KR20000034487A - Method for transmitting upstream packet of a cable modem - Google Patents

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KR20000034487A
KR20000034487A KR1019980051823A KR19980051823A KR20000034487A KR 20000034487 A KR20000034487 A KR 20000034487A KR 1019980051823 A KR1019980051823 A KR 1019980051823A KR 19980051823 A KR19980051823 A KR 19980051823A KR 20000034487 A KR20000034487 A KR 20000034487A
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Abstract

PURPOSE: A method for transmitting upstream packet of a cable modem is provided so that the efficiency of use of the channel band become increased by preventing the variable delay occurring when transmitting the upstream packet since if the upstream packet exists, the upstream packet stored to the memory of MPU is read in advance and stored to a memory buffer. CONSTITUTION: A method for transmitting upstream packet of a cable modem includes several steps. If an upstream packet exists, a step is to require the allocation of band of transmission of the upstream packet to CMTS(Cable Modem Termination System) (S303). Before receiving a MAP message from the CMTS, the upstream packet stored in a memory is read previously and stored to the separate local memory buffer (S304). A step is that when a MAP message is received from the CMTS, the timing of transmission of the upstream packet is founded from the MAP message, and the upstream packet stored to the local memory buffer is transmitted by correctly making the timing match to the corresponding time.

Description

케이블모뎀의 상향 패킷 송신방법(A method for transmitting an upstream packet in a cable modem)A method for transmitting an upstream packet in a cable modem

본 발명은 케이블모뎀의 상향 패킷 송신방법에 관한 것으로서, 특히 상향 패킷을 로컬 메모리 버퍼에 저장시켜 두었다가 송신가능한 시간(기회)에 정확히 타이밍을 맞추어 송신하는 케이블모뎀의 상향 패킷 송신방법에 관한 것이다.The present invention relates to an uplink packet transmission method of a cable modem, and more particularly, to an uplink packet transmission method of a cable modem in which an uplink packet is stored in a local memory buffer and transmitted at precisely timed timing (opportunity).

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.In general, the cable modem network is a network system that is attracting attention together with ISDN, multi-digital subscriber line (xDSL), etc. in the field of remote access, and is connected to the Internet and intranet to subscribers at a high speed of Mbps. It provides various services such as telecommuting, video conferencing, and web search.

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.The concept of cable modem networks, which have a wide user base in the United States, is to bring cable TV (CATV) networks into the data communication field. In terms of using coaxial cables, they are similar to each other. A cable modem network connects a coaxial cable to a personal computer (PC) via a cable modem, while connecting the TV to the set-top box after connecting the box. At this time, there may be one PC or multiple PCs connected to the cable modem.

케이블모뎀은 워크그룹용, 멀티유저용, 및 개인용으로 구분된다. 워크그룹용 케이블모뎀은 PC를 접속시킬 수 있는 포트수가 4개, 8개 등으로 소규모 그룹을 대상으로 하고 이를 통해 소형 랜(LAN)을 구축할 수 있도록 하며, 멀티유저용 케이블모뎀은 도서관, 학교, 공장 등 비교적 규모가 큰 곳에 사용된다.Cable modems are divided into workgroup, multiuser, and personal. Workgroup cable modems are designed for small groups with 4 or 8 ports for connecting PCs, enabling them to build small LANs, and multi-user cable modems for libraries and schools. It is used in relatively large places such as factories and factories.

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.1 is a schematic configuration diagram of a general cable modem network, in which a plurality of cable modems 11 to 14 (CM: Cable Modem) are connected to a cable network 20, and each cable modem 11 to 14 is connected to a subscriber. A personal computer (PC), which is a customer premises equipment (CPE), is connected, and a cable modem terminal system (CMTS) 30 is connected between the cable network 20 and the backbone network 40. . Here, the subscriber receives a service such as the Internet from the backbone network 40.

상기 케이블모뎀들(11∼14, CM)은 PC 로부터 입력되는 상향 채널(upstream channel)의 패킷들과 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)으로부터 입력되는 하향 채널(downstream channel)의 패킷들을 버퍼와 메모리(도면상 도시되지 않음)에 저장한 상태에서 적절하게 처리하여 가입자가 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)과 연결된 백본망(40)으로부터 여러 가지 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.The cable modems 11 to 14 (CM) buffer and memory packets of an upstream channel input from a PC and a downstream channel packets input from a cable modem terminal system 30 (CMTS). In the state stored in the (not shown in the figure) is properly processed so that the subscriber can receive various services from the backbone network 40 connected to the cable modem terminal system (30, CMTS).

상기 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)은 헤드엔드에 위치하여 상향 채널과 하향 채널을 제공한다. 상기 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)은 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.The cable modem terminal system 30 (CMTS) is located at the head end to provide an uplink channel and a downlink channel. The cable modem terminal system 30 transmits broadband data at a rate of 500 Kbps to 30 Mbps through a downlink channel, and each cable modem 11 to 14 CM transmits 96 Kbps to 10 Mbps over an uplink channel. Receive narrowband query data transmitted by dot method.

상기 케이블망(20)에서 하나의 케이블 라인에 연결되어 있는 케이블모뎀들(11∼14, CM)은 시분할방식(TDMA: Time Division Multiple Access)으로 상향 채널에 접속하게 되는데, 이 때 각각의 케이블모뎀(11∼14, CM) 사이에서 상향 채널의 접속을 제어하고 관리하는 것은 전적으로 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)이 담당하게 된다. 즉, 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)은 각각의 케이블모뎀(11∼14, CM)에게 상향 패킷을 송신할 수 있는 시간을 각각 지정해 주어 케이블모뎀들(11∼14, CM)이 동시에 패킷을 송신하지 않도록 한다.The cable modems 11 to 14 (CM) connected to one cable line in the cable network 20 are connected to an uplink channel in a time division multiple access (TDMA) manner, wherein each cable modem The cable modem terminal system 30 (CMTS) is solely responsible for controlling and managing the uplink channel connection between the 11 to 14 CM. That is, the cable modem terminal system 30 (CMTS) designates a time period for transmitting an uplink packet to each cable modem (11-14, CM) so that the cable modems (11-14, CM) simultaneously send packets. Do not transmit.

한편, 상기 케이블모뎀(11~14, CM)은 상향스트림(upstream)과 하향스트림(downstream)에서의 기본 전송 단위인 MAC(Medium Access Control) 프레임을 이용하여 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)과 데이터를 주고받으므로 MAC 프레임을 처리하는 MAC 칩(도면상 도시되지 않음)을 구비하고 있다.On the other hand, the cable modem (11 ~ 14, CM) and the cable modem terminal system (30, CMTS) using the medium (MA) frame that is the basic transmission unit in the upstream (upstream) and downstream (downstream) and It is equipped with a MAC chip (not shown in the figure) that processes the MAC frame by sending and receiving data.

상기 MAC 칩은 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)으로 송신할 데이터 패킷(상향 패킷)이 존재하는 경우 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS)이 지정한 시점에 맞추어 DMA(Direct Memory Access)를 통해 MPU(MicroProcessor Unit, 도면상 도시되지 않음)의 메모리에 저장된 상향 패킷을 가져오면서 송신하였다.The MAC chip uses an MPU (Direct Memory Access) through a direct memory access (DMA) at a time point designated by the cable modem terminal system 30 (CMTS) when there is a data packet (uplink packet) to be transmitted to the cable modem terminal system 30 (CMTS). The uplink packet stored in the memory of the MicroProcessor Unit (not shown) is transmitted.

그러나, 종래에는 MAC 칩의 DMA 과정에서 MPU 버스의 사용여부에 따라 가변적인 지연(latency)이 발생하게 되므로 각 케이블모뎀이 상향 패킷을 정확한 타이밍에 송신하지 못하는 경우가 빈번하게 발생하였고, 특정 케이블모뎀이 케이블모뎀 단말시스템이 지정한 시간에 정확하게 타이밍을 맞추어 패킷을 송신하지 못하면 다른 케이블모뎀에서 송신하는 패킷들과 충돌이 발생하여 추후에 해당 패킷을 재전송해야 하므로 상향 채널의 대역 사용 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.However, in the conventional DMA process of the MAC chip, since a variable latency occurs depending on whether the MPU bus is used, each cable modem frequently fails to transmit an uplink packet at an accurate timing. If the cable modem terminal system does not transmit the packet exactly at the specified time, the cable modem terminal system may collide with the packets transmitted from the other cable modem and retransmit the packet later. there was.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상향 채널을 통해 전송하고자 하는 패킷(상향 패킷)이 존재하는 경우 MPU의 메모리에 저장된 상향 패킷을 로컬 메모리 버퍼에 옮겨 두었다가 이후 케이블모뎀 단말시스템이 지정한 시간(기회)에 정확히 타이밍을 맞추어 송신함으로써 상향 패킷 송신시 DMA 과정으로 인해 발생할 수 있는 가변적인 지연이 사전에 방지되도록 하는 케이블모뎀의 상향 패킷 송신방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and when there is a packet (uplink packet) to be transmitted through an uplink channel, the uplink packet stored in the memory of the MPU is moved to a local memory buffer and then the cable modem terminal system. It is an object of the present invention to provide a cable modem uplink packet transmission method in which a variable delay that may occur due to a DMA process is prevented in advance by transmitting the signal at precisely timed timing (opportunity).

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 케이블모뎀의 상향 패킷 송신방법은 케이블모뎀이 케이블모뎀 단말시스템으로 상향 패킷을 송신하는 방법에 있어서, 상향 패킷이 존재하면 상기 케이블모뎀 단말시스템으로 상향스트림 전송 대역 할당을 요구하는 단계와, 상기 케이블모뎀 단말시스템으로부터 MAP 메시지를 수신하기 전에 메모리에 저장된 상향 패킷을 읽어들여 별도의 로컬 메모리 버퍼에 저장시키는 단계와, 상기 케이블모뎀 단말시스템으로부터 MAP 메시지를 수신하면 상기 MAP 메시지로부터 상향 패킷의 정확한 전송 타이밍을 알아내어 해당 시간에 정확하게 타이밍을 맞추어 상기 로컬 메모리 버퍼에 저장된 상향 패킷을 전송하는 단계가 구비된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an uplink packet transmission method of a cable modem according to the present invention is a method of transmitting an uplink packet to a cable modem terminal system by a cable modem, and if an uplink packet exists, upstream to the cable modem terminal system. Requesting transmission band allocation, reading uplink packets stored in memory and storing them in a separate local memory buffer before receiving a MAP message from the cable modem terminal system, and receiving a MAP message from the cable modem terminal system. The method may further include determining an accurate transmission timing of the uplink packet from the MAP message and transmitting the uplink packet stored in the local memory buffer at a precise timing at the corresponding time.

도 1은 일반적인 케이블모뎀 네트워크의 개략적인 구성도,1 is a schematic diagram of a typical cable modem network;

도 2는 본 발명이 적용되는 케이블모뎀의 개략적인 구성도,2 is a schematic diagram of a cable modem to which the present invention is applied;

도 3은 도 2에 도시된 MAC 칩의 상향 패킷 송신 절차를 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an uplink packet transmission procedure of the MAC chip illustrated in FIG. 2.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

140: MAC 칩(Medium Access Control chip) 141: 로컬 메모리 버퍼140: MAC chip (Medium Access Control chip) 141: local memory buffer

160: MPU(MicroProcessor Unit) 170: DRAM(Dynamic RAM)160: Microprocessor Unit (MPU) 170: Dynamic RAM (DRAM)

200: MPU 버스200: MPU bus

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 적용되는 케이블모뎀은 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol)을 사용하며, IP 메시지의 투명한 전송을 위하여 아래 표 1과 같은 계층적인 구조를 가지고 있다.The cable modem to which the present invention is applied uses the Internet Protocol (IP) and has a hierarchical structure as shown in Table 1 below for transparent transmission of IP messages.

계 층Hierarchy 부 계 층Tier 네트워크 계층Network layer -- 데이터 링크 계층Data link layer 논리 링크 제어(LLC) 부계층Logical Link Control (LLC) Sublayer 링크 보안 부계층Link Security Sublayer 매체 액세스 제어(MAC) 부계층Medium access control (MAC) sublayer 물리 계층Physical layer 전송 수렴(TC) 부계층Transmission Convergence (TC) Sublayer 물리 매체 종속(PMD) 부계층Physical Media Dependent (PMD) Sublayer

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.That is, the cable modem has a vertical hierarchical structure of a network layer, a data link layer, and a physical layer. The data link layer is divided into a logical link control (LLC) sublayer, a link-security sublayer, and a medium access control (MAC) sublayer, and the physical layer is transmitted. It is divided into a convergence sublayer and a physical medium dependent (PMD) sublayer. The network layer (IP layer) transmits IP traffic.

상기 데이터 링크 계층의 매체 액세스 제어(MAC) 부계층은 가변 길이의 PDU(Protocol data Unit)를 지원한다. 여기서, MAC 프로토콜은 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)에 의해 대역 할당이 제어되고, 상향스트림이 일정 시간 간격의 미니슬롯으로 나뉘며, 가변 길이의 패킷을 지원하여 대역 사용 효율을 증가시키는 특징을 가지고 있다.The media access control (MAC) sublayer of the data link layer supports a protocol data unit (PDU) of variable length. In the MAC protocol, bandwidth allocation is controlled by a cable modem terminal system (CMTS), the upstream is divided into mini slots at predetermined time intervals, and a variable length packet is supported to increase bandwidth utilization efficiency.

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.The transport convergence (TC) layer of the physical layer is present only in the downstream to provide additional services such as digital video, and the physical media dependent (PMD) sublayer is a modulation scheme of 64QAM and 256QAM in the downstream. It supports functions such as error correction codes of Solomon and Trellis, and supports upstream QPSK and 16QAM modulation schemes, TDMA, fixed length frames and variable length PDUs.

한편, 케이블모뎀과 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)이 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.On the other hand, the MAC frame exchanged between the cable modem and the cable modem terminal system (CMTS) is composed of a MAC header defining the contents of the MAC frame, and a data PDU whose length and presence is determined according to the MAC header. The MAC frame is transmitted with a physical medium dependent (PMD) sublayer over header in front of the MAC header in the upstream and an MPEG transport header in the downstream.

상기 MAC 헤더 중에서 MAC 관리 헤더는 MAC 프레임의 관리 메시지를 전송할 때 이용되는데, 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)이 하향 채널을 통해 케이블모뎀으로 전송하는 MAC 관리 메시지를 '할당 MAP'이라 한다. 즉, 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)은 할당 MAP을 케이블모뎀으로 전송함으로써 케이블모뎀이 상향 패킷을 송신하기 위한 상향 채널의 대역을 정의한다.Among the MAC headers, the MAC management header is used to transmit a management message of the MAC frame. The MAC management message transmitted by the cable modem terminal system (CMTS) to the cable modem through the downlink channel is called an 'assigned MAP'. That is, the cable modem terminal system (CMTS) defines a band of an uplink channel for the cable modem to transmit an uplink packet by transmitting an allocated MAP to the cable modem.

상기 MAP 메시지는 고정 길이의 헤더와, 가변 길이의 IE(Information Elements)로 구성된다. 상기 IE는 14비트의 SID(Service IDentifier), 4비트의 타입 코드(IUC: Interval Usage Code), 14비트의 스타팅 오프셋으로 구분되며, IE의 IUC에 따른 SID 및 오프셋을 살펴보면 아래 표 2와 같다.The MAP message includes a fixed length header and a variable length IE (Information Elements). The IE is classified into a 14-bit SID (Service IDentifier), a 4-bit Interval Usage Code (IUC), and a starting offset of 14 bits.

IE 명칭IE designation IUCIUC SIDSID 오프셋offset RequestRequest 1One anyany starting offset of REQ regionstarting offset of REQ region REQ/DataREQ / Data 22 multicastmulticast starting offset of IMMEDIATE Data regionstarting offset of IMMEDIATE Data region Initial MaintenanceInitial Maintenance 33 broadcast/multicastbroadcast / multicast starting offset of MAINT region(used in initial Ranging)starting offset of MAINT region (used in initial Ranging) Station MaintenanceStation maintenance 44 unicastunicast starting offset of MAINT region(used in Periodic Ranging)starting offset of MAINT region (used in Periodic Ranging) Short MaintenanceShort maintenance 55 unicastunicast starting offset of Data Grant assignment ; if inferred length=0, then it is a Data Grant Pendingstarting offset of Data Grant assignment; if inferred length = 0, then it is a Data Grant Pending Long DataGrantLong datagrant 66 unicastunicast starting offset of Data Grant assignment ; if inferred length=0, then it is a Data Grant Pendingstarting offset of Data Grant assignment; if inferred length = 0, then it is a Data Grant Pending Null IENull IE 77 zerozero ending offset of the previous grant. Used to bound the length of the last actual interval allocationending offset of the previous grant. Used to bound the length of the last actual interval allocation Data AckData ack 88 unicastunicast CMTS sets to 0CMTS sets to 0 ReservedReserved 9~149-14 anyany reservedreserved ExpensionExpension 1515 expanded IUCexpanded IUC # of additional 32bit words in this IE# of additional 32bit words in this IE

상기 표 2에서 Request IE는 상향스트림 데이터 전송을 위한 대역을 요구할 경우 상향스트림 간격을 제공하고, Request/Data IE는 전송될 대역이나 짧은 데이터 패킷을 요구할 경우 상향스트림 간격을 제공한다. Initial Maintenance IE는 새로운 스테이션을 네트워크에 연결할 경우 간격을 제공하고, Station Maintenance IE는 스테이션이 정해진 네트워크를 유지해야 하는 경우 간격을 제공한다. Data Grant IE는 케이블모뎀이 한 개 또는 그 이상의 상향스트림 PDU를 전송할 수 있는 기회를 제공하는 것으로서, Short Data Grant IE는 UCD(Upstream Channel Descriptor)에서 정해진 최대 버스트 크기보다 작거나 같은 경우에 이용되고, Long Data Grant IE는 UCD에 정의된 짧은 데이터(Short Data)의 최대 미니슬롯보다 많은 경우 이용된다. Null IE는 IE 리스트에서 실질적인 할당을 종료하고, Data Acknowledge IE는 데이터 PDU가 전송되었음을 인식한다.In Table 2, Request IE provides an upstream interval when requesting a band for upstream data transmission, and Request / Data IE provides an upstream interval when requesting a band or short data packet to be transmitted. The Initial Maintenance IE provides an interval when new stations connect to the network, and the Station Maintenance IE provides an interval when the stations need to maintain a fixed network. Data Grant IE provides an opportunity for cable modems to transmit one or more upstream PDUs. Short Data Grant IE is used when the bandwidth is less than or equal to the maximum burst size specified in the Upstream Channel Descriptor (UCD). Long Data Grant IE is used for more than the maximum minislot of short data defined in UCD. The null IE terminates the actual allocation in the IE list, and the Data Acknowledge IE recognizes that the data PDU has been sent.

도 2는 본 발명이 적용되는 케이블모뎀의 개략적인 구성도로서, 상기 케이블모뎀은 튜너(110)와, 변조기(120)와, 복조기(130)와, MAC 칩(140)과, 로컬 메모리 버퍼(141)와, 암호/해독기(150)와, MPU(160)와, DRAM(Dynamic RAM, 170)과, 플래시 메모리(flash memory, 180)와, 이더넷 MAC 계층 처리부(190)와, 이더넷 물리 계층 처리부(191)와, 트랜스포머(192)가 구비되어 있다. 상기 MAC 칩(140), MPU(160), DRAM(170), 플래시 메모리(180) 및 이더넷 MAC 계층 처리부(190)는 각각 MPU 버스(200)에 연결되어 있다.2 is a schematic diagram of a cable modem to which the present invention is applied. The cable modem includes a tuner 110, a modulator 120, a demodulator 130, a MAC chip 140, and a local memory buffer ( 141, encryption / decryptor 150, MPU 160, DRAM (Dynamic RAM, 170), flash memory (180), Ethernet MAC layer processing unit 190, Ethernet physical layer processing unit 191 and a transformer 192 are provided. The MAC chip 140, the MPU 160, the DRAM 170, the flash memory 180, and the Ethernet MAC layer processor 190 are connected to the MPU bus 200, respectively.

상기 튜너(110)는 F-커넥터를 통해 RF 신호(하향 패킷)를 수신하여 복조기(130)로 출력하고, 상기 복조기(130)는 입력받은 RF 신호(16QAM 변조된 신호)를 복조하여 MAC 칩(140)에 전달하고, 상기 MAC 칩(140)은 전달받은 하향 패킷(MAC 프레임)을 필터링하여 MPU 버스(200)를 통해 DRAM(170)에 저장시킨다.The tuner 110 receives an RF signal (downlink packet) through an F-connector and outputs the demodulated signal to the demodulator 130. The demodulator 130 demodulates the received RF signal (16QAM modulated signal) to the MAC chip ( The MAC chip 140 filters the received downlink packet (MAC frame) and stores the received downlink packet (MAC frame) in the DRAM 170 through the MPU bus 200.

상기 DRAM(170)에 저장된 패킷은 MPU(160)가 읽어들여 패킷 필터링(filtering), 어드레스 검증(verification), 브리징(bridging) 등과 같은 처리를 수행한 다음 다시 DRAM(170)에 저장시키고, 이어서 MAC 칩(140)이 DRAM(170)에 저장된 패킷을 읽어와 패킷의 송신여부를 결정하는데, 이 때 패킷이 가입자 설비(도면상 도시되지 않음)로 송신되어야 하는 패킷일 경우 MPU(160)는 해당 패킷에 헤더를 붙여 다시 DRAM(170)에 저장시키고, 이어서 이더넷 MAC 계층 처리부(190)가 MPU 버스(200)를 통해 DRAM(170)에 저장된 패킷을 읽어가도록 한다. 여기서, 상기 MAC 계층 처리부(190)에 의해 읽어들여진 하향 패킷은 이후 이더넷 물리 계층 처리부(191), 트랜스포머(192), RJ-45 커넥터를 통하여 가입자 설비로 전송된다.The packet stored in the DRAM 170 is read by the MPU 160 to perform processing such as packet filtering, address verification, bridging, and the like, and then stored in the DRAM 170 and then MAC. The chip 140 reads the packet stored in the DRAM 170 to determine whether to send the packet. At this time, if the packet is a packet to be transmitted to a subscriber facility (not shown), the MPU 160 sends the packet. The header is attached to the DRAM 170 to be stored in the DRAM 170, and then the Ethernet MAC layer processor 190 reads the packet stored in the DRAM 170 through the MPU bus 200. Here, the downlink packet read by the MAC layer processing unit 190 is then transmitted to the subscriber equipment through the Ethernet physical layer processing unit 191, transformer 192, RJ-45 connector.

상기 MPU(160)는 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)으로 송신할 데이터 패킷(상향 패킷)이 존재하면 해당 패킷을 필터링하여 MPU 버스(200)를 통해 DRAM(170)에 저장시킨 다음 MAC 칩(140)에 상향 패킷이 존재함을 알린다. 상기 MAC 칩(140)은 MPU(160)로부터 상향 패킷이 존재함을 통보받으면 DRAM(170)에 저장된 상향 패킷을 미리 읽어들여 로컬 메모리 버퍼(141)에 저장시키며, 이후 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)이 지정한 시간(기회)에 정확하게 타이밍을 맞추어 로컬 메모리 버퍼(141)에 저장된 상향 패킷을 읽어들여 헤더를 붙인 후 변조기(120)로 전달한다.If there is a data packet (uplink packet) to be transmitted to the cable modem terminal system (CMTS), the MPU 160 filters the packet and stores the packet in the DRAM 170 through the MPU bus 200 and then the MAC chip 140. Signal to the presence of an uplink packet. When the MAC chip 140 is notified of the existence of an uplink packet from the MPU 160, the MAC chip 140 reads an uplink packet stored in the DRAM 170 in advance and stores it in the local memory buffer 141. Then, the cable modem terminal system (CMTS) The timing is precisely set at this specified time (opportunity), and the uplink packet stored in the local memory buffer 141 is read, attached to a header, and transmitted to the modulator 120.

상기 변조기(120)는 MAC 칩(140)으로부터 전달받은 상향 패킷을 16QAM 변조하여 튜너(110)로 출력하고, 상기 튜너(110)는 16QAM 변조된 상향 패킷을 F-커넥터를 통해 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)측으로 송신한다.The modulator 120 outputs the 16QAM modulated uplink packet received from the MAC chip 140 to the tuner 110, and the tuner 110 outputs the 16QAM modulated uplink packet through the F-connector. CMTS).

상기 암호/해독기(150)는 전송되는 상향 패킷에 실린 데이터의 내용을 다른 케이블모뎀이 알 수 없도록 암호화한다.The cipher / decoder 150 encrypts the content of data carried in the uplink packet transmitted so that the other cable modem cannot know.

상기와 같이 구성된 케이블모뎀이 본 발명의 일 실시예에 따라 상향 패킷을 송신하는 절차를 도 3에 도시된 흐름도를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.The cable modem configured as described above will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. 3 for transmitting an uplink packet according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 MAC 칩의 상향 패킷 송신 절차를 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an uplink packet transmission procedure of the MAC chip illustrated in FIG. 2.

먼저, MAC 칩(140)은 MPU(160)로부터 상향 패킷이 존재함을 통보받으면(S301) 해당 패킷이 보증이 필요한 패킷(guaranteed packet)인가를 판단한다(S302).First, when the MAC chip 140 is notified of the existence of an uplink packet from the MPU 160 (S301), it determines whether the corresponding packet is a guaranteed packet (S302).

상기 S302 단계의 판단 결과 현재 상향 채널을 통해 전송하고자 하는 패킷이 보증이 필요한 패킷인 경우 MAC 칩(140)은 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)으로 상향스트림 전송 대역 할당을 요구한다(S303).As a result of the determination in step S302, if the current packet to be transmitted through the uplink channel is a packet that requires guarantee, the MAC chip 140 requests upstream transmission band allocation to the cable modem terminal system (CMTS) (S303).

상기 S303 단계 후 MAC 칩(140)은 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)으로부터 MAP 메시지를 수신하기 전에 DRAM(170)에 저장되어 있는 상향 패킷을 읽어들여 로컬 메모리 버퍼(141)에 미리 저장해 둔다(S304).After the step S303, the MAC chip 140 reads an uplink packet stored in the DRAM 170 and stores it in the local memory buffer 141 before receiving the MAP message from the cable modem terminal system (CMTS) (S304). .

상기 S304 단계 후 MAC 칩(140)은 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)으로부터 MAP 메시지를 수신하면(S305) 수신한 MAP 메시지로부터 상향 패킷의 정확한 전송 타이밍을 알아내고, 예약된 시간에 정확하게 타이밍을 맞추어 로컬 메모리 버퍼(141)에 저장된 상향 패킷을 읽어들여 헤더를 붙인 후 변조기(120), 튜너(110), F-커넥터를 통해 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)측으로 전송한다(S306). 여기서, 로컬 메모리 버퍼(141)에 상향 패킷을 미리 저장해 두면 종래의 DMA 과정으로 인해 상향 패킷 송신시 발생하던 가변적인 지연을 방지할 수 있으므로 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)이 지정한 시간 즉, 예약된 시간에 정확하게 타이밍을 맞추어 상향 패킷을 전송하는 것이 가능해진다.After the step S304, when the MAC chip 140 receives the MAP message from the cable modem terminal system (CMTS) (S305), the MAC chip 140 finds the exact transmission timing of the uplink packet from the received MAP message and accurately localizes the timing at the reserved time. After reading the uplink packet stored in the memory buffer 141 and attaching the header, the packet is transmitted to the cable modem terminal system (CMTS) through the modulator 120, the tuner 110, and the F-connector (S306). In this case, if the uplink packet is stored in the local memory buffer 141 in advance, a variable delay caused when the uplink packet is transmitted due to the conventional DMA process can be prevented, so that the time designated by the cable modem terminal system (CMTS), that is, the reserved time The uplink packet can be transmitted at precisely timing.

상기 S306 단계 후 MAC 칩(140)은 정해진 시간 내에 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)으로부터 ACK 메시지가 수신되는가를 판단한다(S307). 여기서, ACK 메시지의 수신 여부를 판단하는 것은 상향 패킷이 보증이 필요한 패킷이기 때문이다.After the step S306, the MAC chip 140 determines whether an ACK message is received from the cable modem terminal system (CMTS) within a predetermined time (S307). Here, it is determined whether the ACK message is received because the uplink packet is a packet requiring guarantee.

상기 S307 단계의 판단 결과 정해진 시간 내에 ACK 메시지가 수신되는 경우 MAC 칩(140)은 S306 단계에서 전송한 상향 패킷이 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)에 정확히 전송되었다고 인식하여 로컬 메모리 버퍼(141)에서 상향 패킷을 삭제하고(S308), 정해진 시간 내에 ACK 메시지가 수신되지 않는 경우 S303 단계로 분기하여 로컬 메모리 버퍼(141)에 저장된 상향 패킷이 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)으로 재전송되도록 한다.If the ACK message is received within a predetermined time as a result of the determination in step S307, the MAC chip 140 recognizes that the uplink packet transmitted in step S306 is correctly transmitted to the cable modem terminal system (CMTS), and then moves up from the local memory buffer 141. If the packet is deleted (S308) and no ACK message is received within a predetermined time, the process branches to step S303 to retransmit the uplink packet stored in the local memory buffer 141 to the cable modem terminal system (CMTS).

한편, 상기 S302 단계의 판단 결과 현재 상향 채널을 통해 전송하고자 하는 패킷(상향 패킷)이 보증이 필요한 패킷이 아닌 경우 MAC 칩(140)은 DRAM(170)에 저장되어 있는 상향 패킷을 읽어들여 로컬 메모리 버퍼(141)에 미리 저장해 둔다(S309).Meanwhile, as a result of the determination in step S302, when the packet (uplink packet) to be transmitted through the uplink channel is not a packet that requires guarantee, the MAC chip 140 reads the uplink packet stored in the DRAM 170 and then stores the local memory. The buffer 141 is stored in advance (S309).

상기 S309 단계 후 MAC 칩(140)은 상향스트림 전송 대역 중 특정 케이블모뎀에게 할당되지 않은 경쟁 시간(contention time interval)에 로컬 메모리 버퍼(141)에 저장된 상향 패킷을 읽어들여 헤더를 붙인 후 변조기(120)와 튜너(110)를 통해 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)측으로 전송한다(S310). 여기서, 로컬 메모리 버퍼(141)에 상향 패킷을 미리 저장해 두면 경쟁 시간에도 보다 정확하게 타이밍을 맞추어 상향 패킷을 전송할 수 있게 된다.After the step S309, the MAC chip 140 reads an uplink packet stored in the local memory buffer 141 at a contention time interval not allocated to a specific cable modem in the upstream transmission band and attaches a header to the modulator 120. And transmits to the cable modem terminal system (CMTS) through the tuner 110 (S310). In this case, if the uplink packet is stored in the local memory buffer 141 in advance, the uplink packet can be transmitted at a more accurate timing even in the contention time.

상기 S310 단계 후 MAC 칩(140)은 S308 단계로 분기하여 로컬 메모리 버퍼(141)에서 상향 패킷을 삭제한다. 케이블모뎀 단말시스템(CMTS)은 상향스트림 전송 대역 중 경쟁 시간에 전송된 상향 패킷에 대해서는 케이블모뎀측으로 별도의 ACK 메시지를 전송하지 않으므로 MAC 칩(140)은 상향 패킷을 전송한 후 바로 로컬 메모리 버퍼(141)에서 상향 패킷을 삭제한다.After step S310, the MAC chip 140 branches to step S308 to delete the uplink packet from the local memory buffer 141. Since the cable modem terminal system (CMTS) does not transmit a separate ACK message to the cable modem side for the uplink packet transmitted in the contention time of the upstream transmission band, the MAC chip 140 immediately transmits the uplink packet to the local memory buffer ( In step 141, the uplink packet is deleted.

이와 같이 본 발명은 상향 패킷이 존재하면 MPU의 메모리에 저장된 상향 패킷을 미리 읽어들여 MAC 칩의 로컬 메모리 버퍼에 저장시켜 두기 때문에 종래의 DMA 과정으로 인해 상향 패킷 송신시 발생하던 가변적인 지연을 방지할 수 있어 즉, 케이블모뎀 단말시스템이 지정한 시간(기회)에 정확하게 타이밍을 맞추어 상향 패킷을 송신할 수 있어 다른 케이블모뎀이 송신한 패킷들과의 충돌 회수를 최대한 줄일 수 있고, 그로 인해 상향 채널의 대역 사용 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, when the uplink packet exists, the uplink packet stored in the memory of the MPU is read in advance and stored in the local memory buffer of the MAC chip, thereby preventing a variable delay occurring during uplink packet transmission due to the conventional DMA process. That is, the cable modem terminal system can transmit an uplink packet precisely at a specified time (opportunity), thereby reducing the number of collisions with packets transmitted by other cable modems, thereby reducing the bandwidth of the uplink channel. There is an effect that can increase the use efficiency.

Claims (1)

케이블모뎀이 케이블모뎀 단말시스템으로 상향 패킷을 송신하는 방법에 있어서,In the method for the cable modem to transmit an uplink packet to the cable modem terminal system, 상향 패킷이 존재하면 상기 케이블모뎀 단말시스템으로 상향스트림 전송 대역 할당을 요구하는 단계와,Requesting upstream transmission band allocation to the cable modem terminal system if an uplink packet exists; 상기 케이블모뎀 단말시스템으로부터 MAP 메시지를 수신하기 전에 메모리에 저장된 상향 패킷을 읽어들여 별도의 로컬 메모리 버퍼에 저장시키는 단계와,Reading upstream packets stored in a memory and storing them in a separate local memory buffer before receiving a MAP message from the cable modem terminal system; 상기 케이블모뎀 단말시스템으로부터 MAP 메시지를 수신하면 상기 MAP 메시지로부터 상향 패킷의 정확한 전송 타이밍을 알아내어 해당 시간에 정확하게 타이밍을 맞추어 상기 로컬 메모리 버퍼에 저장된 상향 패킷을 전송하는 단계가 구비된 것을 특징으로 하는 케이블모뎀의 상향 패킷 송신방법.Receiving the MAP message from the cable modem terminal system, determining the exact transmission timing of the uplink packet from the MAP message, and transmitting the uplink packet stored in the local memory buffer at a precise timing at the corresponding time. Uplink packet transmission method of cable modem.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100793493B1 (en) * 2001-10-23 2008-01-14 엘지전자 주식회사 An up stream transmitter of the cable modem for preventing spurious noise
KR100942141B1 (en) * 2007-12-04 2010-02-16 한국전자통신연구원 Method and apparatus for processing bandwidth-allocation information in cable modem with multiple transmitting and receiving channels

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