KR101408455B1 - Random access load control method of satellite communication - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터를 전송하기 이전 프레임에서의 슬롯 상태 정보를 세분화하여 위성터미널의 랜덤 접속시 접속 확률을 높이도록 하는 부하 제어 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 서로 간의 위치 정보를 알고 있는 다수의 복제 패킷을 전송한 후, 간섭 제거 방법에 의해 충돌이 발생하는 패킷을 복구하고, 간섭 제거 후의 슬롯 상태에 따라 입력 트래픽을 제어하도록 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a load control method for enhancing a connection probability in a random access of a satellite terminal by subdividing slot state information in a frame before transmission of data. To this end, after transmitting a plurality of duplicate packets with known position information, the collision-induced packets are recovered by the interference cancellation method, and the input traffic is controlled according to the slot state after interference cancellation.

Description

위성 통신에서의 랜덤 접속 부하 제어 방법 {Random access load control method of satellite communication}[0001] The present invention relates to a random access load control method for satellite communication,

본 발명은 위성 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 데이터를 전송하기 이전 프레임에서의 슬롯 상태 정보를 세분화하여 위성터미널의 랜덤 접속시 접속 확률을 높이도록 하는 부하 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a satellite communication system, and more particularly, to a load control method for increasing a connection probability in a random access of a satellite terminal by subdividing slot state information in a frame before transmission of data.

위성 네트워크에서는 임의 접속 제어 방법(random access control method)이 제한적으로 사용되고 있다. 왜냐하면, 임의접속 제어방법은 일반적으로 시스템 처리율이 매우 낮기 때문이다. In the satellite network, the random access control method is limited. This is because the random access control method generally has a very low system throughput.

종래에 사용되고 있는 슬롯 알로하(slotted aloha) 방법은 약 37%의 시스템 처리율이 최대인 것으로 알려져 있다. 따라서, 응용 프로그램의 데이터 트래픽처럼 전송 트래픽의 양이 많은 경우에는 사용되지 않고 있다. 다만, 네트워크 제어 데이터 또는 시스템 관리용 메시지와 같이 트래픽 양이 많지 않은 경우에 제한적으로 사용되고 있다.The slotted aloha method, which is conventionally used, is known to have a maximum system throughput of about 37%. Therefore, it is not used when there is a large amount of transmission traffic like data traffic of an application program. However, it is used only in cases where the amount of traffic such as network control data or messages for system management is small.

이러한 임의 접속 제어 방법의 단점을 보완하기 위해, 요구 할당 방법이 위성 네트워크의 트래픽 전송을 위해 사용되고 있는데, DAMA(demand assign multiple access)가 그 기본 기술이라 할 수 있다.In order to compensate for the disadvantage of the random access control method, a demand assignment method is used for traffic transmission of the satellite network. Demand assign multiple access (DAMA) is a basic technique.

그러나 DAMA에서는 요구된 할당량보다 데이터 트래픽이 적게 발생하는 경우에는 그 차이만큼 자원이 낭비되는 문제가 발생한다. 이를 극복하기 위해 개발된 것이 CF-DAMA(combined-free DAMA) 기법이다. CF-DAMA에서는 낭비되는 자원들을 단말간에 분배하도록 하는 기술이 포함되어 있다.However, in DAMA, when the data traffic is less than the required quota, the resource is wasted as much as the difference. The CF-DAMA (combined-free DAMA) technique was developed to overcome this problem. The CF-DAMA includes a technique for distributing wasted resources among terminals.

하지만, CF-DAMA는 트래픽이 간헐적인 특성을 가질수록 그 효과가 감소하는 문제점을 갖고 있다. 트래픽의 간헐성은 트래픽 용량의 급격한 변화를 의미하는데, 이러한 트래픽 용량의 급격한 변화에 CF-DAMA 기법은 대응하기가 어렵다. 특히, 위성 네트워크와 같이 전파 지연 시간이 매우 긴 경우에는, 간헐적 특성을 갖는 트래픽에 대해서는 요구 할당 방법이 적합하지 않다.However, CF-DAMA has a problem that its effect decreases as the traffic has intermittent characteristics. Intermittency of traffic means rapid change of traffic capacity. CF-DAMA technique is difficult to cope with sudden change of traffic capacity. In particular, when the propagation delay time is very long like a satellite network, the request allocation method is not suitable for the traffic having intermittent characteristics.

이와 같이, 간헐적인 특성을 갖는 트래픽에 대응하기 위해서는 임의 접속 방법이 더 나은 것으로 알려져 있다. 그럼에도, 위성 네트워크에서는 임의 접속 방법이 사용되기 어려웠는데, 이는 앞에서 설명한 바와 같이 시스템 처리율이 낮기 때문이었다.As described above, it is known that a random access method is better to cope with traffic having intermittent characteristics. Nevertheless, random access methods are difficult to use in satellite networks because of the low system throughput as described above.

이를 위해, 임의 접속 방법에서 시스템 처리율을 향상시키는 여러 가지 방안이 제안되었지만, 정지 궤도 위성 시스템에서는 DSA(diversity slotted aloha) 기법이 주로 사용되고 있다.To this end, various schemes have been proposed to improve the system throughput in the random access method, but DSA (diversity slotted aloha) technique is mainly used in geostationary satellite systems.

물론 중궤도 또는 저궤도에서는 PRMA(packet reservation multiple access) 기법을 사용하기도 한다. 이는 중궤도 또는 저궤도 위성은 정지궤도 위성에 비해 전파 지연 시간이 매우 짧기 때문에 패킷 예약이 가능하기 때문이다.Of course, the PRMA (packet reservation multiple access) technique may also be used for medium or low-level orbit. This is because a medium orbit or low orbit satellite has a very short propagation delay time compared to geostationary satellites, and thus packet reservation is possible.

현재, 정지 궤도 위성 시스템에서 사용 가능한 임의 접속 방법은 CRDSA(contention resolution diversity slotted aloha)이다. CRDSA는 종래 슬롯 알로하(slotted aloha) 방법에 비해 시스템 처리율을 약 52% 수준으로 향상시켰다. Currently, the random access method available in geostationary satellite systems is the contention resolution diversity slotted aloha (CRDSA). CRDSA improves system throughput to about 52% compared to the conventional slotted aloha method.

CRDSA에서는 하나의 패킷을 전송하기 위해, 동일한 정보를 담고 있는 복제 패킷을 사용하고, 각각의 복제 패킷은 서로 위치정보를 포함하고 있어서, 복제 패킷 중의 하나가 간섭 제거(interference cancellation) 기술에 의해 복구되면, 자신의 복제 패킷의 위치를 알 수 있게 된다. 이 정보를 이용하여 간섭 패킷을 제거해 나가는 것이 간섭 제거 기술이다.In the CRDSA, a duplicate packet containing the same information is used to transmit one packet, and each duplicate packet contains position information with respect to each other, so that when one of the duplicate packets is recovered by an interference cancellation technique , It is possible to know the position of the replication packet of itself. The interference cancellation technique is to remove interference packets using this information.

CRDSA 방법의 시스템 처리율의 향상은 매우 우수한 것으로 알려져 있어, 이를 변형하여 IRSA, CSA 기술도 제안되어 있다. 하지만, 이들은 모두 복제 패킷을 사용하기 때문에 몇 가지 문제를 가지고 있다.The improvement of the system throughput of the CRDSA method is known to be excellent, and IRSA and CSA techniques have been proposed by modifying the system. However, they all have some problems because they use duplicate packets.

첫째, 복제 패킷을 사용하기 때문에 최대 시스템 처리율을 보장하기 위해서는 트래픽의 입력 양을 잘 통제하여야 한다. 그렇지 않으면, 오히려 시스템 처리율이 감소하게 되기 때문이다. First, because replicated packets are used, the input amount of traffic should be well controlled to ensure maximum system throughput. Otherwise, the system throughput is rather reduced.

둘째, 복제 패킷을 사용하기 때문의 채널의 효율성이 감소하게 된다. 하나의 패킷을 전송하기 위해 두 개 이상의 동일한 패킷을 전송해야 하기 때문이다.Second, the efficiency of the channel is reduced due to the use of the duplicate packet. It is necessary to transmit two or more identical packets in order to transmit one packet.

그러나 차세대 위성 네트워크에서는 사용될 서비스의 크기가 늘어나고, 전송해야 할 패킷의 수가 현재에 비해 더욱 다양해질 것으로 예상되고 있으며, 또한 사용자 수의 증가로 인해 트래픽의 간헐적 특성이 더욱 심화할 것으로 보인다.However, it is expected that the size of the service to be used in the next generation satellite network will increase and the number of packets to be transmitted will be more diversified than the present. Also, the intermittent characteristic of the traffic will increase due to the increase in the number of users.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래의 CRDSA 기법에 예약 기법을 접목한 R-CRDSA 기법이 제안되었다. R-CRDSA 기법은 종래의 CRDSA 기법에 슬롯 예약과 복제 패킷의 발생을 제어하는 방법이 접목된 랜덤 접속 제어 방법으로서 다중 패킷 메시지 트래픽 환경에서 고성능 및 고신뢰성을 보장할 수 있다는 장점이 있다.To solve this problem, an R-CRDSA technique combining reservation techniques with a conventional CRDSA technique has been proposed. The R-CRDSA scheme is a random access control method combined with a slot reservation scheme and a method of controlling the generation of duplicate packets in the conventional CRDSA scheme. The R-CRDSA scheme can guarantee high performance and high reliability in a multi-packet message traffic environment.

하지만 이러한 R-CRDSA 기법 또한 근본적으로 랜덤 접속 방법을 근간으로 하고 있기 때문에 시스템 처리율이 제한적이어서, 네트워크의 시스템 처리율을 더욱 높이기 위한 여러 가지 방법을 필요로 하고 있다.However, since the R-CRDSA scheme is fundamentally based on the random access scheme, the throughput of the system is limited, and various methods are required to further increase the system throughput of the network.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, R-CRDSA 방법이 사용되는 네트워크 환경에서, 네트워크 자원을 안정적이고 운영함으로써 시스템 처리율을 향상시키도록 하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to improve system throughput by stably operating network resources in a network environment in which an R-CRDSA method is used.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 서로 간의 위치 정보를 알고 있는 다수의 복제 패킷을 전송한 후, 간섭 제거 방법에 의해 충돌이 발생하는 패킷을 복구하고, 간섭 제거 후의 슬롯 상태에 따라 입력 트래픽을 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for recovering a collision packet, the method comprising: transmitting a plurality of duplicate packets, And the input traffic is controlled.

이때, 간섭 제거 이후 슬롯의 상태를 단일 접속(Single Access), 디코딩 성공(Successfully Decoded), 디코딩 실패(Unsuccessfully Decoded), 그리고 미접속(No Access)의 상태로 구분하여 입력 트래픽을 제어하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to divide the state of the slot after interference cancellation into a single access, a successfully decoded, a decoded failure (Unsuccessfully Decoded), and a no access state to control the input traffic .

그리고 상기 단일 접속(Single Access) 상태는, 하나의 시간 슬롯에 하나의 위성터미널(10)이 패킷을 전송하는 것이 바람직하다.In the single access state, it is preferable that one satellite terminal 10 transmits a packet in one time slot.

또한, 상기 디코딩 성공(Successfully Decoded) 상태는, 하나의 시간 슬롯에 복수의 위성터미널이 패킷을 전송하는 경우, 간섭 제어에 의해 충돌이 해소된 경우인 것이 바람직하다.The successfully decoded state is preferably a case where a plurality of satellite terminals transmit packets in one time slot and the collision is canceled by interference control.

그리고 상기 디코딩 실패(Unsuccessfully Decoded) 상태는, 하나의 시간 슬롯에 복수의 위성터미널이 패킷을 전송하는 경우, 간섭 제어에 의해 충돌이 해소되지 않은 경우인 것이 바람직하다.The Unsuccessfully Decoded state is preferably a case where a plurality of satellite terminals transmit packets in one time slot and the collision is not canceled by the interference control.

또한, 상기 미접속(No Access) 상태는, 하나의 시간 슬롯에 어느 위성터미널도 패킷을 전송하지 않은 경우인 것이 바람직하다.The No Access state is preferably a case where no satellite terminal transmits a packet in one time slot.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 다수의 시간 슬롯으로 구성된 프레임의 슬롯 정보를 이용하여 다중 접속 채널의 트래픽 양을 산출할 수 있어, 임의 접속을 위한 접속 트래픽을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.According to the present invention as described above, it is possible to calculate traffic amount of a multiple access channel using slot information of a frame composed of a plurality of time slots, thereby effectively controlling connection traffic for random access.

그리고 효율적인 입력 트래픽의 제어를 통해 네트워크의 시스템 처리율을 극대화시킬 수 있는 효과를 가지게 된다.And it can maximize system throughput of network through efficient control of input traffic.

특히, 입력 트래픽이 폭증하는 경우에 유연한 대처가 가능하며, 이는 재난 통신, 군 통신 및 상용망의 핫 스팟에서 안정적인 임의 접속 성능을 보장하는 효과를 가진다.In particular, it is possible to flexibly cope with an increase in input traffic, which has the effect of ensuring stable random access performance in hot spots of disaster communication, military communication, and commercial network.

도 1은 본 발명에 의한 위성 네트워크의 구성을 보인 개념도,
도 2는 본 발명에 의한 위성 네트워크 부하 제어를 위한 프레임 구조를 보인 개념도,
도 3은 본 발명에 의한 간섭 패킷의 복구와 슬롯 예약과정을 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 의한 슬롯 상태를 구분하는 방법을 도시한 개념도,
도 5는 본 발명에 의한 슬롯 상태를 구분하는 방법을 도시한 순서도.1 is a conceptual diagram showing a configuration of a satellite network according to the present invention;
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a frame structure for load control of a satellite network according to the present invention;
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a process of restoring an interference packet and a slot reservation according to the present invention;
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a method of classifying a slot state according to the present invention;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of classifying a slot state according to the present invention. FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1에는 본 발명에 의한 위성 네트워크의 구성도가 개념적으로 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 위성 네트워크 시스템은 우주공간에 위치하고 있는 위성중계기(20)와, 상기 위성중계기(20)를 제어하는 네트워크 통제 센터(30) 또는 게이트웨이, 그리고 상기 위성중계기(30)를 이용하여 데이터를 전송하는 위성터미널(10)을 포함하여 구성된다.First, FIG. 1 conceptually shows a configuration diagram of a satellite network according to the present invention. As shown in the figure, a satellite network system includes a satellite repeater 20 located in an outer space, a network control center 30 or a gateway for controlling the satellite repeater 20, and the satellite repeater 30 And a satellite terminal 10 for transmitting data.

상기 위성터미널(satellite terminal : ST)(10)는 지상 또는 해상에 광범위한 영역에 분산되어 위치하고 있다. 그리고 상기 네트워크 통제센터(network control center : NCC)(30) 또는 게이트웨이(gateway)는 상기 위성중계기(20)를 통제하기 위한 것으로 지상에 위치하고 있다.The satellite terminal (ST) 10 is distributed over a wide area on the ground or the sea. The network control center (NCC) 30 or the gateway is located on the ground for controlling the satellite transponder 20.

상기 위성터미널(10)을 이용하여 데이터를 전송하기 위한 링크는 다음과 같이 구분된다.A link for transmitting data using the satellite terminal 10 is divided as follows.

먼저, 위성터미널(10)이 게이트웨이(gateway : G/W)를 거쳐 전송된 데이터를 수신하는 경우에는 포워드링크(forward link : FL)를 사용한다. 반면에, 위성터미널(10)이 자신의 데이터를 게이트웨이를 거쳐 다른 네트워크로 송신하는 경우에는 리턴 링크(return link : RL)를 사용한다.First, a forward link (FL) is used when the satellite terminal 10 receives data transmitted through a gateway (G / W). On the other hand, the satellite terminal 10 uses a return link (RL) when it transmits its data to another network via a gateway.

한편, 지상에서 위성체로 송신되는 방향을 업 링크(up link : UL), 반대로 위성체에서 지상으로 송신되는 방향을 다운 링크(down link : DL)라고 한다.On the other hand, the direction of transmission from the ground to the satellite is referred to as an uplink (UL), and the direction from the satellite to the ground is referred to as downlink (DL).

우주공간에 존재하는 위성중계기로부터 지상에 신호가 도달할 수 있는 지상 범위를 빔 커버리지(beam coverage)라고 하느데, 동일한 빔 커버리지에 속해 있는 모든 위성터미널(10)들은 다운 링크를 수신할 수 있다. 이것을 위성 네트워크의 청취 특성(overhearing property)이라고 한다.The terrestrial range at which a signal can reach the ground from a satellite repeater present in space is called beam coverage, and all the satellite terminals 10 belonging to the same beam coverage can receive the downlink. This is called the overhearing property of the satellite network.

위성 네트워크에서는 위성터미널(10)의 이러한 청취 특성을 이용하여 데이터를 수신하는 경우, 위성터미널(10)과 위성 중계기간의 1-홉(hop)의 데이터 전송이 이루어지게 되므로 약 250ms의 지연시간이 발생한다. 이것은 게이트웨이 중심의 네트워크구조(star topology)의 2-홉에 비해 지연 시간이 반으로 감소한다.
In the satellite network, when data is received using the above-described listening characteristics of the satellite terminal 10, since the data transmission of the satellite terminal 10 and the 1-hop of the satellite relay period is performed, a delay time of about 250 ms Occurs. This reduces the delay time by half compared to the two-hop of the gateway-centric network topology.

다음에는 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 위성 네트워크의 프레임 구조에 대해 설명하도록 한다.Next, the frame structure of the satellite network according to the present invention will be described with reference to FIG.

도면을 참조하면, 위성 네트워크 프레임은 다수의 시간 슬롯으로 구성되며, 프레임의 길이는 위성에서의 전파지연 시간보다 길게 설정된다. 이와 같이, 프레임의 길이가 전파지연시간 보다 길게 설정됨으로 인해, 각 위성터미널(10)에서는 이미 송신된 패킷의 전송 성공 여부를 확인한 후에 다음 패킷을 전송할 수 있다.
Referring to the drawing, a satellite network frame is composed of a plurality of time slots, and the length of the frame is set longer than the propagation delay time in the satellite. Since the length of the frame is set longer than the propagation delay time, each satellite terminal 10 can transmit the next packet after confirming whether or not the already transmitted packet is successfully transmitted.

이하에서는, 본 발명에 의한 R-CRDSA를 사용하여 랜덤 접속하는 경우, 간섭 패킷의 복구 과정에 대해 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a process of restoring an interference packet when random access is performed using the R-CRDSA according to the present invention will be described with reference to FIG.

도면에서 도시된 바와 같이, (n-1)번째 프레임에서 데이터를 전송하고자 하는 각 위성 터미널은 임의의 시간 슬롯을 선택하여 복수의 복제 패킷을 전송하게 된다. 그리고 간섭 제거(interference cancellation) 기술을 사용하여, n번째 프레임에서 간섭 패킷을 복구하게 된다.As shown in the figure, each satellite terminal that wants to transmit data in the (n-1) th frame selects an arbitrary time slot and transmits a plurality of duplicate packets. Then, the interference cancellation technique is used to recover the interference packet in the n-th frame.

구체적으로, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 시간 슬롯 1과 시간 슬롯 5를 통해 위성터미널 1이 두 개의 복제 패킷을 전송하고, 시간 슬롯 2와 시간 슬롯 5를 통해 위성터미널 2가 두 개의 복제 패킷을 전송하며, 시간 슬롯 2와 시간 슬롯 4를 통해 위성터미널 3이 두 개의 복제 패킷을 전송하고, 시간 슬롯 2와 시간 슬롯 4를 통해 위성터미널 4가 두 개의 복제 패킷을 전송하는 경우를 고려해 본다.Specifically, as shown in FIG. 3 (a), satellite terminal 1 transmits two duplicate packets through time slot 1 and time slot 5, and satellite terminal 2 through time slot 2 and time slot 5 has two Considering the case where satellite terminal 3 transmits two duplicate packets through time slot 2 and time slot 4 and satellite terminal 4 transmits two duplicate packets through time slot 2 and time slot 4, see.

이러한 경우, 시간 슬롯 2에서는 위성터미널 2와 위성터미널 3, 그리고 위성터미널 4에 의해, 시간 슬롯 4에서는 위성터미널 3과 위성터미널 4에 의해, 그리고 시간 슬롯 5에서는 위성터미널 1과 위성터미널 2에 의해 패킷이 충돌하게 되는 것을 알 수 있다.In this case, the satellite terminal 2 and the satellite terminal 3 in the time slot 2, the satellite terminal 4 in the time slot 4, the satellite terminal 3 and the satellite terminal 4 in the time slot 4, and the satellite terminal 1 and the satellite terminal 2 in the time slot 5 It can be seen that the packet is collided.

이때, 간섭 제거 기술을 사용하여 충돌이 발생한 간섭 패킷을 복구하게 되면, 도 3(b)에서 도시한 바와 같이, 위성터미널 1의 경우, 충돌이 발생한 시간 슬롯 5에서 전송한 복제 패킷을 취소하고 충돌이 발생하지 않는 시간 슬롯 1을 예약하게 된다.3 (b), in the case of the satellite terminal 1, the interference packet transmitted in the time slot 5 in which the collision occurred is canceled and collision 1 ", " 1 "

그리고 위성터미널 2의 경우, 시간 슬롯 2에서 전송한 충돌이 발생한 시간 슬롯 2에서 전송한 복제 패킷을 취소하고 충돌이 발생하지 않는 시간 슬롯 5를 예약하게 된다.In the case of the satellite terminal 2, the duplicate packet transmitted in the time slot 2 in which the collision occurred in the time slot 2 is canceled, and the time slot 5 in which the collision does not occur is reserved.

또한, 위성터미널 3과 위성터미널 4의 경우, 충돌이 발생한 시간 슬롯 3과 시간 슬롯 4의 복제 패킷을 취소하고 시간 슬롯 3을 선택하여 데이터를 전송하기 위해 랜덤 접속하게 된다. 이 경우, 시간 슬롯 3은 위성 터미널 3과 위성 터미널 4에 의해 다시 충돌이 발생하게 된다.In the case of the satellite terminal 3 and the satellite terminal 4, the duplicate packet of the time slot 3 and the time slot 4 in which the collision occurred is canceled and the time slot 3 is selected to transmit the data For random access. In this case, the time slot 3 is again collided by the satellite terminal 3 and the satellite terminal 4.

그러나 반드시 시간 슬롯 3을 선택하여 데이터를 전송하는 것은 아니며, 이미 예약된 시간 슬롯 1과 시간 슬롯 5를 제외한 나머지 시간 슬롯에 대해 임의적으로 데이터를 전송할 수 있다.
However, it is not necessary to select time slot 3 to transmit data, and data can be arbitrarily transmitted for time slots other than time slots 1 and 5 already reserved.

이러한 간섭 제거 기술을 사용하여 슬롯 상태 정보(slot state information : SSI)를 구분할 수 있다.It is possible to distinguish the slot state information (SSI) using the interference cancellation technique.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 간섭 제거 전의 슬롯 상태는 단일 접속(single access)과 충돌(contention), 그리고 미접속(no access)의 세 가지 상태로 구분할 수 있다.As shown in Fig. 4 (a), the slot state before interference cancellation can be classified into three states of single access, contention, and no access.

구체적으로, 시간 슬롯 1의 경우 위성터미널 1에 의한 접속만 이루어지기 때문에 단일 접속(single access) 상태가 되고, 시간 슬롯 2와 시간 슬롯 4 및 시간 슬롯 5의 경우 복수의 위성터미널에 의한 접속이 이루어지기 때문에 충돌(contention) 상태가 된다. 그리고 시간 슬롯 3의 경우 어느 위성터미널에 의한 접속도 이루어지지 않게 때문에 미접속(no access)의 상태가 된다.Specifically, in the case of the time slot 1, only the connection by the satellite terminal 1 is performed, so that the single access state is established. In the case of the time slot 2, the time slot 4 and the time slot 5, It becomes a contention state. In the case of time slot 3, since no connection is made by any satellite terminal, it becomes a state of no access (no access).

그러나 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 간섭 제거 기술에 의해 간섭 제거가 이루어지게 되면, 단일 접속(single access)과 디코딩 성공(successfully decoded), 디코딩 실패(unsuccessfully decoded), 그리고 미접속(no access)의 네 가지 상태로 구분할 수 있다.However, as shown in FIG. 4 (b), when the interference cancellation is performed by the interference cancellation technique, a single access and successfully decoded, unsuccessfully decoded, access).

구체적으로, 시간 슬롯 1의 경우, 위성터미널 1에 의한 접속만 이루어지기 때문에 단일 접속(single access) 상태가 된다. Specifically, in the case of the time slot 1, since only the connection by the satellite terminal 1 is performed, a single access state is obtained.

시간 슬롯 5의 경우, 위성터미널 1과 위성터미널 2에 의한 접속이 이루어져 간섭 제거 전에는 충돌(Contention) 상태이었으나, 간섭 제거 기술에 의해 위성 터미널 2에게 시간 슬롯 5를 예약하게 된 상태이므로, 디코딩 성공(Successfully Decoded) 상태가 된다.In the case of the time slot 5, since the connection by the satellite terminal 1 and the satellite terminal 2 is performed and the state is a state before the interference is eliminated, since the state in which the time slot 5 is reserved to the satellite terminal 2 by the interference cancellation technique, Successfully Decoded) state.

시간 슬롯 2의 경우, 복수의 위성터미널(위성터미널 2, 위성터미널 3, 위성터미널 4)에 의해 접속이 이루어져 간섭 제거 전에는 충돌(Contention) 상태였으며, 간섭 제거에 의해서도 여전히 위성터미널(10) 3 및 위성터미널(10) 4에 의해 충돌이 발생하므로, 디코딩 실패(Unsuccessfully Decoded) 상태가 된다.In the case of time slot 2, the connection was made by a plurality of satellite terminals (satellite terminal 2, satellite terminal 3, satellite terminal 4) and was in a state of contention before interference cancellation, A collision occurs due to the satellite terminal 10 4, and therefore, a decoding failure state (Unsuccessfully Decoded) is obtained.

또한, 시간 슬롯 4의 경우도, 복수의 위성터미널(위성터미널 3, 위성터미널 4)에 의해 접속이 이루어져 간섭 제거 전에는 충돌(Contention) 상태였으며, 간섭 제거에 의해서도 여전히 위성터미널 3 및 위성터미널 4에 의해 충돌이 발생하므로, 디코딩 실패(Unsuccessfully Decoded) 상태가 된다.Also, in the case of time slot 4, connection is made by a plurality of satellite terminals (satellite terminal 3 and satellite terminal 4) and is in a state of contention before interference cancellation. And thus a decoding failure (Unsuccessfully Decoded) state occurs.

마지막으로, 시간 슬롯 3의 경우는, 어느 위성터미널에 의한 접속도 이루어지지 않은 상태이므로 미접속(No Access) 상태가 된다.Finally, in the case of the time slot 3, since no connection is made by any satellite terminal, it is in a state of no connection (No Access).

이와 같이 구분된 슬롯 상태 정보를 활용하여, 단일 접속(single access) 슬롯과 복구 성공(successfully decoded) 슬롯은 예약 슬롯(reserved slot)으로 사용되고, 복구 실패(unsuccessfully decoded) 슬롯과 미접속(no access) 슬롯은 비예약 슬롯(non-reserved slot)으로 사용된다.
Using the slot state information thus classified, a single access slot and a successfully decoded slot are used as reserved slots, and unsuccessfully decoded slots and no access are used. The slot is used as a non-reserved slot.

다음으로, 본 발명에 의한 슬롯 상태를 구분하는 과정에 대해 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.Next, a process of dividing the slot state according to the present invention will be described with reference to FIG.

먼저, 프레임의 첫 번째 시간 슬롯에서부터 시작(S10)하여, 해당 슬롯이 단일 접속인지 여부를 판단한다(S20). 만약 시간 슬롯이 단일 접속 상태인 경우, 해당 시간 슬롯은 예약 슬롯으로 사용된다(S60). 그리고 다음 시간 슬롯으로 이동(S70)하고, 프레임의 마지막 슬롯인지 여부를 판단(S80)하여 마지막 슬롯이 아니면, S20 단계로 회귀하게 된다.First, it starts from the first time slot of the frame (S10), and determines whether the corresponding slot is a single connection (S20). If the time slot is in a single connection state, the corresponding time slot is used as a reserved slot (S60). Then, it moves to the next time slot (S70), determines whether it is the last slot of the frame (S80), and returns to S20 if it is not the last slot.

그러나 시간 슬롯이 단일 접속 상태가 아니라면, 해당 시간 슬롯에서 디코딩이 성공했는지 여부를 판단한다(S30). 만약, 시간 슬롯이 디코딩 성공 상태인 경우, 해당 시간 슬롯은 예약 슬롯으로 사용된다(S60). 그리고 다음 시간 슬롯으로 이동(S70)하고 프레임의 마지막이 아니면(S80) S20 단계로 회귀하게 된다.However, if the time slot is not a single connection state, it is determined whether or not the decoding has succeeded in the time slot (S30). If the time slot is decoded successfully, the corresponding time slot is used as a reserved slot (S60). If it is not the end of the frame (S80), the flow returns to step S20.

또한, 시간 슬롯이 디코딩 성공 상태가 아니라면, 해당 시간 슬롯이 미접속 상태인지 여부를 판단한다(S40). 만약, 시간 슬롯이 미접속 상태인 경우, 해당 시간 슬롯은 비예약 시간 슬롯으로 사용된다(S90). 그리고 다음 시간 슬롯으로 이동(S70)하고 프레임의 마지막이 아니면(S80) S10 단계로 회귀하게 된다.If the time slot is not decoded successfully, it is determined whether the time slot is unconnected (S40). If the time slot is unconnected, the corresponding time slot is used as a non-reserved time slot (S90). If it is not the end of the frame (S80), the flow returns to step S10.

마지막으로, 시간 슬롯이 디코딩 실패 상태인지 여부를 판단한다(S50). 만약, 해당 시간 슬롯이 디코딩 실패 상태인 경우, 해당 시간 슬롯은 비예약 시간 슬롯으로 사용된다(S90). 그리고 다음 시간 슬롯으로 이동(S70)하고 프레임의 마지막이 아니면(S80) S10 단계로 회귀하게 된다.Finally, it is determined whether the time slot is in decoding failure state (S50). If the corresponding time slot is in a decoding failure state, the corresponding time slot is used as a non-reserved time slot (S90). If it is not the end of the frame (S80), the flow returns to step S10.

이상과 같은 과정을 거쳐, 프레임을 구성하는 시간 슬롯의 상태 정보를 판단할 수 있게 된다.
Through the process described above, it is possible to determine the state information of the time slot constituting the frame.

이하에서는 앞에서 상술한 슬롯 상태 정보를 이용한 본 발명에 의한 위성 통신의 랜덤 접속 부하 제어 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a random access load control method for satellite communication according to the present invention using the slot state information described above will be described.

본 발명의 임의 접속 방법에 대해 예약 슬롯을 사용하는 경우와 비예약 슬롯을 사용하는 경우를 구분하여 설명하도록 한다. 예약 슬롯은 어느 한 위성터미널에 의해 독점적으로 할당되어 패킷 전송이 항상 성공하는 슬롯을 말한다.The random access method of the present invention will be described separately in the case of using a reserved slot and in the case of using a non-reserved slot. Reservation slots are slots that are exclusively assigned by any one satellite terminal to ensure that packet transmissions are always successful.

그리고 비예약 슬롯은 슬롯을 사용하는 위성터미널이 없거나, 두 개 이상의 위성터미널이 접속하여 위성터미널이 접속한 슬롯에서 패킷의 충돌이 감지된 슬롯을 의미한다. A non-reserved slot means a slot in which there is no satellite terminal using a slot, or a packet collision is detected in a slot to which two or more satellite terminals are connected and a satellite terminal is connected.

먼저, 위성터미널에서는 서비스가 발생하여 전송하여야 하는 메시지의 도착과 함께 동작이 시작된다. 메시지는 다수의 패킷으로 구성되며, 각 패킷은 순서대로 전송된다. 최초의 패킷 전송시에는 예약 슬롯을 갖고 있지 않으므로 한 프레임 주기 동안 위성 채널을 수신하여 비예약 슬롯이 존재하는지 여부를 감지한다.First, a service is generated in the satellite terminal and the operation starts with arrival of a message to be transmitted. A message consists of a number of packets, each packet being transmitted in order. At the time of transmitting the first packet, since it does not have a reserved slot, it receives a satellite channel for one frame period and detects whether there is an unreserved slot.

다음으로 비예약 슬롯을 사용하는 경우, 비예약 슬롯 중에서 임의의 슬롯을 선택하여 패킷을 전송하게 된다. 이때 복제 패킷의 개수만큼 시간 슬롯을 선택하여, 하나의 슬롯에 하나의 복제 패킷을 전송한다. 패킷을 송신한 후에는 각 위성터미널에서는 위성 채널을 수신하여 패킷을 전송한 슬롯에서 패킷의 전송이 성공되었는지 여부를 판단하게 된다.Next, when a non-reserved slot is used, an arbitrary slot is selected from the non-reserved slots and the packet is transmitted. At this time, a time slot is selected by the number of duplicate packets, and one duplicate packet is transmitted to one slot. After transmitting the packet, each satellite terminal receives the satellite channel and determines whether or not the transmission of the packet is successful in the slot in which the packet is transmitted.

만약, 송신한 복제 패킷 중에서 전송이 성공한 패킷이 있는 경우에는 슬롯 번호가 제일 낮은 것을 예약 슬롯으로 선택한다. 이와 같이, 예약 슬롯이 결정되면, 해당 위성터미널은 패킷을 모두 송신할 때까지 예약 슬롯을 독점적으로 사용하게 된다.If there is a packet successfully transmitted among the transmitted replicated packets, the lowest slot number is selected as the reserved slot. As such, when a reserved slot is determined, the satellite terminal exclusively uses the reserved slot until all packets are transmitted.

그리고 예약 슬롯을 사용하는 경우, 위성터미널에서는 복제 패킷을 사용하지 않고, 예약 슬롯을 독점적으로 사용하여 패킷을 전송한다. 현재 보내는 패킷이 마지막 패킷인 경우에는 슬롯 예약 해지를 명시하여 전송함으로써, 다른 위성터미널이 다음 프레임부터 사용할 수 있는 비예약 슬롯이 되도록 한다.
In the case of using the reserved slot, the satellite terminal transmits the packet using the reserved slot exclusively without using the duplicate packet. If the currently transmitted packet is the last packet, the slot reservation cancellation is explicitly specified and transmitted so that the other satellite terminal becomes a non-reservation slot usable from the next frame.

이와 같이, 프레임에서의 구분된 슬롯 상태 정보를 활용하여, 각 위성터미널(10)에서는 프레임에 접속하는 트래픽의 수준을 탐지할 수 있게 된다.In this way, by utilizing the divided slot state information in the frame, each satellite terminal 10 can detect the level of traffic that accesses the frame.

좀 더 구체적인 설명을 위해 입력 로드(Offered Load)와 시스템 처리율(Throughput)의 관계가 도시된 도 6을 참조하여 설명하도록 한다. 도면에서 가로축은 정규화된 입력 로드(Normalized Offered Load)를 나타낸 것이고, 세로축은 정규화된 처리율(Normalized Throughput)을 나타낸 것이다.The relationship between the input load (Offered Load) and the system throughput (throughput) will be described with reference to FIG. 6 for a more detailed explanation. In the figure, the horizontal axis represents Normalized Offered Load and the vertical axis represents Normalized Throughput.

도면을 참조하면, 입력 로드가 서로 다른 상태에서도 시스템 처리율은 동일한 상태를 나타내는 것을 알 수가 있다. 다시 말해, 입력 로드가 L1인 경우 시스템 처리율은 TL이고, 입력 로드가 L2인 경우 시스템 처리율은 TH가 된다. 그러나 TL과 TH는 동일한 처리율을 나타낸다.Referring to the drawings, it can be seen that the system throughput shows the same state even when the input loads are different from each other. In other words, if the input load is L1, the system throughput is TL, and if the input load is L2, the system throughput becomes TH. However, TL and TH show the same throughput.

이러한 경우 TL은 시스템적으로 안정적인 상태이지만, TH는 불안정한 상태가 된다. TH의 경우 송신된 패킷들이 성공한 상태보다 충돌이 발생한 상태가 더 많아져 재전송하는 패킷이 많아지기 때문에, 재전송 패킷이 증가하는 상태를 의미하기 때문이다. In this case, TL is systematically stable, but TH is unstable. In the case of TH, the number of retransmitted packets increases because more collision occurs in the transmitted packets than in a state where the transmitted packets are successful. This means that retransmission packets increase.

따라서 이러한 상태에서는 트래픽 발생 확률(Traffic Generation Probability : P0) 값을 조정하여 안정 상태로 복구하도록 트래픽을 제어하여야 한다. 즉, 입력 로드가 L1 상태에서 L2 상태가 되도록 트래픽 발생 확률을 제어하여 안정 상태가 되도록 트래픽을 제어하게 된다.Therefore, it is necessary to control the traffic to recover to the stable state by adjusting the value of the traffic generation probability (P0) in this state. That is, the traffic is controlled to be in a stable state by controlling the probability of traffic occurrence so that the input load becomes the L2 state from the L1 state.

따라서 본 발명에 의한 랜덤 접속 제어 방법에 의하면, 프레임을 구성하는 슬롯의 상태를 구분함으로써, 시스템 처리율이 동일한 경우에도 입력 로드가 서로 다른 것을 구분할 수 있게 된다. 즉, 종래 기술에 의하면 디코딩 성공과 디코딩 실패의 슬롯 상태를 구분할 수 없지만, 본 발명에 의하면 프레임의 상태를 디코딩 성공(Successfully Decoded) 상태와 디코딩 실패(Unsuccessfully Decoded) 상태로 구분함으로써, 서로 다른 입력 로드에 의한 동일한 시스템 처리율을 구분할 수 있게 되고, 이에 따라 트래픽 발생 확률을 제어함으로써 입력 트래픽을 효율적으로 제어할 수 있게 된다.
Therefore, according to the random access control method of the present invention, by distinguishing the states of the slots constituting the frame, different input loads can be distinguished even when the system throughput is the same. That is, according to the related art, it is impossible to distinguish between the decoding success and the slot state of the decoding failure. However, according to the present invention, the state of the frame is divided into a successfully decoded state and a decoded unsunccessed state, So that the input traffic can be efficiently controlled by controlling the probability of traffic occurrence.

10 : 위성터미널
20 : 위성중계기
30 : 네트워크 통제센터10: satellite terminal
20: satellite repeater
30: Network Control Center

Claims (6)

삭제delete 하나의 패킷과 동일한 정보를 갖는 다수의 복제 패킷을 전송한 후,
상기 복제 패킷 각각에 포함된 상기 복제 패킷들의 위치 정보를 이용하여 간섭 제거 방법에 의해 충돌이 발생하는 패킷을 복구하고,
간섭 제거 후의 슬롯 상태를 단일 접속(Single Access), 디코딩 성공(Successfully Decoded), 디코딩 실패(Unsuccessfully Decoded), 그리고 미접속(No Access)의 상태로 구분하여 입력 트래픽을 제어하는 것을 특징으로 하는 랜덤 접속 부하 제어 방법.After transmitting a plurality of duplicate packets having the same information as one packet,
Recovering a packet in which a collision occurs by an interference cancellation method using position information of the replica packets included in each of the replica packets,
Characterized in that input traffic is controlled by dividing the slot state after interference cancellation into single access, successfully decoded, unsuccessfully decoded, and no access states. Load control method. 제 2 항에 있어서,
상기 단일 접속(Single Access) 상태는, 하나의 시간 슬롯에 하나의 위성터미널(10)이 패킷을 전송하는 것임을 특징으로 하는 랜덤 접속 부하 제어 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the single access state is one in which one satellite terminal 10 transmits a packet in one time slot. 제 2 항에 있어서,
상기 디코딩 성공(Successfully Decoded) 상태는, 하나의 시간 슬롯에 복수의 위성터미널이 패킷을 전송하는 경우, 간섭 제어에 의해 충돌이 해소된 경우임을 특징으로 하는 랜덤 접속 부하 제어 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the successfully decoded state is a case where collision is eliminated by interference control when a plurality of satellite terminals transmit packets in one time slot. 제 2 항에 있어서,
상기 디코딩 실패(Unsuccessfully Decoded) 상태는, 하나의 시간 슬롯에 복수의 위성터미널이 패킷을 전송하는 경우, 간섭 제어에 의해 충돌이 해소되지 않은 경우임을 특징으로 하는 랜덤 접속 부하 제어 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the decoding failure state is a case where a plurality of satellite terminals transmit packets in one time slot and the collision is not canceled by interference control. 제 2 항에 있어서,
상기 미접속(No Access) 상태는, 하나의 시간 슬롯에 어느 위성터미널도 패킷을 전송하지 않은 경우임을 특징으로 하는 랜덤 접속 부하 제어 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the no access state is a case where no satellite terminal transmits a packet in one time slot.
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