KR19990059354A - 아이피 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위성통신 가입자에게 화상데이터 등의 멀티미디어 데이터를 고속으로 전송할 수 있도록 된 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템은 위성통신 시스템을 이용하여 인터넷이나 멀티미디어 서버와 통신가입자간의 통신링크를 제공하도록 된 멀티미디어 위성통신 시스템에 있어서; 상기 멀티미디어 위성통신 시스템은 인터넷과 물리적으로 결합되는 중심국과, 통신 단말기와 물리적으로 결합되는 셋톱박스를 구비하여 구성되고, 상기 중심국은 멀티미디어 서버나 다수의 유니트간의 통신통로를 제공하기 위한 IP 스위치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의하면, 통신가입자가 멀티미디어 위성통신 시스템을 통해 인터넷이나 각종 멀티미디어 서버에 접속을 요구하였을 때 각 노드간 데이터의 흐름을 고속으로 처리할 수 있게 됨은 물론 각 노드의 로드를 분산시킬 수 있게 됨으로써 전체적인 시스템 성능을 가져오게 된다.

Description

아이피 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템

본 발명은 위성통신 시스템에 관한 것으로, 특히 위성통신 가입자에게 화상데이터 등의 멀티미디어 데이터를 고속으로 전송할 수 있도록 된 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템에 관한 것이다.

현재, 무선통신기술이 비약적으로 발전되면서 통신가입자가 종래의 유선망이 아닌 무선망을 통해 상대방과 음성 및 데이터 통신을 실행할 수 있도록 된 무선통신 시스템이 급속도로 보급되고 있다. 이에 따라, 통신가입자가 이동하면서 통신을 실행할 수 있도록 해주는 이동통신 시스템이나 개인통신 시스템이 폭넓게 보급되고 있고, 또한 일반 가정의 통신기기를 WLL(Wireless Local Loop) 시스템이나 위성통신 시스템을 통해 기존의 PSTN(Public Switched Telephone Network)망과 접속하는 방법도 점차 보편화되고 있다.

특히, 위성통신 시스템의 경우에는 별도의 통신선로를 구비하지 않고서도 국가간의 통신 등과 같이 초장거리 통신을 가능하게 할 수 있는 잇점이 있다. 따라서, 이러한 위성통신 시스템의 장점을 활용하여 셋톱 박스(Set Top Box) 등을 통해일반 가정에서 위성방송을 직접 수신할 수 있도록 하는 위성방송 시스템이 이미 개발되어 보급되어 있고, 이동통신 기기나 개인통신기기를 통해 위성통신을 실행하기 위한 시스템에 대한 연구도 급속도로 이루어지고 있다.

한편, 최근에 이르러 TCP/IP(Transport control protocol/Internet protocol)를 기반으로 하는 통신방식이 확립되면서 전세계적인 인터넷망이 구축되기에 이르렀다. 이러한 인터넷망은 기존의 PSTN망과는 달리 데이터 패킷전송을 근간으로 하여 다수의 가입자가 하나의 통신회선을 공통으로 사용하는 방식을 채용하고 있기 때문에 통신비용의 대폭적인 절하와 멀티미디어 서비스가 가능하도록 하였다. 그리고, 이러한 인터넷망의 구축과 더불어 개인용 컴퓨터를 이용한 데이터 통신이 활성화되고 있다.

그런데, 종래의 위성통신 시스템의 경우에는 통상 망구성이 단방향구성으로 이루어짐과 더불어 폐쇄루프를 구성하기 때문에 일반 가입자가 위성통신 시스템을 이용하여 인터넷망을 접속하는 것이 불가능하게 된다. 따라서, 산간지역이나 섬지역 등과 같이 기존에 위성통신 시스템을 근간으로 통신망이 구축되어 있는 지역의 경우에는 통신가입자가 인터넷에 접속하거나 또는 다양한 멀티미디어 서비스, 예컨대 홈뱅킹(Home Banking)이나 홈쇼핑(Home Shopping) 등을 이용하는 것이 불가능하게 되고, 이는 결국 국가의 통신망 구축과 운영에 있어 큰 장애로 된다.

또한, 일반적으로 통신가입자가 상기한 인터넷이나 멀티미디어 서비스를 이용하는 경우에는 통상 해당 서비스망으로 송출하는 데이터에 비해 수신하게 되는 데이터량이 매우 많게 되고, 또한 이러한 수신데이터는 멀티미디어 데이터이기 때문에 그러한 데이터를 수신함에 매우 많은 시간이 걸리게 되는 문제가 있게 된다.

그리고, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 인터넷이나 멀티미디어 서비스를 위해 별도의 전용망을 구축하는 것을 고려할 수 있는데, 이 경우에는 그 전용망 구축에 많은 시간과 비용이 들게 되는 현실적으로 채용하기가 어렵다는 문제가 있게 된다.

다른 한편, 위성통신 시스템을 이용하여 멀티미디어 서비스를 제공하고자 할 때 다수의 통신단말기와 인터넷간의 경로를 제어하기 위한 예컨대, 중앙제어국은 인터넷과 접속처리를 하는 라우터나, 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 다수의 멀티미디어 서버, 중앙제어국을 구성하는 각 노드들간에 송수신되는 데이터의 로드를 분산해야 되는 문제가 있다. 예컨대, 2,500 내지 3,000 통신단말기가 동시에 인터넷에 대하여 접속을 요구할 때 그 통신경로를 원할하게 제어하기 위해서는 각 노드간 스위칭수단으로서의 고성능 백본 장비가 필요하게 된다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 일반 가입자가 위성통신망을 이용하여 인터넷망을 접속할 수 있도록 함은 물론, 고성능의 백본장비를 통해 멀티미디어 서버 등의 다수의 노드들간의 데이터 송수신이 고속으로 이루어질 수 있도록 해 주는 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템의 개요를 설명하기 위한 시스템 개요도.

도 2는 본 발명에 따른 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템의 트랜스폰더의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 도 1에서 중심국(1)의 구성을 나타낸 구성도.

도 4는 도 3에서 송신데이터 처리장치(17)의 구성을 나타낸 블록구성도.

도 5는 도 4에서 가입자정보 저장부(174)의 메모리구성을 나타낸 메모리맵도.

도 6은 본 발명에 따른 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템에서 처리되는 각 데이터패킷의 구성을 나타낸 데이터패킷 구성도.

도 7은 도 4에 나타낸 송신데이터 처리장치(17)의 동작을 설명하기 위한 동작 플로우챠트.

도 8은 도 3에서 복조장치(20)와 CDMA 수신장치(21)의 구성을 나타낸 블록구성도.

도 9는 도 1에서 셋톱박스(4)의 구성을 나타낸 블록구성도.

도 10은 본 발명에 따른 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템의 전반적인 동작을 설명하기 위한 동작 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명

1 : 중심국 2, 3 : 안테나

4 : 셋톱박스 5 : 개인용 컴퓨터

6 : 인공위성

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템은 위성통신 시스템을 이용하여 인터넷이나 멀티미디어 서버와 통신가입자간의 통신링크를 제공하도록 된 멀티미디어 위성통신 시스템에 있어서; 상기 멀티미디어 위성통신 시스템은 인터넷과 물리적으로 결합되는 중심국과, 통신 단말기와 물리적으로 결합되는 셋톱박스를 구비하여 구성되고, 상기 중심국은 멀티미디어 서버나 다수의 유니트간의 통신통로를 제공하기 위한 IP 스위치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성으로 된 본 발명에 의하면, 통신가입자가 멀티미디어 위성통신 시스템을 통해 인터넷이나 각종 멀티미디어 서버에 접속을 요구하였을 때 각 노드간 데이터의 흐름을 고속으로 처리할 수 있게 됨은 물론 각 노드의 로드를 분산시킬 수 있게 됨으로써 전체적인 시스템 성능을 가져오게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템의 전반적인 시스템 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1에서 참조번호 1은 인터넷 등에 접속되어 다양한 멀티미디어 서비스를 단말국들에게 제공함과 더불어 전체적인 망운용 관리 및 제어기능을 수행하는 중심국이고, 2는 중심국 안테나이다. 그리고, 참조번호 3은 단말국 안테나이고, 4는 일반 가입자에게 멀티미디어 서비스를 제공하는 단말국으로서의 셋톱 박스, 5는 사용자가 멀티미디어 통신을 실행하기 위한 단말기로서의 개인용 컴퓨터, 6은 인공위성이다.

일반적으로 인터넷 서비스를 이용하는 사용자의 경우에는 상술한 바와 같이 통상 인터넷을 통해 멀티미디어 데이터 등을 다운로드(Down Load) 받는 일이 많이 있기 때문에 인터넷으로 전송하는 데이터의 양에 비해 인터넷으로부터 수신하는 데이터의 양이 매우 많게 된다. 따라서, 이러한 것을 고려하여 본 시스템에 있어서는 중심국(1)으로부터 셋톱 박스(4)로 전송하는 포워드링크(Forward Link) 경우에는 TDM 방식을 통해 대량의 메시지를 전송할 수 있도록 하고, 셋톱박스(4)로부터 중심국(1)으로 전송하는 리턴링크(Return Link)의 경우에는 다수의 가입자를 수용하기 위해 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식을 이용하게 된다.

도 2는 상기 시스템의 트랜스폰더의 구성을 나타낸 것으로, 이는 예컨대 포워드링크를 위한 40㎒의 주파수대역(f_A)과 리턴링크를 위한 40㎒의 주파수대역(f_B)을 구비하여 전체적인 주파수대역(f_T)으로서 예컨대 80㎒의 대역폭을 갖추고, 또한 상기 리턴링크는 대략 1.5㎒의 대역폭을 갖는 다수의 주파수채널(f1∼fn)로 구성된다. 그리고, 상기 각각의 주파수채널(f1∼fn)에 대해 예컨대 64개의 CDMA 코드가 할당되는데, 중심국(1)은 가입자가 인터넷 서비스를 이용할 때마다 그에 해당하는 각각의 셋톱박스(4)에 대해 채널주파수와 CDMA 코드를 할당함으로써 리턴링크를 구성하게 된다.

또한, 상기 중심국(1)은 TCP/IP를 기반으로 인터넷에 결합되어, IP패킷(Internet Protocol Packet)을 통해 인터넷과 각종 데이터를 송수신하게 된다. 그리고, 인터넷으로부터 수신되는 가입자를 위한 IP패킷을 근거로 멀티미디어 서비스를 위한 예컨대 MPEG-2 TS(Transport Stream) 패킷을 생성하고, 이때 생성된 패킷 데이터를 TDM 방식을 통해 셋톱 박스(4)로 송출하게 된다. 그리고, 셋톱 박스(4)로부터 수신되는 CDMA 변조된 데이터를 수신하여 이를 근거로 IP패킷을 생성한 후 해당 IP패킷을 인터넷으로 송출하게 된다.

또한, 셋톱박스(4)는 중심국(1)으로부터 송신되는 TS 패킷을 수신하여 개인용 컴퓨터에 대해 멀티미디어 데이터를 제공하게 된다. 여기서, 상기 TS 패킷의 수신은 PID(Packet Identifier)를 근거로 실행하게 되는데, 이러한 PID는 서비스 개시시에 중심국(1)으로부터 할당받게 된다. 그리고, 셋톱박스(4)는 개인용 컴퓨터(5)로부터 입력되는 IP패킷 데이터를 CDMA 변조 및 주파수변조하여 중심국(1)으로 송출하게 된다.

도 3은 상기한 중심국(1)의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 3에서 참조번호 10은 중심국(1)의 각 유니트간에 송수신되는 IP 패킷을 스위칭하기 위한 IP 스위치로서, 이 IP 스위치(11)에는 DNS(Domain Name System) 서버(11)와 E-메일 서버(12), 웹(WEB) 서버(13), 프록시(Proxy) 서버, MSP(Multimedia Service Provider) 및, 라우터(Router : 16) 등이 결합되게 된다. 또한, 여기서 상기 MSP로서는 홈뱅킹 시스템이나 홈쇼핑 시스템, 원격 교육시스템 및 화상회의 시스템 등이 포함되게 된다.

여기서, 상기 IP 스위치(10)는 도면에 나타내지는 않았으나, IP 스위치 콘트롤러, ATM 스위치 및 게이트웨이를 하드웨어 자원으로하여 여러 가지 특성을 갖는 서버(11∼15), 라우터(16) 및 중심국(1)의 각 유니트간 송수신되는 데이터를 부하없이 바로 해당 포트로 스위칭하여 네트워크의 지연을 최소화하게 된다. 즉, IP 스위치(10)는 특정 포트로부터 패킷을 수신하면 패킷의 목적지 주소를 스위치내의 주소 테이블에서 검색, 목적지 주소에 해당하는 물리적 포트로만 패킷을 전송한다.

특히, 상기 라우터(16)는 중심국(1)과 인터넷간의 접속처리를 실행하는 것으로서, 이는 인터넷으로부터 중심국(1)으로 입력되는 IP패킷을 이더넷(Ethernet) 프레임의 데이터로 변환하고, 중심국(1)으로부터 인터넷으로 송출되는 이더넷 프레임을 IP패킷으로 변환처리한 후 일련의 루팅처리를 하게 된다.

또한, 도면에서 참조번호 17은 상기 IP 스위치(10)로부터 입력되는 송신데이터를 처리하여 예컨대 MPEG-2 TS 패킷을 생성하는 송신데이터 처리장치이고, 18은 이 송신데이터 처리장치(17)로부터 출력되는 TS 패킷 데이터를 예컨대 QPSK 변조(Quadrature Phase Shift Keying Modulation)하여 예컨대, 70㎒의 중간주파수신호를 출력하는 변조장치, 19는 이 변조장치(18)로부터 출력되는 중간주파수신호를 주파수상향변환 및 고출력증폭하여 안테나(2)로 출력하고, 안테나(2)를 통해 수신되는 고주파신호를 주파수하향변환 및 저잡음증폭하여 출력하는 RF장치이다.

또한, 도면에서 참조번호 20은 상기 RF장치(19)로부터 입력되는 중간주파수신호를 복조하는 복조장치이고, 21은 이 복조장치(20)에서 주파수 복조되어 입력되는 CDMA 변조데이터를 CDMA 복조하여 본래의 패킷데이터를 출력하는 CDMA 수신장치, 22는 이 CDMA 수신장치(21)로부터 입력되는 데이터를 처리하는 수신데이터 처리장치로서, 여기서 이 수신데이터 처리장치(22)는 셋톱박스(4)로부터 IP패킷 데이터나 제어메시지가 수신된 경우에는 이를 이더넷 프레임의 데이터로 변환하여 IP스위치(10)로 입력하게 된다. 또한, 상기 수신데이터 처리장치(22)는 CDMA 수신장치(21)로부터 입력되는, 예컨대 100 baseT, 즉 100Mbps의 데이터를 10 baseT의 데이터로 변환하여 IP스위치(10)로 입력하게 된다.

그리고, 도면에서 참조번호 23은 중심국(1)의 장치 전체를 제어함과 더불어, 셋톱박스(4)에 대한 PID의 할당과, 송신채널주파수 및 송신용 CDMA 코드의 할당 등을 실행하는 중심국제어 프로세서이고, 24는 시스템 운영자가 전체적인 위성망을 운영 및 관리하기 위한 네트워크 관리시스템(Network Management System), 25는 셋톱박스(4)에 대해 할당가능한 PID, 주파수 데이터 및 CDMA 코드 데이터를 저장함과 더불어, 가입자에 대한 과금정보 등이 저장되는 데이터 베이스이다.

한편, 도 4는 상기 송신데이터 처리장치(17)의 구성을 나타낸 블록구성도로서, 도면에서 참조번호 171은 상술한 IP 스위치(10)를 통해 입력되는 이더넷 프레임을 근거로 IP 패킷을 생성하여 출력함과 더불어, 입력되는 100 baseT의 데이터를 10 baseT의 데이터로 변환하여 출력하는 이더넷 인터페이스이고, 172는 이 이더넷 인터페이스(171)를 통해 출력되는 IP 패킷 데이터를 순차적으로 저장하는 입력버퍼, 173은 상기 입력버퍼(172)에 저장되는 IP 패킷 데이터의 헤더를 근거로 입력데이터의 종류를 판정하고, 그 판정된 결과를 근거로 이후에 설명할 PS 패킷 생성부(175)와 TS 패킷 생성부(176)의 패킷생성을 제어하며, 또한 상기 이더넷 인터페이스(171)로부터 인가되는 제어데이터, 예컨대 도 2의 네트워크 관리시스템(24)이나 중심국제어 프로세서(23)로부터 입력되는 제어데이터를 근거로 송신데이터 처리장치(17)를 제어하는 IP 패킷 콘트롤러이다. 또한, 이 IP패킷 콘트롤러(173)는 도면에 구체적으로 나타내지는 않았으나 송신데이터 처리장치(17)의 각 구성부분의 상태를 체크하여 그 상태정보를 중심국제어 프로세서(23)나 네트워크 관리시스템(24)으로 송출하게 된다.

또한, 도면에서 참조번호 174는 각각의 셋톱박스(4)에 대해 할당되는 PID를 저장하는 가입자정보 저장부로서, 이는 도 5에 나타낸 바와 같이 각 셋톱박스(4)의 IP 어드레스에 대응하여 제어용 PID와 트래픽용 PID를 맵핑시켜 저장하게 된다.

그리고, 도면에서 참조번호 175는 IP패킷 콘트롤러(173)로부터 입력되는 데이터를 근거로 PS패킷(Private Section Packet)을 생성하는 PS패킷 생성부이고, 176은 이 PS패킷 생성부(175)로부터 입력되는 PS패킷 데이터와 상기 IP패킷 콘트롤러(173)로부터 인가되는 PID(제어용 PID, 트래픽용 PID 및 정보서비스용 PID) 및 상기 입력버퍼(172)에 저장되는 트래픽 데이터를 근거로 MPEG-2 TS패킷을 생성하여 출력하는 TS패킷 생성부이다.

이하, 도 6에 나타낸 데이터 패킷 구성도와 도 7에 나타낸 플로우챠트를 근거로 상기 송신데이터 처리장치(17)의 동작을 설명한다.

우선, IP스위치(10)를 통해 도 6(a)와 같은 이더넷 프레임이 입력되게 되면 이더넷 인터페이스(171)는 상기 이더넷 프레임을 근거로 도 6(b)에 나타낸 바와 같은 IP패킷을 생성하여 출력하게 되고, 이러한 IP패킷은 입력버퍼(172)에 순차로 저장되게 된다.

한편, IP패킷 콘트롤러(173)는 입력버퍼(172)에 IP패킷이 입력되어 저장되면(ST1), 그 저장되어 있는 패킷 데이터의 헤더를 참조하여 현재 입력된 패킷데이터가 셋톱박스에 대한 제어데이터인지, 또는 개인용 컴퓨터(5)에 대한 트래픽데이터인지, 또는 셋톱박스(4)에 대한 서비스정보인지를 판정하게 된다(ST2). 이때, 제어데이터로 판정된 경우에는 그 데이터의 길이를 나타내는 길이데이터와 메시지 데이터, 즉 해당 IP패킷의 데이터를 입력버퍼(172)로부터 독출하여 PS패킷 생성부(175)로 입력하게 된다(ST3). 또한, 상기 IP패킷 콘트롤러(173)는 입력데이터의 IP어드레스를 근거로 가입자정보 저장부(174)로부터 해당 IP어드레스에 대응하는 제어용 PID를 독출하여 TS패킷 생성부(176)로 출력하게 된다(ST4).

한편, 상기 ST2 단계에서 입력된 IP패킷이 트래픽데이터로 판정된 경우에 IP패킷 콘트롤러(173)는 입력버퍼(172)에 저장되어 있는 해당 트래픽 데이터의 길이 데이터를 PS패킷 생성부(175)로 송출함과 더불어(ST5), 그 IP패킷의 IP어드레스를 근거로 가입자정보 저장부(174)로부터 트래픽용 PID를 독출하여 TS패킷 생성부(176)로 송출하게 된다(ST6).

한편, 상기 ST2 단계에서 입력된 IP패킷이 정보서비스를 위한 서비스정보로 판정된 경우에 IP패킷 콘트롤러(173)는 입력버퍼(172)에 저장되어 있는 해당 트래픽 데이터의 길이 데이터와 IP패킷의 데이터를 PS패킷 생성부(175)로 송출함과 더불어(ST7), 그 IP패킷의 데이터 필드에 포함되어 있는 정보서비스용 PID를 독출하여 TS패킷 생성부(176)로 송출하게 된다(ST8).

한편, PS패킷 생성부(175)는 상기 IP패킷 콘트롤러(173)로부터 인가되는 길이데이터와 메시지 데이터를 근거로 도 6(c)에 나타낸 PS패킷 데이터를 생성하여 TS패킷 생성부(176)로 출력하게 되는데, 이때 상기 길이데이터는 PS패킷의 헤더부분에 포함되고, 메시지 데이터는 데이터 필드에 할당되게 된다.

그리고, TS패킷 생성부(176)는 상기 PS패킷 생성부(175)로부터 인가되는 PS패킷 데이터의 헤더에 등록되어 있는 상기 길이데이터를 근거로 현재 PS패킷 생성부(175)에서 인가되는 그 PS패킷이 제어데이터(서비스정보)인지 또는 트래픽 데이터인지를 판정하게 된다. 즉, 일반적으로 트래픽데이터의 경우에는 제어데이터에 비해 그 데이터길이가 크게 되므로 상기 PS패킷 데이터에 포함되어 있는 길이데이터값이 소정값 이상 큰 경우에는 트래픽 데이터, 소정값 이하로 작은 경우에는 제어데이터로 판정하게 된다.

이어, TS패킷 생성부(176)는 입력되는 PS패킷이 제어데이터로 판정된 경우에는 PS패킷 생성부(175)에서 인가되는 PS패킷을 근거로 도 6(d)에 나타낸 바와 같은 TS패킷을 생성하여 출력하는 한편, 입력되는 PS패킷이 트래픽데이터로 판정된 경우에는 상기 PS패킷의 헤더 데이터와 입력버퍼(172)에 저장되어 있는 트래픽 데이터를 근거로 도 6(d)의 TS패킷을 생성하게 된다.

도 6(d)에서 상기 TS패킷은 4 바이트의 TS헤더와, 실질적인 데이터 영역으로 할당되는 184 바이트의 페이로드(Payload) 및, 에러정정을 위한 16 바이트의 RS(Reed Solomon)바이트로 구성되고, 또 상기 TS헤더는 소정의 고정된 값을 갖는 8비트의 동기 바이트(SC: Sync Byte)와 TS패킷의 시작기준을 나타내기 위한 1비트의 유니트 스타트(US: Payload unit start indicator), 13비트의 PID 및, 동일한 PID를 갖는 TS패킷의 연속되는 수효를 나타내는 4비트의 연속계수값(CC: Continuity Counter)을 포함하여 구성된다. 그리고, 여기서 상기 PID는 IP패킷 콘트롤러(173)로부터 인가되는 것으로서, 현재 송신되는 TS패킷이 제어데이터인 경우에는 제어용 PID, 트래픽 데이터인 경우에는 트래픽용 PID, 정보서비스인 경우에는 정보서비스용 PID가 할당되게 된다.

한편, 도 8은 도 3에서 복조장치(20)와 CDMA 수신장치(21)의 구성을 나타낸 블록구성도로서, 도 8에서 복조장치(20)는 다수의 복조부(20₁∼20n)를 구비하여 구성된다. 여기서, 상기 각각의 복조부(20₁∼20n)는 도 2에서 각각의 채널주파수(f1∼fn)에 대응되는 것으로서, 각각 그에 해당하는 채널주파수신호를 복조하여 이를 CDMA 수신장치(21)로 출력하게 된다.

또한, CDMA 수신장치(21)는 다수의 CDMA 수신부(21₁∼21n)를 구비하여 구성됨과 더불어, 상기 각각의 복조부(20₁∼20n)에 대해 소정 수효의 CDMA 수신부(21₁∼21n)가 결합되게 된다. 여기서, 상기 CDMA 수신부(21₁∼21n)는 도 2에서 각각의 채널주파수(f1∼fn)에 할당되는 CDMA 코드의 수효에 대응하는 것으로서, 상술한 바와 같이 하나의 채널주파수에 대응하여, 예컨대 64개의 CDMA 코드가 할당되는 경우에는 상기 각 복조부(20₁∼20n)에 대해 각각 64개의 CDMA 수신부(21₁∼21n)가 결합되게 된다. 또한, 여기서 상기 CDMA 수신부(21₁∼21n)는 억세스 채널용(21A)과 트래픽 채널용(21B)으로서 구분지워지는데, 이때 억세스 채널용과 트래픽채널용의 수효는 시스템의 특성에 따라 가변적으로 설정된다.

한편, 도 9는 도 1에서 셋톱박스(4)의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도면에서 참조번호 41은 중심국(1)으로부터 송출되는 고주파신호를 주파수하향변환 및 저잡음증폭함과 더불어, 이후에 설명할 중간주파수 생성부(49)에서 출력되는 중간주파수신호를 주파수상향변환 및 고출력증폭하는 RF장치이고, 42는 이 RF장치(41)로부터 출력되는 고주파신호를 주파수변한하여 중간주파수를 출력하는 튜너, 43은 이 튜너(42)에서 출력되는 중간주파수신호, 즉 중심국(1)에서 QPSK 변조된 신호를 복조하는 복조부이다.

또한, 도면에서 참조번호 44는 상기 복조부(44)에서 출력되는 TS패킷 데이터로부터 해당 셋톱박스(4)에 해당하는 TS패킷을 추출하는 디멀티플렉서로서, 이는 그 내부에 PID 정보를 저장하기 위한 레지스터(도시하지 않음)를 구비하여 이후에 설명할 프로세서(52)로부터 인가되는 PID를 상기 레지스터에 저장하게 된다. 그리고, 복조부(43)로부터 인가되는 TS패킷 중 상기 레지스터에 저장되어 있는 PID가 포함되어 있는 TS패킷을 추출하여 이를 프로세서(52)로 인가하게 된다.

또한, 도면에서 참조번호 45는 개인용 컴퓨터(5)와의 인터페이스를 실행하는 네트워크 인터페이스 카드(NIC: Network Interface Card)로서, 이는 프로세서(52)로부터 인가되는 이더넷 패킷을 IP패킷으로 변환하여 개인용 컴퓨터(5)로 출력함과 더불어 개인용 컴퓨터(5)에서 인가되는 IP패킷을 이더넷 패킷으로 변환하여 프로세서(52)로 인가하게 된다.

또한, 도면에서 참조번호 46은 상기 프로세서(52)로부터 병렬로 인가되는 송신용 데이터를 근거로 직렬의 송신데이터 프레임을 생성하고, 또 이후에 설명할 송신타이밍 발생부(50)에서 인가되는 송신타이밍신호에 따라 상기 송신데이터 프레임을 순차로 출력하는 송신프레임 생성부이고, 47은 이 송신프레임 생성부(46)에서 출력되는 송신데이터에 대하여 상기 프로세서(52)로부터 인가되는 CDMA 코드를 믹싱하여 CDMA 변조를 실행하는 CDMA채널 송신부, 48은 이 CDMA채널 송신부(47)에서 출력되는 데이터를 예컨대 QPSK변조하여 출력하는 변조부, 49는 상기 프로세서(52)로부터 인가되는 주파수데이터에 근거해서 상기 변조부(48)에서 출력되는 변조신호를 소정의 중간주파수신호로 변환하는 중간주파수 생성부이다.

또한, 도면에서 참조번호 50은 프로세서(52)의 제어에 따라 상기 송신프레임 생성부(46)를 위한 송신타이밍신호를 생성하는 송신타이밍 발생부이고, 51은 각종 데이터, 특히 중심국(1)으로부터 할당되는 제어용 PID 및 트래픽용 PID와 서비스정보(Service Information)를 받기 위한 정보서비스용 PID가 저장되는 데이터 메모리이다.

그리고, 참조번호 52는 셋톱박스(4)의 전반적인 동작을 제어하는 프로세서로서, 이는 디멀티플렉서(44)로부터 수신되는 개인용 컴퓨터(5)에 대한 TS패킷을 IP패킷으로 변환하여 네트워크 인터페이스 카드(45)로 출력함과 더불어, 네트워크 인터페이스 카드(45)로부터 입력되는 개인용 컴퓨터(5)로부터의 데이터를 송신프레임 생성부(46)로 출력하여 중심국(1)으로 전송하게 된다.

또한, 상기 프로세서(52)는 중심국(1)으로부터 TS패킷으로 전송되는 제어데이터에 따라 CDMA 송신부(47)로 소정의 CDMA 코드를 할당함과 더불어, 중간주파수 생성부(49)로 주파수 데이터를 출력함으로써 중심국(1)에 대해 송출할 데이터에 대한 CDMA 변조 및 주파수변조를 실행제어하게 된다.

또한, 상기 프로세서(52)는 중심국(1)으로부터 할당되는 제어용 PID와 트래픽용 PID를 디멀티플렉서(44)에 등록함으로써 중심국(1)으로부터 전송되는 이후의 제어데이터 및 트래픽데이터를 수신제어하게 된다.

이어, 상기한 구성으로 된 멀티미디어 위성통신 시스템의 전반적인 동작을 도 10에 나타낸 동작플로우챠트를 이용하여 설명한다. 또한, 본 발명에 따른 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성시스템에 있어서는 통신가입자가 본 시스템을 이용하여 홈쇼핑, 홈뱅킹 등의 MSP와 인터넷 등을 포함하는 다양한 서버에 접속하는 것이 가능하지만, 여기서는 대표적으로 통신가입자가 본 시스템을 이용하여 인터넷에 접속하는 경우를 예로 들어 설명한다.

우선, 중심국(1)의 네트워크 관리시스템(24)은 셋톱박스(4)가 중심국(1)에 대해 억세스를 요구할 때 필요로 되는 각종 정보, 예컨대 중심국(1)에 제어메시지를 전송하기 위한 CDMA코드와 채널주파수 데이터를 제공하는 정보서비스를 실행하게 된다(A1 단계).

즉, 네트워크 관리시스템(24)은 상기 CDMA코드와 채널주파수 데이터 및 모든 셋톱박스(4)에서 공통으로 수신하기 위한 정보 서비스용 PID를 포함하는 이더넷 프레임을 생성하여 IP 스위치(10)로 출력하게 되고, IP 스위치(10)는 입력되는 데이터의 헤더를 검색하여 목적지의 출력포트로 출력하게 된다. 즉, 상기의 경우 IP 스위치(10)는 입력데이터를 송신데이터처리장치(17)로 출력하게 된다.

이어, 도 4에 나타낸 송신데이터 처리장치(17)에 있어서는 상기 네트워크 관리시스템(24)에서 송출된 IP패킷이 입력버퍼(172)에 저장되게 되면, IP패킷 콘트롤러(173)는 그 헤더를 참조함으로써 해당 IP패킷의 종류를 판정하게 된다. 그리고, 이때 상기 IP패킷이 셋톱박스(4)에 대한 제어데이터이고, 또 정보서비스용으로 판정되면, IP패킷 콘트롤러(173)는 해당 IP패킷의 데이터 필드에 구비되는 PID정보를 독출하여 TS패킷 생성부(176)로 출력함과 더불어, 그 IP패킷 데이터의 길이데이터와 메시지 데이터를 PS패킷 생성부(175)로 출력하게 된다.

이에 따라, 네트워크 관리시스템(24)으로부터 송출된 제어데이터는 PS패킷 생성부(175)와 TS패킷 생성부(176)를 통해 TS패킷으로 변환되고, 이 TS패킷은 변조장치(18)와 RF장치(19)를 통해 셋톱박스(4)로 전송되게 된다.

또한, 상술한 정보서비스는 일정한 간격, 예를 들어 중심국(1)으로부터 셋톱박스(4)로 송출하게 되는 TS패킷의 수효가 100개에 이를 때마다 반복적으로 실행하게 된다.

한편, 셋톱박스(4)에 있어서, 우선 프로세서(52)는 데이터 메모리(51)로부터 정보서비스용 PID를 독출하여 디멀티플렉서(44)에 등록하게 된다. 그리고, 이에 따라 중심국(1)으로부터 전송되어 온 서비스정보가 디멀티플렉서(44)에 의해 수신되어 프로세서(52)로 입력되면, 프로세서(52)는 상기 정보서비스를 통해 수신된 억세스 데이터, 즉 중심국(1)에 대해 호접속을 요구할 때 사용되는 CDMA코드 데이터와 채널주파수 데이터를 데이터 메모리(51)에 저장하게 된다(B1 단계).

상기한 상태에서 개인용 컴퓨터(5)로부터 인터넷에 대한 억세스요구, 즉 호접속요구가 입력되게 되면(B2 단계), 프로세서(52)는 네트워크 인터페이스 카드(45)를 통해 입력되는 가입자 정보, 즉 가입자 ID, 패스워드(Passward), 가입자 주소 등을 근거로 소정의 제어메시지를 생성한 후, 이를 송신프레임 생성부(46)로 송출함과 더불어, 상기 데이터 메모리(51)에 저장되어 있는 억세스정보, 즉 중심국(1)으로부터 전송되어 온 CDMA코드 데이터와 채널주파수 데이터를 CDMA 채널송신부(47)와 중간주파수 생성부(49)에 할당함으로써 중심국(1)에 대해 억세스요구를 실행하게 된다(B3 단계).

한편, 중심국(1)에 있어서는 상기 셋톱박스(4)로부터 송출된 제어메시지가 RF장치(19)를 통해 복조장치(20)로 입력되게 되고, 상기 억세스용 제어메시지는 도 8에서 그 억세스용으로 할당된 복조부(20)와 CDMA 수신부(21A)를 통해 수신데이터 처리장치(22)로 입력된다. 그리고, 수신데이터 처리장치(22)는 상기 제어메시지를 근거로 이더넷 프레임을 생성하여 IP스위치(10)로 출력하게 되는 바, IP 스위치(10)는 입력된 이더넷 프레임의 헤더를 검색하여 해당 목적지, 예컨대 중심국제어 프로세서(23)의 출력포트를 통해 이더넷 프레임을 출력하게 된다.

이어, 중심국제어 프로세서(23)는 상술한 과정을 통해 억세스요구가 입력되면(A2 단계), 우선적으로 그 제어메시지에 포함되어 있는 가입자 IP 및 패스워드를 IP 스위치(10)를 통해 송수신하여 데이터 베이스(25)에 저장되어 있는 가입자 정보와 비교함으로써, 현재 억세스요구가 있었던 가입자가 적법한 가입자인지를 판정하게 된다(A3 단계).

이때, 적법한 가입자인 것으로 판정되면 데이터 베이스를 검색하여 현재 사용가능한 PID가 존재하는 지를 판정하여 셋톱박스(4)에 대해 제어용 PID와 트래픽용 PID, 채널주파수, CDMA코드를 할당하게 된다. 즉, 중심국제어 프로세서(23)는 상기한 PID정보와 채널주파수 데이터 및 CDMA코드를 전송하기 위한 이더넷 프레임을 생성하여 IP스위치(10)를 통해 송신데이터 처리장치(17)로 송출하게 되고, 송신데이터 처리장치(17)는 상기 이더넷 프레임을 근거로 TS패킷을 생성하여 변조장치(18)와 RF장치(19)를 통해 전송하게 된다(A4 단계). 이때, 셋톱박스(4)에 대해 전송되는 TS패킷의 PID로는 정보서비스용 PID가 사용되게 된다.

이후, 네트워트 관리시스템(24)은 IP스위치(10)를 통해 송신데이터 처리장치(17)의 IP패킷 콘트롤러(173)로 제어데이터를 송출함으로써 가입자정보 저장부(173)에 현재 억세스정보를 할당한 IP어드레스에 대응하여 제어용 PID와 트래픽용 PID를 등록하게 된다.

한편, 셋톱박스(4)에 있어서, 프로세서(52)는 디멀티플렉서(44)를 통해 제어데이터가 입력되면, 우선 자신이 억세스 요구를 하였는지를 판정하게 된다. 그리고, 이때 억세스요구를 하였던 셋톱박스(4)의 프로세서(52)는 중심국(1)으로부터 할당받은 제어용 PID 및 트래픽용 PID를 디멀티플렉서(44)에 셋트함과 더불어, 중심국(1)으로부터 할당받은 CDMA코드와 채널주파수 데이터를 CDMA 채널송신부(47)와 중간주파수 생성부(49)로 전송하게 된다. 그리고, 네트워크 인터페이스 카드(45)를 통해 개인용 컴퓨터(5)에 호접속이 성공하였음을 알려주게 된다.

이어, 개인용 컴퓨터(5)로부터 인터넷으로 송출하기 위한 IP 패킷이 입력되면 네트워크 인터페이스 카드(45)는 이를 이더넷 패킷으로 변환하여 프로세서(52)로 입력하게 되고, 프로세서(52)는 이를 다시 IP패킷으로 변환하여 송신프레임 생성부(46)로 출력함으로써 중심국(1)으로 해당 트래픽 데이터를 전송하게 된다.

한편, 중심국(1)에 있어서, 상기 셋톱박스(4)로부터 트래픽 데이터가 수신되면, 이는 RF장치(19)를 통해 복조장치(20)로 입력되게 되고, 도 8에서 상기 데이터는 해당 셋톱박스(4)에 대해 할당된 채널주파수와 CDMA코드에 대응하는 복조부(20)와 CDMA 수신부(21B)를 통해 수신데이터 처리장치(22)로 입력되게 된다. 그러면, 수신데이터 처리장치(22)는 입력된 IP패킷을 이더넷 프레임으로 변환하여 IP스위치(10)로 출력하게 되고, IP스위치(10)는 스위치내에 있는 주소테이블을 근거로 입력되는 이더넷 프레임의 헤더를 검색하여 해당 목적지, 예컨대 라우터(16)로 출력하게 된다. 그러면, 라우터(16)는 입력된 이더넷 프레임을 IP패킷으로 변환하여 인터넷으로 루팅처리하게 된다.

한편, 상기 호접속이 이루어진 가입자에 대한 IP패킷이 라우터(16)에 입력되게 되면, 라우터(16)는 입력된 IP패킷을 이더넷 프레임으로 변환하여 IP스위치(10)를 통해 송신데이터 처리장치(17)로 입력하게 된다. 도 4에 있어서 상기 입력된 이더넷 프레임은 이더넷 인터페이스(171)를 통해 IP 패킷으로 변환되어 입력버퍼(171)에 순차적으로 저장되게 된다.

이어, IP패킷 콘트롤러(173)는 상기 입력버퍼(171)에 저장되어 있는 IP 패킷의 헤더를 판별함으로써 그 입력된 IP패킷이 통신가입자에 대한 트래픽 데이터인 것을 인식한 후, 해당 IP어드레스에 대응하는 트래픽용 PID를 가입자정보 저장부(174)로부터 독출하여 TS패킷 생성부(176)로 인가하게 된다.

이에 따라. 인터넷으로부터 수신된 특정한 가입자에 대한 트래픽 데이터는 해당 가입자에 대해 PID가 할당된 TS패킷으로 변환되어 셋톱박스(4)로 전송되게 된다.

한편, 셋톱박스(4)에 있어서는 상술한 TS패킷이 디멀티플렉서(44)를 통해 입력되면, 프로세서(52)는 입력된 TS패킷의 헤더에 구비된 PID를 근거로 수신된 데이터를 판정하게 되고, 이때 상기 TS패킷이 트래픽 데이터인 것으로 판정되면 해당 TS패킷을 근거로 이더넷 프레임을 생성하여 네트워크 인터페이스 카드(45)로 입력하게 된다. 그리고, 네트워크 인터페이스 카드(45)는 프로세서(52)로부터 입력된 이더넷 프레임을 IP 패킷으로 변환하여 개인용 컴퓨터(5)로 전송하게 된다.

따라서, 상술한 과정을 통해 가입자는 개인용 PC를 통해 인터넷과의 망접속을 실행할 수 있게 된다.

한편, 개인용 컴퓨터(5)로부터 호해제, 즉 억세스해제 요구가 입력되면(B5 단계) 프로세서(52)는 이를 근거로 호해제요구를 위한 제어메시지를 생성하여 송신프레임 생성부(46)로 출력하게 되고, 이러한 호해제요구 메시지는 상술한 방법을 통해 중심국(1)의 중심국제어 프로세서(52)로 전송되게 된다(B6 단계).

그러면, 중심국제어 프로세서(23)는 입력된 제어메시지를 근거로 해당 셋톱박스(4)에 대해 할당하였던 제어용 PID와 트래픽용 PID를 회수하게 된다. 즉, 중심국제어 프로세서(23)는 우선 셋톱박스(4)에 대해 제어데이터를 송출하여 호해제가 이루어졌음을 통보함과 더불어, 데이터 베이스(25)의 해당 PID를 비사용상태로 설정하게 된다.

그리고, 중심국제어 프로세서(23)는 현재까지의 호사용에 대한 과금정보를 데이터 베이스(25)에 저장함과 더불어, 송신데이터 처리부(17)로 제어데이터를 송신하여 가입자정보 저장부(174)에 저장되어 있는 해당 IP어드레스에 대한 제어용 PID와 트래픽용 PID를 삭제하게 된다(A5 단계).

한편, 셋톱박스(4)에 있어서는 중심국(1)으로부터 호해제를 나타내는 제어데이터가 수신되면 프로세서(52)는 디멀티플렉서(44)에 대해 셋트하였던 제어용 PID와 트래픽용 PID를 리셋트함과 더불어 정보서비스용 PID를 셋트하고, 또한 CDMA채널 송신부(47)와 중간주파수 생성부(49)를 리셋트함으로써 가입자에 대한 호처리를 종료하게 된다.

따라서, 상기 실시예에 있어서는 통신가입자가 멀티미디어 위성통신 시스템을 통해서 인터넷이나 각종 멀티미디어 서버에 접속할 수 있게 되므로 통신망운용이나 구축이 매우 용이해지게 된다.

또한, 중심국(1)으로부터 셋톱박스(4)로의 데이터전송을 MPEG-2 TS패킷을 이용하는 TDM방식을 통해서 실행하고, 셋톱박스로부터 중심국으로의 데이터전송을 주파수할당과 CDMA할당을 통해 실행하게 되므로, 중심국(1)으로부터 셋톱박스(4)로의 데이터전송을 고속으로 실행하면서 다수의 통신가입자를 수용할 수 있게 된다.

또한, IP 스위치(10)를 이용하여 서버(11∼15)나 라우터(16) 및 중심국(1)의 각 유니트간의 통신경로를 설정하게 됨으로써 통신가입자가 멀티미디어 위성통신 시스템을 통해 인터넷이나 각종 멀티미디어 서버에 접속을 요구하였을 때 각 노드간 데이터의 흐름을 고속으로 처리할 수 있게 됨은 물론 각 노드의 로드를 분산시켜 시스템 성능이 향상되게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 일반 가입자가 위성통신망을 이용하여 인터넷망을 접속할 수 있도록 함은 물론, 고성능의 IP 스위치를 통해 멀티미디어 서버나 라우터 및 각 유니트간의 데이터 송수신이 고속으로 이루어질 수 있도록 함은 물론 시스템의 성능을 향상시켜 주는 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템을 실현할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 위성통신 시스템을 이용하여 인터넷이나 멀티미디어 서버와 통신가입자간의 통신링크를 제공하도록 된 멀티미디어 위성통신 시스템에 있어서;

   상기 멀티미디어 위성통신 시스템은 인터넷과 물리적으로 결합되는 중심국과, 통신 단말기와 물리적으로 결합되는 셋톱박스를 구비하여 구성되고,

   상기 중심국은 멀티미디어 서버나 다수의 유니트간의 통신통로를 제공하기 위한 IP 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 IP 스위치를 이용한 멀티미디어 위성통신 시스템.