KR20000034483A

KR20000034483A - 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법

Info

Publication number: KR20000034483A
Application number: KR1019980051819A
Authority: KR
Inventors: 김덕년
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-06-26

Abstract

본 발명은 MPU(MicroProcessor Unit) 버스를 통해 전달되는 데이터의 양을 줄일 수 있는 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법에 관한 것이다.

본 발명은 내장형 케이블모뎀에 구비된 MAC 칩과 MPU와 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러가 패킷 처리를 위하여 데이터 패킷을 주고받을 때 패킷 전체를 이동시키는 대신 패킷 처리시에 필요한 헤더 정보만 이동시키고 나머지 부분은 MAC 칩의 로컬 메모리 버퍼에 보관해 둠으로써 MPU 버스를 통해 전달되는 데이터의 양이 줄어들도록 한다.

상기와 같이 본 발명은 내장형 케이블모뎀에 구비된 MAC 칩과 MPU 사이에서 전달되는 데이터의 양을 줄여 MPU 버스의 효율을 증가시킬 수 있기 때문에 내장형 케이블모뎀의 고속 데이터 전송을 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법(A method for transmitting a data packet in a built-in cable modem)

본 발명은 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법에 관한 것으로서, 특히 MPU(MicroProcessor Unit) 버스를 통해 전달되는 데이터의 양을 줄일 수 있는 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법에 관한 것이다.

일반적으로 케이블모뎀 네트워크는 원격지 접속 분야에서 종합정보통신망(ISDN), 멀티디지털가입자회선(xDSL) 등과 함께 관심을 끌고 있는 네트워크 시스템으로서, 인터넷, 인트라넷에 접속하여 Mbps 급의 고속 데이터 전송 속도로 가입자에게 재택근무, 영상회의, 웹검색 등의 다양한 서비스를 제공한다.

미국을 중심으로 폭넓은 사용자층을 확보하고 있는 케이블모뎀 네트워크의 개념은 케이블 티브이(CATV)망을 데이터 통신분야에 끌어들인 것으로서, 동축케이블을 이용한다는 측면에서는 서로 유사하지만 CATV는 외부의 동축케이블을 셋톱박스로 연결한 후 이 셋톱박스에 TV를 접속시키는 반면, 케이블모뎀 네트워크는 케이블모뎀으로 동축케이블과 퍼스널 컴퓨터(PC)를 연결하는 방식이다. 이 때, 케이블모뎀에 접속되는 PC는 1 대일 수도 있고 여러 대일 수도 있다.

케이블모뎀은 워크그룹용, 멀티유저용, 및 개인용으로 구분된다. 워크그룹용 케이블모뎀은 PC를 접속시킬 수 있는 포트수가 4개, 8개 등으로 소규모 그룹을 대상으로 하고 이를 통해 소형 랜(LAN)을 구축할 수 있도록 하며, 멀티유저용 케이블모뎀은 도서관, 학교, 공장 등 비교적 규모가 큰 곳에 사용된다.

도 1은 일반적인 케이블모뎀 네트워크의 개략적인 구성도로서, 다수개의 케이블모뎀(11∼14, CM: Cable Modem)이 케이블망(20)에 연결되어 있고, 각각의 케이블모뎀(11∼14)에는 가입자 설비(CPE: Customer Premises Equipment)인 퍼스널 컴퓨터(PC)가 연결되어 있으며, 케이블모뎀 단말시스템(30, CMTS: Cable Modem Termination System)이 케이블망(20)과 백본망(40) 사이에 연결되어 있다. 여기서, 가입자는 백본망(40)으로부터 인터넷 등의 서비스를 제공받는다.

상기 케이블모뎀들(11∼14, CM)은 PC 로부터 입력되는 상향 채널(upstream channel)의 패킷들과 CMTS(30)로부터 입력되는 하향 채널(downstream channel)의 패킷들을 버퍼와 메모리(도면상 도시되지 않음)에 저장한 상태에서 적절하게 처리하여 가입자가 CMTS(30)와 연결된 백본망(40)으로부터 여러 가지 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.

상기 CMTS(30)는 헤드엔드에 위치하여 상향 채널과 하향 채널을 제공한다. 상기 CMTS(30)는 하향 채널을 통해 500Kbps∼30Mbps의 속도로 광대역의 데이터를 전송하고, 상향 채널을 통해 각 케이블모뎀(11∼14, CM)이 96Kbps∼10Mbps의 속도 및 점대점 방식으로 전송한 협대역의 질의데이터를 수신한다.

한편, 케이블모뎀에는 CPE(PC) 외부에 설치되어 CPE와 이더넷 인터페이스를 통해 연결되는 외장형 케이블모뎀과 CPE에 내장되는 내장형 케이블모뎀이 있는데, 그 중 내장형 케이블모뎀은 도면상 도시된 바는 없으나 CPE 또는 CMTS(30)와 데이터 패킷을 송수신하는 MAC 칩(Medium Access Control chip), MPU 및 메모리가 MPU 버스에 연결되어 있으며, CPE에 구비된 PCI(Programmable Communication Interface) 버스와의 인터페이스를 위한 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러가 역시 MPU 버스에 연결되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래 기술의 내장형 케이블모뎀은 MAC 칩이 CPE 또는 CMTS 로부터 데이터 패킷을 수신하면 해당 패킷의 헤더 정보와 데이터를 모두 메모리에 저장시킨 다음 MPU에 그 사실을 알린다. 상기 MAC 칩으로부터 데이터 패킷이 존재함을 통보받은 MPU는 메모리로부터 헤더 정보와 데이터를 읽어와 패킷 필터링(filtering), 어드레스 검증(verification), 브리징(bridging) 등과 같은 처리를 한 다음 다시 메모리에 저장시키고 그 사실을 MAC 칩에 알린다. 상기 MPU로부터 패킷 처리 완료를 통보받은 MAC 칩은 MPU에 의해 적절하게 처리된 패킷을 메모리로부터 읽어와 데이터 패킷의 송신여부를 결정한다. 여기서, 데이터 패킷의 CPE 측 송신이 결정되면 MAC 칩은 해당 패킷에 헤더를 붙여 다시 메모리에 저장시킨 다음 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러에 그 사실을 알린다. 상기 MAC 칩으로부터 데이터 패킷 송신을 통보받은 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러는 메모리에 저장된 전송 패킷을 읽어와 CPE의 PCI 버스로 전달한다.

그러나, 종래에는 상기에서 설명된 바와 같이 내장형 케이블모뎀에 구비된 MAC 칩과 MPU 와 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러가 서로 MPU 버스를 통해 전체 데이터 패킷을 주고받으면서 필터링이나 브리징과 같은 패킷 처리 과정을 수행하기 때문에 MPU 버스의 효율이 떨어져 상대적으로 데이터 패킷을 처리하는데 많은 시간이 소요되고, 그로 인해 케이블모뎀이 추구하고자 하는 고속의 데이터 전송율을 효과적으로 구현하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, MAC 칩과 MPU와 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러가 패킷 처리를 위하여 데이터 패킷을 주고받을 때 패킷 전체를 이동시키는 대신 패킷 처리시에 필요한 헤더 정보만 이동시키고 나머지 부분은 MAC 칩의 로컬 메모리 버퍼에 보관해 둠으로써 MPU 버스를 통해 전달되는 데이터의 양을 줄일 수 있도록 하는 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법은 CPE 또는 CMTS 와 데이터 패킷을 송수신하는 MAC 칩, MPU 및 메모리가 MPU 버스에 연결되어 있고, 상기 MAC 칩에 로컬 메모리 버퍼가 연결되어 있으며, 상기 CPE에 구비된 PCI 버스와의 인터페이스를 위한 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러가 상기 MAC 칩에 내장되어 있는 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법에 있어서, 상기 MAC 칩이 상기 CPE 또는 CMTS 로부터 데이터 패킷을 수신하면 해당 패킷의 헤더 정보는 상기 메모리에 저장시키고, 나머지 데이터는 상기 로컬 메모리 버퍼에 저장시키는 제 1 단계와; 상기 MPU가 상기 메모리에 저장된 헤더 정보를 읽어와 각종 처리를 수행하고, 그 처리 결과를 상기 메모리에 저장시키는 제 2 단계와; 상기 MAC 칩이 상기 메모리에 저장된 처리 결과를 읽어와 데이터 패킷의 송신여부를 결정하는 제 3 단계와; 상기 데이터 패킷의 송신이 결정되면 상기 MAC 칩이 상기 로컬 메모리 버퍼에 저장된 데이터를 읽어들여 헤더를 붙인 후 내장된 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러를 통해 CPE 로 송신하거나 CMTS 로 송신하는 제 4 단계가 구비된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 케이블모뎀 네트워크의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명이 적용되는 내장형 케이블모뎀의 개략적인 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

140: MAC 칩(Medium Access Control chip) 141: 로컬 메모리 버퍼

160: MPU(MicroProcessor Unit) 170: DRAM(Dynamic RAM)

200: MPU 버스

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명이 적용되는 내장형 케이블모뎀은 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol)을 사용하며, IP 메시지의 투명한 전송을 위하여 아래 표 1과 같은 계층적인 구조를 가지고 있다.

계 층	부 계 층
네트워크 계층	-
데이터 링크 계층	논리 링크 제어(LLC) 부계층
	링크 보안 부계층
	매체 액세스 제어(MAC) 부계층
물리 계층	전송 수렴(TC) 부계층
물리 계층	물리 매체 종속(PMD) 부계층

즉, 케이블모뎀은 네트워크 계층, 데이터 링크 계층, 물리 계층의 수직적인 계층 구조를 가진다. 그 중, 데이터 링크 계층은 논리 링크 제어(LLC: Logical Link Control) 부계층, 링크 보안(link-security) 부계층 및 매체 액세스 제어(MAC: Medium Access Control) 부계층으로 구분되고, 물리 계층은 전송 수렴(Transmission Convergence) 부계층과 물리 매체 종속(PMD: Physical Medium Dependent) 부계층으로 구분되며, 네트워크 계층(IP 계층)은 IP 트래픽을 전송한다.

상기 데이터 링크 계층의 매체 액세스 제어(MAC) 부계층은 가변 길이의 PDU(Protocol data Unit)를 지원한다. 여기서, MAC 프로토콜은 CMTS에 의해 대역 할당이 제어되고, 상향스트림이 일정 시간 간격의 미니슬롯으로 나뉘며, 가변 길이의 패킷을 지원하여 대역 사용 효율을 증가시키는 특징을 가지고 있다.

상기 물리 계층의 전송 수렴(TC) 계층은 하향스트림의 경우에만 존재하여 디지털 비디오와 같은 추가의 서비스를 제공하며, 물리 매체 종속(PMD) 부계층은 하향스트림의 경우 64QAM 과 256QAM 의 변조 방식, 리드솔로몬과 트렐리스의 에러정정코드 등의 기능을 지원하고 상향스트림의 경우 QPSK 와 16QAM 의 변조 방식, TDMA, 고정 길이 프레임과 가변 길이 PDU 등을 지원한다.

한편, 케이블모뎀과 CMTS가 주고받는 MAC 프레임은 MAC 프레임의 내용을 정의하는 MAC 헤더와, 상기 MAC 헤더에 따라 그 길이와 존재여부가 정해지는 데이터 PDU로 구성된다. 상기 MAC 프레임은 상향스트림의 경우 MAC 헤더 앞에 물리 매체 종속(PMD) 부계층 오버 헤더가, 하향스트림의 경우 MPEG 전송 헤더가 붙어서 전송된다.

도 2는 본 발명이 적용되는 내장형 케이블모뎀의 개략적인 구성도로서, 상기 내장형 케이블모뎀은 튜너(110)와, 변조기(120)와, 복조기(130)와, MAC 칩(140)과, 로컬 메모리 버퍼(141)와, 암호/해독기(150)와, MPU(160)와, DRAM(Dynamic RAM, 170)과, 플래시 메모리(flash memory, 180)가 구비되어 있다. 상기 MAC 칩(140), MPU(160), DRAM(170) 및 플래시 메모리(180)는 각각 MPU 버스(200)에 연결되어 있고, 상기 MAC 칩(140)에는 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러(140a)가 내장되어 있다.

상기와 같이 구성된 내장형 케이블모뎀이 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 패킷을 전달하는 과정을 상세하게 설명한다.

먼저, 내장형 케이블모뎀이 CMTS 로부터 수신한 데이터 패킷을 처리하는 과정은 다음과 같다.

튜너(110)는 F-커넥터를 통해 CMTS가 송신한 RF 신호(데이터 패킷)를 수신하여 복조기(130)로 출력하고, 상기 복조기(130)는 입력받은 RF 신호(16QAM 변조된 신호)를 복조하여 MAC 칩(140)에 전달하고, 상기 MAC 칩(140)은 전달받은 데이터 패킷(MAC 프레임)을 필터링한 다음 해당 패킷의 헤더 정보는 MPU 버스(200)를 통해 DRAM(170)에 저장시키고 나머지 데이터는 로컬 메모리 버퍼(141)에 저장시킨 후 MPU(160)에 데이터 패킷이 존재함을 알린다.

상기 MPU(160)는 MAC 칩(140)으로부터 데이터 패킷이 존재함을 통보받으면 MPU 버스(200)를 통해 DRAM(170)에 저장된 헤더 정보를 읽어와 헤더 정보만으로 패킷 필터링, 어드레스 검증, 브리징 등과 같은 처리를 수행한 다음 그 결과를 다시 MPU 버스(200)를 통해 DRAM(170)에 저장시키고, MAC 칩(140)에 패킷 처리 완료를 알린다.

상기 MAC 칩(140)은 MPU(160)로부터 패킷 처리 완료를 통보받으면 MPU 버스(200)를 통해 DRAM(170)에 저장된 MPU(160)의 처리 결과를 읽어와 데이터 패킷을 CPE측으로 송신할 것인가를 결정한다.

상기에서 MAC 칩(140)과 MPU(160)는 MPU 버스(200)와 DRAM(170)을 통해 데이터 패킷의 헤더 정보만을 주고받기 때문에 MPU 버스(200)를 통해 전달되는 데이터의 양은 크게 줄어든다.

그 후, 데이터 패킷의 CPE측 송신이 결정되면 MAC 칩(140)은 로컬 메모리 버퍼(141)에 저장된 데이터를 읽어들여 헤더를 붙인 후 내장된 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러(140a)를 통해 CPE측으로 송신한다. 여기서, 상기 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러(140a)가 MPU 버스(200)에 연결되는 대신 MAC 칩(140)에 내장되어 있으므로 MAC 칩(140)과 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러(140a)가 MPU 버스(200)와 DRAM(170)을 통해 데이터 패킷을 주고받을 필요가 없어 MPU 버스(200)를 통해 전달되는 데이터의 양을 줄이는데 일조를 한다.

다음으로, 내장형 케이블모뎀이 CPE 로부터 수신한 데이터 패킷을 처리하는 과정은 다음과 같다.

MAC 칩(140)은 내장된 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러(140a)를 통해 CPE가 송신한 데이터 패킷을 수신하여 필터링한 다음 해당 패킷의 헤더 정보는 MPU 버스(200)를 통해 DRAM(170)에 저장시키고 나머지 데이터는 로컬 메모리 버퍼(141)에 저장시킨 후 MPU(160)에 데이터 패킷이 존재함을 알린다. 여기서도, 상기 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러(140a)와 MAC 칩(140)이 MPU 버스(200)와 DRAM(170)을 통해 데이터 패킷을 주고받을 필요가 없으므로 MPU 버스(200)를 통해 전달되는 데이터의 양을 줄이는데 일조를 할 수 있다.

상기 MAC 칩(140)은 MPU(160)로부터 패킷 처리 완료를 통보받으면 MPU 버스(200)를 통해 DRAM(170)에 저장된 MPU(160)의 처리 결과를 읽어와 데이터 패킷을 CMTS 측으로 송신할 것인가를 결정한다.

상기에서도 MAC 칩(140)과 MPU(160)는 MPU 버스(200)와 DRAM(170)을 통해 데이터 패킷의 헤더 정보만을 주고받기 때문에 MPU 버스(200)를 통해 전달되는 데이터의 양은 크게 줄어든다.

그 후, 데이터 패킷의 CMTS측 송신이 결정되면 MAC 칩(140)은 로컬 메모리 버퍼(141)에 저장된 데이터를 읽어들여 헤더를 붙인 후 변조기(120)로 전달하고, 상기 변조기(120)는 MAC 칩(140)으로부터 전달받은 데이터 패킷을 16QAM 변조하여 튜너(110)로 출력하고, 상기 튜너(110)는 16QAM 변조된 상향 패킷을 F-커넥터를 통해 CMTS측으로 송신한다.

또한, 도 2에 도시된 암호/해독기(150)는 CMTS로 데이터 패킷을 송신할 때 해당 패킷에 실린 내용을 다른 케이블모뎀이 알 수 없도록 암호화하고, CMTS로부터 수신한 암호화된 데이터 패킷을 해독한다.

이와 같이 본 발명은 내장형 케이블모뎀에 구비된 MAC 칩과 MPU 사이에서 전달되는 데이터의 양을 줄여 MPU 버스의 효율을 증가시킬 수 있기 때문에 내장형 케이블모뎀의 고속 데이터 전송을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims

CPE 또는 CMTS 와 데이터 패킷을 송수신하는 MAC 칩, MPU 및 메모리가 MPU 버스에 연결되어 있고, 상기 MAC 칩에 로컬 메모리 버퍼가 연결되어 있으며, 상기 CPE에 구비된 PCI 버스와의 인터페이스를 위한 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러가 상기 MAC 칩에 내장되어 있는 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법에 있어서,

상기 MAC 칩이 상기 CPE 또는 CMTS 로부터 데이터 패킷을 수신하면 해당 패킷의 헤더 정보는 상기 메모리에 저장시키고, 나머지 데이터는 상기 로컬 메모리 버퍼에 저장시키는 제 1 단계와;

상기 MPU가 상기 메모리에 저장된 헤더 정보를 읽어와 각종 처리를 수행하고, 그 처리 결과를 상기 메모리에 저장시키는 제 2 단계와;

상기 MAC 칩이 상기 메모리에 저장된 처리 결과를 읽어와 데이터 패킷의 송신여부를 결정하는 제 3 단계와;

상기 데이터 패킷의 송신이 결정되면 상기 MAC 칩이 상기 로컬 메모리 버퍼에 저장된 데이터를 읽어들여 헤더를 붙인 후 내장된 PCI 버스 인터페이스 컨트롤러를 통해 CPE 로 송신하거나 CMTS 로 송신하는 제 4 단계가 구비된 것을 특징으로 하는 내장형 케이블모뎀의 데이터 패킷 전달방법.