KR100797388B1 - Adaptive packet scheduling apparatus for uncapsulated IP packet data communication in interactive satellite communication system, and data receive apparatus and transmitting and receiving method using it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양방향 위성 송수신 시스템에서 IP 패킷을 캡슐화하지 않고 직접 전송하고, 단말국에서 이러한 데이터를 정상적으로 수신하도록 하기 위한 적응형 패킷 스케줄링 장치 및 수신 장치와, 송신 방법 및 수신 방법에 관한 것으로, 양방향 위성통신 시스템에서 통신 데이터(IP 패킷)를 비캡슐화하여 전송하기 위한 적응형 패킷 스케줄링 장치에 있어서, 입력된 IP 패킷을 분류하여 복수의 데이터 큐에 저장하는 분류수단; 상기 데이터 큐에 저장된 상기 IP 패킷의 스케줄링을 수행하고, 결정된 전송방식에 따른 베이스밴드 프레임 길이 단위로 상기 IP 패킷을 잘라 출력하는 스케줄러 및 프레이밍수단; 및 각 단말국에 연결된 모든 사용자 단말에 대한 IP 주소를 상기 각 단말국으로부터 획득하여 관리하고, 상기 입력된 IP 패킷의 목적지 주소 및 상기 각 단말국의 채널 수신 상태 정보에 따라 상기 분류수단 및 상기 스케줄러 및 프레이밍 수단을 제어하는 제어정보 관리수단을 포함하되, 상기 분류수단은, 전송방식별로 구분된 데이터 큐에 상기 제어정보 관리수단으로부터 전달된 IP 주소에 따른 전송방식에 따라 상기 입력된 IP 패킷을 구분하여 저장하고, 상기 스케줄러 및 프레이밍수단은 베이스밴드 프레임 길이 단위로 상기 IP 패킷을 읽어 순방향링크 변조기로 출력하여 상기 IP 패킷이 전송스트림으로 캡슐화되지 않고 베이스밴드 프레임 길이 단위의 연속된 IP 패킷 스트림으로 전송되도록 한다.The present invention relates to an adaptive packet scheduling apparatus and a receiving apparatus, a transmission method and a receiving method for directly transmitting an IP packet without encapsulation in a bidirectional satellite transmission / reception system, and allowing a terminal station to receive such data normally. An adaptive packet scheduling apparatus for decapsulating and transmitting communication data (IP packets) in a communication system, comprising: a classification means for classifying input IP packets and storing the received IP packets in a plurality of data queues; A scheduler and framing means for scheduling the IP packet stored in the data queue and cutting and outputting the IP packet in units of a baseband frame length according to a determined transmission scheme; And obtaining and managing IP addresses of all user terminals connected to each terminal station from the terminal station, and classifying the scheduler and the scheduler according to the destination address of the input IP packet and channel reception status information of each terminal station. And control information management means for controlling a framing means, wherein the classification means divides the input IP packet according to a transmission method according to an IP address transmitted from the control information management means into data queues classified by transmission methods. The scheduler and the framing means read the IP packet in a baseband frame length unit and output the IP packet to a forward link modulator to transmit the IP packet as a continuous IP packet stream in unit of baseband frame length without being encapsulated in a transport stream. Be sure to
위성, 적응형 패킷 스케줄러, 중심국, 단말국, 순방향링크, 역방향링크, 트래픽, IP 패킷 Satellite, Adaptive Packet Scheduler, Central Station, Terminal Station, Forward Link, Reverse Link, Traffic, IP Packet
Description
도 1 은 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 송/수신 시스템의 일실시예 구성도, 1 is a configuration diagram of an embodiment of a data transmission / reception system for unencapsulated data communication in a bidirectional satellite communication system according to the present invention;
도 2 는 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 송신 시스템의 적응형 패킷 스케줄링 장치의 일실시예 구성도,2 is a configuration diagram of an adaptive packet scheduling apparatus of a data transmission system for unencapsulated data communication in a bidirectional satellite communication system according to the present invention;
도 3 은 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 수신 시스템의 데이터 처리기 내부 구조를 나타낸 예시도이다.3 is an exemplary view showing the internal structure of a data processor of a data receiving system for unencapsulated data communication in a bidirectional satellite communication system according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
11 : 중심국 101 : 역방향링크 복조기11: central station 101: reverse link demodulator
102 : DVB-S2 순방향링크 변조기 103 : 중심국 라우터102: DVB-S2 forward link modulator 103: central station router
104 : 적응형 패킷 스케줄러 105 : 중심국 RF 장치104: adaptive packet scheduler 105: central station RF device
12 : 단말국 301 : 단말국 안테나 장치12: terminal station 301: terminal station antenna device
302 : DVB-S2 순방향링크 복조기 303 : 데이터 처리기302: DVB-S2 forward link demodulator 303: data processor
304 : 역방향링크 변조기 305 : 사용자 PC304: reverse link modulator 305: user PC
201 : 위성 202 : 인터넷201: satellite 202: the Internet
본 발명은 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 적응형 패킷 스케줄링 장치 및 수신 장치와, 송신 방법 및 수신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중심국과 단말국으로 구성되며, DVB-S2(Digital Video Broadcasting-Satellite 2) 규격에 의해 IP 패킷 형태의 통신 데이터를 전송하는 양방향 위성 통신 시스템에서 수신 채널 환경이 다른 복수 단말국으로 전송되는 통신 데이터들을 각 수신 채널 환경에 적합한 전송 방식을 이용하여 전송할 수 있으며, 전송 시 기존의 MPE/MPEG-2 TS 캡슐화로 인한 오버헤드가 없는 방식으로 전송하고, 이러한 통신 데이터 스트림을 정상적으로 수신하도록 하기 위한 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 적응형 패킷 스케줄링 장치 및 수신 장치와, 송신 방법 및 수신 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an adaptive packet scheduling apparatus and a reception apparatus for a non-encapsulated data communication in a bidirectional satellite communication system, a transmission method and a reception method, and more particularly, comprising a central station and a terminal station, and a DVB-S2 (Digital). In the two-way satellite communication system that transmits communication data in the form of IP packet according to the Video Broadcasting-Satellite 2) standard, it is possible to transmit the communication data transmitted to multiple terminal stations having different receiving channel environments using a transmission method suitable for each receiving channel environment. Adaptive packet scheduling apparatus for non-encapsulated data communication in a two-way satellite communication system for transmitting in an overhead-free manner due to existing MPE / MPEG-2 TS encapsulation and receiving such communication data streams normally. And a receiving apparatus, a transmitting method and a receiving method.
일반적으로, 기존의 양방향 위성 전송 시스템을 통해 IP 형태의 통신 데이터를 전송하기 위해서는 MPE/MPEG-2 TS 패킷 구조를 이용한 캡슐화를 시킨 후에 특 정 변조 방식으로 전송하는 방식을 사용하고 있다. 이러한 MPE(Multi-Protocol Encapsulation) 방식은 초기에 디지털 방송 송수신 시스템을 이용하여 통신 데이터를 전송하기 위해 제안된 방식으로, 수신기에서 이렇게 방송망을 통해 전송된 통신 데이터를 이더넷과 같은 통신망을 통해 수신한 데이터와 동일한 방식으로 처리할 수 있도록 하기 위해 디지털 방송 시스템에 데이터 통신 프로토콜을 적용한 방식이다.In general, in order to transmit communication data in the form of IP through the conventional two-way satellite transmission system, the encapsulation using the MPE / MPEG-2 TS packet structure is used and then a specific modulation scheme is used. This multi-protocol encapsulation (MPE) method is a method initially proposed for transmitting communication data using a digital broadcast transmission / reception system. The data received from the receiver through the communication network such as Ethernet is transmitted through the communication network. In this way, the data communication protocol is applied to the digital broadcasting system in order to be processed in the same way.
하지만, MPE/MPEG-2 TS 패킷 캡슐화 방식은 순수한 IP 패킷에 부가적인 헤더 정보를 삽입하는 형태이므로, 통상 10% 이상의 오버헤드가 발생하는 것으로 알려져 있으며, 위성망과 같은 고가의 전송망이나 협대역의 이동통신망과 같이 효율적인 데이터 전송이 요구되는 응용분야에서는 이러한 오버헤드로 인한 불필요한 비용을 감수해야 한다. 이러한 이유로 MPE/MPEG-2 TS 패킷 캡슐화를 시키지 않고, IP 패킷을 직접 보내는 방식이 연구되어 왔으며, 2005년 초 표준화가 완료된 DVB-S2 규격에서는 IP 패킷을 캡슐화하지 않고 전송하는 스트림을 정의하고 있다. 하지만, IP 패킷 등의 통신 데이터를 캡슐화하지 않고 수신기에서 정상적으로 수신할 수 있도록 전송하는 방법과, 이러한 캡슐화하지 않은 스트림을 수신하기 위한 절차에 대해서는 언급하지 않고 있어, 이에 대한 처리 흐름 정의가 필요하다.However, since the MPE / MPEG-2 TS packet encapsulation method inserts additional header information into a pure IP packet, it is generally known to generate more than 10% of overhead, and it is expensive to move in an expensive transmission network or narrowband such as a satellite network. In applications that require efficient data transfer, such as telecommunications networks, this overhead is an unnecessary expense. For this reason, the method of directly sending IP packets without MPE / MPEG-2 TS packet encapsulation has been studied, and the DVB-S2 standard, which was standardized in early 2005, defines a stream for transmitting IP packets without encapsulation. However, a method of transmitting communication data such as an IP packet so as to be normally received by a receiver without encapsulation, and a procedure for receiving such an unencapsulated stream are not mentioned, and thus a process flow definition is required.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 중심국과 단말국으로 구성되는 이동형 양방향 위성 송수신 시스템에서 IP 패킷을 캡슐화하지 않고 직접 전송하고, 단말국에서 이러한 데이터를 정상적으로 수신하도록 하기 위한 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 적응형 패킷 스케줄링 장치 및 수신 장치와, 송신 방법 및 수신 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to meet the above requirements, and in a mobile bidirectional satellite transmission / reception system composed of a central station and a terminal station, the IP packet is directly transmitted without encapsulation, and a bidirectional way for the terminal station to normally receive such data is provided. An object of the present invention is to provide an adaptive packet scheduling apparatus and a reception apparatus, a transmission method, and a reception method for unencapsulated data communication in a satellite communication system.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 양방향 위성통신 시스템에서 통신 데이터(IP 패킷)를 비캡슐화하여 전송하기 위한 적응형 패킷 스케줄링 장치에 있어서, 입력된 IP 패킷을 분류하여 복수의 데이터 큐에 저장하는 분류수단; 상기 데이터 큐에 저장된 상기 IP 패킷의 스케줄링을 수행하고, 결정된 전송방식에 따른 베이스밴드 프레임 길이 단위로 상기 IP 패킷을 잘라 출력하는 스케줄러 및 프레이밍수단; 및 각 단말국에 연결된 모든 사용자 단말에 대한 IP 주소를 상기 각 단말국으로부터 획득하여 관리하고, 상기 입력된 IP 패킷의 목적지 주소 및 상기 각 단말국의 채널 수신 상태 정보에 따라 상기 분류수단 및 상기 스케줄러 및 프레이밍 수단을 제어하는 제어정보 관리수단을 포함하되, 상기 분류수단은, 전송방식별로 구분된 데이터 큐에 상기 제어정보 관리수단으로부터 전달된 IP 주소에 따른 전송방식에 따라 상기 입력된 IP 패킷을 구분하여 저장하고, 상기 스케줄러 및 프레이밍수단은 베이스밴드 프레임 길이 단위로 상기 IP 패킷을 읽어 순방향링크 변조기로 출력하여 상기 IP 패킷이 전송스트림으로 캡슐화되지 않고 베이스밴드 프레임 길이 단위의 연속된 IP 패킷 스트림으로 전송되도록 하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, an adaptive packet scheduling apparatus for decapsulating and transmitting communication data (IP packet) in a bidirectional satellite communication system includes: classifying input IP packets and storing the received IP packets in a plurality of data queues. Classification means; A scheduler and framing means for scheduling the IP packet stored in the data queue and cutting and outputting the IP packet in units of a baseband frame length according to a determined transmission scheme; And obtaining and managing IP addresses of all user terminals connected to each terminal station from the terminal station, and classifying the scheduler and the scheduler according to the destination address of the input IP packet and channel reception status information of each terminal station. And control information management means for controlling a framing means, wherein the classification means divides the input IP packet according to a transmission method according to an IP address transmitted from the control information management means into data queues classified by transmission methods. The scheduler and the framing means read the IP packet in a baseband frame length unit and output the IP packet to a forward link modulator to transmit the IP packet as a continuous IP packet stream in unit of baseband frame length without being encapsulated in a transport stream. It is characterized by that.
또한, 본 발명은, 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화된 통신 데이터를 수신하기 위한 장치에 있어서, 수신된 신호를 복조 및 채널 디코딩하고, 전송스트림으로 캡슐화된 방송 데이터와 캡슐화되지 않은 IP 패킷(통신 데이터) 스트림을 분리하여 출력하는 순방향링크 복조수단; 및 자신의 단말국에 연결된 모든 사용자 단말의 IP 주소를 저장하고, 상기 순방향링크 복조수단으로부터 입력된 베이스밴드 프레임 길이 단위의 IP 패킷 스트림으로부터 연속된 IP 패킷을 분리하고, 상기 저장된 각 사용자 단말의 IP 주소를 이용해 상기 분리된 IP 패킷의 목적지 주소를 분석하여 자신의 단말국에 연결된 사용자 단말이 목적지가 아닌 IP 패킷을 폐기하고, 자신의 단말국에 연결된 사용자 단말을 목적지로 하는 IP 패킷에 대해 이더넷 헤더를 생성하여 해당 목적지 사용자 단말로 전송하는 데이터 처리수단을 포함한다.In addition, the present invention provides a device for receiving unencapsulated communication data in a two-way satellite communication system, demodulating and channel decoding a received signal, broadcast data encapsulated in a transport stream and unencapsulated IP packets (communication data). Forward link demodulation means for separating and outputting the stream; And storing the IP addresses of all user terminals connected to the own terminal station, separating consecutive IP packets from the baseband frame length unit IP packet stream inputted from the forward link demodulation means, and storing the IPs of the stored user terminals. By analyzing the destination address of the separated IP packet by using the address, the user terminal connected to the terminal station discards the IP packet which is not the destination, and the Ethernet header for the IP packet destined for the user terminal connected to the terminal station. It generates a data processing means for transmitting to the corresponding destination user terminal.
또한, 본 발명은, 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 송신 방법에 있어서, (a) 각 단말국에 연결된 모든 사용자 단말에 대한 IP 주소를 상기 각 단말국으로부터 획득하여, 상기 획득된 각 사용자 단말의 IP 주소와 각 단말국의 식별자 및 채널 수신 상태 정보를 대응시켜 저장하는 단계; (b) 입력된 IP 패킷의 목적지 주소와 동일한 IP 주소를 갖는 상기 사용자 단말이 연결된 단말국의 채널 수신 상태를 확인하여 전송방식을 결정하는 단계; (c) 채널 수신 상태별 데이터 큐 중 상기 결정된 전송방식에 대응되는 데이터 큐에 상기 입력된 IP 패킷을 저장하는 단계; (d) 상기 결정된 전송방식에 따른 베이스밴드 프레임 길이 단위로 상기 데이터 큐에 저장된 IP 패킷을 잘라 출력하는 단계; 및 (e) 베이스밴드 프레임 길이 단위로 출력되는 상기 IP 패킷을 전송스트림으로 캡슐화되지 않고 베이스밴드 프레임 길이 단위의 연속된 IP 패킷 스트림으로 전송하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention is a transmission method for unencapsulated data communication in a two-way satellite communication system, (a) obtaining the IP address for all the user terminals connected to each terminal station from each terminal station, Storing the IP address of the user terminal in correspondence with an identifier of each terminal station and channel reception state information; (b) determining a transmission method by checking a channel reception state of a terminal station to which the user terminal having the same IP address as the destination address of the input IP packet is connected; (c) storing the input IP packet in a data queue corresponding to the determined transmission scheme among data queues for each channel reception state; (d) cutting and outputting an IP packet stored in the data queue in units of a baseband frame length according to the determined transmission scheme; And (e) transmitting the IP packet outputted in units of baseband frame length in a continuous IP packet stream in units of baseband frame length without being encapsulated in a transport stream.
또한, 본 발명은, 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화된 통신 데이터를 수신하기 위한 방법에 있어서, (a) 자신의 단말국에 연결된 모든 사용자 단말의 IP 주소를 획득하여 저장하고, 상기 획득된 사용자 단말들의 IP 주소를 자신의 단말국 식별자와 대응시켜 송신 시스템으로 제공하는 단계; (b) 수신된 신호를 복조 및 채널 디코딩하고, 전송스트림으로 캡슐화된 방송 데이터와 캡슐화되지 않은 IP 패킷(통신 데이터) 스트림을 분리하여 출력하는 단계; (c) 베이스밴드 프레임 길이 단위로 입력된 IP 패킷 스트림으로부터 연속된 IP 패킷을 분리하는 단계; (d) 상기 저장된 각 사용자 단말의 IP 주소를 이용해 상기 분리된 IP 패킷의 목적지 주소를 분석하여 자신의 단말국에 연결된 사용자 단말이 목적지가 아닌 IP 패킷을 폐기하는 단계; 및 (e) 상기 분리된 IP 패킷의 목적지 주소가 자신의 단말국에 연결된 사용자 단말을 목적지로 하는 IP 패킷에 대해 이더넷 헤더를 생성하여 해당 목적지 사용자 단말로 전송하는 단계를 포함한다.The present invention also provides a method for receiving unencapsulated communication data in a two-way satellite communication system, comprising: (a) acquiring and storing IP addresses of all user terminals connected to its own terminal station; Providing their IP addresses to the transmitting system in correspondence with their terminal station identifiers; (b) demodulating and channel decoding the received signal and separating and outputting the broadcast data encapsulated into the transport stream and the unencapsulated IP packet (communication data) stream; (c) separating consecutive IP packets from the input IP packet stream in units of baseband frame lengths; (d) analyzing the destination address of the separated IP packet by using the stored IP address of each user terminal and discarding the IP packet that is not the destination by the user terminal connected to the terminal station; And (e) generating an Ethernet header for the IP packet destined for a user terminal whose destination address of the separated IP packet is connected to its own terminal station, and transmitting the generated Ethernet header to the corresponding destination user terminal.
상기와 같이, 본 발명은 기존의 방식인 MPE/MPEG-TS 방식을 사용하지 않고 IP 패킷을 직접 전송함으로써 데이터 전송 효율을 극대화할 수 있다. 이와 같은 전 송 방식은 최근 들어 대두되고 있는 통신방송 융합 서비스를 제공하기 위해 방송 데이터와 함께 통신 데이터를 전송하는 응용분야에서는 반드시 필요하며, 위성망과 같은 고비용의 전송망이나 이동통신망과 같이 협대역을 사용하기 때문에 데이터 압축 및 전송 효율에 영향을 많이 받는 응용분야에서 특히 효과적인 방식이 된다. As described above, the present invention can maximize data transmission efficiency by directly transmitting an IP packet without using the conventional MPE / MPEG-TS scheme. Such a transmission method is necessary in an application field for transmitting communication data together with broadcast data in order to provide a communication broadcasting convergence service that is emerging recently, and uses a narrow band such as a high-cost transmission network such as a satellite network or a mobile communication network. This makes it particularly effective in applications that are highly affected by data compression and transmission efficiency.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 송/수신 시스템의 일실시예 구성도로서, 도면에서 "101"은 역방향링크 복조기, "102"는 DVB-S2 순방향링크 변조기, "103"은 중심국 라우터, "104"는 적응형 패킷 스케줄러, "105"는 중심국 RF 장치, "201은 위성, "202"는 인터넷, "301"은 단말 안테나 장치, "302"는 DVB-S2 순방향링크 복조기, "303"은 데이터 처리기, "304"는 역방향링크 변조기, "305"는 단말국에 연결되는 사용자 PC를 각각 나타낸다. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a data transmission / reception system for unencapsulated data communication in a bidirectional satellite communication system according to the present invention, in which “101” is a reverse link demodulator and “102” is a DVB-S2 forward link. Modulator, "103" is central station router, "104" is adaptive packet scheduler, "105" is central station RF device, "201 is satellite," 202 "is internet," 301 "is terminal antenna device," 302 "is DVB S2 forward link demodulator, "303" denotes a data processor, "304" denotes a reverse link modulator, and "305" denotes a user PC connected to a terminal station.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 송/수신 시스템은, 외부의 인터넷(202)과 연결되 는 중심국 라우터(103)와, 각 단말국의 채널 수신 상태에 따라 다른 전송 방식을 부여할 수 있도록 구분하기 위한 적응형 패킷 스케줄러(104)와, 입력 데이터를 DVB-S2 규격에 의해 다양한 전송 방식으로 변조 및 채널 코딩 기능을 수행하는 DVB-S2 순방향링크 변조기(102)와, 변조 신호를 주파수 상향 변환 등을 거쳐 위성 전송하는 중심국 RF 장치(105)와, 위성(201)을 통해 각 단말국의 채널 수신 상태 정보 및 트래픽 데이터를 수신하는 역방향링크 복조기(101)로 구성되는 중심국(11)과, 위성(201)으로부터 신호를 수신하는 단말 안테나 장치(301)와, 중심국(11)으로부터 변조 및 채널 코딩된 신호를 수신하여 DVB-S2 규격의 복조 및 채널 디코딩을 수행하는 DVB-S2 순방향링크 복조기(302)와, 단말국(12)과 연결되는 사용자 PC(305)와의 데이터 송수신과 채널 수신 상태 정보를 생성하는 데이터 처리기(303)와, 위성(201)을 통해 중심국(11)으로 단말국 채널 수신 상태 정보 및 트래픽 데이터를 전송하는 역방향링크 변조기(304)로 구성되는 단말국(12)을 포함한다.As shown in FIG. 1, a data transmission / reception system for unencapsulated data communication in a bidirectional satellite communication system according to the present invention includes a
여기서, 중심국(11)의 역방향링크 복조기(101)는 위성(201)을 통해 단말국(12)으로부터 전달되는 역방향링크 데이터를 수신하는 기능을 수행하며, 여기에서 처리되는 데이터는 역방향링크 트래픽 데이터와 단말국의 수신 상태 정보가 있다.Here, the
DVB-S2 순방향링크 변조기(102)는 DVB-S2 규격에 따라 여러 개의 입력 스트림에 대해 모드 및 스트림 적응, 채널 코딩, 변조 기능을 수행하게 된다. The DVB-S2
중심국 라우터(103)는 중심국(11)과 외부의 인터넷(202)과의 데이터 송수신 기능을 수행한다. The
적응형 패킷 스케줄러(104)는 단말국(12)으로 전송되어야 하는 순방향링크 트래픽 데이터를 입력받아 각 트래픽 데이터의 목적지 주소(Destination IP Address)에 따라 구분되어 있는 전송방식에 따라 서로 다른 큐로 입력한다. 이러한 입력 데이터 구분을 위해서는 역방향링크 수신기를 통해 각 단말국에서의 수신 채널 상태 정보(SNR : Signal to Noise Ratio)를 수신하여 이를 기반으로 어떤 단말국으로는 어떤 전송방식으로 전송할지를 결정하고, 특정 단말국에 연결되는 사용자 PC들의 IP 주소 정보를 저장하고 있어야 한다. The
이러한 단말국 관리 정보를 이용하여 적응형 패킷 스케줄러(104)의 입력 스트림을 전송방식에 따라 구분할 수 있게 된다. 중심국 RF 장치(105)는 DVB-S2 순방향링크 변조기(102)로부터 출력되는 순방향링크 데이터를 주파수 상향 변환 등을 거쳐 위성 전송하며, 위성(201)으로부터 수신된 역방향링크 데이터를 역방향링크 복조기(101)로 전달하기 위해 주파수 하향 변환 등의 기능을 수행하게 된다. Using such terminal station management information, the input stream of the
한편, 단말국 시스템의 단말 안테나 장치(301)는 중심국(11)으로부터 전송되는 신호를 주파수 하향 변환하여 DVB-S2 순방향링크 복조기(302)로 전달하며, 역방향링크 변조기(304)로부터 전달된 변조신호(채널 수신 상태 정보)를 주파수 상향 변환하여 위성(201)으로 전송하는 기능을 수행한다. Meanwhile, the
DVB-S2 순방향링크 복조기(302)는 단말 안테나 장치(301)로부터 수신된 변조신호를 DVB-S2 규격에 따라 복조, 채널 디코딩, 모드 및 스트림 역적응 기능을 수행하여 방송 데이터인 경우에는 최종적으로 MPEG-2 TS 패킷을 출력하고, 통신 데이터인 경우에는 IP 패킷 스트림을 출력하는 기능을 수행한다. The DVB-S2
방송 데이터의 경우에는 일반적인 위성 방송 수신기와 같이 MPEG-2 디코더 칩으로 전달하면 된다. 그러나 통신 데이터의 경우에는 중심국에서 같은 전송방식을 사용하는 여러 단말국으로 전송되는 IP 패킷들을 하나의 베이스밴드 프레임 단위로 구분하여 전송하기 때문에, 하나의 IP 패킷이 두 개의 베이스밴드 프레임으로 전송될 수도 있으며, 특정 단말국으로 전송되는 베이스밴드 프레임 내의 IP 패킷들이 다른 단말국으로 전송되어야 하는 것들도 있을 수 있다. In the case of broadcast data, it can be delivered to an MPEG-2 decoder chip like a general satellite broadcast receiver. However, in the case of communication data, since an IP packet transmitted from a central station to multiple terminal stations using the same transmission scheme is transmitted in units of one baseband frame, one IP packet may be transmitted in two baseband frames. In addition, there may be those in which IP packets in a baseband frame transmitted to a specific terminal station should be transmitted to another terminal station.
따라서 단말국(12)의 데이터 처리기(303)에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 수신된 베이스밴드 프레임 내의 IP 패킷들 중 자신의 네트워크에 연결된 사용자 PC(305)의 IP 주소정보를 이용하여 자신에게 전송된 IP 패킷만을 추출하여 해당 IP 패킷에 이더넷 헤더를 추가하여 사용자 PC(305)로 전송하는 기능을 수행하게 된다.Therefore, in order to solve this problem, the
역방향링크 변조기(304)는 데이터 처리기(303)를 통해 사용자 PC(305)로부터의 역방향링크 트래픽 데이터를 위성 전송하기 위한 변조 및 채널 코딩 기능을 수행한다. 사용자 PC(305)는 실제 서비스를 제공받기 위해 데이터를 수신하는 장치로 데이터 처리기(303)를 통해 데이터를 송/수신한다.
도 2 는 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 송신 시스템의 적응형 패킷 스케줄링 장치의 일실시예 구성도이다.2 is a block diagram of an adaptive packet scheduling apparatus of a data transmission system for unencapsulated data communication in a bidirectional satellite communication system according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 송신 시스템의 적응형 패킷 스케줄링 장치(적응형 패킷 스케줄러(104))는, 제어정보 관리기(21)의 제어에 따라 입력받은 IP 패킷을 해당 IP 패킷 저장기(데이터 큐)(23)로 전달하기 위한 분류기(22), 상기 분류 기(22)를 통해 분류된 IP 패킷을 각각 저장하기 위한 다수의 IP 패킷 저장기(23), 제어정보 관리기(21)의 제어에 따라 상기 다수의 IP 패킷 저장기(23)에 각각 저장되어 있는 IP 패킷을 해당 전송방식에 따른 베이스밴드 프레임 길이 단위로 읽어오기 위한 스케줄러/프레이머(24), 및 목적지 IP 주소목록과 역방향링크 복조기(101)로부터 복조된 각 단말국의 채널 수신 상태 정보(단말국 ID, SNR)를 이용하여 IP 패킷의 전송방식을 결정하며, 입력받은 IP 패킷을 목적지 IP 주소에 따라 분류하여 해당 IP 패킷 저장기(23)로 전달하도록 상기 분류기(22)를 제어하고, 상기 다수의 IP 패킷 저장기(23)에 각각 저장되어 있는 IP 패킷을 해당 전송방식에 따른 베이스밴드 프레임 길이 단위로 읽어오도록 상기 스케줄러/프레이머(24)를 제어하기 위한 제어정보 관리기(21)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the adaptive packet scheduling apparatus (adaptive packet scheduler 104) of the data transmission system for unencapsulated data communication in the bidirectional satellite communication system according to the present invention is a
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 송신 시스템의 적응형 패킷 스케줄링 장치의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.The operation of the adaptive packet scheduling apparatus of the data transmission system for unencapsulated data communication in the bidirectional satellite communication system having the structure as described above will be described in detail as follows.
먼저, 제어정보 관리기(21)는 초기화 시 모든 단말국에 연결된 사용자 PC(305)의 IP 주소 목록(목적지 IP 주소 목록)을 획득한다. First, the
또한, 제어정보 관리기(21)는 이러한 목적지 IP 주소 목록과 함께 역방향링크 복조기(101)로부터 수신된 각 단말국의 채널 수신 상태정보(단말국 ID, SNR)를 이용하여 입력받은 IP 패킷의 전송방식을 결정한다.In addition, the
이때, 전송방식은 일예로 SNR의 범위를 세 단계(최소/최대 SNR을 3등분)로 나누어, 그에 상응하는 베이스밴드 프레임 길이 단위로 IP 패킷을 전송한다.At this time, the transmission scheme divides the SNR range into three steps (min / max SNR divided into three), and transmits an IP packet in units of baseband frame length corresponding thereto.
또한, 제어정보 관리기(21)는 스케줄러/프레이머(24)의 동작을 제어하기 위해 전송방식별 베이스밴드 프레임 길이 정보를 관리하며, 프레이머는 DVB-S2 순방향링크 변조기(102)에서 전송방식별로 처리할 수 있는 베이스밴드 프레임 길이단위로 데이터 큐의 데이터를 자르는 기능을 수행하는데, 이때 데이터 큐 별 전송방식에 따른 베이스밴드 프레임 정보를 제어정보 관리기(21)로부터 전달받게 된다.Also, the
또한, 분류기(22)는 중심국 라우터(103)로부터 IP 패킷이 수신되는 경우에 입력 IP 패킷의 목적지 IP 주소를 이용하여 해당 입력 패킷을 분류한다. In addition, when the IP packet is received from the
한편, IP 패킷 저장기(23)의 각각의 데이터 큐는 사용하는 전송 방식마다 하나씩 운용되며, 상기 도 2에서는 세 가지 전송방식이 사용되는 경우를 가정하고 있다. 각각의 데이터 큐는 초기 설정 시 어떤 전송방식에 대해 할당되는지 결정되어야 한다.On the other hand, each data queue of the
또한, 스케줄러/프레이머(24)는 각각의 큐로부터 데이터를 입력받아 해당 전송방식에 대해 설정된 베이스밴드 프레임 길이단위로 데이터 큐의 데이터를 잘라 전송한다.In addition, the scheduler /
즉, 스케줄러에서는 여러 개의 데이터 큐 중 어떤 데이터 큐의 데이터를 전송할 것인지를 결정하게 되며, 이를 위한 방식으로는 기본적으로 라운드 로빈(Round Robin) 방식이 사용될 수 있으며, 다른 보다 향상된 스케줄링 알고리즘을 사용할 수도 있다. That is, the scheduler decides which data queue of the multiple data queues is to be transmitted. As a method for this, a round robin method may be basically used, and another improved scheduling algorithm may be used. .
프레이머는 스케줄러에 의해 선택된 데이터 큐의 데이터를 해당 큐에 할당된 전송방식에 맞는 베이스밴드 프레임의 길이만큼 데이터를 입력받아 오는 기능을 수 행하게 되는데, 이때 전송방식별 베이스밴드 프레임의 길이 정보는 제어정보 관리기(21)로부터 전달받게 된다. The framer performs a function of receiving data of the data queue selected by the scheduler as long as the baseband frame length corresponding to the transmission scheme allocated to the queue, wherein the length information of the baseband frame for each transmission scheme is control information. Received from the
이와 같이, 전송방식별로 베이스밴드 프레임 길이를 고정시키는 이유는 DVB-S2 규격에서는 서로 다른 전송방식을 사용하여 데이터를 프레임별로 하나의 캐리어로 전송할 수 있도록 하고 있는데, 이런 경우 최종 출력 심볼 속도를 일정하게 유지시키기 위해서는 전송방식에 따라 채널 인코더로 입력되는 데이터 프레임의 길이가 달라져야 하기 때문이다.As such, the reason for fixing the baseband frame length for each transmission method is that the DVB-S2 standard allows data to be transmitted in one carrier for each frame using different transmission methods. In this case, the final output symbol rate is fixed. This is because the length of the data frame input to the channel encoder has to vary according to the transmission method.
DVB-S2 순방향링크 변조기(102)에 입력되기 전에 이와 같이 프레이머 기능을 수행하는 것은 변조기에서 처리하는 베이스밴드 프레임 길이와 무관하게 변조기로 데이터를 입력시키게 되면, 변조기 내부에서 베이스밴드 프레임 길이를 넘는 정보에 대해 계속해서 저장을 하고 있어야 하며 이렇게 할 경우 모든 전송방식에 대해 버퍼를 운용해야 하기 때문에 변조기 입력 전에 이와 같이 베이스밴드 프레임 길이에 맞게 데이터를 잘라 전송하게 된다.Performing this framer function before being input to the DVB-S2
또한, 스케줄러/프레이머(24)는 출력되는 프레임 데이터에 적용될 전송방식 정보도 함께 제공하여 변조기에서 사전 정보 없이 입력 데이터를 처리할 수 있도록 한다.In addition, the scheduler /
도 3 은 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 수신 시스템의 데이터 처리기 내부 구조를 나타낸 예시도로서, 상기 도 2와 같이 IP 패킷을 전송하는 경우 단말국에서의 처리 절차를 나타낸 것으로, 중심국으로부터 전송된 신호는 단말 안테나 장치(301)를 통해 DVB-S2 순방향링 크 복조기(302)로 수신된다. FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating an internal structure of a data processor of a data receiving system for unencapsulated data communication in a bidirectional satellite communication system according to the present invention. Referring to FIG. 2, FIG. As shown, the signal transmitted from the central station is received by the DVB-S2
DVB-S2 순방향링크 복조기(302)는 DVB-S2 규격에 의해 입력 신호를 복조 및 채널 디코딩, 모드 및 스트림 역적응 단계를 거쳐, 방송 데이터의 경우는 MPEG-2 TS 패킷 형태로, 통신 데이터의 경우는 IP 패킷 형태로 출력한다. 이렇게 출력되는 데이터 중 통신 데이터가 데이터 처리기(303)로 입력되는 것이다.The DVB-S2
도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 처리기(303)로 입력되는 통신 데이터는 베이스밴드 프레임 길이만큼의 연속된 IP 패킷으로 구성된다. 최초로 수신된 통신 데이터의 경우, 베이스밴드 프레임은 IP 패킷 헤더로 시작하게 되며, 연속된 IP 패킷의 마지막 IP 패킷은 완전한 IP 패킷이 아닐 수 있다. 중심국(11)에서 전송 시에 베이스밴드 프레임 길이에 맞도록 데이터 큐의 데이터를 자를 때 IP 패킷 중간에서 두 개의 베이스밴드 프레임으로 분리될 수 있기 때문이다. 이러한 경우를 가정할 때 연속된 베이스밴드 프레임을 처리하면서 IP 헤더 정보를 이용하여 해당 IP 패킷이 두개의 베이스밴드 프레임으로 분리되어 있는지를 검사하는 기능이 필요하다. As shown in FIG. 3, communication data input to the
또한, 하나의 베이스밴드 프레임은 여러 개의 단말국(12)으로 전송되어야 할 통신 데이터들을 모두 포함하고 있기 때문에, 특정 단말국에 수신된 베이스밴드 프레임 내에 다른 단말국으로 전송되어야 하는 IP 패킷들도 포함되어 있게 된다. In addition, since one baseband frame includes all the communication data to be transmitted to a plurality of terminal stations 12, it also includes IP packets that must be transmitted to other terminal stations in the baseband frame received at a specific terminal station. It becomes.
따라서 IP 패킷 헤더를 검사하는 과정에서 자신에게 전송된 통신 데이터인지, 다른 단말국으로 전송되어야 할 통신 데이터인지를 판단해야 한다. 이를 위해 단말국(12)에서는 자신의 네트워크에 연결된 사용자 PC(305)들의 IP 주소정보를 가지고 있어야 한다. 일반적으로 단말국(12)에서 수신된 IP 패킷을 사용자 PC(305)로 전달하기 위해서는 이더넷 헤더를 생성하여 전송하여야 하는데, 이 과정에서 자신에게 전송된 IP 패킷에는 DVB-S2 순방향링크 복조기(302)의 하드웨어 주소(MAC 주소)를 이용하여 이더넷 헤더를 생성하고, 다른 단말국으로 전송되어야 하는 IP 패킷은 폐기시킴으로써 단말국(12)에서 처리해야 하는 데이터량을 줄일 수 있게 된다. Therefore, in the process of inspecting the IP packet header, it is necessary to determine whether it is communication data transmitted to itself or communication data to be transmitted to another terminal station. To this end, the terminal station 12 should have IP address information of the
상기한 바와 같은 구조를 바탕으로 본 발명에 따른 양방향 위성통신 시스템에서 비캡슐화 데이터 통신을 위한 데이터 송/수신 시스템의 동작 과정을 상세하게 정리해보면 다음과 같다.Based on the above structure, the operation process of the data transmission / reception system for unencapsulated data communication in the bidirectional satellite communication system according to the present invention will be described in detail as follows.
먼저, 포워드 링크를 통해 전송되어야 할 IP 패킷들을 각각의 단말국 수신 상태에 적절한 전송 방식으로 전송하기 위해, 적응형 패킷 스케줄러(104)는 역방향링크 복조기(101)를 통해 단말국(12)으로부터 수신되는 채널 수신 상태정보(단말국 ID, SNR)를 입력받는다.First, the
이렇게 채널 수신 상태 정보를 입력받은 적응형 패킷 스케줄러(104)는 역방향링크 복조기(101)로부터 수신한 각 단말국의 수신 SNR 정보를 바탕으로 해당 단말국을 위해 사용할 적절한 전송방식(변조방식, 채널코딩방식)을 결정한다. In this way, the
이렇게 결정된 전송방식은 각 단말국에 할당된 고유의 인식번호(단말국 ID)와, 각각의 단말국 인식번호에 매핑되는 사용자 PC의 목적지 IP 주소(Destination IP Address)와 함께 관리된다.The transmission scheme thus determined is managed together with a unique identification number (terminal station ID) assigned to each terminal station and a destination IP address of the user PC mapped to each terminal station identification number.
이후에, 중심국 라우터(103)를 통해 수신되는 IP 패킷들은 적응형 패킷 스케줄러로 입력되고, 이러한 IP 패킷들은 목적지 주소에 따라 어떤 단말국으로 전송되 어야 하는 패킷인지 분류가 되며, 해당 단말국에 할당된 전송방식에 따라 해당하는 데이터 큐(Queue)로 구분되어 입력된다. Thereafter, IP packets received through the
또한, 적응형 패킷 스케줄러(104)는 여러 개의 큐에 저장된 데이터들을 DVB-S2 순방향링크 변조기(102)로 출력할 때 라운드 로빈(Round Robin) 방식 또는 여타의 스케줄링 기법을 적용할 수 있다. DVB-S2 규격에서는 방송 및 통신 데이터를 전송하기 위해 베이스밴드(BB : BaseBand) 프레임을 사용한다. 이것은 MPEG-TS 패킷 또는 IP 패킷을 서로 다른 전송방식을 이용하여 하나의 전송 캐리어로 전송하기 위해 입력 데이터 스트림을 다시 한번 캡슐화하게 되는 것이다. In addition, the
또한, 적응형 패킷 스케줄러(104)에서 사용되는 베이스밴드 프레임의 길이는 사용하는 전송방식에 따라 달라지는데, 그 이유는 서로 다른 전송방식을 사용하면서도 일정한 전송 심볼 속도(symbol rate)를 유지하기 위한 것으로, 채널 인코더 출력 스트림의 길이가 64800비트 또는 16400비트가 될 수 있도록 채널 인코더 입력 프레임의 길이를 전송방식에 따라 다르게 규정하고 있다. 적응형 패킷 스케줄러(104)에서 DVB-S2 순방향링크 변조기(102)로 출력할 때 각 큐에 할당된 전송방식에 해당하는 베이스밴드 프레임 길이로 큐의 데이터를 잘라서 출력해야 한다. 그렇지 않으면 변조기 내부에 전송방식에 따른 또 다른 버터를 운용해야 하므로 구현상의 복잡도와 전송 지연이 발생하게 된다. In addition, the length of the baseband frame used in the
따라서 DVB-S2 순방향링크 변조기(102)는 베이스밴드 프레임 길이의 데이터와 이에 해당하는 전송방식 정보를 수신하여 모드 및 스트림 적응단계와 채널 코딩 및 변조 단계를 거쳐 안테나를 통해 전송되게 된다. Accordingly, the DVB-S2
통신 데이터의 수신은 단말 안테나 장치(301)를 통해 DVB-S2 순방향링크 복조기(302)에서 DVB-S2 규격의 복조 단계, 채널 디코딩 단계, 모드 및 스트림 역적응 단계를 거쳐 통신 데이터를 추출하게 된다. 여기서, 기존의 MPE/MPEG-2 TS 패킷으로 캡슐화되어 전송된 IP 패킷에 대해서는 MPE 헤더에 포함된 목적지 하드웨어 주소를 이용하여 어떤 단말국으로 전송되는 데이터인지를 판단할 수 있다. 하지만, MPE/MPEG-2 TS 패킷으로 캡슐화하지 않은 IP 패킷에 대해서는 목적지 하드웨어 정보를 이용할 수 없기 때문에 수신 단말국을 판단할 수 있는 직접적인 정보가 없게 된다.The reception of the communication data is performed by the DVB-S2
이러한 문제를 해결하기 위해 단말국(12)의 데이터 처리기(303)에서는 베이스밴드 프레임 단위로 전송된 IP 스트림 내에 연속된 IP 패킷을 분리하고, 각 IP 패킷의 목적지 IP 주소를 이용하여 자신에게 전송된 데이터인지를 판단하여 처리하게 된다.In order to solve this problem, the
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
상기와 같은 본 발명은, DVB-S2 규격을 기반으로 하는 양방향 위성통신 시스템에 있어서 기존의 IP 패킷 전송 방식을 대체하여 비캡슐화 전송 방안과 단말국에서 이를 정상적으로 수신할 수 있는 방안을 제시함으로써 고가의 위성망을 사용하는 시스템에서 전송효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, in the bidirectional satellite communication system based on the DVB-S2 standard by replacing the existing IP packet transmission schemes by presenting an unencapsulated transmission scheme and a method that can be normally received by the terminal station expensive In a system using a satellite network, it is possible to increase the transmission efficiency.
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