KR102057949B1 - 무선 통신 시스템에서 데이터 통신 수행 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 기지국이 상기 기지국과 통신을 수행하는 제1단말이 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 위치에 존재하는 경우, 상기 비인가 대역의 채널을 사용할지 여부를 결정하고, 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 경우, 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 시간 정보가 포함된 제1메시지를 상기 비인가 대역의 채널을 통해 데이터 통신을 수행하는 제2단말로 송신하고, 상기 제2단말로부터 상기 비인가 대역의 채널이 사용 가능함을 나타내는 제2메시지가 수신되면, 상기 시간 정보에 따른 시간 동안 상기 비인가 대역의 채널을 사용하여 상기 제1단말과 데이터 통신을 수행한다.

Description

무선 통신 시스템에서 데이터 통신 수행 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING DATA COMMUNICATIONIN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터 통신 수행 방법 및 장치에 관한 것이다.
근래의 단말은 무선랜, 셀룰라(cellular) 통신 및 블루투스(bluetooth) 등과 같은 서로 다른 무선 통신 기술을 사용할 수 있는 다중 모드 단말이 대부분이다. 이러한 다중 모드 단말은 통상적으로 하나의 무선 통신 네트워크에 접속하여 서비스를 받으며, 다른 무선 통신 네트워크를 이용하고자 할 때는 기존 무선 통신 네트워크에서 새로운 무선 통신 네트워크로 핸드오버를 수행하게 된다. 따라서, 단말이 하나의 무선 통신 네트워크에서 다른 무선 통신 네트워크로 이동할 때 서비스의 연속성을 위한 네트워크 구조 및 제반 기술들이 필요하며, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 특별히 3GPP 무선 통신 네트워크와 무선랜 네크워크 간의 이동에 필요한 구조 및 제반 기술을 무선랜 연동(interworking WLAN(Wireless LAN))이라고 부른다. 이와 같은 다중 무선 통신 기술은 한 번에 하나의 통신 기술만 사용하는 데서 나아가, 동시에 여러 무선 통신 기술을 사용하여 단위 시간당 전송률을 높이거나 신뢰도(reliability)를 향상시키는 방향으로 진화하고 있다.
한편, 무선 통신에서 스펙트럼 대역은 매우 희소한 자원이다. 인가 대역(Licensed band)은 특정 사업자에게 특정한 무선 서비스를 제공할 수 있는 배타적인 면허를 준 주파수 대역을 나타낸다. 반면, 비인가 대역(Unlicensed band 또는 License-exempt band)은 특정 사업자에게 할당되기 보다는 미리 정의된 요구 사항을 만족하는 모든 개체가 사용할 수 있도록 개방된 주파수 대역을 나타낸다. 상기 인가 대역에서는 오로지 허가 받은 사업자만이 무선 서비스를 제공할 수 있기 때문에, 타 사업자의 무선 서비스에 따른 간섭(interference)을 받는 것이 원천적으로 예방될 수 있다. 반면, 상기 비인가 대역은 어느 사업자 혹은 개인이라도 개방적으로 사용할 수 있는 주파수 대역이므로 간섭 제어(interference control)가 매우 중요한 요소가 된다.
상기 비인가 대역에서 사용되는 대표적인 무선 통신 기술인 Wi-Fi(Wireless Fidelity)를 사용하는 무선랜은 CSMA/CA(Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance)를 기반으로 동작한다. 구체적으로, 상기 무선랜은 단말이 전송을 시작하고자 할 때는 먼저 물리 계층의 CCA(Clear channel assessment) 인터페이스에서 무선 채널이 유휴(idle) 상태인지 여부를 판단하는 캐리어 감지(carrier sense) 동작을 수행한다. 상기 무선랜은 미리 정해진 특정 시간(일 예로, DIFS(Distributed Inter Frame Space)) 동안 상기 무선 채널이 유휴 상태인 것으로 판단되면 전송을 시작할 수 있다. 그러나 상기 무선랜은 상기 미리 정해진 특정 시간 동안 상기 무선 채널이 유휴 상태가 아닌 경우에는 상기 무선 채널에서 진행 중인 전송이 끝날 때까지 대기하여야 한다.
한편, 상기 물리 계층의 CCA 인터페이스에서 수행되는 캐리어 감지 동작 외에 MAC 계층에서도 가상의 캐리어 감지 동작(Virtual Carrier Sensing)이 수행된다. Wi-Fi 프레임의 MAC 헤더의 기간(Duration) 필드에는 해당 프레임과 뒤따르는 일련의 프레임의 전송 소요 시간에 대한 정보가 포함되어 있다. 따라서, 해당 프레임을 수신한 단말은 상기 기간 필드에 포함된 시간 정보에 따른 시간 동안 CCA 인터페이스에서 수행된 캐리어 감지 동작의 결과와 상관없이 무선 채널이 사용 중(busy)인 상태로 판단한다. 이를 통해 Wi-Fi 프레임과 이에 뒤따르는 일련의 프레임은 안전하게 전송될 수 있다. 무선 랜에서 데이터 프레임을 전송하는 일반적인 방법은 국내 공개특허공보 10-2012-0081209(2012.07. 18 공개)를 참조할 수 있다.
비인가 대역은 특정 사업자에게 할당되지 않고 미리 정의된 요구사항을 만족하는 모든 개체가 사용할 수 있도록 개방된 주파수 대역이다. 따라서 상기 비인가 대역을 사용하는 통신 기술은 타 서비스로부터의 간섭 제어(interference control)를 고려한 프로토콜 설계가 필수적이다. 만약, 애초에 비인가 대역에서 사용될 것을 가정하지 않고 설계된 셀룰러 통신 등과 같은 통신 기술들을 비인가 대역에서 사용하게 될 경우에는 그 전송이 기존 무선랜 시스템의 전송과 간섭 등의 악영향을 주고 받게 된다.
따라서 본 발명은 일반적인 무선 통신 시스템에서 타 서비스로부터의 간섭 영향 없이 비인가 대역을 사용하여 데이터 통신을 수행할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제안한다.
그리고 본 발명은 셀룰러 통신과 같은 특정 통신 기술을 비인가 대역에서 사용할 수 있도록 할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한 본 발명은 주파수 사용에 따른 비용을 절감하고 특정 통신 기술에 따른 데이터 전송량을 증가시킬 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명에서 제안하는 방법은; 무선 통신 시스템에서 기지국이 데이터 통신을 수행하는 방법에 있어서, 상기 기지국과 통신을 수행하는 제1단말이 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 위치에 존재하는 경우, 상기 비인가 대역의 채널을 사용할지 여부를 결정하는 과정과, 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 경우, 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 시간 정보가 포함된 제1메시지를 상기 비인가 대역의 채널을 통해 데이터 통신을 수행하는 제2단말로 송신하는 과정과, 상기 제2단말로부터 상기 비인가 대역의 채널이 사용 가능함을 나타내는 제2메시지가 수신되면, 상기 시간 정보에 따른 시간 동안 상기 비인가 대역의 채널을 사용하여 상기 제1단말과 데이터 통신을 수행하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 다른 방법은; 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터 통신을 수행하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 비인가 대역의 채널을 사용할 시간 정보가 포함된 제1메시지를 수신하는 과정과, 상기 시간 정보를 기반으로 타이머를 설정하는 과정과, 상기 기지국으로 비인가 대역의 채널이 사용 가능함을 나타내는 제2메시지를 송신하는 과정과, 상기 설정된 타이머에 따른 시간 동안 상기 비인가 대역의 채널에 대한 채널 경쟁을 중지하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 장치는; 무선 통신 시스템에서 기지국에 있어서, 상기 기지국과 통신을 수행하는 제1단말이 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 위치에 존재하는 경우, 상기 비인가 대역의 채널을 사용할지 여부를 결정하는 제어부와, 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 경우, 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 시간 정보가 포함된 제1메시지를 상기 비인가 대역의 채널을 통해 데이터 통신을 수행하는 제2단말로 송신하고, 상기 제2단말로부터 상기 비인가 대역의 채널이 사용 가능함을 나타내는 제2메시지가 수신되면, 상기 시간 정보에 따른 시간 동안 상기 비인가 대역의 채널을 사용하여 상기 제1단말과 데이터 통신을 수행하는 무선부를 포함한다.
본 발명에서 제안하는 다른 장치는; 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서, 기지국으로부터 비인가 대역의 채널을 사용할 시간 정보가 포함된 제1메시지를 수신하는 무선부와, 상기 시간 정보를 기반으로 타이머를 설정하고, 상기 기지국으로 비인가 대역의 채널이 사용 가능함을 나타내는 제2메시지를 송신하도록 상기 무선부를 제어하고, 상기 설정된 타이머에 따른 시간 동안 상기 비인가 대역의 채널에 대한 채널 경쟁을 중지하는 제어부를 포함한다.
본 발명에서는 비인가 대역의 채널을 예약하여 셀룰러 통신과 같은 특정 통신 기술을 비인가 대역에서 사용할 수 있도록 함으로써 주파수 사용에 따른 비용을 지불하지 않고도 상기 특정 통신 기술의 데이터 전송량을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 특정 통신 기술을 비인가 대역에서 송신함에 있어 기존 비인가 대역의 사용을 전제로 설계된 무선랜 시스템에 상응하는 안전성을 보장할 수 있다.
본 발명에 따른 셀룰러 무선 액세스 네트워크 단에서의 무선랜 시스템과의 통합 전송 방법은 기존 코어 네트워크 단에서의 통합 전송 방법에 비교할 때, 3계층(Layer 3) 이상의 프로토콜에 무관하게 동작하므로 이에 대한 프로토콜 오버헤드를 갖지 않는 효과가 있다. 예를 들어, 기존 3GPP에 반영되어 있는 셀룰러 무선 통신 방법과 무선랜의 연동 방법은 3계층에서 모바일 IP와 같은 3계층 이동성 지원 프로토콜을 필요로 하나, 무선 액세스 네트워크 단에서 통합 전송하는 경우에는 이러한 고려가 필요치 않다.
또한, 본 발명에 따른 셀룰러 무선 액세스 네트워크 단에서의 무선랜 시스템과의 통합 전송 방법은 기존 방법과 비교할 때 더욱 유연하고 세부적인 트래픽 조절을 통해 스펙트럼을 더욱 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 기존 코어 네트워크 단에서의 통합 전송 방법은 IP 플로우 단위로 액세스 네트워크를 선택할 수 있지만 본 발명에 따르면 패킷 단위로 액세스 네트워크를 선택할 수 있으며, 각 액세스 네트워크의 채널 상황이나 트래픽 로드 등을 고려한 액세스 네트워크 선택이 용이해진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 보인 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말의 내부 계층 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 Wi-Fi 통신과 LTE 통신을 사용하는 기지국과 단말에서의 공통 계층의 위치를 예시적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 데이터를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말이 비인가 대역의 채널을 사용하여 인가 대역에서 수행되던 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 신호 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말이 비인가 대역의 채널을 예약하여 비인가 대역의 데이터 통신을 위해 사용하는 과정을 나타낸 신호 흐름도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말이 비인가 대역의 채널과 인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 신호 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 비인가 대역의 채널을 사용하여 인가 대역에서 수행되던 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 비인가 대역의 단말이 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 비인가 대역의 채널을 예약하여 비인가 대역의 데이터 통신을 위해 사용하는 과정을 나타낸 순서도,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 비인가 대역의 단말이 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 비인가 대역의 채널과 인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 비인가 대역의 채널과 인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 무선 통신 시스템은 기지국(Base Station)(101)과 단말(User Equipment)(102)을 포함한다.
상기 BS(101) 및 상기 BS(101)와 통신을 수행하는 UE(102)는 각각 다수의 무선 인터페이스를 포함한다. 상기 다수의 무선 인터페이스는 비인가 대역을 사용하여 통신을 수행하기 위한 비인가 대역 통신 인터페이스와 인가 대역을 사용하여 통신을 수행하기 위한 인가 대역 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 비인가 대역 통신 인터페이스는 통상 비인가 대역의 규제에 따라 상기 인가 대역 통신 인터페이스에 비해 작은 송신 출력으로 신호를 송신한다. 따라서 비인가 대역 신호의 송신 범위(103)는 인가 대역 신호의 송신 범위(104)에 비해 작다.
한편, 도 1에서는 설명의 편의를 위해 상기 비인가 대역 신호의 송신 범위(103)가 상기 인가 대역 신호의 송신 범위(104)에 포함되는 것을 보이고 있으나, 상기 비인가 대역 신호의 송신 범위(103)와 상기 인가 대역 신호의 송신 범위(104)는 부분적으로 중첩될 수 있다. 또한, 경우에 따라 상기 인가 대역 신호의 송신 범위(104)는 상기 비인가 대역 신호의 송신 범위(103)에 포함될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에서 제시하는 방법은 상기 단말(102)이 상기 비인가 대역 신호의 송신 범위(103)와 상기 인가 대역 신호의 송신 범위(104)가 중첩되는 영역(overlapping region)에 위치하는 경우 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말의 내부 계층 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 기지국(101)과 단말(102)은 비인가 대역 엔티티(entity)(202)와 하나 이상의 다른 통신 기술을 사용하는 인가 대역 엔티티(203)(204), 그리고 상기 비인가 대역 엔티티(202)와 상기 인가 대역 엔티티(203)(204)를 통합 관리하는 공통 계층(Common Layer)(201)을 포함한다. 상기 공통 계층(201)은 논리적 기능으로 정의되므로 독립적인 별도의 계층으로 구현되거나 기존 프로토콜 계층의 확장 기능으로서 구현될 수도 있다.
상기 기지국(101)의 상위 계층에서 공통 계층(201)으로 제공된 패킷은 상기 비인가 대역 엔티티(202)에 의해 비인가 대역의 채널이 예약된 후, 상기 공통 계층(201)의 결정에 의해 어느 통신 기술을 사용하여 상기 단말(102)로 송신될지 여부가 결정된다.
한편 상기 기지국(101)과 단말(102)은 도 2의 (a)에 나타난 바와 같이 하나의 비인가 대역 엔티티(202)와 하나의 인가 대역 엔티티(203)를 포함하거나, 도 2의 (b)에 나타난 바와 같이 하나의 비인가 대역 엔티티(202)와 둘 이상의 서로 다른 인가 대역 엔티티(203)(204)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에서 설명하는 비인가 대역은 Wi-Fi 통신이 수행되는 주파수 대역을 나타낼 수 있으며, 인가 대역은 LTE(Long Term Evolution) 통신 등과 같은 셀룰러 통신이 수행되는 주파수 대역을 나타낼 수 있다. 상기 비인가 대역이 Wi-Fi 통신이 수행되는 주파수 대역을 나타내고, 상기 인가 대역이 LTE 통신이 수행되는 주파수 대역을 나타낼 경우, 공통 계층은 도 3에 나타난 바와 같이 위치할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 Wi-Fi 통신과 LTE 통신을 사용하는 기지국과 단말에서의 공통 계층의 위치를 예시적으로 도시한 도면이다.
Wi-Fi 통신을 위한 엔티티와 LTE 통신을 위한 엔티티를 통합 관리하는 공통 계층은 도 3의 (a) 내지 (d)에 나타난 바와 같이 다양하게 구현될 수 있다.
도 3의 (a)는 기존 Wi-Fi 규격에 정의되어 있는 무선랜 프로토콜 스택(MAC(Media Access Control) 계층과 물리(Physical: PHY) 계층)과 3GPP에 정의된 LTE 프로토콜 스택(PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층, RLC(Radio Link Control) 계층, MAC 계층 및 PHY 계층)의 상위에, 상기 무선랜 프로토콜 스택 및 LTE 프로토콜 스택을 통합 관리하는 공통 계층이 정의된 것을 보이고 있다.
상위 계층으로부터 기지국의 공통 계층으로 제공된 패킷은 상기 무선랜 프로토콜 스택에 의해 비인가 대역의 채널이 예약된 후, 상기 공통 계층의 결정에 따라 무선랜 프로토콜 스택 혹은 LTE 프로토콜 스택을 통해 단말로 전달된다.
도 3의 (b)는 LTE의 PDCP 계층에 공통 계층의 기능이 추가된 것을 보이고 있다. 기지국의 LTE PDCP 계층에 도달한 패킷은 무선랜 프로토콜 스택에 의해 비인가 대역의 채널이 예약된 후, 공통 계층(PDCP 계층)의 결정에 따라 무선랜 프로토콜 스택 혹은 하위 LTE 프로토콜 스택(RLC, MAC, PHY 계층)을 거쳐 단말로 전달된다.
도 3의 (c)는 LTE의 RLC 계층에 공통 계층의 기능이 추가된 것을 보이고 있다. 기지국의 LTE PDCP 계층에서 LTE RLC 계층(공통 계층)으로 전달된 패킷은 무선랜 프로토콜 스택에 의해 비인가 대역의 채널이 예약된 후, 공통 계층(RLC 계층)의 결정에 의해 무선랜 프로토콜 스택 혹은 하위 LTE 프로토콜 스택(MAC, PHY 계층)을 거쳐 단말로 전달된다.
도 3의 (d)는 LTE의 MAC 계층에 공통 계층의 기능이 추가되는 형상을 나타낸다. 기지국의 LTE PDCP와 RLC 계층을 거쳐 LTE MAC 계층(공통 계층)에 내려진 패킷은 무선랜 프로토콜 스택에 의하여 비인가 대역의 채널이 예약된 후 공통 계층 (MAC 계층)의 결정에 의해 무선랜 프로토콜 스택 혹은 하위 LTE PHY 계층을 통해 단말로 전달된다.
한편, 도 3에서는 Wi-Fi 통신 기술과 LTE 통신 기술이 기지국과 단말에서 공통 계층에 의해 통합 관리되는 것을 예시하였으나 HSPA(High Speed Packet Access) 등 다른 통신 기술에도 유사한 형태로 적용되는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 데이터를 송신하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 401 단계에서 상기 기지국의 공통 계층은 상위 계층으로부터 패킷을 수신한다. 이어 402 단계에서 비인가 대역 엔티티가 비인가 대역의 채널을 예약하고 채널 예약 정보를 상기 공통 계층으로 통지한다. 여기서 상기 비인가 대역의 채널을 예약할 때 본 발명의 실시 예에서 제안하는 채널 예약 방법이 사용될 수 있다.
상기 채널 예약 방법은 크게 3가지로 구분될 수 있다. 상기 3가지 채널 예약 방법 중 첫 번째 채널 예약 방법은 RTS(Request To Send) 및 CTS(Clear To Send) 제어 프레임을 사용하여 비인가 대역의 채널을 예약하는 방법이다. 상기 RTS 및 CTS 제어 프레임에 포함된 MAC 헤더의 기간(Duration) 필드에는 해당 프레임과 이를 뒤따르는 일련의 프레임의 전송 소요 시간에 대한 정보가 포함된다.
상기 RTS 및 CTS 제어 프레임을 수신한 비인가 대역을 사용하는 단말은 기간 필드에 포함된 시간 동안 비인가 대역(Wi-Fi) PHY 계층의 CCA(Clear channel assessment) 인터페이스의 캐리어 감지(Carrier Sensing) 결과와 상관없이 해당 채널이 사용 중(busy)인 것으로 판단한다. 따라서 기지국과 단말은 RTS 및 CTS 제어 프레임의 기간 필드에 포함된 전송 소요 시간에 대응되는 시간 동안 해당 비인가 대역의 채널을 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 다른 단말이 사용하지 않도록 안전하게 예약할 수 있다.
상기 3가지 채널 예약 방법 중 두 번째 채널 예약 방법은 기지국이 CTS 제어 프레임의 수신 주소를 상기 기지국 자신의 주소로 설정하여 브로드캐스팅하는 특수한 형태의 CTS 제어 프레임인'CTS-to-self 프레임'을 이용하는 방법이다. 이와 같은 방법은 상기 첫 번째 방법과 마찬가지로, CTS-to-self 프레임의 기간 필드에 포함된 시간 정보에 대응되는 시간 동안 해당 비인가 대역의 채널을 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 다른 단말이 사용하지 않도록 안전하게 예약할 수 있다.
상기 3가지 채널 예약 방법 중 세 번째 채널 예약 방법은 기지국이 비인가 대역 프레임의 페이로드(payload)를 제외한 PHY 계층의 프리앰블(preamble)과 PLCP (Physical Layer Convergence Protocol) 헤더 부분만을 브로드캐스팅하는 방법이다. 상기 PLCP 헤더를 수신한 단말은 상기 PLCP 헤더에 포함된 레이트(rate) 필드(상기 기지국의 전송 레이트를 나타냄)와 길이(length) 필드(하나의 데이터(MAC PDU)를 송신하는데 필요한 시간을 나타냄)를 기반으로, 상기 단말이 해당 레이트를 지원하는 성능(capability)을 가지고 있는지 여부와 상관없이 프레임이 수신되는 지속 시간을 유추할 수 있다. 상기 단말은 상기 지속 시간 동안에는 비인가 대역 PHY 계층의 CCA 인터페이스의 캐리어 감지 결과와 상관없이 해당 채널이 사용 중인 것으로 판단한다. 따라서 기지국은 전송 지속 시간에 대한 정보가 포함된 PLCP 헤더를 브로드캐스팅함으로써 해당 비인가 대역의 채널을 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 다른 단말이 사용하지 않도록 안전하게 예약할 수 있다.
이하 본 발명의 실시 예에서는 편의상 상기 3가지 채널 예약 방법 중 첫 번째 방법을 기준으로 설명하고, 다른 방법을 사용한 예약 방법은 생략하도록 한다.
한편, 상기와 같은 방법에 따라 비인가 대역의 채널이 예약되면, 403 비인가 대역 인터페이스는 채널 예약 정보(비인가 대역의 채널 번호 혹은 주파수, 대역폭 정보 및 예약 기간 등)를 공통 계층에 통지한다. 그러면 404 단계에서 상기 공통 계층은 채널 예약 정보를 기반으로 패킷을 송신하기 위해 사용할 라디오 액세스를 결정한다. 이때 상기 공통 계층은 각 라디오 액세스의 상태나 트래픽 로드 등 여러 가지 조건을 고려하여 상기 공통 계층에 수신된 패킷을 어떤 통신 기술을 사용하여 비인가 대역을 통해 송신할 지를 결정하고, 상기 결정된 라디오 액세스에 대응되는 인터페이스를 통해 패킷이 송신될 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말이 비인가 대역의 채널을 사용하여 인가 대역에서 수행되던 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 신호 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 기지국(550)은 공통 계층(552), 인가 대역의 통신을 위한 제1통신 엔티티(554) 및 비인가 대역의 통신을 위한 제2통신 엔티티(556)를 포함한다. 그리고 상기 기지국(550)과 통신을 수행하는 제1통신 단말(580)은 인가 대역 통신을 위한 통신 엔티티를 포함하며, 상기 기지국(550)과 제1통신 단말(580) 주변에는 비인가 대역을 사용하는 제2통신 단말들(560)(570)이 존재한다.
이와 같은 통신 환경에서 상기 제1통신 단말(580)은 500 단계에서, 상기 기지국(550)으로의 초기 접속을 위해 상기 제1통신 단말(580)이 사용하는 대역 정보(라디오 정보) 및 사용자 선호(User preference) 정보 등이 포함된 접속 요청(ATTACH REQUEST) 메시지를 상기 기지국으로 송신한다.
그러면 상기 기지국(550)은 502 단계에서 상기 제1통신 단말(580)이 특정 무선 인터페이스를 기반으로 통신을 수행할 수 있도록 연결 재구성(Connection Reconfiguration) 메시지를 상기 제1통신 단말(580)로 송신함으로써 상기 제1통신 단말(580)과의 연결을 구성한다. 상기 연결 재구성 메시지는 LTE 통신의 경우 RRC 연결 재구성 메시지의 확장(extension)을 통해 구현되는 것도 가능하다.
이어 상기 기지국(550)의 공통 계층(552)에 패킷이 수신되면, 상기 공통 계층(552)은 504 단계에서 상기 제2통신 엔티티(556)에 비인가 대역의 채널에 대한 예약을 요청한다. 이때, 상기 공통 계층(552)은 예약하고자 하는 비인가 대역의 채널 번호와 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 기간을 나타내는 예약 기간 등을 상기 제2통신 엔티티(556)로 함께 전달한다.
그러면 상기 제2통신 엔티티(556)는 506 단계에서 비인가 대역에 대한 채널 경쟁을 수행한다. 일 예로, 상기 비인가 대역이 Wi-Fi 대역인 경우 상기 제2통신 엔티티(556)는 IEEE 802.11 규격에 따른 CSMA/CA(Carrier sense multiple access with collision avoidance) 방식의 채널 경쟁을 수행할 수 있다.
상기와 같은 채널 경쟁을 통해 비인가 대역의 채널이 성공적으로 점유되면, 상기 제2통신 엔티티(556)는 508 단계에서 인근의 제2통신 단말(560)로 RTS 제어 프레임을 송신한다. 여기서 상기 RTS 제어 프레임의 MAC 헤더의 기간 필드에는 상기 공통 계층(552)에서 요청한 예약 기간에 대한 정보가 포함된다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1통신 단말(580)이 비인가 대역의 통신을 위한 엔티티를 포함하고 있지 않은 것을 가정하여 상기 RTS 제어 프레임을 상기 제2통신 단말(560)에게 송신하였으나, 상기 제1통신 단말(580)이 상기 비인가 대역의 통신을 위한 엔티티를 포함하고 있는 경우에는 상기 RTS 제어 프레임을 상기 제1통신 단말(580)로 송신하는 것도 가능할 것이다.
상기 RTS 제어 프레임을 수신한 상기 제2통신 단말(560)은 510 단계에서 상기 RTS 제어 프레임의 MAC 헤더의 기간 필드에 포함된 예약 기간에 따라 타이머를 설정한다. 여기서 상기 타이머는 NAV(Network Allocation Vector) 타이머가 될 수 있으며, 상기 NAV 타이머가 구동되는 동안 상기 제2통신 단말(560)은 비인가 채널이 사용 중인 것으로 판단하여 채널 경쟁에 참여하지 않게 된다.
상기 제2통신 단말(560)은 512 단계에서 상기 RTS 제어 프레임에 대한 응답으로서 CTS 제어 프레임을 상기 기지국(550)으로 송신한다. 이때 상기 제2통신 단말(560)은 514 단계에 나타난 바와 같이 상기 CTS 제어 프레임을 주변의 다른 제2통신 단말(570)에게도 송신할 수 있다. 상기 CTS 제어 프레임은 상기 RTS 제어 프레임과 마찬가지로 상기 예약 기간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 제2통신 단말(570)은 516 단계에서 상기 CTS 제어 프레임의 MAC 헤더의 기간 필드에 포함된 예약 기간에 따라 타이머를 설정한다. 상기 제2통신 단말(570)은 상기 타이머를 상기 NAV 타이머로서 구동하여 타이머가 구동되는 기간 동안 비인가 대역에 대한 채널 경쟁에 참여하지 않는다.
한편, 상기 기지국(550)의 제2통신 엔티티(556)는 상기 CTS 제어 프레임이 수신되면, 비인가 대역의 채널이 성공적으로 예약된 것으로 판단한다. 그리고 상기 제2통신 엔티티(556)는 518 단계에서 상기 공통 계층(552)으로 채널 예약 응답 메시지를 송신한다. 상기 채널 예약 응답 메시지에는 채널 정보(비인가 대역 채널 번호 혹은 주파수 및 대역폭 정보 등) 및 예약 기간에 대한 정보 등이 포함될 수 있다.
상기 공통 계층(552)은 무선 환경 상태, 트래픽 로드 등을 고려하여 단말과의 통신을 위해 사용할 통신 기술을 결정한다. 만약, 상기 공통 계층(552)이 인가 대역에서 수행하던 통신 기술을 사용할 것을 결정한 경우, 상기 공통 계층(552)은 520 단계에서 데이터를 송신할 것을 상기 제1통신 엔티티(554)에 지시한다.
그러면 상기 제1통신 엔티티(554)는 552 단계에서 비인가 대역 채널의 예약 기간이 만료될 때까지, 비인가 대역의 채널을 사용하여 인가 대역에서 수행되던 통신 기술에 따라 데이터 통신을 수행한다. 예를 들어 인가 대역에서 수행되던 통신이 LTE 통신인 경우, 비인가 대역의 통신인 Wi-Fi 통신을 위한 자원을 사용하여 상기 LTE 통신에 따른 데이터 송수신이 수행될 수 있다. 상기 LTE 통신에 따른 데이터 송수신 방법은 LTE 통신의 규격을 따를 수 있으므로 본 발명의 실시 예에서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
한편, 상기 제2통신 단말들(560)(570)은 524 단계 및 526 단계에서 타이머가 만료되면, 다시 비인가 대역의 채널에 대한 채널 경쟁을 수행함으로써 데이터 통신을 수행한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말이 비인가 대역의 채널을 예약하여 비인가 대역의 데이터 통신을 위해 사용하는 과정을 나타낸 신호 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 기지국(650)은 공통 계층(652), 인가 대역의 통신을 위한 제1통신 엔티티(654) 및 비인가 대역의 통신을 위한 제2통신 엔티티(656)를 포함한다. 그리고 상기 기지국(650)과 통신을 수행하는 제2통신 단말(660)은 비인가 대역 통신을 위한 통신 인터페이스를 포함한다. 상기 제2통신 단말(660)은 또 다른 통신 인터페이스를 포함할 수 있으나, 본 실시 예에서는 생략하기로 한다. 상기 기지국(650)과 제2통신 단말(660) 주변에는 비인가 대역을 사용하는 또 다른 제2통신 단말(670)이 존재한다.
이와 같은 통신 환경에서 상기 제2통신 단말(660)은 600 단계에서, 상기 기지국(650)으로의 초기 접속을 위해 상기 제2통신 단말(660)이 사용하는 대역 정보(라디오 정보) 및 사용자 선호 정보 등이 포함된 접속 요청(ATTACH REQUEST) 메시지를 상기 기지국으로 송신한다.
그러면 상기 기지국(650)은 602 단계에서 상기 제2통신 단말(660)이 특정 무선 인터페이스를 기반으로 통신을 수행할 수 있도록 연결 재구성(Connection Reconfiguration) 메시지를 상기 제2통신 단말(660)과 송수신한다. 상기 연결 재구성 메시지는 상기 기지국(650)과 상기 제2통신 단말(660)이 LTE 통신을 위한 인터페이스를 포함하고 있는 경우, LTE 통신의 RRC 연결 재구성 메시지의 확장을 통해 구현되는 것도 가능하다.
이어 상기 기지국(650)의 공통 계층(652)에 패킷이 수신되면, 상기 공통 계층(652)은 604 단계에서 상기 제2통신 엔티티(656)에 비인가 대역의 채널에 대한 예약을 요청한다. 이때, 상기 공통 계층(652)은 예약하고자 하는 비인가 대역의 채널 번호와 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 기간을 나타내는 예약 기간 등을 상기 제2통신 엔티티(656)로 함께 전달한다.
그러면 상기 제2통신 엔티티(656)는 606 단계에서 비인가 대역에 대한 채널 경쟁을 수행한다. 일 예로, 상기 비인가 대역이 Wi-Fi 대역인 경우 상기 제2통신 엔티티(656)는 IEEE 802.11 규격에 따른 CSMA/CA 방식의 채널 경쟁을 수행할 수 있다.
상기와 같은 채널 경쟁을 통해 비인가 대역의 채널이 성공적으로 점유되면, 상기 제2통신 엔티티(656)는 608 단계에서 상기 제2통신 단말(660)로 RTS 제어 프레임을 송신한다. 여기서 상기 RTS 제어 프레임의 MAC 헤더의 기간 필드에는 상기 공통 계층(652)에서 요청한 예약 기간에 대한 정보가 포함된다.
상기 608 단계에서부터 상기 제2통신 단말(660)이 상기 RTS 제어 프레임에 대한 응답으로서 CTS 제어 프레임을 상기 기지국(650)으로 송신하는 618 단계가 수행될 때까지의 시간 동안, 상기 기지국(650)에서는 다음과 같은 동작이 수행된다.
상기 기지국(650)의 제2통신 인터페이스(652)에서는 비인가 대역의 채널이 점유된 경우, 610 단계에서 채널 예약 응답 메시지를 상기 공통 계층(652)으로 송신한다. 상기 채널 예약 응답 메시지에는 채널 정보(비인가 대역 채널 번호 혹은 주파수 및 대역폭 정보 등) 및 예약 기간에 대한 정보 등이 포함될 수 있다.
상기 공통 계층(652)은 무선 환경 상태, 트래픽 로드 등을 고려하여 단말과의 통신을 위해 사용할 인터페이스를 결정한다. 만약, 상기 공통 계층(652)이 상기 제2통신 엔티티(656)를 결정한 경우, 상기 공통 계층(652)은 612 단계에서 데이터를 송신할 것을 상기 제2통신 엔티티(656)에 지시한다.
그러면 상기 제2통신 엔티티(656)는 614 단계에서 비인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 송신이 가능하다는 응답 메시지를 상기 공통 계층(652)으로 송신한다. 이어, 상기 제2통신 엔티티(656)는 616 단계에서 MAC 헤더 삽입 과정을 포함한 MAC 프로세싱을 수행한다. 그리고 상기 제2통신 엔티티(656)는 상기 제2통신 단말(660)로부터 상기 RTS 제어 프레임에 대한 응답으로서 CTS 제어 프레임이 수신되면, 624 단계에서 비인가 대역의 채널을 사용하여 상기 제2통신 단말(660)로 데이터를 송신하고 626 단계에서 상기 송신한 데이터에 대한 응답 신호를 수신한다. 상기 624 및 626 단계는 상기 비인가 대역 채널의 예약 기간이 만료될 때까지 수행될 수 있다.
한편, 상기 제2통신 단말(660)은 상기 기지국(650)으로 CTS 제어 프레임을 송신할 때, 620 단계에 나타난 바와 같이 주변의 제2통신 단말(670)에게도 상기 CTS 제어 프레임을 송신할 수 있다. 상기 CTS 제어 프레임은 상기 RTS 제어 프레임과 마찬가지로 상기 예약 기간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 제2통신 단말(670)은 622 단계에서 상기 CTS 제어 프레임의 MAC 헤더의 기간 필드에 포함된 예약 기간에 따라 타이머를 설정한다. 이어 상기 제2통신 단말(670)은 상기 타이머를 상기 NAV 타이머로서 구동하여 상기 타이머가 구동되는 기간 동안 비인가 대역에 대한 채널 경쟁에 참여하지 않는다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말이 비인가 대역의 채널과 인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 신호 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 기지국(750)은 공통 계층(752), 인가 대역의 통신을 위한 제1통신 엔티티(754) 및 비인가 대역의 통신을 위한 제2통신 엔티티(756)를 포함한다. 그리고 상기 기지국(750)과 통신을 수행하는 제1통신 단말(760)은 인가 대역의 통신을 위한 제1통신 엔티티(762)와 비인가 대역의 통신을 위한 제2통신 엔티티(764)를 포함한다. 상기 기지국(750)과 제1통신 단말(760)은 여러 대역의 캐리어를 사용하여 통신을 수행할 수 있는 캐리어 집성(Carrier Aggregation: CA) 기능을 갖는다. 한편, 상기 기지국(750)과 제1통신 단말(760) 주변에는 비인가 대역을 사용하는 제2통신 단말(770)이 존재한다.
이와 같은 통신 환경에서 상기 제1통신 단말(760)은 700 단계에서 상기 기지국(750)으로의 초기 접속을 위해 상기 제1통신 단말(760)이 사용하는 대역 정보(라디오 정보) 및 사용자 선호 정보 등이 포함된 접속 요청(ATTACH REQUEST) 메시지를 상기 기지국으로 송신한다. 그리고 상기 제1통신 단말(760)은 702 단계에서 인가 대역의 채널을 기본 캐리어(Primary Carrier)로서 사용하여 상기 기지국(750)과 데이터를 송수신한다.
이어 704 단계에서 상기 기지국(750)의 공통 계층(752)이 비인가 대역의 채널을 부가 캐리어(Secondary Carrier)로서 사용할 것을 결정하면, 상기 제1통신 단말(760)이 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 준비를 하도록 706 단계에서 상기 기지국(750)과 제1통신 단말(760)은 연결 재구성 메시지를 송수신한다. 여기서, 상기 연결 재구성 메시지는 LTE 통신의 경우 RRC 연결 재구성 메시지의 확장(extension)을 통해 구현되는 것도 가능하다.
상기 제1통신 단말(760)은 상기 연결 재구성 메시지를 수신하면, 상기 연결 재구성 메시지에 포함된 정보를 기반으로 상기 비인가 대역의 채널을 부가 캐리어로서 사용하기 위한 설정을 수행함과 아울러 제2통신 엔티티(764)를 활성화 시킨다.
상기 기지국(750)과 상기 제1통신 단말(760) 간의 연결 구성이 완료되면, 상기 기지국(750)의 공통 계층(752)은 708 단계에서 상기 제2통신 엔티티(756)에 비인가 대역의 채널에 대한 예약을 요청한다. 이때, 상기 공통 계층(752)은 예약하고자 하는 비인가 대역의 채널 번호와 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 기간을 나타내는 예약 기간 등을 상기 제2통신 엔티티(756)로 함께 전달한다.
그러면 상기 제2통신 엔티티(756)는 710 단계에서 비인가 대역에 대한 채널 경쟁을 수행한다. 일 예로, 상기 비인가 대역이 Wi-Fi 대역인 경우 상기 제2통신 엔티티(756)는 IEEE 802.11 규격에 따른 CSMA/CA 방식의 채널 경쟁을 수행할 수 있다.
상기와 같은 채널 경쟁을 통해 비인가 대역의 채널이 성공적으로 점유되면, 상기 제2통신 엔티티(756)는 712 단계에서 상기 제1통신 단말(760)로 RTS 제어 프레임을 송신한다. 여기서 상기 RTS 제어 프레임의 MAC 헤더의 기간 필드에는 상기 공통 계층(752)에서 요청한 예약 기간에 대한 정보가 포함된다.
한편, 상기 RTS 제어 프레임을 수신한 상기 제1통신 단말(760)은 714 단계에서 상기 RTS 제어 프레임에 대한 응답으로서 CTS 제어 프레임을 상기 기지국(750)으로 송신한다. 이때 상기 제1통신 단말(760)은 716 단계에 나타난 바와 같이 상기 CTS 제어 프레임을 주변의 제2통신 단말(770)에게도 송신할 수 있다.
상기 CTS 제어 프레임은 상기 RTS 제어 프레임과 마찬가지로 상기 예약 기간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 제2통신 단말(770)은 718 단계에서 상기 CTS 제어 프레임의 MAC 헤더의 기간 필드에 포함된 예약 기간에 따라 타이머를 설정한다. 상기 제2통신 단말(770)은 상기 타이머를 상기 NAV 타이머로서 구동하여 타이머가 구동되는 기간 동안 비인가 대역에 대한 채널 경쟁에 참여하지 않는다.
한편, 상기 기지국(750)의 제2통신 엔티티(756)는 상기 CTS 제어 프레임이 수신되면, 비인가 대역의 채널이 성공적으로 예약된 것으로 판단한다. 그리고 상기 제2통신 엔티티(756)는 720 단계에서 상기 공통 계층(752)으로 채널 예약 응답 메시지를 송신한다. 상기 채널 예약 응답 메시지에는 채널 정보(비인가 대역 채널 번호 혹은 주파수 및 대역폭 정보 등) 및 예약 기간에 대한 정보 등이 포함될 수 있다.
상기 공통 계층(752)은 비인가 대역의 채널을 부가 캐리어로서 사용하여 인가 대역에서의 통신이 수행될 수 있도록, 722 단계에서 데이터를 송신할 것을 상기 제1통신 엔티티(754)에 지시한다. 그러면 상기 제1통신 엔티티(754)는 724 단계에서 비인가 대역 채널의 예약 기간이 만료될 때까지, 인가 대역의 채널(기본 캐리어)과 비인가 대역의 채널(부가 캐리어)를 모두 사용하여 데이터 통신을 수행한다. 예를 들어 인가 대역에서의 통신이 LTE 통신인 경우, LTE 주파수 대역의 캐리어가 기본 캐리어로서 사용되고 비인가 대역인 Wi-Fi 주파수 대역의 캐리어가 부가 캐리어로서 사용됨으로써 LTE 통신에 따른 데이터 송수신이 수행될 수 있다. 한편, CA를 이용한 LTE 데이터 통신 절차는 기존의 LTE 데이터 통신의 규격을 따르는 것으로 가정하여 본 발명의 실시 예에서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말의 동작을 도 8 내지 도 13을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저, 도 5에서 제시된 실시 예의 기지국(550)과 제2통신 단말(560)(570)의 동작을 도 8 및 도 9를 참조하여 각각 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 비인가 대역의 채널을 사용하여 인가 대역에서 수행되던 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 상기 기지국은 800 단계에서 인가 대역을 통해 데이터 통신을 수행하는 단말의 위치가 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 위치인지 판단한다. 즉, 상기 기지국은 상기 단말이 인가 대역 및 비인가 대역의 채널을 모두 사용할 수 있는 위치에 있는지 여부를 판단한다.
상기 기지국은 802 단계에서 상기 단말이 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 위치에 있는 경우 804 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 모든 과정을 종료한다. 상기 기지국은 804 단계에서 상기 비인가 대역에 대한 채널 경쟁을 수행하고, 806 단계에서 상기 비인가 대역의 채널이 점유되었는지 여부를 판단한다.
상기 기지국은 상기 비인가 대역의 채널이 점유된 경우, 808 단계에서 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 예약 기간을 결정한다. 이어 상기 기지국은 810 단계에서 상기 예약 기간 정보가 포함된 메시지(일 예로, 예약 기간에 대한 정보가 포함된 RTS 제어 프레임)를 상기 비인가 대역을 사용하는 다른 단말로 송신한다.
그리고 상기 기지국은 812 단계에서 상기 다른 단말로부터 응답 메시지(일 예로, CTS 제어 프레임)가 수신되면, 상기 예약 기간 동안 비인가 대역의 채널을 사용하여 인가 대역에서 수행되던 데이터 통신을 수행한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 비인가 대역의 단말이 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 9를 참조하면, 상기 단말은 900 단계에서 비인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행한다. 이어, 상기 단말은 902 단계에서 상기 기지국으로부터 예약 기간에 대한 정보가 포함된 메시지(일 예로, RTS 제어 프레임)를 수신한다. 혹은, 상기 단말은 인접한 다른 단말로부터 상기 예약 기간에 대한 정보가 포함된 메시지(일 예로, CTS 제어 프레임)을 수신할 수도 있다.
그러면 상기 단말은 904 단계에서 상기 수신된 메시지에 포함된 예약 기간에 대한 정보를 기반으로 타이머를 설정하고, 906 단계에서 상기 타이머가 구동되는 비인가 대역의 채널에 대한 채널 경쟁을 중지한다. 그리고 상기 단말은 908 단계에서 상기 타이머가 만료되는지 판단하고, 상기 타이머가 만료된 경우 비인가 대역의 채널에 대한 경쟁을 수행한다. 이어 상기 단말은 비인가 대역의 채널이 점유되면 910 단계에서 상기 점유된 비인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행한다.
다음으로, 도 6에서 제시된 실시 예의 기지국(650)과 제2통신 단말(660)의 동작을 도 10 및 도 11을 참조하여 각각 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 비인가 대역의 채널을 예약하여 비인가 대역의 데이터 통신을 위해 사용하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, 상기 기지국은 1000 단계에서 단말과 비인가 대역에 대한 통신을 위해 연결된 경우, 1002 단계에서 비인가 대역에 대한 채널 경쟁을 수행한다. 이어, 상기 기지국은 1004 단계에서 비인가 대역의 채널이 점유되었는지 여부를 판단한다. 상기 기지국은 상기 비인가 대역의 채널이 점유된 경우, 1006 단계에서 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 예약 기간을 결정한다.
그리고 상기 기지국은 1008 단계에서 상기 예약 기간에 대한 정보가 포함된 메시지(일 예로, RTS 제어 프레임)을 상기 단말로 송신한다. 이어 상기 기지국은 상기 단말로부터 상기 송신된 메시지에 대한 응답 메시지가 수신되면, 1010 단계에서 상기 예약 기간 동안 상기 비인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 비인가 대역의 단말이 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 11을 참조하면, 상기 단말은 1100 단계에서 기지국과 비인가 대역의 통신을 위해 연결되면, 1102 단계에서 상기 기지국으로부터 비인가 대역의 채널을 사용할 예약 기간에 대한 정보가 포함된 메시지(일 예로, RTS 제어 프레임)를 수신한다.
이어 상기 단말은 1104 단계에서 상기 기지국으로 상기 수신된 메시지에 대한 응답 메시지를 송신하고, 상기 비인가 대역을 사용하는 다른 단말로 예약 기간에 대한 정보가 포함된 메시지(CTS 제어 프레임)을 송신한다. 그리고 상기 단말은 1106 단계에서 상기 예약 기간 동안 상기 비인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행한다.
다음으로, 도 7에서 제시된 실시 예의 기지국(750)과 제2통신 단말(660)의 동작을 도 12 및 도 13을 참조하여 각각 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 비인가 대역의 채널과 인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 12를 참조하면, 상기 기지국은 1200 단계에서 인가 대역의 채널을 사용하여 단말과 데이터 통신을 수행한다. 이어 상기 기지국은 1202 단계에서 상기 단말의 위치가 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 위치인지 여부를 판단한다.
상기 기지국은 1204 단계에서 상기 단말이 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 수 있는 위치에 있는 경우, 1206 단계에서 상기 비인가 대역의 채널을 부가적으로 사용할 것을 결정한다. 이어 상기 기지국은 1208 단계에서 비인가 대역에 대한 채널 경쟁을 수행한다. 상기 기지국은 1210 단계에서 상기 채널 경쟁의 결과로 비인가 대역의 채널이 점유되었는지 여부를 판단한다.
상기 기지국은 상기 비인가 대역의 채널이 점유된 경우 1212 단계로 진행하여 상기 비인가 대역의 채널을 사용할 예약 기간을 결정한다. 그리고 상기 기지국은 1214 단계에서 상기 예약 기간에 대한 정보가 포함된 메시지(일 예로, RTS 제어 프레임)을 상기 단말로 송신한다. 이어 상기 기지국은 1216 단계에서 상기 단말로부터 상기 송신된 메시지에 대한 응답 메시지가 수신되면, 상기 예약 기간 동안 상기 비인가 대역의 채널을 인가 대역의 채널과 함께 사용하여 데이터 통신을 수행한다. 이때 상기 인가 대역의 채널은 기본 캐리어로서 사용되고 상기 비인가 대역의 채널은 부가 캐리어로서 사용될 수 있다. 그리고 상기 예약 기간이 만료되면 상기 인가 대역의 채널을 통해 데이터 통신이 계속 수행될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 비인가 대역의 채널과 인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 13을 참조하면, 상기 단말은 1300 단계에서 인가 대역의 채널을 사용하여 기지국과 데이터 통신을 수행한다. 상기 단말은 1302 단계에서 상기 기지국으로부터 비인가 대역의 채널을 사용할 예약 기간에 대한 정보가 포함된 메시지(일 예로, RTS 제어 프레임)가 수신되면, 1304 단계로 진행하여 상기 수신된 메시지에 대한 응답 메시지(일 예로, CTS 제어 프레임)를 상기 기지국으로 송신한다. 이어 상기 단말은 비인가 대역을 사용하는 다른 단말로 상기 예약 기간에 대한 정보가 포함된 메시지(일 예로, CTS 제어 프레임)를 송신한다.
그리고 상기 단말은 1306 단계에서 상기 예약 기간 동안 상기 비인가 대역의 채널(부가 캐리어)을 인가 대역의 채널(기본 캐리어)과 함께 사용하여 데이터 통신을 수행한다. 상기 예약 기간이 만료되면, 상기 단말은 상기 인가 대역의 채널을 사용하여 데이터 통신을 수행한다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말의 내부 구성을 살펴보기로 한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도이다.
상기 기지국은 제어부(1400), 무선부(1402) 및 메모리(1408)를 포함한다. 상기 제어부(1400)는 상기 무선부(1402) 및 메모리(1408)를 제어하며, 상기 기지국의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시 예에서 상기 제어부(1400)는 전술한 도 5-7에 도시된 기지국의 동작을 수행한다.
상기 무선부(1402)는 단말과 무선 통신을 수행하기 위한 구성부로서 비인가 대역 통신 인터페이스(1404)와 인가 대역 통신 인터페이스(1406)를 포함한다. 상기 비인가 대역 통신 인터페이스(1404)는 비인가 대역에서 통신을 수행하기 위한 구성부로서 일 예로, Wi-Fi 기술을 이용한 통신을 수행하는 통신 엔티티를 포함할 수 있다. 그리고 상기 인가 대역 통신 인터페이스(1406)는 인가 대역에서 통신을 수행하기 위한 구성부로서 일 에로, LTE 기술을 이용한 통신을 수행하는 통신 엔티티를 포함할 수 있다. 도 14에는 상기 인가 대역 통신 인터페이스(1406)가 하나만이 도시되어 있으나, 상기 기지국이 사용 가능한 인가 대역 통신 기술에 따라 다수개의 인가 대역 통신 인터페이스가 포함될 수도 있다.
상기 메모리(1408)는 상기 기지국의 동작에 따른 다양한 정보를 저장하며, 상기 단말과의 통신에 따른 여러 데이터를 저장할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성도이다.
상기 단말은 제어부(1500), 무선부(1502) 및 메모리(1508)를 포함한다. 상기 제어부(1500)는 상기 무선부(1502) 및 메모리(1508)를 제어하며, 상기 단말의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시 예에서 상기 제어부(1500)는 전술한 도 5-7에 도시된 제1통신 단말 또는 제2통신 단말의 동작을 수행한다.
상기 무선부(1502)는 기지국과 무선 통신을 수행하기 위한 구성부로서 비인가 대역 통신 인터페이스(1504)와 인가 대역 통신 인터페이스(1506)를 포함한다. 상기 비인가 대역 통신 인터페이스(1504)는 비인가 대역에서 통신을 수행하기 위한 구성부로서 일 예로, Wi-Fi 기술을 이용한 통신을 수행하는 통신 엔티티를 포함할 수 있다. 그리고 상기 인가 대역 통신 인터페이스(1506)는 인가 대역에서 통신을 수행하기 위한 구성부로서 일 에로, LTE 기술을 이용한 통신을 수행하는 통신 엔티티를 포함할 수 있다. 도 15에는 상기 인가 대역 통신 인터페이스(1506)가 하나만이 도시되어 있으나, 상기 단말이 사용 가능한 인가 대역 통신 기술에 따라 다수개의 인가 대역 통신 인터페이스가 포함될 수도 있다.
상기 메모리(1508)는 상기 단말의 동작에 따른 다양한 정보를 저장하며, 상기 기지국과의 통신에 따른 여러 데이터를 저장할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (32)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국이 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    Wi-Fi 통신 기술에 기초하여, 비인가 대역의 채널을 예약하기 위한 시구간에 대한 정보를 포함하는 RTS(request to send) 제어 프레임을 상기 비인가 대역의 상기 채널에서 통신을 수행하는 제1 UE (user equipment)에게 송신하는 과정과,
    상기 RTS 제어 프레임에 대한 응답으로, 상기 시구간에 대한 정보를 포함하는 CTS(clear to send) 제어 프레임을 상기 제1 UE로부터 수신하는 과정과,
    셀룰러 통신 기술에 기초하여, 예약된 상기 비인가 대역의 상기 채널에서 상기 시구간 동안 제2 UE와 통신을 수행하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RTS 제어 프레임을 송신하기 전에, 상기 비인가 대역의 상기 채널을 점유하기 위한 채널 경쟁을 수행하는 과정을 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰러 통신 기술에 기초하여, 기본 채널 (primary channel)로서 셀룰러 밴드의 다른 채널에서 상기 시구간 동안 상기 제2 UE와 채널 경쟁을 수행하는 과정을 더 포함하고,
    상기 비인가 대역의 상기 채널은, 상기 시구간 동안 상기 제2 UE와의 상기 통신을 위해 보조 채널 (secondary channel)로서 이용되는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템의 주변 조건 (environment condition) 또는 트래픽 로드 (traffic load) 중 적어도 하나에 기초하여 상기 비인가 대역의 상기 채널에서 상기 시구간 동안 상기 제2 UE와 통신을 위해 이용되는 상기 셀룰러 통신 기술을 결정하는 과정;을 더 포함하는, 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 무선 통신 시스템에서 제1 UE (user equipment)가 통신을 수행하는 방법은,
    셀룰러 통신 기술에 기초하여, 기지국으로 상기 제1 UE에 의해 지원되는 비인가 대역에 대한 정보를 포함하는 제1 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 기지국으로부터, 상기 비인가 대역의 채널을 포함하는 제2 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 셀룰러 통신 기술을 이용하여, 상기 비인가 대역의 상기 채널에서 시구간 동안 상기 기지국과 통신을 수행하는 과정을 포함하고,
    상기 시구간은, 상기 기지국이, Wi-Fi 통신 기술에 기초하여 상기 비인가 대역의 상기 채널을 예약하기 위해 상기 시구간에 대한 정보를 포함하는 RTS(request to send) 제어 프레임을 제2 UE로 전송하고, 상기 제2 UE로부터 상기 시구간에 대한 정보를 포함하는 CTS(clear to send) 제어 프레임을 수신함에 의해 예약되는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 셀룰러 통신 기술에 기초하여, 기본 채널 (primary channel)로서의 셀룰러 밴드의 다른 채널에서, 상기 시구간 동안 상기 기지국과 통신을 수행하는 과정을 더 포함하고,
    상기 비인가 대역의 상기 채널은, 상기 시구간 동안 상기 기지국과 상기 통신을 위한 보조 채널 (secondary channel)로서 이용되는, 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 비인가 대역은,
    중심 주파수 정보 및 상기 비인가 대역의 대역폭 정보에 의해 지시되는, 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 RTS 제어 프레임은,
    상기 기지국에 의해, 상기 비인가 대역의 상기 채널을 이용하는 적어도 하나의 제2 UE로 송신되고,
    상기 적어도 하나의 제2 UE에 대한 통신은,
    상기 시구간 동안 인터럽트(interrupted) 되는, 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 기지국은,
    송수신기; 및
    Wi-Fi 통신 기술에 기초하여, 비인가 대역의 채널을 예약하기 위한 시구간에 대한 정보를 포함하는 RTS(request to send) 제어 프레임을 상기 비인가 대역의 상기 채널에서 통신을 수행하는 제1 UE (user equipment)에게 송신하도록 상기 송수신기를 제어하고,
    상기 RTS 제어 프레임에 대한 응답으로, 상기 시구간에 대한 정보를 포함하는 CTS(clear to send) 제어 프레임을 상기 제1 UE로부터 수신하도록 상기 송수신기를 제어하고,
    셀룰러 통신 기술에 기초하여, 예약된 상기 비인가 대역의 상기 채널에서 상기 시구간 동안 제2 UE와 통신을 수행하는 프로세서를 포함하는, 기지국.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 RTS 제어 프레임을 송신하기 전에, 상기 비인가 대역의 상기 채널을 점유하기 위한 채널 경쟁을 더 수행하는, 기지국.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 셀룰러 통신 기술에 기초하여, 기본 채널 (primary channel)로서 셀룰러 밴드의 다른 채널에서 상기 시구간 동안 상기 제2 UE와 채널 경쟁을 더 수행하고,
    상기 비인가 대역의 상기 채널은, 상기 시구간 동안 상기 제2 UE와의 상기 통신을 위해 보조 채널 (secondary channel)로서 이용되는, 기지국.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 무선 통신 시스템의 주변 조건 (environment condition) 또는 트래픽 로드 (traffic load) 중 적어도 하나에 기초하여 상기 비인가 대역의 상기 채널에서 상기 시구간 동안 상기 제2 UE와 통신을 위해 이용되는 상기 셀룰러 통신 기술을 결정하는, 기지국.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 무선 통신 시스템에서 제1 UE (user equipment)는,
    송수신기; 및
    셀룰러 통신 기술에 기초하여, 기지국으로 상기 제1 UE에 의해 지원되는 비인가 대역에 대한 정보를 포함하는 제1 메시지를 송신하도록 상기 송수신기를 제어하고,
    상기 기지국으로부터, 상기 비인가 대역의 채널을 포함하는 제2 메시지를 수신하도록 상기 송수신기를 제어하고,
    상기 셀룰러 통신 기술을 이용하여 상기 비인가 대역의 상기 채널에서 시구간 동안 상기 기지국과 통신을 수행하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 시구간은, 상기 기지국이, Wi-Fi 통신 기술에 기초하여 상기 비인가 대역의 상기 채널을 예약하기 위해 상기 시구간에 대한 정보를 포함하는 RTS(request to send) 제어 프레임을 제2 UE로 전송하고, 상기 제2 UE로부터 상기 시구간에 대한 정보를 포함하는 CTS(clear to send) 제어 프레임을 수신함에 의해 예약되는, 제1 UE.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 셀룰러 통신 기술에 기초하여, 기본 채널 (primary channel)로서의 셀룰러 밴드의 다른 채널에서, 상기 시구간 동안 상기 기지국과 통신을 더 수행하고,
    상기 비인가 대역의 상기 채널은, 상기 시구간 동안 상기 기지국과 상기 통신을 위한 보조 채널 (secondary channel)로서 이용되는, 제1 UE.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 비인가 대역은,
    중심 주파수 정보 및 상기 비인가 대역의 대역폭 정보에 의해 지시되는, 제1 UE.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 RTS 제어 프레임은,
    상기 기지국에 의해, 상기 비인가 대역의 상기 채널을 이용하는 적어도 하나의 제2 UE로 송신되고,
    상기 적어도 하나의 제2 UE에 대한 통신은,
    상기 시구간 동안 인터럽트(interrupted) 되는, 제1 UE.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
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