KR19990082685A

KR19990082685A - 비동기 전송 모드를 사용하는 무선 광대역 통합서비스 디지털네트워킹용 네트워크 프로토콜

Info

Publication number: KR19990082685A
Application number: KR1019980707783A
Authority: KR
Inventors: 앨랜 에반스; 에이프릴 제이. 헌터; 챨리스 반브라리콤; 졸 윌리암스; 아키 소하라
Original assignee: 데이비드 모리슨; 스탠포드 텔레코뮤니케이션즈 인코포레이티드
Priority date: 1996-02-12
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 1999-11-25
Also published as: JP2000504896A; AU728466B2; EP0878063A4; CA2244925A1; US6151312A; WO1997029559A1; AU1855697A; EP0878063A1; BR9707422A

Abstract

무선 포인트(ACCESS NODE END) 대 멀티포인트(SUBSCRIBER END)용 네트워킹 프로토콜에 있어서: 사용자(SUBSCRIBER END)는 기지국(ACCESS NODE END)으로부터 사용자(SUBSCRIBER END)로의 다운스트림 방향(DOWNSTREAM RF)으로 시-분할 멀티플렉싱을 활용하고 그리고 사용자로부터 기지국(ACCESS NODE END)으로의 업스트림 방향(UPSTREAM RF)으로, 시-분할 멀티플 억세스를 활용하는 정지(靜止)상태이고; 미디움 억세스 콘트롤은 업스트림 방향으로 타임 슬롯을 액티브하게 지정하여 다수 사용자에 의한 대역폭용 가변 수요를 수용하고; 업스트림 프레임 타이밍은 다운스트림 프레임 타이밍으로 동기되고; 타임 슬롯은 개별 ATM 셀을 전송하고; 업스트림 타임 슬롯 동기는 +2변조 심볼 내에서 유지되는 네트워크 프로토콜이다.

Description

비동기 전송 모드를 사용하는 무선 광대역 통합서비스 디지털 네트워킹용 네트워크 프로토콜

2.5GHz 와 28GHz에 FCC에 의한 현(現) 할당(recent allocation) 주파수는 무선 수단을 통해서 주거 사용인과 업무 사용인에게 광대역-ISDN서비스를 배달할 수 있는 것이다. 광대역-ISDN은 일반적으로 네트워크 프로토콜의 링크 레이어로서 ATM을 사용한다. ATM은, 각각의 사용자가 스위치로의 전용(專用) 접속을 하고, 스위치는 이들이 적절한 출력으로 배달될 수 있을 때까지 큐(queues) 입력 셀에 의해 다수 사용자에 의한 광대역 접속을 관리하는 스위치-방향성 링크 프로토콜(switch-oriented link protocol)이다. 무선 포인트 대 멀티포인트 시스템(wireless point to multipoint system)에서, 아날로그 스위치는 기지국에 있고, 그리고 스위치로의 링크는 제어를 받아야 하는 미디움으로의 억세스를 가진 모든 사용자에 의한 공유 미디움이다. 따라서, 무선 포인트 대 멀티포인트 시스템용으로, 일반적인 ATM네트워크에서는 필요하지 않은 미디움 억세스 콘트롤이 추가로 필요하게 된다.

정지 사용자가 있는 무선 포인트 대 멀티포인트 시스템용의 미디움 억세스 제어 요구는 IEEE802.11 스탠더드로 지정된 근거리 무선망(LANs)과 같은 다른 무선망과 비교되는 개별적인 것이다. 무선 포인트 대 멀티포인트 시스템은 사용자 국에 고 이득 방향성 안테나의 사용을 가능하게 하여 사용자 국의 정체성(stationary nature of users)을 개선시킬 수가 있는 것이다. 그런데, 기지국은 대역 빔 안테나를 여전히 이용할 것이므로, 동시에 수신되는 다수 사용자의 전송을 수신하게 될 것이다. 기지국 안테나에 부딪치는 다수 사용자 전송에 의한 상호 간섭을 해소하는데, 미디움 억세스 콘트롤이 필요할 것이다.

현재, 유선 및 무선 스탠더드 모두에 사용되는 수많은 MAC프로토콜이 있다. 전용 미디움의 케이블링이 있는 에테르네트(Ethernet)에서는, 기본적으로 통화 어프로치 전에 청취할 수 있는, 캐리어 감지 멀티플 억세스(carrier sense multiple access)가 이용된다. IEEE 802.11 스탠더드에 의해 지정되는 것과 같은 무선 LANs에서도, 미디움 억세스 콘트롤이 캐리어 감지 멀티플 억세스를 통해 관리된다. 이러한 사실은 포터블 사용자 터미널이 전(全)방향 안테나를 일반적으로 각각 가질 것이기 때문에, 각각의 사용자 터미널이 다른 사용자로부터의 전송을 수신할 수 있고 주파수 채널이 활용가능한지를 확인할 수 있기 때문에 가능한 것이다. 이것은 다른 사용자로부터의 전송을 사용자가 수신할 수 없는 것 같이, 정지 사용자가 방향성 안테나를 이용하는 장소에서는 무선 포인트 대 멀티포인트 시스템을 활용할 수가 없는 것이다.

광범위하게 넓은 지역에서의 무선 포인트 대 멀티포인트 시스템에 추가적인 문제는, 기지국에 인접한 사용자와 기지국으로부터 원거리에 있는 사용자 사이에 다른 2웨이 범위가 변조 심볼보다 상당히 더 크다는 것이다.

따라서, 본 발명은 수요가 있는 상태(on-demand basis)에서 사용자에게 대역폭을 제공하고, 공유 무선 미디움으로의 사용자에 의한 억세스를 제어하고, 유효한 대역폭이 있으며, 그리고 최소의 하드웨어 값으로 실행되는 네트워킹 프로토콜을 개발하는 것이다.

본원은, ATM(asynchronous transfer mode)를 사용하는 무선 광대역(broadband) ISDN(integrated services digital network) 배달용 네트워크 프로토콜에 관한 것이다.

도 1 은 종래 OSI 모델에 따르는 본 발명용 프로토콜 스택을 나타내는 도면.

도 2 는 LADS 스펙트럼 채널의 개념을 설명하는 도면.

도 3 은 리드 솔로몬 에러 보호 팩킷(R packet)을 설명하는 도면.

도 4 는 다운스트림 프레임 구조를 설명하는 도면.

도 5 는 다운스트림 엔코딩과 변조의 실시예를 설명하는 도면.

도 6 은 다운스트림 데이터 랜덤, 리드 솔로몬 엔코딩, 및 인터리빙(interleaving)을 설명하는 도면.

도 7 은 랜덤마이저 논리 다이어그램을 설명하는 도면.

도 8 은 퍼니 인터리빙 방법의 다이어그램.

도 9 는 업스트림 슬롯 구조를 설명하는 도면.

도 10 은 업스트림 데이터 흐름을 설명하는 도면.

도 12 는 데이터 요구 신호변경(polling handshake)을 설명하는 도면.

도 13 은 데이터 요구 신호변경 업스트림 신호 측정을 설명하는 도면.

도 14 는 네트워크 엔트리의 다이어그램.

도 15 는 세션 접속을 설명하는 도면.

도 16 은 섹터 로드 밸런스를 설명하는 도면.

도 17 은 END스테이션-LANE네트워크에 공유 미디어 접속성의 다이어그램.

도 18 은 사용자 장비에 적합한 구조의 블록 다이어그램.

도 19 는 기지국 장비에 적합한 구조의 블록 다이어그램.

본 발명의 요약

무선 포인트(기지국) 대 멀티포인트(사용자) 네트워크용 네트워킹 프로토콜에서: 사용자는, 사용자로의 기지국의 방향(이하, 다운스트림 방향이라 칭함)으로 시-분할 멀티플렉싱을 활용하고 그리고 기지국으로의 사용자의 방향(이하, 업스트림 방향이라 칭함)으로 시-분할 멀티플 억세스를 활용하는, 정지(靜止) 장소에 있고; 미디움 억세스 제어는 업스트림 방향으로 타임 슬롯을 액티브 하게 지정하여 다수 사용자에 의한 대역폭용 가변 수요를 수용하고; 업스트림 프레임 타이밍은 다운스트림 프레임 타이밍으로 동기(同期)되고; 타임 슬롯은 개별 ATM 셀을 전송하고; 다운스트림 프레임의 제 1 타임 슬롯은 프레임 스타트 ATM셀을 전송하고; 업스트림 타임 슬롯 동기는 기지국에서 사용자로의 타이밍 제어를 통한 +2변조 심볼 내에서 유지되고; 랜덤 억세스 타임 슬롯은 네트워크에 유입되는 사용자와 대기 모드 시킹(seeking)에 사용자에 의한 제어 면 요구(control plane requests)가 세션(session)을 개시하는데 사용되고; 데이터 요구(polling)는 관리 면 작용용으로 사용되고 그리고 사용자에 의한 응답은 데이터 요구 응답 타임 슬롯에 있는 것이다.

본 발명의 잇점

무선 포인트(기지국) 대 멀티포인트(사용자)용 네트워킹 프로토콜은 고 이득 방향성 안테나를 활용하는 정지 사용자와의 네트워크이며: 여기서,

1. 전송 집중 레이어용 수단(means for transmission convergence layer)은;

ㄱ)사용자로의 기지국의 방향인, 다운스트림 방향으로 시-분할 멀티플렉싱이 ATM 셀 기부에서 수행됨;

ㄴ)기지국으로의 사용자의 방향인 업스트림 방향으로 ATM 셀 기부에 시-분할 멀티플 억세스가 사용됨;

ㄷ)업스트림 프레임 타이밍은, 개별 지정된 VPI/VCI에 의해 인식된 OAM셀이 있는 프레임 스타트 ATM셀을 다운스트림 프레임의 제 1 타임 슬롯이 전송하는 장소에서, 다운스트림 프레임 타이밍으로 동기(同期)됨;

ㄹ)업스트림과 다운스트림 양쪽에 프레임 주기는 비슷하면서 길이가 6㎳ 보다 크지 않아서 최소 대기시간으로 통화(通話) 배달을 허용함.

2. 물리적 미디움 종속 레이어용 수단에서,

ㄱ)다운스트림은, 4개 ATM 셀과 레이트(rate) 7/8회선 코드를 동작시키는 (243, 213, t=15)리드-솔로몬 오버 GF(256)으로 구성된 연쇄된 전진형 오신호 정정 코딩을 사용하며, QPSK 또는 교체적 16QAM 변조 또는 64QPSK를 가진, α=0.23루트 코사인 필터링을 가진 연속성 캐리어이다.

ㄴ)업스트림은, (75, 53, t=11)리드- 솔로몬 코드 오버 GF(256)의 전진형 오신호 정정을 사용하며, QPSK 또는 교체적 16QAM 변조를 가진, α=0.23루트 코사인 필터링을 가진 벌스트 모드(burst-mode)이다.

ㄷ)업스트림 방향으로의 타임 슬롯은 5개 프리엠블 바이트와, 1개 ATM셀과, 1바이트 보호 주파수대를 갖는다.

3. 미디움 억세스 제어 작용 수단은:

ㄱ)획득, 복조, 및 전진형 오신호 정정(forward error correction)의 요구가 데이터, 제어, 및 네트워크 프로토콜의 관리 면을 균일하게 교차하도록 예약 VPI/VCIs을 가진 ATM셀을 통한 대역내 주파수 신호(in-band signaling)와,

ㄴ)다수 사용자에 의한 대역폭용으로 가변 수요를 수용하도록 업스트림 방향으로 타임 슬롯을 액티브하게 지정하는 전송 집중 레이어 미디움 억세스 제어와,

ㄷ)네트워크에 들어오는 사용자는 그 타이밍이 청구범위 제 1 항에 기술된 수단에 의해 정렬될 때까지 네트 엔트리 타임 슬롯에 남아 있고, 상호 간섭이 피해지도록 분해되어져 있지 않은 2웨이 범위 타이밍을 가진 사용자에 의한 네트워크 내로의 유입을 위해 사용되는 업스트림 프레임의 개시동작 시에 연속성 타임 슬롯과,

ㄹ)회선쟁취 타임 슬롯을 통해 회선쟁취 베직(contention basis)에서 수행되는 세션 요구(session requests)와,

ㅁ)다운스트림 프레임에 프레임 스타트 ATM셀의 페이로드(payload)에 서비스 요구의 전송 제어 면 긍정응답을 통해서 제공된다.

4. 관리 면 작용 수단은:

ㄱ)획득, 복조, 및 전진형 오신호 정정(forward error correction)의 요구가 데이터, 제어, 및 네트워크 프로토콜의 관리 면을 균일하게 교차하도록 예약 VPI/VCIs을 가진 ATM셀을 통한 대역내 주파수 신호와,

ㄴ)업스트림 프레임에 전용 타임 슬롯에 응답하는 사용자에게, 기지국에 의한 사용자의 데이터 요구와,

ㄷ)다운스트림 프레임에 프레임 스타트 ATM 셀의 페이로드에 전달 관리 면 데이터 요구를 전송하는 것과,

ㄹ)기지국으로부터 사용자에게 타이밍 콘트롤을 통하여 그리고 전송 수렴 레이어에서 수신된 심볼 클록에 대한 사용자 전송 클록의 원격조종을 통하여 ±2변조 심볼 내에서 유지되는 업스트림 타임 슬롯 동기(同期)와,

ㅁ)인접 셀 간섭을 최소화하면서, 기지국에 적절하게 수신된 신호 세기를 보장하도록 이용되는 업스트림 파워 콘트롤을 통해서 제공된다.

5. 기지국에 상기 청구 기술내용을 이용하는 하드웨어 및 소프트웨어 수단은:

ㄱ)CPU에 그리고 CPU로부터의 ATM스위칭 디바이스에 의한 대역내 주파수 신호 ATM셀의 발생 수단과;

ㄴ)마스터 프레임 에포크(epoch)로부터 사용자로부터의 수신된 전송 베이커 시켄스(Baker sequence)의 검출부로, 기준 심볼 클록의 카운팅 주기를 통해 가입자에 의한 타이밍 옵셋을 측정하는 수단과;

ㄷ)사용자 트랜스미터의 폐쇄 루프 파워 콘트롤을 위해 에러율 판단에 의하여 수신된 신호 레벨을 측정하는 수단을 포함하는 것이다.

6. 사용자 장비에 상기 청구 기술내용을 이용하는 하드웨어 및 소프트웨어 수단은:

ㄱ)ATM 스위칭 또는 SAR(segmentation and reassembly)디바이스로부터 사용자 장비 CPU로 대역내 주파수 신호 ATM을 발생시키는 수단과;

ㄴ)기지국으로부터 대역내 주파수 신호 ATM셀에 의하여 수신된 파워 레벨과 파워 콘트롤 명령에 기본한 조정 트랜스미터 파워와;

ㄷ)수신된 심볼 클록 기준으로 전송 심볼 클록 기준을 원격조종하는 수단과;

ㄹ)다른 사용자에 대한 간섭을 최소화하도록 전송 심볼 클록 타이밍을 조정하는 수단을 포함하는 것이다.

7. 사용자 장비용으로 필요한 신호와 어드레스 해석을 수행하는 기지국에 존재하는 대용 LAN 에뮬레이션 클라이언트를 통해서 작용적으로 LAN을 제공하는 수단

ATM(asynchronous transfer mode)은, 일반적으로 1.544Mbps의 PRI-ISDN(primary rate interface integrated services digital network)의 것을 초과하는 비트 레이트로 제한되는 B-ISDN(broadband integrated services digital network)용 후보 네트워크 링크 프로토콜로 알려져 있는 것이다. 물리적 레이어 스탠더드는, 155 및 622Mbps 레이트에 SONET(synchronous optical network)를 지배하는, 25Mbps에 카테고리 3 트위스트 페어(pair)를 지배하는, 그리고 45Mbps 및 100Mbps에 카테고리 5 트위스트 페어를 지배하는 ATM 사용용으로 개발되어져 있거나 또는 개발되고 있다. 이러한 경우에, 네트워크 형태(topology)는 스위치 방향성인 것이고, 각각의 사용자는 스위치의 입력포트에 전용 접속부를 가지고 그리고 스위치는 이들이 스위치의 출력포트에 전달될 수 있을 때까지 입력 셀을 완충시키는 것이다. 이것은 전통적인 스타 구조인 것이다.

무선 포인트 대 멀티포인트 시스템에서, 사용자 각각은 협폭 빔 안테나를 이용하고, 스위치는 광폭 빔 안테나를 이용하는 중앙 위치된 기지국에 있으며, 여기서 다수 사용자는 상기 빔에 놓여지고, 무선 미디움은 공유 미디움이 되게 된다. 시스템의 포인트 대 멀티포인트 성질은 스타 형태(star topology)로 나타나는 반면에, 무선 미디움을 공유하기 때문에, 실질적으로는 버스 또는 링 구조가 된다. 따라서 미디움 억세스 콘트롤 프로토콜이 한정될 필요가 있게 된다.

네트워크 프로토콜 스택은 도 1 에 도시된 바와 같고 그리고 OSI 기준 모델로 된 물리적 레이어를 포함한다. 물리적 레이어 내에는, 무선 미디움 이상으로 전송되는 신호의 필터링, 전진형 오신호 정정, 변조를 포함하는 물리적 미디움 종속 레이어가 있다. 전송 집중 레이어는 각각의 프레임 내에 타임 슬롯 구조, 프레임 구조, 및 타임-멀티플 억세스를 포함한다.

전송 집중 레이어에 콘트롤 면 작용은 타임 슬롯의 지정을 통한 무선 미디움으로의 억세스 콘트롤이 필요한 작용을 포함하는 것이다. 이러한 작용은 ITU Q.2931 시그널닝 스탠더드, ATM 포럼 사용자 네트워크 인터페이스, 및 LAN 에뮬레이션 클라이언트와 같은 하이 레벨 콘트롤 면 작용에 인터페이스 하여야 한다.

전송 집중 레이어에 관리 면 작용은 타임 슬롯 사이에 보호 주파수대 시간을 최소로 하는 타이밍 콘트롤을 포함하는 것이다. 물리적 레이어에서, 관리 작용은 기지국에 적절히 수신된 신호 레벨을 보장하면서, 인접 셀 간섭을 발생하는 만큼 강하지 않은 사용자 전송력을 콘트롤하는 것을 포함하는 것이며, 여기서 셀은 ATM셀이 아닌, 셀룰러 배분 시스템에 셀을 기준으로 하는 것이다. 또한, 관리 면 작용은 인접 주파수 채널에 사용자와 충돌하지 않도록 사용자의 전송 주파수를 콘트롤 하는 것을 포함하는 것이며, 이러한 사실에 대해서는 본원의 분할 출원 건에 상세하게 기재되어 있다.

이러한 물리적 레이어 인터페이스는 밀리미터 라디오 파 위에서 쌍방향 전송부를 지지한다. 이러한 인터페이스는 억세스 노드에서 STB로의 포인트 대 멀티포인트 TDM방송이고 그리고 STB로부터 억세스 노드로의 포인트 대 포인트 업스트림 TDMA링크이다. 이러한 물리적 레이어 인터페이스는 S1, S2, S3, S4 및 S5 정보용으로 완전한 물리적 레이어 구조를 조건으로서 지정한다.

다운스트림과 업스트림 전송용 스펙트럼 할당은 LMDS영역에 종속되고 그리고 물리적 인터페이스 지정은 도 2 에 예를 들어 설명된 바와 같이 주파수 분할 두플렉싱 경우에 적용된다. 할당된 다운스트림 스펙트럼은 지정된 스페이싱의 주파수 채널으로 분할되고, 그리고 다운스트림 데이터는 QPSK 변조에 의해서 연속성 캐리어 RF파형에 전송되는 엔코드 되는 지정된 TDM프레임 구조를 가지는 것이다.

할당된 업스트림 스펙트럼은 지정된 스페이싱의 주파수 채널으로 분리되고, 그리고 채널은 지정된 TDMA 프레임 구조를 가진다. STB용 업스트림 전송은, 팩킷 전송의 타이밍이 TDMA 프레임의 슬롯에 의해 한정되는 RF 팩킷 예를 들면 데이터 전송의 벌스트에 내재된다. 업스트림 TDMA 프레임과 다운스트림TDM 프레임은 5.742ms의 동일한 프레임 길이를 가진다. 억세스 노드에서, 업스트림 프레임 에포크는 다운스트림 프레임 스타트 에포크에 대한 구조 지연부를 갖는다. 모든 STBs는, 팩킷이 지정된 정확도 내에서 할당된 슬롯에 억세스 노드에 이르도록 그 업스트림 팩킷 전송 아이템을 동기(同期)로 한다. 필수적인 업스트림 동기 정확도는 STBs에 대한 측정된 동기 에러의 억세스 노드 피드백의 도움으로 이루어진다.

상기 물리적 인터페이스 스펙에 어드레스되는 ARM 프로토콜 스택의 파트를 기술한다. ATM전송 집중 서브레이어는 각각의 프레임 내에 타임 슬롯 구조와, 프레임 구조, 및 타임 멀티플 억세스를 포함한다. 물리적 미디움 종속 서브레이어에는 무선 미디움 위로 전송되는 신호의 필터링과, 전진형 오신호의 정정과, 그리고 변조가 내재되어 있다. 전송 집중 서브레이어 및 물리적 종속 서브레이어는 이하의 다운스트림 설명과 업스트림 설명에서 행해진다.

전송 집중 레이어에 제어 면 스펙은 타임 슬롯의 지정을 통한 무선 미디움으로의 억세스를 제어하는데 필요한 작용을 구비하고 그리고 섹션 7.13.3.이 커버된다. 상기 작용은 ITU Q.2931 시그널닝 스탠더드와 같은 하이 레벨 제어 면 작용에 인터페이스 된다.

전송 집중 서브레이어에 관리 면 스펙은 STB 업스트림 팩킷 전송이 억세스 노드에 업스트림 프레임과의 수신된 팩킷의 정렬이 이루어지는 타이밍의 억세스 노드 콘트롤을 구비한다. 물리적 레이어에서, 관리 면 스펙은 STB전송 주파수와 STB트랜스미터 파워 레벨의 억세스 노드 콘트롤을 구비한다.

1. 다운스트림 LMDS

(1) 전송 수렴 레이어

슬롯은 단일 ATM셀을 보내는데 요구되는 타임 인터벌로서 한정되는 것이다. 다운스트림 용으로, ATM셀은 도 3 에 설명되는 바와 같이 리드 솔로몬 에러 프로텍티드 코드 워드(RS 팩킷)를 형성하는 4개의 그룹으로 된다. 따라서, RS팩킷은 1바이트 동기 프리픽스에 의해 진행되고 그리고 30바이트 패리티에 의해 추종되는 4개 ATM셀 그룹으로 구성된다. RS팩킷에 30바이트의 패리티는 RS팩킷 당 t=15바이트의 오신호 정정 능력을 가진 리드 솔로몬 RS(243, 213)코드용으로 제공된다. 타임 슬롯 구조는 GF(256)리드 솔로몬 코드에 ATM셀 팩킹의 편의용임에 주의한다. 시 분할 멀티플렉싱은 다른 가입자에 대응하는 셀이 동일한 RS팩킷에 픽될 수 있도록 ATM셀 베직에서 수행된다.

다운스트림 TDM프레임은 N=700슬롯을 갖는다.(N은 교체성 변조 레이트로 증가되는 것임-테이블 2에 표시) 다운스트림 프레임의 제 1 슬롯(제 1 RS팩킷의 제 1 ATM셀)은 프레임 스타트 ATM 셀을 갖는다. 이러한 프레임 스타트 ATM 셀은 OAM셀과 같은 페이로드 타입에 예약된 VPI/VCI헤더에 지정된다. STB프로세싱이 예약된 VPI/VIC를 판독하면, 다운스트림 프레임 스타트 에포크가 발생되고 그리고 STB는 업스트림 프레임 타이밍을 측정하는데 에포크를 사용한다.

프레임 스타트 셀의 48바이트 페이로드는 콘트롤 및 관리 데이터를 갖는다.

(2) 물리적 미디움 종속 서브레이어

다운스트림 캐리어 파형의 코딩 및 변조는 도 5 에 블록 다이어그램에 요약 기술하였다. 억세스 노드에 엔코드 되는 다운스트림 데이터 스트림의 포맷의 전개는 도 6 에 설명하였다. 전송 집중 레이어로 부터의 ATM 셀은 4개 그룹과 각각의 그룹에 첨부된 동기 바이트이며, 도 6a 에 설명하였다. 매 8동기 바이트는 반전된다.

동기 바이트를 제외한 언코드 된 데이터 팩킷의 스트림은 PBRS (pseudorandom bit stream)을 가져서 또는 배제하여서 스펙트럼 형상용으로 랜덤 하게 된다. 랜덤마이저는 8RS 팩킷 또는 1504바이트의 유효한 PRBS주기를 암시하는 데이터 스트림에 각각의 반전된 동기 바이트의 발생부에서 재개시된다.(도 6b)

그 동기 프리엠블을 구비하는 언코드 데이터 팩킷의 랜덤 스트림에 각각의 데이터 팩킷은 지정된 리드 솔로몬 RS(243,213)블럭 코드에 의해 엔코드되고, 여기서 코드 심볼은 8비트 바이트이다.(도 6c) 리드 솔로몬 엔코드 바이트 심볼의 바이트 스트림은 9바이트 개재 깊이를 갖는 퍼니 방법을 사용하는 컨벌류셔널 바이트 인터레버(convolutional byte interleaver)에 의해서 개재된다. 컨벌류셔널 인터레버 정류기는 동기 바이트가 인터레버에 의해서 변경되지 않도록 동기 바이트의 발생과 동기 된다.(도 6d)

바이트 개재된 다운스트림 데이터는 지정 레이트 7/8 펑크 컨벌류셔널 코드에 의해 컨벌류셔널 엔코드 된다.

컨벌류셔널 엔코드 데이터의 연속성 비트 쌍은 그레이(Gray) 코딩에 의해 QPSK 심볼에 의해 I/Q(inphase/quadrature)성분으로 직접 맵 된다.

베이스밴드 I/Q펄스는 (=0.23 의 초과 대역폭 요소를 갖는 루트 코사인 필터에 의해 성형된다.

QPSK IF 변조기는 IF 캐리어에 성형된 QPSK 심볼을 변조시킨다.

트랜스미터는 물리적 인터페이스를 지배하는 채널 주파수에서 QPSK 변조된 파형을 업컨버트하여 전송시킨다.

가입자 엔드에서, 억세스 노드에 진행 파형 엔코딩 및 변조 단계는 반전된다.(도 5) 수신된 데이터 스트림이 데코드 되어져 디랜덤마이즈 되어진 후에, ATM데이터 스트림이 프레임의 제 1 ATM셀에 지정된 스타트 프레임 프리엠블용으로 서치된다. 다운스트림 "프레임 스타트" 에포크는 스타트 프레임 프리엠블이 데이터 스트림에서 검파 되면 발생된다. 언코드 팩킷의 디랜덤마이즈 스트림은 전송 집중 서브레이어로 패스된다.

(3) 채널 코딩

가입자 엔드에 파워 증폭기 출력 요구가 최소로 되도록, 외부 리드 솔로몬 코드와 내부 회선 코드의 연쇄 코딩이 이용된다. 컨벌류셔널 인터레버는, 컨벌류셔널 디코더의 출력부에 바이트 에러 벌스트를 전파하도록 리드 솔로몬 엔코더와 컨벌류셔널 엔코더 사이에 이용된다.

(3)-1. 스펙트럼 성형용 랜덤마이제이션

랜덤마이제이션은 적절한 수의 비트 전송이 클록 회복의 지지를 보장하고 비모듈 캐리어의 전송 가능성을 최소로 하는데 이용된다.

동기 바이트가 제외된 언코드 다운스트림 팩킷의 스트림(도 6a)은 도 7에서 설명되는 바와 같이 PBRS(pseudo random binary stream) 생성 프로그램의 출력으로 데이터의 모듈러-2애디션에 의해 랜덤마이즈 된다. PBRS는 상기 도면에서 묘사된 방식으로 시켄스 100101010000000에 의해서 각각의 인버트 동기 바이트에서 초기치로 된다. 동기 바이트(hex 47H)는 프레임의 개시동작부에서 시작하며 매 8 팩킷 으로 반전된다(hex B8H). PRBS용 생성 프로그램 다항식은:

1 + X¹⁴+ X¹⁵

초기치에 따라서, 제 1 PRBS발생기 출력 비트는 인버트 동기 비트를 따르는 제 1 비트에 애드 된다. 다음 시켄스 동기 바이트를 넘어서, PBRS 발생기는 인터널 시프트 등록 상태를 진일보하도록 지속되지만 동기 바이트 비트로의 PRBS출력 애디션은 불가하게 된다. 따라서 PRBS시켄스의 주기는 도 6b 에 설명된 바와 같이 1504바이트가 된다.

(3)-2. 리드-솔로몬 코딩

블록 코딩이 도 6c에 동기 프리픽스를 구비하는 각각의 랜덤마이즈 팩킷에 가해진다. 코드는 다음과 같이 주어지는 코드 생성 프로그램 다항식으로 시스템적으로 짧게된 RS(243,213,T=15)코드이다.

코드 발생기 다항식: g(x) = (x+μ⁰)(x+μ¹)(x+μ²) . . . (x+μ¹⁵)

여기서 μ=02hex,

필드 생성 프로그램 다항식: p(x)=x⁸+x⁴+x³+x²+1

지정된 코드는 255바이트의 블록 길이를 가지고 그리고 단 코드는 제로 바이트로 정보 입력 비트를 처리하여 획득될 수 있는 것이다. 생성 코드는 각각의 코드 워드에 T=15바이트 에러를 정정할 것이다.

(3)-3. 컨벌류셔널 인터리빙

컨벌류셔널 인터리빙과 디인터리빙은 도 8 에 설명된 퍼니 방법에 따라서 동작한다. 인터레버는 총 j브랜치를 가지며, 정류기는 j-th 브랜치, j=0, 1, . . . j-1에 집중되고 각각의 연속성 입력 바이트용의 한 브랜치 카운트를 회전시킨다. j-th 브랜치는 길이 jxM바이트의 시프트 레지스터를 가지고 그리고 상기 레지스터 콘텐츠는 주석자 방문 당 일 바이트(one byte per commentator visit) 시프트된다. 매개변수 값 M=N/J 및 N=243은 지정된 리드 솔로몬 코드 블록 길이이고 그리고 j=9는 지정된 인터레버 깊이이다. 인터레버 정류기는 동기 바이트가 항시 인터레버의 최상부 브랜치 j=0을 항시 통과하도록 동기 바이트의 도달에 동기된다. 디인터레버 정류기는 동기 바이트가 수신될 때까지 j=0포지션에서의 일시적인 임시정지로 인터레버 정류기에 개시적으로 동기 된다.

(3)-4. 컨벌류셔널 코딩

컨벌류셔널 코드는 다음의 생성 프로그램 벡터(g)와 파괴 패턴(p)을 가지는 레이트 1/2 압박 길이 K=7코드의 파괴동작으로 획득되는 레이트 7/8 코드이다.(0은 파괴된(삭제된)비트를 지칭:

코드 생성 프로그램: g¹=171oct

g²=133oct

파괴 패턴: P1=1000101

P2=1111010

(3)-5. 변조(Modulation)

테이블 1: QPSK변조(다운스트림)용 스펙

(3)-6. 베이스 밴드 펄스 성형(Baseband Pulse Shaping)

변조에 앞서, I 와 Q는 2승 루트 코사인 필터이다. 초과 대역폭 요소(α)는 0.23이다. 2승 루트 코사인 필터는 다음의 전달 함수(H)으로 정의된다.

여기서는 니퀴스트 주파수이고, 초과 대역폭 요소(α) = 0.23 이다.

(4) 정보 비트 레이트 및 프레임 당 슬롯(Information Bit Rate and Slots Per Frame)

테이블 2 는 지정된 QPSK 변조용 다운스트림 정보 레이트를 요약한 것이다. 16QAM 및 64QAM의 산입(算入)은 DAVIC 1.0용 정보를 제공하는 것이고 그리고 하이 트랜스미터 출력을 가지는 프리미움 장치를 이용하는 또는 기지국으로의 사이트 패쓰의 우위선(advantaged line of sight path)을 가지는 가입자용으로 사용될 수 있는 것이다.

테이블 2. 다운스트림 물리적 미디움 종속 매개변수

(5) IF 인터페이스(A1*)

다운스트림 A1*물리적 인터페이스의 로케이션은 IF(intermediate frequency)가 가입자 엔드에서 IF로부터의 NT에 내재된 실외 RF 및 IF장비와 NIU에 내재된 베이스밴드 장비와의 분리를 인터페이스하는 것이다. 테이블 3 은 AI*인터페이스 다운스트림용 스펙을 나타낸다.

테이블 3. AI*물리적 인터페이스(다운스트림)용 스펙

2. 업스트림 LMDS

업스트림 TDMA 프레임 길이는 5.742ms에 다운스트림 TDM 프레임 길이와 동일하다. 억세스 노드 업스트림 리시버에서, 업스트림 프레임에는 다운스트림 프레임에 대한 고정된 지연이 있다. STB는 업스트림 팩킷 전송의 타이밍을 조정하여 억세스 노드 리시버에서의 업스트림 프레임 슬롯 바운더리에 부합한다. 즉, 예를 들면 STB는 (억세스 노드 리시버 와의)업스트림 심볼 동기가 지정된 정확한 레벨로 이루어지게 한다. 업스트림 동기의 2레벨은:(1)네트 엔트리 전에 그리고 (2)네트 엔트리 후에.

네트 엔트리 전에 최대 동기 에러는 STB의 2웨이 전파 지연 불확정성에 의해 주로 정해지고 그리고 최대 불확정성은 LMDS서비스 셀 반경으로 정해진다. STB네트 엔트리를 위해서, 네트 관리는 STB네트 엔트리 전송에 의해 발생되는 TDMA팩킷 충돌이 배제되도록 더 긴 네트 엔트리 슬롯을 형성할 필요성으로 다중 인접된 슬롯이 놓여진다. 네트 엔트리 진행은 동기 풀린을 위해서 제공되며, 여기서 STB는 억세스 노드에 의해 평가되는 동기 에러의 피드백에 응답하는 업스트림 타임베이스를 조정한다. 네트 엔트리 후에, STB 업스트림 동기는 길이(팩킷 가드 타임은 4심볼임)에서 한 업스트림 심볼보다 덜하게 유지되는 에러가 있다. 억세스 노드는 예측되는 업스트림 동기 에러의 주기적인 피드백을 제공하여서 네트 엔트리 후에 정확한 지정 동기를 유지하도록 STB를 어시스트한다.

(1) 전송 집중 레이어

도 9 는 지정된 업스트림 타임 슬롯 구조를 나타낸 도면이다. 슬롯은 동기 프리엠블, 한 ATM 셀, 22리드 솔로몬 체크 바이트, 및 업스트림 동기 에러용 가드 타임의 1바이트로 구성된 81바이트의 롱 길이인 것이다. 그레이 스케일 맵핑 전에 QPSK변조기 입력에서, 제로 패드 비트에 따르는 베이커 시켄스로 구성되는 프리엠블은 FFC3CCC000으로 나타낼 수 있다.

1바이트 가드 타임은 네트 엔트리 후에 업스트림 동기 에러용으로 제공된다. 프리엠블은, 네트 엔트리 후에 업스트림 동기의 유지를 지원하도록 업스트림 타이밍 에러의 측정과 같은, 네트 엔트리 중에 업스트림 타이밍의 견인을 지원한다.

업스트림 프레임은 F슬롯으로 구성되고, 여기서 F는 사용되는 업스트림 변조 레이트에 종속되는 것이다. 프레임의 F슬롯은 데이터 요구 슬롯, 콘텐션 슬롯, 그리고 통화 슬롯으로 분할된다. 상기 3개 타입의 슬롯의 상대적인 수는 그 전체가 F로 속박 받는 하에서 슬롯 할당 작용의 재량으로 동적인 것이다.

(2) 물리적 종속 레이어

업스트림 팩킷의 코딩 및 변조는 도 10 에 블록 다이어그램으로 요약하였다.

전송 집중 레이어로부터 수신된 업스트림 ATM셀은 랜덤마이저로 스펙트럼 형상용 랜덤마이저로되고, 그리고 랜덤마이저 ATM 셀은 8비트 코드 심볼을 가진 리드-솔로몬 RS(75, 53)코드에 의해 전진형 오신호 정정용으로 엔코드로 된다. 5바이트 동기 프리엠블은 ATM셀에 붙여지고 그리고 합성적 코드 팩킷은 I/Q베이스밴드 펄스로 맵되어 다르게 엔코드 되는 QPSK에 유효하게 된다. 베이스밴드 변조 펄스는 초과 대역폭 요소 α=0.30을 갖는 루트 코사인 필터로 필터되고 그리고 팩킷 데이터는 업스트림 RF 파형으로 할당된 슬롯에 벌스트 변조(burst modulate)된다.

업스트림 전송을 위한 가입자 노드에 선행 동작은 업스트림 벌스트 전송을 수신하는 억세스 노드에서 반전된다.

(2)-1 스펙트럼 형상용 랜덤

업스트림 팩키용으로, 팩킷의 ATM셀 만이 랜덤하게 된다. 램덤마이저는 프로그램 생성 다항식 x6 + x5 + 1을 갖는 LFSR(linear feedback shift register)이다. 레지스터의 초기 내용은 모두 하나이고, 그리고 LFSR은 각각의 ATM셀의 개시동작에서 초기상태로 리세트된다. 억세스 노드에서, 자체 동기 피드 전진형 선형 시프트 레지스터 디랜덤아이저가 사용된다.

(2)-2 리드 솔로몬 코딩

리드 솔로몬 코딩은 각각의 랜덤 하게 된 ATM 셀에 적용된다. 코드는 짧게된 시스템식 리드 솔로몬 코드 RS(75,53,T=11)이다. 지정된 코드 생성 프로그램 다항식은 다음으로 주어진다.

코드 생성 프로그램 다항식: g(x) = (x+μ⁰)(x+μ¹)(x+μ²) . . . (x+μ¹⁵)

여기서, μ=02hex

필드 생성 프로그램 다항식: p(x) = x⁸+ x⁴+ x³+ x²+ 1

지정된 코드는 255바이트의 블록 길이를 가지고 그리고 158제로 심볼로 선행되는 정보 비트를 가진 RS(255,233,T=11)코드로서 구조된다. 합성 코드는 각각의 코드 워드에서 T=11바이트 에러를 정정할 것이다.

(2)-3 변조(Modulation)

테이블 4. QPSK 변조(업스트림)용 스펙

(2)-4 정보 비트 레이트 및 프레임 당 슬롯

테이블 5 는 업스트림 QPSK변조를 요약 기재한 것이다. 각각의 변조 레이트용으로, 상관 정보 레이트와 프레임 당 슬롯의 수가 나타내어져 있다. 테이블 6 에 하이 레이트 업스트림 매개변수는 DAVIC1.0용 정보에 관련된 것이다.

테이블 5. 로우 레이트 업스트림 물리적 미디움 종속 레이어 매개변수

테이블 6. 하이 레이트 업스트림 물리적 미디움 종속 레이어 매개변수

(3) IF 인터페이스(A1*)용 스펙

다운스트림 A1*물리적 인터페이스의 로케이션은 IF(intermediate frequency)가 가입자 엔드에서 IF로부터의 NT에 내재된 실외 RF 및 IF장비와 NIU에 내재된 베이스밴드 장비와의 분리를 인터페이스 하는 것이다. 테이블 7 은 AI*인터페이스 업스트림용 스펙을 나타낸다.

테이블 7. A1*물리적 인터페이스(업스트림)용 스펙

3. MAC 프로토콜 및 시나리오

(1) 소개

이것은 AIU와 NIU와의 사이에 통신용 물리적 무선 메디아를 확립하고, 유지하고 그리고 관리하는 메시지를 기술한 것이다. 보다 많은 자원을 요구하거나 또는 네트워크로 유입되는 NIU와 같은 시나리오의 예가 주어진다. 시나리오의 정확한 시켄스는 많은 경우에 프렉시블 한 것이고, 따라서 주어진 예는 오직 예일 뿐인 것이고, 주어진 시나리오용으로 가능하기 만한 시켄스로서 해석되는 것은 아니다. 그런데, 상기 메시지는 예가 아니고 MAC 흐름으로 전송될 수 있는 A1인터페이스를 교차하여 AIU 와 NIU 사이에 메시지의 정확한 스펙이다. 하이 레이어 흐름은 여기에 어드레스되지 않는다. 하이 레이어 흐름을 전달하는 접속 셋업용 메시지만 여기서 한정된다.

MAC 흐름은 AIU와 NIU에 모뎀에 의해서 쌍방향으로 지원되는 것이다. 메시지는 다운스트림을 NIU로 보내거나 또는 업스트림을 AIU로 보낼 수 있는 것이다. 다운스트림과 업스트림 모두는 한 ATM셀을 정확하게 요약하는 타임 슬롯으로 분할된다. AIU에 변조기는 한 개 이상의 다운스트림 주파수 채널을 전송한다. 그런데, 한 다운스트림 주파수 채널 만이 임의 순간에 NIU에 의해 수신될 수 있을 것이다. NIU는 다른 다운스트림 주파수 채널로 전환되지만, 그러나 이러한 전환은 많은 타임 슬롯의 오더로 시간을 필요로 할 것이다. 다르게, NIU는 제시간에 한 업스트림 주파수 채널에 전송될 수 있을 뿐이다. 그런데, NIU는 한 타임 슬롯용 한 주파수 채널에 전송될 수 있을 것이고 그리고 동반되는 타임 슬롯용의 다른 주파수 채널에 전송될 수 있는 것이다.

(2) 타임 슬롯 타입

다운스트림 스킴은 시 분할 멀티플렉스이고 그리고 타임 슬롯 타입은 프레임 스타트 슬롯과 랜덤 억세스 슬롯으로 분할되는 것이다. 업스트림 스킴은 TDMA(time division multiple access)이고, 그리고 타임 슬롯 타입은 데이터 요구 응답 슬롯, 콘텐션 슬롯, 예약된 타임 슬롯으로 분할된다. 여기서 형성된 MAC메시지를 구비하는 콘트롤 및 관리 메시지는 AIU CPU 사이에 A1을 교차하여 보내지고, 그리고 NIU/STB CPU는 단일 셀 OAM메시지가 된다. OAM셀은 45바이트 활용 가능한 페이로드를 가짐에 주의한다. AIU는 NIU/STB에 의해 요구되는 프로세싱 량으로 제한된 NIU 오더세트로 관리 셀을 구비하는 초 당 50 OAM셀 이상을 보내지 않는다. NIU로부터 보내지는 폴[P]과 콘텐션[C] 타임 슬롯 만이 콘트롤 메시지를 함유하고, 따라서 OAM셀 만이 있다. NIU에서 보내지는 예약된 타임 슬롯은 보이스 데이터용 AAL5 또는 AAL1과, ATM셀 그리고 OAM콘트롤 메시지 셀을 전달한다. 랜덤 억세스 타임 슬롯 다운스트림 및 예약된 타임 슬롯 업스트림은 AAL5 또는 AAL1 가상 접속을 지배하는 하이 레이어 데이터를 전송함으로, 상기 타임 슬롯은 [VC]로서 기준된다.

(2)-1 두문자어(頭文字語)

FS: Frame Start Time Slot

FS.P: Poll Request or Poll Feedback in the Frame Start Time Slot

C: Contention Time Slot

P: Poll Response Time Slot

VC: Virtual Connection(Asynchronous)

(2)-2 다운스트림 타임 슬롯

프레임 스타트 타임 슬롯

프레임 스타트 타임 슬롯[FS]은 NIU가 다운스트림 프레임의 개시동작을 결정하기 위하여 다운스트림 프레임에 제 1 타임 슬롯에서 항시 발생하고 그리고 그 업스트림 프레임을 동기로 한다. 이러한 타임 슬롯은 항시 FS로서 기준 되는 한 프레임 스타트 OAM 셀을 요약한다. 프레임 스타트 페이로드에 제 1 메시지는, 응답하여야 하는 폴링 요구로서 NIU에 의해 해석된다. 메시지에 niu id 필드는 NIU가 데이터 전송 중인지를 확인한다. 제 1 메시지는 NIU로부터의 정보를 요구할 필요가 없지만, NIU는 정보를 지정하는 다음 데이터 요구 응답 타임 슬롯에 전송하여야 한다. 자주, 폴링 요구 메시지의 하나는 상태 요구 메시지가 된다. 폴링 요구 메시지에 따라서, 일반적으로 AIU는 메시지에 niu id에 의해 지정되는 NIU로 피드백 메시지 제공 피드백을 보낸다. 프레임 스타트 타임 슬롯에 폴 요구와 폴 피드백 부분은 FS.P로서 참고된다. 폴 피드백 후에, AIU는 임의적인 MAC메시지로 프레임 스타트 OAM셀의 나머지 바이트를 충진 할 것이다.

(2)-3 랜덤 억세스 타임 슬롯

랜덤 억세스 타임 슬롯[VC]은 프레임 스타트 타임 슬롯을 제외한 다운스트림 프레임에 타임 슬롯 모두이다. 이것은 프레임에 제 1 타임 슬롯을 제외한 다운스트림 타임 슬롯 모두이다. AIU는 NIU로 전송될 필요가 있는 임의의 셀을 가질 때마다 상기 임의의 타임 슬롯을 전송할 수 있는 것이다. 셀은 OAM셀 이거나 또는 AAL5와 같은 적절한 레이어 팩킷의 파트이다. 랜덤 억세스 슬롯은, 하이 레이어 셀이 가상 접속 시에 전달될 수 있는 다운스트림 타임 슬롯이기 때문에 물리적 레이어 속박으로 인하여 동기성 또는 반(半) 동기성 보다 더 민감한 보다 충실한 ATM에서 활용됨으로 심볼VC에 의해 기준 된다.

다운스트림 프레임

다음의 도면은 프레임 당 N타임 슬롯을 갖는 다운스트림 프레임을 설명한다. 프레임 스타트 타임 슬롯은 항시 제 1 타임 슬롯이다. 프레임 내에 모든 다른 타임 슬롯은 AIU가 시 분할 멀티플렉스 가상 접속을 전달하는데 이용된다. 상기 가상 접속의 하나는 MAC 메시지 전달용 세션 접속이다.

(2)-4 업스트림 타임 슬롯

폴 타임 슬롯

폴 타임 슬롯[P]은 한 NIU만에 할당되고, 그리고 프레임 스타트 셀에 AIU로부터의 폴 요구를 수신한 후에 폴 응답에 이용되는 업스트림 프레임에 타임 슬롯이다. 폴 타임 슬롯은 MAC메시지 만이 있는 페이로드를 갖는 OAM셀을 요약만을 할 수 있는 것이다.

회선쟁취 타임 슬롯

회선쟁취 타임 슬롯[C]은 한 NIU 이상에 할당될 수 있는 업스트림에 타임 슬롯이고, 따라서 회선쟁취 타임 슬롯의 활용은 동일한 회선쟁취 타임 슬롯을 활용하는 다른 NIU와 충돌을 일으킬 수 있다. 만일 충돌이 일어나면, 회선쟁취는 재전송 전에 많은 프레임이 NIU를 어떻게 기다려야 하는지를 결정하도록 niu id에 기본한 랜덤 재전송 지연과 같은 NIU에서 이용되는 공지된 임의 수의 알고리즘을 이용하여 해결되어야 한다. 회선쟁취 타임 슬롯의 재전송 전에 최소 및 최대 타임은 시스템 사용에 기본 된 후에 네트 엔트리 또는 임의 시간 동안에 NIU로 보내질 수 있는 아이템 구조이다. 회선쟁취 타임 슬롯은 MAC 메시지에만 있는 페이로드를 가진 OAM 셀을 요약만을 할 수 있을 것이다.

예약 타임 슬롯

예약 타임 슬롯[VC]은 오직 한 NIU에만 할당되는 예를 들면 한 NIU에 의한 사용용으로 예약된 업스트림 프레임에 타임 슬롯이다. NIU는 AIU로 전송될 필요가 있는 임의 셀을 가질 때마다 임의적인 상기 타임 슬롯에 전송될 수 있는 것이다. 셀은 적절한 레이어 팩킷, 예를 들면 AAL5의 파트 또는 OAM셀 이다. 예약된 타임 슬롯은, 이들이 물리적 레이어 속박으로 인한 동기성 또는 반 동기성인 것보다 더 민감한 보다 진실된 ATM에서 활용되기 때문에 그리고 하이 레이어 셀이 가상 접속 시에 전달될 수 있는 업스트림 타임 슬롯에서 있기 때문에. 심볼 VC에 의해 기준 된다.

(3) 메시지 구조 및 메시지 타입

MAC 메시지는 모두 이하에 기재된 것과 동일한 베직 구조를 활용한다. 모든 메시지는 필드로 구성된다: niu id, msg type, num msg items, 그리고 msg items의 리스트. 여기서의 각각의 메시지 아이템 테이블은 메시지 타입 테이블에서의 한 메시지 타입에 의하여 지정된 타입의 메시지 아이템용 필드를 기술한다. 메시지 헤더, 예를 들면 niu id, msg type, 그리고 num msg items은 이들 테이블에 나타내지 않는다. 오직 메시지의 msg items 필드에 단일 아이템용 필드 순간 만이 각각의 메시지 아이템 테이블에 주어진다. 만일, 메시지 헤더에서, 메시지 아이템의 수가 더 크면, 메시지는 메시지 아이템의 일 순간 보다 더 많은 것을 함유할 것이다. 모든 메시지 필드는 다른 상태가 있지 않으면 비지정 된다. 각각의 필드의 타입은 이러한 내용에 다음의 메시지 아이템 테이블에 의해 충분히 정의된다.

niu id는, NIU가 각각 수신되고 전송되는 업스트림 주파수 채널의 대응 그룹과 다운스트림 그룹용 NIU's의 데이터 요구 리스트에 지정 NIU의 개별 식별자이다. niu id=$FFFF는 모든 NIU's를 나타내는데 그 예를 들면, "멀티-캐스트"ID를 나타내는데 사용된다. VC헤더는 오직 하나의 NIU에 이러한 메시지가 향하게 하거나 또는 그 메시지를 방송할 것이다. 이러한 msg type은 msg type 테이블에 메시지의 하나이다. num msgs items은 메시지의 주어진 설명에 있는 지정된 메시지 타입의 아이템 번호이다. msg items은 msg type에 의해 지정된 타입의 아이템 리스트이다.

다음의 메시지 타입 테이블은 이들이 열거되는 순서로 된 MAC메시지의 타입 리스트이다. 후에 상기 테이블에 더해지는 임의의 메시지 타입은 열거 리스트의 끝에 더해져야만 한다. 메시지 타입 테이블에서, 슬롯 타입은 상기 타입의 메시지가 가장 유사하게 요약되는 타임 슬롯의 타입을 나타낸다.

(4) 아이들 셀

NIU는 모든 예약된 타임 슬롯에 전달된다. 만일 데이터를 활용할 수 없으면, ATM포럼에 의해 형성되는 것과 같은 아이들 셀이 전송될 것이다. AIU는 데이터용 예약 타임 슬롯을 활용하지 않는 NIU용의 예약 타임 슬롯을 할당해제 한다. 아이들 셀은 예약된 타임 슬롯 할당/할당해제 의 NIU 긍정응답, 예약된 타임 슬롯 활용, 업스트림 BERR, 업스트림 전송 신호 교정을 판단하는데 사용될 수 있을 것이다.

(5) 업스트림 타임 슬롯 할당

MAC 업스트림 타임 슬롯 할당 시나리오는, NIU로부터의 업스트림 전송용으로 예약된, 회선쟁취 및 데이터 전송된 타임 슬롯이 어떻게 할당되고 그리고 할당해제 되는지를 나타내는 것이다. 다른 타입의 타임 슬롯의 각각에 적합한 시나리오와의 차이점은 예약된 타임 슬롯이 NIU에 의해 요구되는 것이다. 회선쟁취 및 데이터 전송 타임 슬롯은 NIU에 의해 요구되지 않는다. 상기 채널의 업스트림 주파수 채널과 타임 슬롯이 회선쟁취 또는 데이터 전송 타임 슬롯으로 각각의 NIU에 할당되어야 하는지를 AIU는 판단한다. 예약된 타임 슬롯 할당은 NIU가 예약된 타임 슬롯을 요구할 수 있는 회선쟁취 및 데이터 전송 타임 슬롯 할당과는 다른 것이다. 그런데, 회선쟁취 및 데이터 전송 타임 슬롯과 같은 예약된 타임 슬롯은 NIU로부터의 요구가 없는 AIU에 의해 할당될 수 있을 것이다. 타임 슬롯 할당 메시지는 할당 변경보다 이전에 보내진 메시지를 업데이트하여 보낼 수 있을 것이다. 이러한 사실은 시나리오에 나타나 있다. 3개 타입의 타임 슬롯 할당 메시지도 또한 유사한 구조의 것이다. 각각은 다른 메시지 타입으로 지정되지만 필드는 동일성이 있는 것이다.

예약 슬롯 요구(reserved slot request)

NIU가 사용자 통화를 위해 보다 많은 예약 타임 슬롯을 필요로 하는 것으로 판단하면, 보다 많은 슬롯을 요구하게 된다. AIU는 NIU에 얼마나 많은 예약된 타임 슬롯을 할당할 것인가를 결정한다. 만일 NIU가 아직 더 많은 예약 타임 슬롯을 필요로 하면, 다른 예약된 슬롯 요구를 AIU로 보낼 것이다. NIU는, num time slots 필드를 1로 항시 설정하거나 또는 필요로 하는 것으로 믿어지는 타임 슬롯의 번호를 이러한 메시지에 보낼 것이다. min VBR packet size는 업스트림 전송을 기다리는 NIU에서 완충되는 셀의 수이다. 이러한 경우에 셀은 48바이트이도록 고려됨을 주의한다.

예약 슬롯 할당(reserved slot allocation)

reserved slot allocation 메시지는 NIU용 업스트림 예약 타임 슬롯의 할당을 변경하거나 또는 업데이트 한다. 예약 타임 슬롯은 사용자 통화용으로 사용될 수 있는 타임 슬롯인 것이다. NIU는, 전송되는 임의적 데이터를 가지지 않은 NIU용의 모든 예약 타임 슬롯에 아이들 메시지 셀을 전송한다. NIU가 초기에 교정되어 예약 타임 슬롯을 할당 한 후에, NIU로부터 신호 전송 업스트림용 교정 정정 매개변수는 예약 타임 슬롯의 수용으로부터 판단될 것이다.

회선쟁취 슬롯 할당(contention slot allocation)

contention slot allocation 메시지는 NIU용 업스트림 회선쟁취 타임 슬롯의 할당을 변경하거나 또는 업데이트 한다. 회선쟁취 타임 슬롯은 사용자 통화용으로 사용될 수 없을 것이다. 만일 업스트림 통화가 대부분 벌스티(bursty) 데이터 통화이면, 타임 슬롯 요구용 회선쟁취 타임 슬롯 수요는 하이 이다. AIU는 회선쟁취 슬롯이 비지(busy)인 NIU's를 알리는데 필요하지 않은 것이다. 만일 멀티플 신호변경이 태스크를 완성하기 위하여 필요하다면, AIU는 콘트롤을 받는 방식에서 행해질 수 있을 것이다. VC가 사용되어야 하거나 또는 만일 신호변경 레이트가 느리면, NIU는 응답 때 그것이 말해지도록 데이터 전송되어야 할 것이다.

폴 슬롯 할당(poll slot allocation)

poll slot allocation 메시지는 NIU용 업스트림 폴링 반응 타임 슬롯의 할당을 변경하거나 또는 업데이트 한다. 가드(guard) 타임 슬롯은 폴 타임 슬롯 할당에 할당되지 않는다. poll frame delay는 폴 응답이 지연되는 업스트림 프레임의 수 이다. 1프레임의 지연은 NIU가 업스트림 프레임의 제 1 타임 슬롯을 전송한 후에 제 1 할당 폴링 반응 타임 슬롯에 전송되고 그리고 다음, 프레임의 마지막 타임 슬롯을 전송하는 것을 의미한다. 제로의 poll frame delay는 가치 없게 된다. 1프레임의 최소치는 NIU용의 요구되는 반응 타임을 한정한다.

타임 슬롯 할당(time slot allocation)

time slot allocation 메시지는 NIU용 임의 타입의 업스트림 타임 슬롯의 할당을 변경하거나 또는 업데이트하는데 사용될 수 있을 것이다. 각각의 타임 슬롯은 단일 타임 슬롯이 2차원 어레이에서 단일 요소이도록 주파수 채널과 타임 슬롯 페이지로 기준 되는 것이다. upstream channel num은 업스트림 주파수 채널 숫자를 가리키고, 여기서 0은 주파수에 기본한 최저 채널을 나타내고 그리고 15는 주파수에 기본한 최고 채널을 나타낸다. time slot page는 128타임 슬롯의 그룹을 가리키고, 여기서 0은 0 내지 127 타임 슬롯을 나타내고, 그리고 1 은 128 내지 255 타임 슬롯을 나타낸다. is change 비트는 이러한 메시지가 주파수 채널의 스테이트 페이지에 타임 슬롯을 할당하거나 또는 할당해제 하는지를, 또는 NIU용으로 현재 할당된 타임 슬롯을 목록에 올리는 업데이트 만이 있는지를 나타낸다. num time slot은 채널 및 페이지용 동반 리스트에 있는 0 내지 127 타임 슬롯의 수이다. time slot list는 페이지 위에 각각의 타임 슬롯에 대응하는 수의 리스트이다. 제 1 타임 슬롯은 0으로 기준 되고, 그리고 페이지에 최종 타임 슬롯은 127로 기준 된다. 만일 타임 슬롯 수가 포지티브이면, 예를 들면 MSB가 클리어 되면, 다음 타임 슬롯이 할당된다. 만일 타임 슬롯 수가 네가티브이면, 예를 들면 MSG가 설정되면, 다음 타임 슬롯은 할당 해제된다.

업스트림 타임 슬롯 할당 예

다음의 도면은 프레임 당 10타임 슬롯을 가진 2개 연속성 업스트림 프레임을 설명하는 도면이다. 상기 예에서, 3개NIU는 오직 한 개의 업스트림 주파수 채널에 전송되고 채널은 모두 3개용이 동일하게 된다. 정시간의 순간에서 업스트림 타임 슬롯의 3개 타입에서의 가능한 할당을 나타내었다. 폴링 반응 타임은 모두 3개 NIU's용으로 한 개의 슬롯 수이다. 이러한 경우에, 타임 슬롯(2, 3)은 할당되지 않고 그리고 따라서 가드 타임 슬롯이 된다. 즉, 만일 NIU#1이 늦게 전송되고 그리고 실질적으로 폴링 반응이 타임 슬롯 넘버 2 동안에 AIU에서 수신되고, 다음 폴링 반응이 다른 NIU's에 할당되는 임의의 타임 슬롯과 충돌되지 않는다. 또한, NIU#4가 아직 네트워크에 유입되지 않고 그리고 따라서 아직은 네트워트 엔트리 용으로 사용되는 폴링 반응 타임 슬롯 과는 다른 임의적인 타임 슬롯이 할당되어 있지 않다.

테이블 8: 업스트림 타임 슬롯 할당 예

(6) 폴링 신호변경

NIU는 통신확립을 위해 주기적으로 데이터 전송되어 NIU와의 통신을 유지시킨다. 만일, 다른 메시지가 AIU로부터 NIU로 흐르지 않는다면, AIU는 2초 이하의 간격으로 AIU에 지정된 각각의 NIU를 데이터 전송한다. 이것은 적절한 업스트림 전송 신호 교정을 하고 그리고 구성을 기다리는 동안에 그리고 NIU가 다운스트림 주파수를 데이터 요구하기를 결정하기 전에 네트워크 엔트리를 용이하게 한다. 폴링 신호변경은 프레임 스타트 셀에 pall request가 있는 AIU에 의해 초기화된다. NIU는 AIU가 NIU에 할당되어져 있는 업스트림 데이터 요구 타임 슬롯에 응답한다. 만일 AIU로부터의 가장 최근에 데이터 전송 요구가 프레임 스타트 타임 슬롯 poll request 필드에 poll slots allocation 메시지를 포함하지 않는다면, NIU는 폴링 응답을 위해 할당된 타임 슬롯이 AIU로부터 수신된 이전 poll slots allocation 메시지에서 가리키는 바와 동일하게 되게 한다. 만일 프레임 주기에 한 타임 슬롯 이상이 데이터 요구를 위해 할당되면, NIU는 프레임에서 가장 이른 타임 슬롯에 응답한다. 만일 NIU가 제 시간에 정렬되지 않으면, NIU's 응답은 필요한 폴링 응답 타임 슬롯을 따르는 타임 슬롯 동안에 AIU에서 수신될 수 있을 것이다. 가드 타임 슬롯은, 만일 데이터 전송되는 현재 NIU가 정렬되는 타임이 없으면 임의의 NIU용 예약, 회선쟁취, 또는 폴 타임 슬롯으로 AIU에 의해 할당되지 않아야만 한다. 오직 1폴링 타임 슬롯만이 다르게 할당될 필요성이 있을 수 있을 것이다. 가드 타임 슬롯은 폴 타임 슬롯을 따라야만 한다. 또한, NIU는 타이밍 교정을 하도록 제 1 타임 슬롯에 응답하도록 시도되어야 한다. 교정되어 있지 않은 즉, 네트에 유입되지 않은 NIU's의 데이터 요구는 연속적으로 행해져, 헤드 엔드가 최장시간동안 회선쟁취 사용용 가드 타임 슬롯을 할당할 수 있는 것이다. 폴링 신호변경은 poll feedback으로 기준 되는 제 3 메시지를 구비할 수 있는 것이다. 일부 메시지 타입은, poll request로서 구비되는 일부 메시지 타입에는 poll slot allocation, status request, 그리고 serial no이 있다. poll response는 status response 메시지일 수 있다. Tx calibration은 poll feedback으로서 포함될 수 있는 메시지 타입의 것이다. NIU는 한 프레임의 최소의 폴 반응 지연을 이행하는 것이다. 이러한 매개변수는 poll slot allocation 메시지에 구비된다.

만일 NIU/STB가 파워를 손실하면, 지정된 niu id 그리고 리소스(resources) 예를 들면 접속 그리고 타임 슬롯을 기억할 수 있을 것이다. 만일 NIU가 그 niu id를 기억한다면, 상기 niu id를 사용하는 AIU로부터의 메시지에 응답한다. 다르게는, NIU는 일련번호 메시지를 수신하도록 대기해야만 한다. 만일, NIU가 그 할당된 리소오스를 기억하지 않고, 다음에 niu id를 기억하지 않아야 한다면, niu id에 대한 반응 결핍은 NIU가 상기 NIU를 더 이상 유효하게 하지 않고 그리고 해제되게 하는 AIU를 지시한다. AIU는, 만일 AIU가 10초 동안 폴링 요구에 대한 반응이 수신되지 않으면 NIU가 반응하지 않음을 선언한다. 이러한 사실은 여기에서는 최소 매 2초로 AIU가 NIU를 폴링하는 것으로 추정할 수 있게 하는 것에 주의한다. 만일 AIU에서의 반응 접수의 부족 또는 NIU 반응의 부족이 파워 손실에 대한 통신의 손실으로 인한 것이면, 상기 10초 간격은 대부분의 통신 손실을 수용한다. 그런데 만일 통신 손실이 10초 보다 긴 주기 동안 유지된다면, AIU는 다른 NIU ID를 가진 NIU로 일련번호 메시지를 전송한다. 일련 번호와의 신규 niu id의 연합은, AIU가 NIU와의 통신을 상실하고 그리고 그에 따라서 AIU는 상기 NIU용으로 할당된 리소오스가 해제되고 그리고 NIU는 그 할당된 리소오스를 해제하는, NIU를 지정한다. AIU는, AIU가 상기 NIU용으로 할당된 리소오스 모드를 해제하지 않으면 일련 번호 메시지에 의한 NIU용 신규 niu id를 전송하지 않는다. 매 신규 niu id 용으로, NIU는 네트워크 엔트리 프로세스를 다시 수행한다. 일시적 통신 손실 동안에, NIU는 지정된 간격에서 교정되지 않는다. 따라서, 통신이 재확립되면, NIU는 불만족하게 교정되어 AIU는 이것을 계수 하여야 한다.

도면은 매 업스트림 셀용으로 매우 많은 다운스트림 셀이 전송되는 것을 나타내고 있다. 다운스트림 프레임 스타트 셀은 쉐이드 타임 슬롯에 의해 지정된다. 다운스트림 프레임 스타트에 데이터 전송되는 NIU의 지정은 다운스트림 프레임의 좌측을 향한다. 여기서의 타임 슬롯 할당(Time Slot Allocation) 섹션에서는 업스트림 타임 슬롯 할당 예(Example Upstream Time Slot Allocation)에서의 업스트림 타임 슬롯을 기준으로 한다. 할당 예에서의 타임 슬롯의 할당은 이러한 예로서 확인된다. NIU#4는 아직 네트워크에 유입되지 않았으며, 그리고 따라서 상기 업스트림 전송 신호는 아직 교정되어져 있지 않음에 유의한다. 따라서 NIU#4로 부터의 폴링 반응은 NIU's#4's폴링 반응 타임 슬롯용으로 할당되는 시간에 비해서 AIU에서 보다 늦은 타임 슬롯에 수신되게 된다. 또한, NIU's에 의한 폴링 반응이 폴링 요구가 수신된 후에 한 업스트림 프레임에 의해 지연됨에 유의 한다. 또한, 업스트림 프레임은 NIU's사이에 일정한 패쓰 길이 차이로 인하여 상쇄 지연으로 수용된다. 상기 차이가 일정하고 그리고 동일한 업스트림 프레임 또는 프레임에 억세스할 수 있는 NIU's 사이에 변경이 없는 한, 이러한 상쇄는 지연과는 다르게 충돌이 없다.

테이블 9: 폴링 반응 프레임 지연 예

상태 요구(status request)

이것은 NIU로부터 요구되는 상태(status) 아이템의 리스트이다. 대부분의 상태는 관리용 VC에 의하여 획득된다.

상태 반응(status response)

이것은 AIU에 의해 요구되는 상태 아이템의 리스트이다.

tx 교정(tx calibration)

NIU로부터의 업스트림 전송 신호의 정정은 이러한 메시지에서 보내진다. 주파수 정정은 10kHz의 분해능을 갖는 사인 정수이고, 여기서 포지티브 값은 NIU가 그 주파수를 증가하는 것을 나타내고, 그리고 네가티브 값은 NIU가 그 전송 주파수를 감소함을 나타낸다. 타임 정정은 1다운스트림 샘플 클록 주기와 동일한 .5 다운스트림 심볼의 분해능을 가진 사인 정수이고, 여기서 포지티브 값은 NIU가 그 전송을 지연하여야 함을 가리키고 그리고 네가티브 값은 NIU가 곧 전송하여야 함을 가리킨다. 파워 정정은 20dB 분해능을 가진 사인 정수이고, 여기서 포지티브 값은 NIU가 그 파워가 상승되어야 하는 것을 가리키고, 그리고 네가티브 값은 NIU가 그 전송 파워가 하강하여야 함을 가리킨다. AIU로부터의 파워 정정에 더하여, NIU는 다운스트림 수신 신호에 기본한 자동 전송 파워 정정 알고리즘을 이용한다. 폴 요구는 NIU's 전송 신호 정정을 결정하도록 보내질 필요성이 없다. 이것은 만일 헤드-엔드가 타이밍 결정능력이 있으면, 통화 타임 슬롯으로부터의 조정이 가능하다. NIU로 보내지는 교정 메시지용 VC의 사용은, 정보가 프레임 스타트 타임 슬롯에 보내질 수 있기에 작고 불충분함으로 대역폭을 소비한다.

(7) 네트워크 엔트리

AIU는 그룹에 다운스트림 주파수 채널의 적어도 하나에 NIU's의 각각을 데이터 전송한다. NIU가 네트워크에 유입하기 전에, 다른 채널 그룹으로부터 한 다운스트림 주파수 채널 이상에서 주파수 전송되고, 그리고 다른 niu id는 각각의 그룹용으로 사용될 수 있을 것이다. NIU의 네트워크로의 유입 시도 시에, 다운스트림 주파수 채널을 획득하고 그리고 그곳을 향하는 데이터 전송을 청취한다. NIU가 데이터 전송이 향해지는 것이 인식되도록 네트워크에 NIU가 유입되지 않음으로, AIU는 폴링 요구 메시지에 niu id를 따라 NIU's 부분적 또는 전체적인 일련 번호를 보낸다. 한 NIU는 다른 NIU가 데이터 전송되기 전에 한 번 이상 데이터 전송될 수 있을 것이다. 데이터 전송은 동일한 nid id가 회복될 때까지 기다릴 수 없는 라운드 로빈(round robin)이 필요하지 않다. 각각의 NIU's전송 신호는 레귤러 베직에서 정정되어야 하지만, 폴 요구 메시지는 NIU로 전송 교정 메시지를 보낼 필요성은 없다. 전송 교정 메시지는 최악의 경우에 적어도 일회에 매 2초를 보내야 하는 것이다. NIU는 다른 NIU와 충돌하는 정정 사이에서 비교정되지 않아야 한다.(물리적 요구를 참고) 네트워크에 유입되지 않지만 다운스트림 주파수에서 데이터 전송되게 지정되는 모든 NIU's는 2초보다 크지 않은 주파수로 다운스트림 주파수 채널에 데이터 전송될 것이다.

만일 NIU가 2초를 기다리지만 그 일련 번호를 수신하지 않는다면, 다음 다운스트림 주파수를 획득하고 그리고 다시 그 일련 번호를 청취할 것이다. 이러한 프로세스는 NIU가 데이터 전송되고 있을 때 다운스트림 주파수 채널을 발견할 때까지 반복한다. NIU가 그 데이터 전송을 발견하고, 다음 데이터 전송에 응답하면, NIU는 이러한 한 다운스트림 주파수 채널에 의해 데이터 전송될 뿐이다.

NIU에 의해 보내진 폴 응답 타임 슬롯이 초기 데이터 요구 신호변경 동안에 인접한 업스트림 타임 슬롯과 충돌하지 않아서, 적어도 한 가드 타임 슬롯이 NIU전송 신호가 충분하게 정렬된 시간일 때까지 NIU 폴 응답 타임 슬롯을 따라야만 한다. NIU가 일단 교정되면, MAC 콘트롤 세션용 접속이 지정되고, 안전과 구성 신호변경이 수행된다. NIU가 구성되면, "스탠바이"로 진행된다. "스탠바이"는 사용자 활성의 결여에 의해 특징적으로 되는 것이다. "스탠바이"에서 업스트림 전달 신호 교정을 유지하는 동안에, NIU를 데이터 전송하도록 AIU는 지속된다.

네트 엔트리 메시지(net entry msg)

net entry msg는, 상기 메시지를 전송하는 다운스트림 주파수 채널에 지정되는, NIU를 가리키는 serial no와 그리고 NIU에 의해 사용되어 업스트림 전송 신호에 구조되는 upstream signal config인 2개 파트를 갖는다. num serial no bytes 필드는, 상기 메시지 내에 serial no에 바이트 수 또는 일련 번호의 적어도 유효한 바이트를 가리킨다. 최대 바이트 수는 20 이다. symbol rate ratio는 업스트림 변조 심볼에 대한 다운스트림 변조 심볼의 비율이다. 상기 비율은 NIU에 의해 이슈 되어 업스트림 데이터 레이트를 설정한다. upstream frame delay는 다운스트림 프레임 스타트 셀 헤더의 수용으로 업스트림 프레임의 스타트를 지연하는 업스트림 타임 슬롯의 수이다.

(8)구성(configration)

구성(configuration)

구성 메시지는 AIU에 의해 사용되어 구성 매개변수가 NIU/STB로 보내진다. 구성 메시지는 개별적인 VC를 경유하여 NIU에 또는 방송VC를 경유하는 모든 NIU's 로의 방송의 어느 하나로 동기적으로 보내진다. AIU는 AIU시스템 스타트업 동안에 다운스트림 방송 VC를 지정한다. NIU가 네트워크에 유입하는 것을 개시할 때마다. AIU는 상태 및 구성 메시지용으로 VC를 NIU에 지정할 것이다. niu id는 네트 엔트리 및 가입자 입증 전에 NIU에 지정된 16비트 값이다. -1(OxFFFF)의 특정한 값은 모든 NIU's를 나타내는데 사용된다. 구성 메시지는 공통 파트로서 niu id, msg type, 및 num msg items를 가진 스탠더드 메시지 포맷을 사용한다. 메시지 리마인더는 필요에 의해 선택적으로 세트 구성 아이템으로 구성된다. "num configuration items"이 있는 num msg items는 이러한 메시지에 설정된 아이템 수를 나타내고, 여기서 각각의 아이템은 configuration item id에 의해 인식된다. 각각의 구성 아이템은 차례로 값에 적당한 다른 수의 비트 또는 바이트를 요구한다. 따라서, "configuration value"가 1 부터 n(TBD)바이트까지가 될 수 있다.

구성 긍정응답(configuration ack)

모든 NIU에 의해 수신되는 구성 메시지는 AIU로 되돌려 보내는 긍정응답을 가질 수 있다. 이러한 메시지는 하나의 할당된 예약 타임 슬롯 동안에 보내진 업스트림이다. 긍정응답은 수신된 메시지와 구성 수용응답 모두를 구비하는 것이다.

구성 아이템(configuration item):

1. 어느 정도의 회선쟁취 셀 지정(현재 완성된 또는 부분적 리스트).

2. 안전 "키" 또는 안전 아이템.

3. NIU로부터: 처리할 수 있는 최대# 오버헤드 셀/초

4. MAC프로토콜 버전-MIB

5. 최대 및 최소 전송 파워 레벨

6. 업스트림 데이터 비트 레이트

7. 회선쟁취 재시도

회선쟁취 재시도 또는 타임 슬롯 요구 사이에 최소 시간

랜덤 회선쟁취 재시도용 최대 시간

재시도 알고리즘 타입

8. 폴에 응답하는 업스트림 프레임. 폴 요구가 프레임 넘버 1 에 있은 후에 다음 업스트림 프레임의 스타트.

9. 다운스트림 프레임의 스타트로부터의 업스트림 프레임 옵셋.

10. 세션 메시지 재시도 타임-아웃(만일, 어느 정도의 시간 내에 긍정응답을 얻을 수 없는 경우) 그리고 재시도 수.

(9)세션 접속(Session Connections)

세션 접속은 2개 콘트롤 엔터티(entity) 또는 서버와의 사이에 통신을 전송하는 NIU와 AIU와의 사이에 ATM접속이다. 콘트롤 엔터티는 NIU 와 AIU에 있을 수 있고 또는 없을 수 있는 것이다. session connection 메시지에 의해 지정된 접속은 한 개 이상의 타임을 다른 가상 접속으로 전환시키어 콘트롤 엔터티에 이르게 할 필요가 있을 수 있다. 세션 접속을 확립하도록, NIU가 접속을 요구할 필요는 없다. AIU는 NIU에 session connection 메시지를 보내어 접속을 간단히 확립시킬 것이다. 이것은 콘트롤 및 관리 세션 접속용인 경우이다. MAC 세션 접속은 콘트롤 세션이고 NIU로부터의 session request 메시지 없이 AIU로부터 확립된다. 확립된 제 1 세션 접속은 MAC 세션용이고 그리고 다운스트림 랜덤 억세스 타임 슬롯에 그리고 업스트림 예약 타임 슬롯에 MAC메시지를 전송하는 MAC 접속이다. 상기 타임 슬롯은 VC(Virtual Connection)에 의한 것으로 여기서는 기준 한다. MAC 세션이 확립되는 접속용의 제 1 세션이므로, niu session id 는 일반적으로 접속용으로 0 이다. 관리 세션 접속은 다음에 일반적으로 확립된다. 사용자 데이터, 비디오 그리고 보이스 세션은 일반적으로, STU가 AIU에 또는 그 뒤에 콘트롤 엔터티 또는 서버에 콘트롤 메시지를 전송하도록 접속을 요구할 때에 NIU에 의해 요구된다. 만일, 세션 접속이 ATM사용자 데이터 콘트롤 메시지 전송용이면, 다음 엔터티는 Q.2931 엔터티 이다. STU는 외부 ATM 포트로부터 아이들 셀을 검출하고 다음, 예견된 Q.2931메시지용 세션 접속을 요구하는 NIU를 실시한다.

공유 무선 물리적 미디어로 인하여, 각각의 NIU용의 다른 MAC세션 접속을 지정하는 것은, 셀 페이로드가 그 niu id를 함유하는 것을 인식하도록 매(every) NIU가 매 MAC세션 접속 셀을 처리하는데 필요한 것을 완화시키게 된다. 또한, 다른 세션 접속을 위해서 예를 들면 관리 및 사용자 데이터 Q.2931, 상기 메시지가 niu id를 붙이지 않고 NIU에 간단하게 통해 지나갈 수 있도록 다른 세션 접속이 있을 필요가 있다. 만일, 매 NIU가 Q.2931용으로 0/5를 사용하면, NIU Q.2931메시지가 보내져 말할 수 있는 방법은 없다.

모든 세션 접속 메시지는 session msg ack 메시지에 의하여 긍정응답을 요구한다. session msg ack 메시지는 완전 셀을 수신하는 타임으로부터 50ms 내에 NIU에 의해 보내진다. session msg ack 메시지는 AIU에 의해, 긍정응답이 필요한 세션 메시지의 완전 셀이 NIU에 의해 보내진 후에 NIU 100ms로 완전하게 수신되어야 하는 NIU로 보내진다. 지정된 시간 내에서 긍정응답을 수신하지 않는 NIU 또는 AIU에 의해 보내지는 임의적인 세션 메시지는, 즉시 재전송된다. 긍정응답이 수신되는 한, 세션 메시지는 최소 5배를 재전송 하게 된다. 만일 메시지가 이러한 처리 동안에 빈약해지게 되면, NIU와 AIU는 보내지는 세션 메시지가 변경되기 전에 오리지날 메시지로 이러한 처리를 완성하게 된다.

세션 요구(session request)

session request 메시지는 세션 타입에 적합하게 콘트롤 흐름을 제공할 수 있는 서버 또는 엔터티에 접속을 셋업한다. 만일 데이터 세션과 같은 세션 타입에 적합한 신호 접속이 접속되어져 있으면, 다음 이에 따르는 신호 메시지와 접속 데이터가 session request메시지와 신호변경을 요구하지 않는다. niu session id는 메시지 헤더에 niu id에 의해 지정된 한 NIU용 세션용 개별 넘버이다. session type은 서버 또는 엔터티 세션 콘트롤 접속이 만들어지는 AIU를 나타낸다.

세션 접속(session connection)

session connection은 NIU가 요구를 받는 세션 접속용으로 사용되어야만 하는 VC, 예를 들면 VPI/VCI를 지정한다. 신호용의 다른 콘트롤 접속은 동일한 STU로부터 동시적으로 신호동작을 하는 콘트롤 흐름을 지원하기 위하여 STU의 각각의 포트용으로 지정될 수 있을 것이다.

세션 접속해제(session release)

센션 콘트롤 접속은 AIU에 의해 더 이상 지지될 수 없거나 또는 STU에 의해 더 이상 필요하지 않게 된 후에 접속 해제된다. session release는 AIU 또는 NIU/STB의 어느 하나로부터 발생되는 것이다.

세션 메시지 긍정응답(session msg ack)

세션 타입에 의해 결정되는 것으로서, 세션이 소요되는 또는 필요한 시간 내에 제공되는 것을 보장하도록, session msg ack는 각각의 세션 메시지에 응답하여 보내진다.

(10) 섹터 로드 밸런스

도 16 은 섹터 로드 밸런스를 설명하는 도면이다.

4. LAN 작용성(Functionality)

이러한 모델에서는, E.S.(End Station)이 에테르네트(Ethernet)와 같은 공유 메디아 인터페이스를 이용한다. STU 내에 세션 엔터티는, 네트워크에 위치된 LAN 에뮬레이션 클라이언트 엔터티(LEC)와 통신하는 SAR 작용과 802MAC레벨 브리지 작용을 구비한다. 상기 LEC는 ATM-Forum LANE 스텐더드와 충돌한다. 원격진 E.S.는 요구 LANE 서버와 피어 클라이언트(peer clients)가 내재되어 있다고 한다.

E.S.의 내부 운영은 일반적인 운영을 대표하는 것으로 이해한다. 이러한 정보는 기준 되는 부분의 이해를 용이하게 하기 위해 제공되는 것이다.

테이블 10. 공유하는 미디어 초기치 세션과 콜/접속 편제

주1: 브리지와 LEC 사이에 프로토콜은 한정됨. 또한 LEC는 LANE서버와 통신할 필요가 있을 것임에 주의. 이들은 그 자신의 접속을 요구하거나 또는 공통 위치될 것임. 이것은 상기 섹션의 범위 외측으로 고려되고 ATM 포럼으로 형성됨.

5. 하드웨어 및 소프트웨어 실행

(1)사용자 장비

도 18 은 무선 네트워크 프로토콜을 실행하는 가입자 장비용 블록 다이어그램을 나타낸 도면이다. RF트랜시버(1)는 안테나와 인터페이스 접속되고, 신호 증폭, RF에서 베이스밴드로의 다운 컨버젼, 그리고 A/D(analog to digital)컨버터(2)에 적절한 레벨을 제공하는 이득 콘트롤을 수행한다. 디지털 복조기(3)는 입력 신호의 캐리어 와 심볼 타이밍을 회복시키고, 소프트 디시젼 복조 데이터가 전진형 오신호 정정 디코더(4)로 패스된다. 디지털 복조기는 전압 콘트롤 오실레이터(설명의 명료함을 위해 도시 않음)로 피드백 되는 데이터 전송 트랙킹 루프를 경유하여 A/D컨버터 샘플 클록의 상을 제어하여 입력 신호 심볼 타이밍을 회복시킨다. 또한, 디지털 복조기는 이득 콘트롤 전압에 의해 RF트랜시버의 다운컨버터 스테이지에서 이득을 제어한다. 전진형 오신호 정정 디코더는 비트라비 알고리즘(Viterbi algorithm)에 의한 컨벌류셔널 디코더(convolutional decoder)와 리드-솔로몬 디코딩을 수행하고 그리고 전송 집중 트랜시버(5)로 회복 ATM셀을 패스한다. 전송 집중 트랜시버는 프레임 스타트 ATM셀을 검출하고 사용자용으로 적합하지 않은 ATM셀을 필터 하여 프레임 내에 타임 슬롯을 계수 한다. 사용자용으로 적합한 ATM셀은, 데이터 인터페이스를 패스하도록 하이 레벨 팩킷을 구성하는 SAR(segmentation and reassembly)디바이스로 패스된다. 대역내 ATM주파수신호는 명령을 해석하는 CPU(7)로 직접 패스된다.

전송 방향으로, CPU는 전송 집중 트랜시버에 로드되는 타임 슬롯 맵을 유지한다. 데이터 인터페이스로부터의 하이 레벨 팩킷이 ATM셀에 세그먼트되어, 전송 집중 트랜시버는 업스트림 프레임의 규정된 타임 슬롯으로 이들이 로드 된다. 세션 요구 또는 데이터 요구에 대한 응답의 어느 하나인, 대역내 주파수 신호 셀은 CPU로부터 업스트림 프레임 내로의 삽입용 SAR 디바이스로 패스된다.

다르게는, 전송 집중 트랜시버가 인식되어, CPU로 대역내 주파수 신호 ATM셀로 향하게 되어, SAR디바이스를 바이패스한다. 이러한 사실은 SAR디바이스가 SAR을 수행하지 않기 때문에 사용자 장비와 다른 사용자 장비와의 사이에 인터페이스 만을 물리적 레이어가 가능하게 한다. 결국에는, 전송 집중 트랜시버와 SAR이 단일 디바이스로 합체된다.

업스트림 프레임에 포장된 ATM셀은, 캐리어로의 변조를 위해 시리얼 스트림을 변조기로 보내는 전진형 오신호 정정 엔코더(8)로 패스된다. 변조기의 심볼 타이밍은 주파수 합성장치 또는 NCO(numerically controlled oscillator)(10)에 의한 회복된 수신 심볼 타이밍에 간섭성(coherent)으로 기준된다. 심볼 타이밍은클록 쉐로어 회로(clock swallower circuit)(11) 또는 다른 수단에 의한 타임 슬롯 정렬을 보장하도록 조정된다. 다음, 변조신호는 RF트랜시버에 의한 필요한 RF주파수로 주파수 변환된다. 출력 파워 레벨은 디지털 복조기로부터 RF트랜시버로의 AGC피드백으로부터 그리고 전진형 오신호 정정 디바이스에 비트 에러 율 평가기로부터 수신된 파워 레벨의 측정치로부터, CPU에 의해 콘트롤된다.

(2)기지국 장비

도 19 는 기지국 장비용 블록 다이어그램을 나타낸 도면이다. RF트랜시버(1)는 안테나와 인터페이스하고 그리고 신호 증폭, RF로부터 베이스밴드로의 다운컨버젼, 그리고 A/D(analog to digital)컨버터(2)에 적절한 레벨을 제공하는 이득 콘트롤을 수행한다. 디지털 복조기(3)는 입력 신호의 캐리어 및 심볼 타이밍을 회복시키고 그리고 전진형 오신호 정정 디코더(4)로 소프트-디시젼 복조 데이터를 패스한다. 전진형 오신호 정정 디코더는 비테르비 알고리즘에 의한 컨벌류셔널 디코딩과 리드 솔로몬 디코딩을 수행하고 그리고 ATM스위치(5)로 회복 ATM셀을 패스한다. ATM 스위치는 SAR(segmentation and reassembly) ASIC 또는 장치의 외부 피스로서 이용될 수 있는 것이다. 대역내 ATM 주파수 신호 셀은 요구 및 폴링 응답을 해석하는 CPU(6)로 직접 패스된다.

기지국이 상태에 적합한 사용자에게 데이터 전송하면, 타임 옵셋 카운터(7)로부터의 사용자의 타이밍 옵셋과, 사용자의 주파수 옵셋 그리고 디지털 복조기로부터 의 신호 레벨을 판독한다. 이들의 정정은 대역내 ATM셀에 조립되어 다운스트림 프레임 내로의 삽입용 ATM스위치로 패스된다. 다운스트림 프레임에 타임 슬롯은, ATM스위치가 CPU로부터 정확한 간격으로 수신되는 프레임 스타트 셀을 삽입하는 것을 제외한 스위치의 일반적인 스케쥴 기능에 따르는 ATM스위치에 의해 셀에 충진 된다. 다음, ATM셀에는 다운스트림 RF를 형성하는 전진형 오신호 정정 엔코드(8)와 변조(9)가 있다. RF트랜시버는 다운스트림 신호를 레디오 주파수로 업컨버트 한다. CPU는 업스트림 네트워크 관리 폴링 응답 ATM 셀에 허브 국으로의 가입자로부터의 피드백 되는 비트 에러율 측정치에 따르는 전송 파워 레벨을 조정한다.

변화(variations)

다음의 변화는 명확한 것이고 청구된 것이다.

1. 프레임 당 다른 수의 타임 슬롯으로 발생되는 교차 데이터 레이트 사용.

2. 기지국에 CPU로의 대역내 주파수 신호 ATM셀을 전달하는 ATM스위치와는 다른 수단을 사용.

3. 사용자 장비에 CPU로 대역내 주파수 신호 ATM셀을 전달하는 SAR디바이스와는 다른 수단을 사용.

4. 업스트림 프레임 내에 회선쟁취 셀과 폴링 응답 셀의 구역설정. 처리능력에 따라서, 가입자가 동일한 프레임 주기 내에서 응답할 수 있도록 업스트림 프레임의 중간에 폴링 응답 타임 슬롯을 배치할 수 있는 잇점이 있음.

5. 사용자를 조정하는 교차 회로의 사용은 무선 광대역-ISDN용 네트워크 프로토콜을 수행하는 것에 대한 타임 슬롯 타이밍을 전송. 비관련 적용되는 선택 회로의 사용은 청구되지 않음.

6. 모니터링 AGC 세팅, 전진형 오신호 정정 디코딩에 앞선 비트 에러율과 같은 사용자 장비에 의한 수신 파워 레벨의 다른 측정.

Claims

무선 포인트(기지국) 대 멀티포인트(사용자)용 네트워킹 프로토콜에 있어서:

사용자는 사용자로의 기지국의 방향인 다운스트림 방향으로 시-분할 멀티플렉싱을 활용하고 그리고 기지국으로의 사용자의 방향인 업스트림 방향으로, 시-분할 멀티플 억세스를 활용하는 정지(靜止)상태이고; 미디움 억세스 콘트롤은 업스트림 방향으로 타임 슬롯을 액티브하게 지정하여 다수 사용자에 의한 대역폭용 가변 수요를 수용하고; 업스트림 프레임 타이밍은 다운스트림 프레임 타이밍으로 동기 되고; 타임 슬롯은 개별 ATM 셀을 전송하고; 다운스트림 프레임의 제 1 타임 슬롯은 프레임 스타트 ATM셀을 전송하고; 업스트림 타임 슬롯 동기는 기지국에서 사용자로의 타이밍 제어를 통한 ± 2변조 심볼 내에서 유지되고; 랜덤 억세스 타임 슬롯은 네트워크에 유입되는 사용자와 대기 모드 시킹(seeking)에 사용자에 의한 제어 면 요구(control plane requests)를 세션(session)을 개시하는데 사용하고; 폴링(polling)이 관리 면 작용용으로 사용되고 그리고 사용자에 의한 응답은 폴링 응답 타임 슬롯에 있는 것을 특징으로 하는 네트워킹 프로토콜.