KR102612552B1 - Method and apparatus for reording of packet - Google Patents

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Abstract

헤드엔드 단에 위치한 RoIP(RF signal over Internet Protocol) 헤드엔드 장치는 상기 케이블 모뎀 종단 장치가 각 케이블 모뎀에 할당한 상향 대역에 대응하여 데이터 버퍼에 저장 공간을 각각 확보하고, 광 기반 IP 망을 통해 상기 적어도 하나의 케이블 모뎀으로부터 상기 IP 패킷 형태의 버스트를 수신하면, 상기 버스트의 각 IP 패킷의 일련 번호와 스케줄링 시간을 이용하여 해당 IP 패킷의 I/Q 데이터를 확보된 저장 공간에 저장한다. 그리고 상기 케이블 모뎀 종단 장치의 타임스탬프 시간을 참조하여 해당 시간에 스케줄링된 버스트의 I/Q 데이터를 상기 데이터 버퍼로부터 출력하여 상기 케이블 모뎀 종단 장치로 전달한다. The RoIP (RF signal over Internet Protocol) headend device located at the headend secures storage space in each data buffer in response to the upstream bandwidth allocated to each cable modem by the cable modem termination device, and secures storage space in each data buffer through the optical-based IP network. When receiving a burst in the form of an IP packet from the at least one cable modem, the I/Q data of the corresponding IP packet is stored in the secured storage space using the serial number and scheduling time of each IP packet in the burst. Then, with reference to the timestamp time of the cable modem termination device, the I/Q data of the burst scheduled at that time is output from the data buffer and delivered to the cable modem termination device.

Description

패킷 재정렬 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REORDING OF PACKET}Packet reordering method and apparatus {METHOD AND APPARATUS FOR REORDING OF PACKET}

본 발명은 패킷 재정렬 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 RoIP(RF signal over Internet Protocol) 기술이 적용되는 통신 환경에서, 다수의 케이블 모뎀에서 케이블 모뎀 종단 장치로 송신되는 상향 신호를 헤드엔드 장치에서 원래의 순서에 맞게 재정렬하는 패킷 재정렬 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a packet reordering method and device. In particular, in a communication environment where RoIP (RF signal over Internet Protocol) technology is applied, the upstream signal transmitted from a plurality of cable modems to the cable modem termination device is transmitted from the headend device to the original. This relates to a method and device for reordering packets in order.

양방향 케이블 방송 서비스 제공을 위하여 기존의 케이블 상향 신호는 RF 형태로 가입자로부터 헤드엔드로 전송되었으나, 최근 클라우드 전송 시스템의 도입, All-IP(Internet Protocol) 전송 구조의 확대 및 광 구간의 확장 등으로 RF 신호를 광 기반의 IP 망을 통하여 전송하기 위한 방법들이 제시되고 있다. In order to provide two-way cable broadcasting service, the existing cable upstream signal was transmitted from the subscriber to the headend in the form of RF, but recently, with the introduction of the cloud transmission system, expansion of the All-IP (Internet Protocol) transmission structure, and expansion of the optical section, RF Methods for transmitting signals through an optical-based IP network are being proposed.

RoIP(RF Signal over IP) 기술은 광 기반의 케이블 방송망에서 케이블 모뎀(Cable Modem)이 송신하는 상향 신호를 RoIP 단말에서 감지하고 디지털 신호로 변환하여 광 기반 IP망을 통하여 RoIP 헤드엔드로 송신하고, RoIP 헤드엔드에서는 수신된 IP 패킷으로부터 데이터를 추출하여 RF 신호로 변환한 후 케이블 모뎀 종단 장치로 송신한다.RoIP (RF Signal over IP) technology detects the upstream signal transmitted by a cable modem in an optical-based cable broadcasting network, converts it into a digital signal at the RoIP terminal, and transmits it to the RoIP headend through an optical-based IP network. The RoIP headend extracts data from received IP packets, converts them into RF signals, and transmits them to the cable modem termination device.

이와 같이 상향 신호를 전송하는 경우 가입자 측에 있는 다수의 케이블 모뎀들이 하나의 물리적인 매체를 공유하여 전송하기 때문에, 케이블 모뎀 종단 장치가 할당하는 시간 구간에 보내고자 하는 데이터를 전송해야 하나, IP망의 경우에는 전송 지연에 대한 품질의 보장이 불가능하다. 이로 인하여 IP 패킷이 전달되는 네트워크의 혼잡 상황 혹은 중간 노드의 패킷 전달 정책 등에 따라서 먼저 전달되어야 하는 패킷이 나중에 도착하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 RoIP 헤드엔드에서는 RoIP 단말들에서 보내는 IP 패킷을 원래의 순서에 따라서 재정렬하는 과정을 필요로 한다.When transmitting an upstream signal like this, since multiple cable modems on the subscriber side share and transmit one physical medium, the data to be sent must be transmitted in the time interval allocated by the cable modem end device, or the IP network In this case, it is impossible to guarantee quality due to transmission delay. As a result, packets that should be delivered first may arrive later, depending on the congestion of the network through which IP packets are delivered or the packet delivery policy of intermediate nodes. Therefore, the RoIP headend requires a process of rearranging IP packets sent from RoIP terminals according to their original order.

기존 재정렬 방법에서는 RoIP 헤드엔드가 수신 패킷을 내부 버퍼에 임시적으로 저장하고, 패킷에 포함된 일련번호를 이용하여 순서를 맞추어 출력하는 방식을 이용하고 있다. 이와 같은 경우 패킷의 메모리 관리 방식과 패킷의 손실로 인한 타이머 동작 등으로 인하여 구현의 복잡도가 높고, 구현에 많은 어려움이 있다. In the existing reordering method, the RoIP headend temporarily stores received packets in an internal buffer and outputs them in order using the serial numbers included in the packets. In this case, the complexity of implementation is high and there are many difficulties in implementation due to the packet memory management method and timer operation due to packet loss.

본 발명이 해결하려는 과제는 광 기반 IP망을 통하여 다수의 케이블 모뎀이 케이블 모뎀 종단 장치로 상향 신호를 전송할 때, RoIP 헤드엔드에서 수신되는 패킷 순서를 효율적으로 재정렬하기 위한 패킷 재정렬 방법 및 장치를 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a packet reordering method and device for efficiently rearranging the order of packets received at the RoIP headend when multiple cable modems transmit upstream signals to a cable modem termination device through an optical-based IP network. It is done.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 케이블 모뎀의 상향 RF 신호를 IP 패킷 형태의 버스트로 수신하여 케이블 모뎀 종단 장치로 전달하기 위한 RoIP RF signal over Internet Protocol) 헤드엔드 장치의 패킷 재정렬 방법이 제공된다. 패킷 재정렬 방법은 상기 케이블 모뎀 종단 장치가 각 케이블 모뎀에 할당한 상향 대역에 대응하여 데이터 버퍼에 저장 공간을 각각 확보하는 단계, 광 기반 IP 망을 통해 상기 적어도 하나의 케이블 모뎀으로부터 상기 IP 패킷 형태의 버스트를 수신하면, 상기 버스트의 각 IP 패킷의 일련 번호와 스케줄링 시간을 이용하여 해당 IP 패킷의 I/Q 데이터를 확보된 저장 공간에 저장하는 단계, 그리고 상기 케이블 모뎀 종단 장치의 타임스탬프 시간을 참조하여 해당 시간에 스케줄링된 버스트의 I/Q 데이터를 상기 데이터 버퍼로부터 출력하여 상기 케이블 모뎀 종단 장치로 전달하는 단계를 포함한다. According to one embodiment of the present invention, there is a packet reordering method of a RoIP RF signal over Internet Protocol (RoIP) headend device for receiving an upstream RF signal from at least one cable modem in a burst in the form of an IP packet and transmitting it to a cable modem termination device. provided. The packet reordering method includes securing storage space in a data buffer corresponding to the upstream band allocated to each cable modem by the cable modem termination device, and receiving the IP packet form from the at least one cable modem through an optical-based IP network. Upon receiving the burst, storing the I/Q data of the corresponding IP packet in a secured storage space using the serial number and scheduling time of each IP packet in the burst, and referring to the timestamp time of the cable modem termination device. and outputting the I/Q data of the burst scheduled at the corresponding time from the data buffer and transmitting it to the cable modem termination device.

본 발명의 실시 예에 의하면, RoIP 헤드엔드 장치에서 다수의 RoIP 단말들로부터 송신되는 상향 RF 버스트를 각 케이블 모뎀에 할당된 상향 대역 정보를 이용하여 재정렬함으로써, RoIP 헤드엔드 장치를 보다 안정적이고 효과적으로 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the RoIP headend device can be implemented more stably and effectively by realigning the uplink RF bursts transmitted from a plurality of RoIP terminals in the RoIP headend device using the uplink band information allocated to each cable modem. You can.

도 1은 기존 케이블 방송망에서 DOCSIS 기반으로 데이터를 전송하는 구조를 나타낸 그림이다.
도 2는 미니슬롯과 타임스탬프와의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RoIP 기반 케이블 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 IP 패킷 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 RoIP 헤드엔드 장치에서 패킷 재정렬을 위한 동작을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 RoIP 헤드엔드 장치에서 패킷 재정렬 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 RoIP 헤드엔드 장치의 패킷 재정렬장치를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the structure of data transmission based on DOCSIS in an existing cable broadcasting network.
Figure 2 is a diagram showing the relationship between minislots and timestamps.
Figure 3 is a diagram showing a RoIP-based cable system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the IP packet structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram illustrating an operation for packet reordering in a RoIP headend device according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flowchart explaining a packet reordering method in the RoIP headend device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing a packet reordering device of a RoIP headend device according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification and claims, when a part is said to “include” a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 재정렬 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a packet reordering method and device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 기존 케이블 방송망에서 DOCSIS 기반으로 데이터를 전송하는 구조를 나타낸 그림이다.Figure 1 is a diagram showing the structure of data transmission based on DOCSIS in an existing cable broadcasting network.

도 1을 참고하면, DOCSIS(Data Over Cable System Interface Specification)는 HFC(Hybrid Fiber Coaxial) 망을 통한 데이터 전송을 위하여 케이블 모뎀 종단 장치(Cable Modem Termination System, CMTS) 및 케이블 모뎀의 규격이다. Referring to Figure 1, DOCSIS (Data Over Cable System Interface Specification) is a standard for a cable modem termination system (CMTS) and cable modem for data transmission through a Hybrid Fiber Coaxial (HFC) network.

하향 신호의 경우, 케이블 모뎀이나 케이블 셋톱박스 등의 가입자 단의 단말들은 CMTS가 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 전송하는 모든 신호를 수신한 후, 패킷의 주소를 검색하여 자신의 주소로 전달된 신호만 수신하여 처리하거나 가입자 댁내 장치(Customer Premises Equipment, CPE)로 전달한다. 케이블 방송망에서 CMTS의 하향 신호는 RF 형태로 출력되고, 이를 광 신호로 변환하여 광 네트워크를 통해 전송한다. 가입자 단의 광전 변환기에서 광 신호가 전기 신호로 변환되어 가입자단의 단말로 전송된다. In the case of downstream signals, subscriber terminals such as cable modems or cable set-top boxes receive all signals transmitted by the CMTS using TDM (Time Division Multiplexing), then search the address of the packet and receive the signal delivered to their own address. It is only received and processed or delivered to Customer Premises Equipment (CPE). In the cable broadcasting network, the downstream signal of CMTS is output in RF form, converted into an optical signal and transmitted through an optical network. The optical signal is converted into an electrical signal in the photoelectric converter at the subscriber end and transmitted to the subscriber terminal.

상향 신호의 경우, 가입자 단의 단말들은 CMTS에서 전송하는 스케줄링 정보에 맞추어서 시분할 다중접속 방식(Time Division Multiple Access, TDMA) 방식으로 상향 데이터를 전송한다. 각각의 단말들은 상향 RF 신호에 대해 광 신호로 변환하여 광 네트워크를 통해 전송하고, 헤드엔드에서 광 신혼가 전기 신호로 변환되어 CMTS로 전달된다. In the case of uplink signals, subscriber terminals transmit upstream data using Time Division Multiple Access (TDMA) in accordance with scheduling information transmitted by CMTS. Each terminal converts the uplink RF signal into an optical signal and transmits it through the optical network, and at the headend, it is converted into an optical signal and transmitted to the CMTS.

케이블 모뎀을 포함한 가입자 단의 단말은 CMTS에서 주기적으로 전송하는 동기 메시지를 이용하여 CMTS와 클럭을 동기화한다. 즉, 동일한 상향 채널을 사용하는 모든 가입자 측의 단말은 CMTS에서 전송하는 타임스탬프에 클럭을 동기화한 후, CMTS에서 전송하는 MAP 메시지를 통하여 해당 단말에 할당된 시간 구간을 확인하고 해당 시간 구간에 상향 데이터(버스트)를 전송한다.Subscriber terminals, including cable modems, synchronize their clocks with the CMTS using synchronization messages periodically transmitted from the CMTS. In other words, all subscriber terminals using the same uplink channel synchronize their clocks to the timestamp transmitted by the CMTS, then check the time section allocated to the terminal through the MAP message transmitted by the CMTS and send upstream signals in the corresponding time section. Transmit data (burst).

CMTS는 케이블 모뎀들이 동일한 상향 채널에 전송하는 신호들간 충돌을 방지하기 위하여 서로 다른 시간 구간을 할당하며, 연속되는 시간 구간 사이에 버스트간 충돌 회피를 위한 여유 구간을 설정할 수 있다. CMTS allocates different time sections to prevent collisions between signals transmitted by cable modems on the same upstream channel, and can set a margin between consecutive time sections to avoid collisions between bursts.

도 2는 미니슬롯과 타임스탬프와의 관계를 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the relationship between minislots and timestamps.

도 2를 참고하면, CMTS에서 상향 채널 대역에 대한 할당은 미니슬롯 단위로 이루어진다. CMTS는 상향 채널을 일정 수의 미니슬롯으로 구분하고, 미니 슬롯의 값은 UCD(Uplink Channel Descriptor)와 같은 상향 채널 정보 메시지에 전송되는 미니슬롯 단위(M)에 따라 타임스탬프 값의 일부를 이용하여 설정된다. 타임스탬프는 32 비트 동기 카운터의 카운트 상태로 표시된다. 미니슬롯의 카운터는 동기 카운터의 상위비트영역을 사용할수록 하나의 미니슬롯당 시간은 길어지며, 하나의 미니슬롯을 통하여 전송할 수 있는 데이터의 양도 증가한다. 따라서 응용서비스의 특성에 따라서 미니슬롯의 길이를 설정하여 운용된다.Referring to Figure 2, in CMTS, allocation of upstream channel bands is made on a minislot basis. CMTS divides the uplink channel into a certain number of minislots, and the value of the minislot uses a part of the timestamp value according to the minislot unit (M) transmitted in the uplink channel information message such as UCD (Uplink Channel Descriptor). It is set. Timestamps are displayed as counts in a 32-bit synchronous counter. As the mini-slot counter uses the upper bit area of the synchronization counter, the time per mini-slot becomes longer, and the amount of data that can be transmitted through one mini-slot increases. Therefore, the mini-slot length is set and operated according to the characteristics of the application service.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RoIP 기반 케이블 시스템을 나타낸 도면이다. Figure 3 is a diagram showing a RoIP-based cable system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, RoIP 기술은 광 기반 IP 망과 연동하여 기존의 케이블 모뎀에서 송신하는 DOCSIS 기반의 상향 RF 신호를 디지털 신호로 변환한 후 광 기반 IP 망으로 전송하고, 헤드엔드에서 IP 망을 통해 수신된 상향 신호를 아날로그 RF 신호로 변환하여 케이블 종단 장치에 송신하는데 필요한 기술을 의미한다.Referring to Figure 3, RoIP technology works in conjunction with an optical-based IP network to convert a DOCSIS-based upstream RF signal transmitted from an existing cable modem into a digital signal and then transmits it to an optical-based IP network, and then connects the IP network at the headend. This refers to the technology required to convert the upstream signal received through analog RF signal and transmit it to the cable termination device.

RoIP 기반 케이블 시스템은 CMTS(310), RoIP 헤드엔드 장치(320), OLT(Optical Line Terminal)(330), WDM 다중화 장치(340), RoIP 단말(3501~350n) 및 케이블 모뎀(3601~360n)을 포함한다. The RoIP-based cable system includes CMTS (310), RoIP headend device (320), OLT (Optical Line Terminal) (330), WDM multiplexer (340), RoIP terminal (350 1 ~ 350 n ), and cable modem (360 1 ). Contains ~360 n ).

RoIP 헤드엔드 장치(320)는 RoIP 기술을 탑재한 헤드엔드 단의 장치이다. 다수의 케이블 모뎀(3601~360n)으로부터 IP 프레임 형태로 수신한 상향 버스트 데이터를 추출한 후 RF 신호로 변환하여 CMTS(310)로 전송하는 기능을 포함한다. The RoIP headend device 320 is a headend device equipped with RoIP technology. It includes a function to extract upstream burst data received in the form of IP frames from a plurality of cable modems (360 1 to 360 n ), convert it into an RF signal, and transmit it to the CMTS (310).

RoIP 단말(3501~350n)은 RoIP 기술을 탑재한 가입자 단의 장치로서, 대응하는 케이블 모뎀(3601~360n)과 일대일로 연결된다. RoIP 단말(3501~350n)은 CMTS(310)로부터 케이블 모뎀(3601~360n)으로 전송되는 하향 신호를 복조하는 기능을 수행한다. 또한 RoIP 단말(3501~350n)은 케이블 모뎀(3601~360n)으로부터 수신된 상향 신호를 IP 형태로 변환한 후, IP 망을 통해 전송하는 기능을 수행한다. 이를 위해 RoIP 단말(3501~350n)은 CMTS(310)가 할당한 대역 할당 정보를 분석하고, 케이블 모뎀(3601~360n)으로부터 출력된 RF 형태의 상향 신호를 감지하여 기저대역의 디지털 신호로 변환한다. The RoIP terminal (350 1 to 350 n ) is a subscriber device equipped with RoIP technology and is connected one-to-one with the corresponding cable modem (360 1 to 360 n ). The RoIP terminal (350 1 to 350 n ) performs the function of demodulating the downstream signal transmitted from the CMTS 310 to the cable modem (360 1 to 360 n ). In addition, the RoIP terminal (350 1 to 350 n ) converts the uplink signal received from the cable modem (360 1 to 360 n ) into IP format and then transmits it through the IP network. For this purpose, the RoIP terminal (350 1 to 350 n ) analyzes the band allocation information allocated by the CMTS (310), detects the upstream signal in the form of RF output from the cable modem (360 1 to 360 n ), and transmits the digital signal of the baseband. Convert it to a signal.

또한 RoIP 단말(3501~350n)은 각 가입자 단에 설치되는 ONT(Optical network termination)의 기능을 수행할 있으며, RoIP 단말(3501~350n)과 ONT는 별개의 기능 블록으로 구현될 수 있다. In addition, the RoIP terminal (350 1 to 350 n ) can perform the function of ONT (Optical network termination) installed at each subscriber terminal, and the RoIP terminal (350 1 to 350 n ) and the ONT can be implemented as separate functional blocks. there is.

CMTS(310)에서 출력되는 하향 RF 신호는 WDM 다중화 장치(340)에서 별도의 방송용 파장의 광 신호로 변환된 뒤 광 케이블을 통하여 가입자 측에 전송된다. 광 케이블의 종단점에 위치한 RoIP 단말(3501~350n)은 수신된 하향 신호를 분리하여 전기 신호로 변환한 후, 케이블 모뎀(3601~360n)으로 출력한다. The downstream RF signal output from the CMTS 310 is converted into an optical signal of a separate broadcasting wavelength by the WDM multiplexer 340 and then transmitted to the subscriber through an optical cable. The RoIP terminal (350 1 to 350 n ) located at the end point of the optical cable separates the received downstream signal, converts it into an electrical signal, and outputs it to the cable modem (360 1 to 360 n ).

케이블 모뎀(3601~360n)에서 발생한 상향 RF 신호는 RoIP 단말(3501~350n)에서 디지털 신호로 변환된 후 IP 형태로 광 기반 IP 망을 통하여 헤드엔드로 전송된다. 광 기반 IP 망을 통하여 전송된 IP 패킷은 OLT(330)를 통해 RoIP 헤드엔드 장치(320)로 전달되고, RoIP 헤드엔드 장치(320)에서 원래의 상향 RF 신호로 변환되어 CMTS(310)로 입력된다. The upstream RF signal generated from the cable modem (360 1 to 360 n ) is converted into a digital signal in the RoIP terminal (350 1 to 350 n ) and then transmitted to the headend in IP form through an optical-based IP network. The IP packet transmitted through the optical-based IP network is delivered to the RoIP headend device 320 through the OLT 330, and is converted into the original uplink RF signal in the RoIP headend device 320 and input to the CMTS 310. do.

광 기반 IP망에서는 전송되는 패킷마다 지연되는 시간이 다르다. 따라서 RoIP 헤드엔드 장치(320)와 RoIP 단말(3501~350n)에서는 CMTS(310)와 케이블 모뎀(3601~360n)간의 DOCSIS 기반의 TDMA 방식에 맞게 동기화하여 신호를 전송한다. 이를 위하여 RoIP 헤드엔드 장치(320)는 CMTS(310)에 시간 동기를 맞추고, RoIP 단말(3501~350n)은 케이블 모뎀(3601~360n)에 시간 동기를 맞춘다. In an optical-based IP network, the delay time is different for each transmitted packet. Therefore, the RoIP headend device 320 and the RoIP terminal (350 1 to 350 n ) synchronize and transmit signals according to the DOCSIS-based TDMA method between the CMTS 310 and the cable modem (360 1 to 360 n ). To this end, the RoIP headend device 320 synchronizes time with the CMTS 310, and the RoIP terminal (350 1 to 350 n ) synchronizes time to the cable modem (360 1 to 360 n ).

시간 동기화 후에, RoIP 단말(3501~350n)은 케이블 모뎀(3601~360n)의 상향 RF 신호를 수신했을 때, MAP 메시지 내의 대역 할당 정보를 이용하여 CMTS(310)로의 송신 시점을 IP 패킷에 함께 보내고, RoIP 헤드엔드 장치(310)는 IP 패킷에 있는 송신 시점을 참고하여 상향 IP 패킷을 RF 신호로 변환하여 CMTS(310)로 출력한다.After time synchronization, when the RoIP terminal (350 1 to 350 n ) receives the uplink RF signal from the cable modem (360 1 to 360 n ), it sets the transmission time to the CMTS (310) using the bandwidth allocation information in the MAP message. It is sent together with the packet, and the RoIP headend device 310 converts the uplink IP packet into an RF signal by referring to the transmission time in the IP packet and outputs it to the CMTS 310.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 IP 패킷 구조를 나타낸 도면이다.Figure 4 is a diagram showing the IP packet structure according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, IP 패킷은 기본적으로 이더넷(Ethernet) 헤더, IP 헤더, UDP(User Datagram Protocol) 헤더, IQ 데이터 전송 헤더, IQ 데이터 그리고 CRC (Cyclic Redundancy Check)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 4, an IP packet can basically be composed of an Ethernet header, an IP header, a UDP (User Datagram Protocol) header, an IQ data transmission header, IQ data, and a CRC (Cyclic Redundancy Check).

IQ 데이터 전송 헤더와 IQ 데이터는 기본적으로 각각 18바이트와 1000바이트로 구성되며, RF 신호를 I/Q 데이터로 디지털화하는 샘플링 주파수 및 양자화 수에 따라서 달라질 수 있다. The IQ data transmission header and IQ data basically consist of 18 bytes and 1000 bytes, respectively, and can vary depending on the sampling frequency and quantization number that digitizes the RF signal into I/Q data.

IQ 데이터 전송 헤더는 1바이트의 버스트 내 일련번호(Seq), 1바이트의 버스트의 총 IP 패킷 수(Num. IP), 상향 채널 ID(chid), 샘플링 주파수 및 양자화 비트 수 정보(mode), 1바이트의 검출 버스트의 구간 사용 코드(Interval Usage Code)(IUC), 2바이트의 서비스인식자(SID), 4바이트의 검출 버스트가 CMTS에 도착해야 하는 시간(Schedule Time), 4바이트의 검출 버스트의 검출 시간(Detect Time) 및 4바이트의 검출 버스트의 길이(Burst Length) 등을 포함할 수 있다. The IQ data transmission header includes a serial number (Seq) in a 1-byte burst, the total number of IP packets in a 1-byte burst (Num. IP), an upstream channel ID (chid), sampling frequency and quantization bit number information (mode), 1 Interval Usage Code (IUC) of the detection burst of bytes, Service Identifier (SID) of 2 bytes, Schedule Time for the 4-byte detection burst to arrive at the CMTS, and It may include detection time and 4-byte detection burst length (Burst Length).

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 RoIP 헤드엔드 장치에서 패킷 재정렬을 위한 동작을 설명하는 도면이다.Figure 5 is a diagram illustrating an operation for packet reordering in a RoIP headend device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 각 상향 채널은 CMTS(310)에서 전송하는 MAP 메시지의 대역 할당 정보에 의해서 해당 구간에 어느 케이블 모뎀이 데이터를 전송할 것이 정해진다. RoIP 헤드엔드 장치(320)에서는 MAC 메시지의 대역 할당 정보를 통해 각 케이블 모뎀(CM1, CM2, CM3)에 할당된 대역에 대응하여 데이터 버퍼에서 각 케이블 모뎀(CM1, CM2, CM3)의 저장 공간을 미리 확보한다. 그리고 RoIP 단말 1, RoIP 단말 2 및 RoIP 단말 3으로부터 전송된 각 IP 패킷의 일련번호와 스케줄링 시간을 이용하여 해당 IP 패킷의 I/Q 데이터를 데이터 버퍼의 미리 확보된 저장 공간에 저장한다. 즉, 데이터 버퍼에서 RoIP 단말 1, RoIP 단말 2 및 RoIP 단말 3으로부터 전송된 IP 패킷의 I/Q 데이터 저장 주소는 RoIP 단말 1, RoIP 단말 2 및 RoIP 단말 3으로부터 전송된 IP 패킷의 일련번호와 스케줄링 시간을 토대로 지정될 수 있다. 예를 들어, IQ 데이터가 각각 16비트이고, 4배의 오버샘플링 및 M=2일 때, 현재 RoIP 헤드엔드 장치는 현재 타임스탬프 값에서 송신되어야 하는 IQ 데이터가 저장된 메모리 주소는 "Timestamp x 2"로 설정될 수 있고, IP 패킷의 IQ 데이터 저장 주소는 "스케줄링 시간[14:0]x2 + (seq-1)x256"로 설정될 수 있다. Referring to FIG. 5, for each upstream channel, which cable modem will transmit data in the corresponding section is determined based on the bandwidth allocation information in the MAP message transmitted from the CMTS 310. The RoIP headend device 320 stores the storage space of each cable modem (CM1, CM2, and CM3) in the data buffer in response to the band allocated to each cable modem (CM1, CM2, and CM3) through the band allocation information in the MAC message. Secure it in advance. Then, the serial number and scheduling time of each IP packet transmitted from RoIP terminal 1, RoIP terminal 2, and RoIP terminal 3 are used to store the I/Q data of the corresponding IP packet in a pre-secured storage space of the data buffer. That is, the I/Q data storage address of the IP packets transmitted from RoIP terminal 1, RoIP terminal 2, and RoIP terminal 3 in the data buffer is the serial number and scheduling of the IP packets transmitted from RoIP terminal 1, RoIP terminal 2, and RoIP terminal 3. Can be specified based on time. For example, when the IQ data is 16 bits each, with 4 times oversampling and M=2, the current RoIP headend device stores the IQ data that should be transmitted at the current timestamp value, and the memory address is "Timestamp x 2". It can be set to, and the IQ data storage address of the IP packet can be set to “Scheduling time[14:0]x2 + (seq-1)x256”.

이렇게 하면, 해당 IP 패킷을 데이터 버퍼에 저장하는 순간에, I/Q 데이터의 순서가 재정렬된다. 즉, RoIP 단말 1, RoIP 단말 2 및 RoIP 단말 3에서 송신한 IP 패킷들이 IP망을 통하여 전송되는 동안 전송 지연 변이, 서로 전송 경로 등을 통하여 패킷 순서가 케이블 모뎀(CM1, CM2, CM3)에서 전송한 순서와 달라지는 경우에도 데이터 버퍼의 저장 공간에 IP 패킷이 저장되는 순간에 IP 패킷들이 재정렬된다. In this way, the order of I/Q data is rearranged at the moment of storing the corresponding IP packet in the data buffer. In other words, while IP packets transmitted from RoIP terminal 1, RoIP terminal 2, and RoIP terminal 3 are transmitted through the IP network, the packet order is transmitted from the cable modem (CM1, CM2, CM3) through transmission delay variations and mutual transmission paths. Even if the order is different, the IP packets are reordered at the moment they are stored in the storage space of the data buffer.

RoIP 헤드엔드 장치(320)는 타임스탬프 시간을 참조하여, 현재 타임스탬프 시간에서 송신되어야 하는 I/Q 데이터가 저장된 데이터 버퍼의 메모리 주소에서 I/Q 데이터를 순서대로 읽어 출력하면 된다. The RoIP headend device 320 simply reads and outputs the I/Q data in order from the memory address of the data buffer where the I/Q data to be transmitted at the current timestamp time is stored, referring to the timestamp time.

만약 본 발명의 실시 예와 달리, IP 패킷을 들어오는 순서대로 저장한 후, 일련번호와 스케줄링 시간을 참조하여 I/Q 데이터를 재정렬하거나 스케줄링 시간에 맞게 출력하기 위해서는 I/Q 데이터의 전체 저장 공간에 대한 검색을 필요로 하며, 이 경우, 구현의 복잡도와 제어는 휠씬 높아진다. Unlike the embodiment of the present invention, if IP packets are stored in incoming order and then the I/Q data is rearranged with reference to the serial number and scheduling time or output according to the scheduling time, the entire storage space of the I/Q data must be stored. search is required, in which case the complexity and control of implementation are much higher.

CMTS(310)에서 전송하는 대역 할당 정보는 현재의 타임스탬프 시간으로부터 약 3~10msec 이후의 시간 영역에 대하여 할당된 대역 정보이므로, RoIP 헤드엔드 장치(320)에서는 전송된 대역 할당 정보에 대한 저장 공간을 미리 확보한다. RoIP 헤드엔드 장치(320)는 스케줄링 시간이 지나면 새로운 대역 할당 정보에 대한 저장 공간으로 지정할 수 있도록 원형 선입선출(Circular First In First Out, Circular FIFO) 형태의 데이터 버퍼를 사용할 수 있다.Since the band allocation information transmitted from the CMTS (310) is band information allocated for a time area approximately 3 to 10 msec after the current timestamp time, the RoIP headend device 320 provides a storage space for the transmitted band allocation information. Secure in advance. The RoIP headend device 320 may use a circular first in first out (Circular FIFO) type data buffer so that it can be designated as a storage space for new band allocation information after the scheduling time has elapsed.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 RoIP 헤드엔드 장치에서 패킷 재정렬 방법을 설명하는 흐름도이다. Figure 6 is a flowchart explaining a packet reordering method in the RoIP headend device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, RoIP 헤드엔드 장치(320)는 CMTS(310)에서 전송하는 대역 할당 정보를 이용하여 각 케이블 모뎀(3601~360n)에 할당한 대역에 대응하여 데이터 버퍼에 저장 공간을 확보한다(S610).Referring to FIG. 6, the RoIP headend device 320 uses the band allocation information transmitted from the CMTS 310 to provide storage space in the data buffer corresponding to the band allocated to each cable modem (360 1 to 360 n ). Secure (S610).

RoIP 헤드엔드 장치(320)는 각 케이블 모뎀(3601~360n)이 전송한 RF 신호를 RoIP 단말(3501~350n)을 통해 IP 패킷 형태의 버스트를 수신하면(S620), 버스트의 각 IP 패킷의 일련 번호와 스케줄링 시간을 이용하여 해당 IP 패킷의 I/Q 데이터를 미리 확보된 저장 공간에 저장한다(S630). When the RoIP headend device 320 receives the RF signal transmitted by each cable modem (360 1 to 360 n ) in the form of an IP packet through the RoIP terminal (350 1 to 350 n ) (S620), each of the bursts Using the serial number and scheduling time of the IP packet, the I/Q data of the IP packet is stored in a previously secured storage space (S630).

다음, RoIP 헤드엔드 장치(320)는 타임스탬프의 시간을 참조하여 해당 시간에 스케줄링된 버스트의 I/Q 데이터를 데이터 버퍼에서 읽어 CMTS(310)로 출력한다(S640).Next, the RoIP headend device 320 refers to the time of the timestamp and reads the I/Q data of the burst scheduled at that time from the data buffer and outputs it to the CMTS 310 (S640).

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 RoIP 헤드엔드 장치의 패킷 재정렬장치를 나타낸 도면이다.Figure 7 is a diagram showing a packet reordering device of a RoIP headend device according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, RoIP 헤드엔드 장치의 패킷 재정렬장치(700)는 프로세서(710), 송수신기(720) 및 메모리(730)를 포함한다. Referring to FIG. 7, the packet reordering device 700 of the RoIP headend device includes a processor 710, a transceiver 720, and a memory 730.

프로세서(710)는 도 3 내지 도 6을 참고로 하여 설명한 RoIP 헤드엔드 장치(320)의 패킷 재정렬 기능, 동작 및 방법 등을 구현하도록 동작할 수 있다. 프로세서(710)는 메모리(730)에 저장되어 있거나 로드된 명령어(instructions)를 실행하여, 앞에서 설명한 RoIP 헤드엔드 장치(320)의 패킷 재정렬 기능, 동작 및 방법을 구현할 수 있다. The processor 710 may operate to implement the packet reordering function, operation, and method of the RoIP headend device 320 described with reference to FIGS. 3 to 6. The processor 710 may execute instructions stored or loaded in the memory 730 to implement the packet reordering functions, operations, and methods of the RoIP headend device 320 described above.

송수신기(720)는 프로세서(710)와 연결되어, RF 신호를 CMTS(310)와 송신 및/또는 수신하거나 IP 패킷을 OLT(330)와 송신 및/또는 수신한다. The transceiver 720 is connected to the processor 710 and transmits and/or receives RF signals with the CMTS 310 or transmits and/or receives IP packets with the OLT 330.

메모리(730)는 프로세서(710)와 연결되어, 프로세서(710)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(730)는 프로세서(710)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다. The memory 730 is connected to the processor 710 and stores various information for driving the processor 710. The memory 730 stores instructions to be executed by the processor 710 or loads instructions from a storage device (not shown) and temporarily stores them.

프로세서(710)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시 예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. The processor 710 may refer to a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to embodiments of the present invention are performed.

메모리(730)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.Memory 730 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media, and/or other storage devices.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements can be made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims. It falls within the scope of rights.

Claims (8)

적어도 하나의 케이블 모뎀의 상향 RF 신호를 광 기반 IP망을 통해 IP 패킷 형태의 버스트로 수신하여 케이블 모뎀 종단 장치로 전달하기 위한 RoIP RF signal over Internet Protocol) 헤드엔드 장치의 패킷 재정렬 방법으로서,
상기 케이블 모뎀 종단 장치가 각 케이블 모뎀에 할당한 상향 대역에 대응하여 데이터 버퍼에 저장 공간을 확보하는 단계,
상기 적어도 하나의 케이블 모뎀으로부터 IP 패킷 형태의 버스트를 수신하면, 상기 적어도 하나의 케이블 모뎀으로부터 수신된 IP 패킷 형태의 버스트를 상기 IP 패킷 형태의 버스트의 일련번호와 스케줄링 시간을 기반으로 하여 상기 확보된 저장 공간에 저장하는 단계, 그리고
상기 케이블 모뎀 종단 장치의 타임스탬프 시간을 참조하여 해당 시간에 송신할 데이터를 상기 데이터 버퍼로부터 출력하여 상기 케이블 모뎀 종단 장치로 전달하는 단계
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 케이블 모뎀과 연결된 RoIP 단말에서 전송한 IP 패킷의 순서가 상기 적어도 하나의 케이블 모뎀에서 전송한 IP 패킷의 순서와 다른 경우 상기 IP 패킷 형태의 버스트가 상기 확보된 저장 공간에 저장되는 순간에 상기 IP 패킷의 순서가 원래의 순서에 맞게 재정렬되는
패킷 재정렬 방법.A packet reordering method of a RoIP RF signal over Internet Protocol (RoIP) headend device for receiving an upstream RF signal from at least one cable modem in a burst in the form of an IP packet through an optical-based IP network and transmitting it to a cable modem end device, comprising:
Securing storage space in a data buffer in response to the upstream band allocated to each cable modem by the cable modem termination device,
When a burst in the form of an IP packet is received from the at least one cable modem, the burst in the form of an IP packet received from the at least one cable modem is selected based on the serial number and scheduling time of the burst in the form of an IP packet. Steps to save to storage space, and
Referring to the timestamp time of the cable modem termination device, outputting data to be transmitted at the corresponding time from the data buffer and transmitting it to the cable modem termination device.
Including,
When the order of IP packets transmitted from the RoIP terminal connected to the at least one cable modem is different from the order of the IP packets transmitted from the at least one cable modem, the moment the burst in the form of the IP packet is stored in the secured storage space The order of the IP packets is rearranged to match the original order.
How to reorder packets. 제1항에서,
상기 IP 패킷은 데이터 전송 헤더 및 상기 데이터를 포함하고,
상기 데이터 전송 헤더는 상기 일련번호, 할당된 상향 대역의 식별자 및 상기 버스트가 상기 케이블 모뎀 종단 장치에 도착해야 하는 시간을 나타내는 상기 스케줄링 시간을 포함하는 패킷 재정렬 방법.In paragraph 1:
The IP packet includes a data transmission header and the data,
The data transmission header includes the sequence number, an identifier of an allocated upstream band, and the scheduling time indicating when the burst should arrive at the cable modem termination device. 제1항에서,
상기 확보하는 단계는 상기 각 케이블 모뎀에 할당된 상향 대역의 정보를 포함하는 메시지를 상기 케이블 모뎀 종단 장치로부터 수신하는 단계를 포함하는 패킷 재정렬 방법.In paragraph 1:
The securing step includes receiving a message containing information on the upstream band allocated to each cable modem from the cable modem termination device. 제1항에서,
상기 데이터 버퍼는 원형 선입선출(Circular First In First Out, Circular FIFO)형태를 가지는 패킷 재정렬 방법. In paragraph 1:
A packet reordering method in which the data buffer has a circular first in first out (Circular FIFO) form. 적어도 하나의 케이블 모뎀의 상향 RF 신호를 광 기반 IP 망을 통해 IP 패킷 형태의 버스트로 수신하여 케이블 모뎀 종단 장치로 전달하기 위한 RoIP(RF signal over Internet Protocol) 헤드엔드 장치의 패킷 재정렬 장치로서,
상기 케이블 모뎀 종단 장치가 각 케이블 모뎀에 할당한 상향 대역에 대응하여 데이터 버퍼에 저장 공간을 확보하고, 및 상기 적어도 하나의 케이블 모뎀으로부터 IP 패킷 형태의 버스트를 수신하면, 상기 적어도 하나의 케이블 모뎀으로부터 수신된 IP 패킷 형태의 버스트를 상기 IP 패킷 형태의 버스트의 일련번호와 스케줄링 시간을 기반으로 하여 상기 확보된 저장 공간에 저장하고, 및 상기 케이블 모뎀 종단 장치의 타임스탬프 시간을 참조하여 해당 시간에 송신할 데이터를 상기 데이터 버퍼로부터 출력하여 상기 케이블 모뎀 종단 장치로 전달하는 프로세서, 및
상기 적어도 하나의 케이블 모뎀으로부터 상기 IP 패킷을 수신하여 상기 프로세서로 전달하는 송수신기,
상기 프로세서는 상기 케이블 모뎀 종단 장치의 타임스탬프 시간을 참조하여 해당 시간에 송신할 데이터를 상기 데이터 버퍼로부터 출력하여 상기 송수신기를 통해 상기 케이블 모뎀 종단 장치로 전송하고,
상기 적어도 하나의 케이블 모뎀과 연결된 RoIP 단말에서 전송한 IP 패킷의 순서가 상기 적어도 하나의 케이블 모뎀에서 전송한 IP 패킷의 순서와 다른 경우 상기 IP 패킷 형태의 버스트가 상기 확보된 저장 공간에 저장되는 순간에 상기 IP 패킷의 순서가 원래의 순서에 맞게 재정렬되는
패킷 재정렬 장치.A packet reordering device of a RoIP (RF signal over Internet Protocol) headend device for receiving an upstream RF signal from at least one cable modem in a burst in the form of an IP packet through an optical-based IP network and transmitting it to a cable modem termination device, comprising:
When the cable modem termination device secures storage space in a data buffer corresponding to the upstream band allocated to each cable modem, and receives a burst in the form of an IP packet from the at least one cable modem, a burst is transmitted from the at least one cable modem. Store the received burst in the form of an IP packet in the secured storage space based on the serial number and scheduling time of the burst in the form of the IP packet, and transmit at the corresponding time with reference to the timestamp time of the cable modem termination device. A processor that outputs data to be processed from the data buffer and transmits it to the cable modem termination device, and
a transceiver that receives the IP packet from the at least one cable modem and transmits it to the processor;
The processor refers to the timestamp time of the cable modem termination device, outputs data to be transmitted at the corresponding time from the data buffer, and transmits it to the cable modem termination device through the transceiver,
When the order of IP packets transmitted from the RoIP terminal connected to the at least one cable modem is different from the order of the IP packets transmitted from the at least one cable modem, the moment the burst in the form of the IP packet is stored in the secured storage space The order of the IP packets is rearranged to match the original order.
Packet reordering device. 제5항에서,
상기 IP 패킷은 데이터 전송 헤더 및 상기 데이터를 포함하고,
상기 데이터 전송 헤더는 상기 일련번호, 할당된 상향 대역의 식별자 및 상기 버스트가 상기 케이블 모뎀 종단 장치에 도착해야 하는 시간을 나타내는 상기 스케줄링 시간을 포함하는 패킷 재정렬 장치.In paragraph 5,
The IP packet includes a data transmission header and the data,
The data transmission header includes the sequence number, an identifier of an allocated upstream band, and the scheduling time indicating when the burst should arrive at the cable modem termination device. 제5항에서,
상기 프로세서는 상기 저장 공간을 확보하기 이전에, 상기 각 케이블 모뎀에 할당된 상향 대역의 정보를 포함하는 메시지를 상기 케이블 모뎀 종단 장치로부터 수신하는 패킷 재정렬 장치.In paragraph 5,
A packet reordering device wherein the processor receives a message containing information on an upstream band allocated to each cable modem from the cable modem termination device before securing the storage space. 제5항에서,
상기 데이터 버퍼는 원형 선입선출(Circular First In First Out, Circular FIFO)형태를 가지는 패킷 재정렬 장치.In paragraph 5,
The data buffer is a packet reordering device having a circular first in first out (Circular FIFO) form.
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