KR20180132028A - 멀티-빔 위성 시스템들을 위한 동적 대역폭 할당 기반의 스위칭 컨트롤을 갖는 하이브리드 프로세서 - Google Patents

멀티-빔 위성 시스템들을 위한 동적 대역폭 할당 기반의 스위칭 컨트롤을 갖는 하이브리드 프로세서 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 원거리통신(telecommunications) 멀티-빔 위성을 보드 상에 사용하기 위한 하이브리드 프로세서 시스템(1)에 관한 것으로서, 원거리통신 멀티-빔 위성은, 하나 이상의 컨트롤 채널들을 통해 네트워크 컨트롤 센터에 의해 제어 가능하고, 여러 위성 빔들에서 상향링크 및 하향링크 트래픽 채널들을 제공하는 단계; 원자성 스위치드 정보 블록(atomic switched information block)들을 상향링크 트래픽 채널들로부터 하향링크 트래픽 채널들로 라우팅하는 단계; 및 하나 이상의 상향링크 발신(signaling) 채널들 및 하나 이상의 하향링크 발신 채널들 상에서 지상 단말들과 발신 데이터를 교환하는 단계;에 의해서 지상 단말들을 링크하도록 설계된다. 모든 원자성 스위치드 정보 블록들은 하나의 동일한 주어진 지속 시간 및 하나의 동일한 주어진 기저대역 대역폭을 가진다. 각각의 상향링크 트래픽 채널은, 각각의 상향링크 주파수들을 포함하는 각각의 상향링크 대역폭을 가지며, 각각의 상향링크 주파수들에서 각각의 상향링크 시간 슈퍼프레임들을 형성하는 각각의 상향링크 시간 프레임들로 조직화된 각각의 상향링크 시간 슬롯들에서 각각의 원자성 스위치드 정보 블록들을 반송한다. 각각의 하향링크 트래픽 채널은, 각각의 하향링크 주파수들을 포함하는 각각의 하향링크 대역폭을 가지며, 각각의 하향링크 주파수들에서 각각의 하향링크 시간 슈퍼프레임들을 형성하는 각각의 하향링크 시간 프레임들로 조직화된 각각의 하향링크 시간 슬롯들에서 각각의 원자성 스위치드 정보 블록들을 반송한다. 하이브리드 프로세서 시스템(1)은, 버스트 스위칭 프로세서(11) 및 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)를 포함하고, 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는, 원자성 스위치드 정보 블록들의 주어진 지속 시간 및 주어진 기저대역 대역폭; 각각의 상향링크 대역폭, 각각의 상향링크 주파수들, 각각의 상향링크 시간 슬롯들의 각각의 시간 길이, 및 각각의 상향링크 시간 프레임들 및 각각의 상향링크 채널의의 슈퍼프레임들의 각각의 구조 특징들; 각각의 하향링크 대역폭, 각각의 하향링크 주파수들, 각각의 하향링크 시간 슬롯들의 각각의 시간 길이, 및 각각의 하향링크 시간 프레임들 및 각각의 하향링크 채널의 슈퍼프레임들의 각각의 구조 특징들; 및 지상 단말들을 응대하기 위한 서비스 품질 및 우선순위 규칙들;을 나타내는 서비스 정보 항목들을 저장하도록 구성된다. 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는, 상향링크 발신 채널(들) 상에서 수신된 인커밍 발신 데이터로부터, 지상 단말들에 의해서 발송되고, 인커밍 발신 데이터를 복조 및 디코딩함으로써 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 추출되는, 용량 요청들을 추출하도록 더 구성된다. 더욱이, 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는, 저장된 서비스 정보 항목들 및 지상 단말들로부터 수신된 용량 요청들에 기초하여 링크될 지상 단말들의 각 쌍이나 세트를 각각의 주파수, 공간 및 시간 자원들에 배정하도록 구성되고, 각각의 주파수, 공간 및 시간 자원들은, 하나 이상의 각각의 위성 빔들에서 제공된 하나 이상의 각각의 상향링크 채널들의 하나 이상의 각각의 상향링크 주파수들; - 하나 이상의 각각의 상향링크 채널들의 하나 이상의 상향링크 시간 슈퍼프레임들에서 하나 이상의 각각의 상향링크 시간 프레임들에서 하나 이상의 각각의 상향링크 시간 슬롯들; - 하나 이상의 각각의 위성 빔들에서 제공된 하나 이상의 각각의 하향링크 채널들의 하나 이상의 각각의 하향링크 주파수들; 및 하나 이상의 각각의 하향링크 채널들의 하나 이상의 하향링크 시간 슈퍼프레임들에서 하나 이상의 각각의 하향링크 시간 프레임들에서 하나 이상의 각각의 하향링크 시간 슬롯들;을 포함한다. 게다가, 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는 지상 단말들에 배정된 주파수 및 시간 자원들을 나타내는 자원 배정 메시지들을 생성하도록 더 구성되고; 하향링크 발신 채널(들)에서 지상 단말들에 전송될 아웃고잉(outgoing) 발신 데이터를 생성하도록 더 구성되고, 아웃고잉 발신 데이터는 자원 배정 메시지들을 인코딩 및 변조함으로써 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 생성되고; 지상 단말들에 배정된 주파수, 공간 및 시간 자원들에 기초하여 라우팅 맵을 생성하도록 더 구성되고; 라우팅 맵에 기초하여 스위칭 커맨드들을 생성하도록 더 구성되고; 컨트롤 채널(들) 상에서 수신된 컨트롤 데이터로부터, 네트워크 컨트롤 센터에 의해서 발송되고, 컨트롤 데이터를 복조, 디코딩 및 복호화함으로써 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 추출되는, 컨트롤 메시지들을 추출하도록 더 구성되고; 컨트롤 메시지들에 기초하여 저장된 서비스 정보 항목들을 갱신하도록 더 구성된다. 버스트 스위칭 프로세서(11)는 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 생성된 스위칭 커맨드들에 기초하여 원자성 스위치드 정보 블록들을 라우팅하도록 구성된다. 그것에 의해서: 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는 발신 데이터에 대해서 재생(regenerative) 방식으로 동작하도록 구성되고, 네트워크 컨트롤 센터에 의해서 재구성 가능하고, 버스트 스위칭 프로세서(11)는 원자성 스위치드 정보 블록들에 대하여 디지털 투과(transparent) 방식으로 동작하도록 구성되고, 주파수, 공간 및 시간 도메인들에서 원자성 스위치드 정보 블록들을 라우팅하기 위해 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해 동작가능하다.

Description

멀티-빔 위성 시스템들을 위한 동적 대역폭 할당 기반의 스위칭 컨트롤을 갖는 하이브리드 프로세서
본 발명은, 일반적으로 위성 원거리통신(telecommunications)에 관한 것이고, 자세하게는 멀티-빔(multi-beam) 연결-지향(connection-oriented) 위성 통신에 관한 것이다.
최근 알려진 바와 같이, 위성 시스템들이 추가 대역폭 및 접속(connectivity)에 대한 더욱더 증가하는 요구에 대하여 빠르고 비용-효율적인 솔루션으로 여겨진다. 실제로, 위성 시스템들은 광대역, 장거리들에서의 다이렉트 링크를 제공함으로써 멀리 떨어진(far-flung) 지역들을 상호연결할 수 있고, 혼잡하고 그리고/또는 불안전한 링크들을 우회(by-pass)하게 할 수 있다.
그러한 시나리오에서, 위성 페이로드들(payloads)은, 향상된 스위칭 능력들, 무선 자원들(radio resources)을 관리하는데 있어서 진보된 효율성 및 유연성(flexibility), 그리고 품질 및 우선순위 계층들의 최적화된 처리(handling)에 대한 더욱더 요구되는 요건들을 충족시켜야만 한다.
특히, 최근의 IP(Internet Protocol) 기반 위성 통신 시나리오들 및 표준화된 무선 인터페이스(air interface)(예컨대, DVB-RCS(Digital Video Broadcasting-Return Channel via Satellite), DVB-S2(Digital Video Broadcasting-Satellite-Second Generation) 등)는 통상적으로, 지구상 모든 곳에 분포될 수 있는 방대한 수의 엔드 포인트들(end points)과 연관되고, 높은 데이터 속도 및 품질/우선순위 분화(differentiation)를 특징으로 하는 어플리케이션들과 연관된다. 이는 접속 및 자원 처리 유연성 관점에서 위성 페이로드들에 대한 매우 까다로운 요건들을 초래한다. 액세스 지연(엔드 포인트에 패킷의 도착 및 엔드 포인트가 그 패킷을 전송하기 위한 대역폭을 사용할 수 있는 시점 사이의 기간으로 정의됨)은 시간에 민감한(time-sensitive) 어플리케이션들(예컨대, 음성, 비디오 등)에 대한 저하를 완화시키기 위하여 가능한 낮아져야 한다.
더욱이, 원거리통신을 위한 위성 시스템들의 발전은, 투과형(transparent) 위성 아키텍쳐의 전형적인 별형(star-type) 네트워크 구성으로부터, 예컨대 재생(regenerative) 위성 아키텍쳐들에 의해 달성 가능한 메쉬형(mesh-type) 네트워크 구성으로의 발전에 대한 필요성에 의해서 주도되었다. 이러한 종류의 아키텍쳐들은 통상적으로, 트래픽(traffic)을 관리하는데 높은 수준의 유연성, 감소된 지연 및 더 높은 무선 자원 효율의 달성을 가능하게 하는 반면, 재생 접근법의 구현 복잡도 및 우주 어플리케이션들에 영향을 미치는 통상적인 기술적 제약들에 기인하여, 기존 페이로드 개발들은 제한된 용량 및 감소된 통신 대역폭을 특징으로 하였다. 이러한 이유로, (즉, 공급기(feeder) 링크들을 사용하지 아니하고서 위성만을 경유하여 구현되는 사용자 링크들을 갖는) 메쉬 네트워크들의 관점에서는 항상, (디지털 투과형 페이로드들로서도 알려진) 반투과형(translucent) 아키텍쳐들이 소개되었다. 이러한 종류의 아키텍쳐들에 의해서, 페이로드 복잡도를 적절하게 유지하면서 광대역 접속을 달성할 수 있다.
이러한 시나리오에서, 위성 스위칭 능력들은 중요한 역할을 할 수 있다. 일반적으로, 2개의 주요 카테고리들, 회로 스위칭 및 패킷 스위칭이 온-보드 스위칭을 위하여 전통적으로 정의되어 있다.
전자는, 결정론적인(deterministic) 접근법에 기초하고, 따라서 예측가능한 트래픽을 관리하도록 설계된다. 실제로, 결정론적인 트래픽 프로파일들의 경우, 높은 스위칭 용량이 미리 정의된 자원 할당들에 의해서 달성될 수 있다. 결정론적인 스위칭의 예시에는 소위 SS-TDMA(Satellite Switched Time Division MultipleAccess)가 있으며, TDM(Time-Division Multiplexing) 액세스 패턴들 및 스위칭 플랜(plan)들은 수십 초 이상의 일정 플로우(flow)들을 위하여 설정되고, 콜(call)들의 셋업(set-up) 및 종료(termination)는 사용자들 및 지상의, NCC(Network Control Centre)로도 알려진, NOC(Network Operations Center) 사이에서 발신(signaling) 메시지들에 기초하여 수행된다. 위성 페이로드는, 상향링크(uplink)및 하향링크(downlink) 파형들을 변형시킬 필요가 없는 경우 투과될 수 있다. 다르게는, 상향링크 및 하향링크 파형들 모두 특정한 이유들로 (예컨대, 기존 지상파(terrestrial) 수신기를 재사용하기 위하여) 상이할 필요가 있는 경우, 회로 스위칭은 재생 위성 페이로드로도 구현될 수 있다.
대신, 패킷 스위칭은 동적 스위칭 능력들을 제공하도록 설계되고, 이는 사용자들의 수가 많고 스위칭될 트래픽이 예측 불가능한 경우 요구된다. 패킷 스위칭의 경우, 트래픽은 일반적으로 패킷 헤더들에 포함된 정보에 기초하여 하향링크 빔들에 라우팅(routing)되고, 통계적 다중화(statistical multiplexing)가 많은 수의 온-보드 버퍼들에 의해서 달성된다. 특히, 위성 페이로드는, 디지털 복조(demodulation) 및 디코딩(decoding) 동작들을 포함하여 링크 레이어까지 전체 트래픽 플로우를 프로세싱해야 한다. 그러므로, 패킷 스위칭은 재생 페이로드들로 흔히 구현된다.
보다 상세하게는, 기존 멀티-빔 위성 통신 솔루션들의 예시들은 다음을 포함한다:
ㆍ 주파수 및 공간 도메인들에서 준-정적인(quasi-static) 스위칭 스테이지들을 가지고, 그에 따라 동적인 1 홉(hop) 접속을 허용하지 아니하는, 디지털 투과형 솔루션들;
ㆍ 목적지들에서 통계적 블로킹 발생들을 갖는 (그에 따라 잠재적 패킷 스위칭 손실들을 갖는) 고속-스위칭 패브릭(fabric)으로서 이해되는 블로킹 동적 스위치 라우팅 능력들을 가지고, 연결-지향이 아닌, 솔루션들;
ㆍ 공간 라우팅 결정 과정을 위하여 특정 레거시 체계(scheme)/로직을 위하여 설계된 스위칭 컨트롤을 갖는 솔루션들;
ㆍ 재구성 가능하지 아니한(non-reconfigruable) 온-보드 스위칭 컨트롤 스테이지들을 갖는 솔루션들;
ㆍ 지상에서 위성으로의 보호되지 아니한 발신(signaling) 플로우들을 갖는 온-보드 프로세싱을 갖는 솔루션들.
더욱더 상세하게, 이하의 일부 특정한 기존 멀티-빔 위성 통신 솔루션들은 관계된 결점들과 함께 제시될 것이다.
완전 재생(fully regenerative) SS-TDMA 솔루션들이 알려진 바 있고, 이는 높은 전송량(throughput) 위성들에 적합하지도 아니하고 재구성 가능하지도 아니하며(실제로, 무선 인터페이스는 특정 표준이나 전유의(proprietary) 솔루션을 구현함), 그에 따라 무선 인터페이스 표준들에서 잠재적인 변형들을 처리하는 것을 허용하지 아니한다.
또한, 마이크로파 스위치드 매트릭스(microwave switched matrix) / 디지털 회로 스위치드 솔루션들이 알려진 바 있고, 이들의 대부분은 낮은 유연성 및 낮은 자원 효율을 갖는 SCPC(Single Channel Per Carrier)에 맞춰져 있다.
더욱이, 프레임 버퍼링이 없는 디지털 투과형 프로세싱 역시 알려진 바 있고, 제한된 메모리 온-보드, 자원들의 낮은 사용률, 감소된 접속 유연성, 및 주파수 및 공간 도메인들에서 준-정적인 스위칭을 갖는다.
또한, RBS(Radio BurstSwitching)이 알려진 바 있다. 예를 들면, 미국특허등록 제 7,298,728 B2호는, 버스트(burst) 스위칭 구성요소로 동작 가능한 RBS를 위한 스케줄링 시스템 및 방법을 개시하고, 컨트롤 정보는 진입(ingress) 데이터 채널들 상에서 데이터 버스트들에 선행하는 분리된 버스트 헤더를 통해서 버스트 스위칭 구성요소에 제공된다. 특히, 미국특허등록 제7,298,728 B2에 따르면, 일련의 스케줄링 결정들은, 패킷 트리트먼트(즉, 전송, 버퍼링 또는 패킷 드롭핑(dropping)을 위한 프로세싱)가 패킷 손실 및 가용 버퍼 공간에 관하여 최적화되도록 선택 순서로 만들어 진다. 추가적으로, 버스트 헤더들에 수신된 컨트롤 정보는 전방 감시(forward-looking) 스케줄링 메커니즘에서 추후 인커밍(incoming) 데이터 패킷들에 대한 출력 데이터 채널 대역폭을 예정하는데 사용될 수도 있다. 보다 일반적으로, RBS는 지상 컨트롤 스테이션에 의해서 주입된 버스트 헤더들을 프로세싱함으로써 높은 전송량 버스트 스위칭을 제공하고, 단말들은 보호 시간(guard time)에 관한 이러한 헤더들 사이 시간 내에서 자신들의 버스트들을 주입한다. 그러나, RBS는 무손실 버스트 스위칭을 보장하지 아니하고, 단말 및 허브 양측에서 버스트 헤더 프로세싱을 위한 전유의 장비를 요구하며, 대부분은 스위치 구성에 대한 버스트 헤더 메커니즘에 대처하기 위하여 (예컨대, DVB-RCS 시스템들을 위한 동기 및 시스템 로그온을 지원하는데 필요한 것에 관하여) 지상의 자원 처리에 기인한 보다 큰 액세스 지연뿐만 아니라 추가적인 발신 오버헤드를 도입한다.
더욱이, 완전 재생 SS-MF-TDMA(Satellite Switched Multi-FrequencyTDMA) 아키텍쳐들이 알려진 바 있고, 이는 높은 전송량에서 불안정한 연결-지향 솔루션이고, 목적지 위성 커버리지 빔에 대한 채널 ID 연관(association)을 위한 DVB-RCS 단말들의 제한된 재구성 가능성 및 특정 구현을 갖는다. 완전 재생 SS-MF-TDMA는 양(mass) 및 전력 소비 측면에서 위성 페이로드에 큰 영향을 가진다. 게다가, 이 솔루션은 지상의 자원 처리에 기인하여 큰 액세스 지연을 도입하는 한편, 무선 인터페이스 프로토콜은 DVB-RCS 표준의 채택에 의해서 제한된다.
마지막으로, 완전 재생 위성 온-보드 패킷 스위칭 아키텍쳐들이 알려진 바 있고, 이는 특정 표준 또는 전유의 무선 인터페이스 채택에 의해서 제한되고, NOC(Network Operation Center)로부터 온-보드 재구성을 위한 제한된 기능을 갖는다. 이러한 솔루션들은 양 및 전력 소비 측면에서 위성 페이로드에 큰 영향을 가진다.
완전 재생 위성 아키텍쳐의 예시는 미국특허등록 제6,377,561 B1호에서 제공된 바 있고, 이는 데이터 통신 위성 시스템 및 멀티-미디어 트래픽 반송 방법에 관한 것이고, 데이터 통신 위성 시스템은 멀티-미디어 네트워크들을 위한 스위치드 수송(transport) 서비스들을 제공하며, 액세스 체계들(schemes), 프로토콜들 및 스위칭 기술들은 셀 단위(cell-by-cell) 기반에서 동적 대역폭-온-디멘드(bandwidth-on-demand)를 제공하도록 결합된다.
특히, 미국특허등록 제6,377,561 B1호에 따른 데이터 통신 위성 시스템은, ATM(Asynchronous Transfer Mode)-유사 셀들을 지원하는 무선 인터페이스 및 파형을 갖는 완전 재생 아키텍쳐를 가지고, 트래픽 및 발신 데이터 모두 복조된다.
실제로, 미국특허등록 제6,377,561 B1호에 따르면, 용량 요청들은 대역내에서(in-band) 전송되고(즉, 대역내 발신 접근법이 사용됨), 이에 따라 정보 데이터, 용량 요청에 관련된 데이터 및 트래픽 라우팅 데이터를 추출하기 위하여 모든 수신된 데이터 패킷들을 복조할 필요가 있다.
더욱이, 완전 재생 위성 아키텍쳐의 추가 예시가 미국특허공개 제2012/300697 A1호에 제공되고, 이는 멀티-빔 위성 시스템에서 동적 주파수 배정에 관한 것이고, 가용 주파수 채널들이 멀티-빔 위성 시스템의 특정 빔들에 동적으로 배정된다. 미국특허공개 제2012/300697 A1호에 따르면, 주파수 배정은 주파수 재사용 제약들을 채용하는 주어진 주파수 선택 방법을 사용하여 멀티-빔 위성 시스템의 특정 빔들에 할당된 주파수 양에 기초할 수 있다. 하나 이상의 상이한 빔들에 각각 배정된, 다수의 별개의 주파수 채널들이 있을 수 있다. 그러한 시스템은 단말들(예컨대, 사용자 단말들이나 게이트웨이들)과의 통신에서 위성으로 구성될 수 있다. 위성은 단말들로부터 대역폭 요청을 수신하고 컴파일할 수 있고, 주파수 배정에서 이러한 정보를 사용할 수 있다.
전술된 바와 같이, 미국특허공개 제2012/300697 A1호에 따른 멀티-빔 위성 시스템 역시 완전 재생 아키텍쳐를 가진다. 게다가, 이러한 멀티-빔 위성 시스템은 고정된 슈퍼프레임 길이를 지원하는 고정된 무선 인터페이스 및 파형을 채용한다.
대신, 미국특허공개 제2003/166401 A1호는 혼잡 컨트롤을 갖는 블로킹 스위치 접근법에 기초한 위성 원거리통신을 위한 자원 매니저(resource manager)를 개시한다.
특히, 미국특허공개 제2003/166401 A1호에 따른 자원 매니저는 위성을 통해 스폿들(spots)에 데이터를 보내는 사용자 단말들을 포함하는 위성 원거리통신 시스템에 사용되고, 주어진 단말로부터 동일한 주어진 목적 스폿으로의 모든 데이터는 주어진 단말로부터, 단말로부터 위성으로의 상향링크들의 세트 및 위성으로부터 스폿으로의 하향링크들의 집합을 포함하는 가상 경로를 구성하는 동일한 주어진 목적 스폿으로 흐른다. 이러한 자원 매니저는 사용자 단말들에 의해서 보내진 요청들을 수신하고 가상 경로에 대응하는 위성의 자원을 사용하기 위한 요건을 각각 표현하기 위한 각각의 위성들에 관계된 중앙 엔티티를 포함한다. 이러한 중앙 엔티티는 요청들을, 요청 그룹들 각각이 동일한 스폿으로부터 목적 스폿을 향하는 상향링크들의 세트에 관계된, 요청 그룹들로 그루핑하고, 상향링크들의 세트는 가상 링크를 구성하고, 중앙 엔티티는 각각의 요청 그룹을 위한 인증된 자원들을 결정한다.
미국특허공개 제2003/166401 A1호에 따른 솔루션은 회로 스위치드 아키텍쳐에 관한 것이고(스위치는 재생에 이르기까지 투과성일 수 있음), 자원 매니저 및 혼잡 컨트롤러 모두 채용되며, 혼잡 컨트롤러는 자원 배정 프로세스 결과들에 기초하여 자원 매니저에 의해서 구성된다. 미국특허공개 제2003/166401 A1에 따르면, 자원들은 대역내 발신을 사용하거나 발신 채널들을 활용(exploiting)하여(즉, 대역외(out-of-band)발신) 요청될 수 있다.
대신, 스위칭 알고리즘들에 관하여, (서적 "Principles of Broadband Switching and Networking"(Soung C. Liew and Tony T. Lee저, 2010년 4월, Wiley, ISBN: 978-0-471-13901-0)에 제시된 바와 같은) 브로드캐스트(broadcase) 및 멀티캐스트 스위치 구성들을 위한 모든 기존 솔루션들은, 논-블로킹(non-blocking) 라우팅 알고리즘이 구현될 필요가 있는 경우 하드웨어 자원들의 최소화를 보장하지 아니한다. 사실은, 스위치 설계는 아래 2개의 상이한 관점들로부터 관찰될 수 있다.
1. 하드웨어 아키텍쳐는 물리적 접속 관점으로부터 강한(strictly) 논-블록킹 네트워크가 될 것이 필요하나, 동시에 온-보드 구현을 허용하는 최소의 가능한 크기를 가지는 것이 필요하다.
2. 라우팅 알고리즘은, 조건을 블로킹 하지 아니하고 알고리즘 구현의 속도를 최대화하지 아니하면서, 요구된 연결을 달성하기 위하여 각각의 단위(elementary) 스위치 서브-블록의 적합한 구성을 알아내는 것이 필요하다.
이러한 2개의 목적, 즉 브로드캐스트, 멀티캐스트 및 유니캐스트 능력들을 가지는 라우팅 알고리즘을 식별하는 것을 달 성하기 위하여, 대부분의 단순한 강한 논-블로킹 스위치 하드웨어 아키텍쳐를 선택하는 것은 충분하지 아니하며, 그러나 현재 기술 수준에서, 논-블로킹 라우팅 알고리즘들은, 스위치가 대부분의 단순한 강한 논-블로킹 스위치에 관하여 약간 확장되기만 하거나 랜덤 라우팅 정책(policy)이 고려되는 경우로 알려져 있다(이와 관련하여, 전술된 서적 "Principles of Broadband Switching and Networking"의 6.1.3 절이 참조됨). 특히, 6.1.3 절은 또한 스위치의 각 모듈에서 패킷들을 라우팅하는 제2 방식(a second way)을 다루지만, 이러한 제2 방식이 적용되는 경우, 블로킹 조건은 5-스테이지 아키텍쳐의 중앙 모듈이 올바른 방식으로 다뤄지지 아니한 경우 항상 발생하고, 일부 경우들에서 솔루션에 대한 완전한(exhaustive) 검색을 요구한다. 어떠한 직접적인 계산 알고리즘들도 전술된 서적에서는 알려져 있지 아니하다.
멀티-스테이지 스위치 아키텍쳐에 관하여, 예를 들면 유럽특허공개 제2728770 A2호를 참조하면, 이는 신호들의 아날로그 디지털 변환, 주파수 채널들의 형성 및 복수의 스테이지들(구체적으로, 3-스테이지 Clos 스위치 네트워크)을 갖는 스위치에 의한 그것들의 조합에 의한 통신 데이터 프로세싱을 위한 시스템 및 방법을 갖는 위성 트랜스폰더(transponder)에 관한 것이다.
특히, 유럽특허공개 제2728770 A2호는, 아날로그 입력을 수신하도록 구성된 아날로그 전단(analog front end); 아날로그 입력을 디지털 신호들로 변환하도록 구성된 아날로그-디지털 변환기들; 복수의 주파수 슬라이스들(slices)을 생성하기 위하여 디지털 신호들을 프로세싱하도록 구성된 디지털 채널화기(channelizer); 출력 서브-대역들(sub-bands)을 형성하기 위해 복수의 주파수 슬라이스들을 조립하도록 구성된 디지털 결합기(combiner); 디지털 채널화기로부터 디지털 결합기로 복수의 주파수 슬라이스들을 라우팅하도록 구성된 디지털 스위치를 포함하고, 디지털 스위치는 진입 스테이지 스위치들, 중간 스테이지 스위치들 및 퇴출(egress) 스테이지 스위치들을 포함하는 다중 스테이지 네트워크(구체적으로, 3단 Clos 스위치 네트워크)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치를 개시한다.
출원인은 온-보드 패킷 라우팅 및 동적 BoD(Bandwidth-n-Demand) 능력들이 하나 이상의 엔드 포인트들 사이에서 시변(time-varying) IP 트래픽 교환을 효율적으로 지원하기 위하여 중요한 점에 주목했다. 다른 한편으로, 프로세싱 능력들은 양 및 전력 소비뿐만 아니라 복잡도 측면에서 위성 페이로드에 대한 그것들의 영향을 제한해야만 한다. 더욱이, 위성의 수명(통상적으로 적어도 15 년)과 비교할 때 무선 인터페이스들의 연속적은 발전을 고려하여, 온-보드 프로세싱 능력들에 기초한 페이로드의 급속한 노후화에 대한 위험이 고려될 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 일반적으로, 기존 솔루션들의 전술된 결점들을 적어도 일부분에서 극복하고, 특히, 이하의 특징들 중 하나 이상을 제공하는 것이다.
ㆍ DBAC(Dynamic Bandwidth Allocation Capability)를 갖는 1 홉 메쉬드/스타(meshed/star) 네트워크 아키텍쳐 토폴로지들을 위한 인트라-빔/인터-빔 온-보드 고성능 패킷 스위칭을 갖는 멀티-빔 연결-지향 위성 통신;
ㆍ 파형들/표준들의 발전 및 (단말 및 허브 레벨들 모두에서) 기존 발신 프로토콜 표준들을 위한 지원에 관한 유연성 및 온-보드 SDR(Software Defined Radio) 관리를 통한 그것들의 변형들
ㆍ DBAC에 기초한 유니캐스트 및 멀티캐스트 경우들 모두를 위한 온-보드 고속 논-블로킹 스위칭 기능;
ㆍ 완전 MF-TDMA 접속 유연성을 유지하면서도 적절한(affordable) 온-보드 복잡도;
ㆍ 다중 프레임 지속기간들(durations)의 동시 존재(concurrent existence)를 지원하도록 멀티프레이밍 TDMA 온-보드 스위칭을 갖는 주파수 플랜들(프레임 사이즈 및 채널 주파수 배치)로부터 온-보드 설계의 분리(uncoupling);
ㆍ 비임계적으로(non-critically) 샘플링된 채널화기들의 합대일(sum-to-one) 전송 기능을 달성하면서 온-보드 저장된 정보의 최소화;
ㆍ 네트워크 트래픽에 기초하여 온-보드 페이로드 자원들의 동적 최적화;
ㆍ 온-보드 발신 메시지 처리의 보호.
이상의 그리고 다른 목적들이, 첨부된 청구항들에 정의된 바와 같이, 하이브리드 프로세서 시스템에 관한 본 발명에 의해서 달성된다.
특히, 본 발명은, 온-보드 원거리통신 멀티-빔 위성용 하이브리드 프로세서 시스템에 관한 것이고, 본 원거리통신 멀티-빔 위성은 하나 이상의 컨트롤 채널들을 통해서 네트워크 컨트롤 센터에 의해 컨트롤가능하고 이하의 단계들에 의해서 지상 단말들과 링크(link)되도록 설계된다.
ㆍ 여러 위성 빔들에서 상향링크 및 하향링크 트래픽 채널들을 제공하는 단계;
ㆍ 상향링크 트래픽 채널들로부터 하향링크 트래픽 채널들로 원자성(atomic) 스위치드 정보 블록들을 라우팅하는 단계; 및
ㆍ 하나 이상의 상향링크 발신 채널들 및 하나 이상의 하향링크 발신 채널들에서 지상 단말들과 데이터 발신을 교환하는 단계;
모든 원자성 스위치드 정보 블록들은 다름 아닌 바로 동일한 주어진 지속 시간 및 다름 아닌 바로 동일한 주어진 기저대역 대역폭을 가진다;
각 상향링크 트래픽 채널은, 각각의 상향링크 주파수들을 포함하는 각각의 상향링크 대역폭을 가지고, 상기 각각의 상향링크 주파수들에서, 각각의 상향링크 시간 슈퍼프레임들을 형성하는 각각의 상향링크 시간 프레임들로 조직된 각각의 상향링크 시간 슬롯들(slots)에서 각각의 원자성 스위치드 정보 블록들을 반송한다;
각각의 하향링크 트래픽 채널은, 각각의 하향링크 주파수들을 포함하는 각각의 하향링크 대역폭을 가지고, 상기 각각의 하향링크 주파수들에서, 각각의 하향링크 시간 슈퍼프레임들을 형성하는 각각의 하향링크 시간 프레임들로 조직된 각각의 하향링크 시간 슬롯들에서 각각의 원자성 스위치드 정보 블록들을 반송한다.
하이브리드 프로세서 시스템은:
ㆍ 버스트 스위칭 프로세서; 및
ㆍ 온-보드 프로세서 컨트롤러를 포함한다.
온-보드 프로세서 컨트롤러는 이하를 수행하도록 구성된다.
ㆍ 서비스 정보 항목들로서,
- 원자성 스위치드 정보 블록들의 주어진 지속 시간 및 주어진 기저대역 대역폭,
- 각각의 상향링크 대역폭, 각각의 상향링크 주파수들, 각각의 상향링크 시간 슬롯들의 각각의 시간 길이, 및 각각의 상향링크 시간 프레임들 및 각 상향링크 채널의 슈퍼프레임들의 각각의 구조 특징들,
- 각각의 하향링크 대역폭, 각각의 하향링크 주파수들, 각각의 하향링크 시간 슬롯들의 각각의 시간 길이, 및 각각의 하향링크 시간 프레임들 및 각 하향링크 채널의 슈퍼프레임들의 각각의 구조 특징들, 그리고
- 서비스 품질 및 지상 단말들을 응대(serve)하기 위한 우선순위 규칙들을 나타내는 서비스 정보 항목들을 저장;
ㆍ 상향링크 발신 채널(들)에서 수신된 인커밍 발신 데이터로부터, 인커밍 발신 데이터를 복조하고 디코딩함으로써 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 추출되는, 지상 단말들에 의해 보내진, 용량 요청들을 추출;
ㆍ 지상 단말들의 각 쌍이나 세트를, 저장된 서비스 정보 및 지상 단말들로부터 수신된 용량 요청들 모두에 기초하여, 링크될 각각의 주파수, 공간 및 시간 자원들에 배정; 각각의 주파수, 공간 및 시간 자원들은,
- 하나 이상의 각각의 위성 빔들에 제공된 하나 이상의 각각의 상향링크 채널들의 하나 이상의 각각의 상향링크 주파수들,
- 하나 이상의 각각의 상향링크 채널들의 하나 이상의 상향링크 시간 슈퍼프레임들에서 하나 이상의 각각의 상향링크 시간 프레임들에서 하나 이상의 각각의 상향링크 시간 슬롯들,
- 하나 이상의 각각의 위성 빔들에서 제공된 하나 이상의 각각의 하향링크 채널들이 하나 이상의 각각의 하향링크 주파수들, 및
- 하나 이상의 각각의 하향링크 채널들의 하나 이상의 하향링크 시간 슈퍼프레임들에서 하나 이상의 각각의 하향링크 시간 프레임들에서 하나 이상의 각각의 하향링크 시간 슬롯들
ㆍ 지상 단말들에 배정된 주파수 및 시간 자원들을 나타내는 자원 배정 메시지들을 생성;
ㆍ 하향링크 발신 채널(들)에서 지상 단말들에 전송될, 자원 배정 메시지들을 인코딩 및 변조함으로써 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 생성되는, 아웃고잉(outgoing) 발신 데이터를 생성;
ㆍ 지상 단말들에 배정된 주파수, 공간 및 시간 자원들에 기초한 라우팅 맵을 생성;
ㆍ 라우팅 맵에 기초하여 스위칭 커맨드들을 생성;
ㆍ 컨트롤 채널(들)에서 수신된 컨트롤 데이터로부터, 컨트롤 데이터를 복조, 디코딩 및 복호화(decrypting)함으로써 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 추출되는, 네트워크 컨트롤 센터에 의해서 보내진, 컨트롤 메시지들을 추출;
ㆍ 컨트롤 메시지들에 기초하여 저장된 서비스 정보 항목들을 갱신.
버스트 스위칭 프로세서는 온-보드 프로세서 컨트롤러에 의해서 생성된 스위칭 커맨드들에 기초하여 원자성 스위치드 정보 블록들을 라우팅하도록 구성된다.
ㆍ 온-보드 프로세서 컨트롤러는 발신 데이터에 관하여 재생적 방식으로 동작하도록 구성되고, 네트워크 컨트롤 센터에 의해서 재구성 가능하다;
ㆍ 버스트 스위칭 프로세서는 원자성 스위치드 정보 블록들에 관하여 디지털 투과형 방식으로 동작하도록 구성되고, 주파수, 공간 및 시간 도메인들에서 원자성 스위치드 정보 블록들을 라우팅하기 위해 온-보드 프로세서 컨트롤러에 의해서 동작 가능하다.
바람직하게는, 버스트 스위칭 프로세서는, 제1의 3-스테이지 Clos 네트워크 및, 캐스케이드로(in cascade), 각각이 복사(copy) 및 유니캐스트 기능들을 위해 설계된 제2의 3-스테이지 Clos 네트워크를 포함하는 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크를 포함한다; 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크는 상기 제 1 및 제 2의 3-스테이지 Clos 네트워크들에 의해 공유되는 내부 중간 스테이지를 포함하고; 온-보드 프로세서 컨트롤러는 아래를 포함하는 셀프-라우팅 알고리즘을 구현함으로써 스위칭 커맨드들을 생성하도록 구성된다:
ㆍ 라우팅 맵에 기초하여, 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크를 나타내는 매트릭스를 생성하는 단계; 및
ㆍ 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크에 대한 논-블로킹 라우팅 구성을 생성하도록 상기 매트릭스를 프로세싱하는 단계.
본 발명에 대한 보다 나은 이해를 위하여, 비제한적인 예시들의 방식으로 순수하게 의도된 바람직한 실시예들이 (모두 스케일에 맞는 것은 아닌) 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 온-보드 원거리통신 위성들용 재구성 가능한 하이브리드 페이로드 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 재구성 가능한 하이브리드 페이로드 시스템의 트래픽 자원 매니저에 의해 수행되는 용량 요청 프로세싱을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일측면에 따라 ASIB(Atomic Switched Information Block) 스위칭 개념을 개략적으로 도시한다.
도 4 및 도 5는 도 1의 재구성 가능한 하이브리드 페이로드 시스템의 스위칭 유닛/모듈을 개략적으로 도해한다.
도 6은 버스트 스위칭 프로세싱에 관계된 도 1의 재구성 가능한 하이브리드 페이로드 시스템의 주요 부품들을 개략적으로 도해한다.
도 7은 본 발명의 일측면에 따라 멀티캐스트 스위칭의 예시를 개략적으로 도해한다.
도 8은 본 발명의 일측면에 따라 변형된 셀프-라우팅 알고리즘을 개략적으로 도해한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일측면에 따라 합대일(sum-to-one) 개념 및 대역폭 효율과 복잡도 사이 관련된 트레이드-오프(trade-off)를 각각 도해한다.
아래 설명은 당해 기술분야에서 당업자가 본 발명을 만들고 사용하는 것을 가능케 하도록 제시된다. 실시예들에 대한 다양한 변형들이, 청구된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 아니하고서 당업자에게 쉽게 명백할 것이다. 그래서, 본 발명은 제시되고 기술되는 실시예들에 제한되는 것으로 의도되지 아니하고, 본 명세서에 개시되고 첨부된 청구항들에서 정의된 원리들 및 특징들에 일관된 가장 넓은 범위에 부합한다.
본 발명은, 인트라-빔/인터-빔 온-보드 고성능 패킷 스위칭을 갖는 멀티-빔 연결-지향 통신을 위한, 그리고 DBAC(Dynamic Bandwidth Allocation Capability)를 갖는 1 홉(hop) 메쉬드/스타 네트워크 아키텍쳐를 위한 위성 통신 기술에 관한 것이다.
자세하게는, 본 발명은, 단일-홉 천이(transition) 지연으로, 지상 단말들(즉, 사용자 단말들)로부터 온-디멘드(on-demand) 트래픽 용량 요청들을 응대하도록, 버스트 레벨에서 연결-지향 고성능 메쉬드/스타 인트라-빔/인터-빔 프레임 단위(frame-by-frame) 스위칭을 위한 SS-MF-TDMA 솔루션에 관한 것이다.
본 발명에 대한 보다 나은 이해를 위하여, 도 1은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 온-보드 원거리통신 위성들용 재구성 가능한 하이브리드 페이로드 시스템(1로서 전체적으로 표시)을 개략적으로 도해한다.
자세하게는, 재구성 가능한 하이브리드 페이로드 시스템(1)은 아래를 포함한다:
ㆍ 이하에서 BSP(Burst Switching Processor)로서 지칭될 것이고 도 1에서 11로서 전체적으로 표시된, 디지털 투과형 스위칭/라우팅 서브-시스템; 및
ㆍ 이하에서 OPC(On-board Processor Controller)로서 지칭될 것이고 도 1에서 12로서 전체적으로 표시된, SDR 기술 기반의 재구성 가능한 재생 동적 컨트롤 서브-시스템.
자세하게는, OPC(12)는 바람직하게는 아래를 수행하도록 설계된다:
ㆍ 지상 단말들(도 1에서 미도시)로부터 수신된 발신 메시지들을 프로세싱;
ㆍ 트래픽 자원들을 관리;
ㆍ 지상 단말들의 요구들에 기초하여 상이한 위성 빔들에 가용 자원들을 동적으로 배정하기 위하여, 입력-출력(input-to-output) 상호연결들에 관한 것들을 위한, 프레임 단위 및 실시간, BSP(11) 컨트롤;
ㆍ OPC(12)가 기초하여 재구성될 수 있는 지상 NCC(도 1에서 미도시)로부터 수신된 컨트롤 메시지들을 처리.
보다 상세하게는, SDR 기술을 통해 지상 NCC에 의해서 재구성 가능한 재생 프로세서인 OPC(12)는, 아래를 수행하도록 알맛게(conveniently) 설계된다:
ㆍ 컨트롤 및 발신 채널들의 변조/복조 및 코딩/디코딩;
ㆍ 용량 요청들의 처리 및 QoS(Quality of Service) 분화로서 자원들의 배정;
ㆍ 유니캐스트 및 멀티캐스트/브로드캐스트 시나리오들 모두를 위한 스위치 컨트롤 커맨드들을, 초고속 방식으로 계산하기 위한, 논-블로킹 스위치 컨트롤 알고리즘;
ㆍ 상이한 채널들로부터 OPC(12)에 의해서 수신된 발신 요청 데이터로부터 추출된 반송파 대 노이즈 비율(C/N)에 기초하여 페이로드 자원들(전력 및 스펙트럼/채널들 대 빔들)의 최적화; 및
ㆍ 암호화(encryption)/복호화(decryption) 기능으로 처리하는 보안 발신 메시지.
더욱더 상세하게는, OPC(12)는 바람직하게는 아래를 포함한다:
ㆍ TRM(Traffic Resource Manager)(121);
ㆍ 스위치 컨트롤러(122);
ㆍ SRC(Software Radio Configuration) 유닛/모듈(123);
ㆍ OKM(On-board Key Management) 유닛/모듈(124);
ㆍ 변조 및 코딩 유닛/모듈(125a) 및 대응하는 복조 및 디코딩 유닛/모듈 (125b);
ㆍ SODH(Secure Outgoing Data Handling) 유닛/모듈(126a) 및 대응하는 SIDH(Secure Incoming Data Handling) 유닛/모듈(126b);
ㆍ 시스템 정보 발신 처리 유닛/모듈(127);
ㆍ NCR(Network Clock Reference) 유닛/모듈(128); 및
ㆍ OPC 구성 유닛/모듈(129).
사용에 있어서, TRM(121)은 지상 단말들(즉, 사용자 단말들)로부터 수신된 용량 요청들 및 지상 NCC로부터 수신된 컨트롤 메시지들을 처리한다. 특히, TRM(121)은, 컨트롤 채널들을 통해서 지상 NCC와 통신된 자원들(채널들의 구성) 및 종단간(end-to-end) 연결들(토폴로지들, 관계된 단말들, QoS 등)의 특징들을 나타내는 데이터 및 정보를 저장하는 (OPC 구성 유닛/모듈(129)에 의해서 알맞게 갱신되는) 온-보드 데이터베이스를 포함한다. 전용의(dedicated) 발신 메시지들을 통해서 지상 NCC에 의해 요구될 때 갱신되는 데이터베이스를 사용함으로써, TRM(121)은, 가능한 경우, QoS 규칙들에 의해서 설정된 우선 순위에 기초하여 요청된 자원들을 배정함으로써 지상 단말들로부터 용량 요청들을 처리하고, 수행된 자원 배정에 대응하는 스위치 입력-출력 상호연결들을 나타내는 라우팅 맵을 생성한다.
스위치 입력-출력 상호연결들은, TRM(121)에 의해서 생성되고 BSP(11)로 하여금, 프레임 단위 기반으로, 입력 채널들에 관계된 저장된 데이터에 기초하여 출력 채널들을 설정하게 하는 라우팅 맵에 기초하여 BSP(11)의 스위칭 유닛/모듈(111)에 구현된다. 알맞게는, 스위치 컨트롤러(122)는, 4개의 미리 정의된 알고리즘들, 즉 랭크-기반 알고리즘, 구간 분할(interval splitting) 알고리즘, 변형 셀프-라우팅 알고리즘 및 룹핑(looping) 알고리즘을 구현함으로써 (TRM(121)에 의해서 제공되는) 라우팅 맵에 기초하여 스위칭 유닛/모듈(111) 쪽으로 커맨드들을 생성한다.
더욱이, SRC 유닛/모듈(123)은, 사용에 있어서, 재구성 절차를 구현하고, 무결성(integrity) 체크 이후, 지상 NCC(Network Control Centre) 및/또는 지상 MCC(Mission Control Center)로부터 수신된 구성 데이터를 저장한다; OKM 유닛/모듈(124)은 OPC(12)와 지상 NCC 및/또는 MCC 사이 보안 링크에서 키(key) 관리를 구현한다; 변조 및 코딩 유닛/모듈(125a)rhk 복조 및 디코딩 유닛/모듈(125b)은, 컨트롤 및 발신 채널들의 변조와 코딩, 그리고 복조와 디코딩을 각각 수행한다; SODH 유닛/모듈(126a) 및 SIDH 유닛/모듈(126b)은 암호화/복호화 기능들을 수행함으로써 보안 발신 메시지 처리를 수행한다.
TRM(121)은, 동작 동안, 인커밍 용량 요청들 및 그에 따른 지상 단말들을 위한 자원 배정 메시지들의 생성을 처리하고, BSP(11)의 스위칭 유닛/모듈(111)을 위한 스위치 구성 커맨드들을 생성하기 위하여 스위치 컨트롤러(122)에 의해서 사용되는, 대응하는 라우팅 맵을 생성한다. 이 점에 있어서, 도 2는 TRM(121)에 의해서 수행되는 용량 요청 프로세싱을 개략적으로 도해한다. 자세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 용량 요청 프로세싱은 아래를 포함한다:
ㆍ 아래를 체크하기 위하여 지상 단말들(즉, 사용자 단말들)로부터 수신된 용량 요청들을 프리프로세싱(블록 21)
- 그것들의 인증(authorization)(단말에 용량에 대한 요청이 허용되는지 여부를 검증), 및
- 그것들의 문법적 일관성(syntactical consistency)(오류 체크, 누락 필드들 등);
프리프로세싱(블록 21)은 인증된 단말들에 대한 지식뿐만 아니라 온-보드 데이터베이스에서 사용가능한 관련된(relevant) 종단간 연결 파라미터들을 요구한다;
ㆍ 승인된 용량 요청들을 각각의 우선순위 레벨 및 각각의 타임스탬프(timestamp)로 마킹(marking)(블록 22); 용량 요청의 도착 시간에 기초하여 배정되는 타임스탬프는 용량 요청 유형에 관련된 타임아웃(timeout)에 기초하여 요청 기근(starvation) 및 불공정 할당들을 방지하는 것을 목적으로 한다; 우선순위 레벨은 용량 요청을 발하는 특정 지상 단말과 관계되고 어느 지상 단말이 다른 것들에 앞서 응대되는지를 (QoS 클래스의 프레임에서) 분화하는(differentiate) 것을 목적으로 한다; 우선순위 레벨은 단말 및/또는 그룹 및/또는 용량 요청의 내용(Terminal_id, Routing_id)을 고려함으로써 온-보드 데이터베이스 내 구성된 임무(mission) 정보에 기초하여 TRM(121)에 의해서 계산된다.
ㆍ 마킹(블록 22) 이후, 용량 요청들은 그것들이 부속하는 QoS 클래스에 따라 큐잉(queuing)(즉, 버퍼링)된다(블록 23); QoS 클래스에 대한 정보는 각 용량 요청의 프레임에서 Routing_id 정보 요소의 서브필드로서 운반된다; 자세하게는, 4개의 QoS 클래스들(Constant Rate, Real Time, Critical Data, Best Effort)이 식별되고 상이한 QoS 클래스들에 관계된 용량 요청들은 아래의 순서로 응대된다:
1. 일정한 속도(Constant Rate),
2. 실시간(Real time),
3. 중요 데이터(critical data),
4. 최선 노력(Best effort);
ㆍ 용량 요청 스케줄링 및 (특히 대역폭에서의) 리소스 할당이 그 다음에 수행된다(블록 24); 대역폭 할당은 어느 상향링크(U/L) 슬롯(들)이, 프레임 내에서, 어느 지상 단말에 의해 사용될 수 있는지 그리고 하향링크(D/L) 슬롯(들)과 관계되는지를 결정하는 단계를 포함한다; 할당 프로세스는, 상이한 QoS 클래스들에 대한 종단간 연결 셋업 레벨에서 설정되고 지상 컨트롤에 의해서 중재되는 경계(perimeter)에 기초하여 요청하는 지상 단말에 자원들을 배정한다; 어떠한 갱신들도 수신되지 아니하는 경우, (타임스탬프에 기초하여) 리소스의 할당 해제를 위하여 용량 요청들의 만료 시간이 또한 고려되고, 그 정보는 배정이 가리키는 Routing_id 및 Terminal_id를 포함하는 버스트 시간 플레인(plane)을 생성함으로써 지상 단말들에 통신된다; 동시에 라우팅 맵은 스위치 구성을 구현할 목적으로 생성된다; 라우팅 맵은 대역폭 할당 프로세스로부터 도출되는 아래 정보에 기초하여 생성된다:
- (U/L 및 D/L 반송파 그룹(들)의 프레임에서) 시간 슬롯 id들에 의해서 식별되는 할당된 시간 슬롯들,
- 프레임 id에 의해서 식별되는 U/L 프레임,
- 슈퍼프레임 카운터에 의해서 식별되는 U/L 슈퍼프레임,
- 반송파 그룹 id에 의해서 식별되는 U/L 반송파 그룹,
- 목표 D/L 반송파 그룹(들)/슬롯들을 갖는 U/L 반송파 그룹/슬롯들 사이 연관성을 (그 비트들의 서브셋으로) 식별하는 Routing_id.
할당 프로세스의 프레임뿐만 아니라 ASIB(Atomic Switched Information Block)들의 어레이 측면에서 그것들의 표현에 사용되는, 반송파 그룹들의 구조는 지상 컨트롤에 의해 온-보드 데이터베이스에서 구성된다.
본 연결에서, 본 명세서에서, 이하에서 분명해 지는 바와 같이, "원자성 스위치드 정보 블록(Atomic Switched Information Block)" 및 약자로서 ASIB는, 다름 아닌 바로 동일한 주어진 지속 시간 및 다름 아닌 바로 동일한 주어진 기저대역 대역폭을 모두 가지는 트래픽 데이터(또는 용량/자원 요청들을 제외한 발신 데이터)를 운송하고 (사용된 (상이한) 위성 빔들의 측면에서) 공간 도메인에서, (사용된 (상이한) 주파수 자원들의 측면에서) 주파수 도메인에서, 그리고 (사용된 (상이한) 시간 슬롯들의 측면에서) 시간 도메인에서 본 발명에 따른 하이브리드 프로세서 시스템에 의해 라우팅/스위칭되는 단위(elementary)/기초(basic) 블록들을 나타내는 데이터 블록들을 가리키는데 사용된다.
OPC(12)는 아래 이점들을 제공한다:
ㆍ 시간-중요(time-critical) 어플리케이션들(예컨대, 음성)을 효과적으로 지원하기 위한 액세스 시간의 단축; 이 성능은 사용자 단말 레벨에서 개선된 대역폭-온-디멘드(bandwidth on demand) 알고리즘들을 구현함으로써 더욱 개선될 수 있다; 특히, 자원 요청/배정을 위한 전파 지연은 지상 세그먼트에서 자원 관리를 구현하는 전통적인 시스템들에 비하여 절반까지 감소한다; 스위치 구성은 자원 배정과 전후 관계로(contextually) 수행된다; 고속 스위치 구성에 기인하는 짧은 슈퍼프레임 지속기간은 전파 지연에 대한 기여를 더욱 감소시킨다.
ㆍ 네트워크 트래픽에 기초한 온-보드 페이로드 자원들의 동적 최적화;
ㆍ COMSEC(communications security) 메커니즘들로 컨트롤 데이터 보호에 따른, 보안 위협들에 대한 복원력(resilience); 및
ㆍ 파형/표준 발전에서 유연성, 그에 따라 (단말, 허브들 레벨에서) 기존 발신 프로토콜 표준들 및, 특히 SRC 유닛/모듈(123)에 의한, SDR 관리를 통한 그것들의 변형을 지원.
더욱이, BSP(11)는, 인커밍 MF-TDMA 채널들에서 디지털 투과형 버스트 스위칭을 구현하도록 설계되고, 주파수/공간/시간 도메인에서 디지털 스위치이며, 주요 특징들은 아래와 같다:
ㆍ 논-블로킹, 그러나 스위치 내에서 동일한 경로 상의 컨커런시(concurrency)에 기인하는 패킷 손실들을 회피하기 위하여 MF-TDMA 프레임들(허용된 다중 프레임 길이들)에 동기화;
ㆍ 비임계적으로 샘플링된 채널화기들이 엄격한 나이키스트 속도(Nyquistrate) 정보만을 저장하게 하기 위해 최적화된 분수비(fractional rate) 적응의 구현(합대일(sum-to-one) 채널화(channelization) - 데이터는 정보 손실을 유발하지 아니하고서 저장될 수 있음);
ㆍ ASIB(Atomic Switching Information data Block)들의 측면에서 슈퍼프레임 구조들을 저장하는 능력;
ㆍ 재구성 가능한 소프트웨어 무선(Software Radio).
BSP(11)는 아래 이점들을 제공한다:
ㆍ 페이로드 내 도입된 패킷 손실 없음;
ㆍ 트래픽 데이터 버스트들은 감소된 전력 필요성 및 통신 표준들에 대한 독립성으로서 온-보드 재생성 없이 투과되어(transparently) 전달된다;
ㆍ 온-보드의 저장된 정보의 최소화 및 그에 따른 메모리 저장 요건들뿐만 아니라 전력 및 양 예산(budget)의 최소화;
ㆍ 주파수 및 시간 슬라이싱 정보 블록들의 적절한 조작(manipulation) 및 시퀀싱(sequencing) 기술들을 적용함으로써 다중 TDMA 프레임 크기들 및 SCPC트래픽 액세스 접속을 지원(이 점에서, 도 3은 본 발명의 일측면에 따른 ASIB 스위칭 개념을 개략적으로 도시함).
상게하게는, 도 1 및 도 3 모두를 참조하면, BSP(11)는 아래를 포함한다:
ㆍ 입력 신호들을 아날로그-디지털 변환(ADC)을 적용하도록 구성된 입력 신호 컨디셔닝 수단(112);
ㆍ 입력 신호들을 기저 대역 슬라이스(ASIB)들로 규칙적이고 균일하게 역다중화(demultiplex)하도록 구성된 입력 채널화(분석) 수단(113), 각 ASIB는 ESBW(Elementary Switched Bandwidth) 및 ESTU(Elementary Switched Time Unit)에 대응하는 신호 샘플들의 세트를 운송하는 단위 데이터 블록이다; 입력 채널화(분석) 수단(113)은, 스위칭 섹션에 저장될 정보 플로우를 나이키스트(Nyquist) 최소 속도로 스케일 다운하는 정수비(integer rate)의 고전적인 것들(예를 들면, 문헌 "Multirate Digital Signal Processing"(R. E. Crochiere and L. R. Rabiner저, Prentice Hall, 1983)과는 달리, 분수비 오버샘플링 채널화기로서 동작하도록 구성된다;
ㆍ ASIB들을 임의의 입력 채널로부터 임의의 출력 채널(들)로 총 출력 채널 대역폭과 관련있는 것들을 제외하고 제한없이 라우팅하도록 동작 가능한, (이하에서 간단함을 위해 스위치(switch)로서 지칭되기도 하는) 스위치 유닛/모듈(111); 공간적 스위칭(상이한 채널들 사이에서 라우팅되는 ESBW) 및 주파수 스위칭(채널들 내의 단위(elementary) 대역폭의 주파수 위치의 변경) 이외에도, 스위칭 유닛/모듈(111)은 시간적(temporal) 스위칭을 수행한다; 이를 위해, 상이한 채널들 상으로 전송되는 트래픽은 고정된 지속기간의 프레임들로 조직화되고, 프레임은 ESTU와 동일한 지속기간의 시간 슬롯들을 포함하며, 이들은 모두 ASIB(Atomic Switching Information data block)들의 측면에서 저장되고, 블로킹 조건들없이 모든 목적지로 라우팅될 수 있다;
ㆍ 스위칭 유닛/모듈(111)에 의해 수행된 스위칭 후에, 출력 채널화 섹션에 의해 요구되는 오버샘플링의 조건을 복원하는 부분(fractional) 보간 수단을 포함하는 출력 채널화(합성) 수단(114); 출력 채널화(합성) 수단은 상기 포괄적인(comprehensive) 대역통과 신호를 구성하도록 기저대역 슬라이스들을 재변조(re-modulating)한다; 그리고
ㆍ 출력 채널화(합성)수단(114)으로부터 수신된 신호들에 디지털-아날로그 변환(DAC)을 적용하도록 구성된 출력 신호 컨디셔닝 수단(115).
따라서, 전술된 바와 같이, BSP(11)는 라우팅 맵에 따라 모든 입력 정보 블록(ASIB)을 아래 특징들로서 출력 포트들로 스위칭하는 역할을 담당한다:
ㆍ 논-블로킹 스위칭 능력들;
ㆍ 브로드캐스트 및 멀티캐스트 능력 (유니캐스트는 멀티캐스트 접속의 서브케이스로 고려됨).
ㆍ 출력 포트들에 제한들이 없는 멀티캐스트 팬아웃(fanout);
ㆍ 요구되는 하드웨어 자원들을 최소화하기 위한 유연하고 모듈화된 하드웨어 아키텍처;
ㆍ T 및 S 모듈들의 최소화에 의해 멀티캐스트 능력을 갖는 최적의 하드웨어 효율성 스위치 패브릭;
ㆍ 직접적인 수학적 매트릭스 기반 계산으로 스위치 구성을 위해 설계된 고속 코어-알고리즘; 및
ㆍ 스위치 구성 명령들 및 병렬 계산을 위한, 분할되고(portioned) 병렬-계산적인 알고리즘.
보다 상세하게는, 스위칭 유닛/모듈(111)은 아래를 수행하도록 구성된다:
ㆍ 임의의 연결 선택을 허용하는 브로드캐스트 및 멀티캐스트의 경우들 모두 온-보드 논-블로킹 스위칭 기능을 수행(수학적으로 허용 된 처리는 NN, N은 전체 스위치 크기 임);
ㆍ 가능한 가장 짧은 시간에 DBAC에 따라 접속을 구현하기 위하여 스위치 하드웨어를 컨트롤, 항상 라우팅 솔루션을 찾아냄(스위치 컨트롤러(122)는 프레임 단위로 컴퓨팅하여 요구되는 연결을 달성하도록 스위칭 유닛/모듈(111)의 논-블로킹 구성을 보장); 그리고
ㆍ 전체 아키텍처의 모듈성(modularity), 확장성(scalability) 및 유연성을 동시에 보장하고 하드웨어 속도 능력을 최적으로 매칭하는, 요구되는 하드웨어 리소스들을 최소화.
알려진 바와 같이, 3-스테이지 Clos 네트워크는, 총 NN개의 상이한 연결 패턴들, 즉 스위치가 가질 수 있는 가장 일반적이고 까다로운 접속 가능성에 대하여, 입력을 모든 출력들에 복사할 수 있고 각 출력을 입력들 중 임의의 하나에 연결할 수 있는 단위 스위치들로 구성된 패브릭에 기초한다. 라우팅 알고리즘이 알려진다면, 이는 가장 간단한 솔루션이다. 그러나 불행히도, 그것은 알려져 있지 아니하다.
따라서, 전술한 "Principles of Broadband Switching and Networking"에서도 제안된 바와 같이, 본 발명에 의해 이용되는 스위칭 유닛/모듈(111)은, 공유된 내부 중간 스테이지를 갖는 브로드캐스트 Clos 네트워크 (복사 네트워크) 및 Clos 네트워크(point-to-point)를 캐스캐이딩함으로써 만들어진, 5-스테이지이다. 전체 스위치(111)의 네트워크 섹션들은 모두 Clos 이론("Principles of Broadband Switching and Networking"에서 설명됨)에 따라 설계되었으므로, 복사 네트워크 및 유니캐스트 네트워크는 모두 엄격하게 논-블로킹인 3-스테이지 Clos 네트워크들이다.
이 점에 있어서, 도 4 및 도 5는 스위칭 유닛/모듈 (111)을 개략적으로 도시하며, 이는 복사 및 유니캐스트 기능들을 위해 설계된 (공유된 내부 중간 스테이지를 갖는) 제1의 3-스테이지 Clos 네트워크(111a) 및, 캐스케이드로, 제2의 3-스테이지 Clos 네트워크(111b)를 포함하는 를 포함하는 5-스테이지 Clos 네트워크이다.
5-스테이지 네트워크(111)는 GCN(Generalized Connection Network)으로 명명되고, N 개의 입력들 및 N 개의 출력들을 갖는 스위칭 네트워크이며, 각 출력은 총 NN개의 상이한 연결 패턴들에 대한 입력들 중 임의의 하나에 연결될 수 있고, 그러한 네트워크에 대한 알고리즘들이 본 발명의 일 측면에 따라 고안된다.
연결 요청들의 세트가 단조로운(monotinic) 경우, 라우팅 배정은 브로드캐스트 Clos 네트워크들에 대한 랭크-기반 배정 알고리즘에 의해 수행될 수 있다("Principles of Broadband Switching and Networking" 다시 참조). 랭크-기반 배정 알고리즘 및 일반화 된 구간 분할 알고리즘을 사용함으로써, 입력들은 논-블로킹 방식으로 복사-네트워크(111a)의 출력들에 브로드캐스트된다 ("Principles of Broadband Switching and Networking" 다시 참조).
일반화된 구간 분리 알고리즘은 인접한 출력 포트들에 도달하는 경우에만 논-블로킹 방식으로 모든 입력 카피들을 라우팅 할 수 있다(이 연결에서 그림 5 참조). 이는, 원하는 접속이 후속하는 일대일 유니캐스트 재배열(rearrangement)로서 이러한 라우팅을 보완하여 달성되기 때문에, 제한(restriction)이 아니라 중간(intermediate) 단계이다. 네트워크의 유니캐스트 섹션(111b)의 라우팅은 여기에서 중요한 문제이다.
실제로는, 각 단위 스위치의 특정 구성은 라우팅 맵으로부터 시작하는 라우팅 알고리즘들을 구현하는 온-보드 소프트웨어에 의해 계산된다.
스위치(111)에 대해 제안된 솔루션은 올바른 스위치 구성을 계산하는데 필요한 3개의 상이한 라우팅 알고리즘들을 갖는 TSTST 아키텍처("Principles of Broadband Switching and Networking" 다시 참조)이다.
고안된 아키텍처는 요구되는 하드웨어 자원들을 최소화하는 최고의 병렬 처리 수준을 선택하게 하고, 선택된 하드웨어 속도 특징들에 따라 재단(tailoring)한다. 이것은 S 스테이지 치수를 최소화하고 각 ASIB의 멀티-비트 멀티-샘플 구조를 입력으로부터 출력으로 전송되도록 더 큰 S 섹션을 모방하기 위해 여러번 반복된 동작으로 처리한다. 실제로는, 스위치는 동일한 라우팅을 가진 K개의 개별 멀티-비트 샘플들을 처리하는 N개의 ASIB들을 라우팅해야한다.
TSTST N×N의 구조, N=q0*q1 상호연결 네트워크는,
1. 제1 스테이지: q0 위치들을 갖는 q1 메모리들;
2. 제2 스테이지: q1*q1 S 스테이지;
3. 제3 스테이지: q0 위치들을 갖는 q1 메모리들;
4. 제4 스테이지: q1*q1 S 스테이지;
5. 제5 스테이지: q0 위치들을 갖는 q1 메모리들.
각 S 스테이지에 대한 라우팅 컨트롤들 및 메모리 내의 독출 및 기입 시퀀스는 온-보드 스위치 컨트롤러(122)에 의해 계산된다.
이와 관련하여, 도 6은 버스트 스위칭 프로세싱에 관계된 재구성 가능한 하이브리드 페이로드 시스템(1)의 주요 부품들을 개략적으로 도시하고, 재구성 가능한 ㅎ파이브리드 페이로드 시스템(1)은 입력 채널화(분석) 수단(113)(도 6에서 "채널화 분석 섹션"으로 등가적으로 표기됨), 입력 인터페이스(I/F) 수단(61), TSTST 아키텍처를 갖는 스위치(111), 출력 인터페이스(I/F) 수단(62), 출력 채널화(합성) 수단(114)(도 6에서 "채널화 합성 섹션"으로 등가적으로 표기됨), 및 스위치 컨트롤러(122)를 포함한다.
라우팅 알고리즘에 대한 다음 설명에서, 각 S 스테이지는 2x2 단위 스위치들의 내부 스테이지들로 분해되므로, 21og2q1-1 내부 스테이지들로 분해된다.
TSTST(111)가 총 1+(2log2q1-1)+1+(2log2q1-1)+1 스테이지들로서 도시될 것이다.
스위칭 알고리즘들은 일반적이며 T 또는 S로 분할된 구현을 특정하여 지향하지 아니한다. 그러나 약간의 해석 변경이 S 또는 T 스테이지들에 대해 스위칭 알고리즘들을 구체화하기 위해 적용될 수 있다.
다른 한편으로, S 섹션들에 대해, 다음의 모든 알고리즘들은, 각 스테이지에 대해, 입력이 2 개의 출력 포트 중 어느 것으로 단위 스위치 요소에 의해 라우팅되는지를 식별하는 단일 비트를 제공한다. 다른 한편으로, 알고리즘이 T 스테이지 라우팅을 처리해야 하는 경우 독출 주소 시퀀스를 제공할 것이다(기입을 순차적으로 가정).
혁신적인 알고리즘은 매트릭스-조작-기반이며 항상 라우팅-블록 조건들을 회피하면서 네트워크의 라우팅 구성을 찾을 수 있다.
요구되는 라우팅 맵(즉, 입력 샘플들의 출력 재-배열)은 스위치(111)의 행렬 표현을 허용한다. 이 행렬은 스위치(111)의 각 단위 블록의 라우팅 구성의 계산에 이용될 수 있는 특성들을 가지고, 이는 수학적으로, 단일 라우팅 경로조차 확인되지 않고 충돌된 경우 발생하는 블로킹 조건을 정확하게 나타내기 때문이다.
스위치(111)에서의 입력-출력 연결들은 TRM(121)에 의해 생성된 라우팅 맵에 기초하여 설정되고, BSP(11)가 프레임 단위 기반으로, 입력 채널들에 관련된 저장된 데이터에 기초하여 출력 채널들을 설정하게 한다. 스위치 컨트롤러(122)는 TRM(121)으로부터 라우팅 맵을 입력으로서 수신하고 아래 알고리즘들에 기초하여 스위치(111)를 향한 커맨드들을 생성한다 :
ㆍ 랭크-기반 알고리즘;
ㆍ 구간 분리 알고리즘;
ㆍ 변형된 셀프-라우팅 알고리즘;
ㆍ 룹핑 알고리즘.
ASIB들은 총 출력 채널 대역폭과 관련된 것들을 제외하고는 제한없이 임의의 입력 채널로부터 임의의 출력 채널(들)로 라우팅된다. 이와 관련하여, 도 7은 멀티캐스트 스위칭의 예시를 개략적으로 도시한다.
공간 스위칭(상이한 채널들 사이에서 라우팅되는 ESBW) 및 주파수 스위칭(단위 대역의 주파수 위치의 변경) 이외에도, 스위치(111)는 MF-TDMA 프레임에서 시간 스위칭도 수행한다. 상이한 출력 ESBW들로 라우팅되는 ASIB들은 고정된 지속기간의 프레임들로 조직화되며, 여기서 프레임은 ESTU와 동일한 지속기간의 시간 슬롯들을 포함한다.
하이브리드 온-보드 프로세싱을 위한 본 발명의 일 측면은, 네트워크(111)의 완전 접속 및 논-블로킹 특성을 충족 시키도록, 전체 스위칭 네트워크(111)의 중앙 스테이지(T) 및 마지막 두 스테이지(S, T)를 관리하는 변형된 셀프-라우팅 알고리즘이 부여된 실시간 동적 스위칭 요소에 기초한다(이 관점에서,도 6을 참조 할 수 있음). 특히, 이 알고리즘은 행렬 조작(manipulation)을 기반으로 하며 블로킹 조건이 빠른 계산을 통해 항상 논-블로킹 라우팅 구성을 생성하지 않도록 한다. 상세하게는, 이 알고리즘은 Clos 네트워크의 셀프-라우팅 속성을 이용한다. N=pq(네트워크(111)의 중간 또는 중앙 스테이지(T)는 qxq 차원의 p 모듈들을 포함)에서 NxN 네트워크연결 요청(si, di)으로부터 시작하여, 스테이지 2 및 3의 라우팅 태그들(즉, 모듈들의 출력 포트들)은 다음과 같다:
Figure pct00001
Figure pct00002
은
Figure pct00003
보다 작은 가장 큰 정수이고,
Figure pct00004
는
Figure pct00005
의 나머지이다. 셀프-라우팅 알고리즘은 스테이지 1에서 라우팅 태그를 찾는 단순한 방법을 특정하지 아니한다; 이에 따라,
Figure pct00006
정보로부터 시작하는 이 라우팅 태그를 찾는 단순한 방법이 개발되었다. 실제로는, 행렬 형태로 si 및 di 정보를 배열하는, 고안된 알고리즘은 모든 블로킹 조건들을 방지하는 스테이지 1에서 라우팅 태그를 배정할 수 있다; 이에 따라, 셀프-라우팅 특성과 관계되어, NN개의 모든 가능한 구성들에 대한 스위치의 각 단위 블록의 구성을 찾을 수 있다.
전술된 변형된 셀프-라우팅 알고리즘의 보다 나은 이해를 위하여, 도 8은, (8로서 전체적으로 표기된) 이 알고리즘의 순서도를 나타내고, 그것의 단계들은 아래에서 상세하게 설명될 것이다.
라우팅 맵은 입력-출력 연결들 요청들을 수집한다:
Figure pct00007
여기서
Figure pct00008
Figure pct00009
이며, Si=s0, s1, ..., sN -1은 입력 포트들의 인덱스들을 가리키며, Di=D0, D1,..., DN-1은 출력 포트들의 인덱스들을 가리킨다.
단계 1(도 8의 블록 81) - 본 라우팅 맵으로부터 시작, 아래 스위칭 라우팅 테이블을 생성:
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
 ...
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
 ...
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
 ...
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
 ...
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
 ...
Figure pct00029
표 1에서,
Figure pct00030
는
Figure pct00031
의 정수 부분이고,
Figure pct00032
는
Figure pct00033
의 정수 부분이며,
Figure pct00034
는
Figure pct00035
의 나머지이다.
r1i 파라미터가 이제 계산되어야 한다.
단계 2(도 8의 블록 82) - 행렬 생성:
Figure pct00036
Figure pct00037
일 때
Figure pct00038
이고, 이에 따라, 각 행의 원소들은 동일한 r2를 가진다. 본 행렬은 provenience 블록을 나타내고 특정 입력 포트의 표시를 잃는다.
단계 3(도 8의 블록 83) - 행렬
Figure pct00039
는, 행렬 블로킹 조건들을 피하기 위해, 신규
Figure pct00040
에서 각 행이 상이한 원소들을 가지도록 행에서 원소들의 위치만을 변화시키는 행렬
Figure pct00041
(
Figure pct00042
는
Figure pct00043
를 얻기 위하여 프로세싱됨)를 생성하기 위하여 생성하기 위해 재배열되어야 한다(즉, 모든 원소들이 동일한 행에 있지만 열을 변경함)(그림 8의 블록 84). 두 입력들은 중간 스테이지 출력에서 동일한 목적지들을 가질 수 없다.
이 행렬로부터 시작하여, 출력 시퀀스와 그에 따른 각 단위 블록의 컨트롤이 정의된다.
마지막으로, 이 속성(즉, 각 행들마다 다른 요소들이 있음)이 항상 검증되도록, 시행 착오 접근법과 관련하여 이 행렬
Figure pct00044
를 재배열하는 효율적인 방법이 적용된다.
더욱이, 분수 데시메이터(decimator) 요소들(즉, 입력 채널화(분석) 수단(113) 및 출력 채널화(합성) 수단(114))에 관한 한, 스펙트럼 분석 및 합성을 위한 종래의 멀티레이트 필터 뱅크들(예를 들어, 전술된 "Multirate Digital Signal Processing"을 참조)은, 임계적으로 그리고 비임계적으로 샘플링되는 2개의 클래스들에 속한다. 임계 샘플링된 것들은 최소 샘플링 속도를 사용하고, 데시메이션 또는스펙트럼이 슬라이스된 대역들의 수 J와 같은, 보간 비율(M)을 가진다; 이 솔루션은 본질적으로 대역 가장자리들에서 일정량의 선형 왜곡을 발생시키며, 합대일(sum-to-one) 채널화기들에서는 사용될 수 없다. 합대일(sum-to-one) 애플리케이션들에 적합한 비임계적으로 샘플링된 것들은, "MultirateDigital Signal Processing"의 7.2.4 절에 정의된 바와 같이, 오버샘플링 비율로 명명된 I가 양의 정수인 경우 J = IM을 가진다. 이 인자는 슬라이스된 대역들(J = IM)이 데시메이션 또는 보간 인자보다 I배 더 많음을 나타낸다. 따라서, I는 필터 뱅크 신호들이 이론적 최소 속도로부터 오버 샘플링되는 양도 결정한다(즉, I = 1이면 임계적으로 샘플링 되고, I = 2이면 2의 인자로 오버샘플링 됨).
J = IM의 관계는 대역들의 수보다 작은 인자로 데시메이션되는 채널화기 입력 샘플링 속도가 분석 섹션의 출력에서 정수 인자 I로 나이키스트 속도를 초과하는 전체 샘플링 속도를 생성함을 나타낸다.
"Multirate Digital Signal Processing"은 I를 엄격한 정수 인자로 나타내며, 분석 및 합성 기계화(machanization)를 설명한다. 그러나, I에 대한 정수 가정에서 불필요한 속도 증가가 있다. 분석 채널 화기의 출력에서의 정보 플로우가 위성 페이로드에 저장될 필요가 있고 전체 MF-TDMA 프레임이 스토리지를 필요로 할 때, 온-보드 메모리 가용성은 프리미엄이므로 스토리지 지점에서의 정보 플로우가 최소화, 즉 이론상의 나이키스트 샘플링 속도의 반드시 아래로 유지되도록하는 것이 매우 바람직하다. "Multirate Digital Signal Processing"에서 정수 I가, 원하는 최소 속도 스토리지가 있는 최적의 솔루션으로 이어지지 아니한다.
그러므로, 본 발명의 일측면은, 전통적인 이론의 정수 I와 상이하게, 그 출력에서 분수의 오버샘플링 인자를 구현하는, 최소 나이키스트 데이터 속도 합대일(sum-to-one) 분석 채널화기를 구현하는 입력 채널화(분석) 수단(113)에 관한 것이다.
이 점에 있어서, 도 9는, 엄격한 나이키스트 속도 정보만을 저장하기 위하여 분수비 오버샘플링을 구현하는 복수의 FIR(Finite Impulse Response) 필터들에 의한 합대일(sum-to-one) 개념에 따라 다중 반송파 복조기 및 다중 반송파 변조기로서 각각 동작하는, 입력 채널화(분석) 수단(113) 및 출력 채널화(합성) 수단(114)을 개략적으로 도시한다(데이터는 정보 손실을 유발하지 아니하고서 저장될 수 있음). 더욱이, 도 10은 대역폭 효율성과 복잡도 간의 트레이드-오프를 보여준다.
전술 한 견지에서, 본 발명과 공지된 솔루션들 사이의 차이는 즉시 명료하다.
특히, 본 발명은 공지된 솔루션들과는 달리, 재구성 가능한 소프트웨어 무선 기술들에 기초하고 주파수, 공간 및 시간 도메인에서 논-블로킹 스위치 라우팅 방식을 구현하는 재생 동적 스위칭 컨트롤 섹션(즉, OPC(12))와, 주파수/공간/시간 도메인에서 스위칭/라우팅을 수행하도록 동작 가능한 디지털 투과형 스위칭/라우팅 스테이지(즉, BSP (11))를 결합하는 재구성 가능한 하이브리드 온-보드 프로세서에 관한 것으로 주목할 만하다.
더욱이, 미국특허 등록 제6,377,561 B1호에 따른 데이터 통신 위성 시스템은 ATM- 유사 셀들을 지원하는 무선 인터페이스 및 파형을 갖는 완전 재생 아키텍처를 가지며, 트래픽 및 발신 데이터 모두 복조된다는 것을 다시금 주목할 필요가 있다. 실제로는, 전술된 바와 같이, 미국특허등록 제6,377,561 B1호에 따르면, 용량 요청은 대역 내에서 전송되고(즉, 대역내 발신 접근법이 사용됨), 따라서 정보 데이터, 용량 요청 관련 데이터 및 트래픽 라우팅 데이터를 추출하기 위하여 모든 수신된 데이터 패킷들을 복조할 필요가 있다.
다른 한편으로, 본 발명은, OPC(12)에 의해서 단지 발신 데이터만 복조/재변조되고 ASIB들로 구조화된 트래픽 데이터가 복조/재변조되지 아니하고, 슈펴 프레임의 상이한 구조들로 주파수, 공간 및 시간 도메인에서 ASIB들의 스위칭을 동적으로 컨트롤하기 위한 재구성 가능한 무선 인테페이스 로직을 가지는 BSP(11)를 통해 디지털 투과형 프로세싱으로 전송되는 하이브리드 프로세서 시스템(즉, 재구성 가능한 하이브리드 온-보드 프로세서 시스템(1))에 관한 것이다.
실제로는, 재구성 가능한 하이브리드 온-보드 프로세서(1)는, 디지털 투명 스위칭/라우팅 스테이지(즉, BSP (11))를, 멀티빔 위성 접속을 위한 주파수/공간/시간 라우팅 컨트롤 능력들을 갖는 재생 동적 스위칭 컨트롤 섹션(즉, OPC (12))과 결합하고, 재생 동적 스위칭 컨트롤 섹션(즉, OPC(12)은 재구성 가능한 소프트웨어 무선 기술들을 이용하고, 디지털 투과형 스위칭/라우팅 스테이지(즉, BSP(11))을 동적으로 컨트롤하기 위해 동적 대역폭 할당 체계에 의해 구동되는 고속 논-블로킹 스위치 라우팅 알고리즘을 구현하여, 후자가 상이한 목적지 위성 빔들 상에서 주파수, 공간 및 시간 도메인에서 여러 트래픽 버스트들을 스위칭하도록 한다.
유사한 추론이 미국특허공개 제2012/300697 A1호에도 적용되는데, 이는 완전 재생 아키텍처와 관련이 있다.
더욱이, 미국특허공개 제2003/166401 A1호에 따른 자원 매니저에 관해서는, 논-블로킹 스위치 라우팅을 구현하는 본 발명과 달리, 미국특허공개 제2003/166401 A1호에 따른 솔루션은 블로킹 스위치 접근법에 기초하고, 이로 인해 혼잡 컨트롤 및 완화를 구현할 필요가 있다.
마지막으로, 유럽특허공개 제2728770 A2호가 3-스테이지 Clos 스위치 네트워크를 사용하는 것을 교시하는 반면에, 본 발명은 OPC(12)에 의해서 제공되는 논-블로킹 라우팅 구성에 기초하여 동적으로 컨트롤되는 5-스테이지 Clos 네트워크를 이용한다. 더욱이, 유럽특허공개 제2728770 A2호에 따르면, 주파수 슬라이스들 만이 스위칭되는 반면, 본 발명은 슈퍼프레임의 상이한 구조들을 동시에 지원하면서 (multi-framing 능력) 전체 슈퍼 프레임 구조를 보드 상에 저장하고 주파수 공간에서의 ASIB들의 스위칭을 컨트롤할 수 있는 점이 주목된다.
이상의 설명들로부터 본 발명의 기술적 이점들은 즉시 명백하다.
특히, 본 발명은, TDMA 및 SCPC 트래픽 액세스 접속 모두에 대하여 최소화된 정보 스토리지를 갖는 멀티프레이밍 온-보드 스위칭 접근법을 적용하도록, 주파수 플랜들(프레임 크기 및 채널 주파수 배치)로부터 온-보드 설계를 분리시킬 수 있다는 것을 지적하는 것이 중요하다.
다중-빔 위성 통신(Satcom) 시스템들에 대한 본 발명의 이점들은 아래와 같다:
ㆍ 연결-지향 및 고속 패킷 교환 통신을 위한 DBAC 기반 스위칭 컨트롤ㄹ을 통한 하이브리드 온-보드 프로세싱을 기반으로 하는 새로운 원거리통신 위성 페이로드 시스템 개념/솔루션;
ㆍ 낮은 천이 지연을 갖는 디지털 투과형 프로세서에 기초한 MF-TDMA 네트워크에 동기된 주파수/공간/시간 영역에서 고속 논-블로킹 스위치 재구성;
ㆍ SS-MF-TDMA에 기초한 시스템 개념;
ㆍ 상이한 위성 빔을 통해 지구상에 퍼져있는 넓은 커버리지 시나리오의 여러 채널들에 분산된 사용자 트래픽;
ㆍ FSS(Fixed Satellite Services) 및 MSS(Mobile Satellite Services) 모두에 대해 여러 상이한 단말들에 대한 사용자 트래픽 액세스;
ㆍ 단일 홉 연결성 및 동적 대역폭 요청/할당 기능(DBAC)으로 스타 및 메쉬드 토폴로지에서 교환되는 사용자 트래픽;
ㆍ 트래픽 교환들을 지원하는 파형 독립성;
ㆍ 상이한 주파수 대역폭 및 서비스 영역들에서 데이터 링크들을 제공하기 위해 크로스-밴드 접속을 갖는 멀티-빔 글로벌 네트워크들을 지원;
ㆍ 상이한 채널들 및 위성 빔들에 동적으로 배정된 (심지어 수십 KHz 오더로) 세분화된 대역폭 관리 체계;
ㆍ 위성 온-보드 프로세싱 및 라우팅 스테이지로 실현되는 동적 자원 관리를 기반으로 인커밍 및 스위칭된 트래픽을 보다 잘 지원하여 온-보드 위성 자원들의 매우 효율적인 사용;
ㆍ 임무 컨트롤 센터로부터 보내진 트래픽 세그먼트 또는 대역내 발신으로부터 수신된 용량 요청들에 기초하여 온-보드 페이로드 시스템에 의해 관리되는 트래픽 버스트들의 동적 스위치 라우팅;
ㆍ 가능한 페이로드 리소스 최적화들을 위해 보드에서 정교화된 반송파 대 잡음 및 채널 전력 활용;
ㆍ 지상 임무 컨트롤 센터와 위성 온-보드 프로세서 사이 암호화 된 발신 플로우들;
ㆍ 온-보드 페이로드 시스템에 의해 버스트 레벨에서 지원되는 유니캐스트 및 멀티캐스트 목적지 빔 스위칭; 그리고
ㆍ 위성 수명을 따라 온-보드 프로세서 재생성 기능의 발전을 위해 설계된 재구성 가능한 소프트웨어 무선 관리 체계.
특히, 본 발명은 다음의 특징들을 제공한다:
ㆍ 패킷 손실들을 피하기 위해 주파수/공간/시간 도메인에서 논-블로킹 디지털 스위치 투과형 프로세서로서, MF-TDMA 프레임들에 동기됨(다중 프레임 길이들 허용);
ㆍ 유니캐스트 및 멀티캐스트 스위칭 경우들 모두에 대한 매트릭스 속성들 조작에 의해 스위치 컨트롤 명령들을 고속으로 계산할 수 있는 새로운 논-블록킹 스위치 컨트롤 알고리즘;
ㆍ 비임계적으로 샘플링된 채널화기들이 엄격한 나이키스트 속도 정보만을 저장할 수 있도록 최적화된 분수비 조정(합대일 채널화 - 데이터는 정보 손실 없이 저장될 수 있음);
ㆍ 아래가 가능한, 온-보드 트래픽 자원 관리를 갖는 SDR 재생 섹션:
- 트래픽 단말들로부터의 온-디맨드 용량 요청들을 단일-홉(single-hop)으로 응대하고 자원들을 동적으로 할당(DBAC),
- NCC(Network Control Center)에 의해 대역내 수신된 반영구 할당 요청을 응대,
- NCC와 정렬된 연결-지향 접속을 지원,
- 기존 DVB-RCS 발신 표준들을 준수; 그리고
- 신속한 프레임 기반 라우팅 맵 재구성 및 자원 할당이 달성되도록 최소 시간에서 실시간 스위칭 컨트롤 설정(setting)을 컨트롤.
ㆍ 주파수 및 시간 슬라이싱 정보 블록(ASIB 개념)의 적절한 조작 및 시퀀싱 기술을 적용하여 다중 TDMA 프레임 크기들 및 SCPC 트래픽 액세스 접속을 지원;
ㆍ 상이한 채널들로부터 TRM에 의해 수신된 발신 요청들 데이터로부터 추출된, C/N 측정들에 기초하여 페이로드 리소스들(전력 및 스펙트럼/채널들 대 빔들)의 최적화;
ㆍ 온-보드 암호화/복호화 기능들로서 보안 TRM 발신 메시지 처리;
ㆍ 완전 MF-TDMA 접속 유연성을 유지하면서 적절한 온-보드 복잡도; 그리고
ㆍ 다중 프레임 지속기간의 동시 존재를 지원할 수 있는 멀티프레이밍 TDMA 온-보드 스위칭으로 주파수 플랜들(프레임 크기 및 채널 주파수 배치)로부터 온-보드 설계의 분리.
더욱이, 본 발명이 (분수비 오버샘플링 합성 및 분석 채널화기들 덕분에) 가능한 최소한의 정보를 저장할 수 있고, 고속 스위치 라우팅 알고리즘들 덕분에 프레임 단위 TDMA 동기화 재구성을 갖는 MF-TDMA 프레임 상향링크/하향링크 라우팅의 완전한 유연성을 활용할 수 있다는 점을 다시 강조하는 것이 중요하다.
본 발명은 동적 접속 요건을 갖는 엔드 포인트들(사용자 단말들, 게이트웨이들 등) 사이에서 완전 메쉬드 통신을 구현하는 위성 페이로드들에 대해 의도된다.
특히, 사용자들이 어디에 있든지 간에 공통 네트워크 상에 유사하게 연결되어야 하는 상황에서 시민 및 군사 시나리오 모두를 고려함으로써, 본 발명은, DBAC에 기초한 요구되는 접속을 제공함으로써 위성 트래픽 패킷을 단일 또는 다중 목적지로 동적으로 라우팅할 수 있는 가능성을 제공한다.
결론적으로, 본 발명의 일부 측면들, 특히 분수비 오버샘플링에 기초한 합성 및 분석 채널화기들 및 전술한 변형된 셀프-라우팅 알고리즘을 갖는 5-스테이지 Clos 네트워크에 기초한 스위치가, 그것들의 각각의 신규하고 유리한 특징들 덕분에, 본 발명의 다른 측면들로부터 독립적으로(즉, 이들은 개별적으로 이용될 수 있음), 그리고 필수적으로 위성 유형은 아닌 어플리케이션들에 대해서 (예컨대, 지상파 원거리통신에 대해서) 유리하게 이용될 수 있다. 따라서 출원인은 위성 애플리케이션과는 필수적으로 관련이 없는 하나 이상의 분할 출원들에서 이러한 대상물들을 속행할 권리를 보유한다.

Claims (9)

  1. 원거리통신(telecommunications) 멀티-빔 위성을 보드 상에 사용하기 위한 하이브리드 프로세서 시스템(1)으로서,
    상기 원거리통신 멀티-빔 위성은 하나 이상의 컨트롤 채널들을 통해 네트워크 컨트롤 센터에 의해 제어 가능하고,
    상기 원거리통신 멀티-빔 위성은,
    여러 위성 빔들에서 상향링크 및 하향링크 트래픽 채널들을 제공하는 단계;
    원자성 스위치드 정보 블록(atomic switched information block)들을 상기 상향링크 트래픽 채널들로부터 상기 하향링크 트래픽 채널들로 라우팅하는 단계; 및
    하나 이상의 상향링크 발신(signaling) 채널들 및 하나 이상의 하향링크 발신 채널들 상에서 지상 단말들과 발신 데이터를 교환하는 단계;에 의해서 상기 지상 단말들을 링크하도록 설계되고,
    모든 상기 원자성 스위치드 정보 블록들은 하나의 동일한 주어진 지속 시간 및 하나의 동일한 주어진 기저대역 대역폭을 가지고,
    각각의 상향링크 트래픽 채널은, 각각의 상향링크 주파수들을 포함하는 각각의 상향링크 대역폭을 가지며, 상기 각각의 상향링크 주파수들에서 각각의 상향링크 시간 슈퍼프레임들을 형성하는 각각의 상향링크 시간 프레임들로 조직화된 각각의 상향링크 시간 슬롯들에서 각각의 원자성 스위치드 정보 블록들을 반송하고,
    각각의 하향링크 트래픽 채널은, 각각의 하향링크 주파수들을 포함하는 각각의 하향링크 대역폭을 가지며, 상기 각각의 하향링크 주파수들에서 각각의 하향링크 시간 슈퍼프레임들을 형성하는 각각의 하향링크 시간 프레임들로 조직화된 각각의 하향링크 시간 슬롯들에서 각각의 원자성 스위치드 정보 블록들을 반송하고,
    상기 하이브리드 프로세서 시스템(1)은, 버스트 스위칭 프로세서(11) 및 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)를 포함하고,
    상기 온-보드 프로세서 컨트롤러는,
    - 상기 원자성 스위치드 정보 블록들의 상기 주어진 지속 시간 및 상기 주어진 기저대역 대역폭,
    - 상기 각각의 상향링크 대역폭, 상기 각각의 상향링크 주파수들, 상기 각각의 상향링크 시간 슬롯들의 각각의 시간 길이, 및 상기 각각의 상향링크 시간 프레임들 및 각각의 상향링크 채널의 슈퍼프레임들의 각각의 구조 특징들,
    - 상기 각각의 하향링크 대역폭, 상기 각각의 하향링크 주파수들, 상기 각각의 하향링크 시간 슬롯들의 각각의 시간 길이, 및 상기 각각의 하향링크 시간 프레임들 및 각각의 하향링크 채널의 슈퍼프레임들의 각각의 구조 특징들, 및
    - 상기 지상 단말들을 응대하기 위한 서비스 품질 및 우선순위 규칙들을 나타내는 서비스 정보 항목들을 저장하도록 구성되고;
    상기 상향링크 발신 채널(들) 상에서 수신된 인커밍 발신 데이터로부터, 상기 지상 단말들에 의해서 발송되고, 상기 인커밍 발신 데이터를 복조 및 디코딩함으로써 상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 추출되는, 용량 요청들을 추출하도록 구성되고;
    상기 저장된 서비스 정보 항목들 및 상기 지상 단말들로부터 수신된 상기 용량 요청들에 기초하여 링크될 지상 단말들의 각 쌍이나 세트를 각각의 주파수, 공간 및 시간 자원들에 배정하도록 구성되고,
    상기 각각의 주파수, 공간 및 시간 자원들은,
    - 하나 이상의 각각의 위성 빔들에서 제공된 하나 이상의 각각의 상향링크 채널들의 하나 이상의 각각의 상향링크 주파수들,
    - 상기 하나 이상의 각각의 상향링크 채널들의 하나 이상의 상향링크 시간 슈퍼프레임들에서 하나 이상의 각각의 상향링크 시간 프레임들에서 하나 이상의 각각의 상향링크 시간 슬롯들,
    - 상기 하나 이상의 각각의 위성 빔들에서 제공된 하나 이상의 각각의 하향링크 채널들의 하나 이상의 각각의 하향링크 주파수들, 및
    - 상기 하나 이상의 각각의 하향링크 채널들의 하나 이상의 하향링크 시간 슈퍼프레임들에서 하나 이상의 각각의 하향링크 시간 프레임들에서 하나 이상의 각각의 하향링크 시간 슬롯들을 포함하고;
    상기 지상 단말들에 배정된 상기 주파수 및 시간 자원들을 나타내는 자원 배정 메시지들을 생성하도록 구성되고;
    상기 하향링크 발신 채널(들)에서 상기 지상 단말들에 전송될 아웃고잉(outgoing) 발신 데이터를 생성하도록 구성되고, 상기 아웃고잉 발신 데이터는 상기 자원 배정 메시지들을 인코딩 및 변조함으로써 상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 생성되고;
    상기 지상 단말들에 배정된 상기 주파수, 공간 및 시간 자원들에 기초하여 라우팅 맵을 생성하도록 구성되고;
    상기 라우팅 맵에 기초하여 스위칭 커맨드들을 생성하도록 구성되고;
    상기 컨트롤 채널(들) 상에서 수신된 컨트롤 데이터로부터, 상기 네트워크 컨트롤 센터에 의해서 발송되고, 상기 컨트롤 데이터를 복조, 디코딩 및 복호화함으로써 상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 추출되는, 컨트롤 메시지들을 추출하도록 구성되고;
    상기 컨트롤 메시지들에 기초하여 상기 저장된 서비스 정보 항목들을 갱신하도록 구성되고;
    상기 버스트 스위칭 프로세서(11)는 상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 생성된 상기 스위칭 커맨드들에 기초하여 상기 원자성 스위치드 정보 블록들을 라우팅하도록 구성되고,
    그것에 의해서:
    상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는 상기 발신 데이터에 대해서 재생(regenerative) 방식으로 동작하도록 구성되고, 상기 네트워크 컨트롤 센터에 의해서 재구성 가능하고,
    상기 버스트 스위칭 프로세서(11)는 상기 원자성 스위치드 정보 블록들에 대하여 디지털 투과(transparent) 방식으로 동작하도록 구성되고, 주파수, 공간 및 시간 도메인들에서 상기 원자성 스위치드 정보 블록들을 라우팅하기 위해 상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해 동작가능한 것을 특징으로 하는 하이브리드 프로세서 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 버스트 스위칭 프로세서(11)는, 복사 및 유니캐스트(unicast) 기능들 각각을 위해 설계된, 제1의 3-스테이지 Clos 네트워크(111a) 및 캐스캐이드(cascade)로, 제2의 3-스테이지 Clos 네트워크(111b)를 포함하는 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크(111)를 포함하고,
    상기 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크(111)는 상기 제1의 3-스테이지 Clos 네트워크(111a) 및 제2의 3-스테이지 Clos 네트워크(111b)에 의해서 공유되는 내부 중간 스테이지를 포함하고,
    상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는,
    상기 라우팅 맵에 기초하여, 상기 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크(111)를 나타내는 행렬을 생성하는 단계; 및
    상기 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크(111)를 위한 논-블로킹(non-blocking) 라우팅 구성을 생성하기 위하여 상기 행렬을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 셀프-라우팅 알고리즘(8)을 구현함으로써 상기 스위칭 커맨드들을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 프로세서 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크(111)는 TSTST 아키텍처를 가지고,
    상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는, 상기 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크(111)의 내부 중간 T 스테이지 및 최종 S 및 T 스테이지들을 관리하기 위해 상기 셀프-라우팅 알고리즘(8)을 구현하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 프로세서 시스템.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는 랭크-기반 알고리즘, 구간 분할 알고리즘 및 룹핑(looping) 알고리즘을 구현함으로써 상기 스위칭 커맨드들을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 프로세서 시스템.
  5. 청구항 1 내지 4에 있어서,
    상기 버스트 스위칭 프로세서(11)는 분수비(fractional rate) 데시메이션(decimation)을 수행하도록 구성된 채널화(channelization) 분석 섹션(113) 및 분수비 보간(interpolation)을 수행하도록 구성된 채널화 합성 섹션(114)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 프로세서 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 버스트 스위칭 프로세서(11)는, 상기 상향링크 트래픽 채널들 상에서 수신된 인커밍 아날로그 트래픽 신호들에 아날로그-디지털 변환을 적용하도록 구성되고, 그에 따라 인커밍 디지털 트래픽 신호들을 생성하는 입력 신호 컨디셔닝 수단(112)을 더 포함하고,
    상기 채널화 분석 섹션(113)은, 상기 인커밍 디지털 트래픽 신호들에 상기 분수비 데시메이션을 적용하기 위해 상기 입력 신호 컨디셔닝 수단(112)에 연결되고, 그에 따라 인커밍 원자성 스위치드 정보 블록들을 생성하고,
    상기 버스트 스위칭 프로세서(11)는, 상기 채널화 분석 섹션(113) 및 상기 채널화 합성 섹션(114) 사이에 연결되고 상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)에 의해서 생성된 상기 스위칭 커맨드들에 기초하여 상기 인커밍 원자성 스위치드 정보 블록들의 스위칭을 수행하도록 구성되고, 그에 따라 아웃고잉 원자성 스위치드 정보 블록들을 생성하는 5-스테이지 Clos 스위칭 네트워크(111)를 더 포함하고,
    상기 채널화 합성 섹션(114)은 상기 분수비 보간을 상기 아웃고잉 원자성 스위치드 정보 블록들에 적용하도록 구성되고, 그에 따라 아웃고잉 디지털 트래픽 신호들을 생성하고,
    상기 버스트 스위칭 프로세서(11)는, 디지털-아날로그 변환(DAC)을 상기 아웃고잉 디지털 트래픽 신호들에 적용하도록 구성되고 상기 하향링크 트래픽 채널들에서 전송될 아웃고잉 아날로그 트래픽 신호들을 생성하는, 출력 신호 컨디셔닝 수단(115)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 프로세서 시스템.
  7. 청구항 1 내지 6에 있어서,
    상기 온-보드 프로세서 컨트롤러(12)는,
    - 상기 용량 요청의 각각의 도착 시간에 기초한 각각의 타임스탬프, 및
    - 상기 용량 요청을 발송한 상기 지상 단말에 응대하기 위한 상기 서비스 품질 및 우선순위 규칙들을 나타내는 상기 저장된 서비스 정보 항목들에 기초한 각각의 우선순위 레벨을 각 용량 요청에 배정함으로써 상기 지상 단말들로부터 수신된 상기 용량 요청들을 마킹하도록 더 구성되고;
    상기 마킹된 용량 요청들에 기초하여 상기 지상 단말들에 상기 주파수 및 시간 자원들을 배정하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 프로세서 시스템.
  8. 청구항 1 내지 7에 있어서,
    상기 서비스 정보 항목들은 상기 지상 단말들에 대해 연결 특징들을 또한 나타내는 것을 특징으로 하는 하이브리드 프로세서 시스템.
  9. 원거리통신을 위한 위성으로서,
    여러 위성 빔들에서 상향링크 및 하향링크 트래픽 채널들을 제공하는 단계;
    상기 상향링크 트래픽 채널들로부터 상기 하향링크 트래픽 채널들로 원자성 스위치드 정보 블록들을 라우팅하는 단계; 및
    하나 이상의 상향링크 발신 채널들 및 하나 이상의 하향링크 발신 채널들 상에서 지상 단말들과 발신 데이터를 교환하는 단계;에 의해서, 하나 이상의 컨트롤 채널들을 통해서 네트워크 컨트롤 센터에 의해서 제어가능하고 상기 지상 단말들을 링크하도록 설계되고,
    모든 상기 원자성 스위치드 정보 블록들은 하나의 동일한 주어진 지속 시간 및 하나의 동일한 주어진 기저대역 대역폭을 가지고,
    각각의 상향링크 트래픽 채널은, 각각의 상향링크 주파수들을 포함하는 각각의 상향링크 대역폭을 가지고, 상기 각각의 상향링크 주파수들에서 각각의 상향링크 시간 슈퍼프레임들을 형성하는 각각의 상향링크 시간 프레임들로 조직화된 각각의 상향링크 시간 슬롯들에서 각각의 원자성 스위치드 정보 블록들을 반송하고,
    각각의 하향링크 트래픽 채널은, 각각의 하향링크 주파수들을 포함하는 각각의 하향링크 대역폭을 가지며, 상기 각각의 하향링크 주파수들에서 각각의 하향링크 시간 슈퍼프레임들을 형성하는 각각의 하향링크 시간 프레임들로 조직화된 각각의 하향링크 시간 슬롯들에서 각각의 원자성 스위치드 정보 블록들을 반송하고,
    상기 위성은 청구항 1 내지 8에서 청구된 하이브리드 프로세서 시스템(1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성.
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