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위성 ATM 기술 현황 1. 선진 각국의 추진 현황 2. BISDN 위성망 특성

위성 ATM 기술 현황 1. 선진 각국의 추진 현황 2. BISDN 위성망 특성 3. OBP 교환기술 / 다중접속 방식 김 덕년 / 명지대학교. HSN 98. Myong Ji Satcomm Lab. 목 차.  1. 선진 각국의 추진 현황 2. BISDN 위성망 특성 3. OBP 교환기술. HSN 98. Myong Ji Satcomm Lab.

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위성 ATM 기술 현황 1. 선진 각국의 추진 현황 2. BISDN 위성망 특성

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  1. 위성 ATM 기술 현황 1. 선진 각국의 추진 현황 2. BISDN 위성망 특성 3. OBP 교환기술 / 다중접속 방식 김 덕년 / 명지대학교

  2. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 목 차  1. 선진 각국의 추진 현황 2. BISDN 위성망 특성 3. OBP 교환기술

  3. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진 현황 유럽. ž RACE Project 2단계 (1992. 1 ~ 1995. 5) - CATALYST. (R2074) Project • 이태리 CSELT,스위스 Telecom, 스페인 Telia • 유럽권내 운영되고 있는 다양한 이기종 LAN들을 위성 BISDN망으로 연결, 궁극적으로 ATM 위성망을 유럽에 구축하기 위한 기본적인 실험결과 분석. • 34M bps급 PDH 구조의 ATM 셀 스트림 전송실험 / 접속실험.

  4. 72M IF G.703 변조기 ATM 34Mbps 스트림발생기 잡음 복조기 Noise Testset 고속모뎀 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 A. 모의 실험 실험실 모의 실험 모델

  5. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 실험실 모델 실험결과 BER DCR CCR Eb/No(dB) EPR 1.6E-05 2.0E-06 6.4 9.7E-06 5.0E-05 6.8 4.5E-06 6.2E-07 2.8E-06 1.4E-05 7.7E-07 4.7E-06 1.5E-06 2.2E-07 7.2 7.6 2.1E-07 1.2E-06 3.8E-07 5.8E-08 8.0 5.7E-08 3.7E-07 1.2E-07 1.2E-08 2.2E-07 5.3E-08 9.7E-09 8.2 2.8E-08 8.5 6.1E-08 2.6E-08 2.1E-09 8.5E-09 주 : DCR(Discared Cell Ratio) : ATM 헤더의 HEC 기능에 의해 수신된 셀 중 폐기된 셀의 상대비 CCR(Corrected Cell Ratio) : 수신된 셀 중 HEC에 의해 보정된 셀의 상대비 EPR(Errored Payload Ratio) : 수신된 셀 중 셀 페이로드(셀 헤더 제외)가 오류있는 상태로 들어오는 셀의 상대비 ATM 계층은 페이로드 에러 검출능력이 없음

  6. 스위스 Basel 프랑스 Nanterre Newtec NTC 2038/9 AA Alcatel Telspace 9762 TG 모뎀 F-SEG-1 SUI-BAS-2 안테나 9.0m HPA 600W EIRP 74.5 dBW(운용) G/T 34.0 dB/K 지구국 안테나 3.7m HPA 85W 69.0 dBW(운용) 28.4 dB/K 위성 Eutelsat II-F3(16 E) Eutelsat I-F5(21.5 E) Ku 대역 중계기 37호 Ku 대역 중계기 4호 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 B. 현장 실험 지구국 / 위성 특성

  7. Eb/No(dB) BER DCR CCR EPR 1.6E-06 2.0E-07 4.7E-11 <1E-11 6.8 7.4 9.7 >10 7.5E-06 1.1E-0.6 0.0 0.0 2.5E-06 3.8E-07 0.0 0.0 5.4E-06 7.1E-06 2.2E-09 0.0 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 Basel 지구국 성능실험 결과 Eb/No(dB) BER DCR CCR EPR 6.3E-05 4.4E-05 3.4E-06 4.4E-07 1.6E-07 0.0 6.4 6.5 7.3 7.9 8.1 >20 8.8E-06 5.8E-06 4.3E-07 6.6E-08 3.5E-08 0.0 3.0E-06 2.1E-06 1.4E-07 1.4E-08 8.6E-09 0.0 Nanterre 지구국 성능실험 결과

  8. Eb/No(dB) BER DCR CCR EPR 1.6E-06 2.0E-07 4.7E-11 <1E-11 6.8 7.4 9.7 >10 7.5E-06 1.1E-0.6 0.0 0.0 2.5E-06 3.8E-07 0.0 0.0 5.4E-06 7.1E-06 2.2E-09 0.0 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 Basel 지구국 성능실험 결과 Eb/No(dB) BER DCR CCR EPR 6.3E-05 4.4E-05 3.4E-06 4.4E-07 1.6E-07 0.0 6.4 6.5 7.3 7.9 8.1 >20 8.8E-06 5.8E-06 4.3E-07 6.6E-08 3.5E-08 0.0 3.0E-06 2.1E-06 1.4E-07 1.4E-08 8.6E-09 0.0 Nanterre 지구국 성능실험 결과

  9. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 C. 종합시험 Eutelsat 2로 35MHz Ku 밴드 중계기 (94.12) 위성 ATM에서 제공하는 서비스특성 분석 정보 속도 : 24.576MBPS 코딩/변조 방식 : 3/4 Convolution QPSK Soft Decision 비터비 / 디코딩 접속 표준 : ITU-T G.804, G.832 IEEE 802.3 CSMA/CD, FDDI, DQDB 서비스 시험

  10. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 CATALYST 접속망의 기본구조 CSMA/CD LAN - ATM TDMA ATM 교환기 터미널 접속장치 FDDI DQDB

  11. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 미국의 추진 현황 ACTS 프로그램 초고속 광역 실험 위성(1993.4) NASA의 Lewis 연구센터와 ARPA 주관 Ka 대역 OBP/Multibeam 정지 궤도 ISDN/B-ISDN 서비스 실험 동작 모드 : BBP, MSM 빔 : 고정빔(Cleveland, Atlanta, Tampa) 호핑빔(East, West, 스티어링) 등 총 6개빔

  12. 위치 서경 100도, 적도상공 정지궤도 19.2GHz ~ 20.1GHz (Up link) 29.1GHz ~ 30.0GHz(Down link) 주파수 대역 0.5도(고정빔, 호핑빔) 1.0도(기계적 조정빔) 빔폭 EIRP G/T 63dBW(EOC) 18dB/K BER 10E-6 변조방식 serial Minimum Shift Keying 2.2 m(Receive) 3.3 m(Transmit) 안테나 크기 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 통신 중계기 제원

  13. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 일본의 추진 현황 초고속 위성통신실험 ( 1995.12 ~ ) CRL 산하 연구소 (세이까, 가시마)를 Ka 대역 N-Star 위성으로 연결 ( pt - pt) 155Mbps ATM/SDH 전송 특성과 접속서비스 성능분석 고품질 HDTV 신호를 131 Mbps로 압축 ( CODEC) ATM셀화 (CLAD), STM-1 급 전송 위성링크 데이터는 ATM셀 구조를 가짐 ( SDH Framer)

  14. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 N-Star Ka-Band CRL Seika Transponder Communications Research Center 155.52 Mbps ATM / SDH HDR Terminal SDH Framer ATM Hub CRL Kashima Space Research Center CLAD HDTV CODEC HDR Terminal Router SDH Framer ATM Hub VCR HDTV CLAD MUSE Enc HDTV CODEC CATV HE B-ISDN VCR HDTV BBCC PNES HDR 초고속 위성통신 실험망 구성도(N - STAR)

  15. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 선진각국의 추진현황 ACTS INTELSAT 45Mbps 155.52Mbps 155.52Mbps HDR - ES Link Evaluation HDR - ES Link Evaluation Equipment Equipment ATM - Hub ATM - Hub Graphic HDV CODEC HDV CODEC Workstation Gateway HD Video Editing HD Video Console ATM Hub Editing Graphic Console Computer High Definition Monitor 1 inch VTR High Definition HD Video 1 inch VTR Monitor Camera 국제간 HDR 위성통신 실험망 구성도

  16. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab 목 차 1. 선진 각국의 추진 현황.  2. BISDN 위성망 특성 3. OBP 교환기술

  17. PUBLIC OR PRIVATE ATM NODE ATM-COMPATIBLE LOCAL NETWORK Ethernet, FDDI etc. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab BISDN 위성망 특성 위성 가입자망 구조 가입자국 중심국 가입자국 <Satellite in the access>

  18. 위성 중계망 구조 PUBLIC OR PUBLIC OR PRIVATE PRIVATE ATM ATM NODE NODE PUBLIC OR PRIVATE ATM NODE < Satellite in the core > HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab BISDN 위성망 특성 위성 ATM망 구조

  19. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab BISDN 위성망 특성 위성가입자망 구성 방안

  20. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab BISDN 위성망 특성 • 위성가입자망 구성 방안 ( cont.) • 가입자국 기능 • - 사설 B-ISNN망 및 B-ISDN 터미널 접속 • - 현존 LAN 및 터미널 접속 • - 가입자국내에 연결된 망 및 단말간의 addressing 및 routing기능 • - Q.2931 신호 프로토콜 지원 • - ATM 셀 다중화 / 역다중화 및 ATM 처리기능 • - 위성프레임 생성 및 분해 • - 위성 링크 엑세스 프로토콜 지원( MF-TDMA) • - UNI SB / TB 기능 • - 2M bps 급 서비스

  21. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab BISDN 위성망 특성 • 위성가입자망 구성 방안 ( cont.) • 중심국 기능 • - Q.2931 에 따른 호설정, QoS 및 자원 할당 기능 • - 155Mbps*N로 지상 ATM망과 NNI접속 기능 • - Addressing 기능 • - ATM셀 다중화 / 역다중화 및 ATM 처리 기능 • - 위성 프레임 생성 / 분해, 엑세스 프로토콜 지원

  22. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab BISDN 위성망 특성 • ATM 트래픽 특징 • ATM Service Architecture • - CBR • - rt-VBR • - nrt-VBR • - ABR • - UBR • 실시간 서비스 • - CBR, rt-VBR • 비 실시간 서비스 • - ABR, UBR

  23. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab BISDN 위성망 특성 • ATM 셀 처리 조건 • 실시간 서비스 • - CBR, rt- VBR • - Delay, delay variation에 민감함 • - Cell loss에 덜 민감함 • 비 실시간 서비스 • - UBR, ABR • - Delay, delay variation 에 덜 민감함 • - Cell loss에 민감함

  24. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab BISDN위성망 특성 프레임 구조 a) b) c)

  25. HSN 98 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab Myong Ji Satcomm Lab 목 차 1. 선진 각국의 추진 현황 2. BISDN 위성망 특성  3. OBP 교환기술

  26. HSN 98 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 OBP 위성망 구성 방식 • OBP 위성망 토폴로지 • point-to-point • point-to-multipoint • Grout Talk • 망 토폴로지의 실시간 변경 기능 • OBP 스위칭 방식의 고려 사항 • Multirate/Multichannel/Multiservice 특성

  27. HSN 98 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 OBP 위성망 토폴로지 • Point-to-point • 두 지구국이 한 빔 내에 있을 경우 • 두 지구국인 다른 빔 내에 있을 경우 • point-to-multipoint • Group-talk • point-to-multipoint 와 비슷하며 관련된 모든 end-terminal에게 모두 열어 줌 • broadcasting • multicasting

  28. HSN 98 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 OBP 스위칭 방식의 고려 사항 • Circuit Switch plus Packet Switch • interactive data • 우선순위 낮음 • packet switching • mass file data, nrt-data • 우선순위 보통 • packet switching • voice / video • 우선순위 높음 • circuit switching

  29. HSN 98 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 OBP 스위칭 방식의 고려 사항 • Fast Packet Switching • uplink로 들어오는 트래픽을 고속으로 packet switching • ATM 흐름제어를 그대로 사용할 수 있음 • downlink 전송 속도는 모든 uplink 트래픽을수용할 수 있도록 고속화 되어야 함

  30. HSN 98 HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 Multirate/Multichannel/Multiservice • Multi-rate conversion • 다양한 전송 속도로 들어오는 트래픽을 merging, sorting, routing • 점유 슬롯의 수를 조절하여 전송 속도 조절 가능 • Multi-channel • OBP가 관장하는 모든 빔은 다수의 RF 캐리어를 동시에 사용함 • Multi-service • 서비스에 따라 적절한 채널 용량 할당 • Multi-connectivity • 스위치는 copy 기능을 가짐

  31. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 위성링크 프레임 구조 • MF/TDMA • FDMA와 TDMA의 혼합된 형태 • bandwidth on demand • frequency hopping Freq slot f4 f3 f2 f1 T1 T2 T3 Time Slot Time Frame

  32. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 OBP 스위치의 처리 기능 • 멀티캐스팅을 위한 셀 copy 기능 • cell routing 기능 • flow control 기능 • error correction 기능 • 망 토폴로지 변경 지원

  33. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 OBP 스위치 구조 Channel Up- Separator converter Input CS beam #1 sorter beam #1 MUX Processor Down amplifier converter multicast Fast .... .... .... .... cell copy Packet unit Switch amplifier Down converter Input sorter beam #8 MUX CS beam #8 Processor Up- Channel converter Separator

  34. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 ATM cell routing

  35. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 Error Correction 기능 • 위성 링크의 BER은 지상망에 비해 매우 큼 • burst error 특징 • 기존 ATM은 header에서 1bit correction만 가능 • 새로운 link enhancement 기술 필요 • bit interleaving • burst error를 방지할 수 있음 • extended header • HEC를 늘려 error correction 능력을 확장 시킴

  36. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 Fast Packet Switch • Input rate 와 input port 수에 의해 스위치 처리 속도 결정 (스위칭 속도 결정이 관건이다.) • 장점 • ATM 특성에 부합되는 셀 처리 가능 • data cell detector 필요 없음 • 지구국의 multiplexing에 대해 스위치는 큰 영향을 받지 않는다. • 모든 서비스에 대해 QoS 보장 • 단점 • 스위칭 속도가 매우 빨라야 한다. • Downlink의 속도가 빨라야 한다.

  37. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 빔 교환 다중접속 방식 • 빔 교환 다중접속 방식의 원리 • 빔 교환 방식의 기본 구성 시나리오 • 위성 채널 구조

  38. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 빔 교환 다중접속 방식의 원리 • 빔을 여러 개로 나누어 빔 당 이득을 높임 • 빔의 전력 집중도 높음 • 트래픽 특성과 요구량에 따라서 선별적 설계 가능

  39. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 위성 통신 중계기

  40. HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 빔 교환 방식의 기본구성 시나리오 • 각 빔은 공간적으로 분할됨 • 각 빔 셀은 다수의 주파수 채널을 할당 받아 사용 • uplink/downlink 주파수는 한 쌍으로 사용하거나 downlink의 경우 단일 주파수 사용

  41. a)Meta Signaling Channel (TDM) t b)Frame Structure c)Ground Precessing Time Round-Trip Delay (RTD) + Processing Time( ) HSN 98 Myong Ji Satcomm Lab OBP 교환기술 위성 채널 구조 = +

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