KR100962995B1 - 광동축 혼합망에서 케이블모뎀에 의한 독립적인 채널 변경 기능을 사용하는 아이피티브이 방송 전송 시스템 및 그 방법 - Google Patents

광동축 혼합망에서 케이블모뎀에 의한 독립적인 채널 변경 기능을 사용하는 아이피티브이 방송 전송 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광동축 혼합망(HFC)에서 IPTV 서비스 제공 시 케이블모뎀 종단 시스템(CMTS)을 통해 IPTV 스트림 데이터를 보내지 않고 별도의 IPTV용 E-QAM과 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀을 통해 가입자 측에 IPTV 스트림 데이터를 송신하여 경제적이고 안정적으로 IPTV 서비스를 제공할 수 있도록 하는 광동축 혼합망에서 케이블모뎀에 의한 독립적인 채널 변경 기능을 사용하는 IPTV 방송 전송 시스템 및 그 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 광동축 혼합망(HFC)을 통해 인터넷 서비스 및 IPTV 방송 서비스를 제공받는 시스템에 있어서, IPTV 방송에 대한 채널맵 정보를 제공하는 채널맵 관리 서버와, IPTV 방송의 각 채널별 비디오 스트림을 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에 전송하는 IPTV용 E-QAM 및, 상기 채널맵 관리서버로부터의 채널맵 정보를 전송받고, 가입자의 IPTV 수신 채널 변경 요청(Join)에 따라 상기 채널맵 정보를 근거로 IPTV 방송의 각 채널에서 원하는 방송 채널을 선국하여 해당 채널의 비디오 스트림을 가입자에게 제공하는 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

광동축 혼합망에서 케이블모뎀에 의한 독립적인 채널 변경 기능을 사용하는 아이피티브이 방송 전송 시스템 및 그 방법{System and Method for IPTV Streaming Using Independent Channel Change of Cable Modem in Hybrid Fiber Coaxial Network}
본 발명은 인터넷 접속 및 IPTV의 방송 수신이 겸용으로 가능한 광동축 혼합망(Hybrid Fiber Coaxial; HFC)에서 케이블모뎀 종단 시스템(Cable Modem Terminal System; CMTS)을 통하지 않고 IPTV 방송의 수신이 가능하도록 하여 케이블모뎀 종단 시스템(CMTS)의 하향포트에 의한 대역폭 제한 없이 광동축 혼합망의 광대역 하향 전송 대역을 효율적으로 IPTV 방송에 이용할 수 있도록 하는 광동축 혼합망에서 케이블모뎀에 의한 독립적인 채널 변경 기능을 사용하는 IPTV 방송 전송 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 초고속 인터넷 서비스 가입자는 광케이블과 동축 케이블을 혼합하여 망을 형성하는 광동축 혼합망(Hybrid Fiber Coaxial Network; HFC)을 이용하여 초고속 인터넷 서비스를 제공받고 있는 바, 광동축 혼합망에서의 인터넷 서비스는 주로 케이블모뎀 종단 시스템(Cable Modem Terminal System; CMTS)과 같 은 종단 장비와 케이블 모뎀(Cable Modem; CM)과 같은 가입자 단말장치에 의해 이루어지고 있다.
양 장치 간 통신은 미국 CableLabs 연구기관에 의해 제정된 산업표준인 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 방식으로 동작하도록 되어 있으며 근래에는 이 장치를 이용해 초고속 인터넷 서비스 뿐만 아니라, 인터넷 전화 및 주문형 VoD 서비스 등과 같은 멀티미디어 서비스를 겸용으로 제공하고 있다.
광동축 혼합망에서 DOCSIS 표준규격에 의해 운용되는 다수의 케이블 모뎀들은 상/하향의 공통 채널을 서로 공유하는 형태로 운영된다. 케이블모뎀들이 공유하는 케이블모뎀 종단 시스템(CMTS)의 하향 포트와 그 하향 포트에서 사용하는 주파수는 DOCSIS 1.x 또는 2.0의 규격에서는 1개의 6MHz(또는 8MHz)의 주파수 대역을 사용하여 최대 256QAM 변조방식을 적용하도록 되어 있어, 6MHz 대역에서의 이론상 IP 전송 대역은 42.8Mbps가 제공가능하다. DOCSIS 3.0 규격에서는 최소 4개의 6MHz(또는 8MHz)의 주파수 대역을 본딩(Bonding)하여 사용하는 방식으로서 6MHz 대역에서 4×42.8Mbps로 케이블 모뎀이 공유되어 사용되게 된다. 이렇듯이 DOCSIS 규격별로 하향 포트의 제한된 IP 전송 대역을 다수의 가입자가 공유하게 되는데, 가입자 증가 시에는 이로 인한 속도저하를 막기 위해 하향 포트 증설을 통해 공유되는 케이블 모뎀의 가입자 수를 줄여서 각 가입자당 평균 전송 속도 품질이 유지되도록 하고 있다.
한편, 광동축 혼합망 상에서 상기 케이블모뎀 종단 시스템(CMTS)과 케이블모 뎀을 이용하여 IPTV 서비스 시에는 상기한 제한된 하향포트의 IP전송대역을 IPTV 방송 트래픽이 점유하게 되어 가입자의 인터넷 속도에 영향을 미치게 되고 이는 서비스 품질 저하로 이어진다. 가입자 속도 품질 유지를 위해서는 많은 수의 하향포트가 필요하여 관련 장비에 대한 증설 부담이 가중되며, 서비스 품질 관리를 위해 지속적인 트래픽 관리를 요구하는 등의 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 광동축 혼합망(HFC)에서 하향 전송 대역을 이용한 IPTV 방송의 수신시 케이블모뎀 종단 시스템(CMTS)을 통하지 않고 IPTV용 E-QAM을 통해 직접 수신받을 수 있도록 함에 의해 하향 IP 전송 대역을 확장적으로 운용할 수 있도록 하는 광동축 혼합망에서의 IPTV 방송 전송 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 IPTV 방송의 방송 채널 변경을 네트워크 상의 서버를 통하지 않고 케이블 모뎀에서 직접 설정할 수 있도록 하는 광동축 혼합망에서의 IPTV 방송 전송 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 시스템에 따르면, 광동축 혼합망(HFC)을 통해 인터넷 서비스 및 IPTV 방송 서비스를 제공받는 시스템에 있어서, IPTV 방송에 대한 채널맵 정보를 제공하는 채널맵 관리 서버와, IPTV 방송의 각 채널별 비디오 스트림을 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에 전송하는 IPTV용 E-QAM(IPTV Edge QAM) 및, 상기 채널맵 관리서버로부터의 채널맵 정보를 전송받고, 가입자의 IPTV 수신 채널 변경 요청(Join)에 따라 상기 채널맵 정보를 근거로 IPTV 방송의 각 채널에서 원하는 방송 채널을 선국하여 해당 채널의 비디오 스트림을 가입자에게 제공하는 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광동축 혼합망에서의 IPTV 방송 전송 시스템을 제공한다
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 방법에 따르면, 광동축 혼합망(HFC)을 통해 인터넷 서비스 및 IPTV 방송 서비스를 제공받는 방법에 있어서, 광동축 혼합망(HFC)과 연결된 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에서 인증서버로부터 채널맵 관리 서버 주소 및 채널맵 파일 정보를 내려받는 단계와, 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에서 상기 설정 파일을 근거로 IPTV 방송의 채널맵 정보를 요청함에 의해, 상기 E-QAM에서 채널맵 관리 서버로부터 채널맵 정보를 제공받아 상기 케이블 모뎀에 전송하는 단계, 상기 IPTV용 E-QAM을 통해 IPTV 방송의 각 채널별 비디오 스트림이 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에 전송되는 단계 및, 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에서 가입자측 IP 셋탑박스의 IPTV 채널수신(Join) 상태를 감시하여 가입자의 조작에 의한 방송 채널의 변경시 채널수신 메시지를 입력받아서 상기 채널맵 정보를 근거로 하여 각 방송 채널 중에서 해당 방송 채널을 선국하여 해당 방송 프로그램의 스트림을 가입자측 IP셋탑 박스에 제공하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광동축 혼합망에서의 IPTV 전송 방법을 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 광동축 혼합망에서 하향 주파수 대역을 활용 하여 IPTV 스트림을 전송 할 때 케이블모뎀 종단 시스템(CMTS)를 통하지 않고 IPTV용 E-QAM을 통해 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀이 수신할 수 있게 되어 케이블모뎀 종단 시스템(CMTS)의 하향 포트 소요량 절감 및 타 서비스의 영향을 최소화 할 수 있다.
또한, DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에서 채널맵 정보 획득 및 가입자측의 수신채널 변경신호를 감시를 통해 직접 수신 채널의 변경이 가능하도록 함에 따라, 케이블모뎀 종단 시스템(CMTS)의 상향 채널 부하에 의한 채널 변경 시간(Zapping time)의 증가를 막기 위한 부가적인 QoS방안이 필요치 않고, 상향 네트워크 자원도 거의 소비하지 않게 되며, IPTV 가입자 증가에 따른 추가장비 증설 부담도 없게 된다. 또한 케이블모뎀 종단 시스템(CMTS)의 장애 시에도 채널변경이 가능하도록 구현될 수 있는 특징이 있다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
즉, 도 1은 본 발명에 따른 광동축 혼합망에서의 IPTV 방송 전송 시스템에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광동축 혼합망에서의 IPTV 방송 전송 시스템은, 케이블모뎀 종단 시스템(Cable Modem Terminal System; CMTS)(10)과, 채널맵 관리 서버(Channel Map Management Server)(12), 비디오 소오스(14), IPTV용 IPTV용 E-QAM(IPTV Edge QAM)(16), 광동축 혼합망(HFC), DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(Cable Modem)(18), 홈게이트웨이(20), IP 셋탑박스(22), 컴퓨터 단말(24)로 구성된다.
상기 케이블모뎀 종단 시스템(10)은 광동축 혼합망과 연결된 케이블 모뎀(18)에 인터넷 접속 서비스를 제공함과 더불어 IPTV 채널맵 정보를 채널맵 관리 서버(12)로부터 수신할 수 있도록 한다.
상기 채널맵 관리 서버(12)는 상기 비디오 소오스(14)로부터 제공되는 IPTV의 각 주파수 채널별 방송 프로그램에 대한 채널맵 정보를 실시간으로 제공한다.
상기 비디오 소오스(14)는 IPTV 방송의 채널별 방송 프로그램에 따른 비디오 데이터를 보유하고서, 각 채널의 비디오 데이터를 IPTV용 E-QAM(16)의 하향 전송 대역 인터페이스를 통해 광동축 혼합망과 연결된 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(18)에 제공한다.
상기 IPTV용 E-QAM(16)은 상기 비디오 소오스(14)로부터의 각 채널별 비디오 데이터를 연결 인터페이스로 수신하여 DOCSIS 프레임에 실은 후 QAM 변조를 통해 RF신호로 변환하여 하향 전송 대역을 통해 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(18)으로 전송한다.
상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(18)은 상기 IPTV용 E-QAM(16)을 통해 상기 채널맵 관리 서버(12)로부터의 IPTV에 대한 채널맵 정보를 주기적으로 수신하게 되고, DOCSIS 표준을 만족하는 RF 및 DOCSIS 프레임 형태로 하향 전송 대역의 IPTV 신호를 IPTV용 E-QAM(16)을 통해 수신받게 되며, 상기 IP 셋탑박스(22)로부터의 가입자에 의한 방송 수신 채널 변경이 있으면 상기 채널맵 정보를 근거로 IPTV용 내부 튜너를 사용하여 전체 방송 주파수 채널 중에서 원하는 채널을 선국하게 된다.
상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(18)은 도 2에 도시된 바와 같이, 채널맵 정보 처리부(30)와, 채널맵 메모리(32), IPTV 방송 수신 제어부(34), 케이블 인터페이스(36), 튜너(38), DOCSIS 프레임 제어부(40)를 포함하여 구성된다.
상기 채널맵 정보 처리부(30)는 상기 케이블모뎀 종단 시스템(Cable Modem Terminal System; CMTS)(10)을 통해 상기 채널맵 관리 서버(12)로부터의 채널맵 정보를 주기적으로 수신받아서 상기 채널맵 메모리(32)에 저장하여 관리한다.
상기 채널맵 메모리(32)는 상기 채널맵 정보 처리부(30)로부터 주기적으로 수신되는 채널맵 정보를 저장한다.
상기 IPTV 방송 수신 제어부(34)는 상기 IP 셋탑박스(22)의 IPTV 채널수신(Join) 상태를 감시하여 사용자의 조작에 의한 방송 수신 채널의 변경시 채널수신(Join) 메시지를 입력받아서 상기 채널맵 메모리(32)로부터의 채널맵 정보를 근거로 하여 상기 튜너(38)가 해당 방송 채널에 해당하는 RF주파수를 선국하고, 상기 DOCSIS 프레임 제어부(40)가 해당 방송 채널에 해당하는 IPTV 멀티캐스트 스트림을 추출할 수 있도록 한다.
상기 케이블 인터페이스(36)는 광동축 혼합망을 통한 E-QAM(16)으로부터의 IPTV 멀티캐스트 스트림을 수신하기 위한 물리적인 접속 인터페이스 동작을 수행한다.
상기 튜너(38)는 상기 IPTV 방송 수신 제어부(34)의 튜너 선국 제어에 의해 상기 케이블 인터페이스(36)를 통해 수신되는 하향주파수 신호에서 가입자가 시청을 원하는 IPTV 방송채널이 위치한 하향주파수 대역을 선국한다.
여기서, 상기 튜너(38)는 각 방송 주파수 채널을 개별적으로 선국할 수 있는 개별 튜너를 구성하는 것이 가능한 바, 튜너의 조합은 총 주파수 채널이 4개인 경우에 동시에 수신할 수 있는 주파수 대역이 제한되고 4채널의 수신이 모두 가능한 통합 튜너를 적용하는 것도 가능하고, 동시에 수신할 수 있는 주파수 대역의 제한이 없이 4채널의 수신이 각각 가능한 4개의 개별 튜너를 적용하는 것도 가능하며, 총 주파수 채널이 8개인 경우에는 통합 튜너를 2개 갖고서 동시에 수신할 수 있는 주파수 대역이 제한되고 8개 채널의 수신이 각각 가능하도록 할 수 있고, 4채널을 수신할 수 있는 통합 튜너 1개, 개별 채널을 각각 수신하는 개별 튜너 4개를 갖추어서 동시에 수신할 수 있는 주파수 대역이 제한되는 4개 채널의 수신 및 주파수 대역의 제한없이 4개 채널을 수신가능하도록 조합할 수 있다.
상기 DOCSIS 프레임 제어부(40)는 선국되는 방송 채널의 IPTV 멀티캐스트 스트림을 추출한다.
이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 동작에 대해 도 3의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(18)은 케이블모뎀 종단 시스템(10)을 통해 인증 서버(42)와 DOCSIS 등록(Registration) 및 IPTV 서비스 인증(Provisioning)을 수행하게 되고, 이를 통해 채널맵 관리 서버의 주소 및 채널맵 파일 정보를 얻게 된다(단계 S10).
그 이후에 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(18)은 상기 채널맵 관리 서버(12)에 채널맵 파일을 요청하게 되고(단계 S11), 상기 채널맵 관리 서버(12)는 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(18)에 요청받은 채널맵 파일을 제공해 주게 된다(단계 S12).
그 상태에서, IP 셋탑박스(22)가 초기화되고(단계 S13), 가입자의 조작에 따라 IPTV 방송 채널을 변경하는 지를 판단하게 되는 바(단계 S14), 가입자에 의해 채널의 변경이 있는 것으로 판단하게 되면 IPTV의 채널 수신 요청에 해당하는 IGMP Join 메시지를 발생하게 된다(단계 S15).
한편, 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(18)은 상기 IPTV용 E-QAM(16)을 통해 비디오 소오스(14)로부터 각 채널별 IPTV 비디오 멀티캐스트 스트림을 수신받고 있는 상태에서(단계 S16), 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀(18)의 IPTV 방송 수신 제어부(34)는 홈게이트웨이(20)를 통해 입력되는 모든 IPTV 채널 수신(Join) 메시지를 감시하고 있다가, 채널맵 메모리(32)에 저장된 채널맵 정보와 일치하는 IPTV 멀티캐스트 주소가 포함된 메시지를 찾게 되면 튜너(38) 및 DOCSIS 프레임 제어부(40)를 통해 해당 방송 채널의 하향주파수를 선국하여 해당 채널의 방송 프로그램 스트림을 수집하게 되고(단계 S17), 상기 방송 프로그램 스트림은 홈게이트웨이(20)를 통해 상기 IP 셋탑박스(22)에 브릿지(Bridge)하여 상기 IP 셋탑박스(22)에 제공되도록 한다(단계 S18).
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광동축 혼합망에서의 IPTV 방송 전송 시스템에 대한 구성을 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시된 케이블 모뎀의 상세 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 광동축 혼합망에서의 IPTV 방송 전송 방법에 대한 동작을 설명하는 플로우차트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:케이블모뎀 종단 시스템(CMTS),
12:채널맵 관리 서버, 14:비디오 소오스,
16:IPTV용 E-QAM, 18:케이블 모뎀,
20:홈 게이트웨이, 22:IP 셋탑박스,
24:컴퓨터 단말, 30:채널맵 정보 처리부,
32:채널맵 메모리, 34:IPTV 방송수신 제어부,
36:케이블 인터페이스, 38:튜너,
40:DOCSIS 프레임 처리부, 42:인증 서버.

Claims (5)

  1. 광동축 혼합망(HFC)을 통해 인터넷 서비스 및 IPTV 방송 서비스를 제공받는 시스템에 있어서,
    IPTV 방송에 대한 채널맵 정보를 제공하는 채널맵 관리 서버와;
    IPTV 방송의 각 채널별 비디오 스트림을 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에 전송하는 IPTV용 E-QAM(IPTV Edge QAM); 및
    상기 채널맵 관리서버로부터의 채널맵 정보를 전송받고, 가입자의 IPTV 수신 채널 변경 요청(Join)에 따라 상기 채널맵 정보를 근거로 IPTV 방송의 각 채널에서 원하는 방송 채널을 선국하여 해당 채널의 비디오 스트림을 가입자에게 제공하는 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광동축 혼합망에서케이블모뎀에 의한 독립적인 채널 변경 기능을 사용하는 IPTV 방송 전송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀은 상기 채널맵 관리 서버로부터의 채널맵 정보를 주기적으로 전송받아 갱신하도록 된 것을 특징으로 하는 광동축 혼합망에서 케이블모뎀에 의한 독립적인 채널 변경 기능을 사용하는 IPTV 방송 전송 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀은 상기 IPTV용 E-QAM을 통해 상기 채널맵 관리 서버로부터의 채널맵 정보를 수신받아서 채널맵 메모리에 저장하여 관리하는 채널맵 정보 처리부와,
    상기 채널맵 정보 처리부로부터 수신되는 채널맵 정보를 저장하는 채널맵 메모리,
    가입자측 IP 셋탑박스의 IPTV 채널 수신상태(Join)를 감시하여 가입자의 조작에 의한 방송 채널의 변경시 채널 수신 메시지를 입력받아서 상기 채널맵 메모리로부터의 채널맵 정보를 근거로 하여 튜너 및 DOCSIS 프레임 처리부가 해당 방송 채널을 선국할 수 있도록 하는 IPTV 방송 수신 제어부 및,
    상기 IPTV 방송 수신 제어부의 튜너 및 DOCSIS 프레임 처리부 선국 제어에 의해 상기 수신되는 각 방송 채널 중에서 가입자가 원하는 방송 채널을 선국하는 튜너를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광동축 혼합망에서 케이블모뎀에 의한 독립적인 채널 변경 기능을 사용하는 IPTV 방송 전송 시스템.
  4. 광동축 혼합망(HFC)을 통해 인터넷 서비스 및 IPTV 방송 서비스를 제공받는 방법에 있어서,
    광동축 혼합망(HFC)과 연결된 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에서 인증서버로부터 채널맵 관리 서버 주소 및 채널맵 파일 정보를 내려받는 제1단계와;
    상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에서 상기 파일을 근거로 IPTV 방송의 채널맵 정보를 요청함에 의해, E-QAM에서 채널맵 관리 서버로부터 채널맵 정보를 제공받아 상기 케이블 모뎀에 전송하는 제2단계;
    상기 E-QAM을 통해 IPTV 방송의 각 채널별 비디오 스트림이 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에 전송되는 제3단계; 및
    상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀에서 가입자측 IP 셋탑박스의 IPTV 채널수신(Join) 상태를 감시하여 가입자의 조작에 의한 방송 채널의 변경시 채널수신 메시지를 입력받아서 상기 채널맵 정보를 근거로 하여 각 방송 채널 중에서 해당 방송 채널을 선국하여 해당 방송 프로그램의 스트림을 가입자측 IP셋탑 박스에 제공하는 제4단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광동축 혼합망에서의 IPTV 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀은 상기 채널맵 관리 서버로부터의 채널맵 정보를 주기적으로 전송받아 갱신하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광동축 혼합망에서의 IPTV 방송 전송 방법.
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