[국내논문]케이블 방송망에서 방송통신 융합 전송을 이용한 스위치드 디지털 비디오 구현 Implementation of Switched Digital Video Using Convergence Transmission of Broadcasting and Communication on Cable TV Broadcasting Network원문보기
정준영
(ETRI, Department of Broadcasting System Research)
,
조용성
(ETRI, Department of Broadcasting System Research)
,
최동준
(ETRI, Department of Broadcasting System Research)
,
허남호
(ETRI, Department of Broadcasting System Research)
케이블 방송망은 광대역을 가진 유선망이라는 매체 특성으로 동일한 망을 이용하여 방송뿐만 아니라 통신까지 제공할 수 있는 양방향 서비스가 가능하여 방송/통신 융합을 위한 최적의 망으로 거론되고 있다. 최근 케이블 방송망은 방송 서비스의 고화질화, VoD 수요증가 및 초고속 인터넷 서비스의 대역 증가 등으로 인해 가용 주파수 자원이 부족한 상황에 이르렀다. 본 논문은 케이블 방송망에서 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위해 모든 방송 채널을 전송하지 않고 실제 시청되는 채널에 한하여 전송함으로써 추가적인 전송자원을 확보하기 위해 제안된 스위치드 디지털 비디오 (SDV: Switched Digital Video) 기술에 대한 새로운 구현 방법을 제시한다. 제시된 SDV 방식에서는 통신과 방송 서비스가 동일한 주파수를 공유하면서 제공되는 방법이 사용되었으며, 이를 통해 복잡한 시스템 구축 없이 방송 채널의 스위칭을 제공하여 주파수 사용 효율을 높이는 것이 가능함을 보여준다.
케이블 방송망은 광대역을 가진 유선망이라는 매체 특성으로 동일한 망을 이용하여 방송뿐만 아니라 통신까지 제공할 수 있는 양방향 서비스가 가능하여 방송/통신 융합을 위한 최적의 망으로 거론되고 있다. 최근 케이블 방송망은 방송 서비스의 고화질화, VoD 수요증가 및 초고속 인터넷 서비스의 대역 증가 등으로 인해 가용 주파수 자원이 부족한 상황에 이르렀다. 본 논문은 케이블 방송망에서 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위해 모든 방송 채널을 전송하지 않고 실제 시청되는 채널에 한하여 전송함으로써 추가적인 전송자원을 확보하기 위해 제안된 스위치드 디지털 비디오 (SDV: Switched Digital Video) 기술에 대한 새로운 구현 방법을 제시한다. 제시된 SDV 방식에서는 통신과 방송 서비스가 동일한 주파수를 공유하면서 제공되는 방법이 사용되었으며, 이를 통해 복잡한 시스템 구축 없이 방송 채널의 스위칭을 제공하여 주파수 사용 효율을 높이는 것이 가능함을 보여준다.
As cable TV networks have a media feature that is a broadband wire network, they can provide not only TV broadcasting services but also communication services. Accordingly, the cable TV network is mentioned as the optimal network for convergence of broadcasting and communication services. Recently, ...
As cable TV networks have a media feature that is a broadband wire network, they can provide not only TV broadcasting services but also communication services. Accordingly, the cable TV network is mentioned as the optimal network for convergence of broadcasting and communication services. Recently, Available frequencies of the cable TV network have become insufficient as enhancement of video quality, increment of VoD service, and growth of high-speed internet service. This paper presents a new implementation method of switched digital video (SDV) technology that is introduced for obtaining additional frequency band. In the SDV system, only TV channels requested from viewer are sent and non-requested channels are dropped. The presented SDV uses a sharing method of TV broadcasting and communication service in a same frequency band. This method shows increase of spectrum efficient from switching of TV service channels without building a complex system.
As cable TV networks have a media feature that is a broadband wire network, they can provide not only TV broadcasting services but also communication services. Accordingly, the cable TV network is mentioned as the optimal network for convergence of broadcasting and communication services. Recently, Available frequencies of the cable TV network have become insufficient as enhancement of video quality, increment of VoD service, and growth of high-speed internet service. This paper presents a new implementation method of switched digital video (SDV) technology that is introduced for obtaining additional frequency band. In the SDV system, only TV channels requested from viewer are sent and non-requested channels are dropped. The presented SDV uses a sharing method of TV broadcasting and communication service in a same frequency band. This method shows increase of spectrum efficient from switching of TV service channels without building a complex system.
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문제 정의
적용을 하더라도 일부 시청률이 낮은 채널들에 한하여 사용되는 정도다. 본 논문에서는 기존 SDV 시스템의 구현 복잡도를 해결하여 모든 채널에 대해 SDV를 적용할 수 있는 구현 방법을 제시한다.
본 논문에서는 부족한 전송 주파수 자원을 해결하기 위해 효과적인 SDV 방식을 제안하였으며, 이에 대한 구현을 통한 검증 결과를 제시하였다. 제시된 SDV 방식에서는 통신과 방송 서비스가 동일한 주파수를 공유하면서 제공되는 방법을 제시하였으며 또한 복잡한 시스템 구축 없이 방송 채널의 스위칭을 제공하여 주파수 사용 효율을 높이는 방법을 제시하였다.
가설 설정
디지털 방송에서 시청자들이 프로그램을 시청하는 채널은 이 가상 채널을 의미한다. 그림 3의 a)의 예에서는 6MHz 물리채널 내에 6개의 가상 채널이 다중화되어 전송됨을 가정하였다. 케이블 방송망에서는 6MHz 물리채널을 통해 약 38.
제안된 방송 채널 스위칭을 통해 전송된 방송 및 통신 데이터는 각각 Set-Top-Box(STB) 및 Cable Modem(CM)을 통해 수신 및 처리된다. STB에서 선택한 채널의 수신은 기존과 동일하게 이루어진다. 선택한 서비스 채널이 전송되는 물리채널로 튜닝한 후 RF 신호를 수신하여 QAM 복조한 뒤, QAM 복조 출력에서 선택한 서비스 채널 데이터를 디코딩하여 시청하게 된다.
제안 방법
본 논문에서는 PID 값을 통해 방송 데이터와 통신 데이터가 구분 가능하다는 점을 이용하여 효과적인 방송 채널 스위칭을 제시한다. 그림 4는 본 문서에서 제시하는 방송채널 스위칭 방법이다.
제안된 방송 채널 스위칭을 통해 전송된 방송 및 통신 데이터는 각각 Set-Top-Box(STB) 및 Cable Modem(CM)을 통해 수신 및 처리된다. STB에서 선택한 채널의 수신은 기존과 동일하게 이루어진다.
대상 데이터
그림 7은 구현된 채널 스위칭 장치에 대한 실시간 실험 환경을 보여준다. 본 실험은 상용 케이블 방송망에서 약 130개의 서비스 채널에 대한 스위칭을 검증한 것이다. 실험에서 시청자들의 채널 선택 정보는 컴퓨터 에뮬레이션을 통해 생성된다.
성능/효과
이 경우 가장 선호하는 채널에 총 요청의 50%가 해당되었고, top 12 채널들에 90% 이상의 선호도가 분포한다. 그리고 이 측정 결과로 부터 피크 시간대에 실제 시청되는 채널의 수는 전체 채널 수의 50% 정도 밖에 되지 않는다는 것을 알 수 있다. 이는 채널 스위칭을 적용하는 경우 최소 50% 정도의 전송 대역 추가 확보가 가능하다는 것을 의미한다.
즉, 이와 같이 제안된 방법에서는 기존 STB 및 CM의 큰 변경 없이 방송 및 통신 서비스의 제공이 가능하다는 장점을 가진다. 또한 송신측에서도 방송 채널의 스위칭을 위해 복잡한 시스템의 구축 없이 간단한 장치로 구현이 가능하며, 또한 주파수 사용 효율면에서 상당한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 이와 같이 제안된 방법에서는 기존 STB 및 CM의 큰 변경 없이 방송 및 통신 서비스의 제공이 가능하다는 장점을 가진다. 또한 송신측에서도 방송 채널의 스위칭을 위해 복잡한 시스템의 구축 없이 간단한 장치로 구현이 가능하며, 또한 주파수 사용 효율면에서 상당한 효과를 얻을 수 있다.
실험에서 시청자들의 채널 선택 정보는 컴퓨터 에뮬레이션을 통해 생성된다. 그리고 이를 채널 스위칭 장치에서 수신하여 실시간으로 채널 스위칭을 수행하여 실제 시청되는 채널만 전송하는 것을 확인하였다. 또한 스위칭 수행 이후 남은 방송 채널 대역으로 데이터 트래픽이 채워져 한 채널 내에서 방송 및 통신 트래픽이 융합되어 전송되는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 부족한 전송 주파수 자원을 해결하기 위해 효과적인 SDV 방식을 제안하였으며, 이에 대한 구현을 통한 검증 결과를 제시하였다. 제시된 SDV 방식에서는 통신과 방송 서비스가 동일한 주파수를 공유하면서 제공되는 방법을 제시하였으며 또한 복잡한 시스템 구축 없이 방송 채널의 스위칭을 제공하여 주파수 사용 효율을 높이는 방법을 제시하였다. 최근 케이블 방송망은 신규 서비스의 출현, 방송 채널의 고화질화 및 초고속 인터넷 서비스를 위한 전송 속도 향상 등이 이루어지고 있어 점점 사용 주파수의 부족이 발생하고 있는 실정이다.
후속연구
최근 케이블 방송망은 신규 서비스의 출현, 방송 채널의 고화질화 및 초고속 인터넷 서비스를 위한 전송 속도 향상 등이 이루어지고 있어 점점 사용 주파수의 부족이 발생하고 있는 실정이다. 제시된 SDV 방식을 통해 주파수 사용 효율을 최대로 높일 수 있어 추가적인 주파수 자원의 확보가 가능하고 추가 확보된 주파수 자원을 통해 신규 서비스의 확대가 가능할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스위치드 디지털 비디오란?
전송측면에서 볼 때 매우 비효율적인 방식이라 할 수 있다. 스위치드 디지털 비디오(SDV: Switched Digital Video)는 케이블 방송망과 같이 다채널 디지털 방송 서비스를 제공함에 있어, 모든 방송 신호를 전송하지 않고 시청자가 실제 시청하는 채널만을 전송하여 시청되지 않는 채널만큼의 전송 자원을 확보하는 기술이다[1,2].
케이블 방송망이 가진 특성은 무엇인가?
케이블 방송망은 단순히 방송신호를 전송하는 단방향의 서비스뿐만 아니라 케이블 모뎀을 이용하여 인터넷, VoIP 등의 양방향 서비스가 가능한 매체 특성을 가지고 있다. 특히 디지털 방송망은 광대역 엑세스망으로 다채널 방송 서비스 및 초고속 인터넷 서비스의 수용이 가능하다.
SDV의 목적을 위해서 어떠한 것들이 필요한가?
SDV의 기본적인 개념은 해당 시간대에 가입자들이 시청하는 채널에 대해서만 전송하고 시청되지 않는 채널은 전송을 중지하여 가용 전송 대역을 확보하는 것이다. 이를 위해 주어진 시청자 수에 대해 피크 시간 동안 시청되는 TV 채널 수의 분포를 결정할 필요가 있으며, 이를 표현할 채널 선호 모델이 제시되어야 한다.
참고문헌 (7)
A. Breznick, "A switch in time: The role of switched digital video in easing the looming bandwidth crisis in cable," IEEE Commun. Mag., vol. 64, no. 7, pp. 96-102, Jul. 2008.
B. Bing and L. Lanfranchi, "Optimizing video transmission for broadband cable networks," 5th IEEE Consumer Commun. and Netw. Conf., pp. 1107-1111, Las Vegas, NV, 2008.
N. Sinha and R. Oz, "The statistics of switched broadcast," in Proc. SCTE 2005 Conf. Emerging Technol., Huntington Beach, CA, Jan. 2005.
T. Wauters, J. De Bruyne, L. Martens, D. Colle, B. Dhoedt, P. Demeester, and K. Haelvoet, "HFC access network design for switched broadcast TV services," IEEE Trans. Broadcasting, vol. 53, no. 2, pp. 588-594, Jun. 2007.
L. Breslau, P. Cao, L. Fan, G. Phillips, and S. Shenker, "Web caching and Zipf-like distributions: Evidence and implications," in Proc. IEEE INFOCOM '99, vol. 1, pp. 126-134, Mar. 1999.
CM-SP-MULPIv3.0-I28-150827, Data-over-cable service interface specifications 3.0 - MAC and upper layer protocols interface specification, Aug. 2015.
CM-SP-PHYv3.0-I12-150305, Data-over-cable service interface specifications 3.0 - physical layer specification, Mar. 2015.
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