비대칭 디지털 가입자라인 전송시스템의 가입자 댁내 장치에서의 프레임 전송 방법 {UP/DOWN STREAM TRANSMISSION METHOD IN A COUSTOMER PREMISE EQUIPMENT OF ADSL TRANSMISSION SYSTEM}

본 발명은 비대칭 디지털 가입자라인(ADSL)을 이용한 전송 시스템에 관한 것으로, 특히 가입자 댁내 장치에서 하나의 전화라인을 통해 여러대의 전화나 컴퓨터를 사용할 수 있도록 하는 프레임 전송 방법에 관한 것이다.

음성 서비스 뿐만 아니라, 고속의 데이터, 주문형 비디오(VOD: Video On Demand), 화상회의 등과 같은 멀티미디어 서비스에 대한 가입자 요구 등 급변하는 통신 환경은 서비스 제공 업체로 하여금 자신의 수용 능력에 한계를 느끼게 하였고, 이에 따라 광케이블을 이용한 광대역 통신망을 구축하게 하였다. 그러나 가입자 댁내까지의 광케이블의 구축은 막대한 비용의 투자가 요구되고, 또한 예상되는 모든 가입자들에게 상기 광케이블을 제공하는데는 장기간이 소요되므로, 그 실현이요원한 상태이다. 이의 대안으로서 기존의 2선식 전화망을 이용한 고속 가입자 수용 기술인 비대칭 디지털 가입자라인(Asymmetric Digital Subscriber Line: 이하 "ADSL"이라 칭함)이 대두되었다.

현재 가입자 댁내까지 구성되어 있는 동선 케이블의 활용은 일반적으로 그 전송 능력의 극히 일부(1MHz중 3.4KHz)만을 사용하고 있다. 따라서 최대 전송 능력 활용시 멀티미디어 서비스를 수용하기에 충분하고, 기술 발전에 따라 경제성 또한 높다. 이와 같이 동선을 이용하여 고속 데이터 통신을 가능하게 하는 디지털 전송 라인 기술이 ADSL이다. 이러한 ADSL은 1980년대 미국의 벨코어(Bellcore)에서 VOD 서비스를 위해 개발된 기술이다. 상기 ADSL은 전화국에서 가입자 댁내까지의 전송 거리, 전화선의 종류, 사용되는 장비에 따라 다소 차이가 있기는 하나, 전화국에서 가입자로의 하향 속도 1.5Mbps에서 8Mbps를 지원하고, 상향 속도 16Kbps에서 1Mbps를 지원한다. 상기 ADSL은 그 전송 속도의 고속성 및 비대칭 특성을 가지므로, 가입자 댁내, 소규모 기업 등과 같은 모든 사용자에게 영화, 전화, 비디오 카다로그, 랜 접속, VOD 및 고속 인터넷 접속 등과 같은 인터액티브(Interactive) 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있다.

도 1은 ADSL을 이용하여 가입자들에게 멀티미디어 서비스를 제공하는 전송 시스템(이하 "ADSL시스템"이라 칭함)의 일반적인 구성을 보여주는 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, ADSL 시스템은 교환 단말장치(Exchange Terminal Unit) 1과, 가입자 댁내장치(CPE: Customer Premises Equipment) 혹은 원격 단말장치(Remote Terminal Unit) 10을 포함한다. 상기 교환 단말장치 1은 교환국기내에설치되고, 상기 원격 단말장치 10은 가입자의 가정에 설치된다. 상기 교환단말장치 1은 다중화부 3과, 분배기(splitter) 5로 구성된다. 상기 다중화부 3은 인터넷(internet or internet protocol network)과 같은 데이터망(data network)에 접속된다. 상기 다중화부 3은 상기 데이터망으로부터의 수신 데이터를 분배기 5로 제공하고, 분배기 5로부터의 데이터를 데이터망으로 송신한다. 상기 분배기 5는 상기 다중화부 3을 통해 데이터망에 접속되고, 또한 공중전화망(PSTN: Public Switched Telephone Network)과 같은 음성망(Voice Networks)에 접속된다. 이때 상기 분배기 5와 공중전화망은 일반 전화라인을 통해 서로 접속되고, 상기 다중화부 3과 데이터망은 광케이블을 통해 서로 접속된다. 또한 상기 분배기 5에는 다수의 원격 단말장치들 10이 접속된다. 그러므로 상기 분배기 5는 상기 원격 단말장치들 10로부터의 음성 신호와 데이터를 각각 음성망과 다중화부 3을 통한 데이터망으로 분배하고, 그 역으로 음성망으로부터의 음성신호 및 다중화부 3을 거친 데이터망으로부터의 데이터를 각각 해당하는 원격 단말장치 10으로 분배하여 전송한다.

상기 원격 단말장치 10은 교환 단말장치 1에 일반 전화라인(예: copper pair)을 통해 접속되고, 분배기(splitter) 11과, 전화기 15와, ADSL 모뎀 13과, 컴퓨터(PC: Personal Computer) 17로 구성된다. 상기 분배기 11은 교환 단말장치 1로부터의 음성 신호 또는 데이터를 입력하고, 음성 신호의 경우에는 전화기 15로 분배하고, 데이터의 경우는 ADSL 모뎀 13을 통해 컴퓨터 17로 분배한다. 또한 상기 분배기 11은 전화기 15로부터의 음성신호와, ADSL 모뎀 13을 통한 컴퓨터 17로부터의 데이터를 교환 단말장치 1로 전송한다. 상기 ADSL 모뎀 13은 교환 단말장치 1로부터의 데이터를 복조하여 컴퓨터 17로 제공하고, 상기 컴퓨터 17로부터의 데이터를 변조하여 상기 교환 단말장치 1로 제공한다. 상기 ADSL 모뎀 13은 DMT(Discrete Multi-Tone) 방식에 따라 데이터를 변조 및 복조할 수 있다. 이때 상기 교환 단말장치 1로부터의 데이터는 소정 압축방식(예: MPEG(Motion Picture Experts Group)방식)에 따라 부호화된 데이터이다.

전술한 도 1에서는 원격 단말장치 10이 하나의 전화기 15와 하나의 컴퓨터 17로 이루어지는 전형적인 예에 대해서 설명하였다. 즉, 전형적인 ADSL 시스템은 한 사람만이 음성 통화 또는 데이터 통신을 수행할 수 있도록 한다. 그러나, ADSL 시스템을 이용하여 2사람 이상이 동시에 음성 통화 또는 데이터 통신을 수행할 수 있다면 보다 효율적이라고 말하지 않을 수 없을 것이다. 물론, 도 1에 도시된 바와 같은 ADSL 시스템을 가입자의 댁내(가정 또는 사무실)에서 설치하는 이외에 별도로 랜(LAN: Local Area Network)을 설치한다면, 2사람 이상의 동시 음성 통화 또는 데이터 통신도 가능하다. 그러나 랜의 별도 설치는 가입자들에게 경제적으로 커다란 부담이 아닐 수 없다. 이러한 경제적인 부담을 줄이면서도 2사람 이상이 동시에 음성 통화 또는 데이터 통신을 수행할 수 있도록 하는 기술이 본건 출원인에 의해 1999년 10월 27일자로 선출원된 대한만국 특허 출원번호 99-46856호, 제목 "비대칭 디지털 가입자선 시스템에서 홈 네트웍 시스템"하에 상세하게 개시되어 있다. 본 발명은 이러한 홈 네트웍 시스템에서 마스터와 슬레이브간의 구체적인 데이터 전송 흐름에 관한 것임을 밝혀두는 바이다.

한편, 하나의 전화라인을 이용하는 경우에도 다수의 사용자 각각이 독립적으로 통화 또는 데이터 통신을 할 수 있도록 하는 상기 홈 네트웍 시스템을 구현함에 있어서 다음과 같은 사항들이 고려되어야 한다.

전통적으로 TCM(Time Compression Multiplexed)이라 일컫어지는 소위 핑퐁(ping pong) 전송방식은 물리적으로 일반 전화선을 사용하여 #24 케이블에서 최대 1000메타의 거리를 수용할 수 있으며, AMI(Alternate Mark Inversion) 라인코딩을 사용한다. 이때 전송 속도는 기본적으로 384kbps의 심볼 전송율을 사용하며, 전송 포맷은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 2B+D의 형식을 사용하여 양방향 전송 144kbps를 지원한다. 즉, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 마스터와 슬레이브들간의 전송시 64kbps의 2개의 B채널과 16kbps의 D채널을 제공한다. 기존의 TCM방식과 같은 경우 마스터와 슬레이브들 사이를 포인트 투 포인트(point-to-point) 방식으로 구성해야 했으며, 2B+D 방식의 144kbps 전송을 할 수 밖에 없었고, 대역폭이 고정되어 효율적인 사용이 어려웠다.

상기 홈 네트웍 시스템을 구현함에 있어서 기존의 TCM방식을 그대로 사용하는 경우에 야기될 수 있는 문제점들을 정리해보면 다음과 같다.

1) 기존 TCM방식을 사용하였을 경우 여러 대의 전화를 사용하기 위해 포인트 투 포인트 방식으로 선로를 재구성할 필요가 있다. 예를 들어, 키폰시스템이나 사설교환기(PBX: Private Branch eXchange)와 같이 여러 대의 전화를 사용하기 위해 포인트 투 포인트 방식으로 선로를 재구성할 필요가 있다.

2) 마스터와 슬레이브들간에 2B+D 프레임 포맷을 사용하기 때문에 최대 가능한 전송속도가 144kbps로 제한된다.

3) 마스터와 슬레이브들간의 송수신 채널 대역폭이 고정된다.

따라서 본 발명의 목적은 ADSL 시스템에서 하나의 전화라인을 통해서 다수의 가입자들이 독립적으로 통화 또는 데이터 통신을 가능하게 하는 홈 네트웍 장치를 구현할 시 마스터와 슬레이브들간의 선로를 포인트 투 포인트 방식으로 재구성할 필요가 없도록 하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 ADSL 시스템에서 하나의 전화라인을 통해서 다수의 가입자들이 독립적으로 통화 또는 데이터 통신을 가능하게 하는 홈 네트웍 장치를 구현할 시 마스터와 슬레이브들간의 새로운 전송 프레임 포맷을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 ADSL 시스템에서 하나의 전화라인을 통해서 다수의 가입자들이 독립적으로 통화 또는 데이터 통신을 가능하게 하는 홈 네트웍 장치를 구현할 시 마스터와 슬레이브들간의 송수신 채널 대역폭을 적응적이고 동적으로 할당할 수 있도록 하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 ADSL 시스템에서 하나의 전화라인을 통해서 다수의 가입자들이 독립적으로 통화 또는 데이터 통신을 가능하게 하는 홈 네트웍 장치를 구현할 시 마스터와 슬레이브들간의 전송 속도를 동적으로 조절할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 가입자 댁내에 설치되어 있는 전화라인이 버스방식으로 구성되어 있어서 여러 대의 전화나 컴퓨터를 사용하기 위해서는 선로를 재구성해야 되는데, 이러한 변경 없이 버스방식으로 여러 대의 전화와 컴퓨터를 사용할 수 있도록 채널을 다중화하고, 전통적인 TCM이 갖는 송수신의 고정적인 채널 대역폭 사용의 고정적인 개념에서 탈피하여 정보량에 따라 송수신 채널 대역폭을 적응적이고 동적으로 할당함으로써 송수신 채널 대역폭을 비대칭하게 하여 사용자의 정보 만족도를 극대화함에 있다.

본 발명에 따르면, ADSL 시스템은 교환 단말장치와 가입자 댁내 장치를 포함하고, 상기 가입자 댁내 장치는, 음성 통화를 위한 전화기들과, 데이터 통신을 위한 컴퓨터들로 이루어지는 다수의 슬레이브들과, 하나의 전화라인을 통해 상기 슬레이브들과 접속되고 상기 교환 단말장치와 상기 슬레이브들 사이의 송수신 제어를 위한 마스터를 포함한다.

마스터가 슬레이브로 전송하기 위한 다운 프레임을 생성할 시, 먼저 상기 마스터는 상기 슬레이브들중 적어도 하나 이상의 음성 통화 및 데이터 통신을 위한 슬레이브들에 대한 채널 정보를 할당한다. 다음에, 상기 마스터는 상기 할당된 채널 정보를 나타내는 비트가 상기 채널 정보의 머리에 붙여진 다운 프레임을 생성하여 해당하는 슬레이브들로 전송한다. 이때 상기 다운 프레임의 처음 위치에는 상기 다운 프레임의 시작을 나타내는 비트가 더 붙여지고, 상기 채널 정보는 변경 가능하다.

슬레이브가 마스터로 전송하기 위한 업 프레임을 생성할시, 먼저, 각 슬레이브는 음성 통화 또는 데이터 통신을 위한 채널 정보를 생성한다. 다음에, 각 슬레이브는 상기 생성된 채널 정보를 나타내는 비트가 상기 채널 정보의 머리에 붙여진업 프레임을 생성하여 상기 마스터로 전송한다. 이때 상기 업 프레임의 처음 위치에는 슬레이브들간의 동기 흐트러짐 및 분실을 방지하기 위한 아이들 비트가 더 붙여지고, 상기 채널 정보는 변경 가능하다.

도 1은 비대칭 디지털 가입자라인(ADSL)을 이용한 전송 시스템의 구성을 보여주는 도면.

도 2a 및 도 2b는 종래 기술의 TCM 방식에 따른 홈 네트웍시스템에서 마스터와 슬레이브들간의 전송 형식 및 동작 타이밍을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 홈 네트웍 시스템의 구성을 보여주는 도면.

도 4는 도 3에 도시된 마스터의 구체적인 구성도.

도 5는 도 3에 도시된 마스터와 슬레이브간의 전송 프레임 포맷을 보여주는 도면.

도 6은 도 3에 도시된 마스터의 동작 타이밍을 보여주는 도면.

도 7은 도 3에 도시된 슬레이브의 동작 타이밍을 보여주는 도면.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 동적인 대역폭 할당의 예들을 보여주는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 마스터에서 전화 링이 울림을 감지하여 슬레이브로알려주는 처리 흐름도.

도 10은 본 발명에 따른 슬레이브에서 수화기를 온/오프했는지 여부를 마스터로 알려주는 처리 흐름도.

도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 슬레이브간 내선 통화를 위한 처리 흐름도.

도 12는 본 발명에 따른 동적 대역폭 변경의 일 예에 대한 처리 흐름도.

도 13은 본 발명에 따른 동적 대역폭 변경의 다른 예에 대한 처리 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

우선 본 발명은 하나의 가정(혹은 소규모의 사무실)과 같은 가입자 댁내에서 다수의 전화기를 통해 각각 독립적으로 통화를 수행할 수 있고, 다수의 컴퓨터를 통해 각각 독립적으로 데이터 통신을 수행할 수 있도록 하는 전술한 홈 네트웍 시스템에 관한 것임을 밝혀두는 바이다. 따라서 하기에서는 먼저 전술한 홈 네트웍 시스템의 구성 및 동작을 간략하게 설명하고, 본 발명과 직접적으로 관련있는 상기 홈 네트웍 시스템에서 마스터와 슬레이브들간의 전송 방식에 대한 세부적인 흐름 및 알고리즘, 그리고 마스터와 슬레이브들간의 D-채널 시그널링에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명이 적용되는 홈 네트웍 시스템

도 3은 본 발명이 적용되는 홈 네트웍 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 하나의 마스터 200과, 6개의 슬레이브들 300(310,320,330,340,350, 360)이 버스 방식으로 접속되어 있다. 상기 마스터 200은 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용되는 교환 단말장치인 다중 서비스 처리 집중기(Multiservice Access Concentrator System 혹은 MACS)(도시하지 않음)를 통해 음성망 혹은 데이터망에 접속된다. 또한 상기 마스터 200에는 6개의 슬레이블들 310∼360이 접속된다. 상기 슬레이브들 300에는 전화기 혹은 컴퓨터 등이 사용될 수 있다. 여기서는, 제1 및 제2 슬레이브들 310,320이 전화용으로 지정되고, 제3 및 제4 슬레이브들 330,340이 내선용 전화기로 지정되고, 제5 및 제6 슬레이브들 350,360이 컴퓨터(PC: Personal Computer)용으로 지정된 예가 도시되어 있다. 상기 슬레이브들 300에는 아답터(adaptor)를 통해 해당하는 단말이 접속된다.

도 4는 도 3에 도시된 마스터 200의 구체적인 구성을 보여주는 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 제어기 210은 홈 마스터 200의 전반적인 동작을 제어한다. 상기 제어기 210은 미리 설정된 채널 정보 - 사용할 채널 개수 및 상기 채널들의 대역, 전송 속도 및 크기 등과 같은 정보를 가지고 있으며, 상기 채널들에 대응되는 아답터(슬레이브)의 고유번호를 가지고 있다.

가입자 선로 인터페이스부 201은 원격 단말장치의 내부에 포함되는 것으로, 도 1에 도시된 교환 단말장치와 원격 단말장치간에 송수신되는 신호를 인터페이스한다. 상기 가입자 선로 인터페이스부 201은 교환 단말장치로부터의 수신 신호로부터 POTS(Plain Old Telephone Service) 채널에 실린 음성신호를 검출하여 코덱 211로 출력하고, 나머지 채널의 신호는 전송 모뎀 202로 출력한다. 반대로, 상기 가입자 선로 인터페이스부 201은 상기 코덱 211에서 입력되는 음성신호와 상기 전송 모뎀 201에서 입력되는 신호를 입력받고, 상기 음성신호를 POTS 채널에 실어 교환 단말장치로 전송한다.

전송 모뎀 202는 가입자선로 인터페이스부 201로부터 POTS 채널을 제외한 나머지 채널들의 신호를 수신하여 압축 해제한 후 분리한다. 분리된 채널 신호들중 음성 채널의 신호는 통화 스위치 204로 출력되고, 데이터 채널의 신호는 매체 접근 제어(MAC: Medium Access Control) 처리기로 출력된다. 상기 전송 모뎀 202는 업 스트림(Up-Stream)과 다운 스트림(Down Stream)의 속도와 채널의 개수와 크기를 제어할 수 있다. 상기 전송 모뎀 202에서 속도와 채널의 개수와 크기를 조절할 경우 교환 단말장치도 상기 전송 모뎀 202을 가지는 가입자 댁내에 대한 데이터 전송 속도와 채널의 개수와 크기를 조절해 주어야 한다.

코덱 211은 가입자회로 정합 기능과 PCM(Pulse Coded Modulation) 코딩 기능의 2가지의 역할을 수행한다. 전자의 기능을 수행할 경우, 코덱 211은 상기 가입자선로 인터페이스부 201로부터의 POTS 채널을 통한 링신호가 검출되면, 이러한 검출 결과의 사실을 제어기 210으로 알린다. 후자의 기능을 수행할 경우, 상기 코덱 211은 POTS 채널을 통한 음성신호를 검출하고, 상기 음성신호를 음성데이터로 변환하여 통화 스위치 204로 출력한다. 전원 스위치 203은 정전 발생 시 자동적으로 전환되어 전화에 직접 연결되도록 함으로써 기존의 전화와 같이 사용될 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 전원 스위치 203은 릴레이로 구현될 수 있다.

통화 스위치 204는 타임 스위치나 스페이스 스위치 방식에 의해 음성 데이터의 스위칭 동작을 수행한다. 구체적으로, 상기 통화 스위치 204는 상기 코덱 211과 전송 모뎀 202에서 입력하는 음성 데이터를 시분할에 의해 구분되는 해당 채널을 통해 입력받고, 상기 제어기 210의 제어를 받아 해당 채널에 실어 프레임 합성/분배기 207로 출력한다. 또한 상기 통화 스위치 204는 내선 통화 시 단말간의 음성 또는 데이터 교환이 이루어지도록 한다. 신호기 206은 번호 PCM 데이터인 DTMF 수신과 통화에 필요한 모든 톤(다이얼톤, 화중톤 등) 및 링톤 데이터를 발생한다. POTS 채널을 통해 호가 착신되었음을 알리는 링 신호가 가입자 선로 인터페이스부 201로부터 코덱 211에 전달되면, 상기 코덱 211은 상기 링 신호를 감지하고 제어기 210로 링이 검출되었음을 알린다. 링이 검출되었음을 통보받은 제어기 210은 통화스위치 204로 통화로 연결을 명령하고, 해당하는 가입자에게 호가 착신되었음을 알린다.

마스터 클럭 발생부 205는 마스터 클럭을 생성한다. MAC 처리기 212는 상기 전송 모뎀 202로부터 데이터 채널 수신 시 수신된 채널들을 프레임 합성/분배기 207로 출력하고, 가입자 댁내에서 서버 기능을 수행한다. 상기 MAC 처리기 212는 외부와의 데이터 통신을 수행하기 위해 외부 IP 어드레스를 가지고 있으며, 가입자 댁내에서의 서버 기능을 수행하기 위해서 내부 IP 어드레스를 가지고 있으며, 상기 내부 IP 어드레스에 의해 가입자 댁내의 컴퓨터간의 데이터 통신이 수행되도록 한다.

프레임 합성/분배기 207은 상기 통화 스위치 204와 MAC 처리기 212로부터 음성 채널 및 데이터 채널들을 수신하고, 후술되어질 본 발명에 따른 프레임을 생성하여 드라이브/리시버 208로 출력하고, 상기 드라이브/리시버 208로부터 입력되는 프레임을 음성 채널과 데이터 채널로 분리하여 각각 통화 스위치 204와 MAC 처리기 212로 출력한다. 드라이브/리시버(driver/receiver) 208은 가입자 댁내의 버스를 구동하는 구성요소로서, 프레임 합성/분배기 207에 의해 생성된 프레임을 해당하는 아답터를 통해 해당하는 슬레이브로 전송하고, 역으로 해당하는 아답터를 통한 프레임을 수신한다. 전원 모듈(209)은 상용전원 220V를 공급받아 -24V의 피딩(Feeding)전압과 기타 필요한 DC 전압을 만들어 공급한다.

위에서 개략적으로 살펴본 바와 같은 홈 네트웍 시스템의 구성 및 동작은 전술한 바와 같이 대한민국 특허출원 제99-46856호에 상세하게 개시되어 있다는 사실에 유의하여야 한다.

본 발명은 이러한 홈 네트웍 시스템의 구성 요소들중에서 마스터 200내의 프레임 합성/분배기 207, 드라이버/리시버 208 및 제어기 210과 밀접한 관련을 가지는 것이다. 본 발명은 마스터와 슬레이브간 전송하는 방식에 대한 세부적인 흐름 및 알고리즘 개발과 마스터와 슬레이브간 D-채널 시그널링을 설계하는 것이다. 이러한 본 발명은 기존의 프레임 포맷인 2B+D의 고정적인 형식에서 벗어나 송신과 수신의 대역폭을 고집하지 않고 D채널의 제어에 따라 자유롭게 서로의 대역폭을 재할당한다. 즉, 처음 초기화 시 마스터와 슬레이브간에 연결되어 있는 환경에 따라 대역폭을 할당하여 동작하다가, 마스터에 연결되어 있는 슬레이브 수가 변화하는 것을 마스터에서 감지하여 D채널을 사용하여 대역폭을 재할당하여 효율적인 대역폭을 사용할 수 있도록 한다. 이러한 본 발명에 따르면, 포인트 투 포인트 방식을 버스 방식으로 동작시킴으로써 여러 대의 전화와의 데이터 통신이 가능하도록 하기 위해 새로운 배선 작업없이 버스 형태로 동작할 수 있는 2B+D 방식이 아닌 새로운 프레임 포맷을 구성할 수 있다. 또한 전송속도를 최대 1152kbps(128kbpps~1152kbps)가 가능하도록 구성할 수 있고, 전송 속도를 동적으로 조정할 수 있다.

버스트 데이터 전송

본 발명에 따르면, 마스터와 슬레이브 사이에 일반 전화선을 이용하여 데이터를 전송하기 위해서 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 마스터 200과 슬레이브들 300으로 구성하고, 제1 슬레이브310에서부터 제4 슬레이브 340까지는 전화용으로 사용하고, 제5 슬레이브 350 및 제6 슬레이브 360은 컴퓨터용으로 사용하는 예에 대해서 설명한다. 여기서 사용하는 인터페이스 라인은 일반 전화선으로 버스 형태로 구성되어 있다.

도 5는 도 3에 도시된 마스터와 슬레이브간의 전송 프레임 포맷을 보여주는 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 마스터에서 슬레이브로의 전송 프레임인 다운프레임(down frame)은 시작을 알려주는 시작비트(start bit) 4비트와, 각 채널을 제어하기 위한 D-채널 비트 4비트와, 8비트로 구성되어진 4개의 음성채널(CH0∼CH3)과, 그리고 128비트로 구성되어진 2개의 데이터 채널(CH4,CH5)로 구성된다.

슬레이브에서 마스터로부의 전송 프레임인 업 프레임(up frame)은 상기 다운 스트림과는 다르게 비대칭하게 구성된다. 상기 업 프레임은 슬레이브와 슬레이브 사이에 동기의 흐트러짐과 분실을 방지하기 위해 각 채널 앞에 2비트의 아이들 비트(idle bit)가 붙고, 각 채널을 제어하기 위한 각 채널별로 D-채널비트 4비트와, 8비트로 구성되어진 4개의 음성채널(CH0∼CH3)과, 그리고 32비트로 구성되어진 2개의 데이터채널(CH4,CH5)로 구성된다.

위와 같은 구조의 다운 프레임 및 업 프레임은 각각 미리 설정된 시간(250㎲)내에서 2프레임으로 조합되어진다. 그리고 음성채널 CH0은 단말1(슬레이브1)을 위한 채널이고, 음성채널 CH1은 단말2(슬레이브2)를 위한 채널이고, 음성채널 CH3은 단말3(슬레이브3)을 위한 채널이고, 음성채널 CH4는 단말4(슬레이브4)을 위한 채널이고, 데이터채널 CH4는 단말5(슬레이브5)를 위한 채널이고, 데이터채널 CH5는 단말6(슬레이브6)을 위한 채널이다. 상기 각 채널을 제어하기 위한 D-채널 비트 4비트의 설정 예가 후술될 <표 1>에 도시되어 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 있어서, ADSL 시스템은 교환 단말장치와 가입자 댁내 장치를 포함하고, 상기 가입자 댁내 장치는, 음성 통화를 위한 전화기들과, 데이터 통신을 위한 컴퓨터들로 이루어지는 다수의 슬레이브들과, 하나의 전화라인을 통해 상기 슬레이브들과 접속되고 상기 교환 단말장치와 상기 슬레이브들 사이의 송수신 제어를 위한 마스터를 포함한다. 이때 상기 마스터와 상기 슬레이브들간의 전송 프레임은 다음과 같이 생성되어 전송된다.

마스터가 슬레이브로 전송하기 위한 다운 프레임을 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 마스터는 상기 슬레이브들중 적어도 하나 이상의 음성 통화 및 데이터 통신을 위한 슬레이브들에 대한 채널 정보를 할당한다. 다음에, 상기 마스터는 상기 할당된 채널 정보를 나타내는 비트가 상기 채널 정보의 머리에 붙여진 다운 프레임을 생성하여 해당하는 슬레이브들로 전송한다. 이때 상기 다운 프레임의 처음 위치에는 상기 다운 프레임의 시작을 나타내는 비트가 더 붙여지고, 상기 채널 정보는 변경 가능하다.

슬레이브가 마스터로 전송하기 위한 업 프레임을 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각 슬레이브는 음성 통화 또는 데이터 통신을 위한 채널 정보를 생성한다. 다음에, 각 슬레이브는 상기 생성된 채널 정보를 나타내는 비트가 상기 채널 정보의 머리에 붙여진 업 프레임을 생성하여 상기 마스터로 전송한다. 이때 상기 업 프레임의 처음 위치에는 슬레이브들간의 동기 흐트러짐 및 분실을 방지하기 위한 아이들 비트가 더 붙여지고, 상기 채널 정보는 변경 가능하다.

도 6은 도 3에 도시된 마스터 200의 동작 타이밍을 보여주는 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 메인클럭(CLOCK)으로는 2.048MHz가 사용될 수 있고,상기 메인클럭에 동기화되어 D채널 클럭(CTL_CLOCK)(예: 16kHz)이 생성되고, 이 D채널 클럭은 D-채널 제어를 위해 사용된다. 상기 D채널 클럭에 동기화되어 D 동기신호(CTL_SYNC)가 생성된다. 상기 D 동기신호에 동기되어 D-채널 4비트(CTL_DATA)가 프레임내에 실리게 된다. 전송 동기신호(TX_SYNC)는 상기 메인클럭에 동기화되는 신호로, 이 전송 동기신호에 동기되어 전송 인에이블신호(TXD_E)가 생성된다. 상기 전송 인에이블 신호에 응답하여 전송채널에 버스트 데이터(TXD)가 실리게 된다. 이러한 전송 데이터(TXD)는 해당하는 슬레이브로 전송된다. 각 슬레이브는 자신에게 정해진 동기신호(RX_SYNC)에 따라 전송 데이터를 수신함으로써 자신의 데이터(RXD)를 수신할 수 있다. 이때 마스터 200의 리시버는 동작하지 않는다.

도 7은 도 3에 도시된 슬레이브들 300의 동작 타이밍을 보여주는 도면이다.

상기 도 7을 참조하면, 각각의 슬레이브 310∼360은 마스터 200에서 보낸 시작 비트(start bit)에 동기화된다. 다음에 각 슬레이브 310∼360은 도 5에 도시된 바와 같이 타임지연(td: time delay)시간만큼 지연 후 D-채널 4비트를 입력받고, 자신에게 할당된 채널에서 버스트 데이터를 수신한다. 슬레이브 1은 채널 0에서 데이터를 수신하고, 슬레이브 2는 채널 1에서 데이터를 수신하고, 슬레이브 3은 채널 2에서 데이터를 수신하고, 슬레이브 4는 채널 3에서 데이터를 수신하고, 슬레이브 5는 채널 4에서 데이터를 수신하고, 슬레이브 6은 채널 5에서 데이터를 수신한다.

각 슬레이브 310∼360은 자신에게 할당된 채널에서 버스트 데이터를 다 수신한 후에 도 5에 도시된 바와 같이 가이드타임(tg: time guard))시간동안 기다렸다가 슬레이브간 동기와 데이터 분실을 막기 위해 아이들 비트 2비트를 전송하고, 버스트 데이터를 실어 마스터 200으로 전송한다. 이때 마스터 200에서 보낸 버스트 데이터를 자신에게 할당된 채널에서 수신하는 것과 마찬가지로 각 슬레이브 310∼360은 자신에게 할당된 채널에서만 버스트 데이터를 송신한다. 이때 각 슬레이브 310∼360의 리시버는 동작하지 않는다. 마스터 200은 각 슬레이브 310∼360으로부터의 버스트 데이터를 수신하고, 수신된 데이터들을 프레임 합성기 207에 의해 합성하여 전송 프레임을 생성한다.

동적인 대역폭 할당

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 동적인 대역폭 할당의 예들을 보여주는 도면이다.

이러한 대역폭 할당의 예들은 마스터 200과 슬레이브 300간에 초기 대역폭을 결정하기 위하여 D-채널 시그널링을 이용하여 구성할 수 있다. 동적인(dynamic) 대역폭의 할당은 하기의 <표 1>에 나타낸 바와 같이 D-채널을 이용하여 변경할 수 있다. 여기서 D-채널이란 도 5에 도시된 D채널 4비트를 의미한다.

도 8a는 본 발명에 따른 마스터와 슬레이브간의 대역폭 할당의 일 예를 보여주는 도면이다. 이 예는 상기 <표 1>의 D채널 4비트의 값이 "1000"인 경우에 해당하는 것으로, 통화용 전화기 4대와 데이터 통신용 컴퓨터 2대의 사용을 가능하게 한다.

상기 도 8a를 참조하면, 업 스트림은 각각이 64kbps 대역폭으로 할당된 4개의 음성 채널과, 각각이 512kbps 대역폭으로 할당된 2개의 데이터 채널로 구성된다. 그러므로 업 스트림의 음성 채널은 256kbps의 대역폭으로 할당되고, 데이터 채널은 1024kbps의 대역폭으로 할당된다. 다운 스트림은 각각이 64kbps 대역폭으로 할당된 4개의 음성 채널과, 각각이 128kbps 대역폭으로 할당된 2개의 데이터 채널로 구성된다. 그러므로 다운 스트림의 음성 채널은 256kbps의 대역폭으로 할당되고, 데이터 채널은 256kbps의 대역폭으로 할당된다. 하기의 <표 2>는 상기 도 8a에 도시된 바와 같은 예에 따른 각 채널별 대역폭 할당을 정리한 것다.

도 8b는 본 발명에 따른 마스터와 슬레이브간의 대역폭 할당의 다른 예를 보여주는 도면이다. 이 예는 상기 <표 1>의 D채널 4비트의 값이 "1001"인 경우에 해당하는 것으로, 통화용 전화기 4대와 데이터 통신용 컴퓨터 1대의 사용을 가능하게 한다.

상기 도 8b를 참조하면, 업 스트림은 각각이 64kbps 대역폭으로 할당된 4개의 음성 채널과, 1024kbps 대역폭으로 할당된 1개의 데이터 채널로 구성된다. 그러므로 업 스트림의 음성 채널은 256kbps의 대역폭으로 할당되고, 데이터 채널은 1024kbps의 대역폭으로 할당된다. 다운 스트림은 각각이 64kbps 대역폭으로 할당된 4개의 음성 채널과, 256kbps 대역폭으로 할당된 1개의 데이터 채널로 구성된다. 그러므로 다운 스트림의 음성 채널은 256kbps의 대역폭으로 할당되고, 데이터 채널은 256kbps의 대역폭으로 할당된다. 하기의 <표 3>은 상기 도 8b에 도시된 바와 같은 예에 따른 각 채널별 대역폭 할당을 정리한 것이다.

도 8c는 본 발명에 따른 마스터와 슬레이브간의 대역폭 할당의 또 다른 예를보여주는 도면이다. 이 예는 상기 <표 1>의 D채널 4비트의 값이 "1010"인 경우에 해당하는 것으로, 통화용 전화기 2대와 데이터 통신용 컴퓨터 1대의 사용을 가능하게 한다.

상기 도 8c를 참조하면, 업 스트림은 각각이 64kbps 대역폭으로 할당된 2개의 음성 채널과, 1152kbps 대역폭으로 할당된 1개의 데이터 채널로 구성된다. 그러므로 업 스트림의 음성 채널은 128kbps의 대역폭으로 할당되고, 데이터 채널은 1152kbps의 대역폭으로 할당된다. 다운 스트림은 각각이 64kbps 대역폭으로 할당된 2개의 음성 채널과, 384kbps 대역폭으로 할당된 1개의 데이터 채널로 구성된다. 그러므로 다운 스트림의 음성 채널은 128kbps의 대역폭으로 할당되고, 데이터 채널은 384kbps의 대역폭으로 할당된다. 하기의 <표 4>는 상기 도 8c에 도시된 바와 같은 예에 따른 각 채널별 대역폭 할당을 정리한 것이다.

도 8d는 본 발명에 따른 마스터와 슬레이브간의 대역폭 할당의 또 다른 예를 보여주는 도면이다. 이 예는 상기 <표 1>의 D채널 4비트의 값이 "1011"인 경우에 해당하는 것으로, 통화용 전화기 2대와 데이터 통신용 컴퓨터 2대의 사용을 가능하게 한다.

상기 도 8d를 참조하면, 업 스트림은 각각이 64kbps 대역폭으로 할당된 2개의 음성 채널과, 각각이 576kbps 대역폭으로 할당된 2개의 데이터 채널로 구성된다. 그러므로 업 스트림의 음성 채널은 128kbps의 대역폭으로 할당되고, 데이터 채널은 1152kbps의 대역폭으로 할당된다. 다운 스트림은 각각이 64kbps 대역폭으로 할당된 2개의 음성 채널과, 각각이 192kbps 대역폭으로 할당된 2개의 데이터 채널로 구성된다. 그러므로 다운 스트림의 음성 채널은 128kbps의 대역폭으로 할당되고, 데이터 채널은 384kbps의 대역폭으로 할당된다. 하기의 <표 5>는 상기 도 8d에 도시된 바와 같은 예에 따른 각 채널별 대역폭 할당을 정리한 것이다.

D-채널 프로토콜 알고리즘

전술한 바와 같이 본 발명은 마스터 200과 슬레이브 300간에 시그널링을 위해서 D-채널을 사용하고, 그 D-채널 값에 따라 동작하도록 한다. D-채널 값에 따른 동작은 상기 <표 1>에서 보여지는 D-채널에 할당된 비트로서 결정되는데, 결정된 비트값에 따른 각 경우의 동작은 후술될 도 9 내지 도 13을 참조하여 설명될 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 마스터 200에서 전화 링이 울림을 감지하여 슬레이브300으로 알려주는 처리 흐름을 보여주는 도면이다.

상기 도 9를 참조하면, 901단계에서 마스터 200은 전화국에서 링이 왔는지 여부를 판단한다. 전화국에서 링이 온 것으로 판단되는 경우, 902단계에서 마스터 200은 D-CH 비트값을 "0001"로 설정하고, 각 채널 CH1∼4에 링톤 데이터를 실고, 이러한 링톤 데이터가 포함된 다운 프레임을 슬레이브 300으로 전송한다. 이와 달리 전화국에서 링이 오지 않는 것으로 판단되는 경우, 903단계에서 마스터 200은 D-CH 비트값을 "0000"(디폴트값)으로 설정하고, 이 디폴트값이 설정된 다운 프레임을 슬레이브 300으로 전송한다.

슬레이브 300은 911단계에서 마스터 200으로부터의 전송 프레임에 포함된 D-CH 비트값이 "0001"인지 여부를 판단한다. 상기 D-CH 비트값이 "0001"인 경우, 슬레이브 300은 912단계에서 내부의 경로를 링 경로를 연결하고, 913단계에서 부져를 동작시킨다. 이와 달리 상기 D-CH 비트값이 "0001"이 아닌 경우, 슬레이브 300은 914단계에서 내부의 경로를 음성 경로(디폴트 경로)로 연결한다.

도 10은 본 발명에 따른 슬레이브 300에서 수화기를 온/오프했는지 여부를 마스터 200으로 알려주는 처리 흐름을 보여주는 도면이다.

상기 도 10을 참조하면, 슬레이브 300은 1001단계에서 전화기가 들렸는지 여부를 판단한다. 슬레이브 300은 전화기가 들린 경우에는 1002단계에서 D-CH 비트값을 "0001"로 설정하고, 전화기가 들리지 않은 경우에는 1003단계에서 D-CH 비트값을 "0000"(디폴트값)으로 설정하고, 설정된 값을 포함하는 업 프레임을 마스터 200으로 전송한다. 1011단계에서 마스터 200은 슬레이브 300으로부터의 전송 프레임에포함된 D-CH 비트값이 "0001"인지 여부를 판단한다. 상기 D-CH 비트값이 "0001"인 것으로 판단되는 경우, 마스터 200은 1012단계에서 각 채널 CH1∼4에 발신음 데이터를 실고, 이 발신음 데이터가 포함된 다운 프레임을 슬레이브 300으로 전송한다. 슬레이브 300은 마스터 200으로부터의 상기 전송 프레임에 응답하여 음성 경로를 연결한다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 슬레이브들간의 내선 통화를 위한 처리 흐름을 보여주는 도면이다.

상기 도 11a를 참조하면, 슬레이브 300은 1101단계에서 내선 통화를 위해 전화기를 들었는지 여부를 판단한다. 상기 슬레이브 300은 전화기를 들은 것으로 판단되는 경우에는 1102단계에서 D-CH 비트값을 "0001"로 설정하고, 들지 않은 것으로 판단되는 경우에는 1103단계에서 D-CH 비트값을 "0000"(디폴트값)으로 설정하고, 상기 설정된 D-CH 비트값을 포함하는 업 프레임을 마스터 200으로 전송한다.

마스터 200은 슬레이브 300으로부터의 전송 프레임내에 포함된 D-CH 비트값이 "0001"인지 여부를 1111단계에서 판단한다. 판단되는 경우, 마스터 200은 1112단계에서 각 채널 CH1∼4에 발신음 데이터를 실고, 상기 발신음 데이터가 포함된 다운 프레임을 슬레이브 300으로 전송한다.

슬레이브 300은 1121단계에서 상기 마스터 200으로부터의 전송 프레임에 포함된 발신 데이터를 확인하고, 내부의 경로를 음성 경로로 연결한다. 이때 슬레이브 300중의 어느 한 슬레이브는 내선 통화를 위해 "#"과 내선번호(1∼4)중 어느 한 내선번호를 누르게 될 것이다. 1122단계에서 슬레이브 300은 가입자가 누른 "#"과내선번호에 대한 데이터를 포함하는 업 프레임을 마스터 200으로 전송한다.

도 11b를 참조하면, 마스터 200은 1131단계에서 상기 슬레이브 300으로부터의 전송 프레임에 포함된 내선 통화를 위한 데이터를 분석한다. 이때 분석되는 각 데이터, 즉 내선번호에 따라 마스터 200은 D-CH 비트값을 설정한다. 예를 들어, 내선번호가 1인 것으로 1132단계에서 판단되는 경우에, 마스터 200은 1133단계에서 D-CH 비트값을 "0100"으로 설정한다. 내선번호가 2인 것으로 1134단계에서 판단되는 경우에, 마스터 200은 1135단계에서 D-CH 비트값을 "0101"로 설정한다. 내선번호가 3인 것으로 1136단계에서 판단되는 경우에, 마스터 200은 1137단계에서 D-CH 비트값을 "0110"으로 설정한다. 내선번호가 4인 것으로 1138단계에서 판단되는 경우에, 마스터 200은 1139단계에서 D-CH 비트값을 "0111"로 설정한다. 이와 같이, 1133단계, 1135단계, 1137단계, 1139단계중의 어느 한 단계에서 설정된 D-CH 비트값을 포함하는 다운 프레임이 슬레이브 300으로 전송될 것이다.

슬레이브 300은 1141단계에서 내선 통화를 위해 설정된 D-CH 비트값이 포함된 프레임이 마스터 200으로부터 전송되어 수신되는지 여부를 판단한다. 판단되는 경우, 해당하는 슬레이브는 1142단계에서 내부의 경로를 링 경로로 연결하고, 1143단계에서 부져를 동작시킨다. 그러나 내선 통화를 위해 설정된 D-CH 비트값이 포함된 프레임이 수신되지 않는 것으로 판단되는 경우, 슬레이브 300은 내부의 경로를 디폴트의 음성 경로로 연결한다.

도 12는 본 발명에 따른 동적 대역폭 변경의 일 예에 대한 처리 흐름을 보여주는 도면이다.

상기 도 12를 참조하면, 초기에 마스터 200은 1201단계에서 대역폭 설정을 위한 D-CH 비트값을 "1000"(디폴트값)으로 설정하고, 이 대역폭 설정을 위한 D-CH 비트값을 포함하는 다운 프레임을 생성하여 슬레이브 300으로 전송한다.

슬레이브 300은 1211단계에서 상기 전송된 프레임내에 포함된 대역폭 설정을 위한 D-CH 비트값이 "1000"인지 여부를 판단한다. 판단되는 경우, 슬레이브 300은 1212단계에서 대역폭 설정을 위한 D-CH 비트값을 "1000"으로 설정하고, 1213단계에서 기본 음성 통화용 전화기 4대와 데이터 통신용 컴퓨터 2대인 6개의 채널을 할당하고 이 할당된 채널 정보를 포함하는 업 프레임을 마스터 200으로 전송한다.

마스터 200은 1221단계에서 이전에 1201단계에서 전송한 대역폭 설정을 위한 D-CH 비트값과, 1213단계에서 전송된 업 프레임내에 포함된 대역폭 설정을 위한 D-CH 비트값이 동일한지 여부를 판단한다. 동일한 것으로 판단되는 경우, 1222단계에서 마스터 200은 대역폭을 기본 음성 통화용 전화기 4대와 데이터 통신용 컴퓨터 2대인 6개의 채널로 할당하고, 이 할당된 채널 정보를 포함하는 다운 프레임을 슬레이브 300으로 전송한다.

도 13은 본 발명에 따른 동적 대역폭 변경의 다른 예에 대한 처리 흐름을 보여주는 도면이다.

상기 도 13을 참조하면, 1301단계에서 마스터 200은 대역폭 설정을 위한 D-CH 비트값을 "1001"로 변경하였다고 가정하면, 이 변경된 대역폭 설정을 위한 D-CH 비트값을 포함하는 다운 프레임이 슬레이브 300으로 전송된다.

슬레이브 300은 마스터 200으로부터 전송된 프레임내에 포함된 대역폭 설정변경을 위한 D-CH 비트값이 어떠한 값인지 여부를 1311단계, 1313단계, 1315단계, 1317단계중의 어느 한 단계에서 판단하고, 각 판단결과에 따라 1312단계, 1314단계, 1316단계, 1318단계중의 어느 한 단계에서 해당하는 채널을 확인하고, 1319단계에서 상기 할당된 채널 정보를 포함하는 업 프레임을 마스터 200으로 전송한다.

마스터 200은 1321단계에서 이전에 1301단계에서 전송한 대역폭 설정 변경을 위한 D-CH 비트값과, 1319단계에서 전송된 업 프레임내에 포함된 대역폭 설정 변경을 위한 D-CH 비트값이 동일한지 여부를 판단한다. 동일한 것으로 판단되는 경우, 1322단계에서 마스터 200은 대역폭을 기본 음성 통화용 전화기 4대와 데이터 통신용 컴퓨터 1대인 5개의 채널로 할당하고, 이 할당된 채널 정보를 포함하는 다운 프레임을 슬레이브 300으로 전송한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 ADSL 시스템에서 하나의 전화라인을 통해서 다수의 가입자들이 독립적으로 통화 또는 데이터 통신을 가능하게 하는 홈 네트웍 장치를 구현할 시 초기화시에는 마스터와 슬레이브간에 연결되어 있는 환경에 따라대역폭을 할당하여 동작하다가 마스터에 연결되어 있는 슬레이브 수가 변화되는 것을 마스터가 감지하여 D채널 비트를 사용하여 대역폭을 재할당함으로써 효율적인 대역폭을 사용할 수 있도록 하는 이점이 있다.