KR102391927B1 - 저궤도 위성망의 저지연 트래픽 자원할당 시스템 및 방법 - Google Patents

저궤도 위성망의 저지연 트래픽 자원할당 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예는 저궤도 위성의 저지연 특성을 고려하여 자원을 할당하여 저궤도 위성망의 서비스 품질과 자원활용의 효용성을 개선할 수 있다. 본 발명은 단말의 자원요청을 위한 별도의 채널을 운용하지 않고 TRF를 통해 IP 기반으로 Hub의 망제어장치로 요청하는 방식을 추구하며 망제어장치는 단말의 요청에 의해 할당량을 증감하는 구조로 운용한다.

Description

저궤도 위성망의 저지연 트래픽 자원할당 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ALLOCATING LOW-LATENCY TRAFFIC RESOURCE IN LOW-ORBIT SATELLITE NETWORK}
본 발명은 저궤도 위성망의 저지연 트래픽 자원할당 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 정지궤도 위성을 사용하는 위성망에서 자원의 효율적 운용을 위하여 DAMA(Demand Allocation Multiple Access) 방식의 자원할당 방식을 사용한다. 즉, DAMA 방식은 위성단말이 트래픽 전송이 필요한 경우 이를 중심국에 요청하고 중심국은 송/수신 단말을 파악하여 필요한 자원을 할당하는 방식을 의미한다. 이때 주파수 자원만을 할당하는 방식은 FDMA(frequency division multiple access) 방식이며, 사용 시간을 할당하는 방식은 TDMA(time division multiple access) 방식을 사용하고, 주파수 및 그 주파수의 사용 시간을 함께 할당하는 방식은 MF-TDMA(multi frequency-time division multiple access) 방식을 사용한다.
도 1은 일반적인 MF-TDMA DAMA 방식의 위성통신 시스템 구조도이다.
단말들(101-1~101-N)은 위성망(105)에 망 가입을 하고 위성자원을 관리하는 중심국(103)으로 위성자원을 요청하면, 중심국(103)은 송/수신 단말을 파악하고 자원을 송/수신 단말에 할당한다. 즉, 단말의 트래픽이 유입되면 유입된 트래픽의 양만큼 자원 할당을 요청하고, 자원을 할당 받으면 할당된 자원을 활용하여 단말의 트래픽을 전송한다. 외부의 데이터 네트워크와의 연결은 중심국 또는 단말의 게이트웨이를 통해 단말에 서비스를 제공한다. 중심국(103)은 자원을 관리하는데 있어서 제어 채널과 트래픽 채널을 활용한다.
도 2는 DAMA 방식의 MF-TDMA 채널 구조도이다.
DAMA 방식의 MF-TDMA 채널은 제어채널과 트래픽 채널을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어 채널은 CROW(contention return order wire) 채널(201), AROW(assigned return order wire) 채널(203), FOW(forward order wire) 등이 있다.
상기 CROW 채널은 망 가입을 위한 송신하는 채널이다.
상기 AROW 채널은 망 가입한 단말에 1 개 이상 할당되는 채널로 이 채널을 통해 필요한 위성자원을 단말이 중심국으로 요청하는 채널이다.
상기 FOW 채널은 단말의 채널요청에 대응하여 트래픽 채널 할당정보와 FOW, AROW, CROW 채널정보가 포함되어 있는 채널로 중심국이 전송하는 채널이다.
상기 트래픽 채널(207)은 중심국의 관활하에 단말이 요청한 자원에 상응하여 단말에 할당한 자원으로 이 자원을 통해 단말이 트래픽을 송신하거나 수신하는 채널이다.
도 3은 정지궤도를 사용하는 DVB-S2/RCS 방식의 위성 통신 시스템 구조도이다.
중심국(103)은 단말에 서비스를 제공하기 위한 데이터 네트워크망이 게이트웨이로 연결되어 있으며 Forward 링크(301)를 통해 자원할당 정보와 게이트웨이를 통해 유입된 트래픽을 단말로 전송한다. 단말은 중심국(103)이 전송하는 Forward 링크(301)를 수신하고 리턴(Return) 채널(303)을 통해 동기(Sync) 획득과 유지 그리고 중심국(103)으로부터 할당받은 자원을 활용한 트래픽 버스트(TRF)를 전송한다.
도 4는 DVB-S2/RCS의 채널 구조도를 나타낸다.
단말은 Forward 링크를 수신하여 Forward 링크에 포함된 자원정보를 획득한다. 획득한 자원정보를 통해 CSC, ACQ를 통해 망 가입을 완료하면 리턴 채널의 Sync 버스트(401, 403)를 중심국(130)으로부터 할당받는다. 단말은 할당받은 Sync 버스트(401, 403)를 통해 트래픽 전송을 위한 자원을 요청한다.
기존 정지궤도를 사용하는 위성통신망은 위성의 전파 지연 시간에 따른 왕복시간(RTT)이 약 500 ms 정도이나, 저궤도를 사용하는 위성통신망은 그보다 현저히 작은 25 ms의 왕복시간이 걸린다. 따라서 정지궤도 자원할당을 위한 스킴을 저궤도에 적용할 경우 자원요청과 자원할당까지의 시간이 길어서 짧은 전파지연시간의 이점이 없어지는 문제점이 있다.
본 발명은 저궤도 위성의 저지연 특성을 훼손하지 않는 자원할당 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 (초)소형 저궤도 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 단말의 트래픽 자원요청과 자원할당을 저궤도 위성망에 적용하는데 있어서 저궤도 위성망의 저지연 이점을 높이고 위성 주파수 자원관리의 효율성을 높이는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템은, 단말이 전송하는 빔별 User Link의 리턴 채널을 수신하여 고속의 Feeder Link를 통해 허브로 전송하고, 상기 허브의 빔별 Forward Link를 고속으로 수신하여 빔 별로 User Link를 전송하는 위성 중계기; 상기 허브가 전송하는 Forward Link를 통해 상기 리턴 채널의 자원 할당 정보 및 망 정보, 상기 단말의 망 가입 요청 메시지에 대한 망 가입 응답 메시지 및 트래픽을 수신하고, 상기 리턴 채널을 통해 상기 단말의 망 가입 요청 메시지, 자원 요청 메시지, 상기 단말의 트래픽을 전송하고, 및 상기 Forward link의 수신한 정보 중 망제어장치가 배포한 리턴 채널 할당정보 및 상기 망제어장치 IP(internet protocol)와 상기 위성 중계기의 빔 ID(identifier)를 획득하는 상기 단말; 상기 단말로부터 상기 리턴 채널을 수신 및 복조하고, 이를 패킷화하여 상기 망제어장치로 전송하고, 및 상기 망제어장치로부터 상기 단말의 망 가입 정보 및 IP 정보를 획득하는 Feeder link 위성 모뎀; 및 망 가입에 대한 맵핑정보를 상기 Feeder Link 위성모뎀에 전송하고, 상기 단말의 PCR(piggyback capacity request)을 수신하여 빔별 리턴 채널의 자원할당 메시지를 생성하여 타이밍에 맞게 상기 Feeder Link 위성모뎀으로 전송하는 상기 망제어장치를 포함하고, 상기 Feeder link 위성 모뎀 및 상기 망제어장치는 상기 허브에 포함되고, 상기 리턴 채널은 트래픽 모두 트래픽 버스트로 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 단말에서, 목적지 IP 주소를 망제어장치로 설정하여 빔 ID, 단말 ID, 단말 IP 주소, 단말 subnet 주소를 포함한 망 가입 요청 메시지를 위성 중계기를 통해 Feeder Link 위성모뎀으로 전송하는 과정; 상기 Feeder Link 위성모뎀에서, 상기 망 가입 요청 메시지를 망제어장치로 전송하는 과정; 상기 망제어장치에서, 상기 빔 ID, 단말 ID, 단말 IP 주소, 단말 subnetmask 맵핑 정보를 저장하고, 상기 단말 IP로 망 가입 요청 응답 패킷을 생성하고 상기 Feeder Link 위성모뎀으로 전송하는 과정; 상기 Feeder Link 위성모뎀에서, 망 가입 요청 응답 패킷을 수신하고, 목적지 IP 주소로 단말 ID를 추출하고, 상기 단말이 포함된 빔 ID를 획득하고, 빔 별 Forward Link 버퍼를 저장하고, 전송 타이밍이 도래하면 저장된 Forward 트래픽을 Feeder Link를 통해 상기 위성 중계기로 전송하는 과정을 포함하고, 상기 Feeder link 위성 모뎀 및 상기 망제어장치는 상기 허브에 포함되고, 상기 리턴 채널은 트래픽 모두 트래픽 버스트로 구성된다.
본 발명은 저궤도 위성의 저지연 특성을 고려하여 자원을 할당하여 저궤도 위성망의 서비스 품질과 자원활용의 효용성을 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 MF-TDMA DAMA 방식의 위성통신 시스템 구조도이다.
도 2는 DAMA 방식의 MF-TDMA 채널 구조도이다.
도 3은 정지궤도를 사용하는 DVB-S2/RCS 방식의 위성 통신 시스템 구조도이다.
도 4는 DVB-S2/RCS의 채널 구조도를 나타낸다.
도 5는 MF-TDMA DAMA 방식의 타이밍도이다.
도 6은 DVB-S2/RCS 방식의 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 저지연 트래픽 할당을 위한 위성통신 시스템 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 구조도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 위성중계기 동작을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 Feeder Link 위성모뎀의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 망제어장치의 동작을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 발명에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 발명에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 발명에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상술한 어떤 구성요소가 상술한 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 AP(application processor))를 의미할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 5는 MF-TDMA DAMA 방식의 타이밍도이다.
SuperFrame#1(501)에 단말이 AROW 채널을 통해 자원요청을 하면 전파지연 후 중심국이 수신되고, 이때는 이미 SuperFrame#2(503)가 전송되는 구간이 되므로 자원할당 정보 전송이 불가하다. 중심국이 생성한 자원할당 정보는 전파지연 발생을 감안하여 미리 FOW 채널로 송신하면 SuperFrame#3(505)에 해당 정보가 전송되고 단말이 자원할당 정보를 획득한다. 획득된 자원정보는 도면에 도시되지 않은 SuperFrame#4에서 사용되어 단말은 이 구간에서 트래픽을 송수신할 수 있다. 따라서 자원요청과 할당까지 4개의 SuperFrame이 소요되고 이는 정지궤도의 RTT 시간에 맞쳐 SuperFrame이 설계되어 있다면 대략 2초의 자원할당 시간이 걸린다. 그러므로 같은 스킴을 저궤도에 적용하면 작은 전파지연의 장점이 반감된다.
도 6은 DVB-S2/RCS 방식의 타이밍도이다.
SuperFrame#1(601)에 단말이 Sync 버스트를 통해 중심국으로 트래픽 자원을 요청하면 이를 중심국이 수신한다. 중심국은 자원할당 정보를 생성하여 SuperFrame#2(603)를 통해 전송하고 이를 단말에서 수신하면 단말은 SuperFrame#3(605)의 TRF를 통해 트래픽을 전송할 수 있다. 따라서 정지궤도의 RTT 시간에 맞쳐 SuperFrame을 설계되어 있다면 대략 1.5초의 자원할당 시간이 걸린다.
따라서 본 발명의 실시 예는 단말의 트래픽 자원요청과 자원할당을 저궤도 위성망에 적용하는데 있어서 저궤도 위성망의 저지연 이점을 높이고 위성 주파수 자원관리의 효율성을 높이는데 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 저지연 트래픽 할당을 위한 위성통신 시스템 구성도이다.
위성통신 시스템은 (초)소형 저궤도 위성(701), 단말, Hub(gateway) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
(초)소형 저궤도 위성(701)은 단말과 연결되는 User Link와 허브(Hub)와 연결되는 Feeder Link 등으로 구성되어 있다. (초)소형 저궤도 위성(701)은 위성(701) 또는 위성 중계기(701)로 칭해질 수 있다.
상기 위성(701)은 단말이 송신하는 빔별 User Link의 리턴 채널을 수신하여 고속의 Feeder Link를 통해 Hub로 전송한다. 또한 위성(701)은 Hub의 빔별 Forward Link를 고속으로 수신하여 빔 별로 User Link로 전송한다. 또한 상기 위성(701)은 빔별 여러 개의 User Link를 모아서 고속의 Feeder Link로 송수신을 한다. User Link의 단말은 Hub가 송신하는 Forward Link를 통해 리턴 채널의 자원할당 정보 및 망 정보, 단말의 망 가입 요청 응답 메시지 그리고 트래픽을 수신한다.
또한 단말은 리턴 채널을 통해 단말의 망 가입 요청 메시지, 자원요청 메시지(PCR : Piggyback Capacity Request) 그리고 단말의 트래픽을 전송한다.
상기 Hub는 외부의 데이터 망과 연결된 게이트웨이 역할과 단말의 망 가입 및 리턴 채널의 자원할당을 수행한다.
상기 Hub는 (초)소형 저궤도 위성(701)과 통신을 위한 안테나(ANT)와 RF 장비, Feeder Link 위성모뎀, 망제어장치, 위성 게이트웨이 및 Switch 등으로 구성되어 있다.
상기 Feeder Link 위성모뎀은 고속으로 리턴 채널을 수신 복조하고 이를 패킷화하여 위성 게이트웨이나 망제어장치로 전송한다.
또한 상기 Feeder Link 위성모뎀은 망제어장치로부터 단말의 망 가입정보 및 IP 정보를 획득하여 위성 게이트웨이로부터 수신한 트래픽을 빔별로 분리 및 변조하여 고속으로 위성체로 전송한다.
상기 망제어장치는 망 가입에 대한 맵핑정보를 Feeder Link 위성모뎀에 전송하고 단말의 PCR을 수신하여 빔별 리턴 채널의 자원할당 메시지(예컨대, dynamic resource allocation : DRA)를 만들어 타이밍에 맞게 Feeder Link 위성모뎀에 전송하여 단말로 해당 정보를 배포한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 구조도이다.
도 8의 채널 구조도는 빔 하나에 대한 것으로 Hub가 송신하는 Forward Link와 단말이 전송하는 리턴 채널을 나타낸다.
SuperFrame의 시간적인 길이는 저궤도 위성의 고도에 따라 변동이 있을 수 있지만 RTT(round trip time) 시간을 대략적인 기준으로 한다. 리턴 채널을 단순화하여 TRF을 망 가입하는 단말에 무조건 기준 사이즈를 할당한다. 또한 단말의 자원요청을 위한 별도의 채널을 운용하지 않고 TRF를 통해 IP 기반으로 Hub의 망제어장치로 요청하는 방식을 추구하며 망제어장치는 단말의 요청에 의해 할당량을 증감하는 구조로 운용한다.
본 발명의 동작설명은 크게 4가지인 구성 장비인 저궤도 위성중계기, 단말, Feeder Link 위성모뎀 그리고 망제어장치 순으로 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 위성중계기 동작을 나타낸 순서도이다.
저궤도 위성중계기는 다른 주파수의 Feeder Link와 User Link를 운용한다. 먼저 저궤도 위성중계기는 고속의 Feeder Link를 통해 Forwad link를 수신(901)하면 수신 Forward Link를 빔 ID별 User Link로 분류하고 User Link로 Forward link를 송신(903)한다. 저궤도 위성중계기는 빔 ID별로 User Link를 통한 리턴 채널을 수신(905)하면 여러 빔 별 리턴 채널을 고속의 Feeder Link를 통해 지상 Hub로 전송(907)한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작을 나타낸 순서도이다.
단말은 동작의 시작은 동기획득 단계로써 Forward link를 수신하여 동기를 획득하고 유지(1001)한다. 별도의 파일럿 채널을 통해 송신 타이밍 동기를 획득한다. 다음 단계는 망 가입 단계로 단말은 Forward link를 수신(1003)하고 메시지나 패킷을 해석한다. 단말은 Forward Link의 수신한 정보 중 망제어장치가 배포한 리턴 채널 할당정보 및 망제어장치 IP와 위성의 빔 ID를 획득(1005, 1007)한다. 그리고 단말은 목적지 IP를 망제어장치로 설정하여 빔 ID, 가입 단말 ID, 단말 IP 주소, 단말 Subnet 주소를 포함한 망 가입 요청 패킷을 생성(1009)하여 리턴 채널 정보 중 미사용 채널을 통해 망 가입 요청을 송신(1011)한다. Hub의 망제어장치가 망 가입 요청응답정보를 및 할당받은 리턴 채널 자원정보를 획득(1013)하여 저장한다. 트래픽 운용 처리는 Forwarding Link 수신정보 중 목적지 IP 주소 & 자기 Subnetmask를 한 결과 일치되는 payload 추출(1015)하여 LAN 인터페이스를 통해 위성통신 서비스를 받는 클라이언트 컴퓨터로 전송(1017)한다.
상기 단말은 클라이언트 컴퓨터의 트래픽을 전송하면 LAN 인터페이스를 통해 패킷을 수신(1019)하고 이 패킷이 위성망으로 전송할 패킷인지 확인(1021) 후 기존에 할당받은 리턴 채널 할당 용량과 유입 트래픽 용량에 대한 통계적 비교(1023) 후 필요 용량에 따라 리턴 채널 증/감소 분량을 계산(1025)하여 망제어 IP를 목적지로 하는 PCR 패킷을 생성(1027)하고 할당 받은 리턴 채널로 PCR, 트래픽 패킷을 위성으로 전송(1029)한다. 즉, 상기 단말은 IP 기반으로, 할당받은 리턴 채널로 동시에 트래픽과 자원요청을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 Feeder Link 위성모뎀의 동작을 나타낸 순서도이다.
Feeder Link 위성모뎀은 설정(1101) 및 동기 유지 단계(1103)에서 Feeder link 위성모뎀을 설정하여 동기 획득하고 유지한다. 그리고 Feeder Link 위성모뎀은 동기 타이밍에 따라 주기적 Feeder Link로 전송할 User Link 자원할당 생성 타이밍 메시지를 망제어장치로 송신(1105)한다. Feeder Link 수신 처리는 Feeder link를 통해 수신(1107)한 리턴 채널을 복조하여 패킷화(트래픽, 망 가입 요청, PCR)(1109)하고 LAN 인터페이스를 통해 전송 처리(1111)한다.
망 가입 정보 수신처리는 망제어장치로부터 LAN 인터페이스를 통해 패킷을 수신(1113)하고, 패킷을 통해 망 가입정보를 수신(1115)하여 빔 ID, 가입단말 ID, 단말 IP 주소, 단말 Subnet 주소를 맵핑하여 정보를 저장(1117)한다. 상기 저장된 정보는 트래픽을 수신하여 Feeder link로 Forward Link를 전송할 때 활용될 수 있다.
LAN 인터페이스를 통해 수신처리하는 부분은 크게 3 가지로 나눠진다.
먼저, User Link 자원할당 생성 타이밍 메시지를 수신한 망제어장치로부터 User Link 빔별 리턴 채널 자원할당 정보를 수신(1119)하여 빔 별 Forward Link 버퍼를 저장한다.
망제어장치의 망 가입 요청 응답 패킷을 수신(1121)하거나 위성으로 전송할 트래픽을 위성 게이트웨이로부터 수신(1123)하면 목적지 IP 주소를 통해 단말 ID를 추출하고 해당 단말이 포함된 빔 ID를 획득(1125)하여 빔 별 Forward Link 버퍼 Q에 저장(1127)한다. 해당 빔의 Feeder link 전송 타이밍이 도래하면 Q에 저장된 Forward 트래픽 등을 Feeder link를 통해 위성으로 전송(1129)한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 망제어장치의 동작을 나타낸 순서도이다.
망제어장치는 테이블 초기화 및 기본정보를 설정(1201)하고, LAN 인터페이스를 통해 패킷을 수신(1203)한다.
단말이 위성을 통해 전송되는 메시지는 Feeder Link 위성모뎀이 수신하고 이를 패킷화 하여 목적지 IP주소에 따라 망제어장치가 패킷을 수신(1203)한다. 수신한 메시지 중 단말 망 가입 요청 메시지를 수신(1205)하면 해당 단말이 있는 빔 ID, 단말 ID, 단말 IP 주소, 단말 Subnetmask 맵핑 정보를 저장(1207)하고, Feeder Link 위성모뎀에 단말 망 가입 맵핑 정보 전송(1209)한다. 이를 통해 Feeder Link 위성모뎀은 위성 게이트웨이로부터 수신한 트래픽을 어떤 빔의 Forward Link를 통해 전송해야 할지 결정할 수 있다. 그리고 망제어장치는 단말의 망가입 요청에 대한 응답으로 전송해야 할 단말의 IP를 목적지 IP로 만든 망 가입 요청 응답메시지를 생성 및 패킷화하여 Feeder 위성모뎀에 전송(1211)하여 해당 단말이 망 가입결과를 확인할 수 있게 한다. 상기 단말과 상기 Hub의 IP 정보와 망 가입정보는 궤도상 다른 저궤도 위성으로 대체되더라도 유지될 수 있다.
또한 망 가입한 단말에게는 리턴 채널 자원을 기본할당하기 위해 PCR 메시지를 생성(1213)하여 PCR 수신 처리 프로세스에 넘긴다.
LAN 인터페이스를 통해 수신되는 PCR 메시지와 망 가입 단계에서 수신(1215)되는 PCR을 통해 리턴 채널 자원을 단말에 할당하며 PCR 메시지를 송신하지 않은 단말은 기존 자원을 유지한다. 또한 모든 단말의 자원 증/감 요청을 충족시키지 못 할 경우 자원할당 정책에 따라 자원할당 비율을 조정하고 미래의 망 가입을 위해 소수의 TRF도 미지정 상태로 할당(1217)한다. 이렇게 할당된 정보는 임시저장을 하고 Feeder Link 위성모뎀의 타이밍 메시지를 수신(1219)하면, User Link 빔별 리턴 채널 자원할당 패킷을 생성(1221)하여 LAN 인터페이스를 통해 Feeder Link 위성모뎀으로 메시지를 전송(1223)한다.
본 발명은 기존 정지위성에서 사용하던 프레임, 채널 구조 및 DAMA 자원할당 방식을 개선하여 (초)소형 저궤도 위성망에 적합한 채널 구조와 자원 할당을 위한 구성 및 방법을 통해 저궤도 위성의 저지연 특성을 훼손하지 않는 자원할당으로 저궤도 위성망의 서비스 품질과 자원활용의 효용성을 개선하는데 효과가 있다.
전술된 내용은 본 발명가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 단말이 전송하는 빔별 User Link의 리턴 채널을 수신하여 고속의 Feeder Link를 통해 허브로 전송하고, 상기 허브의 빔별 Forward Link를 고속으로 수신하여 빔 별로 User Link를 전송하는 위성 중계기;
    상기 허브가 전송하는 Forward Link를 통해 상기 리턴 채널의 자원 할당 정보 및 망 정보, 상기 단말의 망 가입 요청 메시지에 대한 망 가입 응답 메시지 및 트래픽을 수신하고, 상기 리턴 채널을 통해 상기 단말의 망 가입 요청 메시지, 자원 요청 메시지, 상기 단말의 트래픽을 전송하고, 및 상기 Forward link의 수신한 정보 중 망제어장치가 배포한 리턴 채널 할당정보 및 상기 망제어장치의 IP(internet protocol)와 상기 위성 중계기의 빔 ID(identifier)를 획득하는 상기 단말;
    상기 단말로부터 상기 리턴 채널을 수신 및 복조하고, 이를 패킷화하여 상기 망제어장치로 전송하고, 및 상기 망제어장치로부터 상기 단말의 망 가입 정보 및 IP 정보를 획득하는 Feeder link 위성 모뎀; 및
    망 가입에 대한 맵핑정보를 상기 Feeder Link 위성모뎀에 전송하고, 상기 단말의 PCR(piggyback capacity request)을 수신하여 빔별 리턴 채널의 자원할당 메시지를 생성하여 타이밍에 맞게 상기 Feeder Link 위성모뎀으로 전송하는 상기 망제어장치를 포함하고,
    상기 Feeder link 위성 모뎀 및 상기 망제어장치는 상기 허브에 포함되고, 및
    상기 리턴 채널은 트래픽 모두 트래픽 버스트로 구성되는 것을 특징으로 하는 저궤도 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말은 목적지 IP를 상기 망제어장치로 설정하여 빔 ID, 가입단말 ID, 단말 IP 주소, 단말 Subnet 주소를 포함한 망 가입 요청 패킷을 생성하여 리턴 채널 정보 중 미사용 채널을 통해 망 가입 요청을 송신함을 특징으로 하는 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단말은 IP(internet protocol) 기반으로, 할당받은 리턴 채널로 동시에 트래픽과 자원요청을 수행하는 것을 특징으로 하는 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단말과 상기 허브의 IP 정보와 망 가입정보는 궤도상 다른 저궤도 위성으로 대체되더라도 유지되는 것을 특징으로 하는 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단말은,
    상기 위성 중계기로부터 패킷을 수신하고, 수신된 패킷을 복조하고, 리턴 채널 할당 용량과 유입 트래픽 용량을 비교하고, 필요 용량에 따라 리턴 채널 증가 또는 감소 분량을 계산하고, 상기 망제어장치의 IP를 목적지로 하는 PCR(Piggyback Capacity Request) 패킷을 생성하고, 및 할당받은 리턴 채널로 상기 PCR 및 트래픽 패킷을 상기 위성 중계기로 전송함을 특징으로 하는 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 시스템.
  6. 위성 중계기에서 제1 과정을 수행하는 과정;
    단말에서 제2 과정을 수행하는 과정;
    Feeder link 위성 모뎀에서 제3 과정을 수행하는 과정; 및
    망제어장치에서 제4과정을 수행하는 과정을 포함하고,
    상기 제1 과정은,
    상기 위성 중계기에서, 상기 단말이 전송하는 빔별 User Link의 리턴 채널을 수신하여 고속의 Feeder Link를 통해 허브로 전송하는 단계; 및
    상기 위성 중계기에서, 상기 허브의 빔별 Forward Link를 고속으로 수신하여 빔 별로 User Link를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 과정은,
    상기 단말에서, 상기 허브가 전송하는 Forward Link를 통해 상기 리턴 채널의 자원 할당 정보 및 망 정보, 상기 단말의 망 가입 요청 메시지에 대한 망 가입 응답 메시지 및 트래픽을 수신하는 단계;
    상기 단말에서, 상기 리턴 채널을 통해 상기 단말의 망 가입 요청 메시지, 자원 요청 메시지, 상기 단말의 트래픽을 전송하는 단계; 및
    상기 단말에서, 상기 Forward link의 수신한 정보 중 상기 망제어장치가 배포한 리턴 채널 할당정보 및 상기 망제어장치의 IP(internet protocol)와 상기 위성 중계기의 빔 ID(identifier)를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 제3 과정은,
    상기 Feeder link 위성 모뎀에서, 상기 단말로부터 상기 리턴 채널을 수신 및 복조하고, 이를 패킷화하여 상기 망제어장치로 전송하는 단계; 및
    상기 Feeder link 위성 모뎀에서, 상기 망제어장치로부터 상기 단말의 망 가입 정보 및 IP 정보를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 제4 과정은,
    상기 망제어장치에서, 망 가입에 대한 맵핑정보를 상기 Feeder Link 위성모뎀에 전송하는 단계;
    상기 망제어장치에서, 상기 단말의 PCR(piggyback capacity request)을 수신하여 빔별 리턴 채널의 자원할당 메시지를 생성하여 타이밍에 맞게 상기 Feeder Link 위성모뎀으로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 Feeder link 위성 모뎀 및 상기 망제어장치는 상기 허브에 포함되고, 및
    상기 리턴 채널은 트래픽 모두 트래픽 버스트로 구성되는 것을 특징으로 하는 저궤도 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단말은 목적지 IP를 상기 망제어장치로 설정하여 상기 빔 ID, 단말 ID, 단말 IP 주소, 단말 Subnet 주소를 포함한 망 가입 요청 패킷을 생성하여 리턴 채널 정보 중 미사용 채널을 통해 망 가입 요청을 송신함을 특징으로 하는 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단말은 IP(internet protocol) 기반으로, 할당받은 리턴 채널로 동시에 트래픽과 자원요청을 수행하는 것을 특징으로 하는 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단말과 상기 허브의 IP 정보와 망 가입정보는 궤도상 다른 저궤도 위성으로 대체되더라도 유지되는 것을 특징으로 하는 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 단말은,
    상기 위성 중계기로부터 패킷을 수신하고, 수신된 패킷을 복조하고, 리턴 채널 할당 용량과 유입 트래픽 용량을 비교하고, 필요 용량에 따라 리턴 채널 증가 또는 감소 분량을 계산하고, 상기 망제어장치의 IP를 목적지로 하는 PCR(Piggyback Capacity Request) 패킷을 생성하고, 및 할당받은 리턴 채널로 상기 PCR 및 트래픽 패킷을 상기 위성 중계기로 전송함을 특징으로 하는 위성망에서 저지연 트래픽 자원을 할당하는 방법.
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