KR100809423B1 - 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 ｉｐ-ｔｖ 방송서비스 시스템 및 그 방법 - Google Patents

물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 ｉｐ-ｔｖ 방송서비스 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템 및 그 방법이 개시된다. 헤드 엔드에서 이더넷 신호를 SDH/SONET의 VCG 신호로 변환하고, 멀티캐스트 스위치에서 상기 VCG 신호를 물리계층에서 멀티캐스팅하여 STM-N 광링크를 통해 전송하면, 테일 엔드에서 멀티캐스팅된 VCG 신호를 이더넷 신호로 복원한다. 이로써, IP 멀티캐스트 망에서 고품질의 TV 방송을 제공할 수 있다.
물리계층 멀티캐스트 스위치, SDH/SONET, VCG, STM-N

Description

물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 ＩＰ-ＴＶ 방송 서비스 시스템 및 그 방법{IP-TV broadcasting service system and method using physical layer's multicast switch}
도 1은 본 발명에 따른 물리계층의 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 망의 일 실시예의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 물리계층에서 멀티캐스트 스위치를 사용하기 위한 STM-N 장치의 구성을 도시한 도면,
도 3는 본 발명에 따른 멀티캐스트 신호와 유니캐스트 신호를 동시에 수용하기 위한 STM-N 장치의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 물리계층 멀티캐스트 스위치의 내부 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 멀티캐스트 스위치를 제어하기 위한 멀티캐스트 스위치 제어부의 일 실시예의 구성을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 멀티캐스트 스위치를 UPSR(Unidirectional Path Switched Ring) 망에 적용한 IP-TV 서비스 망의 구조를 도시한 도면,
도 7은 도 6의 UPSR 망에서 장애 발생시 자기치유 기능에 대한 망 구성을 도시한 도면, 그리고,
도 8은 본 발명에 따른 UPSR 망에서 장애 발생시 멀티캐스트 스위치 동작에 대한 내부 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 IP-TV 방송 서비스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물리계층의 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 멀티캐스팅(multicasting) 기능은 IP 망에서만 고려되어 왔다. 그러나 IP 망에서는 단일 채널 단위로 멀티캐스팅되므로 다수 채널이 묶여있는(bundling) 신호를 멀티캐스팅 할 경우에는 MPLS (Multiprotocol Label Switched Protocol) 기술을 사용해나 하나 현재 기술로는 어려움이 있다.
또한, 멀티캐스팅 제어를 위한 프로토콜이 복잡하고, 고품질을 요구하는 영상신호에 대해서는 지연(delay), 지터 또는 패킷손실을 최소화하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다수의 방송채널이 번들링(bundling)된 신호를 지연, 지터 및 패킷 손실없이 원하는 위치로 멀티캐스트하는 물리계층의 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 물리계층의 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템의 일 실시예는, 이더넷 신호를 SDH/SONET의 VCG 신호로 변환하는 헤드 엔드; 상기 VCG 신호를 물리계층에서 멀티캐스팅하는 멀티캐스트 스위치; 및 STM-N 광링크를 통해 수신한 상기 멀티캐스팅된 VCG 신호를 이더넷 신호로 복원하는 테일 엔드;를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 물리계층의 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 방법의 일 실시예는, 헤드 엔드에서 이더넷 신호를 SDH/SONET의 VCG 신호로 변환하는 단계; 멀티캐스트 스위치에서 상기 VCG 신호를 물리계층에서 멀티캐스팅하여 STM-N 광링크를 통해 전송하는 단계; 및 테일 엔드에서 멀티캐스팅된 VCG 신호를 이더넷 신호로 복원하는 단계;를 포함한다.
이로써, IP 멀티캐스트 망에서 고품질의 TV 방송을 제공할 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 물리계층의 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템 및 그 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 물리계층의 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 망의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 IP-TV 서비스 망은 헤드 엔드(Head end)(100), 테일 엔드(Tail end)(110) 및 멀티캐스트 스위치(120)를 포함한다.
헤드 엔드(100)는 IP-TV 서버로부터 온 이더넷(Ethernet) 신호를 SDH/SONET(Synchronous Digital Hiearchy/Syncoronous Optical Network)으로 전송하기 위하여, 이더넷 신호를 수신하는 ETH(Ethernet MAC)(102), 이더넷 신호를 GFP(Generic Framing Procedure)로 매핑하는 GFP 매핑부(104) 및 이더넷 신호의 요구 대역폭만큼 할당된 VCG(Virtucal Concatenation Gropu)를 출력하는 VCAT(Virtual Concatenation)(106)로 구성된다.
멀티캐스트 스위치(120)는 VCG 신호를 멀티캐스팅하며, STM-N 광링크(130)는 신호를 다중/역다중화 후 전광/광전 변환하는 기능을 수행한다. 멀티캐스트 스위치(120)는 유니캐스트 스위칭(unicast switching) 기능도 동시에 수행할 수 있으며, 이 경우 STM-N 광링크(130)는 유니캐스트 신호를 수송한다.
테일 엔드(110)는 IP 멀티캐스팅 신호를 추출하기 위하여 VCG를 원래대로 복원하는 LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme)(112), 복원된 신호로부터 이더넷 신호를 추출하기 위해 디매핑(demapping) 기능을 수행하는 GFP 디매핑부(114) 및 이더넷 인터페이스를 담당하는 ETH(116)로 구성된다. 테일 엔드(110)는 이더넷 인터페이스를 이용하여 IP 멀티캐스트가 가능한 라우터(140)를 통해 IP-TV 방송을 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 물리계층에서 멀티캐스트 스위치를 사용하기 위한 STM-N 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, STM-N 장치는 광 섬유로 연결된 송신부(200) 및 수신부(250)로 구성된다. 송신부(200)는 GFP(205), VCG 매핑부(210), VCAT(215), 멀티플렉서(220) 및 OTX(230)로 구성되며, 수신부(250)는 ORX(255), 디멀티플렉서(260), 멀티캐스트 스위치(265), LCAS(270) 및 GFP 디매핑부(275)로 구성된다.
먼저, 송신부(250)에 대해 살펴보면, GFP 매핑부(205)는 이더넷 신호를 GFP 로 매핑하고, VCG 매핑부(210)는 이더넷 신호의 요구 대역폭만큼 물리적인 대역폭을 할당하고, VCAT(215)는 VCG 신호를 STM-N의 최소 기본단위인 VC-n(Virtual Container, n=1,2,3,4...)로 분리한다. 그리고, 멀티플렉서(220)는 VCAT(215)의 출력 신호 및 다른 VCAT의 VC-n 신호를 다중화하고, OTX(230)는 디지털 신호가 광섬유를 통해 전달될 수 있도록 다중화된 신호를 전광변환한다.
다음으로, 수신부(250)에 대해 살펴보면, ORX(255)는 수신된 광신호를 광전변환하고, 디멀티플렉서(260)는 광전변환된 STM-N 신호를 역다중화하여 VCAT로 된 신호를 다시 추출한다. 그리고 멀티캐스트 스위치(265)는 VCAT 신호를 멀티캐스팅하고, LCAS(270)는 VCAT에 의해 분리된 VC-n 신호를 VCG로 복원하고, GFP 디매핑부(275)는 LCAS(270)에서 이더넷 신호를 추출한다.
도 3는 본 발명에 따른 멀티캐스트 신호와 유니캐스트 신호를 동시에 수용하기 위한 STM-N 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 수신된 멀티캐스트 신호를 또 다른 링크로 멀티캐스트하기 위하여, 디멀티플렉서(300)는 수신된 STM-N 신호로부터 멀티캐스트 신호를 추출하고, 멀티캐스트 스위치(310)는 추출한 멀티캐스트 신호를 멀티플렉서(320)로 전달하고, 멀티플렉서(320)는 다시 신호를 멀티캐스트하여 원하는 링크로 신호를 전달한다. 이때 멀티캐스트 스위치(310)는 유니캐스트 신호와 함께 멀티캐스트 신호를 다중화하여 전달할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 물리계층 멀티캐스트 스위치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 물리계층 멀티캐스트 스위치는 임의의 입력신호를 원하는 포트로 출력할 수 있는 구조를 가지고 있다. 입력 포트들(400)은 모든 출력 포트들(410)과 연결될 수 있도록 1:n 으로 팬아웃 (fanout)된다. 그리고 각 출력포트는 n 개의 입력신호 중 한 개만을 선택할 수 있도록 n:1 로 다중화하는 구조를 가진다.
각 출력포트에서 하나의 원하는 입력을 선택할 있도록 멀티캐스트 스위치 제어부(430)가 각 출력포트를 제어한다. 즉 멀티캐스트 스위치 제어부(430)는 제어 버스(control bus)(420)를 통해 출력포트와 연결되어 각 출력포트를 제어한다. 제어 버스(420)는 입력포트 개수 n 만큼의 비트를 처리할 수 있도록 구성된다.
도 5는 본 발명에 따른 멀티캐스트 스위치를 제어하기 위한 멀티캐스트 스위치 제어부의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, n:1 Mux로 구성된 출력포트(520)를 제어하기 위해 m:n 디코더(500)가 출력 포트를 선택할 수 있게 하고, 선택된 출력 포트에 대해 원하는 입력 신호를 선택할 수 있게 하기 위해 n 비트로 구성된 레지스터(510)를 구비한다.
m:n 디코더(500)는 입력 주소 A1-Am 의 값에 m:n 디코더(500)의 출력신호 CS1-CSn 중에서 하나가 활성화(enable)되도록 하여 어느 하나의 n:1 Mux를 선택하도록 한다. 한 번 선택된 출력포트(520)는 래치(latch)되어 있어야 하며 별도의 제어를 가하지 않는 한 활성화 상태가 변하지 않아야 한다.
선택된 n:1 Mux에서 원하는 입력신호를 선택하기 위해 n 비트 레지스터(510) 의 값이, 000..00이면 입력1, 000..01이면 입력2가 선택될 수 있도록 하여 출력포트에서 원하는 입력 신호를 출력할 수 있도록 한다.
멀티캐스트 신호의 경우 멀티캐스트하고자 하는 포트에서 하나의 멀티캐스트 신호 입력을 선택하면 용이하게 멀티캐스팅이 될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 멀티캐스트 스위치를 UPSR (Unidirectional Path Switched Ring) 망에 적용한 IP-TV 서비스 망의 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 멀티캐스트 스위치(600,610,620,630)는 UPSR 망에 적용되어, 멀티캐스트 신호에 대하여 Drop & Continue 방식을 이용하여 케이블 컷 오프(cable cut off) 등과 같이 망에서 장애가 발생할 경우에도 자기 치유(self healing)가 가능하다.
헤드 엔드 및 테일 엔드의 구성은 도 1에서 설명한 바와 동일하므로, 헤드 엔드 및 테일 엔드에 대한 상세한 설명은 생략한다.
노드 1 멀티캐스트 스위치(600)를 이용하여 STM-N 워킹 링(working ring)(640)과 STM-N 프로텍션 링(protection ring)(650)으로 신호가 브릿지(bridge)되게 된다.
노드 3 멀티캐스트 스위치(620)에서 신호를 드랍(drop)시킴과 동시에 동일 신호를 그 다음 노드인 노드 4 멀티캐스트 스위치(630)로 전달하여야 하므로, 노드 3 멀티캐스트 스위치(620)를 이용하여 Drop & Continue 기능을 수행한다.
도 7은 도 6의 UPSR 망에서 장애 발생시 자기치유 기능에 대한 망 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, UPSR 망에서 광케이블 절단 등과 같은 장애가 발생한 경우, 노드 3 멀티캐스트 스위치(620)는 STM-N 워킹 링(640)으로부터 더 이상 신호를 수신하지 못하므로, 노드 4 멀티캐스트 스위치(630)가 STM-N의 프로텍션 링(650)의 신호를 Drop & Continue 시켜 신호를 수신할 수 있게 한다.
이때, 노드 3 멀티캐스트 스위치(620)에서는 STM-N 워킹 링(640)으로부터 온 신호에 대해서는 drop 신호를 비활성화(disable)시켜 망에서의 장애가 복구되더라도 워킹 링(640)과 프로텍션 링(650)에서 각각 drop되는 신호가 충돌(congestion)이 발생하지 않도록 한다.
도 8은 본 발명에 따른 UPSR 망에서 장애 발생 시 멀티캐스트 스위치 동작에 대한 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 도 7에서 노드 3 멀티캐스트 스위치(620)에 동작에 대한 기능 블록도로서 동일 포트로 drop이 될 수 있도록 워킹 멀티캐스트 신호(Working Multicast Signal)(810)과 프로텍션 멀티캐스트 신호(Protection Multicast Signal)(820)을 각각 8과 같이 배치한다.
Working ring Drop & Continue 신호(840)는 정상 동작시에는 Drop & Continue로 동작하고, Protection ring Drop & Continue 신호(840)는 drop시키지 않고 다음 노드로 바이패스(bypass)만 시켜 신호의 충돌을 방지한다. 그러나 망에서 장애가 발생한 경우에는 Working ring Drop & Continue와 Protection ring Drop & Continue가 역으로 동작하게 하여 자기 치유가 될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면, IP 멀티캐스트 망에서 물리계층(layer 1) 멀티캐스트 스위치를 이용함으로써 고품질의 영상신호 제공, 망제어 구조의 단순화, 고신뢰성의 망 제공, 그리고 번들링(bundling) 된 영상신호의 대량 복사가 가능하다. 또한, UPSR 망에서 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용함으로써 망 장애시 자기 치유가 가능하게 되어 SDH/SONET 장치가 갖는 99.999%의 망 신뢰성을 보장받는다.

Claims (8)

  1. 이더넷 신호를 SDH/SONET의 VCG 신호로 변환하는 헤드 엔드;
    상기 VCG 신호를 물리계층에서 멀티캐스팅하는 멀티캐스트 스위치; 및
    STM-N 광링크를 통해 수신한 상기 멀티캐스팅된 VCG 신호를 이더넷 신호로 복원하는 테일 엔드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 헤드 엔드는,
    상기 이더넷 신호를 GFP 매핑하는 GFP 매핑부; 및
    상기 이더넷 신호의 요구 대역폭이 할당된 VCG를 STM-N의 최소신호 단위로 분리하는 VCAT;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 테일 엔드는,
    상기 STM-N 광링크를 통해 수신한 신호를 VCG 신호로 복원하는 LCAS; 및
    상기 복원된 VCG 신호을 GFP로 디매핑하여 이더넷 신호를 추출하는 GFP 디매핑부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 멀티캐스트 스위치는,
    n 개의 입력 포트들;
    상기 n개의 입력 포트의 입력신호들 중 하나를 출력하는 m 개의 출력 포트들; 및
    입력 주소를 기초로 상기 출력포트들 중 어느 하나를 선택하고, 입력 포트의 개수와 동수의 비트로 구성된 레지스터를 이용하여 상기 선택된 출력포트에서 입력 신호를 선택하는 멀티캐스트 스위치 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 스위치는 UPSR 망에서 drop & continue 방식을 이용하여 전송하는 것을 특징으로 하는 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 스위치는 UPSR 망에서 STM-N 워킹 링과 STM-N 프로텍션 링으로 상기 VCG 신호를 브릿지하는 것을 특징으로 하는 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 시스템.
  7. 헤드 엔드에서 이더넷 신호를 SDH/SONET의 VCG 신호로 변환하는 단계;
    멀티캐스트 스위치에서 상기 VCG 신호를 물리계층에서 멀티캐스팅하여 STM-N 광링크를 통해 전송하는 단계; 및
    테일 엔드에서 멀티캐스팅된 VCG 신호를 이더넷 신호로 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 스위치는 UPSR 망에서 drop & continue 방식을 이용하여 상기 VCG 신호를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리계층 멀티캐스트 스위치를 이용한 IP-TV 방송 서비스 방법.
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