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효리 탄
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68 특집 : 방송통신융합기술 특집 방송통신융합기술 MPEG-DASH 표준화및상용화동향 이진영 / 한국전자통신연구원 I. 서론 최근수년간 Internet Protocol Television (IPTV) 사업자들이대거출현하고그시장을넓혀가고있으며, 인터넷기반 VoD 서비스또한인터넷망의발전과함께콘텐츠의수요가늘어가고있다.

1 68 특집 : 방송통신융합기술 특집 방송통신융합기술 MPEG-DASH 표준화및상용화동향 이진영 / 한국전자통신연구원 I. 서론 최근수년간 Internet Protocol Television (IPTV) 사업자들이대거출현하고그시장을넓혀가고있으며, 인터넷기반 VoD 서비스또한인터넷망의발전과함께콘텐츠의수요가늘어가고있다. 이와더불어이동단말을이용한인터넷의연결이용이해지자인터넷을이용한디지털영상스트리밍서비스시장은급진적으로확대되고있다. 하지만이러한서비스들은서비스제공자마다전송방식과미디어플레이어가상이하여상호호환이되지않으며망환경및단말의성능에따라안정적인서비스가되지않아사용자들은불편을느끼게된다. 또한네트워크 ( 인터넷, 이동통신 ) 제공자측에서도각서비스가요구하는대역폭이상이하고이를제 어할수없어망운용측면에서큰문제점으로대두되었으며단말기 ( 이동단말, 태블릿, TV 등 ) 제작사는이러한서비스제공및사용에관한표준부재로서비스사용이가능한단말기제작에어려움이있었다. 이에일부소프트웨어사업자들이환경적응형스트리밍솔루션을 (Adobe: HTTP-based Dynamic Streaming(HDS), Apple: HTTP Live Streaming(HLS), Microsoft: Smooth Streaming) 개발하였으나이는자사의미디어플레이어및서버솔루션을사용하여야하는문제점이있어대중화된단일솔루션과는거리가멀었다. 이러한한계를극복하고자산업계사업자및단말기업체들은사용자가속하고있는통신망및사용하는단말의성향에따라최적화된디지털영상미디어스트리밍서비스를지원하는표준의필요성을제기하게되었다. 본연구는미래창조과학부및정보통신기술진흥센터의방송통신미디어산업원천기술개발사업의일환으로수행하였음. [ , 8K UHD 및 4K S3D(stereoscopic 3D) 콘텐츠의획득 / 저장 /Ingest 및전송용비디오서버기술개발 ] 68 방송과미디어제 20 권 1 호

2 MPEG-DASH 표준화및상용화동향 69 본고에서는환경적응형미디어스트리밍기술표준인 ISO/IEC Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH)[1] 표준을소개하고, 표준화및상용화동향에대하여살펴보고자한다. II. MPEG-DASH 표준동향 MPEG-DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) 는 2010 년 4월 92차 MPEG 회의에서 MPEG-2 TS를대체할새로운방송통신융합전송시스템인 MPEG-MMT(Modern Media Transport, 현재의 MPEG Media Transport) 의 Call For Proposal 에대한논의를하던중새로운전송시스템요구사항중시장이요구하는부분에대하여우선적으로표준화를진행하자는일부회원사들의요청을받아들여 HTTP 를기반으로디지털미디어전송시스템을목표로하여그표준화가시작되었다. 하지만실질적으로인터넷기반환경적응형스트리밍표준화는사실상표준단체인 3GPP 에서가장처음시작되었다. 3GPP 는 Apple 의 HLS 및 ISO Base Media File Format (ISOBMFF) 를기반으로 Adaptive HTTP Streaming(AHS) 표준을개발중이었으며 2010 년 7월 93차 MPEG 회의에 DASH Call-for-Proposal에대한 response로 AHS Release 9을기고하였으며이는당회의에서 MPEG-DASH 표준의시작점이되는것으로당회의에서결정이되었다. 이와비슷한시기에또다른사실상표준화단체인 Open IPTV Forum(OIPF) 에서는 3GPP 의 AHS의 file segmentation 기술을적용하여 MPEG-2 Transport Stream(M2TS) 을기반으로 HTTP Adaptive Streaming(HAS) 표준화를시작하였다. 이에 MPEG 은표준화와더불어향후완성표준의효율적인상용화를위하여사실상표준과국제표준과의일관성을위하여 3GPP 와 OIPF 에협력을요청하였으며, 그결과 3GPP 와 < 그림 1> 환경적응형미디어스트리밍표준개발과정 2015 년 1 월 69

3 70 특집 : 방송통신융합기술 OIPF 및기타사실상표준단체 (HbbTV 등 ) 에서 MPEG-DASH 표준을각단체의스트리밍미디어전송기술로체택하기로결정하였다.(< 그림 1>) 이후 MPEG-DASH 는 2011년 8월 97차 MPEG 회의에서기술기고수렴을중단하고표결에들어가 2012년 4월 1st edition 이출간되었으며, 지속적인기술적보충과수정을거쳐 2014년 5월 2 nd edition이출간되었다. 이후에도 MPEG-DASH 는 MPEG Systems subgroup 에서가장표준화활동이활발한 AdHoc으로 2 nd edition 에대한 Amendment 1이최종승인단계에있으며 Amendment 2도현재문서작성이진행중이다. III. MPEG-DASH 기술소개 본장에서는 MPEG-DASH 가해결하고자하는 기술적목표, 표준화범위및주요규격사항에대하여살펴보도록한다. MPEG-DASH 는궁긍적으로사용자의환경에 ( 네트워크및단말성능등 ) 맞춰디지털미디어를사용자에게끊김없이서비스하는것을목표로한다. 이에 MPEG-DASH 표준의기술적성취목표는다음과같다. a. 인터넷을사용하여환경적응형으로디지털미디어를점진적, 효율적으로다운로드혹은스트리밍하여야한다. b. 실시간디지털미디어스트리밍을지원하여야한다. c. CDN, proxy, cache, NAT 및 firewall 등현존하는콘텐드전송인프라구성요소를효율적으로용이하게사용할수있어야한다. d. 복수의디지털미디어의통합서비스를지원 < 그림 2> MPEG-DASH 표준화범위 ( 진한색상부분 ) [2] 70 방송과미디어제 20 권 1 호

4 MPEG-DASH 표준화및상용화동향 71 해야한다. e. 복수의저작권및저작권보호관리요소의시그널링, 전송및사용을지원해야한다. 보호및를복합하여서비스할수있어야한다. f. 디지털미디어의효율적인전송및중계를지원해야한다. 상기의목표를기반으로 MPEG-DASH 는다음을기술적표준화범위로삼고있다. (< 그림 2>) 할수있는엑세스위치를기술하는방법 d. MPEG-DASH 를지원하는 file format 기술 (MPEG-4 File Format Ad Hoc Group 에서수행. ISO/IEC ) e. 디지털미디어를소비방식 ( 다운로드및스트리밍 ) 및저장형식에 (M2TS 및 ISOBMFF) 따라 MPD 구성방식을변경하는 Profiling 기술 1. MPD 구조및주요규격사항 a. 디지털미디어콘텐츠의소비, 조합및기타정보를기술하는 Media Presentation Description (MPD) 서술기술 b. 각각의디지털콘텐츠를시분할하는 Media Segmentation 기술 c. 시분할된각각의파일을다운로드 / 스트리밍 MPD는 < 그림 3> 과같이구성되며각구조체의규격은아래와같다 [1]. a. Period : 미디어스트리밍서비스를위해임의의시간구간으로나누어진연속적인재생구간. 하나의 Period 는하나이상의 Adaptation < 그림 3> MPD 구조 2015 년 1 월 71

5 72 특집 : 방송통신융합기술 Set으로구성된다. 사용자는네트워크상황, 단말의성능, 선호언어, 오디오등을고려하여각각의 Adaptation Set에서최적의 Representation 을선택하여 DASH 스트리밍서비스를소비하게된다. b. Adaptation Set : 하나이상의미디어콘텐츠요소를 ( 비디오, 오디오, 자막등 ) 각요소내에서대체가가능하도록각기다른방식으로인코딩하여나열한세트. 하나의 Adaptation Set 은하나이상의 Representation 으로구성된다. 사용자는환경변화 ( 전송율, 단말등 ) 에따라최적의 Representation 을선택하여끊김없이지속적인 DASH 스트리밍서비스를받을수있다. c. Representation : Adaptation set에서하나이상의미디어콘텐츠요소를전송이가능하도록인코딩하고인코딩특성 ( 비트율, 해상도, 코덱등 ) 을서술한구조체. Representation 은하나이상의인코딩된 segment 로구성된다. 사용자가환경변화에따라 Representation 을변경할경우 DASH 디코더는변경시점에서가장가까운 Segment Access Point(SAP) 를지원하는 Segment 로부터재생을시작하여끊김없는서비스를지원한다. d. Segment : Representation 에서서술된인코딩특성을사용하여인코딩된미디어파일을 MPD 에서서술된 Segment 의시간단위로연속적으로나뉘어진파일로하나의 Representation 에포함된 segment presentation 시간의합은 Period의시간구간을초과하지못한다. Segment 는 M2TS 혹은 ISOBMFF 형식으로저장된다. 상기와같이 MPEG-DASH 는사용자의환경 및환경변화에따라 Adaptation Set 내부의 Representation 을선택 / 변경하며, 선택 / 변경시점에가장가까운 SAP를지원하는 Segment 로부터디지털미디어를재생하여끊김없는환경적응형스트리밍서비스를지원한다. 2. MPEG-DASH Profile MPEG-DASH 는서비스환경및용도에따라아래와같이 6가지프로파일을사용할수있다 a. Full Profile : MPEG-DASH 표준전체를수용하는프로파일 b. ISOBMFF Main Profile : ISOBMFF 기반으로저장된 DASH Segment 서비스가가능한프로파일 c. ISOBMFF On Demand Profile : b의 subset 으로 On Demand 스트리밍서비스를위한프로파일 d. ISOBMFF Live Profile : c의 subset으로 Live 스트리밍서비스를위한프로파일 e. MPEG-2 TS Main Profile : MPEG-2 TS 기반으로저장된시공간으로정렬된 DASH Segment 서비스가가능한프로파일 f. MPEG-2 TS Simple Profile : E의 subset 으로끊김없는스위칭서비스를가능하게하는프로파일상기나열한 DASH 프로파일등을기반으로지역표준화단체들 (DVB, ATSC 등 ) 은각단체에서 DASH를사용하기위하여개별적 Profile을정하여 DASH 표준을사용하기위해노력하고있다. 72 방송과미디어제 20 권 1 호

6 MPEG-DASH 표준화및상용화동향 73 IV. MPEG-DASH 의상용화동향및전망 현재 MPEG-DASH 는 DASH Industry Forum (DASH-IF) 을통하여상용화를위한홍보및표준기술지원을하고있다. DASH-IF 에는현재 70여기관들이참여하고있으며이중다수의기업이 DASH 1st Edition에준하는 DASH Encoder Prototype 을개발하였으며, 이를기반으로 2 nd Edition 에준하여이를업데이트하고있다 년 4월세계최대 VoD 서비스업체인미국의 Netflix 에서 DASH 표준에준하는서비스를시작하겠다고발표하였으며, Hulu 또한 Chromecast 를이용한 Connected TV 서비스에서 DASH 를사용하고있다. YouTube 의모회사인 Google 또한 2014 년하반기부터 DASH-IF 에참여하고있으며, 이로인해 DASH 서비스시장은 VoD, Connected TV, Personalized Video 서비스등다양한서비스시장에서서서히자리를잡고있음을알수있으나아직까지상용화서비스가활성화되고있다고보기에는많이미흡한점이있다. 하지만현재유럽의 DVB에서 HbbTV Profile 을완료하여하이브리드 TV 서비스를위한준비를마쳤으며, 미국의 ATSC 에서도 ATSC 2.0의표준에 DASH 를사용하기로결정하여표준정리작업을하고있으며, ATSC 3.0 표준의 IP Broadcasting 에도 DASH 를사용하기로결정한바, 향후 DASH 시장의확장이가속화될것으로보인다. Netflix 및 Hulu 에서 DASH 서비스를시 작한것을바탕으로그동안 DASH 시장확장을발목잡고있었던저작권문제는많이해결이된듯하다. 지난 2년여간 DASH 상용화가지연된가장큰이유는 DASH 의기술적인문제를떠나 DASH 에준하는서비스를위해원본콘텐츠를인코딩하고 segmentation 하는과정에서야기되는저작권침해와밀접한관련이있었다. 대부분의콘텐츠저작권소유업체는자신들이제공하는콘텐츠가어떠한변화도없이그대로사용되기를원하나 DASH 서비스를위해새로이인코딩을할경우자신들이운영권을보호하고자하는콘텐츠시장에 (Blue-ray, DVD, 영화배급등 ) 혼란을야기할수있으며, 이와더불어해상도저하및음질저하등으로원작자의제작의도를그대로반영할수없다는문제점등으로 DASH 서비스를위한콘텐츠제공에싸늘한반응을보였었으나, 상기언급한서비스업체들과이와관련한문제를해결한바, 이를토대로향후 DASH 를사용한콘텐츠배급이가속도가붙을것으로예상된다. 이와더불어 MPEG-DASH AdHoc 그룹에서는현재 Client-driven 형식의 DASH 서비스를서버를통한관리가가능하도록표준을확장하고있으며, 방송망사용에용이하도록 http 방식이아닌다른프로토콜과 Socket 사용이가능하도록표준작업을진행중이다. 이러한동향으로볼때 DASH 는앞으로상용화에가속도가붙을것으로보이며현재의 IP 기반서비스를뛰어넘어향후방송망까지서비스영역이넓어질것으로기대된다 년 1 월 73

74 특집 : 방송통신융합기술 약어 3GPP AHS CDN DASH HAS IIS ISOBMFF HbbTV HDS HLS M2TS MMT MPD MPEG NAT OIPF 3 rd Generation Partnership Project Adaptive HTTP Streaming Content Delivery Network Dynamic Adaptive

7 74 특집 : 방송통신융합기술 약어 3GPP AHS CDN DASH HAS IIS ISOBMFF HbbTV HDS HLS M2TS MMT MPD MPEG NAT OIPF 3 rd Generation Partnership Project Adaptive HTTP Streaming Content Delivery Network Dynamic Adaptive Streaming over HTTP HTTP Adaptive Streaming Internet Information Services ISO Based Media File Format Hybrid Broadcast Broadband TV HTTP-based Dynamic Streaming HTTP Live Streaming MPEG-2 Transport Stream MPEG Media Transport Media Presentation Description Moving Pictures Experts Group Network Address Translation Open IPTV Forum 참고문헌 참고문헌 [1] ISO/IEC :2014 Information technology - Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH) - Part 1: Media presentation description and segment formats [2] Overview of MPEG-DASH Standard from DASH Industry Forum [3] 필자소개 이진영 년 : 미국 Michigan State Univ. 졸업 년 : Michigan State Univ. 석사 년 : Michigan State Univ. 박사 년 ~ 현재 : 한국전자통신연구원 74 방송과미디어제 20 권 1 호

1 : MPEG-DASH MMT (MinKyu Park et al.: MMT-based Broadcasting Services Combined with MPEG-DASH) (Regular Paper) 20 2, (JBE Vol. 20, No. 2, Marc

1 : MPEG-DASH MMT (MinKyu Park et al.: MMT-based Broadcasting Services Combined with MPEG-DASH) (Regular Paper) 20 2, (JBE Vol. 20, No. 2, Marc (Regular Paper) 20 2, 2015 3 (JBE Vol. 20, No. 2, March 2015) http://dx.doi.org/10.5909/jbe.2015.20.2.283 ISSN 2287-9137 (Online) ISSN 1226-7953 (Print) MPEG-DASH MMT a), a) MMT-based Broadcasting Services