KR19990066567A - 케이블모뎀 전송 시스템의 업스트림 전송을 위한 채널 선택 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블모뎀 시스템에서 업스트림 전송시 서비스 등급에 따라 채널 대역폭을 할당해주는 채널 선택 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 복수의 가입자가 업스트림 전송을 위한 채널 할당을 요구하면, 현재 할당가능한 채널 상태에 대한 정보 및 채널 할당 요구 MAC 프레임에서 서비스 등급을 나타내는 서비스 식별자를 추출한 후, 서비스 등급에 따른 채널 할당 순위를 결정하여 그에 따른 해당 클럭으로 업스트림 데이터를 변조하여 전송한다.

본 발명은 서비스 등급에 따라 우선 순위를 정하여 채널 선택권을 부여하므로써 서비스의 질적 차등을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Description

케이블모뎀 전송 시스템의 업스트림 전송을 위한 채널 선택 장치 (Channel selector of the cable modem transmission system in the upstream direction)

본 발명은 케이블모뎀 시스템에서 업스트림 전송시 서비스 등급에 따라 채널 대역폭을 할당해주는 채널 선택 장치에 관한 것이다.

케이블모뎀 네트워크는 종합정보통신망(ISDN), 멀티디지털가입자회선(xDSL) 등과 함께 인터넷, 인트라넷에 접속하여 가입자에게 재택근무, 영상회의, 웹검색 등의 다양한 서비스를 제공한다.

도 1은 광대역 서비스를 지원하는 케이블모뎀 네트워크의 기준 구성도이다. 통신망 사업자가 제공하는 사설망이나 공중망을 포함한 백본망(100)에 케이블 모뎀 단말 시스템(111, Cable Modem Terminal System:이하 CMTS라함.)을 포함한 헤드엔드(110)가 연결되어 있고, 가입자측(140)에는 케이블 모뎀(130, Cable Modem:이하 CM이라함.)이 연결되어 있다. 헤드엔드(110)와 CM(130)사이에는 광케이블로 연결되어 광신호와 전기신호를 변환시켜 주는 광전변환기(120, Optic/Electro Converter)가 위치해 있으며, 광전변환기(120)와 CM(130), CM(130)과 가입자측(140)은 동축케이블로 연결되어 있다. 서비스 제공자와 가입자측간에는 양방향 통신이 가능하며, 두개의 양방향 통신 경로는 헤드엔드(110)에서 합쳐진다. 헤드엔드(110)는 양방향 통신을 가능케 하는 CMTS(111)를 비롯하여, CMTS(111)를 위한 운영지원 시스템(도시안됨), 정보제공자의 각종 응용서비스를 데이터 신호를 결합하여 전송하는 결합기(112) 및 송신버퍼(114), 가입자의 요구 데이터를 수신하여 분배하는 수신버퍼(115) 및 분배기(113), 및 보안 및 접속 제어부(116)등이 포함되어 있다. 상기 CMTS(111)에는 CMTS와 망 인터페이스를 담당하는 네트워크 터미널(111-1)과, 정보제공자의 응용 서비스 데이터(다운스트림 데이터)를 변조하기 위한 변조부(111-2), 가입자의 요구 데이터(업스트림 데이터)를 복조하기 위한 복조부(111-3)로 구성되어 있다. 도 1에 도시된 케이블모뎀 네트워크는 RF신호를 사용하는 광대역 시스템이며, RF 인터페이스는 CM과 케이블 네트워크사이, 다운스트림상에서 CMTS와 케이블 네트워크사이, 업스트림상에서 CMTS와 케이블 네트워크사이에 존재한다.

CMTS에서 각 CM으로 전송되는 다운스트림 채널은 50∼860㎒의 전송 속도로 광대역의 서비스 데이터를 방송하며, 각 CM에서 CMTS로 전송되는 업스트림 채널은 5∼42㎒로 가입자의 질의 및 요구 협대역 데이터를 점대점 방식으로 전송한다.

케이블모뎀 시스템의 데이터 전송을 위한 프로토콜 계층구조를 도 2에 도시하였다. 도 2에서 CMTS 계층(20)과 CM계층(25)은 IP 프로토콜에 기반을 두고 있다. CMTS측은 네트워크측과의 인터페이스를 위해 수직적으로 데이터 링크 계층(Data Link Layer)과 물리계층(PHY Layer)이 존재한다(21). CM측은 여러 사용자 단말들과의 인터페이스를 위해 IEEE 802계열의 프로토콜을 사용하여 수직적으로 LLC 계층(Logical Link Control Layer), MAC계층(Medium Access Control Layer), PHY 계층으로 구성되어 있다(27).

CM과 CMTS간의 케이블네트워크 전송 계층은 수직적으로 LLC 부계층, Link security 부계층, 및 MAC 부계층으로 구성된 데이터링크계층(Data Link Layer)과, TC부계층(Transmission Convergence)과 PMD부계층(Physical Medium Dependent)으로 구성된 물리계층(PHY Layer)으로 구성되어 있다(22,26).

MAC 부계층은 가변 길이의 프로토콜 데이터 유닛(Protocol data Unit: 이하 PDU라함)을 지원하며, MAC 프로토콜은 CMTS에 의하여 트래픽 대역할당을 제어하고 업스트림에서 일정 시간 간격의 미니슬롯(mini-slot)으로 스트림을 나누고 가변 길이의 패킷을 지원한다. TC 부계층은 다운스트림의 경우에만 존재하여 디지털 비디오와 같은 추가의 서비스를 제공한다. PMD 부계층은 업스트림의 경우 QPSK와 16QAM의 변조방식, TDMA, 고정길이 프레임, 가변길이 PDU 등을 지원하며. 다양한 채널 대역폭을 지원한다.

따라서, 케이블모뎀 시스템은 유료 가입자의 등급에 따라 서비스의 질적 차등을 두어 서비스를 제공할 필요가 있으며, 이를 위해 서비스 등급에 따라 업스트림 채널 선택을 위한 장치가 요구된다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 유료 사용자의 서비스 등급에 따라 우선 순위를 결정하여 대역폭이 높은 채널순서대로 할당해주는 케이블모뎀 전송 시스템의 업스트림 전송을 위한 채널 선택 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 현재 할당가능한 채널 상태에 대한 정보를 취득함과 동시에, 요구 MAC 프레임에서 서비스 식별자를 추출하는 마이크로프로세서; 상기 마이크로프로세서의 상기 채널 상태 정보 및 상기 서비스 식별자를 이용하여 서비스 등급에 따른 채널 할당 순위를 결정하는 채널 선택부; 상기 채널 선택부로부터 할당받은 채널 조건에 적합한 해당 클럭을 발생하는 클럭 발생부; 상기 클럭 발생부의 클럭에 따라 업스트림 데이터를 변조하는 변조부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 광대역 서비스를 지원하는 케이블모뎀 네트워크의 기준 구성도,

도 2는 케이블모뎀 시스템의 데이터 전송을 위한 프로토콜 계층구조도,

도 3은 일반적인 MAC 프레임의 구조도,

도 4는 업스트림 전송을 위한 MAC/PMD 계층간의 MAC 프레임 전송 흐름을 보여주는 도면,

도 5는 CM의 채널 할당 요구 MAC 프레임의 구조도,

도 6은 본 발명에 따른 업스트림 전송을 위한 채널 선택 장치에 대한 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

60 : 마이크로프로세서 61 : 채널 선택부

62 : 발진기 63 : 클럭 분배부

64 : 변조기

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.

CMTS와 CM은 업스트림(Upstream) 및 다운스트림(Downstream)에서 MAC 프레임 단위로 데이터를 주고 받으며, 일반적인 MAC 프레임의 구조는 도 3에서 보는 바와 같다. 도 3과 같이, MAC 프레임은 MAC프레임의 내용을 정의하는 MAC 헤더와, 유효한 정보 데이터가 실리는 PDU로 구성된다. 이때, 업스트림의 경우에는 MAC헤더 전에 PHY 계층이 MAC계층에게 MAC프레임의 시작위치를 알리기 위한 PMD 오버헤드가 추가되고, 다운스트림의 경우에는 MPEG 전송헤더가 추가된다. 업스트림 전송을 위한 MAC/PMD 계층간의 MAC 프레임 전송은 도 4에서와 같이 각 프레임 길이는 고정적이지 않으며, 프레임간의 충돌을 방지하기 위한 가드밴드가 삽입되어 전송된다. 업스트림의 PMD 부계층은 5종류의 심볼 레이트 및 2종류의 변조(QPSK, 16QAM) 포맷을 갖는 FDMA/TDMA 버스트 변조 방식을 사용한다. 5종류의 심볼레이트는 각 QPSK모드/QAM모드에서 하기 표 1과 같이 제공된다.

심볼 레이트 (ksym/sec)	채널 대역폭 (㎑)
160	200
320	400
640	800
1280	1600
2560	3200

상기 5종류의 채널 대역폭중 하나가 할당되어 CMTS와 다수의 CM간의 다운스트림 및 업스트림 채널이 MAC 부계층에서 형성되며, 상기 채널 대역폭 할당은 CMTS에서 담당한다.

MAC 프로토콜중 서비스 식별자(이하, SID(Service IDentification)라함)는 업스트림 대역폭 할당시 장치 식별과 서비스 등급 관리 정보를 제공하는 것으로서 , SID는 CMTS에 의해 임의의 CM에게 할당된 대역폭 및 MAC부계층내에서 구현된 서비스 등급에 기초하여 CMTS와 CM간의 유일한 매핑으로 정의된다. CMTS는 각 CM에게 하나이상의 SIDs를 할당할 수도 있으며, 이것은 CM에 의해 요구된 서비스 등급과 일치된다. SID 매핑은 CM이 등록되는 동안 CM과 CMTS간의 채널 교섭이 이루어질 때 수행된다.

업스트림 전송시 CM이 사용할 채널을 할당해 줄것을 CMTS에게 요구하는 MAC 프레임은 MAC 헤더만을 전송하며, 데이터 PDU는 전송하지 않는다. 이 요구 MAC 헤더의 구조는 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임 제어 1바이트 FC(Frame Control), 요구된 미니슬롯이나 ATM 셀 개수를 알리는 MAC 파라미터 1바이트 MAC_PARM, 서비스 식별자 2바이트 SID, MAC 헤더 체크 시퀀스 2바이트 HCS(MAC Header Check Sequence)로 구성된다. 상기 FC는 요구 프레임을 알리는 프레임 타입 FC TYPE=11, 프레임 파라미터 FC=R0010, 확장헤더가 아님을 알리는 EHDR_ON=0으로 구성된다.

도 6은 본 발명에 따른 업스트림 전송을 위한 채널 선택 장치에 대한 블록도이다.

채널 선택 장치는 마이크로프로세서(60), 채널 선택부(61), 발진기(62), 클럭 분배부(63), QPSK변조부(64)로 구성된다.

상기 마이크로프로세서(60)는 현재 업스트림 전송을 위한 할당 가능한 채널 상태에 대한 정보 및 CM이 보내온 요구 MAC 프레임에서 SID를 추출하여 상기 채널 선택부(61)로 제공한다.

상기 채널 선택부(61)는 일종의 우선 순위 결정 회로로 구성되며, 상기 채널 상태 정보 및 상기 SID를 이용하여 서비스 등급에 따른 채널 할당 순위를 결정하여 선택신호를 상기 클럭 분배부(63)로 제공한다. 즉, 표 1에 나타낸 5개의 채널의 상태를 파악하여 현재 남아있는 채널 중에서 SID 레벨에 따라 서비스 등급이 높은 순서대로 넓은 대역폭을 할당하여 채널 선택 우선권을 주는 것이다.

상기 클럭 분배부(63)는 상기 발진기(62)로부터 발진된 클럭 주파수를 제공받고, 상기 채널 선택부(61)의 선택신호에 따라 상기 클럭 주파수를 해당 채널의 주파수로 분주하여 상기 QPSK변조부(64)로 제공한다. 상기 QPSK변조부(64)는 전송 데이터를 할당받은 채널 주파수 속도로 QPSK변조하여 업스트림 데이터를 형성하여 전송한다.

본 명세서에서는 본 발명을 특정한 실시 예들과 관련하여서만 설명하였으나,당업자들은 청구항 및 실시예의 기술사상의 한도내에서 다양하게 실시할 수 있다.

본 발명은 서비스 등급에 따라 우선 순위를 정하여 채널 선택권을 부여하므로써 서비스의 질적 차등을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 복수의 가입자가 업스트림 전송을 위한 채널 할당을 요구하여 채널을 할당받아 전송이 이루어지는 케이블모뎀 네트워크에 있어서,

   현재 할당가능한 채널 상태에 대한 정보를 취득함과 동시에, 채널 할당 요구 MAC 프레임에서 서비스 등급을 나타내는 서비스 식별자를 추출하는 마이크로프로세서;

   상기 마이크로프로세서의 상기 채널 상태 정보 및 상기 서비스 식별자를 이용하여 서비스 등급에 따른 채널 할당 순위를 결정하는 채널 선택부;

   상기 채널 선택부로부터 할당받은 채널 조건에 적합한 해당 클럭을 발생하는 클럭 발생부;

   상기 클럭 발생부의 클럭에 따라 업스트림 데이터를 변조하는 변조부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 전송 시스템의 업스트림 전송을 위한 채널 선택 장치.