KR20180071990A - Ｐｃｒ을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 및 방법 - Google Patents

Ｐｃｒ을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20180071990A
KR20180071990A KR1020180022264A KR20180022264A KR20180071990A KR 20180071990 A KR20180071990 A KR 20180071990A KR 1020180022264 A KR1020180022264 A KR 1020180022264A KR 20180022264 A KR20180022264 A KR 20180022264A KR 20180071990 A KR20180071990 A KR 20180071990A
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Abstract

본 발명은 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 및 방법에 관한 것으로, 지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체 시 방송 사고의 영향을 최소화 시켜주는 방법으로 MPEG-2 TS 표준의 PCR을 이용한 방법을 제안하며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주·부 입력간의 방송 출력 전환을 자연스럽게 연결시키고 ETSI TR 101 290 규격의 에러를 최소화시켜, 방송 송출사고 시 방송의 품질 유지하는 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 및 방법을 제공한다. 제2 실시예의 PCR 입력 동기화 방법2은 ASI 0, ASI 1 입력 스트림이 완전히 동일하지 않은 경우, △t에 해당하는 TS 패킷을 FPGA 버퍼에 저장하였다가 ASI 0에서 ASI 1로 절체가 이루어지면, ASI 1에 버퍼링된 패킷 위치를 찾아서 출력 스트림을 송출하지만, ASI 인터페이스를 통과하면서 데이터 전송율(Data Rate)을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입을 하는 일이 발생하기 때문에 중간에 Null 패킷이 삽입되어 있어서 PCR 패킷의 PCR값이 완전히 같지 않게 되며, PCR 값의 차이가 발생하게 되므로 이 경우 ASI 0,1 입력간의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체(failover switch)한다.

Description

ＰＣＲ을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 및 방법{System and method for stream failover switching in digital broadcasting system by PCR information}
본 발명은 PCR(Program Clock reference)을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체 시 방송 사고의 영향을 최소화 시켜주는 방법으로 MPEG-2 TS 표준의 PCR을 이용한 방법을 제안하며, 방송 사고를 방지하기 위해 강제 전환 시 주 부 입력간의 방송 출력 전환을 자연스럽게 연결시키고 ETSI TR 101 290 규격의 에러를 최소화시켜, 방송 송출사고 시 방송의 품질 유지하기 위한, PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 및 방법에 관한 것이다.
지상파, 케이블, 위성 방송 시스템에서, 지상파 디지털 방송 전송 방식은 ATSC 8-VSB를 사용하고, 케이블 방송의 전송 방식은 QAM 방식을 사용하며, 위성 방송의 전송 방식은 QPSK를 사용한다. 지상파, 케이블, 위성 방송 시스템의 다중화 방식은 MPEG-2 TS(Transport Stream)을 사용한다.
I. 관련 기술
1. MPEG-2 TS((Moving Picture Expert Group-2 Transport Stream)
MPEG-2 TS는 디지털 방송 전송에 사용되는 오디오, 비디오, 데이터 전송을 위한 시스템 프로토콜이다. 트랜스포트 스트림(TS)은 오류 정정 기능을 제공하고 있어서 DVB(Digital Video Broadcasting)와 ATSC(Advanced Television Standard Committee)와 같은 디지털 방송의 전송에 쓰이고 있다. 트랜스포트 스트림(TS)은 패킷 헤더(Packet Header)와 PSI(Program Specific Information)를 지원하는데 수신 단말기에서는 이 정보를 통해 TS 패킷 오류를 검출하고 프로그램의 구성을 분석할 수 있다. TS 패킷헤더와 PSI의 구성정보는 도 1에 도시된 바와 같이 MPEG-2 TS 패킷의 구조를 나타낸다.
MPEG-2 시스템은 비디오와 오디오의 인코딩에서 만들어진 각 ES(Elementary Stream)를 저장, 전송하기 위한 패킷화(packetize)하여 PES(Packetized Elementary Stream)을 만들고, 다시 PES를 바탕으로 TS(Transport Stream) 패킷을 만든다. 이러한 TS 패킷의 조합이 바로 TS가 된다.
i) ES(Elementary Stream)
비디오 -> 샘플링 -> DCT -> Quantizer/MC, ME -> Entropy Coding 과정을 거쳐 최초 압축된 데이터를 ES라고 한다. ES에는 비디오 ES, 오디오 ES, 부가 데이터 ES 등이 있다. EPG(Electro Program Guide)와 같은 방송 편성표가 대표적인 부가 데이터 ES로 사용된다.
ii) PES(Packetized Elementary Stream)
ES를 순수 64KByte가 넘지 않는 가변 크기로 잘라 헤더(Header)를 추가하여 패킷화(Packetized)한 데이터를 PES(Packetized Elementary Stream)라고 한다. ES와 마찬가지로 아직 다중화되지 않은 상태이므로 비디오 PES, 오디오 PES, 부가 데이터 PES가 각각 독립적이다. 이러한 독립된 PES를 다중화하여 TS나 PS를 생성한다.
iii) TS packet
TS 패킷은 가변 크기의 PES를 고정 크기인 4Byte 크기의 헤더(TS Header)와 184Byte 페이로드(Playload: 실제 데이터 영역) 단위로 구성된다. 비디오 PES, 오디오 PES, 부가 데이터 PES가 다중화(Multiplex)된 패킷스트림을 구성하여, 이런 TS 패킷 조합이 전송 스트림(TS,Transport Stream)을 이룬다.
ES(Elementary Stream)는 인코딩(encoding)을 수행하면 각 ES는 데이터별로 E1, E2, E3... 로 나뉘어진다. 여기에 PES Header를 붙여 ES를 PES(Packetized Elementary Stream) 데이터로 만든다. 이 PES를 TS로 만들기 위해 고정 크기인 4Byte 크기의 헤더(TS Header)와 184Byte 페이로드(Playload) 길이로 분리하고, 남는 부분은 NULL로 채운다.
하나의 PES를 TS로 만들고 남는 부분은 NULL로 채운다. 만약 하나의 PES가 TS 길이보다 길면 TS 길이에 맞게 자르고, 마지막 패킷은 NULL로 남는 부분을 채운다.
도 1을 참조하면, MPEG-2 TS는 4 바이트 헤더와 184 바이트 페이로드를 기본단위로 구성되며, 방송 시스템은 MPEG-2 TS를 연속하여 전송 스트림을 구성하여 전송한다.
MPEG-2 TS 패킷 헤더는 8bit 싱크 바이트(Ox47), 1bit 전송 오류 표시기(TEI, Transport Error Indicator), 1 bit 페이로드 유닛 시작 표시기(PUSI, Patload Unit Start Indicator), 1 bit 전송 우선순위(TP, Transport Priority), 13 bit PID(Porgram ID), 2 bit 전송 스크램블 제어(TSC, Transport Scrambling Control), 2 bit Adaptation Field Control, 4 bit 연속카운터(Continuity counter)를 포함한다.
도 2는 MPEG-2 TS 테이블 & 프로그램 구성도이다.
지상파, 케이블, 위성 방송 신호는 기본적으로 영상(video), 음성(audio), 데이터(data) 및 PSI(Program Specific Information)를 포함하여 전송된다. 방송 시스템은 송출단에서 채널 정보(SI)를 별도로 전송하며, 수신 제한 시스템(CAS)이 존재하는 경우 ECM, EMM이 전송된다.
PSI는 MPEG-2 TS에 포함된 프로그램의 구성을 표현하는 정보로 다수의 프로그램들을 구분하고 해당 프로그램의 영상(video), 음성(audio) 및 데이터(data)를 구분하여 방송서비스를 사용할 수 있도록 정보를 제공한다. PSI의 구성요소들은 PAT(Program Association Table), PMT(Program Map Table), CAT(Conditional Access Table)와 NIT(Network Information Table)을 포함한다. PAT를 통해 PMT를 분석한 후, PMT를 통해 Audio, Video, PCR(Program Clock Reference) PID(Program Identity)를 찾을 수 있다.
2. SCR & PCR
MPEG-2 TS에는 송신부에서 프로그램에 대한 상대적인 시간 기준값을 수신부에 전송하고 있다. 도 3과 식 (1)번은 PCR의 위치와 찾아진 PCR값을 계산하는 수식이다. PCR(Program Clock Reference)은 시스템 클록 주파수(system_clock_frequency)와 시간에 따른 TS stream에서 프로그램에 대한 시간 기준값을 나타낸다.
PCR(i) = PCR_base(i)*300 + PCR_ext(i)
PCR_base(i) = ((system_clock_frequency * t(i))÷300)%233
PCR_ext(i) = ((system_clock_frequency * t(i))÷1)%300 (1)
여기서, "i"는 비디오 인트라 프레임의 첫 번째 MPEG-TS 패킷이고, PCR(i)는 MPEG-TS 패킷에서 수신기 시스템 시간이다.
PCR_base(i)는 PCR_ext(i)의 carry를 카운트 한 값이고, PCR_ext(i)는 300을 modulo로 하여 27Mhz로 카운트한 값이다.
t(i)는 시스템 클록 주파수(system_clock_frequency)에 따른 i번째 MPEG-TS 패킷 전송 기간을 나타낸다.
PCR/SCR은 90KHz 단위(system_clock_frenquency/300)로 표현되는 33비트 길이의 PCR_base와, 27MHz 단위로 표현되는 9비트의 PCR_ext로 구성된다.
PCR값은 시스템 인코더에서의 시간을 27MHz로 샘플링 한 값이다.
PCR은 MPEG-1과의 호환성을 고려해 base 33비트의 필드와 9비트의 ext필드로 나눈다. 또한. byte align을 위해 중간에 6비트의 의미없는 비트를 두어 48(6byte)bit로 구성된다. 총 42bit로 표현되므로 한 단위의 정수값이 0.0037nsec이고 PCR에서 표현할수 있는 시간범위는 0.0037nsec * (42비트로 표현 가능한 최대정수) = 162890.4초 이다. PCR값이 최대값에 도달할 경우 다시 0으로 된다.
방송 시스템으로 수신 단말기까지의 전송과정에서 지연을 생각하면 결국 인코더(encoder)와 디코더(decoder)에서의 PCR이 나타내는 절대적인 시간은 차이가 난다.
그러나, clock recovery는 절대적인 시간을 기준으로 하는 것이 아니고 인코더에서 만든 PCR값을 기준으로 하여 상대적으로 디코더의 시간을 맞추는 것이기 때문에, 디코더는 인코더에서 쓴값을 그대로 잃어들여 사용하며 처리과정 중 지연시간(delay time)은 고려하지 않는다.
도 3은 MPEG-2 TS의 PCR 필드(PCR Field in MPEG-2 TS)를 나타낸 도면이다.
MPEG-2 TS는 4 바이트 헤더와 184 바이트 페이로드를 기본단위로 구성되며, 방송 시스템은 MPEG-2 TS를 연속하여 전송 스트림을 구성하여 전송한다.
MPEG-2 TS 패킷 헤더는 8bit 싱크 바이트(Ox47), 1bit 전송 오류 표시기(TEI, Transport Error Indicator), 1 bit 페이로드 유닛 시작 표시기(PUSI, Patload Unit Start Indicator), 1 bit 전송 우선순위(TP, Transport Priority), 13 bit PID(Porgram ID), 2 bit 전송 스크램블 제어(TSC, Transport Scrambling Control), 2 bit AFC(Adaptation Field Control), 4 bit 연속카운터(Continuity counter) 및 Adaptation Field를 포함한다.
Adaptation Field는 8 bit Adaptation Field Length, 1 bit Discontinuity Indicator, 1 bit Random Access Indicator, 1 bit Stream Priority Indicator, 5 bit Flag Info, Conditional coding/option field, Stuffing byte로 구성된다.
Conditional coding/option field는 PCR base, reserved, PCR extension, OPCR, Splice countdown,...으로 구성된다.
최근, 주요 디지털방송 지상파 방송국, 케이블 송출 사업자(MSO :Multi-System Operator), IPTV 송출사업자들은 failover 등의 송출 중단과 같은 사고에 대비하기 위해 다양한 노력들을 하고 있다. 지상파, 케이블, 또는 위성 방송국의 1채널의 방송 송출이 끊길 시에, TV 수신기는 화면 멈춤 현상이 발생한다. 이와 같이 입력의 끊김으로 인한 송출 중단을 예방하기 위해 송출 초단에 주장비와 보조 장비를 두어 2채널로 방송을 송출하여 절체(failover switch)를 하고 있다.
이러한 장비들은 송출 초단에 설치되어 입력을 감시하고, 입력 신호가 끊기는 비상 상황 또는 강제로 비상 링크(Emergency Link)로 전환시킬 때 사용된다. 방송 송출 초단에서 입력 신호를 감시하여 절체시키는 대부분의 절체 기존의 장비들은 RF 또는 ASI, IP 입력 절체기를 사용하고 입력 신호의 RF(Radio Frequency)의 신호 강도나 수신 데이터의 BER(Bit Error Rate), 또는 MPEG-2(Moving Picture Expert Group) TS(Transport Stream) 패킷 헤더의 싱크(sync) 바이트를 검사하여 신호 손실(Signal Loss), 패킷 에러 또는 손실(Packet Error/Loss) 등 일정 조건 발생 시 강제 전환을 하고 있다. 이러한 물리적인 전환이나 MPEG-2 TS 패킷(packet)의 손실 감시 등에 따른 비상 링크로 전환은 주,부 입력 간 비동기화 문제 및 오디오 비디오의 끊김 현상 등 방송의 품질이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
특허 등록번호 10-07475070000 (등록일자 2007년 08월 02일), "방송 송출 시스템 및 방법" , 한국방송공사 특허 등록번호 10-07214460000 (2007.05.17) (등록일자 2007년 05월 17일), "방송 송출 시스템 및 방법, 그리고 방송 수신 장치" , 한국방송공사
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체 시 방송 사고의 영향을 최소화 시켜주는 방법으로 MPEG-2 TS 표준의 PCR을 이용한 방법을 제안하며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주 부 입력간의 방송 출력 전환을 자연스럽게 연결시키고 ETSI TR 101 290 규격의 에러를 최소화 시켜, 방송 송출사고 시 방송의 품질 유지하기 위한, PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템은 주 입력으로 사용되는 안테나를 구비하는 DTV RF 튜너와, 부 입력으로 사용되는 ASI(Asynchronous Serial Interface) 수신기 또는 IP 단말의 입력으로부터 2채널의 디지털 방송 영상과 음성과 데이터 및 PSI 정보(또는 PSIP 정보)를 수신하는 입력 수신기; 상기 2 채널에 각각 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기가 구비되며, 각 채널의 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기에 의해 각각 디지털 방송 프로그램을 분석하여 두 입력의 프로그램 정보를 분석 후 MPEG-2 TS의 PCR 값을 찾아내는 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기; 찾아낸 PCR값을 통해 주·부 입력 스트림의 MPEG-2 TS의 PCR 위치를 동기화시키고 버퍼링되며, MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력의 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환되도록 제어하는 PCR 동기 제어부 및 버퍼; 상기 PCR 동기 제어부 및 버퍼의 제어에 따라 MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력(입력1)의 디지털 방송 신호를 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력(입력2)으로 전환하여 자동 절체하는 스위치; 및 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터 상기 디지털 방송 신호를 송출하는 DTV 송신기 또는 ASI 송신기;를 포함하며,
이러한 장비들은 송출 초단에 구비되며, 지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체(failover switch) 시 데이터 전송율(Data Rate)을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입되어 2채널의 입력 스트림이 완전히 동일하지 않은 경우 PCR 입력 동기화 방법2를 사용하며, 2채널의 입력간의 MPEG-2 TS의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체하며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주·부 입력의 방송 출력을 전환하며,
상기 PCR 입력 동기화 방법2는 2채널의 입력 스트림(ASI 0, ASI 1)이 완전히 동일하지 않은 경우, △t에 해당하는 TS 패킷을 FPGA 버퍼에 저장하였다가 ASI 0에서 ASI 1로 절체가 이루어지면, ASI 1에 버퍼링된 패킷 위치를 찾아서 출력 스트림을 송출하지만, ASI 인터페이스를 통과하면서 데이터 전송율을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입을 하는 일이 발생하기 때문에 중간에 널 패킷(Null Packet)이 삽입되어 PCR 패킷의 PCR값이 완전히 같지 않게 되며, PCR 값의 차이가 발생하게 되므로 이 경우 ASI 0,1 입력간의 PCR값의 차이를 패킷 단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주, 부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체(failover switch)하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 방법은,
주 입력으로 사용되는 안테나를 구비하는 DTV RF 튜너와, 부 입력으로 사용되는 ASI 수신기 또는 IP 단말의 입력으로부터 2채널의 디지털 방송 영상과 음성과 데이터 및 PSI 정보(또는 PSIP 정보)를 수신하는 입력 수신기; 상기 2 채널에 각각 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기가 구비되며, 각 채널의 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기에 의해 각각 디지털 방송 프로그램을 분석하여 두 입력의 프로그램 정보를 분석 후 MPEG-2 TS의 PCR 값을 찾아내는 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기; 찾아낸 PCR값을 통해 주·부 입력 스트림의 MPEG-2 TS PCR 위치를 동기화시키고 버퍼링되며, MPEG-2 TS PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력의 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환되도록 제어하는 PCR 동기 제어부 및 버퍼; 상기 PCR 동기 제어부 및 버퍼의 제어에 따라 MPEG-2 TS PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력(입력1)의 디지털 방송 신호를 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력(입력2)으로 전환하여 자동 절체하는 스위치; 및 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터 상기 디지털 방송 신호를 송출하는 DTV 송신기 또는 ASI 송신기를 포함하는 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 방법에 있어서,
주 입력과 부 입력으로 사용되는 DTV RF 튜너와 ASI(Asynchronous Serial Interface) 수신기 또는 IP(Internet Protocol) 단말을 구비하는 입력 수신기의 입력으로부터 2채널의 디지털 방송 영상과 음성과 데이터 및 PSI 정보(또는 PSIP 정보)를 입력받아 수신하는 단계; 상기 2 채널에 각각 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기가 구비되며, 각 채널의 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기에 의해 각각 디지털 방송 프로그램을 분석하여 두 입력의 프로그램 정보를 분석 후 MPEG-2 TS의 PCR 값을 찾아내는 단계; PCR 동기 제어부 및 버퍼에 의해 상기 찾아낸 MPEG-2 TS의 PCR값을 통해 주·부 입력 스트림의 MPEG-2 TS의 PCR 위치를 동기화시키고 버퍼링되며, MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 PCR 동기 제어부 및 버퍼에 의해 주 입력이 문제가 없으면 주 입력의 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환되도록 제어하는 단계; 상기 PCR 동기 제어부 및 버퍼의 제어에 따라 MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력(입력1)의 디지털 방송 신호를 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 스위치를 사용하여 부 입력(입력2)으로 전환하여 자동 절체(failover switch)하는 단계; 및 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터 DTV 송신기 또는 ASI 송신기를 통해 상기 디지털 방송 신호를 송출하는 단계;를 포함하며,
지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체(failover switch) 시 데이터 전송율(Data Rate)을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입되어 2채널의 입력 스트림이 완전히 동일하지 않은 경우 PCR 입력 동기화 방법2를 사용하며, 2채널의 입력간의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이 값 만 큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체하며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주·부 입력의 방송 출력을 전환하며,
상기 PCR 입력 동기화 방법2는 2채널의 입력 스트림(ASI 0, ASI 1)이 완전히 동일하지 않은 경우, △t에 해당하는 TS 패킷을 FPGA 버퍼에 저장하였다가 ASI 0에서 ASI 1로 절체가 이루어지면, ASI 1에 버퍼링된 패킷 위치를 찾아서 출력 스트림을 송출하지만, 중간에 널 패킷(Null Packet)이 삽입되어 있어서 PCR 패킷의 PCR값이 완전히 같지 않게 되며, 그 이유는 ASI 인터페이스를 통과하면서 데이터 전송율을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입을 하는 일이 발생하기 때문에 PCR 값의 차이가 발생하게 되므로 이 경우 ASI 0,1 입력간의 PCR값의 차이를 패킷 단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주, 부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체(failover switch)하는 것을 특징으로 한다.
주요 디지털방송 지상파 방송국, 케이블 송출 사업자(MSO :Multi-System Operator), IPTV 송출사업자들은 송출 중단과 같은 사고에 대비하기 위해 다양한 노력들을 하고 있다. 입력의 끊김으로 인한 송출 중단을 예방하기 위해 송출 초단에 주장비와 보조 장비를 두어 절체(Failover switch)를 하고 있다.
본 발명의 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 및 방법은 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 송출 신호의 문제 발생 시 비상 링크(Link)로 자동 절체하고(failover switch) 방송 품질에 영향을 최소화 시켜주는 방법을 제안하였다. 디지털 방송은 MPEG-2 TS 규격에 맞게 송출되는데 MPEG-2 TS내의 SCR(System Clock Reference)과 PCR(Program Clock Reference)을 참조하여 주 입력과 부 입력 스트림을 전환하고, ETSI(European Telecommunication Standard Institute) TR 101 290 디지털 방송 품질 규격의 에러(Error)를 최소화시켜 장애 발생 시 방송의 품질 유지 방법을 제안하고, 또한, 본 발명에서 제안한 방법으로 비상 링크로 자동 주부-입력을 강제 절체 시 디지털방송 송출 스트림이 ETSI TR 101 290 규격에 맞게 PCR및 패킷 에러를 최소화시킬 수 있었다.
지상파, 케이블, 또는 위성 방송국의 1채널의 방송 송출이 끊길 시에, TV 수신기는 화면 멈춤 현상이 발생한다. 이와 같이 입력의 끊김으로 인한 송출 중단을 예방하기 위해 송출 초단에 주장비와 보조 장비를 두어 2채널로 방송을 송출하여 절체(failover switch)를 하고 있다.
이러한 장비들은 송출 초단에 설치되어 입력을 감시하고, 입력 신호가 끊기는 비상 상황 또는 강제 비상 링크(Emergency Link)로 전환 시킬 때 사용된다.
제2 실시예에 따른 PCR 입력 동기화 방법2은 지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체(failover switch) 시 데이터 전송율(Data Rate)을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입되어 2채널의 입력 스트림이 완전히 동일하지 않은 경우 PCR 입력 동기화 방법2를 사용하며, 2채널의 입력간의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이 값 만 큼 버퍼링하여 주·부 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체하며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주·부 입력의 방송 출력을 전환하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 MPEG-2 TS 패킷의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 MPEG-2 TS 테이블 & 프로그램 구성도(MPEG-2 TS Table & Program Structure)이다.
도 3은 MPEG-2 TS의 PCR 필드(PCR Field in MPEG-2 TS)를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 입력 동기화 방법1: ASI 0,1의 패킷 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCR 입력 동기화 방법2: ASI 0,1의 실시간 흐름도이다.
도 7은 본 발명에서 구현한 시스템 보드 사진을 나타낸다.
도 8은 PCR 비동기화시 실험 결과(Result of PCR non-synchronization)를 나타낸 화면이다.
도 9는 PCR 입력 동기화 방법1 실험 결과(Result of PCR Synchronization method 1)를 나타낸 화면이다.
도 10은 PCR 입력 동기화 방법2 실험 결과(Result of PCR Synchronization method 2)를 나타낸 화면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
본 발명의 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 방법은 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 송출 신호의 문제 발생 시 비상 링크(Link)로 자동 절체하고 방송 품질에 영향을 최소화 시켜주는 방법을 제안하였다. 디지털 방송은 MPEG-2 TS 규격에 맞게 송출되는데 MPEG-2(Moving Picture Expert Group) TS(Transport Stream)내의 SCR(System Clock Reference)과 PCR(Program Clock Reference)을 참조하여 주 입력 또는 부 입력 스트림으로 전환하고, ETSI(European Telecommunication Standard Institute) TR 101 290 디지털 방송 품질 규격의 에러(Error)를 최소화시켜 장애 발생 시 방송의 품질 유지 방법을 제안하고, 또한, 본 발명에서 제안한 방법으로 비상 링크로써 자동 주·부 입력을 강제 절체(failover switch) 시 디지털방송 송출 스트림이 ETSI TR 101 290 규격에 맞게 PCR 및 패킷 에러를 최소화시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템 구성도이다.
본 발명의 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템은 주 입력으로 사용되는 안테나를 구비하는 DTV RF 튜너(11)와 부 입력으로 사용되는 ASI(Asynchronous Serial Interface) 수신기(12) 또는 IP(Internet Protocol) 단말의 다양한 입력으로부터 2채널의 디지털 방송 영상과 음성과 데이터 및 PSI 정보(또는 PSIP 정보)를 수신하는 입력 수신기(10)와;
상기 DTV RF 튜너(11)와 상기 ASI 수신기(12)와 연결된 2 채널에 각각 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기가 구비되며, 각 채널의 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기에 의해 각각 디지털 방송 프로그램을 분석하여 두 입력의 프로그램 정보를 분석 후 MPEG-2 TS의 PCR 값을 찾아내는 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기(13, 14);
찾아낸 PCR값을 통해 주,부간 입력 스트림의 MPEG-2 TS의 PCR 위치를 동기화시키고 버퍼링되며, MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력을 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환되도록 제어하는 PCR 동기 제어부 및 버퍼(15);
PCR 동기 제어부 및 버퍼(15)의 제어에 따라 MPEG-2의 TS PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력의 디지털 방송 신호를 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환하여 자동 절체(failover switch)하는 스위치(16); 및
주 입력, 또는 부 입력 채널로부터 상기 디지털 방송 신호를 송출하는 DTV 송신기 또는 ASI 송신기(17)를 포함하며,
지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고로 인해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체(failover switch) 시 방송 사고의 영향을 최소화시켜 주도록 데이터 전송율(Data Rate)을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입되어 2채널의 입력 스트림이 완전히 동일하지 않은 경우 PCR 입력 동기화 방법2(실시예2)를 사용하여 2채널의 입력간의 MPEG-2 TS의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이 값 만 큼 버퍼링하여 주·부 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체하며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주·부 입력의 방송 출력을 전환하는 것을 특징으로 한다.
상기 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터의 디지털 방송 신호는 지상파 또는 위성 방송시에 디지털 방송 영상/음성/데이터/PSI를 포함한다.
또한, 상기 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터의 디지털 방송 신호는 케이블 방송시에 디지털 방송 영상/음성/데이터/PSIP를 포함한다.
MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기(13, 14)와 PCR 동기 제어부 및 버퍼(15)는 MPEG-2 TS에 있는 PCR 입력 동기화 방법이 적용된다.
본 발명에 따른 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템은 RF 튜너 또는 ASI(Asynchronous Serial Interface), IP(Internet Protocol) 단말 등 다양한 입력으로부터 디지털 방송 영상/음성/데이터/PSI 정보(또는 PSIP 정보)를 수신하고, 디지털 방송 프로그램을 분석하여 두 입력의 프로그램 정보를 분석 후 MPEG-2 TS의 PCR 값을 찾아낸다. 찾아낸 PCR값을 통해 주·부 입력간 입력 스트림의 MPEG-2 TS의 PCR 위치를 동기화시킨다. MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력을 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환하는 시스템으로 구성되어 있다.
제 1 실시예에 따른 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템은 지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체(failover switch) 시 방송 사고의 영향을 최소화시켜 주도록 MPEG-2 TS 표준의 PCR을 이용한 방법을 사용하였으며, 송출 초단에 구비되며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주 부 입력간의 방송 출력 전환을 자연스럽게 연결시키고 ETSI TR 101 290 규격의 에러를 최소화시켜, 방송 송출사고 시 방송의 품질 유지하는 것을 특징으로 한다.
제1 실시예에 따른 PCR 입력 동기화 방법1은 ASI 입력1과 DTV RF 튜너의 입력2의 MPEG-2 TS에 있는 PCR값을 매 패킷마다 계산 추적하여 입력1(주 입력)과 입력2(부 입력)의 PCR 차이 만큼 해당 패킷을 각각의 버퍼에 저장하고, 절체(failover switch) 시 같은 PCR 패킷위치로 이동하는 방법을 사용한다.
상기 PCR 입력 동기화 방법1은 입력 수신기(10)로부터 2 채널의 ASI 입력1과 DTV RF 튜너의 입력2의 MPEG-2 TS에 있는 PCR값을 매 패킷마다 계산 추적하여 입력1(주 입력)과 입력2(부 입력)의 PCR 차이만큼 해당 패킷을 각각의 버퍼에 저장하고, 송출 사고를 방지하기 위해 절체(failover switch) 시 PCR 입력 동기화 방법1을 사용하여 ASI 0과 ASI 1 입력 간의 패킷 차이 만큼 버퍼링하여 절체하며, 주입력에서 부 입력으로의 절체(failover switch) 시 주입력의 △t이전의 같은 PCR 패킷위치로 이동하는 방법을 사용하여 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기(13, 14)와 PCR 동기 제어부 및 버퍼(15)의 제어에 따라 스위치(16)에 의해 자동 절체되어 DTV 송신기 또는 ASI 송신기(17)를 통해 디지털 방송 신호를 송출한다.
상기 PCR 입력 동기화 방법2는 2채널의 입력 스트림(ASI 0, ASI 1)이 완전히 동일하지 않은 경우, △t에 해당하는 TS 패킷을 FPGA 버퍼에 저장하였다가 ASI 0에서 ASI 1로 절체가 이루어지면, ASI 1에 버퍼링된 패킷 위치를 찾아서 출력 스트림을 송출하지만, ASI 인터페이스를 통과하면서 데이터 전송율(Data Rate)을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입을 하는 일이 발생하기 때문에 중간에 널 패킷(Null Packet)이 삽입되어 PCR 패킷의 PCR값이 완전히 같지 않게 되며, PCR 값의 차이가 발생하게 되므로 이 경우 ASI 0,1 입력간의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체(failover switch)하여 디지털 방송 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
이러한 장비들은 통상적으로 2채널로 구성되며, 송출 초단에 설치되어 입력을 감시하고, 입력 신호가 끊기는 비상 상황 또는 강제로 비상 링크(Emergency Link)로 전환시킬 때 사용된다.
지상파, 케이블, 또는 위성 방송국의 1채널의 방송 송출이 끊길 시에, TV 수신기는 화면 멈춤 현상이 발생한다. 이와 같이 입력의 끊김에 의한 송출 중단을 예방하기 위해 송출 초단에 주장비와 보조 장비를 두어 2채널로 방송을 송출하여 절체(failover switch)시에 사용할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 두 가지 PCR 동기화 방법을 제공한다.
(실시예 1)
1. PCR 입력 동기화 방법 1 : ASI0 입력과 ASI1 입력의 PCR값이 완전히 동일한 경우
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 입력 동기화 방법1: ASI 0,1의 패킷 흐름도이다.
PCR 입력 동기화 방법1은 주 입력과 부 입력의 입력 스트림이 완전히 동일한 경우 △t에 해당하는 TS 패킷을 각각의 FPGA 버퍼에 저장하였다가 ASI 0에서 ASI 1로 절체가 이루어지면, ASI 1에 버퍼링된 패킷 위치를 찾아 디지털 방송 신호의 출력을 송출함으로써 출력스트림의 패킷손실 및 PCR 지연이 발생하지 않도록 하는 방법이다.
이 경우 지상파 DTV 튜너(공중파 DTV 튜너)의 출력인 경우인데, 두 채널(ASI 0, ASI 1)의 디지털 방송 신호를 MPEG-2 TS의 PCR 차이 만큼만 버퍼링하고 절체시 이를 찾아 동기화한다. 도 5의 △t에 해당하는 패킷만 버퍼링하면 패킷의 손실이 및 PCR Accuracy error없이 절체(failover switch)가 가능한 경우이다.
(실시예 2)
2. PCR 입력 동기화 방법 2 : ASI0 입력과 ASI1 입력의 PCR값이 완전히 동일하지 않은 경우
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCR 입력 동기화 방법2: ASI 0,1의 실시간 흐름도이다.
PCR 입력 동기화 방법2는 ASI 0, ASI 1 입력 스트림이 완전히 동일하지 않은 경우이다. 이때 △t에 해당하는 TS 패킷을 FPGA 버퍼에 저장하였다가 ASI 0에서 ASI 1로 절체가 이루어지면, ASI 1에 버퍼링된 패킷 위치를 찾아서 출력 스트림을 송출한다. 하지만, 중간에 널 패킷(Null Packet)이 삽입되어 있어서 PCR 패킷의 PCR값이 완전히 같지 않게 된다. 이유는 ASI 인터페이스를 통과하면서 데이터 전송율(Data Rate)을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입을 하는 일이 발생하기 때문에 PCR 값의 차이가 발생할 수 있다. 이 경우 ASI 0,1 입력간의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시킨다. 하지만, 시스템 구현상 버퍼 용량의 제한으로 본 발명에서는 312 패킷의 2배수로 제한하였다.
II. 시스템 설계 및 구현
도 7은 본 발명에서 구현한 시스템 보드 사진을 나타낸다.
III. 실험 결과
실시예에서, 수신 분석 장비는 DEKTEC사의 DTU-234장비와 StreamExpert 소프트웨어를 사용하여 ETSI TR101 290 규격에 맞게 수신부에서 분석하였다.
1. PCR 비동기화시 실험 결과
입력 스트림의 PCR 비동기화 하였을 경우는 ASI 0 입력과 ASI 1 입력 간의 PCR 모니터 및 버퍼링을 하지 않았기 때문에, ASI 0,1 입력간의 PCR 및 패킷의 순서가 중복 또는 손실될 수 있다. 실험 결과는 도 8에 도시하였다.
도 8은 PCR 비동기화시 실험 결과(Result of PCR non-synchronization)를 나타낸 화면이다.
TR101 290 모니터링 결과 Continuity count error, PCR Discontinuity, PCR accuracy error 가 발생하고 TS 패킷의 Continuity count error가 높게 나타났다. 이 경우 비디오 또는 오디오 패킷의 손실이 발생하게 된다.
2. PCR 입력 동기화 방법 1 실험 결과
PCR 입력 동기화 방법1(실시예1)의 경우는 ASI 0과 ASI 1 입력 간의 패킷 차이 만큼 버퍼링하여 절체하기 때문에 방송의 패킷 손실 없이 처리가 가능하고, 실험 결과는 도 9에 표시하였다. PCR 입력 동기화 방법1(실시예 1)의 경우는 입력의 차이가 없었기 때문에 절체가 매우 잘 이루어지는 것을 볼 수 있다.
또한, ETSI TR101 290 규격에 맞게 에러가 전혀 발생하지 않고 잘 동작함을 보였다.
도 9는 PCR 입력 동기화 방법1 실험 결과(Result of PCR Synchronization method 1)를 나타낸 화면이다.
3. PCR 입력 동기화 방법 2 실험 결과
PCR 입력 동기화 방법2(실시예 2)의 경우는 ASI 0과 ASI 1 입력 간의 패킷 차이 만큼 버퍼링하여 절체하였고, PCR 패킷의 부정확한 위치 차이에 의해 패킷의 위치가 틀어졌지만 영상의 위치는 크게 차이가 없었다.
방법2의 경우 주·부 입력 간의 절체(failover switch) 시 에러의 종류는 TS packet Continuity Count Error가 1 또는 2 packet loss, PCR Accuracy Error 최소 0 ~ 11usec 이내의 범위를 보였다. 그 외에는 오디오 비디오 패킷 손실(loss)이 발생했는데 대부분 오디오 1-frame(48KHz 샘플링시 24.2msec)또는 비디오 1-slice(60Hz시 16.6msec) 이내였다. 이와 관련된 실험 결과는 도 10에 표시하였다.
도 10은 PCR 입력 동기화 방법2 실험 결과(Result of PCR Synchronization method 2)를 나타낸 화면이다.
본 발명은 실시예2에 대하여 특허의 권리를 청구하였다.
제2 실시예에 따른 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 방법은
주 입력과 부 입력으로 사용되는 DTV RF 튜너(11)와 ASI(Asynchronous Serial Interface) 수신기(12) 또는 IP(Internet Protocol) 단말을 구비하는 입력 수신기(10)에서 다양한 입력으로부터 2채널의 디지털 방송 영상과 음성과 데이터 및 PSI 정보(또는 PSIP 정보)를 입력받아 수신하는 단계;
상기 2 채널에 각각 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기가 구비되며, 각 채널의 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기에 의해 각각 디지털 방송 프로그램을 분석하여 두 입력의 프로그램 정보를 분석 후 MPEG-2 TS의 PCR 값을 찾아내는 단계;
PCR 동기 제어부 및 버퍼(15)에 의해 상기 찾아낸 PCR값을 통해 주·부 입력 스트림의 MPEG-2 TS PCR 위치를 동기화시키고 버퍼링되며, MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 PCR 동기 제어부 및 버퍼(15)에 의해 주 입력이 문제가 없으면 주 입력의 디지털 방송 신호를 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환되도록 제어하는 단계;
상기 PCR 동기 제어부 및 버퍼(15)의 제어에 따라 MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력(입력1)의 디지털 방송 신호를 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 스위치(16)를 사용하여 부 입력(입력2)으로 전환하여 자동 절체(failover switch)하는 단계; 및
주 입력, 또는 부 입력 채널로부터 DTV 송신기 또는 ASI 송신기(17)를 통해 상기 디지털 방송 신호를 송출하는 단계;를 포함하며,
지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 송출 초단에서 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체(failover switch) 시 2채널의 입력 스트림이 완전히 동일하지 않은 경우 PCR 입력 동기화 방법2을 사용하여 ASI 0과 ASI 1 입력 간의 패킷 차이만큼 버퍼링하여 절체하며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주·부 입력의 방송 출력을 전환한다.
상기 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터의 디지털 방송 신호는 지상파 또는 위성 방송시에 디지털 방송 영상/음성/데이터/PSI를 포함한다.
상기 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터의 디지털 방송 신호는 케이블 방송시에 디지털 방송 영상/음성/데이터/PSIP를 포함한다.
상기 PCR 입력 동기화 방법2는 2채널의 입력 스트림(ASI 0, ASI 1)이 완전히 동일하지 않은 경우, △t에 해당하는 TS 패킷을 FPGA 버퍼에 저장하였다가 ASI 0에서 ASI 1로 절체가 이루어지면, ASI 1에 버퍼링된 패킷 위치를 찾아서 출력 스트림을 송출하지만, ASI 인터페이스를 통과하면서 데이터 전송율(Data Rate)을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입을 하는 일이 발생하기 때문에 중간에 널 패킷(Null Packet)이 삽입되어 PCR 패킷의 PCR값이 완전히 같지 않게 되며, PCR 값의 차이가 발생하게 되므로 이 경우 ASI 0,1 입력간의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체(failover switch)하여 디지털 방송 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
결론적으로, 위 실험결과 본 발명에서 제안한 방법1(실시예1)처럼 두 입력의 PCR값이 정확히 일치한다면, ASI 0,1 입력이 모두 정확한 절체가 가능했다. TS 패킷의 정확한 절체가 된다면, 디지털 방송 신호를 수신하는 수신자 입장에서 절체가 이루어졌는지 거의 느낄 수 없다.
또한, 본 발명에서 제안한 방법2(실시예2)를 사용한 경우에도 ASI 0,1 입력 PCR 값이 어긋나도 비교적 정확한 지점에서 절체가 이루어졌다. 이 경우도 기존의 RF 신호를 감지하여 절체하는 방법이나 ASI 입력 신호의 TS sync_loss, packet loss등 MPEG-2 TS의 Header정보만을 가지고 절체하는 방법들보다는 Continuity count error, PCR Discontinuity, PCR accuracy error, PAT PMT error등 에러의 종류 및 에러 패킷수가 5패킷에서 1패킷으로 줄어들었다. 패킷의 에러의 감소는 수신기에서 MPEG-2 TS 디코더(Decoder)를 초기화하지 않아도 되므로 수신자 입장에서는 비디오의 깨짐 또는 오디오의 무음(Mute) 또는 틱 노이즈(Tick Noise) 발생 빈도와 유지 시간을 줄일 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터의 소프트웨어를 이용하여 읽을 수 있는 형태로 기록매체(CD-ROM, RAM, ROM, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 입력 수신기 11: DTV RF 튜너
12: ASI 수신기 13,14: MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기
15: PCR 동기 제어부 및 버퍼 16: 스위치
17: DTV 송신기 또는 ASI 송신기

Claims (6)

  1. 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템에 있어서,
    주 입력으로 사용되는 안테나를 구비하는 DTV RF 튜너와, 부 입력으로 사용되는 ASI(Asynchronous Serial Interface) 수신기 또는 IP 단말의 입력으로부터 2채널의 디지털 방송 영상과 음성과 데이터 및 PSI 정보(또는 PSIP 정보)를 수신하는 입력 수신기;
    상기 2 채널에 각각 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기가 구비되며, 각 채널의 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기에 의해 각각 디지털 방송 프로그램을 분석하여 두 입력의 프로그램 정보를 분석 후 MPEG-2 TS의 PCR 값을 찾아내는 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기;
    찾아낸 PCR값을 통해 주·부 입력 스트림의 MPEG-2 TS PCR 위치를 동기화시키고 버퍼링되며, MPEG-2 TS PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력의 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환되도록 제어하는 PCR 동기 제어부 및 버퍼;
    상기 PCR 동기 제어부 및 버퍼의 제어에 따라 MPEG-2 TS PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력(입력1)의 디지털 방송 신호를 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력(입력2)으로 전환하여 자동 절체하는 스위치; 및
    주 입력, 또는 부 입력 채널로부터 상기 디지털 방송 신호를 송출하는 DTV 송신기 또는 ASI 송신기;를 포함하며,
    이러한 장비들은 송출 초단에 구비되며, 지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체(failover switch) 시 데이터 전송율(Data Rate)을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입되어 2채널의 입력 스트림이 완전히 동일하지 않은 경우 PCR 입력 동기화 방법2를 사용하여 2채널의 입력간의 MPEG-2 TS의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체하며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주·부 입력의 방송 출력을 전환하며,
    상기 PCR 입력 동기화 방법2는 2채널의 입력 스트림(ASI 0, ASI 1)이 완전히 동일하지 않은 경우, △t에 해당하는 TS 패킷을 FPGA 버퍼에 저장하였다가 ASI 0에서 ASI 1로 절체가 이루어지면, ASI 1에 버퍼링된 패킷 위치를 찾아서 출력 스트림을 송출하지만, ASI 인터페이스를 통과하면서 데이터 전송율을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입을 하는 일이 발생하기 때문에 중간에 널 패킷(Null Packet)이 삽입되어 PCR 패킷의 PCR값이 완전히 같지 않게 되며, PCR 값의 차이가 발생하게 되므로 이 경우 ASI 0,1 입력간의 PCR값의 차이를 패킷 단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체(failover switch)하는, PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터의 디지털 방송 신호는 지상파 또는 위성 방송시에 디지털 방송 영상/음성/데이터/PSI를 포함하는, PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터의 디지털 방송 신호는 케이블 방송시에 디지털 방송 영상/음성/데이터/PSIP를 포함하는, PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 시스템.
  4. 주 입력으로 사용되는 안테나를 구비하는 DTV RF 튜너와, 부 입력으로 사용되는 ASI 수신기 또는 IP 단말의 입력으로부터 2채널의 디지털 방송 영상과 음성과 데이터 및 PSI 정보(또는 PSIP 정보)를 수신하는 입력 수신기; 상기 2 채널에 각각 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기가 구비되며, 각 채널의 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기에 의해 각각 디지털 방송 프로그램을 분석하여 두 입력의 프로그램 정보를 분석 후 MPEG-2 TS의 PCR 값을 찾아내는 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기; 찾아낸 PCR값을 통해 주·부 입력 스트림의 MPEG-2 TS PCR 위치를 동기화시키고 버퍼링되며, MPEG-2 TS PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력의 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환되도록 제어하는 PCR 동기 제어부 및 버퍼; 상기 PCR 동기 제어부 및 버퍼의 제어에 따라 MPEG-2 TS PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력(입력1)의 디지털 방송 신호를 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력(입력2)으로 전환하여 자동 절체하는 스위치; 및 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터 상기 디지털 방송 신호를 송출하는 DTV 송신기 또는 ASI 송신기를 포함하는 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 방법에 있어서,
    주 입력과 부 입력으로 사용되는 DTV RF 튜너와 ASI(Asynchronous Serial Interface) 수신기 또는 IP(Internet Protocol) 단말을 구비하는 입력 수신기의 입력으로부터 2채널의 디지털 방송 영상과 음성과 데이터 및 PSI 정보(또는 PSIP 정보)를 입력받아 수신하는 단계;
    상기 2 채널에 각각 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기가 구비되며, 각 채널의 MPEG-2 TS PSI/PCR 분석기에 의해 각각 디지털 방송 프로그램을 분석하여 두 입력의 프로그램 정보를 분석 후 MPEG-2 TS의 PCR 값을 찾아내는 단계;
    PCR 동기 제어부 및 버퍼에 의해 상기 찾아낸 MPEG-2 TS의 PCR값을 통해 주·부 입력 스트림의 MPEG-2 TS의 PCR 위치를 동기화시키고 버퍼링되며, MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 PCR 동기 제어부 및 버퍼에 의해 주 입력이 문제가 없으면 주 입력의 디지털 방송 신호를 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 부 입력으로 전환되도록 제어하는 단계;
    상기 PCR 동기 제어부 및 버퍼의 제어에 따라 MPEG-2 TS의 PCR 위치가 동기화된 상태에서 주 입력이 문제가 없으면 주 입력(입력1)을 송출하고, 주 입력에 문제가 생기면 스위치를 사용하여 부 입력(입력2)으로 전환하여 자동 절체(failover switch)하는 단계; 및
    주 입력, 또는 부 입력 채널로부터 DTV 송신기 또는 ASI 송신기를 통해 상기 디지털 방송 신호를 송출하는 단계;를 포함하며,
    지상파 DTV, IPTV, CATV, 위성 방송시에 디지털 방송 장비나 전송망의 사고에 의해 입력신호의 문제로 인해 비상 링크로 자동 절체(failover switch) 시 데이터 전송율(Data Rate)를 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입되어 2채널의 입력 스트림이 완전히 동일하지 않은 경우 PCR 입력 동기화 방법2를 사용하며, 2채널의 입력간의 PCR값의 차이를 패킷단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체하며, 방송 사고 및 강제 전환 시 주·부 입력의 방송 출력을 전환하며,
    상기 PCR 입력 동기화 방법2는 2채널의 입력 스트림(ASI 0, ASI 1)이 완전히 동일하지 않은 경우, △t에 해당하는 TS 패킷을 FPGA 버퍼에 저장하였다가 ASI 0에서 ASI 1로 절체가 이루어지면, ASI 1에 버퍼링된 패킷 위치를 찾아서 출력 스트림을 송출하지만, 중간에 널 패킷(Null Packet)이 삽입되어 있어서 PCR 패킷의 PCR값이 완전히 같지 않게 되며, 그 이유는 ASI 인터페이스를 통과하면서 데이터 전송율을 맞추기 위해 PCR 리스탬핑(Restamping)과 Null 패킷 삽입을 하는 일이 발생하기 때문에 PCR 값의 차이가 발생하게 되므로 이 경우 ASI 0,1 입력간의 PCR값의 차이를 패킷 단위로 추적하여 최대의 PCR 차이값 만큼 버퍼링하여 주·부 입력 간의 입력 스트림을 동기화시켜 버퍼링하여 절체(failover switch)하는, PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터의 디지털 방송 신호는 지상파 또는 위성 방송시에 디지털 방송 영상/음성/데이터/PSI를 포함하는 PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 주 입력, 또는 부 입력 채널로부터의 디지털 방송 신호는 케이블 방송시에 디지털 방송 영상/음성/데이터/PSIP를 포함하는, PCR을 활용한 디지털 방송 시스템 스트림 절체 방법.
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