있으며, 이에 따라 지역별 전파환경지도(15)는 복수의 커버리지가 구분되어 표시될 수 있다. 또한, 지역별 전파환경지도(15)는 커버리지 영역의 일부 또는 전부가 다른 커버리지 영역에 포함되거나 중복되어 표시될 수 있으며, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 커버리지가 겹치는 영역 또한 구분되게 표시할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 전파환경지도 생성부(40)에서 개별 전파환경지도를 생성하는 일 예가 도시된다.
제2 전파환경지도 생성부(40)는 제1 전파환경지도 생성부(30)에서 생성된 지역별 전파환경지도(15)를 이용하여 적어도 하나의 개별 전파환경지도(25)를 생성할 수 있다. 이때, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 지역별 REM(15)으로부터 개별 REM(25)을 생성할 수 있다. 즉, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 지역별 전파환경지도(15)에서 상호 간섭이 일어나는 영역, 다시 말해 커버리지가 겹치는 영역에 대하여 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 상호 간섭이 일어나지 않도록 커버리지가 분리된 개별 전파환경지도(25)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 3의 (a)도시된 바와 같이 지역별 전파환경지도(15)에서는 제1 커버지리(A)와 제2 커버리지(B)의 일부 영역이 교집합 형태로 중복되어 표시될 수 있다. 이는, 겹쳐진 영역에(C)서는 주파수 간섭이 발생하여 제1 커버리지(A) 또는 제2 커버리지(B)를 이용하는 사용자가 해당 주파수를 원활하게 이용할 수 없음을 의미한다.
따라서, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 중복된 영역(C)에 대하여 기 설정된 공존기준 정보를 적용하여 이종망간 상호 간섭이 발생하지 않도록 각각의 커버리지, 즉 주파수 이용 가능 영역을 재배치할 수 있다.
여기서, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 단순히 중복된 영역(C)을 제거하는 것이 아니라, 공존기준 정보를 이용하여 커버리지 영역의 전부 또는 일부를 확장, 축소, 이동, 삭제하여 개별 전파환경지도(25)를 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 지역별 REM에 표시된 각각의 커버리지는 실제 사용환경을 기반으로 표시된 영역이며, 센싱노드(10)에 의해 직접 측정되지 않는 경우 커버리지의 경계는 임의로 정해지거나 모호한 경우가 있다. 따라서, 중복된 영역(C)이 단순히 제거되었다 하더라도, 남아있는 커버리지의 경계 부근에서 주파수 간섭현상이 여전히 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 도 3의 (b)를 함께 참조하면, 제1 커버리지(A)는 면허 서비스 영역에 대한 커버리지이고, 제2 커버리지(B)는 비면허 서비스 영역에 대한 커버리지인 경우, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 제2 커버리지(B_1)를 제1 커버리지(A)와 겹치지 않도록 이동하여 개별 전파환경지도(25)를 생성할 수 있다. 제2 전파환경지도 생성부(40)는 이동된 제2 커버리지(B_1)의 경계 부근에서 주파수 간섭 현상이 발생되지 않도록 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 커버리지가 이동되는 거리를 결정할 수 있다.
또는, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 제2 커버리지를 삭제할 수 있다. 도 3의 (C)를 함께 참조하면, 비면허 서비스 영역인 제2 커버리지(B)가 면허 서비스 영역인 제1 커버리지(A)에 포함되는 경우, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 제2 커버리지가 삭제된 개별 REM을 생성할 수 있다. 제2 전파환경지도 생성부(40)는 기 설정된 공존기준 정보에 따라 제2 커버리지(B)를 이동 가능한 최대 거리만큼 이동해도 제1 커버리지(A)의 영역에 포함되거나 일부 영역이 겹치는 경우, 제2 커버리지(B)를 삭제할 수 있다.
또는, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 특정 커버리지를 확대 또는 축소할 수 있다. 도 3의 (d)를 참조하면, 도 3의 (a)에 비해 제2 커버리지의 면적이 축소되었음을 알 수 있다. 이는, 공존기준 정보에 의해 제2 전파환경지도 생성부(40)가 제2 커버리지의 영역(B_2)을 축소한 개별 REM을 생성했음을 의미한다.
도시되지는 않았으나, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 기 설정된 공존기준 정보를 참조하여, 기기간 상호 간섭 보호가 가능한 영역까지 커버리지를 확장할 수도 있다.
제2 전파환경지도 생성부(40)는 개별 전파환경지도에 공존기준 정보가 반영된 커버리지를 표시하는데, 표시되는 커버리지는 서비스별로 상이하게 설정된 임계값 이상의 RSSI를 획득할 수 있는 영역으로 표시될 수 있다. 임계값은 특정 서비스를 이용하거나 특정 서비스의 성능이 발휘될 수 있는 최소한의 수신신호강도값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 디지털 TV(DTV)의 RSSI의 최소값인 디지털 TV 서비스의 임계값은 -84dBm(또는 41uV)로 설정되며, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 -84dBm 또는 41uV 이상인 RSSI값들만 추출하여 개별 전파환경지도에 표시할 수 있다.
이와 같이, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 면허 사용자와 비면허 사용자간 공간적으로 상호 간섭이 발생하지 않는 영역을 파악할 수 있는 개별 전파환경지도를 생성할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 면허 사용자와 우선순위 사용자간 개별 전파환경지도와, 비면허 사용자와 우선순위 사용자간 개별 전파환경지도를 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 동일 위치에서 면허 사용자와 비면허 사용자가 서비스를 요청했을 때, 면허 사용자와 비면허 사용자간 주파수 간섭이 발생하면, 면허 사용자는 비면허 사용자에 비해 해당 위치에서 서비스를 우선적으로 이용할 수 있는 사용자이다. 그리고, 우선순위 사용자는 면허 사용자보다 서비스를 더 우선적으로 이용할 수 있는 사용자로 정의된다. 즉, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 사용자간의 우선순위를 고려하여 공존기준 정보가 반영된 개별 전파환경지도를 생성할 수 있다.
또한, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 동일한 우선순위를 가진 사용자간의 개별 전파환경지도를 더 생성할 수 있다. 즉, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 복수의 동종 면허 사용자간, 동종 비면허 사용자간, 동종 우선순위 사용자간의 개별 전파환경지도를 각각 생성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 동종 면허 사용자의 중심 주파수가 상이한 경우 중심 주파수에 따른 개별 전파환경지도를 생성할 수 있다. 또는, 제2 전파환경지도 생성부(40)는 시구간별 개별 전파환경지도를 적어도 하나 생성할 수도 있다.
관리부(60)는 생성된 적어도 하나의 개별 전파환경지도를 이용하여 QoS(Quality of Service) 레벨을 산출할 수 있다. 관리부(60)는 지역별 네트워크의 서비스 위치별, 주파수 채널 이용 방식 현황, 서비스 카테고리, 서비스 밀집도, 전송 가능 커버리지, 전파이용환경, 가용 채널 및 데이터 용량 정보 등을 기초로 QoS 레벨을 산출할 수 있다. 예를 들어, 관리부(60)는 주파수 채널 이용방식인 standalone, in-band, guard-band 등의 방식에 따라 QoS 레벨을 산출하거나, 전송가능한 속도에 따라 QoS 레벨을 산출하거나, 도심, 교외 등과 같이 서비스 밀집도에 따라 QoS 레벨을 산출하거나, 전송 가능 커버리지의 크기에 따라 QoS 레벨을 산출하거나, macro, micro, pico, hot spot 등과 같은 전파이용 환경에 따라 QoS 레벨을 산출할 수 있다. 또는, 관리부(60)는 상술한 요소들을 종합적으로 고려하여 QoS 레벨을 산출할 수 있다.
또한, 관리부(60)는 생성된 적어도 하나의 개별 전파환경지도 및 산출된 QoS 레벨을 이용하여 특정 위치에서 수신되는 사용자의 서비스 요청신호에 대응하여, 기기간, 이종 주파수간 상호 간섭이 발생하지 않는 최적화된 무선통신 파라미터를 동적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 관리부(60)는 특정 사용자로부터 사물 인터넷(Internet of Things, IoT)을 이용하기 위한 주파수 할당 요청을 수신할 수 있다. 이때, 관리부(60)는 요청된 위치에서의 사물 인터넷을 이용하기 위한 주파수 대역이 다른 주파수 대역과 간섭을 일으켜, 해당 위치에서의 QoS 레벨이 낮거나 서비스를 이용하기 불가능다고 판단할 수 있다. 이때, 관리부(60)는 사용자에게 기존의 IoT 대역이 아닌 다른 주파수 대역을 할당할 수 있다. 분류사물 인터넷의 경우 면허 주파수 대역의 일종인 이동통신망과 연동이 가능하므로, 이동 통신망 주파수 대역을 할당함으로써 상위 수준의 QoS 레벨을 보장하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 관리부(60)는 사용자의 요청에 따른 주파수 대역을 동적으로 할당할 수 있으며, 동적으로 할당된 주파수 대역에 대한 QoS 레벨에 대응되는 서비스 과금을 사용자에게 요청할 수 있다.
한편, 관리부(60)는 생성된 적어도 하나의 개별 전파환경지도를 이용하여 기 설정된 공존기준 정보를 업데이트할 수 있다. 관리부(60)는 국가 DB에서 전달된 국가별 전파규칙을 이용하여 간섭기준에 대한 최초의 공존기준 정보를 설정할 수 있다. 지도 업데이트부(50)는 생성된 적어도 하나의 개별 전파환경지도를 이용하여 국가 표준 전파지도를 업데이트 할 수 있으며, 관리부(60)는 업데이트된 국가 표준 전파지도를 기초로 소정 주기 간격으로 공준기준 정보를 업데이트할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법의 일 예가 도시된다.
먼저, 주파수 스펙트럼을 측정하는 센싱노드로부터 특정 지역에 대한 로컬 센싱정보를 수집할 수 있다(110). 센싱노드(10)는 특정 위치에서의 주파수 스펙트럼을 수집하여, 서비스 용도별로 구분된 각각의 주파수 대역의 수신 신호(전력)의 레벨에 대한 로컬 센싱정보를 생성할 수 있다. 즉, 로컬 센싱정보는 서비스 용도별 중심 주파수의 수신신호강도값(RSSI)을 포함할 수 있다.
다음으로, 수집된 로컬 센싱정보를 이용하여 수신전계강도값(RSSI)이 표시되는 지역별 전파환경지도(REM)을 생성할 수 있다(120). 이를 위해, 제1 전파환경지도 생성부(30)는 면허/비면허 서비스별 수신전력값, 서비스 중심주파수별 수신전력값, 시구간별 수신전력값을 기준으로 각각에 대한 서브 전파환경지도를 생성하고, 이를 통합하여 지역별 전파환경지도를 생성할 수 있다. 지역별 전파환경지도는 각 기준에 따라 생성된 커버리지가 구분되어 표시될 수 있다.
계속하여, 지역별 전파환경지도로부터 간섭량 기반의 개별 전파지도를 적어도 하나 생성할 수 있다(130). 제2 전파환경지도 생성부(40)는 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 지역별 전파환경지도에 표시된 복수의 서로 다른 커버리지의 일부 또는 전부를 확장, 축소, 이동, 삭제 등의 방법을 이용하여 이종 무선망 간 간섭 없이 이용할 수 있는 커버리지가 독립적으로 표시된 개별 전파환경지도를 생성할 수 있다.
생성된 적어도 하나의 개별 전파지도를 이용하여 국가 표준 전파지도를 업데이트할 수 있다(140). 국가 표준 전파지도는 국가 데이터베이스로부터 수신할 수 있다. 국가 데이터베이스는 해당 국가의 전파규칙에 대한 정보가 저장된 곳일 수 있다. 지도 업데이트부(50)는 이론적 모델을 기반으로 생성된 국가 표준 전파지도를 실제 측정된 센싱정보가 반영된 전파환경지도로 업데이트할 수 있다. 한편, 관리부(60)는 업데이트된 국가 표준 전파지도를 이용하여 기 설정된 공존기준 정보를 재설정할 수 있다.
또한, 생성된 적어도 하나의 개별 전파환경지도를 이용하여 QoS 레벨을 산출하고, QoS 레벨에 대응되는 과금정보를 산출할 수 있다(150). 관리부(60)는 사용자별 우선순위, 중심주파수, 커버리지 영역의 크기, 최대 전송가능 속도 등을 고려하여 특정 지역에서 특정 서비스에 대한 QoS 레벨을 결정할 수 있다.
이후, 특정 위치에서 수신되는 사용자의 서비스 요청신호를 수신하면, 생성된 적어도 하나의 개별 전파환경지도를 이용하여 사용자가 해당 서비스를 이용하기 위한 최적의 주파수를 동적으로 할당할 수 있다(160). 그리고, 관리부(60)는 동적으로 할당된 주파수 대역에 대한 QoS 레벨을 검색하여 사용자 단말기로 할당된 주파수를 이용하기 위해 필요한 과금정보를 전송할 수 있다. 사용자는 본 실시예에 따른 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법이 구현된 서버로부터 과금정보를 수신하고, 필요 금액을 결제하면 관리서버로부터 해당 서비스를 사용할 수 있는 권한을 제공받을 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 센싱노드
20: 수집부
30: 제1 전파환경지도 생성부
40: 제2 전파환경지도 생성부
50: 지도 업데이트부
60: 관리부

Claims (10)

  1. 주파수 스펙트럼을 측정하는 센싱노드로부터 특정 지역에 대한 로컬 센싱정보를 수집하는 단계;
    상기 로컬 센싱정보에 포함된 수신신호강도값(RSSI)이 표시되는 지역별 전파환경지도를 생성하는 단계;
    상기 특정 지역에 대한 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 상기 지역별 전파환경지도로부터 간섭량 기반의 개별 전파환경지도를 적어도 하나 생성하는 단계;
    생성된 적어도 하나의 상기 개별 전파환경지도를 이용하여 특정 위치에서 수신되는 사용자의 서비스 요청신호에 대응되는 주파수를 동적으로 할당하는 단계; 및
    동적으로 할당된 주파수에 대한 QoS 레벨을 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 지역별 전파환경지도를 생성하는 것은,
    수집된 복수의 상기 수신신호강도값을 소정 기준에 따라 분류하여 그룹화하고, 그룹별 로컬 센싱정보를 기초로 상기 수신신호강도값의 커버리지가 표시된 적어도 하나의 서브 전파환경지도를 생성하며, 상기 적어도 하나의 서브 전파환경지도를 이용하여 서로 다른 커버리지가 구분되어 표시되도록 상기 지역별 전파환경지도를 생성하는 것을 특징으로 하는, 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수신신호강도값을 소정 기준에 따라 분류하여 그룹화하는 것은,
    상기 수신신호강도값을 중심 주파수별로 분류하거나, 면허대역 서비스 또는 비면허대역 서비스별로 분류하거나, 시구간 별로 분류하는 것을 특징으로 하는, 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 간섭량 기반의 개별 전파환경지도를 적어도 하나 생성하는 것은,
    상기 지역별 전파환경지도에 표시된 서로 다른 복수의 커버리지 중 제1 커버리지와 제2 커버리지의 영역의 일부가 상호 중복되는 경우, 중복된 영역이 나타나지 않도록 상기 제1 커버리지 또는 상기 제2 커버리지 중 적어도 하나의 커버리지를 재배치하여 상기 개별 전파환경지도를 생성하는 것을 특징으로 하는, 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    중복된 영역이 나타나지 않도록 상기 제1 커버리지 또는 상기 제2 커버리지 중 적어도 하나의 커버리지를 재배치하는 것은,
    상기 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 재배치할 커버리지를 선택하고, 선택된 커버리지의 영역의 일부 또는 전부를 확대, 축소, 이동 및 삭제 중 적어도 하나의 방법으로 상기 선택된 커버리지를 재배치하는 것을 특징으로 하는, 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    생성된 적어도 하나의 상기 개별 전파환경지도를 이용하여 국가 표준 전파지도를 업데이트하는 단계; 및
    업데이트된 국가 표준 전파지도를 기초로 상기 기 설정된 공준기준 정보를 재설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 기 설정된 공존기준 정보는 국가 데이터베이스로부터 수신된 국가 전파규칙 및 채널 이용 정보를 기초로 설정되는, 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주파수를 동적으로 할당하는 것은,
    상기 개별 전파환경지도를 참조하여, 상기 특정 위치에서의 기기간, 이종 주파수간 상호 간섭이 발생하지 않는 주파수를 결정하는 것을 특징으로 하며,
    상기 특정 위치에서 사용자가 요청한 서비스를 이용하기 위한 기존의 주파수 대역이 다른 주파수 대역과 간섭이 발생하는 것으로 확인되는 경우, 상기 기존의 주파수 대역과 연동 가능한 다른 주파수 대역을 할당하는 것을 특징으로 하는, 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 방법.
  8. 주파수 스펙트럼을 측정하여 특정 지역에 대한 로컬 센싱정보를 생성하는 센싱노드;
    상기 센싱노드로부터 로컬 센싱정보를 수집하는 수집부;
    상기 로컬 센싱정보에 포함된 수신신호강도값(RSSI)이 표시되는 지역별 전파환경지도를 생성하는 제1 전파환경지도 생성부;
    상기 특정 지역에 대한 기 설정된 공존기준 정보를 이용하여 상기 지역별 전파환경지도로부터 간섭량 기반의 개별 전파환경지도를 적어도 하나 생성하는 제2 전파환경지도 생성부; 및
    생성된 적어도 하나의 상기 개별 전파환경지도를 이용하여 특정 위치에서 수신되는 사용자의 서비스 요청신호에 대응되는 주파수를 동적으로 할당하고, 동적으로 할당된 주파수에 대한 QoS 레벨을 결정하는 관리부를 포함하되,
    상기 제1 전파환경지도 생성부는,
    수집된 복수의 상기 수신신호강도값을 소정 기준에 따라 분류하여 그룹화하고, 그룹별 로컬 센싱정보를 기초로 상기 수신신호강도값의 커버리지가 표시된 적어도 하나의 서브 전파환경지도를 생성하며, 상기 적어도 하나의 서브 전파환경지도를 이용하여 서로 다른 커버리지가 구분되어 표시되도록 상기 지역별 전파환경지도를 생성하는, 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 전파환경지도 생성부는,
    상기 지역별 전파환경지도에 표시된 서로 다른 복수의 커버리지 중 제1 커버리지와 제2 커버리지의 영역의 일부가 상호 중복되는 경우, 중복된 영역이 나타나지 않도록 상기 제1 커버리지 또는 상기 제2 커버리지 중 적어도 하나의 커버리지를 재배치하여 상기 개별 전파환경지도를 생성하는, 전파환경지도 기반의 주파수 동적 할당 시스템.
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