KR20140089367A - 무선 통신 시스템에서 기기의 동작 모드 결정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 기기의 동작 모드 결정 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화이트스페이스 대역에서 기기의 동작 모드를 전환하는 방법은, 상기 기기가 제 1 동작 모드에서 동작하는 경우 데이터베이스 액세스에 관련된 타이머를 개시하는 단계; 상기 타이머 동작 중에 상기 데이터베이스로부터 메시지가 수신되는지 여부를 판정하는 단계; 및 기 데이터베이스로부터의 메시지가 수신되지 않고 상기 타이머가 만료된 경우에 제 2 동작 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 기기의 동작 모드 결정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING OPERATING MODE OF DEVICE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 기기의 동작 모드 결정 방법 및 장치에 대한 것이다.

무선랜(wireless local area network, WLAN) 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a 및 b는 2.4. GHz 또는 5 GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하고, IEEE 802.11b는 11 Mbps의 전송 속도를 제공하고, IEEE 802.11a는 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g는 2.4 GHz에서 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM)를 적용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n은 다중입출력 OFDM(Multiple Input Multiple Output-OFDM; MIMO-OFDM)을 적용하여, 4 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz까지 지원하며, 이 경우에는 600 Mbps의 전송 속도를 제공한다.

한편, 기본적으로는 면허 사용자(licensed user)의 사용을 위해 정의된 주파수 대역에서, 비면허 사용자(unlicensed user)의 동작을 허용하는 통신 방식이 논의되고 있다. 여기서, 면허 사용자가 일시적으로 사용하지 않는 주파수를 화이트스페이스(whitespace)라고 칭할 수 있고, 특히 TV 대역에서의 화이트스페이스를 TV 화이트스페이스(TVWS)라고 칭할 수 있다.

현재, TVWS 대역에서 비면허 기기(unlicensed device)의 동작을 규정하기 위한 IEEE 802.11af 표준이 개발되고 있다.

TVWS는 TV 방송을 위해 할당된 VHF(Very High Frequency) 대역(54~60, 76~88, 174~216MHz)과 UHF(Ultra High Frequency) 대역(470~698MHz)을 포함하며, 해당 주파수 대역에서 동작하는 면허 기기(licensed device; TV방송 및 무선 마이크 등)의 통신을 저해하지 않는다는 조건 하에서 비면허 기기(unlicensed device)에 대해 사용이 허가된 주파수 대역을 의미한다.

512~608MHz, 614~698MHz에서는 특수한 몇 가지 경우를 제외하고 모든 비면허 기기들에게 동작이 허용되어 있으나, 54~60MHz, 76~88MHz, 174~216MHz, 470~512MHz 대역은 고정형 기기(fixed device)간의 통신에만 허용되었다. 고정형 기기란 정해진 위치에서만 전송을 수행하는 기기를 말한다. 이하의 설명에 있어서 화이트 스페이스 대역은 상술한 TVWS를 포함하나, 이에 한정될 필요는 없다.

화이트 스페이스 대역을 사용하기 원하는 비면허 기기는 면허 기기에 대한 보호 기능을 제공해야 한다. 따라서 화이트 스페이스 대역에서 전송을 시작하기 전에 반드시 면허 기기가 해당 대역을 점유하고 있는지 여부를 확인하도록 한다. 즉, 화이트 스페이스 대역에서 면허 기기가 사용 중이지 않은 경우에만 비면허 기기의 사용이 허용될 수 있다.

이를 위하여, 비면허 기기는 인터넷 혹은 전용망을 통해 지리적-위치 데이터베이스(Geo-location DataBase; GDB)에 접속하여 해당 지역에서 사용 가능한 채널 리스트(즉, 사용 가능한 채널(들)의 세트) 정보를 얻어 와야 한다. GDB는 자신에게 등록된 면허 기기의 정보와 해당 면허 기기들의 지리적 위치 및 사용 시간에 따라 동적으로 변화하는 채널 사용 정보를 저장하고 관리하는 데이터 베이스이다. 또한, 화이트 스페이스를 사용하는 비면허 기기들 간의 공존(coexistence) 문제를 해결하기 위해서, 공통 비콘 프레임(common beacon frame) 등과 같은 시그널링 프로토콜 및 스펙트럼 센싱 메커니즘(spectrum sensing mechanism) 등이 이용될 수 있다.

IEEE 802.11 시스템에서 TVWS 단말은 TVWS 스펙트럼에서 IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control) 계층 및 PHY(Physical) 계층을 이용하여 동작하는 비면허 기기를 지칭할 수 있다. 본 문서에서 별도의 설명이 없으면 스테이션(STA)은 TVWS 스펙트럼에서 동작하는 TVWS 단말을 지칭한다.

STA은 면허 사용자(TV 사용자 및 무선 마이크 등)를 포함하여 우선 접속이 허용되는 사용자인 우선적 사용자(incumbent user) 또는 프라이머리 사용자(primary user)를 보호하는 기능을 제공해야 한다. 즉, 우선적 사용자가 TVWS를 사용중이면 STA는 해당 채널의 사용을 중단해야 한다. 따라서 STA는 비면허 기기가 사용할 수 있는 채널(즉, 면허 기기가 사용하지 않는 채널)을 알아내서, 가용 채널(available channel)에서 동작하여야 한다.

STA이 가용 채널을 알아내기 위한 방법에는, 스펙트럼 센싱 메커니즘을 수행하는 방식 및 GDB에 접속하여 TV 채널 스케줄을 알아내는 방식 등이 있다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 검출(energy detection) 방식 (수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 우선적 사용자가 사용 중인 것으로 판단하는 방식), 특징부 검출(feature detection) 방식 (디지털 TV 프리엠블(Preamble) 이 검출 되면 우선적 사용자가 사용 중인 것으로 판단하는 방식) 등이 활용될 수 있다. 다음으로, STA는 GDB 에 접속하여 자신의 위치 정보에 기반한 GDB 정보를 획득하여 해당 위치에서 면허 기기의 채널 사용 여부를 알아야 하고, GDB로의 접속 및 정보 획득은 면허 기기를 보호하기에 충분한 빈도로 수행되어야 한다.

스펙트럼 센싱 방식 또는 GDB를 통하여, 현재 사용 중인 채널과 바로 인접해 있는 채널에서 우선적 사용자가 사용 중인 것으로 판단되면, 단말(또는 STA)과 기지국(또는 Access Point(AP))는 전송 전력을 낮추는 방식으로 우선적 사용자를 보호할 수 있다.

화이트스페이스 대역에서 동작하는 기기는 자신의 위치에서 해당 시점에 유효한 가용 채널 정보에 기초하여 동작하는 것이 요구된다. 전술한 바와 같이 가용 채널 정보는 GDB로부터 획득될 수 있는데, GDB에 직접적으로 액세스할 수 있는 타입의 기기, 또는 상기 GDB에 직접적으로 액세스할 수 있는 타입의 기기를 통하여 가용 채널 정보를 간접적으로 획득할 수 있는 타입의 기기가 존재한다.

GDB에 직접적으로 액세스할 수 있는 기능을 기본적으로 보유하고 있는 기기라고 하더라도, GDB에 접속할 수 없거나 자신의 위치를 정확하게 결정할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에 해당 기기에 대한 가용 채널 정보는 정확한 것으로 볼 수 없고, 이로 인하여 다른 기기에게까지도 부정확한 가용 채널 정보가 제공될 수도 있다. 그러나, 현재 정의되어 있는 기존의 시스템에서는, GDB 액세스 능력을 가진 기기가 GDB에 접속할 수 없거나 위치를 정확하게 결정할 수 없는 경우에 발생하는 문제를 해결하기 위한 방안이 마련되어 있지 않다.

본 발명에서는 화이트 스페이스에서 동작하는 기기의 GDB 액세스가능성(GDB accessibility) 또는 지리적 위치결정(geo-location)에 대한 상태(state)를 고려하여 해당 기기의 적절한 동작 모드를 결정하는 방안을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화이트스페이스 대역에서 스테이션(STA)의 동작 모드를 전환하는 방법은, 상기 STA이 제 1 동작 모드에서 동작하는 경우 데이터베이스 액세스에 관련된 타이머를 개시하는 단계; 상기 타이머 동작 중에 상기 데이터베이스로부터 메시지가 수신되는지 여부를 판정하는 단계; 및 기 데이터베이스로부터의 메시지가 수신되지 않고 상기 타이머가 만료된 경우에 제 2 동작 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 화이트스페이스 대역에서 동작 모드를 전환하는 스테이션(STA) 장치에 있어서, 다른 STA과의 송수신을 수행하도록 구성된 송수신기; 및 상기 송수신기를 포함하는 상기 STA 장치를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 STA이 제 1 동작 모드에서 동작하는 경우 데이터베이스 액세스에 관련된 타이머를 개시하고; 상기 타이머 동작 중에 상기 송수신기를 통하여 상기 데이터베이스로부터 메시지가 수신되는지 여부를 판정하고; 상기 송수신기를 통하여 상기 데이터베이스로부터의 메시지가 수신되지 않고 상기 타이머가 만료된 경우에 제 2 동작 모드로 전환하도록 구성될 수 있다.

상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 공통으로 적용될 수 있다.

상기 타이머는 상기 STA이 상기 데이터베이스로 메시지를 전송하는 경우에 개시될 수 있다.

상기 데이터베이스로 전송되는 메시지는, 채널가용성질의(CAQ) 요청 프레임을 포함할 수 있다.

상기 데이터베이스로부터 수신되는 메시지는, CAQ 응답 프레임을 포함할 수 있다.

상기 CAQ 응답 프레임은 화이트스페이스맵(WSM)을 포함할 수 있다.

상기 데이터베이스로부터 메시지가 수신되는 경우에, 상기 타이머가 재개시될 수 있다.

상기 STA의 지리적 위치결정(geo-location)의 정확도가 소정의 임계치 이상인지를 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 지리적 위치결정의 정확도가 소정의 임계치 미만인 경우에, 상기 제 2 동작 모드로 전환될 수 있다.

상기 지리적 위치결정의 정확도에 대한 판정은, 소정의 주기마다 수행될 수 있다.

상기 소정의 주기는 상기 STA의 이동성에 기초하여 결정될 수 있다.

상기 제 1 동작 모드는, 다른 STA에 대한 가용 채널 정보 제공 또는 인에이블먼트 신호 제공 중 하나 이상을 수행하는 것이 허용되는 동작 모드일 수 있다.

상기 제 2 동작 모드는, 다른 STA으로부터의 가용 채널 정보 수신에 의해서 또는 상기 다른 STA으로부터의 제어에 의해서 상기 화이트스페이스 대역에서의 신호 송신이 허용되는 동작 모드일 수 있다.

상기 제 2 동작 모드로 전환하는 단계는, 모든 STA들에 대한 연관해제(deassociation)를 수행, 비콘 프레임, 프로브 응답 프레임, 및 인에이블먼트 응답 프레임의 전송을 중지, 또는 Wi-Fi 다이렉트 연결을 해제(disconnect) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 데이터베이스는 상기 화이트스페이스 대역에서의 가용 채널 정보를 저장하는 데이터베이스일 수 있다.

본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.

본 발명에 따르면 화이트 스페이스에서 동작하는 기기의 GDB 액세스가능성(GDB accessibility) 또는 지리적 위치결정(geo-location)에 대한 상태(state)를 고려하여 해당 기기의 적절한 동작 모드를 결정하는 방안이 제공될 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 WLAN 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 예시적인 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6는 WSM 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 내지 10은 본 발명에 따른 채널 맵 필드 포맷의 예시들을 나타내는 도면이다.
도 11은 기기 타입에 따른 채널 맵 제공 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 기기 타입에 따른 채널 사용의 예시들을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 인에이블먼트 요청 프레임 포맷 및 인에이블먼트 응답 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일례에 따른 동작 모드 결정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 IEEE 802.11 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.

IEEE 802.11 구조는 복수개의 구성요소들로 구성될 수 있고, 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트한 STA 이동성을 지원하는 WLAN이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(Basic Service Set; BSS)는 IEEE 802.11 LAN에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다. 도 1 에서는 2 개의 BSS(BSS1 및 BSS2)가 존재하고 각각의 BSS의 멤버로서 2 개의 STA이 포함되는 것(STA1 및 STA2 는 BSS1에 포함되고, STA3 및 STA4는 BSS2에 포함됨)을 예시적으로 도시한다. 도 1 에서 BSS를 나타내는 타원은 해당 BSS에 포함된 STA들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 BSA(Basic Service Area)라고 칭할 수 있다. STA가 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.

IEEE 802.11 LAN에서 가장 기본적인 타입의 BSS는 독립적인 BSS(Independent BSS; IBSS)이다. 예를 들어, IBSS는 2 개의 STA만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS(BSS1 또는 BSS2)가 IBSS의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한, 이러한 형태의 LAN은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN이 필요한 경우에 구성될 수 있으며, 이를 애드-혹(ad-hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.

STA의 켜지거나 꺼짐, STA가 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 멤버가 되기 위해서는, STA는 동기화 과정을 이용하여 BSS에 조인할 수 있다. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA는 BSS에 연관(associated)되어야 한다. 이러한 연관(association)은 동적으로 설정될 수 있고, 분배시스템서비스(Distribution System Service; DSS)의 이용을 포함할 수 있다.

도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 2 에서는 도 1 의 구조에서 분배시스템(Distribution System; DS), 분배시스템매체(Distribution System Medium; DSM), 액세스 포인트(Access Point; AP) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.

LAN에서 직접적인 스테이션-대-스테이션의 거리는 PHY 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 충분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배시스템(DS)이 구성될 수 있다.

DS는 BSS들이 상호연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로, 도 1 과 같이 BSS가 독립적으로 존재하는 대신에, 복수개의 BSS들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS가 존재할 수도 있다.

DS는 논리적인 개념이며 분배시스템매체(DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(Wireless Medium; WM)와 분배시스템매체(DSM)을 논리적으로 구분하고 있다. 각각의 논리적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며, 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이와 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점에서, IEEE 802.11 LAN 구조(DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있다. 즉, IEEE 802.11 LAN 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 LAN 구조가 특정될 수 있다.

DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 기기를 지원할 수 있다.

AP 는, 연관된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA의 기능성을 가지면서, 연관된 STA들(STA1 및 STA4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로, 모든 AP는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.

AP에 연관된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는, 항상 비제어 포트(uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802.1X 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트(controlled port)가 인증되면 전송 데이터(또는 프레임)는 DS로 전달될 수 있다.

도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 도 2 의 구조에 추가적으로 넓은 커버리지를 제공하기 위한 확장된 서비스 세트(Extended Service Set; ESS)를 개념적으로 나타낸다.

임의의(arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 ESS 네트워크라고 칭한다. ESS는 하나의 DS에 연결된 BSS들의 집합에 해당할 수 있다. 그러나, ESS는 DS를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 LLC(Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있고, 이동 STA들은 LLC에 트랜스패런트하게 하나의 BSS에서 다른 BSS로 (동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.

IEEE 802.11 에서는 도 3 에서의 BSS들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다. BSS들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이다. 또한, BSS들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS들은 물리적으로 동일한 위치에 위치할 수 있고, 이는 리던던시를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 하나 (또는 하나 이상의) IBSS 또는 ESS 네트워크들이 하나 (또는 하나 이상의) ESS 네트워크로서 동일한 공간에 물리적으로 존재할 수 있다. 이는 ESS 네트워크가 존재하는 위치에 애드-혹 네트워크가 동작하는 경우나, 상이한 기관(organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나, 동일한 위치에서 2 이상의 상이한 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.

도 4 는 WLAN 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.

도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. WLAN 시스템에서 STA는 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. STA는 AP STA 및 비-AP(non-AP) STA을 포함한다. Non-AP STA는 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.

이하의 설명에서 non-AP STA는 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장치(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동단말(Mobile Terminal), 이동 가입자국(Mobile Subscriber Station; MSS) 등으로 칭할 수도 있다. 또한, AP는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(Base Station; BS), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(evolved Node-B; eNB), 기저 송수신 시스템(Base Transceiver System; BTS), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.

화이트 스페이스에서의 가용 채널

화이트 스페이스에서 STA이 동작하기 위해서는 면허 기기(또는, 우선적 사용자)에 대한 보호 기법이 우선적으로 제공되어야 한다. 따라서, STA는 면허 기기에 의해 사용되지 않아서 비면허 기기가 사용할 수 있는 가용 채널을 알아내서 가용 채널 상에서 동작해야 한다. 만약 STA이 사용중인 채널이 더 이상 가용 채널에 해당하지 않으면 채널 사용을 중단한다.

STA이 화이트 스페이스(예를 들어, TVWS)에서의 채널(예를 들어, TV 채널) 가용성(availability)을 파악하기 위해서, 스펙트럼 센싱을 수행하거나, GDB에 접속하여 TV 채널 스케줄을 알아낼 수 있다. GDB 정보는 특정 위치에서 면허 기기의 특정 채널의 사용 스케줄 (즉, 채널 사용 시간) 등의 정보를 포함할 수 있다. TV 채널의 가용성을 파악하기 원하는 STA은, 인터넷 등을 통하여 GDB에 접속해서 자신의 위치 정보에 기반한 GDB 정보를 얻어와야 하며, 이는 면허 기기를 보호하기에 충분한 시간 단위로 수행되어야 한다.

본 문서에서는 설명의 편의를 위하여 GDB로부터 수신하는 가용 채널 및 주파수에 관한 정보를 화이트 스페이스 맵(White Space Map; WSM)이라 칭할 수 있다. WSM은 STA가 GDB로부터 획득한 채널 및 주파수 정보를 기반으로 TVWS 대역에서 비면허 기기가 사용할 수 있는 채널에 관한 정보를 맵의 형태로 만든 것이다. WSM은 비면허 기기가 사용할 수 있는 가용 채널 리스트 또는 주파수(available channel list or frequencies)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 가용 채널 리스트에 포함된 채널들은 법적으로 보호되어야 하는 신호(또는, 사용자)들이 사용하고 있지 않는 채널들이고, 비면허 기기가 GDB에 접속한 시점에서 비면허 기기가 사용 가능한 채널이다. 또는, 비면허 기기가 GDB에 접속한 시점으로부터 특정 시간 이후로부터의 사용 가능 채널에 대한 요청을 했을 경우, 해당 시점으로부터 사용 가능한 채널 및 주파수에 대한 정보를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서, 비면허 기기가 GDB에 가용 채널에 대한 요청을 했을 경우, 비면허 기기가 사용할 수 없는 채널을 시그널링 함으로써 사용 가능 채널 및 주파수에 대한 정보를 전달할 수도 있다.

현재 FCC(Federal Communications Commission)의 TVWS에 대한 규정(regulation)에서는 크게 두 가지 종류의 기기 타입을 정의한다. 즉, 소출력의 개인이 휴대할 수 있는 개인용/휴대용 기기(Personal/Portable Device) 및 고정된 위치에서 동작하는 대출력의 고정된 기기(Fixed Device)이 정의된다. 고정된 기기(Fixed Device)는 고정된 STA으로 칭할 수도 있고, 개인용/휴대용(Personal/Portable) 기기는 P/P STA으로 칭할 수도 있다. 고정된 STA 및 P/P SA는 모두 WLAN 시스템에서 일반적인 STA(즉, STA라는 용어는 AP 및 non-AP를 포함한다)에 해당할 수 있다. 이들 두 종류의 기기는 각각 TVWS에서 동작할 때, 각각 다른 동작 규칙(operation rule)이 적용될 수 있다. 고정된 기기는 그 위치가 변하지 않는 특정 위치에서 신호를 송/수신 한다. 물론 고정된 기기 역시 해당 위치에서 신호를 전송하기 위해서는, GDB에 접속하여 가용 채널 정보를 획득해야 한다. 고정된 기기는 GPS(Global Positioning System)와 같은 위치를 확인할 수 있는 장비가 내장되어 있을 수도 있지만, 설치자(installer)에 의해서 그 위치를 사람이 직접 입력함으로써 그 위치 정보를 GDB에 전달할 수 있다. 물론, 위치를 사람이 직접 입력하는 경우에는 한 번 설치되고 위치가 입력되고 나면 그 위치가 바뀌지 않는다는 것을 전제로 하며, 위치가 변경되는 경우에는 그에 따른 위치도 변경/등록되어야 한다. 고정된 기기는 동종의 다른 고정된 기기를 서비스 할 수도 있고, P/P 기기를 서비스 할 수도 있다. 고정된 기기가 가용 채널 정보를 GDB로부터 받아 올 때, 반드시 자신의 기기 타입을 전달하여 자신이 직접 사용할 수 있는 자신의 가용 채널 정보를 받아와야 한다. 동시에, P/P 기기를 위한 서비스를 하기 위해서는 P/P 기기가 사용할 수 있는 가용 채널 정보를 GDB로부터 또는 GDB와 연결되어 있는 프록시(proxy) 서버로부터 추가로 받아와야 한다. 고정된 기기와 P/P 기기가 사용할 수 있는 채널 구간이 다르고, 각각의 동작시 최대 허용 전송 전력과 인접 채널에 대한 요구조건이 다르기 때문에, 각 기기 타입 별로 가용 채널 리스트가 달라지기 때문이다. 예를 들어, 고정된 기기는 54~60 MHz, 76~88 MHz, 174~216 MHz, 470~512 MHz 대역의 주파수 구간 뿐 아니라, 512~608 MHz, 614~698 MHz 대역의 주파수 구간에서도 신호 전송이 허용된다. 그러나, P/P 기기는 512~608 MHz, 614~698 MHz 대역의 주파수 구간 이외의 다른 주파수 대역의 TVWS 대역에서는 신호 전송이 허용되지 않는다. 고정된 기기는 P/P 기기보다 높은 전력으로 신호를 전송할 수 있으며, 실효 등방 방사 전력(Effective Isotropic Radiated Power; EIRP)으로 최대 4 Watt의 전송 전력이 허용된다.

P/P 기기는 특정되지 않은 위치에서 신호를 송/수신 할 수 있는 장비이며, 그 위치가 변할 수 있다는 점이 특징이다. 대부분의 경우 사람이 휴대 할 수 있는 장비로서, 그 이동성을 예측할 수 없다. 가용 주파수 대역은 512~608 MHz, 614~698 MHz 의 주파수 구간이고, 최대 전송 전력은 100mW (EIRP)이다. 즉, P/P 기기에 대한 허용 전송 전력은 고정형 기기에 비하여 제한된다.

P/P 기기는, 자신의 위치에 대한 식별 능력(identification capability), 즉, 지리적-위치결정 능력(geo-location capability)과 인터넷 액세스를 통한 GDB로의 접속 능력(GDB accessibility 또는 GDB access capability)을 갖고 있는지 여부에 따라서, 모드 II 기기(Mode II device)와 모드 I 기기(Mode I device)의 두 가지 종류로 분류될 수 있다. 즉, 모드 II 기기는 지리적-위치결정 능력과 인터넷 액세스 능력을 가지며, GDB에 접속해서 자신의 위치에서의 가용 채널에 대한 정보를 획득한 후 해당 위치에서 TVWS 상에서 동작할 수 있다. 또한, 모드 II 기기는 가용 채널정보를 GDB로부터 획득한 후, 모드 I 기기에게 통신을 시작할 수 있도록 명령할 수 있는 신호(예를 들어, 인에이블(enable) 신호)를 전송함으로써 네트워크를 시작할 수 있다. 한편, 모드 I 기기에게는 지리적-위치결정 능력이나 GDB 액세스 능력이 요구되지 않으며, GDB에 액세스하여 유효한 가용 채널 정보를 가지고 있는 모드 II 기기 또는 고정된 기기에 의해 제어 받아서 동작하는 것이 요구된다. 모드 I 기기는 모드 II 기기 또는 고정된 기기로부터 가용 채널 정보를 획득할 수 있으며, 주기적으로 가용 채널의 유효성을 확인해야 한다. 또한, 모드 I 기기에 대해서는 해당 기기의 식별자(device ID)에 대한 확인을 거친 후 가용 채널에서의 동작이 허용될 수 있다. 여기서, 모드 II 기기 또는 고정된 기기는 인에이블링 STA에 해당하고, 모드 I 기기는 종속(dependent) STA에 해당할 수 있다. 인에이블링 STA이 종속 STA에게 전송하는 인에이블링 신호는 비콘 프레임에 해당할 수 있다.

모드 II 기기에 해당하는 P/P 기기가 다른 P/P 기기를 서비스 할 수 있고, 또는 모드 II 에 해당하는 P/P 기기가 고정된 기기에게 서비스를 제공할 수도 있다. 이 경우, 모드 II P/P 기기는 고정된 기기를 위한 가용 채널 정보를 GDB로부터 획득하여 고정된 기기에게 전달할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위해서 화이트 스페이스의 일례로서 TVWS를 들어서 본 발명의 예시들에 대해서 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 범위는, 특정 위치에서의 사용 가능한 채널에 대한 정보를 제공하는 DB에 의해서 제어되는 모든 화이트 스페이스에서의 동작에 대해서 적용되는 본 발명의 예시들을 포함한다. 예를 들어, 현재 시점에서는 화이트 스페이스에 해당하지 않지만, 추후 화이트 스페이스에 해당할 것으로 기대되는 다른 주파수 대역에서도 GDB에 의해 제어되는 비면허 장비의 동작이 허용될 것으로 기대되며, 이에 대해서 적용되는 본 발명의 원리에 따른 예시들은 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 또한, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해서 현재 최종 규칙이 발표된 TVWS에 대한 FCC 규칙을 기반으로 본 발명의 원리에 대해서 설명하지만, 본 발명의 범위는 FCC 규칙에 따른 화이트 스페이스 대역 상에서의 동작에만 제한되는 것은 아니고, 다른 규칙을 준수하는 화이트 스페이스 대역 상에서의 본 발명의 원리에 따른 예시들을 포함한다.

모드 I 기기의 가용 채널 정보 획득

이하에서는 화이트 스페이스 대역에서 동작하는 모드 I 기기가 모드 II 기기 또는 고정된 기기로부터 가용 채널 정보를 획득하는 과정의 일례를 설명한다.

도 5는 본 발명의 일례에 따른 예시적인 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

단계 S510에서 모드 II 기기 또는 고정된 기기(이하에서는, 모드 II 기기/고정된 기기로 표현함)는 인터넷 등을 통해 GDB에 액세스하여, 현재 자신의 위치에서 사용가능한 채널 리스트(예를 들어, WSM)을 획득할 수 있다.

단계 S520에서, 모드 II 기기/고정된 기기는 비콘을 전송하여 BSS를 구성할 수 있다. 비콘 프레임에는 가용 채널 리스트에 대한 정보 등이 포함될 수 있다. 또한, 비콘 프레임은 주기적으로 전송될 수 있다.

단계 S530에서, BSS에 참여하기 원하는 모드 I 기기는 TVWS에 대한 스캐닝 과정을 수행할 수 있다. 만약, 모드 I 기기가 현재 자신의 위치에서 사용 가능한 채널 리스트를 알고 있는 경우에는 사용 가능한 채널 리스트 상의 채널에 대해서만 수동적(passive) 또는 능동적(active) 스캐닝을 수행할 수 있다. 수동적 스캐닝은, 모드 I 기기가 스캐닝 채널 상에서 모드 II 기기/고정된 기기로부터의 비콘 전송을 듣는(listen) 과정을 의미한다. 능동적 스캐닝은, 모드 I 기기가 스캐닝 채널 상에서 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고, 모드 II 기기/고정된 기기로부터 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 수신하는 것을 의미한다.

여기서, 모드 I 기기가 BSS에 참여하기 위해서는 모드 II 기기/고정된 기기의 제어를 받아서 동작해야 한다. 따라서, 모드 I 기기는 모드 II 기기/고정된 기기와 링크 셋업을 수행해야 한다.

단계 S540에서, 모드 I 기기는 스캐닝 과정이 완료된 후에 BSS에 참여하기 위해서 연관(association) 과정을 수행할 수 있다. 이를 위해서, 모드 I 기기는 연관 요청 프레임을 모드 II 기기/고정된 기기에게 전송할 수 있다.

연관 요청/응답 과정이 성공적으로 완료된 후에, 단계 S550에서 보안 셋업(security setup) 과정을 수행하게 된다. 보안 셋업은, 예를 들어, EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업(private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 모드 II 기기/고정된 기기와 모드 I 기기 간에는 보안 셋업이 반드시 수행되어야 한다. 이는 모드 II 기기/고정된 기기가 모드 I 기기에게 WSM을 전달할 때에, 무결성 확인(integrity check) 등이 요구되기 때문이다.

단계 S560에서 모드 I 기기는, 보안 셋업이 완료된 후에, 모드 II 기기/고정된 기기에게 채널 가용성(Channel Availability) 요청 프레임(또는 채널 가용성 질의(Channel Availability Query; CAQ) 요청 프레임)을 전송하여 사용가능한 채널의 리스트(예를 들어, WSM)을 요청할 수 있다. 모드 II 기기/고정된 기기는, 채널 가용성 응답 프레임(또는 CAQ 응답 프레임)을 모드 I 기기에게 전송함으로써 가용 채널 리스트(예를 들어, WSM)를 제공할 수 있다. 모드 I 기기가 가용 채널 리스트(예를 들어, WSM)을 수신함으로써, 모드 II 기기/고정된 기기와의 링크 셋업 과정을 완료할 수 있다. 링크 셋업이 완료되면, 모드 I 기기는 모드 II 기기/고정된 기기와 데이터, 제어, 관리 프레임 등에 대한 상호 송수신을 시작할 수 있다.

링크 셋업 이후에는, 단계 S570에서 도시하는 바와 같이, 모드 I 기기는 모드 II 기기/고정된 기기로부터 CVS(Contact Verification Signal)을 주기적으로 수신할 수 있다. 즉, 모드 I 기기(또는, 종속 STA)가 화이트스페이스 대역에서 동작하기 위해서는 반드시 모드 II 기기/고정된 기기(또는, 인에이블링 STA)에 의해서 제어를 받아야 하며, GDB 액세스 능력이 없는 모드 I 기기는 가용 채널/주파수에 대한 유효성을 확인하기 위해서, 모드 II 기기/고정된 기기에 의해서 주기적으로 송신되는 CVS를 이용할 수 있다. CVS는 링크 셋업 상태를 유효하게 유지하는 기능을 할 수 있다. CVS는 모드 II 기기/고정된 기기가 가지고 있는 WSM의 맵 ID를 포함할 수 있다. 이에 따라, 모드 I 기기는 현재 유효한 채널이 무엇인지를 주기적으로 확인할 수 있고, CVS의 맵 ID로 지시되지 않는 WSM은 유효하지 않은 것으로 결정할 수 있다. 즉, 모드 I 기기가 CVS 프레임을 수신한 경우, 자신이 가지고 있는 WSM의 맵 ID와 비교하여 상이한 경우에, CAQ 요청 프레임을 모드 II 기기/고정된 기기에게 전송하여 새로운 가용 채널 리스트(예를 들어, WSM)을 요청할 수 있다.

WSM( WhiteSpace Map )

도 6(a)는 WSM 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.

도 6(a)에서 요소 ID(Element ID) 필드는, WSM 정보 요소임을 나타내는 소정의 값을 가질 수 있다.

도 6(a)에서 길이(Length) 필드는, 후속하는 필드들의 길이에 해당하는 값을 가질 수 있다. 화이트스페이스 대역에서의 가용 채널은 가변적이므로, 후술하는 채널 맵(Channel Map) 필드의 길이는 가용 채널의 개수가 가변함에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 상기 길이 필드의 값은 채널 맵 필드의 크기가 변화함에 따라 상이한 값을 가질 수 있다.

도 6(a)에서 맵 식별자(Map ID) 필드에는 채널 맵의 업데이트(update) 여부, 및 채널 맵을 통해서 전송되는 채널 세트가 가용 채널 리스트의 전체에 해당하는지 또는 일부에 해당하는지를 알려주는 정보가 포함될 수 있다.

도 6(a)에서 채널 맵(Channel Map) 필드는 가용 채널의 리스트(또는 채널 번호)와 해당 채널에서의 최대 허용 전송 전력(또는 전송 전력 제한 값) 등을 포함할 수 있다.

채널 맵에서의 채널 번호는 TV 채널 번호를 기준으로 구성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고 규제 도메인(regulatory domain)의 데이터베이스가 제공하는 (예를 들어, 각 나라의 규정에 따른) 단위의 채널 번호가 이용될 수도 있다. 즉, TVWS 대역의 데이터베이스가 제공하는 가용 채널 리스트를 구성하는 가장 작은 기본 단위가 TV 채널의 대역폭에 해당하는 경우에, Channel Map의 기본단위는 TV 채널 대역폭이 될 수 있다. 예를 들어, 미국과 한국의 TV 채널 대역폭은 6MHz이며, 유럽의 경우에는 8MHz로 정의된다. 국가에 따라 TV 채널 대역폭이 7MHz로 정의되는 곳도 있다.

도 6(b)는 WSM 프레임 포맷의 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 6(b)에서 요소 ID 필드, 길이 필드, 채널 맵 필드는 상기 도 6(a)와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

도 6(b)에서 국가 코드(Country Code) 필드는 채널 맵 필드의 해석에 대한 정보를 제공한다. 즉, TV 대역의 범위와 TV 채널의 대역폭은 각 국가마다 상이할 수 있으며, 이에 따른 규제 도메인(regulatory domain)도 다양하게 정의될 수 있다. 따라서 국가 코드 필드는 채널 맵 필드와 함께 해석되어, WSM을 수신하는 STA이 사용 가능한 TV 채널의 물리적 위치를 결정할 수 있다. 국가 코드 필드를 통하여 3 옥텟 길이의 국가 스트링(country string) 값이 시그널링될 수 있다. 국가 스트링에서 처음 2 옥텟은 ISO(International Organization for Standardization)/IEC(International Electrotechnical Commission) 3166-1에서 정의된 국가 코드를 나타낸다. 국가 스트링에서 마지막 1 옥텟은 환경(environment)을 의미하며, 즉, 국가 정보보다 더 상세한 정보(예를 들어, 특정 국가 내의 지역 코드 값)를 포함할 수 있다.

도 7은 채널 맵 필드 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.

도 7(a) 및 7(b)의 예시에서 기기 타입(Device Type) 필드는, 채널 맵에 관련된 기기가 AP인지, AP가 아닌 STA인지, 고정된 기기, 또는 P/P 기기인지 등을 나타낼 수 있다.

도 7(a) 및 7(b)의 예시에서 채널 번호(Channel Number) 필드는 가용 채널에 해당하는 채널 번호(예를 들어, TV 채널 번호)를 나타내고, 채널 X 에서의 최대 전송 전력 레벨(Maximum Transmission Power Level on Channel X) 필드는 채널 X에서 허용되는 최대 전송 전력의 제한 값을 나타낸다.

도 7(a) 및 7(b)의 예시에서 유효 시간(Validity Time) 필드는 가용 채널을 지속적으로 사용할 수 있는 기간을 나타낸다.

도 7(a)는 채널 번호 및 최대 전송 전력 레벨의 2 개의 필드로 구성된 튜플(tuple)이 반복되고, 마지막에 유효 시간 필드가 포함되는 예시를 나타낸다. 도 7(a)의 경우에는 채널 리스트에 포함되는 채널들 전부에 적용되는 유효 시간이 공통적으로 설정될 수 있다.

도 7(b)는 채널 번호, 최대 전송 전력 및 유효 시간의 3 개의 필드로 구성된 튜플이 반복되는 예시를 나타낸다. 도 7(b)의 경우에는 각각의 채널에 대해서 적용되는 유효 시간이 개별적으로 설정될 수 있다.

도 8은 채널 맵 필드 포맷의 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 8에서 시작 채널 번호(Starting Channel Number) 필드는 가용 채널의 시작위치에 해당하는 채널의 번호를 포함할 수 있다. 채널 개수(Number of Channel)의 필드는 상기 시작위치로부터 몇 개의 채널이 포함되는지를 나타낼 수 있다. 채널 비트맵(Channel Bitmap) 필드는, 상기 시작위치 및 개수에 의해 결정되는 길이의 비트맵이 포함될 수 있으며, 가용 채널을 비트맵의 형태로 나타낸다. 다음으로 유효 시간 필드는 상기 도 7(a)에서 설명한 바와 같이 가용 채널들에 공통적으로 적용되는 유효 시간을 나타낼 수 있다.

상기 비트맵에서 특정 값은 해당 채널 번호가 가용 채널임을 나타내고, 다른 값은 사용 불가한 채널을 나타낼 수 있다. 여기서, 기기 타입에 따라서 가용 채널 리스트가 달라질 수 있으므로, 기기 타입 별로 전체 가용 채널 리스트의 길이 및 각각의 채널 별 최대 허용 전송 전력 값 등이 결정될 수 있다.

예를 들어, TVWS 802.11 AP와 STA간 전송이 허용된 TV 채널은, 미국(US)에서 6Mhz 대역폭으로 정의되는 TV 채널 21번 내지 51번에 해당한다. 이 경우, 30개의 TV 채널에 대해서 우선적 사용자(Primary user)의 존재 여부를 지시할 수 있다. 예를 들어, 낮은 TV채널 번호부터 오름차순(또는 높은 TV채널 번호부터 내림차순)으로, 우선적 사용자가 존재하는 경우 0(사용 불가능), 존재하지 않는 경우 1(사용 가능)로 비트맵을 표현할 수 있다. 또는 비트 값과 채널의 가용 여부의 매핑관계를 반대로 구성할 수도 있다.

도 8과 같이 비트맵을 이용하는 채널 맵의 예시는, 도 7과 같은 튜플 반복에 의한 채널 맵 형태에 비하여 오버헤드를 줄일 수 있는 경우에 사용될 수 있다.

도 9는 채널 맵 필드 포맷의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 9의 예시에서는 데이터베이스에서 가용 채널에 대한 정보를 TV 채널 단위로 알려주는 대신에 주파수 단위로 알려주는 방안을 나타낸다. 즉, 가용 채널 정보가, 실제로 면허 사용자에 의해 사용되지 않는 비어 있는 주파수(즉, 비면허 기기가 사용할 수 있는 주파수)를 직접적으로 나타내는 방식에 해당한다.

도 9(a) 및 9(b)의 예시에서 시작 주파수(Start Frequency) 필드는 가용 주파수 구간의 시작 위치를 나타내고, 종료 주파수(Stop Frequency) 필드는 가용 주파수 구간이 끝나는 위치를 나타낸다. 최대 허용 전송 전력(Maximum Allowed Transmission Power) 필드는 해당 주파수 구간에서 허용되는 최대 전송 전력 제한 값을 나타낸다.

면허 사용자들의 주파수 사용 특성에 따라서, 비면허 기기들에 대한 가용 주파수 대역은 연속적으로 존재하기 보다는 불연속적(non-contiguous)으로 존재할 가능성이 높다. 따라서, 하나의 주파수 구간으로 가용 채널 정보를 나타내기 어렵기 때문에, 복수개의 주파수 구간을 나타낼 수 있도록 시작 주파수 필드, 종료 주파수 필드 및 최대 허용 전력 필드를 포함하는 튜플이 반복될 수 있다.

도 9(a)의 예시에서는 가용 주파수 구간이 여러개인 경우에 시작 주파수, 종료 주파수, 최대 허용 전력 및 유효 시간의 4 개의 필드로 구성된 튜플이 반복되는 형태를 가진다. 이 경우, 각각의 주파수 구간에 대한 유효 시간이 개별적으로 설정될 수 있다.

도 9(b)의 예시에서는 가용 주파수 구간이 여러개인 경우에 시작 주파수, 종료 주파수 및 최대 허용 전력의 3 개의 필드로 구성된 튜플이 반복되는 형태를 가진다. 이 경우, 모든 주파수 구간에 대해서 적용되는 유효 시간이 공통적으로 설정될 수 있다.

도 10의 채널 맵 필드 포맷의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 10의 예시는 도 9의 예시와 같이 TV 채널 번호가 아닌 주파수 대역으로 가용 채널 정보를 나타내는 방식에 해당한다.

도 10(a) 및 10(b)의 예시에서 중심 주파수(Center Frequency) 필드는 가용 주파수 구간의 중심 주파수 위치를 나타낸다. 채널 대역폭(Channel Bandwidth) 필드는 중심 주파수를 기준으로 하는 대역폭의 크기를 나타낸다. 이러한 중심 주파수 및 채널 대역폭에 의해 하나의 주파수 구간이 특정될 수 있다. 예를 들어, 690MHz 를 기준으로 낮은 주파수 쪽으로 10MHz 및 높은 주파수 쪽으로 10 MHz 대역의 주파수가 사용 가능해 지는 경우, 이에 대한 시그널링은, center frequency=690MHz, Channel Bandwidth = 20MHz 로 구성될 수 있다. 최대 허용 전송 전력(Maximum Allowed Transmission Power) 필드는 해당 주파수 구간에서 허용되는 최대 전송 전력 제한 값을 나타낸다.

도 10(a)의 예시에서는 가용 주파수 구간이 여러개인 경우에 중심 주파수, 채널 대역폭, 최대 허용 전력 및 유효 시간의 4 개의 필드로 구성된 튜플이 반복되는 형태를 가진다. 이 경우, 각각의 주파수 구간에 대한 유효 시간이 개별적으로 설정될 수 있다.

도 10(b)의 예시에서는 가용 주파수 구간이 여러개인 경우에 중심 주파수, 채널 대역폭 및 최대 허용 전력의 3 개의 필드로 구성된 튜플이 반복되는 형태를 가진다. 이 경우, 모든 주파수 구간에 대해서 적용되는 유효 시간이 공통적으로 설정될 수 있다.

상기 도 7 내지 10의 채널 맵 필드 구조의 예시들에서, 기기 타입 필드의 값에 따라서 채널 맵이 나타내는 정보가 달라질 수 있다. 전술한 바와 같이 기기 타입 필드는 해당 채널 맵이 P/P 기기에게 할당된 TV 채널 영역에 대한 것인지, 또는 고정된 기기에게 할당된 TV 채널 영역에 대한 것인지를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 8과 같이 채널 맵이 비트맵의 형태로 주어지는 경우에, 기기 타입의 값이 type=0으로 지시되면, 채널 비트맵은 TV 채널 21번부터 51번까지의 30 개의 채널에 대한 비트맵(즉, 비트 1 내지 비트 30)에 해당할 수 있다. 또는, 기기 타입의 값이 type=1으로 지시되는 경우에는, 채널 맵을 수신하는 STA이 고정된 기기인 경우 또는 고정된 기기간의 통신을 위해서 할당된 대역폭에서의 가용 채널을 나타내고자 하는 경우에 해당할 수 있다. 이 경우에는, 채널 비트맵이 54~60MHz (6MHz 대역의 TV 채널 1개), 76~88MHz (6MHz 대역의 TV 채널 2개), 174~216MHz (6MHz 대역의 TV 채널 7개), 470~512MHz (6MHz 대역의 TV 채널 7개)에서의 채널 및 주파수의 사용 가능 여부를 지시하는 경우에 해당하므로, type=1인 경우의 채널 비트맵은 비트 1 내지 비트 17로 구성될 수 있다.

도 11은 기기 타입에 따른 채널 맵 제공 방안을 설명하기 위한 도면이다.

고정된 기기의 경우에는 다른 고정된 기기에게 WSM을 제공할 수 있는 기기를 마스터(master) 모드의 고정된 기기라고 칭할 수 있고, 다른 고정된 기기로부터 WSM을 제공 받아서 화이트스페이스에서 동작하는 기기를 클라이언트(client) 모드의 고정된 기기라고 할 수 있다. 전술한 바와 같이 기기 타입에 따라서 채널 맵의 정보가 상이하게 구성될 수 있으므로, WSM을 수신하는 고정된 기기와 P/P 기기는 어떤 채널 맵이 자신에 대한 채널 맵인지를 구분하는 것이 요구된다. 이를 위하여, 마스터 모드가 고정된 기기가 채널 맵을 다른 기기에게 전송할 때에, 해당 채널 맵이 다른 고정된 기기(즉, 클라이언트 모드의 고정된 기기)를 위한 것인지 또는 P/P 기기를 위한 것인지를 지시(indicate)할 수 있다.

도 12는 기기 타입에 따른 채널 사용의 예시들을 설명하기 위한 도면이다.

도 12(a)에서와 같이 TV 채널 21 내지 25에서, TV채널 21 및 25는 우선적 사용자(예를 들어, TV 사용자)에 의해서 점유되어 있는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우, TV 채널 22 내지 24는 비어 있는 TV 채널에 해당한다.

도 12(b)에서와 같이 고정된 기기의 경우에는, 우선적 사용자가 점유하고 있는 채널의 바로 이웃(adjacent) 채널을 사용할 수 없다. 왜냐하면, 고정된 기기의 경우의 최대 전송 전력은 4 W로 이웃 채널에 대해서 간섭을 유발할 수 있기 때문이다. 따라서, 고정된 기기는 우선적 사용자가 점유하고 있는 채널(21번 및 25번)의 이웃 채널(22번 및 24번)을 제외한 23번 채널에서 4W 최대 전력으로 동작할 수 있다.

도 12(c)에서와 같이 P/P 기기는 우선적 사용자가 점유하고 있는 채널의 이웃 채널에서 동작하는 것이 허용된다. 따라서, P/P 기기는 우선적 사용자가 점유하고 있는 채널(21번 및 25번)의 이웃 채널(22번 및 24번)에서는 40 mW의 낮은 최대 전송 전력으로, 23번 채널에서는 100 mW의 최대 전송 전력으로 동작할 수 있다.

기기의 동작 모드 결정 방안

전술한 바와 같이, 화이트스페이스 대역에서의 가용 채널은 기기 타입에 따라서 상이하게 결정된다. 구체적으로, GDB는 화이트스페이스 대역에서 DTV나 마이크로-폰 등의 우선적 사용자의 채널 사용 스케줄 및 보호 범위(protection contour)를 고려하여, 비면허 기기가 요청하는 위치에서의 가용 채널 정보를 계산하여 비면허 기기에게 전달할 수 있다. GDB에서 가용 채널 정보를 계산할 때 고려하는 파라미터들은 기기 타입, 동작하고자 하는 위치, 전송 전력 그리고 스펙트럼 마스크(spectrum mask) 등이 있다. 또한, 기기 타입에 따라서, FCC 규정에서는 인접채널에 대한 사용 여부도 달라지는데, 예를 들어 DTV가 30번 채널에서 사용 중일 때, 29번과 31번 채널이 비어 있더라도 고정된 기기는 29번 및 31번 채널들을 사용할 수 없지만, P/P 기기는 이 두 채널을 사용할 수 있다. 이는, 고정된 기기의 경우에 전송 전력이 높아서 인접 채널에 대한 간섭을 유발할 가능성이 높기 때문이다.

이와 같이 비면허 기기들이 화이트스페이스 대역에서 동작함에 있어서, 상대적으로 고출력으로 동작하는 고정된 기기와, 상대적으로 저출력으로 동작하는 P/P 기기가 존재할 수 있다. 전술한 바와 같이, 특정 주파수 대역(예를 들어, 54~60MHz, 76~88MHz, 174~216MHz, 470~512MHz)에서는 고정된 기기만이 사용하도록 정해져 있을 수 있다. 한편, 고정된 기기와 P/P 기기의 구분 없이 사용할 수 있는 주파수 대역에서는 고출력의 고정된 기기의 동작으로 인하여 주변의 P/P 기기의 신호에 큰 간섭이 유발될 수 있으므로, 서로 다른 타입의 기기들이 공존하기 위해서는 기기들의 타입 및/또는 기기들의 위치를 고려하여 가용 채널의 할당이 이루어질 필요가 있다.

이를 위하여, GDB에 액세스할 수 있는 기기는 규정(regulation)에서 요구하는 정확도 레벨 (accuracy level)에 따라 자신의 위치를 확인할 수 있는 능력을 가지는 것이 요구된다. 즉, GDB로부터 가용 채널을 획득하고 다른 기기에게 가용 채널 정보를 알려주는 역할을 하는 기기는, GDB에 액세스할 수 있는 능력을 가지고 있어야 하고, 이와 함께 GDB(또는 GDB에 연결된 프록시(proxy) 서버)에게 위치 정보를 제공할 수 있어야 한다. 즉, 어떤 기기의 GDB 액세스 능력 또는 위치 결정 능력 중 하나라도 올바르게 수행되지 않는 경우에는, 해당 기기는 가용 채널 정보를 획득할 수 없거나 정확하지 않은 가용 채널 정보를 획득하게 된다.

본 발명에서 기기 타입은, 예를 들어, 고정된 기기와 P/P 기기로 구분될 수 있고, 여기서 P/P 기기는 다시 모드 II 기기와 모드 I 기기로 구분될 수 있다. 고정된 기기는 다른 고정된 기기를 서빙할 수도 있고, P/P 기기를 서빙할 수도 있다. 또한, P/P 기기 중에서 모드 II 기기는 모드 I 기기를 서빙할 수도 있고, 또는 고정된 기기를 서빙할 수도 있다. 전술한 바와 같이 가용 채널 정보는 기기 타입에 따라서 상이하게 정의될 수 있으므로, 고정된 기기 또는 모드 II 기기는, 고정된 기기에 대한 가용 채널 정보와 P/P 기기에 대한 가용 채널 정보를 GDB로부터 획득할 수 있다. 또한, 고정된 기기 또는 모드 II 기기는 정확한 위치를 GDB에게 제공하여야 해당 위치에서 적절한 가용 채널 정보를 획득할 수 있다. 따라서, 고정된 기기 또는 모드 II 기기는 GDB 액세스 능력(GDB accessibility) 및 지리적-위치결정 능력(geo-location capability)을 가질 것이 요구된다.

또한, 본 발명에서 기기 타입은, 인에이블링 STA 또는 종속 STA으로 구분할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 종속 STA가 화이트스페이스 대역에서 동작하기 위해서는, 인에이블먼트 과정(enablement procedure)을 거쳐야 한다. 인에이블링 STA는 다른 종속 STA를 인에이블링할 수 있는 능력을 가진 STA를 의미한다. 인에이블링 STA는 인에이블링 신호(enabling signal)를 수신하지 않아도 신호를 전송할 수 있고, 네트워크를 개시(initiation)할 수 있다. 반면 종속 STA은 인에이블링 신호를 수신해야만 화이트스페이스 대역에서 신호를 전송할 수 있다. 즉, 종속 STA는 인에이블링 STA의 제어에 의해서 동작할 수 있다.

인에이블링 과정에 대해서 간략하게 설명하면, 인에이블링 신호를 수신한 종속 STA는 해당 인에이블링 신호를 전송한 인에이블링 STA에게 인에이블먼트 요청(enablement request) 프레임을 전송할 수 있다. 이에 대한 응답으로서 인에이블링 STA는 인에이블먼트 응답(enablement response) 프레임을 전송할 수 있다. 인에이블링 신호는, 특정 정보 요소를 포함하는 또는 특정 비트가 설정된, 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임에 해당할 수 있다.

도 13(a)는 인에이블먼트 요청 프레임 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.

카테고리 (Category) 필드는 해당 프레임이 속하는 분류(예를 들어, 스펙트럼 관리, QoS(Quality of Service) 등)를 나타내는 기능을 한다. 본 예시에서 카테고리 필드는, 퍼블릭 액션 프레임을 나타내는 값으로 설정될 수 있다.

퍼블릭 액션 (Public Action) 필드는 해당 프레임이 어떤 동작에 관련된 것인지를 나타내는 기능을 한다. 본 예시에서 퍼블릭 액션 필드는 인에이블먼토 요청 프레임에 대한 특정 값으로 설정될 수 있다.

다이얼로그 토큰 (Dialog Token) 필드는 액션 응답과 액션 요청을 매칭시키는 기능을 하며, 동시에 여러 개의 액션 요청이 존재하는 경우를 위하여 사용될 수 있다. 다이얼로그 토큰 필드는 요청 STA에 의해서 설정되는 값을 포함할 수 있다.

기기 클래스 (Device Class) 필드는 인에이블먼트를 요청하는 STA의 특징(characteristic)을 지시하기 위하여 사용된다. 예를 들어, non-AP인 STA, AP, 고정된 STA 중의 하나를 나타내는 값으로 설정될 수 있다.

FCC 식별자(FCC Identifier) 필드 및 시리얼 번호(Serial number) 필드는, 기기의 식별 정보에 해당하는 필드이다. 기기의 FCC ID 및 제조자의 시리얼 번호가 각각의 필드에 포함될 수 있다. 기기를 식별하는 정보로서 FCC ID가 충분하다면, 시리얼 번호는 경우에 따라 생략될 수도 있다.

위치(location) 필드는 인에이블먼트를 요청하는 STA의 위치를 나타내는 값으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 위도, 경도, 고도에 대한 값이 포함될 수 있다. 위치 필드는 인에이블먼트 요청 프레임에 선택적(optional)으로 포함될 수도 있다.

도 13(b)는 인에이블먼트 응답 프레임 포맷의 일례를 나타낸다.

카테고리 (Category) 필드는 퍼블릭 액션 프레임을 나타내는 값으로 설정될 수 있고, 퍼블릭 액션 (Public Action) 필드는 인에이블먼토 응답 프레임임을 나타내는 특정 값으로 설정될 수 있다.

다이얼로그 토큰 (Dialog Token) 필드는 인에이블먼트 요청 프레임의 다이얼로그 토큰 필드에 설정된 값과 동일한 값을 가질 수 있다. 만약, 인에이블먼트 응답 프레임이 인에이블먼트 요청 프레임에 응답하여 전송되는 것이 아닌 경우에는 특정 값(예를 들어, 0)으로 설정될 수 있다.

상태 코드 (Status Code) 필드는 인에이블먼트가 거절되는지 여부를 알려주고, 그 이유(예를 들어, GDB의 제한에 의해서 거절됨 등)를 지시하는 값으로 설정될 수 있다.

WSM 요소 (WSM element) 필드는 상기 도 6의 예시와 같은 WSM 정보 요소로 구성될 수 있다.

요컨대, 종속 STA는 자신의 정보(기기 클래스, 식별정보, 위치 정보 등)을 포함하는 인에이블먼트 요청 프레임을 인에이블링 STA에게 전송하고, 이를 수신한 인에이블링 STA은 요청자(즉, 종속 STA)의 식별 정보가 유효(valid)한 것인지를 GDB에 액세스하여 검증(verify)한 후에, 인에이블먼트 응답 프레임을 종속 STA에게 전송할 수 있다. 인에이블먼트 응답 프레임을 수신한 종속 STA는, 인에이블링 응답 프레임에 포함된 WSM 정보(즉, 가용 채널 정보)에 기초하여 화이트스페이스 대역에서 비로소 동작할 수 있게 된다. 또한, 인에이블링 STA은 GDB와의 CAQ 요청/응답 프레임 교환을 통해서 WSM 정보(즉, 가용 채널 정보)를 업데이트하고, 업데이트된 가용 채널 정보에 기반하여 종속 STA에게 (인에이블링 STA와 종속 STA 간의 CAQ 요청/응답 프레임 교환 등을 통해서) 가용 채널 정보를 제공할 수 있다.

화이트 스페이스 대역에서 인에이블링 STA으로서 동작하고 종속 STA에 대해서 인에이블먼트를 제공하기 위해서, 인에이블링 STA는 GDB 액세스 능력(GDB access capability)을 가져야 하고, 또한 자신의 지리적 위치를 결정하는 능력(geo-location capability)을 가져야 한다. 여기서, 모드 II 기기로 인증을 받은 기기라고 하더라도, 일시적으로 GDB 액세스하지 못하거나 자신의 위치를 올바르게 결정하지 못할 수도 있다. 예를 들어, 일시적으로 인터넷 액세스가 불가능해지거나, GPS 기능이 동작하지 않거나, 자신의 위치 정보를 알 수 없게 될 수도 있다. 이 경우, 해당 기기가 고정된 기기나 모드 II 기기에 해당하더라도, 해당 기기가 획득한 가용 채널이 올바른 것이라고 보장할 수 없으므로, 모드 I 기기를 제어(특히, 모드 I 기기에게 가용 채널을 제공)하지 않도록 해야 하고, 마스터 모드의 고정된 기기 또는 모드 II 기기로 동작해서는 안되며, 다른 유효한 가용 채널 정보를 가지고 있는 기기에 의해 제어를 받아서 모드 I 기기와 같이 동작해야 한다.

따라서, 어떤 기기가 GDB 액세스 능력 또는 지리적-위치결정 능력을 가질 수 있어서 인에이블링 STA로서 동작할 수 있는 기기(예를 들어, 고정된 기기 또는 모드 II 기기)라고 하더라도, GDB 액세스 능력 또는 지리적-위치결정 능력 중에서 하나라도 활성화(enabled)되어 있지 않은 경우에는 종속 STA으로서 동작하여야 한다.

전술한 고정된 기기, 모드 II 기기, 모드 I 기기와 같은 기기 타입과 인에이블링 STA, 종속 STA을 대응시키면 다음과 같이 정리할 수 있다. 다른 고정된 기기 또는 P/P 기기를 서빙하는 고정된 기기는 인에이블링 STA에 해당할 수 있다. 모드 I 기기 또는 고정된 기기를 서빙하는 모드 II 기기도 인에이블링 STA에 해당할 수 있다. 고정된 기기 또는 모드 II 기기에 의해서 서빙받는 고정된 기기는 종속 STA에 해당할 수 있다. 고정된 기기 또는 모드 II 기기에 의해서 서빙받는 모드 I 기기도 종속 STA에 해당할 수 있다. 이하의 설명에서는 위와 같은 대응관계에 기초하여, 인에이블링 STA 및 종속 STA의 용어를 대표적으로 사용하여 본 발명의 예시에 대하여 설명한다.

도 14는 본 발명의 일례에 따른 GDB 액세스가능성(GDB accessibility) 또는 지리적 위치결정(geo-location)에 대한 상태(state)를 고려한 기기의 동작 모드 결정 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 14에서는 인에이블링 STA 모드로 동작하고 있는 (단계 S1410) 어떤 STA의 동작 모드 전환(switching)의 과정을 나타낸다. 구체적으로, GDB 액세스가능성에 기초한 동작 모드 변경 절차(S1411 내지 S1413) 및 지리적 위치 결정의 정확도(accuracy)에 기초한 동작 모드 변경 절차(S1421 내지 S1422)을 나타낸다. 즉, S1411 내지 S1413의 단계, 또는 S1421 내지 S1422의 단계 중 하나 이상에 의해서 단계 S1430의 동작 모드 전환이 수행될 수 있다. 다시 말하자면, 어떤 기기의 GDB 액세스 능력이 비활성화(disabled)되거나, 지리적 위치결정의 정확도가 일정 수준 미만으로 낮아지거나(위치 결정 능력 비활성화 포함), 또는 GDB 액세스 능력이 비활성화되고 이와 함께 지리적 위치결정의 정확도가 일정 수준 미만으로 낮아지는 경우에, 해당 기기의 동작 모드 전환이 수행될 수 있다.

도 14의 예시에서 단계 S1410에서 STA은 인에이블링 STA 모드로 동작 중일 수 있다. 단계 S1411에서 STA은 GDB 액세스가능성에 관련된 타이머를 개시할 수 있다. 타이머는 미리 정해진 시간 후에 만료(expire)하도록 동작할 수 있다. 상기 타이머는 STA이 GDB에 액세스하는 시점(즉, GDB로 메시지를 보내는 시점)에 개시될 수 있다. 예를 들어, 상기 타이머는 STA이 GDB로 CAQ 요청 프레임을 전송하는 시점에 개시될 수 있다. 또한, 상기 타이머는, 네트워크에 참여하려는 종속 STA으로부터 수신한 해당 종속 STA의 ID를 검증하기 위해서 GDB에게 메시지를 전송하는 시점에 개시될 수 있다.

단계 S1412에서 STA은 GDB로부터의 메시지가 수신되는지 여부를 판정할 수 있다. 판정 결과 GDB로부터의 응답 메시지를 받은 경우에는 단계 S1411로 돌아가서 타이머를 다시 개시할 수 있다. 판정 결과 GDB로부터 응답 메시지를 수신하지 못한 경우에는, 단계 S1413으로 진행할 수 있다.

단계 S1413에서 STA은 타이머가 만료되었는지 여부를 판정할 수 있다. 만약 타이머가 만료되지 않은 경우에는 단계 S1412로 돌아가서 GDB로부터의 응답메시지가 수신되는지 여부를 판정할 수 있다. 타이머가 만료된 경우에는, 단계 S1430으로 진행하여 동작 모드 전환을 수행한다. 즉, STA이 GDB에게 메시지를 보냈는데 GDB가 소정의 시간 동안 응답하지 않는 경우에는, GDB 액세스가 불가능한 것으로 판정할 수 있다. GDB 액세스가 불가능한 경우에 해당 STA이 획득하는 또는 저장하고 있던 가용 채널 정보가 현재 시점에서 유효한 것인지를 확인할 수 없기 때문에, 해당 가용 채널 정보에 기초한 동작이 허용되어서는 안된다. 또한, 해당 STA이 다른 종속 STA에게 가용 채널 정보를 제공하는 경우에, 그 다른 종속 STA 마저도 부정확한 가용 채널 정보를 가지게 되므로, 이 또한 허용될 수 없다. 따라서, 단계 S1410에서 인에이블링 STA 모드로 동작하던 STA는 GDB 액세스가 불가능한 경우에 종속 STA 모드로 전환해야 한다.

위와 같은 단계 S1411 내지 S1413에 의해서 STA의 GDB 액세스 능력이 활성화되었는지 여부가 지속적으로 모니터링될 수 있고, GDB 액세스가 불가능한 경우에는 동작 모드가 종속 STA 모드로 전환되어 화이트 스페이스 대역에서의 오동작을 방지할 수 있다.

한편, 단계 S1410에서 STA은 인에이블링 STA 모드로 동작 중인 STA은, 단계 S1421에서 지리적 위치결정 정확도의 확인 주기가 도래한 것인지 여부를 판정할 수 있다. STA의 지리적 위치결정의 정확도는 소정의 주기에 따라 확인될 수 있는데, 상기 소정의 주기는 STA의 이동성(mobility)이나 규정(regulation)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 이동성이 높은 STA의 경우에는 지리적 위치결정의 정확도를 보다 자주 확인하도록 설정될 수 있다. 또는, 규정에 의해서 지리적 위치결정의 정확도를 확인하는 최소한의 주기가 설정될 수도 있다. 단계 S1421에서 지리적 위치결정의 정확도를 확인해야 하는 것으로 판정되는 경우에는 단계 S1422로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S1410에서 계속하여 인에이블링 STA으로 동작할 수 있다.

단계 S1422에서 STA은 자신의 지리적 위치결정의 정확도가 소정의 임계치 이상인지 여부를 판정할 수 있다. 여기서 소정의 임계치는 규정(regulation)에 의해서 미리 정해진 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서는 위치결정은 임의의 방식이 적용되는 것을 가정하기 때문에, 위치결정의 정확도를 계산하는 방식은 시스템에 의해서 주어진 소정의 방식에 따르는 것으로 가정한다. 즉, 위치결정의 정확도는 다양한 방식으로 계산될 수 있으며, 그 구체적인 결정 방안은 본 발명 범위에 포함되지 않는다. 예를 들어, 위치결정의 정확도는 해상도(resolution)를 기준으로 결정될 수도 있고, GPS에만 의존하는 방식인지 또는 AP의 위치까지 고려한 방식인지에 따라서 정확도 레벨이 결정될 수도 있다.

단계 S1422에서 만약 위치결정의 정확도가 소정의 임계치 이상인 경우에는, 다시 단계 1421로 돌아가서 위치 결정 정확도의 확인 주기가 도래한 것인지 여부를 판정할 수 있다. 만약 위치결정의 정확도가 소정의 임계치 미만인 경우(이는, 해당 STA의 지리적 위치결정 능력의 비활성화를 포함함)에는, 단계 S1430으로 진행하여 동작 모드 전환을 수행한다. 즉, STA의 지리적 위치결정의 정확도가 낮은 경우에는, 해당 위치에 기반하여 결정되는 가용 채널 정보가 정확한 것으로 볼 수 없기 때문에, 해당 가용 채널 정보에 기초한 동작이 허용되어서는 안된다. 또한, 해당 STA이 다른 종속 STA에게 가용 채널 정보를 제공하는 경우에, 그 다른 종속 STA 마저도 부정확한 가용 채널 정보를 가지게 되므로, 이 또한 허용될 수 없다. 따라서, 단계 S1410에서 인에이블링 STA 모드로 동작하던 STA는 GDB 액세스가 불가능한 경우에 종속 STA 모드로 전환해야 한다.

위와 같은 단계 S1421 내지 S1422에 의해서 STA의 지리적 위치결정의 정확도가 지속적으로 모니터링될 수 있고, 위치결정의 정확도가 시스템에서 요구하는 수준 이하인 경우 또는 위치결정 능력이 비활성화되는 경우에는 종속 STA 모드로 동작 모드가 전환되어 화이트 스페이스 대역에서의 오동작을 방지할 수 있다.

단계 S1413을 통해 또는 단계 S1422를 통해서 STA의 동작 모드의 전환(단계 S1430)이 수행될 수 있다. 인에이블링 STA 모드에서 종속 STA 모드로의 전환(또는 강등(demotion))은 다음의 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계 S1410에서 인에이블링 STA 모드로 동작할 때에 서빙하던 (또는 연관(association)을 맺었던) 모든 STA들에 대한 서빙을 중지(또는 연관해제(deassociation)를 수행)할 수 있다. 또한, 단계 S1410에서 인에이블링 STA 모드로 동작할 때에 전송하고 있던 비콘 프레임, 프로브 응답 프레임, 인에이블먼트 응답 프레임 등을 모두 비활성화(disable) 또는 누락(drop)할 수 있다. 또한, 단계 S1410에서 인에이블링 STA 모드로 동작할 때에 해당 STA이 Wi-Fi 다이렉트(Wi-Fi Direct)를 위한 그룹 소유자(group owner)로 동작하고 있었다면, 모든 Wi-Fi 다이렉트 연결을 해제(disconnect)할 수 있다.

또한, 종속 STA 모드로 동작하고 있던 STA가 원래는 인에이블링 STA으로 동작할 수 있는 능력을 보유한 STA(예를 들어, 고정된 기기 또는 모드 II 기기)인 경우에는, 소정의 조건이 만족하는 경우 다시 인에이블링 STA 모드로 전환될 수 있다. 예를 들어, GDB로부터 메시지가 수신되고, 또한 위치결정의 정확도가 소정의 임계치 이상으로 회복되는 경우에 인에이블링 STA 모드로 동작할 수 있다. 여기서, GDB로부터의 메시지가 수신된 것 만으로, 또는 위치결정의 정확도가 소정의 임계치 이상으로 판정되는 것 만으로는 인에이블링 STA 모드로 다시 전환되지 않도록 설정될 수 있다. 즉, 상기 2 가지의 조건이 모두 만족하는 경우에 인에이블링 STA 모드로 전환되는 것으로 설정될 수 있다.

전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

STA(10)는 프로세서(11), 메모리(12), 송수신기(13)를 포함할 수 있다. 송수신기(13)는 외부 장치와의 무선 신호를 송신/수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11)는 송수신기(13)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 STA의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(12)에 저장되고, 프로세서(11)에 의하여 실행될 수 있다. 메모리(12)는 프로세서(11)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(11)의 외부에 설치되어 프로세서(11)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.

본 발명의 일례에 따른 STA(10) 장치는 화이트스페이스 대역에서 스테이션(STA)의 동작 모드를 전환하도록 구성될 수 있다.

프로세서(11)는, 상기 STA(10)이 제 1 동작 모드에서 동작하는 경우 데이터베이스 액세스에 관련된 타이머를 개시하도록 구성될 수 있다. 프로세서(11)는, 상기 타이머 동작 중에 상기 송수신기(13)를 통하여 상기 데이터베이스로부터 메시지가 수신되는지 여부를 판정하도록 구성될 수 있다. 프로세서(11)는, 상기 송수신기(13)를 통하여 상기 데이터베이스로부터의 메시지가 수신되지 않고 상기 타이머가 만료된 경우에 제 2 동작 모드로 전환하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(11)는, 상기 STA(10)의 지리적 위치결정의 정확도가 소정의 임계치 이상인지 여부를 판정하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(11)는, 상기 지리적 위치결정의 정확도가 소정의 임계치 미만인 경우에, 상기 제 2 동작 모드로 전환되도록 구성될 수 있다. 여기서, 제 1 동작 모드는 전술한 인에이블링 STA 모드에 해당하고, 제 2 동작 모드는 종속 STA 모드에 해당할 수 있다.

위와 같은 STA(10) 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나, 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (15)

1. 화이트스페이스 대역에서 스테이션(STA)의 동작 모드를 전환하는 방법에 있어서,
   상기 STA이 제 1 동작 모드에서 동작하는 경우 데이터베이스 액세스에 관련된 타이머를 개시하는 단계;
   상기 타이머 동작 중에 상기 데이터베이스로부터 메시지가 수신되는지 여부를 판정하는 단계; 및
   상기 데이터베이스로부터의 메시지가 수신되지 않고 상기 타이머가 만료된 경우에 제 2 동작 모드로 전환하는 단계를 포함하는, 동작 모드 전환 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 타이머는 상기 STA이 상기 데이터베이스로 메시지를 전송하는 경우에 개시되는, 동작 모드 전환 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 데이터베이스로 전송되는 메시지는, 채널가용성질의(CAQ) 요청 프레임을 포함하는, 동작 모드 전환 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 데이터베이스로부터 수신되는 메시지는, CAQ 응답 프레임을 포함하는, 동작 모드 전환 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 CAQ 응답 프레임은 화이트스페이스맵(WSM)을 포함하는, 동작 모드 전환 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 데이터베이스로부터 메시지가 수신되는 경우에, 상기 타이머가 재개시되는, 동작 모드 전환 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 STA의 지리적 위치결정(geo-location)의 정확도가 소정의 임계치 이상인지를 판정하는 단계를 더 포함하는, 동작 모드 전환 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 지리적 위치결정의 정확도가 소정의 임계치 미만인 경우에, 상기 제 2 동작 모드로 전환되는, 동작 모드 전환 방법.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 지리적 위치결정의 정확도에 대한 판정은, 소정의 주기마다 수행되는, 동작 모드 전환 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소정의 주기는 상기 STA의 이동성에 기초하여 결정되는, 동작 모드 전환 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 모드는,
    다른 STA에 대한 가용 채널 정보 제공 또는 인에이블먼트 신호 제공 중 하나 이상을 수행하는 것이 허용되는 동작 모드인, 동작 모드 전환 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 모드는,
    다른 STA으로부터의 가용 채널 정보 수신에 의해서 또는 상기 다른 STA으로부터의 제어에 의해서 상기 화이트스페이스 대역에서의 신호 송신이 허용되는 동작 모드인, 동작 모드 전환 방법.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 모드로 전환하는 단계는,
    모든 STA들에 대한 연관해제(deassociation)를 수행, 비콘 프레임, 프로브 응답 프레임, 및 인에이블먼트 응답 프레임의 전송을 중지, 또는 Wi-Fi 다이렉트 연결을 해제(disconnect) 중 하나 이상을 포함하는, 동작 모드 전환 방법.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터베이스는 상기 화이트스페이스 대역에서의 가용 채널 정보를 저장하는 데이터베이스인, 동작 모드 전환 방법.
15. 화이트스페이스 대역에서 동작 모드를 전환하는 스테이션(STA) 장치에 있어서,
    다른 STA과의 송수신을 수행하도록 구성된 송수신기; 및
    상기 송수신기를 포함하는 상기 STA 장치를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 STA이 제 1 동작 모드에서 동작하는 경우 데이터베이스 액세스에 관련된 타이머를 개시하고; 상기 타이머 동작 중에 상기 송수신기를 통하여 상기 데이터베이스로부터 메시지가 수신되는지 여부를 판정하고; 상기 송수신기를 통하여 상기 데이터베이스로부터의 메시지가 수신되지 않고 상기 타이머가 만료된 경우에 제 2 동작 모드로 전환하도록 구성되는, 동작 모드 전환 STA 장치.

Images