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기영 왕
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특집 하이브리드오디오 글로벌디지털라디오현황 양규태, 이봉호, 임형수, 허남호 / ETRI 요약디지털라디오는 FM 라디오대비고음질오디오서비스와더불어청취자를위한부가데이터서비스를동시에제공해줄수있는기술로써해외선진국은오래전부터디지털라디오를도입하였거나도입을추진하고있는상황이다.

1 특집 하이브리드오디오 글로벌디지털라디오현황 양규태, 이봉호, 임형수, 허남호 / ETRI 요약디지털라디오는 FM 라디오대비고음질오디오서비스와더불어청취자를위한부가데이터서비스를동시에제공해줄수있는기술로써해외선진국은오래전부터디지털라디오를도입하였거나도입을추진하고있는상황이다. 하지만국내의경우오래전부터디지털라디오도입을논의해오고있으나아직방송방식조차결정하지못하고있는실정이다. 이에글로벌디지털라디오표준화와서비스현황그리고국내기술개발및표준화추진현황을살펴보기로한다. Ⅰ. 서론 1895 년마르코니가 1.5 미터떨어진거리에서전파송수신을실험적으로성공한이래무선통신은 발전을거듭하여 AM(Amplitude Modulation) 라디오를거쳐 FM(Frequency Modulation) 라디오로발전하였다. AM 라디오의경우각국마다주파수대역은약간상이하다. 우리나라의경우 526.5~1,606.5 khz 주파수대역에채널당 10 khz 대역폭을사용하며넓은커버리지를제공하나낮은주파수대역과진폭변조로인해노이즈에취약하여음질이매우떨어지는단점이있다. FM 라디오의경우에도각국마다주파수대역은약간상이하다. 우리나라의경우 88~108 MHz 주파수대역에채널당 200 khz 대역폭을사용하며 AM 라디오대비우수한음질을제공할수있다 [1-2]. 하지만 AM 및 FM 라디오는모두아날로그변조 본연구는미래창조과학부및정보통신기술연구진흥센터의정보통신. 방송연구개발사업의일환으로수행하였음. [R , 디지털라디오고도화서비스표준개발 ] 2016 년 7 월 9

2 214 특집 : 하이브리드오디오 방식을사용하기때문에채널환경이조금만열악해도실제수신기에서는음질열화가심하게된다. 또한 AM 및 FM 라디오는아날로그변조방식을사용함으로써수신음영지역을해결할수있는 SFN(Single Frequency Network) 구성이어렵다. 이러한아날로그라디오의단점을극복하고고품질의라디오서비스를제공하기위하여디지털라디오기술개발및표준화가진행되었다. 이에글로벌디지털라디오표준화및서비스현황을살펴보고국내기술개발및표준화추진현황을살펴보기로한다. II. 글로벌디지털라디오개요및표준화현황 디지털라디오는신호의생성과전송전과정을디지털로처리하고오류정정코드를추가함으로써수신기의최소수신전계강도보다높은신호를수신할경우음질의열화없이청취가가능하다는장점 이있다. 또한이동통신망과의연동을통해사용자에게유용한다양한부가데이터서비스를추가로제공할수있다. 이러한장점으로인해현재전세계적으로다수의디지털라디오기술및표준이개발되어많은국가에서디지털라디오를도입하고있는추세에있다. 글로벌시스템으로는크게 DAB/DAB+, HD Radio, DRM/DRM+ 등이있다. 1. DAB/DAB+ 유럽은 1980 년대말부터차세대디지털라디오방송표준을개발하기위하여 Eureka-147 프로젝트로관련표준을개발하기시작하였다. 그결과 1995 년초 DAB(Digital Audio Broadcasting) 표준이개발공표되었다 [3]. DAB는그당시 state-of-theart 오디오코덱기술인 MUSICAM(Maskingpattern Adapted Universal Subband Integrated Coding and Multiplexing) 을적용한표준으로써우수한성능을제공하였으나, 시간이지나이보다 < 그림 1> DAB/DAB+ 전송시스템개요도 (Block diagram of DAB/DAB+ transmission system) 10 방송과미디어제 21 권 3 호

글로벌디지털라디오현황 215 < 그림 2> DAB/DAB+ 전송프레임구조 (Transmission frame structure of DAB/DAB+) 성능이크게향상된 AAC(Advanced Audio Coding) 오디오코덱기술이등장하면서동일대역폭기준 AAC 대비성능이크게뒤떨어지는단점이있었다.

3 글로벌디지털라디오현황 215 < 그림 2> DAB/DAB+ 전송프레임구조 (Transmission frame structure of DAB/DAB+) 성능이크게향상된 AAC(Advanced Audio Coding) 오디오코덱기술이등장하면서동일대역폭기준 AAC 대비성능이크게뒤떨어지는단점이있었다. AAC는 AAC 코어코덱기술에 SBR (Spectral Bandwidth Replication) 기능을추가하여압축효율을높인 AAC+ 로발전되었으며, 여기에 PS(Parametric Stereo) 기능을추가하여압축효율을더높인 AAC+ v2로발전하게되었다 [4]. 이에 AAC+ v2 오디오코덱을사용하는 HE-AAC v2(high Efficiency-AAC v2) 프로파일에 RS(Reed- Solomon) code와 virtual interleaving 을적용한 DAB+ 표준을 2007 년제정공표하였다 [5]. RS code 와 virtual interleaving 이적용됨으로인해동일송출전력을기준으로 DAB 대비수신커버리지또한넓어지는장점을가지게되었다. 또한동일오디오품질기준으로 DAB+ 는 DAB 대비대역폭을최소 1/2 이상감소시킬수있어, DAB+ 는 DAB 대비 2배이상더많은오디오서비스를제공할수가있다. < 그림 1> 은 DAB 및 DAB+ 전송시스템개요도를나타내며, < 그림 2> 는 DAB 및 DAB+ 의전송프레임구조를나타낸다. DAB/DAB+ 관련표준화는 WorldDAB 포럼에 서추진하고있으며, WorldDAB 포럼에서는 BWS (Broadcast Web Site), Slideshow, Journaline, Dynamic Label Plus 등과같이웹콘텐츠, 텍스트및이미지를제공할수있는다양한부가데이터서비스표준을개발하였다. WorldDAB 포럼은 DAB/DAB+ 관련 ETSI (European Telecommunications Standards Institute) 표준화의전권을가지고있는기관으로써 ETSI 표준 ( 안 ) 을개발하여 ETSI 에상정하면 ETSI 에서는이를검토및승인하는절차를밟는다. 2. DRM/DRM+ DRM/DRM+ 관련표준은 DRM(Digital Radio Mondiale) consortium 에서개발하여 ETSI 표준화를추진한다. 처음에는 30 MHz 이하주파수대역을활용한디지털라디오방송규격인 DRM을개발하였으나이를 FM 및 VHF(Very High Frequencies) 대역까지확장한 DRM+ 규격을개발하였다 [6]. DRM/DRM+ 은 HE-AAC v2 프로파일을사용하고있으나, HE-AAC v2 프로파일 2016 년 7 월 11

216 특집 : 하이브리드오디오 < 그림 3> DRM/DRM+ 전송시스템개요도 (Block diagram of DRM/DRM+ transmission system) < 그림 4> DRM+ 전송프레임구조 (Transmission frame structure of DRM+) 보다압축효율과인코딩성능이우수한 USAC (Unified Speech and Audio

4 216 특집 : 하이브리드오디오 < 그림 3> DRM/DRM+ 전송시스템개요도 (Block diagram of DRM/DRM+ transmission system) < 그림 4> DRM+ 전송프레임구조 (Transmission frame structure of DRM+) 보다압축효율과인코딩성능이우수한 USAC (Unified Speech and Audio Coding) 을적용한개정표준을 2014년 1월에공표하였다. DRM+ 는고품질의라디오방송을제공하기위하여 100 khz 대역폭을사용하여최대 190 kbps의데이터전송률을제공한다. < 그림 3> 은 DRM 및 DRM+ 전송시스템개요도를나타내며, < 그림 4> 는 DRM+ 전송프레임구조를나타낸다 [7]. DRM은채널환경에따라모드 A, B, C, D의 4가지모드를정의하여지원한다. 여기에 DRM+ 를위해특별히설계된모드 E가추가되었다. DRM+ 전송프레임의경우 100 ms로구성된 4개의전송프레임을묶어하나의슈퍼프레임으로구성하므로슈퍼프레임의길이는 400 ms로설정되어있다. FAC(Fast Access Channel) 는빠른채널스캔과역다중화를위해필요한채널정보를제공하며, SDC (Service Description Channel) 는 MSC 채널을복호화하기위한정보를제공하고, MSC(Main Service Channel) 는 DRM/DRM+ 채널내모든서비스데이터를제공한다. 3. HD Radio HD(High Definition) Radio 는미국의 ibiquity 에서독자적으로개발한표준으로송출중인 FM 채널의측면주파수대역을활용하여서비스를제공하는 IBOC(In Band/On Channel) 기술이다 년미국의 FCC(Federal Communications Commission) 12 방송과미디어제 21 권 3 호

5 글로벌디지털라디오현황 217 승인을받아미국표준으로선정되었으며, 오디오코덱기술은 AAC+ 를개량한독자적인코덱인 HDC (High Definition Coding) 를사용한다 [8]. HD Radio 는기존아날로그 FM의 sideband 에디지털신호를실어보내는 hybrid 모드와아날로그 FM 대신디지털신호를송출하면서이의 sideband < 그림 5> HD Radio 전송시스템개요도 (Block diagram of HD Radio transmission system) < 그림 6> HD Radio hybrid mode spectrum 구조 (Spectrum of HD Radio hybrid mode waveform) 2016 년 7 월 13

하이브리드라디오유럽에서는디지털라디오와 IP망을연동함으로써디지털라디오신호수신이불가능할경우 IP망을이용하여스트리밍으로라디오서비스를제공하 며, 방송으로제공하는오디오및데이터서비스와관련된부가데이터는 IP망을이용하여제공할수있도록 RadioDNS 포럼을설립하였다.

6 218 특집 : 하이브리드오디오 < 그림 7> HD Radio all digital mode 스펙트럼구조 (Spectrum of HD Radio all digital mode waveform) < 그림 8> 하이브리드라디오개념도 (Block diagram of Hybrid radio) 에디지털신호를실어보내는 all digital 모드가있다. 전송시스템개요도는 < 그림 5> 와같으며, 스펙트럼구조는 < 그림 6> 및 < 그림 7> 과같다 [9]. 4. 하이브리드라디오유럽에서는디지털라디오와 IP망을연동함으로써디지털라디오신호수신이불가능할경우 IP망을이용하여스트리밍으로라디오서비스를제공하 며, 방송으로제공하는오디오및데이터서비스와관련된부가데이터는 IP망을이용하여제공할수있도록 RadioDNS 포럼을설립하였다. 이를위해 RadioDNS 는전세계어디서나디지털라디오를청취할수있도록 DAB/DAB+ 및 DRM/DRM+ 와 IP 망을연동한하이브리드라디오표준을개발하고있다 [10-13]. < 그림 8> 은하이브리드라디오의개념도를나타낸다. 현재까지 RadioDNS lookup, RadioVIS, 14 방송과미디어제 21 권 3 호

글로벌디지털라디오현황 219 RadioEPG 등다수의표준을개발하였으며, RadioTAG, RadioWEB 등관련표준을개발중에있다. 호주는차세대라디오로디지털라디오와 IP 를결합한하이브리드라디오를선정하였으며, RadioDNS 에서개발한표준을적용한서비스를기획중에있다. III.

7 글로벌디지털라디오현황 219 RadioEPG 등다수의표준을개발하였으며, RadioTAG, RadioWEB 등관련표준을개발중에있다. 호주는차세대라디오로디지털라디오와 IP 를결합한하이브리드라디오를선정하였으며, RadioDNS 에서개발한표준을적용한서비스를기획중에있다. III. 글로벌디지털라디오서비스현황 현재유럽과미국을중심으로디지털라디오서 비스를제공하고있으며, 디지털라디오방식별서비스현황은다음과같다. 1. DAB/DAB+ 1995년영국과노르웨이에서 DAB 상용서비스를실시한이래로, DAB/DAB+ 는유럽과호주를중심으로세계에서가장널리서비스되고있는기술이다. 영국, 노르웨이, 호주, 독일등현재약 20 여국가에서상용서비스를제공하고있으며다른 20여국가에서는실험방송서비스를실시하거나관련법을마련중에있다. 특히노르웨이는 < 그림 9> DAB/DAB+ 서비스현황 (Current Status of DAB/DAB+ Service) 2016 년 7 월 15

220 특집 : 하이브리드오디오 < 그림 10> HD Radio 서비스현황 (Current Status of HD Radio Service) 2017 년 1월 FM 라디오를전면종료하고디지털라디오서비스로의전환 (DSO: Digital Switch Over) 을실시할계획이며, 스위스도 2020년과 2024년사이 DSO를추진할계획이다.

8 220 특집 : 하이브리드오디오 < 그림 10> HD Radio 서비스현황 (Current Status of HD Radio Service) 2017 년 1월 FM 라디오를전면종료하고디지털라디오서비스로의전환 (DSO: Digital Switch Over) 을실시할계획이며, 스위스도 2020년과 2024년사이 DSO를추진할계획이다. < 그림 9> 는 2016년 6월기준세계 DAB/DAB+ 서비스현황을나타낸다 [14]. 2. DRM/DRM+ 주로유럽과아프리카일부국가및인도에서관련서비스에관심을가지고실험방송을실시하고있으나아직상용서비스를실시하고있는국가는없는상황이다. 3. HD Radio 2003년미국에서처음상용서비스를실시한 이래로주로북미와필리핀을중심으로서비스를제공하고있다. HD Radio는방송사가중심이되어단말기를공급하여서비스활성화를주도하고있으며, 주로차량서비스를목표로 HD Radio 수신기를차량에장착하여서비스를제공하고있다. 현재미국은대부분의방송사들이 HD Radio를도입하여 FM 라디오뿐만아니라 FM 라디오와동일한디지털라디오서비스를제공하고있으며, 남는대역폭을이용하여부가데이터서비스를제공하는 hybrid mode로운영하고있다. 멕시코의경우, 2014년 8월 MER (Instituto Mexicano de la Radio) 그룹이자사의 FM 라디오방송을 HD Radio로전환할계획을발표한후, 2016년 6월기준 14개도시에서 54개의방송국이 HD Radio 서비스를제공하고있다. < 그림 10> 은세계 HD Radio 서비스현황을나타낸다. 16 방송과미디어제 21 권 3 호

9 글로벌디지털라디오현황 221 Ⅳ. 국내디지털라디오추진현황 1. 정책추진현황 1997 년지상파디지털방송추진협의회가구성되면서산하오디오방식분과에서는국내디지털라디오방송방식으로유럽에서개발한 DAB 방송방식을도입하기로잠정결정하였다. 이후 2000 년디지털라디오방송추진전담반이구성되면서디지털라디오방송방식별성능비교평가를통해 DAB 방식을국내잠정표준으로결정하였다 년디지털라디오방송추진위원회가구성되어유럽의 DAB 방식, ETRI 의 IBAC(In Band Adjacent Channel) 방식, 미국의 IBOC 방식, 일본의 ISDB-Tsb(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial digital sound broadcasting) 방식을비교검토하여 DAB 를국내디지털라디오방송표준으로결정하였다. 이후 2002 년 12월지상파디지털라디오방송공청회가개최되면서국내디지털라디오의개념을 DAB 에서 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 개념으로확장한 T-DMB(Terrestrial DMB) 방식으로 Eureka-147 DAB 방식을결정하였다. 하지만 2003 년초국내 DTV(Digital TV) 방송방식논의가본격화되면서국내 DTV는고정형고화질 TV 서비스는미국의 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 방식을, 이동형 TV 서비스는 T-DMB 방식으로결정하면서디지털라디오는다시수면아래로내려가게되었다. 이후 2006 년에아날로그라디오방송을디지털로전환하기위하여디지털라디오추진준비위원회가구성되었고, 2014 년전파진흥기본계획내에디지털라디오의도입을추진하기위한전파진흥기본계획을발표하였으나기존 FM 라디오방송사업자 의이해관계로인해아직방송방식을결정하지못하고있는상황이다. 2. 기술개발현황 ETRI 는 1990 년대말독자방식인 IBAC 기술을개발하였으나, 2001 년지상파디지털라디오방송공청회에서 DAB 방식이국내디지털라디오방송표준으로결정된이후 DAB 기술에 DMB 개념을추가한기술을개발하는과정에서, 2003 년 DAB 방식이이동형 TV 서비스방식으로선정되어 T-DMB 기술개발이진행되면서디지털라디오기술개발은잠정중단이되었다. 이후 2009 년부터 2010 년까지디지털라디오비교실험방송을통해 DAB/DAB+, T-DMB audio service, HD Radio 그리고 DRM+ 에대한실험실테스트및필드테스트를통해각방식별성능을비교분석하였고, 이를기반으로 2014 년부터 2015 년까지는 USAC 을기존의 DAB+ 기술에적용한송수신시스템기술을개발하였다. 3. 표준화현황 DAB+ 는 AAC+ v2 코덱을사용하고있으나이보다오디오압축효율및성능이우수한 USAC 을적용하기위하여, 2014 년부터차세대방송표준포럼디지털라디오분과위원회를중심으로 USAC을 DAB+ 에적용한국내표준 ( 안 ) 을개발하여 TTA에상정한바있다. 또한서비스권역이동시자동으로청취중인서비스를계속해서수신할수있게하는서비스팔로잉구현가이드라인과라디오와통신망을연동한하이브리드라디오서비스표준안등을개발하고 2016 년 7 월 17

10 222 특집 : 하이브리드오디오 있다. V. 결론 스마트폰의대중화로인터넷라디오가대중화되고있는가운데통신은조만간 5G 시대를열것이다. 그러면데이터패킷요금이지금보다많이싸질것이고스트리밍을이용한인터넷라디오를즐기는것이그리부담스러워지지않을수도있다. 그렇다하더라도인터넷라디오는통신망을이용하므로지상파라디오에비해불필요한데이터패킷비용이발생하며배터리소모가많으며대형재난재해로기지국손상시통신자체가불가능하다는점등몇가지단점을가지고있다. 국내의경우다른매체는모두디지털화된상황이지만지상파라디오는아직 FM 라디오에머무르고있다. 다른디지털매체와의융합을통한시너지효과를내기위해서도 FM 라디오는디지털라디오로전환되어야한다. 하지만 FM 라디오를가장많이청취하는곳은차량이며, FM 라디오는차량에기본탑재되어출시되고, 차량의소멸주기는최소 10년이상이므로 FM 라디오에서디지털라디오로의급진적인전환은어렵다. 따라서신규매체로서의디지털라디오를도입하되, 신규차량의소멸주기까 지는 FM 라디오를흡수하여동시방송및부가서비스를제공할수있어야자연스러운전환이가능하다. 노르웨이사례가좋은롤모델이될수있다. 지금까지다수의디지털라디오기술이개발되었지만전세계적으로가장널리서비스되고있는방식은 DAB/DAB+ 와 HD Radio 이다. 이들방식은이미오래전에표준개발과기술개발이완료되어현재는 killer application 을개발하기위하여노력하고있다. 유럽의경우디지털라디오와 IP망을연동한하이브리드라디오를 killer application 으로판단하고관련기술및표준개발을활발히진행하고있다. 반면국내는단발성으로관련기술과표준을개발하고있는실정이다. 하지만 T-DMB 기술개발및표준화를통해축적된역량은결코디지털라디오선진국에비해뒤지지않으며충분히경쟁력을가지고있다고판단된다. 이미많은국가에서디지털라디오서비스를제공하고있지만아직디지털라디오를도입하지않은국가가훨씬많은상황이다. 이에정부, 방송사, 장비제조업체및단말제조사가뜻을하나로모아디지털라디오방송방식을선정하고관련방송장비및단말을제작한다면해외진출의길은열려있으며디지털라디오기술선진국으로의진입이가능할것이다. 18 방송과미디어제 21 권 3 호

글로벌디지털라디오현황 223 참고문헌 참고문헌 [1] https://en.wikipedia.org/wiki/am_broadcasting [2] https://en.wikipedia.org/wiki/fm_broadcasting [3] ETSI EN 300 40

1, Radio Broadcasting Systems; Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile, portable and fixed receivers, June 2006 [4] ISO/IEC 14496-3: Information technology - Coding of audio-visual objects- Part

11 글로벌디지털라디오현황 223 참고문헌 참고문헌 [1] [2] [3] ETSI EN V1.4.1, Radio Broadcasting Systems; Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile, portable and fixed receivers, June 2006 [4] ISO/IEC : Information technology - Coding of audio-visual objects- Part 3: Audio, Sep [5] ETSI TS V1.2.1, Digital Audio Broadcasting (DAB); Transport of Advanced Audio Coding (AAC) audio, May 2010 [6] ETSI ES V4.1.1, Digital Radio Mondiale (DRM); System Specification, Jan [7] 양규태, 이주남, 임형수, 디지털라디오기술, 표준화및서비스현황, 한국전자파학회지제25권제1호, Sep [8] NRSC-5-C, In-band/on-channel Digital Radio Broadcasting Standard, Sep [9] Recommendation ITU-R BS , Systems for terrestrial digital sound broadcasting to vehicular, portable and fixed receivers in the frequency range MHz, Jun [10] ETSI TS V1.1.1, RadioDNS Hybrid Radio; Hybrid lookup for radio services, Jan [11] ETSI TS V3.1.1, Hybrid Digital Radio (DAB, DRM, RadioDNS); SlideShow; User Application Specification, Jan [12] ETSI TS V3.1.1, Digital Audio Broadcasting (DAB); Digital Radio Mondiale (DRM); Transportation and Binary Encoding Specification for Service and Programme Information (SPI), Jan [13] ETSI TS V3.1.1, Hybrid Digital Radio (DAB, DRM, RadioDNS); XML Specification for Service and Programme Information (SPI), Jan [14] 필자소개 양규태 년 2 월 : 경북대학교전자공학과학사 년 2 월 : 경북대학교대학원전자공학과석사 년 2 월 ~ 현재 : 한국전자통신연구원책임연구원 - 주관심분야 : 모바일방송, 디지털라디오 이봉호 년 2 월 : 한국항공대학교항공전자공학과학사 년 2 월 : 한국항공대학교항공전자공학과석사 년 7 월 ~ 현재 : 한국전자통신연구원책임연구원 - 주관심분야 : 방송시스템, 디지털라디오, 하이브리드방송 2016 년 7 월 19

224 특집 : 하이브리드오디오 필자소개 임형수 - 1992 년 2 월 : 포항공과대학교전자전기공학과학사 - 1994 년 2 월 : 포항공과대학교전자전기공학과석사 - 1999 년 2 월 : 포항공과대학교전자전기공학과박사 - 1999 년 3 월 ~ 2000 년 9 월 : 한국전자통신연구원선임연구원 - 2000 년 9 월 ~ 2001 년 12 월 : DXO

12 224 특집 : 하이브리드오디오 필자소개 임형수 년 2 월 : 포항공과대학교전자전기공학과학사 년 2 월 : 포항공과대학교전자전기공학과석사 년 2 월 : 포항공과대학교전자전기공학과박사 년 3 월 ~ 2000 년 9 월 : 한국전자통신연구원선임연구원 년 9 월 ~ 2001 년 12 월 : DXO 텔레콤 년 1 월 ~ 현재 : 한국전자통신연구원실장 / 책임연구원 - 주관심분야 : 디지털방송전송시스템, 이동통신시스템, 무선 LAN/MAN, OFDM, CDMA 허남호 년 2 월 : 포항공과대학교전자공학과학사 년 2 월 : 포항공과대학교전자공학과석사 년 2 월 : 포항공과대학교전자공학과박사 년 ~ 현재 : 한국전자통신연구원 (ETRI) 방송시스템연구부부장 - ORCID : - 주관심분야 : 디지털방송시스템, 차세대 DTV, 모바일및 3DTV 방송 20 방송과미디어제 21 권 3 호

(JBE Vol. 21, No. 3, May 2016) HE-AAC v2. DAB+ 120ms..,. DRM+(Digital Radio Mondiale plus) [3] xhe-aac (extended HE-AAC). DRM+ DAB HE-AAC v2 xhe-aac..

3 : xhe-aac (Bongho Lee et al.: A Study on the Variable Transmission of xhe-aac Audio Frame) (Special Paper) 21 3, 2016 5 (JBE Vol. 21, No. 3, May 2016) http://dx.doi.org/10.5909/jbe.2016.21.3.357 ISSN