데이터 방송에 기반한 대화형 텔레비전Interactive Television based on Data Broadcasting

서울대학교 컴퓨터공학과멀티미디어 통신 연구실

이 수 형shlee@mmlab.snu.ac.kr

+82-2-880-1832

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목차 도입 DAVIC EDB/IDB contours DVB 데이터 방송 명세 Application Format (MHEG vs. Java) 현황 결론

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대화형 TV 서비스 정의

– a new form of residential consumer video service that gives viewers far greater control over the contents of programs than is possible with conventional television [Blahut]

가능한 플랫폼– 단말 : TV, PC– 네트워크 : 전화망 , 케이블 , 무선망– 입력장치 : RC, 키보드– 위상 : 방송 , 점대점 , 방송 + 점대점– 메모리 , HD

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가정 컨텐트 채널 : 디지털 방송

• 케이블 , 위성 , 지상파• 특성 : 대용량 , 실시간 , 멀티미디어

단말 : 아날로그 TV 수상기 , 디지털 STB, RC 리턴 채널 : 전화선

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Configuration of Interactive Digital Broadcast System

UnidirectionalAccess Network

Core Network End-ServiceConsumer System

End-ServiceProviderSystem

S1,S2

S1,S2, S4

S1,S2, S4

S1,S2 S1,S2NTAN

Interactionnetwork

STB

Broad-cast

Server

Inter-active

ServiceProvider

A9 A4 A1

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Configuration of Enhanced Digital Broadcast System

UnidirectionalAccess Network

Core Network End-ServiceConsumer System

End-ServiceProviderSystem

S1

S1 S1NTAN

STB

Broad-cast

Server

Inter-active

ServiceProvider

A9 A4 A1

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Examples of services

Broadcast Near Video on Demand Delayed Broadcast TV Listings EPG Broadcast Information Services Subscription Data Services Tele-shopping Play along broadcasting Games Selection of different broadcast program bouquets after initial access

to a broadcast service provider

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Selected Tools for IDB/EDB contour(1/2)

High layer protocols– MPEG-2 Transport Stream for transport– DVB Data Broadcasting for data– DSM-CC and TCP/IP as return channel

Low layer protocols– Passband unidirectional PHY : coax, satellite, MDS, LMDS– Passband bi-directional PHY : coax, LMDS– Low speed symmetrical PHY : PSTN, ISDN, PLMN– IEEE 1394 for STU Multimedia Dataport

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Selected Tools for IDB/EDB contour(2/2)

Information representation– MPEG-2 for video compression– MPEG-1, ATSC A/52 for audio compression– MPEG2 for high-quality (photo-realistic) still images– subset of HTML 3.2 (with unicode) for text– AIFF-C for linear audio– DVB subtitling for graphics stream– DVB SI for service information– MHEG5 as a declarative content decoder– JAVA as a procedural extension

Security– Conditional Access : Smartcard, PCCard

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목차 도입 DAVIC EDB/IDB contours DVB 데이터 방송 명세 Application Format (MHEG vs. Java) 현황 결론

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DVB 데이터 방송명세 DVB(Digital Video Broadcasting)

– 디지털 방송의 전분야에 걸친 표준화 기구 DVB 데이터방송명세

(DVB TS 101 192 “DVB Specification for data broadcasting”)– DVB SI 를 사용하는– MPEG-2 트랜스포트 스트림 상에서 – 다양한 데이터 전송 서비스를 제공하여 줌

• 실시간 , 비실시간• 고정비트율 , 가변비트율• 반복• IP 멀티캐스트 , TCP 트래픽

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하향채널 프로토콜 스택프로그램 서비스

응용 계층비디오

보조 데이터(자막) 오디오 데이터

프로그램 정보

표현 계층

Main Profile@ Main LevelMPEG2 비디오 ES

EIA-608

MPEG1 계층 II 오디

오 ES

DVB SIMPEG2 PSI

적응 계층 비디오 PES 오디오 PESDVB

데이터방송PSI Section

접근 제어 계층 DVB 스크램블링트랜스포트 계층 MPEG2-TS

데이터 링크 계층 복합 순방향 오류 정정(FEC)

물리 계층전기적

QPSK 변조 및 RF 전송

물리 계층기계적

수신기 안테나

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DVB 데이터 방송 서비스 (1/4)

데이터 파이프 (Data Piping) : TS 패킷에 직접 데이터 스트림 (Data Streaming) : PES 패킷으로 감쌈

– 비동기적 (asynchronous ...) : 가변비트율 서비스 . 예 )RS232C– 동기적 (synchronous ...) : 고정비트율 서비스 . 예 ) T1– 동기화된 (synchronized ...) : 실시간 가변비트율 서비스

데이터헤더 데이터PES헤더 1

PES 패킷

TS헤더 TS헤더 TS헤더 TS헤더 TS헤더 스터핑

PES헤더 2

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DVB 데이터 방송 서비스 (2/4)

프로토콜 상자 (Multi Protocol Encapsulation; MPE)– IP 데이터그램 하나를 PSI Section 하나 안에 넣은 후 TS

패킷들 안에

IP 데이터그램LLC헤더 IP 데이터그램LLC헤더 IP 데이터그램섹션헤더 섹션꼬리

섹션TS헤더 TS헤더 TS헤더 TS헤더 TS헤더 스터핑

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DVB 데이터 방송 서비스 (3/4)

데이터 캐루젤 (Data Carousels) : 모듈을 주기적으로 전송– 수퍼그룹 > 그룹 > 모듈 > 블록– 모듈 정보 : 이름 , 유형 …– 간단하고 효율적이나 많은 파일 ( 모듈 ) 을 보내기에는 부적합– DSM-CC 데이터 캐루젤을 개선

그룹수퍼그

룹

모듈 1

모듈 2

모듈 n

블록

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DVB 데이터 방송 서비스 (4/4)

객체 캐루젤 (Object Carousel) : 파일 계층구조 주기적 전송– DSM-CC UU 객체 : 디렉토리 , 파일 , 스트림– 매우 깊은 계층구조 가능– 디렉토리 개념 : 많은 파일 전송시 유리– DSM-CC 데이터 캐루젤을 사용하여 전송됨

디렉토리스트림

파일디렉토리

스트림

파일파일

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목차 도입 DAVIC EDB/IDB contours DVB 데이터 방송 명세 Application Format (MHEG vs. Java) 현황 결론

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MHEG

MHEG (Multimedia Hypermedia Expert Group)– 멀티미디어 하이퍼미디어 문서 (CD-ROM 타이틀 ) 의 국제표준– ISO/IEC 13522

MHEG-1 : 일반적인 멀티미디어 하이퍼미디어 문서 MHEG-5 : MHEG-1 의 부분집합으로서 대화형 텔레비전을 위한 것

– 메모리 요구량– 입력장치 = RC

MHEG-6 : MHEG-5 에서 자바 함수를 호출할 수 있도록– 프로그램정보 (SI) 처리 , 날짜 , 난수 등의 일반 계산을 위해서

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MHEG versus HTML

MHEG functionality missing in HTML explicit event model (external (e.g. video), internal (user, other objects) aware of audio/video streams including events arbitrary interactivity between objects User Input model perfect fit with CE RC concepts - no free moving cursor

required supports stack of overlayed display elements supports push and pull data retrieval designed for broadcast applications small footprint (engine adds 100k code to broadcast receiver)

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MHEG 의 근본적 장점과 한계 프로그래밍

– 선언적 (declarative) : HTML, QuickTime, Director, MHEG5– 절차적 (procedural) : C, 자바 , 포트란 …

선언적 프로그래밍– 정의

• language : high-level explicitly specified functional objects• application : interconnected set of objects

– 프로그램이 할 수 있는 일이나 프로그래밍의 유형이 정해져있음

– 하드웨어나 시스템 소프트웨어를 직접 건드릴 수 없음– 저작 (authoring) 이 간편함– 버그가 있어도 위험하지 않음 . 버그를 찾기 쉬움 .

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절차적 프로그래밍 절차적 프로그래밍

– 표현력이 제한되어있지 않음

– 프로그래밍과 디버깅이 힘듦

– 위험할 수 있음

가상기계 (virtual machine)– 플랫폼 독립성 : 중복방송 (simulcast) 를 피하기 위해

– 저작권 : 소스 코드가 감추어져야

– 안정성 : 방송을 통해 다운로드된 코드

– 바이트 코드 (byte-code) 형태 : o-code (OpenTV), Java

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A trade off

Virtual Machine

expressive power, extensive application possibilities

procedural larger footprint no protection against

erroneous/malicious apps

Hypermedia content decoder

robust, limited instruction set

declarative smaller footprint practically impossible to disrupt

operation of STB

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Evolution of Interactive Engine Capabilities

TV/Navigator MHEG-5MHEG-6(Java VM

enhanced)VM Centric

Electronic Service GuideSubtitles

Information ServicesSide ChannelQuiz ShowHome ShoppingProgram Selection

Highly Interactive Services (e.g. Games)

SI based EPGAdvanced Home ShoppingLocal Procedure

Receiver Receiver

MHEG-5Engine

Receiver

MHEG-5Engine

JavaVM

Receiver

MHEG-5Engine

JavaEnvironment

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DAVIC 1.4 API Reference Model

Applicationobject files

Referencedcontent

MHEG-5Engine Java VM

Implementation of API functionsTransport ProtocolsOperating System

Hardware

ApplicationDisplay

MHEG-5Classes

MHEG-5ResidentPrograms

Core Javapackages(java.___)

Broadcastrelated Java

Packages

Iso.mheg5

DAVIC API

MHEG objects

MHEG-6 InterchangedProgram class Human orMachineServiceConsumer

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Java package naming structure

org.davic

.net

.dvb

.dsmcc

.uu

.tuning

.ca

.resource

.si

.mpeg

.media

(Media player packages)

.sections

.awt

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PersonalJava TV API

MHEG is slightly better than teletext, subtitle. “Java for Television” by SUN/ OpenTV

Application

PersonalJavapackages

Broadcast relatedJava packages

Java Virtual Machine

Operating SystemDevice Driver

Hardware

API

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Interactive TV in service

기술 : OpenTV 방송사 : TPS

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결론 Data Broadcasting Spec.

– Data piping– Data streaming (asynchronous, synchronous, synchronized)– Multiprotocol encapsulation– Data carousel– Object carousel

Application Format– MHEG5 only solution– MHEG5 + Java – Java only solution