KR101414835B1 - 연속적인 정보 전송을 위한 데이터 패킹 장치 및 슬롯 할당 장치 - Google Patents

연속적인 정보 전송을 위한 데이터 패킹 장치 및 슬롯 할당 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속적인 정보 전송을 위한 데이터 패킹 장치 및 슬롯 할당 장치에 관한 발명으로서, Link-16 전술환경에서 이미지와 같은 대용량의 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 연속적인 정보 전송을 위한 데이터 패킹 장치 및 슬롯 할당 장치에 관한 발명이다. 이를 위해 음성 데이터에 비해 상대적으로 용량이 큰 데이터의 연속적인 정보 전송을 위해 기 정의된 길이의 타임 슬롯 내에 싱크 및 헤드를 포함한 데이터 정보 이외의 정보와 데이터 정보 순으로 데이터를 패킹하여 정보를 전송하는 연속적인 정보 전송을 위한 데이터 패킹 장치가 개시된다.

Description

연속적인 정보 전송을 위한 데이터 패킹 장치 및 슬롯 할당 장치{Data packing and slot allocation apparatus for continuous data transmission}
본 발명은 연속적인 정보 전송을 위한 데이터 패킹 장치 및 슬롯 할당 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 Link-16 전술환경에서 이미지와 같은 대용량의 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 연속적인 정보 전송을 위한 데이터 패킹 장치 및 슬롯 할당 장치에 관한 발명이다.
현재 Link-16은 최대 전송 속도가 115kbps 정도로 매우 낮아 텍스트나 음성만 지원하고 있다. 그러나 최근 Link-16의 웨이브 폼 기술을 개량하여 전송 속도를 향상시켜 이미지 전송을 지원하기 위한 방안이 연구되고 있다. 그러나 효과적인 이미지 전송을 지원하기 위해서는 웨이브 폼에 맞게 MAC 기술도 개량되어야 할 필요성이 있다. 왜냐하면, 이미지 데이터는 기존 텍스트나 음성과 다르게 데이터 사이즈가 크고, 데이터 발생이 일시적이어서 Link-16의 정적 타임 슬롯 할당 방식은 비효율적이기 때문이다. 만약 Link-16의 기존 방법처럼 이미지 전송을 위한 타임 슬롯을 사전에 할당해 놓으면 보낼 이미지가 없을 때 많은 수의 타임 슬롯을 낭비하게 된다. 따라서 기존 Link-16과 다른 동적 타임 슬롯 할당을 지원하는 동적 TDMA 기술이 필요하다.
또한, Link-16은 최대 통신 반경을 고려한 고정 길이의 가드 타임을 사용하기 때문에 타임 슬롯마다 매번 가드 타임의 낭비가 발생한다. 이미지 전송 시 많은 수의 타임 슬롯을 사용하게 되는데, 가드 타임의 낭비가 상당히 많을 것으로 예상되어 가드 타임을 고려한 효과적인 전송 기술이 필요하다.
마지막으로, 이미지 전송 시 많은 타임 슬롯을 통해 전송한 데이터 중 일부가 손실되었을 경우를 대비하여 효과적으로 데이터를 재전송할 수 있는 기술이 필요하다. Link-16의 경우 도네이트 슬롯(donated slot)을 두어 재전송을 한다. 도네이트 슬롯이란 송신 노드가 자신의 타임 슬롯을 수신 노드에게 양도하여 ACK를 보낼 수 있도록 하는 타임 슬롯이다. 이 방법은 타임 슬롯의 주기가 길어질 경우나 송신 데이터가 많은 환경에서는 매우 비효율적인 재전송 방식으로서 효과적인 재전송 기술이 필요하다.
Northrop Grumman Corporation Information Technology Communication & Information Systems Division, "Understanding Link-16 : A Guidebook for New Users", NCTSI, San Diego, CA, Sep. 2001, pp. 5.47-5.49
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 이미지와 같은 데이터 사이즈가 매우 큰 데이터의 전송이 필요한 경우에만 타임 슬롯을 할당하도록 함으로써 동적 타임 슬롯 할당을 달성하고, 연속 타임 슬롯 사용 시 가드 타임을 재사용하여 데이터를 전송함으로써 타임 슬롯의 낭비되는 구간을 줄이고, 또한, 신속한 재전송 방법을 제공하여 보다 효과적이고 안정적인 이미지 전송이 수행되도록 한 발명을 제공하는데 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 음성 데이터에 비해 상대적으로 용량이 큰 데이터의 연속적인 정보 전송을 위해 기 정의된 길이의 타임 슬롯 내에 싱크 및 헤드를 포함한 데이터 정보 이외의 정보와 데이터 정보 순으로 데이터를 패킹하여 정보를 전송하는 연속적인 정보 전송을 위한 데이터 패킹 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 데이터 정보의 길이는, 기 정의된 타임 슬롯 길이에서 데이터 정보 이외의 정보 길이와 데이터 패킹에 따라 남는 길이를 제외한 길이이다.
한편, 본 발명의 목적은 각 노드가 타임 슬롯 단위로 나누어진 서로 다른 넷(Net)에 가입되어 있는 환경에서 연속적인 정보 전송을 위한 넷에 가입된 노드가 사용하고 있지 않은 타임 슬롯을 연속적인 정보 전송을 위한 넷에 사용 가능한 타임 슬롯으로 할당하는 슬롯 할당 수단, 및 슬롯 할당 수단에 의해 할당된 타임 슬롯이 연속적으로 이루어진 경우에는 연속적인 정보 전송을 위한 타임 슬롯 내의 데이터 패킹에 의해 데이터를 패킹하는 패킹 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적인 정보 전송을 위한 슬롯 할당 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 슬롯 할당 수단은, 연속적인 정보 전송을 위한 넷에 가입되어 있지 않은 노드의 타임 슬롯을 사용 가능한 타임 슬롯으로 할당한다.
또한, 연속적인 정보 전송을 위한 넷에 가입된 송신 노드가 전송한 연속적인 정보 중 적어도 어느 하나의 패킷을 수신 노드가 수신하지 못한 경우 자신이 수신하지 못한 패킷 번호를 송신 노드에 전송한다.
또한, 송신 노드가 수신 노드로부터 패킷 번호를 수신한 경우에는 재전송에 필요한 사용 가능한 타임 슬롯 정보와 패킷 번호에 상응하는 순서 정보를 전송한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 연속 타임 슬롯 사용 시 가드 타임 재사용하여 데이터를 전송함으로써 타임 슬롯의 낭비를 줄이고, 신속한 재전송 방법을 제공하여 보다 효과적이고 안정적인 대용량 데이터를 Link-16 기반하에서 수행되도록 한 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 Link-16 패킹 방법과 본 발명에 따른 새로운 패킹 방법을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 동적 TDMA의 동작 과정을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 동적 TDMA 환경에서 Net이 운용되는 모습을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 사용 가능한 슬롯을 선정하는 도면을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 P1과 P2의 패킹 방법을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 동적 TDMA 환경에서 데이터 전송 절차를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 C와 D 노드가 A 노드로부터 일부 데이터 패킷을 수신하지 못한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 재전송 절차를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
본 발명은 Link-16과 같은 전술 네트워크 환경에서 전술메시지 또는 음성 메시지와 같은 크기가 비교적 작은 데이터를 전송하는 것보다는 이미지와 같은 대용량의 데이터를 연속적으로 보내기 위한 데이터 패킹, 슬롯 할당, 및 재전송에 관한 발명이다.
<연속적인 정보 전송을 위한 타임 슬롯 내의 데이터 패킹 장치의 구성 및 기능>
( Link -16의 타임 슬롯 할당)
Link-16은 51개의 채널을 통해 주파수 도약을 한다. 하나의 주파수 도약 패턴을 넷(Net)이라고 정의하고, 128개의 멀티넷(Multi-Net)을 운용한다. 모든 노드는 다수의 넷에 가입할 수 있다. 그러나 송수신을 동시에 할 수 없고 한 번에 한 넷을 통해서 데이터를 송신하거나 수신할 수 있다. 각 넷은 12초 단위의 프레임을 주기로 반복되며, 1 프레임 당 타임 슬롯은 1,536개이다. Link-16은 수행할 작전에 따라 네트워크 설계를 통해 넷과 타임 슬롯을 할당한다. 네트워크 설계는 사람에 의해 모든 절차가 진행된다. Link-16의 타임 슬롯 할당은 RRN(recurrence rate number)라는 개념을 사용한다. 1 프레임 내에 동일한 간격으로 타임 슬롯을 할당하는데 RRN이 6이면 프레임 당 1개의 타임 슬롯을 할당한다. RRN이 하나씩 증가할 때마다 2배 식 늘어난다. Link-16의 RRN은 아래 표 1과 같다.
( Link -16의 패킹 방법)
Link-16에서 타임 슬롯에 데이터를 담는 방법을 패킹 방법이라고 한다. Link-16은 도 1과 같이 종래의 4가지 패킹 방법을 사용한다. STD-DP와 P2-SP는 가변의 지터가 앞에 온다. 그리고 S(sync), TR(time refinement), H(header), 데이터(data) 순으로 정보를 전송한다. 마지막은 충돌 방지를 위해 전파지연을 고려하여 가드 타임을 둔다. P2-DP와 P4-SP는 지터가 없고, 2.0405msec로 고정된 길이의 전파지연을 가드 타임으로 사용한다. 1개의 타임 슬롯을 통해 STD-DP는 210 bits의 데이터를 2번, P2-SP는 420 bits의 데이터를 1번, P2-DP는 420 bits의 데이터를 2번, P4-SP는 840 bits의 데이터를 1번 전송한다. P4-SP는 Link-16에서 하나의 타임 슬롯에 가장 많은 데이터를 보낼 수 있는 종래의 패킹 방법이다.
RRN Number of time slots per frame
15 512
14 256
13 128
12 64
11 32
10 16
9 8
8 4
7 2
6 1
이러한 4가지 종래의 패킹 방법은 이미지와 같은 대용량의 데이터를 연속적으로 전송하는 경우에는 적합하지 않다. 왜냐면 고려된 가드 타임 만큼의 타임 슬롯 낭비가 초래되기 때문이다. 즉, Link-16이 지원하는 전술 메시지와 음성은 크기가 매우 작아 대부분 1개의 타임 슬롯을 통해 전송이 가능하다. 그리고 대부분의 주기적으로 발생하여 네트워크 설계 시 미리 할당하여 사용이 가능하다. 그러나 이미지와 같은 대용량 데이터는 크기가 매우 커서 많은 수의 타임 슬롯이 필요하다. 일예로서 100KB의 이미지를 전송한다면 데이터를 가장 많이 전송할 수 있는 종래의 P4-SP를 사용하여도 976개의 타임 슬롯이 필요하며 일시적으로 발생하기 때문에 정적으로 할당하면 많은 수의 타임 슬롯을 낭비할 수 있다.
따라서 본 발명의 일실시예에서는 도 1에 도시된 새로운 패킹 방법인 P5W2-SP를 제안한다. 1pack은 3word이고, 1word는 70bit로서 P5W2-SP는 총 1190 bits의 데이터를 전송할 수 있다. 대용량의 데이터를 연속적으로 전송하는 경우 상술한 종래의 4가지 패킹 방법에 비해 가드 타임의 고려가 필요치 않아 타임 슬롯을 효율적으로 사용할 수 있다.
<연속적인 데이터 전송을 지원하는 동적 TDMA 기술>
본 발명에서는 이미지 등의 대용량 파일을 연속적으로 전송하기 위한 사용 가능한 슬롯을 연속적인 정보 전송을 위한 넷에 선정하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
( Dynamic TDMA 동작 과정)
도 2에 도시된 바와 같이 DTDMA(dynamic time division multiple access) 기반 네트워크는 하나의 샌드(sender)와 여러 리시버(receiver)들로 구성된다. 샌드는 데이터를 보내기 전에 어나운스 메시지(announcement message)를 여러 리시버에 동시에 전송하여 데이터 전송을 위한 정보를 공유한다. 그리고 여러 타임 슬롯을 통해 데이터를 전송한다. 모든 데이터가 전송된 후 각 리시버는 자신이 수신하지 못한 데이터에 대한 정보를 NACK(Negative ACKnowledge)를 통해 샌드에 전송한다. 이를 기반으로 샌드는 재전송을 해야 할 데이터를 결정하고, 재전송 어나운스 메시지를 전송하여 재전송이 이루어질 것을 알린다. 그리고 데이터를 재전송한다.
( Net 운용)
도 3은 DTDMA에서 넷(Net)이 운용되는 모습을 나타낸다. 각 넷은 타임 슬롯 단위로 나누어져 있다. 여러 개의 넷은 충돌이 없이 동시에 데이터 송수신이 가능하다. 제시하는 DTDMA 환경에서는 기본적으로 넷을 제어하는 제어 넷(Control Net), 연속 데이터 전송을 위한 넷(Continuous Data Transmission Net, CDT Net), 일반적인 데이터 전송을 위한 다수의 넷이 있다. 각 노드는 1개 이상의 넷에 가입할 수 있다. 예를 들어 A노드는 Control Net, CDT Net, Net 1에 가입되어 있음을 알 수 있다. 모든 넷은 TDMA로 동작하고, 각 노드는 다수의 넷을 통해 동시에 데이터를 송수신할 수 없다. 각 노드는 가입한 넷에서 타임 슬롯을 할당받고 데이터를 송수신한다.
(사용 가능한 슬롯 선정)
도 3에 도시된 바와 같이 CDT Net에 가입한 노드는 A,B,C,D 노드이고, 이 노드들이 Control Net, Net 1, Net 2에서 사용하고 있지 않은 타임 슬롯을 모아서 도 4에 도시된 바와 같이 CDT Net에 할당한다. 도 4에는 A,B,C,D 노드가 Control Net, Net 1, Net 2에서 사용하지 않는 타임 슬롯이 없고, CDT Net에 가입되지 않은 E,F 노드가 CDT Net에 연속적인 정보 전송을 위해 타임 슬롯이 할당되어 있음을 볼 수 있다.
( CDT Net 패킹 방법)
도 4에 도시된 바와 같이 CDT Net에 타임 슬롯이 연속적으로 할당된 경우와 단속적으로 할당된 경우에 있어서 패킹 방법을 다르게 할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 CDT Net에 타임 슬롯이 단속적으로 할당된 경우에는 P1 패킹 방법을 사용하고, 연속적으로 할당된 경우(한 노드가 두 개 이상의 타임 슬롯을 연속적으로 사용할 경우)에는 P2 패킹 방법을 사용한다. P1 패킹 방법은 상술한 종래의 4가지 패킹 방법을 사용할 수 있으며, P2 패킹 방법은 본 발명의 일실시예인 P5W2-SP 패킹 방법을 사용한다. 이때, 도 5에 도시된 타임 슬롯은 시간 동기를 위한 S, 데이터 헤드인 H, 실제 데이터 전송 부분으로 구성된다.
(안내방송 및 데이터 전송)
도 6에 도시된 바와 같이 데이터를 전송하기 전에 CDT Net의 샌드는 Control Net에 미리 예약된 타임 슬롯을 통해 AN(ANouncement) 메시지를 전송한다. AN 메시지에는 연속 데이터 전송에 사용할 사용 가능한 슬롯 인덱스와 재전송을 지원하기 위한 정보가 포함된다. CDT Net에 가입한 노드들은 샌드의 AN 메시지를 수신 후 사용 가능한 슬롯을 통해 데이터를 수신한다. CDT Net의 사용 가능한 슬롯이 연속적인 경우에는 P2 패킹 방법을 사용하여 전송하고, 비연속적 또는 단속적인 경우에는 P1 패킹 방법을 사용하여 전송한다.
이때, 사용 가능한 타임 슬롯이 연속적인 경우에도 맨 마지막 타임 슬롯의 경우에는 P1 패킹 방법을 사용하여 전송한다. 예를 들어 P1 패킹 방법이 상술한 P4-SP라면 도 6에 도시된 패킷 6번(시퀀스 6번)은 840 bits이고 패킷 3,4,5는 P5W2-SP 패킹 방법으로서 1190 bits의 데이터를 전송한다. 패킷 1,2,7,8,9는 할당된 타임 슬롯이 단속적으로서 840 bits의 데이터를 전송한다.
(재전송 방법)
도 7은 CDT Net에서 샌드가 전송한 연속 데이터 중 어느 하나의 패킷을 다른 수신 노드가 수신하지 못한 경우를 나타낸 것이다. 도 7 (i)는 A가 샌드로서 B,C,D에게 데이터를 전송하고, 전송된 데이터 중 C는 시퀀스 5번 패킷, D는 시퀀스 7번 패킷을 수신하지 못한 도면이다. 도 7 (ii)와 (iii)은 C와 D 수신 노드가 각자 NACK에 자신이 수신하지 못한 패킷의 시퀀스 넘버를 담아서 샌드 A에게 전송한 것을 도시한 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이 노드 B는 샌드 A가 전송한 모든 패킷을 수신하였으므로 NACK를 전송하지 않고 IDLE 슬롯으로 남겨둔다. 그리고 C와 D 수신 노드는 각자 자신이 수신하지 못한 패킷인 5와 7을 NACK에 담아 A에게 전송한다.
샌드 A는 재전송이 필요한 C와 D에게 RNA(Retransmission ANnouncement) 패킷을 전송한다. RAN 패킷은 재전송에 필요한 사용 가능한 슬롯 정보와 NACK 순서 정보를 포함한다. 이때 시퀀스 5번 패킷은 최초 전송시 연속 타임 슬롯 할당으로 P2 패킹 방법을 사용하였으나 재전송에 사용될 타임 슬롯이 비연속적으로 할당되어 P1 패킹 방법이 사용됨을 알 수 있다. 따라서 5번 패킷은 2개의 패킷으로 나누어 2개의 타임 슬롯을 통해 재전송한다. 시퀀스 7번 패킷은 P1 타입으로 최초 전송되었던 패킷이고, 재전송 역시 P1 타임으로 전송할 수 있기 때문에 그대로 재전송한다. 이 후 재전송에 성공하면 C와 D 수신 노드는 NACK 슬롯에 패킷을 보내지 않고 IDLE 상태를 유지한다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 각 노드가 타임 슬롯 단위로 나누어진 서로 다른 넷(Net)에 가입되어 있는 환경에서 연속적인 정보 전송을 위한 넷에 가입된 노드가 사용하고 있지 않은 타임 슬롯을 연속적인 정보 전송을 위한 넷에 사용 가능한 타임 슬롯으로 할당하는 슬롯 할당 수단; 그리고
    상기 슬롯 할당 수단에 의해 할당된 타임 슬롯이 단속적 또는 연속적인 경우 각각 데이터를 패킹하여 정보를 전송하는 패킹수단을 포함하되,
    상기 패킹 수단은,
    상기 슬롯 할당 수단에 의해 할당된 타임 슬롯이 단속적인 경우에, 기 정의된 길이의 타임 슬롯 내에 싱크 및 헤드를 포함한 데이터 정보 이외의 정보와, 상기 데이터 정보와, 가드 타임 순으로 패킹하여 정보를 전송하고,
    상기 슬롯 할당 수단에 의해 할당된 타임 슬롯이 연속적인 경우에, 기 정의된 길이의 타임 슬롯 내에 싱크 및 헤드를 포함한 데이터 정보 이외의 정보와, 상기 데이터 정보 순으로 데이터를 패킹하여 정보를 전송하며,
    상기 데이터 정보의 길이는,
    기 정의된 타임 슬롯 길이에서 상기 데이터 정보 이외의 정보 길이와 데이터 패킹에 따라 남는 길이를 제외한 길이인 것을 특징으로 하는 연속적인 정보 전송을 위한 슬롯 할당 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬롯 할당 수단은,
    상기 연속적인 정보 전송을 위한 넷에 가입되어 있지 않은 노드의 타임 슬롯을 상기 사용 가능한 타임 슬롯으로 할당하는 것을 특징으로 하는 연속적인 정보 전송을 위한 슬롯 할당 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 연속적인 정보 전송을 위한 넷에 가입된 송신 노드가 전송한 연속적인 정보 중 적어도 어느 하나의 패킷을 수신 노드가 수신하지 못한 경우 자신이 수신하지 못한 패킷 번호를 송신 노드에 전송하는 것을 특징으로 하는 연속적인 정보 전송을 위한 슬롯 할당 장치
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 송신 노드가 수신 노드로부터 상기 패킷 번호를 수신한 경우에는 재전송에 필요한 상기 사용 가능한 타임 슬롯 정보와 상기 패킷 번호에 상응하는 순서 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 연속적인 정보 전송을 위한 슬롯 할당 장치.
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