KR100317255B1 - 적응타임슬롯방식을사용한채널효율개선방법 - Google Patents

Abstract

LMDS 시스템에 있어서, 특히 LMDS 시스템에서 멀티미디어 서비스를 제공하고자 할 경우 상향 타임슬롯의 구조를 적응 타임슬롯(Adaptive Time Slot) 방식으로 사용하는 채널 효율 개선 방법에 관한 것으로, 다수의 가입자 장치로부터 시스템에 음성 및 데이터를 전송함에 있어서 상향타임슬롯은, 일정시간마다 모든 가입자 장치를 폴링할 때, 가입자 장치가 응답을 보내는 폴링타임슬롯, 동기가 맞지 않은 상태에서 폴링타임슬롯을 통한 신호가 다른 타임슬롯에 방해가 되는 것을 막기 위한 보호타임슬롯, 가입자 장치가 헤드엔드장치로 제어 데이터를 보내는 경쟁타임슬롯, 사용자데이터를 보내는 예약타임슬롯, 상기 경쟁타임슬롯의 일부분과 상기 예약타임슬롯의 일부분으로 구성된 적응타임슬롯으로 구성되고, 상기 적응타임슬롯은 트래픽 상황에 따라 상기 사용자 데이터 전송을 위한 경쟁타임슬롯과 예약타임슬롯의 할당 슬롯수를 가변적으로 운용하게 되며, 이에 따라 급변하는 트래픽에 대해 유연하게 대처할 수 있는 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법에 관한 것이다.

Description

적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법{Method for improving Channel-efficiency using Adaptive Time Slot}

본 발명은 LMDS 시스템에 관한 것으로서, 특히 LMDS 시스템에서 멀티미디어 서비스를 제공하고자 할 경우 상향 타임슬롯의 구조를 적응 타임슬롯(Adaptive Time Slot) 방식으로 사용하는 채널 효율 개선 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 무선 통신 기술의 발달과 밀리미터파 대역의 개발 등으로 인하여 유선에 비해서 망구축의 용이성, 확장성, 경제성 등의 관점에서 유리한 광대역 무선 가입자망(B-WLL)이 각광을 받고 있다.

광대역 무선 가입자망(B-WLL)의 실현을 위해 우리 나라에서는 20㎓ 대에서 주파수를 공고하였으며, 이와 유사한 시스템으로 캐나다의 지역 다지점 통신 시스템(LMCS : Local Multipoint Communication System), 미국의 지역 다지점 분산 서비스(LMDS), 일본의 에이티엠 무선 액세스(AWA : ATM Wireless Access) 등이 연구되고 있다.

광대역 무선 가입자망(B-WLL)에 관련한 표준화는 디지털 음성·영상 회의(Digital Audio Visual Council ; 이하, DAVIC 이라 약칭함)의 활동이 가장 두드러진다.

DAVIC에서는 1.0 규격을 시작으로 1.3 규격까지 발표하고 있으며, 광대역 무선 가입자망(B-WLL)에 대해서 유일하게 구체적인 표준을 제시하고 있다. DAVIC에서는 하향 시분할 다중화(TDM : Time Division Multiplexing), 상향 시분할 다중 접속(TDMA : Time Division Multiple Access)의 다중 접속 방식 및 하향, 상향 프레임 구조, 미디어 액세스 제어 프로토콜(Media Access Control Protocol) 등에 대해서 언급하고 있다.

우리 나라에서는 정보통신부 공고 제1997-49호에서 광대역 무선 가입자망(B-WLL)의 가입자 회선용 주파수를 지정했는데, 20㎓ 대역에서 양방향 광대역 서비스용으로 하향 25.5㎓ ∼27.5㎓의 2㎓를 할당했으며, 상향으로는 24.25㎓∼24.75㎓의 500㎒를 할당하였다. 이 중 26.7㎓∼27.5㎓의 800㎒ 대역은 케이블 텔레비젼(CATV) 전송용으로 임시로 지정하였다.

이와 같이 약 2∼5㎞ 반경 내에서 가입자를 대상으로 밀리미터파 대역(하향 25.5㎓ ∼27.5㎓의 2㎓, 상향 24.25㎓∼24.75㎓의 500㎒)의 가입자 회선용 주파수를 이용하여 초고속 광대역 멀티미디어 서비스를 제공하는 LMDS 시스템은, 케이블 텔레비젼 시장에서 유선에 대한 경쟁으로서 다채널의 TV 프로그램을 가입자에게 전달하기 위해 개발된 시스템이다.

초기에는 주로 케이블 TV의 분배에 사용되었으나 점차 양방향 디지털 시스템으로 발전하였으며, 양방향 고속 무선 통신 개념의 시스템이 제공할 수 있는 서비스로는 음성 전화 서비스, 데이터 통신 서비스, 대화형 영상 서비스, 음성/데이터/영상을 복합한 멀티미디어 서비스, 전용 회선 서비스가 있으며, 일반 공중망 가입자, 사설망 가입자 및 공중망 전송 중계자 등의 가입자 형태를 갖는다.

또한, 약 30∼50㎞ 반경 내에서 가입자를 대상으로 밀리미터파 대역(2.535㎓ ∼2.655㎓)의 가입자 회선용 주파수를 이용하여 무선 케이블 텔레비젼 서비스나 고속 인터넷 서비스를 제공하는 광대역 무선 가입자망인 MMDS에 대한 표준안도 DAVIC 1.3 규격안에 제시되어 있다.

도 1 은 LMDS 시스템의 일부 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 1을 참조하면, LMDS 시스템은 크게 센트럴 오피스 장치(COU : Central Office Unit)(10)와, 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)와, 허브 아웃도어 장치(HOU : Hub Outdoor Unit)(30)와, 가입자 장치(CPE : Customer Premises Equipment Unit)(40)로 구성된다.

상기 센트럴 오피스 장치(COU)(10)는 ATM 교환장치(11)와, 가입자 관리장치(SMS : Subscriber Management System)(12)와, 망 관리장치(NMS : Network Management System)(13)와, 망 연동장치(IWF)(14)와, 사설교환장치(15)와, 인터넷 상호접속장치(Internet Gateway)(16)로 구성된다.

사설교환장치(15)는 공중 통신망과의 접속을 위한 국설 교환망(PSTN)과 상호 연동하고, 인터넷 상호접속장치(Internet Gateway)(16)는 인터넷 서비스를 위한 인터넷 서비스 접속망(ISP : Internet Service Provider)과의 접속을 제공한다.

ATM 교환장치(11)는 LMDS에 사용되는 ATM 셀 구조의 데이터를 분석하여 가입자에게 분석한 데이터를 전달하기 위한 스위칭을 수행한다.

LMDS에서는 ATM 셀을 사용하여 TV방송 데이터를 송출할 수 있으며, 디지털 데이터 및 음성 데이터를 양방향으로 통신할 수 있으므로, LMDS 시스템에서 사용되는 데이터는 TV방송 데이터, 디지털 데이터 및 음성 데이터 등으로 대별된다.

가입자 관리장치(SMS)(12)는 ATM 교환장치(11)와의 정보 교환을 통해 가입자 장치(CPE)(40)의 모든 동작 및 상태 관리, 정보 관리를 담당하게 된다.

망 관리장치(NMS)(13)는 광신호 캐리어(OC-3 : Optical Carrier-3)를 통해ATM 교환장치(11)와 허브 아웃도어 장치(HOU)(30)간의 망 접속 및 상태 관리를 담당하며, 가입자 장치(CPE)(40)와의 무선 구간 상태를 관리한다.

망 연동장치(IWF)(14)는 ATM 교환장치(11)와 사설교환장치(15)간에 데이터 교환이 이루어질 경우, 이들 ATM 교환장치(11)와 사설교환장치(15)가 상호 연동하여 운용되도록 정합시켜 주며, 이를 위해 망 연동장치(IWF)(14)는 하드웨어 및 소프트웨어 모듈로 구성된다. 여기서, ATM 교환장치(11)와 사설교환장치(15)간에 교환되는 데이터는 일반적으로 텍스트(Text), 이미지(Image), 패킷 데이터(Packet Data)이다.

사설교환장치(15)는 LMDS를 사설망 서비스로 전환하여 가용하고자 할 때, 가입자 장치(CPE)(40)에 대한 과금 정보를 관리하며, 통신을 위해 국설 교환망(PSTN)과 상호 연동하게 된다.

인터넷 상호접속장치(Internet Gateway)(16)는 가입자 장치(CPE)(40)에 ATM 및 근거리 통신망 서비스(LAN)를 제공하기 위한 상호접속장치(Gateway)로써, 이를 위해 인터넷 서비스를 제공하는 인터넷 서비스 접속망(ISP : Internet Service Provider)과 접속된다.

헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)는 ATM 교환장치(11)에서 전달된 ATM 셀 구조의 하향 채널(Downstream Channel) 데이터를 변조하여 허브 아웃도어 장치(HOU)(30)에 전달하며, 허브 아웃도어 장치(HOU)(30)에서 전달된 상향 채널(Upstream Channel) 데이터를 복조하게 된다.

허브 아웃도어 장치(HOU)(30)는 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)에서 전달된 하향 채널(Downstream Channel)의 데이터를 증폭 및 주파수 변환하여 고지향성 안테나를 통해 가입자측으로 송신하며, 무선 구간을 통해 수신한 데이터를 증폭 및 주파수 변환하여 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)에 전달한다.

또한, 가입자 장치(CPE)(40)는 옥외에 설치하는 가입자 아웃도어 장치(CPE ODU : Customer Premises Equipment Outdoor Unit)(41)와, 옥내에 설치하는 망 인터페이스 장치(NIU : Network Interface Unit)(42)와, 기타 응용서비스를 위한 전화기(43)와 개인용 컴퓨터(44)와 세트-탑 박스(STB : Set-Top Box)(45)와 텔리비젼(46)과 같은 주변 장치들로 구성된다.

여기서, 가입자 장치(CPE)(40)는 LMDS 시스템을 가정용으로 사용하느냐, 사무실용으로 사용하느냐에 따라 망 인터페이스 장치(NIU)(42)의 구성과 기타 주변 장치(43,44,45,46)의 구성이 달라지게 된다.

즉, LMDS 시스템을 사무실용으로 사용하면, 단지 소용량 사설 교환기(Private Automatic Branch Exchange)를 사용할 수 있도록 북미/유럽식 전송 인터페이스부(T1/E1 Interface)가 구비되며, 근거리 통신망 서비스(LAN)를 원하는 다수의 의뢰인(Client)들을 위한 근거리 통신망 서버(LAN Server)가 구비되는데, 여기서 근거리 통신망 서버(LAN Server)를 통해 이더넷(Ethernet)을 사용할 수 있게 된다.

이와 같은 가입자 장치(CPE)(40)에서 가입자 아웃도어 장치(CPE ODU)(41)는 고지향성 안테나를 통해 입력되는 데이터를 주파수 변환 및 증폭하여 망 인터페이스 장치(NIU)(42)에 전달하며, 또는 망 인터페이스 장치(NIU)(42)에 전달된 데이터를 주파수 변환 및 증폭하여 고지향성 안테나를 통해 무선 구간으로 송신한다.

망 인터페이스 장치(NIU)(42)는 가입자 아웃도어 장치(CPE ODU)(41)와 다수의 데이터 단말인 주변장치(43,44,45,46)들을 상호 인터페이스해 준다.

도 2 는 종래 기술에 따른 상향 타임슬롯의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 도시된 상향채널의 타임슬롯 구조는 DAVIC 권고안에 따른 것으로 도 1에 도시된 가입자 장치(CPE)(40)가 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)로 상향스트림 데이터를 전송할 때 사용할 수 있는 타임슬롯의 구조이다.

상향 타임슬롯은 1개의 폴링 타임슬롯(50)과, 2 개의 보호 타임슬롯(51)과, 11개의 경쟁 타임슬롯(Contention Time Slot)(5)과, 130개의 예약 타임슬롯(Reserved Time Slot)(53)으로 운용되는 경우를 나타낸 것이다.

상향채널의 타임슬롯 중에서 망 인터페이스 장치(NIU)(42)가 상향으로 송신 가능한 타임슬롯은 폴링 타임슬롯(50)과 경쟁 타임슬롯(52)과 예약 타임슬롯(53)이다.

여기서, 폴링 타임슬롯(50)은 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)가 일정 시간마다 모든 가입자 장치(CPE)(40)를 폴링(Polling)할 때, 가입자 장치(CPE)(40)가 응답을 보내는 타임슬롯이다. 폴링 타임슬롯(50)은 상향 타임슬롯 중 맨 처음에 위치한다.

경쟁 타임슬롯(52)은 가입자 장치(CPE)(40)가 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)로 일반 사용자 데이터가 아닌 예약채널 요구 및 채널 해제 등의 맥 메시지(MAC Message)나 신호처리 메시지(Signaling Message)를 전송하는데 사용된다.

DAVIC 권고안에 따르면 경쟁 타임슬롯(52)은 특정 망 인터페이스 장치(NIU)(42)만 사용하는 것이 아니라 다른 여러 망 인터페이스 장치(NIU)(42)가 동시에 사용할 수 있으므로 충돌이 발생할 수 있다.

망 인터페이스 장치(NIU)(42)는 데이터를 송신한 후 다음 하향스트림의 프레임을 분석하여 송신데이터의 충돌 여부를 알 수 있게 된다.

여기서, 충돌이 발생하면 재전송을 위해 얼마만큼 기다린 후 다시 송신하는 랜덤 지연 방법을 사용한다.

예약 타임슬롯(53)은 사용자가 음성 또는 인터넷 데이터 등의 데이터를 전송하는데 사용하는데, 예약 타임슬롯(53)은 가입자 장치(CPE)(40)가 경쟁 타임슬롯(52)으로 예약채널 요구메시지를 송신하고 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)로부터 이 요구메시지에 대한 확인메시지를 수신하면 사용할 수 있게 된다.

이와 같이 DAVIC 권고안에 따른 상향 타임슬롯 구조는 각 타임슬롯의 위치와 수를 고정하고, 운용 중에도 어떤 변수에 의해 능동적으로 변화되지 않는 고정 타임슬롯(Fixed Time Slot)이다.

DAVIC 권고안에 따른 고정 타임슬롯인 상향 타임슬롯의 동작에서, 가입자 장치(CPE)(40)로부터 상향스트림 데이터를 전송할 경우에 제어신호는 경쟁 타임슬롯(52)을 통해 전송되고, 사용자 데이터는 예약 타임슬롯(53)을 사용한다.

이러한 DAVIC 권고안에 따른 상향 타임슬롯을 데이터 통신인 인터넷 서비스에 그대로 적용할 경우에는 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.

LMDS 시스템이 인터넷 서비스를 제공한다면, 일반 가입자들은 웹 서버(Web server)로 데이터를 보내기보다는 정보의 바다라고 불리우는 인터넷에서 어떠한 정보를 받아보기 위한 용도로 LMDS 시스템을 많이 사용할 것이다. 즉, 망측에서 가입자 장치(CPE)로 가는 데이터는 많고, 가입자 장치(CPE)에서 망측으로 가는 데이터는 적다는 것이다.

또한, 사용자는 수신한 정보를 검색하는 동안에 상향스트림 데이터를 전송하지 않으며, 수신한 정보의 검색을 끝내고 다시 원하는 정보를 요구하는 절차를 수행한다.

그러므로, 상향스트림으로 보내는 데이터는 가끔 불연적으로 발생된다.

LMDS 시스템이 인터넷 서비스를 제공하는데 있어서 고정 타임슬롯 구조의 상향 타임슬롯을 사용할 때는 상향 타임슬롯을 계속 점유하는 방식이나 보낸 데이터가 있을 경우에 예약 타임슬롯을 요구한 후 이를 할당받아 사용하게 된다.

그러나, 상향스트림으로 전송되는 대부분의 데이터 길이가 수십에서 수백 바이트 정도로 짧은 데이터들이다.

이러한 짧은 데이터를 보내기 위해서 상향 타임슬롯을 계속 점유하거나 예약 타임슬롯을 요구한 후 할당받아 데이터를 전송하며, 또 사용한 타임슬롯을 해제하는 등의 여러 동작을 수행한다는 것은 헤드엔드장치(Head-end Unit)에 트래픽을 증가시키는 요인이 되어 전송 지연을 발생시키게 된다.

따라서, LMDS 시스템이 멀티미디어 서비스를 제공할 경우에 트래픽 변화에 대해 능동적인 대처가 불가능하며, 보다 개선된 채널 효율을 기대하기가 어렵다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, LMDS 시스템이 멀티미디어 서비스를 제공한 때 트래픽 변화에 대해 능동적으로 대처하여, 그에 따른 채널 효율을 개선할 수 있는 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법이, 다수의 가입자 장치로부터 시스템에 음성 및 데이터를 전송함에 있어서 상향타임슬롯은, 일정시간마다 모든 가입자 장치를 폴링할 때, 가입자 장치가 응답을 보내는 폴링타임슬롯, 동기가 맞지 않은 상태에서 폴링타임슬롯을 통한 신호가 다른 타임슬롯에 방해가 되는 것을 막기 위한 보호타임슬롯, 가입자 장치가 헤드엔드장치로 제어 데이터를 보내는 경쟁타임슬롯, 사용자데이터를 보내는 예약타임슬롯, 상기 경쟁타임슬롯의 일부분과 상기 예약타임슬롯의 일부분으로 구성된 적응타임슬롯으로 구성되고, 상기 적응타임슬롯은 트래픽 상황에 따라 상기 사용자 데이터 전송을 위한 경쟁타임슬롯과 예약타임슬롯의 할당 슬롯수를 가변적으로 운용하게 된다.

바람직하게는, 상기 사용자 데이터 전송을 위한 상기 예약 타임 슬롯 중 일부 예약 타임슬롯은, 전용선을 통해 데이터를 전송하는 특정 가입자를 위한 전용 타임슬롯으로 운용된다.

또한, 상기 제어데이터를 전송하는데 사용되는 경쟁 타임슬롯이 상기 시스템을 통해 서비스를 제공받는 가입자 수와 이들 가입자가 사용하는 서비스 종류에 따라 사용할 슬롯수가 결정되며, 상기 경쟁 타임슬롯을 통해 상기 사용자 데이터를 전송할 때는, 각 가입자들에게 상기 사용자 데이터를 송신할 순서를 정해주거나 송신 가능한 확률값을 제공하게 된다.

그 밖에도 상기 적응 타임슬롯의 경쟁 타임슬롯으로는 데이터 통신 서비스를 위한 일부 사용자 데이터를 전송하는데 사용하며, 상기 적응 타임슬롯의 예약 타임슬롯으로는 데이터 통신 서비스를 위한 일부 사용자 데이터 및 음성서비스를 위한 음성을 전송하는데 사용된다.

본 발명에 따른 특징에서 상기 적응 타임슬롯의 예약 타임슬롯을 사용한 상기 데이터 및 음성의 전송은, 상기 제어데이터를 전송하기 위한 경쟁 타임슬롯을 통해 상기 예약 타임슬롯 할당을 요구하는 메시지를 상기 시스템에 전송하는 단계와, 상기 전송된 할당요구 메시지를 분석하여, 요구된 예약 타임슬롯의 할당 여부를 확인하는 단계와, 상기 가입자 장치가 상기 확인 결과에 따른 타임슬롯 할당 메시지를 수신하여 상기 데이터 및 음성을 할당된 예약 타임슬롯을 통해 송신하는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 데이터 및 음성을 송신하는 단계 이후 상기 데이터나 음성의 송신이 완료되면 상기 할당된 타임슬롯을 해제하기 위한 메시지를 상기 시스템에 전송하게 되며, 상기 할당 요구 메시지를 전송하는 단계에서 상기 요구 메시지에는 전송할 데이터량 및 사용할 타임슬롯수가 포함된다.

또한, 상기 할당 여부 확인 단계가 상기 시스템에 구비된 상향스트림 관리테이블을 통해 타임슬롯 여유분의 유무를 검색하여, 요구된 예약 타임슬롯 할당 여부를 확인하게 된다.

도 1 은 일반적인 LMDS 시스템의 일부 구성을 나타낸 블록구성도.

도 2 는 종래 기술에 따른 상향 타임슬롯의 구조를 나타낸 도면.

도 3 은 본 발명에 따른 상향 타임슬롯의 구조를 나타낸 도면.

도 4 는 본 발명에 따른 적응 타임슬롯을 사용하는 일 예를 나타낸 도면.

도 5 는 헤드엔드장치(Head-end Unit)의 무선 관리부의 구성을 나타낸 블록구성도.

도 6 은 무선 관리부의 상향 슬롯 관리테이블 중 예약 데이터슬롯 테이블을 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 센트럴 오피스 장치(COU) 20 : 헤드엔드장치(Head-end Unit)

30 : 허브 아웃도어 장치(HOU) 40 : 가입자 장치(CPE)

62 : 경쟁 타임슬롯 63 : 적응 타임슬롯

64 : 전용 타임슬롯 80 : 무선 관리부

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

LMDS 시스템은 가입자에게 음성, 영상, 데이터 등 다양한 멀티미디어 서비스를 양방향으로 제공할 수 있는 시스템이다.

LMDS 시스템이 국설교환망(PSTN)을 통한 음성서비스를 수행할 경우에 가입자 장치(CPE)는 음성을 전송하기 위하여 통화 시작에서 끝날 때까지 하나의 상향채널을 점유한다. 이는 다른 서비스에 비해 상향채널 점유시간이 길다.

주문형 비디오서비스(Video On Demand)와 같은 영상을 서비스하는 경우에 가입자 장치(CPE)는 상향으로 보내는 데이터가 아주 작다. 더군다나 프로그램을 보는 동안에는 거의 상향스트림 데이터를 송신하지 않는다.

인터넷과 같은 데이터 통신을 할 경우에 가입자 장치(CPE)는 주문형 비디오서비스(VOD)에 비해 많은 상향스트림 데이터를 보내고 국설교환망(PSTN)을 통한 음성서비스에 비해 적은 상향스트림 데이터를 송신한다.

만약 LMDS 시스템으로 멀티미디어 서비스를 제공한다면 인터넷 서비스가 가장 많은 비중을 차지하게 될 것으로 예상된다. 이는 국설교환망(PSTN)을 통한 음성 통신은 기존에 이미 설치 되어있는 상태이고 주문형 비디오서비스(VOD)는 아직까지 크게 활성화되고 있지 않기 때문이다.

본 발명에서는 이런 멀티미디어 서비스 중 데이터 통신을 보다 효과적으로제공하기에 적합한 상향채널의 타임슬롯 구조를 제안하고자 한 것이다.

도 3 은 본 발명에 따른 상향 타임슬롯의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에서는 상향 타임슬롯으로 폴링 타임슬롯(60)과, 보호 타임슬롯(61)과, 경쟁 타임슬롯(62)과, 적응 타임슬롯(ATS : Adaptive Time Slot)(63)과, 전용 타임슬롯(DTS : Dedicated Time Slot)(64)으로 구분된다.

폴링 타임슬롯(60)은 상향프레임의 타임슬롯 중 맨 처음에 위치하는 타임슬롯이다.

이렇게 폴링 타임슬롯(60)을 상향프레임의 맨 처음에 위치하도록 하는 것은, LMDS 시스템에서 상향 및 하향프레임의 주기가 동일하므로 가입자 장치(CPE)(40)가 아직 동기를 맞추지 못한 상태에서 상향스트림 데이터를 송신할 때 프레임의 시작을 보내는 것이 쉽기 때문이다.

폴링 타임슬롯(60) 다음에는 동기가 맞지 않는 상태에서 폴링 타임슬롯을 통한 신호가 다른 타임슬롯에 방해가 되는 것을 막기 위한 보호 타임슬롯(61)이 위치한다.

이 보호 타임슬롯(61)의 개수는 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)와 가입자 장치(CPE)(40) 사이의 왕복 지연(Round Trip Delay)에 의해 결정된다. 이는 왕복 지연이 길수록 보호 타임슬롯(61)의 수는 더 많이 필요하게 된다.

보호 타임슬롯(61) 다음에는 경쟁 타임슬롯(62)이 위치한다.

경쟁 타임슬롯(62)은 가입자 장치(CPE)(40)가 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)로 제어 데이터를 보낼 때 사용하는 타임슬롯으로, 여러 가입자장치(CPE)가 공동으로 사용하기 때문에 충돌이 발생할 수 있다.

이 경쟁 타임슬롯(62)의 개수는 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)로부터 서비스를 받는 가입자 수와 가입자들이 사용하는 서비스 종류에 의해 결정된다.

이들 폴링 타임슬롯(60), 보호 타임슬롯(61) 및 경쟁 타임슬롯(62)을 제외한 나머지 타임슬롯들은 모두 사용자의 데이터를 보내기 위한 타임슬롯들이다.

적응 타임슬롯(ATS)(63)은 데이터 및 음성을 보내기 위한 타임슬롯이고, 전용 타임슬롯(DTS)(64)은 전용선용으로 사용하는 타임슬롯으로 기업이나 큰 빌딩 등에 연결하여 북미/유럽식 전송규격(T1/E1)의 데이터를 보낸다.

적응 타임슬롯(ATS)(63)의 경쟁 데이터슬롯은 데이터 통신을 할 때 짧은 데이터를 보내기 위한 슬롯이다.

예를 들면 인터넷 통신을 할 경우에 가입자가 망측으로 보내는 데이터 중 대부분 마우스로 클릭한다든지 키보드로 입력하는 것등에 해당하는 데이터들이다. 이러한 데이터들은 메시지가 짧은 것들이기 때문에 적응 타임슬롯(ATS)(63)의 예약 데이터슬롯을 사용하지 않고 바로 경쟁 데이터슬롯으로 송신한다.

이렇게 하면, 짧은 데이터를 보낼 때 예약 데이터슬롯을 요구하고 할당받아 사용하는 것보다 송신 지연시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)의 자원관리 측면에서 보다 효율적이다.

그러나 경쟁 데이터슬롯은 여러 가입자가 공용으로 사용하는 슬롯이기 때문에 경쟁 타임슬롯(62)처럼 충돌이 발생할 수 있다.

이와 같은 슬롯의 충돌 문제를 해결하기 위해 각 가입자 장치(CPE)(40)들에게 데이터를 송신할 순서를 정해주거나 확률값을 주어 송신토록 한다.

적응 타임슬롯(ATS)(63)의 예약 데이터슬롯은 국설교환망(PSTN)을 통한 음성이나 긴 데이터를 보내기 위한 슬롯이다.

가입자 장치(CPE)(40)가 적응 타임슬롯(ATS)(63)의 예약 데이터슬롯을 사용하려면 먼저 경쟁 타임슬롯(62)을 이용하여 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)에 예약 데이터슬롯 요구메시지를 보내고 이에 대한 응답으로 특정 예약 데이터슬롯을 할당받아 사용해야 한다.

이하, 본 발명에 따른 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법에 대한 하나의 실시 예를 설명한다.

도 4 는 본 발명에 따른 적응 타임슬롯을 사용하는 일 예를 나타낸 도면이다.

도 4에서는 가입자A(75)는 전자메일(E-Mail)이나 파일과 같은 긴 데이터를 보내고, 가입자B(76)는 마우스로 클릭한다든지 키보드로 입력하는 것등에 해당하는 짧은 데이터를 보내는 경우를 보인 것이다.

긴 데이터를 보내는 전송하는 경우를 살펴보면, 가입자A(75)는 적응 타임슬롯(ATS)(73)의 예약 데이터슬롯을 사용하여 데이터를 전송한다.

이 때는 먼저 경쟁 타임슬롯(72)을 통해 예약 데이터슬롯을 요구하는 메시지를 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)에 보내며, 이 요구메시지에는 전송할 데이터량과 사용할 타임슬롯수를 보내게 된다(S1).

가입자A(75)가 요구하는 타임슬롯수는 예약 데이터슬롯의 수보다 작거나 같다.

도 5 는 헤드엔드장치(Head-end Unit)의 무선 관리부의 구성을 나타낸 블록구성도로써, 가입자A(75)가 경쟁 타임슬롯(72)을 통해 전송하는 예약 데이터슬롯 요구 메시지는 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)의 이 무선 관리부(80)가 수신한다.

무선 관리부(80)에서는 일단 가입자A(75)의 요구 메시지를 수신부(81)가 수신하여 MAC 처리부(83)에 제공한다.

중앙처리부(85)는 MAC 처리부(83)로부터 제공되는 요구 메시지를 분석하고 가입자A(75)가 요구 메시지를 통해 요구한 예약 데이터슬롯 개수만큼을 할당해 줄 수 있는지 알아보기 위해 상향 슬롯 관리테이블(84)을 검색한다.

이 상향 슬롯 관리테이블(84) 중에서 예약 데이터슬롯 테이블을 도 6에 나타내었다.

도시된 예약 데이터슬롯 테이블에는 현재 슬롯이 할당되어 사용중인 상태는 "0x0f"로 나타내고, 사용되고 있지 않은 상태는 "0"으로 나타낸다.

만약 가입자A(75)가 1개의 예약 데이터슬롯을 요구했다면, 예약 데이터슬롯 테이블에서 슬롯번호 "k+5"의 타임슬롯을 할당하여 준다.

이 때 무선 관리부(80)의 중앙처리부(85)는 예약 데이터슬롯 테이블의 슬롯번호 "k+5"에 "0x0f"를 써넣어 할당되었음을 나타내게 된다.

가입자A(75)는 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)의 무선 관리부(80)로부터 예약 데이터슬롯 할당을 위한 타임슬롯 할당메시지를 수신하고(S2), 할당받은 예약데이터슬롯(k+5)으로 자신이 보내고자 하는 긴 데이터를 송신한다(S3).

가입자A(75)가 모든 데이터 송신을 완료하면 타임슬롯 해제메시지를 헤드엔드장치(Head_end Unit)(20)의 무선 관리부(80)에 송신하여(S3), 가입자측의 긴 데이터 전송 과정을 종료한다.

헤드엔드장치(Head_end Unit)(20)는 가입자A(75)로부터 타임슬롯 해제메시지를 수신한 후 이에 대한 응답을 가입자A(75)에게 송신하며(S2), 동시에 예약 데이터슬롯 테이블에서 방금 가입자A(75)가 사용한 슬롯번호 "k+5"에 "0x0f" 대신 "0"을 써넣어 사용중이 아니라는 것을 표시한다.

가입자B(76)가 인터넷 통신을 할 경우에 가입자B(76)가 망측으로 보내는 데이터 중 대부분 마우스로 클릭한다든지 키보드로 입력하는 것등에 해당하는 짧은 데이터를 송신하고자 한다면, 가입자B(76)는 적응 타임슬롯(ATS)(73) 중 예약 데이터슬롯을 사용하지 않고 경쟁 데이터슬롯을 사용하여 데이터를 바로 송신한다(S4).

이 때 만약 경쟁 데이터슬롯으로 짧은 데이터를 송신하던 중에 충돌이 발생하게 되면, 얼마만큼 기다린 후 다시 데이터를 송신하는 랜덤 지연 방법을 사용하여 재전송한다.

가입자B(76)는 적응 타임슬롯(ATS)(73)의 경쟁 데이터슬롯을 통해 짧은 데이터를 송신하므로, 가입자A(75)처럼 복잡한 과정을 거치지 않아도 된다. 따라서 데이터 송신 지연시간이 줄어들며 또한 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)의 무선 관리부와의 메시지 교환에 의한 타임슬롯 할당과정을 거치지 않기 때문에 헤드엔드장치(Head-end Unit)(20)의 부하를 줄일 수 있다.

LMDS 시스템이 다양한 멀티미디어 서비스를 제공할 경우에는, 가입자들의 서비스 요청이 일정하지 않다. 즉 시간에 따라 서비스를 요구하는 가입자가 많을 수도 있고 적을 수도 있다는 것이다. 또한 사용하고자 하는 서비스도 한가지만 자주 사용할 수 있고 여러 가지 서비스를 다양하게 사용할 수도 있다는 것이다.

따라서 이러한 상황에서 트래픽은 일정하지 않고 계속 변하게 된다.

적응 타임슬롯(ATS)(73)은 이렇게 트래픽이 일정하지 않은 상황하에서, 트래픽이 급변할 경우가 발생하면 경쟁 데이터슬롯과 예약 데이터슬롯의 비율을 조정하여 능동적으로 대처할 수 있도록 하였다.

만약 LMDS 시스템에서 인터넷 서비스를 사용하는 가입자가 증가하여 경쟁 데이터슬롯에 충돌이 증가하면, 적응 타임슬롯(ATS)(73)에서 경쟁 데이터슬롯의 수를 증가시킨다. 그러면 적응 타임슬롯(ATS)(73)에서는 증가된 경쟁 데이터슬롯 개수만큼 예약 데이터슬롯의 개수가 줄어들게 된다.

반대로, LMDS 시스템에서 국설교환망(PSTN)을 통한 음성 서비스를 사용하는 사용자가 증가하거나 경쟁 데이터슬롯의 사용율이 감소한다면, 적응 타임슬롯(ATS)(73)에서 예약 데이터슬롯의 수를 증가시킨다. 그러면 적응 타임슬롯(ATS)(73)에서는 증가된 예약 데이터슬롯 개수만큼 경쟁 데이터슬롯의 개수가 줄어들게 된다.

이와 같이 설명된 본 발명의 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법에서는 적응 타임슬롯(ATS)(73)을 사용하여 급변하는 트래픽에 대해 유연하게 대처할 수 있다.

이상의 설명에서와 같은 본 발명은 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하는 LMDS 시스템에서 트래픽에 따라 능동적으로 운용되는 적응 타임슬롯을 적용하므로, 급변하는 트래픽에 대해 유연하게 대처할 수 있다는 효과가 있다.

또한, LMDS 시스템에서 인터넷과 같은 무선 데이터 서비스를 제공할 때, 일반 사용자 데이터를 전송하는데 사용되는 타임슬롯을 능동적으로 할당하므로, 더 많은 가입자를 수용할 수 있으며, 또한 헤드엔드장치(Head-end Unit)의 상향스트림 데이터 처리량을 줄일 수 있다.

Claims (9)

1. 다수의 가입자 장치로부터 시스템에 음성 및 데이터를 전송함에 있어서 상향타임슬롯은,

   일정시간마다 모든 가입자 장치를 폴링할 때, 가입자 장치가 응답을 보내는 폴링타임슬롯;

   동기가 맞지 않은 상태에서 폴링타임슬롯을 통한 신호가 다른 타임슬롯에 방해가 되는 것을 막기 위한 보호타임슬롯;

   가입자 장치가 헤드엔드장치로 제어 데이터를 보내는 경쟁타임슬롯;

   사용자데이터를 보내는 예약타임슬롯;

   상기 경쟁타임슬롯의 일부분과 상기 예약타임슬롯의 일부분으로 구성된 적응타임슬롯으로 구성되고,

   상기 적응타임슬롯은 트래픽 상황에 따라 상기 사용자 데이터 전송을 위한 경쟁타임슬롯과 예약타임슬롯의 할당 슬롯수를 가변적으로 운용하는 것을 특징으로 하는 적응타임슬롯방식을 사용한 채널효율개선 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 사용자 데이터 전송을 위한 상기 예약 타임 슬롯 중 일부 예약 타임슬롯은, 전용선을 통해 데이터를 전송하는 특정 가입자를 위한 전용 타임슬롯으로 운용되는 것을 특징으로 하는 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어데이터를 전송하는데 사용되는 경쟁 타임슬롯은 상기 시스템을 통해 서비스를 제공받는 가입자 수와 이들 가입자가 사용하는 서비스 종류에 따라 사용할 슬롯수가 결정되는 것을 특징으로 하는 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 경쟁 타임슬롯을 통해 상기 사용자 데이터를 전송할 때는, 각 가입자들에게 상기 사용자 데이터를 송신할 순서를 정해주거나 송신 가능한 확률값을 제공하는 것을 특징으로 하는 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 적응 타임슬롯의 상기 경쟁 타임슬롯으로는 데이터 통신 서비스를 위한 일부 사용자 데이터를 전송하는데 사용하며, 상기 적응 타임슬롯의 상기 예약 타임슬롯으로는 데이터 통신 서비스를 위한 일부 사용자 데이터 및 음성서비스를 위한 음성을 전송하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 적응 타임슬롯의 예약 타임슬롯을 사용한 상기 데이터 및 음성의 전송은,

   상기 제어데이터를 전송하기 위한 경쟁 타임슬롯을 통해 상기 예약 타임슬롯할당을 요구하는 메시지를 상기 시스템에 전송하는 단계와,

   상기 전송된 할당요구 메시지를 분석하여, 요구된 예약 타임슬롯의 할당 여부를 확인하는 단계와,

   상기 가입자 장치가 상기 확인 결과에 따른 타임슬롯 할당 메시지를 수신하여 상기 데이터 및 음성을 할당된 예약 타임슬롯을 통해 송신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 데이터 및 음성을 송신하는 단계 이후 상기 데이터나 음성의 송신이 완료되면 상기 할당된 타임슬롯을 해제하기 위한 메시지를 상기 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 할당 요구 메시지를 전송하는 단계에서, 상기 요구 메시지에는 전송할 데이터량 및 사용할 타임슬롯수가 포함되는 것을 특징으로 하는 적응 타임슬롯 방식을 사용한 채널 효율 개선 방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 할당 여부 확인 단계는, 상기 시스템에 구비된 상향스트림 관리테이블을 통해 타임슬롯 여유분의 유무를 검색하여, 요구된 예약 타임슬롯 할당 여부를 확인하게 되는 것을 특징으로 하는 적응 타임슬롯 방식을 사용한채널 효율 개선 방법.