KR20090089199A - 라이센스 대역 및 공유 대역의 효과적 사용을 위한 모바일시스템 및 기지국 시스템 - Google Patents

라이센스 대역 및 공유 대역의 효과적 사용을 위한 모바일시스템 및 기지국 시스템 Download PDF

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Abstract

라이센스 대역(licensed spectrum) 및 공유 대역(shared spectrum)의 효과적 사용을 위한 모바일 시스템 및 기지국 시스템을 개시한다. 모바일 시스템은 라이센스 대역 및 공유 대역 중 적어도 하나의 대역을 이용하여 데이터의 송수신을 초기화하는 초기화부, 상기 적어도 하나의 대역을 통해 상기 데이터의 송수신을 위한 대역을 센싱(sensing)하는 센싱부 및 상기 센싱된 대역을 통해 데이터를 송수신하는 송수신부를 포함한다.
기지국, 스펙트럼(spectrum), 라이센스 대역(licensed spectrum), 공유 대역(shared spectrum)

Description

라이센스 대역 및 공유 대역의 효과적 사용을 위한 모바일 시스템 및 기지국 시스템{MOBILE SYSTEM AND BASE STATION SYSTEM FOR EFFECTIVELY USING LICENSED SPECTRUM AND SHARED SPECTRUM}
본 발명은 라이센스 대역(licensed spectrum) 및 공유 대역(shared spectrum)의 효과적 사용을 위한 모바일 시스템 및 기지국 시스템에 관한 것이다.
현재 통신 서비스는 음성 위주의 서비스가 많은 부분을 차지하고 있다. 따라서, 무선 데이터 서비스에 대해서는 투자 대비 음성 서비스만큼의 사업성을 기대하기 어려운 현실이다. 현재의 데이터 서비스 요금 체계는 사용자들이 부담을 느낄 수준이며 이동 중에 데이터 서비스 사용량 또한 많은 편이 아니다. 또한, 이러한 데이터 서비스는 높은 데이터 전송률을 요구하는 서비스 일수록 광대역을 필요로 한다.
미래의 통신 환경에서는 지금 보다 훨씬 높은 전송 속도 서비스가 가능해야 한다. 즉, 이러한 높은 데이터 전송률을 요구하는 서비스를 위해서는 광대역 확보가 필수 적이나 현재의 주파수 분배 현황을 고려하면 현실적으로 힘들다. 따라서, 현재의 주파수 대역을 효과적으로 이용하기 위한 기술이 필요하다.
본 발명은 모바일 시스템의 기능에 따라 라이센스 대역(licensed spectrum) 및 공유 대역(shared spectrum)을 할당하여 공유 대역을 효율적으로 활용할 수 있는 모바일 시스템 및 기지국 시스템을 제공한다.
본 발명은 모바일 시스템에서 기지국 시스템과의 약속된 시간에 주기적으로 통신 모듈을 동작시켜 상기 기지국 시스템으로부터의 제어 메시지를 모니터링 함으로써, 슬립 모드 중의 모바일 시스템을 공유 대역의 변경이 가능하도록 어웨이크 모드로 변경하여 상기 모바일 시스템의 전력 효율을 향상시킬 수 있는 모바일 시스템을 제공한다.
본 발명은 기지국 시스템으로부터 할당된 대역을 통해 가상 기지국 시스템과 연관된 제어 메시지를 수신하고, 상기 제어 메시지에 기초하여 상기 가상 기지국 시스템과의 통신에 이용될 대역을 선택함으로써, 상기 가상 기지국 시스템이 이용하는 공유 대역을 효율적으로 활용할 수 있는 모바일 시스템 및 기지국 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 모바일 시스템은 라이센스 대역 및 공유 대역 중 적어도 하나의 대역을 이용하여 데이터의 송수신을 초기화하는 초기화부, 상기 적어도 하나의 대역을 통해 상기 데이터의 송수신을 위한 대역을 센싱하는 센싱부 및 상기 센싱된 대역을 통해 데이터를 송수신하는 송수신부를 포함한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 센싱부는 상기 적어도 하나의 대역을 통해 센싱 정보를 기지국 시스템으로 리포팅하는 센싱 정보 리포팅부 및 상기 센싱 정보 에 따라 상기 기지국 시스템으로부터 수신된 제어 메시지에 기초하여 공유 대역을 변경하는 공유 대역 변경부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 라이센스 대역은 음성 서비스 및 임계값 이하의 데이터 전송률을 갖는 데이터 서비스 중 적어도 하나의 서비스가 제공하기 위한 대역폭을 포함할 수 있고, 상기 공유 대역은 상기 라이센스 대역에 포함된 대역폭을 제외한 나머지 대역폭 중 적어도 일부의 대역폭을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국 시스템은 모바일 시스템을 라이센스 대역 및 공유 대역 중 사용 가능한 대역에 따라 분류하는 모바일 시스템 분류부 및 상기 모바일 시스템의 분류에 따라 상기 라이센스 대역 및 상기 공유 대역 중 적어도 하나의 대역을 할당하는 대역 할당부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 모바일 시스템은 슬립 모드 중 기선정된 기간마다 라이센스 대역 및 공유 대역 중 적어도 하나의 대역을 통해 기지국 시스템으로부터의 제어 메시지를 모니터링하는 모니터링부 및 상기 제어 메시지에 기초하여 상기 슬립 모드를 어웨이크 모드로 전환하는 모드 전환부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 모바일 시스템은 할당된 대역을 통해 기지국 시스템으로부터 가상 기지국 시스템과 연관된 제어 메시지를 수신하는 제어 메시지 수신부, 상기 제어 메시지에 기초하여 상기 가상 기지국 시스템과의 통신에 사용될 대역을 선택하는 대역 선택부 및 상기 선택된 대역을 통해 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국 시스템은 연계된 가상 기지국 시스템에 대한 대역 정보를 포함하는 제어 메시지를 모바일 시스템으로 전송하는 제어 메시지 전송부 및 상기 모바일 시스템과 상기 가상 기지국 시스템간에 상기 대역 정보에 기초한 통신을 중계하는 통신 중계부를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다양한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 시스템 및 기지국 시스템의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다. 도 1은 모바일 시스템의 기능에 따라 스펙트럼 사용을 이원화 하는 모습을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 상기 스펙트럼의 사용을 이원화하기 위해 기지국 시스템(101)은 라이센스 대역(licensed spectrum)의 송수신을 위한 장치(102) 및 공유 대역(shared spectrum)의 송수신을 위한 장치(103)를 모두 포함할 수 있다. 이때, 기존 모바일 시스템(104)은 상기 라이센스 대역을 송수신하기 위한 장치(105)만을 포함하는 시스템을, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 시스템(106)은 라이센스 대역을 송수신하기 위한 장치(107)뿐만 아니라 공유 대역을 송수신하기 위한 장치(108)를 모두 포함할 수 있다. 다시 말해, 기존 모바일 시스템(104)은 일례로 4세대 이전 모바일 시스템에서 주로 사용하던 대역폭(주로, 1.25MHz ~ 10MHz)으로 설정 가능한 상기 라이센스 대역만을 이용하고, 동적 접속 기능이 탑재된 모바일 시스템(106)은 라이센스 대역과 공유 대역을 함께 사용 가능하도록 구성될 수 있다.
기존 모바일 시스템(104)은 라이센스 대역만을 활용하여 음성 및 낮은 또는 중간의 데이터 전송률을 갖는 서비스를 제공받을 수 있고, 모바일 시스템(106)은 라이센스 대역을 활용한 음성 및 낮은 또는 중간의 데이터 전송률을 갖는 서비스뿐만 아니라, 공유 대역을 활용한 높은 데이터 전송률을 갖는 서비스 또한 제공받을 수 있게 된다. 이때, 공유 대역은 동적 스펙트럼에 대한 접속이 가능하므로, 상기 라이센스 대역보다 더 넓은 대역폭 활용이 가능할 수 있고, 이러한 상기 공유 대역의 활용을 통해 높은 데이터 전송률을 갖는 서비스를 보다 효율적으로 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 모바일 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 여기서, 모바일 시스템(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 초기화부(210), 센싱부(220) 및 송수신부(230)를 포함할 수 있다.
초기화부(210)는 라이센스 대역 및 공유 대역 중 적어도 하나의 대역을 이용하여 데이터의 송수신을 초기화한다. 여기서, 상기 라이센스 대역은 음성 서비스 및 임계값 이하의 데이터 전송률을 갖는 데이터 서비스 중 적어도 하나의 서비스가 제공하기 위한 대역폭을 포함할 수 있고, 상기 공유 대역은 상기 라이센스 대역에 포함된 대역폭을 제외한 나머지 대역폭 중 적어도 일부의 대역폭을 포함할 수 있다. 이때, 초기화부(210)는 모바일 시스템(200)에서 공유 대역을 확보한 상태에서는 상기 라이센스 대역 및 상기 공유 대역 중 하나를 선택하여 상기 데이터의 송수신을 초기화할 수 있고, 상기 공유 대역이 확보되지 못한 상태에서는 상기 라이센스 대역을 이용하여 상기 데이터의 송수신을 초기화할 수 있다.
센싱부(220)는 상기 적어도 하나의 대역을 통해 상기 데이터의 송수신을 위 한 대역을 센싱한다. 즉, 모바일 시스템(200)에서 공유 대역을 활용하기 위해서는 공유 대역에 대한 센싱 및 상기 공유 대역의 확보 방안을 위한 동작이 요구된다. 이때, 상기 공유 대역을 센싱하기 위해서는 주기적 또는 필요에 따라 인-밴드(in-band) 및 아웃-밴드(out-band)에 대한 스펙트럼 센싱 및 센싱 정보에 대한 보고가 필요하며, 상기 센싱 정보에 대한 보고는 상기 라이센스 대역 또는 상기 공유 대역을 활용할 수 있다. 이러한 공유 대역에 대한 자원 할당은 최초 상기 라이센스 대역을 통해 제어될 수 있고, 이후 상기 라이센스 대역뿐만 아니라 동일한 또는 다른 확보된 공유 대역을 통해서도 제어될 수 있다. 특히, 상기 라이센스 대역과 같이 안정된 대역을 통한 공유 대역의 관리 및 자원 할당은 전체 시스템 상에서 주파수 대역을 보다 용이하게 관리할 수 있게 한다.
이를 위해, 센싱부(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 적어도 하나의 대역을 통해 센싱 정보를 기지국 시스템으로 리포팅하는 센싱 정보 리포팅부(221) 및 상기 센싱 정보에 따라 상기 기지국 시스템으로부터 수신된 제어 메시지에 기초하여 공유 대역을 변경하는 공유 대역 변경부(222)를 포함할 수 있다.
송수신부(230)는 상기 센싱된 대역을 통해 데이터를 송수신한다. 즉, 모바일 시스템(200)은 상술한 센싱부(220)를 통해 최초 라이센스 대역을 통한 공유 대역의 할당 및 이후 상기 라이센스 대역 또는 상기 공유 대역을 통한 동일한 또는 다른 공유 대역을 할당 받음으로써, 상기 할당 받은 공유 대역을 통해 상기 데이터를 기지국 시스템과 송수신할 수 있게 된다.
또한, 모바일 시스템(200)은 슬립 모드(sleep mode) 중 기선정된 기간마다 상기 라이센스 대역을 통해 기지국 시스템으로부터의 제어 메시지를 모니터링하는 모니터링부(미도시) 및 상기 제어 메시지에 기초하여 상기 슬립 모드를 어웨이크 모드(awake mode)로 전환하는 모드 전환부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 상기 슬립 모드 및 상기 어웨이크 모드는 모바일 시스템(200)의 전력의 효율적 사용을 위한 것으로 이후 일례를 통해 보다 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 여기서, 기지국 시스템(300)은 도 3에 도시된 바와 같이 모바일 시스템 분류부(301), 대역 할당부(302), 변경 메시지 전송부(303) 및 제어 메시지 전송부(304)를 포함한다.
모바일 시스템 분류부(301)는 모바일 시스템을 라이센스 대역 및 공유 대역 중 사용 가능한 대역에 따라 분류한다. 이때, 모바일 시스템 분류부(301)는 상기 모바일 시스템을 상기 라이센스 대역만을 이용 가능한 모바일 시스템 및 상기 라이센스 대역 및 상기 공유 대역을 모두 이용 가능한 모바일 시스템으로 분류할 수 있다. 이러한 분류는 기지국 시스템(300)이 포함하거나 또는 연계될 수 있는 모바일 시스템 기능 데이터베이스를 통해 수행될 수 있다. 일례로, 상기 모바일 시스템 기능 데이터베이스는 각각의 모바일 시스템을 상기 라이센스 대역 및 상기 공유 대역 중 각각의 모바일 시스템에서 사용되는 대역에 따라 분류한 정보를 포함할 수 있고, 모바일 시스템 분류부(301)는 공유 대역을 할당하고자 하는 모바일 시스템에 대해 상기 모바일 시스템 기능 데이터베이스에 대한 검색을 통해 상기 모바일 시스템을 분류할 수 있다.
대역 할당부(302)는 상기 모바일 시스템의 분류에 따라 상기 라이센스 대역 및 상기 공유 대역 중 적어도 하나의 대역을 할당한다. 즉, 상기 라이센스 대역만을 이용 가능한 모바일 시스템에게는 상기 라이센스 대역을 통해 데이터 송수신이 가능하도록 하고, 상기 공유 대역을 더 사용 가능한 모바일 시스템에게는 상기 라이센스 대역뿐만 아니라, 상기 공유 대역 중 일부의 대역을 사용 가능하도록 할당할 수 있다.
변경 메시지 전송부(303)는 상기 모바일 시스템으로부터 상기 적어도 하나의 대역을 통해 수신된 센싱 정보에 기초하여 공유 대역의 변경과 연관된 변경 메시지를 상기 모바일 시스템으로 전송한다. 즉, 변경 메시지 전송부(303)는 상기 모바일 시스템으로부터 수신되는 센싱 정보를 통해 상기 모바일 시스템에 대한 공유 대역의 변경이 필요한지를 판단할 수 있고, 상기 공유 대역의 변경을 제어하기 위한 변경 메시지를 상기 모바일 시스템으로 전송할 수 있다. 이때, 상기 모바일 시스템은 상기 변경 메시지에 대한 응답 메시지를 기지국 시스템(300)으로 전송하고, 상기 공유 대역을 변경한 후 변경된 공유 대역을 통해 데이터를 송수신할 수 있다.
제어 메시지 전송부(304)는 슬립 모드의 모바일 시스템을 어웨이크 모드로 전환시키기 위해 예정된 시간에 상기 라이센스 대역을 통해 제어 메시지를 전송한다. 즉, 상기 슬립 모드의 모바일 시스템은 기지국 시스템(300)과 전혀 통신을 할 수 없기 때문에 공유 대역이 변경됨을 알 수 없다. 따라서, 상기 슬립 모드의 모바일 시스템은 기지국 시스템(300)과 서로 약속된 시간에 주기적으로 통신 모듈을 동작시켜 상기 제어 메시지를 모니터링하고, 상기 제어 메시지에 따라 어웨이크 모 드로 변환함으로써, 상기 공유 대역의 변경을 확인할 수 있다.
도 4는 기지국 시스템의 기본 동작을 설명하기 위한 일례이다. 상술한 바와 같이 기지국 시스템은 분류된 모바일 시스템에게 해당하는 대역을 할당해야 하고 이를 위해, 상기 기지국 시스템에 포함될 수 있는 스케쥴러(401)를 이용할 수 있다. 여기서, 스케쥴러(401)는 도 3을 통해 설명한 모바일 시스템 분류부(301)에 대응될 수 있다. 다시 말해, 스케쥴러(401)는 모바일 시스템 기능 데이터베이스(402)에 기초하여 라이센스 대역 송수신기 및 공유 대역 송수신기들(403) 중 대역을 할당 받고자 하는 모바일 시스템들(404) 각각에 해당하는 송수신기를 선택함으로써 모바일 시스템들(404) 각각에 맞는 대역이 할당되도록 하고, 상기 선택된 송수신기를 통해 각종 제어 메시지 또는 데이터가 송수신되도록 할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 데이터 송수신 초기화 및 데이터 송수신 방법을 설명하기 위한 일례이다.
도 5는 라이센스 대역을 이용한 모바일 시스템에서의 데이터 송수신방법의 일례로서, 상기 모바일 시스템은 송신할 데이터가 존재하는지 확인(S501)하여 존재하는 경우 공유 대역을 통한 데이터 송수신 초기화를 수행(S502)할 수 있다. 이후, 상기 모바일 시스템은 상기 라이센스 대역이 이용 가능한지를 확인(S503)하여 이용 가능한 경우 상기 라이센스 대역을 통한 데이터 송수신을 수행(S504)할 수 있다.
도 6은 라이센스 대역 및 공유 대역을 모두 이용한 모바일 시스템에서의 데이터 송수신 방법의 일례로서, 상기 모바일 시스템은 우선 송신할 데이터가 존재하 는지 확인(S601)하여 존재하는 경우 라이센스 대역을 통한 데이터 송수신 초기화를 수행(S602)할 수 있다. 이후, 상기 모바일 시스템은 상기 공유 대역이 이용 가능한지를 확인(S603)하여 이용 가능한 경우 상기 공유 대역을 통한 데이터 송수신을 수행(S604)할 수 있다. 여기서, 단계(S604)는 아직 공유 대역을 할당 받지 못한 경우 또는 안정된 라이센스 대역을 통해 상기 공유 대역의 자원을 할당 받고자 하는 경우 수행될 수 있다. 또한, 상기 모바일 시스템은 단계(S603)에서 상기 공유 대역의 이용이 가능하지 않은 경우에는 상기 라이센스 대역만을 통해 상기 데이터의 송수신이 가능한지를 판단(S605)하여 가능한 경우 상기 라이센스 대역을 통한 데이터 송수신을 수행(S606)할 수 있다.
도 7은 라이센스 대역 및 공유 대역을 모두 이용한 모바일 시스템에서의 데이터 송수신 방법의 다른 예로서, 상기 모바일 시스템은 우선 송신할 데이터가 존재하는지 확인(S701)하여 존재하는 경우, 공유 대역을 통한 데이터 송수신 초기화를 수행(S702)할 수 있다. 이후, 상기 모바일 시스템은 상기 공유 대역이 이용 가능한지를 확인(S703)하여 이용 가능한 경우 상기 공유 대역을 통한 데이터 송수신을 수행(S704)할 수 있다. 이때, 상기 데이터 송수신에 이용될 공유 대역에 대한 자원 할당에는 이미 할당된 공유 대역 및 상기 라이센스 대역 중 하나의 대역을 선택적으로 이용할 수 있다. 또한, 상기 모바일 시스템은 단계(S703)에서 공유 대역이 이용 가능하지 않은 경우 도 6에서 설명한 바와 동일하게 상기 라이센스 대역만으로 데이터의 송수신이 가능한지 판단(S705)하여 가능한 경우, 라이센스 대역을 통한 데이터 송수신을 수행(S606)할 수 있다.
도 8은 공유 대역을 관리하는 방법을 설명하기 위한 일례이다. 기지국과 공유 대역 사용 모바일 시스템간에 공유 대역을 이용한 데이터 송수신(S801) 이후 상기 모바일 시스템은 상기 기지국으로 주기적으로 또는 특정 목적에 따라 센싱 정보를 리포팅(S802)할 수 있다. 이때, 상기 기지국은 상기 센싱 정보에 기초하여 상기 모바일 시스템에 대한 공유 대역 변경이 필요한지를 판단(S803)하여 필요하다고 판단된 경우 상기 모바일 시스템으로 기선정된 변경 메시지를 전송(S804)할 수 있다. 상기 모바일 시스템은 상기 변경 메시지를 수신한 후 상기 변경 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 기지국으로 전송(S805)하고, 상기 변경 메시지에 기초하여 상기 공유 대역을 변경(S806)할 수 있다. 상기 공유 대역이 변경되면, 상기 모바일 시스템과 상기 기지국은 상기 변경된 다른 공유 대역을 위한 동기화를 수행(S807)할 수 있고, 상기 동기화 이후 상기 다른 공유 대역을 통한 상기 모바일 시스템과 상기 기지국간의 데이터 송수신(S808)이 가능해진다. 이때, 상기 센싱 정보, 상기 변경 메시지 및 상기 응답 메시지 등은 공유 대역을 통해서도 전송될 수 있으나 보다 안정적 관리를 위해 상기 라이센스 대역이 이용될 수 있다. 일례로, 상기 공유 대역의 간섭량이 심한 경우 상기 라이센스 대역이 이용될 수 있다. 반대로, 상기 동기화를 위한 제어 메시지의 전송은 보다 데이터 전송률이 높은 상기 공유 대역이 이용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 시스템 및 기지국 시스템을 이용하면, 높은 데이터 전송률을 갖는 공유 대역을 보다 효율적으로 관리할 수 있다.
도 9는 슬립 모드 동작의 일례이다. 기지국과 공유 대역 사용 모바일 시스템간에 공유 대역을 이용한 데이터 송수신(S901) 이후 상기 모바일 시스템은 전력의 효율성을 위해 슬립 모드로 전환(S902)될 수 있다. 이때, 상기 슬립 모드는 상기 기지국과의 통신 모듈의 전원을 오프시켜 상기 모바일 시스템의 전력 효율을 증대시키기 위한 것으로, 상기 슬립 모드의 모바일 시스템은 상기 기지국과 전혀 통신을 할 수 없게 된다. 따라서, 상기 모바일 시스템은 상기 기지국과 약속된 시간에 리스닝 인터벌(listening interval)과 같이 주기적인 기간마다 통신 모듈을 동작시켜 어웨이크 모드로 전환시킬 필요가 있다.
이때, 슬립 모드로의 전환(S902) 이후 상기 모바일 시스템은 슬립 모드로서 동작(S903)하면서 기선정된 기간마다 라이센스 대역을 통해 기지국 시스템으로부터의 제어 메시지를 모니터링한다. 이때, 단계(S904) 및 단계(S905)에서와 같이 공유 대역의 변경(S906) 이전에 수신되는 제어 메시지는 공유 대역의 변경(S906)에 대한 정보를 포함하지 않기 때문에 상기 모바일 시스템은 슬립 모드를 유지(S905)한다. 그러나 상기 공유 대역이 변경(S906)되면, 단계(S907)에서 상기 공유 대역이 변경되었음을 알리기 위한 정보를 포함하는 제어 메시지가 상기 기지국에서 전송되고, 상기 제어 메시지를 수신한 상기 모바일 시스템은 단계(S908)에서와 같이 어웨이크 모드로 전환된다.
상기 어웨이크 모드로 전환된 상기 모바일 시스템은 상기 기지국과 변경된 공유 대역을 위한 동기화를 수행(S909)하고 동기화된 상기 변경된 공유 대역을 통해 데이터 송수신을 수행(S910)할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명의 일실시예 에 따른 모바일 시스템을 이용하면, 공유 대역 변경 시에도 끊임없는 서비스를 유지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 시스템, 기지국 시스템 및 가상 기지국 시스템의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다. 기지국 시스템(1001)의 인프라를 이용하는 가상 기지국 시스템(1002)은 기지국 시스템(1001)에서 사용되는 주파수 대역이 아닌 공유 대역을 활용하여 무선 음성 및 데이터 서비스를 제공할 수 있다. 이러한 공유 대역은 시간 및 장소에 따라 변화 가능하기 때문에, 공유 대역 관련 정보를 기지국 시스템(1001)의 방송 정보와 같은 제어 메시지에 포함시킬 수 있다. 따라서, 기존 모바일 시스템(1003) 및 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 시스템(1004)은 초기 접속 시, 기지국 시스템(1001)이 방송하는 제어 메시지를 통해 가상 기지국 시스템(1002)에 대한 정보를 얻고, 상기 정보에 해당하는 공유 대역을 통해 가상 기지국 시스템(1002)과 연결될 수 있다.
이 때, 기지국 시스템(1001)을 통해 방송되는 가상 기지국 시스템(1002)을 위한 프라이머리 브로드캐스트 제어 메시지(primary broadcast control message for MVNO)에는 가상 기지국 시스템(1002)의 식별자 등 최소 기본 브로드캐스트 제어 정보와 가상 기지국 시스템(1002)에서 이용될 수 있는 공유 또는 개방형 스펙트럼과 같은 대역 정보 등이 포함될 수 있다. 가상 기지국 시스템(1002)에서 활용되는 공유 대역에서는 가상 기지국 시스템(1002)의 동작을 위한 기본 제어 정보, 데이터 송수신에 필요한 일반적 제어 메시지, 스펙트럼 관리를 위한 센싱 등의 제어 정보, 데이터 등의 송수신이 이루어지게 된다.
기지국 시스템(1001)은 기본적으로 기지국 시스템(1001)의 대역(주로 라이센스 대역)을 처리할 수 있는 장치를 포함하고 있고, 이러한 기지국 시스템(1001)은 중앙 제어 장치에 유선으로 연결될 수 있다. 가상 기지국 시스템(1002)은 이러한 기지국 시스템(1001)의 중앙 제어 장치의 도움을 받아 가입자를 관리할 수도 있다. 또한, 가상 기지국 시스템(1002)의 데이터 서비스는 공유 대역을 통해 이루어지므로, 기지국 시스템(1001)은 이러한 공유 대역을 통한 데이터 송수신을 지원할 수 있는 장치가 포함되어야 한다. 이러한 공유 대역 처리 장치는 기지국 시스템(1001)에 설치되어 가상 기지국 시스템(1002)의 운영자로부터 적정 임대료를 부과할 수도 있으며, 또는 상기 운영자가 직접 기지국 시스템(1001)에 설치 가능할 것이다. 공유 대역은 실제 센싱을 통해 확보될 수도 있으며, 중앙에서 공유 대역을 관장하는 스펙트럼 브로커(spectrum broker)(1005)를 통해서 공유 대역을 확보할 수도 있다.
기존 모바일 시스템(1003)은 기지국 시스템(1001)의 대역만을 처리할 수 있는 장치를 포함하는 반면, 모바일 시스템(1004)은 기지국 시스템(1001)의 대역 및 가상 기지국 시스템(1002)의 대역을 모두 처리할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 모바일 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 여기서, 모바일 시스템(1100)은 도 11에 도시된 바와 같이 제어 메시지 수신부(1110), 대역 선택부(1120), 데이터 송수신부(1130) 및 리포팅부(1140)를 포함한다.
제어 메시지 수신부(1110)는 할당된 대역을 통해 기지국 시스템으로부터 가 상 기지국 시스템과 연관된 제어 메시지를 수신한다. 여기서, 상기 제어 메시지는 상기 가상 기지국 시스템의 식별자 및 대역 정보를 적어도 포함할 수 있다. 즉, 모바일 시스템(1100)은 상기 제어 메시지를 통해 이용하고자 하는 상기 가상 기지국 시스템을 찾아 대역을 할당 받을 수 있다.
대역 선택부(1120)는 상기 제어 메시지에 기초하여 상기 가상 기지국 시스템과의 통신에 사용될 대역을 선택한다. 여기서, 상기 선택된 대역은 상기 가상 기지국 시스템에서 스펙트럼 브로커(spectrum broker)를 통해 확보한 공유 대역 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
데이터 송수신부(1130)는 상기 선택된 대역을 통해 데이터를 송수신한다. 이때, 데이터 송수신부(1130)는 상기 데이터를 송수신하기 위해 상기 가상 기지국 시스템과 순방향 프레임 동기화를 수행하는 동기화부(1131), 상기 가상 기지국 시스템으로부터 방송 제어 메시지를 수신하여 상기 가상 기지국 시스템과의 초기화를 수행하는 초기화부(1132) 및 상기 선택된 대역을 통해 추가 제어 메시지를 수신하는 추가 제어 메시지 수신부(1133)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 추가 제어 메시지는, 상기 가상 기지국 시스템의 동작을 위한 제어 정보, 상기 데이터의 송수신에 필요한 제어 정보, 대역 관리를 위한 센싱 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
리포팅부(1140)는 상기 가상 기지국 시스템으로 센싱 정보를 리포팅한다. 여기서, 상기 센싱 정보는 상기 가상 기지국 시스템에서 공유 대역을 확보하는데 이용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 기지국 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 여기서, 기지국 시스템(1200)은 도 12에 도시된 바와 같이 제어 메시지 전송부(1210) 및 통신 중계부(1220)를 포함한다.
메시지 전송부(1210)는 연계된 가상 기지국 시스템에 대한 대역 정보를 포함하는 제어 메시지를 모바일 시스템으로 전송한다. 이때, 상기 제어 메시지는 상기 가상 기지국 시스템의 식별자를 더 포함할 수 있고, 상기 모바일 시스템은 상기 식별자에 해당하는 가상 기지국 시스템에 상기 대역 정보에 기초하여 통신을 수행할 수 있다.
통신 중계부(1220)는 상기 모바일 시스템과 상기 가상 기지국 시스템간에 상기 대역 정보에 기초한 통신을 중계한다. 이때, 통신 중계부(1220)는 공유 대역을 통해 상기 가상 기지국 시스템을 위한 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부(1221)를 포함할 수 있다. 즉, 통신 중계부(1220)는 상기 가상 기지국 시스템의 대역을 처리할 수 있는 모바일 시스템과 상기 가상 기지국 시스템간의 데이터 송수신을 중계할 수 있다.
도 13은 모바일 시스템의 가입 초기 접속 과정의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 여기서, 이후 설명되는 MNO(Mobile Network Operator)는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 시스템 또는 서비스를 의미할 수 있고, MVNO(Mobile Virtual Network Operator)는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 기지국 시스템 또는 서비스를 의미할 수 있다. MVNO에 가입한 모바일 시스템은 초기 접속 시, MNO 대역을 우선적으로 검색하여 MNO 순방향 프레임을 동기화 및 수행(S1301)하고, 상기 순방향 프레임에 포함되어 있는 MVNO 공유 대역 정보인 MVNO 프라이머리 브로드캐스트(primary broadcast) 제어 메시지를 수신(S1302)하여 MVNO 스펙트럼 정보를 획득할 수 있다. 이때, 상기 모바일 시스템은 상기 MVNO 스펙트럼을 선택(S1303)하게 된다. 또한, 상기 모바일 시스템에서 결정된 MVNO 스펙트럼을 검색하여 MVNO 순방향 프레임 동기화를 수행(S1304)한 후 상기 모바일 시스템은 MVNO 대역에서 방송되는 세컨더리 브로드캐스트(secondary broadcast) 제어 메시지를 수신(S1305)하여 MVNO 기지국(MVNO를 지원하며 MVNO 공유 대역에서 동작하는 MNO 기지국)인 상기 가상 기지국 시스템과의 초기화를 수행(S1306)할 수 있다. 이후 상기 모바일 시스템은 과의 초기화를 마치고 필요 시, 상기 MVNO 기지국과의 제어 메시지 및 데이터를 송수신(S1307)하게 된다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 시스템 및 기지국 시스템을 이용하면, 기지국 시스템으로부터 할당된 대역을 통해 가상 기지국 시스템과 연관된 제어 메시지를 수신하고, 상기 제어 메시지에 기초하여 상기 가상 기지국 시스템과의 통신에 이용될 대역을 선택함으로써, 상기 가상 기지국 시스템이 이용하는 공유 대역을 효율적으로 활용할 수 있다.
본 발명의 동작을 위하여, MVNO는 스펙트럼 브로커를 통한 공유 대역 확보뿐만 아니라, 단말의 센싱 보고 정보 등에 기반한 공유 대역 확보도 가능하며, 또한 개방형 대역의 활용도 고려된 수 있다. 만약 MVNO 스펙트럼 변경이 필요할 경우, 이러한 변경 정보는 MVNO 대역을 통해서도 통지 가능하며, 또한 MNO 대역의 MVNO 방송 제어 메시지를 통한 통지도 가능할 것이다. 이와 같은 MVNO의 MNO 대역 활용 은 MVNO 가입 단말의 paging 및 sleep mode 제어도 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 또는 중계기를 결정하기 위한 데이터 프레임 역시 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독될 수 있는 기록 매체에 기록될 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명하였으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 시스템 및 기지국 시스템의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 모바일 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 기지국 시스템의 기본 동작을 설명하기 위한 일례이다.
도 5는 데이터 송수신 초기화 및 데이터 송수신 방법을 설명하기 위한 일례이다.
도 6은 데이터 송수신 초기화 및 데이터 송수신 방법을 설명하기 위한 다른 예이다.
도 7은 데이터 송수신 초기화 및 데이터 송수신 방법을 설명하기 위한 또 다른 예이다.
도 8은 공유 대역을 관리하는 방법을 설명하기 위한 일례이다.
도 9는 슬립 모드 동작의 일례이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 시스템, 기지국 시스템 및 가상 기지국 시스템의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 모바일 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 기지국 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 13은 모바일 시스템의 가입 초기 접속 과정의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 모바일 시스템
210: 초기화부
220: 센싱부
230: 송수신부
300: 기지국 시스템

Claims (21)

  1. 라이센스 대역(licensed spectrum)의 통신 서비스와 공유 대역(shared spectrum)의 통신 서비스를 지원하는 모바일 시스템에 있어서,
    라이센스 대역 및 공유 대역 중 적어도 하나의 대역을 이용하여 데이터의 송수신을 초기화하는 초기화부;
    상기 적어도 하나의 대역을 통해 상기 데이터의 송수신을 위한 대역을 센싱하는 센싱부; 및
    상기 센싱된 대역을 통해 데이터를 송수신하는 송수신부
    를 포함하는 모바일 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    상기 적어도 하나의 대역을 통해 센싱 정보를 기지국 시스템으로 리포팅하는 센싱 정보 리포팅부; 및
    상기 센싱 정보에 따라 상기 기지국 시스템으로부터 수신된 제어 메시지에 기초하여 공유 대역을 변경하는 공유 대역 변경부
    를 포함하는, 모바일 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 라이센스 대역은 음성 서비스 및 임계값 이하의 데이터 전송률을 갖는 데이터 서비스 중 적어도 하나의 서비스가 제공하기 위한 대역폭을 포함하고,
    상기 공유 대역은 상기 라이센스 대역에 포함된 대역폭을 제외한 나머지 대역폭 중 적어도 일부의 대역폭을 포함하는, 모바일 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    슬립 모드(sleep mode) 중 기선정된 기간마다 상기 라이센스 대역을 통해 기지국 시스템으로부터의 제어 메시지를 모니터링하는 모니터링부; 및
    상기 제어 메시지에 기초하여 상기 슬립 모드를 어웨이크 모드(awake mode)로 전환하는 모드 전환부
    를 더 포함하는 모바일 시스템.
  5. 모바일 시스템을 라이센스 대역 및 공유 대역 중 사용 가능한 대역에 따라 분류하는 모바일 시스템 분류부; 및
    상기 모바일 시스템의 분류에 따라 상기 라이센스 대역 및 상기 공유 대역 중 적어도 하나의 대역을 할당하는 대역 할당부
    를 포함하는 기지국 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모바일 시스템은 상기 라이센스 대역만을 이용 가능한 모바일 시스템 및 상기 라이센스 대역 및 상기 공유 대역을 모두 이용 가능한 모바일 시스템으로 분류되는, 기지국 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 모바일 시스템으로부터 상기 적어도 하나의 대역을 통해 수신된 센싱 정보에 기초하여 공유 대역의 변경과 연관된 변경 메시지를 상기 모바일 시스템으로 전송하는 변경 메시지 전송부
    를 더 포함하는 기지국 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    슬립 모드의 모바일 시스템을 어웨이크 모드로 전환시키기 위해 예정된 시간에 상기 라이센스 대역을 통해 제어 메시지를 전송하는 제어 메시지 전송부
    를 더 포함하는 기지국 시스템.
  9. 슬립 모드 중 기선정된 기간마다 라이센스 대역을 통해 기지국 시스템으로부터의 제어 메시지를 모니터링하는 모니터링부; 및
    상기 제어 메시지에 기초하여 상기 슬립 모드를 어웨이크 모드로 전환하는 모드 전환부
    를 포함하는 모바일 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 메시지는 할당된 공유 대역의 변경 시 상기 기지국 시스템에서 전송되는, 모바일 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 슬립 모드는 상기 기지국 시스템과의 통신 모듈의 전원이 오프(off)된 모드를 포함하고,
    상기 어웨이크 모드는 상기 전원이 온(on)된 모드를 포함하는, 모바일 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기선정된 기간은 상기 기지국 시스템과 미리 약속된 시간을 포함하는, 모바일 시스템.
  13. 할당된 대역을 통해 기지국 시스템으로부터 가상 기지국 시스템과 연관된 제어 메시지를 수신하는 제어 메시지 수신부;
    상기 제어 메시지에 기초하여 상기 가상 기지국 시스템과의 통신에 사용될 대역을 선택하는 대역 선택부; 및
    상기 선택된 대역을 통해 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부
    를 포함하는 모바일 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 메시지는 상기 가상 기지국 시스템의 식별자 및 대역 정보를 적어도 포함하는, 모바일 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 데이터 송수신부는,
    상기 가상 기지국 시스템과 순방향 프레임 동기화를 수행하는 동기화부;
    상기 가상 기지국 시스템으로부터 방송 제어 메시지를 수신하여 상기 가상 기지국 시스템과의 초기화를 수행하는 초기화부; 및
    상기 선택된 대역을 통해 추가 제어 메시지를 수신하는 추가 제어 메시지 수신부
    를 포함하는, 모바일 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 추가 제어 메시지는, 상기 가상 기지국 시스템의 동작을 위한 제어 정보, 상기 데이터의 송수신에 필요한 제어 정보, 대역 관리를 위한 센싱 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는, 모바일 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 가상 기지국 시스템으로 센싱 정보를 리포팅하는 리포팅부
    를 더 포함하고,
    상기 센싱 정보는 상기 가상 기지국 시스템에서 공유 대역을 확보하는데 이용되는, 모바일 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 선택된 대역은 상기 가상 기지국 시스템에서 스펙트럼 브로커(spectrum broker)를 통해 확보한 공유 대역 중 적어도 일부를 포함하는, 모바일 시스템.
  19. 연계된 가상 기지국 시스템에 대한 대역 정보를 포함하는 제어 메시지를 모바일 시스템으로 전송하는 제어 메시지 전송부; 및
    상기 모바일 시스템과 상기 가상 기지국 시스템간에 상기 대역 정보에 기초한 통신을 중계하는 통신 중계부
    를 포함하는 기지국 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어 메시지는 상기 가상 기지국 시스템의 식별자를 더 포함하고,
    상기 모바일 시스템은 상기 식별자에 해당하는 가상 기지국 시스템에 상기 대역 정보에 기초하여 통신을 수행하는, 기지국 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 통신 중계부는,
    공유 대역을 통해 상기 가상 기지국 시스템을 위한 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부;
    를 포함하는, 기지국 시스템.
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