KR100271521B1 - 고정비트율 멀티미디어 서비스를 위한 비동기전송모드 적응계층1(aal1) 수신처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정비트율 멀티미디어 서비스를 위한 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치에 관한 것으로, 실시간 항등 비트율 서비스를 위한 프로토콜로 AAL1을 채택하는 고속의 수신장치를 설계 구현하므로서, ATM 선입선출기 및 사용자 선입선출기에서 발생되는 지연을 최소화하기 위해 정상모드 지원은 물론 구조적 데이터 전달방법을 동시에 지원하였으며, 신호원 클럭 복원을 위한 동기식 잔여 시간 스탬프(SRTS) 모드를 지원하여 고정비트율 멀티미디어 서비스를 효과적으로 처리할 수 있으므로 현재 개발되고 있는 각종 멀티미디어 통신 시스팀 예를 들어 주문형 시스팀(VOD), 화상회의 시스팀, 공동작업시스팀 등에 활용될 수 있으며, 실시간 멀티미디어 통신 시험망에 사용될 수 있는 잇점을 수반한다.

Description

고정비트율 멀티미디어 서비스를 위한 비동기전송모드 적응계층1(ＡＡＬ1) 수신처리 장치

본 발명은 고정비트율 멀티미디어 서비스를 위한 비동기전송모드 적응계층1(ATM Adaptation Layer 1 : 이하 AAL1 이라 칭한다) 수신처리 장치에 관한 것으로, 실시간 항등 비트율 서비스를 위한 프로토콜로 AAL1을 채택하는 고속의 수신장치를 설계 구현하여, 패킷화 및 고속 구현에 따르는 문제를 해결하고, 셀 손실 및 오삽입을 효율적으로 처리하여 유효한 사용자 데이터를 사용자에게 전달해 주기 위한 기술에 관한 것이다.

일반적으로 멀티미디어 데이터는 영상 신호를 포함하는 관계로 통상 광대역을 이용하며, 이를 패킷화 및 고속 구현하기 위해서는 여러 문제에 직면하게 된다.

이때 상기 고속 구현을 위해서는 소프트웨어 대신 하드웨어를 사용하면 별 문제없이 고속화를 실현할 수 있지만 문제는 패킷화 하는데 있다.

이는 지연이 너무 커도 안되고, 망을 통과하면서 일어날 수 있는 다양한 오류 상황에 대한 대처 방안이 있어야 하며, 또한 신호원 클럭 복구 등의 여러 가지 부대기능을 필요로 한다.

그리고 하나의 멀티미디어 스트림을 구성하는 여러 매체들의 패킷와 및 프로토콜에 대한 요구사항이 서로 다른 문제가 있다.

이들 문제를 해결하기 위한 방법으로는 여러 가지 접근 방법이 있으며, 그 일 예로는 동영상 같은 실시간 서비스를 위한 정의된 프로토콜을 사용하는 방법이 있다.

본 발명에서는 상기에 기술한 바와 같은 종래 문제점 및 요구사항을 감안하여, 실시간 항등 비트율 서비스를 위한 프로토콜로 AAL1을 채택하는 고속의 수신장치를 설계 구현하여, 패킷화 및 고속 구현에 따르는 문제를 해결하고, 셀 손실 및 오삽입을 효율적으로 처리하여 유효한 사용자 데이터를 사용자에게 효과적으로 전달해주기 위한 AAL1 계층 수신처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 AAL1 계층 수신부의 전체 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 도 1의 수신부 상세 구성 블록도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : ATM 선입선출기 2 : 수신부

3 : 클럭 복구부 4 : 사용자 선입선출기

5 : 제어부 21 : 헤더 검사기

22 : 신호원 클럭 복원기 23 : 프레임신호 복원기

24 : 데이터 저장기 25 : 제어신호 생성기

51 : ATM 인터페이스부 52 : 사용자 인터페이스부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 ATM 계층으로 부터 입력되는 SAR 프로토콜 데이터 유니트(SAR-PDU)를 수신하기 위한 ATM 선입선출기와;

상기 ATM 선입선출기로 부터 SAR-PDU의 헤더를 받아 먼저 유효한지를 판단하고, 그 다음에 순서번호를 확인하여 손실이나 오삽입 등이 발생하였는지 검출하는 수신부와;

SAR-PDU로 부터 잔여시간 스탬프(RTS)를 추출하여 위상동기루프(PLL)로 클럭을 복구하는 클럭 복구부와;

구조적 데이터 전달(SDT) 모드인 경우에는 유로부하에서 포인터를 추출하여 프레임의 경계 정보를 입수하며, SAR-PDU의 유로부하를 외부 시스팀으로 전달하는 사용자 선입선출기와;

상기 각 부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 특징들, 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에서 패킷화시 발생되는 문제점을 해결하기 위한 방법을 설명하면, 본 발명에서는 고정 비트율 멀티미디어 데이터를 서비스하기 위한 AAL1 계층의 수신부 기능을 담당하며, 크게 아래와 같은 두 가지의 종래 기술을 개선하고자 한다.

첫째, 종래에는 셀 손실과 오삽입의 구별 필요성이 검토 중이어서 구체적인 언급이 없었는 바, 본 발명에서는 수신부에서 셀 손실과 셀 오삽입의 구별을 연속한 두 셀의 순서번호를 보고 판단하는데, 현재 입력된 셀이 예상했던 순서번호를 가지지 않은 경우 일단 손실 또는 오삽입이 발생했다고 볼 수 있다.

바로 그 다음에 들어오는 셀의 순서번호를 살펴 보았을 때, 만약 이 셀의 순서번호가 원래 예상했던 순서번호라면 앞의 셀은 오삽입으로 판단한다.

만약 그 다음의 셀이 원래 예상했던 순서번호를 가지지 않았다면 앞의 셀 이전에서 손실이 발생했다고 판단한다.

이처럼 셀 손실이 발생한 것으로 판단되면, 상위 계층인 사용자 계층에 47바이트의 더미 셀에다가 1바이트의 제어신호를 묶어 48바이트를 올려 보내어 손실을 알리는 방식과, 아예 셀 손실을 알리는 어떤 정보도 보내지 않는 방식 등 두 가지 동작 모드가 가능하도록 설계 구현하였다.

셀 오삽입이 발생하면 오삽입된 셀은 폐기시키며, 오삽입의 발생원인은 크게 두가지로 나눌 수 있는 바, 이는 실제로 셀의 순서가 뒤바뀐 경우와, 비트에러로 인해 다른 가상채널식별자(VCI)의 셀이 들어와서 우연하게도 헤더 오류검사를 무사히 통과하는 경우를 들 수 있다.

이 중 첫 번째는 ATM망의 연결성 성격으로 인하여 발생확률이 매우 작고, 대부분의 오삽입 셀은 두 번째에 기인하게 될 것으로 판단되는 바, 이때의 오삽입 셀은 폐기시키는 것이 타당하다.

둘째, 개선사항으로는 ATM 계층에서 분할 및 재결합 프로토콜 데이터 유니트(Segmenation And Reassemble-Protocol Data Unit : 이하 SAR-PDU라 칭한다)를 선입선출기(First In First Out : FIFO)에 쓸 때 사용하는 쓰기 신호(WR)를 카운팅하여 하나의 SAR-PDU만큼의 데이터가 쌓이면 읽기 시작신호(RD_START)를 발생시킨다.

여기서 주의할 것은 읽기 시작(RD_START)신호가 한 번 발생해서 선입선출기로 부터 데이터를 읽고 있는 도중에 또 다시 읽기 시작(RD_START)신호가 발생하는 일이 없도록 해야 한다는 점이다.

이때 송신장치에서는 사용자가 선입선출기에 하나의 SAR-PDU만큼의 데이터를 쓰는 시간이 AAL1 계층에서 하나의 SAR-PDU를 처리하는 시간보다 짧아질 수 없기 때문에 이와 같은 일이 발생할 수는 없다.

그러나 수신장치에서는 ATM 계층에서 연속적으로SAR-PDU를 처리할 경우 상기와 같은 일이 발생할 경우가 있다.

본 발명에서는 상기 문제를 해결하기 위해, 읽기 시작신호(RD_START)가 한 번 발생하면 이에 대한 읽기완료(RD_OK)신호를 수신하기 전에는 읽기 시작신호(RD_START)가 발생하지 않도록 하므로써 문제를 해결한다.

상기와 같은 이론을 바탕으로 구현한 본 발명의 수신장치를 보면, 도 1은 본 발명에 의한 AAL1 계층 수신부의 전체 블록을 나타낸 구성도로, ATM 계층으로 부터 입력되는 SAR-PDU를 수신하기 위한 ATM 선입선출기(FIFO)(1)와;

상기 ATM 선입선출기(1)로 부터 SAR-PDU의 헤더를 받아 먼저 유효한지를 판단하고, 그 다음에 순서번호를 확인하여 손실이나 오삽입 등이 발생하였는지 검출하는 수신부(2)와;

SAR-PDU로 부터 잔여시간 스탬프(Residual Time Stamp : 이하 RTS라 칭한다)를 추출하여 위상동기루프(PLL)로 클럭을 복구하는 클럭 복구부(3)와;

구조적 데이터 전달(Structured Data Transfer : 이하 SDT라 칭한다) 모드인 경우에는 유로부하에서 포인터를 추출하여 프레임의 경계 정보를 입수하며, SAR-PDU의 유로부하를 외부 시스팀으로 전달하는 사용자 선입선출기(4)와;

상기 각 부를 제어하는 제어부(5)를 포함하여 구성한다.

상기 수신부(2)는 본 발명의 핵심 부분으로 도 2에 도시된 바와 같이, SAR헤더를 검사하는 헤더 검사기(21)와;

수신측 신호원 복구기능을 담당하는 신호원 클럭 복원기(22)와;

포인터로 부터 사용자 데이터의 경계 정보를 추출하여 프레임 신호 발생을 복구해 주는 프레임 신호 복원기(23)와;

상기 헤더 검사기(21)에서 순서 번호 처리를 통한 오류 검사를 위해 하나의 SAR-PDU를 저장하는 데이터 저장기(24)와;

상기 ATM 선입선출기(1)로 부터 읽기신호, 사용자 선입선출기(4)로 쓰기신호 및 상기 각 부 등에 관련된 주요 제어신호를 생성하는 제어신호 생성기(25)를 포함하여 구성한다.

상기 제어부(5)는 ATM 선입선출기(1)와의 인터페이스를 담당하는 부로, 수신부(2)로 부터 데이터를 읽기 시작하라는 신호(RD_START)가 입력되면 ATM 선입선출기(1)로 부터 48바이트의 SAR-PDU를 읽어들이기 위해 ATM 선입선출기 입력신호(RD)를 48번 발생시키는 ATM 인터페이스부(51)와;

사용자 선입선출기(4)와의 인터페이스를 담당하는 부로, 수신부(2)로 부터 데이터를 쓰기 시작하라는 신호(WR_START)가 입력되면 수신부(2)로 부터 출력되는 47바이트의 SAR_PDU 데이터를 사용자 선입선출기(4)에 쓸 수 있도록 쓰기신호를 47번 발생시키는 사용자 인터페이스부(52)를 포함하여 구성한다.

이때 상기 ATM 인터페이스부(51)에서 입력신호(RD)를 발생시킬 경우, 수신부(2)에서 헤더처리를 할 수 있도록 대기하였다가 나머지 47번의 읽기(RD)신호를 발생시키고, 이어 데이터를 모두 읽고 나면 읽기 완료(RD_OK) 신호를 통해 동작 완료를 알려준다.

그리고 상기 사용자 인터페이스부(52)에서는 SDT를 사용할 경우 SAR_PDU가 P-포맷일 때는 사용자 데이터가 46바이트 뿐이므로 46번의 쓰기 신호(WR)를 발생시키며, 데이터 쓰기를 모두 완료하고나면 쓰기완료(WR_OK) 신호를 통해 동작 완료를 알려준다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작 과정을 설명하면 하기와 같다.

ATM 선입선출기(1)를 통해 데이터가 입력되면 상기 헤더 검사기(21)는 SAR 헤더를 읽어서 레지스터에 저장한 후, 먼저 순환중복검사(CRC_CHK[2:0])와 홀짝 검사(PAR_CHK)를 수행하고 유효한지, 무효한지를 판별한다.

만일 무효하다고 판별되면 순서번호-상태(Sequence Number Status : SN_STATUS) 신호를 상기 제어신호 생성기(25)로 입력하여, 현재 읽혀져 들어온 데이터들을 폐기시키도록 하고, 반대로 유효하다고 판별이 되면, 이미 데이터 버퍼에 저장되어 있는 SAR-PDU1의 순서번호 SN1(Sequence Number 1)과 현재 입력된 유효한 SAR-PDU2의 순서번호 SN2, 그리고 예상했던 순서번호(RCV_SN)를 서로 비교하여 SAR-PDU1의 정상/오삽입/손실 여부를 판단한다.

만약 오삽입이라면 오삽입을 나타내는 신호(CELL_MISIN)를 상기 제어신호 생성기(25)로 입력하여 쓰기 시작신호(WR_START)를 발생시키지 않도록 한다.

상기와 같은 과정을 통해 셀의 손실과 오삽입 문제를 해결한다.

상기와 동시에 프레임 신호 복원기(23)에서는 현재 읽혀져 들어오는 SAR-PDU가 P-포맷이라면, 헤더 바로 다음이 포인터 필드이므로 P-셀(P-SEL) 신호를 통해 포인터 레지스터(도면에는 도시하지 않음)에서 8바이트(PTR2[7..0])의 제 2 포인터 데이터를 읽어 들인 후, 더미 포인터인지 체크하고 포인터에 대한 홀짝 검사를 수행한 다음, 정상적인 포인터라면 상기 수신부(2)에서 사용자 선입선출기(4)에 쓰기 시작할 시점에서 제 1포인터 데이터로 7바이트(PTR1[6..0])를 넘겨 준다.

이어 사용자 선입선출기(4)에 데이터를 쓸 때 사용하는 쓰기(WR)클럭인 포인터레지스터카운터(PTR_CNT[6..0])를 구동할 때 상기에서 입력된 제 1포인터 데이터(PTR1)와 비교하여 프레임 펄스신호(FRM_PULSE)를 생성한다.

이때 셀 경계 사이에서 프레임 신호가 오랫동안 액티브 되어 있을 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 버퍼 인에이블신호(BUF_EN)로 게이트 시킨다.

그리고 상기 신호원 클럭 복원기(22)를 통해 ATM셀이 망을 통과하면서 발생하는 셀 지연 변이의 영향을 줄이기 위해 헤더의 수렴 부계층 표시(Convergence Sublayer Indication : CSI) 필드에 실려온 RTS를 먼저 RTS버퍼(4×16비트의 크기임 : 도면에는 도시하지 않음)에 저장시킨다.

이 RTS버퍼가 어느 정도 차게 되면 이 버퍼로 부터 RTS를 읽어내서 망으로부터 유도된 클럭으로 구동되는 RTS 4비트 카운터(RTS_CNT[3..0])와 비교하여 펄스를 발생시키며, 이때 생성된 위상동기(PLL_IN)신호는 신호원 클럭을 복원하는데 사용된다.

상기와 같은 과정을 통해 현재 입력된 셀에 오류가 없음이 검출되고, 클럭이 복원되면 데이터 저장기(24)에 저장된 데이터를 사용자 선입선출기(4)로 출력한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 ATM 선입선출기 및 사용자 선입선출기에서 발생되는 지연을 최소화하기 위하여 정상모드 지원은 물론 구조적 데이터 전달방법을 동시에 지원하였으며, 신호원 클럭 복원을 위한 SRTS 모드를 지원하여 고정비트율 멀티미디어 서비스를 효과적으로 처리할 수 있으므로 현재 개발되고 있는 각종 멀티미디어 통신 시스팀 예를 들어 주문형 시스팀(VOD), 화상회의 시스팀, 공동작업시스팀 등에 활용될 수 있으며, 실시간 멀티미디어 통신 시험망에 사용될 수 있는 잇점을 수반한다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (9)

1. ATM 계층으로 부터 입력되는 분할 및 재결합 프로토콜 데이터 유니트(SAR-PDU)를 수신하기 위한 ATM 선입선출기와;

   상기 ATM 선입선출기로 부터 SAR-PDU의 헤더를 받아 먼저 유효한지를 판단하고, 그 다음에 순서번호를 확인하여 손실이나 오삽입 등이 발생하였는지 검출하는 수신부와;

   SAR-PDU로 부터 잔여시간 스탬프(RTS)를 추출하여 위상동기루프(PLL)로 클럭을 복구하는 클럭 복구부와;

   구조적 데이터 전달(SDT) 모드인 경우에는 유로부하에서 포인터를 추출하여 프레임의 경계 정보를 입수하며, SAR-PDU의 유로부하를 외부 시스팀으로 전달하는 사용자 선입선출기와;

   상기 각 부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 수신부는 SAR헤더를 검사하는 헤더 검사기와;

   수신측 신호원 복구기능을 담당하는 신호원 클럭 복원기와;

   포인터로 부터 사용자 데이터의 경계 정보를 추출하여 프레임 신호 발생을 복구해 주는 프레임 신호 복원기와;

   상기 헤더 검사기에서 순서 번호 처리를 통한 오류 검사를 위해 하나의 SAR-PDU를 저장하는 데이터 저장기와;

   상기 ATM 선입선출기로 부터 읽기신호, 사용자 선입선출기로 쓰기신호 및 상기 각 부 등에 관련된 주요 제어신호를 생성하는 제어신호 생성기를 구비하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 헤더 검사기는 ATM 선입선출기를 통해 데이터가 입력되면 SAR 헤더를 읽어 저장한 후, 순환중복검사와 홀짝 검사를 수행하여 데이터의 유.무효 판별을 한 후, 무효로 판별되면 현재 입력된 데이터들을 폐기시키도록 하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 데이터의 유.무효 판별에서 유효로 판별된 경우, 데이터 버퍼에 저장되어 있는 SAR-PDU의 제 1순서번호와, 현재 입력된 유효한 SAR-PDU의 제 2순서번호 및 예상했던 순서번호를 서로 비교하여 상기 제 1순서번호에 해당하는 SAR-PDU의 정상/오삽입/손실 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 SAR-PDU의 정상/오삽입/손실 여부를 판단한 결과 오삽입이면 오삽입을 나타내는 신호를 상기 제어신호 생성기로 입력하여 쓰기 시작신호를 발생시키지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 프레임 신호 복원기는 현재 입력된 SAR-PDU가 P-포맷이면, 포인터 레지스터에서 포인터 데이터를 읽어 들여 더미 포인터인지 체크하고 포인터에 대한 홀짝 검사를 한 다음, 정상적인 포인터이면 상기 수신부에서 사용자 선입선출기에 쓰기 시작할 시점에서 제 1포인터 데이터로 출력하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 사용자 선입선출기에 데이터를 쓸 때 사용하는 쓰기클럭인 포인터레지스터카운터를 구동시킬 시, 이 카운터 값과 상기 제 1포인터 데이터를 비교하여 프레임 펄스신호를 생성하고, 셀 경계 사이에서 프레임 신호가 액티브 되는 것을 방지하기 위해 버퍼 인에이블신호로 게이트 시키는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는 수신부로 부터 데이터읽기시작신호가 입력되면 ATM 선입선출기로 부터 SAR-PDU의 포맷에 따른 읽어야 할 바이트 수 만큼 ATM 선입선출기 입력신호를 발생시키는 ATM 인터페이스부와;

   수신부로 부터 데이터쓰기시작 신호가 입력되면 수신부로 부터 출력되는 SAR_PDU 데이터를 사용자 선입선출기에 쓸 수 있도록 사용자 선입선출기 쓰기신호를 상기 SAR_PDU의 데이터 갯수에 해당하는 만큼 발생시킨 후, 데이터를 다 쓰고 나면 쓰기 완료 신호를 전송하는 사용자 인터페이스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 ATM 인터페이스부에서 ATM 선입선출기 입력신호를 발생시킬 경우, 수신부에서 헤더처리를 할 수 있도록 대기하였다가 나머지 데이터의 읽기신호를 발생시키고, 데이터를 모두 읽고 나면 읽기 완료 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 비동기전송모드 적응계층1(AAL1) 수신처리 장치.