IPTV의 핵심 기술. (전송 관련 기술 및 제품)

IPTV를 구축 하는데 필요 제품

IP TV를 구축 하는 데는 정말 많은 제품이 필요로 한다. 보는 사람의 입장에서는 그리 많이 필요 한가 생각 할 수 있으나. 기본적으로 다양한 서비스를 위해서는 다양한 제품이 필요 하다. 그림을 한번 볼까요 ^^

위의 구성 그림은 소규모의 사용 서비스를 구성할 때 필요로 하는 필수적인 요소이다. 우선 크게 구별 하자면 Head-End와 Back Office 부분, 방송 부분, 제작 부분, 그리고 네트워크 등으로 구별된다.

1) HEAD-END 부분 – 이 부분은 말 그대로 유저(시청자, 이용자)에 보여 지는 부분을 표시 한 것이다. 즉 소비자에게 보여지고 서비스되는 부분을 표시 한 것 이다.

구분	기능
Web Server	유저에게 화면을 표시 해주는 기능. 서비스 화면에 관련된 모든 내용 표시. 서비스 단말기에 따라 표시되는 형식은 다를 수 있다. ( HTML, JAVA 방식)
Application	서비스를 운영 하기 위한 프로그램을 구동해주는 프로그램. 회원 인증 및 결제 등의 관련 프로그램을 총괄 관리 한다.
Streaming	서비스 되는 Content를 전송해주는 부분으로 서비스 가입자에 따라 그 숫자가 유동적으로 늘어 나게 된다.
Service	Stream서비스 외의 서비스를 위한 부분으로 다양한 서비스를 지원 한다.
Conditional Net	Network 관련 부분으로 Load Balance등의 기능으로 유저에게 적절한 서비스가 가능하도록 네트워크를 구성 한다.
Storage	저장 부분으로 영상, 음악 등 Content를 저장하고 관리 하는 부분이다. 보통 IDC를 사용 할 경우, IDC에 있는 장비를 이용한다. 주로 RIAD를 기반으로 SAN ( Storage Access Network) 또는 NAS (Network Access Storage)장비와 혼합하여 사용한다.

2) Back Office Application 부분

유저에게는 보여지는 부분이 아닌 관리를 위한 부분이다. 주로 메니지먼트와 관련 된 부분으로 모든 서비스를 독자적으로 구축하기 보다는 각각 서비스 하는 업체와 연동을 하기 위해 주로 Manage 부분을 개발하고 연동하는 부분이다.

구분
회원관리	등록 회원을 관리 하고 운영 유지 하는 부분이다. 결제 부분과 연동 되며, 동시에 Content 관련 결제 부분에서 사용되기도 한다.
서비스 관리	전체적인 서비스 관리를 위한 관리 부분이다. 서비스가 유기적으로 서비스되고 있는지 확인 하는 부분이다.
로그 관리	문제가 발생하거나, 연동을 위한 로그 관리 부분이다. 특히 서비스 구성에 있어서 발생 할 수 있는 문제점을 대비해서 로그 부분의 관리를 잘해야만 추후 문제가 발생 했을 때 대처가 빠르게 된다.
과금 관리(결제)	결제 부분으로 주로 외부의 다양한 결제 업체와 연동해서 운영해야 한다. 각 결제 대행사마다 보안 및 전송방식이 다르기 때문에 각각을 연동하고 운영 하기 위한 관리 부분이다.
메시지	유저에게 메시지를 전달하는 것과 동시에 관리자 및 협력 업체에 메시지를 전달하는 부분이다. 문제점이 발생하거나, 기타. 문의 사항, 해킹 등 각각에 발생되는 부분을 실시간으로 전송한다
Content	CONTENT Management부분은 서비스 되는 Content의 DB 나 또는 대행 해주는 서비스 업체와의 관리 부분을 담당 하게 된다. 보통 서비스를 할 경우 직접 하는 경우와 대행 업체를 지정하는 경우가 있다.
보안	보안 부분은 크게 두 가지로 구별 된다. Content 에 대한 보안(DRM)과 전체 서비스에 대한 보안( Firewall, 해킹 방지 등) 어찌 보면 가장 중요한 부분일 수도 있다.

3) 그 밖의 구성

방송 관련 부분 – Live 방송, 녹화 방송 등 VOD 형태가 아닌 Broadcast 형태의 경우 그것도 라이브일 경우 별도의 시스템이 구축 되어야 한다. 특히 Live Encoding & Transfer system은 필수 이다.

Content Making System

서비스 되는 Content는 서비스 포맷에 맞도록 디지털 변환 과정을 거쳐야 한다. 각 Content를 제공해주는 업체별로 그 형태(Digi Beta, DV, CD, Picture, etc 가 다양하다. 그런 부분을 서비스 형태로 변화 해주는 장비이다. 보통은 Encoding 장비와 편집 장비 (Non-linear, Linear 장비, 효과 삽입 장비)로 구별된다.

네트워크 장비.

기본적으로 서비스를 하기 위해서는 네트워크가 지원해야 한다. 즉 서비스가 가능 하려면 충분한 네트워크환경이 있어야 한다.

대부분의 모든 서버는 Giga Bit( 보통 집에서 사용 하는 것은 100Mbps이다)으로 연결되어 있고 또한 중간에 있는 장비는 최소한 Level3 이상을 지원하는 스위치를 기본으로 쓴다. 또한 중요 서버나 Web 서버 등에는 접속이 폭주 하는 것을 막고 분산처리하기 의해서 Level 4 이상의 Load Balance 기능이 있는 장비를 사용한다. 보통 소규모의 개인 서비스 업체는 IDC (Internet Data Center)를 사용하지만, 대규모의 서비스 업체의 경우는 각 사정에 맞게 시스템을 분산 처리 할 수 있다. 예를 들어 KT나, Dacom, Hanaro의 경우는 각 아파트 단지 내에 가장 많은 데이터를 전송해야 하는 Stream Server를 전진 배치하여 네트워크상에 발생 할 수 있는 트래픽을 분산 처리 할 수 있다. 또는 KT의 경우는 근처의 전화국을 중심으로 분산 또는 서비스 처리 할수도 있다.

이제는 각 장비 별로 상세하게 설명 한다…( 넘 많다….휴…ㅜ.ㅜ)

영상 전송 관련 (Stream Product)

IPTV핵심 기술은 현재로 보면 VOD서버의 기술과 같다고 볼 수 있다. 현재 IPTV의 서비스는 거이다 VOD형태의 서비스를 취하고 있기 때문이다. 물론 영상을 제외한 오디오(음성)의 경우는 Live 방송의 형태를 가지고 있기는 하다.

초기의 VOD 서버(IPTV) 기술과 제품.

국내에 VOD서버 및 기술이 알려지고 보급되기 시작 한 건 1996년부터 라고 보면 맞을 것 같다. 혹시 아는지 VOD서버를 가장 먼저 사용한 분야가 어디 인지… 다름아닌 교육 분야였다. 그 당시 멀티미디어 (인터렉티브) 교육이라고 하여 VOD를 교육에 가장 먼저 사용 하였다. (국내 1호 VOD서비스는?? 다름아닌 육사였다.)

그 당시 교육부에서는 멀티미디어 교육 부분을 강조하여 5년 동안 한해 200개의 학교에 1억 5천 만원의 정부 지원금을 주고 멀티미디어 교육실을 구축 하도록 하였다. 거기에 필수적인 장비가 바로 VOD서버였다.

국내 VOD 서버의 시작.

H/W base 의 VOD Stream server

필자가 첫 직장으로 선택한 회사는 건한 이라는 멀티미디어 VOD 전문 업체였다. 당시에는 국내 기술이 없었기 때문에 미국의 TNCi란 업체의 VOD서버를 수입 해서 판매 하였다. 기본 구조는 Pentium Pro CPU (2개 ~4개), 메모리와 SCSI 9GB HDD 그리고 RAID Controller였다. 그리고 운영 프로그램 이었다. 당시의 서버와 Client(사용자 PC: Windows 98OS)는 네트워크로 연결되어 있으며, 네트워크 파일 공유 형태로 데이터를 전송 받아 영상을 재생하는 방법을 사용 하였다.

여기서 핵심은 바로 RAID Controller 였다. 그 당시 가장 빠른 SCSI HDD를 3개를 3 채널의 RIAD Controller에 연결하고, RIAD 5 방식으로 설정하여 서비스 하였다. 그 당시 기술의 핵심은 어떻게 하면 저장되어 있는 파일을 가장 빨리 Access 하고 Reading 하여 네트워크로 전송하느냐가 핵심이었다. 당시 TNCi는 IBM 출신의 기술자들이 개발한 서버로 Reading / Writing에서 최적의 성능을 발휘하도록 Intel의 i960 Base의 Raid Controller Chip에 별도의 프로그램을 하였다.

당시 성능 면이나, 가격적인 면에서 국내 판매 1위의 제품이었다. 추후 1998년에는 TNCi제품을 기반으로 하여 국내 H/W Base의 VOD 서버도 개발 하였다.

S/W base VOD Stream Server Application.

98년 이후부터 Pc의 성능이 향상되면서 고가의 서버형태의 VOD보다 소프트웨어적으로 처리하는 VOD서버가 개발되어 보급되었다. 그 중 개발에 참여 제품화 한 것이 i-streaming 이란 제품이었다. 이는 소프트웨어적으로 Streaming을 가능하게 구현하는 제품으로 원천 기술은 ENTRI에서 개발 되었구, 추후 상품화는 산학 협동으로 항공대와 함께 상품화를 하였다. 초기에는 욕심이 많아 여러 기능을 계속적으로 추가 하였다. VOD 기능, 검색 기능, 문서와 연동해서 보는 기능, 방송(Broadcast)등 그 당시에는 획기적인 기능을 포함하였다. 사실 그 제품을 개발 하면서도 고생을 많이 하였고 특히 항공대의 S교수님과 당시 대학원생이었던 개발자 두분 에게도 감사를 드리고 싶다. 제품이 개발되고 판매를 진행 하면서 자부심을 많이 가진 제품이었다. 성능 면에서 우수 했으면, 안정성에도 뛰어난 제품이었다. 그러나, 결국에는 사업을 포기 할 수밖에 없었다. 이유는 Microsoft가 그전까지는 별도 판매되던 VOD stream관련 제품(Windows Media: Net Show 제품)을 무상 형태로 공급(Windows Server 제품 군에 기본 기능으로 포함)하는 바람에 제품에 대한 수요가 급감 하게 되었다. 그로 인해 한때 국내 VOD Stream 제품판매 업체들이 고사하는 위기까지 겪게 되었다.

상용 서비스를 위한 다양한 제품

Windows Media Service

인터넷 방송, IP TV, 인터넷 영화관등 영상과 관련해서 다양한 제품이 출시되었다. 그 중 국내에서는 가장 많이 사용 되는 제품이 바로 Window Media 제품이다 무료 배급 정책도 있었지만, 우리나라 컴퓨터 및 서비스 환경이 Window 환경이 90% 이상을 차치하고 있었기 때문에 당연한 결과였는지도 모른다. 초기 제품은 사용상의 불편함과 동시에 화질적인 문제가 있었다. 그러나 2002년 기존의 제품의 단점을 보안한 Window media server 제품이 출시되면서 좀더 많은 사용자 확보가 가능하게 되었다. 2002년 제품 출시 행사를 위해 직접 미국에 방문하여 제품에 대한 교육을 받은 적이 있었다. 당시에는 획기적으로 HD와 5.1 채널을 지원하는 오디오, 기존의 포맷에서 화질을 향상 시킨 WMA. WMV에 대한 지원은 상용 서비스를 하기에 부족함이 없었다.

Apple Quick Time

필자는 개인적으로 MPEG 4 base의 Quick Time을 더 선호 한다. MPEG 4의 특성상 OPEN 형태의 서비스이며, 동시에 국제 표준 포맷을 지원하는 형태이다. 동시에 화질이나, 음질에서 WMV보다 뛰어난 성능을 가지고 있으며, Platform 이 무엇이든지 상관없이 지원하는 MPEG 을 사용 한다. 특히 MPE 4의 경우는 디지털 방식의 방송 중에서 멀티 레이어 Multi Layer)를 지원하여 인터렉티브한 방송이 가능하도록 구성되어 있다. 2004년 SONY에서 실시한 인터렉티브 방송의 경우 사실 획기적인 것으로 생각 되었다. 또한 Quick Time의 경우 OPEN 기술로 다양한 업체들이 여러 기능의 제품을 추가적으로 공급하여 여러 서비스가 가능하도록 하고 있다. 또한 ISMA의 경우는 Dawin 이라는 Stream Server program를 다운 받아 사용할 수 있도록 하였다. 사실 첫 Apple의 Stream s/w는 Dawin 서버에서 개발되었다.

그 외의 제품

SeaChage server

가장 기역에 남는 제품이다. 모든 서버를 체인 형태로 묶어서 서비스 하는 것으로 가장 강력한 서비스 능력을 가진 것으로 기역된다. 특히 각각 지역에 설치되어 있는 서버를 유기적으로 관리하며 백업부분 까지 관리 가능 했으며, 동시에 서비스되는 Content까지도 유기적으로 관리되는 어찌 보면 가장 상용 서비스에 근접한 모델이었다. 다만. 가격이 넘 비쌌던 것이 흠이다.

Ncube

한때 국내 IPTV 시범 서비스 시장에서 최대 사용 제품으로 선정 된 적이 있다. 기본적으로 H/W 방식의 Stream 제품이다. 레이드 형태로 HDD를 구성하여, 각 데이터를 최대의 속도로 전송 가능한 제품 이였다. 역시 가격이 좀 비싸던 것으로 생각된다. 또한 유지 관리 부분에 있어서도 조금은 복잡했었다. HDD를 추가 할 경우 모든 서비스를 중단하고 하드를 다시 설정 하는 번거러움이 있었다. 이유는 등록되어 있는 Content의 MA DB를 구축 하기 위해서였다.

2) 영상 제작 관련

서비스되는 Content를 제작 하는 장비 이다. Content는 각 업체별로 다양한 포맷으로 전달되는 경우가 있다. 또는 서비스에 맞도록 편집, 변경이 필요한 경우가 있다.

Encoding 장비 : 아날로그-> 디지털, 디지털 -> 디지털로 변환해주는 장비다. 요즘은 거이 모든 Content가 디지털로 제작되어 전달되어 진다. 이런 경우는 디지털-> 디지털 변환 과정을 거치게 된다. 예를 들어 방송국에서는 주로 Digi beta를 많이 사용한다. Digi Beta는 SONY의 방송 장비로 거이 모든 방송국에서 표준으로 사용한다고 보면 된다. Digi Beta의 경우도 영상을 디지털로 저장하지만, 그 초당 데이터나 형식은 일반적으로 서비스되는 디지털 방식과는 많이 다르다.(영상 데이터의 경우 무지막지하게 크다…) 이를 서비스에 맞도록 변환해주는 과정을 Encoding 과정이라고 생각 하면 된다. 디지털-> 디지털의 경우는 HD급을 제외하고는 거이 S/W로 처리를 많이 한다. 컴의 내부에서 CODEC을 이용하여 변환 과정을 거치게 된다. 아날로그-> 디지털의 경우는 별도의 H/W 부분이 필요 하다. 특히. 영상을 캡쳐하기 위해서 영상을 입력 받을 수 있는 장비가 필요하다. 요즘은 그래픽 카드에서 받을 수 있는 기능을 지원한다. 또한 요즘의 가정용 비디오 카메라는 변환 과정 없이 바로 사용 능한 포맷으로 영상을 저장하거나, 디지털 영상을 바로 저장 할 수 있도록 하는 기능이 기본으로 제공되는 제품이 많이 있어 Encoding의 사용 범위가 줄고 있다

Live Encoder 장비 : 아날로그 신호 또는 디지털 신호를 서비스 가능한 디지털 형태로 변환하면서 바로 네트워크에 전송 보낼 수 있는 기능을 가진 장비이다. 보통의 Encoder는 화질을 중심으로 개발되고 사용된다. 그러나. Live Encoder의 경우는 화질 보다는 적은 Delay Time (딜레이타임: 보통 아날로그에서 디지털로 변환하여 네트워크로 방송(Broadcast)하게 되면 딜레이타임이 발생한다. 즉 원 영상 또는 현재 일어나고 있는 일이 디지털로 변환하고 네트워크로 전송하는데 처리하는 시간이 있는데 그것을 딜레이 타임이라고 한다. 예를 들어 스포츠 현장에서는 골이 들어 갔는데, IPTV를 시청하는 사람의 경우는 약 2~3초 후에 그 장면을 볼 수 있는 것을 말한다. 현재 스카이 라이프도 일반 방송과 약 2~4초 정도의 딜레이가 발생하고 있다.)으로 안정적으로 전송하는데 중심을 둔다.

Non-linear 장비 : 컴퓨터에서 편집되는 형태라고 생각 하면 된다. 즉 라인 없이 바로 편집한다는 의미 이다. 요즘 컴에서 사용되는 영상 편집 장비는 주로 Non-Linear 기술을 이용한다. 전체 디지털 파일을 불러서 필요한 부분부터 편집하거나 효과를 입히거나, 하는 기능을 한다. 예를 들어 MS 에서 지원하는 Movie Maker 또는 컴에서 사용 되는 편집 프로그램을 말한다.

Linear 장비 ; 전통적인 편집 장비를 말한다. 즉 Tape형태의 장비로 연결된 영상을 편집할 때 사용 한다. 주로 프로덕션이나 방송국에서 볼 수 있는 장비 들이다.

<div class="post_footer_conte