KR20190020952A - 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법 - Google Patents

정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 정지궤도위성 체계로 전달될 음성 트래픽을 생성하는 적어도 하나 이상의 사용자 단말(UT, User Terminal)(10)을 모델링 수행하는 음성 트래픽 모델링부(100), 상기 음성 트래픽 모델링부(100)로부터 전달받은 모델링한 음성 트래픽을 다중화하고, 기설정된 QoS(Quality of Service) 요구조건을 기반으로 실효대역폭을 산출하는 다수의 하향 링크 위성 단말(RCST, Return Channel Satellite Terminal)(200) 및 상기 다수의 하향 링크 위성 단말(200)로부터 위성자원 할당 요청을 입력받아, 각각의 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭에 따라 위성자원을 할당하여 통신을 제어하는 망관리센터(NCC, Network Control Center)(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치에 관한 것이다.

Description

정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법 {Effective bandwidth calculating device for assure the QoS of real-time voice in Geostationary Orbit Satellite and method of resource allocation thereof}
본 발명은 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위성 단말(RCST, Return Channel Satellite Terminal)에서 다중화되는 다수의 사용자 단말(UT, User Terminal)의 음성 트래픽의 QoS(Quality of Service) 보장을 위한 실효 대역폭을 산출할 수 있어, 재해재난, 전술, 위성 네트워크와 같이 제한적이고 음성 트래픽의 서비스 품질 척도가 엄격한 통신자원에 효과적으로 활용할 수 있는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법에 관한 것이다.
정지궤도위성이란 지구 상공의 일정한 높이에서 지구의 자전속도와 동일한 속도로 지구 주위를 돌고 있는 위성으로, 항상 일정한 위치에 떠있는 것처럼 보이기 때문에 정지궤도위성이라 불리고 있으며, 대부분의 방송, 통신위성의 역할을 하고 있다.
이러한 정지궤도위성은 적은 수의 위성으로 넓은 지역을 커버할 수 있어 국제통신 및 방송중계용은 물론, 다양한 위성통신 서비스를 제공하는데 많이 이용되지만, 고도가 높은 전파가 전달되는 동안 전파가 약해지기 때문에 위성이나 지상 안테나의 크기가 커야하고, 위성의 중계기 출력 또한 높아야 하는 조건이 있다.
이러한 정지궤도위성을 통신자원으로 효과적인 이용을 위해, 종래에는 실시간 멀티미디어 비디오 소스들의 효율적인 제어를 위해 호 수락 제어 알고리즘(CAC, Call Admission Control)이 제안되었다. 트래픽 모델링을 위해서 비디오 트래픽 뿐 아니라 음성 트래픽까지 제안되었으나, 고정 비트율(CBR, Constant Bit Rate)로 전송되는 트래픽을 모델링하였기 때문에 비현실적인 문제점이 있다.
또한, 교차 계층(Cross-layer) 디자인과 인터넷 전화(VoIP, Voice over IP) 음성 트래픽을 모델링하고 이를 기반으로 용량 요청 알고리즘이 제안되었다. 용량 요청 알고리즘은 큐잉 이론과 음성 트래픽 다중 중첩 기법을 이용하여, 음성 트래픽 전송에 필요한 용량을 예측하는 것을 개시하고 있으나, 용량 요청을 위해 사용하는 기법은 RBDC(Rate Based Dynamic Capacity)로 특정 단위시간마다 용량을 예측하고 이를 망관리센터(NCC, Network Control Center)로 요청하고 할당받는 과정에서 상당한 지연시간이 발생하는 문제점이 있다.
더불어, 위성 링크의 역동성으로 인한 효과를 잡아내고자 DVB-RCS 기반 위성체계의 하향 링크 슬롯의 동적 할당 기법이 제안되었으나, 지연시간과 패킷손실률 등의 서비스 품질(QoS, Quality of Service) 요소에 대한 고려가 전혀 이루어지지 않은 문제점이 있다.
이와 관련해서, 국내 등록 특허 제10-1375299호("음성/데이터 통합 시스템 및 그 시스템의 대역폭 관리 방법")에서는 실시간 데이터 서비스를 위한 대역폭 할당 여부를 확인하고, 실시간 데이터 서비스의 할당이 가능하지 않으면 해당 서비스를 위한 대역폭 할당을 예약하여 할당 가능한 경우에 실시간 데이터 서비스를 수행함으로써, 실시간 데이터 서비스를 지연없이 수행할 수 있는 시스템을 개시하고 있다.
국내등록특허공보 제10-1375299호(등록일 2014.03.11.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 위성 단말(RCST, Return Channel Satellite Terminal)에서 다중화되는 다수의 사용자 단말(UT, User Terminal)의 음성 트래픽의 QoS(Quality of Service) 보장을 위한 실효 대역폭을 산출할 수 있어, 재해재난, 전술, 위성 네트워크와 같이 제한적이고 음성 트래픽의 서비스 품질 척도가 엄격한 통신자원에 효과적으로 활용할 수 있는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치는, 정지궤도위성 체계로 전달될 음성 트래픽을 생성하는 적어도 하나 이상의 사용자 단말(UT, User Terminal)(10)을 모델링 수행하는 음성 트래픽 모델링부(100), 상기 음성 트래픽 모델링부(100)로부터 전달받은 모델링한 음성 트래픽을 다중화하고, 기설정된 QoS(Quality of Service) 요구조건을 기반으로 실효대역폭을 산출하는 다수의 하향 링크 위성 단말(RCST, Return Channel Satellite Terminal)(200) 및 상기 다수의 하향 링크 위성 단말(200)로부터 위성자원 할당 요청을 입력받아, 각각의 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭에 따라 위성자원을 할당하여 통신을 제어하는 망관리센터(NCC, Network Control Center)(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 하향 링크 위성 단말(200)은 기설정된 QoS 요구조건에 따라, 전달받은 음성 트래픽의 패킷들을 분류하여 우선순위를 다르게 설정하는 패킷 분류부(210), 상기 패킷 분류부(210)에서 분류된 패킷을 IP 큐에 저장하고, 각 IP 큐마다 저장된 상기 패킷의 개수를 계측하는 패킷 관리부(220), 상기 패킷들을 MAC(매체 접근 제어, Medium Access Control) 큐로 매핑하는 패킷 매핑부(230) 및 기설정된 QoS 요구조건에 기반하여, 상기 실효대역폭을 산출하는 실효대역폭 산출부(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 하향 링크 위성 단말(200)은 상기 패킷 매핑부(230)에 의해 매핑되는 상기 MAC 큐의 길이를 모니터링하는 실효대역폭 요청부(250)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 실효대역폭 산출부(240)는 상기 실효대역폭 요청부(250)에 의해 모니터링한 상기 MAC 큐의 길이와 기설정된 QoS 요구조건을 기반하여, 해당되는 하향 링크 위성 단말의 실효대역폭을 산출하고, 특정 필드에 저장하여 상기 망관리센터(300)로 송신하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 망관리센터(300)는 상기 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭에 따라 순서대로 위성자원을 할당하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법은, 음성 트래픽 모델링부에서, 정지궤도위성 체계로 전달될 음성 트래픽을 생성하는 적어도 하나 이상의 사용자 단말(UT, User Terminal)의 모델링을 수행하는 음성 트래픽 모델링 단계(S100), 다수의 하향 링크 위성 단말(RCST, Return Channel Satellite Terminal)에서, 각각의 하향 링크 위성 단말마다 미리 설정된 상기 사용자 단말들로부터 상기 음성 트래픽 모델링 단계(S100)에 의해 모델링한 상기 음성 트래픽을 다중화하고, 기설정된 QoS(Quality of Service) 요구조건을 기반으로 실효대역폭을 산출하는 실효대역폭 산출 단계(S200) 및 망관리센터(NCC, Network Control Center)에서, 상기 실효대역폭 산출 단계(S200)에 의해 산출한 각각의 하향 링크 위성 단말의 실효대역폭에 따라, 순서대로 위성자원을 할당하여 통신을 제어하는 위성자원 할당 단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 실효대역폭 산출 단계(S200)는 모델링 수행한 상기 음성 트래픽의 패킷들을 기설정된 QoS 요구조건에 따라, 분류하여 우선순위를 다르게 설정하는 패킷 분류 단계(S210), 상기 패킷 분류 단계(S210)에 의해 분류한 상기 패킷들을 MAC 큐로 매핑하는 패킷 매핑 단계(S220), 상기 패킷들이 매핑되는 상기 MAC 큐의 길이를 모니터링하는 실효대역폭 요청 단계(S230) 및 상기 실효대역폭 요청 단계(S230)에 의해 모니터링한 상기 MAC 큐의 길이와 기설정된 QoS 요구조건을 기반하여, 해당되는 하향 링크 위성 단말의 실효대역폭을 산출하고, 산출한 실효대역폭을 특정 필드에 저장하는 실효대역폭 산출 단계(S240)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 패킷 분류 단계(S210)에 의해 분류된 패킷을 IP 큐에 저장하고, 각 IP 큐마다 저장된 상기 패킷의 개수를 계측하는 패킷 관리 단계(S250)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법은 다수의 사용자 단말(UT, User Terminal)에서 발생하여 위성 단말(RCST, Return Channel Satellite Terminal)에서 다중화되는 음성 트래픽의 QoS(Quality of Service) 보장을 위한 실효 대역폭을 산출할 수 있는 장점이 있다.
특히, 재해재난 상황 또는 전술 작전 수행 중에, 갑작스럽게 구축된 네트워크나 위성체계 기반 네트워크와 같이 주어진 통신 자원의 양이 매우 한정적인 경우, 또는 음성 서비스와 같이 품질에 대한 척도가 매우 엄격한 분야에 적용하여 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법은 고정 비트율의 음성 트래픽만을 고려하던 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 가변 비트율(VBR, Variable Bit Rate)의 음성 트래픽까지 고려하고, 특정 단위시간마다 위성 자원 할당을 위해 발생하는 지연시간을 개선하기 위하여 위성 단말 초기화 시, 고정된 용량을 할당하는 CRA(Continuous Rate Assignment) 방식을 활용하고 있으며, 음성 트래픽의 QoS를 보장하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법에 관한 것이다.
좀 더 상세하게는, 통신 인프라가 부족한 지역(산 속, 기내, 전장 등)에서는 정지궤도위성 체계가 실시간 음성 서비스를 제공하는 대체 솔루션으로 각광받고 있기에, 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법은 실시간 음성 트래픽의 위성자원 할당을 위한 효율적인 실효대역폭 산출하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법은, 하나의 하향 링크 위성 단말 당 다수의 사용자 단말이 연결되어, 다수의 사용자 단말로부터 생성된 음성 트래픽을 하나의 하향 링크 위성 단말에서 다중화를 수행하게 된다. 이 때, 하향 링크 위성 단말은 다수로 구성되는 것이 바람직하며, 하나의 망관리센터에 다수의 하향 링크 위성 단말이 연결되어, 각각의 하향 링크 위성 단말에 설정되어 있는 실효대역폭을 기반으로 각각의 하향 링크 위성 단말에 순서대로 위성자원을 할당하여 통신을 제어할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법은 고정 비트율의 음성 트래픽만을 고려하던 종래의 기술들에 비해, 가변 비트율의 음성 트래픽까지 고려하고 있으며, 하나 또는 둘 이상의 사용자 단말에서 발생하여 하향 링크 위성 단말에서 다중화됨으로써, 종래에 비해 현실성을 높일 수 있다.
또한, 특정 단위시간마다 위성자원 할당함으로써, 발생하는 지연시간을 해결하기 위하여 하향 링크 위성 단말 초기화 시에, 고정된 용량을 할당하는 CRA(Continuous Rate Assignment) 방식을 활용하여 가장 적절한 정지궤도 위성체계에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 나타낸 도면이며, 도 1 및 도 2를 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 사용자 단말(UT, User Terminal)(10), 음성 트래픽 모델링부(100), 다수의 하향 링크 위성 단말(RCST, Return Channel Satellite Terminal)(200) 및 이들을 관리하며 통신을 제어하는 망관리센터(NCC, Network Control Center)(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치는 실제(real) 사용자 단말로 환경을 구성하여 계산하는데 비용적/시간적 한계가 존재하기 때문에 실제(real) 사용자 단말로부터 음성 트래픽을 전달받는 것이 아니라, 실제 사용자 단말이 생성할 거라 예상되는 음성 트래픽을 생성하는 가상(virtual) 사용자 단말을 모델링하는 음성 트래픽 모델링부(100)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
각 구성에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 사용자 단말(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 다수로 이루어지는 것이 바람직하며, 정지궤도위성 체계에서 통신을 위한 음성 트래픽을 생성할 수 있다.
상기 음성 트래픽 모델링부(100)는 정지궤도위성 체계로 전달될 음성 트래픽을 생성하는 적어도 하나 이상의 사용자 단말(UT, User Terminal)(10)을 포함하며, 상기 사용자 단말(10)에서 생성한 음성 트래픽의 모델링을 수행할 수 있다.
즉, 정지궤도위성 체계로 전달될 음성 트래픽을 생성하는 상기 사용자 단말(10)을 모델링할 수 있다.
이 때, 상기 음성 트래픽 모델링부(100)는 상술한 바와 같이, 가상의 사용자 단말(10)로부터 실제 사용자 단말이 생성할 거라 예상되는 음성 트래픽을 전달받아, 모델링을 수행하게 된다.
음성 트래픽의 모델링을 수행하는 이유는, 실시간 음성 서비스 제공을 위해 위성체계를 활용할 경우, 제한된 대역폭, 지연시간, 지터, 패킷 손실 등이 제한요소로 작용하게 되고, 이러한 제한요소들 아래 제한된 대역폭을 효과적으로 활용하기 위해서는 음성 트래픽 모델링이 필수적이다.
상기 하향 링크 위성 단말(200)은 상기 음성 트래픽 모델링부(100)로부터 전달받은 모델링한 음성 트래픽을 다중화하고, 미리 설정된 QoS(Quality of Service) 요구조건을 기반으로, 다시 말하자면, 미리 설정된 지연시간과 패킷손실률 등의 서비스 품질 요소를 기반으로 각각의 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭을 산출할 수 있다.
상세하게는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하향 링크 위성 단말(200)은 패킷 분류부(210), 패킷 관리부(220), 패킷 매핑부(230), 실효대역폭 산출부(240) 및 실효대역폭 요청부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 패킷 분류부(210)는 미리 설정된 QoS 요구조건에 따라, 전달받은 음성 트래픽의 패킷들을 분류하여 우선순위를 상이하게 설정할 수 있다.
이 때, 상기 하향 링크 위성 단말(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 음성 트래픽 모델링부(100)로부터 전달받은 모델링을 수행한 음성 트래픽에 대해서 음성 트래픽의 패킷들을 분류하여 우선순위를 상이하게 설정할 수 있다.
다시 말하자면, 상기 하향 링크 위성 단말(200)은 미리 설정된 QoS 요구조건에 따라, 우선순위를 다르게 하여 서비스할 수 있도록 패킷들을 분류할 수 있다. 음성 트래픽의 경우, 패킷들 가운데 최우선 순위로 서비스될 수 있도록 EF PHB(Expedited Forwarding Per-Hop Behavior)로 분류될 수 있다.
상기 사용자 단말(10)에서 발생한 음성 트래픽은 음성의 발생과 소거의 형태로 발생하며, 음성들이 각각의 사용자 단말(10)에서 발생하여 상기 음성 트래픽 모델링부(100)를 통해서 모델링을 수행한 후, 상기 하향 링크 위성 단말(200)로 전달되고 다중화가 이루어지게 된다.
상세하게는, 상기 음성 트래픽 모델링부(100)에서 전달받은 상기 음성 트래픽의 모델링을 수행하기 위하여,
Figure pat00001
,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
를 하나의 하향 링크 위성 단말(200)에서 다중화되는 다수의 사용자 단말(10)의 음성 트래픽의 평균 발생률, 최대 발생률 및 시차의 자기상관계수(이웃 시점(lag) 간의 상관계수를 나타내는 상수)라고 정의하고, 하나의 하향 링크 위성 단말(200)에서 다중화되는 음성들은
Figure pat00004
개의 사용자 단말(100)에서 독립적으로 발생한다고 가정하고, 상기 사용자 단말(10)의 활동은 음성의 발생(On)과 소거(Off) 상태의 반복인 재생과정(renewal process)로 특정할 경우,
미리 주어진 시간 간격(
Figure pat00005
)동안 음성의 발생 상태에서 소거 상태로의 천이 확률은
Figure pat00006
, 음성의 소거 상태에서 발생 상태로의 천이 확률은
Figure pat00007
의 확률로 기하분포를 갖게 된다. 이 때, 두 가지의 천이 확률은
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
를 대입하여 산출할 수 있다.
이를 통해서, i번째 하향 링크 위성 단말(200)에서 다중화되는 음성 트래픽의 비트율은
Figure pat00011
단위의
Figure pat00012
이산 레벨들이 다중화되어 0에서
Figure pat00013
사이의 비트값을 갖게 된다.
i번째 하향 링크 위성 단말(200)에서 음성 트래픽을 발생하는 다수의 사용자 단말(10)들이 m개에서 k개로의 천이확률행렬은
Figure pat00014
로 나타낼 수 있으며, 하기의 수학식 1과 같이 정리할 수 있다.
Figure pat00015
여기서,
Figure pat00016
이며,
Figure pat00017
는 t번째 시간 간격에서 음성 트래픽을 발생 중인 사용자 단말(10)들의 개수를 의미한다.
상기의 수학식 1에서의 사용자 단말(10)들의 상태가 각각 독립적이므로, t번째 시간 간격에서의 사용자 단말(10)들의 개수가 m일 때, (t+1)번째 시간 간격에서 음성 트래픽이 발생되는 사용자 단말(10)들의 개수는 n개, 음성이 소거되는 사용자 단말(10)들의 개수는 k-n으로 나타낼 수 있으며, 하기의 수학식 2로 정리할 수 있다.
Figure pat00018
상기의 수학식 2에서 합 기호 뒤의 두 확률은 하기의 수학식 3과 같이 전개할 수 있다.
Figure pat00019
Figure pat00020
상기의 수학식 3을 상기의 수학식 2에 적용하여 전개하면, 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00021
이를 통해서 비트율 벡터
Figure pat00022
는 하기의 수학식 5와 같이,
Figure pat00023
의 배수를 대각 행렬로 갖게 된다.
Figure pat00024
상기 패킷 관리부(220)는 상기 패킷 분류부(210)에서 분류된 패킷을 IP(Internet Protocol) 큐에 저장하고, 각 IP 큐마다 저장된 상기 패킷의 개수를 계측할 수 있다. 이러한 과정을 도 2에 도시된 바와 같이, 트래픽 미터링(Traffic Metering)이라고 한다.
상기 패킷 매핑부(230)는 상기 IP 큐에 저장된 패킷들을 MAC(매체 접근 제어, Medium Access Control) 큐로 매핑할 수 있다. 상세하게는, 실시간 매체 접근 제어 큐로 패킷들을 매핑할 수 있으며, 이 때의 매핑 정도는 상기 실효대역폭 요청부(250)에 의해서 모니터링될 수 있다.
즉, 상기 실효대역폭 요청부(250)는 상기 패킷 매핑부(230)에 의해 매핑되는 상기 MAC 큐의 길이를 모니터링할 수 있다. 여기서, 큐의 길이란, 버퍼 안에 포함되어 있는 패킷의 개수를 의미하며, 상기 실효대역폭 요청부(250)는 대역폭 조절 기능(BoD, Bandwidth on Demand)에 의해 모니터링할 수 있다.
상기 실효대역폭 산출부(240)는 상기 실효대역폭 요청부(250)에 의해 모니터링한 상기 MAC 큐의 길이, 다시 말하자면 BoD에서 계측된 통계결과와 MAC 큐의 길이 및 미리 설정된 QoS 요구조건을 만족할 수 있도록 각각의 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭을 산출할 수 있다.
상기 실효대역폭 산출부(240)는 산출한 상기 실효대역폭을 특정 필드에 저장하여 상기 망관리센터(300)로 송신할 수 있다.
상세하게는, 상기 실효대역폭 산출부(240)는 상기 각각의 상기 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭인
Figure pat00025
가 계산된다. 이 때, 미리 설정된 QoS 요구조건으로는 상술한 바와 같이, 지연시간과 패킷손실률을 고려하는 것이 바람직하다.
상기 실효대역폭 산출부(240)에서 계산된 실효대역폭(
Figure pat00026
)은 통신 메시지 중 DULM(Data Unit Labelling Method) 메시지의 RC_Capacity_Parameters 필드에 저장되어 상기 망관리센터(300)로 위성자원 할당을 요청하게 된다.
상기 실효대역폭 산출부(240)의 일 예를 들자면, i번째 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭은 상술한 수식들에서 정의한 두 행렬(
Figure pat00027
,
Figure pat00028
)에 의한 이산시간 마르코프 연쇄로 특징지어 하기의 수학식 6과 같이, 산출하는 것이 바람직하다.
Figure pat00029
(
Figure pat00030
)
여기서,
Figure pat00031
는 두 상태들 간에 시간 간격을 나타내며,
Figure pat00032
는
Figure pat00033
로 정의된 QoS 파라미터를 의미하며,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
는 임의 시간의 큐의 상태와 MAC 계층에서의 큐의 길이이며,
Figure pat00036
는 G 행렬의 스펙트럼 반경을 의미한다.
즉, 상기 수학식 6의
Figure pat00037
는 i번째 하향 링크 위성 단말에서 발생한 음성 트래픽의 양을 의미한다.
상기 하향 링크 위성 단말(200)에서의 큐의 길이(크기)가 너무 크다면 패킷들의 대기 시간이 길어지게 되고, 이와 반대로 큐의 길이가 너무 작다면 패킷들을 저장할 곳이 부족하여, 패킷의 손실이 발생할 수 있기 때문에, 하기의 수학식 7(선형 제약)을 조건으로 하는 하기의 수학식 8(목적함수)을 최소화할 수 있는 요구조건을 만족하는 큐의 길이를 설정하여 모니터링하면서 실효대역폭을 산출하는 것이 바람직하다.
Figure pat00038
Figure pat00039
여기서,
Figure pat00040
는 i번째 하향 링크 위성 단말에서의 음성 트래픽 유입률을 나타내며, 미리 설정된 QoS 요구조건을 만족하는 큐의 길이(
Figure pat00041
)를 찾기 위해서는, 큐에 존재하는 트래픽의 양(
Figure pat00042
) 뿐 아니라, 유입되는 트래픽의 양(
Figure pat00043
)이 고려되어야 한다.
Figure pat00044
는 현재 시간에 유입되는 트래픽을 제외한 큐에 존재하는 패킷의 개수를 의미한다.
이에 따라, RT(Real-time) MAC 큐의 길이(
Figure pat00045
)는 하기의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00046
본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치는 하나의 하향 링크 위성 단말을 통해서 전달되는 음성 패킷들이 다른 하나 이상의 하향 링크 위성 단말로 전달되도록 ATM 트래픽 버스트가 사용된다고 가정하는 것이 바람직하다.
DVB-RCS 표준에 따르면, ATM 트래픽 버스트는 Latm 바이트 길이로 된 Natm개의 ATM 셀들과, Lp,atm 바이트 길이로 된 프리픽스(prefix) 1개로 구성되는 것이 바람직하며, 이 때, 프리픽스는 선택사항인 것이 바람직하다.
이러한 가정을 통해서 i번째 하향 링크 위성 단말을 통해서 상기 망관리센터(300)로 요청하는 실제 위성자원 할당 용량, 다시 말하자면 i번째 하향 링크 위성 단말에서 산출하여 저장되는 실효대역폭(
Figure pat00047
)은 하기의 수학식 10과 같다.
Figure pat00048
여기서, Latm의 길이는 ATM 셀의 페이로드(payload) 길이와 헤어(header) 길이의 합을 의미하며,
Figure pat00049
은 실효대역폭(
Figure pat00050
)을 Lpld,atm으로 나눈 값의 올림으로 하기의 수식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00051
즉, 상기 수학식 10의
Figure pat00052
은 i번째 하향 링크 위성 단말에서 헤더의 크기 등을 고려하여 실제 상기 망관리센터(300)에 요구되어야 하는 트래픽의 양을 의미하고,
Figure pat00053
는 i번째 하향 링크 위성 단말에서
Figure pat00054
를 요청하여 실제 할당된 용량을 의미한다.
이 때, 미리 설정된 운영정책에 따라 요구되어야 하는 트래픽의 양인
Figure pat00055
와 실제 할당된 용량인
Figure pat00056
가 같거나, 상이하게 할당될 수 있다.
일 예를 들자면, 요구되어야 하는 트래픽의 양인
Figure pat00057
보다 현재 남아있는 위성 용량, 다시 말하자면 먼저 할당이 진행되고 남아있는 위성 용량이 적은 경우, 이를 할당하는 경우에는 요구된 트래픽의 양인
Figure pat00058
보다 실제 할당된 용량인
Figure pat00059
이 적게 할당될 수 있으며, 뿐만 아니라, 남아있는 위성 용량이 아예 부족하다고 판단될 경우, 실제 할당된 용량인
Figure pat00060
은 '0'으로 리턴될 수도 있다.
이를 통해서, 상기 하향 링크 위성 단말(200)은 상기 실효대역폭 산출부(240)를 통해서 상술한 수학식(특히, 수학식 10)들을 이용하여 산출한 해당하는 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭(
Figure pat00061
)을 DUML 메시지에 포함시켜 상기 망관리센터(300)로 전송함으로써, 위성자원 할당 용량을 요청하게 된다.
상기 망관리센터(300)는 상기 하향 링크 위성 단말(200)로부터 용량 요청을 수신될 경우, 특별한 정책이 설정되지 않는 이상 용량 요청 순서대로 위성통신 자원을 할당하는 것이 바람직하다.
하기의 표 1은 상기 망관리센터(300)에서 t번째 슈퍼프레임에 대한 위성자원 할당 과정을 나타낸 알고리즘이다.
Figure pat00062
위성체계를 활용하는 네트워크에서는 통신자원의 낭비가 매우 심각하기 때문에 반드시 해결되어야 하는 문제점 중 하나이다. Nrest를 ATM 버스트의 개수로 위성체계에서 제공할 수 있는 CRA 용량 CCRA에서 하향 링크 위성 단말(200)들이 요청한 위성통신 자원 용량을 할당하고 남은 용량이 타임슬롯의 개수를 의미하게 된다.
이 때, CCRA는 하향 링크의 전체 용량 CRC에서 CRA 용량으로 할당될 비율(
Figure pat00063
)를 곱한 값이다.
여기서, CRC는 하기의 수학식 11과 같이 섀논(shannon) 정리에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00064
여기서, BRC는 채널 대역폭을 의미하며,
S/N는 신호 대 잡음비를 의미한다.
S/N는 하기의 수학식 12와 같이, 강우감쇄로 인해 감소될 수 있으며, 하향 링크의 전체적인 성능에 영향을 미쳐 가용한 CRC 역시 감소하게 된다.
Figure pat00065
여기서, S/NS,C는 날씨가 맑은 경우의 S/N을 의미하며,
ARAIN은 리턴 채널의 강우감쇄를 의미한다.
상기의 표 1에 나타나 있는 알고리즘에서 NREST의 초기값을 CRA 타임슬롯의 개수인 [CCRA/Lts]로 주어지는 것이 바람직하다.
Lts는 타임슬롯 한 개의 길이를 의미하며, 하기의 수학식 13과 같이 개수 제한을 갖는 것이 바람직하다.
Figure pat00066
또한, i번째 하향 링크 위성 단말에 의해 요청되는 타임슬롯의 개수는 실효대역폭(
Figure pat00067
)을 Lts로 나누어 산출할 수 있으며, i번째 하향 링크 위성 단말에 할당된 타임슬롯의 개수(
Figure pat00068
)를 NREST로부터 제거하면서, 상기 망관리센터(300)가 더 이상 위성통신 자원을 할당할 수 없을 때까지, 다수의 하향 링크 위성 단말(200)들로부터 요청된 용량 할당에 대한 동작을 반복 수행하게 된다.
또한, 상기 망관리센터(300)는 i번째 하향 링크 위성 단말에서 요청한 용량에 대한 용량 할당이 어려울 경우, i번째 하향 링크 위성 단말부터 N번째 하향 링크 위성 단말에게 위성자원 요청에 대한 거절 메시지를 보내고 해당 슈퍼프레임에서의 위성자원 할당 동작을 중지하게 된다.
이 때, 상기 망관리센터(300)가 다수의 하향 링크 위성 단말(200)로부터의 위성자원 할당 요청에 대해 수락한 가용 하향 링크 위성 단말의 개수(Nav)가 상기의 표 1에 기재된 알고리즘에 의해 계산될 수 있다.
상기 망관리센터(300)는 위성자원 할당 동작을 수행하고 난 후, 자원낭비율(RRW, Ratio of Resource Waste)을 전체 네트워크 성능 관점에서 계산할 수 있다.
이를 위해서, 하기의 수학식 14와 같이, 자원을 요청한 하향 링크 위성 단말들에게 할당되지 못하고 남아있는 자원의 양(Crest)을 정의할 수 있으며,
Figure pat00069
하기의 수학식 15와 같이, Nav개의 하향 링크 위성 단말들에게 할당되었으나 각각의 하향 링크 위성 단말에서 사용되지 못한 자원의 양(Cwaste)을 정의할 수 있다.
Figure pat00070
상기의 수학식 14와 15를 통해서, RRW(Rrw)를 산출할 수 있으며, 하기의 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00071
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법을 나타낸 순서도이며, 도 3을 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 음성 트래픽 모델링 단계(S100), 실효대역폭 산출 단계(S200) 및 위상자원 할당 단계(S300)를 포함하여 구성될 수 있다.
각 단계에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 음성 트래픽 모델링 단계(S100)는 정지궤도위성 체계로 전달될 음성 트래픽을 생성하는 적어도 하나 이상의 사용자 단말(10)에서 생성한 음성 트래픽의 모델링을 수행할 수 있다.
이 때, 상기 음성 트래픽 모델링 단계(S100)는 상기 음성 트래픽 모델링부(100)에서, 상술한 바와 같이, 가상의 사용자 단말(10)로부터 실제 사용자 단말이 생성할 거라 예상되는 음성 트래픽을 전달받아, 모델링을 수행하게 된다.
음성 트래픽의 모델링을 수행하는 이유는, 상술한 바와 같이, 실시간 음성 서비스 제공을 위해 위성체계를 활용할 경우, 제한된 대역폭, 지연시간, 지터, 패킷 손실 등이 제한요소로 작용하게 되고, 이러한 제한요소들 아래 제한된 대역폭을 효과적으로 활용하기 위해서는 음성 트래픽 모델링이 필수적이다.
상기 사용자 단말(10)에서 발생한 음성 트래픽은 음성의 발생과 소거의 형태로 발생하며, 음성들이 각각의 사용자 단말(10)에서 발생하여 상기 하향 링크 위성 단말(200)로 전달되고 다중화가 이루어지게 된다.
상기 음성 트래픽 모델링 단계(S100)는
Figure pat00072
,
Figure pat00073
,
Figure pat00074
를 하나의 하향 링크 위성 단말(200)에서 다중화되는 다수의 사용자 단말(100)의 음성 트래픽의 평균 발생률, 최대 발생률 및 시차의 자기상관계수(이웃 시점(lag) 간의 상관계수를 나타내는 상수)라고 정의하고, 하나의 하향 링크 위성 단말(200)에서 다중화되는 음성들은
Figure pat00075
개의 사용자 단말(10)에서 독립적으로 발생한다고 가정하고, 상기 사용자 단말(10)의 활동은 음성의 발생(On)과 소거(Off) 상태의 반복인 재생과정(renewal process)로 특정할 경우,
미리 주어진 시간 간격(
Figure pat00076
)동안 음성의 발생 상태에서 소거 상태로의 천이 확률은
Figure pat00077
, 음성의 소거 상태에서 발생 상태로의 천이 확률은
Figure pat00078
의 확률로 기하분포를 갖게 된다. 이 때, 두 가지의 천이 확률은
Figure pat00079
,
Figure pat00080
,
Figure pat00081
를 대입하여 산출할 수 있다.
이를 통해서, i번째 하향 링크 위성 단말(200)에서 다중화되는 음성 트래픽의 비트율은
Figure pat00082
단위의
Figure pat00083
이산 레벨들이 다중화되어 0에서
Figure pat00084
사이의 비트값을 갖게 된다.
상기 실효대역폭 산출 단계(S200)는 다수의 하향 링크 위성 단말(200)에서, 각각의 하향 링크 위성 단말마다 미리 설정되어 연결되어 잇는 상기 사용자 단말들로부터 상기 음성 트래픽 모델링 단계(S100)에 의해 모델링한 상기 음성 트래픽들을 전달받아 다중화하고, 미리 설정된 QoS 요구조건을 기반으로 각각의 하향 링크 위성 단말(200)마다 실효대역폭을 산출할 수 있다.
상기 실효대역폭 산출 단계(S200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 패킷 분류 단계(S210), 패킷 매핑 단계(S220), 실효대역폭 요청 단계(S230) 및 실효대역폭 산출 단계(S240)로 이루어질 수 있다.
상기 패킷 분류 단계(S210)는 상기 음성 트래픽 모델링 단계(S100)에 의해 모델링을 수행한 상기 음성 트래픽의 패킷들을 미리 설정된 QoS 요구조건에 따라, 분류하여 우선순위를 다르게 설정할 수 있다.
즉, 상기 하향 링크 위성 단말(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 사용자 단말(10)로부터 전달받은 음성 트래픽에 대해서 모델링을 수행한 후, 상기 패킷 분류부(210)로 전달하여 음성 트래픽의 패킷들을 분류하여 우선순위를 상이하게 설정할 수 있다.
다시 말하자면, 상기 하향 링크 위성 단말(200)은 연결되어 있는 상기 다수의 사용자 단말(10)로부터 상기 모델링한 음성 트래픽들을 수신할 경우, 미리 설정된 QoS 요구조건에 따라, 우선순위를 다르게 하여 서비스할 수 있도록 패킷들을 분류할 수 있다. 음성 트래픽의 경우, 패킷들 가운데 최우선 순위로 서비스될 수 있도록 EF PHB(Expedited Forwarding Per-Hop Behavior)로 분류될 수 있다.
상기 패킷 매핑 단계(S220)는 상기 패킷 분류 단계(S210)에 의해 분류한 상기 패킷들을 MAC 큐로 매핑할 수 있다.
상세하게는, 실시간 매체 접근 제어 큐로 패킷들을 매핑할 수 있으며, 이 때의 매핑 정도는 상기 실효대역폭 요청 단계(S230)에 의해 모니터링될 수 있다. 여기서, 큐의 길이란, 버퍼 안에 포함되어 있는 패킷의 개수를 의미하며, 대역폭 조절 기능(BoD, Bandwidth on Demand)에 의해 모니터링할 수 있다.
상기 실효대역폭 산출 단계(S240)는 상기 실효대역폭 요청 단계(S230)에 의해 모니터링한 상기 MAC 큐의 길이와 미리 설정된 QoS 요구조건을 기반하여, 해당되는 하향 링크 위성 단말의 실효대역폭을 산출하고 산출한 실효대역폭을 특정 필드에 저장할 수 있다.
상세하게는, 모니터링한 상기 MAC 큐의 길이, 다시 말하자면 BoD에서 계측된 통계결과와 MAC 큐의 길이 및 미리 설정된 QoS 요구조건을 만족할 수 있도록 각각의 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭을 산출할 수 있다.
상기 실효대역폭 산출 단계(S240)는 산출한 상기 실효대역폭을 특정 필드에 저장하여 상기 망관리센터(300)로 송신할 수 있다.
즉, 상기 실효대역폭 산출 단계(S240)는 상기 각각의 상기 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭인
Figure pat00085
가 계산된다. 이 때, 미리 설정된 QoS 요구조건으로는 상술한 바와 같이, 지연시간과 패킷손실률을 고려하는 것이 바람직하다.
또한, 계산된 실효대역폭(
Figure pat00086
)은 통신 메시지 중 DULM(Data Unit Labelling Method) 메시지의 RC_Capacity_Parameters 필드에 저장되어 상기 망관리센터(300)로 위성자원 할당을 요청하게 된다.
상기 실효대역폭 산출부(240)의 일 예를 들자면, i번째 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭은 상술한 수식들에서 정의한 두 행렬(
Figure pat00087
,
Figure pat00088
)에 의한 이산시간 마르코프 연쇄로 특징지어 상기의 수학식 6과 같이 산출하는 것이 바람직하다.
상기 실효대역폭 요청 단계(S260)에서의 모니터링 결과, 상기 하향 링크 위성 단말(200)에서의 큐의 길이(크기)가 너무 크다면 패킷들의 대기 시간이 길어지게 되고, 이와 반대로 큐의 길이가 너무 작다면 패킷들을 저장할 곳이 부족하여, 패킷의 손실이 발생할 수 있기 때문에, 상기의 수학식 7(선형 제약)을 조건으로 하는 상기의 수학식 8(목적함수)을 최소화할 수 있는 요구조건을 만족하는 큐의 길이를 설정하여 모니터링하면서 실효대역폭을 산출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 수학식 7과 8을 고려하여, 큐의 길이(
Figure pat00089
)는 상기의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법에서, 하나의 하향 링크 위성 단말을 통해서 전달되는 음성 패킷들이 다른 하나 이상의 하향 링크 위성 단말로 전달되도록 ATM 트래픽 버스트가 사용된다고 가정하는 것이 바람직하다.
DVB-RCS 표준에 따르면, ATM 트래픽 버스트는 Latm 바이트 길이로 된 Natm개의 ATM 셀들과, Lp,atm 바이트 길이로 된 프리픽스(prefix) 1개로 구성되는 것이 바람직하며, 이 때, 프리픽스는 선택사항인 것이 바람직하다.
이러한 가정을 통해서 i번째 하향 링크 위성 단말을 통해서 상기 망관리센터(300)로 요청하는 실제 위성자원 할당 용량, 다시 말하자면 i번째 하향 링크 위성 단말에서 산출하여 저장되는 실효대역폭(
Figure pat00090
)은 상기의 수학식 10과 같다.
상기 위성자원 할당 단계(S300)는 상기 망관리센터(300)에서, 상기 실효대역폭 산출 단계(S200)에 의해 산출한 각각의 하향 링크 위성 단말의 실효대역폭에 따라 순서대로 위성자원을 할당하여 통신을 제어할 수 있다.
상세하게는, 상기 하향 링크 위성 단말(200)은 상기 실효대역폭 산출부(240)를 통해서 상술한 수학식(특히, 수학식 10)들을 이용하여 산출한 해당하는 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭(
Figure pat00091
)을 DUML 메시지에 포함시켜 상기 망관리센터(300)로 전송함으로써, 위성자원 할당 용량을 요청하게 된다.
상기 위성자원 할당 단계(S300)는 상기 하향 링크 위성 단말(200)로부터 용량 요청을 수신될 경우, 특별한 정책이 설정되지 않는 이상 용량 요청 순서대로 위성통신 자원을 할당하는 것이 바람직하다.
상기의 표 1은 상기 망관리센터(300)에서 t번째 슈퍼프레임에 대한 위성자원 할당 과정을 나타낸 알고리즘이다.
위성체계를 활용하는 네트워크에서는 통신자원의 낭비가 매우 심각하기 때문에 반드시 해결되어야 하는 문제점 중 하나이다. Nrest를 ATM 버스트의 개수로 위성체계에서 제공할 수 있는 CRA 용량 CCRA에서 하향 링크 위성 단말(200)들이 요청한 위성통신 자원 용량을 할당하고 남은 용량이 타임슬롯의 개수를 의미하게 된다.
상기 위성자원 할당 단계(S300)는 상기 망관리센터(300)가 더 이상 위성통신 자원을 할당할 수 없을 때까지, 다수의 하향 링크 위성 단말(200)들로부터 요청된 용량 할당에 대한 동작을 반복 수행하게 된다.
또한, 상기 망관리센터(300)는 i번째 하향 링크 위성 단말에서 요청한 용량에 대한 용량 할당이 어려울 경우, i번째 하향 링크 위성 단말부터 N번째 하향 링크 위성 단말에게 위성자원 요청에 대한 거절 메시지를 보내고 해당 슈퍼프레임에서의 위성자원 할당 동작을 중지하게 된다.
이 때, 상기 망관리센터(300)가 다수의 하향 링크 위성 단말(200)로부터의 위성자원 할당 요청에 대해 수락한 가용 하향 링크 위성 단말의 개수(Nav)가 상기의 표 1에 기재된 알고리즘에 의해 계산될 수 있다.
상기 망관리센터(300)는 위성자원 할당 동작을 수행하고 난 후, 자원낭비율(RRW, Ratio of Resource Waste)을 전체 네트워크 성능 관점에서 계산할 수 있다.
더불어 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 패킷 분류 단계(S210)를 수행하고 난 후, 패킷 관리 단계(S250)를 더 수행할 수 있다.
상기 패킷 관리 단계(S250)는 상기 패킷 분류 단계(S210)에 의해 분류된 패킷을 IP 큐에 저장하고, 각 IP 큐마다 저장된 상기 패킷의 개수를 계측할 수 있다. 이러한 과정을 도 2에 도시된 바와 같이, 트래픽 미터링(Traffic Metering)이라고 한다.
즉, 다시 말하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치 및 이를 이용한 자원 할당 방법은, 다수의 사용자 단말에서 발생하여 하향 링크 위성 단말에서 다중화되는 음성 트래픽의 QoS 보장을 위한 실효 대역폭을 산출할 수 있어, 재해재난, 전술, 위성 네트워크와 같이 제한적이고 음성 트래픽의 서비스 품질 척도가 엄격한 통신자원에 효과적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 사용자 단말
100 : 음성 트래픽 모델링부
200 : 하향 링크 위성 단말
210 : 패킷 분류부 220 : 패킷 관리부
230 : 패킷 매핑부 240 : 실효대역폭 산출부
250 : 실효대역폭 요청부
5300 : 망관리센터

Claims (8)

  1. 정지궤도위성 체계로 전달될 음성 트래픽을 생성하는 적어도 하나 이상의 사용자 단말(UT, User Terminal)(10)을 모델링 수행하는 음성 트래픽 모델링부(100);
    상기 음성 트래픽 모델링부(100)로부터 전달받은 모델링한 음성 트래픽을 다중화하고, 기설정된 QoS(Quality of Service) 요구조건을 기반으로 실효대역폭을 산출하는 다수의 하향 링크 위성 단말(RCST, Return Channel Satellite Terminal)(200); 및
    상기 다수의 하향 링크 위성 단말(200)로부터 위성자원 할당 요청을 입력받아, 각각의 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭에 따라 위성자원을 할당하여 통신을 제어하는 망관리센터(NCC, Network Control Center)(300);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하향 링크 위성 단말(200)은
    기설정된 QoS 요구조건에 따라, 전달받은 음성 트래픽의 패킷들을 분류하여 우선순위를 다르게 설정하는 패킷 분류부(210);
    상기 패킷 분류부(210)에서 분류된 패킷을 IP 큐에 저장하고, 각 IP 큐마다 저장된 상기 패킷의 개수를 계측하는 패킷 관리부(220);
    상기 패킷들을 MAC(매체 접근 제어, Medium Access Control) 큐로 매핑하는 패킷 매핑부(230); 및
    기설정된 QoS 요구조건에 기반하여, 상기 실효대역폭을 산출하는 실효대역폭 산출부(240);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하향 링크 위성 단말(200)은
    상기 패킷 매핑부(230)에 의해 매핑되는 상기 MAC 큐의 길이를 모니터링하는 실효대역폭 요청부(250);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 실효대역폭 산출부(240)는
    상기 실효대역폭 요청부(250)에 의해 모니터링한 상기 MAC 큐의 길이와 기설정된 QoS 요구조건을 기반하여, 해당되는 하향 링크 위성 단말의 실효대역폭을 산출하고, 특정 필드에 저장하여 상기 망관리센터(300)로 송신하는 것을 특징으로 하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 망관리센터(300)는
    상기 하향 링크 위성 단말(200)의 실효대역폭에 따라 순서대로 위성자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치.
  6. 음성 트래픽 모델링부에서, 정지궤도위성 체계로 전달될 음성 트래픽을 생성하는 적어도 하나 이상의 사용자 단말(UT, User Terminal)의 모델링을 수행하는 음성 트래픽 모델링 단계(S100);
    다수의 하향 링크 위성 단말(RCST, Return Channel Satellite Terminal)에서, 각각의 하향 링크 위성 단말마다 미리 설정된 상기 사용자 단말들로부터 상기 음성 트래픽 모델링 단계(S100)에 의해 모델링한 상기 음성 트래픽을 다중화하고, 기설정된 QoS(Quality of Service) 요구조건을 기반으로 실효대역폭을 산출하는 실효대역폭 산출 단계(S200); 및
    망관리센터(NCC, Network Control Center)에서, 상기 실효대역폭 산출 단계(S200)에 의해 산출한 각각의 하향 링크 위성 단말의 실효대역폭에 따라, 순서대로 위성자원을 할당하여 통신을 제어하는 위성자원 할당 단계(S300);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 실효대역폭 산출 단계(S200)는
    모델링 수행한 상기 음성 트래픽의 패킷들을 기설정된 QoS 요구조건에 따라, 분류하여 우선순위를 다르게 설정하는 패킷 분류 단계(S210);
    상기 패킷 분류 단계(S210)에 의해 분류한 상기 패킷들을 MAC 큐로 매핑하는 패킷 매핑 단계(S220);
    상기 패킷들이 매핑되는 상기 MAC 큐의 길이를 모니터링하는 실효대역폭 요청 단계(S230); 및
    상기 실효대역폭 요청 단계(S230)에 의해 모니터링한 상기 MAC 큐의 길이와 기설정된 QoS 요구조건을 기반하여, 해당되는 하향 링크 위성 단말의 실효대역폭을 산출하고, 산출한 실효대역폭을 특정 필드에 저장하는 실효대역폭 산출 단계(S240);
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 패킷 분류 단계(S210)에 의해 분류된 패킷을 IP 큐에 저장하고, 각 IP 큐마다 저장된 상기 패킷의 개수를 계측하는 패킷 관리 단계(S250);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정지궤도위성 체계에서 실시간 음성 품질 보장을 위한 실효대역폭 산출 장치를 이용한 자원 할당 방법.
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