5강. UHD방송과 5G 서비스

1. UHD 방송 개요

1) 지상파 UHD 방송

고품질 비디오 및 오디오, 효율성이 높은 압축 주파수 이용,
고정 및 이동 기기에서의 수신을 위한 전송으로 고화질 콘텐츠를 시청자에게 제공하도록 설계된 지상파 방송 플랫폼
HD 방송보다 대형 화면, 한층 선명한 화면과 음향을 서비스하는 초고화질 실감 방송
ATSC(Advanced Television System Committee): 미국 텔레비전 방송표준을 만드는 위원회
NTSC(아날로그 방송 규격) => HD(ATSC 1.0)=> ATSC 2.0 à UHD(ATSC 3.0) => 한국 지상파 방송 표준
인터넷 연결을 통한 다양한 서비스, 단일 주파수 망 사용에 따른 높은 주파수 효율성, 모바일 방송

미국 확대 중

 

2) HDTV 방송과 MMS 서비스 

HD 방송
• 2013년 1월 1일 HDTV 방송만 서비스
• ATSC1.0 전송 방식(미국식)
• UHF 대역에서 6MHz 주파수 폭을 가진 1개 채널로 HD 서비스 1개만 방송 제한

 

MMS(Multi Mode Service)
• TV 1개 채널에서 HD/SD 방송 동시 송출
• EBS만 허가(EBS1, EBS2)

 

 

3) DVB-T2와 ATSC 3.0 전송 방식

DVB-T2
• UHD 방송을 위한 지상파 방송 전송 방식
• 2009년 유럽에서 HD 다채널 방송용으로 개발 =>HD-Freeview 서비스에서 처음 사용(영국) 
ATSC 3.0
• 한국과 미국의 공동 개발

• 2017년 한국 지상파 UHD 방송을 통해 상용화

• COFDM 전송방식 채택 à 다양한 통신 기술의 동일한 변조기술 사용, IP방식 디지털 영상 데이터 수용 가능

 

ATSC 전송 방식 비교
HEVC: 차세대 동영상 부호와 압축 표준의 하나, H.264/MPEG-4AVC의 후속 형식 
4G에 없는 기능 추가
• HDR: 밝기의 범위 확장 기술
• HFR: 화질 향상을 위한 초당 프레임 수 증가 기술
• WCG: 실제의 색과 비슷하게 재현하기 위해 증가된 색 재현율

 

OFDM 변조기술 기반의 방송과 통신의 융합 기대
국내 방송과 통신, 가정 Wi-Fi 등이 모두 OFDM 기술로 통일
• 이동통신기술: LTE, LTE-A
• 방송: DMB개발(2005)
• 국내 TV방송: UHDTV 방송 도입
대용량 데이터 전송, IP 기반 데이터 송출 수용 및 SFN 기술에 의한 단일 주파수 송수신망(SFN) 구성, 이동 수신 환경 가능
효율적 주파수 이용으로 MMS 다채널 방송

 

2. UHD 방송 주파수 특징과 주파수 할당

 

700MHZ 대역의 UHD 방송용 주파수 할당과 모순 
국내 UHD 방송용 주파수는 700MHz 대역에서 5개 채널을 할당 받음
재난통신과 이통통신 주파수 할당으로 UHD 방송 대역이 2개로 분리
=> 2개의 증폭기 필요한 고비용 장비 
=> 방송과 통신의 주파수 증폭 혼란

 

혼신 방지용 가드 밴드 주파수 할당과 주파수 낭비
가드 밴드(Guard Band)
방송용 주파수와 이동통신용 주파수 서로 간의 간섭과 혼신 피해를 막기 위해 설정된 보호 주파수

 

가드 밴드의 문제점
주파수 낭비: 18MHz 설정되어 TV 채널 3개 정도 주파수에 해당
디지털 방송의 기술적 장점 무시
• 방송과 통신의 동일 대역 공존은 디지털 기술의 장점을 무시
• 터브 채널(채널 사이를 한 칸씩 띄워야 하는 아날로그 방송 시대의 채널 배정 방식)없이 서로 붙여 주파수 효율적 사용 가능한 디지털 방송 기술의 활용 제약
•보호 대역 주파수의 크기가 일정하지 않아 필요한 보호 대역의 정도 파악 어려움
 통신 주파수의 할당은 방송 발전 제약

 

 

UHDTV 방송의 SFN 송.중계기망 구성과 효과 
SFN(single Frequency Network)
지상파 방송사의 UHD 방송 운영을 위해 각각의 방송 채널에 대해 권역별로 2개 이상의 주파수로 구성되어야 바람직한 SFN망 구축 가능 
현재 각 방송에 1개 주파수만 권역별로 운영
출력 송신과 중.소형 중계기 배치의 어려움 발생 
피드백(feed Back)현상으로 출력을 제대로 못하거나 하울링 현상으로 송신 기능 어려움 
수신 주파수와 송신 주파수가 동일한 주파수일 때 송신된 전파가 다시 자기 안테나로 수신되는 현상

 

 

3. UHD 방송 서비스 현황

UHD 방송 추진 과정
2017년 5월 31일 세계 최초 지상파 UHD 방송 시작(수도권) 
정부의 주파수 할당 지연으로 어려움
IPTV(2014년 9월), 스카이라이프(2015년 6월)

지상파 UHD 방송
2012.10 KBS, MBC, SBS 유럽 방식의 DVB-T2 방식으로 시작
2014.09 인천아시안게임 실시간 UHD 실험 방송
2015.04 차세대방송표준포럼 산하 UHDTV 분과에서 UHD 표준 연구 시작
2015.07 미래창조과학부/방송통신위원회가 700 MHz 대역의 일부 UHD 방송 할당 받아 주파수 확보
2016.07 지상파 UHD 방송표준으로 ATSC 3.0 채택

 

UHD 방송 송출 일정 
1단계: 2017.05 세계 최초 수도권 지상파 UHD 본방송 시작 
700MHz 방송사별 6MHz 채널 할당 
2단계: 2017.12 평창동계올림픽 개최지 및 광역시 시작
700MHz 대역 5개 채널 할당 
울산 및 강원의 MBC, KBS1, 민방 DTV 채널을 재배치하여 채널 공급 
KBS2, EBS 수도권과 동일한 주파수를 전국 채널 배정

3단계: 2020~2021 전국 시.군 지역 순차적으로 완성 

KBS1, MBC, 민방은 채널 재배치를 통해 기존 DTV 대역에서 3개 채널을 지역별로 배정 
KBS2, EBS 수도권과 동일 주파수 사용 
2027 HD방송 송출 종료 예정

 

 

국내 서비스 현황 
방송통신위원회 UHD 콘텐츠 편성 비율 제시 
2020년 20%이상 편성 
지상파 방송과 UHD 제작
드라마, 다큐멘터리 제작(2013~)
제작은 UHD, 방송은 HD
사전 제작, 고화질
드라마, 애니메이션, 뉴스, 스포츠, 아침 교양 프로그램 UHD 방송
예능 당일 HD로 제작/방송

큰 파일 용량, 실시간 편집 장비 생산 저조, 작업 시간 증가, 자막 포함한 음악 수정 어려움
사전 제작 시스템 제작의 보편화로 UHD 제작 확대 전망

 

지상파

UHD 편성 비율에 따른 드라마, 뉴스, 스포츠, 다큐멘터리, 아침 생방송 생활정보 프로그램 편성 확대 중 ü HD 방송과 UHD 방송 동시 병행

 

케이블TV

지상파 콘텐츠 재전송 시 암호 기능의 수신 제한 장치 설치 요구받음.

비용 증가로 제작 어려움 ü SBS Plus, UXN, UMAX를 통해 방송

UHD 수신용 셋톱 박스 설치(멀티 서비스)와 유료 서비스 

UHD 방송에 따른 수익 거의 없음 

지상파 UHD 재전송 협상 마무리 이후 케이블을 통한 UHD 방송 실현 및 유료 가입자 증가 전망

 

 

IPTV와 위성
IPTV
• IPTV용 UHD 셋톱박스 설치 필요
• Btv: 5개 UHD 채널 서비스, 자체 제작 UHD 프로그램의 VOD 서비스 제공
• KT: 6개 UHD 채널 제공, 웹드라마/예능 콘텐츠 제작사 투자 확대
• LGU+: 1개 UHD 전용 채널 서비스, 자체 제작 UHD 콘텐츠 서비스 ü 위성(스카이라이프)
• 가장 많은 UHD 전용 채널 서비스
• SkyUHD(다큐멘터리, 교양), UHD Dream TV(요리, 여행, 음악 등 예능), AsiaUHD(아시아 국가 인기 드라마)

 

위성(스카이라이프)
• 가장 많은 UHD 전용 채널 서비스
• SkyUHD(다큐멘터리, 교양), UHD Dream TV(요리, 여행, 음악 등 예능), AsiaUHD(아시아 국가 인기 드라마)

 

UHD 투자 현황 
지상파 
지상파 방송 사업자 재허가 조건으로 UHD로의 인프라 전환 계획 등 UHD 제작 시설에 대한 연도별 투자 계획 수립 부가 지상파 방송사들의 국내 UHD 콘텐츠 제작 감당
광고 축소로 인한 UHD 투자 축소/지연

IPTV 
지속적인 가입자 증가 
막강 자본과 TV와 스마트폰의 다양한 결합 서비스를 통한 높은 서비스 경쟁력
방송사와 콘텐츠 공동 제작: 지상파와 케이블과 협력 증진

케이블TV 
가입자의 지속적인 이탈로 UHD 투자 난항

 

 

4. 5G 서비스 개요

 

1) 이동통신기술의 역사

1G: 아날로그
미국의 AT&T에 의해 개념 발달 
유선이 연결되지 않은 상황에서 면대면 방식의 커뮤니케이션을 어떻게 재연할 수 있는가?
지구를 작은 구역(cell)과 지역(area)으로 구성
1983년 FDMA 기술 기반의 AMPS(Advanced Mobile Phone Service)를 미국이 기술표준으로 받 아 들여 서비스
최초의 표준화된 모바일폰 서비스 시작 ü 800MHz ~ 900MHz의 주파수 사용
일체의 데이터 전송이불가능, 음성서비스만 가능

 

2G 
미국연방통신위원회(FCC)가 PCS(Personal Communication Service) 시스템을 위한 주파수 대역 (1.8GHz)할당
디지털 기반:음성과 데이터 서비스 모두 가능
데이터 전송 속도는 14.4Kbps

2G 기술표준
• 유럽: GSM(Global System for Mobile Communication), 가장 광범위한 기술 표준
• 미국: CDMA/IS-95, GSM, TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access) 방식을 기술표준, 한국의 모바일 기술 표준

 

2.5G
CDMA 기반의 CDMA20001과 HDR(High Data Rate), GSM 기반의 EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution), GPRS(General Packet Radio Service)등으로 구분되어 발전
NTT DoCoMo가 내놓은 i-Mode는 이 시기 가장 성공적인 2.5G 서비스

2G와 2.5G의 차이: 데이터 전송속도의 차이 
HDR의 경우 2Mbps에 근접
제한적인 데이터 전송만이 가능했던 2G에 비해 2.5G부터는 이메일 전송과 인터넷 접속, 그리고 온라인 쇼핑이 가능한 수준에 도달

 

3G
유럽과 미국의 서로 다른 모바일 기술을 통합하여 전세계적으로 통용될 수 있는 기술표준을 만들고자하는 노력의 일환으로 탄생
IMT-2000: ITU에서 개발한 3G 통합표준기술
음성과 데이터 전송속도의 비약적인 향상(2~2.4Mbps)
인터넷, 멀티미디어 전송 및 재생, 게임, 지역기반서비스(location-based service),
이동시 데이터 송수신 기능 등의 다양한 기능이 가능
CDMA 계열과 GSM 계열로 세분화되어 발전

 

4G 
기본적으로 3G 보다 높은 수준의 영상과 음향을 보다 안정적으로 즐길 수 있는 큰 전송 용량과 속도를 지향
전송 속도는 저속에서 1Gbps, 고속에서100Mbps까지 가능
최대 전송 속도일 경우 300MB 용량의 MP3 음악파일 100곡을 2.4초에, 고화질 영화파일 1개(700MB)를 5.6초 만에 다운로드 할 수 있는 속도, 3G보다 10배에서 100까지 빠른 속도
3G 기술의 한계 극복: 고화질의 비디오 및 오디오 서비스 구현, 호환성 문제 해결
LTE(Long Term Evolution): 3.9G. 3G 통신기술을 장기적으로 진화시킨 기술
우리나라에서는 2011년 7월 1일부터 서비스 개시 
LTE-A(Advance)기술: 진정한 4G 시대 개막 및 스마트폰의 기능 극대화
2015년 1월 시범서비스 시연
전송속도 3G보다 40배 이상, LTE보다 최대 6배 이상 빠른 속도
이동 중에도 끊김 없는 초고속 멀티미디어 서비스
한정된 주파수의 효율적 사용, 대용량 데이터의 손쉬운 전송 방식

 

 

5G
2019년 4월 3일 우리나라 최초 시작

초고속

4G보다 약 20배 빠른 데이터 전송 속도, 고화질 영화 1편 다운로드 약 6초,

VR/AR 및 8K UHD 영상과 홀로그램 영상 등 대용량 동영상 서비스 가능

 

• 초저지연

o 지연시간: 통신선로나 무선 시스템을 통하여 데이터를 전송할 때 일어나는 시간 지연

o 자율주행 자동차, 로봇에 의한 자동화 공장, IoT 기술에 의한 원격 체크와 응답 환경에서 중시
o 4G의 장비 간 연결 지연이 1/10초에서, 5G는 1/100초, 1/1000초로 감소

o 생방송 뉴스, 스포츠 중계

 

• 초연결기술

o 수많은 IoT 원격 센선 활용 혹은 통신기기의 동시 서비스를 위한 다수 기기 접속 통신
o 4G 최대 10만개, 5G 최대 100만개까지 식별 및 운용 가능
o 외부 사전 점검, 원격 조정, 스마트시티 구축 o 편의성과 비용 측면에서 유용, 개인정보와 같은 보안 문제 취약

 

5G 국내외 서비스 현황
한국
세계 최초 5G 상용화(2019년 4월)

초고속 인프라 구축 지연

올해 안에 장비 1만 5000개 구축 목표

국내 통신 3사가 구축한 28GHz 대역 주파수 장비는 61대(2021.03) --> 의무 구축량의 0.13% 불과 

 

5G 주파수 대역

• 3.5GHz(중.저역대): LTE 보다 빠른 속도, 넓은 도달 범위 =? 전국망 구축
• 28GHz(초고주파대역): 낮은 회절률로 좁은 전파 도달 범위, 속도는 3.5GHZ의 5배, 4G의 20배

• 완전한 5G 서비스를 위해 두 주파수 활용 필수

• 2021년 3월 28GHz 주파수 활용 방안 모색을 위한 전담반 설치

 

미국

버라이즌

• 60여개 도시 1만 7000 곳에 28GHz 서비스 사이트 구축(2021년 말 기준)

• 1만 4000여 곳 추가 구축 계획(2021년)

• 3년 내 5G 망에 100억달러 투자 계획: 주요 도시 데이터 트래픽 50%가 28GHz 망에서 이루어지는 것이 목표
• 28GHz 커버리지 맵 제작: 서비스 지역을 도로별로 표시

• 28GHz 전용폰 출시: 애플의 아이폰 12

 

일본 
NTT 도코모
2020년 9월부터 28GHz 기지국 구축 시작
47개 도도부현 684개 도시 중 500여개에서 서비스
2023년 3월까지 전체 인구 70%의 5G 사용이 목표
28GHz 커버리지 맵 제작: 서비스 이용 지역을 경기장/올림픽 시설, 교통시설, 관광/상업시설 등으로 세분화, 이용가능시점 지난달 말/2개월 후/5개월 후로 색깔 구분
28GHz 전용폰 출시: 삼성전자 갤럭시 S20 시리즈 등

 

 

 

4G, 5G, 6G 기술 특성

 

5. UHD방송과 5G서비스의 발전

 

UHD 방송과 5G 통신 서비스의 결합
시청자와 진행자의 쌍방향 프로그램의 증가
‘트롯신이 떴다’(SBS), ‘백파더 요리를 멈추지 마’(MBC), ‘놀면 뭐하니 방구석 콘서트’
현장감과 사실감 제공

 

방송 미디어와 5G 발전
게임/스포츠 방송?
개인별 관심 콘텐츠와 광고 
방송 제작 시스템의 스마트폰 활용 방향 

자율주행 차량과 방송 콘텐츠 

무선 연결망과의 손쉬운 연결

 

 

6. 무선인터넷 발달과 인간관계

 

1) 온라인 커뮤니케이션과 현실의 사회적 관계

대체가설(displacement hypothesis) 
온라인 커뮤니케이션이 사회 참여의 시간과 오프라인에서의 관계 형성 시간을 대체할 것
사회적 관계 약화와 커뮤니케이션 질 저하 

자극 가설(stimulation hypothesis)
온라인 커뮤니케이션이 오프라인 커뮤니케이션의 결핍을 충족할 것 ü 자유로운 소통과 적극적 사회적 연결망 참여 가능à오프라인의 소극적 인간관계 대신 온라인에서 커뮤니케이션 욕구 해소와 대안적인 사회적 연결망 참여 기회 제공 

 

빈익빈부익부 가설( rich get richer hypothesis) 
오프라인 커뮤니케이션 능통자가 온라인 커뮤니케이션 활용과 확장에 뛰어날 것 
오프라인 커뮤니케이션: 대인 관계 형성, 온라인 커뮤니케이션: 대인관계 유지에 효율적

 

사회자본 
개인/조직은 다른 구성원들과의 연결망을 맺기 위해 노력하며 이 연결망을 통해 형성되는 신뢰와 협동이 사회자본의 정보를 결정짓는 주요인이 됨(퍼트남Putnam, 2000)

 

사회 자본의 유형
• 연계형(bridging): 사회경제적 계층, 정치적 견해 등을 기준으로 자신과 다른 이질적인 다양한 사람들 과의 네트워킹과 소통
• 결속형(bonding): 동질적인 공동체의 유대
• 대체적으로 소셜 미디어를 통한 네트워킹의 확장은 기존 네트워킹에 비해 주로 연계형 사회자본의 확장에 유리. 사회적 지지(social support)에 대한 욕구의 충족과 다양한 사 람들과의 관계 맺기라는 측면에서 긍정적.

 

 

하이퍼커넥션(hyper connection)의 문제 
인간이 관리,유지하는 사회적 관계망의 크기에는 한계가 있음(로빈던바의 수:150명 정도)
종일 소셜미디어에 ‘묶여있는’ 사람들은 지나친 소셜미디어 이용자는 하이퍼커넥션의 엄청난 피로감을 느낌.

 

 

스마트 중독
스마트폰을 지속적, 습관적으로 이용, 일상에서 휴대전화에 대한 의존도가 높아짐. 
원인: 스마트폰의 다양하고 차별적인 기능적 특성
이용 반경과 범주가 넓음 ü 개인화된 미디어에 대한 애착 형성
증세
스마트폰을 소지하고 있지 않을 때 심한 불안감과 초조함을 느끼는가?
스마트폰 사용을 줄여야 한다는 생각을 하면서도 성공하지 못하는가?
늦은 밤까지 스마트폰을 이용하느라 잠자는 시간을 빼앗기는가?
습관적으로 스마트폰을 이용하는가?
예상보다 많은 요금이 나오는가?
여성 이용자, 30-40대 이상의 중년층 
스마트폰 게임중독: 소셜 네트워크 게임,대인관계에 대한 욕구충족