KR19990038141A - 무선 비동기 전송모드에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율에러 제어방법 - Google Patents

무선 비동기 전송모드에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율에러 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에러율이 높은 무선 및 위성통신 환경에서 ATM 셀 전송시나 FEC 방법을 사용하는 CD 디지털 오디오 시스템이나 DBS(Digital Broadcasting System), 위성 수신기 그리고 ALA(ATM Link Accelerator) 등의 분야에서 환경에 따라 에러율이 변하는 상황에서 필요없는 부분을 줄일 수 있도록 서비스 품질에 따라 다수의 RS코드를 이용하여 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 것으로, 이는 ATM 셀의 페이로드 데이터를 RS코드에 의해 엔코딩하여 무선 전송하는 한편, 수신된 ATM 셀의 페이로드 데이터를 RS 디코딩하여 복원하므로 무선 전송하는 중의 ATM 셀의 페이로드 데이터를 보호함에 있어서, 서비스 품질(QoS)을 판정하고, 이 서비스 품질(QoS)에 따라 에러 정정상태(ECS)를 달리하여 ATM 셀의 페이로드 데이터를 엔코딩하기위한 RS코드를 선택하도록 함을 특징으로 한다.

Description

무선 비동기 전송모드에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율 에러 제어방법
본 발명은 무선 ATM(Asynchronous Transfer Mode를 말하며, 이하 "ATM"이라 한다)망에서의 ATM 셀 전송시에 발생되는 에러를 정정하기위한 FEC(Forward Error Control) 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에러율이 높은 무선 및 위성통신 환경에서 ATM 셀 전송시나 FEC 방법을 사용하는 CD 디지털 오디오 시스템이나 DBS(Digital Broadcasting System), 위성 수신기 그리고 ALA(ATM Link Accelerator) 등의 분야에서 환경에 따라 에러율이 변하는 상황에서 필요없는 부분을 줄일 수 있도록 서비스 품질에 따라 다수의 RS코드를 이용하여 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 무선 ATM에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율 에러 제어방법에 관한 것이다.
무선 환경에서 광대역 멀티미디어 서비스를 효과적으로 제공하기위해서는 ATM 전송기술의 사용이 요구된다. 이에따라 무선 링크(Link)에 ATM 기술이 적용된 무선 ATM 망의 구축의 필요성이 점차 중요시 되고 있다. ATM 기술은 BER(Bit Error Rate)이 1.0e-9∼1.0e-12 정도를 갖는 광섬유 링크를 기반으로 구현된다. 그러나 무선 환경에서 ATM 셀을 전송할 경우 페이딩(Fading), 충돌(Jamming), 다중-패스(Multi-path) 등으로 인하여 많은 셀들의 손실이 발생한다. 따라서 ATM 기술을 무선환경에 적용하기 위해서는 강력하고 효율적인 에러 정정기법이 요구된다.
무선 환경에서의 셀 페이로드 보호하기위하여 사용된 종래의 기술은 다음과 같다. 에러 정정을 위한 채널 코딩(Channel Coding) 방법들 중 시스템의 특성에 따라 설계자가 선택하여 사용한다. 하지만 ATM 기술을 무선 환경에 적용하기위해서는 강력한 에러 정정 능력이 요구되므로, 현재 사용되고 있는 채널 코딩 기법 중에서 강력한 에러 정정 능력과 효율적인 복호 알고리즘의 사용이 가능한 리드-솔로몬 코드(RS코드:Reed-Solomon Code)를 사용한다.
RS 코드는 갈로이스 피일드(Galois Field) 상의 심블단위로 부호화하고, 복호화하기 때문에 통신로상에서 발생하는 연집 에러에 강하다. 일반적인 (N,K) RS 코드는 코드워드의 길이인 N과, 정보심블인 K 그리고 페리티 체크심블인 N-K, 최대 에러 정정 능력인 t 즉, (N-K)/2의 파라미터를 갖는다.
그 일 예로서, 에러 정정 능력이 10심블이고, 4개의 ATM 셀을 수신하여 부호화하고자 할 경우 RS(255,235) 표준 코드를 단축한 숏텐니드(Shortened) RS (232,212) 코드를 사용하게 된다. 숏텐니드 RS(232,212) 코드의 특성은 코드워드 길이가 232 바이트, 안내심블은 4개의 ATM 셀이 되므로 212 바이트, 그리고 최대 에러 정정능력은 페리티 체크 심블의 반인 10 바이트가 된다.
이를 송수신단으로 나누어 살펴보면, 먼저 송신단에서는 ATM 프로토콜 리퍼런스 모델(Reference Model)과 같은 구조를 가지나, 무선 채널에서 높은 에러 발생으로부터 데이터를 보호하기위해서 모듈레이션(Modulation)하기 전에 RS 엔코딩(Encoding)을 한다. 그리고 수신단에서는 에러로 손상된 데이터를 RS 디코더단에서 원래의 데이터로 복원한 후에 다음 단으로 넘겨준다.
이런 구조를 취했을 경우 송신되는 데이터의 서비스 품질(QoS:Quality Of Service)이나 채널의 에러상황에 무관하게 RS 엔코딩되고, 디코딩되어진다. 즉, RS코드에 대해서 설명했듯이 부호화할 경우 정정을 위한 불필요한 부분이 추가된다. 예를 들면, 위에서 설명한 RS(232,212) 코드의 경우 10심블의 에러 정정을 위해서는 1코드워드(232심블) 당 20심블의 불필요한 부분이 추가되는 것이다.
따라서, 그렇게 높은 서비스 품질(QoS)이 필요없을 경우(요구되는 비트 에러 비율이 낮을 경우)나 무선 채널의 에러 발생율이 높지 않을 경우에도 같은 크기의 불필요한 부분이 전송되기때문에 대역폭의 사용효율이 상당히 떨어지는 결점을 갖는다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 결점을 해결하기위해서 안출된 것으로, 에러율이 높은 무선 및 위성통신 환경에서 ATM 셀 전송시나 FEC 방법을 사용하는 CD 디지털 오디오 시스템이나 DBS, 위성 수신기 그리고 ALA 등의 분야에서 환경에 따라 에러율이 변하는 상황에서 필요없는 부분을 줄일 수 있도록 서비스 품질에 따라 다수의 RS코드를 이용하여 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 무선 ATM에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율 에러 제어방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기한 바와같은 목적을 달성하기위한 본 발명의 무선 ATM에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율 에러 제어방법은 ATM 셀의 페이로드 데이터를 RS코드에 의해 엔코딩하여 무선 전송하는 한편, 수신된 ATM 셀의 페이로드 데이터를 RS 디코딩하여 복원하므로 무선 전송하는 중의 ATM 셀의 페이로드 데이터를 보호함에 있어서, 서비스 품질(QoS)을 판정하고, 이 서비스 품질(QoS)에 따라 에러 정정상태(ECS)를 달리하여 ATM 셀의 페이로드 데이터를 엔코딩하기위한 RS코드를 선택하도록 함을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 ATM에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율 에러 제어방법을 실현하기 위한 블록 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 어플리케이션층 12 : AAL층
13 : ATM층 14 : HEC 제너레이터
15 : ECS 선택부 16 : RS 엔코더
17 : 프레머 18 : 모듈레이터
21 : 디모듈레이터 22 : 디프레머
23 : RS 디코더 24 : 셀 디리니에이터
25 : HEC 콘트롤러 26 : ATM층
27 : AAL층 28 : 어플리케이션층
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 무선 ATM에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율 에러 제어방법의 구성과 동작을 상세히 설명한다.
본 발명을 적용한 무선 환경에서 ATM 셀을 전송하기위한 구성은 도 1에서와 같이, 크게 송신단과 수신단으로 나눌 수 있다.
이 중 송신단은 어플리케이션층(11:Application Layer)에서 공급되는 데이터 소오스를 ATM 셀로 변환하는 AAL층(12:ATM Adaptation Layer)과, ATM 셀을 다중화하는 한편 가상 패스 식별자(VPI:Virtual Pass Identifier)와 가상 채널 식별자(VCI:Virtual Channel Identifier)를 처리하는 ATM층(13)과, ATM 셀의 HEC(Header Error Control)부분을 생성하는 HEC 제너레이터(14:Header Error Control Generator)와, 서비스 품질(QoS)에 따라 에러 정정상태를 결정하게 되는 ECS 선택부(15:Error Control State Selector)와, 이 ECS 선택부(15)의 결정에 따라 ATM 셀의 페이로드(Payload)의 RS코드의 적용을 달리하여 부호화하는 RS 인코더(16:Reed-Solomon Code)와, 전송라인의 특성에 맞게 데이터를 전송포맷으로 만들어주는 프레머(17:Framer)와, 무선 전송하기위한 데이터로 변조하는 모듈레이터(18:Modulater)로 구성되어있다.
그리고, 수신단은 무선 전송된 데이터를 복조하는 디모듈레이터(21:Demodulater)와, 플레밍(Framing)된 데이터를 원래의 데이터로 복원하는 디플레머(22:Deframer)와, ATM 셀의 RS코드를 디코딩하는 RS 디코더(23:Reed-Solomon Decoder)와, ATM 셀의 HEC부분을 이용하여 셀 경계식별기능을 수행하는 셀 디리니에이터(24:Cell Delineator) 및 HEC 콘트롤러(25:Header Error Control Controller)와, ATM 셀을 역다중화하는 한편 가상 패스 식별자(VPI) 가상 채널 식별자(VCI)를 처리하는 ATM층(26)과, ATM 셀 형태로 전송된 데이터를 원래의 데이터로 복원하여 어플리케이션층(28)에 공급하는 AAL층(27)으로 구성되어있다.
이와같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.
일반적인 ATM 셀의 전송과정에 대해서는 그 설명을 줄이고, 본 발명의 동작을 중심으로 설명한다.
먼저, 어플리케이션층(11)으로부터 공급되는 데이터 소오스는 AAL층(12)과 ATM층(13) 그리고 HEC 제너레이터(14)를 거친 후에 ECS 선택부(15)에 공급되게 된다. ATM 셀이 공급되는 ECS 선택부(15)는 송신하고자 하는 ATM 셀의 서비스 품질(QoS)의 요구조건에 따라 에러 정정상태(ECS)를 선택하게 된다.
그 일예로서 서비스 품질(QoS)에 따라 선택되는 에러 정정상태(ECS)는 아래와 같이 4단계로 나눌 수 있다.
1단계(S1)는 페이로드에 RS코드를 적용하지 않는다. 즉, 불필요한 부분이 첨가되지 않는 것이다.
2단계(S2)는 표준 RS 코드인(15,13)의 단축코드인 RS(10,8)코드를 사용하여 페이로드를 부호화한다. 즉, 최대 에러정정 능력은 1심블이고, 불필요한 부분은 2심블이 첨가되는 것이다.
그리고, 3단계(S3)는 RS(12,8)코드를 이용하여 페이로드 데이터를 부호화한다. 즉, 최대 에러정정 능력은 2심블이고, 불필요한 부분은 4심블이 첨가되는 것이다.
마지막으로, 4단계(S4)는 RS(14,8)코드를 이용하여 페이로드 데이터를 부호화한다. 즉, 에러율이 4단계 중에 가장 높은 경우에 해당되며, 최대 에러정정 능력은 3심블이고, 불필요한 부분은 6심블이 첨가되는 것이다.
위와같은 에러 정정상태(ECS)는 아래와 같은 각 서비스 품질(QoS)에 따라 매핑된다.
최대값으로 정해진 서비스 품질(QoS)에 대해 허용 가능한 최대 BER(Bit Error Rate)이라고 하면, 에러 정정상태(ECS)는 디코딩된 데이터의 BER이 최대값을 초과하지 않는 가장 낮은 단계의 에러 정정상태(ECS)를 선택함으로써, 결정되는 것이다. 이렇게 선택된 RS코드를 이용하여 에러 정정을 함으로써 요구되는 BER조건을 만족시키면서 대역폭을 가장 효율적으로 사용할 수 있는 것이다.
RS 엔코더(16)는 ECS선택부(15)에서 선택된 단계에 해당하는 RS코드를 사용하여 수신된 ATM 셀의 페이로드 부분을 엔코딩하여 프레머(17)에 공급하게 된다.
이렇게 ATM 셀의 페이로드 부분을 엔코딩하는 과정을 자세히 살펴보면, 일반적으로 1심블은 4비트로 처리되므로, M은 4이고, N값은 에러 정정상태(ECS)에 따라 달라지게 된다.
우선, 1단계(S1)에서는 RS 엔코더(16)가 RS 엔코딩을 하지 않으므로 페이로드 데이터(384비트, 즉 96심블을 말한다)가 불필요한 부분 없이 그대로 전송된다. 즉, 이 경우 RS 엔코더(16)는 바이패스(By pass) 상태가 되는 것이다.
2단계(S2)에서는 RS 엔코더(16)가 RS(10,8)코드를 사용하여 페이로드 데이터를 엔코딩하기 때문에 10심블당 1심블의 정정능력을 가지게 되고, 불필요한 부분은 2심블(8비트)이 된다. 따라서 ATM 페이로드를 엔코딩하기위해서는 모두 12개의 코드워드를 생성하게 된다.
그리고, 3단계(S3)에서는 RS 엔코더(16)가 RS(12,8)코드를 사용하여 페이로드 데이터를 엔코딩하기 때문에 12심블당 2심블의 정정능력을 가지게 되고, 불필요한 부분은 4심블(16비트)이 된다. 이때의 ATM 페이로드를 엔코딩하기 위한 코드워드는 같은 수의 ATM 페이로드(384비트)를 엔코딩하기 때문에 12개가 생성되게 된다.
마지막으로, 4단계(S4)에서는 RS 엔코더(16)가 RS(14,8)코드를 사용하므로 페이로드 데이터를 엔코딩하기 때문에 14심블당 3심블의 정정능력을 가지게 되고, 불필요한 부분은 6심블(24비트)이 된다.
이렇게 엔코딩된 셀 페이로드를 공급받은 프레머(17)는 에러 정정상태(ECS)에 대한 정보를 송신하기위해서 프레머에 2비트를 할당하여 ATM 셀의 프레머를 구성하게 된다. 이어서, 모듈레이터(18)는 이를 무선 전송할 수 있는 데이터로 변조하게 되는 것이다.
이렇게 처리된 데이터가 무선 채널을 통해 디모듈레이터(21)에 수신되면, 디모듈레이터(21)는 이를 복조한 후에 디프레머(22)를 통해서 RS 디코더(23)에 공급하게 된다. 이때 디프레머(22)는 전송된 ATM 셀로부터 에러 정정상태(ECS)에 대한 정보를 추출하여 RS 디코더(23)에 공급하게 된다.
그리하면, RS 디코더(23)는 종래의 기술에서와 같이, 에러 정정상태(ECS)에 따라 RS 엔코딩된 셀 페이로드 데이터를 디코딩하여 셀 디리니에이터(24)에 공급하게 된다.
이어서, 셀 디리니에이터(24) 및 HEC 콘트롤러(25)는 ATM 셀의 HEC부분을 이용하여 셀 경계식별기능을 수행하게 되며, 이어서, ATM층(26)은 ATM 셀을 역다중화하는 한편 가상 패스 식별자(VPI) 가상 채널 식별자(VCI)를 처리하여 AAL층(27)에 공급하게 된다.
그 다음에 AAL층(27)은 ATM 셀 형태로 전송된 데이터를 원래의 데이터로 복원하여 어플리케이션층(28)에 공급하는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명은 송신하고자 하는 데이터의 서비스 품질에 따라 RS코드를 달리하여 ATM 셀의 페이로드 데이터를 엔코딩함으로써, 셀 페이로드 데이터의 서비스 품질을 만족시키면서도 대역폭을 최대한의 효율로 사용할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명은 에러 상황이 변하는 통신 채널이나 시스템에서도 같은 방법을 적용함으로써, 최적의 성능을 얻어 낼 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. ATM 셀의 페이로드 데이터를 RS코드에 의해 엔코딩하여 무선 전송하는 한편, 수신된 ATM 셀의 페이로드 데이터를 RS 디코딩하여 복원하므로 무선 전송하는 중의 ATM 셀의 페이로드 데이터를 보호함에 있어서,
    서비스 품질(QoS)을 판정하고, 이 서비스 품질(QoS)에 따라 에러 정정상태(ECS)를 달리하여 ATM 셀의 페이로드 데이터를 엔코딩하기위한 RS코드를 선택하도록 함을 특징으로 하는 무선 ATM에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율 에러 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 에러 정정상태(ECS)의 각 단계에 따라 RS코드의 코드워드의 길이(N)가 다르게 설정되어짐을 특징으로 하는 무선 ATM에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율 에러 제어방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 이 에러 정정상태(ECS)에 대한 정보가 프레머에 할당되어서 전송되어짐을 특징으로 하는 ATM에서 셀 페이로드 보호를 위한 가변율 에러 제어방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7373099B2 (en) 2003-07-09 2008-05-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Image forming apparatus having a cleaning unit and a method thereof
US9473174B2 (en) 2011-11-21 2016-10-18 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Interleaving for layer-aware forward error correction

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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