KR20180091551A - 비면허 대역의 처리량을 최적화하는 경쟁 윈도우를 이용하여 패킷을 전송하는 방법 및 그 방법을 수행하는 단말 및 기지국 - Google Patents

비면허 대역의 처리량을 최적화하는 경쟁 윈도우를 이용하여 패킷을 전송하는 방법 및 그 방법을 수행하는 단말 및 기지국 Download PDF

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Abstract

면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 비면허 대역을 사용하여 패킷을 송신할 때에, 비면허 대역을 사용하는 다른 통신 시스템과의 공존을 고려할 수 있다. 보다 구체적으로, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 패킷을 전송하기 이전에 비면허 대역의 상태를 모니터링할 수 있다. 비면허 대역의 상태를 모니터링하는데 소요되는 시간은 경쟁 윈도우에 기초하여 결정될 수 있다. 경쟁 윈도우는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 수 있는 시간 구간이다. 경쟁 윈도우는 비면허 대역에서 단위 시간당 전송되는 데이터의 양인 비면허 대역 처리량(throughput)을 최대로 만드는 시간 구간으로 결정될 수 있다. 경쟁 윈도우는 비면허 대역이 불포화 상태, 즉, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 일부 시간에서만 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송하는 상태인 점을 고려하여 결정될 수 있다. 더 나아가서, 경쟁 윈도우는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 사용할 때의 비면허 대역 처리량이 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템만이 비면허 대역을 사용할 때의 비면허 대역 처리량 이상이 되도록 결정될 수 있다.

Description

비면허 대역의 처리량을 최적화하는 경쟁 윈도우를 이용하여 패킷을 전송하는 방법 및 그 방법을 수행하는 단말 및 기지국{METHOD FOR TRANSMITTING PACKET USING CONTENTION WINDOW OPTIMIZING THROUGHPUT OF UNLICENSED BAND AND TERMINAL AND BASE STATION PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 그 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 비면허 대역을 활용하는 것에 관한다.
무선 통신 기술 및 어플리케이션의 발달로, 무선 통신에 사용되는 주파수 스펙트럼이 고갈되고 있다. 주파수 스펙트럼이 고갈되는 문제를 해결하기 위하여, 셀룰러 통신 사업자는 기 할당된 면허 대역뿐만 아니라 비면허 대역을 이용하여 셀룰러 서비스를 제공하는 방안을 연구하고 있다.
비면허 대역을 이용하여 제공되는 대표적인 무선 통신 네트워크로, Wi-Fi(IEEE 802.11) 네트워크를 들 수 있다. 비면허 대역을 이용하여 셀룰러 서비스를 제공하기 위하여, Wi-Fi(IEEE 802.11) 네트워크 및 셀룰러 통신 네트워크가 서로 공존할 때에 발생되는 문제를 해결하기 위한 연구가 수행되고 있다.
LBT(Listen Before Talk) 프로세스는 단말이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 송출하기 이전에, 비면허 대역이 사용중(busy)인지 또는 유휴 상태(idle)인지를 판단하는 프로세스이다. LBT 프로세스는 일정한 시간(즉, 모니터링 시간) 동안 비면허 대역을 모니터링함으로써, 비면허 대역이 사용중(busy)인지 또는 유휴 상태(idle)인지를 결정한다. 모니터링 시간내에 다른 단말이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 송출하는 경우, 단말은 다시 모니터링 시간 동안 비면허 대역을 모니터링할 수 있다. 모니터링 시간 동안 비면허 대역이 유휴 상태를 유지하는 경우, 단말은 패킷을 송출할 수 있다.
Wi-Fi 네트워크를 사용하는 단말(또는 AP(Access Point))은 패킷을 송신하기 이전에 LBT 프로세스를 수행할 수 있다. Wi-Fi 네트워크는 모니터링 시간을 지수 함수에 따라 점진적으로 증가시킬 수 있다. 즉, 비면허 대역을 통하여 송출되는 패킷이 모니터링 시간 내에 발생하는 경우, 단말은 지수 함수에 따라 증가된 모니터링 시간 동안 다시 비면허 대역을 모니터링할 수 있다.
본 발명은 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송할 때에, 상기 통신 시스템이 비면허 대역을 사용하는 다른 통신 시스템과 공존하는 상황을 고려하여 패킷을 전송하는 방법 및 그 방법을 사용하는 단말 또는 기지국을 제안한다.
본 발명은 비면허 대역에서 단위 시간당 전송되는 데이터의 양인 비면허 대역 처리량(throughput)을 고려하여 패킷을 전송하는 단말 및 기지국을 제안한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 통신 사업자에게 독점적으로 할당되는 대역인 면허 대역을 사용하는 면허 대역 기지국이 수행하는 패킷 전송 방법에 있어서, 상기 통신 사업자에게 비독점적으로 사용되는 대역인 비면허 대역의 처리량을 고려하여, 상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 수 있는 시간 구간인 경쟁 윈도우(contention window)를 결정하는 단계, 상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 단말 또는 기지국이 상기 비면허 대역을 사용하고 있는지 판단하는 단계 및 상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 단말 또는 기지국이 상기 비면허 대역을 사용하지 않는 경우, 상기 결정된 경쟁 윈도우 내에서, 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계는, 상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 단위 시간당 전송할 수 있는 데이터의 양인 제1 처리량 및 상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 통하여 단위 시간당 전송할 수 있는 데이터의 양인 제2 처리량에 기초하여 상기 비면허 대역 처리량을 결정하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계는, (1) 상기 제1 처리량에 상기 면허 대역 기지국의 수를 적용한 결과 및 (2) 상기 제2 처리량에 상기 비면허 대역 기지국의 수를 적용한 결과를 조합하여 상기 비면허 대역 처리량을 결정하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 처리량은, 상기 면허 대역 기지국의 페이로드의 비트 수, 복수의 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 동시에 전송할 확률, 상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 확률 및 상기 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 통하여 패킷을 전송할 확률 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 제2 처리량은, 상기 비면허 대역 기지국의 페이로드의 비트 수, 복수의 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 통하여 패킷을 동시에 전송할 확률, 상기 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 통하여 패킷을 전송할 확률 및 상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 확률 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 처리량 및 상기 제2 처리량은, 상기 비면허 대역의 트래픽에 기초하여 결정된 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계는, 상기 면허 대역 기지국 및 면허 대역 단말을 제외하고, 상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 단말 및 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 사용할 때의 비면허 대역 처리량을 고려하여 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 패킷을 전송하는 단계는, 상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 단말 또는 기지국이 상기 비면허 대역을 사용하지 않는 경우, 상기 경쟁 윈도우를 시작하는 단계, 상기 경쟁 윈도우 내에서, 상기 패킷을 전송할 시점을 결정하는 단계 및 상기 비면허 대역이 상기 경쟁 윈도우가 시작된 다음 상기 결정된 시점까지 사용되지 않는 경우, 상기 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 판단하는 단계는, 미리 설정된 시간 구간 동안 상기 비면허 대역을 모니터링함으로써, 상기 비면허 대역이 상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 기지국 또는 단말에 의해 사용되는지를 판단하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 미리 설정된 시간 구간은, 상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 모니터링하는 시간에 기초하여 결정되는 패킷 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 통신 사업자에게 독점적으로 할당되는 대역인 면허 대역을 사용하는 면허 대역 단말이 수행하는 패킷 전송 방법에 있어서, 상기 통신 사업자에게 비독점적으로 사용되는 비면허 대역이 상기 면허 대역 단말을 제외한 다른 단말 또는 기지국에 의해 사용되고 있는지 판단하는 단계, 상기 비면허 대역이 상기 면허 대역 단말을 제외한 다른 단말 또는 기지국에 의해 사용되지 않는 경우, 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 수 있는 시간 구간인 경쟁 윈도우를 시작하는 단계 및 상기 비면허 대역이 상기 경쟁 윈도우 내에서 상기 패킷의 전송을 시작하는 전송 시점까지 상기 다른 단말 또는 기지국에 의해 사용되지 않는 경우, 상기 패킷을 전송하는 단계를 포함하고, 상기 경쟁 윈도우는, 상기 비면허 대역에서 단위 시간당 전송되는 데이터의 양인 비면허 대역 처리량을 최대로 만드는 시간 구간으로 결정되는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우를 시작하는 단계는, 상기 전송 시점을 상기 경쟁 윈도우 내의 임의의 시점으로 결정하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우는, 상기 면허 대역 단말 및 면허 대역 기지국을 제외하고, 상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 단말 및 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 사용할 때의 비면허 대역 처리량을 고려하여 결정되는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 판단하는 단계는, 미리 설정된 시간 구간 동안 상기 비면허 대역을 모니터링함으로써, 상기 비면허 대역이 상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 기지국 또는 단말에 의해 사용되는지를 판단하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 비면허 대역 처리량은, 패킷이 상기 비면허 대역을 통하여 성공적으로 전송될 확률 및 복수의 패킷이 상기 비면허 대역을 통하여 동시에 전송될 확률에 기초하여 결정되는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우는, 상기 경쟁 윈도우 및 상기 비면허 대역 처리량간의 관계에 대하여 선형 검색을 수행하여 결정되는 패킷 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 통신 사업자에게 독점적으로 할당되는 대역인 면허 대역을 사용하는 면허 대역 기지국이 수행하는 패킷 전송 방법에 있어서, 상기 통신 사업자에게 비독점적으로 사용되는 대역인 비면허 대역의 트래픽을 탐지하는 단계, 상기 탐지된 트래픽, 상기 비면허 대역의 처리량 및 상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 수 있는 시간 구간인 경쟁 윈도우(contention window)간의 관계에 기초하여, 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계, 상기 경쟁 윈도우 이하로 결정된 카운터가 감소하는 동안 상기 비면허 대역이 유휴 상태인 경우, 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계는, 상기 비면허 대역의 처리량이 상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 기지국 및 비면허 대역 단말이 상기 비면허 대역을 사용할 때의 처리량 이상이 되도록, 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 패킷을 전송하는 단계는, 미리 설정된 시간 구간 동안 상기 비면허 대역이 유휴 상태인 경우, 상기 카운터를 감소시키는 것을 시작하는 패킷 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 패킷을 전송하는 단계는, 타임 슬롯이 끝날 때마다 상기 카운터를 점진적으로 감소시키는 패킷 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 비면허 대역을 사용하는 다른 통신 시스템과 공존하는 상황을 고려하여, 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 비면허 대역에서 단위 시간당 전송되는 데이터의 양인 비면허 대역 처리량(throughput)을 고려하여, 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템과 비면허 대역을 공유하는 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 사용하는 주파수 대역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 다른 통신 시스템과 공유할 때, 통신 시스템의 상태를 마코프 체인을 이용하여 모델링하여 도출한 모델을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 기지국이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 공유하는 상황에서, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말이 패킷을 전송하는 동작을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 기지국이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템과 비면허 대역을 공유하는 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
면허 대역은 주파수 대역의 일부로써, 통신 사업자에게 독점적으로 할당되는 대역이다. 따라서, 통신 사업자는 면허 대역을 사용하여 통신 네트워크를 배타적으로 운용할 수 있다. 통신 사업자의 기지국은 면허 대역을 사용하여 통신 네트워크의 가입자의 단말과 패킷을 송수신할 수 있다.
비면허 대역은 면허 대역과 구분되는 별도의 주파수 대역으로, 특정 통신 사업자가 독점적으로 사용할 수 없는 대역이다. 즉, 어느 통신 사업자도 비면허 대역을 독점적으로 사용할 수 없다. 비면허 대역은 모든 통신 사업자가 공유하여 사용할 수 있다.
일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 면허 대역뿐만 아니라, 비면허 대역을 사용할 수 있다. 도 1을 참고하면, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템에 포함된 기지국(110) 및 단말(111, 112)이 도시된다. 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 면허 대역 및 비면허 대역을 동시에 사용하여 패킷을 송수신할 수 있다. 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 면허 대역의 트래픽 또는 처리량(throughput)을 고려하여, 비면허 대역을 사용할지를 결정할 수 있다. 처리량은 특정 주파수 대역에서 단위 시간당 전송되는 비트의 수 또는 데이터의 양을 의미한다.
일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 비면허 대역을 사용하는 것으로 결정한 경우, 비면허 대역을 사용하는 다른 통신 시스템을 고려하여 패킷을 송신할 시점을 결정할 수 있다. 도 1을 참고하면, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템에 포함된 기지국(120) 및 단말(121, 122)이 도시된다. 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 비면허 대역만을 사용하는 통신 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비면허 대역만을 사용하는 통신 시스템은 Wi-Fi 네트워크, 무선 센서 네트워크(WSN, Wireless Sensor Network), 블루투스 네트워크, 직비(ZigBee) 네트워크일 수 있다.
이하에서는, 도 1의 기지국(120) 및 단말(121, 122)이 Wi-Fi 네트워크를 사용하는 것으로 가정한다. 이 경우, 기지국(120)은 액세스 포인트(AP, Access Point)일 수 있다. 단말(121, 122)은 기지국(120)과 무선 통신하여, 기지국(120)에 가입할 수 있다. 도 1에서, 비면허 대역은 Wi-Fi 네트워크를 사용하는 기지국(120) 및 단말(121, 122)과 면허 대역을 별도로 할당 받은 기지국(110) 및 단말(111, 112)에 의해 공유될 수 있다. 서로 다른 통신 시스템이 비면허 대역을 공유하여 사용할 때에, 비면허 대역 내에서 충돌이 발생할 수 있다. 도 1의 예시에서, 단말(121) 및 기지국(120)이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 송수신할 때에 단말(110) 및 기지국(111)이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 송수신하는 경우, 패킷들 간에 간섭 또는 충돌이 발생할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템에 포함된 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 비면허 대역을 사용할 때에, 비면허 대역을 사용하는 다른 통신 시스템을 고려하여 패킷을 송신할 수 있다. 즉, 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 LBT 프로세스를 활용하여, 비면허 대역이 사용중(busy)인지 또는 유휴 상태(idle)인지를 판단할 수 있다. 비면허 대역이 유휴 상태인 경우, 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 패킷을 송출할 수 있다.
비면허 대역이 사용중(busy)인지 또는 유휴 상태(idle)인지를 판단하기 위하여, 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 일정 시간 동안 비면허 대역을 감시할 수 있다. 즉, 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 일정 시간 동안 비면허 대역이 유휴 상태인 경우에 한하여, 비면허 대역을 통하여 패킷을 송출할 수 있다. 기지국(110) 및 단말(111, 112)이 비면허 대역을 통하여 패킷을 송출하기 이전에 비면허 대역을 감시하는 시간을 모니터링 시간이라 한다.
모니터링 시간은 CCA(clear channel assessment) 기간 및 경쟁 윈도우(contention window)로 구분될 수 있다. CCA 기간은 미리 설정된 시간 구간으로써, 비면허 대역이 유휴 상태인지를 판단하는데 필요한 최소한의 시간이다.
경쟁 윈도우는 기지국 또는 단말이 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 수 있는 시간 구간을 의미한다. 패킷을 전송하는 시점은 경쟁 윈도우 내의 임의의 시점으로 결정될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 경쟁 윈도우를 비면허 대역에서 단위 시간당 전송되는 데이터의 양인 비면허 대역 처리량에 기초하여 결정할 수 있다. 도 1을 참고하면, 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 비면허 대역 처리량에 기초하여 결정된 경쟁 윈도우 내의 임의의 시점에서, 패킷을 송신할 수 있다.
특히, 기지국(110) 및 단말(111, 112)이 활용하는 경쟁 윈도우는 비면허 대역 처리량을 최대화할 수 있다. 일실시예에 따른 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 경쟁 윈도우에 따라 비면허 대역 처리량이 어떻게 변경될지를 예측할 수 있다. 경쟁 윈도우 및 비면허 대역 처리량간의 관계는 이후 설명한다. 기지국(110) 및 단말(111, 112)은 예측한 결과에 기초하여, 비면허 대역 처리량을 최대로 하는 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다.
경쟁 윈도우는 모든 단말이 비면허 대역만을 사용할 때의 비면허 대역 처리량을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 기지국(110) 및 단말(111, 112)의 경쟁 윈도우는 기지국(120) 및 단말(121, 122)만이 존재할 때의 비면허 대역 처리량보다 기지국(110) 및 단말(111, 112)이 공존할 대의 비면허 대역 처리량이 크도록 결정될 수 있다.
이하에서는 도 2를 참고하여 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역 처리량을 고려하여 비면허 대역을 사용하는 동작을 보다 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 사용하는 주파수 대역을 설명하기 위한 도면이다. 면허 대역을 사용하는 통신 시스템에 포함된 기지국 또는 단말은 면허 대역(210) 및 비면허 대역(220)을 활용하여 패킷을 송수신할 수 있다.
도 2를 참고하면, 통신 사업자에게 독점적으로 할당되는 면허 대역(210)이 도시된다. 예를 들어, 면허 대역(210)의 중심 주파수는 800MHz 또는, 900MHz일 수 있다. 도 2를 참고하면, 면허 대역(210)은 복수의 채널(L 1 내지 L k)을 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 통신 사업자에게 비독점적으로 사용되는 비면허 대역(220)이 도시된다. 예를 들어, 비면허 대역(220)의 중심 주파수는 2.4GHz 또는 5GHz일 수 있다. 도 2를 참고하면, 비면허 대역(220)은 복수의 채널(U 1 내지 U m)을 포함할 수 있다.
면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 면허 대역(210)의 채널 및 비면허 대역(220)의 채널을 병합(aggregate)하여 패킷을 송신할 수 있다. 단말 또는 기지국은 면허 대역(210)의 모든 채널이 사용 중인 경우, 비면허 대역(220)의 채널을 이용하여 패킷을 송신할 수 있다.
단말 또는 기지국은 비면허 대역(220)의 채널을 이용하여 패킷을 송신하기 전에, 비면허 대역(220)의 채널이 유휴 상태인지를 판단할 수 있다. 도 2를 참고하면, 단말 또는 기지국은 비면허 대역(220)의 채널 U1을 모니터링 시간 동안 모니터링하여, 채널 U1이 모니터링 시간 동안 유휴 상태를 유지하는지 판단할 수 있다. 채널 U1이 모니터링 시간 동안 유휴 상태를 유지하는 경우, 단말 또는 기지국은 채널 U1을 이용하여 패킷을 송신할 수 있다.
모니터링 시간의 경쟁 윈도우는 비면허 대역(220)의 처리량을 고려하여 결정될 수 있다. 비면허 대역(220)의 처리량은 비면허 대역(220)에 포함된 복수의 채널 별로 결정될 수 있다. 단말 또는 기지국은 채널 별 처리량을 고려하여 패킷을 전송하는데 사용할 비면허 대역의 채널을 결정할 수 있다. 비면허 대역(220)의 처리량이 복수의 채널 별로 결정되므로, 경쟁 윈도우 또한 비면허 대역(220)의 복수의 채널 별로 결정될 수 있다.
면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템과 비면허 대역(220)을 공유하는 상황을 수학적 모델인 마코프 체인(Markov chain)으로 모델링할 수 있다. 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 모델링된 결과를 이용하여, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 공존하는 경우의 비면허 대역(220)의 처리량을 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템만이 비면허 대역(220)을 사용하는 경우의 비면허 대역(220)의 처리량보다 크게 만들 수 있다. 보다 구체적으로, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 경쟁 윈도우를 조절하여 비면허 대역(220)의 처리량을 향상시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 결정된 경쟁 윈도우를 이용하여 비면허 대역(220)을 사용하는 모든 통신 시스템의 네트워크 성능을 최적화할 수 있다.
이하에서는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 마코프 체인을 이용하여 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템과 비면허 대역(220)을 공유하는 상황을 모델링하는 동작을 보다 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 상태를 마코프 체인을 이용하여 모델링하여 도출한 모델(300)을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 모델(300)은 포스트 백오프 스테이지(post-backoff stage) 및 백오프 스테이지(backoff stage)로 구성된다. 포스트 백오프 스테이지는 통신 시스템에 패킷이 없는 상태들의 집합이고, 백오프 스테이지는 통신 시스템에 패킷이 있는 상태들의 집합을 의미한다.
비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 상태를 마코프 체인을 이용하여 모델링한 모델 또한 도 3의 모델(300)과 유사할 수 있다. 이하에서는 도 3의 모델(300)을 설명하기에 앞서, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송할 확률
Figure pat00001
를 마코프 체인을 이용하여 설명한다.
Figure pat00002
를 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 경쟁 윈도우의 최소 크기,
Figure pat00003
를 백오프 카운터라 하면,
Figure pat00004
에 대하여, 포스트 백오프 스테이지는 상태
Figure pat00005
들을 포함할 수 있다. 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 모니터링 시간 내에 비면허 대역이 사용 중인 것으로 판단될 때마다, 경쟁 윈도우의 크기를 지수 함수를 이용하여 증가시킬 수 있다. i 번째 백오프 스테이지의 경쟁 윈도우의 크기를
Figure pat00006
이라 할 때에,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
에 대하여, 백오프 스테이지는 상태
Figure pat00009
들을 포함할 수 있다.
포스트 백오프 스테이지에서, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 패킷을 전송해야 하는 경우, 상태의 천이가 발생될 수 있다. 패킷이 충돌하는 경우, 백오프 스테이지 i는 1만큼 증가할 수 있다. 패킷의 전송이 성공하는 경우, 백오프 스테이지 i는 0으로 재설정될 수 있다.
채널이 유휴 상태인 경우, 백오프 카운터 k는 1씩 감소할 수 있다. 패킷은 백오프 카운터 k가 0이 되었을 때에 전송될 수 있다. 상태
Figure pat00010
의 정상(stationary) 확률
Figure pat00011
은 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00012
수학식 1을 참고하면,
Figure pat00013
는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국의 버퍼에 전송을 기다리는 패킷이 있을 확률이다.
Figure pat00014
는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 전송을 시도할 때 패킷 충돌이 일어날 조건부 확률이다.
Figure pat00015
는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 패킷을 전송하지 않을 때, 채널이 유휴 상태라고 감지될 조건부 확률이다. 모든 상태의 정상 확률은 수학식 1의
Figure pat00016
로 표현될 수 있다. 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 무작위로 선택된 타임 슬롯에서 패킷의 전송을 성공할 확률
Figure pat00017
는 수학식 2에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00018
본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 랜덤 백오프 과정을 포함하는 LBT 프로세스를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 CCA 기간 동안 비면허 대역의 채널을 모니터링 하여, 비면허 대역의 채널이 CCA 기간 동안 유휴 상태를 유지하면, LBT 프로세스의 백오프 메커니즘을 수행할 수 있다. 비면허 대역의 채널이 CCA 기간 동안 유휴 상태를 유지하지 않는 경우, 단말 또는 기지국은 채널을 계속 모니터링할 수 있다.
면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 CCA 기간은 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 DIFS(distributed inter-frame space)와 동일하게 설정될 수 있다. 이 경우, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 LBT 프로세스는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance)와 유사하게 보여질 수 있다.
비면허 대역의 채널이 백오프 메커니즘이 시작된 다음 다른 단말 또는 기지국에 의해 사용되는 경우, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 백오프 메커니즘을 처음으로 되돌릴 수 있다. 즉, 비면허 대역의 채널이 백오프 메커니즘이 시작된 다음 다른 단말 또는 기지국에 의해 사용되는 경우, 단말 또는 기지국은 다시 CCA 기간 동안 비면허 대역의 채널을 모니터링할 수 있다.
다시 도 3을 참고하면, 비면허 대역의 트래픽이 불포화 상태일 때에, 모델(300)은 포스트 백오프 스테이지 및 백오프 스테이지로 구성된다.
Figure pat00019
를 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 경쟁 윈도우,
Figure pat00020
를 백오프 카운터라 한다. 도 3을 참고하면, 에 대하여,
Figure pat00022
는 포스트 백오프 스테이지의 상태를,
Figure pat00023
는 백오프 스테이지의 상태를 의미한다.
도 3을 참고하면, 포스트 백오프 스테이지의 상태
Figure pat00024
에서, 패킷이 도착하지 않는 경우, 상태는 포스트 백오프 스테이지 내에 머물 수 있다. 패킷이 도착하였다는 것은, 전송해야할 패킷을 다른 단말 또는 네트워크로부터 수신한 것을 의미한다. 예를 들어, 기지국이 단말로 패킷을 전송하는 다운링크에서, 기지국이 연결된 인터넷 망으로부터 패킷을 수신한 상태를 의미한다. 포스트 백오프 스테이지의 상태
Figure pat00025
에서, 패킷이 도착한 경우, 상태는 백오프 스테이지의 상태로 천이될 수 있다.
비면허 대역의 채널이 CCA 기간 동안 유휴 상태를 유지하는 경우, 백오프 카운터 k는 포스트 백오프 스테이지 또는 백오프 스테이지와 관계 없이 1씩 감소될 수 있다. 비면허 대역의 채널이 CCA 기간 동안 유휴 상태를 유지하지 않는 경우,
Figure pat00026
는
Figure pat00027
사이에서 균등하게 선택될 수 있다.
백오프 카운터 k가 0에 도달하는 경우, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 패킷의 전송을 시도할 수 있다. 따라서, 포스트 백오프 스테이지의 상태
Figure pat00028
에서의 천이 확률(transition probability)은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00029
수학식 3을 참고하면,
Figure pat00030
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국의 버퍼에 전송을 기다리는 패킷이 있을 확률을 의미한다.
Figure pat00031
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 패킷을 전송할 때에 패킷의 충돌이 일어날 조건부 확률을 의미한다.
Figure pat00032
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 패킷을 전송하지 않을 때, 채널이 유휴 상태라고 감지될 조건부 확률이다.
상태
Figure pat00033
에서, (1) 단말 또는 기지국이 전송할 패킷이 없고, 비면허 대역의 채널이 유휴 상태가 아닌 것으로 감지되거나, 또는 (2) 패킷이 충돌 없이 성공적으로 전송되는 경우, 백오프 카운터 k는 균일한 값으로 다시 선택될 수 있다. 만약 도착한 패킷이 없고, 채널이 유휴 상태인 것으로 감지되면, 상태는 그대로
Figure pat00034
에 머무를 수 있다.
통신 시스템의 단말 또는 기지국의 버퍼에 패킷이 존재하고 비면허 대역의 채널이 유휴 상태인 것으로 되었지만, 패킷을 전송하는 과정에서 충돌이 발생되면, 백오프 카운터 k는 균일한 값으로 다시 선택되고, 상태는 백오프 스테이지의 상태 중 어느 하나로 천이될 수 있다. 통신 시스템의 단말 또는 기지국의 버퍼에 패킷이 존재하고 비면허 대역의 채널이 유휴 상태가 아닌 것으로 감지되어도, 상태는 백오프 스테이지의 상태 중 어느 하나로 천이될 수 있다. 따라서, 상태
Figure pat00035
에서의 천이 확률은 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00036
백오프 스테이지의 상태 (k)에서, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 포스트 백오프 스테이지의 상태와 달리 비면허 대역의 채널을 모니터링하지 않을 수 있다. 패킷이 충돌하는 경우, 백오프 카운터 k는 균일한 값으로 다시 선택될 수 있다. 패킷이 충돌하지 않는 경우, 백오프 카운터 k는 1만큼 감소될 수 있다. 따라서,
Figure pat00037
에 대하여, 상태
Figure pat00038
에서의 천이 확률은 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00039
백오프 스테이지에서, 백오프 카운터 k가 0에 도달하는 경우, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 비면허 대역의 채널이 유휴 상태인지를 판단하지 않고 패킷을 전송할 수 있다. (1) 전송하는 패킷이 충돌하거나, 또는 (2) 패킷을 성공적으로 전송하고 버퍼에 다른 패킷이 있는 경우, 백오프 카운터 k는
Figure pat00040
에서 균일하게 선택될 수 있다. 패킷을 성공적으로 전송하고 버퍼에 다른 패킷이 없는 경우, 상태는 포스트 백오프 스테이지의 상태로 천이될 수 있다. 따라서,
Figure pat00041
에 대하여, 상태
Figure pat00042
에서의 천이 확률은 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00043
상태
Figure pat00044
의 정상 확률을
Figure pat00045
라 하면, 다른 상태의 정상 확률은
Figure pat00046
로 나타낼 수 있다.
Figure pat00047
주어졌을 때, 수학식 3 내지 6의 천이 확률에 기초하여 상태
Figure pat00048
의 정상 확률이 결정될 수 있다. 우선
Figure pat00049
는 수학식 3 내지 6의 천이 확률에 기초하여 수학식 7과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00050
수학식 7로부터
Figure pat00051
를 수학식 8과 같이 표현할 수도 있다.
Figure pat00052
수학식 7 및 수학식 8에 기초하여,
Figure pat00053
와
Figure pat00054
의 관계식을 수학식 9와 같이 유도할 수 있다.
Figure pat00055
또한,
Figure pat00056
는 수학식 10과 같이 표현 될 수 있다.
Figure pat00057
수학식 10에 기초하여,
Figure pat00058
을 수학식 11와 같이 유도할 수 있다.
Figure pat00059
수학식 7, 9, 11 및 normalization condition
Figure pat00060
을 이용하여,
Figure pat00061
를 수학식 12와 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00062
도 3의 모든 상태의 정상 확률은 수학식 12의
Figure pat00063
를 이용하여 결정될 수 있다. 또한, 수학식 12를 참고하면,
Figure pat00064
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 경쟁 윈도우인 Z에 따라 결정됨을 알 수 있다.
각 상태들의 정상 확률에 기초하여, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 무작위로 선택된 타임 슬롯에서 패킷의 전송을 시도할 확률을 계산할 수 있다. 단말 또는 기지국은 (1) 상태
Figure pat00065
에서 패킷이 새로 들어오고 채널이 유휴 상태인 것으로 감지 되었을 때, 또는 (2) 상태
Figure pat00066
에서 패킷의 전송을 시도할 수 있다. 단말 또는 기지국이 패킷의 전송을 시도할 확률
Figure pat00067
는 수학식 13과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00068
특정 타임 슬롯이 시작될 때에 채널 모니터링이 시작되었을 때에, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 모두가 비면허 대역을 사용하지 않는 조건 하에 다음 타임 슬롯에서 비면허 대역의 채널이 사용되지 않을 확률을
Figure pat00069
이라 한다. 즉,
Figure pat00070
은 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 패킷을 전송하지 않을 때에, 다음 타임 슬롯에서 패킷의 충돌이 일어나지 않을 확률이다.
Figure pat00071
은 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 패킷을 전송하지 않을 때에, 다음 타임 슬롯에서 패킷의 충돌이 일어나지 않을 확률이다.
Figure pat00072
은 수학식 2의
Figure pat00073
및 수학식 13의
Figure pat00074
에 기초하여 수학식 14와 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00075
수학식 14를 참고하면,
Figure pat00076
는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 및 기지국의 개수이고,
Figure pat00077
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 및 기지국의 개수이다.
수학식 2와 13에서
Figure pat00078
와
Figure pat00079
는 각각
Figure pat00080
와
Figure pat00081
의 함수이므로,
Figure pat00082
와
Figure pat00083
또한
Figure pat00084
와
Figure pat00085
를 이용하여 수학식 15와 같이 표현될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이,
Figure pat00086
는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 전송을 시도할 때 패킷 충돌이 일어날 조건부 확률이고,
Figure pat00087
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 패킷을 전송할 때에 패킷의 충돌이 일어날 조건부 확률이다.
Figure pat00088
수학식 15를 참고하면, 비면허 대역을 사용하는 모든 통신 시스템에 포함된 단말 또는 기지국 중에서, 적어도 두 개의 단말 또는 기지국이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 동시에 전송하면, 동시에 전송된 패킷이 서로 충돌할 수 있다. 수학식 2, 13, 15는 비선형 연립방정식으로써 수치 해석적으로 계산될 수 있다.
비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 적어도 하나의 패킷을 전송할 확률을
Figure pat00089
라 하고, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 적어도 하나의 패킷을 전송할 확률을
Figure pat00090
라 하자. 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의
Figure pat00091
개의 단말 또는 기지국과 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의
Figure pat00092
개의 단말 또는 기지국이 비면허 대역의 같은 채널을 사용하는 경우,
Figure pat00093
은 수학식 16과 같이
Figure pat00094
및
Figure pat00095
로 표현될 수 있다.
Figure pat00096
비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국 중 오직 하나만이 패킷을 전송할 확률을
Figure pat00097
라 하고, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국 중 오직 하나만이 패킷을 전송할 확률을
Figure pat00098
라 하자.
Figure pat00099
는 수학식 17과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00100
도 3의 모델(300)에서, 각 상태들의 경과 시간(elapsed time)은 서로 다를 수 있다. 상태들 각각의 경과 시간의 기대값을 계산할 수 있다. 상태들은 (1) 채널이 유휴 상태인 경우, (2) 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 또는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템 중 어느 하나가 패킷을 성공적으로 전송하는 경우, (3) 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 내에서 충돌이 발생되는 경우 (4) 면허 대역을 사용하는 통신 시스템 내에서 충돌이 발생되는 경우, (5) 두 통신 시스템간에 충돌이 발생되는 경우로 구분될 수 있다. 각각의 경우의 확률을 고려하여, 경과 시간의 기대값이 수학식 18과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00101
수학식 18을 참고하면,
Figure pat00102
는 타임 슬롯의 길이,
Figure pat00103
는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 패킷을 성공적으로 송신하였을 때 소모되는 시간의 기대값,
Figure pat00104
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 패킷을 성공적으로 송신하였을 때 소모되는 시간의 기대값이다. 또한,
Figure pat00105
는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 내에서 패킷의 충돌이 발생할 때에 소모되는 시간의 기대값,
Figure pat00106
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템 내에서 패킷의 충돌이 발생할 때에 소모되는 시간의 기대값을 의미한다.
Figure pat00107
는 비면허 대역을 사용하는 시스템과 면허 대역을 사용하는 시스템 사이에서 패킷의 충돌이 발생할 때에 소모되는 시간의 기대값이다.
수학식 18에 기초하여 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량
Figure pat00108
및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량
Figure pat00109
가 수학식 19와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00110
수학식 19를 참고하면,
Figure pat00111
는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 총 페이로드 비트수이고,
Figure pat00112
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 총 페이로드 비트수이다. 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템에 포함된 모든 단말 및 기지국의 수
Figure pat00113
및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템에 포함된 모든 단말 및 기지국의 수
Figure pat00114
에 대하여, 비면허 대역의 처리량
Figure pat00115
은
Figure pat00116
로 결정될 수 있다.
수학식 19를 참고하면, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량
Figure pat00117
및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량
Figure pat00118
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 적어도 하나의 패킷을 전송할 확률을
Figure pat00119
에 의해 결정될 수 있다. 수학식 16을 참고하면,
Figure pat00120
는 단말 또는 기지국이 패킷의 전송을 시도할 확률
Figure pat00121
에 따라 결정될 수 있다. 수학식 13을 참고하면,
Figure pat00122
는 상태
Figure pat00123
의 정상 확률
Figure pat00124
에 따라 결정될 수 있다. 수학식 12를 참고하면,
Figure pat00125
는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 경쟁 윈도우의 크기(Z)에 따라 결정될 수 있다. 종합하면, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량
Figure pat00126
및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량
Figure pat00127
가 경쟁 윈도우에 따라 결정되므로, 비면허 대역의 처리량
Figure pat00128
은 경쟁 윈도우의 크기에 따라 결정될 수 있다.
일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 경쟁 윈도우는
Figure pat00129
을 고려하여 결정될 수 있다. 즉, 경쟁 윈도우는 상술한
Figure pat00130
및 경쟁 윈도우 간의 관계를 고려하여 결정될 수 있다. 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템에 포함된
Figure pat00131
개의 단말 또는 기지국이 비면허 대역을 사용할 때의 비면허 대역의 처리량을
Figure pat00132
라 하자. 특히, 경쟁 윈도우는
Figure pat00133
을
Figure pat00134
보다 크게 만들도록 결정될 수 있다. 경쟁 윈도우는
Figure pat00135
을
Figure pat00136
보다 크게 만들면서,
Figure pat00137
을 최대화시키는 최소값으로 결정될 수 있다.
벡터
Figure pat00138
를
Figure pat00139
이라 하고, 벡터
Figure pat00140
을
Figure pat00141
이라 하면, 최적의 경쟁 윈도우
Figure pat00142
는 수학식 20에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure pat00143
수학식 20을 참고하면,
Figure pat00144
와
Figure pat00145
각각은 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량 및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량으로써, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 공유하는 상황을 가정하여 결정될 수 있다.
Figure pat00146
는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템만 존재하는 시나리오에서의 처리량을 의미한다. 벡터
Figure pat00147
에서, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국의 버퍼에 전송을 기다리는 패킷이 있을 확률
Figure pat00148
및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국의 버퍼에 전송을 기다리는 패킷이 있을 확률
Figure pat00149
는 대응하는 통신 시스템의 트래픽에 기초하여 결정될 수 있다.
면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 경쟁 윈도우 및 비면허 대역 처리량
Figure pat00150
간의 관계를 고려하여, 비면허 대역 처리량
Figure pat00151
을 최대로 하는 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다.
Figure pat00152
은 닫힌 형태(closed form)로 표현될 수 없으므로, 글로벌 최적화 기법에 따라 결정될 수 있다. 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템은 경쟁 윈도우를 글로벌 최적화 기법 중에서 선형 검색(linear search)기법을 이용하여 결정할 수 있다.
면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국은 결정된 경쟁 윈도우 내에서 패킷을 전송함으로써, 비면허 대역의 처리량
Figure pat00153
을
Figure pat00154
보다 크게 만들면서,
Figure pat00155
을 최대화할 수 있다. 따라서, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 사용할 때에, 비면허 대역을 사용하는 하나 이상의 통신 시스템의 성능이 향상될 수 있다.
이하에서는 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또는 기지국이 결정된 경쟁 윈도우를 사용하여 패킷을 전송하는 동작을 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 기지국이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 단계(410)에서, 일실시예에 따른 기지국은 비면허 대역의 트래픽을 탐지할 수 있다. 기지국은 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 사용함으로써 발생되는 트래픽 및 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 사용함으로써 발생되는 트래픽을 수집할 수 있다. 기지국은 수집된 트래픽으로부터 수학식 20의 벡터
Figure pat00156
를 결정할 수 있다. 즉, 기지국은 수집된 비면허 대역의 트래픽으로부터, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 각각의 단말 또는 기지국의 버퍼에 전송을 기다리는 패킷이 있을 확률을 결정할 수 있다.
도 4를 참고하면, 단계(420)에서, 일실시예에 따른 기지국은 비면허 대역의 처리량을 고려하여, 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다. 기지국은 수학식 19에 기초하여, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량
Figure pat00157
및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 처리량
Figure pat00158
를 결정할 수 있다. 기지국은 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템에 포함된 모든 단말 및 기지국의 수
Figure pat00159
및 면허 대역을 사용하는 통신 시스템에 포함된 모든 단말 및 기지국의 수
Figure pat00160
에 대하여, 비면허 대역의 처리량
Figure pat00161
을 결정할 수 있다. 기지국은 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템으로부터
Figure pat00162
를 획득할 수 있다. 기지국은 기지국에 접속된 단말의 수에 기초하여
Figure pat00163
를 결정할 수 있다.
특히,
Figure pat00164
및
Figure pat00165
는 경쟁 윈도우에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00166
이므로, 비면허 대역의 처리량
Figure pat00167
은 경쟁 윈도우에 따라 결정될 수 있다. 일실시예에 따른 기지국은 경쟁 윈도우 및 비면허 대역의 처리량
Figure pat00168
간의 관계를 고려하여, 비면허 대역 처리량을 최대로 만드는 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다. 기지국은 수학식 20에 기초하여 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다. 즉, 경쟁 윈도우는
Figure pat00169
을
Figure pat00170
보다 크게 만들면서,
Figure pat00171
을 최대화하는 최소값으로 결정될 수 있다.
Figure pat00172
은
Figure pat00173
를 고려하여 결정되므로, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 모든 시점이 아닌 일부 시점에서만 패킷을 전송하는 불포화 상태(non-saturated traffic condition)를 고려하여 결정될 수 있다. 경쟁 윈도우를 결정하는 동작은 기지국이 패킷을 송신하기 이전에 수행될 수 있다. 기지국은 결정된 경쟁 윈도우를 연결된 단말로 브로드캐스팅할 수 있다.
도 4를 참고하면, 단계(430)에서, 일실시예에 따른 기지국은 송신해야 할 패킷이 존재하는 경우, 비면허 대역이 다른 기지국 또는 단말에 의해 사용되고 있는지 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국은 미리 설정된 시간 구간(예를 들어, CCA 기간) 동안 상기 비면허 대역을 모니터링함으로써, 비면허 대역이 다른 기지국 또는 단말에 의해 사용되는지를 판단할 수 있다. 미리 설정된 시간 구간은 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 기지국이 비면허 대역을 모니터링하는 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 시간 구간은 IEEE 802.11 ac 표준의 DIFS인
Figure pat00174
로 결정될 수 있다.
도 4를 참고하면, 단계(440)에서, 비면허 대역이 다른 기지국 또는 단말에 의해 사용되지 않는 경우, 일실시예에 따른 기지국은 단계(420)에서 결정된 경쟁 윈도우를 시작할 수 있다.
도 4를 참고하면, 단계(450)에서, 일실시예에 따른 기지국은 경쟁 윈도우 내에서, 패킷을 전송할 시점을 결정할 수 있다. 기지국은 단계(450)의 동작을 단계(440)의 동작과 동시에 수행할 수 있다. 패킷을 전송할 시점은 경쟁 윈도우 내의 임의의 시점으로 결정될 수 있다. 경쟁 윈도우가 복수의 타임 슬롯을 포함하는 경우, 패킷을 전송할 시점은 타임 슬롯에 따라 결정될 수 있다.
도 4를 참고하면, 단계(460)에서, 일실시예에 따른 기지국은 비면허 대역이 결정된 시점까지 사용되지 않는지 판단할 수 있다. 비면허 대역이 상기 경쟁 윈도우가 시작된 다음 상기 결정된 시점까지 사용되지 않는 경우, 단계(470)에서, 일실시예에 따른 기지국은 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송할 수 있다.
도 5는 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 공유하는 상황에서, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말이 패킷을 전송하는 동작을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 및 기지국을 각각 면허 대역 단말(520) 및 면허 대역 기지국(510)이라 하고, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 및 기지국을 각각 비면허 대역 단말(530) 및 비면허 대역 기지국(540)이라 한다.
면허 대역 기지국(510)은 비면허 대역 처리량을 최대로 만드는 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다. 예를 들어, 면허 대역 기지국(510)은 도 4의 단계(410)을 수행하여, 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다. 면허 대역 기지국(510)은 가입된 모든 면허 대역 단말(520)로 결정된 경쟁 윈도우를 브로드캐스팅할 수 있다.
도 5를 참고하면, 시점 t0에서, 면허 대역 단말(520)이 면허 대역 기지국(510)으로 전송해야 할 패킷을 생성한 것으로 가정한다. 보다 구체적으로, 면허 대역 단말(520)의 AP 프로세서는 생성한 패킷을 면허 대역 단말(520)의 통신 프로세서로 전달할 수 있다. 전달된 패킷은 통신 프로세서의 버퍼에 저장될 수 있다. 면허 대역 단말(520)은 면허 대역의 트래픽 또는 처리량을 고려하여, 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송하기로 결정할 수 있다. 도 5를 참고하면, 시점 t0에서, 비면허 대역 단말(530) 및 비면허 대역 기지국(540)이 패킷을 송수신하는 것으로 가정한다. 따라서, 면허 대역 단말(520)은 비면허 대역이 사용 중인 것으로 판단할 수 있다.
도 5를 참고하면, 시점 t1에서, 비면허 대역 단말(530) 및 비면허 대역 기지국(540)간의 패킷의 송수신이 완료될 수 있다. 즉, 비면허 대역은 시점 t1부터 유휴 상태가 될 수 있다. 면허 대역 단말(520)은 CCA 기간 동안 비면허 대역을 모니터링 할 수 있다.
시점 t2에서, 비면허 대역 단말(530) 및 비면허 대역 기지국(540)이 패킷을 다시 송수신하는 것으로 가정한다. 시점 t2는 시점 t1 이후로 CCA 기간이 도과되기 전의 시점이다. 즉, 비면허 대역은 시점 t1 이후 CCA 기간이 지나기 전에, 유휴 상태를 벗어날 수 있다. 따라서, 면허 대역 단말(520)은 비면허 대역을 모니터링하는 시간을 다시 설정할 수 있다.
도 5를 참고하면, 시점 t3에서, 비면허 대역 단말(530) 및 비면허 대역 기지국(540)간의 패킷의 송수신이 완료될 수 있다. 면허 대역 단말(520)은 시점 t3부터 다시 CCA 기간(550) 동안 비면허 대역을 모니터링 할 수 있다. 도 5를 참고하면, 시점 t3부터 CCA 기간(550)이 지난 시점 t4까지, 비면허 대역은 유휴 상태를 유지할 수 있다.
비면허 대역이 CCA 기간(550)동안 유휴 상태를 유지하였으므로, 면허 대역 단말(520)은 경쟁 윈도우(560)를 시작할 수 있다. 패킷을 전송하는 시점은 경쟁 윈도우(560) 내의 임의의 시점으로 결정될 수 있다. 도 5를 참고하면, 패킷을 전송하는 시점은 경쟁 윈도우(560) 내의 시점 t5로 결정될 수 있다. 비면허 대역이 시점 t5까지 유휴 상태를 유지하는 경우, 면허 대역 단말(520)은 비면허 대역을 사용하여, 패킷을 면허 대역 기지국(510)으로 전송할 수 있다.
종합하면, 면허 대역 단말(520) 및 면허 대역 기지국(510)은 LBT 프로세스에 기초하여 비면허 대역을 사용할 수 있다. 특히, 면허 대역 단말(520) 및 면허 대역 기지국(510)은 LBT 프로세스의 파라미터 중에서, 경쟁 윈도우(560)를 조절할 수 있다. 면허 대역 단말(520) 및 면허 대역 기지국(510)은 비면허 대역의 처리량을 최적화하는 경쟁 윈도우(560)를 사용할 수 있다. 따라서, 면허 대역 단말(520) 및 면허 대역 기지국(510)은 비면허 대역 단말(530) 및 비면허 대역 기지국(540)과 공존하는 상황을 고려하여 비면허 대역의 처리량을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 기지국이 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 도 6을 참고하여 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 기지국이 백오프 메커니즘에 기초하여 패킷을 전송하는 동작을 보다 상세히 설명한다. 비록 기지국에 대해서만 설명하지만, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 단말 또한 도 6에서 설명한 동작을 수행하여 패킷을 전송할 수 있다.
도 6을 참고하면, 단계(610)에서, 일실시예에 따른 기지국은 면허 대역을 사용하는 통신 시스템 및 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템이 비면허 대역을 사용함으로써 발생된 트래픽에 기초하여, 벡터
Figure pat00175
를 결정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 기지국은 비면허 대역의 트래픽을 탐지할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국은 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 기지국 또는 단말로부터, 통신 시스템의 트래픽과 관련된 정보를 수신할 수 있다. 기지국은 단말과 송수신한 패킷의 양에 기초하여, 면허 대역을 사용하는 통신 시스템의 트래픽을 측정할 수 있다. 측정된 트래픽 및 수집된 트래픽과 관련된 정보에 기초하여, 기지국은 벡터
Figure pat00176
를 결정할 수 있다.
도 6을 참고하면, 단계(620)에서, 일실시예에 따른 기지국은 벡터
Figure pat00177
및 경쟁 윈도우 및 비면허 대역 처리량간의 상관 관계에 기초하여, 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국은 수학식 20의 상관 관계에 기초하여, 비면허 대역을 사용하는 통신 시스템 만이 비면허 대역을 사용할 때의 비면허 대역 처리량 이상이 되는 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다. 기지국이 타임 슬롯을 이용하여 패킷을 송수신할 시점을 관리하는 경우, 경쟁 윈도우는 타임 슬롯의 개수로 표시될 수 있다. 이하에서는 경쟁 윈도우가 Z로 결정된 것으로 가정한다. 기지국은 결정한 벡터
Figure pat00178
를 연결된 단말로 전송할 수 있으며, 단말은 수신한 벡터
Figure pat00179
에 기초하여 경쟁 윈도우를 결정할 수 있다. 또는, 기지국은 결정된 경쟁 윈도우를 단말로 전송할 수 있으며, 단말은 수신한 경쟁 윈도우에 기초하여 패킷을 전송할 수 있다.
도 6을 참고하면, 단계(630)에서, 일실시예에 따른 기지국은 패킷을 전송하는 시점을 결정하기 위해 사용되는 백오프 카운터 k를 결정할 수 있다. 기지국은 경쟁 윈도우 이하의 임의의 값으로 백오프 카운터 k를 결정할 수 있다. 즉, k는 Z 이하의 수로 결정될 수 있다.
도 6을 참고하면, 단계(640)에서, 일실시예에 따른 기지국은 비면허 대역의 채널이 유휴 상태인지 판단할 수 있다. 바꾸어 말하면, 기지국은 비면허 대역이 다른 기지국 또는 단말에 의해 사용되고 있는지 판단할 수 있다. 기지국은 도 4의 단계(430)에서 설명한 바와 유사하게, 미리 설정된 시간 구간(예를 들어, CCA 기간) 동안 비면허 대역을 모니터링할 수 있다. 다른 기지국 또는 단말이 미리 설정된 시간 구간이 지나기 전에 비면허 대역을 사용하는 경우, 기지국은 단계(630)으로 되돌아가 k를 다시 결정할 수 있다. 즉, 비면허 대역을 모니터링하는 과정이 처음부터 다시 수행될 수 있다.
비면허 대역이 미리 설정된 시간 구간 동안 유휴 상태인 경우, 단계(650)에서, 일실시예에 따른 기지국은 k값을 타임 슬롯에 따라 점진적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 기지국은 1 개의 타임 슬롯 당 k 값을 1씩 감소시킬 수 있다.
도 6을 참고하면, 기지국은 백오프 카운터 k가 0이 될 때까지 패킷을 전송하지 않으면서, 비면허 대역의 채널을 모니터링할 수 있다. 단계(660)에서, k가 0이 아닌 경우, 일실시예에 따른 기지국은 단계(640)을 다시 수행함으로써, 비면허 대역을 다시 모니터링할 수 있다. 즉, 미리 설정된 시간 구간이 지난 다음에도, 백오프 카운터 k 가 0이 되기 전까지 모니터링은 계속될 수 있다. 비면허 대역이 유휴 상태인 경우, 기지국은 단계(650)을 다시 수행함으로써, k 값을 점진적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 비면허 대역이 계속 유휴 상태인 경우, 백오프 카운터 k가 0이 되기 전까지 단계(640) 내지 단계(660)이 반복적으로 수행될 수 있다.
단계(660)에서, k가 0이 되는 경우, 일실시예에 따른 기지국은 비면허 대역을 사용하여 패킷을 전송할 수 있다(단계(670)). 패킷을 전송하기 전까지, 기지국은 패킷을 버퍼에 저장할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110 : 기지국
111, 112 : 단말
120 : 기지국
121, 122 : 단말

Claims (20)

  1. 통신 사업자에게 독점적으로 할당되는 대역인 면허 대역을 사용하는 면허 대역 기지국이 수행하는 패킷 전송 방법에 있어서,
    상기 통신 사업자에게 비독점적으로 사용되는 대역인 비면허 대역의 처리량을 고려하여, 상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 수 있는 시간 구간인 경쟁 윈도우(contention window)를 결정하는 단계;
    상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 단말 또는 기지국이 상기 비면허 대역을 사용하고 있는지 판단하는 단계; 및
    상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 단말 또는 기지국이 상기 비면허 대역을 사용하지 않는 경우, 상기 결정된 경쟁 윈도우 내에서, 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송하는 단계
    를 포함하는 패킷 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계는,
    상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 단위 시간당 전송할 수 있는 데이터의 양인 제1 처리량 및 상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 통하여 단위 시간당 전송할 수 있는 데이터의 양인 제2 처리량에 기초하여 상기 비면허 대역 처리량을 결정하는 패킷 전송 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계는,
    (1) 상기 제1 처리량에 상기 면허 대역 기지국의 수를 적용한 결과 및 (2) 상기 제2 처리량에 상기 비면허 대역 기지국의 수를 적용한 결과를 조합하여 상기 비면허 대역 처리량을 결정하는 패킷 전송 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 처리량은,
    상기 면허 대역 기지국의 페이로드의 비트 수, 복수의 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 동시에 전송할 확률, 상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 확률 및 상기 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 통하여 패킷을 전송할 확률 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 패킷 전송 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 처리량은,
    상기 비면허 대역 기지국의 페이로드의 비트 수, 복수의 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 통하여 패킷을 동시에 전송할 확률, 상기 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 통하여 패킷을 전송할 확률 및 상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 확률 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 패킷 전송 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 처리량 및 상기 제2 처리량은, 상기 비면허 대역의 트래픽에 기초하여 결정된 패킷 전송 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계는,
    상기 면허 대역 기지국 및 면허 대역 단말을 제외하고, 상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 단말 및 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 사용할 때의 비면허 대역 처리량을 고려하여 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 패킷 전송 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 패킷을 전송하는 단계는,
    상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 단말 또는 기지국이 상기 비면허 대역을 사용하지 않는 경우, 상기 경쟁 윈도우를 시작하는 단계;
    상기 경쟁 윈도우 내에서, 상기 패킷을 전송할 시점을 결정하는 단계; 및
    상기 비면허 대역이 상기 경쟁 윈도우가 시작된 다음 상기 결정된 시점까지 사용되지 않는 경우, 상기 패킷을 전송하는 단계
    를 포함하는 패킷 전송 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    미리 설정된 시간 구간 동안 상기 비면허 대역을 모니터링함으로써, 상기 비면허 대역이 상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 기지국 또는 단말에 의해 사용되는지를 판단하는 패킷 전송 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 미리 설정된 시간 구간은,
    상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 모니터링하는 시간에 기초하여 결정되는 패킷 전송 방법.
  11. 통신 사업자에게 독점적으로 할당되는 대역인 면허 대역을 사용하는 면허 대역 단말이 수행하는 패킷 전송 방법에 있어서,
    상기 통신 사업자에게 비독점적으로 사용되는 비면허 대역이 상기 면허 대역 단말을 제외한 다른 단말 또는 기지국에 의해 사용되고 있는지 판단하는 단계;
    상기 비면허 대역이 상기 면허 대역 단말을 제외한 다른 단말 또는 기지국에 의해 사용되지 않는 경우, 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 수 있는 시간 구간인 경쟁 윈도우를 시작하는 단계; 및
    상기 비면허 대역이 상기 경쟁 윈도우 내에서 상기 패킷의 전송을 시작하는 전송 시점까지 상기 다른 단말 또는 기지국에 의해 사용되지 않는 경우, 상기 패킷을 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 경쟁 윈도우는,
    상기 비면허 대역에서 단위 시간당 전송되는 데이터의 양인 비면허 대역 처리량을 최대로 만드는 시간 구간으로 결정되는 패킷 전송 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우를 시작하는 단계는,
    상기 전송 시점을 상기 경쟁 윈도우 내의 임의의 시점으로 결정하는 패킷 전송 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우는,
    상기 면허 대역 단말 및 면허 대역 기지국을 제외하고, 상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 단말 및 비면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 사용할 때의 비면허 대역 처리량을 고려하여 결정되는 패킷 전송 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    미리 설정된 시간 구간 동안 상기 비면허 대역을 모니터링함으로써, 상기 비면허 대역이 상기 면허 대역 기지국을 제외한 다른 기지국 또는 단말에 의해 사용되는지를 판단하는 패킷 전송 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 비면허 대역 처리량은,
    패킷이 상기 비면허 대역을 통하여 성공적으로 전송될 확률 및 복수의 패킷이 상기 비면허 대역을 통하여 동시에 전송될 확률에 기초하여 결정되는 패킷 전송 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우는,
    상기 경쟁 윈도우 및 상기 비면허 대역 처리량간의 관계에 대하여 선형 검색을 수행하여 결정되는 패킷 전송 방법.
  17. 통신 사업자에게 독점적으로 할당되는 대역인 면허 대역을 사용하는 면허 대역 기지국이 수행하는 패킷 전송 방법에 있어서,
    상기 통신 사업자에게 비독점적으로 사용되는 대역인 비면허 대역의 트래픽을 탐지하는 단계;
    상기 탐지된 트래픽, 상기 비면허 대역의 처리량 및 상기 면허 대역 기지국이 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송할 수 있는 시간 구간인 경쟁 윈도우(contention window)간의 관계에 기초하여, 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계; 및
    상기 경쟁 윈도우 이하로 결정된 카운터가 감소하는 동안 상기 비면허 대역이 유휴 상태인 경우, 상기 비면허 대역을 이용하여 패킷을 전송하는 단계
    를 포함하는 패킷 전송 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우를 결정하는 단계는,
    상기 비면허 대역의 처리량이 상기 비면허 대역을 사용하는 비면허 대역 기지국 및 비면허 대역 단말이 상기 비면허 대역을 사용할 때의 처리량 이상이 되도록, 상기 경쟁 윈도우를 결정하는 패킷 전송 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 패킷을 전송하는 단계는,
    미리 설정된 시간 구간 동안 상기 비면허 대역이 유휴 상태인 경우, 상기 카운터를 감소시키는 것을 시작하는 패킷 전송 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 패킷을 전송하는 단계는,
    타임 슬롯이 끝날 때마다 상기 카운터를 점진적으로 감소시키는 패킷 전송 방법.
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