KR19980069047A - 비동기 전송모드 교환기를 이용한 비디오신호 서비스 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

비디오신호와 전화음성신호를 서비스하는 장치가, 방송국에서 발생되는 비디오신호를 ATM셀로 변환하여 STM 광신호로 다중화하는 ATM멀티플렉서와, 다중화되는 ATM셀을 라우팅하여 스위칭 출력하는 ATM교환기와, 다중화되는 STM 광신호 및 일반교환기로부터 전화음성신호를 입력하며 STM광신호 및 전화음성신호를 분석하여 다수의 광네트워크유니트인터페이스들에 전송하는 호스트디지탈터미널과, 광네트워크유니트인터페이스에서 출력되는 ATM셀과 전화음성신호를 선택된 전화라인에 결합하여 출력하는 광네트워크유니트와, 전화라인 상의 ATM셀 및 전화음성신호를 분리하며, ATM셀을 비디오신호로 복원하여 텔리비젼수상기에 재생하고 전화음성신호를 전화기에 공급하는 세탑박스로 구성된다.

Description

비동기 전송모드 교환기를 이용한 비디오신호 서비스 장치 및 방법

본 발명은 비디오신호 서비스 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 비동기 전송모드 교환기를 이용한 디지털 케이블 텔리비젼의 비디오신호를 서비스할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 국내에서 서비스 되고 있는 케이블 텔리비젼(cable television: 이하 CATV라 칭한다)은 한국통신과 한국전력을 통해 상용 서비스되고 있으며 아날로그 방식이다. 상기 아날로그 CATV는 한국통신이 450MHz의 대역폭을 가지며, 한국전력이 750MHz 정도의 대역폭으로 운용되고 있다. 그리고 상기 아날로그 CATV 망을 구축하기 위하여 별도의 고가 동축 케이블을 가입자의 댁내 까지 설치하고, 텔리비젼에 연결되는 변환기(converter)로 전체 주파수 대역폭으로 60채널에서 120 채널 정도의 압축되지 않은 비디오신호를 모두 송출한다. 그리고 가입자가 시청하고자 하는 채널을 선택하면 해당 채널의 비디오신호가 변환기를 통해 수신되어 텔리비젼에 재생된다.

그러나 상기와 같은 종래의 아날로그 방식의 CATV는 정해진 주파수 대역폭 내에서 비디오신호를 송출할 수 있으므로, 고정된 채널 수 이상의 채널을 사용할 수 없는 문제점이 있었다. 즉, 한국통신에서 서비스하는 CATV 방송은 60개의 채널을 사용할 수 있으며, 한국전력에서 서비스는 하는 CATV 방송은 120개의 채널을 사용할 수 있으나, 설정된 채널 수 이상으로 확장하여 사용할 수 없다. 그러므로 향후 서비스될 VOD(Video On Demand) 서비스와 같은 부가 기능들에 대한 가입자의 선택을 상향(upstream)으로 전달할 수 없게 되며, 이로인해 서비스의 한계를 갖게된다.

그러므로 위와 같이 제한된 수의 채널만을 허용하는 종래의 아날로그 방식 CATV 방송은 채널 추가를 위해 주파수의 대역을 늘리거나 변경하여야 하므로, 이미 설치된 많은 장비들과 케이블들을 교체하여야하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 비동기 전송모드 교환기를 이용하여 비디오신호 서비스 채널 확장을 용이하게 할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 비동기 전송모드 교환기로 출력되는 비디오신호와 일반교환기로 출력되는 음성신호를 전화라인을 통해 전화서비스 및 비디오서비스를 댁내에 서비스할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 비디오신호와 전화음성신호를 서비스하는 장치가, 방송국에서 발생되는 비디오신호를 ATM셀로 변환하여 STM 광신호로 다중화하는 ATM멀티플렉서와, 상기 다중화되는 ATM셀을 라우팅하여 스위칭 출력하는 ATM교환기와, 상기 다중화되는 STM 광신호 및 일반교환기로부터 전화음성신호를 입력하며 상기 STM광신호 및 전화음성신호를 분석하여 다수의 광네트워크유니트인터페이스들에 전송하는 호스트디지탈터미널과, 상기 광네트워크유니트인터페이스에서 출력되는 ATM셀과 전화음성신호를 선택된 전화라인에 결합하여 출력하는 광네트워크유니트와, 상기 전화라인 상의 ATM셀 및 전화음성신호를 분리하며, ATM셀을 비디오신호로 복원하여 텔리비젼수상기에 재생하고 전화음성신호를 전화기에 공급하는 세탑박스로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따라 교환기와 연결되어 ATM셀 형태의 비디오신호를 처리하는 호스트디지탈터미널과 가입자 댁내에 설치되어 비디오신호를 처리하는 세탑박스를 구비하는 케이블 텔리비젼 방송 서비스 방법이, 상기 세탑박스의 할당요구시 상기 호스트디지탈터미널이 응답하여 로긴상태를 통보하는 과정과, 상기 로긴 후 상기 세탑박스에서 서비스채널 요구시 상기 호스트디지탈터미널이 응답하여 해당 채널의 VPI 및 VCI를 통보하는 과정과, 상기 호스트디지탈 터미널이 해당 서비스채널의 ATM셀을 상기 세탑박스에 출력하며 상기 세탑박스가 설정된 VPI 및 VCI로 출력되는 ATM셀을 수신한 후 페이로드의 내용을 재생하여 케이블 텔리비젼 서비스를 수행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 전화신호, 하향신호 및 상향신호를 전송하는 전화라인 상의 주파수 특성을 도시하는 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 비동기 전송모드 교환기를 이용하여 디지털 케이블 텔리비젼 망을 구성하는 장치의 구성을 도시하는 도면

도 3은 도 2에서 세탑 박스와 호스트 디지탈 터미널 간에 통신되는 신호의 흐름을 도시하는 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 비동기 전송모드 교환기를 이용하여 디지털 케이블 텔리비젼 망을 구성할 시 호스트 디지탈 터미널을 국사 내부에 설치한 예를 도시하는 도면

도 5는 본 발명의 실싱예에 따라 비동기 전송모드 교환기를 이용하여 디지털 케이블 텔리비젼 망을 구성할 시 호스트 디지탈 터미널을 국사 외부에 설치한 예를 도시하는 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명될 것이다. 도면들중 동일한 부품들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

본 발명의 실시예에서 사용되는 영문 약어들은 하기와 같다.

STB: Set Top Box

ONU: Optic Network Unit

ATM: Asynchronous Transfer Mode

HDT: Host Digital Terminal

OC3: Optical Carrier level 3

STM-1: Synchronous Transport Module level 1

MPEG2: Moving Picture Expert Group 2

MAC: Medium Access Control

POTS: Plain Old Telephone Service

NTSC: National Television System Committee

QPSK: Quadrature Phase Shift Keying

16-CAP: 16 level Carrier-less Amplitude -Phase modulation

본 발명은 비동기 전송모드 교환기(Asynchronous Transfer Mode switch: 이하 ATM 교환기라 칭한다)를 이용하여 CATV 방송을 서비스하는 것으로, ATM 망을 통해 전달되는 비디오신호를 ATM 셀로 변환하며, 전화라인을 통해 비디오신호와 전화 음성신호를 합성하여 출력하여 전화서비스와 CATV 방송 서비스를 수행한다. 이런 경우 상기 ATM 망에 연결되어 서비스되는 디지털 CATV는 채널 추가에 따른 가입자 측의 교체해야 할 부분이 없어 경제적으로 채널 증설이 용이하다.

도 1은 상기와 같은 CATV 서비스를 수행하는 경우, 전화라인 상의 주파수 특성을 도시하는 도면으로, 3개의 주파수 대역으로 구분하여 전송된다. 상기 도 1에서 전화선의 3개 주파수 대역은 전화신호(POTS) 대역, 하향(downstream) 신호대역, 상향(upstream)신호 대역이 된다. 여기서 상기 하향 대역을 통해서는 비디오신호와 STB 제어신호등이 ONU에서 STB로 전달되고, 상향 대역을 통해 STB의 요구신호등이 STB에서 ONU로 전달된다.

도 2는 ATM 망을 이용한 CATV 방송망을 도시하고 있다. 상기 도 2를 참조하면, 비디오신호발생기11은 NTSC 포맷으로 비디오신호를 발생하며, MPEG2엔코더12는 상기 비디오신호발생기11에서 발생되는 NTSC 비디오신호를 MPEG2신호로 부호화하여 출력한다. 즉, 상기 MPEG2엔코더12는 입력되는 비디오신호를 압축한 후 MPEG2 트랜스포트 스트림(transport stream) 형태로 변환하여 출력한다. ATM멀티플렉서(ATM multiplexer)13은 상기 MPEG2엔코더12에서 출력되는 MPEG2 부호화신호를 ATM셀 형태로 변환하여 출력한다. 상기 ATM멀티플렉서13에서 출력되는 신호는 광케이블을 통해 ATM교환기20에 인가된다. 상기 ATM교환기20은 수신되는 ATM셀의 헤더를 분석하여 해당하는 정보에 따라 라우팅(routing)하여 교환 기능을 수행한다. 상기 ATM 교환기20에서 스위칭되는 ATM셀은 광케이블을 통해 HDT30에 인가한다.

상기 HDT30은 상기 ATM교환기20과 연결되어 비디오신호를 인터페이스하는 ATM인터페이스부31과, 일반교환기(Public Switched Telephony Network: PSTN)40과 연결되어 음성신호를 인터페이스하는 교환기인터페이스부32와, 상기 ATM인터페이스부31에서 출력되는 비디오신호와 상기 교환기인터페이스부32에서 출력되는 음성신호를 입력하며, 후술하는 ONU50으로 출력하는 ONU인터페이스부33으로 구성된다. 상기 ONU50은 상기 HDT30의 ONU인터페이스부33과 광케이블로 연결되며, 상기 ONU인터페이스부33에서 출력되는 광케이블 상의 비디오신호 및 음성신호를 입력하여 전화라인에 출력한다. STB61은 상기 전화라인을 통해 수신되는 비디오신호 및 음성신호를 분리하며, 분리된 비디오신호를 텔리비젼62에서 인가하고 음성신호를 전화기63에 인가한다.

상기 도 2와 같은 구성을 갖는 장치의 동작을 살펴보면, 비디오신호발생기11에서 출력되는 비디오신호는 NTSC포맷이며, MPEG2엔코더12는 실시간으로 상기 비디오신호를 압축하고 MPEG2 트랜스포트 스트림 형태로 변환하여 ATM멀티플렉서13에 출력한다. 상기 ATM멀티플렉서13은 STM-1 광신호에 최대 22개의 MPEG2 데이터를 실어서 전송할 수 있다. 이때 상기 각각의 MPEG2 데이터는 하나의 채널로 VPI(Virtual Path Identifier)와 VCI(Virtual Channel Identifier) 값이 서로 다르게 할당되어 ATM 셀 53바이트(header 5바이트, payload 48바이트)로 나뉘어 STM-1 프레임의 페이로드 부분에 할당되어 출력된다. 상기 STM-1 또는 OC3C 155.52Mbps의 광신호에는 6Mbps 급의 MPEG2 데이터 22개의 채널 수용이 가능하다. 상기 MPEG2 데이터가 15Mbps 급으로 전송되는 경우에는 수용 가능한 채널 수가 줄어들게 된다. 상기와 같은 비디오신호발생기11, MPEG2엔코더12 및 ATM멀티플렉서13은 CATV 방송국에서 처리할 수도 있다. 상기 ATM멀티플렉서13의 출력은 다른 STM-1 광신호들과 함께 ATM교환기20에 연결되어 라우팅 출력된다. 즉, 상기 ATM교환기20은 수신되는 ATM셀의 헤더를 분석하여 해당하는 해당하는 목적지로 해당 ATM 셀을 스위칭 출력한다.

상기 ATM교환기20에서 스위칭 출력되는 ATM셀은 HDT30에 인가될 수 있다. 상기 HDT30은 크게 3개의 구성요소를 가진다. 첫 번째 구성요소는 ATM인터페이스부31로서, 상기 ATM교환기20이나 ATM멀티플렉서13에서 바로 입력되는 STM-1 광신호를 분석하여 여러개의 OLU인터페이스부33으로 ATM셀을 브로드캐스팅(broadcasting)하여 여러 가입자들이 동일한 채널을 서비스 받을 수 있도록 한다. 상기 ATM인터페이스부31에는 여러개의 STM-1을 수용하는 포트가 있어, 많은 수의 채널을 가입자들에 서비스할 수 있다. 두 번째 구성요소는 교환기인터페이스부(telephony interface)32는 일반전화기40에서 출력되는 OC3 광신호를 입력하여 여러개의 T1 또는 E1신호들을 ONU인터페이스부33로 분리하여 전달한다. 세 번째 구성요소는 ONU인터페이스부33으로서, ATM인터페이스부31에서 출력되는 MPEG2 데이터와 교환기인터페이스부32는 오는 전화신호를 적당한 비율로 합성하여 다수의 ONU50에 전달한다.

상기 HDT30의 ONU인터페이스부33에서 출력되는 신호는 전화음성신호와 비디오신호로 분리된 신호이며, 상기 ONU50은 이 신호가 전화라인에 연결되기 전에 결합기(combiner)를 통해 주파수 합성하여 STB61에 인가한다. 이때 상기 전화라인에 실리는 신호의 주파수 특성은 상기 도 1과 같다. 그러면 상기 STB61은 상기 도 1과 입력되는 전화라인의 신호를 분리기(splitter)에 의해 전화음성신호와 비디오신호로 분리한 후, 각각 전화기63과 텔리비젼62에 출력한다. 또한 가입자의 채널 선택에 대한 요구는 상기 STB61에서 ONU50을 통해 상기 HDT30으로 전달하는데, 이를 상향 데이터(upstream data)라 한다.

도 3은 상기 도 2에서 STB61과 HDT30 간에 통신되는 신호의 흐름을 도시하고 있다. 상기 도 3을 참조하면, 가입자의 댁내에 설치되는 STB61에 전원이 공급되면, 상기 STB61과 HDT30 간에 메타 신호(meta signalling)의 통신 과정이 시작된다. 먼저 상기 STB61은 311단계에서 할당 요구(assign request)를 출력하며, 이에 응답하여 HDT30은 313단계에서 상기 STB61의 요구에 응답(assigned response)하여 로긴(login)되었음을 통보한다. 그러면 상기 STB61은 할당요구를 할 때 해당 STB61의 MAC 어드레스를 HDT30에 출력하며, 이에 응답하여 상기 HDT30은 응답시 상기 STB61에 할당된 DB(Digital Broadcast) 채널 값을 STB61에 전송하여 채널 요구(channel request)시 사용하도록 한다.

상기와 같이 STB61이 HDT30에 로긴된 후, 상기 HDT30은 315단계에서 4초 간격으로 상기 STB61에 검사 요구(check request)를 하고, 상기 STB61은 상기 검사요구에 따라 317단계에서 응답(check response)하여 상기 STB61이 로긴되어 있음을 상기 HDT에 알린다. 이때 상기 HDT30은 3차례 연속해서 검사 요구에 대하여 검사 응답을 STB61로부터 수신하지 못하면, 로긴되어 있던 STB61을 로그아웃(logout)시킨다. 상기 STB61도 상기 HDT30으로부터 연속적으로 2차례 이상 검사 요구를 받지 못하면, STB61 스스로 로그아웃하며, 재 로긴을 시도한다.

상기 STB61이 로긴된 후 가입자가 시청하고자 하는 채널을 선택하면, 상기 STB61은 319단계에서 채널 요구신호(channel request)를 출력한다. 그러면 상기 HDT30은 상기 STB61이 요구한 채널이 가입자에게 허용되어 있는 채널인 경우에는 321단계에서 상기 STB61에 채널 응답을 하여 요구한 채널을 STB61을 통해 텔리비젼62으로 볼수 있도록 해당 채널의 VPI, VCI 값을 통보한다.

이때 상기 HDT30은 해당 STB에서 요구한 채널에 대한 MPEG2 데이터가 하향으로 출력되도록 라우팅한다. 그러면 상기 STB61은 상기 HDT30이 출력하는 ATM 셀의 VPI, VCI로 수신하여 ATM 셀의 페이로드를 모아 188바이트의 MPEG2 트랜스포트 스트림을 재생한다. MPEG2 디코더 로직을 통해 NTSC로 변환되어 텔리비젼62에 가입자가 요구한 비디오신호를 재생한다.

상기 도 1과 같은 구조를 갖는 디지털 CATV 망을 구성하는 경우, 도 4 및 도 5와 같이 구성할 수 있다. 먼저 도 4은 국사 내부에 상기 HDT를 내장하고, CATV 가입자들과 전화라인을 통해 1:1로 연결시켜 CATV 방송을 서비스할 수 있는 구성을 도시하고 있다. 상기 도 4과 같은 CATV 방송망은 소규모 아파트나 일반 주택이 밀집한 지역에서 효과적으로 사용될 수 있다. 두 번째로 도 5은 국사 외부에 HDT30을 연결하고, 상기 국사의 ATM교환기30 및 일반교환기40과 상기 HDT30을 광케이블을 통해 연결하는 방법이다. 이때 상기 HDT30은 대규모의 아파트단지등과 같이 CATV 가입자들이 많이 모여있는 곳에 설치된다. 상기 도 5와 같은 CATV 방송망은 ONU50과 함께 가입자 근처에 설치하므로써, 적은 광케이블로 대규모의 가입자를 수용할 수 있는 곳에서 효율적으로 서비스할 수 있다.

상술한 바와 같이 일반 전화라인을 통해 전화서비스와 함께 MPEG2 레벨의 비디오 서비스를 할 수 있으며, 또한 ATM 망을 이용하여 비디오 서비스를 하므로써 채널 수의 제한없이 서비스할 수 있다. 위와 같은 서비스 방법은 멀티미디어를 위한 가입자 망의 근간을 이루는 것으로, 향후 VOD 나 인터넷 등을 효율적으로 구축할 수 있는 이점이 있다. 또한 ATM 교환기를 이용하여 디지털 방식의 CATV 방송을 수행하므로써, 부가 서비스 기능 추가시 용이하게 채널을 확장할 수 있고, 고가의 동축 케이블을 사용하지 않고 일반 전화라인을 이용하여 고품질의 MPEG2 데이터를 수신할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 방송 비디오신호 서비스 장치에 있어서,

   방송국에서 발생되는 비디오신호를 ATM셀로 변환하여 STM 광신호로 다중화하는 ATM멀티플렉서와,

   상기 다중화되는 ATM셀을 라우팅하여 스위칭 출력하는 ATM교환기와,

   상기 다중화되는 STM 광신호를 분석하여 수신된 ATM셀을 다수의 광네트워크유니트인터페이스들에 동시전송하는 호스트디지탈터미널과,

   상기 광네트워크유니트인터페이스에서 출력되는 ATM셀을 전화라인에 결합하여 출력하는 광네트워크유니트와,

   상기 ATM셀을 비디오신호로 복원하여 텔리비젼수상기에 재생하는 세탑박스로 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 텔리비젼 서비스 장치.
2. 방송 비디오신호와 전화음성신호를 서비스하는 장치에 있어서,

   방송국에서 발생되는 비디오신호를 ATM셀로 변환하여 STM 광신호로 다중화하는 ATM멀티플렉서와,

   상기 다중화되는 ATM셀을 라우팅하여 스위칭 출력하는 ATM교환기와,

   상기 다중화되는 STM 광신호 및 일반교환기로부터 전화음성신호를 입력하며, 상기 STM광신호 및 전화음성신호를 분석하여 다수의 광네트워크유니트인터페이스들에 전송하는 호스트디지탈터미널과,

   상기 광네트워크유니트인터페이스에서 출력되는 ATM셀과 전화음성신호를 선택된 전화라인에 결합하여 출력하는 광네트워크유니트와,

   상기 전화라인 상의 ATM셀 및 전화음성신호를 분리하며, ATM셀을 비디오신호로 복원하여 텔리비젼수상기에 재생하고 전화음성신호를 전화기에 공급하는 세탑박스로 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 텔리비젼 및 전화 공용 서비스 장치.
3. ATM교환기와 연결되어 ATM셀 형태의 비디오신호를 처리하는 호스트디지탈터미널과 가입자 댁내에 설치되어 비디오신호를 처리하는 세탑박스를 구비하는 케이블 텔리비젼 방송 서비스 방법에 있어서,

   상기 세탑박스의 할당요구시 상기 호스트디지탈터미널이 응답하여 로긴상태를 통보하는 과정과,

   상기 로긴 후 상기 세탑박스에서 서비스채널 요구시 상기 호스트디지탈터미널이 응답하여 해당 채널의 VPI 및 VCI를 통보하는 과정과,

   상기 호스트디지탈 터미널이 해당 서비스채널의 ATM셀을 상기 세탑박스에 출력하며, 상기 세탑박스가 설정된 VPI 및 VCI로 출력되는 ATM셀을 수신한 후 페이로드의 내용을 재생하여 케이블 텔리비젼 서비스를 수행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 케이블 텔리비젼 방송 서비스 방법.