KR20200090568A - 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 방법 및 장치가 제공된다. ATSC 3.0에 기반하여 방송 신호를 송수신하는 시스템에서, 모니터링 장치가, 상기 방송 신호를 송신하는 시스템의 구성 요소들 중 복수의 구성 요소의 출력단을 통해 출력되는 신호를 복수의 채널을 통해 각각 수신하고, 상기 복수의 채널의 각 채널을 통해 수신된 신호가 처리된 프로토콜을 확인한다. 그리고 확인된 프로토콜에 따라 상기 신호의 헤더에 포함된 설정 파라미터를 이용하여 해당 채널을 통해 수신된 신호에 대한 서비스 품질을 측정한다.

Description

다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 방법 및 장치{Method and apparatus for monitoring stream in multi-channel point}

본 발명은 스트림 모니터링 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 다채널 멀티포인트 스트림을 모니터링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

IPTV(Internet Protocol Television)나 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등의 실시간 서비스에서는 RTP(Real Time Protocol)의 타임스탬프를 이용하여 패킷 손실이나 지연(Latency) 등의 서비스 품질을 측정한다. 보다 자세하게는, 타임 스탬프를 이용하여 네트워크 파라미터(예를 들면, 패킷간 딜레이 및 지터(jitter), 네트워크장치 내 패킷 손실, 네트워크장치 내 지연시간, RTP 프로토콜을 사용하는 경우 패킷의 시퀀스 넘버(Sequence number) 등)를 실시간으로 측정하고 실시간 서비스의 특징을 분석하여 제어함으로써, 네트워크상의 문제로 인해 실시간 응용서비스에 문제가 발생할 경우, 서비스 경로 상에서 문제가 발생한 장치와 발생원인을 실시간으로 모니터링하고 개선하여 서비스를 보다 안정적으로 운용한다.

2017년 미국에서 표준화가 완료된 디지털 방송 표준 ATSC 3.0(Advanced Television Systems Committee standard 3.0 version) 은 기존의 ATSC 표준이 지원하는 HD(High Definition) 해상도의 미디어보다 더 높은 4K, 8K UHD(Ultra High Definition) 해상도의 미디어를 지원한다.

ATSC 3.0 전송 방식에 기반한 UHDTV(Ultra High Definition Television) 방송 시스템은 방송 서비스를 제공하기 위하여 두 가지 방법을 정의하고 있다. 첫번째 방법은 MMT(MPEG Media Transport)에 기반한 것으로 MMTP(MMT Protocol)을 사용하여 MPU(Media Processing Unit)를 전송하는 방식이다. 두번째 방법은 MPEG DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)의 DASH-IF(DASH Industry Forum) 프로파일에 기반한 것으로, ROUTE(Real-time Object delivery over Unidirectional Transport) 프로토콜을 사용하여 DASH 세그먼트를 전송하는 방식이다. NRT(non-Real Time) 미디어, EPG(Electronic Program Guide) 데이터 및 기타 파일들을 포함하는 비실시간 컨텐츠는 ROUTE를 통하여 전송하게 된다. 서비스 시그널링의 경우는 MMT 또는 ROUTE 프로토콜을 사용하여 각각 전송될 수 있으며, MMT 또는 ROUTE로 전송되는 서비스 시그널링을 획득하기 위한 부트스트랩 시그널링 정보는 서비스 리스트 테이블(SLT: Service List Table)을 통하여 별도의 전송 패스로 제공된다. 또한 MPEG DASH 세그먼트 기반의 방송 서비스에서 하나 혹은 그 이상의 프로그램 컴포넌트를 HTTP/TCP/IP 프로토콜을 통하여 브로드밴드 망으로 전송되는 것도 포함한다.

이러한 ATSC 3.0 방송 시스템에서 미디어 스트림의 전송을 위한 프로토콜 및 매니지먼트를 위해 MMT 또는 ROUTE 프로토콜로 스트림을 처리하여 MUX 및 스케쥴링 등의 기능을 수행하게 되는데, 서비스를 보다 안정적으로 운용하기 위해서, 각 단계에 따른 패킷의 지연(Latency)이나 지터(Jitter) 등과 관련한 서비스 품질을 실시간으로 측정하고 모니터링하는 것이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, ATSC 3.0에 기반한 송수신 시스템에서 실시간으로 다채널의 멀티포인트를 모니터링할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, ATSC 3.0 전송방식에 기반한 송수신 시스템에서 복수 채널의 UHD(Ultra High Definition) 컨텐츠에 대하여 서비스 품질을 프로토콜 형태에 따라 실시간으로 측정하여 모니터링 결과를 제공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따른 방법은, ATSC 3.0에 기반하여 방송 신호를 송수신하는 시스템에서 스트림을 모니터링하는 방법으로서, 모니터링 장치가, 방송 신호를 송신하는 시스템의 구성 요소들 중 복수의 구성 요소의 출력단을 통해 출력되는 신호를 복수의 채널을 통해 각각 수신하는 단계; 상기 모니터링 장치가, 상기 복수의 채널의 각 채널을 통해 수신된 신호가 처리된 프로토콜을 확인하는 단계; 및 상기 모니터링 장치가, 확인된 프로토콜에 따라 상기 신호의 헤더에 포함된 설정 파라미터를 이용하여 해당 채널을 통해 수신된 신호에 대한 서비스 품질을 측정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, ATSC 3.0 전송방식에 기반한 송수신 시스템에서 복수 채널의 UHD 컨텐츠에 대하여 패킷 손실이나 지연(Latency) 및 지터(Jitter) 등의 서비스 품질을 MMT나 ROUTE 등의 프로토콜 형태에 따라, 타임스탬프(timestamp)나 EXT_TIME 등의 파라미터를 통하여 실시간으로 측정하여 모니터링 결과를 제공함으로써, ATSC 3.0 전송방식에 기반한 다채널의 UHDTV 방송 서비스를 실시간 모니터링할 수 있다. 이에 따라 채널의 UHDTV 방송 서비스가 보다 안정적으로 운용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ATSC 3.0 전송방식에 기반한 송수신 시스템에서 MTTP 패킷의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ATSC 3.0 전송방식에 기반한 송수신 시스템에서 ROUTEP 패킷의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, ATSC 3.0 기반한 송수신 시스템에서의 다채널 멀티포인트 스트림을 분석하고 모니터링하는 방법의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, ATSC 3.0 기반한 송수신 시스템에서의 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 장치의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, ATSC 3.0 기반한 송수신 시스템에서의 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, ATSC 3.0 기반한 송수신 시스템에서의 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 방법에서, 서비스 품질을 측정하는 과정의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ATSC 3.0 기반한 송수신 시스템에서의 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 장치의 구조도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 방법 및 장치에 대하여 설명한다.

ATSC 3.0(Advanced Television Systems Committee standard 3.0 version) 전송 방식에 기반한 UHDTV(Ultra High Definition Television) 방송 시스템은 방송 서비스를 제공하기 위하여, MMT(MPEG Media Transport)에 기반한 것으로 MMTP(MMT Protocol)을 사용하여 MPU(Media Processing Unit)를 전송하는 방식 및 MPEG DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)의 DASH-IF(DASH Industry Forum) 프로파일에 기반한 것으로, ROUTE(Real-time Object delivery over Unidirectional Transport) 프로토콜을 사용하여 DASH 세그먼트를 전송하는 방식을 정의하고 있다.

MMT 전송 프로토콜은 미디어 데이터를 MPU(Media Process Unit)라는 ISOBMF(ISO Base Media File Format) 기반 미디어 전송 포맷으로 캡슐화하여 전송한다. MPU는 ISOBMF를 기반으로 하여 미디어 데이터와 함께 다양한 메타데이터를 포함한다. MPU는 MPU 메타데이터(MPU metadata), 프래그먼트 메타데이터(Movie fragment metadata), MFU(Media Fragment Unit)의 세가지 부분을 포함한다. MPU 메타데이터는 파일 타입을 포함하는 'ftyp' 같은 MPU의 논리적인 그룹인 애셋(Asset)을 식별하기 위한 aset_id, 애셋 내에서 MPU를 식별하기 위한 시퀀스 넘버를 포함하는 'mmpu', 미디어 데이터에 대한 힌트 샘플을 포함한 'mov'를 포함하다. 프래그먼트 메타데이터는 'mdat'에 관한 정보를 포함하는 'mof' 및 'mdat'의 길이를 나타내는 헤더를 포함한다. MFU는 실제 미디어 데이터를 포함한다. MPU의 각 부분은 MMTP 패킷의 유료 부하에 입력되어 전송되며, MFU의 경우 추가적으로 힌트 샘플과 미디어 샘플에 대한 정보를 헤더에 포함하여 전송된다.

MMTP에는 세가지 전송 모드가 있는데, 실시간 미디어 데이터인 MPU를 전송하기 위한 MPU 전송 모드, 비실시간 미디어 데이터를 전송하기 위한 GFD(Generic File Delivery) 모드, 방송 서비스의 발견 및 소비, 제어에 대한 정보를 전달하기 위한 시그널링 모드로 나눌 수 있다. MPU 모드는 MPU 메타데이터, 프래그먼트 메타데이터, MFU 각각을 MMTP 패킷의 유료 부하에 실어서 전송한다. 시그널링 모드는 USBD(User Service Bundle Description), 패키지의 소비에 필요한 정보를 가진 MPT(MMT Package Table), 수신기의 버퍼에 관한 정보를 제공하는 HRBM(Hypothetical Receiver Buffer Model) 메시지 등을 유료 부하에 실어 전송한다. 이 때 각 테이블은 한 패킷에 한 종류의 테이블만 포함되어 전송된다. 이 유료 부하들은 공통적인 헤더 외에도 그 종류에 따라 각기 다른 MMTP 유료 부하 헤더(MMTP payload header)를 가지기 때문에 헤더 오버헤드가 다를 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ATSC 3.0 전송방식에 기반한 송수신 시스템에서 MTTP 패킷의 구조를 나타낸 도이다.

MMTP 패킷은 IP 네트워크를 통해 전송되기 때문에, 도 1에서와 같이, 최대 MTU(Maximum Transmission Unit) 길이를 가지며 20바이트의 IP 헤더와 8바이트의 UDP(Use Datagram Protocol) 헤더를 포함한다. 또한, MMTP 패킷은 MMTP 헤더(header), 페이로드(payload) 헤더 및 페이로드를 포함한다.

MMTP 헤더에서 'V'필드는 MMTP 헤더의 버전을 나타내며, 버전에 따라 헤더의 구조가 달라진다. 'type' 필드는 페이로드 데이터의 종류를 나타내며, 값이 0일 경우 MPU를 나타내며, 값이 1일 경우 다른 종류의 오브젝트를 나타내고, 값이 2일 경우 시그널링 메시지(signaling message)를 나타내며, 값이 3일 경우 리페어 심볼(repair symbol)을 나타낸다. MMTP 헤더의 'type' 필드를 통해 MPU 모드인지 시그널링 모드인지 구분할 수 있다. MPU 모드일 때 유료 부하가 MFU인 경우에는 DU(Data Unit) 헤더가 추가될 수 있다. 각 유료 부하 헤더는 종류에 따라 최소 4바이트에서 최대 26 바이트의 크기를 가지게 된다. payload data 안에 MMTP 페이로드 헤더가 존재한다. MMTP 페이로드 헤더에는 DU 헤더가 존재한다.

MMTP 헤더에서 'packet_id' 필드는 애셋(Asset)들을 식별하기 위하며 사용된다. 그리고 'timestamp' 필드는 32비트로 구성되며, UTC(Coordinated Universal Time) 시간을 기반으로 전송 시간을 나타내는 필드이다. 해당 필드에서 사용되는 UTC 시간은 협정 세계시이며, 1972년 1월 1일부터 시행된 국제 표준시를 의미한다

본 발명의 실시 예에 따르면, MMT 전송 프로토콜에서는 UTC 시간을 기반으로 전송 시간을 나타내기 위하여 timestamp 필드를 이용한다. 이러한 timestamp의 특성을 이용하여 패킷 지연 및 지터 성능과 관련한 결과를 얻을 수 있다. 패킷 지연, 최대 지터, 그리고 최소 지터는 다음과 같은 식을 통해 획득될 수 있다.

한편, ROUTE 전송 프로토콜은 방송망을 통해서 다이나믹하게 전송되는 세그먼트들의 양과 질을 변경할 수 있도록 하는 스트리밍 기법을 제공한다. ROUTE는 FLUTE(File Delivery over Unidirectional Transport)을 확장한 전송 프로토콜이기 때문에 FLUTE 전송에 사용되는 패킷 구조에 기반을 두고 확장한 형태로 구성된다.

ROUTE 전송 프로토콜은 미디어 전송 포맷인 DASH를 이용하여 미디어 데이터를 전송한다. DASH는 미디어 데이터를 ISOBMF 기반의 DASH 세그먼트로 포맷하는데, 하나의 ISOBMF 파일은 미디어 데이터와 그 미디어 데이터에 관련된 다양한 메타데이터 컨테이너들을 포함한다. 초기화(Initialization) 세그먼트는 미디어 DASH 세그먼트를 화면에 표현하기 위해 필요한 초기화 정보를 가지며, 파일의 타입 및 호환성을 포함하는 'ftyp'와 미디어 데이터의 재생에 관한 정보를 포함하는 ‘mov'를 포함한다. 미디어 세그먼트는 실제 미디어 데이터를 포함한 'mdat'과 그에 대한 메타데이터를 가지며, 메타데이터는 전송되는 세그먼트에 대한 정보를 포함하는 'styp'와 각 'mdat'에 관한 정보를 포함하는 ‘mof'로 구성될 수 있다.

ROUTE는 앞서 언급한 DASH 세그먼트들을 ROUTE 패킷의 유료 부하에 실어 전송한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ATSC 3.0 전송방식에 기반한 송수신 시스템에서 ROUTEP 패킷의 구조를 나타낸 도이다.

ROUTE 패킷은 MPEG-2 TS(Transport Stream)와 다르게 IP 네트워크를 통해 전송되기 때문에, 도 2에서와 같이, 최대 MTU(Maximum Transmission Unit) 길이로 20 바이트의 IP 헤더와 8 바이트의 UDP 헤더를 포함한다. 또한, LCT(Layered Coding Transport) 패킷을 기본 전송 단위로 하여 필요에 따라 최소 4바이트, 최대 16바이트의 크기를 가지는 확장 헤더인 ROUTE 헤더 및 ROUTE_Ext_헤더를 포함할 수 있다. ROUTE 헤더에는 시간과 관련된 값들이 추가될 수 있다. 예를 들어, EXT FTI(FEC Object Transmission Information), EXT_TO(Transport Object Length), EXT_ROUTE_PRESENTATION TIME, EXT_TIME들을 포함할 수 있어 가변길이의 헤더와 유료 부하를 가진다.

하나의 UHDTV 서비스는 하나 이상의 ROUTE 세션으로 구성될 수 있다. 실시간 객체 전송을 위해 ROUTE 패킷의 헤더 부분에는 시간과 관계된 값들이 추가될 수 있다. EXT_TIME과 EXT_ROUTE_PRESENTATION_TIME 확장 필드가 이와 관계된 시간 정보이다. TV 수신기는 이러한 시간 정보의 값들을 통해 수신한 ROUTE 패킷의 동기화를 수행하여 시청자에게 실시간 TV 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 방송망을 통해 전송되는 ROUTE 패킷들의 정렬 순서를 보장하기 위해 ROUTE 패킷의 헤더에 오프셋 정보를 추가하여, 수신기에서 패킷들을 재정렬할 수 있는 방안을 마련하고 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, ROUTE 전송 프로토콜에서는 전송 시간을 나타내기 위하여 EXT_TIME 필드를 이용한다. 이러한 EXT_TIME의 특성을 이용하여 패킷 지연 및 지터 성능과 관련한 결과를 얻을 수 있다. 패킷 지연, 최대 지터, 최대 지터는 다음과 같은 식을 통해 획득될 수 있다.

위에 기술된 바와 같이, MMT 또는 ROUTE 프로토콜로 스트림을 처리하여 송신하는 ATSC 3.0 기반 송수신 시스템에서, 본 발명의 실시 예에서는 복수 채널의 UHD(Ultra High Definition) 컨텐츠에 대하여 MMT나 ROUTE 등의 프로토콜 형태에 따라 서비스 품질을 실시간으로 측정한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, ATSC 3.0 기반한 송수신 시스템에서의 다채널 멀티포인트 스트림을 분석하고 모니터링하는 방법의 개념도이다.

본 발명의 실시 예에서는 ATSC 3.0 기반의 지상파 UHD 헤드엔드 시스템을 구성하는 인코더, 다중화기, 스케쥴러 등의 장비로 입력 및 출력되는 IP 데이터의 상태와 데이터를 분석하고, 전송되는 방송 스트림을 실시간으로 분석하고 모니터링 한다.

구체적으로, 첨부한 도 3에서와 같이, 각각의 처리 단계별 데이터 즉, 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 인코더에서 출력되는 IP 데이터, 인코더로부터 스크램블러로 입력된 다음에 처리되어 스케줄러로부터 출력되는 데이터, 스케줄러로부터 다중화기로 입력되어 다중화된 다음에 출력되는 IP 데이터, 그리고 다중화기로부터 스케줄러로 입력되어 처리된 다음에 출력되는 IP 데이터의 각각에 대한 상태와 데이터를 분석한다. 여기서, 각각의 처리 단계별로 IP 데이터에 대하여, 전송 프로토콜에 따른 특정 파라미터, 즉, 전송 시간을 나타내는 특정 필드(MMT 전송 프로토콜의 경우에는 UTC 시간을 기반으로 전송 시간을 나타내는 timestamp 필드, ROUTE 전송 프로토콜의 경우에는 전송 시간을 나타내는 EXT_TIME 필드)를 이용하여, 위에 기술된 바와 같은 수학식 1 내지 수학식 6을 이용하여, 패킷 지연, 최대 지터, 최대 지터 등의 서비스 품질을 측정하고, 이를 토대로 하는 모니터링 결과를 출력한다.

이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 장치는 다음과 같은 구조로 이루어진다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, ATSC 3.0 기반한 송수신 시스템에서의 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 장치의 구조도이다.

ATSC 3.0 기반 송수신 시스템에서, 본 발명의 실시 예에 따른 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 장치(1)(설명의 편의를 위해, 스트림 모니터링 장치라고도 명명됨)는 도 4에서와 같이, IP 수신부(10), STL 분석부(20), MMT/ROUTE 분석부(30), 디스크램블링부(40) 및 A/V 디코딩부(50)를 포함하며, A/V 동기화 및 출력부(60), 사용자 인터페이스부(70) 및 지연 및 지터 측정부(80)를 더 포함한다.

IP 수신부(10)는 지상파 UHD 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 장비 간에 입/출력되는 방송 신호를 입력 받도록 구성된다.

STL 분석부(20)는 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 스케쥴러에서 출력되는 STL(Studio to Transmitter Links) 신호를 분석하도록 구성된다.

MMT/ROUTE 분석부(30)는 LLS(Low Level Signaling)와 SLS(Service Layer Signaling)를 분석하여, ROUTE 또는 MMTP로 전송되는 A/V(Audio/Video) 컴포넌트를 추출하도록 구성된다.

디스크램블링부(40)는 암호화된 A/V 방송 스트림을 복호화하도록 구성된다.

A/V 디코딩부(50)는 복호화된 A/V 방송 스트림을 디코딩하도록 구성된다.

이러한 IP 수신부(10), STL 분석부(20), MMT/ROUTE 분석부(30), 디스크램블링부(40) 및 A/V 디코딩부(50)는 각 채널별로 각각 구성되어, 한 채널의 UHD 스트림 전송을 위한 모니터링 기능을 수행한다. 이에 따라 설명의 편의를 위하여, 하나의 채널에 대해 구성되는 IP 수신부(10), STL 분석부(20), MMT/ROUTE 분석부(30), 디스크램블링부(40) 및 A/V 디코딩부(50)를 포함하여, "채널 모니터링부"라고 명명할 수 있다. 여기서 채널은 다채널이며, 예를 들어, 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 인코더에서 출력되는 데이터(또는 제1 방송 신호)를 입력받는 제1 채널, 인코더로부터 스크램블러로 입력된 다음에 처리되어 스케줄러로부터 출력되는 데이터(또는 제2 방송 신호)를 입력받는 제2 채널, 스케줄러로부터 다중화기로 입력되어 다중화된 다음에 출력되는 데이터(또는 제3 방송 신호)를 입력받는 제3 채널, 그리고 다중화기로부터 스케줄러로 입력되어 처리된 다음에 출력되는 데이터(또는 제4 방송 신호)를 입력받는 제4 채널을 포함한다. 이에 따라, 제1 채널 내지 제4 채널별로 각각, "채널 모니터링부"가 구성되며, 채널 모니터링부는 측정된 서비스 품질에 따른 영상을 각각 출력한다.

A/V 동기화 및 출력부(60)는 A/V 동기화 및 분할 영상 출력을 하도록 구성된다. A/V 동기화 및 출력부(60)는 4K 인코더, 스크램블러, 다중화기 및 스케쥴러 등 복수의 헤드엔드 장비를 동시에 모니터링 할 수 있도록 출력되는 영상을 분할 화면으로 구성하여 출력한다. 즉, 복수의 채널(예: 제1 채널 내지 제4 채널)에 대한 각각의 채널 모니터링부로부터 출력되는 영상들을 도 3에서와 같이, 분활 화면으로 구성하여 출력한다.

사용자 인터페이스부(70)는 시스템 동작 설정 및 모니터링을 위한 GUI(graphical user interface) 환경을 제공한다. 구체적으로, 사용자 인터페이스부(70)는 시스템 운용자로부터 시스템 동작에 필요한 설정 정보를 입력받을 수 있으며, 시스템 운용자로부터 미디어 스트림 모니터링을 위한 제어 정보를 입력받을 수 있다. 사용자 인터페이스부(70)는 시스템 설정 정보 및 제어 정보를 관리 및 저장하며, GUI를 통해 ATSC 3.0 미디어의 분석 정보와 모니터링을 위한 영상 및 음성 정보를 제공한다.

지연 및 지터 측정부(80)는 MMT 프로토콜에 따라 데이터를 처리한 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소(인코더, 스크램블러, 다중화기, 스케줄러 등)의 지연 및 지터 측정을 수행하며, 또한, ROUTE 프로토콜에 따라 데이터를 처리한 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소의 지연 및 지터 측정을 수행하도록 구성된다.

다음에는 이러한 구조로 이루어지는 스트림 모니터링 장치(1)를 토대로, 본 발명의 실시 예에 따른 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 방법에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, ATSC 3.0 기반한 송수신 시스템에서의 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 방법의 흐름도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 스트림 모니터링 장치(1)의 각 부간의 상호 연동을 통해 다채널 멀티포인트 스트림에 대한 분석 및 모니터링이 수행된다.

구체적으로, 첨부한 도 5에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스트림 모니터링 장치(1)는 도 3에 예시된 바와 같은 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 장비(4K 인코더, 스크램블러, 다중화기 및 스케쥴러 등) 간에 입/출력되는 방송 신호(예: 제1 방송 신호 내지 제4 방송 신호)들을 복수의 채널을 통해 입력받는다(S100).

하나의 채널을 통해 입력되는 방송 신호(예: 제1 방송 신호)에 대해, 스트림 모니터링 장치(1)의 IP 수신부(10)는 방송 신호를 입력받는다. 여기서, 방송 신호는 국내 지상파 UHDTV 방송 송수신 정합 표준을 따르는 IP 기반의 방송 신호이다. IP 수신부(10)는 IP 기반의 방송 신호로부터 MMTP/ROUTE/STL 정보를 추출하며, STL/UDP/IP 데이터를 STL 분석부(20)로 출력한다(S110). 또한, IP 수신부(10)는 MMTP/UDP/IP 데이터 또는 ROUTE/UDP/IP 데이터를 MMT/ROUTE 분석부(30)로 출력한다(S120).

STL 분석부(20)는 IP 수신부(10)로부터 STL/UDP/IP 데이터를 입력받고, 입력받은 IP 데이터로부터 STL을 추출한다. 그리고, STL에 포함되어 있는 L1 시그널링(Signaling) 정보를 이용하여 부트스트랩(Bootstrap), 프리앰블(Preamble) 데이터를 추출하고 분석한다(S130). STL 분석부(20)는 분석한 데이터를 기반으로 ALP(ATSC Link-Layer Protocol)를 추출할 수 있으며, 획득한 정보(STL, L1 시그널링 정보, 부트스트램, 프리앰블, ALP)를 별도의 로그(Log) 파일로 저장할 수 있다. STL 분석부(20)는 이후 MMTP/UDP/IP 데이터 또는 ROUTE/UDP/IP 데이터를 MMT/ROUTE 분석부(30)로 출력한다(S140).

MMT/ROUTE 분석부(30)는 IP 수신부(10)와 STL 분석부(20)로부터 입력받은 IP 데이터(MMTP/UDP/IP 또는 ROUTE/UDP/IP)를 토대로 분석 및 처리를 수행하여 비디오 및 오디오 ES(elementary stream)를 출력한다(S150).

구체적으로, MMT/ROUTE 분석부(30)는 입력받은 데이터가 MMTP/UDP/IP 데이터인 경우, LLS를 추출하고 SLT를 분석한다(a). SLT 분석을 통해 수신한 방송 미디어의 스크램블 여부를 확인하고(b), 또한, SLT 분석을 통해 미디어 전송 프로토콜을 확인하고 MMTP 패킷을 추출하며(c), MMT 시그널링을 이용하여 MMT의 USBD, MP 테이블(Table), HRBM(Hypothetical Receiver Buffer Model)을 추출하고 분석하고(d), (b)의 과정을 통해 분석한 데이터를 기반으로 MMTP 패킷의 페이로드를 처리하여 비디오 및 오디오 ES(elementary stream)를 추출한다.

한편, MMT/ROUTE 분석부(30)는 입력받은 데이터가 ROUTE/UDP/IP 데이터인 경우, SLT 분석을 통해 미디어 전송 프로토콜을 확인하고 ROUTE 패킷을 추출하며(f), ROUTE 시그널링을 이용하여 ROUTE의 LCT, SLS, USBD, MPD(Media Presentation Description), S-TSID(Service-based Transport Session Instance Description)를 추출하고 분석하고(g), (g) 과정을 통해 분석한 데이터를 기반으로 ROUTE 패킷의 페이로드를 처리하여 비디오 및 오디오 ES를 추출한다. MMT/ROUTE 분석부(30)는 a~h 과정에서 획득한 정보를 별도의 로그 파일로 저장할 수 있다.

이후 MMT/ROUTE 분석부(30)는 수신된 방송 미디어가 스크램블된 경우, 스크램블된 비디오 및 오디오 ES를 디스크램블링부(40)로 출력하고(S160), 수신된 방송 미디어가 스크램블링되지 않은 경우, 스크램블되지 않은 비디오 및 오디오 ES를 A/V 디코딩부(50)로 출력한다(S170).

디스크램블링부(40)는 MMT/ROUTE 분석부(30)로부터 스크램블된 비디오 및 오디오 ES를 입력받고, 이를 CENC(Common. Encryption) 방식으로 디스크램블링하고, 디스크램블링된 비디오 및 오디오 ES를 A/V 디코딩부(50)로 출력한다(S180, S190).

A/V 디코딩부(50)는 입력되는 비디오 및 오디오 ES를 디코딩하여 출력한다. 즉, A/V 디코딩부(50)는 디스크램블링부(40)로부터 디스크램블링된 비디오 및 오디오 ES를 입력받거나, MMT/ROUTE 분석부(30)로부터 스크램블링되지 않은 비디오 및 오디오 ES를 입력받는다. A/V 디코딩부(50)는 CENC 방식으로 비디오 및 오디오 ES를 디코딩하고, 디코딩된 A/V 영상 신호를 A/V 동기화 및 출력부(60)로 출력한다(S200, S210). 여기서, A/V 디코딩부(50)는 디코딩 처리 과정의 정보를 별도의 로그 파일로 저장할 수 있다.

위에 기술된 바와 같이, 복수의 채널별로, IP 수신부(10), STL 분석부(20), MMT/ROUTE 분석부(30), 디스크램블링부(40) 및 A/V 디코딩부(50)로 이루어지는 채널 모니터링부가 동작하여, 디코딩된 A/V 영상 신호가 A/V 동기화 및 출력부(60)로 출력될 수 있다.

A/V 동기화 및 출력부(60)는 A/V 디코딩부(50)로부터 입력되는 A/V 영상 신호를 토대로 영상을 출력한다(S220). 이때, A/V 동기화 및 출력부(60)은 복수의 채널별로 채널 모니터링부에 의해 출력되는 디코딩된 A/V 영상 신호들을 조합하여 분할 영상을 구성하여 출력한다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 지연 및 지터 측정부(80)는, MMT 프로토콜에 따라 데이터를 처리한 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소(인코더, 스크램블러, 다중화기, 스케줄러 등)의 지연 및 지터 측정을 수행한다. 이를 위해, 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소는 PTP(Precision Time Protocol)/ NTP(Network Time Protocol) 서버와 시간 동기가 되어 있어야 한다.

지연 및 지터 측정부(80)는 설정 파라미터 즉, MMT 프로토콜의 패킷 헤더에 정의된 32비트의 타임스탬프 값을 이용하여 지연 및 지터를 측정한다. 패킷 지연(Delay)은 패킷의 수신 시간과 타임스탬프 정보를 이용하여 계산될 수 있으며, 위에 기술된 수학식 1에 따라 계산된다. 지터(Jitter)는 패킷의 수신 시간과 타임스탬프 정보 및 지연 정보를 통하여 계산될 수 있으며, 최대값/최소값으로 구분하여 계산될 수 있다. 최대 지터는 위의 수학식 2를 토대로 계산되며, 최소 지터는 위의 수학식 3을 토대로 계산될 수 있다.

또한, 지연 및 지터 측정부(80)는 ROUTE 프로토콜에 따라 데이터를 처리한 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소의 지연 및 지터를 측정한다. 이 경우에도, 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소는 PTP/NTP 서버와 시간 동기가 되어 있어야 한다.

지연 및 지터 측정부(80)는 설정 파라미터 즉, ROUTE 프로토콜의 패킷에서 정의된 EXT_TIME 값을 이용하여 지연 및 지터를 측정한다. 패킷 지연(Delay)은 패킷의 수신 시간과 EXT_TIME 정보를 이용하여 계산될 수 있으며, 위의 수학식 4를 토대로 계산될 수 있다. 지터는 패킷의 수신 시간과 EXT_TIME 정보 및 지연 정보를 통하여 계산될 수 있으며, 최대값/최소값으로 구분하여 계산된다. 최대 지터는 위의 수학식 5를 토대로 계산되며, 최소 지터는 위의 수학식 6을 토대로 계산될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, ATSC 3.0 기반한 송수신 시스템에서의 다채널 멀티포인트 스트림 모니터링 방법에서, 서비스 품질을 측정하는 과정의 흐름도이다.

첨부한 도 6에서와 같이, 지연 및 지터 측정부(80)는, 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소(인코더, 스크램블러, 다중화기, 스케줄러 등)로부터 출력되는 신호들을 별도의 채널을 통해 수신한다(S300).

각 채널별로, 수신된 신호가 MMT 프로토콜 또는 ROUTE 프로토콜에 따라 처리되었는지를 판단하고, 판단된 프로토콜에 따라 지연 및 지터 측정을 수행한다(S310).

수신된 신호가 MMT 프로토콜에 따라 처리된 경우, 해당 신호의 패킷 헤더에 정의된 32 비트의 타임스탬프 값을 이용하여 지연 및 지터를 측정한다(S320). 이 경우, 패킷의 수신 시간과 타임스탬프 정보를 이용하여 수학식 1에 따라 패킷 지연이 측정되며, 패킷의 수신 시간과 타임스탬프 정보 및 지연 정보를 이용하여 수학식 2 및 수학식 3에 따라 각각, 최대 지터와 최소 지터가 측정된다.

또한, 수신된 신호가 ROUTE 프로토콜에 따라 처리된 경우, 해당 신호의 패킷의 헤더에 포함된 EXT_TIME 값을 이용하여 지연 및 지터를 측정한다(S330). dl 경우, 패킷의 수신 시간과 EXT_TIME 정보를 이용하여 수학식 4에 따라 패킷 지연이 측정되며, 패킷의 수신 시간과 EXT_TIME 정보 및 지연 정보를 이용하여 수학식 5 및 수학식 6에 따라 각각, 최대 지터와 최소 지터가 측정된다.

위에 기술된 바와 같이, 지연 및 지터 측정부(80)에 의해 측정된 측정 결과 즉, 서비스 품질을 나타내는 패킷 지연, 최대 지터, 그리고 최소 지터는, A/V 동기화 및 출력부(60)에 의해 출력되는 영상 위에 오버레이되는 형태로 출력될 수 있다. 또는, 측정 결과는 별도의 모니터링 장비를 통해 실시간으로 변화되는 양상으로 디스플레이될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스트림 모니터링 장치의 구조도이다.

첨부한 도 7에 도시되어 있듯이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스트림 모니터링 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 입력 인터페이스 장치(130), 출력 인터페이스 장치(140), 네트워크 인터페이스(150) 및 저장 장치(160)를 포함하며, 이들은 버스(170)를 통해 통신할 수 있다.

프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 6을 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(110)는 수신되는 패킷이 MMT 또는 ROUTE 프로토콜에 따라 처리되었는지를 판단하고, 처리된 프로토콜에 따라 패킷에 포함된 시간 정보를 나타내는 값을 이용하여 서비스 품질(지연, 최대 지터, 최소 지터 등)를 측정하도록 구성된다. 프로세서(110)는 특히, 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소의 지연 및 지터 측정을 수행하기 위해, 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소로부터 출력되는 패킷들을 각각 입력받아 해당 패킷의 헤더에 포함된 시간 정보를 이용하여, 각 구성 요소별 서비스 품질을 측정하도록 구성될 수 있다.

프로세서(110)는 중앙 처리 장치(CPU)이거나, 또는 메모리(120) 또는 저장 장치(160)에 저장된 명령을 실행하는 반도체 장치일 수 있다.

메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(160)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 메모리는 ROM(121) 및 RAM(122)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 메모리(120)는 프로세서(110)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 메모리(120)는 이미 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서(110)와 연결될 수 있다.

네트워크 인터페이스 장치(150)는 네트워크에 연결되어 신호를 송수신하도록 구성된다. 네트워크 인터페이스 장치(150)는 지상파 UHD 헤드엔드 시스템의 각 구성 요소로부터 출력되는 신호들을 수신하여 프로세서(110)로 제공하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

1. ATSC 3.0에 기반하여 방송 신호를 송수신하는 시스템에서 스트림을 모니터링하는 방법으로서,
   모니터링 장치가, 상기 방송 신호를 송신하는 시스템의 구성 요소들 중 복수의 구성 요소의 출력단을 통해 출력되는 신호를 복수의 채널을 통해 각각 수신하는 단계;
   상기 모니터링 장치가, 상기 복수의 채널의 각 채널을 통해 수신된 신호가 처리된 프로토콜을 확인하는 단계; 및
   상기 모니터링 장치가, 확인된 프로토콜에 따라 상기 신호의 헤더에 포함된 설정 파라미터를 이용하여 해당 채널을 통해 수신된 신호에 대한 서비스 품질을 측정하는 단계
   를 포함하는 모니터링 방법.
   
   
   
   
   
   

Images