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제목 | [통권 113호] DVB 채널을 이용한 고속 인터넷 접속 | ||||||
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분류 | 기타 | 등록일 | 00.08.01 | ||||
출처 | 한국콘텐츠진흥원 | 조회수 | 0
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사용자가 인터넷 접속을 위해 위성, 지상파 또는 케이블 TV 네트워크를 이용한 방송기술은 본질적으로 경제적이면서도 대용량의 대역폭을 제공하여 인터넷 접속시 거리상으로 인한 문제점들을 해결하게 되었다. 방송 네트워크는 원래 오디오나 비디오의 대용량 영상 정보 전송을 위해 사용되었다. 그러나 데이터와 웹 컨텐츠들이 방송 채널을 통해 잘 전송됨에 따라 이러한 개념들이 바뀌어 가고 있다. Mika Grundstrom, Harri Hakulinen & Matti Kalervo(노키아 연구센터)는 DVB 데이터 방송을 발표하면서 이 기술이 어떻게 공중망인 인터넷과 융합될 수 있는지 조사하고 있다. 디지털 비디오 방송(DVB)의 특성 디지털 데이터 방송의 출현은 고속 인터넷 접속을 위한 새로운 플랫폼을 만들고 있는데, 이것은 사용자의 오락과 정보 요구를 수용한 공동의 멀티미디어 플랫폼을 제공할 수 있다. 하지만 사용자 입장에서 보면, 개인이 인터넷을 통한 양방향 접속은 아직까지는 용량에 있어서 제한적이며 많은 장소에서도 몇몇 사용자에게만 접속이 가능하다. 방송 시스템을 이용하여 더 많은 시청자에게 서비스할 수 있는 다른 방안으로 디지털 비디오 방송(DVB)이라는 프로젝트가 만들어졌으며, ETSI(European Telecommunication Standardisation Institute)에 의해 승인되었다. 기본적으로 오디오-영상 데이터를 전송하는 것과는 별도로, DVB 채널에서 웹 컨텐츠 전송 메커니즘을 정의했다. ETSI 표준은 위성(DVB-S)과 지상파(DVB-T) 그리고 케이블(DVB-C) 채널에 대한 전송 시스템을 명기한다. 이러한 채널을 통해 데이터(대부분의 경우 IP 패킷을 의미함)를 전송함에 있어, IP(Internet Protocol) 컨텐츠를 MPEG-2 전송 스트림 포맷으로 패킷화하기 위한 3개의 옵션을 가지고 있다. 본문에서, 비디오와 데이터를 포함한 멀티미디어 컨텐츠를 DVB-S과 DVB-T를 통해 최종 사용자의 단말기까지 전송할 수 있는 시스템을 소개하였다. 여기에서의 단말기란 셋톱박스(STB: Set Top Box)를 말하는데, 일반적으로 셋톱박스는 TV 안테나를 설치할 때 특정 장소에 같이 설치되기 때문에 휴대할 수 있는 장치는 아니다. 방송 네트워크 설비들 간의 융합은 인터넷 접속을 증가시키고 있다. 그리고 양방향 기능을 가진 인터넷을 이용해서 단방향 방송 네트워크를 대화형 TV로 전환하는 가능성이 논의되고 있다. 물론, 이러한 융합이 일어나기 전에 해결되어야 기술적 문제로 단방향 라우팅의 필요성과 루프 문제 등이 고려되어야 한다. 또한, TCP(Transmission Control Protocol)의 응답 여부를 보낸 쪽에 확인시키거나 아니면 다른 프로토콜 등이 사용될 필요가 있게 되는데, 이런 것들이 인터넷과 방송 네트워크의 환경이 융합될 때 생기게 되는 기술적인 문제들이다. DVB 방송 네트워크 유럽에서는 디지털 방송 표준으로 DVB가 공식적으로 선택되었으며, 미국을 비롯한 다른 국가에서는 디지털 방송 표준으로 ACTS (Advisory Committee for Advanced Television Service)가 선정되었다. DVB 표준은 공식적으로 ETSI에 의해 결정된다. 이러한 표준들은 케이블, 지상파 그리고 위성 미디어에 적용하였으며, DVB-C 및 DVB-S를 일부 수정하면 MMDS(Microwave Multipoint Distribution Systems)에서도 사용될 수 있다. 방송 네트워크는 본래 최종 사용자에게 오디오-비디오 정보를 전송하기 위해 사용되었기 때문에 TV는 넓은 주파수 대역폭이 필요하다. 그렇지만 움직이는 동영상을 전송할 때 MPEG-1이나 MPEG-2와 같은 고압축 알고리즘을 적용하면 사용하는 주파수 대역폭을 충분히 줄일 수 있게 되기 때문에, 동일 채널에서 추가로 전송될 수 있는 서비스인 데이터그램(datagram) 등이 가능하게 된다. 특히, IP는 광대역의 멀티미디어 네트워크로 진화되는 데 매우 중요한 역할을 하게 될 것이다. DVB 표준에서의 IP 데이터 방송이 적용되기 위해서는 다른 형태의 애플리케이션 영역이 있으므로, 데이터그램을 MPEG-2 TS 프레임으로 패킷화하는 다른 방법들이 존재하게 된다. 데이터그램 전송을 위해, 데이터 파이핑(piping), 데이터 스트리밍(streaming) 또는 다중 프로토콜 캡슐화가 사용될 수 있다. 데이터 파이핑은 단순히 데이터그램의 end-to-end 전송이 요구되는 애플리케이션에 사용된다. 데이터 스트리밍은 PES(Program Elementary Stream) 패킷화(packetisation)가 사용되며, 특정 데이터를 보내기 위해서 동기화가 요구되는 애플리케이션에 사용될 수 있다. 다중 프로토콜 캡슐화는 DVB 전송 네트워크에 맞는 환경에서 사용된다. 이 경우에 데이터는 DSM-CC(Digital Storage Media-Command and Control) 섹션에서 캡슐화된다. [그림 1]은 프로토콜 구조이다. 대개 서비스 제공자가 특정한 경우나 패킷의 효율화를 위해 패킷의 오버헤드를 여러 가지로 바꾸기도 한다. 예를 들면, 네트워크에서 데이터 스트림을 단일 전송 스트림으로 분산시키는 재다중화의 경우에는 PES 캡슐화가 가장 최적이 된다.
![]() <그림 1> DVB 데이터 방송에서의 데이터 패킷 옵션 IP에는 원래부터 방송에 가장 적합하도록 지원되는 브로드캐스트(broadcast)와 멀티캐스트(multicast) 기능이 있다. 사실, 멀티캐스트 채널 호핑(hopping)은 단순히 멀티캐스트(multicast) 그룹에 속하기만 하면 최종 사용자에 의해 구현될 수 있다. 이것은 물리적으로 주파수를 맞추면 TV 방송을 시청하는 것과 같다. DVB는 방송 채널에서 IP 트래픽(traffic)을 처리할 수 있는 완전한 모델을 정의하지 않았으며, 더욱이 귀환 채널을 이용할 수 있는 모델 구현에 대한 설명도 없다. 귀환 채널은 단말기에서 방송사까지의 적은 용량의 통로이다. 이와 같이 DVB가 완전한 end-to-end 시스템 규격을 정하지 않는 것은 네트워크 운영자가 가장 적절한 방법으로 여러 가지 다양한 기능들을 구현할 수 있는 선택을 갖게 하기 위함이다. MPEG-2 TS에 대한 DVB 다중 프로토콜 캡슐화 DVB가 MPEG-2 TS 프레임 위에 다중 프로토콜 캡슐화를 구현한 주된 이유는, 초기 DSM-CC의 다중 프로토콜 캡슐화는 MAC 주소 필드가 부족했기 때문이다. DVB 채널을 이용해서 데이터 전송 표준을 규격화할 때 우선, MPEG-2 TS 섹션의 Syntax는 표준 MPEG-2 TS 역다중화 하드웨어 리소스를 사용하도록 요구하며, 다음에는 MAC(Media Access Control) 어드레스와 관련 어드레스 필드에 있는 데이터를 필터링시키는 일을 수행한다. 널리 사용되는 LLC/SNAP (Logical Link Control/Sub-Network Attachment Point) 캡슐화는 다른 MAC 어드레스를 사용할 수 있도록 한다. MAC 어드레스는 IP 기능에는 필요하지만 ARP(Address Resolution Protocol) 기능에는 필요하지 않은데, 이는 방송이 단방향성을 갖기 때문이다. 방송 환경의 변화가 클 경우에는 MAC 어드레스를 동적으로 변화시킬 필요가 있다. 이것은 최종 사용자에게는 좀더 나은 안정성을 갖게 하여, 캡슐화가 효율적이게 되고 어드레스 접근의 용이성 등으로 인해 IP 최적화를 제공해 주게 되기 때문이다. 결과적으로 DVB 다중 프로토콜 캡슐화는 추가된 MAC 어드레스 필드와 어드레스 스크램블링 필드 때문에 DSM-CC 다중 프로토콜 캡슐화와는 다르다. IP 및 유사한 데이터 패킷에 대해서는 최대 섹션 크기가 4KB이면 충분한데, 이는 IP에 대한 MTU(Maximum Transfer Unit) 크기가 4KB이고, 섹션 헤더 크기를 뺀 나머지의 크기도 4KB이기 때문이다. 섹션 포맷은 데이터그램이 여러 개의 섹션으로 나누어지는데, 데이터그램의 길이가 4,086bytes보다 작거나 같게 되면, 데이터그램은 하나의 섹션으로 보내진다. IP의 경우, MTU는 4,086 bytes이거나 그보다 작게 설정되므로, 데이터그램은 더 이상 나눠지지 않고 각 섹션은 하나의 매우 작은 패킷만을 갖는다. MAC 어드레스인 6bytes(48bits)가 2개의 그룹으로 나뉘어져, 1, 2, 3, 4의 MAC 어드레스는 DSM-CC 섹션의 payload 필드에 위치하고, 5, 6의 MAC 어드레스는 DSM-CC 섹션의 table_id_extension 필드에 위치하게 된다. [그림 2]에서 섹션 Syntax를 보면 시프팅된 후에 MAC 어드레스의 5, 6번 bytes들이 섹션의 처음 8bytes 내에 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 섹션 내에 어드레스 위치 설정은 현재 사용되는 MPEG-2 역다중화가 처음 8bytes를 하드웨어로 필터링할 수 있기 때문이다. 그러므로 처리 속도는 매우 빠르거나 다른 MAC 어드레스(다른 사용자에게 설정된)를 갖는 섹션은 즉시 배제된다.
![]() <그림 1> 데이터그램 섹션의 syntax 한편, [그림 3]처럼 LLC/SNAP 캡슐화는 IP을 포함해서, 임의의 네트워크 프로토콜을 실행하기 위해 사용될 수 있는 다중 프로토콜 캡슐화를 제공한다. LLC/SNAP 헤더 없이 IP 데이터그램을 전송하는 것이 IP 실행의 최적의 방법이다. 이것은 섹션 헤더의 LLC_SNAP_flag에 의해 제어되는데, 비트값이 '0'이면 payload는 IP 데이터그램 자체를 포함한다. 각 섹션은 하나의 데이터그램을 갖기 때문에 섹션 길이는 데이터그램 크기에 달려 있다. 데이터그램의 최대 크기는 4086bytes 가 될 수 있다. [그림 3]은 DVB의 디지털 방송 채널을 이용한 IP 패킷의 포맷이다.
![]() <그림 1> DVB 채널에서의 IP패킷 포맷 ㅇ 참조 : IBE JUNE 2000, pp. 16∼19.(www.ibeweb.com) ㅇ 작성 : 박경세 (방송제작기술팀 책임연구원, kspark@kbi.re.kr)
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