20211026 한국방송미디어공학회 ‘2021년 추계 방송과 미디어 기술 워크숍’ @ ZOOM 온라인

한국방송미디어공학회 ‘2021년 추계 방송과 미디어 기술 워크숍’ Session 1 UHD 모바일방송 서비스 기술

10:40~11:20

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1. UHD 혁신 서비스 추진현황 및 발전방향 2021.10.26.(화) 10:40~11:20 KBS 기술본부 미디어송출부 전성호 팀장 한국방송미디어공학회 ‘2021년 추계 방송과 미디어 기술 워크숍’ @ Session 1 UHD 모바일방송 서비스 기술 Korean BroadcastingSystem | Department of MediaTransmission 2021년 7월 19일, ATSC 3.0 표준의 장점을 한껏 살린 다채널/모바일/양방향 서비스 시범방송을 시작하였다. 2017년 5월, 세계 최초 지상파 UHD 본 방송 개시 이후 지상파 방송 분야에서 시청자가 체감할 만한 큰 변화라 평가된다. 본 발표에서는 ‘지상파 UHD 혁신서비스’ 세부내용을 살펴보고, 9-2 재난전문채널 등 앞으로 서비스 발전방향에 대해 함께 논의해보고자 한다.
2. DTV 3G/4G 이동통신 5G 이동통신 5G 이동통신 3G/4G 이동통신 UHDTV DMB FM
3. KBS1 UHD Ch.52 (6MHz) SBS UHD Ch.53 (6MHz) 보호대역 (8MHz) 통합공공 ⇧ (10MHz) 모바일 통신 ⇧ (20MHz) 보호 대역 (5MHz) EBS UHD Ch.54 (6MHz) MBC UHD Ch.55 (6MHz) KBS2 UHD Ch.56 (6MHz) 보 호 대 역 (2MHz) 통합공공 ⇩ (10MHz) 모바일 통신 ⇩ (20MHz) 보 호 대 역 (3MHz) 698 704 710 718 728 748 753 759 765 771773 783 803 806 [MHz] 한국의 700 MHz 대역 주파수 분배도표 Channel 56 ( 768 MHz ) Channel 53 ( 707 MHz ) Channel 52 ( 701 MHz) Channel 54 ( 756 MHz ) Channel 55 ( 762 MHz ) 3 700MHz 대역 UHD방송 채널 분배
4. 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 4 2세대 지상파 방송 표준 Recommendation ITU-R BT. BT.1877 (12/2020) Error-correction, data framing, modulation and emission methods for second generation of digital terrestrial television broadcasting systems Annex 2(ATSC3.0) Annex 1(DVB-T2) 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 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.
5. 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
6. 차세대 지상파 플랫폼으로서 ATSC 3.0 표준 기반 UHD 방송 (2015.12.) ▪ 지상파 UHDTV 방송 환경에서는 ① 수신환경 개선, ② 재난·안전 정보 고지 ③ IP 기반의 양방향.맞춤형 서비스 등 새로운 부가서비스 ④ 이동간 송수신이 기술적으로 구현 가능해질 것으로 전망 • 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 발전된 재난재해경보 방송 서비스 (AEAT)
7. 차세대 지상파 플랫폼으로서 ATSC 3.0 표준 기반 UHD 방송 (2015.12.) 미래창조과학부고시 제2016-105호 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준
8. U.S. antenna penetration grows 38% in 2020 미국은 ATSC 3.0 NextGen TV 도입을 통해 지상파 직접수신을 통한 콘텐츠 도달률이 크게 향상되었음. 차세대 지상파 ‘플랫폼’으로서 ATSC 3.0 방송 미국에서는 2020년 5월부터 현재까지 차근차근 본방송 지역을 넓혀가고 있습니다.
9. 연차별 주요 업무 계획 (장기) UHD방송은 정부에서 수립한 DTV 전환 계획에 따라, 연차별 마일스톤이 정해져 있음. 총국/지역국 UHD주조 구축 ATSC 1.0 DTV Switch-Off 2018 2020 2019 2021 2027 2023 DTV 중계소 주파수 재배치 2022
10. 연차별 주요 업무 계획 (장기) UHD방송은 정부에서 수립한 DTV 전환 계획에 따라, 연차별 마일스톤이 정해져 있음. 총국/지역국 UHD주조 구축 ATSC 1.0 DTV Switch-Off 2018 2020 2019 2021 2027 2023 700MHz 주파수대역 470–698MHz DTV 주파수대역 단, KBS1, MBC, 지역민방 해당 KBS2, EBS는 전국 단일 주파수 방송망 KBS2, EBS KBS1, MBC, 지역민방 DTV 중계소 주파수 재배치 2022
11. 전국 UHD주조 연차별 구축 계획: 연주소 + 송신소 견월악 삼매봉 UHF CH 28 (557MHz)
12. ` 1TV TxID 분배표는 TTA 가이드라인 문서(TTAR-07.0026)에서 확인할 수 있음. ` 2TV
13. 지상파 차세대 방송서비스 시연회: 배경
14. 지상파 차세대 방송서비스 시연회: 성과 및 의의 정부 관계부처 합동 보도자료 제주특별자치도 보도자료 과기정통부 최기영 장관 “지상파 방송사 뿐만 아니라 방송장비산업의 성장을 위해서도 차세대 지상파 방송의 성장동력 마련을 적극 지원하겠다.” 방통위 한상혁 위원장 “방송의 공공성을 강화하면서도 방송 산업이 성장할 수 있도록 지상파 방송사의 혁신 기반 마련을 적극 지원하겠다.” 제주특별자치도 원희룡 지사 “대한민국 방송기술 발전에 제주가 역할하겠다.” “제주도도 적극적으로 협력해 나가겠다.”
15. 지상파 차세대 방송서비스 시연회: 공공 프로젝트 구 분 개념도 다채널MMS /모바일/IBB 지상파 VoD 서비스 향상된 재난경보 서비스
16. 지상파 차세대 방송서비스 시연회: 민간 프로젝트 구 분 개념도
17. 지상파 차세대 방송서비스 시연회: 차량탑승/실외 구 분 개념도 다채널MMS /모바일/IBB [이동수신] ATSC3.0-5G 끊김 없는 이동방송 향상된 재난경보 서비스
18. 뉴스 본문 헤드 라인 UHD 방송 시연… “지상파 혁신 기반 적극 지원” 차세대 지상파 서비스 시연… 방송 미래 바꾼다 "유료 방송 가입 않고도 지상파서 다양한 채널 본다" 제주서 차세대 지상파 방송 서비스 실증 연구 방송3사 보도내용
19. 주요 일간지 보도내용 뉴스 본문 헤드 라인 조선일보 ATSC 3.0 기반 지상파 방송 제주서 시연 SKT,5G·AI기술로미국서초고화질 방송서비스 시작 서울경제 SKT 5G 융합 기술 시연 현장에 지상파 대표들 총출동한 이유는 SKT,4KUHD콘텐츠대중화시킬 기술선보여 지상파UHD방송편성,광고수익원확대방안모색 뉴스1 "차세대 방송 기술이 여기에“ 제주서 'ATSC 3.0' 방송 기술 시연 과기부장관·방통위원장 등실내외기술시연참관 "지상파방송사 혁신기반마련적극지원할것"
20. UHDTV ATSC3.0 송신기 HEVC 비디오 인코더 ATSC3.0 송신기 IP 다중화기 콘텐츠보호 부호화기 HEVC 비디오 인코더 GPS PTP • PTP = Precision Time Protocol • GPS = Global Positioning System PTP 4K-UHD 콘텐츠서버 1.3 ~ 52.2 Mbps IP 광케이블 전용망 마이크로웨이브 자영망 시그널링 서버 2K-HD 콘텐츠서버 PTP 콘텐츠보호 부호화기 단일주파수방송망 차량 또는 스마트단말 실내직접수신 7-1 7-2 ✓ 7-1 UHD 채널과 7–2 UHD모바일 채널이 전송 다중화 (Physical Layer Multiplexing) 되어 온에어 중 ✓ 7-1 채널과 7-2 채널은 영상 품질만 다른 동일 콘텐츠 재난재해 경보서버 ATSC3.0 브로드캐스트 게 이트웨이 ATSC 3.0 표준 하나로 고정수신, 이동수신을 모두 지원한다.
21. KBS1 DTV 송신망 각 채널별 Radio 송신망 DMB 송신망 KBS2 DTV 송신망 UHDTV 고정수신 이동수신 ATSC 3.0 표준 하나로 비디오/오디오/데이터 서비스 모두 가능 UHD KBS1채널 UHD KBS2채널
22. 2021.07.19. 『UHD 혁신서비스(다채널/모바일/양방향) 개시』 [출처] https://www.korea.kr/news/pressReleaseView.do?newsId=156462337&pWise=main&pWiseMain=C2 2021.07.23. ~ 08.08. 2022.02.04. ~ 02.20. 2022.09.10. ~ 09.25. 2022.11.21. ~ 12.18.
23. 2021.07.19. 『UHD 혁신서비스(다채널/모바일 /양방향) 개시』
24. 2021.07.19. 『UHD 혁신서비스(다채널/모바일/양방향) 개시』
25. 2021.07.19. 『UHD 혁신서비스(다채널/모바일 /양방향) 개시』
26. 9-1 KBS1 UHD 9-2 KBS1 HD UHD주조 PGM 대체주조 PGM 멀티주조 PGM 9-3 KBS 1R 4K-UHD HEVC Encoder HD-SDI Quad 3G-SDI HD-SDI 2K-HD HEVC Encoder IP Multicast IP Multicast ATSC 3.0 IP-MUX IP Multicast IP Multicast ATSC 3.0 Broadcast Gateway IP Multicast IP Multicast PLP 0 /Subframe 0 PLP 1 /Subframe 1 고정수신 전용 이동수신 & 고정수신 겸용 2160 @59.94p 1080 @59.94i Frame Synchronizer HD-SDI 1080 @59.94p Frame Synchronizer LOGO Generator HD-SDI HD-SDI 1080 @59.94i LOGO Generator 3G-SDI 3G-SDI 239.255.9.xx 7-1 KBS2 UHD 7-2 KBS2 HD UHD주조 PGM DTV주조 PGM 4K-UHD HEVC Encoder HD-SDI Quad 3G-SDI 2K-HD HEVC Encoder IP Multicast IP Multicast ATSC 3.0 IP-MUX IP Multicast ATSC 3.0 Broadcast Gateway IP Multicast PLP 0 /Subframe 0 PLP 1 /Subframe 1 고정수신 전용 이동수신 & 고정수신 겸용 2160 @59.94p 1080 @59.94i Frame Synchronizer HD-SDI 1080 @59.94p LOGO Generator HD-SDI 1080 @59.94i 3G-SDI 239.255.7.xx 고정 수신할 경우, 모든 채널 시청 가능 9-1, 9-2, 9-3 / 7-1, 7-2 이동하면서 수신할 경우, 일부 채널만 시청 가능 9-1, 9-2, 9-3 / 7-1, 7-2 239.255.7.xx 239.255.9.xx 12.5Mbps 16.Mbps 2.5Mbps 1.5Mbps 2.5Mbps * HD-SDI : SMPTE ST 292:1998 * 3G-SDI : SMPTE ST 424:2012 • YouTube 권장 1080p59.94 스트리밍 서비스 기준 : 4.5Mbps @ MPEG-4 AVC 2021.07.19. UHD 다채널/모바일 시스템 구성
27. [참고] 지상파 UHDTV 비디오 신호 규격 / 전송 파라미터 현황 지상파 UHDTV 비디오 신호 규격 전송 파라미터 현황
28. 15.55 콘텐츠도달률 고정수신 최소요구신호품질 ToV C/N[dB] 0 6.4 8.0 14.9 27.0 저화질 DMB 고화질 DMB ATSC 1.0 DTV ATSC 1.0 ATSC 3.0 송신기 출력 최소 품질 9-2 HD 9-1 UHD 11-1 UHD 6-1 UHD 7.93 17.13 11.55 콘텐츠도달률 실내수신 9-2 HD 9-1 UHD 11-1 UHD 6-1 UHD 10.05 18.23 14.25 20.06 콘텐츠도달률 이동수신 15km/h 이상 KBS1 MBC SBS 9-2 HD 수신불가 (32k-FFT) 수신불가 (32k-FFT) 이동수신 마진 신호품질(C/N) 이란? 잡음 (Noise) 수신신호 (Signal) C/N 7-2 HD 7-1 UHD 7.93 7-2 HD 7-1 UHD 10.05 7-2 HD 이동수신 마진 KBS2 KBS1 MBC SBS KBS2 KBS1 MBC SBS KBS2 18.23 15.55 11.5 저화질 DMB UHD 모바일 채널과 고정수신 채널 수신율 비교
29. ATSC 3.0 외장 T-DMB 내장 UHD 모바일 채널 필드테스트 혁신서비스 체험단용 ATSC 3.0 모바일 수신기
30. UHD 모바일 채널 필드테스트 [고정수신] 9-1 + 9-2 = 7-1 + 7-2 15.55dB ≤ 빨간점 7.93dB ≤ 파란점 ≤ 15.55dB [실내수신] SBS [고정수신] SBS [실내수신] 9-1 + 9-2 = 7-1 + 7-2 18.23dB ≤빨간점 10.05dB ≤ 파란점 ≤ 18.23dB 11.55dB 이상 14.25dB 이상 [고정수신] 7-1 [실내수신] 7-1 [고정수신] 9-1 [실내수신] 9-1 15.55dB ≤ 빨간점 17.13dB ≤ 빨간점 20.06dB ≤ 빨간점 18.23dB ≤ 빨간점 SONY 2-RX 안테나 9-1 이동수신 측정값 SNR 기준 (2021.08. ETRI 측정차 측정)
31. UHD 모바일 수신기 개발 동향
32. PLP 간 서비스 자동전환 방송망-방송망 간 자동전환 (방송권역 이동시) 방송망-통신망 간 자동전환 (방송망 절대음영지역 이동시) 채널 자동 전환(Service Following) 기술
33. 채널 자동 전환(Service Following) 기술 (1) SFN 권역 내 UHD모바일 채널 자동 전환 33 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 PLP 간 서비스 자동전환
34. 채널 자동 전환(Service Following) 기술 (2) SFN 권역 이동시 채널 자동 전환 34 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) 방송망-방송망 간 자동전환 (방송권역 이동시)
35. 채널 자동 전환(Service Following) 기술 (3) 완전 음영 지역에서 5G/WiFi 자동 전환 35 지상파 직접수신 ATSC 3.0 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 방송망-통신망 간 자동전환 (방송망 절대음영지역 이동시)
36. ESG 서비스 UHDTV에 인터넷을 연결하면, 양방향 서비스를 즐길 수 있습니다. KBS UHD 채널 시청중 [방송안내] 버튼을 눌러 ESG 페이지 진입 [방송안내] 페이지에서 프로그램 선택 [연관컨텐츠] 선택 후 시청 할 컨텐츠 선택 ESG 재난정보 부가서비스 시청
37. UHD혁신서비스 + 양방향 부가서비스 IBB 서비스
38. UHD-IBB 서비스 시청 기본조건 UHDTV에 인터넷을 연결하면, 양방향 서비스를 즐길 수 있습니다. IBB 서비스 제조연도 2017 2018 2019 2020 2021 삼성전자 ◦(지원) ×(미지원) × × ◦ LG전자 ◦ ◦ ◦ ◦ ×
39. 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 2020년 4월 13일부터 KBS1 UHD채널에서 ‘재난정보 부가서비스’ 전국 온에어 서비스 개시 UHDTV에 인터넷을 연결하면, 양방향 서비스를 즐길 수 있습니다. ✓ 서비스 동작 예시는 아래 YouTube 영상 참고 https://youtu.be/kHDpWppMkiw ✓ 프로그램 맞춤형으로 서비스 아이템 변경 가능 최근에는 스포츠경기 ‘멀티앵글＇서비스 제공 중 4/24(토) 프로야구 2TV 「SSG:키움」 (고척) 3/20(토) 여자프로배구 1TV 「흥국생명:IBK기업은행」 (계양)
40. 도쿄올림픽/패럴림픽 IBB 부가서비스 운영
41. 도쿄올림픽/패럴림픽 IBB 부가서비스 운영
42. 08.09. 제5호 태풍 장미 08.26.~24. 제6호 태풍 바비 09.02.~03. 제7호 태풍 마이삭 09.06.~07. 제8호 태풍 하이선 IBB 접속데이터 사랑 제일 교회 UHDTV에 인터넷을 연결하면, 양방향 서비스를 즐길 수 있습니다. 주말 주말 주말 주말 주말 ESG 접속데이터 양방향 “데이터＂를 통해서, 시청 패턴을 실시간으로 파악
43. UHD혁신서비스 + 양방향 부가서비스 + 고품질 HDR 서비스 KBS 시청자광장 / 지상파UHD 혁신서비스 체험관 2020 도쿄하계올림픽 UHD제작 경기는 HLG(BT.2020) 영상으로 제작되었고, 지상파 방송3사 모두 온에어 하였음.
44. UHD혁신서비스 + 양방향 부가서비스 + 고품질 HDR 서비스 본사 UHD주조 테스트베드 실험실 ▶
45. 재난경보방송에 특화된 UHD 방송망을 통해 현재 온에어 중입니다. 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
46. KBS 혁신서비스는 9-2 재난전문채널로 이제 계속됩니다.
47. [마무리] 지상파 전송 기술의 오늘과 내일: ATSC 1.0, ATSC 3.0, 5G/WiFi연동 ATSC 1.0 ATSC 3.0 2K-HD 4K-UHD 8K-UHD 19.39Mbps 19.39Mbps MPEG-2 HEVC 19.39Mbps @ VVC? Channel Bonding MIMO 주파수 대역폭 2개를 묶어서 사용 전송률 증가 수평/수직 이중편파를 사용하여 전송률 증가 2021.05.현재 38.78Mbps @ SHVC 고화질화 = 대형스크린 타깃 화소수 4배 압축효율 4배 5G/WiFi 양방향 IP망과 연동하여 전송률 증가
48. [마무리] UHD+5G 동시 전송 기술, 모든 단말기에서 직접수신이 가능한 빈틈없는 방송 시청 환경을 만들 수 있습니다. 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’