KR20190020997A

KR20190020997A - 하이브리드 방송 및 브로드밴드 환경에서의 전송 방법 및 구성

Info

Publication number: KR20190020997A
Application number: KR1020170106034A
Authority: KR
Inventors: 양진홍
Original assignee: 주식회사 헤카스
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2019-03-05

Abstract

하이브리드 방송 및 브로드밴드 환경에서의 전송 방법 및 구성이 개시된다.

Description

하이브리드 방송 및 브로드밴드 환경에서의 전송 방법 및 구성{Method for Hybrid Broadcasting and Broadband}

본 발명은 차세대 브로드캐스팅 플랫폼(Next Generation Broadcasting Platform) 및 하이브리드 브로드캐스팅 브로드밴드(Hybrid Broadcasting/Broadband) 환경에서의 전송 기술에 관한 것이다.

글로벌 미디어 트렌드 (Broadcasting Platform)

브로드캐스팅 플랫폼(Broadcasting Platform)의 변화

아래의 표 1 및 도 1과 같음

ATSC 3.0 싱클레어(Sinclair) 그룹의 경우, 차세대 플랫폼(platform)으로 진화에 맞춰 ATSC 3.0을 표준으로 하고, TV, 케이블 등의 백본(backbone)을 이용하여 여러가지 모바일 서비스를 제공하고자 함.

그런데, 컨텐츠는 자신들이 가지고 있으나, 고객과의 접점은 브로드밴드(broaband) 사업자들이 가지고 있고, RF는 단방향 밖에 지원이 안되어 시너지(synergy)가 안나는 어려움이 존재함.

본 발명의 목적은 IP를 기반으로 한 통합된 콘텐츠 전송 플랫폼을 설계하고, RF(Wireless and Mobile)와 IP(Wired Network)의 통합을 통한 전송 환경의 시너지를 얻을 수 있는 차세대 방송 브로드캐스팅(the next generation broadcasting) 및 하이브리드 브로드캐스팅/브로드밴드(Hybrid Broadcasting/Broadband) 방송 시스템을 개발하고자 한다.

하이브리드 방송 및 브로드밴드 환경에서의 전송 방법.

본 발명의 실시예들에 따르면, IP를 기반으로 한 통합된 콘텐츠 전송 플랫폼을 설계하여, RF(Wireless and Mobile)와 IP(Wired Network)의 통합을 통한 전송 환경의 시너지를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 브로드캐스팅 플랫폼이 변화됨에 따라 싱클레어 비전(sinclair's vision)을 제시한 방송 서비스를 제공하는 방송국 로고(logo)를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 글로벌 미디어 트렌드(The Next Generation Broadcasting)를 반영한 콘텐츠 전송 플랫폼의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, Block Diagram of ATSC 3.0 based End-to-End Chain을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, Broadcast & Broadband를 이용한 Data Transport 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 SFN based Seamless Convergence of both OTA and Online Content Delivery로서, 조건 1인 동일 데이터일 때를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 SFN based Seamless Convergence of both OTA and Online Content Delivery로서, 조건 2인 똑같은 시각일 때를 도시한 도면이다.
도 8은 방송환경에서의 흐름을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 글로벌 미디어 트렌드(The Next Generation Broadcasting)를 반영한 콘텐츠 전송 플랫폼의 구조를 도시한 도면이다.

도 2에서, 전손 플랫폼은 IP를 기반으로 한 통합된 콘텐츠 전송 플랫폼을 나타낼 수 있다. 즉, 무선 및 모바일(Wireless and Mobile) 간의 전송에 해당하는 RF와 유선 네트워크(Wired Network)에서의 전송에 해당하는 IP의 통합을 통한 전송 환경을 시너지(synergy)를 고려한 플랫폼을 나타낼 수 있다.

방송 환경이 ATSC 3.0으로 넘어가면서, 데이터 전송(data transport)을 all IP 기반의 표준, 즉, MMT를 기반으로 하고, 하이브리드 브로드캐스트 브로드밴드(Hybrid Broadcasting/Broadband) 방송 서비스를 제공하고자 한다.

예를 들어, 방송 네트워크는 구조적으로 RF를 관악산 등의 기지국에서 전송하고, 브로드밴드(broadband) 측에서도 전송하고, 방송 서비스를 제공받고자 하는 단말(예컨대, 스마트폰, 태블릿, PC, 노트북 등)이 원하는 만큼 수신해서 서비스하는 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 도 2에서 보라색 구간에서 모바일 IPTV 서비스(live로 방송 서비스)하며, 패킷화(packetization)부터 디패킷화(depacketization)까지의 서비스를 포함함. 그리고, 보라색 구간에서 저지연으로 컨트롤(control)이 수행됨.

단말 입장에서는 싱글 프리퀀시(single frequency) 네트워크를 통해 서비스를 제공받으므로, RF로 수신하다가 패킷이 깨지거나 수신이 덜된 경우, 브로드밴드 패스(broadband pass/channel)을 통해서 깨진 패킷만 요청하여 전달받을 수 있다.

이처럼, 양방향으로 패킷화된 데이터를 전송하고, 아이덴티피케이션(identification)을 하면, 단말이 어떤 패킷이 깨졌는지, 즉, 손실(loss)이 발생했는지, 어떤방식으로 단말이 동작하고자 하는지를 파악할 수 있어, 파악된 정보를 기반으로 방송 서비스를 제공할 수 있다.

하이브리드 브로드캐스팅 / 브로드밴드 (Hybrid Broadcasting/Broadband)

Hybrid Broadcast/Broadband란 무엇인가

방송방과 브로드밴드(무선)망, 두 개의 망을 이용해 단말에게 정보(비디오)를 전달하는 것을 의미

현재도 각 각의 망을 이용하는 것에 큰 문제가 없는데, 두 망을 이용해 비디오를 전달한다고 했을 때 어떠한 장점이 있는가?

현재 브로드밴드(무선)망을 이용해 소비하는 비디오는 HD, FHD 수준이나 지상파 UHD 서비스 시점을 기점으로 고품질(UHD, HDR 등)의 비디오가 일반화 될 것이며, 그 용량은 폭발적으로 증가하게 될 것임.

이때 두 망을 이용하는 Hybrid Broadcast /Broadband를 이용하게 될 경우 브로드캐스트(방송)망을 통해서 실시간 방송 채널의 콘텐츠를 무료로 수신해 재생할 수 있음. 이때 전송 과정에서 손실이 발생하는 경우, 해당 데이터만 브로드밴드(무선)망을 통해 복원할 수 있음.

방송망은 기본적으로 브로드캐스팅 방식이고 수신기 장치를 가진 누구나가 수신 가능. 하지만 수신측에서 송신측과 커뮤니케이션할 수 있는 방법을 제공하지 않음. 비용 측면에서 무료

브로드밴드(무선)망은 기본적으로 유니캐스트 방식이며, 필요에 따라 멀티캐스트가 가능한 네트워크. 비용 측면에서 종량제 과금 구조

Broadcast(TV 전송환경)과 Broadband(4G/5G의 무선 네트워크)의 주파수 대역 및 송수신 장치의 구성이 다른데 어떻게 가능한가?

1) 주파수 대역이 다른데 어떻게 하나의 단말에서 두 대역을 동시 수신하는 것이 가능한가?

이미 T-DMB를 통해 휴대 단말에서 700MHz 대역의 시그널 수신 및 GHz 수준의 3G 브로드 밴드 서비스를 이용한 사례가 있으며 baseband modem에서 이러한 기능을 지원하는 것은 문제가 되지 않음 (Reference Check by 김제우 (전 퀄컴 부사장, 텔레시스와이어리스 CTO))

2) 각각이 송수신 장치의 구성이 다른데 어떻게 가능한가?

기존의 경우 영상을 MPEG2 코덱을 이용해 인코딩 후 방송망에서는 MPEG2 TS 방식으로(T-DBM 포함), 브로드밴드 망에서는 IP를 이용해 전달하는 구조를 가짐. 전달 과정에서 비디오 스트림을 Packetization하는 방법이 상이하며, 이를 각각 수신하게 되더라도 각각을 구분해 조합할 수 있는 방법이 제공되지 못함 (T-DMB의 경우 전송되는 비디오 해상도가 TV용 영상과 상이)

ATSC 3.0에서는 All IP 환경을 기반으로 하고 있으며, 미디어 전송에 있어 MMT를 이용해 Packetization을 하게 됨. 이때 각각의 비디오 스트림은 개별적인 구분자를 가지게 되며, 각기 다른 망을 통해 수신되더라도 이를 조합할 수 있는 방법이 제공 됨. 단 이를 위해서는 송출 및 수신단에 MMT Server / MMT Client Module이 필요하게 됨

Broadcasting 망을 이용해 전달되는 콘텐츠는 UHD 급인데, 이를 모바일에서 처리하기에는 Over Quality 아닌가?

DMB 서비스가 초기 2005년 12월 시작 시점에 QVGA 수준으로 시작해 2011년 시점에서는 저 화질로 인한 사용자 불만이 빠르게 증가 (스마트폰 보급(대화면) 및 pooq등의 등장)

T-DMB 환경에서는 모바일 단말의 성능 한계로 단말 수준에 맞춘 저 해상도(320x240, 432kbps)를 타켓함.

ATSC 3.0에서는 6MHz FR Signal을 UHD, SD, Mobile, NRT data service 등으로 구분해서 사용할 수 있는 기능을 제공.

SFN은 T-DMB 시절에 이미 사용한 기술 아닌가? 그럼 그땐 왜 안되었고 지금은 되는가?

All IP와 MMT 기반의 Media Packetization and Identification(Sequencing)을 통한 수신측에서 패킷의 재조립 가능하게 됨 이를 위해서 송출 장비 및 수신 장치의 시간 동기화, Packetization시 개별 Identification, ARQ, Buffer Management 기능 등이 추가로 필요함

왜 Broadcaster가 이러한 방향으로 갈 것이라고 생각하는지

Sinclair의 Vision 3.0에서와 같이 Broadcaster는 ‘Content’를 가지고 있음에도 사용자와의 접점을 Platform (Netflix, Social network service (FB, YouTube)), Telco (Oksusu, DirectTV Now)등에 빼앗겼음.

방송 사업자들은 Backward compatibility의 제약이 없는 ATSC 3.0 환경에서 RF(Broadcast)와 Broadband를 결합해 새로운 사용자의 서비스를 제공하고자 함.

이때 Content Provider들은 Licensing 정책에 기반해 Content Holdback Time 활용함으로써, 자사의 Content를 반드시 자사의 네트워크 또는 인증된 단말을 이용해서 소비하는 형태로의 서비스 접근이 가능함.

도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, Block Diagram of ATSC 3.0 based End-to-End Chain을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, Broadcast & Broadband를 이용한 Data Transport 구성을 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, MMT stream server는 Element Stream에 대해 각 Channel 별로 다양한 부가 기능이 적용될 수 있음. 그리고, 이를 구분하기 위해서MMT 표준의 Asset을 이용한다. 그리고, 각 기능별 별도 처리된 Sample data를 구분하기 위해서 Client Middleware는 decoding 후 개별 Stream 정보의 MPU ID 값을 이용하여, 상세한 sample data를 구분해 낸다.

개별 스트림은 MMT의 Asset으로 구분되어 전송되고, 클라이언트의 특성에 따라 하나 또는 여러 개의 Asset을 수신 후 이를 조합해 각자가 원하는 Video Streaming을 재생할 수 있다.

본 예에서는 FHD 기준 60P와 120P 콘텐츠를 Asset 1과 Asset2로 나누어 전송하며, FHD 120p Receiver에서는 두개의 채널을 모두 수신해 재생하는 경우를 가정하였다. 기존에는 방송할 때에 스트림을 잘라서 보냈으나, IP로 전송 시 방식이 완전히 달라진다. 즉, IP망과 패킷화(packetization) 방식이 전혀 다르다.

예를 들어, TS 스트림인데, 도 3 및 도 5의 exciter(즉, 방송 송신 하는 곳)은 TS 스트림이 아닌 다른 방식으로 패킷화하여 전송함. 이러한 방식 차이로 인해, 단말 입장에서 비디오 데이터를 수신하고, 수신된 데이터가 깨지거나 덜 수신된 경우, 어떤 구간을 받아야할지 알기 어려우며, 데이터(즉, 패킷)이 깨졌다고 해도 백워드(backward) 채널도 없고, 백워드하려고 해도 어떤 구간을 달라고 요청해야 할지 알기 어려울 수 있다. 이때, ATSC 3.0의 경우, 비디오 스트림을 대상으로 IP 멀티플레서(multiplexer)를 통해서 브로드캐스트 게이트웨이(broadcast gateway)가 기지국으로 전송하고, 기지국이 다시 단말로 패킷을 전송할 수 있다. IP도 동일한 방식으로 전송되며, MMT 서버(server)가 전송할 수 있다. IP 멀티플레서(multiplexer)와 MMT 서버(server)를 하나의 플로우로 통일할 수 있으며, 하나로 플로우를 통일 시 아이덴디피케이션(identification) 및 시간 동기화를 모두 맞출 수 있다.

도 4를 참고하면, 브로드밴드로 데이터 전송시 오리지널 비디오가 있고, 인코더거쳐서 ES 형태로 떨어져 나오면, 방송단에서 이슈가 scrambler, DRM 걸고, 원 ES(Element Stream)에 오버헤드가 제각각 붙게 됨. 그러면, 어셋 단위로 오버헤드(overhead)를 구분해주게 됨.

어떤 어셋(asset)으로 되는지를 구분하고, 브로드캐스트가 됐던 브로드밴드가 됐던, 어떤 어셋에서 어떤 ID의 패킷이 문제가 됐나, 정상 수신됐나를 확인하고, 오버헤드 까고 디코딩(decoding)하고 ES(Element Stream) 뽑아냄.

도 6 내지 도 8을 참고하면, OTA 및 IP 구간 모두 지연이 발생할 수 있다. ES가 방송단과 브로드밴드단으로 들어가고, 무선단에서 수신시 싱글 프리퀀시가 이용되고, 지연(delay)가 발생할 수 있다.

방송이 지연이 짧은 수준에서 버퍼를 어떻게 가져갈것인가, 버퍼의 시간 동기화를 어떻게 할것인가를 고려해야함

시간 동기화는 도면 6 내지 8의 MMT 서버에서 나타내고 있으며, 타임스탬프(timestamp)가 이용됨. 상위 레벨로 MPU에 대한 identification 값을 사용할 수 있으며, 미디어 어셋(asset) 단위로 구분함. 더 상위가 어떤 방식으로 전송되었는지 알 수 있음.

방송 환경에서, 비디오 스트림은 하나로 나오는데, 방송타고 나갈때, MMT 서버 타고 나올 때, 브로드밴드 단에서 eMBMS쓰면 멀티캐스트 유니캐스트 하고, 단말에 수신해서 필요한 것만 ARQ 보내서 받아서 서비스받을 수 있음.

Claims

하이브리드 방송 및 브로드밴드 환경에서의 전송 방법.