KR20160082431A - Ip 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템 - Google Patents
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Abstract
기존 통신서비스 사용자들이 동일한 가입자 이더넷 라인이나 xDSL 라인 상에서 기존 CATV 서비스를 받을 수 있게 인터페이스를 제공하며, 이를 통해서 다양한 부가서비스를 관리할 수 있는 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템에 관한 것으로, 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송을 서비스하는 시스템으로서, CO(Central Office)와 연결된 FTTX(Fiber to the x)방식 또는 AON(Active Optical Network)방식의 액세스망 및 HE(Head End)와 연결된 HFC(Hybrid Fiber Coaxial Cable)망 사이에 연결된 수신 수단과 상기 수신 수단에 연결되고, MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷으로 변환하여 기가급 이더넷 인터페이스를 통해서 IP비디오 스트림을 전달하는 IP 패킷 변환장치를 포함한다.
Description
본 발명은 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하는 다채널 튜너와 다채널 복조기, 이들로부터 수신한 MPEG2-TS 스트림을 IP패킷으로 변환하여 다수의 밀집형 가입자들에게 멀티채널 오디오/영상 스트림을 IP방식으로 전달하는 IP 패킷화 처리도구를 갖는 CATV 방송채널 IP패킷 변환기에 대한 것이다. 이 장치를 활용하여, 기존의 방송서비스 채널을 모두 IP패킷으로 변환하여, 댁내의 다수의 스마트 다바이스 등에 기존 방송 서비스를 가능하게 해주며, 저가의 IP 패킷 수신하여 디코딩 능력을 가는 다양한 미디어 플레이 기기를 통해서 멀티룸 서비스를 가능하게 해준다.
국내에 구축된 HFC(Hybrid Fiber Coaxial Cable) 망은 1,500만 가입자에게 케이블방송 서비스와 500만 가입자에게 초고속인터넷 서비스를 제공하고 있고 전국 홈패스율이 90%이상인 중요한 정보통신 인프라이다.
이러한 HFC 망은 200여 개의 다채널 실시간 방송을 RF주파수에 배정하여 모든 채널이 가입자 단말장치까지 전송되고 단말장치에서 스위칭되므로, IP 방식과 비교해서 네트워크 내에 별도의 방송용 대역폭을 사용하지 않는 장점 등 방송 품질면에서 많은 장점을 가지고 있다.
또한 향후 도래할 4K와 같은 UHD 방송으로 진화하는데 있어서, 가장 쉽게 천이 가능할 것이다. 그러나 HFC망에서의 초고속 인터넷 데이터 서비스를 위한 CMTS(Cable Modem Termination System) 기술은 트래픽 폭발적인 증가에 따른 기가급 초고속 데이터를 제공하기 위해서는 24~32 채널 이상의 많은 채널을 본딩하여 제공해야 하므로, HE(Head-End) 장치와 단말장치 모두 급격한 가격 증가와 RF 주파수 할당의 제약으로 인해 현실적인 대안이 될 수 없다.
그로 인해서, CATV사업자들은 신규 신축되는 그린 사이트에서는 CATV 및 HFC장비보다는 FTTH(Fiber to the Home) 장비들이 설치되고 있다. 그리고 방송 서비스를 위해서 별도의 CATV망을 구축하고 있다. 이런 이중 투자를 줄이기 위해서, 기존 방송 시설을 그대로 활용하면서, 초고속인터넷 서비스를 위한 장비를 선택할 필요가 있다.
현재 CATV 가입자 댁내 환경을 보면, CATV용 STB(Set-top Box)를 사용하고 있으며, 여기에 부가적으로 다수의 TV를 연결하고자 하는 가입자들은 고가의 STB를 별도로 추가 설치해야만 한다. 그로 인해서 각종 장치의 전원을 공급하고자 하는 어댑터들이 개별적으로 연결이 되어야 하므로 복잡한 전원 배선 및 통신용 케이블 들이 널려있는 형태이다.
한편 MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷으로 변환하여 전달하는 기술의 일 예로서, 하기 특허문헌 1에는 CATV 다채널 수신기와 IP 패킷화 처리도구를 갖는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치로서, 시분할방식 수동광가입자 망(수동 광 네트워크) 종단기능을 수용하며, 별도의 광파장을 이용해서 브로드캐스팅되는 TV방송 및 케이블 티비 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하는 케이블 티비 다채널 수신기와 이로부터 수신한 MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷으로 변환하여 전달하는 IP 패킷화 처리도구를 갖는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치에 대해 개시되어 있다.
또 하기 특허문헌 2에는 방송통신 융합에 관한 것으로, 방송네트워크로부터 수신된 방송신호를 전광 변환하여 광 디지털 방송신호로 변환하고, 통신네트워크로부터 수신된 통신신호를 전광 변환하여 광통신신호로 변환하고, 상기 광 디지털 방송신호와 광통신신호를 하나의 다중화 광신호로 다중화하여 전송하고, 상기 다중화 광신호를 역 다중화하여 광 디지털 방송신호와 광통신신호로 분리하고, 분리된 광 디지털 방송신호와 광통신신호를 각각 광전 변환하여 가입자에게 제공하여, 광소자의 비선형 특성에 따른 방송신호의 왜곡 현상 제거와 S/N비를 높여 잡음에 강하도록 하고, 이의 동작을 수행을 위해 저가의 광소자로 구현되며, 광대역의 방송 스트림(Stream)을 BE(Best Effort) 데이터와 분리하여 전송함으로써, 방송 스트림의 처리에 QoS를 보장하는 방송통신 융합 시스템에 대해 개시되어 있다.
현재, 통신사업자들은 전화, 초고속인터넷, 방송 및 WiFi 등 서비스를 결합상품 형태로 제공하여 가입자를 모집하고 있다. 스마트 디바이스(스마트폰, 태블릿 PC 등)의 보편화와 폭발적인 인터넷 트래픽 증가로 인해 초고속 인터넷 데이터와 200 채널의 비디오 스트림 데이터, UHD 비디오 스트림 등을 동일한 All-IP 네트워크로 가입자에게 전달하는데 어려운 실정이다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 개인들이 스마트 디바이스를 휴대하며, 장소를 불문하고 다양한 서비스를 요구하고 있는 현실에 맞게, 모든 케이블 방송 및 지상파 방송을 IP로 전달하므로 인해서, 다양한 스마트 디바이스로 수신가능 하게 할 수 있는 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 별도의 CATV 셋톱 박스 대신에 저가의 동글 형태와 같은 저가의 디바이스를 활용하여 다수의 채널 서비스를 가능하며, 스마트폰과 같은 스마트 디바이스에서도 방송 채널을 수신 가능하게 하는 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송을 서비스하는 MPEG TS to IP 변환장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템은 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송을 서비스하는 시스템으로서, CO(Central Office)와 연결된 FTTX(Fiber to the x)방식 또는 AON(Active Optical Network)방식의 액세스망 및 HE(Head End)와 연결된 HFC(Hybrid Fiber Coaxial Cable)망 사이에 연결된 수신 수단과 상기 수신 수단에 연결되고, MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷으로 변환하여 기가급 이더넷 인터페이스를 통해서 IP비디오 스트림을 전달하는 IP 패킷 변환장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다채널 방송 시스템에 있어서, 상기 수신 수단은 광파장을 이용하여 CO와 HE에서 공급되는 서비스 정보를 수신하고, 광케이블로 연결된 각종 이더넷 가입자 집선 스위치 또는 xDSL DSLAM 집선 장치에 연결되는 제1 수신기, CATV 또는 방송수신모듈로부터 직접 수신되는 브로드캐스팅 TV방송 또는 CATV 방송채널 중 각 사용자가 원하는 다수의 채널 정보를 받아 선택적으로 수신하는 제2 수신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다채널 방송 시스템에 있어서, 상기 IP 패킷 변환장치는 CATV입력, 위성수신기로부터 복구된 RF비디오입력 또는 지상파 RF 비디오 신호를 입력받아 분배하는 1:n RF 스플리터, 상기 1:n RF 스플리터로부터 분배받은 RF 신호를 IP 패킷화 처리하는 다수의 튜너 및 복조기 모듈, 상기 다수의 튜너 및 복조기 모듈로부터 수신한 IP 패킷들을 하나의 기가급 이더넷으로 집선하는 기가급 집선 스위치 및 상기 기가급 집선 스위치를 제어하는 메인 프로세스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다채널 방송 시스템에 있어서, 상기 다수의 튜너 및 복조기 모듈은 상기 1:n RF 스플리터로부터 분배받은 RF 신호로부터 할당받은 가입자들의 수신 채널선택정보를 이용하여 채널을 선택하는 다수의 튜너, 그 채널 내의 복조 방식에 따라서 신호를 복조하는 다수의 복조기 및 상기 복조기의 MPEG-TS 신호로부터 복구된 패킷을 IP 패킷화 처리하는 TS-to-IP 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다채널 방송 시스템에 있어서, 상기 TS to IP변환기는 상기 다수의 복조기를 통해서 복구된 MPEG2-TS 신호를 수신하여 그 신호 내의 188 바이트 패킷 복구한 후, 헤더 내의 PID(13비트)를 비교하여, 각 해당 포트별 PID 테이블에 등록된 PID를 갖는 패킷만을 선택적으로 수신한 후 전송하는 다수의 MPEG-TS 입력 수신부, 상기 MPEG-TS 입력 수신부로부터 송신된 패킷을 임시 저장하는 다수의 RX 큐(Queue), 상기 다수의 RX 큐로부터 순서대로 스케줄링하여 저장된 패킷을 읽어 메모리저장부에 저장하게 하는 스케줄러, 상기 메모리 저장부에서 해당 스트림의 패킷을 읽어내어 다수 개를 모아서, TCP/IP 혹은 UDP/IP 패킷으로 가공하고, 필요 시 DTCP처리 및 SRM을 위한 데이터 처리를 수행한 후, 1518 바이트 패킷으로 변환하는 포워드엔진 및 패킷편집부, 상기 포워드엔진 및 패킷편집부로부터 전달받은 패킷을 해당 패킷의 우선순위에 따라서 다수의 TX 큐에 저장하게 하는 망접속 제어부, 상기 다수의 TX 큐에 각각 저장된 패킷을 우선순위에 따라서 전송하는 우선순위전송제어부, 상기 스케줄러, 포워드엔진 및 패킷편집부, 망접속 제어부, 우선순위전송제어부의 동작 상태를 각각 제어하는 제어 프로세스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 MPEG TS to IP 변환장치는 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송을 서비스하기 위해 마련된 MPEG TS to IP 변환장치로서, 각 모듈화된 튜너 및 복조모듈 내에 있는 다수의 튜너와 다수의 복조기를 통해서 복구된 MPEG2-TS 신호를 수신하여 그 신호 내의 188 바이트 패킷 복구한 후, 헤더 내의 PID(13비트)를 비교하여, 각 해당 포트별 PID 테이블에 등록된 PID를 갖는 패킷만을 선택적으로 수신한 후 전송하는 다수의 MPEG-TS 입력 수신부, 상기 MPEG-TS 입력 수신부로부터 송신된 패킷을 임시 저장하는 다수의 RX 큐(Queue), 상기 다수의 RX 큐로부터 순서대로 스케줄링하여 저장된 패킷을 읽어 메모리저장부에 저장하게 하는 스케줄러, 상기 메모리 저장부에서 해당 스트림의 패킷을 읽어내어 다수 개를 모아서, TCP/IP 혹은 UDP/IP 패킷으로 가공하고, 필요 시 DTCP처리 및 SRM을 위한 데이터 처리를 수행한 후, 1518 바이트 패킷으로 변환하는 포워드엔진 및 패킷편집부, 상기 포워드엔진 및 패킷편집부로부터 전달받은 패킷을 해당 패킷의 우선순위에 따라서 다수의 TX 큐(Queue)에 저장하게 하는 망접속 제어부, 상기 다수의 TX 큐에 각각 저장된 패킷을 우선순위에 따라서 전송하는 우선순위전송제어부, 상기 스케줄러, 포워드엔진 및 패킷편집부, 망접속 제어부, 우선순위전송제어부의 동작 상태를 각각 제어하는 제어 프로세스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 MPEG TS to IP 변환장치에 있어서, 상기 스케줄러는 상기 다수의 RX 큐를 관리하기 위하여, 큐 순서대로 라운드 로빈 형식으로 스케줄링을 하며, RX Queue_ID가 버퍼 개수보다 작은 경우, 상기 제어 프로세스부로부터 해당 큐의 RP(Read_pointer)와 WP(Write pointer)를 읽어와서 RP보다 WP가 작으면 같을 때까지 읽어내는 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 MPEG TS to IP 변환장치에 있어서, 상기 스케줄러는 상기 다수의 RX 큐를 관리하기 위하여, 큐 내에 저장된 버퍼의 저장수준에 따라서 우선순위를 두어 큐 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
최근 스마트 디바이스의 보급으로 트래픽의 증가속도 가속화되면서 액세스망의 전달속도의 증가를 요구하고 있고, 유비쿼스 정보통신 환경의 발달로 액세스망의 All IP 화 등 망의 변화요구가 급진적으로 확대될 것으로 예상되고 있다. 그리고, 콘텐츠의 디지털화와 전송기술의 발달은 디지털 컨버전스(Convergence)를 가속화시켜 서비스들 간의 경계를 무너지게 하고, 음성/데이터, 유/무선, 방송/통신 등에서 서비스들의 통합이 활발하게 이루어지고 있다. 이 중에서 방송과 통신서비스의 통합이 필연적인 것으로 이미 통신사업자들은 방송과 통신의 융합을 위해 사업자의 융합, 기술/네트워크의 융합, 서비스융합, 단말기 융합 등을 추진하고 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템에 의하면, 기존 통신서비스 사용자들이 동일한 가입자 이더넷 라인이나 xDSL 라인 상에서 기존 CATV 서비스를 받을 수 있게 인터페이스를 제공하며, 이를 통해서 다양한 부가서비스를 관리할 수 있게 되어 운용비를 크게 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템에 의하면, 초고속 데이터망의 근간인 HFC망은 200여 개의 다채널 실시간 방송을 RF주파수에 배정하여 모든 채널이 가입자 단말장치까지 전송되고 단말장치에서 스위칭되므로 IP 방식과 비교해서 방송 품질면에서 최대의 장점을 유지하면서, 망 진화에 따라서 HE의 기존 시설을 그대로 활용하여 가입자 댁내의 다양한 스마트 디바이스에 IP방식으로 방송 서비스를 가능하게 할 수 있다는 효과도 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템에 의하면, 기존 광 CATV망에서 디지털 전환 및 IP 전환시의 투자비를 최소화할 수 있고, 다양한 스마트 디바이스(스마트폰, 태블릿 PC 등)의 사용을 위한 All IP 환경을 제공할 수 있으며, 기존에 사용하든 200 채널이상의 고품질 비디오 스트림 데이터를 동시에 제공할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 CATV 방송채널 IP 패킷 변환장치의 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 MPEG2 TS to IP 변환기의 블록도,
도 4는 도 3에 도시된 스케줄러의 순서도.
도 2는 도 1에 도시된 CATV 방송채널 IP 패킷 변환장치의 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 MPEG2 TS to IP 변환기의 블록도,
도 4는 도 3에 도시된 스케줄러의 순서도.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
먼저 본 발명의 개념에 대해 설명한다.
본 발명은 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하는 다채널 튜너와 다채널 복조기, 이들로부터 수신한 MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷으로 변환하여 다수의 밀집형 가입자들에게 멀티채널 오디오/영상 스트림을 IP방식으로 전달하는 IP 패킷화 처리 장치를 갖는 CATV 방송채널 IP 패킷 변환장치를 마련하는 것이다. 이 IP 패킷 변환장치를 활용하여, 기존의 방송서비스 채널을 모두 IP 패킷으로 변환하여, 댁내의 다수의 스마트 디바이스 등에 기존 방송 서비스를 가능하게 해주며, 저가의 IP 패킷 수신하여 디코딩 능력을 가는 다양한 미디어 플레이 기기를 통해서 멀티룸 서비스를 가능하게 해준다.
본 발명에서는 가입자 댁내나 밀집된 주거공간에서 다수의 수신기 혹은 미디어 플레이어 박스 등에서 수신하고자 하는 채널정보를 받아, 선택된 채널정보에 따라서, 선택 수신한 방송 데이터로부터 MPEG2-TS(Transport Stream) 패킷을 수신하여 IP 패킷화 한 후, 해당 IP 단말로 전달하는 기능을 수용하는 CATV 다채널 IP 패킷변환장치를 개발하여, 다양한 가입자 IP 단말에서 CATV 방송 채널을 수신 가능하게 한 것이다.
현재, 국내의 초고속 액세스망의 19백만 가입자 중 LAN가입자가 37.7%, FTTH 가입자 28.9%, HFC가입자 24.4% 이다. 전체 가구수 중 39.6%가 단독주택이며, 아파트가 46.85% 이다. 대부분의 아파트에는 LAN과 FTTH가 설치되어 있고 일부는 xDSL을 사용하고 있으며, 단독주택은 대부분 HFC형태 혹은 VDSL 형태를 사용하고 있다. 본 발명에서는 이러한 다양한 가입자 액세스 방식에 따른 장점만을 모아서, CATV 및 지상파 전달은 기존의 CATV 전달망을 활용하여 전달받고, 각 가입자의 액세스 방식의 집선 장치 위치에 IP 패킷 변환장치를 설치하여, 가입자가 원하는 채널정보에 따라서 선택적 수신 후 IP로 변환하여 각 가입자 액세스 라인으로 전달하게 한다.
또한 가구별 방송매체 이용 형태가 지상파 7.9%, 유료방송 89.1% 이다. 이와 같이, 유료방송에 대한 비중이 높은 우리나라의 특성으로 인해 디지털 방송으로 전환하는데 따른 투자비, 가입자 요금인상 등은 중요한 디지털 전환 장애요인이 되어 왔다. 이러한 여건을 고려할 때, 상위 HE 장비를 고도화, 전체 CATV 가입자의 STB 디지탈화, 초고속인터넷 속도 기가화 등을 위한 케이블 모뎀을 고도화하는데 소요되는 자금이 부담이다. 따라서 본 발명에서는 기존 사업자 망 구조는 그대로 활용하면서, 부가적인 방송 다채널 수신 및 IP변환장치를 추가하여, 손쉽게 방송 서비스를 IP화하여 모든 가입자 및 다양한 스마트 디바이스에 방송 서비스를 가능하게 한다.
이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.
본 발명에 따른 다채널 방송 시스템은 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하는 CATV 다채널 수신기와 이로부터 수신한 MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷으로 변환하여 전달하는 IP 패킷화 처리 기능을 구비한 CATV 방송채널 IP 패킷 변환장치와 이를 이용한 망구조에 의해 실현된다.
도 1은 본 발명에 따른 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다채널 방송 시스템은 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송을 서비스하는 시스템으로서,
CO(Central Office, 10)와 연결된 FTTX(Fiber to the x)방식 또는 AON(Active Optical Network)방식의 액세스망 및 HE(Head End, 50)와 연결된 HFC(Hybrid Fiber Coaxial Cable, 60)망 사이에 연결된 수신 수단(100, 70)과 상기 수신 수단(100, 70)에 연결되고, MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷으로 변환하여 기가급 이더넷 인터페이스를 통해서 IP비디오 스트림을 전달하는 IP 패킷 변환장치(200)를 포함한다.
상기 수신 수단(100, 70)은 도 1에 도시된 바와 같이, 광파장을 이용하여 CO(10)에서 공급되는 서비스 정보를 수신하고, 광케이블로 연결된 각종 이더넷 가입자 집선 스위치(30) 또는 xDSL DSLAM 집선 장치(40)에 연결되는 제1 수신기(100), HE(50)에서 공급되는 서비스 정보를 수신하고, CATV 또는 방송수신모듈로부터 직접 수신되는 브로드캐스팅 TV방송 또는 CATV 방송채널 중 각 사용자가 원하는 다수의 채널 정보를 받아 선택적으로 수신하는 제2 수신기(70)를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 다채널 방송 시스템은 각 가입자로부터 입력되는 원하는 채널 정보를 패킷형태로 수신하며, 선택된 방송채널을 복구하여 IP으로 변환하므로써, 댁내의 다양한 스마트 디바이스들도 동일한 방송 서비스를 가능하게 한다.
또, 도 1에 도시된 바와 같이, 기축된 아파트 동단자함에 설치되어 초고속 인터넷 서비스를 제공하는 기존의 L2 스위치(30) 또는 XDSL 집선장치(40)에 접속되어 CATV 분배 서비스를 동시에 제공한다.
그리고, CATV 사업자들이 기존의 HFC 전달망(60)의 일부를 그대로 활용하여, CATV 스트림 서비스를 동시에 하면서, 각 가입자에게 IP화된 비디오 스트림을 제공하므로써, 기존 STB가 아닌 스마트 다비이스에서도 서비스 가능하게 해주어, 가입자의 다양한 욕구를 충족하게 해준다.
또한 MPEG2 TS의 비디오 패킷을 IP 패킷으로 변환하여 제공하므로 기존 사용하는 고가의 STB 없이 저가의 IP-STB과 연동가능하게 해주며, 스마트 TV와 간단한 어플리케이션 프로그램에 의해 수신가능하다. 그리고, 다양한 타블렛(Tablet)과 같은 스마트 디바이스에서 STB 없이 CATV 채널을 수신가능하게 해주며, 1:N 멀티 스크린 서비스와 다양한 스마트 서비스를 제공하게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 CATV 전달망의 장점과 PON 기술을 적용한 광대역 전달망을 하나의 광섬유와 RF 오버레이(overlay) 기술을 적용하여 하나로 통합하는 방식이다. 예를 들어 아파트와 같은 밀집형 가입자의 경우, 각 동(빌딩)의 지하에 동단자함에 L2 이더넷 스위치(30)와 같은 장치를 설치하여, 그 동일 빌딩 내에 거주하는 각 가입자에게 이더넷 라인으로 초고속 데이터 서비스를 제공한다.
또 다른 방송 전용 광 파장을 사용하여, 기존의 CATV 전달망과 접속되는 별도의 제1 수신기(100)를 통하여 복구된 전기적인 방송신호를 수신하거나, 아니면 주변의 기존 CATV ONU로부터 복구된 CATV신호를 동축으로 입력받아, 그 방송신호 내에 실린 비디오 스트림으로부터 복구한 MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷화 한 후에 댁내에 존재하는 TV혹은 다양한 스마트 디바이스 등에 동시에 서비스 가능하게 분배하는 CATV방송채널 IP 패킷 변환장치(200)를 마련한다. 그리고, 가입자 엑세스망이 xDSL인 경우, 동일한 제1 수신기(100)를 통하여 수신한 방송신호를 수신하여 해당 장치에 연결된 가입자들의 요구 채널 정보에 따라서 방송을 튜닝 후 복조 처리, IP변환하여 해당 XDSL라인에 연결된 모든 가입자에게 IP변환된 방송 스트림를 전달하는 CATV방송채널 IP변환 장치(200)를 마련한 것이다.
다음에 본 발명에 따른 IP 패킷 변환장치의 구성에 대해 도 2에 따라 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 CATV 방송채널 IP 패킷 변환장치의 블록도 이다.
제 2도에서는 CATV방송채널 IP 변환장치의 실시를 위한 세부 블록구성을 도시하였다. 여기에서는 실시 예로써, 예를 들어 24 가입자를 위한 구성을 고려하였으며, 한 가입자마다 최소 2개 이상의 채널을 동시 선택할 수 있게 하였다. 본 발명에서 CATV방송채널 IP 변환 장치의 방송입력은 RF전기신호로 규정하였으며, 그 전단에 PON 네트워크 인터페이스를 통해 입력되는 광신호로부터 1550nm RF 비디오용 광신호를 필터링하여, RF전기신호로 변환하는 장비(광전변환장치)를 별도로 마련할 수도 있으며, HFC 망의 ONU(70)로부터 복구된 RF 전기신호를 직접 받을 수도 있다.
상기 IP 패킷 변환장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, CATV입력, 위성수신기로부터 복구된 RF비디오입력 또는 지상파 RF 비디오 신호를 입력받아 분배하는 1:n RF 스플리터(210), 상기 1:n RF 스플리터(210)로부터 분배받은 RF 신호를 IP 패킷화 처리하는 다수의 튜너 및 복조기 모듈(220), 상기 다수의 튜너 및 복조기 모듈(220)로부터 수신한 IP 패킷들을 하나의 기가급 이더넷으로 집선하는 기가급 집선 스위치(230) 및 상기 기가급 집선 스위치(230)를 제어하는 메인 프로세스(240), 기본적인 구동 프로그램을 저장하고 장치의 장애 로그 등 이력을 영구저장 가능한 플래시 메모리(250)와 프로그램 구동을 위한 RAM 메모리(260)를 포함한다.
하나의 RF비디오 입력신호에는 하향 54Mhz에서 1GHz까지 대역 속에 약 200여개 이상의 방송채널이 있으므로, 이에 대한 SI정보는 이미 가입자 STB 또는 서비스 사업자들의 SI서버로부터 가입자 장치들이 SI정보를 수신 가능하다. 외부로부터 입력된 RF 전기신호를 다수의 튜너와 복조기로 전달하기 위하여 1:n RF 스플리터(210)로 보내지고, 1:n RF 스플리터(210)는 각 모듈화되어 있는 n개의 튜너 및 복조 모듈(220)로 전기신호를 분배한다. 이때, 총 연결된 튜너 수(n * m)에 따라서 요구되는 신호의 전력 수요 예측(Power Budget)을 고려하여 증폭을 할 수도 있다.
하나의 CATV 방송채널 IP 변환장치(200)는 모든 CATV채널들 중에서 자기가 관리하는 하위장치에 연결된 총 (n * m)개의 가입자 라인에 연결된 단말들이 수신하기를 원하는 채널을 복구하고, 복조하여, MPEG2 TS패킷을 복구하여 IP 패킷으로 변환하여 각 가입자로 전달하는 스트리밍 서버 역할을 수행한다. 제공 채널 수가 많으므로 이를 n개의 튜너 및 복조 모듈(22)로 분리를 하며, 하나의 튜너 및 복조 모듈 내에는 다시 m개의 방송 채널을 관리한다. 이를 구현하기 위해서, CATV 방송채널 IP 변환장치(200)는 본 실시 예에서 관리하는 가입자 수(s=24)에 따라서, 가입자당 제공하고자 하는 최소 CATV채널 수(c=2)에 해당하는 s * c = n * m 전체 튜너 및 복조기 숫자(s * c = 24 * 2 = 48 = 8 * 6, m * n)를 구할 수 있다. 그러나 이들 튜너와 복조기의 전체를 동시에 구현하기 위해서는 모듈로 분리하는 것이 타당하다.
이를 위해 상기 다수의 튜너 및 복조기 모듈(220)은 상기 1:n RF 스플리터(210)로부터 분배받은 RF 신호로부터 할당받은 가입자들의 수신 채널선택정보를 이용하여 채널을 선택하는 다수의 튜너(222), 그 채널 내의 복조 방식에 따라서 신호를 복조하는 다수의 복조기(223) 및 상기 복조기의 MPEG-TS 신호로부터 복구된 패킷을 IP 패킷화 처리하는 TS-to-IP 변환기(224)를 포함한다.
즉, 본 실시 예에서는 다수의 튜너 및 복조기 모듈(220)은 도 2에 도시된 바와 같이 튜너 및 복조기 모듈 1 내지 튜너 및 복조기 모듈 n으로 구분하며, 하나의 튜너 및 복조기 모듈(220)에는 m개의 튜너와 복조기를 실장하는 방식으로 구분하였다. 본 실시 예에서는 1개의 MPEG2-TS to IP 패킷 변환장치(200)가 m=6개 채널을 동시에 튜닝하기 위해 6개 튜너(222)를 실장하고, 6개 채널을 복조하기 위한 복조기(223), 이들 복조기(223)로부터 받은 MPEG TS 스트림을 수신하여 동시에 MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷화 처리하는 것으로 구성하였다. 이와 같이, 튜너 및 복조기 모듈(220)을 하나의 단위로 모듈화한다. 그러므로 하나의 RF 비디오 신호를 전체 제공 채널 수만큼 1: n*m 스플리터 처리해도 되지만, 신호의 분배 후 품질과 안정성을 고려하여, 2단 구조로 신호를 분배하는 것으로 구현하였다.
1차로 수신한 1:n RF 스플리터(210)는 n = N/m 만큼 분기를 분배하여 각 튜너 및 복조기 모듈(220)로 신호를 분기한다. 그리고 각 튜너 및 복조기 모듈(220)에서는 내부에 필요한 m개의 튜너(222)에게 신호를 분기하는 기능을 수행하기 위해 스플리터(221)가 마련된다. 각 튜너 및 복조기 모듈(220)에서 생성한 6개의 IP 패킷 스트림은 하나의 이더넷 흐름으로 다중화되며, 이는 각 채널에 해당하는 패킷 흐름을 필요로 하는 각 가입자 라인으로 분배하기 위하여, 다시 집선 스위치(230)로 1:1로 연결된다. 그리고, n개의 튜너 및 복조 모듈 내에 각각 존재하는 TS-IP변환기(224)는 이더넷 방식의 통신라인을 이용한 인밴드 방식으로 메인 프로세스(240)의 제어를 받아서, 자기가 관리하는 모듈 내의 튜너와 복조기를 초기화하고, 필요한 파라미터들을 설정하는 기능을 수행한다. 이 메인 프로세스(240)는 외부의 단말장치로부터 수신채널 정보 및 채널변경 메시지 등을 입력받아서 해당 가입자에 할당된 튜너 및 복조 모듈(220)의 TS-IP 변환기(224)를 메시지 통신절차를 통해서 관리 제어하는 기능을 수행한다.
본 발명에서는 가입자 댁내의 영상수신장치로부터의 채널변경 요구에 따라서 다수의 채널할당 시에, 구현의 편의상, 각 가입자에게 제공하는 최소의 채널 수에 따라, 일정수의 튜너와 복조기를 고정적으로 할당하는 정적방식을 사용할 수도 있으며, 각 가입자에 무관하게 순차적으로 요구된 채널을 선택되도록 튜너와 복조기를 동적으로 할당할 수도 있다. 또한, 이미 다른 가입자에 의해 선택된 동일 방송 채널요구에 대해서 튜너 및 복조기를 할당하지 않고, IP 멀티캐스팅 프로토콜을 사용하여 기 생성 IP 패킷을 멀티캐스트하는 방식을 사용하여 효율적으로 관리할 수 있다.
튜너 및 복조기 모듈 내에 포함된 다수의 튜너(222)에서는 가입자 댁내의 단말장치에서 수신을 원하는 TV 프로그램의 인식자 정보에 따라서 해당 채널을 추출하는 기능을 수행한다. 이렇게 복구된 전기신호는 각각 연결된 QAM & 8VSB 복조기(223)로 전달되며, 디지털 지상파 방송을 수신하기 위해서 8VSB 방식의 복조( demodulation) 처리한다. 그리고 선택된 채널이 기존의 CATV채널인 경우, QAM방식으로 복조하는 기능을 수행한다. 본 실시 예에서는 튜너 및 복조기 모듈(220) 내에 동시 처리하는 채널 수를 6으로 가정하였다. 그래서, 6개의 튜너(222)와 6개의 복조기(223)를 도시하였다. 실제 구현에 있어서는 다채널이 통합된 튜너와 일체화된 복조부를 사용할 수 있다.
그러나 본 실시 예에서는 다수의 채널을 구분하기 위해서 각 채널별로 도시하였다. 튜너(222)는 ATSC & NTSC 기준, QAM 방식의 북미CATV 방식의 데이터를 선별적으로 튜닝한다. 수신을 위한 주파수에 대한 채널정보는 가입자 단말장치로부터 정해진 채널교환 프로토콜을 사용하여 수신한다. 복조기(223)에서는 8VSB와 64/256 QAM 복조 기능이 통합되어있고, ATSC A/53 8/16-VSB, ITU-T J.83 Annex B 64/256QAM 기준에 호환성을 제공한다. 복조기(223)를 통과한 후 MPEG2-TS 스트림으로 복구된 데이터들은 MPEG2 TS-to IP 변환기(224)로 전달되며, MPEG TS-to IP 변환기(224)에서는 MPEG-TS방식의 데이터를 입력받아서, UDP/IP 방식으로 패킷화하여 이더넷으로 전달된다. 그러면 이더넷 스위치인 집선 스위치(230)에서 각 튜너 및 복조 모듈(220)에서 생성된 IP 패킷 스트림을 다중화하여 하나의 기가급 이더넷 라인으로 외부로 송신한다.
다음에 TS to IP 변환기(224)에 대해 도 3에 따라 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 MPEG2 TS to IP 변환기의 블록도 이다.
본 발명에 따른 TS to IP 변환기(224)는 MPEG TS to IP 변환장치로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 모듈화된 튜너 및 복조 모듈(220) 내에 있는 다수의 튜너(222)와 다수의 복조기(223)를 통해서 복구된 MPEG2-TS 신호를 수신하여 그 신호 내의 188 바이트 패킷 복구한 후, 헤더 내의 PID(13비트)를 비교하여, 각 해당 포트별 PID 테이블(2250)에 등록된 PID를 갖는 패킷만을 선택적으로 수신한 후 전송하는 다수의 MPEG-TS 입력 수신부(2241), 버퍼로서 기능하며 상기 MPEG-TS 입력 수신부(2241)로부터 송신된 패킷을 임시 저장하는 다수의 RX 큐(Queue, 2242), 상기 다수의 RX 큐(2242)로부터 순서대로 스케줄링하여 저장된 패킷을 읽어 메모리저장부(2244)에 저장하게 하는 스케줄러(2243), 상기 메모리 저장부(2244)에서 해당 스트림의 패킷을 읽어내어 다수 개, 예를 들어 7개를 모아서, TCP/IP 혹은 UDP/IP 패킷으로 가공하고, 필요 시 DTCP처리 및 SRM을 위한 데이터 처리를 수행한 후, 1518 바이트 패킷으로 변환하는 포워드엔진 및 패킷편집부(2245), 상기 포워드엔진 및 패킷편집부(2245)로부터 전달받은 패킷을 해당 패킷의 우선순위에 따라서 다수의 TX 큐(2246)에 저장하게 하는 망접속 제어부(2247), 상기 다수의 TX 큐(2246)에 각각 저장된 패킷을 우선순위에 따라서 전송하는 우선순위전송제어부(2248), 상기 스케줄러(2243), 포워드엔진 및 패킷편집부(2245), 망접속 제어부(2247), 우선순위전송제어부(2248)의 동작 상태를 각각 제어하는 제어 프로세스부(2249)를 포함한다.
또 상기 제어 프로세스부(2249)는 제어버스를 통해 도 2에 도시된 메인 프로세스(240)와 연결되며, 이 메인 프로세스(240)와 제어 프로세스부(2249)는 일체화하여 하나의 CPU를 사용할 수도 있다.
상기 스케줄러(2243)는 상기 다수의 RX 큐(2242)를 관리하기 위하여, 큐 순서대로 라운드 로빈 형식으로 스케줄링을 하며, RX Queue_ID가 버퍼 개수보다 작은 경우, 상기 제어 프로세스부(2249)로부터 해당 큐의 RP(Read_pointer)와 WP(Write pointer)를 읽어와서 RP보다 WP가 작으면 같을 때까지 읽어내는 동작을 수행한다.
또한 상기 스케줄러(2243)는 상기 다수의 RX 큐(2242)를 관리하기 위하여, 큐 내에 저장된 버퍼의 저장수준에 따라서 우선순위를 두어 큐 서비스를 제공하도록 한다.
이에 대해 도 4에 따라 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 3에 도시된 스케줄러의 순서도이다.
제 4도에 도시된 바와 같이, MPEG2-TS to IP 변환장치(224) 내의 RX 큐(2242)를 서비스하는 스케줄러(2243)는 예를 들어 RX 큐(2242)의 ID가 6개의 MPEG2-TS 입력라인과 각 라인별로 2개의 RX 큐(2242)를 갖는 것으로 가정하며, 전체 RX 큐(2242)는 12개로 가정한 실시 예이다.
상기 스케줄러(2243)는 RX-Queue_ID=0에서 RX Queue_ID=11까지 증가하면서 패킷을 읽어내는 동작을 한다. 한번 시작하면 큐 순서대로 라운드 로빈 형식으로 스케줄링을 하며, RX Queue_ID가 12보다 작은 경우, 프로세스로부터 해당 큐의 RP(Read_pointer)와 WP(Write pointer)를 읽어와서 RP보다 WP가 작으면 같을 때까지 읽어내는 동작을 수행한다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템을 사용하는 것에 의해 기존 통신서비스 사용자들이 동일한 가입자 이더넷 라인이나 xDSL 라인 상에서 기존 CATV 서비스를 받을 수 있게 인터페이스를 제공할 수 있다.
200 : IP 패킷 변환장치
210 : 1:n RF 스플리터
220 : 튜너 및 복조기 모듈
230 : 집선 스위치
240 : 메인 프로세서
210 : 1:n RF 스플리터
220 : 튜너 및 복조기 모듈
230 : 집선 스위치
240 : 메인 프로세서
Claims (8)
- 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송을 서비스하는 시스템으로서,
CO(Central Office)와 연결된 FTTX(Fiber to the x)방식 또는 AON(Active Optical Network)방식의 액세스망 및 HE(Head End)와 연결된 HFC(Hybrid Fiber Coaxial Cable)망 사이에 연결된 수신 수단과
상기 수신 수단에 연결되고, MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷으로 변환하여 기가급 이더넷 인터페이스를 통해서 IP비디오 스트림을 전달하는 IP 패킷 변환장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 패킷 변환장치를 구비한 다채널 방송 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 수신 수단은 광파장을 이용하여 CO와 HE에서 공급되는 서비스 정보를 수신하고, 광케이블로 연결된 각종 이더넷 가입자 집선 스위치 또는 xDSL DSLAM 집선 장치에 연결되는 제1 수신기, CATV 또는 방송수신모듈로부터 직접 수신되는 브로드캐스팅 TV방송 또는 CATV 방송채널 중 각 사용자가 원하는 다수의 채널 정보를 받아 선택적으로 수신하는 제2 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 방송 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 IP 패킷 변환장치는 CATV입력, 위성수신기로부터 복구된 RF비디오입력 또는 지상파 RF 비디오 신호를 입력받아 분배하는 1:n RF 스플리터, 상기 1:n RF 스플리터로부터 분배받은 RF 신호를 IP 패킷화 처리하는 다수의 튜너 및 복조기 모듈, 상기 다수의 튜너 및 복조기 모듈로부터 수신한 IP 패킷들을 하나의 기가급 이더넷으로 집선하는 기가급 집선 스위치 및 상기 기가급 집선 스위치를 제어하는 메인 프로세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 방송 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 다수의 튜너 및 복조기 모듈은 상기 1:n RF 스플리터로부터 분배받은 RF 신호로부터 할당받은 가입자들의 수신 채널선택정보를 이용하여 채널을 선택하는 다수의 튜너, 그 채널 내의 복조 방식에 따라서 신호를 복조하는 다수의 복조기 및 상기 복조기의 MPEG-TS 신호로부터 복구된 패킷을 IP 패킷화 처리하는 TS-to-IP 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 방송 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 TS to IP 변환기는
상기 다수의 복조기를 통해서 복구된 MPEG2-TS 신호를 수신하여 그 신호 내의 188 바이트 패킷 복구한 후, 헤더 내의 PID(13비트)를 비교하여, 각 해당 포트별 PID 테이블에 등록된 PID를 갖는 패킷만을 선택적으로 수신한 후 전송하는 다수의 MPEG-TS 입력 수신부,
상기 MPEG-TS 입력 수신부로부터 송신된 패킷을 임시 저장하는 다수의 RX 큐(Queue),
상기 다수의 RX 큐로부터 순서대로 스케줄링하여 저장된 패킷을 읽어 메모리저장부에 저장하게 하는 스케줄러,
상기 메모리 저장부에서 해당 스트림의 패킷을 읽어내어 다수 개를 모아서, TCP/IP 혹은 UDP/IP 패킷으로 가공하고, 필요 시 DTCP처리 및 SRM을 위한 데이터 처리를 수행한 후, 1518 바이트 패킷으로 변환하는 포워드엔진 및 패킷편집부,
상기 포워드엔진 및 패킷편집부로부터 전달받은 패킷을 해당 패킷의 우선순위에 따라서 다수의 TX 큐에 저장하게 하는 망접속 제어부,
상기 다수의 TX 큐에 각각 저장된 패킷을 우선순위에 따라서 전송하는 우선순위전송제어부,
상기 스케줄러, 포워드엔진 및 패킷편집부, 망접속 제어부, 우선순위전송제어부의 동작 상태를 각각 제어하는 제어 프로세스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 방송 시스템.
- 브로드캐스팅되는 디지털 지상파 TV방송 및 CATV 방송을 서비스하기 위해 마련된 MPEG TS to IP 변환장치로서,
각 모듈화된 튜너 및 복조모듈 내에 있는 다수의 튜너와 다수의 복조기를 통해서 복구된 MPEG2-TS 신호를 수신하여 그 신호 내의 188 바이트 패킷을 복구한 후, 헤더 내의 PID(13비트)를 비교하여, 각 해당 포트별 PID 테이블에 등록된 PID를 갖는 패킷만을 선택적으로 수신한 후 전송하는 다수의 MPEG-TS 입력 수신부,
상기 MPEG-TS 입력 수신부로부터 송신된 패킷을 임시 저장하는 다수의 RX 큐(Queue),
상기 다수의 RX 큐로부터 순서대로 스케줄링하여 저장된 패킷을 읽어 메모리저장부에 저장하게 하는 스케줄러,
상기 메모리 저장부에서 해당 스트림의 패킷을 읽어내어 다수 개를 모아서, TCP/IP 혹은 UDP/IP 패킷으로 가공하고, 필요 시 DTCP처리 및 SRM을 위한 데이터 처리를 수행한 후, 1518 바이트 패킷으로 변환하는 포워드엔진 및 패킷편집부,
상기 포워드엔진 및 패킷편집부로부터 전달받은 패킷을 해당 패킷의 우선순위에 따라서 다수의 TX 큐(Queue)에 저장하게 하는 망접속 제어부,
상기 다수의 TX 큐에 각각 저장된 패킷을 우선순위에 따라서 전송하는 우선순위전송제어부,
상기 스케줄러, 포워드엔진 및 패킷편집부, 망접속 제어부, 우선순위전송제어부의 동작 상태를 각각 제어하는 제어 프로세스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG TS to IP 변환장치.
- 제6항에 있어서,
상기 스케줄러는 상기 다수의 RX 큐를 관리하기 위하여, 큐 순서대로 라운드 로빈 형식으로 스케줄링을 하며, RX Queue_ID가 버퍼 개수보다 작은 경우, 상기 제어 프로세스부로부터 해당 큐의 RP(Read_pointer)와 WP(Write pointer)를 읽어와서 RP보다 WP가 작으면 같을 때까지 읽어내는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 MPEG TS to IP 변환장치.
- 제6항에 있어서,
상기 스케줄러는 상기 다수의 RX 큐를 관리하기 위하여, 큐 내에 저장된 버퍼의 저장수준에 따라서 우선순위를 두어 큐 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 MPEG TS to IP 변환장치.
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| KR102231329B1 (ko) * | 2019-11-29 | 2021-03-24 | 주식회사 텔라움 | Catv 신호 주파수 대역 분리, 결합기 및 이를 이용한 catv 신호 처리 방법 |
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