KR100270653B1

KR100270653B1 - 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스

Info

Publication number: KR100270653B1
Application number: KR1019980040121A
Authority: KR
Inventors: 신상철
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신주식회사
Priority date: 1998-09-26
Filing date: 1998-09-26
Publication date: 2000-11-01
Also published as: KR20000021159A

Abstract

본 발명은 케이블 전화 서비스를 제공하기 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스에 관한 것이다. 본 발명은 케이블 전화 서비스를 제공하기 위해서, 물리적 신호 전송을 위한 물리계층, 메시지 전송을 위한 데이터링크계층, 및 호 설정을 위한 네트워크 계층으로 이루어져서 응용계층과 교신하도록 구성된 헤드엔드 및 가입자단말국 간의 데이터링크계층 및 네트워크 계층에 대한 호 설정 및 호 해제 등에 대한 인터페이스를 정의한다. 본 방법은 (a)헤드엔드와 가입자단말국 간의 링크 설정을 위한 초기화 단계; (b)가입자단말국에서 수신신호를 감지하는 단계; (b1)발신신호인 경우 헤드엔드로부터 채널을 할당받아 호를 설정하는 단계; (b2)호 해제요청신호인 경우, 헤드엔드가 설정된 채널을 회수하는 호 해제 단계; (c)헤드엔드에서 수신신호를 감지하는 단계; (c1)착신신호인 경우 헤드엔드가 채널을 할당하여 호출된 해당 가입자단말국과 호를 설정하는 단계; (c2)호 해제요청신호인 경우 헤드엔드가 설정된 채널을 회수하는 호 해제 단계를 포함한다. 본 시스템은 상기 방법을 채용한 헤드엔드 및 가입자단말국으로 구성되며, 고정 통신망에 가입된 가입자에게 HFC 전송망을 이용한 케이블 전화 서비스를 제공한다.

Description

케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스

본 발명은 광·동축 혼용(HFC; Hybrid Fiber/Coax) 전송 시스템에서의 케이블 전화 시스템에 관한 것이다. 더 자세하게는, HFC 망을 이용하여 케이블 전화 서비스를 제공하기 위한 헤드엔드(headend)와 가입자단말국 간의 인터페이스에 관한 것이다.

최근 광대역 교신성 서비스에 대한 수요가 증가함에 따라, 단방향 전송에 적합한 CATV(CAble TeleVision)망 구조를 개선하여 가입자에게 다양한 교신성 서비스를 제공하려는 시도가 진행되어 왔다. 가입자에게 교신성 서비스를 제공할 수 있는 여러 가능한 CATV망 구조 중에서, 가입자 주변까지는 광섬유를 포설하고 나머지부분에는 현재의 동축케이블 통신망을 이용하는 HFC 구조가 가장 유망한 것으로 나타났다.

도 1은 일반적인 광·동축 혼용선(HFC) 기반 서비스-가입자 망 구성도로서, 헤드엔드(100), 광 가입자망 접속장치(110)(ONU; Optical Network Unit) 및 가입자단말국(120)으로 구성된다. 헤드엔드(100)는 서비스제공자들로부터 전자파 링크 혹은 광섬유를 통해 가입자와 송수신을 위한 다중화/역다중화기(101), RF결합기(102), 광 송신기(103), 광 수신기(104)를 포함한다. ONU(110)는 헤드엔드(100)와 광케이블로 연결되어 광신호를 전기신호로 변환하는 광 수신기(111), 전기신호를 광신호로 변환하는 광 송신기(113), 및 광 송수신기(111,113)의 RF 신호를 결합 및 분리시키는 RF결합기/분리기(112)를 포함한다. 가입자단말국(120)은 ONU(110)와 동축케이블로 연결되는 망종단 및 가입자단말장치(121)(NT/STU; Network Termination /Subscriber's Terminal Unit), NT/STU(121)를 통해 음성, 영상 및 데이터 서비스를 제공받는 단말장치(전화(122), TV(123), 컴퓨터(124)) 등을 포함한다.

여기서, 헤드엔드(100)는 전화국의 내부 혹은 외부에 위치할 수 있으며, 비디오서비스제공자(10), PSTN(Public Switched Telephone Network)/ISDN(Integrated Services Digital Network)망과 같은 고정망(11), BISDN(Broadband Integrated Services Digital Network)/인터넷 데이터 서비스제공자(12), 그리고 다른 시스템들을 연결시켜 준다. 헤드엔드(100)는 영상, 데이터 및 POTS(Plain Old Telephone Service)서비스를 ONU(110)까지 하향 전송해줄 뿐만 아니라, 가입자의 상향트래픽을 모으고 관리하여 국부교환시스템(미도시)으로 전달해주기도 한다. ONU(110)는 가입자 주변의 광종단으로서, 광신호와 전기신호를 상호 변환시킴은 물론 트리형태의 동축케이블 상에 여러 증폭기들에 전력을 공급하는 역할도 한다. 가입자단말국(120)에서 특히, 전화서비스를 제공하기 위한 케이블 전화 시스템(cable telephone system)은 이미 그 제품이 상용화되어 보급되고 있으며, 서비스를 상용화하여 일반에게 제공하고 있다.

그러나, 이러한 상황에도 불구하고 케이블 전화 서비스를 위한 가입자 구간의 접속 규격은 아직 공인된 표준규격이 없는 상태이다. 따라서, 기존의 PSTN망을 통해 전화 서비스를 제공받는 일반 전화 사용자들에게 케이블 전화 서비스를 제공하기 위해서는 헤드엔드와 가입자단말국 간에 적용되어야 할 접속 프로토콜 규격이 요구되고 있다.

이에, 본 발명은 케이블 전화 서비스를 제공하기 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 방법은 케이블 전화 서비스를 제공하기 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 접속 방법에 있어서,

(a)상기 헤드엔드와 상기 가입자단말국 간의 링크 설정을 위한 초기화 단계;

(b)상기 가입자단말국에서 수신신호를 감지하는 단계; (b1)발신신호인 경우 상기 헤드엔드로부터 채널을 할당받아 호를 설정하는 단계; (b2)호 해제요청신호인 경우, 상기 헤드엔드가 설정된 채널을 회수하는 호 해제 단계;

(c)상기 헤드엔드에서 수신신호를 감지하는 단계; (c1)착신신호인 경우 상기 헤드엔드가 채널을 할당하여 호출된 해당 가입자단말국과 호를 설정하는 단계; (c2)호 해제요청신호인 경우 상기 헤드엔드가 설정된 채널을 회수하는 호 해제 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 광·동축 혼용선(HFC) 기반 서비스-가입자 망 구성도,

도 2는 본 발명을 적용하기 위한 케이블 전화망에서의 구성요소간 인터페이스 방식을 개략적으로 나타낸 도면,

도 3은 케이블 전화 서비스를 위한 프로토콜 스택 구조도,

도 4는 가입자단말국과 헤드엔드간의 계층 2에서의 초기화 절차를 보여주는 도면,

도 5는 도 4의 계층 2의 프로토콜에서 사용되는 메시지 종류 및 인코딩 코드를 보여주는 도면,

도 6은 도 5의 계층 2의 프로토콜 프레임 포맷도,

도 7은 계층 2의 프로토콜 프레임과 계층 3의 프로토콜 프레임과의 매핑을 보여주는 포맷도,

도 8은 도 7의 계층 3의 프로토콜에서 사용되는 메시지 종류 및 인코딩 코드를 보여주는 도면,

도 9는 연결제어(CC)엔티티에서의 헤드엔드 및 가입자단말국의 상태 전이테이블을 도시한 도면,

도 10은 자원관리(RM)엔티티에서의 헤드엔드 및 가입자단말국의 상태 전이테이블을 도시한 도면,

도 11a 내지 도 11d는 가입자단말국과 헤드엔드간의 계층 3에서의 호 설정 및 호 해제 절차를 보여주는 도면이다.

＜도면 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

L1: 물리계층 HFC: Hybrid Fiber/Coax

L2: 데이터 링크계층 MAC : Medium Access Control

L3: 네트워크계층 CC: Connection Control RM: Resource Management

HDT: 헤드엔드 CT: 가입자단말국

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명을 적용하기 위한 케이블 전화망에서의 구성요소간 인터페이스 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다. PSTN 망(20)(또는 ISDN, BISDN, PSDN)에 접속되는 교환기(21)와 헤드엔드(22)간의 인터페이스(200)는 V5.2(ITU-T G.964,965) 방식을 적용할 수 있다. 본 발명은 헤드엔드(22)와 가입자단말국(23) 간의 인터페이스(250)를 위한 것으로서, 계층2 프로토콜 처리부 및 계층3 프로토콜 처리부를 위한 규격을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에서, 헤드엔드(22)는 통상적인 케이블 전송 시스템의 헤드엔드와 교환국을 포함할 수 있는 바, 헤드엔드는 본 발명에 제시된 접속규격의 종단 기능 및 교환국과의 유선 인터페이스 기능을 수행하고, 교환국은 단국 교환 기능 및/또는 시외 교환 기능을 가지며 고정 통신망과 접속된다. 가입자단말국(23)은 가입자망 정합 장치(NIU; Network Interface Unit)와 가입자 단말기(24)를 포함할 수 있다. 가입자단말국(23)은 본 발명에 제시된 접속규격을 통해 가입자 단말기(24)와 헤드엔드(22)를 상호 접속하는 기능과 본 발명에 제시된 접속규격의 가입자단말국 측의 종단 기능을 수행한다.

도 3은 케이블 전화 서비스를 위한 프로토콜 스택 구조도로서, 헤드엔드 계층(30)과 가입자단말국 계층(35)은 OSI(개방형 시스템간 상호접속)참조모델(32)에 의하여 계층1(L1)부터 계층3(L3)으로 이루어져 응용계층(L7)과 사용자 데이터를 송수신 하도록 구현된다.

L1은 전기 물리적인 조건을 위한 물리 계층으로 전송매체인 HFC를 지원한다.

L2는 메시지 전송을 위한 링크(link) 설정 제어 및 오류 제어를 담당하는 데이터 링크 계층으로서, 매체액세스제어(MAC; Medium Access Control)방식을 적용한 단일 프로토콜을 사용한다.

L3은 호의 설정 및 개방을 지원하는 네트워크계층으로서, 호 연결제어와 관련된 메시지 처리 및 작업을 수행하는 호 연결제어(CC; Connection Control)엔티티와, 타임슬롯(time slot)과 같은 채널자원을 할당하고 관리를 위한 메시지 처리 및 작업을 수행하는 자원 관리(RM; Resource Management)엔티티로 구성된다.

또한, 가입자단말국 계층(35)은 계층3(L3)의 CC엔티티와 교신하는 FE핸들러(FE handler)와 아날로그변환기(Analog Transducer)를 포함한 응용계층(L7)이 구성된다. FE핸들러는 링(ring) 타입의 처리를 담당하고, 아날로그변환기는 전달된 링 타입을 전기적 형태로 변환시켜 전화단말기로 호출됨을 알리고, 또 그 역으로 작용한다.

도 3과 같은 계층1 내지 계층3의 프로토콜에 따라 가입자단말국과 헤드엔드가 접속되는 데, 동일 계층간에 약속이 정의된 것이 "프로토콜(protocol)"이고, 상하 계층간의 논리적인 교환을 정의한 것이 "프리미티브(primitive)"이다. 즉, 각 계층에는 해당 계층의 기능을 구현하는 엔티티(entity)들이 있고, 이 엔티티들이 프리미티브를 통해 상, 하간에 정보를 교환하도록 되어 있다.

가입자단말국(CT)과 헤드엔드(HDT)간의 계층2(L2)에서의 채널 설정 초기화 절차를 도 4를 통해 설명하면 다음과 같다.

헤드엔드(HDT)는 프로비젼(PROVISION)메시지를 주기적으로 방송하고, 전원투입(혹은 리셋) 후 활성화된 가입자단말국(CT)은 하향채널을 통해 이 프로비젼메시지를 수신한다(30). 가입자단말국(CT)은 프로비젼메시지를 수신한 하향채널로부터 디폴트 구성(DEFAULT CONFIGURATION)메시지를 수신하여 프로비저닝 정보를 획득하고, 그 프로비저닝을 수행한다(31). 프로비저닝을 완료한 가입자단말국(CT)은 사인온요구(SIGN ON REQUEST)메시지를 기다린다(32). 여기서, 상기 단계30,31,32를 포함한 블록 300은 주기적으로 반복 전송된다.

사인온요구(SIGN ON REQUEST)메시지를 수신한 가입자단말국은(CT), 이에 대한 응답으로 사인온응답(SIGN ON RESPONSE)메시지를 해당 헤드엔드(HDT)로 송신한다(33). 사인온응답(SIGN ON RESPONSE)메시지를 수신한 헤드엔드(HDT)는, 레인지 절차를 개시하고, 레인징 요구(RANGE REQUEST) 메시지를 가입자단말국(CT)으로 송신하여 가입자단말국이 레인징(ranging) 및 전력 조정(power calibration)을 수행하도록 한다(34). 레인징 요구(RANGE REQUEST)메시지를 수신한 가입자단말국(CT)은 수신 메시지로부터 레인징 및 전력 조정을 수행하고 그 결과를 레인징 응답(RANGE RESPONSE)메시지와 함께 헤드엔드(HDT)로 송신한다(35). 레인징 및 전력조정을 통해 가입자단말국(CT)은 상향 전송을 위해 사용할 타임오프셋(time offset)을 결정하고, 적절한 가입자단말국의 송출전력을 결정한다.

레인징 응답(RANGE RESPONSE)메시지를 수신한 헤드엔드(HDT)는 가입자단말국(CT)이 레인징 및 전력 조정을 올바르게 수행했는지를 판단하여, 그 결과가 옳다면, 초기화 종료(INIT DONE) 메시지를 보내 초기화 과정의 종료를 알린다. 만일 그 결과가 옳지 않다면, 상기 단계 34 내지 36을 반복적으로 수행한다.

헤드엔드(HDT)는 준비(READY)메시지를 가입자단말국(CT)으로 전송하여 초기화를 통해 설정된 링크(link)가 유지되고 있는 지를 확인하는 점검단계를 갖는다(37). 이 준비(READY)메시지에 대한 응답이 일정시간동안 없다면 링크가 상실된 것으로 판단하고, 링크의 재설정을 시도할 수 있다. 또한, 링크설정 후, 계층 3에서 상대측 계층3에 전달하고자 하는 정보를 전송하기 위해 해당 정보를 포함하는 정보(INFORMATION)메시지가 추가로 사용될 수 있다. 상기 READY메시지, INFORMATION메시지에 대해서는 ITU-T Q.920/921을 참조하여 구현할 수 있다.

도 5는 도 4의 계층 2의 프로토콜에서 사용되는 메시지 종류 및 인코딩 코드를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 계층 2에서 사용되는 MAC프레임 타입의 메시지들과, 각 메시지의 인코딩 코드(8비트), 및 전송 방향을 화살표로 나타내었다. 특히, 초기화 절차를 수행하기 위한 시작프레임 중에서, 프로비젼(PROVISON)메시지, 디폴트 구성(DEFAULT CONFIGURATION)메시지, 사인온요구(SIGN ON REQUEST)메시지는 헤드엔드(HDT)측에서 다수의 가입자단말국(CT)으로 동시에 주기적으로 전송되는 동시전송메시지이고, 그 외는 단일전송메시지이다.

링크 상태를 감시하기 위한 준비(READY)메시지, 혹은 정보(INFORMATION)메시지는 프레임의 순서를 나타내는 변수 N(r), N(s)를 갖는다. 즉, 이들 변수를 이용하여 현재 수신된 메시지 프레임이 올바른 순서로 도착한 것인지, 과거의 것이 아닌지 등을 검사하여 이 메시지 프레임을 수신할 것인지 거부할 것인지를 결정한다. 이렇게 메시지 프레임의 순서를 판단하기 위해, 헤드엔드와 각 가입자단말국은 하기에 열거한 변수들을 갖고 있어야만 한다. 다음은 각 변수에 대한 정의 및 그 용도를 설명한 것이다.

① N(r): 수신순서번호

다음에 수신될 것으로 기대되는 메시지 프레임의 순서번호로서, 메시지 프레임 송신시 이 값은 변수 V(r)값을 갖는다. N(r)은 현재 N(r)값을 갖는 메시지 프레임을 송신하는 계층2 엔티티가 'N(r)-1' 까지의 값을 갖는 메시지 프레임을 수신하여 처리했음을 나타낸다.

② N(s): 송신순서번호

전송되는 메시지프레임의 순서번호로서, 메시지 프레임 송신시 이 값은 변수 V(s)의 값을 갖는다.

③ V(s): 송신상태변수

다음에 전달될 정보 프레임의 순서번호로서, 정보 프레임을 연속적으로 송신할 때마다 1씩 증가하며, V(a)를 확인 받지 않고 보낼 수 있는 최대 수 k 를 초과하지 않아야 한다.

④ V(a): 인식상태변수

상대측에서 확인한 마지막 프레임을 식별한다. 'V(a)-1'은 마지막으로 확인 받은 N(s)과 같다. 이 값은 상대측으로부터 수신한 유효한 N(r)값으로 변경된다. 이때, 유효한 N(r)값의 범위는 'V(a)≤N(r)≤V(s)'이다.

⑤ V(r): 수신상태변수

다음에 수신할 프레임의 번호로서, 'N(s)=V(r)'인 정보프레임을 수신할 때마다 1씩 증가한다.

도 6은 도 5의 계층 2의 프로토콜 프레임 포맷도 이다.

도 6의 (a)에서, 계층 2의 프로토콜 프레임은 전체 프레임 길이를 실은 길이구간(60)(1바이트), 가변길이 유효 정보를 실은 바디구간(61)(N(≤43)바이트), 오류 검사를 위한 검사구간(62)(4바이트)으로 할당된다. 오류 검사를 위해 일종의 순환중복검사(Cyclic Redundancy Check 예; CRC-32)를 사용하며, 전체 프레임 길이는 최대 48 바이트를 넘지 않는다.

도 6의 (b) 내지 (e)를 참조하여, 각 메시지 프레임의 바디구간(61)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

(b)는 방송형-초기화 메시지프레임(ex. PROVISION, DEFAULT CONFIGURATION, SIGN ON REQUEST)으로서, MAC 종류(Type), 유효 데이터 길이, 유효 데이터로 구성된다.

(c)는 단일방송형-초기화 메시지프레임(ex. SIGN ON RESPONSE, RANGE REQUEST/RESPONSE, INIT DONE)으로서, MAC 종류(Type), MAC 어드레스, 유효 데이터 길이, 유효 데이터로 구성된다.

(d)는 단일방송형-감시 메시지프레임(ex. READY)으로서, MAC 종류(Type), 수신순서번호N(r), MAC 어드레스, 유효 데이터 길이, 유효 데이터로 구성된다.

(e)는 단일방송형-정보 메시지프레임(ex. INFORMATION)으로서, 송신순서번호N(s), 수신순서번호N(r), MAC 어드레스, 포트 식별자(Port ID), 유효 데이터 길이, 유효 데이터로 구성된다.

도 7은 계층2의 프로토콜 프레임과 계층3의 프로토콜 프레임과의 매핑을 보여주는 포맷도이다. 도 7의 (a)는 계층2 프로토콜의 단일방송형-정보메시지프레임으로서, 데이터 구간(60)에 매핑 되는 계층 3의 프레임은, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 예약비트(4bits), 프로토콜 구분자(Protocol Discriminator)(4bits), 사용자식별번호(User ID)(2bytes), 메시지 종류(Message Type)(1byte), 기타 정보 요소(Information Element)로 구성된다.

도 8은 도 7의 계층 3의 프로토콜에서 사용되는 메시지 종류(Message Type) 및 인코딩 코드를 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 헤드엔드(HDT)와 가입자단말국(CT)간의 양방향 전송 메시지의 종류에는, 호 설정을 요청하는 호 연결 요청(CONNECT REQUEST), 호 연결 요청에 대한 응답을 위한 호 연결 응답(CONNECT RESPONSE), 현재 설정되어 있는 호의 해제를 요청하기 위한 해제요청(RELEASE), 호 해제 요청에 대한 응답을 위한 해제완료(RELEASE COMPLETE), 헤드엔드나 가입자단말국에 추가 정보를 전달하기 위한 시그널(SIGNAL), 및 시그널에 대한 응답(SIGNAL ACK)이 있다.

또한, 헤드엔드(HDT)에서 호 설정을 위한 자원을 할당하여 가입자단말국(CT)으로 전송하는 채널할당(CHANNEL ASSIGN)메시지와, 이 메시지에 대한 응답으로 가입자단말국에서 할당된 채널을 수락하는 채널할당완료(CHANNEL ASSIGN COMPLETE)메시지와, 할당된 채널을 수락하지 않는 채널할당거절(CHANNEL ASSIGN REJECT)메시지가 있다. 각 메시지에 대한 인코딩 코드는 헥사값과 바이너리값으로 표기하였으며, 비트8,7값이 "1"인 것은 계층3 의 CC엔티티를 위한 메시지이고, "10"인 것은 RM엔티티를 위한 메시지이다.

상기 각 메시지들을 구성하는 정보 요소들은 ITU-T G.964 및 CAI(Common Air Interface)에 정의된 바에 따라 적용될 수 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서 TDM/TDMA 방식을 적용할 경우, 채널할당(CHANNEL ASSIGN) 메시지는 타임슬롯(Timeslot ID) 정보요소를 갖을 수 있다. 이 경우 가입자는 통신하기 위해 자신의 64kbps 타임슬롯을 할당받아야 하는 바, 여러개의 타임슬롯중 자신의 타임슬롯을 구분하기 위해 고유한 식별자를 부여할 필요가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 해제요청(RELEASE)메시지 및/혹은 채널할당거절(CHANNEL ASSIGN REJECT)메시지는 이유(cause) 정보요소를 갖을 수 있다. 이 이유정보요소는 가입자단말국에서 발생한 오류를 헤드엔드로 통보하는데 있다.

계층3 프로토콜의 CC 엔티티는 착발신 신호와 관련된 호 연결 제어를 담당하는 데, 호 설정을 위한 헤드엔드(HDT)와 가입자단말국(CT)은 각각 5개의 상태를 가지며, 각 상태에 대한 정의를 다음 표 1에 나타내었다.

헤드엔드의 CC엔티티 상태

상태명	내용
HDT1	널(NULL) 상태, 호가 존재하지 않는 최초 대기 상태
HDT2	가입자단말국에 의해 개시된 경로를 통한 호 설정 요청 상태
HDT3	헤드엔드에 의해 개시된 경로를 통한 호 설정 요청 상태
HDT4	활성화된 경로를 통한 호 설정 완료 상태
HDT5	헤드엔드에 의한 호 해제 요청 상태

가입자단말국의 CC엔티티 상태

상태명	내용
CT1	널(NULL)상태, 호가 존재하지 않는 최초 대기 상태
CT2	가입자단말국에 의해 개시된 경로를 통한 호 설정 요청 상태
CT3	1.가입자단말국에서 호 설정을 요구한 후 헤드엔드에서 이에 대한 응답을 수신하기 전에 가입자단말국에서 온후크가 발생한 경우 일정 시간이 지난 후에 널상태(CT1)로 전이하는 대기 상태2.응답수신 시간이 만료되기 전에 가입자단말국에서 오프후크가 발생 한 경우 활성화 상태(CT4)로 전이하는 대기 상태
CT4	활성화된 경로를 통한 호 설정 완료 상태
CT5	가입자단말국에 의한 호 해제 요청 상태

도 9는 CC 엔티티에서의 헤드엔드 및 가입자단말국의 상태 전이 테이블을 도시한 도면이다. 도 9(a)는 헤드엔드(HDT)에서의 현재 상태에 대한 수신된 이벤트에 따른 다음 상태를 나타낸 테이블이고, 도 9(b)는 가입자단말국(CT)에서의 현재 상태에 대한 수신된 이벤트에 따른 다음 상태를 나타낸 테이블이다.

수신된 이벤트 중에서 "FE-xxxx" 형태는 응용계층에서 발생한 것이고, 연결요청"CON_REQ", 연결응답"CON_RES", 해제요청"REL_REQ", 해제확인"REL_COMP" 등은 상대측에서 송신한 메시지이다.

도 9의(a)를 참조하면, 헤드엔드에서 다음 5가지 상태(HDT1,HDT2,HDT3,HDT4, HDT5)에서 각기 수신된 이벤트를 분석하여 해당 프로세스를 진행시키고 정해진 다음 상태로 천이하는 데, 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

현재 헤드엔드의 CC엔티티가 HDT1 상태에 있다고 하자. 만일 응용계층에서 호 설정을 요청하기 위한 "FE-con_req"이벤트를 발생시켰다면, CC엔티티는 호 연결요청"CON_REQ"메시지를 상대측으로 송신하고, 자신의 상태는 HDT3 으로 전이한다. 이제, HDT3 상태에 있을 때, 상대측이 연결응답"CON_RES" 메시지를 송신하였다면, 이를 수신한 CC엔티티는 응용계층에게 연결응답지시"FE-con_res_ind"이벤트를 전송하고 자신은 HDT4 상태로 전이한다. HDT4 상태에서 상대측으로부터 설정된 호의 해제를 요청하는 "REL_REQ"메시지를 수신하였다면, 호에 할당된 자원을 회수한 후, 상대측으로 호 해제완료"REL_COMP"메시지를 송신하고, 응용계층으로 해제완료지시"FE-rel_comp_ind"이벤트를 전송하고, 자신의 상태는 HDT5 로 전이한다.

도 9의(b)를 참조하면, 가입자단말국은 다음 5가지 상태(CT1,CT2,CT3,CT4, CT5)에서 각기 수신된 이벤트를 분석하여 해당 프로세스를 진행시키고 정해진 다음 상태로 천이하는 데, 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

현재 가입자단말국의 CC엔티티가 CT1 상태에 있다고 하자. 만일 응용계층에서 호 설정 요청을 위한 "FE-offhook"이벤트를 발생시켰다면, CC엔티티는 연결요청"CON_REQ"메시지를 상대측으로 송신하고, 자신의 상태는 CT2로 전이한다. 이제, CT2 상태에 있을 때, 상대측이 연결응답"CON_RES" 메시지를 송신하였다면, CC엔티티는 CT4 상태로 전이한다.

도 9(a) 및 도 9(b)의 상태 테이블에서 미 설명된 '―'의 의미는 상태 천이가 일어나지 않음을 나타내고, '/'의 의미는 기대하지 않은 이벤트의 발생을 의미한다.

도 10은 자원관리(RM)엔티티에서의 헤드엔드 및 가입자단말국의 상태 전이테이블을 도시한 도면이다. 도 10의 (a)는 헤드엔드(HDT)에서의 현재 상태에 대한 수신된 이벤트에 따른 다음 상태를 나타낸 테이블이고, 도 10의 (b)는 가입자단말국(CT)에서의 현재 상태에 대한 수신된 이벤트에 따른 다음 상태를 나타낸 테이블이다.

수신된 이벤트 중에서 "MDU-BCC(xxxx)" 형태는 응용계층에서 발생한 것이고, 채널할당"CH_ASS", 채널할당확인"CH_ASS_COMP", 채널할당거절"CH_ASS_REJ" 과 같은 메시지는 상대측에서 송신한 메시지이다.

도 10(a)를 참조하면, 헤드엔드는 2가지 상태를 갖는데, HDTBcc0 (널 상태)는 최초 대기 상태이고, HDTBcc1는 트래픽 채널 할당이 완료되기를 기다리는 대기 상태이다.

현재 헤드엔드의 RM엔티티가 HDTBcc0 상태에 있다고 하자. 만일 응용계층에서 채널할당요청 "MDU-BCC(alloc. req)"이벤트를 발생시켰다면, RM엔티티는 사용 가능한 자원을 할당하여 그 결과를 채널할당"CH_ASS"메시지에 실어 상대측(가입자단말국)으로 송신하고, 자신의 상태는 HDTBcc1으로 전이한다. 이제, HDTBcc1 상태에 있을 때, 상대측이 채널할당완료"CH_ASS_COMP"메시지를 송신하였다면, RM엔티티는 응용계층으로 채널할당확인"MDU-BCC(alloc. comp)"이벤트를 송신하고, 자신은 HDTBcc0 상태로 전이한다. 한편, 상대측이 채널할당거절"CH_ASS_REJ"메시지를 송신하였다면, RM엔티티는 응용계층으로 채널할당거절"MDU-BCC(alloc. reject)"이벤트 송신하고, 자신은 HDTBcc0 상태로 전이한다.

도 10의 (b)를 참조하면, 가입자단말국은 최초 대기 상태인 CTBcc0(널 상태)를 갖으며, 이 상태에 모든 수신 메시지를 처리한다.

현재 가입자단말국의 RM엔티티가 CTBcc0상태에 있다고 하자. 만일 상대측(헤드엔드)으로부터 채널할당"CH_ASS"메시지를 수신했다면, RM엔티티는 응용계층으로 채널할당지시"MDU-BCC(alloc. ind)"이벤트를 송신하고 그 응답을 기다린다. 만일 응용계층으로부터 할당완료"MDU-BCC(alloc. comp)"이벤트를 수신 받았다면, 상대측으로 채널할당완료"CH_ASS_COMP"메시지를 전송한다. 만일 응용계층으로부터 채널할당거절"MDU-BCC(alloc. reject)"이벤트를 수신 받았다면, 상대측으로 채널할당거절"CH_ASS_REJ"메시지를 전송한다.

도 10(a) 및 도 10(b)의 상태 테이블에서 미 설명된 '―'의 의미는 상태 천이가 일어나지 않음을 나타내고, '/'의 의미는 기대하지 않은 이벤트의 발생을 의미한다.

이제, 계층 2를 통해 가입자단말국과 헤드엔드 간에 데이터 링크(data link)가 이미 설정되어 있음을 전제로 하여 계층 3에서 일어나는 호 설정 및 해제 절차를 설명한다.

도 11은 가입자단말국과 헤드엔드간의 계층 3에서의 호 설정 및 호 해제 절차를 보여주는 도면이다. 도 11의 (a)는 가입자에 의한 발신호 설정 절차도이고, 도 11의 (b)은 네트워크에 의한 착신호 설정 절차도이다. 도 11의 (c)은 가입자에 의한 호 해제 절차도이고, 도 11의 (d)은 네트워크에 의한 호 해제 절차도이다.

여기서, "임의의 한 가입자" 혹은 단순히 "가입자"라 함은 케이블 전화 서비스를 제공받는 자를 말하며, "원거리 가입자" 혹은 "원거리에 위치한 가입자" 등은 케이블 전화 서비스를 포함, 기존의 다른 전화서비스를 제공받는 자를 말한다. 특별한 수식어가 없는 한 앞으로 "가입자"라 함은 케이블 전화 서비스 가입자를 칭한다.

① 발신

발신은 임의의 한 가입자가 통신망을 통해 원거리에 위치한 다른 가입자를 호출하는 것이다. 도 11(a)를 참조하면, 발신은 가입자가 가입자단말기에서 "오프후크(OFF-HOOK)"를 발생시킴으로써 개시된다. 가입자단말국(CT)의 계층 3에서 "FE-offhook"이벤트를 수신하여 가입자의 발신 요청을 감지하면(S1), 헤드엔드(HDT)로 연결요청(CON_REQ)메시지를 전송하여 가입자의 발신 요청을 알리고, 헤드엔드(HDT)로부터의 응답신호를 기다린다(S2). 가입자의 연결요청(CON_REQ)메시지를 수신한 헤드엔드(HDT)에서는, 계층3(L3)과 응용계층(AP)간에 연결지시(FE-con_ind)이벤트와 연결응답(FE-con_res)이벤트를 주고받은 후(S3, S4), 연결요청메시지를 접수했음을 알리는 응답(CON_RES)메시지를 가입자단말국(CT)으로 전송한다(S5).

한편, 헤드엔드(HDT)의 응용계층(AP)은 해당 가입자가 전화 서비스를 사용할 수 있도록 필요한 자원을 할당하도록 하는 요청(MDU-BCC(alloc. req))이벤트를 계층3(L3)에게 전송하고(S6), 계층3(L3)은 요청된 자원을 할당하여 그 결과를 채널할당(CH_ASS)메시지에 실어 가입자단말국(CT)의 계층3(L3)으로 전송한다(S7). 채널을 할당받은 가입자단말국(CT)에서, 계층3(L3)이 응용계층(AP)으로 채널할당지시(MDU-BCC(alloc. ind))이벤트를 보내면(S8), 응용계층(AP)은 이에 대한 응답으로 채널할당확인(MDU-BCC(alloc.comp))이벤트를 계층3(L3)으로 전송한다(S9). 그러면, 가입자단말국(CT)의 계층3은 채널할당완료(CH_ASS_COMP)메시지를 생성하여 헤드엔드(HDT)의 계층3(L3)으로 전송한다(S10). 이를 수신한 헤드엔드(HDT)의 계층3(L3)은 응용계층(AP)으로 채널할당완료(MDU-BCC(alloc.comp)) 이벤트를 전송한다(S11).

이렇게 가입자의 발신요청을 시작으로 헤드엔드와의 상기 S1~S11의 절차에 의해 할당받은 자원을 이용하여 가입자단말국과 전화 교환국간의 접속이 이루어진다.

②착신

착신은 원거리에 위치한 가입자에 의해 호출되는 것이다. 도 11(b)를 참조하면, 착신은 원거리의 한 가입자가 국내의 한 가입자와 통신을 요청하는 것을 알리는 신호를 전화 교환국을 통해 혹은 다른 경로를 통해 헤드엔드가 이 신호를 접수함으로써 개시된다. 착신신호를 접수한 헤드엔드(HDT)의 응용계층(AP)은 착신신호에 대한 채널할당요구(MDU-BCC(alloc. req))이벤트를 계층3(L3)으로 보내면(T1), 이를 수신한 계층3(L3)은 필요한 자원을 할당하고 그 결과를 채널 할당(CH_ASS) 메시지에 실어 호출된 가입자단말국(CT)으로 전송한다(T2).

채널을 할당받은 호출된 가입자단말국(CT)에서, 계층3(L3)이 응용계층(AP)으로 채널할당지시(MDU-BCC(alloc.ind))이벤트를 보내면(T3), 응용계층(AP)은 이에 대한 응답으로 채널할당확인(MDU-BCC(alloc. comp))이벤트를 계층3(L3)으로 전송한다(T4). 채널할당확인 이벤트를 수신한 가입자단말국(CT)의 계층3(L3)은 채널할당완료(CH_ASS_COMP) 메시지를 생성하여 헤드엔드(HDT)의 계층3(L3)으로 전송한다(T5).

채널할당완료 메시지를 수신한 헤드엔드(HDT)에서, 계층3(L3)은 응용계층(AP)으로 채널할당완료(MDU-BCC(alloc.comp))이벤트를 전송하면(T6), 이를 수신한 응용계층(AP)은 연결요청(FE-con_req)이벤트를 계층3(L3)으로 전송한 후(T7), 연결요청(CON_REQ) 메시지를 호출된 가입자단말국(CT)으로 전송한다(T8). 연결요청을 받은 가입자단말국(CT)에서 연결응답(CON_RES) 메시지를 헤드엔드(HDT)의 계층3(L3)으로 전송하면(T9), 이를 수신한 계층3(L3)은 연결응답지시(FE-con_res_ind)이벤트를 응용계층(AP)에게 알린다.

이렇게 원거리의 가입자에 의한 착신신호를 시작으로 헤드엔드와의 상기 T1~T10의 절차에 의해 할당받은 자원을 이용하여 가입자단말국과 전화 교환국간의 접속이 이루어진다.

③가입자에 의한 호 해제

도 11(c)를 참조하면, 가입자에 의한 호 해제는 가입자 단말기에서 "온후크(ON-HOOK)"를 발생시킴으로써 개시된다. 가입자단말국(CT)의 응용계층(AP)이 온후크(FE-onhook)이벤트를 계층3(L3)으로 보내면(U1), 계층3(L3)은 설정된 호의 해제를 요청하는 해제요청(REL_REQ) 메시지를 헤드엔드(HDT)의 계층3(L3)으로 전송하여 이를 통보하고, 헤드엔드(HDT)로부터 할당받은 자원을 상실하게 된다.

한편, 호 해제를 통보받은 헤드엔드(HDT)는 할당된 자원을 해제시키고 계층3(L3)에서 호 해제완료(REL_COMP)메시지를 가입자단말국(CT)으로 전송한다(U3). 동시에, 해드엔드(HDT)의 계층3(L3)은 해당 가입자에게 할당했던 모든 자원을 회수하고 응용계층(AP)에게 호해제 완료지시(FE-rel_comp_ind)이벤트를 보냄으로써(U4), 호 해제를 완료한다.

④원거리 가입자에 의한 호 해제

원거리 가입자에 의한 호 해제는 해제 요청을 전화 교환국 혹은 다른 경로를 통해 접수한 헤드엔드에서 개시된다. 도 11(d)를 참조하면, 헤드엔드(HDT)의 응용계층(AP)이 해제요청(FE-rel_req)이벤트를 계층3(L3)으로 보내면(V1), 계층3(L3)은 해당 원거리 가입자와 통신을 수행하던 가입자에게 할당했던 모든 자원을 회수하고 호 해제요청(REL_REQ)메시지를 보내서 가입자단말국(CT)에 통보한다(V2). 호 해제 요청을 통보받은 가입자단말국(CT)은 할당받은 모든 자원을 상실하고, 헤드엔드(HDT)의 계층3(L3)으로 해제완료(REL_COMP)메시지를 전송한다(V3). 해제완료메시지를 수신한 헤드엔드(HDT)의 계층3(L3)은 응용계층(AP)으로 해제완료지시(FE-rel_comp_ind)이벤트를 전송함으로써(V4), 호 해제를 완료한다.

본 실시예에서, 각 계층들간에 전달되는 각 메시지에 대한 응답 요구 시간 및 프로세싱 처리를 위한 타이머 등이 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 더 바람직한 실시예에서, 동일 채널을 할당받은 호의 충돌을 방지하기 위해서, 발신호 우선 알고리즘 혹은 착신호 우선 알고리즘을 적용할 수 있다.

본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 헤드엔드와 가입자단말국간의 계층2 및 계층3 에 대한 호 설정 및 호 해제 프로토콜을 정의함으로써, 기존의 고정 통신망에 가입된 가입자에게 HFC 전송망을 이용한 케이블 전화 서비스를 제공할 수 있다.

Claims

케이블 전화 서비스를 제공하기 위해서, 물리적 신호 전송을 위한 물리계층, 메시지 전송을 위한 데이터링크계층, 및 호 설정을 위한 네트워크 계층으로 이루어져서 응용계층과 교신하도록 구성된 헤드엔드 및 가입자단말국 간의 접속 절차에 있어서,

(a)상기 헤드엔드와 상기 가입자단말국간의 링크 설정을 위한 초기화 단계;

(b)상기 가입자단말국에서 수신신호를 감지하는 단계;

(b1)발신신호인 경우 상기 헤드엔드로부터 채널을 할당받아 호를 설정하는 단계;

(b2)호 해제요청신호인 경우 상기 헤드엔드가 설정된 채널을 회수하는 호 해제 단계;

(c)상기 헤드엔드에서 수신신호를 감지하는 단계;

(c1)착신신호인 경우 상기 헤드엔드가 채널을 할당하여 호출된 해당 가입자단말국과 호를 설정하는 단계;

(c2)호 해제요청신호인 경우 상기 헤드엔드가 설정된 채널을 회수하는 호 해제 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 1 항에 있어서, 상기 (a)초기화 단계는,

(a1)상기 가입자단말국에서 상기 헤드엔드로부터 방송 메시지를 수신하여 프로비젼을 수행하고 나서, 사인온요청메시지가 수신되면 그 응답메시지를 전송하는 단계;

(a2)상기 헤드엔드에서 사인온응답메시지가 수신되면 레인징요청메시지를 전송하는 단계;

(a3)상기 가입자단말국에서 수신된 상기 레인징요청메시지에 의존하여 레인징 및 전력 조정을 수행하여 그 결과 및 레인징응답메시지를 전송하는 단계;

(a4)상기 헤드엔드에서 수신된 상기 가입자단말국의 수행결과를 판단하여, 긍정인 경우 초기화 완료메시지를 전송하고, 반면 부정인 경우 상기 (a2)내지 (a4)를 반복수행 하는 단계;

(a5)상기 (a4)의 초기화 완료메시지를 전송한 경우, 설정된 링크의 유지를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 2 항에 있어서, 상기 (a5)확인단계는,

링크 유지 확인을 위한 준비(READY)메시지를 송신한 후 일정시간동안 응답이 없으면, 링크를 재설정하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 2 항에 있어서, 상기 설정된 링크를 통해서 네트워크 계층에서 상대측 네트워크 계층에 전달하고자 하는 정보를 전송하기 위해 해당 정보를 포함하는 정보(INFORMATION)메시지가 추가로 사용되는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 3 항에 있어서, 상기 준비메시지는 프레임 수신 순서를 나타내는 변수(N(r))를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 4 항에 있어서, 상기 정보메시지는 프레임 송신 순서를 나타내는 변수(N(s)), 프레임 수신 순서를 나타내는 변수(N(r)), 및 포트 식별자(PORT ID)를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 1 항에 있어서, 상기 (b1)발신호 설정 단계는

(b11) 상기 가입자단말국에서 상기 헤드엔드에게 가입자의 발신요청을 알리는 단계;

(b12) 상기 발신요청을 수신한 상기 헤드엔드에서 전화 서비스에 필요한 자원을 할당하고, 그 할당결과를 상기 가입자단말국에게 통보하는 단계;

(b13) 상기 할당결과에 따라 호 설정을 수락하거나 혹은 거절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 1 항에 있어서, 상기 (b2)호 해제 단계는

(b21) 상기 가입자단말국에서 상기 헤드엔드에게 가입자의 호 해제 요청을 알리는 단계;

(b22) 상기 해제요청을 수신한 헤드엔드에서 상기 가입자에게 할당한 모든 자원을 회수하고, 그 결과를 가입자단말국에게 통보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 1 항에 있어서, 상기 (c1)착신호 설정 단계는

(c11) 착신호를 접수한 상기 헤드엔드에서 호출된 가입자의 가입자단말국을 위한 필요한 자원을 할당하여 그 결과를 해당 가입자단말국에게 통보하는 단계;

(c12) 상기 할당결과에 따라 호 설정을 수락하거나 혹은 거절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 1 항에 있어서, 상기 (c2)호 해제 단계는,

(c21) 호 해제 요청을 접수한 상기 헤드엔드에서 해당 가입자에게 할당한 모든 자원을 회수하고, 그 결과를 상기 가입자단말국에게 통보하는 단계;

(c22) 상기 가입자단말국에서 상기 회수결과에 따라 해제응답을 상기 헤드엔드로 전송하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 7 항 또는 제 9 항에 있어서, TDM/TDMA 방식이 적용될 경우, 상기 채널 할당 메시지는 가입자 자신의 타임슬롯을 할당받기 위한 타임슬롯 식별자 (Timeslot ID)정보요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 7 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 채널 할당 거절메시지는 상기 가입자단말국에서 발생한 오류를 헤드엔드로 통보하기 위한 이유(Cause)정보요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 8 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 해제 요청메시지는 해제 이유를 상대측에게 통보하기 위한 이유(Cause)정보요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 각 계층들간에 전달되는 각종 메시지에 대한 응답 요구 시간 및 프로세싱 처리 시간을 위한 타이머를 사용하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 동일 채널을 할당받은 호의 충돌을 방지하기 위해서 발신호 우선 알고리즘을 채용하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.
제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 동일 채널을 할당받은 호의 충돌을 방지하기 위해서 착신호 우선 알고리즘을 채용하는 것을 특징으로 하는 케이블 전화 서비스를 위한 헤드엔드와 가입자단말국 간의 인터페이스.