Transcript 무궁화 위성방송 - High Speed Network

데이터 방송
KBS(한국방송공사)
기술연구소
박선규
목차







Analog 방송의 부가방송
디지털 방송 환경
디지털 대화형 TV 시스템
OpenTV
Mediahighway
개발된 시스템
결론
Analog 방송의 부가 방송(1)

TV
– VBI(Vertical Blanking Interval)을 이용
– line 1-21을 사용하여 디지털 데이터 전송
– Example
•
•
•
•
•
•
한국형 예약녹화 시스템(KBPS)
고스트 제거용 기준신호(GCR)
문자다중방송(Teletext)
자막방송(Closed caption)
Intercast
VITS
Analog 방송의 부가 방송(2)
 Radio
– 여분의 대역폭 이용
– Example
• Radio Data System(RDS)
• DARC
• 사랑의 소리 방송
 실패 원인
–
–
–
–
서비스별로 개별 수신기 필요
다양한 서비스 부재
한정된 데이터 전송 용량
열악한 수신환경
Intel Intercast





1995년 Intel 개발
TV 신호 중 VBI부분에 웹데이터를 전송
채널당 10,500 byte/sec 까지 전송 가능(문자다중방송 영역 사용)
현재 지상파 방송에 적용, 디지털 데이터
PC 환경
Digital TV의 등장
외부 환경 변화
Analog TV
◇ 1953년 NTSC 제정
◇ IC 설계
- 고도의 Know-how 필요
- 일부 전문 Maker 공급 의존
• 수신기 보급의 포화로 신시장
개척 필요
• Noise, Ghost 등에 의한
화질 열화 불만
• 위성/Cable 업계와의 경쟁
Digital TV
◇ 고화질/고음질 실현 → HDTV
다채널/부가 Service → SDTV
◇ IC 설계
- ASIC에의한 Logic 설계
- 고밀도 공정 기술
• Digital 신호처리 기술
◈ 1채널 / 6 MHz
◈ Interaction 전혀 고려치 않음
• Digital 전송 기술
• 반도체 기술
• Display Device 기술
기술의 발달
◈ 1 HD 채널 / 6 MHz
또는
4 SD 채널 + 잉여채널 / 6MHz
◈ Interactive 서비스 가능
Digital TV의 표준화
 전세계가 MPEG2로 통일
 SDTV : MPEG2 MP@ML (up to 720x576 30Hz)
 HDTV : MPEG2 MP@HL (up to 1920x1080 60Hz)
Video
Audio
 미국의 ATV는 SD 와 HD까지 포함, 유럽의 DVB는 SD 먼저.
 미국은 5.1 channel Dolby AC-3 방식
 유럽은 MPEG 1 & 2
MPEG1 - Layer1, 2, 3
MPEG2 - all mono, stereo, 5.1 channel
현재 MPEG1 Layer2 가 가장 많이 쓰임 (Stereo mode)
 Satellite: QPSK
 Cable:
Modem
QAM
 Terrestrial 미국: VSB
유럽: OFDM
일본: BST-COFDM
 ITU-R에서 지상파의 경우 미국식, 유럽식, 일본방식 모두를 표준으로 채택
국가별 정책 동향
방송 추진 배경 및 정책
미국
유럽
• 방송 SVC의 質 향상
- 고화질, 다채널, Data SVC
• 주파수 이용 효율 향상
• 통신/방송의 융합 대응
• 채널 부족 → 새로운 채널 확보 필요
• ED/HD-MAC등의 실패
→ HD 필요성 못 느낌
전송 규격 신호 처리
• HD/SD 대응
• Data SVC 고려
• HD 미대응
• 다양한 부가 SVC
• SFN²
방송 시점
(시험/본)
VSB¹
MPEG2-HL
- / 1998
COFDM³
MPEG2-ML
1997/1998
일본
• 기술 선도를 통한 우위 Image 확보
(Muse : 기술 진부화 및 보급 부진)
→ 지상파 조기 Digital화 필요
• 차차세대는 위성으로 별도 대응
(UDTV, ISDB)
• SFN
• Mobile 대응
• HD 대응 예정
BST-OFDM⁴
MPEG2-HL
(예정)
1999/2000
한국
• 선진국의 Digital화 추세에 편승하여
국가적 기술 위상 제고
• 국가 기간산업으로 전자산업의
지속적 육성 및 수출시장 유지
미정
VSB
미정
2000/2001
¹VSB : Vestigial Side Band
²SFN : Single Frequency Network
³COFDM : Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing
4BST-OFDM : Band Segmented Transmission-OFDM
단말기의 변화(1)
1998
2000
2003
발전 형태
복합화
• 복합 STB / TV
• 복합 STB / TV
- DVD
- DVHS
TV
- DBS
- Cable
• HD/SD PJTV(PRT)
• HD/SD 직시형 TV
• HD STB
• AFD*STB
• All-in-one Box
- DVHS
- VDR
• HD/SD PJTV(LCD)
• LCD TV
• PDP TV
• 대화면 벽걸이 TV
• Tape Media
• Disc Media
• 타 방송 Media
Display 중심
• 대형화
• Flat Display화
• Internet TV
• JAVA TV
• DTV 수신 카드
PC
• PC TV(업무용)
• Active DVD
• BPC**(SD H/W 대응)
• DBS 수신 PC
• 종합 정보 단말기
• 화상 회의 TV
• PC TV(가정용)
• BPC(SD S/W 대응)
• BPC(HD H/W 대응)
다기능화
• 부가 SVC 대응
• BPC(HD S/W 대응)
*AFD : All Format Decoder
**BPC : Broadcasting PC
PC Base
단말기의 변화(2)
Digital TV
Multimedia PC
DVD-Player
00:00
Internet Browser
DTV 수신 카드
고화질 Display
push
DBS IRD
12|00
PLAY
DVD-ROM
고화질 대화면 Dispaly
CPU / MPEG 2 / Memory
RF 수신부
CPU / MPEG 2 / Memory
대화형 멀티미디어 서비스의 등장
Set-top Box
BSP
•위성
•케이블 TV
•지상파
•SMATV
•MMDS
Broadcast
Interface Module
방송망 Adapter
방송채널
ISP
•PSTN/ISDN
•HFC
•위성
•동축+위성
인터랙티브 채널
Interactive
Interface Module
대화망 Adapter
Set-top
Unit
Network
Interface
Unit
Generic Model for interactive Multimedia Broadcasting
대화형 TV 서비스
비대칭형 서비스
Broadcast
•Analogue TV
•Pay-TV
•Multiplexed digital
TV channels
•NONE
대칭형 서비스
Broadcast
interactive
•Pay-per-view
•Near Videoon-demand
Downloading
Downloading
Conversation
•Programmed
downloading
•Downloading on
demand (video,
games, software)
•Home-shopping
catalogue
•Home banking
•On-line services
•Distance learning
•Teletraining
•Videophone
•Video mail/forum
•Games on network
•PSTN
•T1/E1
•ATM Interface
•ISDN
•비대칭형 케이블 모뎀
•대칭형 케이블 모뎀
DVB 규격

Data Broadcasting Specification
– Data Piping : TS packet
– Data Streaming : PES packet
• asynchronous data streaming : VBR bitstream service
• synchronous data streaming : realtime CBR bitstream service
• synchronized data streaming : realtime VBR packet stream service
– Multi Protocol Encapsulation : datagram service
– Data Carousels : periodic transmission
 Network Independent Protocols
– 대화형 서비스를 위한 통신 프로토콜 스택 정의
DSM-CC
A
B
C
D
Client
Client
Client
Client
Local Object
Implementation
Local Object
Implementation
Broadcast
Capture
Network
Application
Portability Interface
(API)
Local Object
State/Xlate
Object
Reference
Object
Reference
Service
Inter-operability Interface
(SII)
Data Encoding of SII
to/ from
Remote Object Implementation
DAVIC (Digital Audio Visual Council)
 쌍방향 멀티미디어 서비스를 위한 국제 표준화 단체
 목적
– Digital A/V 응용들의 성공적인 발전
– 국제적으로 인정된 개방형 인터페이스와 프로토콜 사용
– 모든 국제적 연구, 개발 단체들의 개방적 합작 달성
 DAVIC Specification
–
–
–
–
‘95.12. :DAVIC 1.0
‘96.09. :DAVIC 1.1
‘96.12. :DAVIC 1.2
‘97.09. :DAVIC 1.3
OpenTV


프랑스 Thomson와 미국 Sun사의 합작
– Thomson의 멀티미디어 사업
– Sun의 네트워크 사업
Thomson Sun Interactive사의 ITV 솔루션
– 바이트코드 인터프리터
– 타이틀 저작 도구
OpenTV product
– 각종 유틸리티
– 서버 S/W
시스템 요구사항











Applicability to broadcast and point-point environments
Low bandwidth transmission requirements
Single executable
Integration into existing environments
High reliability and integrity
Modest demand on the underlying set-top hardware
Scalability and extensibility
Development tools
Look-and-feel neutral
Application security
Support for secure transactions
OpenTV Architecture




Interpreter : 바이트코드(o-code)를 사용 프로세서의 명령으로 변환
Libraries : 그래픽, 매체간 동기화, UI, 멀티미디어 데이터 처리 등 기본적인 기능을 제공하는
built-in 라이브러리
Kernel : 실시간 선점형 멀티태스킹 커널
Drivers : 정의된 driver API에 따라 구현된 드라이버
OpenTV Title


OpenTV에서의 응용 프로그램
MHEG 등에서의 객체 지향적 개념 도입
– gadget : 타이틀 개발에 필요한 기능을 제공하는 요소
– sequence : scene 보일 순서를 비디오 프레임 단위로 명세
OpenTV
Run-time Memory Organization




Main Module : gadget 인스턴스들의 동작 및 상호연동 지원 프로그램
Gadget Class Code : gadget에 대한 바이트코드
Gadget Instance Data : gadget 인스턴스 구동에 필요한 데이터
Resource Cache : MPEG 프레임, 비트맵, 사운드 파일 등 데이터
OpenTV
Run-time Flow Structure



Directory(전송 순서 및 내용) 전송
gadget 구동 위해 필요한 기본 데이터 전송
gadget 동작 과정에서 필요한 멀티미디어 데이터 전송
반복 전송
OpenTV Applications








Interactive program guide
Home banking
Home shopping
Interactive subscriber services
Interactive advertising
Educational programs
Play along games
Community services
OpenTV Web

예 : Online shopping의 경우
Mediahighway
 France Canal+
 유럽을 중심으로 가장 많은 보급율
 Mediaguard와 함께 구성
 OpenTV와 대동소이
– Virtual machine, P-code..
 현재 제공되는 서비스
– EPG, PPV, PC download..
 개발중인 서비스
– Service Information Browser, Teleshopping, Quiz..
Mediahighway 시스템 구조
< DIGITAL INTERACTIVE TV SYSTEM>
General Block Diagram
BROADCAST
OPERATION SYSTEM
SPS
Audio
Play Out
System
Data
ENCODER
Video
Signal Processing
System
MULTPLEXER
MODULATOR
Programs
Cable
Headend
AUTOMATION
SUPERVISOR
Products
&
Program
information
PSI/SI
generator
PPV
table
editor
TSS
Traffic And
Scheduling
System
SMS
Subscription
Management
System
ACCESS CONTROL SYSTEM
ECMs
*
PPV
Generator
Subscription
COM
Authorization
servers
EMMs
*
System
Applications/Data Servers & Injectors
EPG
Database
SAS
PPV
Database
Modem
PSTN
Modem
INTERACTIVE TV
SYSTEM
*
Satellite
IRD
Cable
IRD
*
Tuner
Tuner
무궁화 위성방송

12GHz대 6개의 방송용 중계기(대역폭 27MHz) 탑재
– 영상 MPEG-2 MP@ML, 1.5-15Mbps
– 음성 MPEG-1 layer 2, Dual
– 다중화 MPEG-2 TS

데이터 채널(2Mbps)
– PSI 및 DVB-SI 전송(역다중화 및 EPG에 필요)
– 비동기(최대 19.2kbps) 및 동기(최대 2 Mbps) 채널
유료방송용 Modem/PSTN
 위성 채널을 통한 데이터 방송

–
–
–
–
양방향 전송 채널 이미 구축
대화형 서비스 가능
다수의 사용자 => 대역폭 효용 증대 효과
다양한 서비스 창출
무궁화 위성방송 시스템
무궁화 1호
중계기 1
중계기 2
중계기 3
Tx 1
Tx 2
TV 1
TV 1
TV 2
TV 3
TV 4
TV 2
TV 3
TV 4
Data
RSMS
Data
RSMS
Tx 3
TV 1
TV 2
TV 3
TV 4
Data
RSMS
LNB
set-top
box
Earth Station
CH1
TV
Encoder
CH2
CH3
CH4
MUX
FEC &
QPSK
UPC
HPA
Data
Encoder
controller
RSMS
TAM
system
supervisor
MAC
RSMS
antenna
위성방송 수신기
Tuner
Demod
MPEG
Decoder
Video Out
Demux
Data Out
Audio Out
Ant
LNB
Micom
Scrambled
Transport
Stream
Descrambled
Transport
Stream
Descrambler
Smart
Card
무궁화 위성 데이터 방송 개념도
경기장
TV & Data
TV & Data
back channel
기차표
판매소
기상대
데이터서버
비디오 서버
방송국
PSTN
수신기
무궁화 위성 데이터 방송

무궁화 위성의 방송용 트랜스폰더는 네 개 방송 채널을 전송하도록 되어 있어 약 2
Mbps의 여유 대역폭을 가지게 된다. 이 잉여 대역폭을 이용하면 기존 A/V 스트림
외의 부가정보 전송이 가능.

이 2 Mbps의 채널은 방송되는 프로그램의 관련 정보를 위한 부가 정보 채널로서
활용될 수 있다. 또, 부가 정보 채널을 기존의 전화망, 인터넷, ISDN, B-ISDN 등의
양방향 망과 연계하여 사용한다면 대화형 TV 등의 다양한 분산 멀티미디어 서비스
가 가능함.

서비스로 방송하고 있는 프로그램과 관계되는 멀티미디어 문서를 부가 정보 채널
을 통해 전송하는 것이 있으며, 그 밖에 MHEG과 DSM-CC 등으로 구현된 다양한
사용자 상호작용 응용 들이 제공될 수 있다.
잉여 대역폭
부가 정보 채널
상호작용응용
개발된 시스템의 구조
Input
Device
Display
Application
Receiver
DEMUX
Middleware
Virtual Machine
Satellite
Event-based windowing system
Modem
Realtime Kernel
Broadcast
Scheduler
Settop
Application
Contents
Transmitter
MUX
Bidirectional
Network
Modem
Authoring
Environment
Terminal
Management
Return
Channel
Server
Conditional
Access
Server / Broadcaster
단말기 구조
Application
Middleware
Virtual Machine
Event-based Windowing System
Real time Kernel
Hardware
단말측 응용 구조
객체 인스턴스
응용
permanent store
heap
응용이미지 관리자
화면상태
관리자
화면구성
관리자
기타
객체들
server
permanent store
메시지수신
thread
객체정의 관리자
server
리턴채널
thread
사용자입력처리
thread
permanent store
명령 관리자
server
사용자화면 구성
메뉴
툴바 버튼
주 A/V
윈도우
주 웹 윈도우
트리정보
윈도우
긴급정보
윈도우
프로그램
가이드
윈도우
부가정보
요구 버튼
상태 바
보조 웹 윈도우
결론

개발된 시스템의 장, 단점
– 개방형 구조와 확장성
– 개발환경의 제약으로 실제 적용은 어려움

차후 진행되어야할 연구
– 실제적용을 위한 구체적 연구
• 구체적 서비스 방안, Contents의 제작, 수신기 개발
– Authoring Tool, 보안과 가입자관리 시스템
– ISDN등과 연동하는 서비스의 확장 개발

성공적인 개발을 위한 환경
– 정책적인 차원의 지원과 마인드 조성
– 관련 연구기관과 산업체가 참여하는 콘소시움의 구성