KR20040061012A - 다중 액세스 원격 통신 네트워크에 사용하기 위한 종 국 - Google Patents

다중 액세스 원격 통신 네트워크에 사용하기 위한 종 국 Download PDF

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Abstract

다중 액세스 전송 시스템으로서, 이 시스템은 전송 효율의 저하를 방지하기 위해 가입자국의 트래픽 수요에 응답하여 액세스 프로토콜의 타입을 변화시키는 가능성을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그렇게 하기 위해서, 주 국(2)은 업링크 프레임(uplink frame)에서 종 국이 그의 액세스 요구를 제출하는 것을 나타내는, 채널 지시자를 종 국(2,…12)에 전송한다. 바람직한 실시예에서, 주 국은 메시지를 제출하고 종 국은 액세스 요구를 제출할 때 사용해야 한다. 본 발명의 응용은 CATV 시스템을 사용한 멀티미디어 네트워크를 포함한다.

Description

다중 액세스 원격 통신 네트워크에 사용하기 위한 종 국{Secondary station for use in a multiple access telecommunication network}
본 발명은 다중 액세스 원격 통신 네트워크에 사용하기 위한 종 국으로서, 상기 종 국은 액세스 요구를 주 국에 전송하기 위한 액세스 요구 수단을 포함하고, 상기 종 국은 상기 주 국으로부터 채널 지시를 수신하기 위한 지시 수신 수단을 포함하며, 상기 액세스 요구 수단은 상기 종 국에 의해 수신된 상기 채널 지시에 따라 적어도 하나의 채널 상에 상기 액세스 요구를 전송하도록 배열되는, 상기 종 국에 관한 것이다.
서두에 따른 종 국 및 다중 액세스 원격 통신 네트워크는 유럽 특허 출원 제0228709A호로부터 공지되어 있다. 이 공지된 원격 통신 네트워크에서는 통신 채널이 복수의 국들에 의해 공유된다. 채널은 국들의 수보다 더 적은 수의 타임 슬롯들로 각기 구획(partitioned)되는 프레임들로 분할된다. 예약 상태 신호는 타임 슬롯들의 예약된 상태를 나타내도록 중앙국으로부터 모든 원격 국들에 프레임 간격들로 일정하게 브로드캐스팅된다. 전송 요구가 원격 국에서 이루어지는 경우, 그것은 타임 슬롯 길이보다 더 짧은 메시지 신호를, 타임 슬롯 길이를 갖는 단일 패킷으로서 구별하고, 예약 상태 신호를 이용하여 채널로부터 유휴 타임 슬롯을 검출한다. 메시지 신호가 타임 슬롯 길이보다 더 긴 경우, 국은 그것을 타임 슬롯 길이의 일련의 패킷들로 분할하고, 그로부터 타임 슬롯 할당을 수신하도록 예약 요구를 중앙국에 전송하고, 타임 슬롯 할당 신호에 의해 지정된 타임 슬롯들에 그 긴 메시지 패킷들을 삽입한다. 긴 메시지 신호들을 전송하는데 포함된 지연의 양을감소시키기 위해, 일련의 패킷들중 선두 패킷 및 예약 요구 신호는 검출된 유휴 타임 슬롯에 삽입되고, 일련의 패킷들중 나머지 패킷들은 타임 슬롯 할당 신호에 의해 지정된 타임 슬롯들에 삽입된다.
또다른 원격 통신 네트워크는 미국 특허 제4,937,818호로부터 공지되어 있다. 이 공지된 원격 통신 네트워크는 주 국 및 복수의 종 국들을 포함하는 TDMA 원격 통신 네트워크이다. 이 네트워크에서 종 국은 데이터 통신 채널에 대한 채널 요구를 주 국에 전송하고, 그러한 요구가 수신된 이후에만 주 국은 종 국에 데이터 통신 채널을 할당한다.
또다른 원격 통신 네트워크는, 1994년 8월 시드니에서 열린 IBC 회의, "정보 초고속도로의 최근 마일"의 회보에 C.J.L.밴 드라이얼과 W.A.M. 스니져가 저술한 회의 논문 "상호작용 디지털 서비스에 대한 최종 사용자 액세스를 위한 네트워크 진화"로부터 공지되어 있다.
그러한 원격 통신 네트워크는 적어도 부분적으로는 종 국의 일부와 공통인 전송 채널을 경유해서, 몇 개의 종 국과 하나의 주 국 사이의 통신에 사용된다. 그러한 전송 채널은 광섬유, 동축 케이블, 또는 무선 통신로를 포함할 수 있다. 그러한 전송 시스템의 응용은 수동 광 통신 네트워크, 케이블 TV 시스템, 지역 통신 네트워크, 멀티미디어 통신 네트워크, 위성 통신용 시스템 및 이동 무선 시스템일 수 있다.
일부 종 국의 공통 채널을 이용하는 전송 시스템에서, 정보를 주 국에 동시에 전송하는 종 국에 의해 간섭이 발생되지 않도록 해야 한다. 종 국을 위한 적절한 서비스를 보장하기 위해서, 특히 높은 부하 조건하에서, 그 통신 네트워크를 통한 데이터 전달의 효율이 높은 것이 요구된다.
현재의 액세스 프로토콜의 문제점은 과부하 조건하에서 그 효율이 급속히 악화되어, 통신 네트워크 전체가 붕괴되도록 할 수 있다는 것이다.
본 발명의 목적은 과부하에서의 효율 저하를 경감시키는 서두에서 상술한 바와 같은 통신 네트워크에 사용하기 위한 종 국을 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명에 따르는 종 국은, 상기 수신 수단은 요구 메시지 지시를 수신하도록 배열되고, 상기 요구 메시지 지시는 액세스 요구 메시지를 지정하거나 상기 액세스 요구 메시지의 형태를 나타내며, 상기 액세스 요구 수단은 수신된 상기 요구 메시지 지시에 따라 상기 액세스 요구 메시지를 전송하도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
채널 지시를 종 국에 전송함으로써, 종 국에 의해 전송된 액세스 요구를 통해서 제어를 얻을 수 있다. 액세스 채널 지시자는 예를 들면 다수의 비트(bit) 위치를 포함하는 액세스 시간 슬롯 내의 비트 또는 프레임 내의 시간 슬롯 또는 액세스 채널의 주파수를 지정함으로써 액세스 채널을 지정할 수 있다. 다수의 액세스 채널 상의 부하를 균등하게 하도록 상이한 종 국으로부터 상이한 채널에 액세스 요구를 향하게 하는 것이 가능하다. 또한, 종 국이 부인되는 액세스를 지시(indicating)하는 채널 지시를 전송함으로써 개별 종 국에 대한 액세스를 부인할 수도 있다. 본 발명은 또한 새로운 채널 지시를 간단히 전송함으로써 액세스 프로토콜의 변화를 허용할 수도 있다.
일례로서, 낮은 부하 조건에서 사용될 수 있는 충돌 프로토콜로부터 무거운 부하 조건하에서 충돌 없는 프로토콜까지에 대한 스위치이다. 충돌 프로토콜에서, 동일한 채널 지시는 서로 다른 국(stations)에 전송되어, 액세스 채널의 수를 감소시키는 결과를 가져온다. 충돌 없는 프로토콜의 경우에, 상이한 채널 지시는 주 국의 각각에 전송되는데, 이것은 필요한 액세스 채널 수를 증가시킬 것이지만, 충돌의 수가 크기 때문에 효율이 감소되는 것을 해결할 수 있다.
종 국에 그것을 전송하는 것에 의해 액세스 요구 메시지를 지정함으로써, 임의의 원하는 액세스 프로토콜을 실질적으로 실행할 수 있게 된다. 사용될 액세스 채널과 전송될 액세스 요구 메시지를 지정함으로써, 필요한 정보를 종 국에서 이용할 수 있다.
유럽 특허 출원 제0539220A1호에서는 복수의 기지국들 및 복수의 이동 유닛들을 포함하는 TDMA 무선 통신 시스템을 개시하고 있다. 이 시스템에서 이동 유닛은 접속 요구를 기지국에 전송하고, 그러한 요구가 수신된 이후에만 기지국이 무선 주파수 및 그 무선 주파수에서의 비점유 타임 슬롯을 이동 유닛에게 보고한다. 이어서 기지국은 데이터 통신 채널로서 타임 슬롯을 이동 유닛에 할당하기 전에 무선 주파수에서 이동 유닛으로부터 답신을 기다린다.
본 발명의 한 실시예는, 상기 액세스 요구 수단은 캐리어 버스트에 대한 상기 액세스 요구를 나타내는 신호를 변조하도록 배열되고, 상기 채널 지시는 상기캐리어 버스트의 개시 시점과 지속 기간을 나타내는 것을 특징으로 한다. 업링크 트래픽을 전송하기 위해 하나 이상의 캐리어들을 이용하는 것은 특히 하이브리드 광섬유 동축 시스템에 적합하다.
이러한 실시예는 시 분할 다중 액세스와 주파수 분할 다중 액세스를 조합해서 사용할 수 있도록 하기 때문에, 통신 네트워크가 많은 수의 가입자들을 포함할 때 특히 유용하다. 그러나, 하나만의 액세스 캐리어가 통신 네트워크에 존재하는 것도 가능하다.
본 발명의 또다른 실시예는 채널 지시가 액세스 요구의 지속 기간 및 개시를 규정하는 이미 저장된 채널 키의 어드레스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상이한 프로토콜들 사이에서 신속하게 접속하기 위해서, 종래에는 완전한 채널 지시자(indicator) 대신에 종 국에 채널 지시자의 어드레스를 전송하였다. 그 채널 지시자 자체는 시작 과정에서 종 국에 한번에 전송될 수 있다.
이제, 첨부된 도면을 참고해서 본 발명을 설명할 것이다
도 1은 본 발명이 사용될 수 있는 전송 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명과 함께 사용될 업링크 프레임(uplink frame)의 제 1 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명과 함께 사용될 업링크 프레임의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 도 1에 도시되어 있는 주 국(2)의 블록도.
도 5는 도 1에 도시되어 있는 종 국(4, …12)의 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 헤드 엔드 4 : 종 국
20 ; 멀티플렉서 22 : 프로세서
24 : 디멀티플렉서 26 : 송신기
28 : 수신기
도 1에 따른 통신 네트워크는 전송 매체(14)에 의해서 다수 개의 종 국(4 …12)에 연결되는, 여기서는 헤드 엔드(2)(head end)인 주 국을 포함한다. 전송 매체는 다수 개의 종 국에 대해 부분적으로 공통이다. 전송 매체는 여러 명의 사용자들 사이에 공유되기 때문에, 소정의 종류의 액세스 프로토콜이 실행되어야 한다. 종 국(4 …12) 중의 하나가 헤드 엔드(2)에 데이터를 전송하기를 원하는지를알리기 위해서, 우선 요구 영역에서 전용 시간대에 어떤 요구 정보를 전송해야 한다.
본 발명의 개념에 따라, 여러 개의 무충돌 및 충돌 해결 프로토콜을 커버하는 일반 매체 액세스 프로토콜 구조(MAC-프로토콜)가 제공된다. 일반적으로, 종 국은 페이로드 셀(payload cell)과 하나 이상의 액세스 요구 채널을 포함하는 업링크 프레임에 그의 데이터를 전송한다. 요구 셀을 사용하기 위해서는 크게 두 가지 다른 액세스 방법들이 있다. 이 액세스 방법들은 충돌 없는 방법에 사용될 수 있지만, 그 요구 영역에서 충돌이 허용되는 것도 가능하다. 충돌이 허용되면, 추가의 충돌 해결 또는 충돌 해결 알고리즘이 필요하다. 본 발명은 두 가지 액세스 방법과 그의 혼합을 지원하는 MAC-프로토콜 구조에 관련된다.
도 2는 업스트림 프레임(upstream frame)의 제 1 실시예이다. 가장 큰 부분은 페이로드 데이터를 전송하기 위해 사용된다. 소위 요구 셀이라고 불리는 가장 작은 부분은 액세스 요구를 전송하기 위해 예약된다. 도 2에 따른 업링크 프레임에서, 액세스 셀은 N 부분으로 다시 분할되고, 상기 부분들은 각각 N개의 종 국 중의 하나를 위해 예약된다. 모든 종 국은 대역폭을 위한 요구를 위치시킬 수 있는 요구 셀에서 정해진 수의 심볼들을 갖는다. 이 위치는 각 종 국에 대해 하나씩만 있기 때문에, 요구들의 충돌을 피할 수 있다. 그 결과, 각 요구는 즉시 헤드 엔드(2)에 의해서 취급된다.
도 3에서, 업링크 프레임은 충돌이 허용되는 MAC-프로토콜과 함께 사용하도록 도시되어 있다. 액세스 셀은 액세스 요구를 제출하기 위한 M(M<N), 소위 미니슬롯(mini-slot)들로 다시 분할된다. 이 프로토콜에서, 데이터를 전송해야 하는 사용자는 요구 셀 내의 M 미니슬롯의 임의의 것에서 액세스 요구를 무작위로 보낸다. 동시에 요구를 보내는 다른 사용자가 없다면, 그 요구는 헤드 엔드(2)에 안전하게 도착한다. 헤드 엔드가 모든 국에 복귀된 요구를 방송함으로써, 모든 국은, 페이로드 영역에서 상응하는 시간대에 그의 데이터를 전송할 수 있는 사용자를 위해서 예약되어 있음을 알고 있다.
더 많은 사용자들이 동일한 미니 슬롯에서 그들의 요구를 보내는 경우에, 헤드 엔드에 의해서 그 요구중 아무것도 고려될 수 없다는 것을 의미하는 충돌이 존재한다. 그 헤드 엔드는 이들 종 국을 위한 충돌 해결 절차를 시작한다.
이 충돌 해결 절차 동안, 다른 국들은 아무데서도 요구들을 배치할 수 없게 되어 있다. 충돌이 해결된 후에, 그 국들은 그들의 데이터 패킷을 전송하기 위한 시간대를 수신하고, 헤드 엔드는 모든 국의 요구 기간을 재개한다.
도 2에 따른 프로토콜에서, 요구 영역의 특별한 위치는 각 가입자를 위해 예약되어 있다. 대다수의 가입자들에게 있어서, 이것은 너무 많은 비용을 필요로 한다. 그러나, 많은 가입자들을 위해서, 일부 통계가 실제 사용자의 수에 적용될 수 있다. 요구 셀의 특별한 위치 대신에 특별한 키를 각 가입자에게 공급한다고 가정하자. 키 셋트가 적절하게 선택되고, 우리는 어떤 충돌도 허용한다면, CDMA 기술에 기초한 충돌 해결 알고리즘을 사용해서 개선을 할 수 있다. 이 경우에, 요구 영역에서 충돌을 일으켰던 모든 사용자의 어드레스를 상호관계 기술에 의해서 직접 추출할 수 있을 것이다. 그 성능은 CDMA에 기초한 충돌 해결 알고리즘인지 조사되어야 한다. 큰 이점은, 표준 충돌 해결 프로토콜에서 필요한 것처럼 반복 축차에 의한 추가의 지연이 없다는 것과, 한 요구 주기 내에서 하나 이상의 가입자가 일시에 그들의 데이터 패킷을 전송하기 위해 많은 미니 셀을 할당할 수 있다는 것이다. 이러한 액세스 방법은 도1에 따른 프로토콜과 도2에 따른 프로토콜 사이에서 혼합 형태로서 나타날 수 있다.
상기 설명된 MAC-프로토콜 사이의 기본 차이는 소위 요구 셀들 안에서 요구 메시지의 형태와 헤드 엔드(2)에 의한 유입되는 요구의 취급이다. MAC-프로토콜은 헤드 엔드(2)의 취급 절차에 의해서 실행되고 있다. 종 국(2)에서, 모든 요구 취급 절차와 부합될 수 있는 프로세서가 필요하다는 것을 유의한다. 간단한 방법으로 이것이 실행될 수 있음을 증명하기 위해서, 한 예가 주어진다. 이 예는 상이한 프로토콜들이 실행될 수 있는 방법을 설명한다. 요구 메시지의 형태를 두 키에 의해 설명되는 것으로 생각한다. 이들 키의 길이는 액세스 셀의 심볼의 수와 같다.
본 예에서 키 #1은 0과 1의 스트링(string)인 이 예에서, "0"은 "캐리어 오프(off)"를 의미하고, "1"은 "캐리어 온(carrier-on)"을 의미한다. 키 #2는 심볼 값이 요구 셀에서 상응하는 위치에서 전송되어야 하는 것을 나타내는 심볼 값의 스트링이다.
이들 두 가지 키에 의해서, 도 2에 따른 프로토콜에 대한 요구는 다음과 같이 설명될 수 있다:
키 #1은 종 국 i에 대응하는 위치 #i 외에는 모두 0 스트링이고, 키 #2는 상수 값들의 스트링이다.
도 3에 따른 프로토콜의 경우에 키들은 다음과 같이 정의된다. 키 #1은 각 요구 미니 슬롯에 대응하는 심볼 위치 외에는 모두 0이다. 키 #2는 종 국의 어드레스에 관련된 특정 심볼 조합을 내포한다. 다음은, 많은 키에 의해 상이한 MAC 프로토콜을 설명하는 일반 절차에 대해서 설명하고자 한다. 이 일반적인 설명을 위해서, 세 개의 키(상기 간단한 예에서 하나 이상)들이 정의된다. 이들은 키_a, 키_b 및 키_c라고 불린다.
키_a는 전송하기 위해 사용될 수 있는 심볼들을 지정하는 스트링에 의해 정의된다. 그것은 본 발명의 개념에 따른 채널 지시의 일례이다. 스트링은 0의 것, 1의 것 및 2의 것이 있는데, 여기서,
"0"은 "요구 셀에서 이 부호 위치에 대해 캐리어 오프"를 의미하고,
"1"은 "요구 셀의 이 부호 위치 상의 id 번호를 전송하기 위한 캐리어 온"을 의미하고,
"2"는 "요구 셀의 이 부호 위치 상의 메시지를 전송하기 위한 캐리어 온"을 의미한다.
키_b는 id 번호(id_num), 및 키_a로 정의된 길이의 메시지(키_메시지), 두 가지로 정의된다. 이 키는 본 발명의 개념에 따른 메시지 지시의 일례이다. id_num은 각 종 국의 초기화시 헤드 엔드(2)에 의해 출력된다(issued). 키_메시지의 내용은 종 국에 의해 정의되고, 예를 들면 우선 지시 또는 버퍼 상태일 수 있다.
키_c는 초기에 출력된 id_num의 최대 길이와 함께, 그룹 id이다. 그것은 본발명의 개념에 따른 그룹 지시에 상응한다. id_num 및 키_메시지의 최대 길이는 둘 다 2 바이트이므로, 4바이트의 최대 길이가 가능하다. 키_a의 최대 길이는 요구 셀의 길이에 의해 정의된다. 헤드 엔드(2)는 셀이 요구하기로 한 종 국(4 …12)에 신호를 보낸다. 키 #1과 키 #2를 사용함으로써, 종 국(4 …12)은 액세스 요구를 제출할 수 있다.
이 시스템의 추가적인 확장으로서 다중 키 세트가 제안된다. 헤드 엔드(2)는 이들 키 세트를 종 국으로 다운로드될 수 있고, 적당한 키 세트를 인에이블링시킴으로써, MAC 프로토콜이 정의된다. 하나의 MAC 프로토콜로부터 또다른 프로토콜로의 변화는 헤드 엔드(2)에서 키 세트와 알고리즘을 변경시킴으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 키 세트는 소위 키_어드레스에 의해 어드레싱될 수 있다. 키 어드레스는 본 발명의 개념에 따른 프로토콜에 상응한다. 그것은 2 비트 어드레스를 갖도록 제안됨으로써 4 키 세트를 가질 수 있도록 만든다.
어떤 프로토콜의 경우에는, 고정된 패턴에 의해서 또는 무작위 요구 셀의 상이한 부분을 선택할 필요가 있다. 이러한 기능은 키_어드레스의 시퀀스로 구성된 시퀀스 식별자; (헤드 엔드(2)에 의해 출력된) 키_seq의 도입에 의해 제공된다. 처음에, 제 1 키_어드레스는 액티브 키_어드레스라고 불린다. 종 국이 (상태 머신으로 나타낸) 요구를 전송하도록 허용될 때마다, 그것은 키_seq에서 액티브인 키_어드레스를 사용한다. 이러한 작용 후, 다음번 키_어드레스가 활성화된다. 키_seq는 2바이트 길이이므로, 64000개의 상이한 시퀀스를 제공하는데, 이것은 의사 무작위성을 보증하기에 충분하다.
종 국의 상태 기기에 의해 허용되더라도 아무것도 전송되지 않는 기능이 실행될 수 있다는 것이 관찰되었다. 이것은 키_a의 모든 "0"키 중의 하나에서 프로그래밍함으로써 수행될 수 있다.
키_c의 목적은 상이한 그룹의 가입자를 위해 여러 개의 연속 요구 셀들의 각각을 사용할 수 있게 하기 위한 것이다. 이것은 다수 개의 요구 셀을 통해서 가입자들의 균일한 확산을 가능하게 한다. 다운 스트림 방향으로 소위 다중 프레임의 시작에서, 소위 요구_num이라 불리는 카운터 값은 헤드 엔드(2)에 의해 전송된다. 이 카운터 값은 각 종 국에서 카운터에 로딩된다. 카운터는 각 요구 셀 뒤에 증가된다. 종 국은 요구_num의 값과 키_c의 값 사이가 부합되는 경우에만 (키_seq의 실제값에 의해 결정된) 선택된 키 세트를 사용하며, 이것은 상응하는 요구 셀이 사용될 수 있음을 나타낸다.
이들 키에 의해서 거의 모든 MAC-프로토콜을 설명할 수 있다는 것은 쉽게 알 수 있다. 헤드 엔드(2)는 초기화하는 동안 상이한 종 국들에서 이들 키를 다운 로딩하고, 필요하면, 가정용 메시지를 통해서 동작하는 동안 그들을 재프로그래밍한다. 또한, 헤드 엔드(2)는 어떤 셀이 요구에 사용되어야 하는지를 제어한다. 그래서, 종 국 자체의 하드웨어의 어떠한 변화도 없이, 헤드 엔드(2)는 종 국(4…12)이 적절한 키 세트로 선택하도록 함으로써, 한 MAC 프로토콜로부터 다른 프로토콜에 접속할 수 있게 한다. 다양한 MAC-프로토콜을 취급하기 위한 추가적인 복잡성은 헤드 엔드(2)에 완전하게 로드된다. 이러한 방법으로, 종 국 자체에서 어떠한 변화도 없이, 또 표준을 따르면서, 그 시스템 내에서 기본 MAC-프로토콜 상에서 변형예들을 실행할 수 있다. 아래 표 1에서, 정의된 변수들의 리스트가 주어져 있다.
변 수 크 기 정 의
키_a 36 심볼 전송하기 위해 사용될 수 있는 심볼을 지정한 "0", "1" 및 "2"의 스트링
키_b 최대 32 비트 id 번호(id_num)와 키_a로 정의된 길이의 메시지(키_메시지)
키_c 최대 16비트 초기화에서 출력된 id_num의 최대 길이를 갖는,그룹 id
키_어드레스 2비트 키 세트의 어드레스로서 정의됨
키_seq 16비트 8 키_어드레스의 시퀀스로 구성됨
요구_num 16비트 요구 카운터의 시작값으로서 정의됨
id_num 16비트 종 국의 논리 어드레스로서 정의됨
키_메시지 최대 16비트 종 국에 의해 전송될 메시지로서 정의됨
위에 설명한 기능들을 설명하기 위해서, 두 가지 예가 주어진다. 이 섹션은 도 2에 따른 프로토콜을 설명하기 위해 사용된 키 세트 하나만을 사용한 제 1 예를 설명한다.
128개의 종 국과 9 바이트의 요구 셀을 포함하는 통신 네트워크가 사용된다고 가정해 보자. 변조 코드는 DQPSK, 즉 심볼 하나 당 2 비트라고 가정한다. 이것은 요구 셀 36개의 심볼이 전송될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 2개의 심볼의 기간 내에 캐리어가 스위치온되고, 하나의 심볼을 전송하고 다시 스위치오프된다고 여겨진다. 수신기에서 캐리어가 검출하는 것이 충분하므로, 그 심볼의 값을 수신할 필요가 없음을 유의한다. 9 바이트 요구 셀과 요구 하나당 2개의 심볼을 가지고, 우리는 요구 셀 당 16개의 요구를 저장할 수 있다. 이것은 종 국(0 …15)의 경우 그룹 id 0을 갖고, 종 국(16 …31)의 경우 그룹 id 1을 갖는 8 그룹으로 나뉘어져야 함을 의미한다. 키 세트는 특정 종 국에 대해 항상 동일하므로, 하나의 키 세트만이 필요하다.
따라서, 도2에 따른 프로토콜은 종 국 #2의 경우 다음 값을 할당함으로써 실행될 수 있다:
변수 크기 값
키_a 36 심볼 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000
키_b 최대 32 비트 1
키_c 최대 16비트 000
키_어드레스 2비트 00
키_seq 16비트 00 00 00 00 00 00 00 00
id_num 16비트 0000 0000 0000 0010
키_메시지 최대 16비트 n.a.
종 국 #70에는 다음 값들이 할당된다:
변수 크기 값
키_a 36 심볼 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
키_b 최대 32 비트 1
키_c 최대 16비트 011
키_어드레스 2비트 00
키_seq 16비트 00 00 00 00 00 00 00 00
id_num 16비트 0000 0000 0000 0110
키_메시지 최대 16비트 n.a.
다중 프레임이 통과할 때, 요구_num의 값은 "0"이라고 가정하자. 종 국 #2는 우측으로부터 네 번째 심볼 위치에서의 값이 1과 같은 제 1의 유용한 요구 셀에서 그의 요구를 전송한다. 다른 심볼에 대해서는, 송신기가 오프된다. 종 국 #70은 (그룹 id 011을 갖는) 4 번째 요구 셀에서 그의 요구를 전송하고, 좌측으로부터 4번째 심볼을 사용하여 "1" 심볼을 전송한다. 그 양자의 경우에 프로그래밍되는 키만을 키_seq가 어드레싱함을 주목해야 한다.
아래의 예에서, 도 3에 따른 액세스 프로토콜을 실행하기 위해 다중 키를 사용하는 것에 대해서 설명된다.
128 종 국을 포함하는 통신 네트워크가 있고, 9 바이트 액세스 셀이 사용된다고 다시 생각해 보자. 변조 코드는 DQPSK, 즉 심볼 하나 당 2 비트라고 가정한다. 또한, 18개의 심볼의 기간 내에 캐리어가 스위치온되고, 16 심볼을 전송하고 다시 스위치오프될 수 있다고 여겨진다. 9 바이트 요구 셀과 요구 하나당 18개의 심볼을 가지고, 우리는 요구 셀 당 2개의 요구를 전송할 수 있다. 이것은 세 개의 요구 슬롯이 사용되면 두 개의 그룹 id가 사용될 수 있다는 것을 의미한다. "요구 전송"이 어드레스할 수 없어도 되기 때문에, 이 예에서 4개의 키 세트가 프로그램된다.
도 3에 따른 프로토콜은 종 국 내지 종 국 #2에 다음 값을 할당함으로써 실행될 수 있다:
변수 크기 값
키_a 36 심볼 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
키_b 최대 32 비트 n.a.
키_c 최대 16비트 0
키_어드레스 2비트 00
키_a 36 심볼 0000 0000 0000 0000 0001 1111 1112 2222 2220
키_b 최대 32 비트 0000 0000 0000 0010 xxxx xxxx xxxx xxxx
키_c 최대 16비트 0
키_어드레스 2비트 01
키_a 36 심볼 0111 1111 1222 2222 2000 0000 0000 0000 0000
키_b 최대 32 비트 0000 0000 0000 0010 xxxx xxxx xxxx xxxx
키_c 최대 16비트 0
키_어드레스 2비트 10
키_a 36 심볼 0000 0000 0000 0000 0001 1111 1112 2222 2220
키_b 최대 32 비트 0000 0000 0000 0010 xxxx xxxx xxxx xxxx
키_c 최대 16비트 1
키_어드레스 2비트 11
키_seq 16비트 01 00 10 11 11 00 01 10
id_num 16비트 0000 0000 0000 0010
키_메시지 최대 16비트 <우선도>
종 국 #70에 다음 값들이 할당된다:
변수 크기 값
키_a 36 심볼 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
키_b 최대 32 비트 n.a.
키_c 최대 16비트 0
키_어드레스 2비트 00
키_a 36 심볼 0000 0000 0000 0000 0001 1111 1112 2222 2220
키_b 최대 32 비트 0000 0000 0100 0110 xxxx xxxx xxxx xxxx
키_c 최대 16비트 0
키_어드레스 2비트 01
키_a 36 심볼 0111 1111 1222 2222 2000 0000 0000 0000 0000
키_b 최대 32 비트 0000 0000 0100 0110 xxxx xxxx xxxx xxxx
키_c 최대 16비트 0
키_어드레스 2비트 10
키_a 36 심볼 0000 0000 0000 0000 0001 1111 1112 2222 2220
키_b 최대 32 비트 0000 0000 0100 0110 xxxx xxxx xxxx xxxx
키_c 최대 16비트 1
키_어드레스 2비트 11
키_seq 16비트 01 00 00 11 10 10 00 01
id_num 16비트 0000 0000 0100 0110
키_메시지 최대 16비트 <우선도>
다중 프레임이 통과할 때 요구_num의 값은 "0"이라고 가정하자. 종 국 #2는 요구 셀의 우측 반의 값 "0000 0000 0000 0010 0000 0000 0000 0000 0000"로서 제 1 이용 가능한 요구 셀에서 그의 요구를 전송한다. 키_seq(01)의 값은 이 키 세트를 선택했고, 모든 '0' 시퀀스는 키_메시지의 가정했던 우선 값이다. 요구의 나머지 반 동안 송신기는 오프된다. 종 국 #70은 (그룹 id 1)을 갖는 제 2 요구 셀에서 그의 요구를 전송하고, 요구 셀의 우측 반의 값 "0000 0000 0100 0110 0000 0000 0000 0000"을 사용한다. 키_seq(11)의 값은 이 키 세트를 선택했고, 모든 '0' 시퀀스는 키_메시지의 가정했던 우선값이다.
키_a와 키_b를 따르는 키들의 또다른 정의는 아래와 같다.
키_a와 키_b에 의해 정의된 패턴의 (심볼로 측정된) 송신기에 의해 관찰될옵셋은 다음의 두 가지 변수를 사용함으로써 정의된다: 즉, 아래에 설명하는 방법을 사용한 적절한 요구 셀을 선택하는 요구 셀 선택기(rcell_sel), 및 선택된 셀 내에서 키_b의 전송의 시작을 정의하는 요구 셀(rcell_offset) 내의 옵셋이다.
rcell_sel의 목적은 다중 요구 셀들의 사용을 가능하게 하는 것이다. 다운 스트림 방향으로 다중 프레임의 시작에서, 요구_num이라고 불리는 카운터 값이 있다. 이 값은 각 종 국의 카운터로 로딩된다. 카운터는 각 요구 셀 후에 증가되고, 변조 요구_mod를 계수한다. rcell_sel의 값과 요구_num의 값 사이가 부합될 때에만 종 국은 선택된 키 세트를 사용하는데, 이것은 상응하는 요구 셀이 사용될 수 있다는 것을 나타낸다. 다음에, rcell_offset는 키_b의 값이 키_a로 나타낸 기간 동안 전송될 수 있기 전에 시프트되어야 하는 요구 셀 내에서 얼마나 많은 심볼들이 있는지를 나타낸다.
다음 크기는 위에 정의된 변수들에 할당된다고 가정한다. id_num과 키_메시지 둘 다의 최대 길이가 2 바이트이므로, 키_b는 최대 길이 4 바이트를 갖는다. 키_a의 최대 길이가 미니 셀의 길이인 요구 셀의 길이에 의해 정의된다. rcell_sel과 rcell_offset의 길이는 1 바이트일 것으로 가정된다.
헤드 엔드(2)는 셀이 요구될 종 국들에게 신호를 보낸다. 두 키를 사용함으로써, 다음에 종 국들은 그들의 요구를 제출할 수 있다.
특정 프로토콜의 경우, 고정된 패턴에 의해서 또는 무작위 요구 셀의 상이한 부분을 선택할 필요가 있다. 이러한 기능은 recell_sel과 rcell_offset 값의 시퀀스로 구성된, (헤드 엔드(2)에 의해 출력된) key_seq의 시퀀스 식별자의 도입에 의해 제공된다. 이 값들은 한 쌍으로서 주어진다. 초기에는, 첫 번째 키_seq의 한 쌍의 값은 액티브 값이라고 불린다. 종 국이 (상태 머신으로 나타낸 것과 같이) 요구를 전송하도록 허용될 때마다, 그것은 키_seq의 액티브 값을 사용한다. 이러한 작동 후에, 다음 쌍의 값이 활성화된다. 키_seq는 rcell_sel과 rcell_offset의 32쌍으로 구성되어, 무작위성을 보장하기에 충분히 긴 시퀀스를 제공한다.
종 국의 상태 머신이 전송을 허용하더라도 아무것도 전송되지 않는다고 기능이 실행되는 것으로 관찰된다. 이것은 rcell_sel과 rcell_offset 모두에 대해 "1"을 사용함으로써 얻어진다. 이 값은 키_b 값이 항상 요구 셀이 아니기 때문에 규칙적인 시프트를 사용하기에 타당한 값이 아니다. 따라서, 그것은 전혀 전송의 목적으로 사용될 수 없다.
이 변수들의 또다른 정의의 리스트를 아래에 나타내었다:
변수 크기 정 의
키_a 36 심볼 전송에 사용될 수 있는 심볼을 지정하는 "0", "1", 및"2"의 스트링
키_b 최대 32 비트 id 번호(id_num)와 키_에 의해 정의된 길이의 메시지(키_메시지) 두 가지로 정의됨
키_seq 64 바이트 rcell_sel과 rcell_offset의 32개의 쌍의 시퀀스로 구성됨
키_어드레스 2비트 키 세트의 어드레스로서 정의됨
요구_mod 8 비트 적절한 요구를 선택하기 위해 카운터의 변조값을 정의함
rcell_sel 8 비트 변조 카운트의 값에 기초해서, 사용될 요구 셀을 정의함
rcell-offset 8 비트 키_b의 전송이 요구 셀 내에서 시작되는 심볼 위치를정의함
요구_num 16 비트 요구 카운터의 시작값으로서 정의됨
id_num 16비트 종 국의 논리 어드레스로서 정의됨
키_메시지 최대 16비트 종 국에 의해 전송될 메시지로서 정의됨
상기 정의된 변수들은 모두 가정용 메시지를 사용함으로써 종 국에 로딩된다. 이러한 목적으로 사용된 명령은 가정용 메시지 상의 섹션에 설명되어 있다.
다운스트림 방향에서, MAC 셀, MAC1 및 MAC2의 두 가지 상이한 부류 사이를 구별하는 것이 유리하다. MAC1 셀은 요구에 대한 답장을 포함한다. MAC2 셀은 업스트림 방향으로 ATM 운반 셀을 특정 종 국에 할당하기 위해 사용된다. 두 가지 타입의 MAC 셀과 연관된 이러한 동작은 요구를 수취 확인할 가능성을 제공하기 위해 자유로이 결합 해제될 수 없으며, 대역폭에 대한 후에 들어오는 요구에 상위 우선 순위를 제공할 수 있도록 실제 대역폭 할당을 연기한다.
요구 수취 확인 셀(MAC1)(request acknowledge cell)들은 업스트림 요구 셀의 반사 버전이다. 종 국은 그의 전송된 요구 메시지가 반사된 메시지와 일치하는지를 점검한다. 그렇다면, 그것은 그의 요구가 헤드 엔드에 의해 보여졌다고 안다. 그것은 헤드 엔드가 요구된 양의 ATM 셀을 할당할 때까지 대기해야 한다. 반사된 메시지가 전송된 메시지와 일치하지 않으면, 헤드 엔드(2)에 의해 그 메시지가 보여지지 않았다고 결론짓고, 종 국의 상태 기기에 따라, 종 국은 다음 요구 슬롯 중의 하나에서 그의 요구를 재전송한다.
반사된 메시지에, 요구 메시지를 수락하지 않는 것이 충돌 때문인지 비트 에러 때문이었는지를 나타내기 위해 예약된 공간이 있을 것이다. 이러한 지시자에 의해서, 종 국들은, 그들이 요구를 전송할 수 있는 새로운 종 국이 없는 충돌 해결 기간에 있는지, 충돌 해결 기간이 막 종료되었는지를 모니터할 수 있다.
셀 할당 정보를 함유하는 MAC2 셀들은 종 국을 어드레싱하기 위해 2 바이트를 사용한다. 또한, 미니 셀 헤더 내의 어떤 특정 비트에 의해서, 한 어드레스를 통해서 모든 종 국 또는 일군이 종 국을 어드레싱할 수도 있다. 이러한 선택은 예를 들면 ALOHA와 같은 프로토콜을 지원할 필요가 있다. 기본 프레임에서 이들 MAC2 셀만큼 다음번 업스트림 기본 프레임에 모든 이용 가능한 ATM 셀들을 할당할 필요가 있다. 우리는 1 바이트 헤더를 포함하는 9 바이트 셀을 갖고 있다고 가정하면, 하나의 그러한 셀은, 4 ATM 셀 업스트림을 할당할 만큼 충분한, 4 종 국 어드레스들을 전송할 수 있다. 두 가지 부류의 MAC-셀의 이러한 구조는 상이한 프로토콜을 지지할 수 있음을 주목해야 한다.
폴링(Polling):
업스트림 또는 다운스트림 방향의 요구 셀은 없고, ATM 셀을 특정 종 국에 할당하기 위한 MAC 2 셀만이 있다.
도 2에 따른 프로토콜
요구 셀 업스트림 및 수취 확인(acknowledgement) 다운스트림을 위한 대응하는 MAC1. 이 경우에 충돌은 없다. MAC2 셀은 대역폭을 요구한 종 국에 ATM 셀을 할당한다.
도 3에 따른 프로토콜
논쟁 영역으로서 사용된 요구 셀 업스트림. 정확한 수신 또는 충돌을 지지하기 위한 MAC 1 셀의 업스트림 수취 확인. 수취 확인 결과에 따라, 종 국은 ATM 셀 할당을 대기하고, 그의 상태 기기에 따라 재전송한다.
ALOHA:
요구 셀 업스트림도 없고 MAC1 셀 다운스트림도 없다. MAC2 셀을 통해서, 모든 ATM 셀은 모든 ATM 셀은 모든 종 국에 대해 사용 가능하게 만든다.
도4에 따른 헤드 엔드(2)에서, 다운스트림 신호는 멀티플렉서(20)의 제 1 입력에 인가된다. 프로세서(22)의 출력은 멀티플렉서(20)의 제 2 입력에 연결된다. 멀티플렉서(20)의 출력은 송신기(26)의 입력에 연결된다. 송신기(26)의 출력은 듀플렉서(30)의 입력에 연결된다. 듀플렉서(30)의 출력은 전송 매체(14)에 연결된다.
채널 지시를 전송하기 위한 전송 수단은 프로세서(22), 멀티플렉서(20) 및 송신기(26)의 조합에 의해 구성된다.
듀플렉서(30)의 출력은 수신기(28)의 입력에 연결된다. 수신기(28)의 출력은 디멀티플렉서(24)의 입력에 연결된다. 멀티플렉서(24)의 제 1 출력은 프로세서(22)에 연결된다. 멀티플렉서(24)의 제 2 출력은 상위층 통신 네트워크에 의해 전송될 신호를 전달한다.
페이로드 신호 및 제어 신호(MAC1, MAC2 셀, 범위 신호 등)는 멀티플렉서(20)에 의해 다운스트림 프레임에서 멀티플렉스된다. 제어 신호는 프로세서(22)에 의해 제공된다. 멀티플렉서의 출력 신호는 송신기(26)에 의해 하나 이상의 캐리어 상에서 변조되고, 후속해서 듀플렉서(30)를 경유해서 전송 매체에 인가된다.
듀플렉서(30)는 수신기(28)의 입력에 그의 출력 신호를 인가한다. 다수의캐리어는 상이한 그룹의 종 국에 사용될 수 있기 때문에, 수신기는 하나 이상의 캐리어를 복조하도록 배치된다. 수신기(28)의 출력 신호(들)는 디멀티플렉서(24)에 의해 디멀티플렉스된다. 디멀티플렉서(24)의 제 1 출력에 이용 가능한 액세스 요구, 채널 해제(release) 메시지, 상태 정보 등과 같은 제어 정보는 프로세서(22)에 인가된다.
프로세서(22)는 액세스 요구의 취급, 종 국에 전송 용량의 할당, 초기화, 및 종 국에서 키의 업데이트를 수행한다. 또한 범위 절차는 프로세서(22)에 의해 초기화되고 제어된다.
도 5에 따른 종 국(4 …12)에서, 업스트림을 전송할 신호는 멀티플렉서(44)의 제 1 입력에 인가된다. 멀티플렉서(44)의 출력은 송신기(36)의 입력에 연결된다. 송신기(36)의 출력은 듀플렉서(32)의 입력에 연결된다. 그의 입출력은 전송 매체(14)에 연결된다. 제 1 가입자 제어 신호는 프로세서(42)에 인가된다. 프로세서(42)의 제 1 출력은 멀티플렉서(44)의 제 2 입력에 연결된다. 프로세서(42)의 제 2 출력은 송신기(36)에 연결되고, 프로세서(42)의 제 3 출력은 제 2 가입자 제어 신호를 전달한다.
듀플렉서(32)의 출력은 수신자(43)의 입력에 연결된다. 수신기(34)의 출력은 디멀티플렉서(40)의 입력에 연결된다. 디멀티플렉서(40)의 제 1 출력은 프로세서(42)의 제 2 입력에 연결된다. 디멀티플렉서(40)의 제 2 출력은 페이로드 데이터를 전달한다.
액세스 요구 수단은 프로세서(42), 멀티플렉서(44) 및 송신기(36)를 포함한다. 지시 수신 수단은 수신기(34)를 포함한다.
헤드 엔드(2)에 의해 송신된 다운스트림 신호는 듀플렉서(32)에 의해 수신기(34)로 통과된다. 상기 다운스트림 신호는 수신기(32)에서 복조되고, 생성되는 디지털 심볼은 디멀티플렉서(40)로 통과된다. 디멀티플렉서(40)는 제어 데이터를 분리하고 페이로드 데이터는 수신기의 출력 신호에 존재한다. 제어 데이터는 프로세서에 전송되고, 페이로드 데이터는 가입자 단말기를 위해 이용 가능하게 된다.
가입자 단말기가 헤드 엔드(2)에 전송될 데이터를 가지면, 제 1 가입자 제어 신호를 사용한 프로세서에 신호가 보내진다. 상기 신호에 응답하여, 프로세서는 액세스 요구를 제출할 것이다. 이것은 프로세서(42)가 헤드 엔드(2)로부터 이미 수신된 것을 나타내는 채널 지시자에 따라 송신기 상에서 교환됨으로써 수행된다. 멀티플렉서(44)를 통해서, 액세스 요구 메시지는 송신기(36)의 입력으로 통과된다. 액세스 요구 메시지도 헤드 엔드(2)로부터 이미 수신된 것이다. 송신기(36)의 출력에서, 요구 메시지는 이용 가능하며, 전송 매체를 통해서 헤드 엔드로 통과된다.
헤드 엔드(2)가 종 국에 전송 용량을 할당하면, 프로세서(42)는 데이터를 전송할 수 있는 가입자 단말기로 신호를 보낸다. 이 데이터는 제어 정보와 멀티플렉스되고, 헤드 엔드(2)로 전송된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 과부하에서의 효율 저하를 경감시키는 서두에서상술한 바와 같은 통신 네트워크에 사용하기 위한 종 국이 제공된다.

Claims (8)

  1. 다중 액세스 원격 통신 네트워크에 사용하기 위한 종 국으로서, 상기 종 국은 액세스 요구를 주 국에 전송하기 위한 액세스 요구 수단을 포함하고, 상기 종 국은 상기 주 국으로부터 채널 지시를 수신하기 위한 지시 수신 수단을 포함하며, 상기 액세스 요구 수단은 상기 종 국에 의해 수신된 상기 채널 지시에 따라 적어도 하나의 채널 상에 상기 액세스 요구를 전송하도록 배열되는, 상기 종 국에 있어서,
    상기 수신 수단은 요구 메시지 지시를 수신하도록 배열되고, 상기 요구 메시지 지시는 액세스 요구 메시지를 지정하거나 상기 액세스 요구 메시지의 형태를 나타내며,
    상기 액세스 요구 수단은 수신된 상기 요구 메시지 지시에 따라 상기 액세스 요구 메시지를 전송하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 종 국.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 지시는 상기 액세스 요구의 개시 시점과 지속 기간을 나타내는 것을 특징으로 하는, 종 국.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액세스 요구 수단은 캐리어 버스트에 대한 상기 액세스 요구를 나타내는 신호를 변조하도록 배열되고,
    상기 채널 지시는 상기 캐리어 버스트의 개시 시점과 지속 기간을 나타내는 것을 특징으로 하는, 종 국.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 요구 메시지 지시는 상기 액세스 요구 메시지를 나타내는 심볼들의 스트링을 나타내는 것을 특징으로 하는, 종 국.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 지시는 상기 액세스 요구의 지속 기간 및 개시를 지정하는 미리 저장된 채널 키의 어드레스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 종 국.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 요구 메시지 지시는 상기 액세스 요구의 상기 요구 메시지를 지정하는 미리 저장된 채널 키의 어드레스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 종 국.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 채널 지시 및 상기 요구 메시지 지시는 단일 프로토콜 지시자에 의해 나타내어지는 것을 특징으로 하는, 종 국.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 지시는 상기 종 국의 그룹 지시를 포함하고,
    상기 액세스 요구 수단은 그 지시된 그룹과 연관된 채널들에서만 액세스 요구들을 전송하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 종 국.
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