210514 KBS경기감악산UHDTV실험국 기반 5G Broadcast 필드테스트 준비 현황 @ 5G Broadcast World Forum 2021

KBS경기감악산UHDTV실험국 기반 5G Broadcast 필드테스트 준비 현황

5G Broadcast World Forum 2021 @ 한국방송회관 3층 회견장

2021. 05. 14.(금) 15:10~15:40

[행사홈페이지] http://www.kobeta.com/world-forum-2021/

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1. KBS경기감악산UHDTV실험국 기반 5G Broadcast 필드테스트 준비 현황 2021. 05. 14.(금) 15:10~15:40 KBS 기술본부 미디어송출부 전성호 팀장 Korean BroadcastingSystem | Department of MediaTransmission 5G Broadcast World Forum 2021 @ 한국방송회관 3층 회견장
2. 지상파 UHD방송 활성화를 위한 정책방안 (2020.12.)
3. 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 독일 5G Media2Go 기반 표준
4. 5G Broadcast 표준 동향 : 2020년은 5G-Broadcast 표준 채택의 해 2019.06. 2020.06. 2021.09. Release 15 Release 16 Release 17 Phase 1 Phase 2 2019.04.03. 23:00 우리나라 세계최초 5G 상용서비스 개시 2020.02. 현재 5G 기술 표준 작업이 일단락되는 때 5G Broadcast 채택 5G Broadcast 개선 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
5. 5G 최신 표준(Release 16)은 이미 방송 직접수신 기능 지원
6. Band 71 617 - 652 MHz (downlink) 663 - 698 MHz (uplink) 기존 UHF TV 채널 38 – 51 번 downlink uplink AT&T downlink only 600,700MHz 수신 안테나 내장 미국 주파수 재배치 결과로 600/700MHz 수신안테나 내장됨
7. (참고) https://www.t-mobile.com/coverage/lte-band-compatible-devices [참고] 미국 600MHz ~ 700MHz 주파수대역 명칭
8. 5G NR operating band Uplink (UL) operating band BS receive/UE transmit FUL_low to FUL_high Downlink (DL) operating band BS transmit/UE receive FDL_low to FDL_high Duplex mode n28 703-748 (45) 758-803 (45) FDD n71 663-698 (35) 617-652 (35) FDD n83 703-748 n/a SUL * 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 [별표 13] 지상파 디지털 텔레비전 방송용 채널(제9조제3항 관련) 5G NR operating band Uplink (UL) operating band 지상파 방송용 채널번호/주파수대[MHz] Downlink (DL) operating band 지상파 방송용 채널번호/주파수대[MHz] n28 52,53 698-704,704-710 54,55,56 753-759,759-765,765-771 n71 46,47,48, 49,50,51 662-668,668-674,674-680, 680-686,686-692,692-698 38,39,40, 41,42,43,44 614-620,620-626,626-632 632-638,638-644,644-650,650-656 n83 52,53 698-704,704-710 n/a Supplementary Uplink * 관련문서 3GPP TS 38.101 NR; User Equipment (UE) radio transmission and reception; Parts 1 to 4 * For FR1(Frequency Rang designation 1), transmission bandwidth configurations of 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70 (only for gNB). 80, 90 MHz and 100 MHz are allowed. 5G NR 주파수 대역과 지상파 방송 주파수 대역 비교
9. 독일 국책과제 5G-TODAY 프로젝트 @ Munich BBC에서는 2013년부터 5G-Broadcast 기술 연구 시작 독일 국책과제 Ismaning (5kW) Wendelstein (7kW) 송신기 간격 = 64km Wendelstein Ismaning = 뮌헨의 관악산 송신소 7kW 5kW
10. 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
11. Rohde & Schwarz 주최, 5G Broadcast World (2021.03.04.) [출처] https://www.rohde-schwarz.com/my/solutions/broadcast-and-media/events/5g-broadcast-world_252550.html
12. 독일 국책과제 5G Media2Go 프로젝트 @ Stuttgart Heilbronn 송신기 간격 = 45km Sttutgart 독일 국책과제 5G Media2Go (2020.10.01.~ 2022.09.30.) . 실험주파수 : UHF 40번(622~630MHz) Sttutgart 송신소 (Fernsehturm Stuttgart) 독일공영방송(ARD계열) 독일제조업체
13. The BBC & 5G : BBC에서는 2013년부터 5G-Broadcast 기술 연구 시작 2013년부터 연구개발 시작
14. The BBC & 5G : BBC에서는 2013년부터 5G-Broadcast 기술 연구 시작 https://www.bbc.co.uk/rd/blog/2019-03-5g-rural-first-network-orkney 영국 5G-RuralFirst 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.
15. 영국의 5G Rural First 프로젝트: 5G-Broadcast @ Orkney 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.
16. 영국 5G-VISTA 프로젝트: 5G-Broadcast @ London [출처] https://uk5g.org/discover/testbeds-and-trials/project-vista/
17. 모두가 주목하는 5G-Broadcast 기술: 유럽에서 활발히 필드테스트 중 (출처) EBU tech-i magazine - Issue 43 - March 2020
18. [출처] https://www.5g-mag.com/post/new-explainer-lte-based-5g-broadcast 모두가 주목하는 5G-Broadcast 기술: 유럽에서 활발히 필드테스트 중
19. ABU(아시아-태평양 방송 연맹) 2020 정기총회 (2020.11.24.~25.)
20. 중국 필드테스트 현황: R&S 송신기 + Qualcomm 수신칩 활용
21. 중국 5G-Broadcast 필드테스트 동향: Release 17 5G New Radio 기반 필드테스트 테스트 단말 서비스 시나리오 비디오 서비스, 공공안전, V2X(vehicle to anything) 등 실험용 주파수 대역 758~768MHz (NR operating band n28: DL 758~803MHz) UL 703~748MHz 테스트 모드 차량 내부에서 테스트 단말로 측정 MCS index == 4 (Spectral efficiency = 0.6016) RANK == 1 (SISO) 최대 수신기 속도 80km/h 송신기 Downlink-Only Mode 수신기 Read Only Mode 테스트 영상 1Mbps@H.264, 576x720 의의 일반 5G 기지국 장치를 ‘고출력 송신기’로 활용, ‘상용 수신기’를 테스트 단말로 사용 5G 통신망과 Unicast/Multicast/Broadcast 간 Dynamic Switching도 가능할 것으로 기대됨. HiSilicon Kirin 990 Chipset
22. 중국 5G-Broadcast 필드테스트 동향: Release 17 5G New Radio 기반 필드테스트 -106dBm부터 영상 끊기기 시작 South route South-East route East route 240W 안테나 설치 높이 207m
23. 중국 5G-Broadcast 필드테스트 동향: 4x4 송수신 기반 정합 검증 [출처] CBN, Ericsson and UNISOC successfully test 700MHz capability for 5G rollout https://www.ericsson.com/en/news/2021/3/700mhz-for-5g-in-china Beijing Lab ✓ Interoperability Development Testing (IoDT) MBMS-GW BM-SC MCE xMB-U xMB-C 5G Broadcast Transmitter 5G Broadcast Receiver 4T4R Wireless Network Equipment 700MHz Band n28 600 Mbps 이상 전송 가능 5G CPE with an embedded 5G chipset 칭화유니 자회사 중국 2위 반도체 설계업체
24. 전세계적으로 Time-to-Market을 위한 필드테스트는 필수 [출처] Qualcomm (2021.05.) Pioneering 5G Broadcast: Building on multiple generations of cellular broadcast technology leadership
25. 북감악(중) 시설 관리 총괄 : 남산송신소 북감악(중) 실험국 운영 : KBS방송장비인증센터 실험국 허가, 관리 : 기술기획부(송신기획) 판문점 Camp Casey 그래서 우리도 ATSC 3.0 / 5G Broadcast 실험국을 구축하였습니다.
26. 경기 파주시 적성면 객현리 산 182 (감악산) 북감악 UHD실험국 구축: 수직/수평 이중편파 MIMO 안테나 설치 완료
27. KBS 북감악(중) 실험국 ~2021.11.15까지 수평편파 5kW 공중선 구성도 MIMO안테나 2단 3면(0,270,315) 북감악 UHD실험국 구축: 수직/수평 이중편파 MIMO 안테나 설치 완료
28. 북감악 UHD실험국 구축: 수직/수평 이중편파 MIMO 안테나 설치 완료 MIMO Patch 이중편파 2단 3면 구성 0°, 270°, 315° 10.5dBi
29. ✓ 현재는 국책과제 개발 결과물 ATSC 3.0 MIMO 송신기가 설치되어 있음. • 북감악중계소 3층 • (주)클레버로직 모델명 : CLA3-MM1000N • 공중선전력 300W • 주파수 CH56 (765 ~771MHz) • MIMO Patch 이중편파 • ANT1 : 수평 • ANT2 : 수직 H V 전면부 후면부 ANT1 수평편파 ANT2 수직편파 전면제어부 (TCU) 랙 상단 급전선 연결부 EXCITER HPA 1&2 MASK FILTER 북감악 UHD실험국 구축: 수직/수평 이중편파 MIMO 안테나 설치 완료
30. ✓ 추후 국책과제 개발 결과물 5G Broadcast 송신기가 설치 예정임. 북감악 UHD실험국 구축: 수직/수평 이중편파 MIMO 안테나 설치 완료 5G-Broadcast Modulator 5G-Broadcast Receiver VLC Player VLC Player TX Antenna RX Antenna RF Signal Analyzer 국책과제 ‘5G와 방송망(ATSC 3.0) 연동 전송 기술 개발‘ 개념도
31. ITU-R 권고/보고서에 5G Broadcast 기술 채택 작업 진행 중 ✓ 2021년 3월 WP6A 정기회의에서 5G Broadcast 방식을 ‘System 5L’로 정의하고 관련 권고/보고서 개정하기로 함. 관련 문서에 대해서는 차기회의에서 계속 논의키로 하며, ‘22년 3월 회의에서 SG6에 상정하는 것을 목표로 함. ITU-R 권고 BT.2016 ITU-R 보고서 BT.2295 ITU-R 보고서 BT.2049
32. [결론] 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’