KR200291292Y1

KR200291292Y1 - 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치

Info

Publication number: KR200291292Y1
Application number: KR2020020016592U
Authority: KR
Inventors: 김규학
Original assignee: 주식회사 클릭티브이
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2002-10-09

Abstract

본 고안은 TCP/IP를 기반으로 하는 인터넷상에서 수신중인 디지털 데이터의 패킷을 분석하여 동영상 데이터인 MPEG-2 트랜스포트 스트림만을 추출할 수 있도록 한 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치에 관한 것으로, 네트워크 망에 연결되는 이더넷 인터페이스부(60)와, TCP/IP 프로토콜을 수행하는 매체접근 제어기(50)와, 매체접근 제어기(50)로부터 전송되는 캡슐데이터(70) 상의 UDP패킷데이터(86)를 인식하여 MPEG-2 트랜스포트 스트림 패킷(72)을 추출하는 패킷필터 제어기(40)와, 패킷필터 제어기(40)로부터 추출된 MPEG-2 트랜스포트 스트림을 직교 위상 편이 변조나 직교 진폭 변조, 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식으로 복조하여 출력시켜주는 채널인터페이스부(30)로 구성된 것이다.

Description

네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치{Digital animation controller via network}

본 고안은 네트워크 장치로부터 전송되는 패킷형태의 캡슐화된 데이터에서 동영상 스트림을 분리하는 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치에 관한 것으로, 특히 TCP/IP를 기반으로 하는 인터넷상에서 수신중인 디지털 데이터의 패킷을 분석하여 동영상 데이터인 엠펙-2(이하, "MPEG-2"라 함) 트랜스포트 스트림만을 추출할 수 있도록 한 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 동영상은 이론적으로 전송신호와 수신신호 중에 잡음 유입의 염려가 없으므로, 그 사용의 폭이 점차 확대되어 가고 있으며, MPEG-2와 같이 영상을 압축하고 변조하는 기술의 진보에 따라 유뮤선으로 보다 고화질의 디지털 동영상을 즐길 수 있게 되었다.

첨부도면 도1은 종래에 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치의 구성을 보인 블록구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 하향신호를 수신하여 중간 주파수 신호로 변환하는 튜너(20)와, 중간 주파수 신호를 복조하는 동시에 에러 정정 등을 수행하여 원래의 디지털 신호로 복원하는 복조기 및 에러교정기(22)와, 상향으로 데이터를 송신할 경우 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조하여 튜너(20)로 전송하는 버스트변조기(28)와, 주어진 대역폭에서 공유매체를 일정 사용자들에게 할당하는 시분할 다중 접속 방식의 매체접근제어기(24)와, 데이터를 호스트로부터 주고받기 위한 이더넷 인터페이스부(26)로 구성되어 있었다.

또한, 상기 복조 및 에러교정기(22)는 내부에 A/D(아날로그/디지털)변환기(도시 않됨)와, 직교위상편이변조(直交位相便移變調, quadrature phase shift keying, QPSK), 직교진폭변조(直交振幅變調, quadrature amplitude modulation, QAM), 직교부호화주파수분할다중방식(直交符號化周波數分割多重方式, coded orthogonal frequency division multiplexing, COFDM) 등으로 변조하는 복조기(도시 않됨)와, MPEG 프레임 동기화부(도시 않됨), 에러정정부(도시 않됨) 등으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 동영상처리장치에서 튜너(20)는 이 튜너(20)에 연결된 외부 안테나 또는 케이블을 통하여 수신된 신호를 중간대역 주파수 신호로 변환한 후 내부의 A/D 변환기로 전달하거나 헤드엔드 상향 신호를 전송하는 역할을 수행한다.

또, 수신된 신호는 튜너(20)에 따라서 직교 위상 편이 변조, 직교 진폭 변조, 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식 등으로 변조된 후 복조 및 에러교정기(22)를 거치게 되는데, 복조 및 에러교정기(22)에서는 튜너(20)로부터 하향 신호를 수신하여 원래의 MPEG-2 트랜스포트 스트림 디지털 신호로 복원하는 역할을 수행한다.

이때 복원된 MPEG-2 트랜스포트 스트림 디지털 신호를 다수의 사용자들이 공유하게 하기 위하여 한정된 매체와 주파수 대역을 사용하게 되는데, 다수의 사용자를 동시에 수용하기 위한 다중 접속 방식을 결정하게 된다.

그리고, 데이터 전송 시 매체접근제어기(24)는 사용 가능한 주파수 대역을 일정하게 나누어 한정된 사용자들에게 할당하는 시분할 다중 접속 방식의 예약방식과 IEEE802.3의 이더넷 인터페이스부(26)에서 CSMA/CD 등과 같이 주어진 대역폭 내에서 사용 권한 경쟁 방식 모두를 수용하게 되며, 이 이더넷 인터페이스(26)를 통하여 호스트 시스템으로 데이터를 주고 받도록 되어 있었다.

그러나, 종래의 동영상제어장치는 원래의 신호를 매체에 따라 안테나, 케이블 등의 외부 연결과 함께 주파수 변조방식의 신호를 수신하는 튜너(20)를 사용해야 하기 때문에 구조가 복잡하게 되어 설비비가 증대되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 위성, 케이블, 지상파와 같은 디지털 방송에서 별도의 튜너와 같은 매개체를 거치지 않고 네트워크 상에서 고화질의 MPEG-2 동영상을 수신할 수 있는 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치를 제공하는데 있다.

이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 네트워크 망에 연결되는 이더넷 인터페이스부와, TCP/IP 프로토콜을 수행하는 매체접근 제어기와, 매체접근 제어기로부터 전송되는 패킷데이터 상의 UDP패킷데이터를 인식하여 MPEG-2 트랜스포트 스트림 패킷을 추출하는 패킷필터 제어기와, 패킷필터 제어기로부터 추출된 MPEG-2 트랜스포트 스트림을 직교 위상 편이 변조나 직교 진폭 변조, 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식으로 복조하여 출력시켜주는 채널인터페이스부로 구성하여 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치가 제공된다.

도 1은 종래에 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치를 보인 블록구성도

도 2는 본 고안에 따른 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치를 나타낸 블록구성도

도 3은 본 고안에 따른 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치를 보다 상세하게 나타낸 블록구성도

도 4는 본 고안에 따른 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치에서 패킷필터 제어기가 수행하는 패킷 구조를 나타낸 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

60 : 이더넷 인터페이스부 50 : 매체접근 제어기

70 : 캡슐데이터 86 : UDP패킷데이터

72 : MPEG-2 트랜스포트 스트림 패킷

40 : 패킷필터 제어기 30 : 채널인터페이스부

32 : 주파수카운터 34 : 프레임 제어기

38 : 데이터 메모리 36 : 직접접근 메모리 제어기

이하 본 고안에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이 네트워크 망에 연결되는 이더넷 인터페이스부(60)와, TCP/IP 프로토콜을 수행하는 매체접근 제어기(50)와, 매체접근 제어기(50)로부터 전송되는 캡슐데이터(70) 상의 UDP패킷데이터(86)를 인식하여 MPEG-2 트랜스포트 스트림 패킷(72)을 추출하는 패킷필터 제어기(40)와, 패킷필터 제어기(40)로부터 추출된 MPEG-2 트랜스포트 스트림을 직교 위상 편이 변조나 직교 진폭 변조, 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식으로 복조하여 출력시켜주는 채널인터페이스부(30)로 구성된다.

여기서 상기 채널인터페이스부(30)는 입력된 클럭(예: 27MHz)주파수를 카운트하기 위한 주파수카운터(32)와, 패킷필터 제어기(40)로부터 추출한 MPEG-2 트랜스포트 스트림 패킷(72)을 타이밍신호(CLK)와 제어신호(Valid, 프레임), 데이터(D0~D7)의 MPEG-2 트랜스포트 스트림으로 생성하고, 내부에 선입선출(FIFO) 메모리를 갖는 프레임 제어기(34)와, 패킷필터 제어기(40)로부터 생성된 데이터를 임시로 저장하기 위한 데이터 메모리(38)와, 데이터 메모리(38)로부터 프레임 제어기(34)의 선입선출(FIFO) 메모리로 데이터를 전송하여 MPEG-2 트랜스포트 스트림을 생성시킬 수 있도록 데이터의 흐름을 제어하는 직접접근 메모리 제어기(36)로 구성된다.

이와 같이 이더넷 인터페이스부(60)로 전송되는 실시간 프로토콜 서비스(87)(RTP: Real Time Protocol) 메시지에서 고정비트율(CBR : Constant Bit Rate)과 가변비트율(VBR : Vaiable Bit Rate)로 콘텐트를 전송할 수 있는 MPEG-2 트랜스포트 스트림에 대한 패킷(72)을 UDP패킷 데이터(86)에서 추출하게 된다.

즉, TCP/IP는 전송계층에서 동작하는 TCP(Transport Control Protocol)와 UDP(User Datagram Protocol)라는 두 가지 프로토콜을 제공하게 되는데, TCP는 고도로 감시되어 신뢰성이 보장되는 전송 서비스를 제공하는 반면, UDP는 오류정정 또는 흐름제어 서비스를 포함하지 않는 단순한 서비스를 제공하게 되는 점을 이용해서 UDP패킷 데이터(86)를 추출하도록 구성하였다.

또, 현재 디지털 방송에서 사용하는 위성, 케이블, 지상파 등의 변조된 주파수 신호를 복조 및 순방향 에러교정하는 디지털 튜너의 역할을 본 고안에서는 인터넷으로 전송되는 패킷데이터를 추출하여 디지털 튜너와 같은 출력을 제공하게 된다.

참고로, UDP는 브로드캐스트 또는 멀티캐스트를 집중적으로 사용하는 애플리케이션 또는 탐색과 질의에 빠르게 응답하기를 요구하는 애플리케이션과 갱신 메시지를 자주 전송할 필요가 없는 애플리케이션 또는 모든 메시지가 전달될 필요가 없는 애플리케이션에 적합한 프로토콜이며, MPEG-2 트랜스포트 스트림(TS: Transport Stream)은 MPEG 시스템에서 정의하고 있는 비트 열로 188 바이트의 고정길이 패킷(트랜스포트 패킷)의 집합으로 구성되어 있다.

각각의 트랜스포트 패킷은 헤더와 특정의 개별 패킷에 부가정보를 삽입하기 위한 어댑테이션 필드, 그리고 패킷의 내용(비디오/오디오 등)을 나타내는 페이로드로 구성된다.

이하 본 고안에 따른 작용을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이 MPEG-2 트랜스포트 스트림 동영상데이터가 도4에서 캡슐화 된 패킷형태로 서버로부터 네트워크망을 통해 이더넷 인터페이스(60)로 전달되면, 매체접근 제어기(50)에서는 인터넷 프로토콜(IP)와 전송프로토콜(UDP)을 사용하여 패킷필터제어기(40)로 캡슐데이터(70)를 넘겨주게 된다.

한편 서버의 애플리케이션이 네트워크를 통해 데이터를 보내려면 할당된 포트 번호를 통해 데이터를 전송프로토콜에 전달하고, 목적지 시스템의 어느 포트로 데이터를 전송하는지 전송프로토콜에 알리게 되는데, 이때 캡슐데이터(70) 내의 물리적 주소를 알려주는 PHY(83)과 매체접근 제어기(50)의 어드레스 정보가 담겨진 MAC(84), 인터넷 어드레스 주소(IPv4)(85)를 이용하여 데이터를 보내는 어드레스와 수신하는 매체의 어드레스 체계를 캡슐데이터(70)에서 확인하게 된다.

이 과정에서 UDP(전송프로토콜)패킷데이터(86)에는 두 소켓간에 비신뢰성 연결을 제공하는 수단으로 연결하려는 포트번호와 데이터 양 등의 정보가 담겨있으며, 실시간 제어 프로토콜 정보가 담긴 RTP(87), 송수신 데이터의 오류방지를 위한 CRC(81)로 구성되어 있다.

이때 패킷필터 제어기(40)는 UDP패킷데이터(86)를 참조하여 순수한 MPEG-2 트랜스포트 스트림 패킷(72)을 추출하게 된다.

추출된 MPEG-2 트랜스포트 스트림 패킷(72)은 데이터 메모리(38)에 임시로 저장되어지며, 예컨대 27MHz의 클럭이 인가되고 있는 주파수 카운터(32)의 주파수와 동기시키게 된다.

이 과정에서 선입선출방식의 FIFO메모리를 갖는 프레임 제어기(34)는 MPEG-2 트랜스포트 스트림 신호를 출력하는데, 데이터 메모리(38)로부터 데이터를 패킷필터제어기(40)의 도움 없이 직접 전달받기 위하여 직접접근 메모리 제어기(12)를 사용게 된다.

또, 프레임 제어기(34)는 타이밍(CLK 신호)과 제어신호(Valid, 프레임 신호)를 포함하여 8bit의 데이터(D0~D7)를 출력하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 네트워크에서 동영상제어장치를 구성하는 경우 별도의 튜너 및 안테나를 사용하지 않고 MPEG-2 화질의 방송을 시청할 수 있으므로 구성이 간단하게 되어 설비비를 절감할 수 있는 효과가 있으며, 더 나아가서 비디오 서버와 연결되면 양방향의 주문자 비디오 요구(VOD : Video On Demand)를 실현시킬 수 있는 효과도 기대할 수 있고, 매체접근 제어기가 포함되어 있는 네트워크제품과 연관되어 사용되면, 향후 MPEG-2 디지털 방송을 수신 할 수 있는 응용제품의 출시도 가능하게 되는 효과가 있다.

더 나아가서 본 고안은 TCP/IP 기반의 광 대역 서비스가 가능한 환경에서 양방향의 데이터 통신 및 멀티캐스팅이나 브로드캐스팅이 가능하게 되는 효과도 있으며, 특히 인터넷에서 별도의 튜너 없이 비디오 서버나 방송사업자의 실시간 네트워크용 IP변환 MPEG-2 트랜스포트 스트림 시스템을 통해 주문형 동영상을 보다 저렴한 비용으로 용이하게 제어할 수 있게 되는 효과도 기대할 수 있다.

Claims

네트워크 망에 연결되는 이더넷 인터페이스부(60)와;

TCP/IP 프로토콜을 수행하는 매체접근 제어기(50)와;

상기 매체접근 제어기(50)로부터 전송되는 캡슐데이터(70) 상의 UDP패킷데이터(86)를 인식하여 MPEG-2 트랜스포트 스트림 패킷(72)을 추출하는 패킷필터 제어기(40)와;

상기 패킷필터 제어기(40)로부터 추출된 MPEG-2 트랜스포트 스트림을 직교 위상 편이 변조나 직교 진폭 변조, 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식으로 복조하여 출력시켜주는 채널인터페이스부(30)로 구성된 것을 특징으로 하는 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 채널인터페이스부(30)는 입력된 주파수를 카운트하기 위한 주파수카운터(32);

상기 패킷필터 제어기(40)로부터 추출한 MPEG-2 트랜스포트 스트림 패킷(72)을 타이밍신호(CLK)와 제어신호(Valid, 프레임), 데이터(D0~D7)의 MPEG-2 트랜스포트 스트림으로 생성하고, 내부에 선입선출(FIFO) 메모리를 갖는 프레임 제어기(34);

상기 패킷필터 제어기(40)로부터 생성된 데이터를 임시로 저장하기 위한 데이터 메모리(38);

상기 데이터 메모리(38)로부터 프레임 제어기(34)의 선입선출(FIFO) 메모리로 데이터를 전송하여 MPEG-2 트랜스포트 스트림을 생성시킬 수 있도록 데이터의 흐름을 제어하는 직접접근 메모리 제어기(36)로 구성된 것을 특징으로 하는 네트워크를 통한 디지털 동영상제어장치.