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지희 국
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58 특집 : 차세대방송표준기술 특집 차세대방송표준기술 ATSC 3.0 차세대하이브리드방송시스템의전송과서비스구성및시그널링방안 곽민성 / LG 전자 요약본논문에서는 ATSC3.0 차세대하이브리드방송시스템에서사용하는전송과그에따른서비스구성방식에대한표준화진행현황과, 전송방식에따른서비스의구성및서비스획득에필요한주요기술적요소들을어떻게시그널링하는지에대해설명하고자한다.

1 58 특집 : 차세대방송표준기술 특집 차세대방송표준기술 ATSC 3.0 차세대하이브리드방송시스템의전송과서비스구성및시그널링방안 곽민성 / LG 전자 요약본논문에서는 ATSC3.0 차세대하이브리드방송시스템에서사용하는전송과그에따른서비스구성방식에대한표준화진행현황과, 전송방식에따른서비스의구성및서비스획득에필요한주요기술적요소들을어떻게시그널링하는지에대해설명하고자한다. I. 서론 요즘, 하이브리드 라는용어를신문, 잡지, 웹페이지등일상생활어디에서나접하게된다. 방송분야에서도이러한하이브리드에대한니즈및시스템의변화양상을보이고있다. 본고에서는 ATSC3.0 에서고안하고있는차세대하이브리드방송시스템의전송방안및서비스의제공, 그리고그에따른시그널링방안에대해서고찰해보고자한다. II. ATSC3.0 방송시스템개요 ATSC3.0 방송시스템의개념적인모형은다음의 < 그림 1> 과같다. 방송망을통해제공되는서비스는두가지방안을통해전송된다. < 그림 1> 에서왼쪽편의전송방안은 MPEG Media Transport(MMT), ISO/IEC [4] 에기반을두고있으며, Media Processing Units(MPU) 를전송하기위하여 MMT Protocol(MMTP) 를사용한다. < 그림 1> 에서가운데보여지는전송방안은 MPEG DASH, ISO/IEC [3] 에기반을두고있으며, DASH Segments 를전송하기위하여 Real-time Object delivery over Unidirectional Transport (ROUTE) 를사용한다. ESG 혹은일반적인파일과같이비실시간으로전송되는컨텐츠는 ROUTE 를통하여전송된다. 수신기에서사용자의서비스선택시, 선 58 방송과미디어제 20 권 4 호

ATSC 3.0 차세대하이브리드방송시스템의전송과서비스구성및시그널링방안 443 < 그림 1> Conceptual Protocol Stack 택된서비스를획득하기위해필요한정보를기술하여전송하는시그널링은각각의서비스를구성하는컴포넌트들이전송되는프로토콜과같은프로토콜을통하여전송된다. ATSC3.

2 ATSC 3.0 차세대하이브리드방송시스템의전송과서비스구성및시그널링방안 443 < 그림 1> Conceptual Protocol Stack 택된서비스를획득하기위해필요한정보를기술하여전송하는시그널링은각각의서비스를구성하는컴포넌트들이전송되는프로토콜과같은프로토콜을통하여전송된다. ATSC3.0 방송망에서지원가능한전송프로토콜은두가지이기때문에각서비스의시그널링이어떤전송프로토콜로전송되는지에대한정보를기술하는부트스트랩 (bootstrap) 정보는 Service List Table(SLT) 라는 Low Level Signaling 을통하여수신기에서알수있다. ATSC3.0 차세대방송시스템에서는서비스를구성하는하나이상의프로그램구성요소가브로드밴드망을통해전송되는하이브리드서비스전송을지원하기위해, ISO/IEC MPEG DASH over HTTP/TCP/IP 의 DASH-IF profile 이사용된다. 미디어파일은 ISO Base Media File Format (BMFF) 형태로전송, 포장 (encapsulation) 및동기화된다. 본고에서는 ATSC3.0 북미방송표준의방송망에적용된전송방안에따라서비스를제공하는방 안에따른표준화현황을살펴보고, 사용자가방송망을통해서비스획득을할수있는정보를기술하는시그널링에필요한주요기술적요소들에대하여좀더자세히알아본다. III. ATSC3.0 방송시스템의서비스전송과시그널링 ATSC3.0 차세대방송시스템에서서비스는두개의전송방식을통해전송되며, 각전송방식별로서비스를구성한다. < 그림 2> 는서비스관리계층, 전송계층, 물리계층의논리적인관계및구조를보여준다. ATSC3.0 방송시스템은하나의서비스를구성하는콘텐트들을전송하는 ROUTE/LCT sessions 그리고 / 또는 MMTP sessions 간의관계에대하여다음과같이규정하고있다 년 10 월 59

3 444 특집 : 차세대방송표준기술 < 그림 2> 서비스관리계층, 전송계층, 물리계층간의구조 A. 앱기반컴포넌트가없는 Linear 서비스의경우, 서비스의콘텐트는둘중에하나의프로토콜을통하여전송된다. 두가지경우가동시에일어날수는없다. * 하나이상의 ROUTE/LCT session 들, 또는 * 하나이상의 MMTP session 들. B. 앱기반컴포넌트와함께 Linear service 를제공하는경우, 콘텐트는아래와같이전송된다. * 하나이상의 ROUTE/LCT session 들, 그리고 * MMTP session 은사용되지않을수도있다. 스트리밍미디어컴포넌트를 MMTP와 ROUTE 동시에이용하여전송하는것은허용되지않는다. C. 앱기반서비스를제공하는경우, 해당서비스의컴포넌트는아래와같이전송된다. * 하나이상의 ROUTE/LCT session 들아래 < 그림 3> 에서보는바와같이 2개의다른 < 그림 3> ATSC3.0 방송시스템에서서비스시그널링의전송계층에따른분류 60 방송과미디어제 20 권 4 호

ATSC 3.0 차세대 하이브리드 방송시스템의 전송과 서비스 구성 및 시그널링 방안 445 계층을 통해 시그널링을 전송한다. 1. Low Level Signaling(LLS) 2. Service Layer Signaling(SLS) 각 서비스의 전송 프로토콜에 따라 같은 전송 프 로토콜로 전송되는 서비스 계층의 시그널링이다.

4 ATSC 3.0 차세대 하이브리드 방송시스템의 전송과 서비스 구성 및 시그널링 방안 445 계층을 통해 시그널링을 전송한다. 1. Low Level Signaling(LLS) 2. Service Layer Signaling(SLS) 각 서비스의 전송 프로토콜에 따라 같은 전송 프 로토콜로 전송되는 서비스 계층의 시그널링이다. Well-known IP 주소와 포트로 구성된 IP ROUTE/DASH 또는 MMTP 방식으로 전송될 수 Packet으로 전송되며, 현재까지 진행된 표준화 현 있다. 위에서 간략히 살펴본 LLS에 해당하는 SLT 황으로는 SLT(Service List Table)와 RRT(Rating 에서 SLS가 물리 계층 및 전송 계층에서 어떠한 방 Region Table)에 해당하는 시그널링 테이블이 해 식에 따라 전송되고 있는지에 대한 부트스트래핑 당 위치를 통해 전송된다. 정보를 제공한다. SLS는 서비스를 구성하는 컴포 <그림 4> ATSC3.0의 서비스 획득 경로 2015년 10월 61

5 446 특집 : 차세대방송표준기술 넌트들을획득시, 수신기에서필수적으로수신해야하는시그널링이다. 서비스스캔및획득을위해 LLS에서는 SLT와각서비스전송프로토콜에따라달라지는 SLS의획득을필요로한다. < 그림 4> 는서비스획득의경로를보여주는예이다. 어전송된다. 모든 UDP/IP 패킷의첫번째바이트는해당 LLS로전송되는테이블의종류를의미하는 ID값을의미한다. 어떤종류의 LLS 테이블이라도한테이블의최대길이는물리적인계층에서전달할수있는 IP 패킷의최대길이로한정되며, 이값은 65,507 바이트이다. < 표 1> LLS Table 을인캡슐레이션하는비트스트림구조 IV. LLS(Low Level Signaling) 의목적및구성방안 1. 개요및목적 ATSC3.0 방송시스템에서현재까지정의한 LLS 에속하는시그날링의종류에는 SLT, RRT가있다. 본고에서는서비스의획득에필요한 SLT에대해자세히살펴보기로한다. 수신기는방송망신호를처음수신했을경우, 수신기는가장먼저 SLT를확인하여현재전송되고있는방송서비스에대한정보를알수있도록한다. SLT는수신기의서비스스캔속도향상을지원한다. SLT를이용하여스캔을수행한수신기에서는사용자가서비스를선택할수있도록할수있는서비스맵을구성하는데에필요한정보를기술한다. 또한, SLT는서비스획득에필요한각서비스의 SLS 시그널링이어떤전송방식을거쳐어떤위치에서전송되고있는지에대한 SLS 부트스트래핑정보를기술한다. 2. 구성및인캡슐레이션방안 LLS를통해전송되는 UDP/IP 패킷들은 < 표 1> 과같은형태의비트스트림구조로인캡슐레이션되 Syntax No. of Bits Format LLS_table() { LLS_table_id 8 uimsbf provider_id 8 uimsbf LLS_table_version 8 uimsbf switch (LLS_table_id) { case 0x01: SLT() var 절 3 break; case 0x02: RRT() var break; default: reserved var } } LLS_table_id - 8비트무부호정수이며, 아래구성되는테이블의몸체부분에어떤종류의테이블이들어가는지에대한 ID 값을의미한다. provider_id 8 - 비트무부호정수이며, 아래구성되는테이블의몸체부분에서전송되는 LLS 테이블을어떤방송사에서제공한테이블인지를알수있도록구별할수있는제공방송사의인식자값을의미한다. 여기서 provider 는현재 LLS를전송하는브로드캐스트스트림을전체혹은부분을사용하고있는방송사를의미한다. LLS_table_version - 8 비트무부호정수이 62 방송과미디어제 20 권 4 호

6 ATSC 3.0 차세대하이브리드방송시스템의전송과서비스구성및시그널링방안 447 며, 아래구성되는테이블의몸체부분에서전송되는테이블의내용이바뀔시에 1씩값이증가한다. 버전값이 0xFF 가되는경우에는다시 0x00 으로돌아가서 1씩증가한다. SLT() - XML형태의 Service List Table (3절참조 ), gzip[5] 을이용하여압축가능하다. 3. SLT(Service List Table) SLT는방송망으로전송되는각각의서비스에대하여아래와같은정보를제공함으로써, 빠른서비스스캔과서비스획득을가능하도록한다. 사용자가서비스선택을할수있도록서비스 < 표 2> SLT XML 스키마 Element or Attribute Name Use Data Type Short Description SLT 1 unsignedshort 0..1 string 해당 0..1 anyuri 해당 SLT에서기술하는모든서비스에해당하는 ESG 혹은서비스레벨의시그널링파일에접속하기위한 Base URL 0..1 unsignedbyte 이 URL을통해접속가능한파일의종류를의미 Service 1..N 서비스정 ( 하나이상 1 unsignedshort 정수형태이며, 1 unsignedbyte 0..1 boolean 해당서비스를제공하기위해필요한컨텐츠중하나라도보호에걸려있는경우, 해당서비스의 Major 해당서비스의 Minor 1 unsignedbyte 0..1 string 0..1 boolean 해당서비스가테스트를위한목적인지, 또는 proprietary 사용목적인지, 그리고, 0..1 boolean 0..1 string 0..1 unsignedbyte 해당서비스의 0..1 unsignedbyte 해당서비스의 SLS를전송하는프로토콜의 Major 0..1 unsignedbyte 해당서비스의 SLS를전송하는프로토콜의 Minor 0..1 unsignedbyte 방송망으로전송되는 SLS가위치한 PLP 0..1 string 해당서비스의 SLS의 IPv4 destination IP address 0..1 unsignedbyte 해당서비스의 SLS의 destination Port 0..1 string A 해당서비스의 SLS의 IPv4 source IP address 0..1 anyuri 해당서비스와관련된정보를요청할수있는 0..1 unsignedbyte 가능한파일의종류 2015 년 10 월 63

7 448 특집 : 차세대방송표준기술 맵을보여줄때, 구성요소들에대한정보를전송한다. 서비스맵에존재하여사용자가선택시, 각각의서비스에빠른접근을위해제공되는 SLS (Service Layer Signaling) 가방송망에서전송되는위치정보를제공한다. SLT 는 < 표 2> 와같이 XML 형태로정의한다. V. SLS(Service Layer Signaling) 의목적및구성방안 SLS 는하나의서비스별로별도로주어지며, 해당서비스를구성하는컴포넌트와같은종류의전송프로토콜을통해전달된다. SLS 는각서비스에대하여서비스의특징, 서비스를구성하는컴포넌트들의특징및데이터를방송망의어떤위치에서획득할수있는지, 수신기는어떤프로파일을구현해야해당서비스를사용자에게제공할수있는지에 대한정보를기술하고있다. 본장에서는 ATSC3.0 의전송프로토콜중의하나인 ROUTE 프로토콜로서비스가전송되는경우, 해당서비스에대한 SLS는어떻게구성되는지에대해자세히알아본다. 1. ROUTE SLS 관계구성도 < 그림 5> 에서보는것과같이 ROUTE 전송프로토콜로전송되는 SLS에는세가지종류의 SLS가있다. USBD/USD, MPD, S-TSID 로구성되는 SLS 는 USBD 를시작으로 (USBD 는 Service Bundle 에대한 Signaling이다.) ATSC3.0에서사용하는 USBD 는해당서비스하나에대한 USD만을포함한다. 따라서관계는 1:1 관계라고볼수있다. 하나의 USD에는 MPD의 URI정보와 S-TSID정보를연결하는정보들이기술된다. 다음절에서는 ATSC3.0 의전송프로토콜중의하나의 ROUTE 에서사용하는 SLS의종류별로사용목적및기술내용에대해서살펴보도록한다. < 그림 5> ROUTE 전송프로토콜에서사용하는 SLS 관계 64 방송과미디어제 20 권 4 호

8 ATSC 3.0 차세대하이브리드방송시스템의전송과서비스구성및시그널링방안 USBD(User Service Bundle Description) USBD 는서비스여러개에정보를묶어놓은번들시그널링을의미하지만, 실제 ATSC3.0 에서사용하는 USBD 는서비스하나에대한정보만을기술하며, 각서비스에대한정보는아래와같은정보로구성된다. ATSC3.0에서기술하는 USBD는 3GPP[1] 를기반으로하나, ATSC3.0 에맞추어확장혹은축소되었다. 서비스고유식별자 서비스상태 해당서비스의 MPD의 URI 해당서비스의 S-TSID URI 해당서비스를구성하는컴포넌트들의 base- Pattern, 이는전송경로에따라브로드캐스트일경우와브로드밴드일경우로나뉘어진다. 서비스의언어 3. S-TSID(Service-based Transport Session Instance Description) S-TSID 는 ATSC3.0 에서 ROUTE 를통해서비스를전송하는경우, 해당서비스별로각컴포넌트가어떤경로를통해전송되는지에대한컴포넌트위치정보를시그널링한다. S-TSID 는해당시그널링이어떤서비스에대한시그널링인지를맵핑할 수있는서비스식별자정보를시작으로하며, 하나이상의 ROUTE 세션정보를비롯하여, 각 ROUTE 세션이구성된하나이상의 LCT session 정보에대해서기술한다. ROUTE 전송시, 스트리밍컨텐츠전송시, 오디오컴포넌트및비디오컴포넌트의경우에는각기다른하나의 LCT 세션으로전송된다. 4. MPD(Media Presentation Description) MPD는 Linear 서비스를제공하는경우에컴포넌트에대한정보를제공하는시그널링이며, ATSC3.0 의 ROUTE 전송시사용되는 MPD는방송망으로전송되는 DASH segment 와브로드밴드망으로전송되는 DASH segment 에대한모든컴포넌트들에대해기술하고있다. ATSC3.0 ROUTE 전송에서시그널링으로전송되는 MPD는 MPEG DASH[3] 의 DASH-IF[2] 프로파일에기반을둔다. VI. 결론 지금까지 ATSC3.0 차세대하이브리드방송시스템의전송방식과그에따른서비스구성및시그널링방안에대해서알아보았다. 본고에서기술한시그널링방안을기본으로하여보다고급화된차세대하이브리드방송서비스의확산및그에따른시청자들의관심이확대되기를기대해본다 년 10 월 65

450 특집 : 차세대방송표준기술 참고문헌 참고문헌 [1] 3GPP: TS 26.346 V12.4.0 (2014-12), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS); Protocols and codecs (Release 12).

9 450 특집 : 차세대방송표준기술 참고문헌 참고문헌 [1] 3GPP: TS V ( ), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS); Protocols and codecs (Release 12). [2] DASH IF: Guidelines for Implementation: DASH-IF Interoperability Points, Version 3.1, DASH Interoperability Forum. [3] ISO/IEC: ISO/IEC :2014, Information technology - Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH) - Part 1: Media presentation description and segment formats, International Organization for Standardization, 2nd Edition, 5/15/2014. [4] ISO/IEC: ISO/IEC :201x, Information technology - High efficiency coding and media delivery in heterogeneous environments - Part 1: MPEG media transport (MMT), International Organization for Standardization, 2nd Edition, mm/dd/yy (publication expected October 2015). [5] IETF: RFC 1952, GZIP file format specification version 4.3, Internet Engineering Task Force, Reston, VA, May, 필자소개 곽민성 년 : 이화여자대학교컴퓨터학과학사 년 : 서울대학교공과대학컴퓨터공학과석사 년 ~ : LG 전자 - 주관심분야 : 브로드캐스팅, 멀티미디어방송, 방송시그널링, 데이타베이스, XML 66 방송과미디어제 20 권 4 호

(JBE Vol. 22, No. 6, November 2017) (Special Paper) 22 6, (JBE Vol. 22, No. 6, November 2017) ISSN 2

(Special Paper) 22 6, 2017 11 (JBE Vol. 22, No. 6, November 2017) https://doi.org/10.5909/jbe.2017.22.6.744 ISSN 2287-9137 (Online) ISSN 1226-7953 (Print) UHD AV a),b), a),b) Transport Overhead Analysis