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KR100584395B1 - Ｍｐｅｇ-ｔｓ 전송 장치 - Google Patents

Ｍｐｅｇ-ｔｓ 전송 장치 Download PDF

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KR100584395B1
KR100584395B1 KR1020030101711A KR20030101711A KR100584395B1 KR 100584395 B1 KR100584395 B1 KR 100584395B1 KR 1020030101711 A KR1020030101711 A KR 1020030101711A KR 20030101711 A KR20030101711 A KR 20030101711A KR 100584395 B1 KR100584395 B1 KR 100584395B1
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Abstract

본 발명은 MPEG-TS 전송 장치에 있어서, 물리 계층에서 식별하는 프리앰블 및 MAC 계층에서 식별하는 하나 이상의 MPEG-TS 스트림으로 구성된 MPEG-TS 데이터 프레임을 생성하여 출력하는 제1 MII(Media Independent Interface) 인터페이스와, 상기 제1 MII 인터페이스로부터의 데이터 프레임을 수신하여 FX(Fiber Transmission) 전송을 수행하는 제1 이더넷 물리 계층(PHY) 장치를 갖는 송신부와, 상기 송신부로부터의 MPEG-TS 데이터 프레임을 수신하여 각 가입자에게 분배하는 백 플레인 보드와, 상기 백 플레인 보드로부터 수신된 MPEG-TS 데이터 프레임의 프리앰블을 식별하여 클록을 복원하고 MPEG-TS 데이터 프레임의 하나 이상의 MPEG-TS 스트림을 출력하는 제2 이더넷 물리 계층 장치와, 상기 제2 이더넷 물리 계층 장치로부터 하나 이상의 MPEG-TS 스트림을 수신하여 각 가입자에게 제공하는 제2 MII 인터페이스를 포함한다.
이더넷 물리 계층 장치, MII(Media Independent Interface)

Description

ＭＰＥＧ-ＴＳ 전송 장치{APPARATUS FOR TRANSMITTING MPEG-TS}
도 1은 방송 전송 시스템의 구성도로서 PON의 블록 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 MPEG-TS를 전송하기 위한 장치의 예를 나타낸 도면,
도 3은 종래 기술에 따른 CDR 장치를 구비한 MPEG-TS를 전송하기 위한 장치의 다른 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 MPEG-TS 전송 장치의 블록 구성도를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 프레임의 구조를 나타낸 도면,
도 6은 종래 기술에 따른 백 플레인 보드와 본 발명에 따라 전송 라인을 감소시킨 백 플레인 보드를 비교하여 나타낸 도면.
본 발명은 가입자에게 제공할 멀티 채널(Multi-channel)의 MPEG(Motion Picture Experts Group)-TS(Transport stream)를 백 플레인(Back Plane)을 통해 전 송하기 위한 장치에 관한 것이다.
기존의 아날로그 방송은 노이즈(Noise), 고스트(Ghost) 등에 의한 화질의 열화, 방송 주파수 자원의 비효율적 사용, 통합데이터 서비스 불가 등의 단점을 가지며 고화질/고품질에 대한 소비자들의 요구가 커짐에 따라 이를 충족시키기 위해 디지털 방송 기술이 급속도로 발전하였다. 디지털 방송의 경우 MPEG-2 TS(Transport Stream)을 사용하여 방송 데이터를 전송한다. 이와 같이 방송이 디지털화함에 따라 가장 중요한 이점 중 하나는 기존의 매체에 더 많은 채널의 방송을 전송할 수 있다는 점이다.
또한, 디지털 방송과 통신을 포함하는 방송 통신 융합의 한가지 방안으로 FTTH(Fiber-To-The-Home)에 대한 관심이 집중됨에 따라 서비스 제공자가 가입자에게 제공할 멀티채널(Multi-channel)의 확장과 수용이 관심의 대상이 되고 있다. FTTH(Fiber-To-The-Home)는 주거지역의 가입자 댁내까지 광케이블을 구성하여 광장비를 설치하고 해당 가정내의 통신회선 수요를 구성하는 망 구성방식으로서, 독립적으로 발전해 온 공중 통신망, 컴퓨터 통신, 그리고 방송의 통신망 및 서비스를 완전히 통합시키기 위한 기반을 제공해 주게 될 것이다. 이는 가입자 댁내로 연결되는 최종 동축케이블(Coaxial cable) 부분을 광섬유화 함으로써 구현할 수 있다.
이러한 FTTH 기술을 이용하여 각 가입자에게 MPEG(Moving Picture Expert Group)-TS(Transport Stream)의 형태로 HDTV(High Definition Television) 방송, 지상파 방송 등이 제공되고 있다. 도 1은 방송 전송 시스템의 구성도로서 PON의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, PON은 다수의 ONU(optical network unit)(16)가 하나의 광섬유를 통해 OLT(optical line termination)(14)를 공유하는 점대다점(Point to Multipoint) 망 구조이다. 프로그램 공급자(12)는 종합 유선 방송(CATV) 사업자에게 방송 프로그램을 공급하는 사업자를 의미하며, 통신 위성을 이용하여 채널 단위로 프로그램을 공급할 수 있다. VOD(Video On Deman) 방송, 공중 방송, 위성 방송 등이 프로그램 공급자(12)에 의해 제공된다. 이러한 광 가입자망에서 디지털 방송 서비스를 제공하기 위해 OLT(14)는 방송 사업자로부터 전달받은 디지털 방송 데이터를 전광 변환한 후 하나의 광신호로 묶어 ONU(16)에게 전송하고 ONU(16)는 OLT(14)로부터 받은 정보를 가입자로 전달한다.
예컨대, ONU(16)에서 이러한 MPEG 스트림을 전송하기 위하여 클록 신호(Clock Signal)와 MPEG 데이터를 각 가입자에 연결된 각각의 경로를 통해 TTL(Transistor-Transistor Logic), PCEL(Pseudo Emitter Coupled Logic), LVDS(Low Voltage Differential Signal) 등의 레벨로 전송하는 방법이 있다. 도 2는 종래 기술에 따른 MPEG-TS를 전송하기 위한 장치의 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 MPEG-TS 전송 장치는 레벨 변환기(Level Translator)(20,40)와 백플레인 보드(30)를 포함한다. 레벨 변환기(20,40)는 전송 신호의 레벨을 TTL(Transistor-Transistor Logic), PCEL(Pseudo Emitter Coupled Logic), LVDS(Low Voltage Differential Signal) 간에 변환시켜준다. 그리고 백플레인 보드(30)는 레벨 변환기(20)를 통해 입력되는 멀티 채널의 MPEG-TS 데이터 및 MPEG-TS 클록을 다수의 경로(32,34)를 통해 각 가 입자에게 분배하기 위한 것이다. 그에 따라 분배된 MPEG-TS 데이터 및 MPEG-TS 클록은 레벨 변환기(40)를 통해 각 가입자에게 제공된다. 여기에서 MPEG-TS 데이터 및 MPEG-TS 클록은 각 가입자에게 제공되도록 분배되며, 이들 MPEG-TS 데이터 및 MPEG-TS 클록을 분배하기 위한 라인들(32,34)은 잡음이나 간섭의 영향을 줄이기 위하여 디퍼렌셜 라인으로 되어 있다.
이와 같이 도 1에 도시된 MPEG 스트림 전송 시스템에서 N개의 MPEG 스트림을 ONU(16) 내의 백 플레인 보드가 수용하기 위해서는 상이한 라인일 경우, 각 가입자에게 MPEG-TS 데이터를 전송하기 위한 2개의 라인과 MPEG-TS 클록을 전송하기 위한 2개의 라인이 요구되었다. 즉, 4N개의 데이터 라인이 ONU(16) 내의 백 플레인(30)에 라우팅되어야 한다. 그에 따라 백 플레인(30)에서 데이터의 전송은 전송 선로의 길이 및 토폴로지(Topology)에 영향을 받으며, 백 플레인 보드(30)는 한정된 공간을 가지므로 데이터 라우팅(Routing)이 곤란하여 MPEG 스트림의 확장에 어려움이 있다.
이러한 ONU(16) 내의 백 플레인 보드에서 전송 선로가 복잡해지는 문제점을 해결하기 위해 종래에는 송신단에서 MPEG 데이터만을 전송하고 수신단에서 클록 및 데이터의 복원하는 CDR(Clock and Data Recovery) 장치를 구비하여 수신된 MPEG 데이터로부터 데이터와 클록을 복원하는 기술이 개시되어 있다.
도 3에는 이와 같은 CDR 장치를 구비한 MPEG-TS 전송 장치가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 송신단에서 MPEG-TS 데이터 신호 및 MPEG-TS 클록 신호는 스크램블러(50)를 통해 스크램블되어 하나의 MPEG 데이터 신호로 전송된다. 이 MPEG 데이터 신호는 ONU의 백 플레인 보드(60)에서 수신된다.
백 플레인 보드(60)는 MPEG 데이터를 각 가입자에게 분배하는데, MPEG 데이터를 분배하기 위한 라인(62)은 잡음이나 간섭의 영향을 줄이기 위하여 디퍼렌셜 라인으로 되어 있다. 그리고 백 플레인 보드(60)로부터 분배된 MPEG 데이터는 CDR 장치(70)에 제공된다. CDR 장치(70)는 MPEG-TS 데이터 및 MPEG-TS 클록을 복원하고 이를 디스크램블러(80)에 제공하여 스크램블된 MPEG-TS 데이터 및 MPEG-TS 클록을 디스크램블링한다.
그러므로, 도 2의 MPEG-TS 전송 장치는 N개의 MPEG 스트림을 수용하기 위해 2N개의 데이터 라인만이 필요로 하는 장점이 있다. 그러나, 도 3의 MPEG-TS 전송 장치에서는 널 패킷이 CDR 장치(70)에서 DC 성분으로 인식되어 동기를 잃는 경우가 발생하기 때문에 전송단에서 MPEG-TS 데이터 및 MPEG-TS 클록을 스크램블하여 전송하고 수신단에서 MPEG-TS 데이터 및 MPEG-TS 클록을 디스크램블링해야 한다.
따라서 본 발명은 FTTH 방송통신융합 구조의 가입자측 ONU에서 복수개의 MPEG 스트림을 수용하기 위해 백플레인 보드에서 전송이 필요할 경우 여러 포트를 수용하며 저가인 이더넷 물리 계층 장치(Ethernet PHY)를 이용하여 MPEG 스트림을 직렬 전송하며 수신부에서는 내장된 PLL을 이용 MPEG 데이터뿐 아니라 클록을 복원해 낸다. 이러한 방법으로 백 플레인 보드에서 라우팅의 문제를 해결하고 고품질이며 저가의 MPEG 스트림 전송이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 MPEG-TS 전송 장치에 있어서, 물리 계층에서 식별하는 프리앰블 및 MAC 계층에서 식별하는 하나 이상의 MPEG-TS 스트림으로 구성된 MPEG-TS 데이터 프레임을 생성하여 출력하는 제1 MII(Media Independent Interface) 인터페이스와, 상기 제1 MII 인터페이스로부터의 데이터 프레임을 수신하여 FX(Fiber Transmission) 전송을 수행하는 제1 이더넷 물리 계층(PHY) 장치를 갖는 송신부와, 상기 송신부로부터의 MPEG-TS 데이터 프레임을 수신하여 각 가입자에게 분배하는 백 플레인 보드와, 상기 백 플레인 보드로부터 수신된 MPEG-TS 데이터 프레임의 프리앰블을 식별하여 클록을 복원하고 MPEG-TS 데이터 프레임의 하나 이상의 MPEG-TS 스트림을 출력하는 제2 이더넷 물리 계층 장치와, 상기 제2 이더넷 물리 계층 장치로부터 하나 이상의 MPEG-TS 스트림을 수신하여 각 가입자에게 제공하는 제2 MII 인터페이스를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 MPEG-TS 전송 장치의 블록 구성도를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, MPEG-TS 전송 장치는 송신부(160), 백 플레인 보드(130) 및 수신부(170)로 이루어진다. 송신부(160)는 송신 MII(Media Independent Interface) 인터페이스(110), 이더넷 물리 계층(PHY) 장치(120)를 포함한다. 송신 MII 인터페이스(110)는 도 5에 도시된 바와 같은 데이터 프레임을 생성하여 수신측으로 전송한다. 데이터 프레임(300)은 8Byte의 프리앰블(Preamble)(310), 하나 이상의 MPEG-TS 전송 스트림(314)과 그의 패킷 오버헤드 ID(312)를 포함한다. 패킷 오버헤드 ID(312)에는 후속하는 MPEG-TS 전송 스트림에 대한 정보가 포함되어 있다. 송신 MII 인터페이스(110)는 MPEG-TS 데이터 프레임의 프리앰블(310)과 프로그램 제공자로부터 제공되는 하나 이상의 MPEG-TS 스트림을 묶어서 하나의 MPEG-TS 데이터 프레임을 생성한다. MPEG-TS 데이터 프레임에서 하나 이상의 MPEG-TS 스트림을 위한 영역은 188 바이트(byte)의 크기를 갖는다. 즉, MII 인터페이스(110)는 물리 계층에서 식별하는 프리앰블(310)을 제외한 MAC 계층에서 처리하는 부분에 복수 개의 MPEG-TS 스트림을 위치시켜 데이터 프레임을 구성한다. 이때, MPEG-TS 데이터 프레임에는 MPEG-TS 스트림을 위한 영역의 크기를 채울 때까지 MPEG-TS 스트림이 포함될 수 있다.
송신 MII 인터페이스(110)는 MAC(Media Access Control) 하위 계층과 물리 계층 사이에서 10Mb/sec 내지 100 Mb/sec의 데이터 전송을 위해 단순하고 구현이 용이한 상호 연결을 제공한다. 송신 MII 인터페이스(110)는 데이터 전송을 위해 100 Mb/sec의 속도까지 지원이 가능하며 물리 계층 장치(120)를 위한 관리 기능을 지원할 수 있다. 또한, RMII 또는 SMII와 같은 다른 MII 인터페이스 종류가 이용될 수 있다.
송신 MII 인터페이스(120)에서 데이터 라인(102)으로부터 수신한 MPEG-TS 데이터는 전송 매체(102)에 적합한 형태인 직렬 포맷인 반면에, MII 표준은 물리 계층 장치(120)의 단자들에 있는 소정 비트 폭의 병렬 포맷을 특정한다. 따라서, 송신 MII 인터페이스(120)는 직렬 포맷의 MPEG-TS 데이터를 병렬 포맷의 데이터 프레임으로 변환하여 물리 계층 장치(120)에 제공한다. 또한, MII 인터페이스(120)는 MPEG-TS 데이터 프레임을 전송하는 동안에 인에이블 신호(320)를 생성하여 물리 계층 장치(120)에 제공한다.
물리 계층 장치(120)는 송신 MII 인터페이스(120)로부터 전송되어 오는 이더넷 프레임의 FX(Fiber Transmission) 전송을 수행한다. FX(Fiber Transmission)는 2 레벨 LVPECL(Low Voltage Positive Emitter Coupled Logic)을 지원한다. 물리 계층 장치(120)는 100BASE-FX / 1000BASE-SX / 1000BASE-LX트랜시버가 될 수 있다. 이 상용의 100BASE-X / 1000BASE-X /1000BASE-LX 트랜시버는 복수 개의 포트가 하나의 칩 내에 구현되어 있으므로 복수개의 MPEG-TS 데이터 스트림을 원칩에서 수용할 수 있다.
이와 같이 송신부(160)로부터는 2-레벨의 LVPECL 직렬 MPEG-TS 데이터 프레임이 전송되어 ONU의 백 플레인 보드(130)에 제공된다. 백 플레인 보드(130)에서 MPEG-TS 데이터 프레임은 전송 선로(132)를 따라 수신부(170)에 제공된다.
수신부(170)는 수신 MII(Media Independent Interface) 인터페이스(150) 및 이더넷 물리 계층(PHY) 장치(140)를 포함한다. 수신부(170)는 전술한 도 5에 개시된 MPEG-TS 데이터 프레임을 수신한다. 수신부(170)에서 MPEG-TS 데이터 프레임은 먼저 이더넷 물리 계층(PHY) 장치(140)에 입력된다. 이더넷 물리 계층(PHY) 장 치(140)는 MPEG-TS 데이터 프레임의 동기를 위한 프리앰블(310)을 식별하여 CDR(Clock and Data Recovery) 장치(도시되지 않음)를 통해 클록을 복원하여 수신 MII 인터페이스(150)에 제공한다.
그리고 이더넷 물리 계층(PHY) 장치(140)는 하나 이상의 MPEG-TS 데이터 스트림을 병렬 포맷으로 변환하여 수신 MII(Media Independent Interface) 인터페이스(150)에 제공한다. 그리고 이더넷 물리 계층(PHY) 장치(140)는 인에이블 신호(144)를 생성한다. 이 인에이블 신호(144)는 본 발명에 따른 데이터 프레임을 수신하는 동안에 생성되어 수신 MII 인터페이스(150)에 제공된다. 수신 MII 인터페이스(150)는 이더넷 물리 계층 장치(140)로부터 MPEG-TS 데이터를 수신하면 병렬 포맷의 데이터를 직렬 포맷의 데이터로 변환하여 각 가입자에게 제공한다. 이하 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 MPEG-TS 전송 장치에 의해 백 플레인의 구성이 어떻게 변경되었는지를 설명한다.
도 6은 종래 기술에 따른 백 플레인 보드와 본 발명에 따라 전송 라인을 감소시킨 백 플레인 보드를 비교하여 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 종래의 백 플레인 보드(500)는 좌측 상단에 도시되어 있다. 종래의 백 플레인 보드(500)는 각 채널의 소스(512,513,516)로부터 각각 MPEG TS 데이터 및 MPEG TS 클록을 송신부를 통해 제공받는다. 백 플레인 보드(500)는 각 가입자에 대해 MPEG TS 데이터를 분배하기 위한 2개의 라인과 MPEG TS 클록을 분배하기 위한 2개의 라인을 연결한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 MII 인터페이스가 하나 이상의 MPEG- TS 스트림을 묶어서 하나의 MPEG-TS 데이터 프레임을 생성하여 전송한다. 따라서, 도 6의 우측 하단에 개시된 백 플레인 보드(500)는 복수 개의 MPEG-TS 스트림을 하나의 라인으로 전송할 수 있다. 예컨대, 복수 개의 소스(511,512,513) 또는 복수 개의 소스(514,515,516)로부터의 하나 이상의 MPEG-TS 스트림이 하나의 전송 라인을 통해 각 가입자(531,532,533)에게 제공될 수 있다.
전술한 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 상용 이더넷 물리 계층 장치를 송신측 및 수신측에 이용하여 백 플레인 보드를 통한 MPEG 스트림을 전송하는 구성을 가지므로, 백 플레인 보드 상의 전송 선로에서 클록 신호를 위한 신호 라인을 제거할 수 있고 그에 따라 백 플레인 보드 상의 라우팅을 위한 공간을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명은 물리 계층 장치에서 다 채널의 MPEG-TS 스트림을 수용할 수 있고, 가변적인 용량의 MPEG-TS 스트림을 수용할 수 있다. 그리고, 멀티 포트 물리계층을 이용하면, 복수 개의 MPEG 스트림을 원칩으로 처리할 수 있으므로 백 플레인 보드 내 공간을 효율적으로 사용할 수 있고, 전용의 백 플레인 파이에 비해 비용이 저렴한 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. MPEG-TS 전송 장치에 있어서,
    물리 계층에서 식별하는 프리앰블 및 MAC 계층에서 식별하는 하나 이상의 MPEG-TS 스트림으로 구성된 MPEG-TS 데이터 프레임을 생성하여 출력하는 제1 MII(Media Independent Interface) 인터페이스와, 상기 제1 MII 인터페이스로부터의 데이터 프레임을 수신하여 FX(Fiber Transmission) 전송을 수행하는 제1 이더넷 물리 계층(PHY) 장치를 갖는 송신부와,
    상기 송신부로부터의 MPEG-TS 데이터 프레임을 수신하여 각 가입자에게 분배하는 백 플레인 보드와,
    상기 백 플레인 보드로부터 수신된 MPEG-TS 데이터 프레임의 프리앰블을 식별하여 클록을 복원하고 MPEG-TS 데이터 프레임의 하나 이상의 MPEG-TS 스트림을 출력하는 제2 이더넷 물리 계층 장치와, 상기 제2 이더넷 물리 계층 장치로부터 하나 이상의 MPEG-TS 스트림을 수신하여 각 가입자에게 제공하는 제2 MII 인터페이스를 포함하며,
    상기 제1 MII 인터페이스는 직렬 포맷의 MPEG-TS 데이터를 병렬 포맷의 데이터 프레임으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 MPETG-TS 전송 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 MII 인터페이스는 상기 제2 이더넷 물리 계층 장치로부터 하나 이상의 MPEG-TS 스트림을 수신하면 병렬 포맷의 데이터를 직렬 포맷의 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 MPETG-TS 전송 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 MPEG-TS 데이터 프레임은 8Byte의 프리앰블, 하나 이상의 MPEG-TS 전송 스트림 및 그의 패킷 오버헤드 ID를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPETG-TS 전송 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 MII 인터페이스는 MPEG-TS 데이터 프레임을 전송하는 동안에 인에이블 신호를 생성하여 제1 이더넷 물리 계층 장치에 제공하는 것을 특징으로 하는 MPETG-TS 전송 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제2 이더넷 물리 계층(PHY) 장치는 상기 백 플레인 보드로부터 MPEG-TS 데이터를 수신하는 동안 인에이블 신호를 발생하여 상기 제2 MII 인터페이스에 제공하는 것을 특징으로 하는 MPETG-TS 전송 장치.
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