KR20000034486A

KR20000034486A - 다기능 내장형 케이블모뎀

Info

Publication number: KR20000034486A
Application number: KR1019980051822A
Authority: KR
Inventors: 김덕년
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-06-26

Abstract

본 발명은 LAN(Local Area Network)이 접속될 수 있는 다기능 내장형 케이블모뎀에 관한 것이다.

본 발명은 CMTS와의 RF 인터페이스를 위한 RF 인터페이스부와; 호스트에 구비된 PCI 버스와의 인터페이스를 위한 PCI 버스 브리지와; LAN과의 이더넷 인터페이스를 위한 이더넷 인터페이스부와; 상기 RF 인터페이스부, 상기 PCI 버스 브리지 또는 상기 이더넷 인터페이스부에서 출력되는 데이터 패킷의 소스 어드레스와 수신지 어드레스를 검증하는 제어부와; 상기 RF 인터페이스부, 상기 PCI 버스 브리지 또는 상기 이더넷 인터페이스부에서 출력되는 데이터 패킷이 해당 수신지로 전달되도록 상기 제어부의 수신지 어드레스 검증 결과에 따라 상기 데이터 패킷에 MAC 헤더를 붙이는 MAC 처리부를 구비하여 상기 이더넷 인터페이스부를 통해 LAN도 접속될 수 있도록 한다.

상기와 같이 본 발명은 기존의 내장형 케이블모뎀의 구성에 이더넷 인터페이스를 위한 소수 부재(이더넷 물리 계층 처리부, 트랜스포머, 이더넷 커넥터)만 추가하여 LAN이 접속될 수 있도록 하기 때문에 훨씬 저렴한 가격으로 케이블망(CMTS)과 LAN을 동시에 접속할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

다기능 내장형 케이블모뎀(A multi-functional built-in cable modem)

본 발명은 내장형 케이블모뎀에 관한 것으로서, 특히 LAN(Local Area Network)이 접속될 수 있는 다기능 내장형 케이블모뎀에 관한 것이다.

일반적으로 케이블모뎀 네트워크는 원격지 접속 분야에서 종합정보통신망(ISDN), 멀티디지털가입자회선(xDSL) 등과 함께 관심을 끌고 있는 네트워크 시스템으로서, 인터넷, 인트라넷에 접속하여 Mbps 급의 고속 데이터 전송 속도로 가입자에게 재택근무, 영상회의, 웹검색 등의 다양한 서비스를 제공한다.

미국을 중심으로 폭넓은 사용자층을 확보하고 있는 케이블모뎀 네트워크의 개념은 케이블 티브이(CATV)망을 데이터 통신분야에 끌어들인 것으로서, 동축케이블을 이용한다는 측면에서는 서로 유사하지만 CATV는 외부의 동축케이블을 셋톱박스로 연결한 후 이 셋톱박스에 TV를 접속시키는 반면, 케이블모뎀 네트워크는 케이블모뎀으로 동축케이블과 퍼스널 컴퓨터(PC)를 연결하는 방식이다. 이 때, 케이블모뎀에 접속되는 PC는 1 대일 수도 있고 여러 대일 수도 있다.

케이블모뎀은 워크그룹용, 멀티유저용, 및 개인용으로 구분된다. 워크그룹용 케이블모뎀은 PC를 접속시킬 수 있는 포트수가 4개, 8개 등으로 소규모 그룹을 대상으로 하고 이를 통해 소형 LAN을 구축할 수 있도록 하며, 멀티유저용 케이블모뎀은 도서관, 학교, 공장 등 비교적 규모가 큰 곳에 사용된다.

도 1은 일반적인 케이블모뎀 네트워크의 개략적인 구성도로서, 다수개의 케이블모뎀(11∼14, CM: Cable Modem)이 케이블망(20)에 연결되어 있고, 각각의 케이블모뎀(11∼14)에는 가입자 설비(CPE: Customer Premises Equipment)인 퍼스널 컴퓨터(PC)가 연결되어 있으며, 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS: Cable Modem Termination System)이 케이블망(20)과 백본망(40) 사이에 연결되어 있다. 여기서, 가입자는 백본망(40)으로부터 인터넷 등의 서비스를 제공받는다.

상기 케이블모뎀들(11∼14, CM)은 PC 로부터 입력되는 상향 채널(upstream channel)의 패킷들과 CMTS(30)로부터 입력되는 하향 채널(downstream channel)의 패킷들을 버퍼와 메모리(도면상 도시되지 않음)에 저장한 상태에서 적절하게 처리하여 가입자가 CMTS(30)와 연결된 백본망(40)으로부터 여러 가지 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.

상기 CMTS(30)는 헤드엔드에 위치하여 상향 채널과 하향 채널을 제공한다. 상기 CMTS(30)는 하향 채널을 통해 500Kbps∼30Mbps의 속도로 광대역의 데이터를 전송하고, 상향 채널을 통해 각 케이블모뎀(11∼14, CM)이 96Kbps∼10Mbps의 속도 및 점대점 방식으로 전송한 협대역의 질의데이터를 수신한다.

한편, 케이블모뎀에는 CPE(PC) 외부에 설치되어 CPE와 이더넷 인터페이스를 통해 연결되는 외장형 케이블모뎀과 CPE에 내장되는 내장형 케이블모뎀이 있다.

상기 외장형 케이블모뎀은 허브(hub)나 라우터(router)를 통해 다수의 CPE가 접속될 수 있어 즉, LAN이 접속될 수 있어 여러 CPE가 하나의 케이블모뎀을 공동으로 사용할 수 있는 이점이 있지만 별도로 이더넷 네트워크 카드를 구입해야 하므로 사용자가 경제적으로 부담을 느끼는 문제점이 있다.

반면, 상기 내장형 케이블모뎀은 이더넷 네트워크 카드를 별도로 구비해야 하는 부담은 덜게 되지만 하나의 케이블모뎀을 여러 CPE가 공동으로 사용할 수 없고 케이블모뎀을 내장하고 있는 하나의 CPE(호스트)만 사용할 수 있는 제약이 있다.

이에 본 발명은 기존의 내장형 케이블모뎀의 구성에 이더넷 인터페이스를 위한 부재를 추가하여 LAN도 접속될 수 있도록 함으로써 CMTS와 호스트, CMTS와 LAN, 호스트와 LAN간의 데이터 패킷 전달을 모두 수행할 수 있는 다기능 내장형 케이블모뎀을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 다기능 내장형 케이블모뎀은 CMTS와의 RF(Radio Frequency) 인터페이스를 위한 RF 인터페이스부와; 호스트에 구비된 PCI(Programmable Communication Interface) 버스와의 인터페이스를 위한 PCI 버스 브리지와; LAN과의 이더넷 인터페이스를 위한 이더넷 인터페이스부와; 상기 RF 인터페이스부, 상기 PCI 버스 브리지 또는 상기 이더넷 인터페이스부에서 출력되는 데이터 패킷의 소스 어드레스와 수신지 어드레스를 검증하는 제어부와; 상기 RF 인터페이스부, 상기 PCI 버스 브리지 또는 상기 이더넷 인터페이스부에서 출력되는 데이터 패킷이 해당 수신지로 전달되도록 상기 제어부의 수신지 어드레스 검증 결과에 따라 상기 데이터 패킷에 MAC 헤더를 붙이는 MAC 처리부가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 이더넷 인터페이스부에서 출력되는 데이터 패킷의 소스 어드레스를 검증하여 LAN 어드레스 테이블에 등록하는 것이 바람직하다.

도 1은 일반적인 케이블모뎀 네트워크의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 다기능 내장형 케이블모뎀의 개략적인 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 다기능 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달 절차의 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: RF 인터페이스부 200: PCI 버스 브리지

300: 이더넷 인터페이스부 400: MPU

410: DRAM 500: MAC 칩

700: MPU 버스

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 케이블모뎀은 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol)을 사용하며, IP 메시지의 투명한 전송을 위하여 아래 표 1과 같은 계층적인 구조를 가지고 있다.

계 층	부 계 층
네트워크 계층	-
데이터 링크 계층	논리 링크 제어(LLC) 부계층
	링크 보안 부계층
	매체 액세스 제어(MAC) 부계층
물리 계층	전송 수렴(TC) 부계층
물리 계층	물리 매체 종속(PMD) 부계층

즉, 케이블모뎀은 네트워크 계층, 데이터 링크 계층, 물리 계층의 수직적인 계층 구조를 가진다. 그 중, 데이터 링크 계층은 논리 링크 제어(LLC: Logical Link Control) 부계층, 링크 보안(link-security) 부계층 및 매체 액세스 제어(MAC: Medium Access Control) 부계층으로 구분되고, 물리 계층은 전송 수렴(Transmission Convergence) 부계층과 물리 매체 종속(PMD: Physical Medium Dependent) 부계층으로 구분되며, 네트워크 계층(IP 계층)은 IP 트래픽을 전송한다.

상기 데이터 링크 계층의 매체 액세스 제어(MAC) 부계층은 가변 길이의 PDU(Protocol data Unit)를 지원한다. 여기서, MAC 프로토콜은 CMTS에 의해 대역 할당이 제어되고, 상향스트림이 일정 시간 간격의 미니슬롯으로 나뉘며, 가변 길이의 패킷을 지원하여 대역 사용 효율을 증가시키는 특징을 가지고 있다.

상기 물리 계층의 전송 수렴(TC) 계층은 하향스트림의 경우에만 존재하여 디지털 비디오와 같은 추가의 서비스를 제공하며, 물리 매체 종속(PMD) 부계층은 하향스트림의 경우 64QAM 과 256QAM 의 변조 방식, 리드솔로몬과 트렐리스의 에러정정코드 등의 기능을 지원하고 상향스트림의 경우 QPSK 와 16QAM 의 변조 방식, TDMA, 고정 길이 프레임과 가변 길이 PDU 등을 지원한다.

한편, 케이블모뎀과 CMTS가 주고받는 MAC 프레임은 MAC 프레임의 내용을 정의하는 MAC 헤더와, 상기 MAC 헤더에 따라 그 길이와 존재여부가 정해지는 데이터 PDU로 구성된다. 상기 MAC 프레임은 상향스트림의 경우 MAC 헤더 앞에 물리 매체 종속(PMD) 부계층 오버 헤더가, 하향스트림의 경우 MPEG 전송 헤더가 붙어서 전송된다.

도 2는 본 발명에 의한 다기능 내장형 케이블모뎀의 개략적인 구성도로서, 상기 다기능 내장형 케이블모뎀은 CMTS와의 RF 인터페이스를 위한 RF 인터페이스부(100)와, 호스트에 구비된 PCI 버스와의 인터페이스를 위한 PCI 버스 브리지(200)와, LAN과의 이더넷 인터페이스를 위한 이더넷 인터페이스부(300)와, MPU(400)와, DRAM(Dynamic RAM, 410)과, 플래시 메모리(flash memory, 420)와, MAC 칩(500)과, 암호/해독기(600)와, MPU 버스(700)로 구성되어 있다.

상기 RF 인터페이스부(100)는 케이블망과 접속되는 F-커넥터(110)와, 상기 F-커넥터(110)와 연결된 튜너(120)와, 상기 튜너(120)와 MAC 칩(500) 사이에 연결된 변조기(130) 및 복조기(140)로 구성된다.

상기 튜너(120)는 F-커넥터(110)를 통해 CMTS가 송신한 RF 신호를 수신하여 복조기(140)로 출력하고, 상기 복조기(140)는 입력받은 RF 신호(16QAM 변조된 신호)를 복조하여 MAC 칩(500)에 전달한다. 상기 변조기(120)는 MAC 칩(500)으로부터 전달받은 데이터 패킷을 16QAM 변조하여 튜너(120)로 출력하고, 상기 튜너(120)는 16QAM 변조된 데이터 패킷을 F-커넥터(110)를 통해 CMTS측으로 송신한다.

상기 PCI 버스 브리지(200)는 호스트가 전송한 데이터 패킷을 MPU 버스(700)를 통해 DRAM(410)에 저장시킨 다음 MAC 칩(500)에 그 사실을 알리거나, MAC 칩(500)으로부터 호스트로의 데이터 패킷 전달을 통보받으면 MPU 버스(700)를 통해 DRAM(410)에 저장된 데이터 패킷을 읽어와 호스트의 PCI 버스로 출력한다.

상기 이더넷 인터페이스부(300)는 이더넷 MAC 계층 처리부(310)와 이더넷 물리 계층 처리부(320)와, 트랜스포머(330)와, 이더넷 커넥터(340)로 구성된다. 여기서, 이더넷 MAC 계층 처리부(310)는 기존의 내장형 케이블모뎀에 구비되어 있으므로 본 발명에서는 이더넷 물리 계층 처리부(320)와 트랜스포머(330)와 이더넷 커넥터(340)만 추가하면 된다.

상기 이더넷 MAC 계층 처리부(310)는 MAC 칩(500)으로부터 LAN으로의 데이터 패킷 전달을 통보받으면 MPU 버스(700)를 통해 DRAM(410)에 저장된 데이터 패킷을 읽어들여 헤더를 붙인 다음 이더넷 물리 계층 처리부(320)와 트랜스포머(330)와 이더넷 커넥터(340)를 거쳐 LAN측으로 전달되도록 하거나, 상기 이더넷 커넥터(340)를 통해 입력되는 LAN의 송신 데이터 패킷을 트랜스포머(330)와 이더넷 물리 계층 처리부(320)가 처리하여 이더넷 MAC 계층 처리부(310)로 출력하면 이더넷 MAC 계층 처리부(310)가 해당 패킷을 필터링하여 MPU 버스(700)를 통해 DRAM(410)에 저장시킨 다음 MAC 칩(500)에 그 사실을 알린다.

상기 MPU(400)는 MAC 칩(500)으로부터 RF 인터페이스부(100), PCI 버스 브리지(200) 또는 이더넷 인터페이스부(300)에서 출력되는 데이터 패킷이 존재함을 통보받으면 MPU 버스(700)를 통해 DRAM(410)에 저장된 해당 패킷을 읽어와 필터링, 어드레스 검증(verification), 브리징(bridging) 등과 같은 처리를 수행한 다음 다시 MPU 버스(700)를 통해 DRAM(410)에 해당 패킷을 저장시키고 MAC 칩(500)에 데이터 패킷의 처리 완료 사실을 알린다. 또한, 상기 MPU(400)는 이더넷 인터페이스부(300)에서 출력되는 데이터 패킷의 소스 어드레스를 검증하여 LAN 어드레스 테이블(LAT: LAN Address Table)에 등록한다.

상기 MAC 칩(500)은 RF 인터페이스부(100)와 PCI 버스 브리지(200)와 이더넷 인터페이스부(300)에서 출력되는 데이터 패킷을 필터링하여 MPU 버스(700)를 통해 DRAM(410)에 저장시킨 다음 MPU(400)에 데이터 패킷이 존재함을 알리거나, MPU(400)로부터 데이터 패킷 처리 완료를 통보받으면 MPU 버스(700)를 통해 DRAM(410)에 저장된 데이터 패킷을 읽어와 MPU(400)의 수신지 어드레스 검증 결과에 따라 MAC 헤더를 붙인 다음 RF 인터페이스부(100)로 데이터 패킷을 출력하거나 MPU 버스(700)를 통해 DRAM(410)에 저장시켜 이후 PCI 버스 브리지(200)나 이더넷 MAC 계층 처리부(310)가 읽어갈 수 있도록 한다.

상기 암호/해독기(600)는 CMTS로 데이터 패킷을 송신할 때 해당 패킷에 실린 내용을 다른 케이블모뎀이 알 수 없도록 암호화하고, CMTS로부터 수신한 암호화된 데이터 패킷을 해독한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 다기능 내장형 케이블모뎀이 CMTS, 호스트 및 LAN으로 데이터 패킷을 전달하는 과정을 도 3에 도시된 흐름도를 참조하여 상세하게 설명한다.

첫째, 다기능 내장형 케이블모뎀은 F-커넥터(110)를 통해 CMTS로부터 데이터 패킷을 수신하면(S301) 해당 패킷이 호스트로 전송되어야 하는 패킷인가를 판단한다(S302).

상기 S302 단계의 판단 결과 해당 패킷이 호스트로 전송되어야 하는 패킷인 경우 다기능 내장형 케이블모뎀은 해당 패킷을 PCI 버스 브리지(200)를 통해 호스트의 PCI 버스로 전달하고(S303), 호스트로 전송되어야 하는 패킷이 아닌 경우 해당 패킷을 이더넷 커넥터(340)를 통해 LAN으로 전달한다(S304).

둘째, 다기능 내장형 케이블모뎀은 PCI 버스 브리지(200)를 통해 호스트로부터 데이터 패킷을 수신하면(S311) 해당 패킷에 지정되어 있는 수신지 어드레스(destination address)를 확인하여 LAT에서 해당 수신지의 어드레스를 찾고(S312), 이어서 해당 패킷이 LAN으로 전송되어야 하는 패킷인가를 판단한다(S313).

상기 S313 단계의 판단 결과 해당 패킷이 LAN으로 전송되어야 하는 패킷인 경우 다기능 내장형 케이블모뎀은 해당 패킷을 이더넷 커넥터(340)를 통해 LAN으로 전달하고(S314), LAN으로 전송되어야 하는 패킷이 아닌 경우 해당 패킷을 F-커넥터(110)를 통해 CMTS로 전달한다(S315).

셋째, 다기능 내장형 케이블모뎀은 이더넷 커넥터(340)를 통해 LAN으로부터 데이터 패킷을 수신하면(S321) 해당 패킷에 지정되어 있는 소스 어드레스(source address)를 확인하여 LAT에 등록하고(S322), 이어서 해당 데이터 패킷이 호스트로 전송되어야 하는 패킷인가를 판단한다(S323). 아울러, 상기 S322 단계에서 다기능 내장형 케이블모뎀은 해당 패킷의 소스 어드레스가 이미 LAT에 등록되어 있으면 등록을 생략한다.

상기 S323 단계의 판단 결과 해당 패킷이 호스트로 전송되어야 하는 패킷인 경우 다기능 내장형 케이블모뎀은 해당 패킷을 PCI 버스 브리지(200)를 통해 호스트의 PCI 버스로 전달하고(S324), 해당 패킷이 호스트로 전송되어야 하는 패킷이 아닌 경우 해당 패킷을 F-커넥터(110)를 통해 CMTS로 전달한다(S325).

이와 같이 본 발명은 기존의 내장형 케이블모뎀의 구성에 이더넷 인터페이스를 위한 소수 부재(이더넷 물리 계층 처리부, 트랜스포머, 이더넷 커넥터)만 추가하여 LAN이 접속될 수 있도록 하기 때문에 훨씬 저렴한 가격으로 케이블망(CMTS)과 LAN을 동시에 접속할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

CMTS와의 RF 인터페이스를 위한 RF 인터페이스부와;

호스트에 구비된 PCI 버스와의 인터페이스를 위한 PCI 버스 브리지와;

LAN과의 이더넷 인터페이스를 위한 이더넷 인터페이스부와;

상기 RF 인터페이스부, 상기 PCI 버스 브리지 또는 상기 이더넷 인터페이스부에서 출력되는 데이터 패킷의 소스 어드레스와 수신지 어드레스를 검증하는 제어부와;

상기 RF 인터페이스부, 상기 PCI 버스 브리지 또는 상기 이더넷 인터페이스부에서 출력되는 데이터 패킷이 해당 수신지로 전달되도록 상기 제어부의 수신지 어드레스 검증 결과에 따라 상기 데이터 패킷에 MAC 헤더를 붙이는 MAC 처리부가 구비된 것을 특징으로 하는 다기능 내장형 케이블모뎀.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 이더넷 인터페이스부에서 출력되는 데이터 패킷의 소스 어드레스를 검증하여 LAN 어드레스 테이블에 등록하는 것을 특징으로 하는 다기능 내장형 케이블모뎀.