KR100271522B1 - 고정비트율 멀티미디어 서비스를 위한 비동기전송모드 적응계층1(aal1) 송신처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정비트율 멀티미디어 서비스를 위한 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 송신처리 장치에 관한 것으로, 실시간 항등 비트율 서비스를 위한 프로토콜로 AAL1을 채택하는 고속의 송신장치를 설계 구현하므로서, 사용자 선입선출기 및 ATM 선입선출기에서 발생되는 데이터 전달 지연을 최소화하기 위하여 정상모드 지원은 물론 구조적 데이터 전달방법을 동시에 지원하였으며, 수신장치의 신호원 클럭 복원을 위한 동기식 잔여 시간 스탬프(SRTS) 모드를 지원하여 고정비트율 멀티미디어 서비스를 효과적으로 처리할 수 있으므로 현재 개발되고 있는 각종 멀티미디어 통신 시스팀 예를 들어 주문형 시스팀(VOD), 화상회의 시스팀, 공동작업시스팀 등에 활용될 수 있으며, 실시간 멀티미디어 통신 시험망에 사용될 수 있는 잇점을 수반한다.

Description

고정비트율 멀티미디어 서비스를 위한 비동기전송모드 적응계층1(ＡＡＬ1) 송신처리 장치

본 발명은 고정비트율 멀티미디어 서비스를 위한 비동기전송모드 적응계층1(ATM Adaptation Layer 1 : 이하 AAL1 이라 칭한다) 송신처리 장치에 관한 것으로, 실시간 항등 비트율 서비스를 위한 프로토콜로 AAL1을 채택하는 고속의 송신장치를 설계 구현하므로서, 데이터 전달 지연의 최소화, AAL1 계층 수신장치에서의 신호원 클럭 복구 등을 가능하게 하며, 데이터 다중화기에서의 데이터 레지스터의 최소화를 이루기 위한 기술이다.

일반적으로 멀티미디어 데이터는 영상 신호를 포함하는 관계로 통상 광대역을 이용하며, 이를 패킷화 및 고속 구현하기 위해서는 여러 문제에 직면하게 된다.

이때 상기 고속 구현을 위해서는 소프트웨어 대신 하드웨어를 사용하면 별 문제없이 고속화를 실현할 수 있지만 문제는 패킷화 하는데 있다.

이는 지연이 너무 커도 안되고, 망을 통과하면서 일어날 수 있는 다양한 오류 상황에 대한 대처 방안이 있어야 하며, 또한 신호원 클럭 복구 등의 여러 가지 부대기능을 필요로 한다.

그리고 하나의 멀티미디어 스트림을 구성하는 여러 매체들의 패킷화 및 프로토콜에 대한 요구사항이 서로 다른 문제가 있다.

이들 문제를 해결하기 위한 방법으로는 여러 가지 접근 방법이 있으며, 그 일 예로는 동영상 같은 실시간 서비스를 위한 정의된 프로토콜을 사용하는 방법이 있다.

본 발명에서는 상기에 기술한 바와 같은 종래 문제점 및 요구사항을 감안하여, 실시간 항등 비트율 서비스를 위한 프로토콜로 AAL1을 채택하는 고속의 송신장치를 설계 구현하고, 그 외에 구조적 데이터 전달방법((Structured Data Transfer : 이하 SDT라 칭한다)과 동기식 잔여 시간 스탬프(Synchronous Residual Time Stamp : 이하 SRTS라 칭한다)를 동시에 지원하여 데이터 전달 지연의 최소화, AAL1 계층 수신장치에서의 신호원 클럭 복구 등을 가능하게 하며, 데이터 다중화기에서의 데이터 레지스터의 최소화, 헤더 생성기에서 총 16가지의 헤더를 미리 만들어 놓아 데이터 전달의 지연 최소화하는 송신처리 장치를 구현하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 AAL1 계층 송신부의 전체 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 도 1의 송신부 상세 구성 블록도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 사용자 선입선출기 2 : 송신부

3 : 결합버퍼 4 : ATM 선입선출기

5 : 제어부 21 : 헤더 생성기

22 : 포인터 생성기 23 : 데이터 다중화기

24 : 제어신호 생성기 51 : 사용자 인터페이스부

52 : ATM 인터페이스부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유로부하를 저장하는 사용자 선입선출기와;

SAR 프로토콜 데이터 유니트(SAR-PDU)의 헤더를 생성하는 송신부와;

상기 사용자 선입선출기로 부터 출력되는 유로부하를 일시 저장하며, 송신부를 통해 생성된 SAR-PDU를 일시 저장하는 결합버퍼와;

상기 결합버퍼에서 출력되는 SAR-PDU를 ATM 계층으로 전송하기 위한 ATM 선입선출기와;

상기 각 부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 특징들, 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에서 해결하기 위한 이론적인 사항을 살펴보면, AAL1 계층 송신장치에서는 사용자 선입선출기(First In First Out : FIFO)에 있는 데이터를 차례대로 읽어와서 SAR-페이로드(SAR-Payload)에 저장한 후, 1바이트의 SAR 헤더를 만들어 총 48바이트 크기의 분할 및 재결합 프로토콜 데이터 유니트(Segmenation And Reassemble-Protocol Data Unit : 이하 SAR-PDU라 칭한다)를 구성한 다음, ATM 계층으로 전송한다.

SRTS를 사용하는 모드에서는 한 사이클(8셀 발생시간 간격)마다 잔여 시간 스탬프(Residual Time Stamp : 이하 RTS라 칭한다)을 래치한 다음, 순서번호가 홀수인 헤더에 1비트씩 포함하여 전송한다.

SDT를 사용하는 모드에서는 두 셀 발생 시간을 단위로 사용자 데이터의 경계 신호를 관찰해서 포인터를 만든 다음, SAR-페이로드의 첫 번째 바이트에 실어 보낸다.

그런데 이처럼 사용자 계층으로 부터 오는 데이터를 가지고 효과적으로 SAR-PDU를 구성하기 위해서는 일정한 단위로 잘라서 처리해야 한다.

1바이트의 단위로 처리하는 경우, 데이터가 사용자 선입선출기에 도착한 후 즉시 처리되므로 하나의 SAR-PDU를 구성하는 데 소요되는 시간이 가장 간편해지는 대신 불필요한 지연이 발생하는 단점이 있다.

여기서 주의 깊게 살펴볼 것은 ATM 계층에서의 다중화 과정이다.

ATM 계층에서는 다중화가 SAR-PDU 단위로 이루어지므로, AAL 계층에서 데이터가 오는 즉시 처리를 한다고 할지라도 ATM 선입선출기에 하나의 SAR-PDU를 구성할 수 있을 만큼 충분한 데이터가 쌓여 있지 않으면 ATM 계층의 서비스를 받을 수 없다.

따라서 AAL과 ATM을 묶어 전체로 보면 AAL 계층에서 아무리 빨리 처리를 한다고 하더라도 결국 ATM 선입선출기에서 지연이 발생하게 되는 것이다.

이에 본 AAL1 송신부 처리장치에서는 정상적인 모드인 경우는 한 셀 단위(47바이트)로, 그리고 구조적 데이터 전달방법(SDT)을 사용하는 경우는 두 셀 단위(93 또는 94바이트)로 처리를 하도록 설계 구현하므로써, 지연을 최소화하고 이를 하나의 프로그램 가능한 전계게이트어레이(FPGA) 안에 구현하고, 추후 AAL1 수신처리 장치도 같이 구현될 수 있도로 하므로써, 면적의 최소화와 확장의 용이성을 얻을 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 의한 AAL1 계층 송신부의 전체 블록을 나타낸 구성도로, 유로부하를 저장하는 사용자 선입선출기(1)와;

47바이트 마다(SDT일 경우에는 46바이트도 가능함) SAR-PDU의 헤더를 생성하는 송신부(2)와;

상기 사용자 선입선출기(1)로 부터 출력되는 유로부하를 일시 저장하며, 송신부(2)를 통해 생성된 SAR-PDU를 일시 저장하는 결합버퍼(3)와;

상기 결합버퍼(3)에서 출력되는 SAR-PDU를 ATM 계층으로 전송하기 위한 ATM 선입선출기(4)와;

상기 각 부를 제어하는 제어부(5)를 포함하여 구성한다.

상기 제어부(5)는 사용자 선입선출기(1)와의 인터페이스를 담당하는 부로, 송신부(2)로 부터 신호를 받아 사용자 선입선출기(1) 읽기와 관련된 동작을 제어하며, 송신부(2)로 부터 데이터를 읽기 시작하라는 신호(RD_START)가 입력되면 사용자 선입선출기(1)로 부터 47바이트의 데이터를 읽어들일 수 있도록 사용자 선입선출기 입력신호(RD)를 47번 발생시키는 사용자 인터페이스부(51)와;

ATM 선입선출기(4)와의 인터페이스를 담당하는 부로, 송신부(2)로 부터 신호를 받아 ATM 선입선출기(4) 쓰기와 관련된 동작을 제어하며, 송신부(2)로 부터 데이터를 쓰기 시작하라는 신호(WR_START)가 입력되면 송신부(2)로 부터 나오는 48바이트의 SAR_PDU 데이터를 ATM 선입선출기(4)에 쓸 수 있도록 ATM 선입선출기 입력신호(WR)를 48번 발생시킨 후, 데이터를 다 쓰고 나면 쓰기 완료(WR_OK) 신호를 전송하는 ATM 인터페이스부(52)를 포함하여 구성한다.

이때 상기 사용자 인터페이스부(51)에서 읽기신호(RD)를 발생시킬 때 SDT를 사용하는 경우에는 현재 만들어져야 할 SAR-PDU가 P-포맷일 때 46바이트만을 필요로 하므로, 이를 지시하기 위한 'RD46' 신호를 사용한다.

상기 송신부(2)의 상세 블록은 본 발명의 핵심 기술로서, 도 2에 도시된 바와 같이, SAR 헤더 생성을 담당하는 헤더 생성기(21)와;

사용자 클럭으로 사용자 선입선출기(1)에 쓰여진 사용자 데이터의 수를 카운팅하면서 구조적 데이터 전달방법 모드에서 필요한 포인터 생성을 담당하는 포인터 생성기(22)와;

상기 헤더 생성기(21)에서 생성된 헤더와, 상기 결합버퍼(3)를 통해 입력된 유로부하를 다중화 하여 SAR-PDU를 생성하는 데이터 다중화기(23)와;

사용자 선입선출기(1)로 부터 읽기, ATM 선입선출기로 쓰기, 헤더 생성, 포인터 생성 등에 관련된 주요 제어신호를 생성하여, 상기 각 부를 제어하는 제어신호 생성기(24)를 포함하여 구성한다.

이때 상기 데이터 다중화기(23)는 상기 사용자 선입선출기(1)로 부터 읽고 쓰는 단위가 한 셀(혹은 두 셀) 단위이므로 칩 내에서 굳이 데이터 레지스터를 사용해서 데이터를 지연시킬 필요가 없다.

즉, 한 셀을 보낼 준비가 되었으면 먼저 헤더나 포인터를 ATM 선입선출기(4)에 쓰기만 하면 되며, 이를 통해 데이터 전달에 있어 지연의 최소화를 이룬다.

상기와 같이 구성된 송신부(2)의 동작을 살펴보면, 송신부(2) 내의 헤더 생성기(21)에서는 사용자 데이터 유로부하의 47바이트마다 헤더를 생성하는 바, 헤더는 수렴 부계층 표시(Convergence Sublayer Indication : CSI) 비트의 셋팅 유무와 8가지의 순서 번호에 의해 총 16가지가 생길 수 있다.

여기에서는 하나의 SAR-PDU를 구성할 때 마다 헤더를 만드는 것이 아니라, 가능한 모든 종류의 헤더를 미리 만들어 놓고 필요할 때마다 CSI 비트와 순서번호로 선택해서 사용하도록 한다.

이를 통해 데이터 지연의 최소화를 이룰 수 있다.

이어 포인터 생성기(22)에서는 읽기준비(RD_READY)신호와, SRTS에서 RTS를 래치하기 위한 사이클 간격을 나타내는 신호(SRTS_CYCLE)를 발생시키는 바, 사용자 클럭(WR_CLK)으로 동작하는 카운터(BYTE_CNT[6..0])를 사용하여 사용자 계층에서 사용자 선입선출기(1)에 쓰는 데이터의 개수를 카운팅하면서 읽기준비(RD_READY)신호와, SRTS_CYCLE 신호를 액티브 시킨다.

즉, 정상적인 모드(SRTS모드 포함)에서의 동작은 사용자 선입선출기(1)에 쓰여지는 데이터의 수를 카운팅하다가 46이 되는 순간 읽기준비(RD_READY)신호를 발생시키고, 바이트카운터(BYTECNT_PE)를 통해 프리셋되어 다시 처음부터 카운트 할 준비를 한다.

이때 바이트카운터(BYTECNT_PE)가 액티브되는 순간마다 셀 카운터(CELL_CNT[2..0])를 증가시켜 'SRTS_CYCLE' 신호를 만든다.

SDT를 사용하는 모드에서는 포인터를 처리하기 위해서 두 셀을 기본 단위로 해서 처리를 하게 된다.

따라서 카운터가 93(경우에 따라서는 92)이 되는 순간에서 읽기준비(RD_READY) 신호를 발생시킨다.

또한 상기와 동시에 프레임 신호를 관찰하면서 액티브가 되는 순간의 바이트카운트(BYTE_CNT[6..0]) 값을 래치하여 포인터를 생성한 후, P-포맷 SAR-PDU의 포인터 필드에 실어 보낸다.

이처럼 각 해더 생성기(21)와 포인터 생성기(22)를 통해 헤더와 포인터가 생성되면 이는 데이터 다중화기(23)에 입력되어 각 셀 포맷에 따라 쓰는 순서가 정해지는데, 하나의 SAR-PDU를 선입선출기에 쓰기 위해서는 먼저 SAR 헤더 1바이트를 쓰고 다음에 유로부하 47바이트를 써야 한다.

SDT를 사용하는 모드에서는 경우에 따라서 헤더 다음에 포인터 1바이트를 쓰고 다음에 유로부하 46바이트를 쓰도록 한다.

본 발명의 데이터 다중화기(23)에서는 H-셀(H_SEL), P-셀(P_SEL) 신호를 통해 멀티플렉싱을 행한다.

이상과 같은 과정을 통해 생성된 ATM 셀은 상기 ATM 선입선출기(4)로 입력된 후, 수신부 측으로 송신된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 사용자 선입선출기 및 ATM 선입선출기에서 발생되는 데이터 전달 지연을 최소화하기 위하여 정상모드 지원은 물론 구조적 데이터 전달방법을 동시에 지원하였으며, 수신장치의 신호원 클럭 복원을 위한 SRTS 모드를 지원하여 고정비트율 멀티미디어 서비스를 효과적으로 처리할 수 있으므로 현재 개발되고 있는 각종 멀티미디어 통신 시스팀 예를 들어 주문형 시스팀(VOD), 화상회의 시스팀, 공동작업시스팀 등에 활용될 수 있으며, 실시간 멀티미디어 통신 시험망에 사용될 수 있는 잇점을 수반한다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

1. 유로부하를 저장하는 사용자 선입선출기와;

   분할 및 재결합 프로토콜 데이터 유니트(SAR-PDU)의 헤더를 생성하는 송신부와;

   상기 사용자 선입선출기로 부터 출력되는 유로부하를 일시 저장하며, 송신부를 통해 생성된 SAR-PDU를 일시 저장하는 결합버퍼와;

   상기 결합버퍼에서 출력되는 SAR-PDU를 ATM 계층으로 전송하기 위한 ATM 선입선출기와;

   상기 각 부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 송신처리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 송신부는 정상적인 모드일 경우에는 기본 셀마다, 구조적 데이터 전달방법 모드(SDT)일 경우에는 기본 셀-1 일때 마다 SAR 헤더 생성을 담당하는 헤더 생성기와;

   사용자 클럭으로 사용자 선입선출기에 쓰여진 사용자 데이터의 수를 카운팅하면서 SDT에서 필요한 포인터 생성을 담당하는 포인터 생성기와;

   상기 헤더 생성기에서 생성된 헤더와, 상기 결합버퍼를 통해 입력된 유로부하를 다중화 하여 SAR-PDU를 생성하는 데이터 다중화기와;

   사용자 선입선출기로 부터 읽기, ATM 선입선출기로 쓰기, 헤더 생성, 포인터 생성 등에 관련된 주요 제어신호를 생성하여, 상기 각 부를 제어하는 제어신호 생성기를 구비하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 송신처리 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 헤더 생성기는 모든 종류의 헤더를 미리 만들어 놓고, 하나의 SAR-PDU를 구성할 때 마다 수렴 부계층 표시(CSI) 비트와 순서번호로 선택해서 사용하도록 하므로서, 데이터 지연의 최소화를 이루는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 송신처리 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 포인터 생성기는 정상적인 모드일 경우 사용자 선입선출기에 쓰여지는 데이터의 수를 카운팅하다가 카운팅 수가 기본셀보다 1 작은 수가되는 순간 읽기준비신호를 생성하고, 바이트카운터 신호가 액티브되는 순간 동기식 잔여 시간 스탬프(SRTS)에서 잔여 시간 스탬프(RTS)를 래치하기 위한 사이클 간격을 나타내는 신호를 생성하고;

   SDT모드일 경우 사용자 선입선출기에 쓰여지는 데이터의 수를 카운팅하다가 두 셀을 기본단위로 하는 기본셀보다 1 또는 2 작은 수가 되는 순간 읽기준비신호를 생성하고, 바이트카운터 신호가 액티브되는 순간 포인터를 생성하여 SAR-PDU의 포인터 필드에 삽입하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 송신처리 장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 데이터 다중화기는 정상적인 모드일 경우 SAR-PDU를 생성하기 위해, 헤더 1바이트를 쓰고 그 다음 유로부하를 써서 데이터를 다중화 하고;

   SDT모드일 경우 헤더 SAR-PDU를 생성하기 위해, 헤더 1바이트를 쓰고 그 다음 포인터 1바이트를 쓴 후, 유로부하를 써서 데이터를 다중화 하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 송신처리 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는 송신부로 부터 데이터읽기시작신호가 입력되면, 생성할 SAR-PDU의 포맷에 따른 읽어야 할 바이트 수 만큼 사용자 선입선출기 입력신호를 발생시키는 사용자 인터페이스부와;

   송신부로 부터 데이터쓰기시작신호가 입력되면 송신부로 부터 출력되는 SAR_PDU 데이터를 ATM 선입선출기에 쓸 수 있도록 ATM 선입선출기 입력신호를 상기 SAR_PDU의 데이터 갯수에 해당하는 만큼 발생시킨 후, 데이터를 다 쓰고 나면 쓰기 완료 신호를 전송하는 ATM 인터페이스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 송신처리 장치.