WO2013133502A1 - 상호공존 네트워크 내에서 마스터 ｃｍ 선출 방법 - Google Patents

상호공존 네트워크 내에서 마스터 ｃｍ 선출 방법 Download PDF

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WO2013133502A1
WO2013133502A1 PCT/KR2012/009110 KR2012009110W WO2013133502A1 WO 2013133502 A1 WO2013133502 A1 WO 2013133502A1 KR 2012009110 W KR2012009110 W KR 2012009110W WO 2013133502 A1 WO2013133502 A1 WO 2013133502A1
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WO
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management device
master
devices
coexistence
trigger condition
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PCT/KR2012/009110
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천진영
김서욱
김진호
이욱봉
곽진삼
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엘지전자 주식회사
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
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    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H04W84/20—Master-slave selection or change arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a reconstruction mechanism of a coexistence topology using centralized and distributed coexistence topologies, and more particularly, to a method and apparatus for selecting a master device for the reconstruction.
  • the frequency sharing method has been attracting attention as a solution to this problem.
  • the proponents of frequency sharing believe that the current frequency shortage is due to the existing partition-type frequency management method, which seems to be insufficient in the frequency distribution table, but the frequency shortage problem can be solved through the sharing method.
  • the frequency sharing method is not a new concept, but a variety of methods have been applied as one of methods for resource management of a communication system. For example, it can be seen that the cellular method, TDMA, CDMA, and the like, which are widely used in the past, are all included here.
  • Types of frequency sharing can be categorized according to sharing 'methods' and 'subjects and objects'.
  • the sharing method is specifically an interference avoidance method, and coexistence and cooperation methods are considered, and sharing among equals and primary users having the same status as the subject and the target are shared subjects and targets. It can be divided into primary-secondary sharing shared by the primary user and the secondary user.
  • Resource allocation and interference avoidance may be centrally performed through a base station or the like, or may be distributed among users.
  • An example of the former is a mobile communication system such as a CDMA / TDMA system, and an example of the latter is an ad-hoc system.
  • coexistence is a case where each user performs interference avoidance without resource allocation by such a common protocol.
  • a coexistence (or coexistence) method currently commercially available technologies include a wireless LAN, a cordless phone, and the like, and overlay and underlay technologies are also included. Comparing the above two methods, since the mutual coexistence method passively interferes with resource allocation and interference control in comparison with the cooperative method, there is a high possibility of causing interference.
  • coexistence topologies there are two types of coexistence topologies: central and distributed.
  • Centralized coexistence topologies have global information for making decisions and are effective in managing interference.
  • centralized coexistence topologies degrade performance due to excessive computational overhead in proportion to the number of devices to manage.
  • distributed coexistence topologies require less computational and communication overhead.
  • the distributed coexistence topology is a regional optimization compared to the centralized approach, it may be subject to higher interference than the centralized approach.
  • the present invention relates to attempting to reconstruct the aforementioned coexistence topology in order to balance interference and overhead, and to reconstructing the coexistence topology in the conditions for selecting a master CM and in a procedure for selecting a master CM. I would like to suggest.
  • a method for requesting the selection of a master management device to a server by a management device for allowing TVWS devices to coexist in a television white space is disclosed. Determining whether a trigger condition of the master management device selection process is satisfied; Determining that the management device is a candidate slave management device and other management devices as a candidate master management device when the trigger condition is satisfied; And initiating the master management device election process, wherein the trigger condition may be based on a load balancing parameter or a geographic coverage parameter of the management device.
  • determining whether the trigger condition is satisfied may include comparing the load balance parameter with a reference value.
  • said load balancing parameter may depend on the number of TVWS devices under control of said management device, N (t).
  • the load balancing parameter may depend on the number of TVWS devices, N max , which the management device can control maximum.
  • the trigger condition is N (t) is the number of TVWS devices that the management device is controlling, N max is the maximum number of TVWS devices that the management device can control, and M trigger is a margin value for the trigger condition. It may correspond to.
  • the determining of whether the trigger condition is satisfied may include: determining whether a geographic coverage parameter of the management device is included in a geographic coverage parameter of another management device.
  • said geographic coverage parameter may depend on the geographic location of said management device and the coverage radius of said management device.
  • the geographic coverage parameter of the other management device may be obtained through a CoexistenceSetElementInformationAnnouncement message for sharing the coexistence set information received from the other management device.
  • a method for electing a master management device from among a plurality of management devices for allowing a server to coexist in a television white space (TVWS) includes receiving a registration request message for registering or updating registration of the TVWS devices from the plurality of management devices; Performing registration or update registration of the TVWS devices; Determining whether a trigger condition of the master management device selection process is satisfied for the plurality of management devices based on the information included in the registration request message; Initiating the master management device election process if the trigger condition is met, wherein the registration request message relates to the maximum controllable number of TVWS devices, geographic location, and coverage radius of each of the plurality of management devices. May contain information.
  • the trigger condition is N (t) is the number of TVWS devices that the management device is controlling, N max is the maximum number of TVWS devices that the management device can control, and M trigger is a margin value for the trigger condition. It may correspond to.
  • determining whether the trigger condition is satisfied may include comparing the load balance parameter with a reference value.
  • determining whether the trigger condition is satisfied may include: determining whether a geographical coverage parameter of one management device is included in the geographical coverage parameter of another management device.
  • the method includes determining the work management device as a candidate slave management device and the other management devices as a candidate master management device when the trigger condition for the work management device among the plurality of management devices is satisfied. It may further include.
  • the method may further comprise verifying, when said process is initiated, that said candidate master management device can handle said candidate slave management device as its own slave based on an internal decision condition. have.
  • the internal decision condition is represented by the following equation, , N A (t) is the number of TVWS devices that the candidate slave management device is controlling, N B (t) is the number of TVWS devices that the candidate master management device is controlling, N max B is the candidate master management device
  • N A (t) is the number of TVWS devices that the candidate slave management device is controlling
  • N B (t) is the number of TVWS devices that the candidate master management device is controlling
  • N max B is the candidate master management device
  • the maximum controllable number of TVWS devices, and M criteria may correspond to a margin value for the internal decision condition.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a coexistence system according to one embodiment disclosed herein.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a method of selecting a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a centralized topology form according to one embodiment disclosed herein.
  • CM master coexistence manager
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a method of selecting a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a distributed topology according to one embodiment disclosed herein.
  • CM master coexistence manager
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an operation for comparing operations between a centralized topology and a distributed topology in a coexistence system according to an exemplary embodiment disclosed herein.
  • FIG. 5 is a signal flow diagram illustrating resource allocation by a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a centralized topology form according to one embodiment disclosed herein.
  • CM master coexistence manager
  • FIG. 6 is a signal flow diagram illustrating resource allocation by a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a form of a centralized topology according to an embodiment disclosed herein.
  • CM master coexistence manager
  • FIG. 7 is a signal flow diagram illustrating a method of selecting a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a centralized topology form according to an embodiment disclosed herein.
  • CM master coexistence manager
  • CM master coexistence manager
  • FIG. 9 illustrates that various structures can be adaptively supported through enable / disable between heterogeneous coexistence managers in a coexistence system according to an embodiment of the present disclosure. It is an exemplary figure to show.
  • FIG. 10 illustrates an operation of forming a hierarchical structure through enable / disable between heterogeneous coexistence managers in a coexistence system according to an embodiment of the present disclosure. It is an illustrative figure which shows an example.
  • FIG. 11 illustrates a coexistence set information sharing procedure according to one embodiment disclosed herein.
  • FIG. 12 illustrates a registration procedure according to one embodiment disclosed herein.
  • FIG. 13 illustrates a master management device election process according to one embodiment disclosed herein.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a coexistence system according to one embodiment disclosed herein.
  • coexistence herein is meant the ability of two or more frequency (spectrum) -dependent devices or networks to operate without harmful interference.
  • a coexistence service is a service provided as white space objects (WSOs) that operate differently or independently by a coexistence system and the coexistence by entities of the coexistence system.
  • WSOs white space objects
  • the WSO is an entity representing a Television Whites Space (TVWS) device or a network of TVWS devices, which is connected to a coexistence enabler for consuming coexistence services.
  • TVWS Television Whites Space
  • a TVWS device a TVBD, or a TVBD device
  • a TVWS network and a TVBD network may also be referred to interchangeably, and both correspond to entities that may be referred to as WSOs. .
  • the structure of an inter-existence system that is, an 802.19 system, has three logic entities and six logic interfaces.
  • each logic entity may be mounted or mounted on a physical device, respectively.
  • each logic entity may be implemented as hardware through the device on which it is mounted or mounted.
  • the logic entity may be referred to as an apparatus or a device within the specification including the claims.
  • the coexistence manager 20 may be referred to as a "managing device” and the CDIS 10 may simply be referred to as a "server.”
  • the three logic entities are coexistence manager (CM) 20, coexistence enabler (CE) 30, and coexistence database (CD) or CDIS (Coexistence) depending on the function.
  • CM coexistence manager
  • CE coexistence enabler
  • CD coexistence database
  • CDIS Coexistence database
  • the 802.19 system further includes a TV Whites Space (TVWS) database (200), a TeleVision Band Device (TVBD) network or device (100), and an Operator Management Entity (OME) ( Interconnected with external elements.
  • TVWS TV Whites Space
  • TVBD TeleVision Band Device
  • OME Operator Management Entity
  • the TV white space means an empty frequency band not used by broadcasters in the VHF and UHF frequency bands distributed for TV broadcasting, and means an unlicensed band that anyone can use if the conditions for government radio regulations are met.
  • spatially refers to an empty band and an unused frequency band or area where broadcasting waves cannot reach, due to fear of frequency interference between broadcasters. Does not mean empty broadcast frequency in time.
  • TV Whitespace includes VHF bands (54-60, 76-88, 174-216 MHz) and UHF bands (470-698 MHz) allocated to broadcast TV systems. 512-608 MHz, 614 At ⁇ 698 MHz, all unauthorized devices are allowed to operate except for a few special cases, but the 54 to 60 MHz, 76 to 88 MHz, 174 to 216 MHz, and 470 to 512 MHz bands are only allowed for communication between fixed devices. .
  • the fixed device refers to a device that performs transmission only at a predetermined location.
  • the TV white space device requires the following technology.
  • Spectrum sensing technology that protects broadcast channels by recognizing the TV channels in use, database and access protocol technology with location-based TV channel information, coexistence between heterogeneous devices using TVWS bands, and intelligent autonomy for variable wireless channels TW white space devices may require technologies such as type wireless access element technology, subscriber authentication for wireless channel protection and security technology for DB and user protection. In the present invention, it is intended to focus on the technology of coexistence among the same or different devices (or devices) among these technologies.
  • the coexistence manager (CM) 20 and the coexistence enabler (CE) 30 are logical entities defined for coexistence between different wireless systems or wireless operators operating in an unlicensed state in the TVWS.
  • the CM 20 may perform resource allocation to solve the interface problem between the CEs 30 connected to itself while providing policies and guidelines related to coexistence for coexistence between different systems and operators operating in the TVWS. Object.
  • the CE 30 may request and obtain information required for coexistence from the TVBD (TeleVision Band Device) network or the device 100, and may request a structure change request / command received from the CM 20 ( requests / commands and control information may be converted to TVBD specific structure change requests / commands and sent to the TVBD network or device 100.
  • TVBD 100 refers to a terminal that enables the use of the TV white space in the Federal Communications Commission (FCC).
  • the CM 20 has a function of searching for other CMs to solve the coexistence problem between TVBD networks, and a coexistence decision making and providing a coexistence request / command and control information corresponding to the CE 30.
  • decision making a function that supports the exchange of information required for mutual coexistence between CMs (which may include hierarchical or peer-to-peer decisions in deploying CMs) Can have
  • the CM 20 has a function of selecting a master CM by sharing information among several CMs, and a shared white space map having a distributed topology to efficiently share frequency resources among other networks and systems. (Coexistence Whitespace Map) and the ability to coordinate networks in performing management related to TVWS co-existence.
  • the CM 20 may be implemented in an embedded form in a device such as an access point (AP) or may be implemented outside the device.
  • a fixed device such as an access point (AP) may have a function of the CM 20, and may select and manage a master CM that masters a set composed of a specific system, an operator, or spatially separated devices.
  • the master CM can be designated by the CD or CDIS 10 to enable spatial reuse among spatially separated users.
  • an interference map required for resource allocation may be obtained by geo-location information or by additionally using and processing NAVER information obtained from CMs.
  • the master CM may be selected through communication with each other, and in the case of heterogeneous networks, negotiation may be performed through CD or CDIS 10.
  • the CM 20 may have a hierarchical CM structure according to coverage or specific classification criteria. Based on the WM (Whitespace Map) obtained from CD or CDIS (10), the CM of the highest layer selects a resource considering its own lower layer, and the CM of the lower layer considers its own lower layer for the remaining resources. The process of selecting a resource can be repeated.
  • WM Whitespace Map
  • the small network compares the whitespace map (WM) of the heterogeneous network and its whitespace map (WM) of the adjacent heterogeneous network through the CM 20, and preferentially selects a channel which is not available to the neighboring network. This may be coordinated by the CDIS 10, but may be performed distributedly from the small network to the reverse order.
  • WM whitespace map
  • WM whitespace map
  • the CD or CDIS 10 has the ability to create a Coexistence Whitespace Map with a Centralized Topology to efficiently share frequency resources among other networks and systems. In performing the related management, it may have a function of controlling a plurality of operators and a function of electing a master CM to reduce communication overhead between CMs and to solve coexistence problems.
  • the CD or CDIS 10 calculates a coexistence contour to search for neighboring networks / systems, and resets the resource (C-MAP) according to the TVDB to solve the coexistence problem. It can perform the function of redirection, support the discovery of CMs by facilitating the opening of interface between CMs, and collect and aggregate information that can promote mutual coexistence.
  • the CD 10 allocates resources omnipotent in allocating resources, provides a criterion of priority between CMs as an intermediary, and coordinates resource selection of each CM, or DB. As a data base, it can act as a medium for sharing information between external and heterogeneous networks between CMs.
  • the interface can be divided into three groups as shown in FIG. Interface B1, Interface B2 and Interface B3, which are interfaces between 802.19.1 entities, and Interface A, which is an interface between 802.19.1 entities and TVBD networks / devices, and Interface C and Interface D, which are interfaces between 802.19.1 entities and TVWS databases or OME.
  • the different interfaces in each group can be distinguished by their usage, the type of information being exchanged, and the underlying protocols.
  • the interface A is an interface between the CE 30 and the TVBD network or the device 100.
  • the interface A provides information required for mutual coexistence, configuration / information request for mutual coexistence, and mutual coexistence from the TVBD network or the device 100.
  • Configuration / measurement / information response and other information may be provided as needed.
  • the reconfiguration request / command and control information (corresponding to the mutual coexistence request / command and control information received from the CM), performed by the TVBD network or device 100
  • Requests / commands related to controlling measurements, information informing of possible resources, and other information may be provided as needed.
  • the interface B1 is an interface between the CE 30 and the CM 20, and the CE 20 from the CM 30 may provide information required for mutual coexistence (information obtained from the TVBD network or the device 100) and the necessary information. Other information may be provided. From the CM 20 to the CE 30, mutual coexistence request / command and control information and other information may be provided as needed.
  • the interface B2 is an interface between the CM 20 and the CD (or CDIS) 10, and information required for a coexistence map from the CM 20 to the CD (or CDIS) 10, Information required for neighbor set, information required for register / unenrolled, information required for search (obtained by the currently used CM), information required for coexistence (Obtained by the currently used CM) and necessary information may be provided.
  • CD (or CDIS) 10 to CM 20 From CD (or CDIS) 10 to CM 20, information notified for coexistence map, information notified for neighbor set, information notified for master CM, search Information required for (obtained by another CM), information required for coexistence (obtained by another CM), other information, and the like may be provided.
  • the interface B3 is an interface between the CM 20 and the CM 21, and information and messages required for searching and mutual coexistence from the CM 20 to the CM 21, register / unresgister ( Information notified for CM to master CM or device CM to server CM, information notified for mutual coexistence (CM to master CM or server CM to device CM), and other information may be provided. Can be.
  • the interface C may be provided as an interface between the TVBD device 100 and the TVWS database 200 to be notified for available channels from the TVWS DB 200 to the TVBD device 100.
  • the interface D is an interface between the CM 20 and the operator management entity 300 (OME) 300.
  • Network operation information related to the CM 20 information from the OME 300 e.g., associated with operating a spectrum policy / network) Restrictions
  • other information may be provided as needed.
  • the coexistence system described in FIG. 1 may have various topologies, which can be broadly divided into a central type, a distributed type, and an autonomous type. In the present invention, it will mainly be described in the coexistence system having a centralized and distributed topology.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a method of selecting a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a centralized topology form according to an embodiment of the present disclosure.
  • the CDIS 11 mainly performs data storage and data processing in the mutual coexistence system having a central topology, and the CM 20 plays a role of a decision maker.
  • the master CM 20 can control all networks or other terminals.
  • one of the TVBDs TV Band Devices
  • the master CM (20) TV Band Devices
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a method of selecting a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a distributed topology according to one embodiment disclosed herein.
  • CM master coexistence manager
  • the CDIS 11 or the CDB 12 facilitates the opening of interfaces between the CMs, and the CM 20 is located in the mutual coexistence.
  • the CM 20 may make a decision in a hierarchical or peer-to-peer form.
  • the coexistence system of FIG. 3 may determine a master CM through negotiation through negotiation between CMs through an interface (or interface B3) as shown in FIG.
  • the CM 20 may request mediation from the CDIS 11 or the CDB 12 through the interface (or interface B2) to make a decision or determine a master CM.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an operation for comparing operations between a centralized topology and a distributed topology in a coexistence system according to an exemplary embodiment disclosed herein.
  • the master (master or super) CM 40 may allocate independent channels to each of the other CMs (or CEs).
  • a coexistence whitesapce map (CWM) may be used to indicate the channels to be used.
  • CMs eg, CM1 and CM2
  • the CM 20 may report / send priority information on available channels to a CDB (Coexistence Database) / CDIS or other CMs, where the Coexistence Whitesapce Map (CWM) Can be used as possible channels to choose from.
  • CDB Coexistence Database
  • CDIS Coexistence Whitesapce Map
  • the system requirements for decision making shown in FIG. 4 are as follows.
  • the 802.19.1 system must be able to analyze the acquired information, be able to make coexistence decisions, and be able to support various topologies.
  • the information here may include the bandwidth of each TVWS network or device, regardless of the topology, and includes a list of available channels known from each TVWS network / device and the power limitations for each TVWS channel. And may include regulatory provisions, system parameters, or pre-parsed neighborhood information.
  • FIGS. 5 and 6 are signals illustrating a method for allocating resources by a master coexistence manager (CM) or a master device in a coexistence system having a central topology and a distributed topology described with reference to FIGS. It is a flow chart.
  • CM master coexistence manager
  • FIG. 5 is a signal flow diagram illustrating resource allocation by a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a centralized topology form according to one embodiment disclosed herein.
  • CM master coexistence manager
  • a method in which resources are allocated by the master CM 40 in one central topology is performed by the AP 50 for requesting resources (S15 to S17), and the CDIS 11 to the TVDB 100.
  • the CM 20 registers to the master CM 40 (S13) and the master CM 40 to CDIS. (11) (S14).
  • the AP 50 requests a resource to the CM 20 through a resource request (Resouce (C-MAP) REQ) (S15)
  • the CM 20 sends information about the neighbor list and the C-MAP to the master CM (40).
  • the master CM 40 requests the CDIS 11 for a neighbor list and C-MAP information (S17).
  • the CDIS 11 requests an available TVWS channelist REQ from the TVDB (S18) and receives a response thereto (S19), and the neighbor or neighbor set and C of the CM 20 are received. -Calculate the MAP (S20).
  • the CDIS 11 informs the master CM 40 of the neighbor list of the CM 20 and the C-MAP, which are the results obtained through the S20 procedure (S21).
  • the master CM 40 allocates the resource C-MAP to the CM 20 based on this (S22 to S23), and the CM 20 informs the AP 50 about the C-MAP (S24).
  • FIG. 6 is a signal flow diagram illustrating resource allocation by a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a form of a centralized topology according to an embodiment disclosed herein.
  • CM master coexistence manager
  • a method in which resources are allocated by the master CM 40 in one central topology is performed by the AP 50 for requesting resources (S35 to S37), and the CDIS 11 to the TVDB 100.
  • the procedure for negotiating (S41 to S42) is shown.
  • the CM 20 When the AP 50 registers with the TVDB 100 and the CM 20 (S31 ⁇ S33), the CM 20 registers with the CDIS 11 (S34). When the AP 50 requests a resource to the CM 20 through a resource request (Resource REQ) (S35), the CM 20 requests the NADS list information and C-MAP to the CIDS 10 (S36).
  • Resource REQ resource request
  • the CDIS 11 requests a TVWS channel list (Available TVWS channelist REQ) from the TVDB 100 (S37), receives a response thereto (S38), and calculates a neighbor set and C-MAP of the CM 20 ( S39).
  • the CDIS 11 informs the CM 20 about the neighbor list and the C-MAP of the CMs obtained through the S39 procedure (S40), and the CM 20 based on the other CMs (for example, For example, the resources are negotiated with the CM 21 and the CM 22 (S41 ⁇ S42), and reallocate the resource C-MAP to the AP 50 (S43 ⁇ S44).
  • FIGS. 7 and 8 are signal flow diagrams illustrating a method of selecting a master CM (or master device) in a coexistence system having a central topology and a distributed topology described with reference to FIGS. 2 through 4.
  • FIG. 7 is a signal flow diagram illustrating a method of selecting a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a centralized topology form according to one embodiment disclosed herein.
  • CM master coexistence manager
  • the method of selecting the master CM 40 in the central topology includes a procedure in which the CDIS 11 receives TV channel lists from the TVDB 100 (S55), and the CDIS 11 neighbors the CMs. ) And the C-MAP to select the master CM (40) of the CM (S56 ⁇ S57) and the CDIS 11 informs other CMs (for example CM (20) and CM (22)) Note (S58-S60) shows the procedure.
  • the CM 20 registers with the CDIS 11 (S54).
  • the CDIS 11 obtains information of the TV channel list available from the TVDB 100 (S55).
  • the TVDB 100 updates the list of possible TV channels at regular intervals.
  • the CDIS 11 calculates the neighbor or neighbor set and C-MAP of the CMs (for example, the CM 20 and the CM 22) (S56), and calculates the master CM 40.
  • the election it informs each of the CM (S58 ⁇ S60).
  • the selected master CM 40 becomes a master of the AP (S61).
  • FIG. 8 is a signal flow diagram illustrating a method for selecting a master coexistence manager (CM) in a coexistence system having a distributed topology form according to an embodiment disclosed in the present specification.
  • CM master coexistence manager
  • the method of selecting a master CM 40 in a distributed topology includes a procedure in which the CDIS 11 receives channel lists from the TVDB 100 (S75), and the CDIS 11 receives the neighbors of the CMs and the C ⁇ .
  • the procedure of calculating the MAP and informing each CM thereof (S76 to S79) and the procedure for each CM to negotiate between each CM in order to select a master CM 40 or a master device are illustrated. .
  • the CM 20 registers with the CDIS 11 (S74).
  • the CDIS 11 obtains information of the TV channel list available from the TVDB 100 (S75).
  • the TVDB 100 updates the list of possible TV channels at regular intervals.
  • the CDIS 11 calculates a neighbor or neighbor set of the CMs and a C-MAP (S76), and informs each CM about neighbor lists of the CM (S77 to S79). .
  • Each CM negotiates resources between CMs and elects a master CM (S80 to S82), and the selected master CM 40 becomes a master of the AP (S83).
  • the elected master CM 40 informs each of the facts (S84-S85).
  • CM 9 and 10 select a master CM or a master device (BS, eNodeB, MS, etc.) in a homogeneous system, a network capable of coexistence without cooperation, and a network or device (or CM / By controlling, turning ON / OFF or disabling CE), various types of structures can be adaptively supported.
  • FIG. 9 illustrates that various structures can be adaptively supported through enable / disable between heterogeneous coexistence managers in a coexistence system according to an embodiment of the present disclosure. It is an exemplary figure to show.
  • CMs of heterogeneous systems requiring cooperation are ON / OFF, active / inactive or enable / disable between each CM.
  • the enabled CM 20 as shown in FIG. 9 (b) is a controller of the disabled CM 21 and the CM 22 as shown in FIG. 9 (b). Demonstrates the ability to form a working tree structure.
  • FIG. 10 illustrates an operation of forming a hierarchical structure through enable / disable between heterogeneous coexistence managers in a coexistence system according to an embodiment of the present disclosure. It is an illustrative figure which shows an example. As shown in FIG. 10 (a), the master CM can be turned on or off, active / inactive or enable / disable between heterogeneous CMs. By electing, we form a vertical relationship, indicating that each CM can make decisions about its horizontal and lower-layer networks.
  • a cellular system determines its own lower layer of WLAN and its resource area, and the WLAN determines itself and itself for resources allocated from the cellular.
  • the resource region of the WPAN which is a lower layer of, may be determined.
  • the management device may perform sharing of the coexistence set information procedure when the coexistence set information for one or more WSOs having the coexistence set WSOs served by the CM and served by one or more other CMs is changed. have.
  • the CM 21 announces one or more coexistence set information.
  • Message for example, a CoexistenceSetElementInformationAnnouncement message.
  • the number of messages generated is equal to the number of CMs serving WSOs in the coexistence set of WSOs whose coexistence set information has changed.
  • the CM 21 may transmit the generated coexistence set information notification message to CMs serving WSOs in the coexistence set of WSOs in which the coexistence set information has been changed (S111).
  • other CMs 22 may generate a coexistence set information confirmation message, for example, a CoexistenceSetElementInformationConfirm message, and transmit the same to the CM 21.
  • the CoexistenceSetElementInformationAnnouncement message may include information including the geo-location of the CM 21 and the coverage radius of the CM. Accordingly, the CM can obtain information about the geographical location and coverage radius of other CMs through the coexistence aggregation information sharing procedure.
  • FIG. 12 illustrates a flow of a registration procedure according to an embodiment of the present invention.
  • the CE 30 may perform the WSO registration procedure upon successful completion of the WSO subscription.
  • the CE 30 may obtain WSO registration information after successfully completing the WSO subscription procedure.
  • the CE 30 may generate a request message for CE registration, for example, a CE_Registration_Request message and transmit it to the CM 20 serving the CE 30.
  • the CE 30 may transmit a registration information request message for requesting the WSO 100 to provide registration information, for example, a GetRegInfo.request message ( S121).
  • the WSO 100 transmits a registration information response message, for example, a GetReginfo.response message to the CE 30 (S122), and the registration information response message may include the requested registration information. Can be.
  • the CE 30 may transmit a request message for registering a CE, for example, a CE_Registration_Request message to the CM 20 (S123).
  • the CE 30 may wait for a CE registration response message, such as a CE_Registration_Response message, from the CM 40, and if the response message is not received within a predetermined time, the CE 30 sends the request message to the CM 20. You can send it again.
  • a CE registration response message such as a CE_Registration_Response message
  • the CM 20 may perform WSO registration and transmit a CM registration request message, for example, a CM_Registration_Request message, to the CDIS 10 in order to register or update the registration information of the WSO in the CDIS 10 (S124).
  • the CM registration request message may include information about the maximum number of WSOs that the CM can control, the geo-location of the CM, and the coverage radius of the CM.
  • the CM registration request message may include more information. have.
  • the CM 20 may wait for a CM registration response message corresponding to the CM registration request message from the CDIS 10. If the response message is not received within a predetermined time, the CM 20 registers the CM. The request message may be resent to the CDIS 10.
  • the CDIS 10 may perform the CM registration and transmit a CM registration response message, for example, a CM_Registration_Response message, to the CM 20 (S125).
  • a CM registration response message for example, a CM_Registration_Response message
  • the CM 20 may transmit a registration response message, for example, a CE_Registration_Response message, to the CE 30 in order to receive a response to the request message for CE registration from the CE (S126).
  • a registration response message for example, a CE_Registration_Response message
  • the order of S123 to S126 in the order of the operation described with reference to FIG. 12A may be changed according to a specific embodiment.
  • the transmission of the CE registration response message from the CM 20 to the CE 30 is performed after the transmission of the CM registration response message from the CDIS 10 to the CM 20.
  • the transmission of the CE registration response message from the CM 20 to the CE 30 may be performed at any time after the transmission of the CE registration request message from the CE 30 to the CM 20.
  • FIG. 12B is similar to FIG. 12A, but only some of them are different. More specifically, FIG. 12 (b) relates to a WSO registration update procedure, so that only S121-1 is different from FIG. 12 (a). S122-1 to S125-1 of FIG. 12B are the same as or similar to S123 to S126, and thus description thereof will be omitted.
  • the WSO 100 may transmit a new registration information notification message, that is, NewRegInfo.indication message, to the CE 30 (S121-1). This process is performed by the WSO 100 to update its registration information to the coexistence system. Upon receiving new registration information of the WSO, the CE 30 may perform the WSO registration update procedure. Subsequent steps S122-1 to S125-1 are the same as S123 to S126 in FIG. 11A, and thus descriptions thereof will be omitted.
  • one CM among a plurality of CMs in the TVBD network for coexistence may be selected as a master CM for coexistence management.
  • the master CM may make decisions about channel selection for WSOs that are registered or connected to itself as well as the remaining CMs (ie slave CMs).
  • decision making methods or topologies for coexistence there are autonomous, distributed and central forms.
  • the autonomous type makes decisions about mutual coexistence independently of other CMs.
  • the distributed type negotiates decision making with other CMs that serve neighboring WSOs. That is, the master CM controls the decision making on other CMs, that is, slave CMs.
  • the CM can change the decision topology at any time.
  • a change or switching of the decision topology is achieved, for example when switching from distributed to centralized, or pre-selected master while maintaining centralized. It may be necessary to elect a master CM, such as when the CM can no longer play the role of the master CM. In the embodiments of the present invention to be described below look at the trigger conditions of the master CM election process.
  • the election request of the master CM may be initiated according to a specific condition. If such specific conditions are not defined and all CMs or CDISs belonging to the same network can arbitrarily perform the master CM election request, the efficiency of the master CM election for managing the coexistence service may be reduced.
  • the master CM election process seeks to provide a way to autonomously re-configure CMs.
  • Other advantages of the master CM election process may include (1) load balancing between CMs, and (2) reducing communication overhead between CMs.
  • some trigger conditions for the master CM election request are proposed. If the trigger condition is met, the CM or CDIS may initiate a master CM election procedure or process, ie, reconstruction of the coexistence topology. That is, the master CM election process may be triggered by satisfying the trigger condition.
  • the master CM election process may be based on load balancing parameters. More specifically, the load balancing parameter may include two values, a first parameter and a second parameter, and the master CM election process may be triggered by the CM or CDIS based on the load balancing parameter.
  • the first parameter is the number of TVBD devices under control of the CM, N (t)
  • the second parameter is the maximum number of TVBD devices under control of the CM, N max . More specifically, a trigger condition according to the following equation is proposed.
  • N A (t) is the number of TVBD devices being controlled by management device A
  • N A max is the maximum number of TVDB devices that can be controlled by management device A
  • M trigger is the margin value for the trigger condition.
  • the ratio of N A (t) and N A max represents the current load ratio of CM A. Therefore, when the ratio is 1, the CM is A means that all of the control device TVDB to it controls a maximum it means that there is a maximum load hanging on CM A. Therefore, an M trigger was introduced to initiate (or request) the selection of the master CM before the ratio became one. As such, if there is a heavily loaded CM, the master CM election process is initiated, so that the trigger condition can balance the load for CMs managed in a TVBD network or by one CDIS.
  • CMs that satisfy the trigger condition may be determined as candidate slave CMs, and other CMs, that is, CMs that do not satisfy the trigger condition, may be determined as candidate master CMs.
  • the candidate slave CMs or CDIS with which the candidate slave CMs are registered may initiate a master CM election process to continue interoperation services being performed.
  • the master CM election process may be triggered by the CM or CDIS through consideration of the geographic coverage of each CM.
  • the master CM election process may be based on geographic coverage parameters.
  • the geographic coverage parameter may include a geographic location of the CM, geographic coverage.
  • the geographic coverage parameter may additionally include time.
  • the geographic coverage parameter may be to reduce communication overhead between CMs.
  • the geographic coverage parameter may be obtained by a pair of CMs.
  • trigger conditions based on the geographic coverage parameters are as follows.
  • the trigger condition according to equation (2) which will determine whether the geographic coverage of the CM A belonging to the geographical coverage of CM B, the geographic coverage of the CM A belongs to the geographical coverage of CM B the trigger condition is satisfied.
  • the master CM election process may be initiated to continue the coexistence services that are being performed by both CM A and CM B with less network overhead.
  • the CDIS monitoring the registered CMs may start the master CM election process if the trigger condition is met at a specific time.
  • CDIS decision criteria include:
  • N A (t) is the number of TVBD devices controlled by management device A
  • N B (t) is the number of TVBD devices controlled by management device B
  • N B max is the maximum number of TVDB devices that can be controlled by management device B.
  • the number, M criteria corresponds to the margin value for the decision criteria.
  • the criterion is for verifying whether the management device B, which is the candidate master CM, can manage the management device A as its slave CM at a specific time. If the decision criteria are satisfied, the management device B is determined as a candidate master management device.
  • Trigger conditions for the above-described master management device selection process is only one example, it does not limit the scope of the present invention.
  • CDIS may make decisions using the information parameters of the registration procedure.
  • the master CM can perform a coexistence decision process for TVBD networks or devices registered to the slave CM.
  • the result of the coexistence decision process may be forwarded to a slave CM that will distribute resources to the TVBD networks or devices connected thereto.
  • the master CM may disable or enable slave CMs, and if the slave CM is disabled, the slave CM is no longer a CM.
  • all registered TVBD networks or devices must be re-connected with the master CM, which is done by performing a hand-off between the slave CM and the master CM.
  • the master CM can inform the TVBD networks or devices of the new CM address.
  • the determination or determination of the trigger condition may be performed by the CM or the CDIS.
  • FIG. 13 illustrates a method of selecting a master management device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A illustrates a flow of a method triggered by a request of a candidate slave management apparatus
  • FIG. 13B illustrates a flow of a method directly triggered by a CDIS.
  • the CM 21 wishing to be a slave CM may request the CDIS 10 to select a master CM (S131).
  • the slave CM 21 may transmit a master CM election request message, for example, a CM_MaterCM_Request message, to the CDIS 10.
  • the CDIS 10 selects the candidate master CM and may transmit a request message for requesting whether the selected candidate master CM becomes the master CM, for example, a CDIS_MasterCM_Request message to the candidate master CM 22 (S132). .
  • the candidate master CM 22 may transmit a confirmation message, for example, a CDIS_MasterCM_Confirm message, to the CDIS 10 (S133).
  • the CDIS_MasterCM_Confirm message indicates whether the candidate master CM 22 accepts a request for a master CM. If the status of the CDIS_MasterCM_Confirm message is success, the CDIS 10 may transmit a confirmation message for informing the slave CM 21 that the candidate master CM 22 is a master CM, for example, a CM_MasterCM_Confirm message. (S136).
  • the CDIS 10 may select the next candidate master CM, and may transmit the CDIS_MasterCM_Request message to the newly selected candidate CM (23). Since S134 and S135 are the same procedures as S132 and S133, description thereof will be omitted.
  • the CDIS 10 may initiate the master CM election process by itself.
  • the CDIS 10 may select the candidate master CM based on the monitoring status of CMs registered to the CDIS 10. Thereafter, the CDIS 10 may transmit a message for requesting the selected candidate master CM 22 to become a master CM, for example, a CDIS_MasterCM_Request message (S131-1).
  • the candidate master CM 22 may transmit a confirmation message, for example, a CDIS_MasterCM_Confirm message, to the CDIS 10 (S132-1).
  • the CDIS_MasterCM_Confirm message indicates whether the candidate master CM 22 accepts a request for a master CM.
  • the CDIS 10 informs slave CMs including the slave CM 21 that the candidate master CM 22 has been elected as a master CM and / or correspondingly.
  • a message for notifying that the slave CMs are set as the slave CM for example, a SlaveCM_Announcement message may be transmitted (S135-1).
  • the SlaveCM_Announcement message is a message for notifying that corresponding CMs are slave CMs transmitted from CDIS to slave CMs.
  • the source ID of the SlaveCM_Announcement message is a CDIS ID, and the destination ID is a CM ID.
  • the SlaveCM_Announcement message has the following payload.
  • the slave CMs 21 may transmit a confirmation message, for example, a SlaveCM confirm message, to the CDIS 10 in response thereto.
  • the SlaveCM confirm message is a message transmitted from the CM to the CDIS, and corresponds to a message confirming that the CM has started to operate as a slave CM.
  • the source ID of the SlaveCM confirm message is a CM ID, and the destination ID is a CDIS ID.
  • the SlaveCM confirm message has no payload.
  • S131-1 to S134-1 of (b) of FIG. 13 is the same or similar to the contents of S132 to S135 of (a) of FIG. 13, unless otherwise specified in the present specification, in order to avoid duplication of description. Descriptions of S132 to S135 in FIG. 13A may also apply to FIG. 13B.
  • the method according to the invention described thus far can be implemented in software, hardware, or a combination thereof.
  • the method according to the present invention may be stored in a storage medium (eg, mobile terminal internal memory, flash memory, hard disk, etc.) and may be stored in a processor (eg, mobile terminal internal microprocessor). It may be implemented as codes or instructions in a software program that can be executed by.
  • a terminal or an apparatus may implement a mobile terminal (eg, a user equipment (UE), a mobile equipment (ME), a mobile station (MS), etc.) that may implement the embodiments of the present invention described above. ), UT (User Terminal), Subscriber Station (SS), Mobile Subscriber Station (MSS), Wireless Device, Handheld Device, Access Terminal (AT), Digital TV, GPS Navigation, It is a comprehensive meaning that includes portable game consoles, MP3s and other home appliances.
  • UE user equipment
  • ME mobile equipment
  • MS mobile station
  • AT Access Terminal
  • Digital TV GPS Navigation
  • the method of selecting a representative device in the mutual coexistence system described above is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be modified in various ways so that various modifications may be made. Or some may be selectively combined.
  • Embodiments of the present invention can be applied to various devices or terminals in a wireless communication system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라 TVWS(Television White Space) 내에서 TVWS 장치들이 상호공존할 수 있도록 하는 관리 장치가 서버로 마스터(master) 관리 장치의 선출을 요청하기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법은 상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스의 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계; 상기 트리거 조건이 충족되면, 상기 관리 장치를 후보 슬래이브 관리 장치로 다른 관리 장치들을 후보 마스터 관리 장치로 판단하는 단계; 및 상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스를 개시하는 단계를 포함하고, 상기 트리거 조건은 상기 관리 장치의 부하 균형 파라미터 또는 지리적 커버리지 파라미터에 기반할 수 있다.

Description

상호공존 네트워크 내에서 마스터 ＣＭ 선출 방법
본 발명은 중앙형 그리고 분산형 상호공존 토폴로지를 이용한 상호공존 토폴로지의 재구성 메카니즘에 관한 것이고, 좀더 상세하게는 상기 재구성을 위해 마스터 기기를 선출하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰, 앱 스토어 등 무선 인터넷 관련 에코 시스템의 활성화로 무선 데이터 트래픽의 폭발적인 증가가 예상됨에 따라서, 이에 대응한 주파수 공급량을 확대하는 방안으로 주파수 공유 방식에 대한 관심이 증대하고 있다. 그러나 현행 주파수 관리체계로 이러한 수용 증가에 대한 신속한 대응이 어려울 수 있으며, 주파수 공급량에 있어서도 제한적일 수 있다는 문제가 있다. 즉 기존의 주파수를 회수 또는 재배치하고, 경매 등을 통해 신규 사업자에게 할당하는 과정이 시간적으로 비효율적일 수 있으며, 근본적으로 주파수 분배표상에서 신규 주파수 확보가 점차 어려워지고 있다.
최근 이러한 문제를 해결할 수 있는 방안으로서 주파수 공유방식이 주목을 받고 있다. 주파수 공유 옹호론자들은 현재의 주파수 부족현상이 기존의 칸막이 식 주파수 관리 방식에 기인한 것으로서, 주파수 분배표상으로는 주파수가 부족한 것처럼 보이지만 공유방식을 통해 주파수 부족문제 해결이 가능하다고 보고 있다. 그러나 주파수 공유방식은 새로운 개념이 아니라 기존에서 기술적 측면에서 통신시스템의 자원관리를 위한 방법 중 하나로서 다양한 방식이 적용되어 오고 있었다. 예를 들어, 기존에 널리 사용되고 있는 셀룰러 방식, TDMA, CDMA 등 다중접속 방식 등도 모두 여기에 포함 된다고 볼 수 있다.
다만 기존의 공유방식은 동일한 기술표준 또는 사업자 통제 하에서 이루어짐에 따라 효과적인 간섭 억제가 가능하였으나, 인지무선(Cognitive Radio; CR)과 같이 최근에 소개되고 있는 공유기술과 같이 분산적인 공유 방식은 무절제한 주파수 사용으로 인한 공유의 비극(Tragedy of Commons)초래 및 유해 간섭 유발 가능성이 잇기 때문에 주파수 관리 및 기존 사용자 보호 측면에서 문제가 있으며, 현재 주파수 관리체계의 대세를 이루고 있는 시장기반 주파수 정책의 취지와도 상층 된다는 문제가 제기될 수 있다.
그러나 공유 옹호론자는 간섭으로 부터의 기존 사용자 보호, 무절제한 주파수 사용으로 인한 문제는 기술적 규제 또는 표준책정 등 정책적, 기술적 수단을 통해 해결 또는 조정 가능하다는 입장이다.
주파수 공유 방식의 유형은 공유 '방법'과 '주체 및 대상'에 따라 분류할 수 있다. 여기서 공유 방법은 구체적으로 간섭회피 방식으로서, 상호공존(Coexistence)과 협력(Cooperation) 방식이 고려되었으며, 공유 주체 및 대상으로는 주체와 대상이 동등한 지위를 갖는 동등 공유(sharing among equals)와 일차 사용자(primary user)와 이차 사용자(secondary user)가 공유하는 일-이차 고유(primary-secondary sharing)로 구분 할 수 있다.
먼저, 협력 방식에서는 별도의 프로토콜이 존재해 사용자 전체의 유기적 협력을 통한 자원할당 및 간섭회피가 가능하다. 자원할당 및 간섭회피는 기지국 등을 통해 중앙 집중적으로 이루어질 수 있으며, 각 사용자 상호 간에 분산적으로 이루어질 수도 있다. 전자에 해당하는 예로서 CDMA/TDMA 방식 등의 이동통신 시스템을 들 수 있으며, 후자에 해당하는 예로서 ad-hoc 시스템을 들 수 있다.
반면에 이러한 공통의 프로토콜에 의한 자원할당 없이 사용자 각자가 간섭 회피를 수행하는 경우가 상호공존(Coexistence) 방식이라 할 수 있다. 상호공존 (또는 공존) 방식으로서 현재 상용화된 기술로 무선 LAN, 코드리스 폰 등을 들 수 있으며, 오버레이(overlay), 언더레이(underlay) 기술도 여기에 포함된다고 할 수 있다. 상기 두 가지 방식을 비교하면 기술적 측면에서 상호공존 방식이 협력 방식에 비해 자원할당 및 간섭통제에 소극적으로 개입하므로, 간섭 유발의 가능성이 높은 문제가 발생 한다.
또한, 상호공존 토폴로지에는 중앙형과 분산형이 있다. 중앙형 상호공존 토폴로지는 의사 결정을 하기 위한 전역 정보를 가지므로 간섭을 관리하는데 있어서 효과적이다. 그러나, 중앙형 상호공존 토폴로지는 관리할 디바이스들의 수에 비례하여 과도한 계산 오버헤드로 인해 성능이 열화된다. 반면에, 분산형 상호공존 토폴로지는 적은 계산 및 통신 오버헤드를 요구한다. 그러나, 상기 분산형 상호공존 토폴로지는 중앙형 접근에 비교하면 지역적인 최적화이기 때문에, 중앙형 접근 보다 더 높은 간섭을 받을 수 있다.
본 발명은 간섭과 오버헤드의 균형을 맞추기 위해 앞서 언급한 상호공존 토폴로지를 재구성하고자 하는 것과 관련되며, 상기 상호공존 토폴로지를 재구성함에 있어서 마스터 CM을 선출하기 위한 조건 그리고 마스터 CM을 선출하기 위한 절차에 대하여 제안하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라 TVWS(Television White Space) 내에서 TVWS 장치들이 상호공존할 수 있도록 하는 관리 장치가 서버로 마스터(master) 관리 장치의 선출을 요청하기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법은 상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스의 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계; 상기 트리거 조건이 충족되면, 상기 관리 장치를 후보 슬래이브 관리 장치로 다른 관리 장치들을 후보 마스터 관리 장치로 판단하는 단계; 및 상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스를 개시하는 단계를 포함하고, 상기 트리거 조건은 상기 관리 장치의 부하 균형 파라미터 또는 지리적 커버리지 파라미터에 기반할 수 있다.
바람직하게는, 상기 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계는 상기 부하 균형 파라미터와 기준값을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 부하 균형 파라미터는 상기 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, N(t)에 의존할 수 있다.
바람직하게는, 상기 부하 균형 파라미터는 상기 관리 장치가 최대 제어할 수 있는 TVWS 장치의 수, Nmax에 의존할 수 있다.
바람직하게는, 상기 트리거 조건은
Figure PCTKR2012009110-appb-I000001
에 해당하고, 여기서 N(t)는 상기 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, Nmax는 상기 관리 장치가 제어가능한 최대 TVWS 장치의 수, 그리고 Mtrigger는 상기 트리거 조건에 대한 마진(margin) 값에 해당할 수 있다.
바람직하게는, 상기 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계는: 상기 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터가 다른 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
바람직하게는, 상기 지리적 커버리지 파라미터는 상기 관리 장치의 지리적 위치 및 상기 관리 장치의 커버리지(coverage) 반경에 의존할 수 있다.
바람직하게는, 상기 다른 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터는 상기 다른 관리 장치로부터 수신된 상호공존 집합 정보 공유를 위한 상호공존 집합 정보 알림(CoexistenceSetElementInformationAnnouncement) 메시지를 통해 획득될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시에에 따라, TVWS(Television White Space) 내에서 서버가 TVWS 장치들이 상호공존할 수 있도록 하는 복수의 관리 장치들 중 마스터(master) 관리 장치를 선출하기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법은 상기 복수의 관리 장치들로부터 상기 TVWS 장치들의 등록 또는 갱신 등록을 위한 등록 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 TVWS 장치들의 등록 또는 갱신 등록을 수행하는 단계; 상기 등록 요청 메시지에 포함된 정보에 기반하여, 상기 복수의 관리 장치에 대하여 상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스의 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계; 상기 트리거 조건이 충족되면, 상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스를 개시하는 단계를 포함하고, 상기 등록 요청 메시지는 상기 복수의 관리 장치들 각각의 제어 가능한 최대 TVWS 장치의 수, 지리적 위치, 및 커버리지 반경에 관한 정보를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 트리거 조건은
Figure PCTKR2012009110-appb-I000002
에 해당하고, 여기서 N(t)는 상기 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, Nmax는 상기 관리 장치가 제어 가능한 최대 TVWS 장치의 수, 그리고 Mtrigger는 상기 트리거 조건에 대한 마진(margin) 값에 해당할 수 있다.
바람직하게는, 상기 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계는 상기 부하 균형 파라미터와 기준값을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계는: 일 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터가 다른 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터에 포함되는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 복수의 관리 장치들 중 일 관리 장치에 대한 상기 트리거 조건이 충족되면, 상기 일 관리 장치를 후보 슬래이브 관리 장치로, 다른 관리 장치들을 후보 마스터 관리 장치로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 프로세스가 개시되면, 내부 의사 결정 조건에 기반하여 상기 후보 마스터 관리 장치가 상기 후보 슬래이브 관리 장치를 자신의 슬래이브로 다룰 수 있는지를 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 내부 의사 결정 조건은 다음 수학식과 같고,
Figure PCTKR2012009110-appb-I000003
, NA(t)는 상기 후보 슬래이브 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, NB(t)는 상기 후보 마스터 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, Nmax B는 상기 후보 마스터 관리 장치가 제어가능한 최대 TVWS 장치의 수, 그리고 Mcriteria는 상기 내부 의사 결정 조건에 대한 마진(margin) 값에 해당할 수 있다.
상기 과제 해결방법들은 본 발명의 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 상호공존 토폴로지 재구성을 위한 마스터 CM 선출 트리거를 효율적으로 수행할 수 있으며, 이에 따라 부가적으로 복수의 CM들의 부하를 균형있게 관리할 수 있으며, CM들 간의 통신 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 상호공존(coexistence) 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 중앙형 토폴로지(centralized topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(coexistence manager)을 선출하는 방법을 도시한 개념도 이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 분산형 토폴로지(distributed topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(coexistence manager)을 선출하는 방법을 도시한 개념도 이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 상호공존(coexistence) 시스템에서 중앙형 토폴로지(centralized topology)와 분산형 토폴로지의 형태 간에 동작을 비교하기 위해서 나타낸 개념도 이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 중앙형 토폴로지(centralized topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(master coexistence manager)에 의해서 자원이 할당되는 것을 도시한 신호 흐름도이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 분산형 토폴로지(centralized topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(master coexistence manager)에 의해서 자원이 할당되는 것을 도시한 신호 흐름도이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 중앙형 토폴로지(centralized topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(master coexistence manager)을 선출하는 방법을 도시한 신호 흐름도이다.
도 8은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 분산형 토폴로지(distributed topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(master coexistence manager)을 선출하는 방법을 도시한 신호 흐름도이다.
도 9는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 상호공존(coexistence) 시스템 에서 이종 CM(coexistence manager)간 인에이블(enable)/디스에이블(disable)을 통해서 적응적으로 다양한 구조를 지원 할 수 있음을 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 상호공존(coexistence) 시스템 에서 이종 CM(coexistence manager)간 인에이블(enable)/디스에이블(disable)을 통해서 계층적(hierarchical) 구조를 형성하여 동작하는 예를 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 명세서에서 개시된 일 실시예에 따른 상호공존 집합 정보 공유 절차를 도시한다.
도 12는 본 명세서에서 개시된 일 실시예에 따른 등록 절차(registration procedure)를 도시한다.
도 13은 본 명세서에서 개시된 일 실시예에 따른 마스터 관리 장치 선출 프로세스를 도시한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 상호공존(coexistence) 시스템을 나타내는 블록도이다.
본 명세서에서 상호공존이라 함은 유해한 간섭없이 동작하기 위한 둘 이상의 주파수(스펙트럼)-의존 디바이스들 또는 네트워크들의 능력을 의미한다. 또한, 상호공존 서비스라 함은 상호공존 시스템에 의해 다른(dissimilar) 또는 독립적으로 동작하는 화이트 스페이스 오브젝트(white space object; WSO)들로 제공되는 서비스와 상기 상호공존 시스템의 엔티티들에 의해 상기 상호공존 시스템의 다른 엔티티들에게 제공되는 서비스를 의미한다. 상기 WSO라 함은 TVWS(Television Whites Space) 디바이스 또는 TVWS 디바이스들의 네트워크를 나타내는 엔티티이고, 이 엔티티는 상호공존 서비스들을 소비하기 위한 상호공존 인에이블러에 연결된다.
한편, 본 명세서에서, TVWS 디바이스, TVBD 또는 TVBD 장치는 상호교환가능하게 지칭될 수 있으며, TVWS 네트워크와 TVBD 네트워크도 상호교환가능하게 지칭될 수 있으며, 이들은 모두 WSO로서 지칭될 수 있는 엔티티에 해당한다.
도 1에 나타낸 바와 같이 상호공존 시스템 즉, 802.19 시스템의 구조는 세 개의 로직 엔티티(Logic Entity)와 여섯 개의 로직 인터페이스(Logic Interface)를 가지고 있다. 여기서, 각각의 로직 엔티티는 각각 물리적인 장치에 탑재 또는 장착될 수 있다. 따라서, 각각의 로직 엔티티는 그가 탑재 또는 장착된 장치를 통해 하드웨어로서 구현될 수 있다. 또한, 본 출원의 청구범위를 명확하게 하기 위해, 청구범위를 포함한 명세서 내에서 상기 로직 엔티티를 장치 또는 디바이스로 지칭할 수 있다. 예컨대, 상호공존 관리자(20)는 "관리 장치"로 지칭될 수 있고, CDIS(10)는 단순히 "서버"로 지칭될 수 있다.
세 개의 로직 엔티티는 기능에 따라서 상호공존 관리자(Coexistence Manager; CM)(20), 상호공존 인에블러(Coexistence Enabler; CE)(30) 및 상호공존 데이터 베이스(Coexistence Database; CD) 또는 CDIS(Coexistence Discovery and Information Server)(10)로 정의되고, 여섯 개의 로직 인터페이스는 802.19.1의 다른 로직 엔티티와 인터페이스 되는 것에 따라서 인터페이스 A(Interface A), 인터페이스 B1(Interface B1), 인터페이스 B2(Interface B2), 인터페이스 B3(Interface B3), 인터페이스 C(Interface C) 그리고 인터페이스 D(Interface D)로 정의되어 있다.
이외에도 추가적으로 802.19 시스템은 TVWS(TV Whites Space) 데이터 베이스(Data Base)(200), TVBD(TeleVision Band Device) 네트워크 또는 디바이스(Network or Device)(100) 그리고 운영 관리 엔티티(Operator Management Entity; OME)(300)등의 외부 요소들과 상호 연결된다.
여기서 TV 화이트 스페이스란 TV 방송용으로 분배된 VHF 및 UHF 주파수 대역에서 방송 사업자가 사용하지 않는 비어있는 주파수 대역을 의미하며, 누구나 정부의 전파규제에 대한 조건을 만족하면 사용할 수 있는 비 면허 대역을 의미한다. 구제적으로 살펴보면, 공간적으로는 방송사업자 간의 주파수 간섭을 우려하여 비워둔 대역과 지역별로 사용되지 않는 주파수 대역이나 방송용 전파가 미치지 못하는 지역을 의미하며, 시간적으로는 새벽에 방송업자가 방송을 송출하지 않는 시간 대에 비어있는 방송 주파수를 의미한다.
TV 화이트스페이스(TV Whitespace)는 방송 TV 시스템(broadcast TV)에 할당된 VHF대역(54~60, 76~88, 174~216MHz)과 UHF대역(470~698MHz)을 포함하며, 512~608MHz, 614~698MHz에서는 특수한 몇 가지 경우를 제외하고 모든 비인가된 디바이스들에게 동작이 허용되어 있으나, 54~60MHz, 76~88MHz, 174~216MHz, 470~512MHz 대역은 고정 디바이스(fixed device) 간의 통신에만 허용되었다. 고정 디바이스란 정해진 위치에서만 전송을 수행하는 디바이스를 말한다.
방송업자의 고객인 TV 시청자에게 간섭을 주어 수신을 방해해서는 절대 안 되며, 또한 이 대역 일부를 사용하여 소 출력으로 통신하는 무선마이크 장치에 영향을 주어서도 안 된다. 이러한 조건을 만족하기 위해서 TV 화이트 스페이스 장치는 다음과 같은 기술을 필요로 한다.
사용 중인 TV 채널을 인지하여 방송채널을 보호하는 스펙트럼 센싱 기술, 위치기반 TV 채널 정보를 가진 데이터 베이스 및 액세스 프로토콜 기술, TVWS 밴드를 사용하는 이 기종 장치간 상호공존 기술, 가변 무선 채널을 위한 지능형 자율형 무선 접속 요소 기술, 무선 채널 보호를 위한 가입자 인증과 DB 및 사용자 보호를 위한 보안 기술 등의 기술이 TW 화이트 스페이스 장치에 필요할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 기술들 중에서 동종 또는 이 기종 장치(또는 기기) 간에 상호공존 기술에 대해서 중점적으로 서술하고자 한다.
상호공존 관리자(CM)(20)와 상호공존 인에이블러(CE)(30)는 TVWS에서 비인가 상태로 동작하는 상이한 무선 시스템이나 무선 사업자 간의 공존을 위해 정의된 논리적 엔티티(logical entity)이다. 상기 CM(20)는 TVWS에서 동작하는 상이한 시스템 및 사업자 간 공존을 위해 공존과 관련된 정책, 가이드 라인을 제공하면서 자신에게 연결된 CE(30)들 간의 인터페이스 문제를 해결하기 위하여 자원할당을 수행할 수 있는 객체이다.
상기 CE(30)는 TVBD(TeleVision Band Device) 네트워크 또는 디바이스로(100)부터 상호공존(Coexistence)에 요구되는 정보를 요청하고 획득할 수 있으며, CM(20)으로부터 수신된 구조 변경 요청/명령(requests/commands)과 제어정보(control information)를 TVBD 특정 구조 변경 요청/명령(requests/commands)으로 전환하여 TVBD 네트워크 또는 디바이스(100)에 보낼 수 있다. 여기서 TVBD(100)는 미국 연방통신위원회(Federal Communication Commission; FCC)에서 TV 화이트 스페이스 이용을 가능하게 하는 단말을 뜻한다.
상기 CM(20)은 TVBD 네트워크들 간에 상호공존 문제를 해결하기 위해서 다른 CM들을 탐색하는 기능, CE(30)에 대응하는 상호공존 요청/명령과 제어 정보를 생성하고 제공하는 상호공존 의사결정(coexistence decision making) 기능, CM 들 간에 상호공존을 위해서 요구되는 정보의 교환을 지원하는 기능(이는 CM 을 배치함에 있어서 계층적(hierarchical) 또는 동등한(peer-to-peer) 의사결정을 포함 할 수 있음)을 가질 수 있다.
또한, 상기 CM(20)은 여러 CM 간에 정보를 공유하여 마스터 CM을 선출하는 기능, 다른 네트워크들과 시스템들 사이에서 주파수 자원을 효율적으로 공유하기 위해서 분산 토폴로지(Distributed Topology)를 가지는 공유 화이트 스페이스 맵(Coexistence Whitespace Map)을 생성하는 기능 그리고 TVWS 상호공존과 관련된 관리를 수행함에 있어 네트워크들을 조정하는 기능을 가질 수 있다.
상기 CM(20)은 AP(Access Point)와 같은 디바이스에 임베디드(embedded) 형태로 구현 되어 있을 수도 있고 디바이스의 외부에 구현되어 있을 수도 있다. AP(Access Point)와 같은 고정 디바이스는 CM(20)의 기능을 가지고 있을 수 있으며, 특정 시스템, 사업자 혹은 공간적으로 분리된 기기들로 구성되는 집합을 마스터하는 마스터 CM을 선정하여 관리 할 수 있다.
이 때 마스터 CM은 공간적으로 분리된 사용자들 간에 공간 재사용(spatial reuse)이 가능하도록 CD 또는 CDIS (10)가 지정해 줄 수 있다. 이 때 자원 할당을 위해 필요한 CM 간 간섭 맵(interference map)은 지오로케이션(geo-location) 정보로 획득하거나, CM들로부터 얻은 네이버 정보를 추가적으로 사용, 가공하여 획득할 수 있다. 동종 네트워크의 경우 마스터 CM은 서로 간의 통신(communication)을 통하여 선정될 수 있으며 이종 네트워크의 경우 역시 CD 또는 CDIS(10)를 거쳐서 협상(negotiation)할 수 있다.
CM(20)은 범위(coverage) 또는 특정 분류 기준에 따라 계층적 CM 구조를 가질 수 있다. CD 또는 CDIS(10)로 부터 획득한 WM(Whitespace Map)을 보고 가장 상위 계층의 CM이 자신의 하위 계층을 고려하여 자원을 선택하고 남은 자원에 대해서 하위 계층의 CM이 자신의 하위 계층을 고려하여 자원을 선택하는 과정을 반복할 수 있다.
범위(coverage)/파워(power)가 작은 소규모 네트워크의 경우 상대적으로 1차 사용자가 검출될 확률이 낮고 따라서 가용 TVWS 채널이 더 많이 존재하게 된다. 따라서 소규모 네트워크는 CM(20)을 통해서 인접한 이종 네트워크의 WM(Whitespace Map)과 자신의 WM(Whitespace Map)을 비교하여 인접 네트워크가 사용 불가한 채널을 우선적으로 선택하여 사용한다. 이는 CDIS(10)가 조율 할 수 있으나, 소규모 네트워크부터 역순으로 분산적으로 수행될 수 있다.
상기 CD 또는 CDIS(10)은 다른 네트워크들과 시스템들 사이에서 주파수 자원을 효율적으로 공유하기 위해서 중앙 토폴로지(Centralized Topology)를 가지는 공유 화이트 스페이스 맵(Coexistence Whitespace Map)을 생성하는 기능, TVWS 상호공존과 관련된 관리를 수행함에 있어 복수 개의 오퍼레이터(operator)들을 제어하는 기능, CM 들간 통신 오버헤드(overhead)를 줄이고 상호공존 문제를 해결하기 위해서 마스터 CM을 선출하는 기능을 가질 수 있다.
또, 상기 CD 또는 CDIS(10)은 이웃하는 네트워크/시스템들을 탐색하기 위해서 상호공존 등고선(coexistence contour)을 계산하는 기능, 상호공존 문제를 해결하기 위해서 자원(C-MAP)을 TVDB에 맞게 재설정(Redirection) 하는 기능, CM들 사이에 인터페이스의 개방을 촉진하여 CM들의 탐색을 지원하는 기능 그리고 상호공존을 촉진 할 수 있는 정보를 수집하고 종합하여 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 CD(10)는 자원 할당에 있어 전지 전능하게(omnipotent)하게 자원을 나누어 주거나 중개자(intermediary)로써 CM간 우선권(priority)의 기준을 제시하고 각 CM의 자원 선택에 대한 조율을 수행하거나, DB(Data Base)로써 CM간의 외부 및 이종 네트워크간 정보 공유 매개체로 작용 할 수 있다.
상기 인터페이스는 도 1에 나타낸 바와 같이 세 개의 그룹으로 나누어 질 수 있다. 802.19.1 엔티티 간에 인터페이스인 인터페이스 B1, 인터페이스 B2 및 인터페이스 B3와 802.19.1 엔티티와 TVBD 네트워크/디바이스 간에 인터페이스인 인터페이스 A 그리고 802.19.1 엔티티와 TVWS 데이터 베이스 또는 OME간에 인터페이스인 인터페이스 C와 인터페이스 D 등으로 나누어 질 수 있고, 각 그룹의 다른 인터페이스들은 그것들의 사용법, 교환되는 정보의 종류 그리고 기본 프로토콜(underlying protocols)에 의해서 구분될 수 있다.
상기 인터페이스 A는 CE(30)와 TVBD 네트워크 또는 디바이스(100) 사이에 인터페이스로서, TVBD 네트워크 또는 디바이스(100)로 부터는 상호공존을 위해 요구되는 정보, 상호공존을 위해 구성/정보 요청, 상호공존을 위해 구성/측정/정보 응답 및 필요에 따라서 다른 정보가 제공 될 수 있다. CE(30)로 부터 TVBD 네트워크 또는 디바이스(100)로는 재구성 요청/명령과 제어정보(CM으로부터 수신된 상호공존 요청/명령과 제어 정보에 대응되는), TVBD 네트워크 또는 디바이스(100)에 의해서 수행되는 측정값을 제어하는 것과 관련된 요청/명령, 가능한 자원을 통지해주는 정보 및 필요에 따라서 다른 정보가 제공 될 수 있다.
상기 인터페이스 B1은 CE(30)와 CM(20)간의 인터페이스로서, CE(30)로부터 CM(20)은 상호공존을 위해서 요구되는 정보(TVBD 네트워크 또는 디바이스(100)로부터 얻은 정보)와 필요에 따른 다른 정보들이 제공될 수 있다. CM(20)에서부터 CE(30)으로는 상호공존 요청/명령 및 제어 정보 그리고 필요에 따라서 다른 정보가 제공 될 수 있다.
상기 인터페이스 B2는 CM(20)과 CD(또는 CDIS)(10) 사이에 인터페이스로, CM(20)에서 CD(또는 CDIS)(10)로는 상호공존 맵(coexistence map)을 위해서 요구되는 정보, 네이버 셋트(neighbor set)을 위해서 요구되는 정보, 등록(register)/미등록(unenrolled)을 위해서 요구되는 정보, 탐색(현재 사용되는 CM에 의해서 획득되는)을 위해서 요구되는 정보, 상호공존을 위해서 요구되는 정보(현재 사용되는 CM에 의해서 획득되는) 및 필요 따른 정보 등이 제공될 수 있다.
CD(또는 CDIS)(10)로부터 CM(20)으로는, 상호공존 맵(coexistence map)을 위해서 통지되는 정보, 네이버 셋트(neighbor set)를 위해서 통지되는 정보, 마스터 CM을 위해서 통지되는 정보, 탐색(다른 CM에 의해서 획득되는)을 위해서 요구되는 정보, 상호공존(다른 CM에 의해서 획득되는) 위해서 요구되는 정보 및 다른 정보 등이 제공될 수 있다.
상기 인터페이스 B3는 CM(20)과 CM(21)사이에 인터페이스로서, CM(20)에서부터 CM(21)으로 탐색과 상호공존을 위해서 요구되는 정보와 메시지, 등록(register)/미등록(unresgister)(CM으로부터 마스터 CM으로 또는 디바이스의 CM으로부터 서버의 CM으로) 위해서 통지되는 정보, 상호공존을 위해서 통지되는 정보(CM으로부터 마스터 CM으로 또는 서버의 CM으로부터 디바이스의 CM으로) 및 다른 정보 등이 제공될 수 있다.
상기 인터페이스 C는 TVBD 디바이스(100)와 TVWS 데이터 베이스(200)간에 인터페이스로서 TVWS DB(200)에서 TVBD 디바이스(100)로 가용 채널을 위해 통지되는 정보가 제공 될 수 있다.
상기 인터페이스 D는 CM(20)과 OME(Operator Management Entity)(300) 사이의 인터페이스로써 OME(300)에서부터 CM(20) 정보와 관련된 네트워크 동작 정보 (예를 들면 스펙트럼 정책/네트워크를 운용하는 것과 관련된 제한요인) 및 필요에 따라서 다른 정보가 제공 될 수 있다.
도 1에서 설명된 상호공존 시스템은 다양한 토폴로지를 가질 수 있는데, 크게 중앙형, 분산형 그리고 자율형 등으로 나눌 수 있는다. 본 발명에서는 주로 중앙형과 분산형 토폴로지를 가지는 상호공존 시스템에서 대해서 중점적으로 서술하고자 한다.
도 2는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 중앙형 토폴로지(centralized topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(master coexistence manager)을 선출하는 방법을 도시한 개념도 이다. 도 2에 나타낸 바와 같이 중앙형 토폴로지 형태를 가지는 상호공존 시스템에서 CDIS(11)는 주로 데이터 스토리지 및 데이타 처리를 수행하고, CM(20)은 의사결정자(Decision Maker), 의 역할을 수행한다. 특히, 마스터 CM(20)은 모든 네트워크 또는 다른 단말들을 제어할 수 있다. 이 때, 네트워크와 인터페이스되고 있는 TVBD(TV Band Device) 중의 하나가 마스터 CM(20)으로 선출될 수 있다.
도 3은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 분산형 토폴로지(distributed topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(coexistence manager)을 선출하는 방법을 도시한 개념도 이다. 도 3에 나타낸 바와 같이 분산형 토폴로지 형태를 가지는 상호공존 시스템에서 CDIS(11) 또는 CDB(12)는 CM 간에 인터페이스들이 개방(opening)되는 것을 촉진하는 역할을 하고, CM(20)은 상호공존에 요구되는 정보를 교환 하는데, CM(20)은 계층적(hierarchical) 또는 동등한(peer-to-peer) 형태로 의사결정을 수행할 수 있다.
도 3의 상호공존 시스템은 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이 인터페이스(또는 인터페이스 B3)를 통해서 CM간에 협상(negotiation)을 통한 의사결정을 하여 마스터 CM을 결정 할 수 있고, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 인터페이스(또는 인터페이스 B2)를 통해서 CM(20)이 CDIS(11) 또는 CDB(12)에 중재를 요청하여 의사결정을 하거나 마스터 CM을 결정 할 수 있다.
도 4는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 상호공존(coexistence) 시스템에서 중앙형 토폴로지(centralized topology)와 분산형 토폴로지(distributed topology)의 형태 간에 동작을 비교하기 위해서 나타낸 개념도 이다. 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 중앙형 토폴로지 형태를 가지는 상호공존 시스템에서는 마스터(마스터 또는 수퍼) CM(40)이 다른 CM (또는 CE)들 각각에게 독립적인 채널들을 할당할 수 있으며, 이때 CWM(Coexistence Whitesapce Map)이 사용될 채널들을 나타내도록 이용 될 수 있다.
한편, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 분산형 토폴로지 형태를 가지는 상호공존 시스템에서는 어떠한 설정된 기준 또는 방침에 의해서 CM들 (예를 들면, CM1과 CM2)이 분류되고 우선권이 주어 질 수 있다. CM(20)은 가용할 수 있는 채널들에 대한 우선권 정보를 CDB(Coexistence Database)/CDIS 또는 다른 CM들에게 보고/전송(Report/send)할 수 있으며, 이때 CWM(Coexistence Whitesapce Map)이 CM들이 선택할 수 있는 가능한 채널들로 이용 될 수 있다.
도 4에서 나타낸 의사결정을 위한 시스템 요구사항은 다음과 같다. 802.19.1 시스템은 획득된 정보를 분석 할 수 있어야만 하고, 상호공존 결정을 할 수 있어야 하며, 다양한 토폴로지 형태를 지원 할 수 있어야 한다. 여기서 정보는 토폴로지의 형태와 관계없이, 각 TVWS 네트워크 또는 디바이스의 대역(bandwidth)을 포함 할 수 있으며, 각 TVWS 네트워크/디바이스로부터 알 수 있는 사용 가능한 채널 리스트와 각 TVWS 채널에 대한 파워 제한에 대한 것을 포함할 수 있고, 규제 조항, 시스템 파라메터 또는 미리 분석된 근처의 주변 정보 등을 포함할 수 있다.
도 5와 도 6은 도 2에서 도 4를 통해서 설명된 중앙형 토폴로지와 분산형 토폴로지 형태를 가지는 상호공존 시스템에서 마스터 CM((master coexistence manager) 또는 마스터 기기가 자원을 할당하는 방법을 도시한 신호 흐름도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 중앙형 토폴로지(centralized topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(master coexistence manager)에 의해서 자원이 할당되는 것을 도시한 신호 흐름도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이 하나의 중앙형 토폴로지에서 마스터 CM(40)에 의해서 자원이 할당되는 방법은 AP(50)가 자원들을 요청하는 절차(S15 ~ S17), CDIS(11)가 TVDB(100)로부터 사용 가능한 채널 리스트를 획득하여, 마스터 CM(40)에 알려주는 절차(S18 ~ S21) 그리고 마스터 CM(40)은 CM(20)에게 자원을 할당하는 절차(S22 ~ S24)를 도시하고 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 중앙형 토폴로지에서 마스터 CM에 의해서 자원이 할당되는 과정을 상세히 설명한다.
AP(50)가 TVDB(100)와 CM(20)에 등록(register)하면(S11 ~ S12), CM(20)은 마스터 CM(40)에 등록하고(S13), 마스터 CM(40)은 CDIS(11)에 등록한다(S14). AP(50)가 자원 요청(Resouce(C-MAP) REQ)을 통해서 CM(20)에 자원을 요청하면(S15), CM(20)이 네이버 리스트와 C-MAP에 대한 정보를 마스터 CM(40)에 요청하고(S16), 마스터 CM(40)은 네이버 리스트(neighbor list)와 C-MAP에 대한 정보를 CDIS(11)에 요청한다(S17).
CDIS(11)는 TVDB로부터 가능한 TVWS 채널 리스트(Available TVWS channelist REQ)를 요청하여(S18) 이에 대한 응답을 받고(S19), CM(20)의 네이버(neighbor) 또는 네이버 셋(neighbor set)과 C-MAP을 계산한다(S20). CDIS(11)는 상기 S20 절차를 통해서 얻어진 결과들인 CM(20)의 네이버 리스트와 C-MAP을 마스터 CM(40)에게 알려준다(S21). 마스터 CM(40)은 이를 기반으로 자원(C-MAP)을 CM(20)에 할당하고(S22 ~ S23), CM(20)은 C-MAP에 관하여 AP(50)에게 알려준다(S24).
도 6은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 분산형 토폴로지(centralized topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(master coexistence manager)에 의해서 자원이 할당되는 것을 도시한 신호 흐름도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이 하나의 중앙형 토폴로지에서 마스터 CM(40)에 의해서 자원이 할당되는 방법은 AP(50)가 자원들을 요청하는 절차(S35 ~ S37), CDIS(11)가 TVDB(100)로부터 사용 가능한 채널 리스트를 획득하여, CM(20)에 알려주는 절차(S37 ~ S40), 그리고 CM(20)이 다른 CM들 (예를 들면. CM(21)과 CM(22))과 자원을 협상(negotiates)하는 절차(S41 ~ S42)를 도시하고 있다.
이하, 도 6를 참조하여, 중앙형 토폴로지에서 마스터 CM(40)에 의해서 자원이 할당되는 과정을 상세히 설명한다.
AP(50)가 TVDB(100)와 CM(20)에 등록(register)하면(S31 ~ S33), CM(20)은 CDIS(11)에 등록한다(S34). AP(50)가 자원 요청(Resource REQ)을 통해서 CM(20)에 자원을 요청하면(S35), CM(20)은 CIDS(10)에 네이버 리스트 정보와 C-MAP 요청한다(S36).
CDIS(11)는 TVDB(100)로부터 가능한 TVWS 채널 리스트(Available TVWS channelist REQ)를 요청하여(S37) 이에 대한 응답을 받고(S38), CM(20)의 네이버 셋트와 C-MAP을 계산한다(S39). CDIS(11)는 상기 S39 절차를 통해서 얻어진 결과인 CM들의 네이버 리스트(neighbor list)와 C-MAP 대하여 CM(20)에게 알려주고(S40), CM(20)은 이를 기반으로 다른 CM들(예를 들어, CM(21)과 CM(22))과 자원에 대해서 협상하여 (S41 ~ S42), AP(50)에 자원(C-MAP)을 재할당(reallocate)한다(S43 ~ S44).
도 7과 도 8은 도 2에서 도 4를 통해서 설명된 중앙형 토폴로지와 분산형 토폴로지 형태를 가지는 상호공존 시스템에서 마스터 CM (또는 마스터 기기)를 선출하는 방법을 도시한 신호 흐름도이다.
도 7는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 중앙형 토폴로지(centralized topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(coexistence manager)을 선출하는 방법을 도시한 신호 흐름도이다.
도 7에 나타낸 바와 같이 중앙형 토폴로지에서 마스터 CM(40)을 선출하는 방법은 CDIS(11)가 TVDB(100) 부터 TV 채널 리스트들을 받는 절차(S55), CDIS(11)가 CM 들의 네이버(neighbor)와 C-MAP을 계산하여 CM들의 마스터 CM(40)을 선출하는 절차(S56 ~ S57) 그리고 CDIS(11)가 다른 CM들(예를 들면 CM(20)과 CM(22))에게 이를 알려 주는(S58 ~ S60) 절차를 도시하고 있다.
이하, 도 7를 참조하여, 중앙형 토폴로지에서 마스터 CM(40)을 선출하는 과정을 상세히 설명한다.
AP(50)가 TVDB(100)와 CM(20)에 등록하면(S51 ~ S53), CM(20)이 CDIS(11)에 등록한다(S54). CDIS(11)가 TVDB(100)로부터 가능한 TV 채널 리스트의 정보를 얻는다(S55). 여기서 TVDB(100)는 규칙적인 간격으로 가능한 TV 채널 리스트를 갱신한다. CDIS(11)가 CM들(예를 들면 CM(20)과 CM(22))의 네이버(neighbor) 또는 네이버 셋트(neighbor set)와 C-MAP을 계산하고(S56), 마스터 CM(40)을 선출한 후(S57) 이를 각 CM들에게 알려준다(S58 ~ S60). 최종적으로 선출된 마스터 CM(40)은 AP의 마스터가 된다(S61).
도 8은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 분산형 토폴로지(distributed topology) 형태를 가지는 상호공존(coexistence) 시스템에서 마스터 CM(coexistence manager)을 선출하는 방법을 도시한 신호 흐름도이다.
도 8에 나타낸 바와 같이 분산형 토폴로지에서 마스터 CM(40)을 선출하는 방법은 CDIS(11)가 TVDB(100)로부터 채널 리스트들을 받는 절차(S75), CDIS(11)가 CM들의 네이버와 C-MAP를 계산하고, 이를 각 CM에게 알려주는 절차(S76 ~ S79) 그리고 각 CM들이 마스터 CM(40) 또는 마스터 기기를 선출하기 위해서 각 CM간에 협상을 수행하는 절차(S80 ~ S82)를 도시하고 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 분산형 토폴로지에서 마스터 CM(40)을 선출하는 과정을 상세히 설명한다.
AP(50)가 TVDB(100)와 CM(20)에 등록하면(S71 ~ S73), CM(20)이 CDIS(11)에 등록한다(S74). CDIS(11)가 TVDB(100)로부터 가능한 TV 채널 리스트의 정보를 얻는다(S75). 여기서 TVDB(100)는 규칙적인 간격으로 가능한 TV 채널 리스트를 갱신한다. CDIS(11)는 CM들의 네이버(neighbor) 또는 네이버 셋(neighbor set)와 C-MAP을 계산하고(S76), CM의 네이버 리스트(Neighbor List)들에 관하여 각 CM들에게 알려준다(S77 ~ S79). 각 CM들은 CM들 간에 자원에 대해서 협상을 하고 마스터 CM을 선출하고(S80 ~ S82), 선출된 마스터 CM(40)은 AP의 마스터가 된다(S83). 선출된 마스터 CM(40)은 이 사실을 각 CM들에게 알려준다(S84-S85).
도 9과 도 10은 동종 시스템, 협력 없이 상호공존이 가능한 네트워크에서 마스터 CM 또는 마스터 기기(BS, eNodeB, MS 등)를 선출하고, 마스터 CM 또는 마스터 기기가 아닌 네트워크나 기기(또는 기기의 CM/CE)를 제어, ON/OFF 또는 차단(disable) 함으로써 적응적으로 다양한 형태의 구조를 지원할 수 있음을 나타내고 있다.
도 9는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 상호공존(coexistence) 시스템 에서 이종 CM(coexistence manager)간 인에이블(enable)/디스에이블(disable)을 통해서 적응적으로 다양한 구조를 지원 할 수 있음을 나타내는 예시도이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 협력이 요구되는 이종 시스템의 CM들은 각 CM들 간에 온(ON)/오프(OFF), 활성(active)/비활성(inactive) 또는 인에이블(enable)/디스에이블(disable) 등을 통해서 다양한 형태의 구조를 적응적으로 지원 할 수 있도록 구현될 수 있다. 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 각 이종 시스템(예를 들면 시스템 A, 시스템 B 그리고 시스템 C)의 CM 간의 구조가 동등(Peer to Peer) 구조를 형성하고 있을 때, 각 CM들 간에 인에이블(enable)/디스에이블(disable) 등을 통해서 도9의 (b)와 같이 인에이블(enabled)된 CM(20)이 디스에이블(disable)된 CM(21)과 CM(22)의 제어기로 동작하는 트리 구조를 형성할 수 있음을 보여주고 있다.
도 10은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 상호공존(coexistence) 시스템에서 이종 CM(coexistence manager)간 인에이블(enable)/디스에이블(disable)을 통해서 계층적(hierarchical) 구조를 형성하여 동작하는 예를 나타내는 예시도이다. 도 10의 (a) 나타낸 바와 같이, 이종 CM들간에 온(ON)/오프(OFF), 활성(active)/비활성(inactive) 또는 인에이블(enable)/디스에이블(disable) 등을 통해서 마스터 CM을 선출함으로써, 수직적 관계를 형성하여 각 CM은 자신의 수평 계층 및 하위계층의 네트워크에 대해서 의사결정을 수행할 수 있음을 나타내고 있다.
예를 들어, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 셀룰라(Celluar) 시스템은 자신의 하위계층인 WLAN과 자신의 자원 영역을 결정하고 WLAN은 셀룰라(Celluar)로부터 할당 받은 자원에 대해서 자신과 자신의 하위계층인 WPAN의 자원 영역을 결정할 수 있다.
도 11은 본 명세서에서 개시된 일 실시예에 따른 상호공존 집합 정보 공유 절차를 도시한다. CM(관리 장치)은 상기 CM이 서빙하고 하나 이상의 다른 CM들에 의해 서빙되는 상호공존 집합 WSO들을 갖는 하나 이상의 WSO들에 대한 상호공존 집합 정보가 변경된 경우 상호공존 집합 정보 절차의 공유를 수행할 수 있다.
CM(21)이 서빙하는, 그리고 하나 이상의 다른 CM들에 의해 서빙되는 상호공존 집합 WSO들을 갖는 하나 이상의 WSO들에 대한 상호공존 집합 정보가 변경된 이후, CM(21)은 하나 이상의 상호공존 집합 정보 알림 메시지, 예컨대, CoexistenceSetElementInformationAnnouncement 메시지를 생성할 수 있다. 상기 생성되는 메시지의 수는 상호공존 집합 정보가 변경된 WSO들의 상호공존 집합에 있는 WSO들을 서빙하는 CM들의 수와 동일하다.
CM(21)은 상기 생성된 상호공존 집합 정보 알림 메시지를 상호공존 집합 정보가 변경된 WSO들의 상호공존 집합에 있는 WSO들을 서빙하는 CM들에게 전송할 수 있다(S111). 상기 상호공존 집합 정보 알림 메시지를 수신한 다른 CM들(22)은 이에 응답하여 상호공존 집합 정보 확인 메시지, 예컨대 CoexistenceSetElementInformationConfirm 메시지를 생성하여 상기 CM(21)에게 전송할 수 있다.
상기 CoexistenceSetElementInformationAnnouncement 메시지는 상기 CM(21)의 지리적 위치(geo-location) 및 상기 CM의 커버리지 반경을 포함하는 정보를 포함할 수 있다. 따라서, CM은 다른 CM들의 지리적 위치 및 커버리지 반경에 관한 정보를 상기 상호공존 집합 정보 공유 절차를 통해 획득할 수 있다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 등록 절차(registration procedure)의 플로우를 도시한다.
도 12의 (a)는 WSO 등록 절차를 도시한다. CE(30)는 성공적으로 WSO 가입을 완료하면 상기 WSO 등록 절차를 수행할 수 있다. CE(30)는 WSO 가입 절차를 성공적으로 완료한 이후에, WSO 등록 정보를 획득할 수 있다. WSO 등록 정보가 획득된 이후에, CE(30)는 CE 등록을 위한 요청 메시지, 예컨대 CE_Registration_Request 메시지를 생성하여 CE(30)를 서빙하는 CM(20)에게 전송할 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, CE(30)는 WSO 가입 절차를 성공적으로 완료한 후, WSO(100)에게 등록 정보를 제공해달라고 요청하기 위한 등록 정보 요청 메시지, 예컨대, GetRegInfo.request 메시지를 전송할 수 있다(S121). 상기 GetRegInfo.request 메시지에 응답하여, WSO(100)는 등록 정보 응답 메시지, 예컨대 GetReginfo.response 메시지를 CE(30)로 전송하며(S122), 상기 등록 정보 응답 메시지는 상기 요청된 등록 정보를 포함할 수 있다. CE(30)는 상기 등록 정보 응답 메시지를 수신하면, CM(20)으로 CE 등록을 위한 요청 메시지, 예컨대 CE_Registration_Request 메시지를 전송할 수 있다(S123). CE(30)는 CM(40)으로부터 CE 등록 응답 메시지, 예컨대 CE_Registration_Response 메시지를 기다릴 수 있으며, 만약 상기 응답 메시지가 미리 결정된 시간 내에 수신되지 않으면, CE(30)는 상기 요청 메시지를 CM(20)으로 다시 전송할 수 있다.
그리고나서, CM(20)은 WSO 등록을 수행하고, CDIS(10)에 상기 WSO의 등록 정보를 등록 또는 업데이트 하기 위해 CDIS(10)로 CM 등록 요청 메시지, 예컨대 CM_Registration_Request 메시지를 전송할 수 있다(S124). 상기 CM 등록 요청 메시지는 상기 CM이 제어 가능한 최대 WSO들의 수, 상기 CM의 지리적 위치(geo-location), 그리고 상기 CM의 커버리지 반경에 관한 정보를 포함할 수 있으며, 이외에도 더 많은 정보를 포함할 수 있다. 또한, CM(20)은 CDIS(10)로부터 상기 CM 등록 요청 메시지에 대응한 CM 등록 응답 메시지를 기다릴 수 있으며, 만약 상기 응답 메시지가 미리 결정된 시간 내에 수신되지 않으면, CM(20)은 상기 CM 등록 요청 메시지를 CDIS(10)로 재전송할 수 있다.
CDIS(10)는 상기 CM 등록 요청 메시지를 수신하면, 상기 CM 등록을 수행하고, CM(20)으로 CM 등록 응답 메시지, 예컨대, CM_Registration_Response 메시지를 전송할 수 있다(S125).
CM(20)은 CE(30)로 상기 CE로부터의 CE 등록을 위한 요청 메시지에 대한 수신 확인 응답을 위한 등록 응답 메시지, 예컨대 CE_Registration_Response 메시지를 전송할 수 있다(S126).
한편, 도 12의 (a)와 관련하여 설명한 동작의 순서 중 S123 내지 S126의 순서는 구체적인 실시예에 따라 변경될 수 있다. 특히, 도 12의 (a)에서, CM(20)으로부터 CE(30)로 상기 CE 등록 응답 메시지의 전송은 CDIS(10)로부터 CM(20)으로 상기 CM 등록 응답 메시지의 전송 이후에 수행되는 것으로 도시되었으나, CM(20)으로부터 CE(30)로 상기 CE 등록 응답 메시지의 전송은 CE(30)로부터 CM(20)으로 상기 CE 등록 요청 메시지의 전송 이후에 언제든지 이루어질 수 있다.
도 12의 (b)는 도 12의 (a)와 유사하나, 그 중 일부만이 상이하다. 좀더 상세하게는, 도 12의 (b)는 WSO 등록 업데이트 절차에 관한 것이며, 따라서 S121-1만 도 12의 (a)와 상이하다. 도 12의 (b)의 S122-1 내지 S125-1은 상기 S123 내지 S126과 동일하거나 유사하므로 이에 대한 설명은 중복되므로 생략하도록 한다.
WSO(100)는 CE(30)로 새로운 등록 정보 알림 메시지, 즉 NewRegInfo.indication 메시지를 전송할 수 있다(S121-1). 이 과정은 WSO(100)가 자신의 등록 정보를 상호공존 시스템에 업데이트하기 위해 수행된다. CE(30)는 상기 WSO의 새로운 등록 정보를 수신하면 상기 WSO 등록 업데이트 절차를 수행할 수 있다. 이후의 S122-1 내지 S125-1 과정은 도 11의 (a)의 S123 내지 S126과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
한편, 상호공존을 위한 TVBD 네트워크 내의 복수의 CM들 중에서 하나의 CM을 상호공존 관리를 위한 마스터 CM으로 선출할 수 있다. 마스터 CM은 자신 뿐만 아니라 나머지 CM들(즉, 슬래이브 CM들)에 등록 또는 연결된 WSO를 위한 채널 선택에 관한 의사 결정을 수행할 수 있다. 상호공존을 위한 의사 결정 방식 또는 토폴로지에는, 자율형(autonomous), 분산형 그리고 중앙형이 존재한다. 자율형은 CM이 다른 CM들과 독립적으로 상호공존에 관한 의사 결정을 수행하며, 분산형은 CM이 이웃하는 WSO들을 서빙하는 다른 CM들과 의사 결정에 관해 협상을 하며, 중앙형은 하나의 CM, 즉 마스터 CM이 다른 CM들, 즉 슬래이브 CM들에 대한 의사 결정을 제어한다. CM은 언제든지 의사 결정 토폴로지를 변경할 수 있다.
따라서, 앞서 언급한 것처럼 분산형과 중앙형 간의 장단점에 기반하여, 상기 의사 결정 토폴로지의 변경 또는 스위칭이 이루어지며, 예컨대 분산형으로부터 중앙형으로 스위칭되는 경우, 또는 중앙형을 유지하면서 기 선출된 마스터 CM이 더이상 마스터 CM의 역할을 수행할 수 없는 경우 등에서, 마스터 CM을 선출할 필요가 있다. 후술될 본 발명의 실시예들에서 마스터 CM 선출 프로세스의 트리거 조건을 살펴보도록 한다.
상기 마스터 CM의 선출 요청은 특정 조건에 따라 개시될 수 있다. 이러한 특정 조건이 정의되지 않고 동일한 네트워크에 속한 모든 CM들 또는 CDIS가 마스터 CM 선출 요청을 자의적으로 수행할 수 있다고 가정하면, 상호공존 서비스의 관리를 위한 마스터 CM 선출의 효율성이 떨어질 수 있다.
상기 마스터 CM 선출 프로세스는 CM들을 자율적으로 재-구성하기 위한 방안을 제공하고자 한다. 상기 마스터 CM 선출 프로세스의 다른 이점들로는 (1) CM들 간의 부하 균형, (2) CM들 간 통신 오버헤드 감소가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 마스터 CM 선출 요청을 위한 몇 가지 트리거 조건을 제안하도록 한다. 상기 트리거 조건이 충족되면 CM 또는 CDIS에 의해 마스터 CM 선출 절차 또는 프로세스, 즉 상호공존 토폴로지의 재구성을 개시될 수 있도록 한다. 즉, 상기 트리거 조건 충족에 의해 상기 마스터 CM 선출 프로세스가 트리거 될 수 있다.
상기 마스터 CM 선출 프로세스는 부하 균형 파라미터에 기반할 수 있다. 좀더 상세하게, 상기 부하 균형 파라미터는 두 개의 값, 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터를 포함할 수 있고, 상기 마스터 CM 선출 프로세스는 상기 부하 균형 파라미터에 기반하여 CM 또는 CDIS에 의해 트리거 될 수 있다. 제 1 파라미터는 CM이 제어 중인 TVBD 장치의 수, N(t)이고, 제 2 파라미터는 CM이 제어가능한 최대 TVBD 장치의 수, Nmax이다. 좀더 구체적으로, 다음의 수학식에 따른 트리거 조건이 제안된다.
수학식 1
Figure PCTKR2012009110-appb-M000001
여기서 NA(t)는 관리 장치 A가 제어 중인 TVBD 장치의 수, NA max는 상기 관리 장치 A가 제어가능한 최대 TVDB 장치의 수, 그리고 Mtrigger는 상기 트리거 조건에 대한 마진(margin) 값에 해당한다.
상기 수학식 1을 더 상세하게 설명하면, NA(t)와 NA max의 비율은 CMA의 현재 부하율을 나타낸다. 따라서, 상기 비율이 1이 되면, 상기 CMA가 자신이 최대로 제어할 수 있는 TVDB 장치를 전부 제어하고 있음을 의미하므로 CMA에 최대 부하가 걸려있음을 의미한다. 따라서, 상기 비율이 1이 되기 전에 마스터 CM의 선출을 개시(또는 요청)하기 위해 Mtrigger를 도입하였다. 이처럼, 과도한 부하가 걸린 CM이 존재하면, 상기 마스터 CM 선출 프로세스가 개시되므로, 상기 트리거 조건은 TVBD 네트워크 내 또는 하나의 CDIS에 의해 관리되는 CM들에 대한 부하를 균형맞출 수 있다.
상기 트리거 조건을 충족하는 CM들은 후보 슬래이브 CM들로서 판단되며, 다른 CM들, 즉 상기 트리거 조건을 충족하지 않는 CM들은 후보 마스터 CM들로 판단될 수 있다. 상기 후보 슬래이브 CM들 또는 상기 후보 슬래이브 CM들이 등록된 CDIS는 수행중인 상호공존 서비스들을 계속하기 위해 마스터 CM 선출 프로세스를 개시할 수 있다.
또한, 마스터 CM 선출 프로세스는 각각의 CM의 지리적 커버리지에 대한 고려를 통해 CM 또는 CDIS에 의 해 트리거될 수 있다. 즉, 상기 마스터 CM 선출 프로세스는 지리적 커버리지 파라미터에 기반할 수 있다. 상기 지리적 커버리지 파라미터는 CM의 지리적 위치, 지리적 커버리지를 포함할 수 있다. 상기 지리적 커버리지 파라미터는 추가적으로 시간을 포함할 수 있다. 상기 지리적 커버리지 파라미터는 CM들 간의 통신 오버헤드를 줄이기 위한 것일 수 있다. 상기 지리적 커버리지 파라미터는 CM들의 쌍(pair)에 의해 획득될 수 있다. 구체적으로, 상기 지리적 커버리지 파라미터에 기반한 트리거 조건은 다음과 같다.
수학식 2
Figure PCTKR2012009110-appb-M000002
여기서, pos는 CM의 지리적 위치(geo-location), r은 CM의 커버리지 반경, 및 t는 시간을 나타낸다. 따라서, CA(pos, r, t)는 시간=t에서의 CMA의 지리적 커버리지를 의미하며, CB(pos, r, t)는 시간=t에서의 CMB의 지리적 커버리지를 의미한다.
따라서, 수학식 2에 따른 트리거 조건은, CMA의 지리적 커버리지가 CMB의 지리적 커버리지에 속하는지를 판단하는 것이며, CMA의 지리적 커버리지가 CMB의 지리적 커버리지에 속하면 상기 트리거 조건은 충족된다.
만약 상기 수학식 2에 따른 트리거 조건이 충족되면, CMA 및 CMB 둘다 수행 중인 상호 공존 서비스들을 더 적은 네트워크 오버헤드로 계속하기 위해 마스터 CM 선출 프로세스를 개시할 수 있다. 또한, 등록된 CM들을 모니터링하는 CDIS도 특정 시간에서 상기 트리거 조건이 충족되면 상기 마스터 CM 선출 프로세스를 개시할 수 있다.
상기 프로세스가 개시되면, CDIS는 내부 의사 결정 기준에 기반하여 마스터 CM과 슬래이브 CM의 쌍(pair)의 마스터 CM 선출 프로세스에 대한 최종 의사 결정을 내릴 수 있다. CDIS의 의사 결정 기준의 예는 다음과 같다.
수학식 3
Figure PCTKR2012009110-appb-M000003
여기서 NA(t)는 관리 장치 A가 제어 중인 TVBD 장치의 수, NB(t)는 관리 장치 B가 제어 중인 TVBD 장치의 수, NB max는 상기 관리 장치 B가 제어가능한 최대 TVDB 장치의 수, Mcriteria는 상기 의사 결정 기준에 대한 마진 값에 해당한다. 상기 기준은 후보 마스터 CM인 관리 장치 B가 관리 장치 A를 특정 시간에서 자신의 슬래이브 CM으로 다룰수 있는지를 검증하기 위한 것이다. 상기 의사 결정 기준을 충족하면, 상기 관리 장치 B는 후보 마스터 관리 장치로 결정된다.
앞서 설명한 마스터 관리 장치 선출 프로세스를 위한 트리거 조건들은 일 예일뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. CDIS는 등록 절차의 정보 파라미터들을 이용하여 의사 결정을 내릴 수 있다.
CM이 슬래이브 CM이 되면, 마스터 CM은 상기 슬래이브 CM에 등록된 TVBD 네트워크들 또는 디바이스들에 대한 상호공존 의사 결정 프로세스를 수행할 수 있다. 상호공존 의사 결정 프로세스의 결과는 자신에 연결된 TVBD 네트워크들 또는 디바이스들로 자원을 분배할 슬래이브 CM으로 포워딩될 수 있다.
또한, 마스터 CM은 슬래이브 CM들을 디스에이블(disable) 또는 인에이블(enable)할 수 있고, 슬래이브 CM이 디스에이블되면, 상기 슬래이브 CM은 더 이상 CM이 아니다. 따라서, 모든 등록된 TVBD 네트워크들 또는 디바이스들은 마스터 CM과 재-연결되어야 하며, 이는 슬래이브 CM 및 마스터 CM 사이의 핸드-오프를 수행함으로써 이루어진다.
TVBD 네트워크들 또는 디바이스들의 모든 등록된 정보가 슬래이브 CM에서 마스터 CM으로 전달되면, 마스터 CM은 TVBD 네트워크들 또는 디바이스들에게 새로운 CM 어드레스를 알려줄 수 있다.
한편, 상기 트리거 조건에 대한 판단 또는 결정은 CM 또는 CDIS에 의해 수행될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 관리 장치 선출 방법을 도시한다. 도 13의 (a)는 후보 슬래이브 관리 장치의 요청에 의해 트리거 되는 방법의 플로우를 도시하고, 도 13의 (b)는 CDIS에 의해 직접 트리거 되는 방법의 플로우를 도시한다.
도 13의 (a)를 먼저 설명하도록 한다. 앞서 설명한 트리거 조건이 충족되면, 슬래이브 CM이 되고자 하는 CM(21)은 CDIS(10)로 마스터 CM의 선출을 요청할 수 있다(S131). 상기 마스터 CM의 선출 요청을 위해, 슬래이브 CM(21)은 마스터 CM 선출 요청 메시지, 예컨대 CM_MaterCM_Request 메시지를 CDIS(10)로 전송할 수 있다. 그리고나서, CDIS(10)는 후보 마스터 CM을 선택하고, 선택된 후보 마스터 CM에게 마스터 CM이 될 것인지를 요청하기 위한 요청 메시지, 예컨대, CDIS_MasterCM_Request 메시지를 후보 마스터 CM(22)에게 전송할 수 있다(S132). 상기 CDIS_MasterCM_Request 메시지를 수신하면, 상기 후보 마스터 CM(22)은 그에 대한 확인 메시지, 예컨대 CDIS_MasterCM_Confirm 메시지를 CDIS(10)에게 전송할 수 있다(S133). 상기 CDIS_MasterCM_Confirm 메시지는 상기 후보 마스터 CM(22)이 마스터 CM에 대한 요청을 수락하는지 여부를 나타낸다. 상기 CDIS_MasterCM_Confirm 메시지의 상태가 성공(success)인 경우, CDIS(10)는 상기 슬래이브 CM(21)에게 상기 후보 마스터 CM(22)이 마스터 CM임을 알리기 위한 확인 메시지, 예컨대, CM_MasterCM_Confirm 메시지를 전송할 수 있다(S136).
한편, 상기 CDIS_MasterCM_Confirm 메시지의 상태가 실패(fail)인 경우, CDIS(10)는 다음 후보 마스터 CM을 선택할 수 있고, 새롭게 선택된 후보 CM(23)에게 CDIS_MasterCM_Request 메시지를 전송할 수 있다(S134). S134 및 S135는 S132 및 S133과 동일한 절차이므로 설명을 생략하기로 한다.
도 13의 (b)를 설명하도록 한다. 앞서 설명한 트리거 조건이 충족되면, CDIS(10)는 스스로 마스터 CM 선출 프로세스를 개시할 수 있다. CDIS(10)는 자신에게 등록된 CM들의 모니터링 상태에 기반하여 후보 마스터 CM을 선택할 수 있다. 그리고나서 CDIS(10)는 선택된 후보 마스터 CM(22)에게 마스터 CM이 될 것을 요청하는 메시지, 예컨대 CDIS_MasterCM_Request 메시지를 전송할 수 있다(S131-1). 상기 CDIS_MasterCM_Request 메시지를 수신하면, 상기 후보 마스터 CM(22)은 그에 대한 확인 메시지, 예컨대 CDIS_MasterCM_Confirm 메시지를 CDIS(10)에게 전송할 수 있다(S132-1). 상기 CDIS_MasterCM_Confirm 메시지는 상기 후보 마스터 CM(22)이 마스터 CM에 대한 요청을 수락하는지 여부를 나타낸다. 상기 CDIS_MasterCM_Confirm 메시지의 상태가 성공(success)인 경우, CDIS(10)는 상기 슬래이브 CM(21)를 포함한 슬래이브 CM들에게 상기 후보 마스터 CM(22)이 마스터 CM으로 선출되었음을 알리고 그리고/또는 해당 슬래이브 CM들이 슬래이브 CM으로 설정되었음을 알리기 위한 메시지, 예컨대, SlaveCM_Announcement 메시지를 전송할 수 있다(S135-1). 상기 SlaveCM_Announcement 메시지는 CDIS로부터 슬래이브 CM들로 전송되는, 해당 CM들이 슬래이브 CM들이 되었음을 알리기 위한 메시지이다. 상기 SlaveCM_Announcement 메시지의 소스(source) ID는 CDIS ID이며, 목적지(destination) ID는 CM ID이다. 상기 SlaveCM_Announcement 메시지는 다음과 같은 페이로드를 갖는다.
표 1
Information element Data type Description
masterCMID CX ID CM ID of Master CM
상기 SlaveCM_Announcement 메시지를 수신한 슬래이브 CM(21)들은 그에 대한 응답으로 확인 메시지, 예컨대 SlaveCM confirm 메시지를 CDIS(10)로 전송할 수 있다. 상기 SlaveCM confirm 메시지는 CM으로부터 CDIS로 전송되는 메시지이며, 상기 CM이 슬래이브 CM으로서 동작을 시작했음을 확인하는 메시지에 해당한다. 상기 SlaveCM confirm 메시지의 소스(source) ID는 CM ID이며, 목적지(destination) ID는 CDIS ID이다. 한편, SlaveCM confirm 메시지는 페이로드가 없다.
한편, 도 13의 (b)의 S131-1 내지 S134-1는 도 13의 (a)의 S132 내지 S135의 내용과 동일 또는 유사하므로, 설명의 중복을 피하기 위해, 본 명세서에서 특별히 언급하지 않는 한 도 13의 (a)의 S132 내지 S135에 대한 설명은 도 13의 (b)에도 적용될 수 있다.
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 이동 단말기 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.
하드웨어의 일 예로서, 본 발명의 실시예들에 따른 단말 또는 장치는 상술한 본 발명의 실시예들을 구현할 수 있는 모바일 단말(예컨대, UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device), 휴대기기(Handheld Device), AT(Access Terminal))와, 디지털 TV와, GPS 네비게이션와, 휴대용 게임기와, MP3와 그외 가전 제품 등등을 포함하는 포괄적인 의미이다.
이상과 같이 예시된 도면을 참조로 하여, 본 명세서에 개시된 적어도 하나의 실시예에 따른 장치 및 방법에 대해여 설명하였으나, 본 명세서는 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 설명된 상호공존 시스템에서의 대표기기를 선출하는 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 명세서에 개시된 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시예들은 무선 통신 시스템에서 각종 장치들 또는 단말들에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. TVWS(Television White Space) 내에서 TVWS 장치들이 상호공존할 수 있도록 하는 관리 장치가 서버로 마스터(master) 관리 장치의 선출을 요청하기 위한 방법에 있어서,
    상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스의 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 트리거 조건이 충족되면, 상기 관리 장치를 후보 슬래이브 관리 장치로 다른 관리 장치들을 후보 마스터 관리 장치로 판단하는 단계; 및
    상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스를 개시하는 단계를 포함하고,
    상기 트리거 조건은 상기 관리 장치의 부하 균형 파라미터 또는 지리적 커버리지 파라미터에 기반하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계는:
    상기 부하 균형 파라미터와 기준값을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부하 균형 파라미터는 상기 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, N(t)에 의존하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 부하 균형 파라미터는 상기 관리 장치가 최대 제어할 수 있는 TVWS 장치의 수, Nmax에 의존하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 트리거 조건은 다음의 수학식과 같고,
    Figure PCTKR2012009110-appb-I000004
    ,
    여기서 N(t)는 상기 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, Nmax는 상기 관리 장치가 제어가능한 최대 TVWS 장치의 수, 그리고 Mtrigger는 상기 트리거 조건에 대한 마진(margin) 값에 해당하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계는:
    상기 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터가 다른 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터에 포함되는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 지리적 커버리지 파라미터는 상기 관리 장치의 지리적 위치 및 상기 관리 장치의 커버리지(coverage) 반경에 의존하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 다른 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터는 상기 다른 관리 장치로부터 수신된 상호공존 집합 정보 공유를 위한 상호공존 집합 정보 알림(CoexistenceSetElementInformationAnnouncement) 메시지를 통해 획득되는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  9. TVWS(Television White Space) 내에서 서버가 TVWS 장치들이 상호공존할 수 있도록 하는 복수의 관리 장치들 중 마스터(master) 관리 장치를 선출하기 위한 방법에 있어서,
    상기 복수의 관리 장치들로부터 상기 TVWS 장치들의 등록 또는 갱신 등록을 위한 등록 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 TVWS 장치들의 등록 또는 갱신 등록을 수행하는 단계;
    상기 등록 요청 메시지에 포함된 정보에 기반하여, 상기 복수의 관리 장치에 대하여 상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스의 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 트리거 조건이 충족되면, 상기 마스터 관리 장치 선출 프로세스를 개시하는 단계를 포함하고,
    상기 등록 요청 메시지는 상기 복수의 관리 장치들 각각의 제어 가능한 최대 TVWS 장치의 수, 지리적 위치, 및 지리적 커버리지 반경에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 트리거 조건은 다음의 수학식과 같고,
    Figure PCTKR2012009110-appb-I000005
    ,
    여기서 N(t)는 상기 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, Nmax는 상기 관리 장치가 제어 가능한 최대 TVWS 장치의 수, 그리고 Mtrigger는 상기 트리거 조건에 대한 마진(margin) 값에 해당하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계는:
    상기 부하 균형 파라미터와 기준값을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 트리거 조건이 충족되는지 여부를 판단하는 단계는:
    일 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터가 다른 관리 장치의 지리적 커버리지 파라미터에 포함되는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    복수의 관리 장치들 중 일 관리 장치에 대한 상기 트리거 조건이 충족되면, 상기 일 관리 장치를 후보 슬래이브 관리 장치로, 다른 관리 장치들을 후보 마스터 관리 장치로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 프로세스가 개시되면, 내부 의사 결정 조건에 기반하여 상기 후보 마스터 관리 장치가 상기 후보 슬래이브 관리 장치를 자신의 슬래이브로 다룰 수 있는지를 검증하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 내부 의사 결정 조건은 다음의 수학식과 같고,
    Figure PCTKR2012009110-appb-I000006
    ,
    여기서 NA(t)는 상기 후보 슬래이브 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, NB(t)는 상기 후보 마스터 관리 장치가 제어 중인 TVWS 장치의 수, Nmax B는 상기 후보 마스터 관리 장치가 제어가능한 최대 TVWS 장치의 수, 그리고 Mcriteria는 상기 내부 의사 결정 조건에 대한 마진(margin) 값에 해당하는 것을 특징으로 하는 마스터 관리 장치 선출 요청 방법.
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