KR20020001874A - Ｔｃｐ/ｉｐ 위성 기반 네트워크에 대한 효율적인ｔｄｍａ 대역폭 할당용 장치 및 방법 - Google Patents

Ｔｃｐ/ｉｐ 위성 기반 네트워크에 대한 효율적인ｔｄｍａ 대역폭 할당용 장치 및 방법 Download PDF

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KR20020001874A
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프랭크 엠 주니어 켈리
더블유. 로버트 켑리
스탠리 이. 카이
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마이클 더블유.세일즈
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Abstract

통신 시스템은 복귀 채널 그룹간과 그룹내에서 메시지 트래픽을 밸런싱하고, 사용자는 사용된 특정 송신 주파수를 제어하지 않는다. 시스템 및 복귀 채널 그룹 로딩을 설명하고, 사용자 메시지 백로그를 설명하기 위해서, 복귀 채널에 대한 업링크 주파수 및 대역폭은 방송 신호의 복귀 채널 제어 메시지에서 시스템에 의해 설정된다. 원격 사용자로부터의 초기 송신은, 메시지 백로그를 제어국에 제공하고, 그리고 랜덤하게 가중된, 로드(load)-기반 주파수 선택 프로세스로부터 결정된 주파수에서 수행되는 ALOHA 타입 버스트 신호를 사용하여 수행될 수 있다. 시스템, 및 개인 사용자가 아닌 것은 주파수 및 채널 할당을 결정한다. 큰 백로그 또는 우선 사용자에 대하여, 주기적인 대역폭이 제공된다. 통신 시스템에서 복귀 채널의 그룹간에 로드(load)를 밸런싱하는 방법은, 원격 사용자로부터 제어국으로 업링크 메시지에서 복귀 채널 대역폭을 요청하는 것을 포함한다. 업링크 메시지는, 원격 업링크에 대해 복귀 채널 대역폭 및 주파수를 설정하는데 사용할 수 있는 네트워크 운영 센터(NOC)에 제공된 백로그 표시자 및 대역폭 할당 요청을 모두 포함할 수 있다. 사용자 메시지는, 트래픽 로드가 복귀 채널 주파수 그룹간에 그리고 복귀 채널 주파수 그룹내에서 밸런스를 유지하게 하기 위해서 백로그 표시자 및 대역폭 할당 요청에 따라 할당된 대역폭을 사용하여 설계된 복귀 채널 주파수 상으로 송신된다.

Description

ＴＣＰ/ＩＰ 위성 기반 네트워크에 대한 효율적인 ＴＤＭＡ 대역폭 할당용 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EFFICIENT TDMA BANDWIDTH ALLOCATION FOR TCP/IP SATELLITE-BASED NETWORKS}
인터넷 및 인트라넷 트래픽(traffic)을 위해 위성을 사용하는 것, 상세히는 디지탈 비디오 방송(DVB) 및 쌍방향 광대역 통신의 사용을 통한 디지탈 비디오 멀티캐스팅이 최근 많은 주의를 받아왔다. 위성은 인터넷 정체를 경감시킬 수 있으며 현행 네트워크 구조가 없는 나라들에게 광대역 양방향 애플리케이션 지원을 제공할 뿐만 아니라, 인터넷 및 양방향 애플리케이션을 가져다줄 수 있다.
이 성장하는 분야에서 위성 기술을 사용하는 하나의 수단으로, 초소형 지구국(VSAT: very small aperture terminal)은 본질적으로 무수히 지리적으로 산개한 사이트들 사이에 빠르고 신뢰할 만한 위성 기반 통신을 제공한다. VSAT 기술은 LAN 네트워크간 접속, 멀티미디어 이미지 전달, 배치(batch) 및 양방향 데이타 송신, 양방향 음성, 방송 데이타, 멀티캐스트 데이타, 및 비디오 통신에 대한 효과적인 도구들을 구축해 왔다.
인터넷 프로토콜(IP)은 멀티캐스트 데이타를 옮기는데 가장 보편적으로 사용되는 메카니즘이다. IP 멀티캐스트 데이타를 옮길 수 있는 위성 네트워크의 실례는 휴즈(Hughes) 네트워크 시스템의 개인 지구국(PES: Personal Earth Station) VSAT 시스템 및 휴즈 네트워크 시스템의 DirecPC?시스템을 포함한다. VSAT 운반을 표준 기반 IP 멀티캐스트와 결합하는 것은 고품질, 실시간 방송의 획득에 사용자가 보다 저렴하고 보다 유연하게 접근하는 것을 보장한다. 라이브 비디오, 큰 소프트웨어 애플리케이션, 및 미디어가 풍부한 웹사이트를 포함하는 다양한 광대역 콘텐트에 사용자가 투과적 액세스(transparent access)를 허용하기 위해 위성 디지탈 비디오 방송(DVB)과 인터넷 프로토콜(IP)이 집중되었다("IP/DVB").
이러한 개발을 지지하여, 상술된 개인 지구국과 같은 VSAT 시스템은, 상업적인 사용자가 쌍방향 통신을 지원하는 보편적으로 제한된 수의 위성 복귀 채널 중 하나에 접속하는 것을 허용한다. 통상적으로, 복귀 또는 인바운드(inbound) 채널의 선택은 하드웨어 및/또는 소프트웨어 제한의 조합에 따라 미리 형성된 단지 일부 가능 채널의 단 하나의 그룹으로 제한된다. 일부 상업적 시스템은 아웃바운드(outbound) 위성 광대역 채널을 통하여 HTTP 응답을 수신하는 인터넷 액세스를 위해 VSAT 시스템 단말기를 사용할 수 있고, VSAT 인바운드 채널을 통해 인터넷으로 HTTP 요청을 보낼 수도 있다. 공교롭게도, 이러한 시스템이 소비자에게대량으로 판매되고 사용자의 수도 증가하고 있기 때문에, 통상적으로 제한된 수의 인바운드 채널은 한정된 수의 인바운드 위성 채널을 다투는 사용자의 수가 증가하는 결과로서 정체 및 감소된 사용자 작업량을 경험할 수 있다. VSAT 기술이 광대역 운반의 영역에서 소비자들에게 가져다주는 잠재적인 이점은 인바운드 채널에서 사용가능한, 제한된 대역폭에 의해 불가피하게 감소한다.
업링크 채널에 대해 슬롯-시간 접근이 통상적으로 사용되며 시분할 다원 접속(TDMA)에 기초할 수 있다. TDMA는 위성 통신 시스템과 같은 무선 송신 시스템에서 동일 주파수상에 다원 채널을 할당하는 기술이다. TDMA는 각 채널 내에서 개개의 사용자에게 유일한 시간 슬롯을 할당함으로서 많은 사용자가 혼신없이 하나의 무선주파수(RF) 채널에 액세스하는 것을 허용한다. 프레임 기반 접근을 사용하여 액세스를 제어하고, 정밀 시스템 타이밍은 복귀 채널 상에서 다중 형식으로 정보를 송신하는 데 필요한 대역폭으로 다원 사용자 액세스를 허용할 필요가 있다.
송신은 각 프레임의 최초에 통상적으로 제공되는 프레임 동기("sync") 신호를 가진 프레임으로 나누어진다. 프레임 동기 신호에 후속하는, 버스트 송신을 위한 프레임 내에 많은 시간 "슬라이스(slice)"가 있다. 가장 짧은 경우, 대역폭의 고정된 양을 표현하는 하나의 시간 슬라이스가 정보를 송신할 필요성을 가진 사용자 각각에게 할당된다. 각 TDMA 사용자는 채널에서 특정 타임 슬롯(또는 슬롯들)을 얻고, 이 타임 슬롯은 송신동안에 그 사용자를 위해 고정된다. 보다 복잡한 시스템에서, 다원 시간 슬라이스는 송신 필요 또는 우선 순위 스킴에 기초하여 사용자가 사용가능할 수 있게 된다. 모든 시간 슬라이스가 지난 후에, 다른 프레임 동기 신호가 사이클을 재시작하도록 송신된다. 그러나, 사용자가 송신할 것이 없을지라도, 시간 슬롯은 여전히 보전되기 때문에, 사용가능한 대역폭을 비효율적으로 이용하는 결과가 된다.
TDMA는 버스트 오버랩과 그 결과로 야기되는 다른 사용자들간에 송신의 "충돌(collision)"을 감소시키기 위해서 버스트 송신 기간의 타이밍에 관한 방법을 필요로 한다. 게다가, 많은 사용자간에 보다 많은 다른 인라우트 또는 업링크 채널을 공유할 때 필요한 업링크 대역폭(근본적으로 슬롯 액세스와 동일)에 개개의 원격 사용자 액세스를 제공하는 것이 보다 어렵게 된다. TDMA에서, 각각의 VSAT는 할당된 무선 주파수 캐리어로 디지탈 정보를 버스팅(bursting)함으로써 위성을 통해 제어 노드를 액세스한다. 각 VSAT는 네트워크 상의 다른 VSAT와 관련하여 할당된 간에서 버스팅한다. 이처럼 액세스를 분할하면-시간 슬롯별로- VSAT가 사용가능한 위성 대역폭을 가장 효율적으로 사용하게 한다. 대부분의 TDM-기반 프로토콜처럼, 대역폭은 상술한 바와 같이, 이것이 필요하든 안하든 고정 인크리멘트에서 VSAT를 이용할 수 있다. 업링크 또는 인라우트 사용자 각각에게 공정한 업링크 대역폭을 구축하는 것은, 업링크 채널의 하나의 그룹 내에 불규칙한(즉, 크고 작은 변동) 로딩때문에, 그리고 업링크 채널의 그룹간에 상대적으로 불규칙한 로딩때문에 어렵다.
도 1은 "k" 가능 원격 사용자(140) 각각을 "n" 사용가능한 그룹 중의 한 복귀 채널 그룹(160)으로 제한하는 바람직한 종래 위성 통신 시스템(100)을 도시한다. n 복귀 채널 그룹(160) 각각은, 예를 들면, 사용가능한 "m" 복귀 채널 주파수를 가질 수 있고, 액세스가 주어지는 것처럼, 각 원격 사용자가 m 주파수의 하나에 업링크하게 한다. 업링크 타이밍 정보는 위성(130)을 통하는 지구국(110)에 의해서 송신된 수신 아웃라우트 방송을 사용하여 송수신기(150)로부터 얻을 수 있다. 아웃라우트 방송(120)은 일부 원격 사용자(140)에 의해 수신된 각각에 대해 몇몇 정보 스트림을 포함할 수 있다. 각 원격 사용자에 대한 타이밍 신호는 관련된 정보 스트림으로부터 얻을 수 있고, 업링크 타이밍 정보에 독립적이며, 게다가 특정 원격 사용자(140)에게 할당된 복귀 채널 그룹에만 적용할 수 있다. 또한, 인터넷/인트라넷 액세스는 지구국(110) 및 게이트웨이(170)을 통해서 원격 사용자에게 제공될 수 있다.
쌍방향 위성 네트워크 사용이 소비자 시장으로 확대됨에 따라, 산업은 다원 위성 방송 네트워크 및 이것과 관련된 독립 인라우트("인바운드") 또는 업링크 채널의 상호네트워킹(internetworking)을 추구해 왔다. 시장이 확대됨에 따라, 가능 업링크 사용자의 수는 더 늘어나고, 고정된 사용자에게 복귀 채널 대역폭의 할당으로의 사전 접근, 선결된 업링크 채널 그룹은 증가한 업링크 요구를 충족시키기 위해서 반드시 부가적인 하드웨어 및 시스템 복잡성이 필요하다. 만약 복귀 채널 그룹을 지나서 모든 원격 사용자에게 공통적이지 않은 특정 위성 방송에 복귀 채널 그룹이 프레임 타이밍을 기초하면, 그 때 사용자는 그들의 미리 할당된 복귀 채널 그룹으로 불가피하게 제한되고, 따라서 유연성(flexibility)을 제한한다.
게다가, 이 접근은 하드웨어 할당, 비용 및 업링크 채널 대역폭 이용이라는 점에서 보면 더욱더 비효율적이 된다. 업링크 채널의 많은 사용가능 그룹은 작업량이 많거나 적을 수 있고 또는 다른 인라우트 그룹과 관련하여 작업량 불균형이 되기 쉬울 수 있다. 하드웨어 또는 소프트웨어 제한 때문이거나, 또는 상술한 프레임 타이밍 고려 때문에, 이것은 특정 인라우트 채널로 또는 단지 한정된 수의 채널로의 액세스가 어렵게 형성되어지는 개개의 사용자의 결과일 수 있다. 이 문제는 이런 송신의 버스티(bursty)이며 다소 예측불가능한 속성에 의해 악화된다.
대역폭 할당에 대한 몇몇 해결책이 "임시 사용(casual use)", 또는 중대하지 않은 업링크 시스템에 이용될 수 있고, 도 1에 도시된 종래 위성 통신(100)에 사용될 수 있다. 예를 들면, 송신할 데이타가 없을 때 사용자에게 대역폭 할당과 관련하여 오버헤드(overhead)를 줄이기 위하여 잘 알려진 ALOHA 기술이 사용된다. ALOHA는 공유된 통신 채널에 접속을 조화시키며 중재하도록 개발되었다. 본래 지상 무선 방송에 적용되었다고 할지라도, 시스템이 위성 통신에서 성공적으로 수행되어왔다. ALOHA와 같은, 매개체 액세스 방법은 둘 또는 그 이상의 시스템이 공유된 매개체 상에서 동일 시간에 송신하는 것을 방지할 예정이다. 소위 "충돌"이라는 것을 다루려는 어떤 방법이 있어야만 한다. ALOHA 시스템에서, 시스템은 데이타를 보내 수 있을 때는 언제나 송신한다. 만약 다른 시스템이 동시에 송신한다면, 충돌이 발생하며, 송신된 프레임은 유실된다. 그러나, 시스템이 매개체에 의해, 실재 그 자체로 방송을 경청할 수 있고, 또는 그 프레임이 실제로 송신되었는지의 여부를 결정하는 목적지 시스템(destination system)으로부터 수령확인(acknowledgement)을 기다릴 수 있다.
그러나, 소위 순수한 ALOHA는 할당되어야만 하는 필요 대역폭의 거의 14배에해당하는 약 7 퍼센트 대역폭 효율을 가진다. 게다가, 특히 ALOHA 기술은 대역폭을 "낭비하기" 때문에, 또한 송신할 정보 교환 작업량이 적거나 없는 사용자에 대한 시간 슬롯 때문에, 실제로 송신할 정보 교환을 가진 사용자에 대한 지연이 시간에 민감한 애플리케이션에서는 받아들여지지 않을 수 있다,
순수한 ALOHA 기술은 간단하고 훌륭하며, 그러나 슬롯팅된(slotted) ALOHA 또는 랜덤 액세스 모드라고 불리는 다른 방법은 정보 교환 용량이 두배로 연구되게 된다. 슬롯팅된 ALOHA 스킴에서, 명확한 시간 슬롯이 사용자가 패킷에서 하나의 프레임을 송신할 수 있을 때 생성되며, 단지 다음 슬롯의 최초에서는 제외된다. 예를 들면, 제어 노드는 모든 다른 사용자들이 슬롯이 사용가능할 때를 알게 하도록 각 슬롯의 개시에 신호를 보낼 수 있다. 슬롯 상에서 프레임을 정렬(align)함으로서, 송신에서 오버랩이 줄어든다. 그러나, 사용자들은 시간 슬롯의 최초에서 불과 몇 분의 일 초동안 기다린 후에 야만, 송신할 수 있다. 또한, 사용자가 동일 슬롯을 주장한다면, 순수 ALOHA에서 유실될 수 있는 양만큼 많지는 아닐지라도 데이타가 유실될 수 있다. 그러나, 테스트는 슬롯팅된 ALOHA가 성능 이점을 가진다는 것을 보여왔고, 판매에 대한 신용 카드 검증 및 ATM 거래 프로세싱과 같이, 빠른 응답 시간을 필요로 하는 애플리케이션에서의 짧고, "버스티(bursty)" 메시지에 가장 적합하다. 이 회선 쟁탈(contention) 기술은 VSAT가 임의의 시간에 송신하게 하고, 만약 보내고 있는 다른 기지국이 없다는 수령확인을 받았다면 계속 송신하게 한다. 그러나, 이 방법은 채널 이용이 약 18 내지 36 퍼센트로 유지되는 것을 필요로 한다.
다른 시스템이 슬롯 보유 액세스 모드를 사용할 때, 호스트는 할당된 수의 패킷을 송신하기 위해 각 사용자에 대한 슬롯을 보유한다. 할당된 메시지 기간에 맞는 대역폭을 할당할 때, 랜덤 액세스 방법을 사용하는 것보다 대역폭을 더 효율적으로 사용하게 되고, 따라서 정보 처리량을 향상시킨다. 이 방법의 단점은 채널 셋업을 위해 보다 많은 시간을 필요로 하여, 더 지연시키고, 또한 각 사용자에게 메시지 송신을 위해 너무 적거나 너무 많은 패킷이 할당될 수 있어, 대역폭 이용에서 적어도 다소간의 비효율성을 야기한다. 게다가, 대역폭의 다이나믹(dynamic) 재할당은 이 접근을 사용하여 효율적으로 이루어지지 않는다.
채널 액세스 스킴의 ALOHA-타입이 업링크에 대한 대역폭으로 액세스를 얻기 위해 성공적으로 사용될지라도, 복귀 채널을 너무 많이 또는 너무 적게 로딩하고, 또한 복귀 채널의 그룹간에 불균형을 가지는 문제가 여전히 있다.
따라서, 필요한 것은 복귀 채널 액세스에 대한 사용자의 요구에 준하는 업링크 대역폭을 다이나믹하게 할당하는 장치 및 방법이다. 더 필요한 것은 공통 업링크 채널 그룹핑(grouping)을 공유하는 복귀 채널간에 업링크 로드(load)의 균형을 잡고, 또한 공통 프레임 타이밍을 공유하는 업링크 채널의 그룹간에 시스템 로드의 균형을 잡는 장치 및 방법이다.
본 발명은 통상적으로 시분할 다원 접속(TDMA) 시스템에 적합한 대역폭 할당 스킴(scheme)에 관한 것으로서, 보다 상세히는 TDMA 기반 위성 네트워크 상의 송신 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(TCP/IP) 시스템에 대한 효율적인 대역폭 할당에 관한 것이다.
도 1은 종래의 위성 통신 시스템을 도시한 도.
도 2는 본 발명의 쌍방향 위성 통신시스템을 도시한 도.
도 3은 본 발명에서 사용된 바람직한 IP/DVB 프로토콜 레이어링(layering)을 도시한 도.
도 4는 바람직한 복귀 채널 송수신기의 구성도.
도 5는 NOC 복귀 채널 서브시스템 인터페이스의 구성도.
본 발명은 복귀 채널 액세스에 대한 사용자의 요구에 의존하여 업링크 대역폭을 할당하는 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 데에 있어서 상술한 문제점을 해결하고, 복귀 채널 그룹들 사이에 로드-밸런스 조건이 유지되는 것을 보장하기 위한 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 쌍방향 위성 통신용 제어국은 방송 신호를 송신하고 원격 사용자로부터 복귀 채널을 수신하기 위한 RF부를 포함한다. 복귀 채널 서브시스템은 복귀 채널 정보를 처리하고 복귀 채널에 사용자 대역폭을 설정(setting)하기 위한 복귀 채널 제어기를 포함한다. 복귀 채널 제어기는 원격 사용자에 의해 제공되는 사용자 백로그 표시자 및 대역폭 할당 요청 중 어느 하나 또는 양자 모두를 평가(evaluating)하여 하나 이상의 복귀 채널 메시지에 복귀 채널의 송신 주파수 및 대역폭을 설정한다. 복귀 채널 제어기는 또한 복귀 채널 그룹내의 트래픽 로드에 기초하여 복귀 채널 그룹내의 복귀 채널 주파수를 변경한다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 프레임 동기화된 메시지를 제어 노드로 송신하기 위해 송수신기가 사용되고, 이 송수신기는 수신된 방송 신호에서 제어 노드 타이밍 메시지를 검출하는 수신기를 포함한다. 타이밍 복원부는 제어 노드 타이밍 메시지를 사용하여 시스템-전반(system-wide)의 송신 프레임 개시 시간을 결정하고, 메시지 버퍼는 아웃고잉 사용자 메시지를 송신될 때까지 저장한다. 송신기는 방송 신호에 수신된 그룹 상태 메시지에 의해 결정되어 할당된 송신 주파수를 사용하여 송신 프레임 개시 시간 이후 할당된 주기동안 아웃고잉 사용자 메시지를 업링킹한다. 로드 밸런싱이 요구되면, 송신 주파수는 방송 신호로부터 수신되는 그룹 상태 메시지에 보고되는 2개의 복귀 채널 그룹들의 상대적 로드 및 원격 사용자의 대역폭 요건 등에 의존하여 현재 채널 그룹내 다른 송신 주파수로 변경되거나, 또는 다른 채널 그룹내 주파수로 변경될 수 있다. 서로 다른 복귀 채널 그룹의 다른주파수에 송신을 할당하는 능력은 적어도 부분적으로는 모든 복귀 채널 그룹들에서 공통인 시스템 프레임 타이밍을 공유함으로써 이루어진다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 제어국으로부터 복귀 채널을 제어하기 위한 방법은 방송 신호를 송신하는 단계, 원격 사용자로부터 복귀 채널 업링크를 수신하는 단계, 및 원격 사용자에 의한 수신용 방송 신호에 할당 메시지를 제공하는 복귀 채널 제어기에 의해 복귀 채널 대역폭 및 주파수를 설정하는 단계를 포함한다. 복귀 채널 대역폭 및 주파수는 원격 사용자에 의해 제공되는 백로그 표시자를 구하고, 모든 복귀 채널 그룹들의 상대적 로드 및 복귀 채널 그룹내 개별 송신 주파수를 평가함으로써 제공된다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 원격 사용자로부터 프레임 동기화된 메시지를 송신하기 위한 방법은 방송 신호의 제어 노드 타이밍 메시지를 수신하는 단계, 제어 노드 타이밍 메시지를 이용하여 복귀 채널 프레임 개시 시간을 결정하는 단계, 및 아웃고잉 사용자 메시지를 복귀 채널 프레임 개시 시간 이후 할당된 주기동안 송신 주파수 상에서 송신하는 단계를 포함한다. 송신 주파수 및 할당 대역폭은 방송 신호에 수신되는 인라우트 할당 메시지에 의해 결정될 수 있다. 원격 사용자는 ALOHA-버스트 신호를 지원하도록 구성된 복귀 채널 상에서 초기에 송신할 수 있다. 이러한 버스트 신호는 제어 노드로의 원격 사용자 메시지 트래픽 백로그 표시를 포함한다. 그리고, 원격 사용자는 다른 원격 사용자와 액세스를 공유하거나, 또는 가용 시스템 리소스 및 원격 사용자의 대역폭 요청에 의존하여 전용 업링크 액세스를 제공하는 복귀 채널로 이동될 수 있다. 초기 ALOHA-버스트 업링크는 시스템 또는 방송 신호를 통해 보고되는 그룹 로드에 기초하여 랜덤하게 가중되는 주파수 선택을 사용하여 원격 사용자에 의해 국지적으로 선택된 송신 주파수 상에서 송신된다.
본 발명의 제5 측면에 따르면, 복수의 복귀 채널 상의 트래픽을 밸런싱하기 위한 통신 시스템은 원격 사용자에게 방송 신호를 송신하는 제어국을 포함한다. 방송 신호는 비실시간(non real-time) 프레임 마커, 타이밍 메시지 및 복귀 채널 제어 메시지를 포함한다. 원격 사용자측 수신기는 방송 신호를 수신하고, 상기 비실시간 프레임 마커 및 타이밍 메시지를 이용하여 복귀 채널 프레임 개시 시간을 결정한다. 원격 사용자측 송신기는 복귀 채널 프레임 개시 시간 이후 소정 주기동안 복귀 채널들 중 하나에 사용자 메시지를 업링킹한다. 복귀 채널의 업링크 주파수 및 대역폭은 시스템 및 복귀 채널 그룹 로드를 설명하고, 사용자 메시지 백로그를 설명하는 복귀 채널 제어 메시지에 의해 결정된다. 이러한 초기 송신은 복귀 채널 그룹들간 다이내믹 밸런스를 보장하기 위해 랜덤하게 가중된, 로드-기반의(load-based) 주파수 선택 프로세스로부터 결정된 주파수 상에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 제6 측면에 따르면, 통신 시스템의 복귀 채널 그룹들 간 로드를 밸런싱하기 위한 방법은 업링크 메시지 내 복귀 채널 대역폭을 원격 사용자가 제어국에 요청하는 단계를 포함한다. 업링크 메시지는 백로그 표시자 및 대역폭 할당 요청을 포함할 수 있다. 원격 사용자용 복귀 채널 대역폭은 방송 신호에서 제어국으로부터 사용자에게 제공되는 백로그 표시자 및 채널 할당 메시지를 처리함으로써할당될 수 있다. 채널 할당 메시지는 또한 복귀 채널 대역폭을 할당할 수 있다. 사용자 메시지는 채널 할당 메시지에 따라 복귀 채널 상에서 송신된다.
본 발명은 모든 실시예에 총체적으로 또는 개별적으로 종래의 대역폭 할당 스킴과 구별되는 여러 특징을 갖는다. 예를 들어, 본 발명은 사용자들이 실제로 얼마나 많이 요구하는지에 기초하여 대역폭을 할당하고, 업링크 주파수 변경을 밸런스 트래픽 로드로 한다. 본 발명의 장치, 시스템 및 방법의 접근은 복귀 채널 그룹들간 로드를 밸런싱할 뿐만 아니라, 각각의 복귀 채널 그룹에서도 최적화된 대역폭 할당 스킴을 보장한다. 본 시스템은 원격 사용자가 새로운 업링크 세션을 개시할 때마다 자동적으로 로드 밸런싱을 수행하도록 셋업되고, 시스템 사용자들이 많고 증가하더라도, 각각의 인라우트 채널을 공유하는 업링크 사용자의 수를 대략 동일하게 하는 목적을 달성한다. 이러한 접근은 TCP/IP 위성 트래픽에 특히 적합하고 최적화되는 것으로, 복수의 네트워크된 위성들을 요구되는 기본 인프라스트럭쳐를 지원하면서도, TDMA-기반 위성 시스템을 통해 효율적인 TCP/IP 시스템을 운영하는 매우 바람직한 요소이다.
마지막으로, 본 발명의 방법 및 시스템은 하드웨어 소프트웨어를 확장하지 않고도 동일한 복귀 채널 상에 기본적으로 무제한의 사용자들까지 확장할 수 있고, 이들 사용자들 모두가 복귀 채널 용량 또는 대역폭에 거의 동일한 액세스를 할 수 있게 한다. 이러한 능력은 적어도 부분적으로는 여러 위성 링크를 포함하는 제어국으로부터 보내지는 복귀 채널 제어 정보의 방송 소스에 상관없이, 모든 복귀 채널 그룹들 사이에서 시스템 프레임 타이밍을 공유함으로써 초래된다. 본 시스템이바람직하게는 수신되는 특정 방송 또는 그 소스에 상관없이, 모든 원격 사용자에게 제공되는 공통의 비실시간 기준을 공유한다.
본 발명의 이러한 특징 및 장점은 이하 상세한 설명으로부터 보다 명확해 질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 실시예들이 본 발명의 바람직한 구현을 나타내지만 이들은 예시적인 것으로서, 이러한 상세한 설명으로부터 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변경들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다.
본 발명의 복귀 채널 TDMA 주파수 및 대역폭 할당을 제공하는 방법 및 시스템에 대한 바람직한 실시예가 아래에 기술된다. 토의의 편안함을 위해 휴즈 네트워크 시스템의 쌍방향 DirecPC?라는 견지에서 통상적으로 기술될지라도, 본 발명의 통신 대역폭 할당 시스템, 장치 및 방법의 목적은 상세한 실행에 대해 단지 작은 변화로서 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한 이것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 본 발명의 모든 특징이 간략함과 명백함을 위해 상세히 기술되거나 도시되지 않는다.
본 발명은 교차 다원 운반 스트림에서 파생된 동일 업링크 프레임 타이밍을 공유하는 복귀 채널의 그룹의 사용가능한 대역폭의 할당을 제어하도록 설계된다. 단순함을 위해, 집적된 업링크(또는 "복귀 채널")를 제공하는 관련된 송수신기(250)에 의해 제공된 위성 수신 및 송신 용량을 가지고, 및 사용자 노드 각각에 하나 또는 그 이상(즉, 1 내지 k)의 원격 사용자(240), 업링크 및 다운링크 트랜스폰터를 가지는 적어도 하나의 위성(230), 하나 또는 그 이상의 네트워크 운영 센터(NOC)(210)(또한 "허브", "아웃라우트", "제어 노드", "제어 기지국", 또는 "지구국", 등으로 통상적으로 알려짐)를 포함하는 이 쌍방향 위성 통신 시스템(200)의 특성이 도 2에 기술된다. 송수신기(250)는, 예를 들면, 업링크를 사용할 수 있는 "m" 채널 또는 주파수를 각각 가질 수 있는 복귀 채널 그룹(260)의 하나 또는 복수 상에서 송신할 수 있다.
따라서, 도 1의 종래의 송수신기(150)와 비교하여, 송수신기(250)는 잠재적으로 사용가능한 보다 많은 업링크 주파수 즉, 단지 "m" 대신에 "m x n" 주파수를 가지며, 이는 임의의 복귀 채널 그룹(260)에 액세스하는 쌍방향 위성 통신 시스템(200)의 능력 및 할당된 복귀 채널 그룹 상에서 단지 "m" 채널만 사용가능한 종래의 송수신기(150)의 제한성 때문이다.
또한, 도 2는 두 개의 NOC, 즉 NOC1(210a) 및 NOC1(210b)를 도시하며, 이 각각은 재송신을 위해 적어도 하나의 DVB 전송 스트림(220)(예를 들면, 220a 및220b)을 위성(230)에 제공한다. 위성(230)으로부터 재송신된 DVB 전송 스트림은 명백하게 단지 DVB 전송 스트림처럼 나타난다. 본 발명의 시스템에서 각 NOC(210)는 일부 수신 또는 아웃라우트 채널의 지원을 제공할 수 있다. 시스템 심볼 타이밍 기준(270)은 시스템에서 각 NOC(210)에 공통 심볼 타이밍을 바람직하게 제공하고, 그 결과 업링크 프레임 개시 타이밍을 유도하기 위해 사용된 타이밍 정보는 모든 원격 사용자(240)에 의해 복원될 수 있다. 또한, NOC(210)은 게이트웨이(170)를 통해 인터넷 또는 인트라넷으로의 액세스를 바람직하게 제공한다.
그러나, 본 발명의 방법 및 시스템의 애플리케이션은 NOC(210) 또는 원격 사용자(240)의 특정 수를 가지는 시스템으로 제한할 의도는 없다. 게다가, 도 2의 NOC(210)는, 원격 사용자(240)로부터 공통 시스템 타이밍 스킴과 관련하여 송신된 복귀 채널 트래픽을 수신하고 프로세싱하는 것을 지원하는 능력을 가진다는 점에서 도 1의 NOC(110)와 구분된다.
송수신기(250)에서 수신 채널은, 예컨대, 48Mbps의 레이트로 작동할 수 있고, 송수신기(250)에서 송신 채널은 바람직하게 VSAT와 같은 TDMA 채널일 수 있다. 소비자 요청에 따라서, 송신, "복귀" 또는 "인라우트" 채널에 대한 채널 레이트는, 예컨대, 64kbps, 128kbps, 256kbps, 또는 소비자가 필요한 만큼 가능한한 보다 빠를 수 있다. 또한, 다원 송신 채널의 그룹은 동일 또는 다른 NOC(210)으로부터 송신되든지 간에, 몇 개의 독립 DVB 전송 스트림(220) 사이에서 공유될 수 있다. 또한 바람직하게, 복귀 채널은 실제적으로 유실없는 채널을 제공하기 위해, 버스트 레벨에서 링크-레이어 프로토콜을 가진다.
송수신기(250)에서 수신 채널은 멀티프로토콜 인캡슐레이션(MPE : Multiprotocol Encapsulation)에 따라서 배열된 패킷을 포함하는 IP 패킷 포맷을 바람직하게 사용하는 NOC(210)으로부터 DVB 전송 스트림(220)을 수신한다. 수퍼프레임 마커가 주기적으로 송신되는 바람직한 수퍼프레임 메시지(300)는 도 3에 도시된다. 그러나, 바람직한 수퍼프레임 마커는 예를 들면, 매번 여덟 프레임과 같이, 프레임의 모든 적분 수만이 송신될 수 있다. 바람직하게도, 스트림은 하나의 MPEG 프레임에서 다원 MPE 메시지를 지원하는 DVB 순응 MPEG-2 포멧팅을 가진다. 전송 스트림은, 예를 들면 188바이트의 사용자 트래픽과 16바이트의 포워드 에러 정정(FEC) 데이타를 가지는, 고정된 크기 204바이트 MPEG 패킷을 포함할 수 있다.
바람직하게도, 또한 MPE 헤더는 데이타 스트림에 있는 미디어 또는 트래픽의 타입, 예를 들면 수퍼프레임 넘버링 패킷(SENP), 유니캐스트, 멀티캐스트, 조건적 액세스, 복귀 채널 메시지 또는 복귀 채널 그룹 메시지를 지시하는 특정 미디어 액세스 제어(MAC) 데이타 필드 및 예컨대 패킷이 암호화되어 있는지 아닌지를 지시하는 다른 데이타 필드를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들면 FEC 레이트가 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 또는 7/8과 같이 다양한 레이트의 포워드 에러 정정(FEC)이 지원될 수 있다. 게다가, 각 프레임의 헤더는 DVB 전송 스트림(220)에서 기본 스트림 사이를 구분하는 패킷 식별자(PID)를 가질 수 있어, 원격 사용자(240)는 PID에 의해 메시지를 필터링할 수 있다. 토의의 편안함을 위해, DVB 전송 스트림(220)은 이후에는 단순히 "방송"으로서 표현될 수 있다.
본 발명의 주요한 목적에 대해서는, 원격 사용자(240)에게 송신된 방송 스트림의 다양한 바이트에 포함된 메시지의 시리즈를 사용함으로서 시스템 모티터링 및 제어 기능뿐만 아니라 복귀 채널로의 대역폭 및 주파수 할당이 실행될 수 있다.
예를 들면, DVB MPE 프로토콜 레이어는 상술된 바와 같이 다양한 사용자 MAC 어드레스를 지원하는 MAC 필드를 바람직하게 제공한다. 보다 상세히는, 바람직하게도 복귀 채널 메시지는 인라우트 커맨드/수령확인 패킷(ICAP) 메시지 및 인라우트 그룹 정의 패킷(IGDP)을 포함한다. 바람직하게도 복귀 채널 그룹 메시지는 대역폭 할당 패킷(BAP), 인라우트 수령확인 패킷(IAP) 및 ICAP 패킷 메시지를 지원한다. 이러한 패킷은 사용자 데이타그램 프로토콜(UDP : User Datagram Protocol) 데이타그램을 모두 사용할 수 있으며, UDP는 TCP/IP 프로토콜 기술에 의해 지원되는 전송 프로토콜을 이용하고, UDP 말단간에 유니캐스트 및 멀티캐스트 송신을 위해 무접속 전송 서비스를 지원한다. 이 메시지 패킷의 각각에 대해서는 이후에 그리고 제공된 표에서 보다 상세히 설명된다.
도 4로 돌아가서, 바람직하게도 송수신기(250)는, 예컨대 웹 브라우징, 전자 메일 및 FTP와 같은 TCP/IP 애플리케이션 및, 예컨대 MPEG-1 및 MPEG-2 디지탈 비디오, 디지탈 오디오 및 파일 방송과 같은 IP 멀티캐스트를 사용하는 멀티미디어 방송 및 멀티캐스트 애플리케이션을 또한 지원한다. 송수신기(250)는 낮은 속도의 지상 복귀 채널 대신에 높은 속도로, 전파로 방송된 복귀 채널을 제공한다. 송수신기(250)는 수신기(RCVR)(410), 프로세서(420), RF 송신기(RF XMTR)(430), 타이밍 복원 섹션(440) 및 송신 유닛(TU)(450)을 포함한다. RF XMTR(430)은, 바람직하게 버스트 모드에서, 위성(230) 및 NOC(210)로 인바운드 캐리어를 변조하여 송신한다.RF XMTR(430)은, 또한 예컨대 유니버셜 시리얼 버스(USB) 어댑터(도시 안됨)를 사용하여 RCVR(410)을 제어할 수 있는 프로세서(420)를 통한 TU(450) 및 RCVR(410)에 의해서 작동하고 제어될 수 있다. 프로세서(440)부터의 구성 계수 및 인바운드 데이타는 시리얼 포트(도시 안됨)를 통해 RF XMTR(430)으로 입력될 수 있고, 또한 RF XMTR(430)으로부터 송신기 상태 정보가 시리얼 포트를 통해 프로세서(420)로 제공될 수 있다. TU(450)은, 예를 들면 오프셋-QPSK(OQPSK)을 포함하는, QPSR 기술을 사용한 TDMA 및 IP/DVB 프로토콜과 같이 적합한 신호 프로토콜 및 변조 스킴을 편입시킴으로서 유출 데이타 신호를 조절한다.
RCVR(410)은 안테나 섹션(460)을 통해 위성(230)으로부터 방송(220)을 수신하고, 복원하여 신호와 관련된 적합한 타이밍을 타이밍 복원 섹션(440)에 제공한다. 타이밍 복원 섹션(440)은, 예를 들면 SFNP와 같이 수신된 방송신호에, 담긴 타이밍 정보에 대해 수신된 프레임 마커의 수신 시간을 정정하고 보상한다. 게다가, 타이밍 복원 섹션(440)은 프로세서(420) 및 TU(450)를 통해 RF XMTR(430)가 TDMA 시간-슬롯 할당 스킴에 대해 적당한 시간에 송신하도록 한다. 최종적으로, 안테나(ANT)(460) 신호를 위성으로/으로부터 유포하고 수신한다.
속성에 대한 토의, 본 발명의 대역폭 및 주파수 할당 시스템 및 방법에 대한 접근 및 작동이 다음에 기술된다. 도 5는 NOC(210) 내부에 있는 인터페이스의 일부를 도시한다. NOC(210)에 있는 복귀 채널 서브시스템(RCS)(510)은 NOC 신호 분배 섹션(540), NOC 타이밍 섹션(550) 및 NOC 프로세서와 인터페이싱한다. 다른 기능들 사이에서, RCS(510)는 복귀 채널 상의 원격 사용자 및 NOC 인라우트 수신기(도시 안됨)로부터 수신된 패킷을 더 프로세싱하기 위해 IP 패킷으로 재조립한다. 원격 사용자(240)로 방송 스트림에서 송신되고, 궁극적으로 복귀 채널에서 업링크 타이밍을 위해 사용된 비실시간 프레인 타이밍 및 업링크 타이밍은 RCS(510)의 복귀 채널 제어기(510)의 복귀 채널 제어기(520)로부터의 펄스에서 유도된다. 또한, 복귀 채널 제어기(520)는 대역폭을 할당하고, 어퍼처 구성을 정리하고, 버스트 채널 복조기(BCD)(530)로 프레이밍(framing) 펄스를 보낸다. RCS(510)에 의해 지원된 BCD(530)의 수는 적어도 28 개의 복귀 채널에 대해 잉여 장치 지원을 위해 바람직하게 적어도 32개가 배열된다. 복귀 채널 서브시스템(510)의 다원 세트(set)가, 예를 들면 바람직하게 100,000 또는 그 이상까지, 많은 복귀 채널을 프로세싱하기 위해 각 NOC(210) 내의 네트워크 클러스터 배열(도시 안됨)에 제공될 수 있다. NOC RF 섹션(도시 안됨) 및 NOC 인라우트 수신기(도시 안됨)로부터 제공되고 NOC 신호 분배 섹션(540)을 통해 라우팅된 원격 사용자부터의 복귀 채널 트래픽은, 원격 사용자로부터 수신된 복귀 채널 데이타를 복조하기 위해 하나 또는 그 이상의 BCD(530)으로 인가되어, 복귀 채널 제어기(520)에 의해 관리된다.
게다가, 복귀 채널 제어기(520)는 프레이밍 펄스를 NOC 타이밍 섹션(550)에 제공한다. 바람직하게도, C 타이밍 섹션(550)은 내부 NOC 지연 및 NOC-위성 지연 모두에 대해 패킷 지연을 비교하고 측정하는 알맞은(적당한) 수단(도시 안됨)을 포함한다. 또한 바람직하게도, NOC 타이밍 섹션(550)은 상술한 지연을 확인하고 갱신하기 위해 "지연 트래커"로서의 기능을 한다. 이 지연은 내부 시스템 타이밍 신호 및 "반향된(echoed)" 또는 위성(230)으로부터 수신된 방송신호로부터 제공된 신호에서 결정될 수 있다.
NOC 타이밍 섹션(550)은 알맞은 프레임 타이밍 정보를 NOC 프로세서(560)를 통해 NOC 멀티플렉서 섹션(NOC MUX)(570)으로 제공한다. NOC MUX(570)는 원격 사용자(240)를 목적으로한 방송 데이타를 NOC 타이밍 섹션(550)으로부터의 프레임 타이밍 정보와 결합하고, NOC RF 섹션(도시 안됨)을 통해 위성(230)으로, 궁극적으로는 원격 사용자(240)로의 송신을 위해 패킷화된 데이타 신호를 NOC 신호 분배 섹션(540)으로 제공한다. 원격 사용자(240)는 쌍방향 위성 통신 시스템(200)을 통해 바람직하게 동기화된 자신의 업링크 프레임 개시 시간을 얻기 위해 방송 프레임 타이밍 정보를 사용한다.
NOC(210) 및 송수신기(250) 각각의 내부에 장치, 신호, 및 서브시스템은 하나 또는 그 이상의 근거리 통신망(LAN)(도시 안됨)을 통해 바람직하게 상호연결되고, 보다 더 바람직하게, 소프트웨어 및 하드웨어의 개선이 사용가능하게 또는 바람직하게 될수록 변조 몇 갱신이 보다 쉽게 이루어지게 하는 개방형 시스템 기술 접근에 따라서 상호연결된다.
대역폭 및 주파수 할당이 다른 복귀 채널 그룹에서 많은 복귀 채널이 생기게 하는 본 발명의 기초가 되는 타이밍 접근은 정보를 RCVR(410)에 제공하여, 송수신기(250)가 수신된 수퍼프레임 헤더의 오프셋으로서 자신의 버스트 송신 시간을 정확하게 정할 수 있다. 방송으로 송신된 수퍼프레임 넘버링 패킷(SFNP)에서 수신된 수퍼프레임 헤더는, 프레임 마커에 자신의 송신 개시를 복귀 채널 제어기(520)에 의해 생성된 수퍼프레임 마커 펄스로 동기화하기 위해 모든 원격 사용자(240)에 의해 사용된다. 이 수퍼프레임 넘버링 패킷(SFNP)은 복귀 채널을 위해 네트워크 타이밍을 고정하는데 사용되고, 네트워크가 연결되어 있는 곳을 식별하기 위한 표지로써 사용된다. 이 패킷은 "수퍼프레임 넘버 패킷" MAC 어드레스(표1 참조)에 따라 송신된다. 그러나, 복귀 채널 제어기(520)가 수퍼프레임 헤더를 생성하는 시간에서 수신기(410)가 실제적으로 SFNP를 수신하는 그 시간까지 지연이 있기 때문에, SFNP의 수신 결과물 자체로서는 충분하지 않다.
위성에서부터 특정 원격 사용자(240) 각각에게까지 내부 NOC 아웃라우트 지연, NOC-위성 송신 시간 지연, 및 송신 지연에 대한 보다 많은 정정이 수신기(410)에 의해 이루어지고, 이는 바람직하게도, 시스템 초기화에서 표준 위성-사용자 "레인징(ranging)" 프로세스 동안에 결정된 알려진 계수 및 방송(220)에서 NOC(210)으로부터 제공된 부가적인 시간 정보에 기초한다.
따라서, 모든 수퍼프레임이 한번 방송되고, 앞의 수퍼프레임 헤더가 보내어지기로 예정되었던 시간과 실제로 보내어진 시간 사이의 내부 NOC 지연이 SFNP 메시지로 모든 원격 사용자(240)에게 방송된다. 이 값은, NOC(210)로부터 원격 사용자(240)에게 송신 지연과 관련된 "스페이스 타이밍 오프셋"(STO)에 따라, 수퍼프레임의 실제 개시 시간을 계산하기 위해 개개의 원격 사용자(240)에 의해 사용된다. 원격 사용자(240)는 다가올 송신 프레인 개시 시간을 결정하기 위해 TDMA 업링크 프레임 시간 기준점으로서 계산된 수퍼프레임 개시 시간을 사용한다. 바람직하게도, 내부 NOC 지연은 NOC 시간 섹션(550)에 의해 정해진 대로 갱신되고, 또한 이후에 후속하는 SFNP 메시지로 원격 사용자(240)에게 방송된다.
동기화된 업링크 프레임 개시 시간을 알고, 모든 원격 사용자(240)간에 동일 업링크 프레임 개시 시간을 바람직하게 공유하는 것은, NOC(210)가 모든 복귀 채널 그룹(260) 내에서 및 그 사이에서, 모든 원격 사용자(240)간에 대역폭 할당 및 주파수 할당을 효율적으로 제어하게 한다.
이제부터 본 발명의 통신 타이밍 시스템의 작동이 기술된다. NOC(210)는 포멧 데이타 패킷을 가지며, 이것을 원격 사용자(240)에게로의 재송신을 위해 DVB 송신 스트림(220)으로 위성에 송신한다. 만약 패킷이 암호화되어 있다면, 데이타 스트림 또는 "패이로드(payload)" 정보는 적합하게 포맷된 MPE 헤더 및 초기화 벡터 다음으로 송신된다.
선행한 SFNP로 송신된 선행한 수퍼프레임 마커에게 내부 NOC 지연 및 위성 드리프트 정정뿐만 아니라 수퍼프레임 마커를 제공하는 SFNP는 DVB 송신 스트림(220)에 포함되어 있다.
원격 사용자(240)가 개개의 RCVR(410)으로 SFNP를 수신할 때, 수신된 수퍼프레임 패킷은 다가오는 업링크 송신 시간을 결정하기 위해 원격 사용자(240)의 타이밍 복원 섹션(440)에 의해 조정되고, 송신된 것 또는 업링크 프레임은 NOC(210)에서 적합한 시간에 수신된다. 사이트에서 바람직하게 송신해야만 하는 시간 NOC(210)가 데이타가 수신될 것으로 기대하는 기간 전의 위성 홉(hop)이다. 송신시간은 STO에 의해 재생성된 수퍼프레임 시간보다 늦은 시간에 시작함으로서 측정될 수 있다. NOC 지연 및 수신기-위성 지연은 이 시간 기산점(timebase)에서 공제한다. 그 때, 예컨대 45ms와 같이 고정된 프레임 길이를 아는 것으로서, 후속하는업링크 송신 프레임의 프레임 개시 시간이 결정될 수 있다.
한번 프레임 타이밍이 결정되면, 예컨대 45ms에 가까운 노말 값(nominal value)이 카운터 및 타이밍 펄스간의 드리프트를 제거하기 위해 마이너 조정을 가진 연속하는 기저에서 바람직하게 사용될 수 있다. 한번 TU(450)가 정렬되면, NOC(210)에 동기화된 TU(450)를 유지하기 위해 단지 작은 정정만이 필요하다.
초기에, 만약 원격 사용자(240)가 메시지 트래픽을 업링크할 필요가 있으면, 액세스는 ALOHA 버스트 채널의 사전 설계된 세트의 하나로 바람직하게 요구된다. 바람직하게도, 원격 사용자(240)는 다른 상태를 가지고, 이 상태는 메시지를 송신할 수도 있고 하지 못할 수도 있다. 송수신기(250)에서 수신기(410)의 상태는 다음과 같은 것을 포함한다.
1) 포착: 수신기(410)는 방송(220)을 포착한다. 이 시간 동안, 송수신기(250)는 송신할 수 없고, 포착을 위해 SFNP를 사용한다.
2) 학습 모드: 수신기(410)는 IGDP 메시지(표2 참조)를 수신함으로서 사용가능한 복귀 채널 그룹에 대하여 학습한다. 만약 송수신기(250)의 TU(450) 및 RF XMTR(430)이 사용가능하다면, 원격 사용자(240)는 복귀 채널을 사용만 할 것이다.
3) 레인징: 만약 원격 사용자(240)가 송수신기(250) 현재 위치로부터 그것의 타이밍을 셋업하지 않았다면, 그것은 레인징 버스트를 통해 레인징 요청을 보냄으로서 NOC(210)로부터 레인징 기간을 요청할 것이다. 폐 루프 프로세스가 타이밍 및 전원을 미세 조정하는데 사용된다.
4) 요청 대역폭: 한번 사이트가 레인징되고 데이타가 송신되면, ALOHA 버스트는 데이터를 송신하는데 사용된다. 백로그 표시자는 대역폭을 할당하기 위해 NOC(210)를 트리거하는데 사용될 것이다.
5) 송신 트래픽: 원격 사용자(240)는 할당된 "스트림" 대역폭, 즉 전체 TDMA 송신 프레임을 원격 사용자(240)에게 본질적으로 할당하는 대역폭을 사용하는 복귀 채널 그룹(2600의 하나에서 할당된 복귀 채널을 통해 사용자 트래픽을 보낸다.
IGDP 패킷(표2 참조)은 복귀 채널 그룹(260) 및 복귀 채널의 사용가능성에서 복귀 채널을 정의하는데 사용되고, (셋업을 위해 ALOHA를 사용하는) 사용자 트래픽 및 레인징에 대해 복귀 채널 그룹의 선택을 고려하는데 사용된다. 또한, 복귀 채널 그룹은 많은 복귀 채널간의 작업 공유를 고려하는데 사용될 수 있고, 복귀 채널 대역폭 할당을 제어하기 위해 요청된 NOC(210) 아웃라우트 대역폭을 최소화하는데 사용될 수 있다. 복귀 채널 그룹은 수신기(410)에 의해 저장되고 프로세싱될 필요가 있는 많은 양의 정보를 제한한다. IGDP는 복귀 채널 방송 MAC 어드레스 상으로 보내어진다.
IGDP는 수퍼프레임에 대해 복귀 채널 그룹마다 하나의 패킷을 사용하며, 예를 들면, 그룹당 및 300 복귀 채널마다, 75 복귀 채널에 대하여 26kbps이다. 또한, 이것은 "모든 RCVR" 멀티캐스트 어드레스 상으로 송신될 수 있다.
바람직하게도, 각 수신기(410)는 모든 IGDP를 모니터링한다. 수신기(410)는 지원하도록 구성되지 않은 복귀 채널 타입을 필터링하여 제거하고, 세 개의 수퍼프레임의 시간동안 수신되지 않는다면 . 인라우트 그룹 테이블은 모든 패킷에 포함된 정보로부터 각 수신기(410)에서 발생한다. 이 테이블은 인라우트 그룹 테이블을 재편성하도록 요청된 프로세서(420)에서 오버헤드 프로세싱을 최소화하기 위해 거의 고정적이다. 테이블 변화를 최소화하는 것은 시스템(200) 작동에 가능한 혼란을 줄이기 위해 바람직하다. 원격 사용자(250)가 액티브일 때, 즉 대역폭을 가지고 있을 때, 인라우트 그룹 사이에 옮겨진 시간에 가까운 두 번째 인라우트 그룹뿐만 아니라, 최근에 할당한 인라우트 그룹을 모니터링한다.
임의의 원격 사용자(240)가 송신을 필요로 할 때 호출 시간을 제한하기 위하여, 유효한 레인징 정보를 가진 모든 인액티브 송수신기(250)는 0이 아닌 ALOHA 메트릭을 나타내는(advertise) 모든 인라우트 그룹 사이에서, 예를 들면 (수퍼프레임에서) 4번째 프레임 시간마다, 랜덤 가중된 선택을 수행한다. 원격 사용자(240)는 이 인라우트 그룹을 모니터링하기 시작할 것이고, 또한 선행한 인라우트 그룹은 모든 선행한 BAP가 수신되거나 유실될 때까지 모니터링될 것이다. 이와 같은 랜덤 가중된 선택을 수행함으로서, 만약 다원 원격 사용자(240)가 거의 동일시간에 업링크 액세스를 필요로 하더라도 적은 작업량의 업링크 채널을 갑자기 많은 작업량을 가지게 할 가능성은 줄어든다.
먼저, 송수신기(240)는 그가 선택한 인라우트 그룹에 대해 이후 구성되는 개수의 프레임에 걸치는 ALOHA 채널의 두 개를 랜덤으로 선택할 수 있다. ALOHA 버스트 구성이 통상적으로 시간에 대해 고정적이고, ALOHA 버스트 채널이 사용가능할 것이라는 것은 합리적인 가정이다. 원격 사용자(240)가 액티브할 필요성이 있고, 미해결의 ALOHA 패킷을 가지고 있지 않을 때, 그것은 프레임의 램덤 수를 고를 수 있다. 위에서부터 사용가능한 대역폭을 가지지 않은 임의의 프레임 시간을 무시하면, 송수신기(250)는 랜덤으로 선택된 프레임 시간동안 하나의 버스트를 송신하고, 수령확인되기를 기다린다. 만약 수령확인되지 않거나, 또는 수령확인이 유실된다면, 소위 "상이(diversity) ALOHA" 접근을 사용하여, SFNP에 표시되는 많은 재시도까지 ALOHA 패킷의 보내기를 반복할 수 있다.
다른 이유들 중에, NOC(210) 아웃라우트 대역폭을 줄이기 위해, 예를 들어, 인라우트 그룹의 멀티캐스트 어드레스 상으로, 보내진 수령확인 패킷을 사용하여 ALOHA 버스트를 명백하게 수령확인하기 위해, ICAP 패킷(표3 참조)은 DVB MPE프로토콜 MAC 어드레싱 스킴에 따라 사용될 수 있다. 표3a 내지 3d는 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 바람직하게 지원되는 다양한 메시지 수령확인 타입을 제공한다.
ALOHA 패킷이 미해결 상태인 동안, 즉 수령확인을 기다리는 동안, 송수신기(250) 세 개의 인라우트 그룹까지, 예를 들어 최근 수령확인 또는 다른 메시지 타입이 선행하여 할당된 인라우트 그룹 뒤에 송신되는 경우, 즉 ALOHA 수령확인에 대한 하나, 시도할 새로운 인라우트 그룹에 대한 하나, 및 선행하여 할당된 인라우트 그룹에 대한 하나를 모니터링한다.
수령확인의 수신물 후에, 인라우트 그룹과 관련된 모든 인라우트에 대하여 최근 대역폭 할당을 정의하기 위해 대역폭 할당 패킷(BAP)가 사용된다. 각 프레임, 수신기(410)는 최근에 대역폭을 수신할 것으로 예상되는 인라우트 그룹으로부터 다른 BAP를 수신할 수 있다. 데이타를 송신하고 수령확인을 프로세싱할 수 있도록, 수신기(410)는 필요할 수 있는 후속하는 필드를 얻기 위해 모든 인라우트 그룹 표를 스캔할 필요가 있을 수 있다:
1) 인라우트 그룹 - 수신기(410)가 2 개의 인라우트 그룹을 모니터링할 수 있기 때문에, 이것은(수신기(410)는) 패킷의 MAC어드레스에 기초한 인라우트 그룹을 바람직하게 확인할 것이고, 대역폭을 사용할 것으로 예상되는 BAP를 단지 프로세싱할 것이다.
2) 인라우트 인덱스 - 이것은 프레임의 슬롯 사이즈마다 누적 버스트 오프셋이고, IGDP의 주파수 테이블에서 인덱스로서 사용될 수 있다.
3) 프레임 번호 - 이 필드는 패킷의 프레임 번호 필드로부터 직접 형성될 수 있다.
4) 버스트 ID - 이것은 BAP(표4 참조)의 버스트 할당 테이블에서 인덱스의 4개의 최하위 비트일 수 있다.
5) 버스트 오프셋 - 누적 버스트 오프셋은 바람직하게 0에서 시작하고, 각 버스트 사이즈와 함께 증가한다. 버스트 오프셋은 바람직하게 프레임의 누적 버스트 오프셋 MOD 슬롯 사이즈이다(즉, 계수 분할(modulus division)).
6) 버스트 사이즈 - 이 필드는 버스트 할당 테이블로부터 직접 형성될 수 있고, 바람직하게도 결코 프레임 경계를 넘지 않을 것이다.
7) 수령확인 오프셋 - 이것은 엔트리의 버스트 할당 테이블에서 인덱스이다.
바람직하게도, IDGP는 프레임당 인라우트 그룹마다 하나의 패킷 또는, 예를 들면, 그룹당 및 300 복귀 채널마다, 75 인라우트, 인라우트마다 25명의 액티브 사용자에 대해 대역폭의 535kbps를 사용할 수 있다. 그것은 인라우트 그룹의 멀티캐스트 어드레스 상으로 바람직하게 송신되기 때문에, 각 수신기(410)는 134kbps를프로세싱해야만 할 것이다. 액티브 사용자가 과밀한 작업, 또는 복귀 채널 서브시스템(510)에서 어떤 로드(load) 밸런싱에 의해 유실된 데이타를 가지고 있지 않다는 것을 보장하려고 시도하기 위해, 원격 사용자(240)에 의해 다음의 규칙에 대한 관찰이 바람직하다:
1) 원격 사용자(240)를 다른 인라우트 그룹으로 이동시키기 전에 적어도 다섯 프레임에서, 그러나 동일 복귀 채널 서브시스템(510)상에서, 원격 사용자(240)가 통지되어야만하고, 그 결과 인라우트 그룹 스트림을 모니터링하기 시작할 수 있고, 모든 미해결의 인라우트 수령확인 패킷(IAP)이 수신될 때까지 스트림을 계속해서 모니터링할 필요가 있을 것이며, 그렇지 않으면 유실된다. 아래 및 IAP의 기술에 대한 표5를 참조하라.
2) 다른 인라우트에 할당된 버스트 사이에 할당된 대역폭을 가지지 않은 적어도 하나의 프레임 시간이 있어야 한다. 이것은 원격 사용자(240)가 그것의 할당된 슬롯을 채울 수 있다는 것 보장하는 것이고, 새로운 주파수로의 튜닝을 위해 적어도 하나의 프레임 시간을 여전히 가지고 있다. 이러한 요건이 바람직하게는 연속적인 BAP에 걸쳐 정의되는 버스트에 적용되고, 동일한 RCS(510) 상의 인라우트 그룹간을 이동할 때에 적용된다.
3) 노말(normal) 및 레인징 버스트간에 할당된 대역폭을 가지지 않은 적어도 하나의 완전한 프레임이 바람직하게는 있어야 한다. 이것은 송수신기(250) 그것에 할당된 슬롯 모두를 채울 수 있을 것이라고 보장하는 것이며, 튜닝 및 조정 송신 파라미터에 대해 적어도 하나의 프레임 시간을 여전히 가지고 있다.
4) 원격 사용자(240)를 다른 인라우트 그룹으로 이동시키는 BAP가 보내진 후에, RCS(510)는 왕복 지연을 초과하여 당분간 구 인라우트 그룹 하의 버스트를 계속해서 수신할 것이다. RCS(510)가 바람직하게는 이러한 프레임을 수령하고 수령확인하며, 원격 사용자(240)는 구 인라우트 그룹으로부터의 수령확인을 계속해서 모니터링해야 한다.
5) 원격 사용자(240)는 방금 이동되기 전의 선행한 인라우트 그룹을 여전히 모니터링하고 있는 동안에 다른 인라우트 그룹으로 이동된 대역폭을 가질 수 없다.
6) 송수신기(250)는 만일 다원 버스트가 동일 인라우트 상에 모두 있고, 프레임에서 연속하여 모두 있으나, 각 패킷에 대해 RF XMTR(430)을 온 및 오프로 변경하는 버스트 오버헤드가 없다면, 하나의 프레임 시간 동안 다원 버스트로 바람직하게 할당되기만 할 것이다.
7) 마지막 것을 제외한 모든 버스트가 바람직하게, 최대 사이즈 패킷(예를 들면, 슬롯 사이즈의 최대 배수 ≤256)에 대해 충분히 크지만, 맨 처음 것만이 그 사이즈에 포함된 버스트 오버 헤드/어퍼처를 가질 것이다.
8) 한번 어사인 ID(AssignID)(표3a ~ 3d 참조)가 인라우트 그룹으로 송수신기(250)에 할당되면, 이것은 송수신기가 인라우트 그룹 사이에서 이동된 것의 부분으로서 제외하고 액티브를 유지하는 동안에는 바뀌지 않을 것이다.
9) 한번 어사인 ID가 인라우트 그룹으로 송수신기(250)에 할당되면, 이것이 더 이상 사용되지 않은 후 다섯 개의 수퍼프레임 시간동안 이것은 휴지기 상태(fallow)로 남게 될 것이다.
표5의 인라우트 수령확인 패킷(IAP)은, 임의의 인캡슐레이션 데이타의 실재(presence)에 관계없이, 인라우트 패킷 에러의 보다 빠른 복원을 고려하기 위해, 유효한 사이클릭 리던던시 코드(CRC)를 가진 할당된 대역폭에 대해 각 인라우트 패킷을 명백하게 수령확인하는데 바람직하게 사용된다. ALOHA 및 비할당(non-allocated) 레인징 패킷은 명백하게 수령확인된다(표5 참조). IAP는 프레임당 인라우트 그룹마다 하나의 패킷, 또는 개략적으로 그룹당 및 300 복귀 채널마다, 75개의 인라우트, 인라우트마다 25명의 액티브 사용자에 대해 대역폭의 57kbps를 사용한다. IAP가 인라우트 그룹의 멀티캐스트 어드레스 상으로 바람직하게 송신된 이후에, 각 수신기(410)는 개략적으로 15kbps를 프로세싱해야만 할 것이다. 만약 IAP가 유실되면, 송수신기(250)는 패킷을 자동적으로 재송신할 수 있다. 각각의 인라우트 그룹에 대한 IAP의 유실은 수신된 그 다음의 IAP 패킷에 의해, 또는 예를 들어, 네 개의 프레임 시간동안 IAP가 수신되지 않으면 검출될 수 있다.
복귀 채널 메시지 송신에 대해서, 버스트 데이타 프레임은 ALOHA 버스트(즉, 비할당 대역폭) 동안, 및 대역폭이 할당될 때 특정 구조를 가진다. 두 데이타 프레임 구조에 대해 바람직하게 사용된 패킷 헤더의 다른 타입의 실례는 표6 및 7에 각각 제공된다. 두 개의 다른 헤더 구조는 필요한 메시지 헤더의 사이즈를 최소화함으로서, 할당된 대역폭 메시지의 효율성을 최대화하는데 사용될 수 있다. RCS(510)는 패킷 헤더의 프레임 넘버링 정보로부터 버스트 타입을 검출할 수 있다.
인라우트 패킷 포맷은 다양한 사이즈 헤더 및 인캡슐레이팅된 데이타그램의 0 또는 그 이상의 바이트로 구성될 수 있다. 인캡슐레이팅된 데이타그램은 바람직하게도 인라우트 패키티제이션(packetization)과 관계없이, 집중된 데이타그램의 연속하는 바이트 데이타그램처럼 보내진다. 알맞은 해석은 바람직하게도 단 한번의, 신뢰할 수 있고, 순차 프로세싱을 필요로 한다. 인라우트, 선택적인 수령확인 상의 데이타 유실에서 기인하는 문제를 해결하기 위해, 슬라이딩 윈도우 프로토콜(sliding window protocol)이 사용된다. 이러한 슬라이딩 윈도우 프로토콜에 대한 경우와 같이, 시퀀스 넘버 스페이스는 적어도 윈도우 사이즈의 두배이어야만 하고, 윈도우 밖의 데이타는 수신기에 의해 탈락된다.
할당된 스트림, 즉 대역폭이 사용자에게 할당된 곳(표7 참조)에 대하여, 만약 그 프레임 번호에 대하여 IAP에서 수령확인되지 않는다면, 또는 그 수령확인이 유실된다면 인라우트 버스트 데이타는 재송신될 것이다. 만약 동기화 문제가 발생하면, RCS(510)는 송수신기(250)의 대역폭 할당을 제거함으로서 송수신기(250)가 인액티브하게 할 수 있다. 바람직하게도, 이것은 송수신기(250)가 자신의 시퀀스 번호 및 데이타그램 카운터를 0으로 리셋하게 하고, 새로운 데이타그램의 개시에서 시작하게 한다. 송수신기(250)가 액티브될 때마다 시퀀스 번호가 바람직하게 리셋되기 때문에, ALOHA 또는 비할당 레인징 버스트에서 보내진 임의의 데이타는, 만약 수령확인이 유실된다면 재송신때문에, 및 또한 상술한 상이 ALOHA 때문에 복제될 수 있다.
연속한 버스트가 동일 송수신기(250)에 할당될 때, 그것은 바람직하게도 유닛을 턴오프하지 않고, 초과 "적재물"을 운반하는 버스트 프로세싱과 결합된 보관 오버헤드, 또는 사용자 메시지 트래픽을 사용할 것이다. 이것은 할당된 버스트를패킷으로 바람직하게 1 대 1 맵핑하는 것을 유지하도록 도울 것이다.
본 발명의 시스템, 장치 및 방법에서, 바람직한 원격 사용자 및 복귀 채널 어드레싱 스킴에 대해, 복귀 채널에서 데이타를 업링크할 수 있는 원격 사용자(240)의 수("k")에 대해 본질적으로 제한이 없다. 최소 224(~16,000,000) 송수신기가 DVB 스트림 내에 구현된 어드레싱 스킴에 의해 바람직하게 지원되고, 보다 바람직하게, 228(~256,000,000) 송수신기까지 지원된다.
게다가, 바람직하게도 복귀 채널이 대체로 유실없는 채널이기 때문에, 압축 기술이 대역폭 요구를 줄이기 위해 효과적으로 구현될 수 있다. IP 헤더 압축은 IP 패킷마다 10 내지 15 바이트를 제거하기 때문에, 대역폭에 매우 큰 향상을 제공할 잠재성을 가진다.
실시예는 TDMA 대역폭 또는 슬롯 할당 접근의 형태로 상술되었을지라도, 이 실시예는 결코 제한하도록 의도되지 않았고, 단지 예로서 제공된다. 다른 예로서, 대역폭 및 주파수 할당을 제공하는 방법 및 시스템은 동일 미디어를 공유하는 다원 사용자를 가진 통신 시스템의 임의의 타입에 걸쳐 구현될 수 있고, 예를 들어 동일 타이밍 표준에 기초하는 주파수 동기 루프(FLL: frequency-locked loop) 또는 위상 동기 루프(PLL: phase-locked loop)를 사용하는 주파수-시간 시스템인, 비트 타이밍을 필요로 하는 임의의 슬롯 시간 시스템에서 특유한 애플리케이션을 찾을 수 있다. 게다가, 비록 본 발명이 TCP/IP 애플리케이션을 사용하여 이점들을 제공할지라도, 본 발명의 시스템, 장치 및 방법은 프로토콜의 이런 선택에 제한되지 않는다.
본 발명이 많은 방법으로 바뀔 수 있다는 것은 명백할 것이다. 이런 변화는 본 발명의 의도와 범위로부터 벗어난 것으로 간주되지 않을 것이며, 본 기술 분야의 당업자에게 명백할 모든 이러한 변경은 후술되는 청구항의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 따라서, 본 발명의 한계와 범위는 첨부된 청구항과 이와 동일한 범위에 의해서만 제한된다.
수퍼프레임 넘버링 패킷(SFNP) 포맷
비트 필드 기술/비고
8 프레임 타입 값 1은 SFNP(Super Frame Numbering Packet)를 나타낸다.
1 타이밍 소오스 이 SFNP를 생성한 타이밍 유닛을 구분하는데 사용됨.
32 SFNP 간격 이 결과는 이 수퍼프레임 펄스 및 선행한 펄스 사이의 경과된 시간을 나타내고 RCVR(410)이 로컬 측정 시각과 NOC 타이밍 유닛에 의해 사용되는 시각 사이의 임의의 차이를 조정하도록 허용한다. 만약 NOC 타이밍 유닛에 의해 사용되는 시각이 매우 정확하다면, RCVR(410)은 이 필드를 인터프리팅할 수 있게 하기 위해서 3개의 연속하는 SFNP를 수신할 필요만 있을 것이다.
32 스페이스타이밍오프셋(STO) 이것은 개략적으로 아웃라우트 수퍼프레임 펄스와 수퍼프레임에서 첫 번째 프레임 NOC에서 수신될 시간 사이의 m 초의 수이다.
4 Aloha 백오프 이것은 ALOHA 전송에서 초기 랜덤 백오프에 대한 프레임 수( 음수 값)이다.
4 Aloha 재시도 이것은 패킷 전송이 프로세서(420) 전송을 중지할 수 있기 전에 초기의 랜덤 백오프를 사용하여 시도된 프레임의 수( 음수 값)이다.
16 Aloha Max 백오프 Aloha 재시도가 초과된 후에, 전송은 중지될 수 있고, 그러나 RCVR(410)은 드러나지 않게 복원시키기 위해 계속 시도할 수 있다.
인라우트 그룹 정의 패킷(IGDP) 포맷
비트 필드 기술/비고
8 프레임 타입 값 2는 인라우트 그룹 정의 패킷을 나타낸다.
7 인라우트그룹 ID 각 인라우트 그룹에 대한 식별자. 이것은 NOC 아웃라우트의 셋에서 사용가능한 모든 인라우트 그룹에 걸쳐 유일해야만 한다.
5 주파수오프셋 이 필드는 주파수 테이블(도시 안됨)의 (16비트 단어에서) 패킷에서의 오프셋이다.
4 복귀채널 타입 이 그룹에서 정의된 복귀 채널의 타입을 나타낸다. 나선형(convolutional) 인코딩을 가진 OQPSK의 예값은: (0 - 64kbps, 1 - 128k, 2 - 256k)
16 대역폭메트릭(Metric) 이 메트릭은 액티브로 될 때 복귀 채널 그룹의 랜덤 가중된 선택을 위해 사용된다. 사용자의 액티브 수대 사용자 트래픽을 사용가능한 복귀 채널의 수
Nx24 주파수테이블 이것은 그룹에서 복귀 채널 각각에 전송하는데 사용된 주파수이다. 복귀 채널에 대한 주파수를 바꾸는 것은 네트워크 작동의 인터럽션 또는 전환점 주변의 잘못된 복귀 채널 주파수에서의 전송을 피하기 위해 주의 깊게 조정되어야 한다. 예를 들어, 아웃라우트에서 모든 복귀채널 그룹간에 불과 4,000 개의 복귀채널의 어퍼 바운드(upper bound)가 있을 수 있다. 각 복귀 채널 그룹에서 복귀 채널의 수에 대한 어퍼 바운드는, 대역폭 할당 패킷(BAP)에서 버스트 할당 수의 제한에 기초할 수 있다. N 값은 IP 데이타그램의 길이로부터 얻어질 수 있다. 만약 인라우트가 사용되지 않는다면, 그 때 그것의 대역폭은 BAP로부터 예약된 어사인 ID로 할당될 것이다. 주파수는 다음과 같이 인코딩될 수 있다:주파수 = 14GHz + 값 x 100HZ
인라우트 커맨드/수령확인(Acknowledgement) 패킷(ICAP)
비트 필드 기술/비고
8 프레임 타입 값 5는 인라우트 커맨드/수령확인 패킷을 나타낸다.
5 엔트리 개수 이것은 오프셋 테이블에서 엔트리의 개수이다.
16 프레임 개수 수령확인에 대해, 이것은 수령확인되는 프레임 개수이다. 커맨드에 대해, 이것은 커맨드가 영향을 미치는 프레임 개수이다.
Nx10 오프셋 테이블 이것은 다양한 사이즈의 커맨드/수령확인 필드가 시작하는 오프셋의 테이블이다. 이 사이즈는 커맨드 필드에 기초하여 알려져야 하지만, 또한 다음 엔트리에 대한 오프셋으로부터 얻어질 수 있다. 각 오프셋은 10-비트 값일 수 있고, 오프셋 테이블의 개시에서 시작한다. 값 N 은 엔트리의 개수이다.
Nx8 커맨드/수령확인 이것은 표3a 내지 3d에 정의된 커맨드 또는 수령확인의 리스트이다. 불과 하나의 커맨드 또는 수령확인이 패킷마다 바람직하게 보내질 수 있다. 값 N은 IP 데이타그램 길이로부터 얻어질 수 있다.
Aloha 수령확인
비트 필드 기술/비고
26 SerNr 이것은 RCVR(410)의 시리얼 번호, 예를 들면, 또는 다른 유일한 원격지 사용자 식별자이다.
5 커맨드 값 1은 Aloha 수령확인을 나타낸다; 단 하나의 상이 Aloha 패킷이 인라우트 그룹의 멀티캐스트 어드레스 상에서 바람직하게 수령확인될 것이다.
7 인라우트 그룹ID 인라우트 그룹, 미래의 대역폭이 원격지 사용자(240)에게 할당될 것이다. 이 그룹의 인라우트 타입은 Aloha 패킷에서 사용되었던 동일 타입이어야 한다.
16 어사인 ID 이것은 미래 대역폭 할당 패킷에서 사용될 수 있는 Id이며, 미래 버스트가 할당될 것이다. 값 0은 임의의 대역폭을 할당하지 않고 데이타를 수령확인할 수 있다.
디스에이블(Disable)/인에이블(Enable) TU 커맨드
비트 필드 기술/비고
26 SerNr 이것은 RCVR(410)의 시리얼 번호, 예를 들면, 또는 다른 유일한 원격지 사용자 식별자이다.
5 커맨드 값 2는 디스에이블/인에이블 TU 커맨드를 나타낸다 - 디스에이블일 때, RCVR(410)은 NOC(210)으로부터 명백히 인에이블될 때까지 다시 전송하지 않을 것이다. 이 설정은 RCVR(410)의 비휘발성 메모리에 저장될 수 있다. 이 커맨드는 "모든 RCVR" 멀티캐스트 어드레스 상으로 바람직하게 보내진다.
1 인에이블 인에이블이면 "1"로 설정하고, 디스에이블이면 "0"으로 셋팅한다.
16 어사인 ID 이것은 미래 대역폭 할당 패킷에서 사용될 수 있는 Id이며, 미래 버스트가 할당될 것이다.
고 액티브(Go Active) 커맨드
비트 필드 기술/비고
26 SerNr 이것은 RCVR(410)의 시리얼 번호, 예를 들면, 또는 다른 유일한 원격지 사용자 식별자이다.
5 커맨드 값 4는 예를 들면, "고 액티브" 커맨드를 나타낼 수 있다. RCVR(410)은 특정 인라우트 그룹에서 할당된 버스트를 찾을 수 있고 그곳에 할당된 것으로 전송할 수 있다. 이 커맨드는 만약 RF XMTR(430)이 인액티브라면 다만 억셉트(accept)될 뿐이고, 이미 성공적으로 인라우트 타입에 대해 레인징되어 있다. 이 커맨드는 모든 RCVR 멀티캐스트 어드레스 상으로 바람직하게 보내진다. 이 커맨드는 전송하는 행위에 의해 무조건적으로 수령확인될 수 있다.
7 인라우트 그룹ID 이것은 미래의 대역폭이 할당될 인라우트 그룹이다.
16 어사인 ID 이것은 미래 대역폭 할당 패킷에서 사용될 수 있는 Id이며, 미래 버스트가 할당될 것이다.
변경 인라우트 그룹 커맨드
비트 필드 기술/비고
26 SerNr 이것은 RCVR(410)의 시리얼 번호, 예를 들면, 또는 다른 유일한 원격지 사용자 식별자이다.
5 커맨드 값 5는 변경 인라우트 그룹 커맨드를 나타낸다 - 이것은 만일 원격지 사용자(240)가 액티브이면 다만 억셉트될 뿐이다. 이 커맨드는 인라우트 그룹의 멀티캐스트 어드레스 상에 바람직하게 보내지고, 새로운 인라우트 그룹을 사용하는 행위에 의해 무조건적으로 수령확인될 수 있다.
7 인라우트 그룹ID 이것은 미래의 대역폭이 할당될 인라우트 그룹이다. 이 그룹에 대한 인라우트 타입은 최근에 사용된 동일 타입이어야만 한다.
16 어사인 ID 이것은 미래 대역폭 할당 패킷에서 사용될 수 있는 Id이며, 미래 버스트가 할당될 것이다.
대역폭 할당 패킷(BAP) 포맷
비트 필드 기술/비고
8 프레임 타입 값 3은 대역폭 할당 패킷을 나타낸다.
16 프레임 개수 이것은 이 패킷에 할당된 프레임 개수를 나타내고, 바람직하게도 최근의 프레임 개수보다 크다.- 이 차이는 송수신기(250)에게 할당에 있어서 변화에 부합하는 충분한 시간을 허용하는 고정된 오프셋이다.
Nx24 버스트 할당 이것은 바람직하게도 각 인라우트에 대한 모든 버스트 할당에 대한 리스트이다. 이것은 프레임에서 모든 버스트를 정렬할 수 있고, 그 때 그룹에서 각 인라우트에 대해 프레임을 반복할 수 있다. IP 데이타그램이 1500바이트로 바람직하게 제한되기 때문에, 바람직하게도 불과 489 엔트리로 제한된다. 이것은 송수신기(250)에 대한 선형 서어치(linear search)이기 때문에, 이것은 중요할 수 있다. 잘못 형성된 버스트 할당 테이블은 이 필드에 대한 에러 체킹(checking)이 바람직하게 제한되어 있기 때문에 네트워크의 수준을 떨어뜨릴 수 있다. 값 N은 IP 데이타그램의 길이로 부터 얻어질 수 있다. 표4a 참조.
버스트 할당 기록 포맷
비트 필드 기술/비고
16 어사인 ID 이것은 대역폭이 할당된 원격지 사용자(240)를 나타내는데 사용될 수 있는 유일한 식별자이다. 값 0은 작은 ALOHA, 즉 대역폭 요구 및 백로그 표시자 유일(및 비할당 레인징) 버스트를 나타내는데 사용될 수 있고, 값 1은 큰 ALOHA, 즉 백로그 표시자 및 최대-사이즈 길이 메시지를 타나내는데 사용될 수 있다. 값 OxFFF는 할당되지 않은 대역폭을 나타내는데 사용될 수 있다. 다른 값은 동적으로 할당될 수 있고, 그러나, RCS(510)가 이러한 값에 다른 예약된 값 또는 구조를 강요하는 것을 방지하는 것은 없다.
1 레인징 이것은 버스트가 노말(normal) 또는 레인징 버스트로 할당되었는지의 여부를 나타낼 수 있다. 바람직하게도, 송수신기(250)가 레인징하는 동안, 인캡슐레이팅된 데이타그램을 인라우트 상으로 여전히 보낼 수 있고, 액티브 원격지 사용자(240)는 성능에 초소한의 영향을 미치며, 그 값을 정밀 튜닝하고 검사하기 위해서 온/오프 전환된 레인징을 가질 수 있다.
6 버스트 사이즈 이 버스트의 (슬롯에서) 사이즈이며, 그리고 이것은 어퍼처 및 버스트 오버헤드를 포함할 수 있다.
인라우트 수령확인 패킷(IAP)
비트 필드 기술/비고
8 프레임 타입 값 4는 인라우트 수령확인 패킷을 나타낼 수 있다.
16 프레임 개수 이것은 수령확인이 고려하는 프레임의 개수를 나타낼 수 있고, 최근의 프레임 갯수보다는 적어야 한다.
N ACK 이 필드는 BAP의 버스트 할당 테이블에서 이 프레임의 엔트리를 매칭하는 비트 맵(bitmap)이다. 수령확인된 것을 결정하기 위해서, RCVR(410)은 BAP로부터 자신에게 할당된 버스트를 결정해야만 하고, 어떤 버스트 동안에 데이타가 전송되었는지를 기억해야만 한다. 값 N은 IP 데이타그램의 길이로부터 얻어질 수 있고, 결합된 BAP로부터 값 N을 매칭할 수 있다.
인라우트 패킷 포맷(비할당됨)
비트 필드 기술/번호
16 SerNr 이것은, 예를 들면 다른 유일한 원격지 사용자 표시자, 또는 RCVR(410)/XCVR(250)의 시리얼 번호이다.
1 백로그표시자 이것은 백로그 필드의 실재(presence)를 나타낸다. 만약에 백로그가 없는 경우가 아니라면, 이것은 바람직하게 ALOHA 및 비할당 레인징 버스트에 항상 실재해야만 한다.
2 프레임 개수 이것은 프레임 개수에서 바람직하게 2개의 최하위 비트이고, RCS(210)가 어떤 버스트가 수신되었는지를 결정하도록 도울 것이다.
4 버스트 번호 이것은 버스트 번호가 전송된 프레임에서 어떤 버스트 슬롯인가를 나타내고, ALOHA 타입 버스와 같은 버스트를 식별하도록 돕는다.
8 길이 FEC 이것은 소프트웨어에서 테이블 검색(lookup)을 통해 생산된 길이에 대한 FEC 값이다.
8 길이 이것은 버스트의 길이이다. 이것은 CRC를 통해 백로그 식별자 필드를 가지고 시작하는 모든 바이트를 포함한다.
8 백로그 이 필드는, 실재하고 2 비트 지수 필드 및 6 비트 가수(mantissa)를 가진 플로팅 포인트 수(floating point number)로서 바람직하게 인코딩된 백로그의 바이트 수를 나타내는데 사용될 수 있고, 예를 들면, TU(450)에 의해 총괄될 수 있다.
Nx8 인캡슐레이팅된데이타그램 이것은 인캡슐레이팅된 데이타그램의 0 또는 그 이상의 바이트를 가질 수 있다. 바람직하게도, IP 데이타그램의 경계와 이 필드의 내용간에 관계는 없고, 즉 이 필드는 IP 데이타그램의 섹션 또는 다원 IP 데이타그램을 가질 수 있다. 값 N은, 길이에서 패킷의 다른 필드의 사이즈를 공제함으로서 얻어질 수 있다.
16 CRC 이것은 버스트 필수 CRC이다. 무가치한 CRC를 가진 버스트가 탈락되고, 통계자료가 보존된다.
인라우트 패킷 포맷(할당됨)
비트 필드 기술/비고
16 SerNr 이것은, 예를 들면 다른 유일한 원격지 사용자 표시자, 또는 RCVR(410)/XCVR(250)의 시리얼 번호이다.
1 백로그표시자 이것은 백로그 필드의 실재를 나타낸다.
2 프레임 개수 이것은 프레임 개수에서 2개의 최하위 비트이고, RCS(210)가 어떤 버스트가 수신되었는지를 결정하도록 도울 것이다.
4 버스트 번호 이것은 버스트 번호가 전송된 프레임에서 어떤 버스트 슬롯인가를 나타낸다. 버스트 번호가 수신된 인라우트 및 프레인 개수의 부과에 의해서, RCS(510)는 출원지 및 목적지를 유일하게 식별할 수 있을 것이다.
8 길이 FEC 이것은 소프트웨어에서 테이블 검색을 통해 생산된 길이에 대한 FEC 값이다.
8 길이 이것은 버스트의 길이이다. 이것은 CRC를 통해 백로그 식별자 필드를 가지고 시작하는 모든 바이트를 포함한다.
8 백로그 이 필드는, 실재하고 2 비트 지수 필드 및 6 비트 가수(mantissa)를가진 플로팅 포인트 수(floating point number)로서 바람직하게 인코딩된 백로그의 바이트 수를 나타내는데 사용될 수 있고, 예를 들면, TU(450)에 의해 총괄될 수 있다.
Nx8 인캡슐레이팅된데이타그램 이것은 인캡슐레이팅된 데이타그램의 0 또는 그 이상의 바이트를 가질 수 있다. 바람직하게도, IP 데이타그램의 경계와 이 필드의 내용간에 관계는 없고, 즉 이 필드는 IP 데이타그램의 섹션 또는 다원 IP 데이타그램을 가질 수 있다. 값 N은, 길이에서 패킷의 다른 필드의 사이즈를 공제함으로서 얻어질 수 있다.
16 CRC 이것은 버스트 필수 CRC이다. 무가치한 CRC를 가진 버스트가 탈락되고, 통계자료가 보존된다.

Claims (141)

  1. 쌍방향 위성 통신용 제어국에 있어서,
    방송 신호를 송신하고, 원격 사용자로부터 복귀 채널을 수신하기 위한 RF부; 및
    복귀 채널 정보를 처리하고 상기 복귀 채널에 사용자 대역폭을 설정하는 복귀 채널 제어기를 포함하는 복귀 채널 서브시스템
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복귀 채널 서브시스템은, 상기 복귀 채널 정보를 복조하는 버스트 채널 복조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기가 상기 버스트 채널 복조기를 제어하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 상기 복귀 채널 정보에 의해 제공되는 대역폭 할당 요청에 기초하여, 상기 버스트 채널 복조기를 상기 원격 사용자 전용으로 하는것을 특징으로 하는 제어국.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 복귀 채널 메시지에서 원격 사용자에 의해 제공되는 사용자 백로그 표시자를 평가(evaluating)하여, 상기 복귀 채널의 사용자 대역폭을 설정하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복귀 채널 메시지는 ALOHA 버스트 메시지인 것을 특징으로 하는 제어국.
  7. 제6항에 있어서, 상기 ALOHA 버스트 메시지는 대역폭 할당 요청을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 상기 대역폭 할당 요청에 응답하여 상기 원격 사용자에게 주기적인 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 ALOHA 버스트 메시지는 소정 슬롯 사이즈의 정보 패킷을 포함하는 것을특징으로 하는 제어국.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 사용자 백로그 표시자가 임계치 이상이면, 상기 복귀 채널 제어기가 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 상기 복귀 채널의 주파수를 더 할당하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 상기 방송 신호를 통해 상기 원격 사용자에게 제공되는 인라우트 할당 패킷을 통해 상기 복귀 채널의 주파수를 할당하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 상기 복귀 채널의 주파수를 제1 주파수에서 제2 주파수로 변경하며, 상기 제1 및 제2 주파수은 각각 제1 복귀 채널 그룹 및 제2 복귀 채널 그룹내에 있는 것을 특징으로 하는 제어국.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 상기 복귀 채널의 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 상기 복귀 채널의 주파수를 제1 주파수에서 제2 주파수에 연결하며, 상기 제1 및 제2 주파수는 각각 동일한 복귀 채널 그룹내에 있는 것을 특징으로 하는 제어국.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 방송 신호는 비동기 DVB 송신 스트림인 것을 특징으로 하는 제어국.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 복귀 채널 정보는 TDMA 신호에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 제어국.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 상기 복귀 채널 정보에 의해 제공되는 대역폭 할당 요청에 기초하여, 상기 원격 사용자에게 스트림 액세스 채널을 할당하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 상기 원격 사용자에게 전용 주파수를 할당하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 상기 원격 사용자의 할당된 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 상기 방송 신호를 통해 상기 원격 사용자에게 대역폭 할당 패킷을 제공함으로써, 상기 복귀 채널의 사용자 대역폭을 설정하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 복귀 채널 메시지에서의 상기 원격 사용자에 의해 제공되는 사용자 백로그 표시자를 평가하여, 상기 복귀 채널의 주파수를 할당하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 RF부는, 복수의 원격 사용자로부터 복수의 복귀 채널을 수신하고,
    상기 복귀 채널 서브시스템은, 상기 복수의 복귀 채널로부터 복귀 채널 정보를 처리하고, 상기 복수의 복귀 채널 각각에 개별 사용자 대역폭을 설정하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 복수의 복귀 채널의 서브세트(subset)는 ALOHA 버스트 송신을 지원하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어국.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 복귀 채널 서브시스템은, 상기 복수의 복귀 채널 중 관련 복귀 채널에 각각 할당되어 각각의 복귀 채널 정보를 복조하기 위한 복수의 버스트 채널 복조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 예상되는 트래픽 로드에 기초하여 상기 복수의 복귀 채널 각각에 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 예상되는 트래픽 로딩에 기초하여 상기 복수의 복귀 채널 중 일부에는 대역폭을 할당하고, 대역폭 할당 요청에 기초하여 상기 복수의 채널 중 적어도 하나에 대하여는 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 상기 방송 신호를 통해 상기 원격 사용자에게 제공되는 인라우트 그룹 정의 패킷을 통해, 복수의 복귀 채널 그룹의 로드 상태 및 상기 복수의 복귀 채널의 로드 상태를 제공하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  29. 프레임 동기 메시지를 제어 노드에 송신하기 위한 송수신기에 있어서,
    수신되는 방송 신호에서 제어 노드 타이밍 메시지를 검출하는 수신기;
    상기 제어 노드 타이밍 메시지를 사용하여 송신 프레임 개시 시간을 판정하는 타이밍 복원부;
    아웃고잉(outgoing) 사용자 메시지를 저장하는 메시지 버퍼; 및
    상기 송신 프레임 개시 시간 이후 할당되는 주기동안 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 송신 주파수 상에 업링크하기 위한 송신기- 상기 송신 주파수는 상기 방송 신호에 수신되는 제1 인라우트 그룹 정의 패킷에 의해 결정되고, 상기 제1 인라우트 그룹 정의 패킷은 제1 복귀 채널 그룹에 관련됨 -
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 아웃고잉 메시지에 포함되는 트래픽 백로그 표시자를 제공하는 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 송신 주파수는 상기 제1 복귀 채널 그룹에 있는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 송신 주파수는, 상기 방송 신호에서 수신되는 상기 제1 인라우트 그룹 정의 패킷에 기초하여, 상기 제1 복귀 채널 그룹에서의 다른 주파수로 변경되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 방송 신호의 제2 인라우트 그룹 정의 패킷을 수신하고, 상기 송신 주파수는 상기 제2 인라우트 그룹 정의 패킷에 기초하여 제2 복귀 채널 그룹에서의 다른 송신 주파수로 변경되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 제어 노드에 의해 업링크 대역폭이 할당된 이후에 상기방송 신호에서의 상기 제1 및 제2 인라우트 그룹 정의 패킷을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 송신 주파수는 상기 수신기가 상기 제2 인라우트 그룹 정의 패킷을 수신한 소정 수의 프레임 이후에 변경되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  36. 제31항에 있어서,
    상기 송신 주파수는 복귀 채널 그룹 로드 팩터에 기초하는 랜덤 가중치를 사용하여 제2 복귀 채널 그룹에서의 다른 송신 주파수로 변경되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  37. 제29항에 있어서,
    상기 할당 주기는 상기 송신 프레임 개시 시간 이후 적어도 하나의 TDMA 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 할당 주기는 상기 방송 신호에서 수신되는 대역폭 할당 패킷에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 대역폭 할당 패킷은, 메시지 프레임에서의 TDMA 슬롯의 엔트리가 상기 아웃고잉 사용자 메시지 전용으로 되는 스트림 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  40. 제29항에 있어서,
    상기 할당 주기는 상기 제어 노드에 의해 구축되는 예상 트래픽 로드에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  41. 제29항에 있어서,
    상기 수신 방송 신호는 비동기 DVB 송신 스트림인 것을 특징으로 하는 송수신기.
  42. 제29항에 있어서,
    상기 수신기는 복수의 복귀 채널 그룹 중 특정의 하나에 각각 대응하는 복수의 인라우트 그룹 정의 패킷을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 송신 주파수는 상기 방송 신호에서 수신되는 그룹 로드 팩터에 기초하여 상기 제1 복귀 채널 그룹에 할당되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  44. 제42항에 있어서,
    상기 송신 주파수는 상기 방송 신호에서 수신되는 그룹 로드 팩터에 기초하여 다른 복귀 채널 그룹으로 변경되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  45. 제42항에 있어서,
    상기 송신 주파수는 상기 방송 신호에 제공되는 랜덤 가중치 팩터에 기초하여 상기 복수의 복귀 채널 그룹 중 다른 그룹으로 변경되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  46. 제29항에 있어서,
    상기 아웃고잉 사용자 메시지는 암호화되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  47. 제29항에 있어서,
    상기 아웃고잉 사용자 메시지는 손실이 없는 압축 규격에 따라 압축되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  48. 제29항에 있어서,
    상기 아웃고잉 사용자 메시지는 손실이 없는 복귀 채널 상에서 송신되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  49. 제29항에 있어서,
    상기 아웃고잉 사용자 메시지는 QPSK 변조 스킴(scheme)을 사용하여 송신 주파수 상에서 변조되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 QPSK 변조 스킴은 오프셋-QPSK(OQPSK)인 것을 특징으로 하는 송수신기.
  51. 제29항에 있어서,
    상기 아웃고잉 사용자 메시지는 상기 제어 노드에 의한 최대 대역폭으로 제한되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  52. 제29항에 있어서,
    상기 아웃고잉 사용자 메시지는 ALOHA 버스트 포맷에 있는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 ALOHA 버스트는 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 적어도 2회 송신하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  54. 제52항에 있어서,
    상기 ALOHA 버스트는 상기 방송 신호에서 수신되는 메시지에 의해 표시되는 최대 횟수만큼 재송신되는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  55. 제52항에 있어서,
    상기 아웃고잉 메시지는 대역폭 할당 요청을 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  56. 제52항에 있어서,
    상기 ALOHA 버스트는 상기 송신 프레임 개시 시간과 정렬된(aligned) 슬롯팅된 ALOHA 버스트인 것을 특징으로 하는 송수신기.
  57. 제52항에 있어서,
    상기 아웃고잉 사용자 메시지는 소정 임계치 이하의 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 송수신기.
  58. 제어국으로부터 복귀 채널을 제어하는 방법에 있어서,
    방송 신호를 송신하는 단계;
    원격 사용자로부터 복귀 채널 업링크를 수신하는 단계; 및
    상기 방송 신호에 대역폭 할당 메시지를 제공하는 복귀 채널 제어기로 복귀채널 대역폭을 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기에 의해 제어되는 버스트 채널 복조기로 상기 수신되는 복귀 채널 업링크를 복조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  60. 제58항에 있어서,
    상기 복귀 채널 대역폭은 상기 원격 사용자에 의해 제공되는 백로그 표시자를 평가하여 복귀 채널 메시지에 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 백로그 표시자가 임계치 이상이면, 상기 복귀 채널 제어기가 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제60항에 있어서,
    상기 복귀 채널 업링크는 ALOHA-타입 버스트 메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
  63. 제62항에 있어서,
    상기 ALOHA-타입 버스트 메시지는 슬롯팅된 ALOHA 메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
  64. 제58항에 있어서,
    상기 방송 신호는 비동기 DVB 송신 스트림인 것을 특징으로 하는 방법.
  65. 제58항에 있어서,
    상기 복귀 채널 업링크는 TDMA 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  66. 제58항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 상기 방송 신호를 통해 상기 원격 사용자에게 제공되는 할당 메시지를 통해 상기 복귀 채널 업링크의 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  67. 제66항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 상기 복귀 채널 업링크의 주파수를 제1 주파수에서 제2 주파수로 변경하며, 상기 제1 및 제2 주파수는 각각 제1 복귀 채널 그룹내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  68. 제66항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는, 상기 복귀 채널 업링크의 주파수를 제1 주파수에서 제2 주파수로 변경하며, 상기 제1 및 제2 주파수는 각각 제1 복귀 채널 그룹 및 제2 복귀 채널 그룹내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  69. 제58항에 있어서,
    상기 복귀 채널 대역폭은 상기 복귀 채널 업링크에서 수신되는 대역폭 할당 요청에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  70. 제69항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 상기 원격 사용자에게 주기적인 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  71. 제70항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 상기 원격 사용자에게 스트림 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  72. 제71항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 상기 원격 사용자에게 전용 복귀 채널 업링크 주파수를 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  73. 제58항에 있어서,
    복수의 원격 사용자로부터 복수의 복귀 채널 업링크를 수신하는 단계; 및
    상기 복귀 채널 제어기에 의해 상기 복수의 복귀 채널 업링크 각각에 대하여 복귀 채널 대역폭을 설정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  74. 제73항에 있어서,
    상기 복귀 채널 제어기는 할당 메시지를 통해 상기 복수의 복귀 채널 업링크 각각의 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  75. 제73항에 있어서,
    상기 복수의 복귀 채널 업링크 각각에 대해 복귀 채널 대역폭을 설정하는 상기 단계는 복귀 채널 트래픽 로드를 예상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  76. 제73항에 있어서,
    상기 복수의 복귀 채널 업링크 중 일부에 대한 복귀 채널 대역폭은 예상 복귀 채널 트래픽 로드를 이용하여 설정되고, 상기 복수의 복귀 채널 업링크 중 적어도 하나에 대한 복귀 채널 대역폭은 상기 복수의 복귀 채널 업링크 중 상기 적어도 하나의 복귀 채널 업링크 상에 송신되는 대역폭 할당 요청에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  77. 제73항에 있어서,
    상기 복수의 복귀 채널 업링크 각각에 대하여 복귀 채널 주파수를 설정하는 상기 단계는 상기 복수의 복귀 채널 업링크 각각에 대하여 트래픽 로드를 평가하는 것에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.
  78. 제73항에 있어서, 복수의 복귀 채널 그룹 각각에 대한 그룹 로드 팩터가 방송 신호에서 주기적으로 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  79. 제78항에 있어서, 상기 복수의 복귀 채널 업링크 각각에 대한 주파수가 대응하는 그룹 로드 팩터에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  80. 제78항에 있어서, 상기 복수의 복귀 채널 업링크 각각에 대한 대역폭이 대응하는 그룹 로드 팩터에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  81. 제73항에 있어서, 상기 복수의 복귀 채널 업링크 각각에 대한 복귀 채널 그룹을 설정하는 단계는 복수의 복귀 채널 그룹 각각에 대한 트래픽 로드의 평가를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  82. 프레임 동기 메시지를 송신하는 방법에 있어서,
    방송 신호에서 제어 노드 타이밍 메시지를 수신하는 단계,
    상기 제어 노드 타이밍 메시지를 사용하여 복귀 채널 프레임 개시 시간을 결정하는 단계,
    아웃고잉 사용자 메시지를 저장하는 단계, 및
    상기 복귀 채널 프레임 개시 시간 이후의 할당된 주기 동안 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 송신하는 단계
    를 포함하며,
    상기 방송 신호에 수신된 할당 메시지에 의해 송신 주파수가 결정되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  83. 제82항에 있어서, 상기 저장된 아웃고잉 사용자 메시지를 평가하며 트래픽 백로그 표시자를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  84. 제82항에 있어서, 상기 할당 메시지는 제1 복귀 채널 그룹과 연관되며, 상기 송신 주파수는 상기 제1 복귀 채널 그룹에 있는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  85. 제84항에 있어서, 상기 송신 주파수는 상기 할당 메시지를 기초로 하여 상기 제1 복귀 채널 그룹에서의 다른 송신 주파수로 변경되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  86. 제84항에 있어서, 상기 송신 주파수는 트래픽 로드 팩터를 기초로 하여 다른 송신 주파수로 변경되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  87. 제82항에 있어서, 상기 송신 주파수는 제1 복귀 채널 그룹으로부터 제2 복귀 채널 그룹에서의 다른 송신 주파수로 변경되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  88. 제82항에 있어서, 트래픽 로드 팩터를 기초로 한 랜덤 가중 주파수 선택을 근거로 하여 송신 주파수를 다른 송신 주파수로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  89. 제82항에 있어서, 상기 송신 주파수가 현재 복귀 채널 그룹에 할당된 후 이전의 복귀 채널 그룹 및 상기 현재의 복귀 채널 그룹을 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  90. 제82항에 있어서, 상기 송신 주파수는 상기 할당 메시지의 수신되어 선정된 수의 프레임을 지난 후 다른 송신 주파수로 변경되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  91. 제82항에 있어서, 상기 할당 주기는 상기 방송 신호에서 수신된 대역폭 할당메시지에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  92. 제82항에 있어서, 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 송신하는 상기 단계는 ALOHA 버스트 메시지를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  93. 제92항에 있어서, 상기 ALOHA 버스트는 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 적어도 두 번 송신하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  94. 제93항에 있어서, 상기 ALOHA 버스트는 상기 방송 신호에서 송신된 메시지에 의해 지시되는 최대 시간 수로 송신되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  95. 제92항에 있어서, 상기 ALOHA 버스트 메시지는 대역폭 할당 요청을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  96. 제82항에 있어서, 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 암호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  97. 제82항에 있어서, 상기 아웃고잉 사용자 메시지는 TDMA 포맷으로 송신되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  98. 제97항에 있어서, 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 송신하는 상기 단계는 상기 복귀 채널 프레임 개시 시간과 정렬된 슬롯팅된 ALOHA 버스트 메시지를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  99. 제97항에 있어서, 상기 할당된 주기는 상기 방송 신호에서 수신된 대역폭 할당 메시지에 의해 결정된 상기 복귀 채널 프레임 개시 시간 이후에 적어도 하나의 시간 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  100. 제82항에 있어서, 손실없는 압축 표준을 사용하여 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  101. 제82항에 있어서, 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 송신하는 상기 단계는 QPSK 변조 스킴을 사용하여 상기 송신 주파수를 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  102. 제82항에 있어서, 상기 아웃고잉 사용자 메시지를 스트림 대역폭 보다 작은 최대 대역폭으로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  103. 복수의 복귀 채널 상에 트래픽을 밸런싱하기 위한 통신 시스템에 있어서,
    방송 신호를 원격 사용자에게 송신하기 위한 제어국- 상기 방송 신호는 비실시간 프레임 마커, 타이밍 메시지, 및 복귀 채널 제어 메시지를 포함함 -,
    상기 방송 신호를 수신하며, 상기 비실시간 프레임 마커 및 상기 타이밍 메시지를 사용하여 복귀 채널 프레임 개시 시간을 결정하기 위한 상기 원격 사용자에서의 수신기, 및
    상기 복귀 채널 프레임 개시 시간 이후 선정된 주기 동안 상기 복수의 복귀 채널중 하나의 복귀 채널 상에 사용자 메시지를 업링크시키기 위한 상기 원격 사용자에서의 송신기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  104. 제103항에 있어서, 상기 복귀 채널 제어 메시지에 의해 상기 하나의 복귀 채널의 대역폭이 결정되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  105. 제103항에 있어서, 상기 복귀 채널 제어 메시지를 제공하는 상기 제어국에서의 복귀 채널 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  106. 제105항에 있어서, 상기 복귀 채널 제어기는 상기 하나의 복귀 채널의 대역폭을 설정하는 상기 방송 신호에서 대역폭 할당 메시지를 더 제공하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  107. 제106항에 있어서, 상기 하나의 복귀 채널의 대역폭은 예상된 로드 팩터를기초로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  108. 제105항에 있어서, 상기 하나의 복귀 채널의 대역폭은 상기 원격 사용자에 의해 상기 제어국으로 송신된 사용자 백로그 표시자를 평가에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  109. 제108항에 있어서, 상기 하나의 복귀 채널의 대역폭은 스트림 대역폭으로 설정되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  110. 제108항에 있어서, 상기 하나의 복귀 채널의 업링크 주파수는 상기 사용자 백로그 표시자의 평가에 기초하여 전용 주파수로 설정되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  111. 제105항에 있어서, 상기 복귀 채널 제어기는 상기 업링크 주파수를 제1 복귀 채널 그룹내의 다른 주파수로 변경하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  112. 제105항에 있어서, 상기 복귀 채널 제어기는 상기 업링크 주파수를 제2 복귀 채널 그룹내의 다른 주파수로 변경하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  113. 제112항에 있어서, 상기 복귀 채널 제어기는 상기 업링크 주파수를 시스템로드 팩터를 기초로 하여 다른 주파수로 변경하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  114. 제103항에 있어서, 상기 하나의 복귀 채널의 대역폭은 상기 원격 사용자에 의해 업링크된 상기 사용자 메시지에 포함된 대역폭 할당 요청에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  115. 제114항에 있어서, 상기 사용자 메시지는 ALOHA형 버스트 송신인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  116. 제115항에 있어서, 상기 사용자 메시지는 상기 대역폭 할당 요청 및 부가의 사용자 메시지를 포함하며, 상기 부가의 사용자 메시지는 선정된 임계 사이즈보다 작은 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  117. 제103항에 있어서, 상기 방송 신호는 비동기식 DVB 송신 스트림인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  118. 제103항에 있어서, 상기 복수의 복귀 채널 및 복귀 채널 제어기를 공유하는 복수의 원격 사용자를 더 포함하며, 상기 복귀 채널 제어기는 상기 복귀 채널 제어 메시지를 통해 상기 복수의 복귀 채널 각각의 상기 업링크 주파수를 제어하는 것을특징으로 하는 통신 시스템.
  119. 제118항에 있어서, 상기 복귀 채널 제어기는 상기 복수의 복귀 채널 각각에 대한 대역폭 할당을 제어하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  120. 제118항에 있어서, 상기 복수의 복귀 채널의 서브 세트는 ALOHA 버스트 채널이며, 상기 복귀 채널 제어기는 상기 복귀 채널 제어 메시지에 따라서 원격 사용자 업링크를 ALOHA 버스트 채널로부터 비ALOHA 버스트 채널로 쉬프트하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  121. 제120항에 있어서, 상기 ALOHA 버스트 채널은 랜덤 가중 주파수 선택 기준을 사용하여 상기 원격 사용자에 의해 상기 복수의 복귀 채널의 상기 서브 세트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  122. 제120항에 있어서, 상기 비ALOHA 버스트 채널은 그룹 로드 팩터를 사용하여 상기 제어국에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  123. 제103항에 있어서, 상기 방송 신호는 IP/DVB 프로토콜 레이어에서 인캡슐레이팅되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  124. 제103항에 있어서, 상기 송신된 방송 신호를 상기 수신기에 중계하기 위한 통신 위성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  125. 통신 시스템에서 복귀 채널의 그룹들 중 및 이들간에서 로드를 밸런싱하는 방법에 있어서,
    원격 사용자로부터 제어국으로 업링크 메시지에서의 복귀 채널 대역폭을 요청하는 단계- 상기 업링크 메시지는 백로그 표시자를 포함함 -,
    상기 백로그 표시자를 처리함에 의해 상기 원격 사용자에 대한 복귀 채널 대역폭을 적어도 할당하는 단계,
    채널 할당 메시지를 제어국으로부터 방송 신호에서의 상기 원격 사용자에게 제공하는 단계- 상기 채널 할당 메시지는 상기 복귀 채널 대역폭을 적어도 할당함 -, 및
    상기 채널 할당 메시지에 따라 복귀 채널 상에 사용자 메시지를 송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  126. 제125항에 있어서, 복귀 채널 업링크 주파수를 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  127. 제126항에 있어서, 상기 복귀 채널 업링크 주파수를 할당하는 상기 단계는제1 주파수로부터 제2 주파수로 업링크 주파수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  128. 제127항에 있어서, 상기 업링크 주파수는 상기 복귀 채널의 그룹들간에 트래픽 로드를 밸런싱하기 위해 변경되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  129. 제127항에 있어서, 상기 업링크 주파수는 그룹 로드 팩터를 기초로 하여 변경되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  130. 제127항에 있어서, 상기 제1 및 2 주파수는 제1 복귀 채널 그룹에 할당되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  131. 제127항에 있어서, 상기 제1 및 제2 주파수는 제1 및 제2 복귀 채널 그룹에 각각 할당되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  132. 제126항에 있어서, 상기 복귀 채널 업링크 주파수를 할당하는 상기 단계는 다이나믹 시스템 트래픽 로드에 따라 선정된 수의 업링크 주파수들간에 업링크 주파수를 호핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  133. 제132항에 있어서, 상기 복귀 채널 업링크 주파수를 주파수 호핑에 의해 할당하는 상기 단계는 복수의 원격 사용자로부터 복수의 백로그 표시자에 종속하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  134. 제132항에 있어서, 상기 선정된 수의 업링크 주파수는 복귀 채널 그룹에 할당되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  135. 제132항에 있어서, 상기 주파수 호핑은 제1 복귀 채널 그룹내의 트래픽 로드를 밸런싱하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  136. 제125항에 있어서, 상기 복귀 채널 대역폭을 요청하는 상기 단계는 상기 원격 사용자로부터 ALOHA 버스트 송신을 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  137. 제125항에 있어서, 상기 복귀 채널 대역폭은 사용자 메시지가 적어도 업링크될 선정된 임계값보다 작도록 할당되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  138. 제125항에 있어서, 이용가능한 채널의 일부가 ALOHA 버스트 복귀 채널인 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  139. 제125항에 있어서, 상기 제어국은 상기 복귀 채널 그룹 각각에 대한 그룹 로드 팩터를 주기적으로 송신하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  140. 제125항에 있어서, 상기 복귀 채널 대역폭을 요청하는 상기 단계는 ALOHA 채널 상의 상기 원격 사용자로부터 제1 ALOHA형 버스트 송신을 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  141. 제125항에 있어서, 상기 원격 사용자가 시스템 트래픽 로드를 기초로 하여 랜덤 가중 팩터를 사용함에 의해 상기 복귀 채널의 그룹들 중 하나로부터 상기 복귀 채널을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
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