200820 방송업무 관련 국제표준 현황 @ 2020년 한국전자파학회 하계종합학술대회 스페셜세션

방송업무 관련 국제표준 현황

2020년 한국전자파학회 하계종합학술대회 스페셜세션(Session B-Ⅲ) ITU 전파통신 국제표준화 응용연구 및 패널토의 | 주관 : 한국정보통신기술협회

2020. 8. 20.(목) 16:50~17:20
제주라마다프라자 호텔 그랜드볼룸 2 회의장

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1. 방송업무 관련 국제표준 현황 2020년 8월 현재 ITU-R SG6 주요 작업 문서를 간략하게 훑어본 뒤, 북미 ATSC와 유럽 DVB의 최신 표준 내용을 살펴보고자 한다. 특히, 방송 시스템 전반에 도입되고 있는 IP 기반 제작, 송출, 송신 기술을 살펴보고, 지난달 표준화가 완료된 3GPP Release 16 표준에 채택된 5G-Broadcast 기술에 대해서 논의해보고자 한다. 2020. 8. 20.(목) 16:50~17:20 KBS 미디어송출부 전성호 팀장/공학박사 2020년 한국전자파학회 하계종합학술대회 스페셜세션(Session B-Ⅲ) ITU 전파통신 국제표준화 응용연구 및 패널토의 | 주관 : 한국정보통신기술협회 Korean BroadcastingSystem | Department of MediaTransmission
2. [미국] ATSC 3.0 본방송 시작 Las Vegas, Dallas-Fort Worth, Pittsburgh [유럽] 5G-Broadcast 실험방송 방송표준과 통신표준의 완전한 융합 Cuba (DTMB) Colombia (DVB-T2) [중국] 차세대 방송표준 개발중 [일본] 지상파를 포함하는 8K-UHD 표준화 한창 2020.08.현재 브라질 TV 3.0 인도 2016.12.현재 통신은 이미 글로벌 단일 표준 (이탈리아) 2017년부터 HEVC/DVB-T2 단말기만 판매 (프랑스) 프랑스하계올림픽 목표로 2024년 1분기까지, HEVC/DVB-T2 전환완료. 세계 각국의 지상파 방송 표준 & 차세대 방송 준비 현황
3. 1세대 지상파 방송 표준 Recommendation ITU-R BT.1306 (06/2015) Error-correction, data framing, modulation and emission methods for digital terrestrial televi sion broadcasting System A(ATSC), System B(DVB-T), System C(ISDB-T), System D(DTMB), System E(DTMB-A) Recommendation ITU-R BT.1368 (02/2015) Planning criteria, including protection ratios, for digital terrestrial television services in the V HF/UHF bands Report BT.2215 (02/2016) Measurements of protection ratios and overload thresholds for broadcast TV receivers 3 2세대 지상파 방송 표준 Recommendation ITU-R BT. BT.1877 (08/2012) Error-correction, data framing, modulation and emission methods for second generation of digital terrestrial television broadcasting systems Annex 1(DVB-T2) Annex 2 (ATSC3.0) Annex 3 (DTMB-A) Recommendation ITU-R BT.2033 (02/2015) Planning criteria, including protection ratios, for second generation of digital terrestrial television broadcasting systems in the VHF/UHF bands Annex 1(DVB-T2 7/8MHz) Annex 2(DVB-T2 6MHz) Recommendation ITU-R SM.1541 (08/2015) Unwanted emissions in the out-of-band domain Recommendation ITU-R BT.1206 (04/2016) Spectrum limit masks for digital terrestrial television broadcasting ITU-R 권고(Recommendation) 에 따라서 지상파 방송은 세대를 구분한다.
4. ITU 핸드북에서 정의하고 있는 세대별 지상파 방송 시스템 구조 Note that with the advent of advanced 2nd generation transmission and modulations systems an additional block is to introduced between service multiplex and transport, the so-called Gateway. 1세대 방송시스템 2세대 방송시스템 Exciter Exciter
5. 방송 통신 기술 표준화 동향: 전송기술 및 압축기술 (출처) 5th Generation Mobile Networks: A New Opportunity for the Convergence of Mobile Broadband and Broadcast Services Advanced ISDB-T [출처] DVB-SCENE 53, March 2019. NextGen DTMB 전송기술 압축기술
6. 글로벌 방송미디어 표준 단체
7. 컬러TV HDTV 2000 4K-UHDTV 2016~ 8K-UHDTV Super Hi-Vision 2020~ 컬러영화 2K, 30fps, 8bits 4K, 60fps, 10bits 8K, 120fps, 12bits 2K Digital Cinema 4K Digital Cinema 흑백TV IMAX 흑백영화 8K Digital Cinema 방송 영화 방송 기술의 발전, 영화 기술의 발전: 콘텐츠 소비 경험을 공유하는 관계? [출처] https://extmovie.com/movietalk/21677042 삼성 98인치 8K-UHDTV 7,680 x 4,320 (33.2Mpixel) [출처] https://pid.samsungdisplay.com/ko/learning- center/blog/8k-resolution-advancements 16K 32K 2017.07.18 개관 (약 1500인치) 6.5K
8. (출처) http://www.cgkorea.co.kr/global/library/The_Ins_and_Outs_of_HDR_What_is_HDR.html#brightness (출처) https://pid.samsungdisplay.com/ko/learning-center/blog/8k-resolution-advancements 콘텐츠 품질이 발전하는 5가지 기본축: 해상도, 비트수, 프레임수, 색영역, 밝기 해상도(Resolution) = 이미지의 픽셀 수 주어진 화면 크기에서 해상도가 높을수록 더 많은 픽셀이 표시되므로 더 세세한 부분까지도 표시 가능 4K UHD 해상도는 3840x2160으로 표준 FHD에 비해 4배의 이미지 데이터가 표시
9. (출처) http://www.cgkorea.co.kr/global/library/The_Ins_and_Outs_of_HDR_What_is_HDR.html#brightness (출처) https://pid.samsungdisplay.com/ko/learning-center/blog/8k-resolution-advancements 콘텐츠 품질이 발전하는 5가지 기본축: 해상도, 비트수, 프레임수, 색영역, 밝기 비트 수(Bit Depth) = 각 픽셀이 표시 할 수 있는 색상의 수 비트 수가 클수록 더 많은 색상을 표시 할 수 있으므로, 더욱 자연스러운 그라데이션의 표현이 가능 8-bit 디스플레이는 1677만 가지 색상 표시, 10-bit 디스플레이는 10억 7000만 색상 표시 12-bit 디스플레이는 687억만 가지 이상의 색상 표시 8-bit 10-bit
10. (출처) http://www.cgkorea.co.kr/global/library/The_Ins_and_Outs_of_HDR_What_is_HDR.html#brightness (출처) https://pid.samsungdisplay.com/ko/learning-center/blog/8k-resolution-advancements 콘텐츠 품질이 발전하는 5가지 기본축: 해상도, 비트수, 프레임 속도, 색영역, 밝기 프레임 속도(Frame Rate)= 1초에 표시되는 이미지 수 Full HD는 29.97fps, 4K-UHD는 59.94fps, 8K-UHD는 119.88fps를 기본값으로 사용 색영역(Color Gamut) = 표시 할 수 있는 모든 색상의 범위 = rec.2100 HD UHD 사람의 눈으로 감지 할 수있는 모든 RGB 값의 범위 중에서 일부를 실제 콘텐츠/디스플레이에서는 재현할 수 있음. 삼각형이 클수록 더 많은 수의 색을 표시 가능
11. http://www.cgkorea.co.kr/global/library/The_Ins_and_Outs_of_HDR_What_is_HDR.html#brightness 콘텐츠 품질이 발전하는 5가지 기본축: 해상도, 비트수, 프레임수, 색영역, 밝기 밝기 (Dynamic Range) = 표시 할 수 있는 이미지 조명의 강도 범위 SDR HDR
12. BT.709 현재 Full HD 표준 BT.2020 4K/8K 표준 BT.2100 4K/8K HDR 표준 해상도 Full HD 4K, 8K HD, 4K, 8K 비트 수 8-bit 10 또는 12 bits 10 또는 12 bits 프레임 속도 최대 60p 최대 120p 최대 120p 색 영역 Rec.709 Rec.2020 Rec.2020 밝기 (Dynamic Range) SDR SDR HDR [출처] http://www.cgkorea.co.kr/global/library/The_Ins_and_Outs_of_HDR_Gamma_Curves.html 콘텐츠 품질을 정의하는 기본 표준: ITU-R Recommendation BT.2100 제조사별 HDR Profile 지원 규격 [출처] DVB-SCENE 53, March 2019.
13. [출처] http://www.cgkorea.co.kr/global/library/The_Ins_and_Outs_of_HDR_Gamma_Curves.html [참고] HDR의 이해: BT.2100에서 정의하고 있는 PQ, HLG SMPTE ST 2084 2100-2 (08/2018)
14. 방송 기술의 발전: 높아지는 해상도, 늘어나는 용량 단, Pixels x 4 ≠ Bitrate x 4 [출처] Thomas Guionnet, Mickaël Raulet, Thomas Burnichon “Forward-looking content aware encoding for next generation UHD HDR WCG HFR” in NAB BEC, April 10, 2019 HEVC 압축을 적용했을 때, HD에서 4K-UHD로 화질이 높아지면 요구 전송율은 약 2.6배 정도 늘어남. 4K-UHD에서 8K-UHD로 화질이 높아지면 요구 전송율은 약 2.3배 정도 늘어남. 프레임율이 증가하더라도, 요구 전송율 증가율은 10% 이내임. HEVC Live Encoding for 4K @ 60-80Mbps VVC Live Encoding for 4K @ 30-40Mbps
15. 방송 기술의 발전: 날로 향상되는 압축기술 EVC (Essential Video Coding) MPEG-5 part 1 January 2020 Goal: Royalty friendly and/or free . Baseline (royalty free): 20% less efficient than HEVC . Main (royalty friendly): 25% more efficient than HEVC VVC (Versatile Video Coding) MPEG-I part 3 Mid 2020 Goal: 50% bitrate reduction compared to HEVC AV2 (Alliance for Open Media(AOMedia) Video 2) (출처) ATEME 자료 2020.07. 표준화 완료 H.265/HEVC 대비 50% 전송률 절감
16. 삼성전자 2019년은 8K-UHDTV 대중화의 원년 LG전자 TCL 창홍 Hisense 2019년 2분기 UHDTV 시장점유율 삼성전자(31.5%) LG전자(16.5%) 소니(8.8%) TCL(6.3%) 하이센스(6.2%) 순
17. 2019년은 8K-UHDTV 대중화의 원년 CTA(미국 소비자기술협회, Consumer Technology Association)에서는 UHDTV 인증 기준을 만들고, 이를 만족하는 제품에는 LOGO 부착을 허가함. https://cta.tech/News/Press-Releases/2019/September/CTA-Launches-Industry-Led-8K-Ultra-HD-Display-Defi.aspx https://www.cta.tech/News/Press-Releases/2014/June/CEA-Updates-Characteristics-for-Ultra-High-Definit.aspx 4K-UHD 8K-UHD Display Resolution at least 3840 horizontally at least 2160 vertically at least 7680 horizontally and 4320 vertically Aspect Ratio 16:9 or wider Upconversion capable Digital Input 24p, 30p and 60p HDCP revision 2.2 Colorimetry ITU-R BT.709 or wider ITU-R BT.2100 Bit Depth > 8 bits > 10 bits ’14.06 ’19.07
18. 북미 ATSC 표준 및 상용화 상용화 표준 비상용화 표준 표준 `95 ◆ `96 ◆ `09 ◆ `12 ◆ `13 ◆ ATSC 3.0 `18 ◆ 상용화 ATSC 1.0 ATSC 3.0 3DTV ANALOG 방송 (~2009.06.) `11 ◆ • HD Transmission • Fixed Reception • Robustness • Band efficiency • Mobility • 3D Broadcasting • IP Hybrid • Interactivity • 2nd Screen • UHD Transmission • Fixed and Mobile • IP and HTML • Including ATSC 2.0 Features • Security • Non backward compatibility 표준 특징 VSB ATSC1.0 E-VSB 이동방송 표준화 (M/H 표준화 되면서 폐기) 이동방송 표준 ATSC 2.0 ATSC 1.0 기반 IP hybrid, 비실시간전송, interactivity application `04 ◆ `20 ◆ A/153 Part 2 M/H ’17.05. 세계최초 우리나라 지상파UHD 본방송 개시 `17 ◆ 2018.01.09. @ CES2018 [출처] TTA PG802 워크샵, 2019년9월
19. 미국은 현재 ATSC 3.0 본방송 시작 [출처] https://www.atsc.org/nextgen-tv/deployments/ Dallas-Forth Worth Texas 2020.05.26. Las Vegas 2020.05.20. Boise, Idaho 2020.07.28 Portland, Ore. 2020.06.24 Nashville, Tenn. Pheonix 2020.06.16 Pittsburgh 2020.06.30 Salt Lake City 모델마켓 모델마켓 Santa Barbara Orlando Los Angeles, CA East Lansing Denver 2020년 본방송을 준비하고 있는 지상파 방송국 설비는 69개소에 달하며, 이는 미국 인구기준 71.4%를 담당함. 미국 CTA에서는 ATSC 3.0 표준을 기반으로 방송되는 TV에 대해 NextGenTV라 이름 붙이고, 관련 LOGO를 발표함. (2019.09.26.)
20. 북미 ATSC 표준 그룹 구조 Planning Team 4 - Future Broadcast Ecosystem Technologies Planning Team 5 - Automotive Applications Planning Team 6 - Global Recognition of ATSC 3.0 Planning Team 7 - ATSC 3.0 Service Evolution Roadmap Planning Team 8 -Core Network Technologies for Broadcast TechnologyGroup 3 S31: System Requi rement A/300: ATSC 3.0S ystem S32: PHYLayer A/321: SystemDis covery andSignali ng A/322: PhysicalLa yerProtocol A/323: Dedicated Return ChannelFo r ATSC3.0 A/324:Scheduler / Studio to Trans mitter Link S33:Management and Protocols A/330:Link-Layer Protocol A/331: Signaling, Delivery, Synchro n ization, andError Pr otection A/332: ServiceAn nouncement A/333: ServiceUs ageReporting A/334: AudioWat ermarkEmission A/335: Video wat ermarkEmission A/336: Content Re covery in Redistri bution Scenarios A/337: Applicatio n EventDelivery S34:Applications andPresentation A/341:Video A/342:Audio A/343:Captions and Subtitles S36:Security A/360:Security and Service Pro tection S37:Conversion and Redistribu tion S38: Interactive Environment A/344: Interactive Content S39: ATSC1.0 TG3AHG TG3-6:DASH-I F TG3-9:Interlayer Communications in the ATSC 3.0 E cosystem TG3-10: Emergency Alerts Implementation Team – Advanced Emergency Information Implementation Team – ATSC 3.0 Conformance
21. DVB-T 표준 DVB-3DTV 상용화 Digital SD 다채널 방송 DVB-T2 Analog 방송 (~2011) • SD Transmission • Mobility • UHD Transmission • IP and HTML • Security (USB type) • IP linear Services 표준 특징 DVB-5G? DVB-UHDTV(4K) DVB-I Digital HD 다채널 방송 (T/T2, MPEG2/H.264/HEVC 국가별 조합) DVB-IPTV DVB-C2 DVB-CI+ HbbTV DVB-S2 `97 `04 `09 `11 `12 `13 `16 `20 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ DVB-H DVB-NGH DVB-8K? 유럽 DVB 표준 및 상용화 지상파기반 이동방송 표준 상용화 표준 비상용화 표준 • HD Transmission • Enhanced Mobility • 3D Broadcasting • IP Hybrid • Security [출처] TTA PG802 워크샵, 2019년9월
22. 2020년 8월 현재, DVB 주요 표준 작업 : DVB-I [출처] https://www.dvb.org/standards/dvb-i [BlueBook A176] DVB-mABR (Multicast Adaptive Bit Rate) [BlueBook A168] DVB-DASH (Low Latency Mode)
23. Scenario s ▪ Scenario 3: Enable linear and non-linear Services on a joint network consisting of 5G LPLT cells and of 5G Broadcast HPHT sites ※ 출처: DVB-5G Study Mission Call Note MNO 4G/5G DVB Broadcast Head End Broadcast SFN + Cellular 5G Network Slices 5G Access UE ? Multicast Unicast 5G Core for Service Offload Option 1: Service offload B2b relation between MNO and BNO Regulatory??? Common 5G core Option 2 (primarily for mobile/automotive): Use 5G in case no coverage of HPHT (similar to WiFi offload) Common 5G core orseparated? DVB 5G-SM (Study Mission)
24. * Dynamic Frequency Selection (DFS) 5GHz 주파수 대역에서 레이더의 신호에 간섭 받지 않고 전송을 할 수 있는 방법 우리나라 & 미국, WiFi 6E를 위한 주파수 공급
25. EBU를 중심으로 유럽은 5G-Broadcast 기술 연구 한창 5G-Broadcast 단독 전송시 5G-Broadband 단독 전송시 5G-Broadcast/Broadband 동시 전송시
26. ATSC 1.0 (현 DTV 방송) ATSC 3.0 (UHD 방송) ATSC1.0 표준과 ATSC3.0 표준 비교: 전송 프로토콜의 IP 규격으로 진화
27. UHDTV 제작 표준 Video over IP Networks: AIMS(Alliance for IP Media Solutions) JT-NM (Joint Task Force on Networked Media) – AMWA/EBU/SMPTE/VSF PTP (Precision Time Protocol) NMOS (Networked Media Open Specifications) IS-04 - NMOS Device Connection Management Uncompressed active Video PTP NMOS (Networked Media Open Specifications) IS-04 - NMOS Device Connection Management PCM Audio (only) over IP
28. 비압축 제작신호의 IP화: SMPTE ST.2100 https://medium.com/hd-pro/smpte-2110-standard-for-professional-media-delivery-over-ip-networks-15470a044499 SMPTE 2059 (IEEE 1588) IETF RFC 4175 AES67 IETF RFC 8331 Captions, time code, ad triggers
29. 비압축 제작신호의 IP화: SMPTE ST.2100
30. 비압축 제작신호의 IP화: SMPTE ST.2100 표준 이름 도입 시점 SMPTE 292M HD-SDI 1998[2] SMPTE 424M 3G-SDI 2006[2] SMPTE ST-2082 12G-SDI 2015[5] SMPTE ST-2083 24G-SDI 동축 케이블 기반 광 케이블 기반 HDMI 케이블 기반 8K-UHD 비압축 전송 4K-UHD 비압축 전송
31. 차세대 지상파 ‘플랫폼’으로서 UHD 방송 ▪ 재난정보방송/안전 정보 고지 방송 ▪ 맞춤형 서비스 등 새로운 부가서비스 ▪ 모바일 서비스 ▪ IP 기반의 양방향 • 하나의 송신기만으로 고정형･이동형 방송 동시 서비스 가능 • 실내외 어디서나 수신 가능한 환경 고정형 방송 수신 이동형 방송 수신 UHDTV • IP 기반 양방향･맞춤형 서비스 가능 • 5G-Broadcast 기술과 연동하여 무한한 부가서비스 확장 가능 방송통신 융합형 부가서비스 (IBB) 시청자 맞춤형 부가서비스 (ESG) 무한 확장 부가서비스 • HD(ATSC 1.0) 대비 4배 선명한 화질을 제공할 수 있는 충분한 전송률 제공 • 동일 송신인프라로 다양한 채널 지원 2K FHD 5.1ch 4K UHD 22.2ch 3840 2160 고용량 전송 시스템 시청자 친화적 수신환경 확 바뀐 재난재해경보 방송 서비스 (AEAT)
32. KBS1 DTV 송신망 각 채널별 Radio 송신망 DMB 송신망 KBS2 DTV 송신망 UHDTV 고정수신 이동수신 하나의 송신기로 고정UHD, 이동HD, 라디오 서비스를 동시 전송 할 수 있습니다. UHD KBS1채널 UHD KBS2채널 2019년 11월, KBS는 북감악실험국 대출력(5kW) 송신을 통해 현재 판매중인 UHDTV에서 서비스 가능함 확인
33. UHD재난경보방송 : 시범서비스 개시행사 (9/23, 서울용산 드래곤시티)
34. KBS1 채널을 직접 수신하여, 재난경보메시지 표시 중 (실제 동작 모습) UHDTV 방송의 경우, ‘TV영상과 별도로’ 재난경보 메시지를 송출 → TV 수상기 뿐만 아니라, 다양한 수신기에서도 고정수신 뿐만 아니라, 이동 수신 상황에서도 재난메시지 확인 가능 (예) 서울시내버스 463번에 UHD수신기 설치 운영 중 2019년 9월부터 UHD주조정실에서 KBS1 및 KBS2 UHD채널을 통해 지진, 태풍, 폭설, 호우, 사회재난 5대 재난 서비스 중 UHD재난경보방송 메시지는 463번 시내버스에서 확인 가능
35. UHD재난경보방송 ‘자동 Wake-Up 기능’ 개선 중
36. [TTA PG802] UHD재난경보방송 ‘자동 Wake-Up 기능’ 개선 중 BGW ALPTP Receiver IP-MUX ALP Generator DSTP Packet Tunnel ALP Encapsulation PLP #0 PLP #N DSTP ALPTP Data Source Data Source 재난경보메시지 (AEAT) STLTP RTP/UDP/IP RTP/UDP/IP UDP/IP Decoder MMTP/ ROUTE Protocol Parser 기존 장치 신규 구현 범위 RTP/UDP/IP (목적) 재난경보발령 서버에서 ‘수신기 자동 켜짐‘ 메시지를 수신하게 되면 UHD Head-End 시스템 전체에 자동적으로 Wake-Up 신호를 설정하고 RF로 발사함. (내용) 미국표준 A/324(Broadcast Gateway) 표준 개정에 따라, 국내 TTA 표준 개정 작업 진행
37. UHD BC/BB 하이브리드 서비스: ESG 서비스 (좌) BC채널과 BB채널을 통해 전달되는 ESG 분량 (우) ATSC 3.0 프로토콜 스택과 ESG 표준 위치 Broadcast Broadband KBS1 KBS2, MBC, 지역민방
38. 프로그램 핫클립 (과거 프로그램 화제의 부분을 TV에서 간편하게 확인) 데일리프로그램(‘2TV 생생정보’) TV출연 정보(맛집, 여행지 정보 등) 예고 영상 (방영할 프로그램이 궁금할 때 예고 하 이라이트 바로 클릭 ~) 편성 스케쥴 조회 (HDTV에서도 제공되는 편성표를 UHD에서는 보다 강화된 멀티미디어 콘텐츠로 확인) UHD BC/BB 하이브리드 서비스: 현재 ESG에서 제공되는 서비스
39. UHDTV에 인터넷을 연결하면, 양방향 서비스를 즐길 수 있습니다. UHD-IBB 서비스 시청 기본조건
40. 코로나19 확산 방지를 위한 ‘방송-통신 연동형 융합서비스’ 24시간 뉴스전문 채널 코로나19 대응 국민 행동 수칙 KBS뉴스 공식 홈페이지 재난방송매체 KBS 1 Radio ① ② ③ ④ 4월 13일부터 KBS1 UHD채널에서 ‘재난정보 부가서비스’ 전국 온에어 서비스 개시 UHDTV에 인터넷을 연결하면, 양방향 서비스를 즐길 수 있습니다. KBS1 채널 단독 서비스 중 방송
41. UX/UI 개선 작업중 TimeOut 후 시청자 안내 메시지 추가 UHDTV에 인터넷을 연결하면, 양방향 서비스를 즐길 수 있습니다.
42. (출처) 2019.6.4(화) ETRI 차세대 방송기술 워크샵, 제주테크노파크 ATSC 3.0 표준을 기반으로 5G 통신망이 결합된 신규 서비스 발굴 방송망과 통신망이 결합된 하이브리드 방송
43. ATSC 3.0 표준을 기반으로 5G 통신망이 결합된 신규 서비스 발굴 [출처] SKT Insight 보도자료
44. ATSC 3.0 표준을 기반으로 5G 통신망이 결합된 신규 서비스 발굴 [출처] SKT Insight 보도자료
45. UHD 방송망과 5G 이동통신망을 연동하면 무궁무진한 서비스로 새로운 시장이 열립니다. 차량용 단말기를 대상으로 . 통신비 부담 없는 지도 업데이트 . 자율주행을 위한 끊김 없는 안전 정보 . 차량 내에서 콘텐츠 소비를 촉진하는 환경 KBS-SKT 협력하여 UHD+5G 융합 서비스 주도적으로 발굴
46. [TTA PG802] 채널 자동 전환(Service Following) 기술 (1) SFN 권역 내 UHD모바일 채널 자동 전환 46 고정수신용 UHD 신호 이동수신용 HD 신호 실내 Bootstrap Preamble Time Frequency Frame Subframe 0 Subframe n-1 . . . 7-2 PLP#0 7-1 PLP#1 실외
47. [TTA PG802] 채널 자동 전환(Service Following) 기술 (2) SFN 권역 이동시 채널 자동 전환 서울 대전 대구 부산 지상파UHD 방송권역 KBS1FM 방송권역 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 서울에서 부산까지 경부고속도로를 타고 내려간다고 했을 때, KBS1FM은 6번 가량, UHD모바일은 7번 가량 주파수를 바꿔야만 끊김없는 시청이 가능함. KBS1, MBC, 지역민방 (KBS2, EBS는 해당없음)
48. [TTA PG802] 채널 자동 전환(Service Following) 기술 (3) 완전 음영 지역에서 LTE/WIFI 자동 전환 48 ATSC 3.0 지상파 직접수신 시청자 수신기 5G 통신망 지상파 수신영상 5G 수신영상 지상파 수신영상 음영지역 끊김 (터널/지하) ATSC3.0 방송망 7-1 UHDTV 5G 이동통신망 5G 수신영상 끊김없는 시청 가능
49. TR 101 290 Measurement Guidelines for DVB Systems PCR monitoring A/78a ATSC Recommended Practice: Transport Stream Verification Priority of faults Priority 1 : TS sync loss, Sync byte error 등 Priority 2 : Transport error, CRC error 등 Priority 3 : NIT error 등 TOA (transport stream off-air) POA (program off-air) CM (component missing) QOS (quality of service) TNC (technically nonconformant) [TTA WG8027] 지상파 UHD 시스템 모니터링 가이드라인 문서 논의중
50. *A : 여러 전달망 Switch를 통과하면서, 신호가 제때 안정적으로 전달되는지 관찰 필요 . Packet_Release_Time()으로 단간단간 SFN Delay를 정확히 계산할 수 있음. . RTP Sequence를 추적함으로써, Packet Drop 검출 가능 *B : 입력 신호가 정상이더라도, GPS SYNC 이상으로 또는 Exciter 처리시간 이상 급등으로 MUTE 발생 가능 주 Exciter GPS 주 Broadcast Gateway Microwave (Wireless) IP Network (Wireline) PTP [ UHD주조 ] [ UHD송신소 ] 예비 Broadcast Gateway IP-MUX IP Changeover IP Changeover IP1 예비 Exciter IP2 [A] Network Delay Packet Drop 관리 [B] RF MUTE 관리 STLTP 모니터링 장치 STLTP 모니터링 장치 [TTA WG8027] 지상파 UHD 시스템 모니터링 가이드라인 문서 논의중
51. [TTA WG8027] 지상파 UHD 시스템 모니터링 가이드라인 문서 논의중
52. [2019년 과기정통부 국책과제] UHD 재난경보방송 STLTP 모니터링 시스템 시제품 개발
53. UHD+5G 동시전송 개념 스마트폰은 5G 신호를 수신해서 이동하면서 방송 시청 집 안의 UHDTV는 방송신호를 수신해서 기존과 동일하게 시청 ATSC 3.0 & 5G 대상실험국 북감악중계소 5G 칩셋이 탑재된 단말기가 곧 ‘텔레비전수상기’
54. 5G-Broadcast 표준화 일정과 주요 표준문서 Release 14 LTE Advanced Pro Release 15 5G Non-Standalone Release 16 5G Standalone 2020.07.03 2019.06.07 2017.06.09 독일 5G-TODAY 기반 표준 EU 5G-Xcast 기반 표준 Release 13 LTE Advanced Release 12 LTE Advanced 2015 Q1 2016 Q1 Release 17 5G Standalone 2022 Q4 3GPP TR 22.816 (Mar. 2016) “3GPP Enhancement for TV Service (Release 14)” 3GPP TR 36.776 (Mar. 2019) “Study on LTE-based 5G Terrestrial Broadcast (Release 16) 3GPP TR 36.976 (Mar. 2020) “Overall description of LTE-based 5G Broadcast (Release 16)” [출처] https://www.3gpp.org/specifications/releases
55. 5G Broadcast 표준 동향 : 2020년은 5G-Broadcast 표준 채택의 해 2019.06.09 2020.07.03 2022.Q4 Release 15 Release 16 Release 17 Phase 1 Phase 2 2019.04.03. 23:00 우리나라 세계최초 5G 상용서비스 개시 2020.07. 현재 5G 기술 표준 작업이 일단락되는 때 5G Broadcast 채택 보다 유연한 SFN 송신기 간격 지원 100 μs (30km) 추가 이동 수신 최대 250km/h까지 지원 300 μs (90km) 추가 Roof-top 고정 수신용 (+2.7ms) Release 14 : Enhancements for TV Services (enTV) Release 16 – LTE-based 5G Terrestrial Broadcast Long Cyclic Prefix = 200 μs (60km) (비교) ATSC 3.0 지상파UHD 본방송 파라미터 = 222 μs 지상파DMB 본방송 파라미터 = 246 μs Dedicated eMBMS carrier 온에어 방송만으로 송신 가능 Receive-only Mode (ROM) SIM카드 없이도 수신 가능 즉, 단말기만 있으면 통신사 가입 없이도 방송 시청 가능 eMBMS API 지원 개발자들이 다양한 앱 개발을 쉽게 할 수 있도록 API 제공 Google에서는 Android 8.1 (오레오) 버전부터 지원 방송표준과 동일한 SFN 송신기 간격 확보 가능 전송효율 증가 Downlink-Only 상황에 맞춰 시그널링 최소화, 즉 오버헤드 감소 독일국책과제 기반 표준 EU국책과제 기반 표준 개선
56. 5G 스마트폰(Release 16)은 앞으로 직접수신 TV 시청이 가능해 질 것이다. (표준작업을 주도하는 기관) Qualcomm Huawei, HiSilicon EBU, BBC, IRT Shanghai Jiao Tong University 2G 3G 4G 5G
57. Band 71 617 - 652 MHz (downlink) 663 - 698 MHz (uplink) 기존 UHF TV 채널 38 – 51 번 downlink uplink AT&T downlink only 600MHz 수신 안테나 내장 5G 스마트폰(Release 16)은 앞으로 직접수신 TV 시청이 가능해 질 것이다.
58. (참고) https://www.t-mobile.com/coverage/lte-band-compatible-devices [참고] 미국 600MHz ~ 700MHz 주파수대역 명칭
59. 5G-Broadcast 단독 전송시 5G-Broadband 단독 전송시 5G-Broadcast/Broadband 동시 전송시 5G-Broadcast 송신단/수신단 구조
60. The BBC & 5G : Delivering live radio to rural locations 2013년부터 연구개발 시작
61. 유럽에서는 2013년부터 Tower-Overlay Network, HPHT-LPLT 개념으로 차세대 방송 기술 개발을 시작함. 이 때부터 방송과 통신이 융합되는 형태로 개발 방향을 잡음. 실험용 수신기를 바탕으로 프랑스 파리 에펠탑에서 실시한 온에어 필드테스트 결과 Tower overlay over LTE-Advanced+ (TOoL+)
62. The BBC & 5G : Delivering live radio to rural locations https://www.bbc.co.uk/rd/blog/2019-03-5g-rural-first-network-orkney 영국 5GRuralFirst 프로젝트의 일환 5G-Broadcast 방식으로 FM라디오 서비스를 지상파로 발사하고, 개인 스마트폰에 5G Radio 앱을 다운로드 후 설치하여 청취할 수 있도록 함. (앱은 BBC Sounds 기반으로 개발) BBC Radio Orkney를 포함, 총 13개 라디오 채널을 온에어 발사함.
63. The BBC & 5G : Delivering live radio to rural locations https://www.5gruralfirst.org/announcing-the-5g-ruralfirst-orkney-test-locations-part-1/ https://www.strategyanalytics.com/strategy-analytics/news/strategy-analytics-press-releases/strategy- analytics-press-release/2017/02/06/5g-tv-could-become-rival-to-cable-satellite-and-iptv-says-strategy- analytics?slid=645670&spg=1 “The arrival of 5G TV wireless services could herald another wave of TV disruption through the 2020s and beyond.” “The emergence of 5G TV would represent a further stage in the convergence of media and communications, and wireless and fixed services,” - David Mercer, VP and Principal Analyst.
64. 독일 국책과제 5G-TODAY 프로젝트 연구목적 3GPP Release 14 표준을 기반으로 하는 LTE-Broadcast 기반 송신기/수신기 개발 및 검증을 위한 필드 테스트 연구비 지원 Bavarian Research Foundation 연구기간 2017.07.01 ~ 2019.10.31. (총 38개월) 참여기관 IRT(독일연구기관), KATHREIN, ROHDE&SCHWARZ(제조사) 협력기관 BR(Bayerischen Rundfunks, 독일 ARD 계열 공영 방송사), Telefonica Europe(영국 및 독일지역 이동통신사) 프로젝트 주요 성과 European Championships 2018 기간에 LTE-Broadcast 기술 시연 IBC 2018 기간에 LTE-Broadcast 기술 시연 실제 방송 환경을 반영하여 대출력 송신소 두 군데 구축, 이를 SFN 형태로 구성 기존까지는 실험실 수준에서 시제품 단말기로만 테스트를 했다면 이제부터는 제대로 된 송신기로 대출력 송신소를 구축하고, 나아가 이를 SFN 형태로 구성하였다는 것은 실제 본방송 도입에 대한 의지가 반영되었다고 판단됨.
65. 독일 국책과제 5G-TODAY 프로젝트 : European Championships 2018 시연 [참고] https://lab.irt.de/towards-5g-broadcasting-a-showcase-around-european-championships-2018/ LTE-Broadcast 기능이 탑재된 TV 수상기와 스마트폰 단말기 LTE-Broadcast 테스트베드 구성
66. 독일 국책과제 5G-TODAY 프로젝트 : 필드테스트 계획 (2019년 2분기) 필드테스트 송신기 R&S에서 제작. SDE900과 TCE901로 구성됨. 실험 주파수 유럽 UHF채널 56번 (750~758MHz) 실험국 사이트 독일 뮌헨 인근에 SFN으로 구축 Ismaning (7kW) Wendelstein (5kW) 송신기 간격 = 64km Wendelstein Ismaning = 뮌헨의 관악산 송신소 5kW 7kW [출처] Rhode and Schwarz, NEWS Magazine, 221/19
67. 독일 국책과제 5G-TODAY 프로젝트 (최종결과발표회) 발표기관 내용 분류 R&S Introduction to 5G Broadcast 송신기제조사 IRT 5G Today results 독일국책연구기관 BR 5G Broadcast experience in content delivery 독일 공영방송사 R&S Rohde & Schwarz technical solution and 3GPP specifications 송신기제조사 ABS /CBN China adopts 5G Broadcast (Winter Olympic Games Project) 중국국책 연구기관/중국방송사 Globo Rio de Janeiro welcomes 5G Broadcast (Globo Plans for 5G Broadcast) 브라질 민영방송사 발표기관 내용 분류 BT Sports Content storms – Challenges of concurrent viewing of popular content 영국 민영방송사 Qualcomm A chipset vendors view on 5G Broadcast 수신칩 제조사 R&S Business Models unleashed by 5G Broadcast 송신기제조사 패널토의 Where do you see 5G Broadcast in 5 years time? - 1일차 프로그램 2일차 프로그램
68. 전세계 테스트베드 구축동향: R&S 송신기 활용, 중국 필드테스트 계획 [출처] https://www.ibc.org/publish/china-unveils-new-5g-broadcast-trials/4268.article
69. EU 국책과제 5G-Xcast 프로젝트 연구목적 3GPP 5G 기술을 기반으로 하는 Broadcast 요소 기술 개발과 표준화 활동을 통해서 채택될 수 있도록 대응 사실상 DVB-T2 후속 방송표준과 통신이 완전히 결합되는 형태의 유럽향 지상파 방송 기술 개발 연구비 지원 EU 5G-PPP / H2020-ICT-2016-2 연구기간 2017.06.01 ~ 2019.05.31. (총 24개월) 참여기관 및 협력기관 유럽지역 9개 나라 18개 기관 참가 10개국 14개 기관이 외부자문단으로 참가 참여기관 협력기관
70. EU 국책과제 5G-Xcast 프로젝트 : 3군데 테스트베드 운영 각 테스트베드는 중점적으로 검증하는 서비스가 있으며, 이론적으로 연구된 결과물을 실제화(Time-to-Market) 하는 데 필요한 기반 기술을 조기에 구현
71. 앞으로 주목할 방향성: 8K-UHDTV과 5G-Modem의 결합 [출처] 삼성전자 보도자료 TCL / 5G+8K 75인치 QLED TV 일본 SHARP / 5G + 8K 120인치 LCD TV
72. [결론] 전송방식으로써 방송과 통신의 장점을 활용 https://www.researchgate.net/figure/Unicast-and-Broadcast-Channel-Balancing_fig1_224649018 많은 사람들이 동시간에 시청하는 콘텐츠는 방송Broadcast 방식으로 전송하는 것이 효율적 개개인 맞춤형의 콘텐츠는 1:1 통신형태로 전송하는 것이 효율적 CAPEX+OPEX Broadcast 방송망 구축비를 제외하면, 일정한 (저렴한) 전송 비용으로 아무리 많은 사람이 보더라도 끊김없는 서비스 가능 Unicast 동일한 전송률(kbps)를 동시 접속자 모두에게 만족시키기 위해서는 보다 많은 기지국 구축, 보다 많은 대역폭 확보가 수반되어 함. Audience (persons)