KR102212367B1 - 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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KR102212367B1 KR1020190120722A KR20190120722A KR102212367B1 KR 102212367 B1 KR102212367 B1 KR 102212367B1 KR 1020190120722 A KR1020190120722 A KR 1020190120722A KR 20190120722 A KR20190120722 A KR 20190120722A KR 102212367 B1 KR102212367 B1 KR 102212367B1
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음수빈
김대식
김경우
한철희
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국방과학연구소
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Abstract

다양한 실시 예에 따르면, 멤버 노드의 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 방법에 있어서, 네트워크의 진입에 기초하여, 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신하는 동작; 상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하는 동작; 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하는 동작; 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하는 동작을 포함할 수 있다.

Description

무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램{APPARATUS, METHOD, COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM AND COMPUTER PROGRAM FOR ASSIGNING DYNAMIC FREQUENCIES IN WIRELESS NETWORK}
본 발명은 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
인지 무선 네트워크의 부사용자는, 주사용자에 대한 간섭의 영향을 최소화하고 신속한 동적 주파수 할당이 가능하여야 한다. 종래의 주사용자 인지를 위한 방식은, LBT 모뎀 센싱 방식과 스펙트럼 센싱 방식이 있다. 상기 LBT 모뎀 센싱 방식의 경우, 부사용자의 모뎀에서 데이터를 전송하기 전 주사용자 신호를 검출하는 방식으로, 정확도는 낮지만 센싱 주기가 빠른 장점을 가진다. 상기 스펙트럼 센싱 방식의 경우, 추가적인 센싱 슬롯이 요구되는 단점이 있으나, LBT 모뎀 센싱 방식에 비해 정확도가 높아 주사용자의 영향성을 최소화할 수 있는 장점을 가진다.
종래의 주사용자를 인지하기 위한 방식을 통해 특정 부사용자 노드에서 주사용자 신호가 인지되는 경우, 망내 전파 및 동적 주파수 할당 시점까지 데이터의 전송이 지연되어 효율적인 인지 무선 망의 운영이 어려운 문제점이 있다.
이에 따라, 인지 무선 네트워크에서 주사용자 간섭의 영향을 최소화하고 효율적인 데이터 전송이 가능하기 위해서는 MAC(medium access control) 계층에서 LBT 모뎀 센싱 방식과 스펙트럼 센싱 방식의 장단점을 고려하여 통합적으로 운용될 수 있는 방안이 필요하며, 주사용자 인지 시, 신속한 동적 주파수 할당을 위한 방안이 필요하다.
본 발명의 실시 예는, 인지 무선 네트워크에서 주사용자 간섭의 영향을 최소화하고 효율적인 데이터 전송이 가능하기 위해서는 MAC(medium access control) 계층에서 LBT 모뎀 센싱 방식과 스펙트럼 센싱 방식의 장단점을 고려하여 통합적으로 운용될 수 있는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는, 주사용자 인지 시, 신속한 동적 주파수 할당을 위한 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 멤버 노드의 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 방법에 있어서, 네트워크의 진입에 기초하여, 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신하는 동작; 상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하는 동작; 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하는 동작; 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 비콘은, 상기 클러스터 헤드로부터, TDMA(시분할 다중 접속; time division multiple access) 프레임에 포함된 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 운용 주파수 비콘 슬롯인 OBS(operation beacon slot), 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 가입 순회 비콘 슬롯인 TBS(traveling beacon slot) 및 상기 주 사용자 인지시 동적 주파수를 할당하는 슬롯인 CCS(channel change slot)를 통해 수신될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 비콘은, 상기 무선 네트워크에서의 운용 주파수 정보, 상기 무선 네트워크에서의 후보 주파수 정보, 및 데이터 슬롯 할당 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하는 동작은, 상기 클러스터 헤드로부터 수신된 TDMA(시분할 다중 접속; time division multiple access) 프레임에 포함된 LBT(listen before talk) 슬롯을 통해 실행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 TDMA 프레임은, SS(sensing slot)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 네트워크의 상기 운영 가능 상태에서, 상기 SS를 통한 스펙트럼 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 상기 주사용자의 제2 신호를 감지하는 동작; 및 상기 스펙트럼 센싱에 기초하여, 상기 제2 신호의 감지에 응답하여, 상기 주사용자의 감지에 대응하는 보고 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 비지(busy) 신호는, 상기 비지 신호를 수신한 상기 클러스터 헤드가 동적 주파수 할당을 하도록 하는 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치는, 통신 회로; 및 네트워크의 진입에 기초하여, 상기 통신 회로를 이용하여, 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신하며, 상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하며, 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하며, 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 상기 통신 회로를 통해 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 네트워크의 진입에 기초하여, 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신하는 동작; 상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하는 동작; 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하는 동작; 및 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하는 동작을 포함하는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 네트워크의 진입에 기초하여, 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신하는 동작; 상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하는 동작; 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하는 동작; 및 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하는 동작을 포함하는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램은, 인지 무선 네트워크에서 주사용자 간섭의 영향을 최소화하고 효율적인 데이터 전송이 가능하기 위해서는 MAC(medium access control) 계층에서 LBT 모뎀 센싱 방식과 스펙트럼 센싱 방식의 장단점을 고려하여 통합적으로 운용되도록 할 수 있다. 또한, 주사용자 인지 시, 신속한 동적 주파수를 할당할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인지 무선 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TDMA 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비콘 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인지 무선 네트워크에서의 동적 주파수 할당 동작의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인지 무선 네트워크에서의 동적 주파수 할당 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 시스템의 블록도이다.
먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.
아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 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 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인지 무선 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 인지 무선 네트워크의 TDMA(time division multiple access)는, 클러스터 헤드(102)와 하나 이상의 멤버(예: 멤버 1(111), 멤버 2(113), 멤버 3(115), 및/또는 멤버 4(117))로 구성되는 클러스터 망 구조(100)를 기반으로 운용될 수 있다.
클러스터 헤드(102)는, TDMA 센싱을 고려한 네트워크의 상태, 멤버(예: 멤버 1(111), 멤버 2(113), 멤버 3(115), 및/또는 멤버 4(117)) 노드들의 요청 자원을 고려한 시간 슬롯 자원 분배를 위한 자원 할당 정보를 생성할 수 있다. 또한, 클러스터 헤드(102)는, 주사용자 인지 시, 동적 주파수 할당을 수행하기 위한 후보 주파수의 결정 동작을 실행할 수 있다.
클러스터 헤드(102)는 자원 할당 정보와 운용 주파수 및 후보 주파수 정보를 멤버(멤버 1(111), 멤버 2(113), 멤버 3(115), 및/또는 멤버 4(117)) 노드들에 매 프레임마다 전송할 수 있다. 이에 따라, 통신 범위(103)(통신 거리) 내의 멤버 노드들, 예를 들어, 멤버 1(111), 멤버 2(113), 멤버 3(115), 및/또는 멤버 4(117)는, 해당 정보인, 자원 할당 정보와 운용 주파수 및 후보 주파수 정보를 기반으로 개별 데이터 통신 및 동적 주파수 할당을 수행할 수 있다.
인지 무선 네트워크에서 클러스터 헤드(102) 및 멤버(멤버 1(111), 멤버 2(113), 멤버 3(115), 및/또는 멤버 4(117)) 노드들은, 주사용자의 주파수 사용 유무를 인지하기 위해서, LBT(listen before talk) 모뎀 센싱을 수행할 수 있다. 추가로, 인지 무선 네트워크에서 클러스터 헤드(102) 및 멤버(멤버 1(111), 멤버 2(113), 멤버 3(115), 및/또는 멤버 4(117)) 노드들은, 주사용자의 주파수 사용 유무를 인지하기 위해서, 스펙트럼 센싱을 수행할 수 있다. 상기 LBT 모뎀 센싱의 경우에는 부사용자가 데이터를 송신하기 전 주사용자 신호의 인가 여부를 모뎀에서 수신되는 신호 대역폭 별 수신 신호 감도를 통해서 판단할 수 있다. 상기 스펙트럼 센싱의 경우에는, TDMA MAC에서 할당되는 별도의 시간 자원 할당을 통해 FFT(fast fourier transform) 기반의 에너지 검출(energy detection)을 수행하며, 이에 따라, LBT 모뎀 센싱에 비해 낮은 신호 레벨의 주사용자 신호 검출을 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TDMA 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, LBT 모뎀 센싱 기법과 스펙트럼 센싱 기법을 통합적으로 적용한 TDMA 프레임 구조는, OBS(operation beacon slot), TBS(traveling beacon slot), DS(data slot), SS(sensing slot), CCS(channel change slot), 및 RRS(request & response slot)를 포함할 수 있다. 상기 OBS는, 클러스터 헤드가 송신하는 망 운용 주파수 비콘 슬롯을 나타낸다. 상기 TBS는, 클러스터 헤드가 송신하는 망 가입 순회 비콘 슬롯을 나타낸다. 상기 DS는, 클러스터 헤드 및 멤버 노드 데이터 송신 슬롯을 나타내며, LBT(listen before talk) 슬롯(LBT 모뎀 센싱 슬롯) 및 DATA Tx 슬롯을 포함할 수 있다. 상기 SS는, 클러스터 헤드 및 멤버 노드 스펙트럼 센싱 슬롯을 나타낸다. 상기 CCS는, 주사용자 인지 시, 동적 주파수 할당 슬롯을 나타낸다. 상기 RRS는, 멤버 노드가 송신하는 망 상태 보고 및 요청 슬롯을 나타낸다. TDMA의 프레임 1(Frame 1)(201)을 예로 들어 설명하면, 프레임 1(201)은, OBS, TBS, DS, SS, DS, DS, CCS, DS, SS, DS, SS, DS, CCS, RRS, 및 RRS를 포함하는 구성이 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비콘(비콘 메시지라고도 함) 구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 비콘 메시지는, Type, SID, FRAME-SEQ, MN_MAP, SLOT_NUM, OP_INFO, FREQ1, FREQ2, … FREQN(N은 정수), RESV, 및 CRC를 포함할 수 있다. 상기 Type은, 비콘 메시지 타입 정보를 나타낸다. 상기 SID는, 송신자 아이디(ID) 정보를 나타낸다. 상기 FRAME_SEQ는 프레임 시퀀스 정보를 나타낸다. 상기 MN_MAP는 망 가입 현황을 나타낸다. 상기 SLOT_NUM은 노드별 데이터 슬롯 할당 정보를 나타낸다. 상기 FREQ1은 운용 주파수 정보를 나타낸다. 상기 FREQ2 내지 FREQN은 후보 주파수 정보를 나타낸다. 상기 RESV는 기타 용도를 위한 예약 필드를 나타낸다. 상기 CRC는, CRC(cyclical redundancy check) 시퀀스 정보를 나타낸다.
일 실시 예에 따르면, 클러스터 헤드는, 망 운용 주파수 비콘 슬롯인 OBS, 망 가입 순회 비콘 슬롯인 TBS, 신속한 동적 주파수 할당을 위한 동적 주파수 할당 슬롯인 CCS를 통해, 운용 주파수 정보, 후보 주파수 정보, 및 데이터 슬롯 할당 정보가 포함된 비콘 메시지를 매 프레임마다 송신할 수 있다. 상기 비콘 메시지를 수신한 멤버 노드는, 상기 비콘 메시지를 통해 인지 무선 네트워크 운용을 위해 필요한 주파수 정보 및 노드 별 데이터 슬롯 할당 정보를 확인(인지)할 수 있으며, RRS를 통해, 운용 주파수 및 후보 주파수 센싱 결과를 클러스터 헤드에게 피드백할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인지 무선 네트워크에서의 동적 주파수 할당 동작의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 인지 무선 네트워크에서, 멤버 노드가, CCS를 통해 비콘 메시지를 수신하는 경우, 멤버 노드는 각 슬롯에 대한 정보를 확인할 수 있다. 멤버 노드가 상기 비콘 메시지를 수신하는 경우, LBT 모뎀 센싱을 통해, 주사용자를 감지하는 경우, 상기 주사용자의 감지에 대응하는 정보인 Busy 신호를 클러스터 헤드로 전송하여, 클러스터 헤드 및 다른 멤버 노드들이, 상기 주사용자를 인지할 수 있다. 이에 따라, 클러스터 헤드는, 주파수 변경을 위해, 즉, 후보 주파수로 변경하기 위한 동적 주파수 할당 동작을 실행할 수 있다.
405 동작에서 멤버 노드(403)의 네트워크 진입 시, 클러스터 헤드(401)는, 멤버 노드의 네트워크 진입을 확인할 수 있다.
410 동작에서 클러스터 헤드(401)는 멤버 노드(403)로 비콘을 송신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 클러스터 헤드(401)는 멤버 노드(403)의 네트워크 진입 확인 시, 멤버 노드(403)로 비콘을 송신할 수 있다. 예를 들어, 망 가입이 완료되지 않은 상태의 멤버 노드(403)의 네트워크 진입 확인 시, 클러스터 헤드(401)는 TDMA 프레임에 포함된 OBS, TBS, 및 CCS를 통해 비콘을 멤버 노드(403)로 송신할 수 있다. 예를 들어, TDMA 프레임은 도 2의 TDMA 프레임 구조와 대응 될 수 있으며, 상기 비콘은 도 3의 비콘 구조와 대응될 수 있다. 또한, 상기 TDMA 프레임 구조 및 상기 비콘의 구조는 변경 가능하다.
415 동작에서, 멤버 노드(403)는 상기 비콘을 수신할 수 있다.
420 동작에서, 멤버 노드(403)는 데이터 전송을 위한 망 운용 가능 상태로 상태 변경을 실행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 멤버 노드(403)는 비콘의 수신 시, 운용 주파수로 이동할 수 있으며, 이에 따라 데이터 전송이 가능한 망(네트워크) 운용 가능 상태로 상태를 변경할 수 있다.
425 동작에서, 멤버 노드(403)는 LBT 모뎀 센싱을 통해 주사용자의 감지 여부를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 멤버 노드(403)는 망 운용 중 LBT 모뎀 센싱을 통해 주사용자의 신호가 감지되는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 멤버 노드(403)는 데이터의 전송 이전에 LBT 모뎀 센싱을 실행할 수 있다.
멤버 노드(403)는 LBT 모뎀 센싱을 통해 주사용자의 신호를 감지하는 경우 430 동작을 실행하며, 그렇지 않으면 425 동작을 다시 실행할 수 있다.
430 동작에서, 멤버 노드(403)는 클러스터 헤드(401)로 Busy 신호를 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 멤버 노드(403)는, 전송 중이던 데이터 전송을 즉시 중단할 수 있으며, 클러스터 헤드(401)의 현재의 운용 주파수에서 후보 주파수로 이동하는 동적 주파수 할당에 기초하여 변경된 주파수 정보를 포함하는 비콘 메시지를 CCS를 통해 수신하기 이전까지, LBT 모뎀 센싱을 통해 반복적으로 Busy 신호를 클러스터 헤드(401)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 멤버 노드(403)는, LBT 모뎀 센싱을 통한 주사용자 인지 시, 데이터를 전송할 수 없고 상기 주사용자를 인지한 시점부터 각 슬롯의 LBT 구간에서 CCS를 통한 변경된 주파수 정보를 포함하는 비콘 메시지의 수신 이전까지, Busy 신호를 발생시킴으로서, 아직 주사용자를 미인지한 이웃 노드들이 주사용자 출현을 알 수 있도록 할 수 있다.
435 동작에서 클러스터 헤드(401)는 상기 Busy 신호를 수신할 수 있다.
440 동작에서 클러스터 헤드(401)는 동적 주파수 할당 동작을 실행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 455 동작에서 Busy 신호를 수신하는 경우, 클러스터 헤드(401)는, 현재의 운용 주파수에서 후보 주파수로 이동하는 동적 주파수 할당 동작을 할 수 있다.
추가로, 멤버 노드(403)는, 445 동작에서 스펙트럼 센싱을 통해 주사용자의 감지 여부를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 멤버 노드(403)는 망 운용 중 SS를 통해 스펙트럼 센싱을 수행할 수 있으며, 상기 스펙트럼 센싱을 통해 주사용자의 신호가 감지되는지를 결정할 수 있다.
450 동작에서 멤버 노드(403)는 클러스터 헤드(401)로 보고 신호를 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 멤버 노드(403)는, RRS를 통해, 상기 주사용자의 신호 감지를 보고하는 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 보고 신호는, 주사용자 출현 및 후보 주파수 센싱 결과를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 435 동작에서 Busy 신호를 수신하는 경우, 클러스터 헤드(401)는 후보 주파수로 동적 주파수 할당을 실행할 수 있다.
상술한 도 4의 실시 예에 따라, 클러스터 헤드(401)가 동적 주파수를 할당할 때, 매 프레임마다 멤버 노드(403)로부터 보고되는 RSS를 통하여 아래의 수학식 1을 기초로 프레임에 포함되는 CCS의 수를 결정할 수 있다.
Figure 112019099843636-pat00001
(CCS Slot(t): 현재 시간(t)의 CCS의 개수, Avg.DSA(t): 현재 시간 기준의 평균 동적 주파수 할당 횟수, unit frame(t): 현재 시간 기준의 단위 시간당 프레임 수, CCS Slot(t-1): 이전 시간(t-1)의 CCS의 개수)
상기의 수학식 1에 따르면, 현재 시간의 CCS의 개수를 의미하는 CCS Slot(t)는, 이전 시간의 CCS 슬롯의 개수인 CCS Slot(t-1)을 기준으로 일정 프레임 내 동적 주파수 할당 횟수를 통해 계산될 수 있다. 이에 따라, 단위 프레임 내 동적 주파수 할당이 자주 발생하는 상황이면 이전보다 많은 CCS 슬롯을 동적으로 확보하도록 조정하여 불안정한 무선 채널 상태에 대한 대비가 가능하도록 할 수 있다. 또한, 동적 스펙트럼 할당이 자주 발생하지 않는 상황의 경우, CCS 슬롯을 감소시켜서 자원 낭비를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인지 무선 네트워크에서의 동적 주파수 할당 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 특정 멤버 노드가, F1, F2, F3의 주파수로 운용되는 네트워크에 진입 시, 상기 F1이 운용 주파수이고, 상기 F3가 후보 주파수라고 가정할 때, 클러스터 헤드는 주파수 F1의 TDMA 프레임에 포함된 OBS와 주파수 F3의 TDMA 프레임에 포함된 TBS를 통해, 비콘(비콘 메시지)을 송신(502)할 수 있다. 상기 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신한 상기 특정 멤버 노드가, 네트워크 운용 상태에서 상기 특정 멤버 노드의 LBT 모뎀 센싱으로 주사용자 신호를 감지(504)한 경우, 상기 특정 멤버 노드는, 즉시 데이터 전송을 중지하고 다음 데이터 슬롯의 LBT 모뎀 센싱 구간에서 Busy 신호를 생성(506)하여 클러스터 헤드로 송신함으로서, 주사용자 간섭을 최소화하면서 클러스터 헤드 및 타 멤버 노드가 주사용자 출현을 알 수 있도록 할 수 있다. 상기 Busy 신호를 수신한 클러스터 헤드는, 후보 주파수로 동적 주파수의 할당 동작을 실행, 즉, 후보 주파수 F3으로 주파수 재할당 정보를 전송(508)할 수 있다. 또한, 상기 특정 멤버 노드가, 네트워크 운용 상태에서 TDMA 프레임에 포함된 SS를 통한 스펙트럼 센싱으로 주사용자 신호가 감지(510)되었을 경우, 상기 특정 멤버 노드는, 즉시 데이터 전송을 중지하고 해당 프레임의 RRS를 통해 주사용자 출현 및 후보 주파수 센싱 결과를 클러스터 헤드 및 타 멤버 노드로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 시스템의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 상기 시스템(600)은, 클러스터 헤드(601) 및 멤버 노드(611)를 포함할 수 있다.
클러스터 헤드(601)는, 제어부(601), 통신 회로(605) 및 메모리(607)를 포함할 수 있다.
제어부(603) (제어 장치, 제어 회로, 프로세서 라고도함)는, 클러스터 헤드(601)의 적어도 하나의 다른 구성 요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(603)는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
통신 회로(605)는, 예를 들면, 클러스터 헤드(601)와 멤버 노드(611) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 클러스터 헤드(601)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해 네트워크에 연결되어 외부 장치와 통신할 수 있다.
메모리(607)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(607)는, 예를 들면, 클러스터 헤드(601)의 적어도 하나의 다른 구성 요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다.
멤버 노드(611)는, 제어부(613), 통신 회로(619) 및 메모리(621)를 포함할 수 있다.
제어부(613) (제어 장치, 제어 회로, 프로세서 라고도함)는, 멤버 노드(611)의 적어도 하나의 다른 구성 요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(613)는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
예를 들어, 제어부(613)는 LBT 모뎀 센싱부(615) 및 스펙트럼 센싱부(617) 를 포함할 수 있다.
LBT 모뎀 센싱부(615)는, 주사용자의 주파수 사용 유무를 인지할 수 있다. 예를 들어, LBT 모뎀 센싱부(615)는, 부사용자가 데이터를 송신하기 전 주사용자 신호의 인가 여부를 모뎀에서 수신되는 신호 대역폭 별 수신 신호 감도를 통해서 판단할 수 있다.
스펙트럼 센싱부(617)는, 주사용자의 주파수 사용 유무를 인지할 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 센싱부(617)는, TDMA MAC에서 할당되는 별도의 시간 자원 할당을 통해 FFT(fast fourier transform) 기반의 에너지 검출(energy detection)을 수행하며, 이에 따라, LBT 모뎀 센싱에 비해 낮은 신호 레벨의 주사용자 신호 검출을 할 수 있다.
통신 회로(619)는, 예를 들면, 멤버 노드(611)와 클러스터 헤드(601) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 멤버 노드(611)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해 네트워크에 연결되어 외부 장치와 통신할 수 있다.
메모리(621)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(621)는, 예를 들면, 멤버 노드(611)의 적어도 하나의 다른 구성 요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다.
한편, 상술한 실시 예에서는 제어부(613)가 LBT 모뎀 센싱부(615) 및 스펙트럼 센싱부(617)를 포함하는 것으로 설명하였으나, LBT 모뎀 센싱부(615)(LBT 모뎀 센싱 모듈, LBT 모뎀 센싱 장치, LBT 모뎀 센싱 회로라고도 함) 및/또는 스펙트럼 센싱부(617)(스펙트럼 센싱 모듈, 스펙트럼 센싱 장치, 스펙트럼 센싱 회로)는 별도의 하드웨어(회로)의 구성으로 구현될 수도 있다.
또한, 상술한 실시 예에서는, 클러스터 헤드(601)가 하나의 멤버 노드(611)와 연결되어 통신하는 것으로 설명하였으나, 다른 실시 예에 따르면, 클러스터 헤드(601)는 상기 멤버 노드(611)와 대응되는 구성을 포함하는 복수의 멤버 노드들이 연결되어 서로 통신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치, 예를 들어, 멤버 노드(611)는, 통신 회로(619) 및 네트워크의 진입에 기초하여, 상기 통신 회로를 이용하여, 클러스터 헤드(601)로부터 비콘을 수신하며, 상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하며, 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하며, 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 상기 통신 회로를 통해 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하도록 제어하는 제어부(613)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 비콘은, 상기 클러스터 헤드로부터, TDMA(시분할 다중 접속; time division multiple access) 프레임에 포함된 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 운용 주파수 비콘 슬롯인 OBS(operation beacon slot), 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 가입 순회 비콘 슬롯인 TBS(traveling beacon slot) 및 상기 주 사용자 인지시 동적 주파수를 할당하는 슬롯인 CCS(channel change slot)를 통해 수신될 수 있다.
예를 들어, 상기 비콘은, 상기 무선 네트워크에서의 운용 주파수 정보, 상기 무선 네트워크에서의 후보 주파수 정보, 및 데이터 슬롯 할당 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는, 상기 클러스터 헤드로부터 수신된 TDMA(시분할 다중 접속; time division multiple access) 프레임에 포함된 LBT(listen before talk) 슬롯을 통해, 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 TDMA 프레임은, SS(sensing slot)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는, 상기 네트워크의 상기 운영 가능 상태에서, 상기 SS를 통한 스펙트럼 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 상기 주사용자의 제2 신호를 감지하며, 상기 스펙트럼 센싱에 기초하여, 상기 제2 신호의 감지에 응답하여, 상기 주사용자의 감지에 대응하는 보고 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 비지(busy) 신호는, 상기 비지 신호를 수신한 상기 클러스터 헤드가 동적 주파수 할당을 하도록 하는 정보를 포함할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 메모리(215)(내장 메모리 또는 외장 메모리))에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(200))를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서(예: 프로세서(201))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 멤버 노드의 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 방법에 있어서,
    네트워크의 진입에 기초하여, 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신하는 동작;
    상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하는 동작;
    상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하는 동작; 및
    상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하는 동작을 포함하고,
    상기 비콘은,
    상기 클러스터 헤드로부터, TDMA(시분할 다중 접속; time division multiple access) 프레임에 포함된 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 운용 주파수 비콘 슬롯인 OBS(operation beacon slot), 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 가입 순회 비콘 슬롯인 TBS(traveling beacon slot) 및 상기 주 사용자 인지시 동적 주파수를 할당하는 슬롯인 CCS(channel change slot)를 통해 수신되는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 비콘은,
    상기 무선 네트워크에서의 운용 주파수 정보, 상기 무선 네트워크에서의 후보 주파수 정보, 및 데이터 슬롯 할당 정보를 포함하는 무선 네트워크에서 동작 주파수를 할당하기 위한 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하는 동작은,
    상기 클러스터 헤드로부터 수신된 TDMA(시분할 다중 접속; time division multiple access) 프레임에 포함된 LBT(listen before talk) 슬롯을 통해 실행되는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 TDMA 프레임은,
    SS(sensing slot)를 더 포함하는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 네트워크의 상기 운영 가능 상태에서, 상기 SS를 통한 스펙트럼 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 상기 주사용자의 제2 신호를 감지하는 동작; 및
    상기 스펙트럼 센싱에 기초하여, 상기 제2 신호의 감지에 응답하여, 상기 주사용자의 감지에 대응하는 보고 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하는 동작을 더 포함하는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 비지(busy) 신호는,
    상기 비지 신호를 수신한 상기 클러스터 헤드가 동적 주파수 할당을 하도록 하는 정보를 포함하는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 방법.
  8. 통신 회로;
    네트워크의 진입에 기초하여, 상기 통신 회로를 이용하여, 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신하며, 상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하며, 상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하며, 상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 상기 통신 회로를 통해 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 비콘은,
    상기 클러스터 헤드로부터, TDMA(시분할 다중 접속; time division multiple access) 프레임에 포함된 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 운용 주파수 비콘 슬롯인 OBS(operation beacon slot), 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 가입 순회 비콘 슬롯인 TBS(traveling beacon slot) 및 상기 주 사용자 인지시 동적 주파수를 할당하는 슬롯인 CCS(channel change slot)를 통해 수신되는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 장치.
  9. 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
    네트워크의 진입에 기초하여, 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신하는 동작;
    상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하는 동작;
    상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하는 동작; 및
    상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하는 동작을 포함하고,
    상기 비콘은,
    상기 클러스터 헤드로부터, TDMA(시분할 다중 접속; time division multiple access) 프레임에 포함된 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 운용 주파수 비콘 슬롯인 OBS(operation beacon slot), 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 가입 순회 비콘 슬롯인 TBS(traveling beacon slot) 및 상기 주 사용자 인지시 동적 주파수를 할당하는 슬롯인 CCS(channel change slot)를 통해 수신되는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  10. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
    네트워크의 진입에 기초하여, 클러스터 헤드로부터 비콘을 수신하는 동작;
    상기 비콘의 수신에 기초하여, 상기 네트워크의 운영 가능 상태로 상태를 변경하는 동작;
    상기 네트워크의 운영 가능 상태에서 LBT(listen before talk) 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 네트워크의 주사용자의 제1 신호를 감지하는 동작; 및
    상기 LBT 모뎀 센싱에 기초하여, 상기 제1 신호의 감지에 응답하여, 비지(busy) 신호를 상기 클러스터 헤드로 전송하는 동작을 포함하고,
    상기 비콘은,
    상기 클러스터 헤드로부터, TDMA(시분할 다중 접속; time division multiple access) 프레임에 포함된 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 운용 주파수 비콘 슬롯인 OBS(operation beacon slot), 상기 클러스터 헤드가 송신하는 네트워크 가입 순회 비콘 슬롯인 TBS(traveling beacon slot) 및 상기 주 사용자 인지시 동적 주파수를 할당하는 슬롯인 CCS(channel change slot)를 통해 수신되는 무선 네트워크에서 동적 주파수를 할당하기 위한 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
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