5.8 방송관련기술의 표준화 ②

국내(局內) 광네트워크 / 디지털 PFU / Video Network

가. 국내 광네트워크

디지털화된 비디오 신호는 D1^주1)(Component Digital), D2^주2)(Composite Digital), HDTV 등 다양한 Format이 존재하고 있다. 이것에 대응하여 구내의 대용량 Backbone을 구축하기 위해, 광파장 다중시분할다중전송방식이 개발되었다. 이것은 광케이블 내에 복수의 파장이 다른 레이저 빛을 통해 대용량 전송을 하는 시스템이다. 이 시스템을 채용함에 따라, 신호분배센터의 번잡한 분배작업을 상당히 줄이는 것이 가능하다.

그 특징을 다음에 표시한다.

① 고속 디지털신호에 대응 가능

Point

□ 광파장 다중시분할 다중전송방식에 의한 局內 광 backbone 망

□ 하나의 광섬유로 최대 240채널의 전송이 가능

* E/O : Electrical/Optical, 전기/광변환
* SW : 2×1 광스위치
* O/E : Optical/Electrical, 광/전기변환
* SEL : Selected Digital Video Signals

< 그림 5-16 局內 광 네트워크의 예 >
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주1) D1, 주2) D2 : 디지털 VTR 포맷의 통칭으로, 미국 SMPTE가 그렇게 명명하여 일반적으로 그렇게 명명되어 지고 있다. D1은 컴포넌트 디지털(데이터전송율 225.3Mbps), D2는 컴포지트 디지털(같은 127Mbps) 신호를 취급한다. 또한 D3 이후의 포맷도 순차 규정되고 있다.

② 광섬유는 경량으로 유연성이 풍부하고 공사가 간단

③ 광대역

④ 전자유도에 강함

⑤ 다양한 장소에서 부드럽게 조작 가능

⑥ 다양한 전송방식에 대응 가능

⑦ 채널의 추가, 전송형식의 추가가 용이

그림 5-16에 네트워크의 구성예가 나타나 있다.

이 시스템에서는 1545nm에서 1560nm의 파장 사이에 1mm간격에 16파장을 다중화한다. 1 파장은 HDTV의 BaseBand 전송에 사용가능한 것과 함께, 143Mbps의 Composite Digital 신호를 15회선다중화가 가능하다. 따라서, 한가닥의 광섬유를 써서, HDTV에서 16채널, Component Digital 신호의 시분할다중화를 병용화하면 240 채널의 전송이 가능하다.

시분할다중은 단순히 데이터를 시계열로 다중화하는 것과 유럽의 RACE2001처럼, SDH(Synchronous Digital Hierarchy, 세계적으로 통일된 디지털동기전송속도)에 맞춰진 시분할다중방식이 있다. 파장다중, 시분할다중에 관한 표준화는 앞으로의 과제이다.

나. 디지털 FPU
 

프로그램 소재 등의 무선전송에는 종래의 NTSC(National Television System COmmittee, 미국의 현행 TV방식의 표준)방식에 더하여 HDTV 방식 등의 새로운 소재의 전송이 필요케 되고, 또 주파수 유효이용, 운용상의 이점으로부터 디지털전송이 요구되어져왔다. 이를 위해, 소재전송의 FPU(Field Pickup Unit, Portable한 Micro 파에 의한 송수신중계장치)에 관해, 아날로그와의 혼재 운용을 전제로 하여 디지털전송방식의 필요한 기술적 조건의 표준화를 1995년 7월부터 ARIB에서 시작되었다.

ARIB에의 표준화를 위한 작업은 다음에 표시하는 6개의 작업반에 의해 이루어졌다.

① TSL(Tower Studio Link) 작업반

② 42GHz -FPU 작업반

③ BC(BC는 Band의 분류명) Band FPU작업반

④ 800MHz-FPU작업반

⑤ 多値 FM-FPU 작업반

⑥ Codec 작업반

ARIB에서는 1996년 9월까지의 작업을 하여, 중간보고를 1996년 9월에 하였다. 우정성에서는 일부의 표준화에 관해서는 1997년에 하였다.

다음은 대표적인 BC 밴드 FPU와 800MHz-FPU에 관한 내용이다.

(1) BC Band FPU
 

변조방식에 관해서는 QPSK, 16QAM, 64QAM에 관해 검토되어, 기존의 아날로그방식에 대한 디지털방식의 간섭시험이 실시되었다. 아날로그 방식은 FM변조를 위한 Energy가 반송파근접에 집중하여 채널대역 끝에는약간의 Energy밖에 존재하지 않지만, 디지털변조파(QAM)의 스펙트럼은 광대역에 일정하게 분포한다. 이 때문에, 인접 아날로그채널에 혼입되는 Floor Noise(레벨이낮은 불요 신호)가 문제가 된다.

아날로그채널에의 인접방해를 줄이기 위해서는 광대역을 제한하고 출력전력을 억누를 필요가 있는 것으로 판명되었다. 다음의 과제로서 Field 실험에 의한 검증, 새로운 검조방식의 검토 등을 들 수 있다.

(2) 800MHz-FPU

800MHz-FPU 작업반에서는 Multi Path에 강한 COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 주파수분할다중을 사용한 변복조기) 변조방식이 검토되었다. 다음엔 그 개요를 소개한다.

정보원부호화부의 영상부호화에 관해서는 ITU-T H.262(ISO/IEC 13818-2)에 준거하고 있다. 음성은 ISO/IEC 13818-3의 계층 1, 계층 2에 준거하게 되어있다.

다중화부에 관해서는 영상, 음성, 데이터, 이용자 정보, 제어정보로 이루어진 Elementary Stream, 또는 Bit Stream을 ITU-T H.262(ISO/IEC 13818-1)의 규정에 근거해 다중화한다. 전송로부호화부의 Frame구조는 188 byte부터 되는 Transport Packet, 8 Packet 연속된 Frame을 구성한다.

오류 정정의 외부호는 단축화주1) 리드 솔로몬(204.188)을, 내부호는 돌림형부호를 사용한다.

표 5-14 800MHz FPU 시스템 전송 Parameter

항목		규격
점유 주파수 대역폭		8.5MHz
캐리어 수		544
캐리어 간격		15.625
각 캐리어 변조방식		DQPSK
FFT 포인트 수		1024
FFT 샘플 주파수		16.0MHz
유효 심볼 길이		64.0μ
가드 인터벌 길이		3.0μs
토탈 심볼 길이		67.0μs
프레임 총 심볼수		900
프레임 내 동기 심볼수		6
프레임 동기		60.3ms
전송 Bit 율		16.13054726Mbps
인터리브 방식 (내)		블록비트 인터리브
인터리브 방식 (외)		증가하는 바이트 인터리브
오류 정정방식	내부호	증가 (1/2,2/3,3/4,7/8, 없음)
	외부호	RS (204,188)

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주1) 단축화 : 이번 경우 리드 솔로몬 부호의 부호길이는 이론상 255바이트가 되는데, 어느 조건이나 부호길이를 단축할 수 있다. 여기에서는 51바이트 단축하여 전체길이 204바이트, 정보길이 188바이트로 한다.

리드 솔로몬 오류 정정부호는 블록단위로 처리하는 것이며, 돌림형부호는 1bit씩 처리하는 방식이다. 또, 부호화된 데이터열이실제의 정보를 움직이는 비율을 부호화율이라 하지만, 이 부호화율은「1/2, 2/3, 3/4, 7/8, 없음」의 5 종류로 되고 있다.

Interleave(Burst오류를 랜덤오류에 바꾸어 넣기 위한 처리를 Interleave 처리라 한다)에 관해서는 외(外)Interleave 외에, OFDM의 주파수분산효과, 시간분산효과를 이용하기 위해 내(內)Interleave를 사용한다. 전송 parameter를 표 5-14에 표시한다.

다. Video Network

현재, 방송국에서는 영상신호의 Digital화를 진행하고 있고, NTSC의 디지털 규격으로서 D1로 불리는 Component규격과 D2로 불리는 Composite규격이 사용되고 있다. 이것들의 신호를 전송하는 수단으로서 SDI(Serial Digital Interface)가 넓게 사용되고 있다.

SDI는 Component에는 143Mbps, Composite에는 270Mbps의 전송속도를 가지고 있다. 이 네트워크는 TV동기신호에 동기된 시스템으로 영상신호와 함께 음성신호 및 보조 데이터신호를 전송하는 것이 가능하다. 이것은 라우터와 케이블으로 구성되어 동축 케이블에서 200m정도, 이것 이상은 광케이블을 사용하는 것이 일반적이다.

멀티미디어 시대가 되어, 영상신호의 압축처리기술이 진행되어, 압축영상데이터나 부수 데이터를 국내(局內)에 전송하고자 하는 요구가 나왔다. 이를 위해 기존의 SDI전송로를 이용하여 데이터의 Format를 변경하여 일반적인 데이터를 전송으로 바꾸는 것으로서 SDDI(Serial Digital Data Interface)가 제안되었다.

ATM-LAN을 사용하는 전송도 일부에서 실용화되어있지만, Overhead가 큰 것, Cell Loss를 피할 수 없는 것 등의 결점도 거론되고 있다.

한편, IEEE에서 표준화 되고 있는 Serial Interface로 IEEE1394가 있다. 주로, 컴퓨터와 민생용의 디지털비디오 기기를 접속하는 목적으로 개발되었다. 전용 커넥터와 3대의 연선 케이블, 6개의 신호선을 사용하여, 최대전송용량 400Mbps, 최대 전송거리는 5미터가 되었다. 신호 케이블은 DigiChain(줄줄이 나오는 식)의 접속이 가능하다.

라. Fibre Channel

미국 FCA(Fibre Channel Association)에서 표준화가 진행되고 있는 컴퓨터의 네트워크 인터페이스이다. 물리층에서는 이 이름과 같이 광섬유를 이용한 Ring Topology의 네트워크이다. FCA에서는 휴렛팩커드를 시작으로 IBM이나 후지쯔 등, 주된 메이커가 참가하고 있다. 이것에 비디오 데이터를 흡수한 영상기기특유의 요구조건을 실현하기위해 FC-AV(Fibre Channel - Audio Visual)이라 하는 계층을 만들어 설립되어 검토가 진행되고 있다.

Fibre Channel은 매초 2148byte의 비교적 긴 Frame 구조를 갖고 Overhead를 작게하여 고속과 동시에 대용량의 네트워크 구축을 목적으로 하고 있다. Multi Protocol에 대응하여 Fibre Channel상의 SCSI(Small Computer System Interface)과 HIPPI(High Performance Parallel Interface, 고성능 병렬 인터페이스), UP, ATM등에 대응한다.

이미 멀티 모드 (50μm) 단파장 Laser에 의한 100Mbyte/초의 규격도 결정되어 더욱 잘 사용되고 있다.

Fibre Channel Loop중에는 Time Slot에서 Date가 운용되고 있고, 비디오 재생에서 중요한 데이터의 도착시간을 보증 할 수 있는 Isochronous Service를 시행하는 것도 가능하도록 검토되고 있다. 또, 네트워크의 확대함에 대해서는 Loop와 Loop를 연결하는 스위치가 검토되고 있다.

5.9 방송관련기술의 표준화 ③

Virtual Set/Data 방송

가. 가상셋트 (Virtual Set)

CG(Computer Graphics)의 고속 Rendering기술(Computer내의 3차원 데이터를 2차원화상으로 옮겨서 표시하는 기술)의 실용화에 동반하여, Realtime으로 CG화상이 가능하게되어 카메라와 조합한 크로마키합성^주1)에 의해 화상의 배경에 미술 세트 대신 CG세트의 삽입이 가능하게 되었다. 이 기술을 Virtual Set(가상세트)라 한다. (그림 5-17)

(1) 카메라 조작 Parameter 검출방식

Virtual Set는 카메라의 위치, Pan, Tilt, Zoom등의 카메라조작 Parameter를 CG시스템에 전송하여, CG시스템은 이 데이터를 토대로 3차원화상을 생성한다. 카메라의 움직임 데이터 검출에는 현재 2개의 방식이 있다.

① 기계적인 검출

카메라 운반대에 붙어있는 Rotary Encoder에 의해 Pan, Tilt의 회전각도 등을 측정하여 데이터를 얻는다. Zoom 값을 얻기 위해서 카메라 렌즈에 보내진 Sub 전압을 뽑아내는 방법 등이 있다. 카메라 위치를 검출하기 위해서는 가동형 카메라대의 차륜의 회전수를 검출하여 데이터를 변환한다.

② 화상인식에 의한 검출

크로마키에 사용하는 청색의 패널로 같은 색상에서 명도의 다른 Grid(격자)를 배분하는 것을 사용한다. 이 Grid는 Barcode처럼 각각의 Grid의 간격이 틀리기 때문에, 촬영된 화상의 신호를 수평, 수직 양방향으로 Grid의 간격을 세는 것에 의해, Grid의 어느곳을 카메라가 잡고 있는지 판정 가능하다. 따라서, Handy 카메라에서도 카메라 조작 parameter가 선택되어, 카메라 대수를 증가시켜도 대응가능한 이점이 있다. 단지 Grid가 카메라의 Frame부터 나간 경우에는 검출불능이 된다. 촬영한 화상부터 검출처리를 행하기 위해 기계적 검출보다도 지연이 많은 것이 결점이 있다.

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주1) 크로마키합성 : 특정색 성분만을 빼낸 신호를 키신호로서 다른 영상과 합성하는 방법

(2) 카메라 조작 Parameter의 전송

이런 시스템은 모두 폐쇄 시스템으로서 개발되고 있기 때문에 Sensing Data (검출 데이터)의 표준화는 되어있지 않다. 그러나 장래에는 VTR녹화, 전송 등의 후에 데이터를 사용하여 화면합성처리 하는 것이 요망되고 있기 때문에, ARIB에 의해 「Digital 영상 신호의 직렬 인터페이스에 있어서 카메라 조작 Parameter의 다중방법」으로 표준화작업이 진행되고 있다. 영상신호의 디지털 직렬전송에서는 영상의 귀선소거기간주1)을 이용하여 보조 신호가 전송가능하고 보조신호의 일부로서 카메라 조작 파라메터의 전송 Guideline을 작성하고 있다.

또, 미국 SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers, 영화*TV 기술자 협회)에도 작업이 진행되고 있기 때문에, ARIB에는 SMPTE와 Liaison(제휴)를 취하면서 국제 표준을 향한 작업을 하고 있다. Parameter의 Data 형식은 ARIB에는 유동소수점형식과 ASCII(American Standard Code for Information Interchange, 정보교환용 미국 표준코드)형식의 2종류의 Packet구조에서 검토되어서 SMPTE는 ASCII만 검토하고 있다. 모두 최대 255Word를 사용하여 카메라 식별번호는 원칙적으로 0부터 255까지의 수로 표현한다. Parameter 식별 ID를 참고로 표 5-15에 나타내었다.

한편, 카메라 조작 Parameter를 기본으로 배경 세트를 생성하는 CG 시스템은 계속해서 새로운 구조 개발, 고성능화, 고속화 되고 있어, 현재는 표준화되지 않고 있고, 또 앞으로 표준화될 가능성은 낮다고 보여진다.

나. 데이터전송

일본의 지상 데이터 방송에 관해서는 1996년 4월 19일에 우선 VBI(Vertical Blanking Interval, 수직귀선소거기간)을 사용한 데이터 전송의 표준화가 진행되어, 일부에서 서비스가 시작되었다. 이 데이터영역을 사용한 방송프로그램의 보완정보, Return Channel을 사용한 대화형 양방향 프로그램, 방송프로그램에 연동한 Online Service, 방송프로그램과는 독립된 데이터방송이나 온라인 서비스 등 폭넓은 서비스가 가능하게 되었다. 최근 주목되고 있는 전자신문, Inter Text 및 Inter Cast를 예로 들 수 있다.
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주1) 귀선소거기간 : TV 화면의 주사선 가운데 실제로 영상데이터로서 이용되는기간 외에, 주사선이 우측에서 좌측, 또는 하단에서 상단으로 되돌아오기 위한 기간이 필요케 된다. 이것을 귀선소거기간이라 한다. 이 기간은 영상신호가 전송되지 않기 때문에 데이터전송에의 이용 등이 고려된다.

지상 데이터방송의 VBI 방식은 다음의 7계층으로 이루어지고 있다.

• 계층 1 (전송로) : VBI의 중에서 10H(H : 수평주사선)부터 13H를사용한다.

• 계층 2 (Data Line) : 동기부와 데이터부의 구분

• 계층 3 : 채널식별, Scramble 제어

• 계층 4 (Data Group) : 전송하는 데이터그룹의 정보지정

• 계층 5~7 : 정보별로 데이터종별, 부호화규약, 서비스의 종류

(1) 전자신문

예전부터 전자신문에 대해서는실용화가 기대되고 있었지만, 1996년 9월부터 (주)전자신문(E-NEWS)이 후지 TV의 반송파를 사용한 서비스를 시작했다. 이 수신세트는 Station 본체와 Viewer로 분할되어 매일 아침 Station에 데이터를 수신 스테이션 본체에 내장된 Floppy Disk에 기록하여 Viewer에 전송한다. 시청자는 Viewer를 가지고 전차나 버스를 타고 있는 동안에도 읽을 수가 있다.

정보는 신문(약 30만자), 잡지 등 (약 15만자)에, 아침 6시까지 정보를 보내서 수신한 데이터를 DOS Format으로 기록을 해서 PC의 기사정보 File로도 활용 가능하다. 방송데이터 전송에는수직귀선기간의 13H를 이용하여 속도는 79.2Kbyte/분, 문자속도는 3만 9600문자/분으로, 신문조간 (약 30만자)을 7분 34초에 전송한다. 표 5-16에 수신세트의 규격이 표시되어 있다. 전자신문은 새로운 데이터방송의 형태로 전환되고 있다.

(2) Inter Text

InterText는 일본에서 처음으로 실용화된 대화형 TV이다. 문자방송과 같은 방식으로 전송된 프로그램 스크립트를 수신 Decode해서 화면에 정보나 조작안내를 표시하여, 시청자에게 응답을 독려하는 시청자 참가형의 프로그램에 응용 가능한 것이다. 응답결과는 전화회선으로 응답처리 Server로 보내서 프로그램 제공자에게 Feedback 된다. 이 시스템은 Inter Cast를 위한 인터넷에 접속은 하지 않고 특정방송사업자와 시청자간의 한정된(Closed) 서비스이다.

표 5-15 카메라 조작 파라미터 식별 ID

식별 ID	파라미터종류	식별 ID	파라미터종류
00h	보호	08h	카메라 절대위치 Y좌표
01h	Camera Pan	09h	카메라 절대위치 Z좌표
02h	Camera Tilt	0Ah	수직화각
03h	Camera Rotation	0Bh	Focus 거리
04h	카메라 상대위치 X좌표	0Ch	아이리스
05h	카메라 상대위치 Y좌표	0Dh	물체상대위치 X좌표
06h	카메라 상대위치 Z좌표	0Eh	물체상대위치 Y좌표
07h	카메라 절대위치 X좌표	0Fh	물체상대위치 Z좌표

Inter Text 방송서비스는 1996년 10월 현재 TV 도쿄가 시작했다. 수신기는 TV내장형과, 기존의 TV를 표시모니터로서 사용하는 Set Top 형의 2종류가 있다. 이것들은 문자방송 수신기능도 갖추고 있다. 조작은 리모콘에 의해 커서키를 사용하는 GUI(Graphical User Interface)를 기본으로 하고 있다. (표 5-17)

데이터기술(description)은 전용의 스크립트언어에서 문자방송같은 문자, 도형의 표시에 머물고 있다.

(3) Inter Cast

InterCast는미국 Intel사의 시스템고유의 명칭이지만 현재 일본에는일반명칭으로 알려져 있다. 미국에는 Intel, NBC^주1)를 중심으로 지상방송사업자, CATV 사업자, 통신사업자 등이 Consortium을 조직하여 서비스를 시작하고 있다. InterCast는 InterText처럼 전용의 스크립트언어와 달리 HTML(Hyper Text Markup Language)처럼 인터넷 기술언어를 사용하기 때문에 다양성이 풍부한 문자, 도형, 동화의 표현이 가능하다.

표 5-16 전자신문 수신세트 규격

항목	내용
Viewer 부	표시화면	80X50mm 모노크롬액정
		320X200 도트
	표시방식	20문자 X 8.5행 또는 20문자 X 10.5행
	1차 메모리 용량	2Mbyte (Flash Memory)
	전원	충전식 리튬전지, 연속 6시간 작동
Station 부	전원	DC 12V(어댑터), 소비전력 12W
	2차 메모리 용량	3.5인치 플로피(1.44M바이트), DOS 포맷

표 5-17 인터텍스트 수신기의 기본규격

항목	내용
방송방식	지상데이터방송 VBI방식
수신데이터처리	문자방송 및 인터텍스트 방송
제어 인터페이스	I²C Bus Interface
통신기능	전화회선모뎀
	통신방식	V22bis
	통신속도	2400bps
	다이얼 방식	다이얼 Pulse(10/20pps), Push Button 대응
표시기능	표시화소수	횡248 X 종204
	착색	도트착색 (인터텍스트) 횡4X종4블럭
	착색방식	컬러 팔레트 256색 중 16색
	표시모드	전화면,압축화면(1/2,1/4), 횡스크롤(문자방송)
	출력신호	아날로그 RGB

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주1) NBC : National Broadcasting Company. 미국의 방송회사

 

서비스는 방송프로그램에 관련된 Homepage의 정보의 일부(예를들면 1페이지째만)를 전화선에 비교하여 전송용량이 많은 데이터방송을 사용하여 시청자의 PC의 하드디스크상에 전송, 축적하여 가상적인 홈페이지 서버를 작성한다. 이것으로 인해 의사 쌍방향성을 실현하여 대기시간이 없는 홈페이지 Access가 가능하게 된다.

게다가 시청자가 보다 자세한 정보를 요망하는 경우는 PC상의 홈페이지부터 인터넷의 다음 페이지에 Link를 더듬어감으로서 상세한 정보에 Access가 가능하다.

Return Channel은 전용 서버뿐만이 아니라 세계 중의 홈페이지에 접속하는 것이 가능하다. 말하자면 Access가 Open된 시스템이다. 수신을 위해서는 수신용의 안테나 단자가 부착된 전용 Board를 PC에 삽입한다. Intel은 1997년부터 전용 IC를 PC본체에사전에 조립해 넣어 PC구입과 동시에 InterCast가 가능케 했다. 일본에 대해서도 같은시스템으로 Bit Cast 라 불리는 방식으로 TBS(동경방송)이 방송을 시작했다. 또 ANB(전국아사히방송)도 ADAMS 방식으로 서비스를 하고 있다.


※ 출처 - http://www.xpert.co.kr/main/html/welcome/sdcho.html