KR20090089647A - 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 무선 데이터 통신을 수행함에 있어서 현재 참여하고 있는 네트워크의 네트워크 자원이 부족한 경우 인접 네트워크와 채널 교환 및 채널 결합을 수행하여 네트워크 자원을 확보하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치는 수신된 적어도 하나 이상의 채널 정보 메시지를 분석하여 상기 채널 정보 메시지 각각에 대응하는 채널 및 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 메시지 분석부와, 현재 사용 중인 현재 채널의 네트워크 자원의 부족 여부 판단 결과에 따라 상기 확인된 채널과 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 참조하여 상기 채널 중 사용 가능한 목적 채널과 채널 교환을 수행하는 채널 교환부 및 상기 채널 교환된 목적 채널과 상기 목적 채널에 인접한 인접 채널간의 채널 결합을 수행하는 채널 결합부를 포함한다.
채널 이동, 채널 교환, 채널 결합

Description

무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치 및 방법{Apparatus and method of switching channel under wireless network circumstance}
본 발명은 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 데이터 통신을 수행함에 있어서 현재 참여하고 있는 네트워크의 네트워크 자원이 부족한 경우 인접 네트워크와 채널 교환 및 채널 결합을 수행하여 네트워크 자원을 확보하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무전 기기는 특정 주파수 대역에서만 동작하도록 제한되어 있다. 각 대역은 상관된 대역폭을 가지고 있는데, 대역폭이란 대역에서의 주파수 영역을 의미하며 링크의 데이터 용량과 관계가 있다. 대역폭이 넓으면 넓을수록 더 많은 데이터를 보낼 수 있다는 사실은 수학, 정보 이론, 신호 처리 이론 등에서 증명되고 있다. 주파수 스펙트럼을 사용하려면 규제 기관에 의한 허가 절차를 밟아야 한다. 주파수는 중복 사용을 막기 위해 대역으로 할당되는데, 이것은 특정한 응용 분야에서는 주파수 범위가 별도로 할당된다는 것을 의미한다. 무선 네트워크 또한 할당된 주파수 범위 내에서만 사용할 수 있는데, 그 범위 내에서 무선 네트워크를 구성하고 동 작시키는 데에는 허가가 필요하지 않다.
무전 기기의 종류 및 그 기능이 증가함에 따라 사용 가능한 주파수 대역이 부족하게 되고, 주파수 대역간의 간섭이 증가하게 되었다. 무선 네트워크 기술은 표준별로 사용하고 있는 주파수 대역은 다르지만, 각 표준에서 허용하는 주파수 대역은 복수 개로 분할된 채널로서 관리된다. 즉, 네트워크상의 단말기기는 특정 채널을 통하여 데이터를 송신하거나 수신할 수 있는 것이다.
한편, 데이터를 처리할 수 있는 기기의 성능이 향상됨에 따라 큰 용량의 데이터를 송수신할 수 있는 기술의 필요성이 대두되었다. 예를 들어, 오디오 및 비디오 데이터와 같은 고용량의 멀티미디어 데이터를 무선 네트워크를 통하여 송수신해야 하는 상황이 발생하게 된 것인데, 이에 따라 하나의 채널로는 고용량의 데이터를 원활하게 송수신할 수 없는 경우가 발생하게 되었다.
이를 위하여, 인접한 채널을 결합하는 채널 결합(channel bonding) 기술이 등장하게 되었다. 채널 결합 기술에 따르면, 송신 대상인 데이터를 송신하기에 충분한 네트워크 자원이 확보되지 않은 경우, 현재 사용 중인 채널과 인접한 채널을 결합시켜서, 복수 개의 채널에 의하여 형성되는 주파수 대역을 통하여 데이터를 송수신할 수 있게 된다.
한편, 채널 결합 기술을 이용하게 되면 고용량의 데이터를 원활히 송수신할 수 있지만, 현재 사용 중인 채널에 인접한 채널이 접근 불가능한 채널이거나 다른 단말기기에 의하여 사용 중인 경우에는 채널 결합 기술을 적용할 수 없다.
따라서, 인접한 채널의 사용이 제한되는 경우에도 복수 개의 채널을 통하여 데이터를 송수신할 수 있는 발명의 등장이 요구된다.
본 발명은 무선 데이터 통신을 수행함에 있어서 현재 참여하고 있는 네트워크의 네트워크 자원이 부족한 경우 인접 네트워크와 채널 교환 및 채널 결합을 수행하여 네트워크 자원을 확보하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치는 수신된 적어도 하나 이상의 채널 정보 메시지를 분석하여 상기 채널 정보 메시지 각각에 대응하는 채널 및 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 메시지 분석부와, 현재 사용 중인 현재 채널의 네트워크 자원의 부족 여부 판단 결과에 따라 상기 확인된 채널과 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 참조하여 상기 채널 중 사용 가능한 목적 채널과 채널 교환을 수행하는 채널 교환부 및 상기 채널 교환된 목적 채널과 상기 목적 채널에 인접한 인접 채널간의 채널 결합을 수행하는 채널 결합부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법은 수신된 적어도 하나 이상의 채널 정보 메시지를 분석하여 상기 채널 정보 메시지 각각에 대응하는 채널 및 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 단계와, 현재 사용 중인 현재 채널의 네트워크 자원의 부족 여부 판단 결과에 따라 상기 확인된 채널과 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 참조하여 상기 채널 중 사용 가능한 목적 채널과 채널 교환을 수행하는 단계 및 상기 채널 교환된 목적 채널과 상기 목적 채널에 인접한 인접 채널간의 채널 결합을 수행하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치 및 방법에 따르면 무선 데이터 통신을 수행함에 있어서 현재 참여하고 있는 네트워크의 네트워크 자원이 부족한 경우 인접 네트워크와 채널 교환 및 채널 결합을 수행하여 네트워크 자원을 확보함으로써 원활한 무선 통신을 제공하는 장점이 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 실시예에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하나의 채널을 통한 기지국과 단말기기간의 네트워크 시스템을 나타낸 도면이다.
네트워크상의 단말기기들(110, 120, 130, 140, 150)은 기지국(100)과 통신을 수행하여 데이터를 송수신한다. 즉, 데이터를 송신하고자 하는 단말기기는 해당 데이터를 기지국(100)으로 송신하고, 기지국(100)은 전달받은 중계하여 데이터를 목적 단말기기로 송신하는 것이다.
본 발명에서 기지국(100)과 단말기기(110, 120, 130, 140, 150)간의 통신 방 식은 IEEE 802.22 WRAN(Wireless Regional Area Network)을 포함하는데, 이는 무선 인지(cognitive radio) 기술을 이용하여 VHF/UHF(Very High Frequency/Ultra High Frequency) TV 대역에서 동작한다.
단말기기(110, 120, 130, 140, 150)에서 기지국(100)으로 데이터를 송신하기 위한 통신 연결을 업링크(up-link)라고 하고, 기지국(100)에서 단말기기(110, 120, 130, 140, 150)로 데이터를 송신하기 위한 통신 연결을 다운링크(down-link)라고 하는데, 업링크에서의 피크 전력 대 평균 전력비(PAPR; Peak-to-Average Power Ratio)를 감소시키기 위하여 본 발명에서는 업링크 및 다운링크에서 직교 주파수 분할 다중 접속 방식(OFDMA; Orthogonal Frequency Division Multiple Access)을 이용할 수 있다. 한편, 본 발명에서 이용되는 MAC 방식은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식에 한정되지 않고, 시 분할 다중 접속(TDMA; Time Division Multiple Access), 코드 분할 다중 접속(CDMA; Code Division Multiple Access) 또는 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 등과 같은 MAC 방식이 이용될 수도 있음은 물론이다.
단말기기(110, 120, 130, 140, 150)는 8MHz까지의 다양한 채널 대역폭으로 하나의 TV 채널의 사용을 지원하고, 기지국(100)은 인접하여 있거나 인접하여 있지 않은 복수 개의 TV 채널의 사용을 지원하는데, 각각의 단말기기(110, 120, 130, 140, 150)에는 1.25MHz 내지 7.5MHz의 변동 가능한 대역폭(scalable bandwidth)이 할당될 수 있다.
업링크 및 다운링크는 변조 방식으로서 복층(two-layer) 구조의 OFDMA 방식 을 이용한다. 제 1 층은 주파수대간 다중 접속 방식(inter-frequency band multiple access)이 이용되는 층으로서 기본 주파수 분할 단위는 하나의 TV 채널 또는 6, 7, 8MHz의 대역을 갖는 주파수대이다. 한편, 제 2 층은 하나의 TV 주파수대에서의 다중 접속 방식이 이용되는 층으로서 하나의 주파수대는 복수 개의 단말기기(110, 120, 130, 140, 150)에게 분할될 수 있다.
OFDMA 방식을 이용하여 송수신되는 주파수 영역에서의 데이터 단위를 OFDMA 심볼(OFDMA symbol)이라고 하는데, OFDMA는 다수의 단말기기가 서로 다른 부반송파(subcarrier)를 통하여 OFDMA 심볼을 동시에 송신하는 것을 지원한다.
종래의 시분할 다중 방식에 기초를 둔 OFDMA 시스템의 각 서브 프레임은 OFDMA 심볼을 송신하거나 수신하는데 이용되는 다수 개의 타임 슬롯(time slot)을 구비한다. 여기서, 각각의 타임 슬롯은 하나의 OFDMA 심볼의 송수신에 대응된다. 각 단말기기는 적어도 하나 이상의 타임 슬롯을 할당받아 심볼을 송수신하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 채널이 서로 중첩되어 공존하는 것을 나타낸 도면으로서, 기지국 A(210), 기지국 B(220) 및 기지국 C(230)에 의하여 형성되는 제 1 채널(201), 제 2 채널(202) 및 제 3 채널(203)의 전파 범위가 서로 중첩되어 형성되어 있는 것을 나타낸다.
각 채널 영역에 포함된 단말기기들은 해당 주파수 채널을 통하여 기지국과 통신함으로써 데이터를 송수신할 수 있다.
한편, 본 발명에서 기지국들(210, 220, 230)은 각각의 인접 채널에 대한 정보를 공유함으로써 채널 교환 및 채널 결합을 수행하는데, 하나의 기지국에 의하여 형성되는 채널의 전파 범위 내에는 다른 기지국이 포함되어 있지 않다. 이에 따라, 채널의 중첩 영역에 존재하는 단말기기(211, 221, 231)가 기지국(210, 220, 230)간의 정보를 중계한다.
예를 들어, 제 1 채널(201)을 사용 중인 단말기기 A1(211)은 제 2 채널(202)의 전파 범위에도 포함되어 있는데, 단말기기 A1(211)이 기지국 A(210)로 부터 전달받은 정보를 기지국 B(220)로 송신하는 것이다. 이를 위하여, 단말기기 A1(211)은 최초 제 1 채널(201)을 사용하고 있다가 기지국 A(210)로 부터 정보를 전달받은 이후 제 2 채널(202)로 채널 이동을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에서 기지국들(210, 220, 230)은 채널 교환 및 채널 결합을 위하여 적어도 하나 이상의 메시지를 교환하여야 하는데, 이는 중첩 영역에 존재하는 각 채널의 단말기기(211, 221, 231)에 의하여 수행될 수 있다.
예를 들어, 기지국 B(220)와 채널 교환을 수행하고자 하는 기지국 A(210)가 채널 교환 요청 메시지를 제 1 채널(201)과 제 2 채널(202)의 중첩 영역에 존재하는 단말기기 A1(211)로 전달하면 단말기기 A1(211)은 제 2 채널(202)로 채널 이동을 수행하여 제 2 채널(202)을 통하여 기지국 B(220)로 채널 교환 요청 메시지를 송신한다.
채널 교환 요청 메시지를 수신한 기지국 B(220)는 전달받은 메시지에 대한 응답으로 채널 교환 응답 메시지를 생성하여 제 1 채널(201)과 제 2 채널(202)의 중첩 영역에 존재하는 단말기기 B1(221)에게 전달한다. 이에 따라, 단말기기 B1(221)는 제 1 채널(201)로 채널 이동을 수행하고 기지국 A(210)에게 전달한다.
이와 같이 기지국간의 메시지 교환은 중첩 영역에 존재하는 복수 개의 단말기기에 의하여 수행될 수 있는데, 하나의 단말기기에 의하여 메시지 중계가 수행될 수도 있다. 즉, 하나의 채널에 속한 단말기기가 다른 채널로 채널 이동하여 메시지를 송신한 후 다시 이전 채널로 채널 이동을 하는 것이 아니라 이동된 채널을 그대로 유지하고 있으면서 이동된 채널에서의 기지국으로부터 메시지를 전달받은 이후 다시 이전 채널로 채널 이동하여 이전 채널의 기지국으로 전달하는 것이다.
도 2에서 단말기기 C1(231)은 기지국 B(220)와 기지국 C(230)간의 메시지 중계를 수행할 수 있다. 예를 들어, 기지국 C(230)로 부터 채널 교환 요청 메시지를 전달받은 단말기기 C1(231)은 제 2 채널(202)로 채널 이동하여 기지국 B(220)에게 해당 메시지를 전달한다. 그리고, 단말기기 C1(231)은 기지국 B(220)로 부터 채널 교환 응답 메시지를 수신할 때까지 제 2 채널(202)에서 대기하고 있다가, 채널 교환 응답 메시지를 수신하면 다시 제 3 채널(203)로 채널 이동하여 기지국 C(230)로 해당 응답 메시지를 전달한다.
하나의 단말기기(231)에 의한 메시지 중계를 구현하기 위하여 메시지에는 메시지의 종류를 나타내는 플래그가 포함될 수 있다. 이에 따라, 특정 메시지를 전달한 단말기기는 이동된 채널에서 응답 메시지를 대기할 것인지 곧 바로 이전 채널로 채널 이동할 것인지를 결정할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치를 나타낸 블록도로서, 채널을 교환하는 장치(이하, 채널 교환 장치라 한다)(300)는 메시지 생성부(310), 메시지 분석부(320), 저장부(330), 채널 관리부(340) 및 통신부(350)를 포함하여 구성된다. 본 발명에서 채널 교환 장치(300)는 무선 네트워크상에서 기지국의 역할을 수행하는 장치를 의미하는 것으로서, 채널 교환 장치(300)는 인접 채널의 채널 교환 장치(300)와 메시지를 교환하여 채널 교환 및 채널 결합을 수행할 수 있다.
메시지 생성부(310)는 메시지를 생성하는 역할을 한다. 여기서, 메시지는 채널 정보 메시지, 채널 교환 요청 메시지, 채널 교환 응답 메시지 및 채널 교환 승인 메시지를 포함한다.
채널 정보 메시지에는 현재 사용 중인 현재 채널과 인접 채널에 대한 사용 가능 여부가 명시된다. 여기서, 현재 채널은 채널 교환 장치(300)에 의하여 형성되는 채널을 의미하고, 인접 채널은 현재 채널과 중첩 영역을 가지고 있는 채널을 의미한다. 도 2에서 제 1 채널, 제 2 채널 및 제 3 채널은 각각에 대하여 중첩 영역을 가지고 있으므로 자신을 제외한 모든 채널이 인접 채널인 것이다.
채널 정보 메시지에 포함된 현재 채널 및 인접 채널에 대한 사용 가능 여부에는 현재 채널 및 인접 채널을 사용하고 있는 단말기기의 존재 여부 및 전파 송수신 상태가 포함될 수 있다.
채널 정보 메시지는 현재 채널 및 인접 채널에 대한 갱신된 정보가 반영되어 주기적으로 생성되거나, 사용 가능한 인접 채널이 발생한 경우에만 생성될 수 있다.
채널 교환 요청 메시지는 다른 채널의 기지국과 채널 교환을 요청하고자 하는 채널 교환 장치(300)의 메시지 생성부(310)에 의하여 생성될 수 있는데, 채널 교환 요청 메시지에는 현재 채널의 번호, 채널 교환 방식, 채널 교환 시작 시간 및 채널 품질 정보(CQI; Channel Quality Information) 등이 포함될 수 있다.
채널 교환 응답 메시지는 채널 교환 요청 메시지를 수신한 채널 교환 장치(300)의 메시지 생성부(310)에 의하여 생성될 수 있는데, 채널 교환 응답 메시지에는 채널 교환을 허용하는 플래그 또는 허용하지 않는 플래그가 포함될 수 있다. 이 때, 채널 교환이 허용되지 않는 경우 채널 교환 응답 메시지에는 채널 교환이 허용되지 않는 이유가 포함될 수도 있다.
채널 교환 승인 메시지는 채널 교환 응답 메시지를 수신한 채널 교환 장치(300)의 메시지 생성부(310)에 의하여 생성될 수 있는데, 채널 교환 승인 메시지가 송신됨에 따라 채널 교환이 수행된다.
메시지 분석부(320)는 수신된 적어도 하나 이상의 채널 정보 메시지를 분석하여 채널 정보 메시지 각각에 대응하는 채널 및 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 역할을 한다.
채널 정보 메시지는 적어도 하나 이상의 기지국으로부터 수신될 수 있는데, 메시지 분석부(320)는 수신한 채널 정보 메시지를 참조하여 각 기지국에 의하여 형성되는 채널 및 해당 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 것이다.
여기서, 채널 및 인접 채널의 사용 가능 여부는 채널 및 인접 채널이 현재 사용 중인지 여부를 포함한다. 즉, 채널 및 인접 채널이 해당 채널 또는 해당 인접 채널에 포함된 단말기기에 의하여 현재 사용 중인 것을 나타내는 플래그가 채널 정 보 메시지에 포함되어 있는 경우 메시지 분석부(320)는 해당 채널 및 인접 채널이 사용 불가능한 것으로 판단하는 것이다.
또한, 채널 및 인접 채널의 사용 가능 여부는 채널 및 인접 채널의 품질에 의하여도 결정될 수 있는데, 해당 채널 및 해당 인접 채널이 사용 중이지 않더라도 채널 품질이 나쁜 경우 메시지 분석부(320)는 이를 사용 불가능한 것으로 판단할 수도 있다.
인접 채널의 사용 가능 여부를 확인함에 있어서, 메시지 분석부(320)는 채널 정보 메시지 각각에 대응하는 채널을 사용 중인 단말기기의 종류를 참조하여 단말기기에 의하여 사용 중인 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 판단할 수 있다.
이는 전파 간섭의 영향을 쉽게 받는 단말기기가 특정 채널을 사용하고 있는 경우 그 인접 채널의 사용을 제한함으로써 해당 단말기기의 전파 송수신 품질을 보장해주기 위한 것으로서, 단말기기가 TV인 경우 TV에 의하여 사용 중인 채널에 인접한 인접 채널의 사용이 불가능한 것으로 메시지 분석부(320)는 판단하는 것이다.
저장부(330)는 송신 대상인 데이터 또는 수신된 데이터를 저장하는 역할을 한다. 또한, 저장부(330)는 채널 정보 메시지, 채널 교환 요청 메시지, 채널 교환 응답 메시지 및 채널 교환 승인 메시지를 임시로 저장하는 역할도 수행한다.
저장부(330)는 하드 디스크, 플래시 메모리, CF 카드(Compact Flash Card), SD 카드(Secure Digital Card), SM 카드(Smart Media Card), MMC(Multimedia Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 모듈로서 채널 교환 장치(300)의 내부에 구비되어 있을 수도 있고, 별도의 장치에 구비되어 있을 수도 있다.
채널 관리부(340)는 현재 채널의 네트워크 자원 부족 여부를 판단하고 그 결과에 따라 채널 교환 및 채널 결합을 수행한다.
도 4는 채널 관리부에 대한 세부 구성을 나타낸 블록도로서, 채널 관리부(340)는 채널 검색부(341), 채널 분석부(342), 채널 교환부(343) 및 채널 결합부(344)를 포함하여 구성된다.
채널 검색부(341)는 현재 채널 및 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 역할을 한다. 즉, 채널 검색부(341)는 현재 채널 및 인접 채널이 단말 기기에 의하여 사용 중인지를 확인하는 것으로서, 현재 채널의 이용 상태를 확인하기 위하여 현재 채널에 포함된 단말 기기를 위한 스케줄 리스트를 참조할 수 있다. 또한, 인접 채널의 이용 상태를 확인하기 위하여 채널 검색부(341)는 인접 채널로부터 수신된 채널 정보 메시지를 참조할 수 있다.
채널 분석부(342)는 현재 채널의 네트워크 자원 부족 여부를 판단하는 역할을 수행한다. 즉, 오디오 및 비디오 데이터와 같은 멀티미디어 데이터는 일정 시간 이내에 일정 크기의 데이터가 송수신되어야 하는 것인데, 채널 분석부(342)는 해당 데이터의 송수신에 필요한 주파수 대역이 확보되어 있는지를 확인하는 것이다. 이는 현재 채널에 의하여 허용될 수 있는 주파수 대역과 해당 데이터의 단위 시간당 전송 요구 용량을 비교함으로써 수행될 수 있다. 또한, 채널 분석부(342)는 현재 채널의 품질을 고려하여 네트워크 자원의 부족 여부를 판단할 수도 있다.
채널 분석부(342)의 분석 결과에 따라 채널 교환부(343)는 메시지 분석부(320)의 분석 결과를 참조하여 채널 교환 대상인 기지국과 통신하여 채널 교환을 수행한다. 즉, 데이터를 송수신하기에 필요로 하는 주파수 대역이 확보되어 있지 않은 경우 채널 교환부(343)는 사용 가능한 인접 채널을 갖고 있는 채널의 기지국과 채널 교환을 수행하는 것이다. 여기서, 채널 교환 대상인 기지국의 채널도 사용 가능한 것이 바람직하다.
채널 교환을 위하여 채널 교환부(343)는 채널 교환 요청 메시지, 채널 교환 응답 메시지 및 채널 교환 승인 메시지를 해당 기지국과 교환할 수 있다.
채널 교환을 요청하는 채널 교환 장치(300)의 채널 교환부(343)는 메시지 생성부(310)로 하여금 채널 교환 요청 메시지 및 채널 교환 승인 메시지를 생성하도록 하여 해당 메시지를 상대 기지국으로 송신한다. 한편, 요청된 채널 교환에 대하여 응답하는 채널 교환 장치(300)의 채널 교환부(343)는 메시지 생성부(310)로 하여금 채널 교환 응답 메시지를 생성하도록 하여 상대 기지국으로 송신한다.
채널 교환이 수행됨에 따라 기지국 및 단말기기는 교환된 채널을 통한 데이터 송수신을 수행하게 된다.
채널 결합부(344)는 교환된 채널에 인접한 인접 채널과 채널 결합을 수행한다. 여기서, 인접 채널은 메시지 분석부(320)의 분석 결과에 따라 사용 가능한 인접 채널로 이해될 수 있다.
다시 도 3을 설명하면, 통신부(350)는 채널 정보 메시지, 채널 교환 요청 메시지, 채널 교환 응답 메시지 및 채널 교환 승인 메시지를 송신하거나 수신하는 역 할을 한다. 통신부(350)는 채널 영역 내에 존재하는 단말기기와 통신을 수행하여 메시지를 송수신하는데, 여기서의 단말기기는 상대 기지국에 의하여 형성되는 채널과의 채널 중첩 영역 내에 존재하는 단말기기이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시간 분할 프레임을 나타낸 도면으로서, 두 개의 서로 다른 채널에서의 시간 분할 프레임(501, 502)을 나타낸 도면이다.
시간 분할 프레임(501, 502)은 크게 다운링크 서브프레임과 업링크 서브 프레임으로 구분될 수 있는데, 다운링크 서브프레임은 프리앰블 구간, 프레임 제어 헤더(FCH; Frame Control Header) 구간, 업스트림(up-stream) 맵 구간, 다운스트림(down-stream) 맵 구간 및 다운링크 구간으로 구성되고, 업링크 서브프레임은 UCS 통지 구간, 대역 요청 구간, 업링크 구간 및 자기 공존(Self-Coexistence) 구간(510, 520)으로 구성된다. 다운링크 서브프레임과 업링크 서브프레임간에는 TTG(Transmit/receive Transition Gap)가 존재하는데, 이 때 기지국은 송신 모드에서 수신 모드로 모드 전환을 수행한다.
다운링크 서브 프레임은 프리앰블로 시작되는데, 이는 최초 OFDMA 심볼로 모든 부반송파를 점유하여 단말기기와의 시간 동기화, 주파수 동기화 및 채널 측정에 이용된다.
프리앰블 심볼의 송신 이후에는 프레임 제어 헤더가 송신되는데, 프레임 제어 헤더는 사용 중인 서브채널의 비트맵, 다운스트림/업스트림 맵의 부호화 방식 및 다운스트림/업스트림 맵의 크기와 같은 현재 프레임에 관련된 정보가 포함되어 있다.
다운스트림 맵은 다운링크 송신을 정의하기 위한 다양한 정보를 포함하는데, 다운스트림 맵에 포함된 정보로는 프레임의 간격, 프레임의 수, 기지국의 식별자, 서브채널과 OFDMA 심볼의 오프셋, 각 연결에 대한 식별자, 부호화 방식 및 변조 방식이 포함된다.
UCS(Urgent Coexistent Situation) 통지 구간에 단말기기에 의하여 송신되는 UCS 통지 패킷은 현재 채널을 사용하는 단말기기가 TV와 같이 전파 송수신 품질을 보장해주어야 하는 기기(이하, 점유 단말기기라 한다)인지를 통지하는데 이용되고, 대역 요청 구간은 단말기기와 기지국간에 대역 할당 및 승인을 위한 메시지를 송수신하는 데에 이용된다.
TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 또는 OFDMA 방식의 네트워크 시스템에서 새로운 기지국이 추가되는 경우 새로운 기지국은 기존의 기지국과 시간을 동기화한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 서로 다른 채널의 기지국에 의한 시간 분할 프레임(501, 502)은 다운링크 구간 및 업링크 구간이 다르게 형성되지만 자기 공존 구간(510, 520)의 시작은 동일하게 되는 것으로서, 이에 따라 기지국들은 CBP(Coexistence Beacon Protocol) 패킷을 송수신함으로써 시간 및 주파수를 동기화하여 상호 통신을 수행할 수 있게 된다.
예를 들어, 제 1 채널상의 기지국 A가 제 2 채널상의 기지국 B와 통신하고자 하는 경우, n번째 시간 분할 프레임의 다운링크 구간에 기지국 A가 제 1 채널상의 단말기기 A에게 기지국 B로 전달할 메시지와 기지국 B의 채널 정보를 전달하면, 단말기기 A는 n번째 시간 분할 프레임의 자기 공존 구간의 시작 시점에 제 2 채널로 채널 이동하여 제 2 채널상의 단말기기와 경쟁을 거쳐 송신 권한을 획득한 후 기지국 A로 부터 전달받은 메시지를 기지국 B에게 전달하는 것이다.
그리고, 메시지를 전달받은 기지국 B는 n+1번째 시간 분할 프레임의 다운링크 구간에 제 2 채널상의 단말기기 B에게 기지국 A로 전달할 메시지와 기지국 A의 채널 정보를 전달한다. 이에 따라, 단말기기 B는 n+1번째 시간 분할 프레임의 자기 공존 구간의 시작 시점에 제 1 채널로 채널 이동하여 제 1 채널상의 단말기기와 경쟁을 거쳐 송신 권한을 획득한 후 기지국 B로부터 전달받은 메시지를 기지국 A에게 전달한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 채널 결합이 진행되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
우선, 기지국 B(602)는 채널 검색을 통하여 자신이 속한 채널 및 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하고(S610), 그 결과를 기지국 A(601) 및 기지국 C(603)에게 배포한다(S621, S622).
기지국 A(601) 및 기지국 C(603)는 기지국 B(602)로 부터 전달받은 정보를 저장하고 있다가 송수신 대상인 데이터가 발생하면 채널 분석을 수행한다. 도 6은 기지국 A(601)가 송수신 대상인 데이터가 발생함에 따라 채널 분석을 수행(S630)하는 것을 나타내고 있다.
채널 분석 결과에 따라 데이터를 송수신하기에 네트워크 자원이 부족한 것으로 판단되는 경우, 기지국 A(601)는 기지국 B(602)로 채널 교환 요청 메시지를 송신한다(S640). 채널 교환 요청 메시지를 수신함에 따라 기지국 B(602)는 채널 교환 응답 메시지를 송신한다(S650).
도 6은 채널 교환을 허용하는 채널 교환 응답 메시지가 송신된 것을 예로 들고 있는데, 이에 따라 기지국 A(601)는 채널 교환 승인 메시지를 송신하여(S660) 기지국 B(602)와 채널 교환을 수행한다(S670).
그리고, 채널 교환이 완료되면 기지국 A(601)는 교환된 채널과 인접한 인접 채널간의 채널 결합을 수행한다(S680). 이와 같은 채널 결합에 따라 기지국 A(601)는 부족한 네트워크 자원을 확보하게 되고 원활하게 데이터를 송수신할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 결합을 나타낸 예시도로서, 채널 1(710), 채널 5(730) 및 채널 10(750)은 점유 단말기기에 의하여 사용 중에 있고, 채널 7(740)은 다른 단말기기에 의하여 사용 중에 있으며, 채널 3은 현재 채널임을 나타낸다.
채널 1(710), 채널 5(730) 및 채널 10(750)이 점유 단말기기에 의하여 사용 중에 있으므로, 그 인접 채널인 채널 2, 채널 4, 채널 6, 채널 9 및 채널 11은 사용이 제한된다.
한편, 채널 8은 채널 7(740)에 인접해 있으면서 사용 중에 있지 않으므로 채널 3(720)의 기지국은 채널 7(740)의 기지국과 채널 교환을 수행하고, 교환된 채널과 채널 8을 결합한다.
채널 결합에 따라 기지국은 결합된 채널(760)을 통하여 데이터를 송수신할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 채널 결합을 나타낸 예시도로서, 채널 4(830) 및 채널 8(850)은 점유 단말기기에 의하여 사용 중에 있고, 채널 1(810) 및 채널 11(860)은 다른 단말기기에 의하여 사용 중에 있으며, 채널 2(820)는 현재 채널임을 나타낸다.
채널 4(830) 및 채널 8(850)이 점유 단말기기에 의하여 사용 중에 있으므로, 그 인접 채널인 채널 3, 채널 5, 채널 7 및 채널 9는 사용이 제한된다. 따라서, 채널 2(820)의 기지국은 현재 사용 중이지 않은 채널 6(840)과 채널 교환을 수행하더라도 채널 5 또는 채널 7과 채널 결합을 수행할 수 없다.
한편, 채널 10 및 채널 12는 현재 사용 중이지 않기 때문에 채널 2(820)의 기지국은 채널 11(860)의 기지국과 채널 교환을 수행할 수도 있으나, 이와 같이 채널 교환을 수행하게 되면, 채널 2(820)로 채널 이동한 채널 11(860)의 기지국은 채널 1(810)에 인접하게 되어 전파 간섭의 위험성에 놓이게 된다.
이에 따라, 채널 2(820)의 기지국은 채널 11(860)의 기지국에게 채널 6(840)으로의 채널 이동을 요청하고, 그 결과에 따라 채널 11(860)이 미사용 중에 있으면 채널 2(820)의 기지국은 채널 11(860)의 기지국과 채널 교환을 수행하고, 채널 10 또는 채널 12와 채널 결합을 수행한다. 도 8은 채널 10과 채널 결합을 수행한 것을 나타내고 있다.
이와 같은 채널 교환 및 채널 결합에 따라 모든 채널의 기지국은 인접 채널과의 간섭을 방지할 수 있으며, 현재 채널의 기지국은 결합된 채널(870)을 통한 데이터 송수신을 할 수 있게 된다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하나의 채널을 통한 기지국과 단말기기간의 네트워크 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 채널이 서로 중첩되어 공존하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3의 채널 관리부에 대한 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시간 분할 프레임을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 채널 결합이 진행되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 결합을 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 채널 결합을 나타낸 예시도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
310 : 메시지 생성부 320 : 메시지 분석부
330 : 저장부 340 : 채널 관리부
350 : 통신부

Claims (20)

  1. 수신된 적어도 하나 이상의 채널 정보 메시지를 분석하여 상기 채널 정보 메시지 각각에 대응하는 채널 및 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 메시지 분석부;
    현재 사용 중인 현재 채널의 네트워크 자원의 부족 여부 판단 결과에 따라 상기 확인된 채널과 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 참조하여 상기 채널 중 사용 가능한 목적 채널과 채널 교환을 수행하는 채널 교환부; 및
    상기 채널 교환된 목적 채널과 상기 목적 채널에 인접한 인접 채널간의 채널 결합을 수행하는 채널 결합부를 포함하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 및 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부는 상기 채널 및 상기 인접 채널이 현재 사용 중인지 여부 포함하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메시지 분석부는 상기 채널 정보 메시지 각각에 대응하는 채널을 사용 중인 단말기기의 종류를 참조하여 상기 단말기기에 의하여 사용 중인 채널에 인접 한 인접 채널의 사용 가능 여부를 판단하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 메시지 분석부는 상기 단말기기가 TV인 경우, 상기 TV에 의하여 사용 중인 채널에 인접한 인접 채널의 사용이 불가능한 것으로 판단하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 채널의 기지국에 의하여 생성된 상기 채널 정보 메시지는 현재 사용 중인 사용 채널과 상기 채널의 중첩된 영역에 존재하는 단말기기에 의하여 중계되는 무선 네트워크상에서 채널의 교환하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 교환부는 상기 목적 채널의 기지국과 채널 교환을 위한 메시지를 송수신하여 상기 채널 교환을 수행하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 채널 교환을 위한 메시지는 채널 교환 요청 메시지, 채널 교환 응답 메 시지 및 채널 교환 승인 메시지 중 적어도 하나를 포함하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 채널 교환 요청 메시지 및 상기 채널 교환 승인 메시지는 상기 현재 채널의 전파 범위에 포함된 단말기기가 상기 목적 채널로 채널 이동함에 따라 상기 기지국으로 송신되는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 채널 교환 응답 메시지는 상기 목적 채널의 전파 범위에 포함된 단말기기가 상기 현재 채널로 채널 이동함에 따라 수신되는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 채널 정보 메시지, 상기 채널 교환 요청 메시지, 상기 채널 교환 응답 메시지 및 상기 채널 교환 승인 메시지는 상기 채널의 기지국과 동기화된 일정 시간 구간에서 송수신되는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 장치.
  11. 수신된 적어도 하나 이상의 채널 정보 메시지를 분석하여 상기 채널 정보 메시지 각각에 대응하는 채널 및 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 단계;
    현재 사용 중인 현재 채널의 네트워크 자원의 부족 여부 판단 결과에 따라 상기 확인된 채널과 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 참조하여 상기 채널 중 사용 가능한 목적 채널과 채널 교환을 수행하는 단계; 및
    상기 채널 교환된 목적 채널과 상기 목적 채널에 인접한 인접 채널간의 채널 결합을 수행하는 단계를 포함하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 채널 및 상기 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부는 상기 채널 및 상기 인접 채널이 현재 사용 중인지 여부 포함하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 단계는 상기 채널 정보 메시지 각각에 대응하는 채널을 사용 중인 단말기기의 종류를 참조하여 상기 단말기기에 의하여 사용 중인 채널에 인접한 인접 채널의 사용 가능 여부를 판단하는 단계를 포함하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 인접 채널의 사용 가능 여부를 확인하는 단계는 상기 단말기기가 TV인 경우, 상기 TV에 의하여 사용 중인 채널에 인접한 인접 채널의 사용이 불가능한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 채널의 기지국에 의하여 생성된 상기 채널 정보 메시지는 현재 사용 중인 사용 채널과 상기 채널의 중첩된 영역에 존재하는 단말기기에 의하여 중계되는 무선 네트워크상에서 채널의 교환하는 방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 채널 교환을 수행하는 단계는 상기 목적 채널의 기지국과 채널 교환을 위한 메시지를 송수신하여 상기 채널 교환을 수행하는 단계를 포함하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 채널 교환을 위한 메시지는 채널 교환 요청 메시지, 채널 교환 응답 메시지 및 채널 교환 승인 메시지 중 적어도 하나를 포함하는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 채널 교환 요청 메시지 및 상기 채널 교환 승인 메시지는 상기 현재 채 널의 전파 범위에 포함된 단말기기가 상기 목적 채널로 채널 이동함에 따라 상기 기지국으로 송신되는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 채널 교환 응답 메시지는 상기 목적 채널의 전파 범위에 포함된 단말기기가 상기 현재 채널로 채널 이동함에 따라 수신되는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 채널 정보 메시지, 상기 채널 교환 요청 메시지, 상기 채널 교환 응답 메시지 및 상기 채널 교환 승인 메시지는 상기 채널의 기지국과 동기화된 일정 시간 구간에서 송수신되는 무선 네트워크상에서 채널을 교환하는 방법.
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