KR20040051907A - 위성 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에이티엠(ATM) 링크 개선과 지상망 연동을 위한 위성 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는, 위성으로 에이티엠(ATM) 신호를 전송하는 위성 에이티엠 연동 장치에 있어서, 제1 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 제1 에이티엠 구성부, 제2 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 제2 에이티엠 구성부, MPEG(Moving Picture Experts Group)-2 표준안에 따른 트랜스포트 스트림의 비디오 신호를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하는 MPEG 구성부, 이더넷 프레임(ETHERNET FRAME) 데이터를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하여 출력하는 IPoA 구성부, 위성 채널에서 버스트 에러(BURST ERROR)가 발생하면, 발생된 버스트 에러를 랜덤 에러(RANDOM ERROR) 형태로 분산시켜 위상 채널의 상태에 따라 적응적으로 에러를 정정하는 링크 개선부 및, 생성된 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 다중화 하여 링크 개선부로 출력하는 에이티엠 계층 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통하여, 위성 에이티엠 링크를 개선하여 신뢰성 있는 품질의 서비스를 제공할 수 있다.

Description

위성 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법 {A SATELLITE ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE INTERWORKING UNIT AND METHOD THEREOF}
본 발명은 위성 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지상망의 데이터를 위성을 이용하여 전송할 수 있도록 하는 위성 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법에 관한 것이다.
종래에 위성으로 에이티엠(Asynchronous Transfer Mode, 이하 ATM 이라 함) 신호를 전송하는 장치들은 지상망의 에이티엠 신호만을 위성을 이용하여 전송할 수 있었다. 이로 인해, 비디오 및 인터넷 데이터 서비스 등과 같은 고품질의 서비스 제공이 어려웠다.
또한, 위성 채널의 버스트 에러 특성에 대처하기 위한 에러 정정 기법을 사용하긴 했지만 채널 특성이 좋을 때나 나쁠 때나 동일한 에러 정정 능력을 갖기 때문에 시간에 따라 변하는 채널 상태에 대처하여 데이터 전송 효율을 높이기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 신호 전송 및 에러 정정과 관련된 기술로는 권리권자가 송재인 [특허명칭 : 초고속 에이티엠 위성 전송 장치, 등록번호 : 10-1997-16094호]의 특허가 있는데, 이는 지상 에이티엠 신호와 같은 빠른 속도의 에이티엠 신호를 무궁화 3호 위성을 이용하여 전송하는데 적당하도록 한 초고속 에이티엠 위성 전송 장치를 제공하고자 한다.
하지만, 이러한 관련 기술 역시 지상 에이티엠 신호만이 접속되며, 에러 정정을 위해 위버 부호를 더 사용한다.
다른 관련 기술로는, 권리권자가 정선종인 [특허명칭 : 155 메가 속도급 위성 에이티 송수신 신호 처리 장치 및 그 방법, 등록번호 : 10-1999-35088호]의 특허가 있는데, 이는 초고속 위성 ATM 전송 기술에서 요구되는 버스트 송수신 및 추후 TDMA(Time Division Multiple Access, 이하 TDMA라 함) 엑세스를 위한 155Mbps급 송수신 포맷을 정의하고 이의 구현을 위한 155Mbps급 위성 에이티 송수신 신호 처리 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
그러나, 이러한 장치 및 방법 역시 고속으로 에이티엠 신호를 전송하기 위해 코덱부와 모뎀부까지 포함하고 있어 그 구현이 복잡할 뿐만 아니라, 에러 정정 능력이 고정되어 있다.
따라서, 구조가 간단하면서도 적응적인 에러 정정 능력을 가진 장치 및 방법에 대한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 위성망과 지상망의 연동에 따라 지상망의 에이티엠 신호 뿐만 아니라, 비디오 및 인터넷 관련 신호까지 위성으로 동시에 전송할 수 있는 위성 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 적응적인 에러 정정 기법을 사용함으로써, 위성 채널 특성이 좋을 때는 패리티 바이트 양을 줄여 데이터 전송 효율을 높이고, 위성 채널 특성이 나쁠 때는 패리티 바이트 양을 늘려 상대적으로 에러 정정 능력을 강화하여 위성 링크의 품질을 개선할 수 있는 위성 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치를 포함하는 위성 통신 시스템의 대략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치의 세부적인 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치의 프레임 구조를 도시한 도면이다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
101 : DS3 에이티엠 모듈
101a : DS3 라인 인터페이스 유니트
101b : DS3 사용자 망 인터페이스 102 : E1 에이티엠 모듈
102a : E1 라인 인터페이스 유니트 102b : E1 사용자 망 인터페이스
103 : MPEG 모듈
103a : 비디오 라인 인터페이스 유니트
103b : 비디오 over 에이티엠 디바이스
104 : IPoA 모듈
104a : 이더넷 라인 인터페이스 유니트
104b : IP over 에이티엠 디바이스
105 : 링크 개선 모듈 105a : 프레임기
105b : 리드 솔로몬 부호기105c : 인터리버부
105d : 직렬 변환기 105e : 모뎀 접속부
105f : 디프레임기 105g : 리드 솔로몬 복호기
105h : 디인터리버부 105i : 병렬 변환기
106 : 에이티엠 계층 프로세서 107 : VPC 테이블
108 : 마이크로 프로세서 109 : 메모리
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위성 에이티엠 연동 장치는, 위성으로 에이티엠(ATM) 신호를 전송하는 위성 에이티엠 연동 장치에 있어서, 제1 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 제1 에이티엠 구성부; 제2 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 제2 에이티엠 구성부; MPEG(Moving Picture Experts Group)-2 표준안에 따른 트랜스포트 스트림의 비디오 신호를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하는 MPEG 구성부; 이더넷 프레임(ETHERNET FRAME) 데이터를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하여 출력하는 IPoA 구성부; 위성 채널에서 버스트 에러(BURST ERROR)가 발생하면, 상기 발생된 버스트 에러를 랜덤 에러(RANDOM ERROR) 형태로 분산시켜 상기 위상 채널의 상태에 따라 적응적으로 에러를 정정하는 링크 개선부; 및 상기 생성된 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 다중화 하여 상기 링크 개선부로 출력하는 에이티엠 계층 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법은, 위성으로 에이티엠(ATM) 신호를 전송하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법에 있어서, a)제1 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하거나 또는 제2 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 단계; b)MPEG(Moving Picture Experts Group)-2 표준안에 따른 트랜스포트 스트림의 비디오 신호를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하거나 또는 이더넷 프레임(ETHERNET FRAME) 데이터를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하여 출력하는 단계; c)위성 채널에서 버스트 에러(BURST ERROR)가 발생하면, 상기 발생된 버스트 에러를 랜덤 에러(RANDOM ERROR) 형태로 분산시켜 상기 위상 채널의 상태에 따라 적응적으로 에러를 정정하는 단계; 및 d)상기 생성된 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 다중화한 후, 상기 c)단계를 수행하는 링크 개선부로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 위성으로 에이티엠(ATM) 신호를 전송하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법을 포함하는 기록매체에 있어서, a)제1 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하거나 또는 제2 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 기능;b)MPEG(Moving Picture Experts Group)-2 표준안에 따른 트랜스포트 스트림의 비디오 신호를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하거나 또는 이더넷 프레임(ETHERNET FRAME) 데이터를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하여 출력하는 기능; c)위성 채널에서 버스트 에러(BURST ERROR)가 발생하면, 상기 발생된 버스트 에러를 랜덤 에러(RANDOM ERROR) 형태로 분산시켜 상기 위상 채널의 상태에 따라 적응적으로 에러를 정정하는 기능; 및 d)상기 생성된 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 다중화한 후, 상기 c)단계를 수행하는 링크 개선부로 출력하는 기능을 포함하는 프로그램이 저장된 기록매체를 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치를 포함하는 위성 통신 시스템의 대략적인 구성도이다.
도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동장치(100a, 100b)가 사용되는 위성통신 시스템 모델로 위성 에이티엠 연동장치(100a, 100b)는 위성모뎀(200)과 접속된다.
이러한 구조를 이루는 위성 에이티엠 연동장치(100a, 100b)에 대해 첨부된 도면을 통해 자세히 알아보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치의 세부적인 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치는 DS3 에이티엠 라인과 연결되어 물리적, 전기적 인터페이스를 만족하는 DS3 라인 인터페이스 유니트(101a)와, DS3 프레임으로부터 순수 에이티엠 셀(cell)을 추출하는 DS3 사용자 망 인터페이스(101b), E1 에이티엠 라인과 연결되어 물리적, 전기적 인터페이스를 만족하는 E1 라인 인터페이스 유니트(102a), E1 프레임으로부터 순수 에이티엠 셀을 추출하는 E1 사용자 망 인터페이스(102b), MPEG(Moving Picture Experts Group, 이하 MPEG라 함)-2 트랜스포트 스트림의 비디오 전송 라인과 연결되어 물리적, 전기적 인터페이스를 만족하는 비디오 라인 인터페이스 유니트(103a), 트랜스포트 스트림(Transport Stream)을 AAL5(ATM Adaptation Layer 5, 이하 AAL라 함) 방식에 의해 에이티엠 셀로 분리하는 비디오 over 에이티엠 디바이스(103b), 인터넷과 연결되어 이더넷(Ethernet)의 물리적, 전기적 인터페이스를 만족하는 이더넷 라인 인터페이스 유니트(104a) 및, 이더넷 프레임을 AAL5 방식에 의해 에이티엠 셀로 분리하는 IP over 에이티엠 디바이스(104b)를 포함한다.
또한, 위성 에이티엠 연동 장치는 에이티엠 셀 헤더(Header)의 주소 변환, 셀 라우팅, 다중화 기능을 수행하는 에이티엠 계층 프로세서(106) 및, 에이티엠 셀 헤더의 주소 값을 저장하는 VPC 테이블(107)을 포함한다.
또한, 위성 에이티엠 연동 장치는 에이티엠 셀을 모아 헤더를 첨가하여 전송 프레임을 구성하는 프레임기(105a), 버스트 에러를 정정할 수 있도록 리드 솔로몬 부호화를 수행하는 리드 솔로몬 부호기(105b), 버스트 에러를 랜덤 에러로 분산하는 인터리버부(105c), 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 직렬 변환기(105d),모뎀과 접속하여 데이터를 송수신하는 모뎀 접속부(105e), 모뎀 접속부에서 출력되는 신호의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하는 병렬 변환기(105i), 병렬 변환기에서 출력되는 신호를 디인터리빙하는 디인터리버부(105h), 디인터리버부(105h)에서 출력되는 신호를 리드 솔로몬 복호하는 리드 솔로몬 복호기(105g), 리드 솔로몬 복호기(105g)에서 출력되는 신호로부터 프레임 헤더를 제거하고 에이티엠 셀만을 에이티엠 계층 프로세서로 출력하는 디프레임기(105f), 위성 에이티엠 연동 장치의 동작을 제어하는 마이크로 프로세서(108) 및, 위성 에이티엠 연동 장치에서 사용되는 운용 파라미터(parameter)를 저장하는 메모리(109)를 포함한다.
이러한 구조를 이루는 각 구성부의 기능 및 동작 과정에 대해 첨부된 도면을 통해 자세히 살펴보면, 먼저 DS3 에이티엠 모듈(101)은 45 Mbps 속도의 지상 에이티엠 망과 연결되어 에이티엠 셀을 에이티엠 계층 프로세서(106)로 출력하는 기능을 수행한다.
DS3 라인 인터페이스 유니트(101a)는 지상망의 DS3 에이티엠 라인과의 물리적, 전기적 인터페이스 기능을 수행하며, DS3 사용자 망 인터페이스(101b)는 45 Mbps 급의 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure, 이하 PLCP라 함) 프레임으로부터 프레임 헤더와 비할당 셀 및 빈 셀을 제거한 순수 에이티엠 셀을 추출하는 기능을 수행한다. 또한, 반대로 위성체에서 수신한 순수 에이티엠 셀을 모아 PLCP 프레임을 구성하는 기능을 수행한다.
다음으로, E1 에이티엠 모듈(101)은 2 Mbps 속도의 지상 에이티엠 망과 연결되어 에이티엠 셀을 에이티엠 계층 프로세서(106)로 출력하는 기능을 수행하며, E1라인 인터페이스 유니트(102a)는 지상망의 E1 에이티엠 라인과의 물리적, 전기적 인터페이스 기능을 수행한다.
또한, E1 사용자 망 인터페이스(102b)는 2 Mbps 급의 E1 프레임으로부터 프레임 헤더와 비할당 셀 및 빈 셀을 제거한 순수 에이티엠 셀을 추출하는 기능을 수행하며, 반대로 위성체에서 수신한 순수 에이티엠 셀을 모아 E1 프레임을 구성하는 기능을 수행한다.
다음으로, MPEG 모듈(103)은 지상망에서 전송되는 MPEG-2 트랜스포트 스트림의 비디오 방송 신호를 받아서 위성에 알맞은 에이티엠 셀로 분리하거나 위성체에서 수신한 에이티엠 셀을 다시 트랜스포트 스트림으로 조합하는 기능을 수행한다.
비디오 라인 인터페이스 유니트(103a)는 가변 전송율을 갖는 DVB(Digital Video Broadcasting) ASI의 물리적, 전기적 인터페이스 기능을 수행한다.
비디오 over 에이티엠 디바이스(103b)는 트랜스포트 스트림을 AAL5 방식에 의해 에이티엠 셀로 분리 또는 조합하는 기능을 수행한다.
이러한 AAL5 방식에 의하면 입력되는 MPEG-2 트랜스포트 스트림 두 개를 모아서 376바이트의 CPCS-PDU(Common Part Convergence Sublayer-Protocol Data Unit, 이하 CPCS-PDU라 함) 페이로드를 만들고 그 뒷단에 8바이트의 CPCS-PDU 트레일러를 첨가하여 전체 384바이트의 CPCS-PDU를 구성한 다음, 이것을 48바이트로 각각 분리하여 총 8개의 에이티엠 셀 페이로드를 만든다. 여기에 에이티엠 셀 헤더 5바이트를 덧붙이면 총 8개의 에이티엠 셀이 생성되어 이를 에이티엠 계층 프로세서(106)로 전송한다.
IPoA 모듈(104)은 인터넷 망의 이더넷 데이터를 위성에 알맞은 에이티엠 셀로 분리하거나 위성체에서 수신한 에이티엠 셀을 다시 이더넷 데이터로 조합하는 기능을 수행한다.
이더넷 라인 인터페이스 유니트(104a)는 10 Mbps 급의 이더넷 라인과의 물리적, 전기적 인터페이스 기능을 수행한다.
IP over 에이티엠 디바이스(104b)는 이더넷 프레임을 AAL5 방식에 의해 에이티엠 셀로 분리 또는 조합하는 기능을 수행한다.
AAL5 방식에 의하면 입력되는 이더넷 프레임을 N바이트의 CPCS-PDU 페이로드로 만들고(이더넷 프레임 길이는 가변이기 때문) 그 뒷단에 CPCS-PDU가 48바이트의 정수배가 되도록 M바이트의 패딩을 붙이며 다시 8바이트의 CPCS-PDU 트레일러를 첨가하여 전체 CPCS-PDU를 구성한다.
즉, CPCS-PDU 길이, L=N+M+8 바이트가 된다. 이후 이것을 48바이트로 각각 분리하여 총 K개의 에이티엠 셀 페이로드를 만든다(K = L/48). 여기에 에이티엠 셀 헤더 5바이트를 덧붙이면 총 K개의 에이티엠 셀이 생성되어 이를 에이티엠 계층 프로세서(106)로 전송한다.
에이티엠 계층 프로세서(106)는 에이티엠 셀 헤더의 주소 변환, 셀 라우팅, 다중화 기능을 수행한다. 관리자는 위성 채널에 대한 정보를 VPC 테이블(107)에 VPI/VCI(Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier, 이하 VPI/VCI라 함) 값으로 저장하여 채널 연결 및 해제할 수 있다.
즉, VPC 테이블(107)에 VPI/VCI 값을 가지고 있는 에이티엠 셀은 그대로 전송되고 값이 없는 셀은 에이티엠 계층 프로세서(106)에서 폐기된다. 또한, 에이티엠 계층 프로세서(106)는 위성 채널의 운용을 위하여 미리 정의된 VPI/VCI 값으로 셀 헤더의 주소 변환을 수행한다.
이러한 셀 주소 변환의 경우, 에이티엠 모듈(101, 102)에서 입력되는 셀은 VPC 테이블(107)에 정의된 값으로 셀 헤더 주소 값이 변환된다. MPEG 모듈(103)에서 입력되는 셀(VoA 셀)은 VPC 테이블(107)에 정의된 고정된 주소 값으로 모든 셀에 동일하게 할당하고, IPoA 모듈(104)에서 입력되는 셀(IPoA 셀) 또한 마찬가지로VPC 테이블(107)에 정의된 고정된 주소 값으로 모든 셀에 동일하게 할당한다.
에이티엠 모듈(101, 102)의 에이티엠 셀의 경우 여러 개의 채널 연결이 가능하지만, VoA 셀과 IPoA 셀의 경우에는 각각 한 개의 고유한 채널 연결이 이루어진다. 위성체에서 셀을 수신하는 경우에는 먼저 셀 헤더의 주소 값과 VPC 테이블(107)에 저장된 셀 주소 값과 비교하여 테이블에 정의된 주소를 갖는 셀은 그대로 수신하고 정의된 주소 값이 없는 셀들은 에이티엠 계층 프로세서(106)에서 폐기한다. 이와 동시에 셀 헤더의 주소 값에 의해 셀을 DS3 에이티엠 모듈(101), E1 에이티엠 모듈(102), MPEG 모듈(103) 및 IPoA 모듈(104)로 각각 역다중화 하게 된다.
에이티엠 계층 프로세서(106)는 DS3 에이티엠 모듈(101), E1 에이티엠 모듈(102), MPEG 모듈(103), IPoA 모듈(104)과 에이티엠 셀을 교환하기 위해 유토피아 레벨 2 방식을 사용한다. 유토피아 레벨 2 방식은 에이티엠 계층디바이스(106)가 여러 개의 물리 계층 디바이스(101, 102, 103, 104)와 접속되어 에이티엠 셀을 교환하기 위한 인터페이스 규격이다.
링크 개선 모듈(105)은 위성 채널에서 에이티엠 셀 전송 성능을 개선하기 위하여 리드 솔로몬 코드(Reed Solomon Code : 입력이 188바이트일 때 16바이트를 붙여 전송하면 8바이트의 오류를 완벽하게 정정할 수 있는 부호)와 인터리빙(Interleaving) 기법을 사용한다.
즉, 링크 개선 모듈(105)은 리드 솔로몬 코드를 이용하여 위성 채널에서 발생할 버스트 에러를 정정하며, 인터리빙 기법을 이용하여 위성 채널에서 발생하는 버스트 에러(Burst Error)를 랜덤 에러(Random Error) 그 형태를 분산하는 역할을 수행한다.
프레임기(105a)는 에이티엠 계층 프로세서(106)에서 출력되는 에이티엠 셀을 한 개 내지 네 개 정도 모아서 프레임 페이로드(Payload)를 만들고 2바이트의 프레임 헤더를 첨가한다.
리드 솔로몬 부호기(105b)는 프레임기(105a)로부터 수신되는 신호를 리드 솔로몬 부호화하여 2t바이트의 리드 솔로몬 패리티를 첨가한 후, 인터리버부(105c)로 출력한다.
인터리버부(105c)는 리드 솔로몬 부호기(105b)에서 출력되는 신호를 인터리빙하여 직렬 변환기(105d)로 출력한다.
직렬 변환기(105d)는 인터리버부(105c)에서 출력되는 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하여 모뎀 접속부(105e)로 출력한다.
한편, 병렬 변환기(105i)는 모뎀 접속부(105e)에서 출력되는 직렬 신호를 병렬 신호로 변환하여 디인터리버부(105h)로 출력한다.
디인터리버부(105h)는 병렬 변환기(105i)에서 출력되는 신호를 디인터리빙하여 리드 솔로몬 복호기(105g)로 출력한다.
리드 솔로몬 복호기(105g)는 디인터리버부(105h)에서 출력되는 신호를 리드 솔로몬 복호화 하여 최대 t개의 심볼이 에러 정정된 신호를 디프레임기(105f)로 출력한다.
디프레임기(105f)는 프레임 헤더를 제거하고 프레임 페이로드의 에이티엠 셀을 에이티엠 계층 프로세서(106)로 출력한다.
여기서, 이러한 특성의 위성 에이티엠 연동 장치의 프레임 구조에 대해 첨부된 도면을 통해 자세히 알아보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치의 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치의 프레임은 크게 2바이트의 헤더(header), i바이트의 페이로드(payload) 및 2t바이트의 리드 솔로몬 패리티(Reed Solomon Parity)를 포함한다.
자세히 설명하면, 2바이트의 프레임 헤더에서 sync 필드는 프레임 동기를 위한 시퀀스 값을 의미하며, num 필드는 반복되는 프레임 번호(0~7)를, count 필드는 페이로드 안의 셀 개수를, code 필드는 RS(리드 솔로몬) 코드에서 사용되는 t의 값을 의미한다.
다음으로, i바이트의 페이로드는 코드율과 시스템의 서비스 품질 요구 조건에 따라 53바이트 에이티엠 셀을 한 개 내지 네 개까지 전송한다. 이때, 음성과 영상과 같은 전송 지연에 민감하고 에러에 둔감한 서비스는 잉여 바이트와 셀 수를 적게 하여 코딩이 되고, 데이터 서비스 셀은 많은 잉여 바이트와 작은 코드율로 코딩이 된다. 셀 수와 2바이트의 헤더를 고려하면 프레임의 정보 바이트는 각각 55, 108, 161, 214 바이트가 가능하다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치는 에이티엠 링크 개선을 위해 적응형 리드 솔로몬 부복호기를 사용하는데, 이는 패리티 바이트를 통신 중에 변경 가능함으로써 시간에 따라 변화하는 링크 상태에 적응적으로 대응할 수가 있다.
그런데, 상호 통신 중에 자동적으로 리드 솔로몬 코드의 패리티 바이트가 변경되도록 하기 위해서는 수신단의 위성 에이티엠 연동 장치는 링크의 비트 에러율을 측정하여 이러한 정보를 송신단의 위성 에이티엠 연동 장치에 알려 주어야 하고, 패리티 바이트 변경시 프레임 손실이 발생하지 않도록 동기 알고리즘이 필요하다. 이러한 동기 알고리즘에 대해 자세히 설명하면 다음과 같은 절차를 갖는다.
첫번째, 초기값으로 송신단 위성 에이티엠 연동 장치와 수신단 위성 에이티엠 연동 장치의 리드 솔로몬 코드는 최대값 t를 사용한다.
두번째, 수신단 위성 에이티엠 연동 장치의 리드 솔로몬 복호기는 수신된 데이터로부터 링크 특성을 측정한다. 이때, 링크 특성은 리드 솔로몬 복호기에서 정정된 비트 수에 의해 비트 에러율을 계산하여 얻는다.
세번째, 수신단 위성 에이티엠 연동 장치는 링크 특성에 따라 적당한 t값을 결정한다.
네번째, 수신단 위성 에이티엠 연동 장치는 전송 프레임 번호 4 내지 7 번의 코드 필드(code field) 안에 결정된 t값을 송신단 위성 에이티엠 연동 장치에 연속적으로 전송한다.
다섯번째, 수신단 위성 에이티엠 연동 장치는 다음 프레임 번호 0번부터 위에서 결정된 새로운 t값으로 리드 솔로몬 부호화하여 프레임을 전송한다.
여섯번째, 송신단 위성 에이티엠 연동 장치는 수신단 위성 에이티엠 연동 장치로부터 수신한 프레임 번호 4 내지 7번의 코드 필드의 t값이 리드 솔로몬 복호기에서 사용되는 현재의 t값과 다를 경우, 다음 프레임 번호 0번부터 수신단 위성 에이티엠 연동 장치로부터 수신한 프레임을 새로운 t값으로 리드 솔로몬 복호화를 수행한다.
일곱번째, 송신단 위성 에이티엠 연동장치는 리드 솔로몬 복호기에서 사용하는 t를 프레임 번호 4 내지 7번의 코드 필드 안에 실어서 연속적으로 수신단 위성 에이티엠 연동 장치로 전송한다.
여덟번째, 송신단 위성 에이티엠 연동 장치는 다음 프레임 번호 0번부터 새로운 t값을 사용하여 리드 솔로몬 부호화하여 프레임을 전송한다.
아홉번째, 수신단 위성 에이티엠 연동 장치는 송신단 위성 에이티엠 연동 장치로부터 수신한 프레임 번호 4 내지 7번의 코드 필드의 t값이 리드 솔로몬 복호기에서 사용되는 현재의 t값과 다를 경우, 다음 프레임 번호 0번부터 송신단 위성 에이티엠 연동 장치로부터 수신한 프레임을 새로운 t값으로 리드 솔로몬 복호화를 수행한다.
열번째, 두번째부터 아홉번째의 과정을 계속 반복 수행한다. 이때, 리드 솔로몬 복호기는 링크의 비트 에러율을 어느 시간동안 계속 조사한 다음, 그 변화 추세에 따라 패리티 바이트의 변경 여부와 변경 값을 결정한다. 위성 통신에서 요구하는 통신 링크의 특성은 10-8내지 10-10이므로, 이러한 조건을 만족하는 리드 솔로몬 코드의 t값을 사용하도록 한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법은 적응적인 에러 정정 기법을 사용함으로써, 위성 채널 특성이 좋을 때는 패리티 바이트 양을 줄여 데이터 전송 효율을 높이고, 위성 채널 특성이 나쁠 때는 패리티 바이트 양을 늘려 상대적으로 에러 정정 능력을 강화하여 위성 링크의 품질을 개선할 수
다음으로, 마이크로프로세서(108)는 위성 에이티엠 연동 장치의 각 디바이스를 제어하고 신호의 상태 정보를 수집하는 등 중앙 제어 기능을 수행하며, 메모리(109)는 위성 에이티엠 연동장치에서 사용되는 운용 파라미터를 저장하는 기능을 수행한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 위성 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법은 위성망과 지상망의 연동에 따라 지상망의 에이티엠 신호 뿐만 아니라, 비디오 및 인터넷 관련 신호까지 위성으로 동시에 전송한다.
도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 위성 에이티엠 연동 장치 및 그 구현 방법은 해당 위성으로 지상 에이티엠 데이터와 비디오 및 인터넷 관련 데이터 서비스를 동시에 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 위성 채널에서 발생할 수 있는 버스트 에러에 적응적으로 대응할 수 있는 에러 정정 기법을 사용함으로써, 위성 에이티엠 링크를 개선하여 신뢰성 있는 품질의 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 위성으로 에이티엠(ATM) 신호를 전송하는 위성 에이티엠 연동 장치에 있어서,
    제1 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 제1 에이티엠 구성부;
    제2 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 제2 에이티엠 구성부;
    MPEG(Moving Picture Experts Group)-2 표준안에 따른 트랜스포트 스트림의 비디오 신호를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하는 MPEG 구성부;
    이더넷 프레임(ETHERNET FRAME) 데이터를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하여 출력하는 IPoA 구성부;
    위성 채널에서 버스트 에러(BURST ERROR)가 발생하면, 상기 발생된 버스트 에러를 랜덤 에러(RANDOM ERROR) 형태로 분산시켜 상기 위상 채널의 상태에 따라 적응적으로 에러를 정정하는 링크 개선부; 및
    상기 생성된 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 다중화하여 상기 링크 개선부로 출력하는 에이티엠 계층 프로세서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 링크 개선부는,
    상기 위성 채널에서 발생할 수 있는 버스트 에러를 솔로몬 부호화를 이용하여 정정하는 리드 솔로몬 부호기; 및
    상기 리드 솔로몬 부호기로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 위성 채널에서 발생하는 버스트 에러를 랜덤 에러 형태로 분산하는 인터리버부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 링크 개선부는,
    상기 에이티엠 계층 프로세서로부터 수신되는 에이티엠 셀을 모아 프레임의 페이로드(PAYLOAD)를 구성한 후, 상기 구성된 페이로드에 헤더(HEADER)를 첨가하여 전송 프레임을 구성한 후, 상기 리드 솔로몬 부호기로 제공하는 프레임기;
    인터리버부로부터 수신되는 신호의 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하는 직렬 변환기;
    상기 직렬 변환기로부터 수신되는 신호를 모뎀으로 전송할 수 있도록 인터페이스 기능을 수행하는 모뎀 접속부;
    상기 모뎀 접속부로부터 수신되는 신호의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하는 병렬 변환기;
    상기 병렬 변환기로부터 수신되는 신호를 디인터리빙 하는 디인터리버부;
    상기 디인터리버부로부터 수신되는 신호를 리드 솔로몬 복호화 하는 리드 솔로몬 복호기; 및
    상기 리드 솔로몬 복호기로부터 수신되는 신호의 프레임 헤더를 제거하여 에이티엠 셀만을 상기 에이티엠 계층 프로세서로 출력하는 디프레임기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 리드 솔로몬 부호기와 상기 리드 솔로몬 복호기는,
    패리티 바이트(PARITY BYTE)를 통신 중에 변경하여 시간에 따라 변화하는 링크 상태를 적응적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 리드 솔로몬 부호기와 상기 리드 솔로몬 복호기는,
    상기 패리티 바이트 변경에 따른 프레임 손실을 송신단과 수신단과의 동기 알고리즘을 이용하여 방지하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 에이티엠 계층 프로세서는,
    상기 위성 채널에 관한 정보를 제1 테이블에 VPI/VCI(Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier) 값으로 저장하며, 상기 저장된 VPI/VCI 값에 따라 상기 위성 채널과의 연결 및 해제를 수행하는 것을 특징으로 하는 위성에이티엠 연동 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 에이티엠 계층 프로세서는,
    인터페이스 규격인 유토피아 레벨 2 방식에 따라 상기 제1 에이티엠 구성부, 제2 에이티엠 구성부, MPEG 구성부 및 IPoA 구성부와의 에이티엠(ATM) 셀을 교환하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 에이티엠 계층 프로세서는,
    상기 에이티엠(ATM) 셀의 주소값과 상기 제1 테이블에 정의되어 있는 주소값을 비교한 후, 상기 비교 결과에 따라 상기 에이티엠(ATM) 셀을 해당 위성체로 전송하거나 또는 폐기처리 하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 생성된 에이티엠(ATM) 셀의 프레임은,
    프레임 동기를 위한 시퀀스 값에 관한 필드 및 페이로드 안의 셀 개수에 관한 필드를 포함하는 헤더(HEADER);
    코드율과 시스템의 서비스 품질 조건에 따라 소정 바이트의 에이티엠(ATM) 셀을 최대 4개까지 전송할 수 있도록 하는 페이로드; 및
    리드 솔로몬 패리티(REED SOLOMON PARITY)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치.
  10. 위성으로 에이티엠(ATM) 신호를 전송하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법에 있어서,
    a)제1 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하거나 또는 제2 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 단계;
    b)MPEG(Moving Picture Experts Group)-2 표준안에 따른 트랜스포트 스트림의 비디오 신호를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하거나 또는 이더넷 프레임(ETHERNET FRAME) 데이터를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하여 출력하는 단계;
    c)위성 채널에서 버스트 에러(BURST ERROR)가 발생하면, 상기 발생된 버스트 에러를 랜덤 에러(RANDOM ERROR) 형태로 분산시켜 상기 위상 채널의 상태에 따라 적응적으로 에러를 정정하는 단계; 및
    d)상기 생성된 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 다중화한 후, 상기 c)단계를 수행하는 링크 개선부로 출력하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    상기 위성 채널에서 발생할 수 있는 버스트 에러를 솔로몬 부호화를 이용하여 정정하는 단계; 및
    상기 정정된 버스트 에러를 랜덤 에러 형태로 분산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    패리티 바이트(PARITY BYTE)를 통신 중에 변경하여 시간에 따라 변화하는 링크 상태를 적응적으로 대응하는 단계; 및
    상기 패리트 바이트 변경에 따른 프레임 손실을 송신단과 수신단과의 동기 알고리즘을 이용하여 방지하도록 하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 d)단계는,
    상기 위성 채널에 관한 정보를 제1 테이블에 VPI/VCI(Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier) 값으로 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 VPI/VCI 값에 따라 상기 위성 채널과의 연결 및 해제를 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 d)단계는,
    인터페이스 규격인 유토피아 레벨 2 방식에 따라 상기 생성된 에이티엠(ATM) 셀을 교환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 d)단계는,
    상기 에이티엠(ATM) 셀의 주소값과 상기 제1 테이블에 정의되어 있는 주소값을 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 에이티엠(ATM) 셀을 해당 위성체로 전송하거나 또는 폐기 처리하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법.
  16. 위성으로 에이티엠(ATM) 신호를 전송하는 위성 에이티엠 연동 장치의 구현 방법을 포함하는 기록매체에 있어서,
    a)제1 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하거나 또는 제2 지상 에이티엠(ATM) 망과 연결되어 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 출력하는 기능;
    b)MPEG(Moving Picture Experts Group)-2 표준안에 따른 트랜스포트 스트림의 비디오 신호를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하거나 또는 이더넷 프레임(ETHERNET FRAME) 데이터를 에이티엠(ATM) 셀 데이터로 생성하여 출력하는 기능;
    c)위성 채널에서 버스트 에러(BURST ERROR)가 발생하면, 상기 발생된 버스트 에러를 랜덤 에러(RANDOM ERROR) 형태로 분산시켜 상기 위상 채널의 상태에 따라 적응적으로 에러를 정정하는 기능; 및
    d)상기 생성된 에이티엠(ATM) 셀 데이터를 다중화한 후, 상기 c)단계를 수행하는 링크 개선부로 출력하는 기능
    을 포함하는 프로그램이 저장된 기록매체.
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