KR20070048171A - 다수의 물리적인 송신 속도 무선 시스템에서 공평한스펙트럼 공유를 제공하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

다수의 물리적인 송신 속도 무선 시스템에서 공평한스펙트럼 공유를 제공하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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사이 샹카르 난다고파란
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법은, 인가되지 않은 통신 스펙트럼을 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 복수의 무선 시스템(101, 102, 103)을 같은 곳에 배치하는 단계를 포함하고, 이 경우 2개 이상의 서브시스템은 상이한 대역폭 요구사항과 채널 용량을 가진다. 또한, 이 방법은 시스템 각각의 대역폭 요구사항을 결정하는 단계와, 대역폭(303, 304, 305) 또는 통신 주기(311, 312, 313)를 특정 구간에 대해서 시스템 각각에 할당하는 단계를 포함한다. 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 무선 시스템(100)이 또한 설명된다.

Description

다수의 물리적인 송신 속도 무선 시스템에서 공평한 스펙트럼 공유를 제공하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS TO PROVIDE FAIR SPECTRUM SHARING IN MULTIPLE PHYSICAL TRANSMISSION RATE WIRELESS SYSTEMS}
통상적인 유선 시스템에서 무선 기술의 사용이 점점 더 보편화되고 있다. 예컨대 컴퓨터를 위한 무선 네트워크가 유선 연결을 위해 통상적으로 예약된 링크(link)에서 구현되었다.
무선 링크가 점점 흔하게 이용됨으로써, 공통 스펙트럼을 공유하는 무선 스테이션/노드의 무선 트래픽(traffic)을 다루기 위해 개선된 조정이 필요하게 된다. 예시적으로, 무선 근거리 통신망(WLAN)과 같은 무선 네트워크에서, 또는 같은 곳에 배치된 무선 시스템이 배치될 때, 일부 무선 시스템은 상이한 스펙트럼 대역폭을 가질 수 있거나 공통 스펙트럼을 공유하는 다른 무선 시스템과는 상이한 속도로 송신할 수 있다. 본 설명이 계속됨에 따라 분명해지듯이, 알려진 기술에서는 상이한 스펙트럼 대역폭/송신 속도를 가지는 이들 시스템은, 상이한 송신 기회를 가질 수 있고, 스펙트럼에의 액세스를 거절당할 수 있거나 공평하지 않은 범위로 다른 무선 시스템으로의 액세스를 거절할 수 있다. 따라서, 다양한 같은 곳에 배치된 무선 시스템 중에서 공유된 스펙트럼을 최적으로 액세스하기 위한 방송개시 시간(airtime) 이나 대역폭의 공평함은 달성하기가 어려울 수 있다.
특정한 알려진 시스템에서 방송개시 시간이나 스펙트럼 공평함 이슈(issue)들을 다루기 위해서는, 주파수 스펙트럼의 독점성(exclusivity)이 특정 제공자에게 그것의 사용을 인증함으로써 이루어진다. 이러한 식으로 스펙트럼의 인증된 부분의 사용이 인가를 받은 사람의 지리적인 한계 내에 있는 인가를 받은 자 외의 사용자에 의해 금지된다. 이들 인가증은 미국에서와 정부 기구{예컨대, 연방 통신 위원회(FCC: Federal Communications Commission)}에 의한 다른 곳에서 부여되고, 이들은 또한 인가 기준과 스펙트럼 감시를 제공한다.
불행하게도, 적당한 방송개시 시간과 대역폭 공평함을 보장하기 위해 인증을 사용하는 것은 종종 바람직하지 않다. 예컨대, 인가는 비싸고, 인가된 스펙트럼의 잠재적인 사용을 불필요하게 제한하여, 스펙트럼의 비효율적인 사용을 초래한다.
스펙트럼 애자일 라디오(SAR: Spectrum Agile Radio)와 다른 기술은 인가되지 않거나 공공 라디오 스펙트럼의 효율적인 사용을 다룬다. 즉, 이들 기술은 같은 곳에 배치된 자원에 대한 스펙트럼 에티켓 규칙을 제공하고 공통의 인가받지 않은 라디오 스펙트럼을 사용하여 라디오 자원(예컨대, 무선 스테이션)의 공평한 공유를 달성하려고 시도한다.
전술한 관점에서, 방송개시 시간과 대역폭의 공평함을 인가받지 않은 스펙트럼에서의 무선 시스템에 제공하여, 서비스의 품질(QoS: quality of service) 요구를 만족시키고 동시에 라디오 스펙트럼을 효율적으로 이용하는 방식에 대한 필요가 존재한다.
일 실시예에 따라, 다수의 무선 시스템 중에서 대역폭 공평함을 제공하는 방법은 인가받지 않은 통신 스펙트럼을 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 또한 복수의 무선 시스템을 같은 곳에 배치하는 단계를 포함하는데, 이 경우 적어도 2개의 상이한 무선 시스템이 상이한 스펙트럼 대역폭과 채널 용량을 가진다. 또한, 이 방법은 시스템 각각의 대역폭 요구사항을 결정하고, 특별한 구간에 대해 대역폭 또는 통신 주기를 시스템 각각에 할당하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 무선 네트워크는 인가받지 않은 라디오 스펙트럼과 복수의 무선 스테이션을 포함하고, 그러한 경우 적어도 2개의 스테이션은 상이한 대역폭 요구사항을 가진다. 각 스테이션의 대역폭 요구사항에 기초하여, 대역폭 또는 통신 주기가 특별한 구간에 대해서 스테이션 각각에 할당된다.
본 발명은 첨부 도면을 같이 읽음으로써 다음 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 다양한 특징이 반드시 축척대로 그려지지는 않음이 강조된다. 실제로, 그 크기는 논의의 명확함을 위해 임의의 증가 또는 감소할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따라 같은 곳에 배치된 무선 시스템을 포함하는 무선 시스템의 개략도.
도 2a와 도 2b는 일 실시예에 따른 상이한 무선 시스템의 대역폭과, 대역폭 겹침을 도시하는 도면.
도 3a와 도 3b는 일 실시예에 따른 대역폭-기반의 공평함과 통신 시간-기반 의 공평함을 도시하는 개념도.
다음 상세한 설명에서, 제한이 아닌 설명의 목적으로, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 세부 사항을 개시하는 실시예가 설명된다. 하지만, 본 개시물의 이득을 가졌던 당업자에게는 본 발명이 본 명세서에 나타난 특정 세부 사항으로부터 벗어나는 다른 실시예에서 실행될 수 있다는 것이 분명하게 된다. 게다가, 공지된 디바이스, 방법 및 자료의 설명은 본 발명의 설명을 모호하게 하도록 하지 않게 하기 위해 생략될 수 있다. 마지막으로, 어디서나 실제로 동일한 참조 번호는 동일한 특징을 가리킨다.
간단히 본 명세서의 예시적인 실시예와 함께 설명되는 바와 같이, 무선 통신에서 스펙트럼 공평함을 제공하는 방법과 장치가 설명된다. 예시적으로, 복수의 무선 시스템이 특별한 지역 내에 배치되어 공통의 인가받지 않은 통신 스펙트럼을 공유한다. 어떤 특정 실시예에서는, 스펙트럼 공평함이 통신을 위해 지정된 시간 구간에서 스펙트럼을 공유하는 각각의 상이한 무선 시스템을 할당함으로써 달성되고, 이 경우 각 시간 구간은 그러한 특정 시스템의 요구사항에 비례한다. 동일한 시간을 가지는 모든 무선 시스템은 비례하는 시간 할당의 특별한 경우이다.
다른 실시예에서는, 스펙트럼 공평함이 그것들의 요구사항에 비례하는 채널 용량과 동일한 스펙트럼을 공유하는 상이한 무선 시스템 각각을 할당함으로써 달성된다. 동일한 인가받지 않은 스펙트럼을 공유하는 상이한 무선 시스템에 대해서 동일한 채널 용량을 제공하는 것은, 비례 대역폭 할당의 특별한 경우이다. 위의 실시 예 모두에서, 더 큰 대역폭을 구비한 무선 시스템에 속하는 스테이션은, 송신이 허가되는 채널 용량이나 시간의 비례항(proportional)에 따라 달라지는 훨씬 많은 양의 정보를 통신할 수 있다.
선택된 방법에 관계없이, 실시예의 에티켓 구조는 상당한 QoS 감소 간섭 없이, 인가받지 않은 주파수 스펙트럼의 공평한 공유를 제공한다.
실시예의 상이한 무선 시스템이 동일한 인가받지 않은 스펙트럼에 존재할 수 있고, 스펙트럼 대역폭을 다르게 공유할 수 있다는 점이 강조된다. 이것 때문에, 제한이 아닌 예시의 목적으로, 이러한 시스템은 2.4㎓ 대역에서 동작을 하는 블루투스 시스템과 WLAN을 포함할 수 있다. 예시적으로, 블루투스 시스템은 약 1.0㎒의 대역폭을 가지고, WLAN 시스템은 약 20.0㎒의 대역폭을 가진다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 시스템(100)을 도시한다. 무선 시스템(100)은 무선 시스템(A)의 첫 번째 유형(101), 무선 시스템(B)의 두 번째 유형(102) 및 무선 시스템(C)의 세 번째 유형(103)을 예시적으로 포함한다. 물론, 본 실시예에서 시스템(100)의 인가받지 않은 스펙트럼을 공유하는 무선 시스템의 개수는 단지 예시적이다. 분명히, 설명한 3개의 시스템보다 많거나 적은 개수의 시스템이 시스템(100)을 포함하고, 인가받지 않은 스펙트럼을 공유할 수 있다.
무선 시스템(101 내지 103) 각각은 복수의 무선 스테이션이나 서브시스템을 포함할 수 있고, 이는 규정된 주파수에서 동작하고 규정된 대역폭을 가진다. 예컨대 도 2a에 도시된 바와 같이, 시스템 유형(A)(101)의 라디오 주파수 그리 드(grid)(201)는 중심 주파수(f2, f6, f8)를 가진다. 시스템 유형(A)(101)의 무선 프로토콜에 따라 동작하는 무선 시스템은 각각 도시된 바와 같은 대역폭을 가지게 된다. 유사하게, 라디오 주파수 그리드(201)에서 동작하는 시스템 유형(B)(102)에서는 예시적으로 9개의 무선 디바이스가 존재하고, 이 경우 각 시스템은 고유한 중심 주파수와 공통 대역폭을 가진다. 마지막으로, 무선 시스템 유형(C)(103)은 중심 주파수(f5)를 가진 라디오 주파수 그리드(203)에서 동작하고, 도시된 바와 같은 대역폭을 가진다. 알 수 있는 것처럼, 유형(A)(101)의 3개의 무선 시스템과, 유형(B)(102)의 9개의 시스템 및 유형(C)(103)의 하나의 시스템이 존재한다.
바로 알 수 있는 것처럼, 도 1의 실시예의 시스템(100)은 비교적 좁은 대역의 시스템, 비교적 중간 대역의 시스템 및 비교적 넓은 대역의 시스템인 무선 시스템들을 포함한다. 즉, 무선 시스템 유형(A)(102)의 대역폭은 무선 시스템 유형(C)(103)의 것보다 9배 적고, 무선 시스템 유형(B)(102)의 것보다 3배 적다. 유사하게, 무선 시스템(B)의 대역폭은 무선 시스템(C)(103)의 대역폭보다 3배 적다.
인가받지 않은 스펙트럼에서 동작하는 CSMA/CA 시스템에서의 알려진 에티켓에 따르면, 중심 주파수가 f1, f2, f3인 채널에서 (좁은 대역의) 시스템(B)(102)에서의 3개의 성공적인 송신이 일어나게 되고, 이러한 송신 동안 (넓은 대역의) 시스템(C)과 중심 주파수(f2)를 구비한 (중간 대역의) 시스템(B)이 채널이 점유되고 있음을 감지하게 된다. 알려진 방법에 의해 알 수 있는 것처럼, 더 좁은 대역 시스템이 더 넓은 대역 시스템보다 송신할 더 많은 기회를 제공하게 된다. 본 설명이 계 속됨에 따라 더 명확해 지는 것처럼, 실시예의 에티켓 규칙은 실질적으로 다른 동작 구간뿐만 아니라 불균형 송신 기회를 제거하고, 이로 인해 알려진 시스템에 비해 시스템(100)의 QoS를 실질적으로 개선하고, 전반적인 스펙트럼 효율을 개선하는 스펙트럼 공유를 제공한다.
실시예에 따르면, 무선 시스템(100)은 전술한 바와 같은 다수의 물리적인 송신 속도를 가질 수 있다. 게다가, 예시적인 일 실시예에 따르면, 무선 시스템(101 내지 103)의 디바이스는 충동 회피를 구비한 운반체 감지 다중 액세스(CSMA/CA: carrier sense multiple access with collision avoidance) 프로토콜에 따라 동작하는 밑에 있는 MAC 층을 가지는 임의의 적당한 디바이스나 서브시스템일 수 있다. 실시예의 시스템은 그것들의 프로토콜로서 CSMA/CA만을 가지는 MAC 프로토콜에 제한되지 않는다는 점이 강조된다. 예컨대, 시스템(101 내지 103)은 몇 가지 열거하자면 알로하(Aloha), 슬롯(Slotted) 알로하, 시분할 다중 접속(TDMA), 주파수 분할 다중 접속(FDMA), 시분할 복신(Time Division Duplex) 또는 나무 경합 결정(Tree Contention resolution) 프로토콜과 같은 프로토콜을 이용할 수 있다. 하지만, 간편한 방식으로 실시예를 설명하기 위해, CSMA/CA 프로토콜만이 언급된다. 또한 시스템의 디바이스는 모바일 컴퓨터, PDA 및 일반 셀룰러 패킷 라디오 서비스(GPRS: generalized packet radio service) 전화기, 초광대역(UWB: ultra-wideband) 디바이스, 블루투스 디바이스와 같은 휴대 가능한 기기 및 다수의 물리 송신 속도에 관해 제공하는 IEEE 표준 802.11 및 그것의 부속 표준(progeny)에 따라 동작하는 무선 국부 영역 망(WLAN) 디바이스일 수 있다는 점이 주목된다. 또한 이들 디바이스 는 단지 예시적인 것이고, 분명히 총망라한 목록을 아니다는 점이 주목된다.
무선 시스템(101 내지 103)의 디바이스 각각은, 104에 도시된 바와 같은 데이터 및 음성 통신을 위한 동일한 무선 시스템에서의 다른 디바이스 및 105에 도시된 바와 같은 일부 제어 정보를 통신하기 위해 상이한 무선 시스템의 다른 디바이스와 통신할 수 있다. 특정 실시예에서, 선택적인 제어 채널(106)은 각 시스템(101 내지 103)에 일정한 동작 파라미터뿐만 아니라 같은 곳에 배치된 시스템의 정보를 제공하고, 이러한 동작 파라미터들은 시간 또는 대역폭의 할당을 시스템(101 내지 103) 각각에 제공한다. 설명이 계속됨에 따라 더 분명해지는 것처럼, 이들 파라미터는 하나 또는 그 이상일 수 있는데, 즉 최소 경합 창(window)(CWmin), 최대 경합 창(CWmax), 인터프레임 스페이싱(interframe spacing)(IFS) 및 송신 버스팅(transmission bursting)(TXOP)이 있다. 본 명세서에 더 충분히 설명된 실시예에 따르면, 이들 파라미터는 스펙트럼 공평함을 존재하고 인가받지 않은 송신 스펙트럼을 공유하는 모든 시스템에 제공하기 위해 존재하는 시스템의 개수와 유형에 기초하여 조정된다. 마지막으로, 제어 채널(106)은 본 명세서에서 더 충분히 설명되는 것처럼 집중되거나 분산될 수 있다.
특정 실시예에 따르면, 통신 시간이나 대역폭의 할당에 의한 통신의 조정은 제어 채널(106)을 사용하여 실행된다. 다른 실시예에서, 제어 채널은 이미 알려진 것이고, 각 시스템으로 하여금 주기적인 구간에서 비콘을 송신하게 함으로써, 통신의 조정이 실행된다. 전자의 실시예가 이제 설명된다.
전술한 바와 같이, 무선 시스템(101 내지 103)의 통신의 조정은 제어 채널에서의 상이한 시스템 사이의 통신에 의해 대역폭 또는 시간을 할당함으로써 실행될 수 있다. 도 3a는 비콘(302)을 분리하는 제어 정보 교환 구간(301)의 개념도이다. 비콘(302)은 도시된 것처럼 제어 채널(106)을 통해 송신된다. 비콘(302)은 모든 시스템에 의해 이해되는 제어 정보를 담고 있다. 본 설명이 계속됨에 따라 분명해지는 것처럼, 상이한 무선 시스템(예컨대, 시스템 101 내지 103)이 제어 채널에서 송신된 그것들 각각의 비콘에서의 대역폭 할당이나 시간 할당에 대한 그것들의 요구와 통신한다.
도시된 바와 같이, 각 시스템(101 내지 103)에는 특별한 대역폭 구간이 할당되는데, 이 구간을 통해 그것의 시스템 외부의 다른 시스템 디바이스 및 그것의 시스템 내부의 다른 시스템 디바이스와 통신할 수 있다. 이들 통신 구간은 각각 실질적으로 모든 시스템에 대해 동일한 크기를 가진다. 이 때문에, 특정 시스템의 대역폭 용량에 관계없이, 각 시스템은 제어 채널 주파수 대역 내에서 하나의 비콘을 송신한다. 알 수 있듯이 특정 시스템의 대역폭 용량에 따라, 모든 시스템에 스펙트럼에의 같은 액세스가 주어지도록 하기 위해 다른 시스템보다 많거나 적은 구간을 요구할 수 있다. 이러한 동등한 것(equal)이 이제 일 실시예와 연계하여 설명된다.
비콘(302)의 종료시 개시하는 제어 정보 교환 구간(301) 동안, 제 1 시스템(101)(A)은 일정한 시각에서 그리고 도시된 바와 같은 특정 유한한 시간 주기 동안 개시하는 고정된 값(fX)을 가지는 일정한 대역폭(302)을 통해 송신한다. 그 후, 제 2 시스템(102)(B)이 동일한 시간 구간 동안 제 1 시스템과 동일한 속도로 송신함으로써, 일정한 대역폭 값(303)(fX)을 통해 송신한다. 마지막으로, 제 3 시스템이 동일한 대역폭(304)을 통해 송신한다.
도 1 내지 도 2b의 실시예와 연계하여 설명된 예시적인 시스템으로부터 알 수 있듯이, 시스템(102)의 대역폭은 시스템(103)의 1/9이고, 시스템(101)의 1/3이다. 설명된 것처럼, 이는 시스템(102)의 스펙트럼으로의 액세스를 다른 시스템(101, 103)을 배제시킬 정도까지 증가시킬 수 있다. 이 실시예에서, 스펙트럼 공평함은 각 시스템(101 내지 103)에 그것의 상대적인 대역폭 요구사항에 비례하는 다수의 구간을 제공함으로써 달성된다. 예컨대, 시스템(101) 대역폭의 9배인 대역폭을 가지고, 스펙트럼을 다른 12개의 알려진 무선 시스템{유형(B)으로부터 9개의 시스템 및 유형(A)으로부터의 3개의 시스템}과 공유하기 때문에, 알려진 기술에 의해 더 적은 액세스 기회를 가질 수 있는 시스템(103)은, CWmin, TXOP 및 IFS와 같은 파라미터의 적당한 조정에 의해 스펙트럼으로의 추가 액세스 기회를 부여받을 수 있다. 다른 무선 시스템에 대해서 유사한 할당이 이루어질 수 있다.
각 무선 시스템의 비콘(108)은 제어 프레임에서 송신되고, 무선 시스템이 동작하는 주파수(중심 주파수), 도 3a에 도시된 유형(A, B) 또는 C 유형의 시스템에 할당된 스펙트럼 대역폭, 대역폭 요구사항 또는 방송(air) 시간 요구사항, 이러한 시스템에서의 디바이스의 개수 및 현재 사용된 경합 파라미터를 포함한다.
이들 비콘(108)은 대응하는 무선 시스템에 의해 주기적으로 송신된다. 이 비 콘들은 또한 추가 자원에 대한 요청 또는 자원을 되돌려 보내기 위해 사용된다. 또한 제어 채널을 감시하는 것 또한 무선 시스템이, 얼마나 많은 상이한 시스템과 동일한 유형의 시스템이 존재하는지를 이해하는 것을 허용한다.
전술한 바와 같이, 파라미터의 할당 조정은 실시예의 2가지 방법에 따라 유익하게 실행된다. 하나는 집중된 접근이고 나머지 하나는 분산된 접근이다. 집중된 접근에서는, 무선 디바이스 중 하나가, 스펙트럼을 공유하는 모든 시스템으로부터 중앙 제어기로서 선택된다. 예컨대, 시스템 유형(C)(103)의 디바이스(107)는 시스템(100)의 중앙 제어기로서 선택될 수 있다.
선택 공정은, 광대역으로부터 디바이스 중 하나가 그것들이 전체 스펙트럼으로 확대할 때 중앙제어기로서 만들어지는 간단한 것일 수 있다. 예시적으로, 시스템 유형(C)(103)의 모든 광대역 디바이스 중, 한 디바이스가 가장 작은 또는 가장 큰 MAC 주소에 기초한 중앙 제어기로서 선택된다. 대안적으로, 중앙 제어기가 성공적인 디바이스가 중앙 제어기라는 것을 표시하기 위해, 제어 채널(fo)에서 방송되는 비콘(302, 308)을 가지고 서로 경쟁하는 디바이스들로부터 선택될 수 있다. 간단하게 하기 위해, 중앙 제어기가 먼저 비콘을 매체에 넣는 광대역 시스템의 디바이스들로부터 선택된다. 일단 중앙 제어기가 선택되면, 그것은 전체 시간(lifetime) 동안 또는 송신 구간 동안 중앙 제어기로서 남아 있다. 아래의 실례와 연계하여 설명된 바와 같이, 구간은 복수의(예컨대, 103) 제어 정보 교환 구간(301)으로 이루어지는 시간의 주기일 수 있다.
일단 중앙 제어기(107)가 식별되면, 상이한 무선 시스템에 의해 설치된 모든 비콘(108)이 중앙 제어기(107)에 의해 이해된다. 비콘에서의 정보에 기초하여, 중앙 제어기(107)는 방송 시간 공평함이나 대역폭 공평함을 사용하여 스펙트럼 자원을 할당한다. 예시적으로, 방송시간 공평함과 대역폭 공평함은, 관련 파라미터(예컨대, CWmin, CWmax 등)가 2003년 7월 23일 출원된 미국 가 특허 출원 일련 번호 60/489,685호, 2003년 12월 16일 출원된 60/529,790호, 2003년 9월 3일 출원된 60/449,854호, 2004년 2월 17일 출원된 60/545,319호 및 2003년 6월 30일 출원된 60/483,792호에 설명된 방법에 따라 실행될 수 있다. 이들 출원 모두 Shankar 등에 의해 이루어진 것이고, 이들 발명은 본 양수인에게 양도되어 있다. 이들 출원의 개시물은 특별히 참조로 본 명세서에 통합되어 있다. 이들 방법은 단지 예시적이고 본 개시물의 이득을 알고 있는 당업자의 이해범위 내에서 다른 방법이 이들 파라미터를 설정하기 위해 사용될 수 있다는 점이 주목된다.
일 실시예의 설명이 이제 이루어진다. 본 실시예에서, 대역폭 공평함은 분산된 또는 집중된 제어 구조에서 달성된다. 본 예시에서, 유형(A) 시스템(101)은 2.4㎓에서 동작하는 무선 LAN이고, 유형(B) 시스템(102)은 2.4㎓에서 동작하는 블루투스 시스템이며, 유형(C) 시스템(103)은 2.4㎓에서 동작하는 광대역 LAN이다. 게다가, 시스템(101)의 디바이스는 54Mbit/s로 송신하고, 제 2 시스템(102)의 디바이스는 1Mbit/s로 송신하며, 제 3 시스템의 디바이스는 500Mbit/s로 송신한다. 마지막으로 본 예시에서, 제 1 디바이스는 다수의 제어 정보 교환 구간(301)으로 확대되 는 1분의 구간 동안에 25Mbit의 정보를 보내기를 원하고, 제 2 디바이스는 동일한 1분 동안에 100Mbit의 정보를 보내기를 원하며, 제 3 디바이스는 동일한 1분 동안 480Mbit를 보내기를 원한다.
이러한 실시예에서, 시스템(101 내지 103) 각각으로부터 요구를 수신한 후, 제어 채널(106)이나 중앙 제어기(107)는 2초의 방송 시간을 제 1 시스템(101)에 할당하고, 25초를 제 2 시스템(102)에 할당하며, 1초를 제 3 시스템에 할당한다. 물론, 각 시스템(101 내지 103)으로부터의 복수의 디바이스에 본 실시예의 공평함 방법에 따른 방송시간이 할당될 수 있다는 것이 주목된다. 각 시스템으로부터의 한 디바이스만 선택하는 것은 오직 논의를 간단하게 하기 위함이다.
시간의 구간(이 예에서는 1분)이 완료되면, 각 디바이스와 시스템에는 시간의 특별한 구간에서 원하는 양의 정보를 송신 및/또는 수신할 기회가 주어졌다. 당연히, 이 공정은 반복될 수 있다.
도 3b는 방송시간 공평함을 달성하기 위해 시간 할당을 사용하여 스펙트럼 공평함이 달성되는 개념도이다. 이 실시예에서는 중앙 제어기(107)가, 상이한 시스템 중에서의 시간 할당 제어가 CWmin, CWmax 또는 IFS 또는 TXOP와 같은 파라미터를 사용하거나 각 시스템에 대해 주기적으로 시간을 챙겨 놓음으로써 달성될 수 있음을 나타내는 비콘(309)을 주기적으로 보낸다. 후자의 방법이 아래에 설명된다.
비콘(309)은 각 시스템(101 내지 103)의 송신 시간과 지속 구간을 송신한다. 이 실시예에서, 비콘(309)은 제어 채널(106)을 통해 송신되고, 각 시스템이 스펙트 럼을 사용하는 시작 시간과 사용에 걸리는 시간을 표시한다.
이 실시예에서 방송시간 공평함을 달성하기 위해, 지속 시간은 개별 시스템의 요구사항에 비례한다. 이것 때문에, 시스템(101)의 송신 구간(311)이 시스템(102)의 송신 구간(312) 및 시스템(103)의 송신 구간(313)과 동일한 특별한 경우를 고려한다. 하지만 시스템(101 내지 103)의 대역폭은 동일하지 않다. 이와 같이 시스템(103)은 구간(313) 동안, 시스템(101)이 구간(312) 동안에 하는 것보다 3배나 많은 정보를 송신하고, 시스템(102)이 구간(311) 동안에 그러한 것보다 9배나 많은 정보를 송신한다. 따라서, 각 시스템에서 시간에 있어 동일한 액세스를 부여함으로써, 본 실시예는 동일한 시스템 액세스를 조장하고, 각 시스템이 최적의 비트 속도에서 작동하도록 허용한다.
전술한 바와 같이, 스펙트럼 공평함이 시간 할당이나 대역폭 할당을 사용하여 달성되든지 간에, 특정 실시예에 따라 제어 채널이 사용될 수 있다. 이러한 제어 채널은 시스템(100)이 집중되거나 분산되는 경우 사용될 수 있다. 이제 집중되거나 분산된 채널에 제어 채널을 통합하는 특정 실시예들을 설명한다.
일 실시예에서, 스펙트럼 액세스 공평함을 달성하기 위해 집중된 제어가 실행된다. 집중된 제어는 중앙 노드로부터의 전용 제어 채널을 사용하여 실현될 수 있다. 예컨대, 이러한 실시예에서 제어 채널(106)은 디바이스(107)로부터의 것일 수 있다. 이러한 예시적인 방법은 효율적이고, 실시예에 따라 쉽게 구현될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 임의의 시스템(101 내지 103)의 한 디바이스/스테이션이 제어기나 비콘을 송신하는 AP가 되도록 할당되고, 송신 파라미터(예컨대, TXOP CWmin 등)에 대한 수정을 초래하며, 도 3a와 도 3b의 실시예와 연계하여 설명된 것처럼, 스펙트럼을 공유하는 시스템 각각에 명령을 제공한다.
일단 디바이스가 선택되면, 인가받지 않은 스펙트럼을 이용하는 시스템의 개수를 감시하고, 대역폭 공평함이나 방송시간 공평함에 기초한 상이한 시스템으로부터 나오는 자원 요구를 부여/거절하게 된다. 스펙트럼 에티켓의 목표가가 도 1과 도 3a와 연계하여 설명된 것과 같은 예에서의 3개의 시스템 사이의 구분된 대역폭 공평함을 가지도록 하는 것이라면, 예시적인 방법은 그러한 구분을 달성하기 위해, CWmin, AIFS 또는 TXOP 한계와 같은 CSMA/CA의 파라미터를 조정한다. 예컨대, CWmin n과 IFS에 기초한 공평함 할당은 가특허 출원 일련 번호 60/529,790호와, Shankar 등에 의해 플로리다주 올랜도에서 2003년 10월 가을에 열린 IEEE 운반체 기술 회의(VTC: Vehicular Technology Conference)의 802.11E 무선 랜에 관한 인터-프레임(Inter-frame) 공간 기초의 서비스 구분에 설명된 것과 같은 것일 수 있다. 이러한 발표물의 전문은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다. 대안적으로, TXOP 한계가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, TXOP는 시스템(100)의 시스템(101 내지 103) 각각의 요구사항이 균형 잡히도록 배치된다. 예컨대, 시스템 A(101)이 시스템(B)(102)에서의 방송시간 사용의 2배를 요구한다면, A에 할당된 TXOP의 값은 B의 그것의 2배이거나 주기적인 방식으로 A가 유형(B)보다 2배의 시간 구간이 주어질 수 있다.
유사하게, 스펙트럼 액세스 공평함이 방송시간 공평함을 제공함으로써 달성되는 실시예에서는, 효율적인 조정이 그것들의 요구사항에 비례하는 시간을 할당하 고 다른 시스템을 닫아 방송시간 공평함을 달성하는 중앙 제어기에 의해 달성된다.
다른 실시예에 따르면, 어떠한 중앙 제어기도 존재하지 않고(즉, 분산된 제어 방법), 스펙트럼 할당 공평함이 특정 실시예에 따라 달성된다. 일 실시예에서는 어떠한 중앙 제어기도 존재하지 않고, 각 시스템(101 내지 103)은 먼저 얼마나 많은 시스템이 스펙트럼을 공유하는지를 결정하기 위해 충분한 시간 동안 제어 채널(106)에 귀를 기울여야 한다. 모든 시스템(101 내지 103)은 그것들의 부하, 시간 점유, 그것들 자체의 주파수 대역에서 취해진 측정들의 전력 레벨 및 제어 채널(fO)에서의 다른 정보를 방송한다. 추가 자원을 위한 요구를 하는 임의의 무선 시스템은 그러한 스펙트럼에서의 모든 시스템으로부터의 메시지를 감시해야 하고, 그 후 추가 요구에 관한 새로운 요구를 이제 허용할 수 있는지 아닌지를 결정해야 한다. 중앙 제어기의 사용에 관련된 실시예와 연계하여 설명된 방송시간 및 대역폭 공평함을 달성하는 방법은 본 실시예의 분산된 제어 방법에 통합될 수 있음이 주목된다. 즉, 통신 파라미터와 대역폭 및 방송시간의 할당을 조정하는 방법이 사용될 수 있고, 따라서 나타난 것처럼 반복되지 않는다.
제어 채널의 사용을 통합하는 실시예에 더하여, 스펙트럼 할당의 공평함이 현재 설명된 실시예의 방법과 장치를 사용하여 달성될 수 있다.
이전의 특정 실시예에서, 제어 채널은 각 시스템으로부터의 파라미터를 수신하고, 스펙트럼 사용과 통신 조정을 할당하기 위해 사용되었다. 다른 실시예에 따르면, 이러한 정보의 교환은 분산된 무선 네트워크에서의 개별 시스템 기능에 의해 및 개별 시스템 기능들 중에서 실행된다. 예컨대, 도 1 내지 도 2b의 실시예에서, 각 시스템(101 내지 103)은 규칙적으로 예정된 구간에서 비콘(108)을 송신하게 된다. 각 비콘은 전술한 파라미터를 통한 시스템 요구사항을 포함한다. 비콘(108)을 보낸 후, 시스템은 응답 구간으로서 정의된 스펙트럼을 공유하는 임의의 시스템으로부터의 응답을 기다린다. 아무런 응답도 수신되지 않으면, 시스템은 비콘에 제안된 것과 같은 파라미터를 조정하게 된다. 만약 응답이 비콘 구간 동안 응답 구간 내에서 수신된다면, 그러한 요구가 다른 시스템에는 적합하지 않다는 것이 분명하고, 따라서 그러한 요구는 기각될 수 있다. 시스템(들)으로부터의 응답은 MAC 파라미터에서의 대안이나 이러한 요구 시스템이 사용할 수 있는 시간 슬롯을 제안할 수 있다.
전형적인 실시예의 논의를 통해 본 발명이 상세히 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 수정예가 본 개시물의 이득을 가지게 된다는 것이 분명해질 것이다. 그러한 수정예와 변형예는 첨부된 청구항의 범위 내에 포함된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당시 공평함을 제공하는 경우에 이용 가능하다.

Claims (20)

  1. 무선 네트워크(100)에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법으로서,
    인가받지 않은 통신 스펙트럼을 제공하는 단계,
    복수의 무선 시스템(101, 102, 103)을 같은 곳에 배치(co-locate)하는 단계로서, 상기 복수의 무선 시스템 중 2개 이상의 무선 시스템은 상이한 스펙트럼 대역폭과 채널 용량을 가지는, 같은 곳에 배치하는 단계 및
    무선 시스템 각각의 대역폭 요구사항을 결정하고, 특정 구간에 대해서 시스템 각각에 대역폭(303, 304, 305)이나 통신 주기(311, 312, 313)를 할당하는 단계를 포함하는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 매체 액세스 제어(MAC) 하위층(sub-layer) 파라미터를 각 시스템에 할당하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제공에 앞서 상기 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 대역폭 할당은 각 시스템을 송신 속도로 제한하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 통신 시간의 할당은 각 시스템에 대해 실질적으로 동일한 통신 시간을 제공하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 MAC 층 파라미터를 수신하고, 조정된 MAC 층 파라미터를 제공하는 제어 채널을 제공하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 네트워크는 분산되는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 네트워크는 집중되는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 방법은 상기 시스템 중 하나로부터 중심 제어기로서 의 디바이스(107)를 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 중심 제어기는 각 시스템의 하나 이상의 디바이스에 일정한 시간 슬롯을 제공하고, 그렇게 제공하는 동안 상기 디바이스는 정보를 송신 및/또는 수신할 수 있는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 방법은 제어 채널을 제공하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크에서 스펙트럼 할당 공평함을 제공하는 방법.
  12. 무선 네트워크로서,
    인가받지 않은 라디오(radio) 스펙트럼,
    복수의 무선 시스템(101, 102, 103)으로서, 상기 무선 시스템 중 2개 이상의 무선 시스템은 상이한 스펙트럼 대역폭 요구사항과 채널 용량을 가지고, 각 스테이션의 대역폭 요구사항에 기초하여, 대역폭(303, 304, 305) 또는 통신 주기(311, 312, 313)가 특정 구간 동안 시스템 각각에 할당되는, 무선 네트워크.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 방법은 매체 액세스 제어(MAC) 하위층 파라미터를 각 시스템에 할당하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크.
  14. 제 13항에 있어서, 각 시스템의 송신 속도는 시간의 특정 구간에서 제한되는, 무선 네트워크.
  15. 제 12항에 있어서, 각 시스템에는 시간의 특정 구간 동안 실질적으로 동일한 통신 시간이 부여되는, 무선 네트워크.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 MAC 층 파라미터를 수신하고, 조정된 MAC 층 파라미터를 제공하는 제어 채널을 더 포함하는, 무선 네트워크.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 네트워크는 분산되는, 무선 네트워크.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 네트워크는 집중되는, 무선 네트워크.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 복수의 시스템 내의 복수의 디바이스 중에서 선택된 집중된 제어기(107)를 더 포함하는, 무선 네트워크.
  20. 제 1항에 있어서, 복수의 제어 정보 교환 구간(301)의 각각의 개시점에서, 복수의 비콘(beacon)(302, 308)이 상기 시스템에 송신되는, 무선 네트워크.
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