AV over IP 기술을 활용한 무중단 AV System 구성에 관하여 | Automatic Backup AV system using AVoverIP Technology

요약

 정보통신 기술의 발달은 방송 기술과 장비들의 발전을 동반하였다. 전통적인 신호 연결 인터페이스(Interface)들과 전송 규격들은 보다 나은 품질을 요구하는 시대의 흐름에 맞춰 발전을 거듭해 왔다. 특히 아날로그 시스템의 복잡한 배선 문제와 노이즈 유입을 해결하기 위해 고품질 디지털 오디오/비디오의 실시간 전송 기술에 대한 관심이 모아지게 되면서 Standard IT 기술을 이용한 방송 솔루션이 트렌드로 자리잡아 가고 있다.

AV over IP라고 불리는 솔루션이 제공하는 기술의 특성을 알고 잘 활용할 경우 보다 다양한 방법으로 시스템을 구축할 수 있어 이전보다 높아진 경제성, 운영의 편리성 및 효율성, 시스템 안정성을 확보할 수 있다.

1.서론

Standard IT 네트워크(Network) 통신 기술을 이용한 오디오/비디오 프로토콜은 프로현장에서 뿐만 아니라 일상 생활에서도 널리 쓰이기 시작해 이동 중에도 자유롭게 모바일 기기로 스트리밍 음악을 듣거나 영상을 볼 수 있게 되었다. 1990년도 후반부터 본격적으로 시작된 디지털 오디오 프로토콜의 개발과 함께 통신 인프라를 활용한 프로 수준(Pro-Grade)의 전송 기술은 날이 거듭할수록 발전하여 보다 많은 채널의 디지털 오디오를 매우 짧은 시간 안에 실시간에 가깝게 전달할 수 있는 수준에 이르렀고, 이제는 오디오를 넘어 비디오도 실시간에 가깝게 전송 가능한 규격들이 개발되어 출시되고 있다.

이 모든 디지털 AV 프로토콜들은 OSI-7 계층에 기반한 표준 네트워크 통신 기술에 기반하여 개발되어 신호의 감지 및 백업, 분배 및 라우팅에 대한 접근이 전통적인 기술들에 비해 비교적 개방적이다. 전송 인프라와 주/예비 신호 전송 단말기를 이중화하고 신호 감지 기능을 통해 장애가 발생한 신호와 동일한 신호를 다른 경로를 통해 수신하면 최종 단말기에 전송되는 신호가 중단되지 않고 운영이 가능한 시스템을 구축할 수 있다.

본문에서는 AV over IP 솔루션과 표준 네트워크 통신 기술을 사용하여 프로젝트에 실제 적용된 자동 백업 AV System에 대해서 고찰한다.

2. AV Over IP 시스템의 특징

2.1 기본 구성

2023년 최근의 한 조사에 의하면 네트워크를 기반으로 하는 AV 장비의 경우 약 552개 브랜드의 5,219개로 매년 증가하는 추세에 있으며 이들 제품들은 매년 증가할 뿐만 아니라, 다양한 카테고리로 적용 범위가 확산되고 있음을 알 수가 있다.

이러한 AV over IP 솔루션은 기본적으로 오디오/비디오 신호의 입력을 받아 IP 신호로 변환을 해주는 인코더(Encoder)와 IP 통신을 중계해주는 네트워크 스위치, 그리고 IP로 변환된 데이터들을 다시 오디오/비디오 신호로 변환시켜주는 디코더(Decoder) 장비로 구성된다. 

2.2 케이블 비용 및 배관배선 간소화

이들 장비들은 모두 표준 IP 네트워크 통신 환경에서 완벽하게 동작한다. 뿐만 아니라 장비 연결을 위한 케이블 또한 CAT5e, CAT6 등과 같은 표준 UTP 케이블을 사용하며 전송 거리 또한 UTP의 통신 한계 거리인 100m까지이다. HDMI 신호를 100m 전송하기 위해서는 광케이블로 변환하여 전송하는 방법이 유일하였기에 보다 저렴한 케이블로 먼 거리를 안정적으로 전송할 수 있다는 장점이 있다. 이외에 전송 채널과 관련된 장점도 있다.

아날로그 오디오의 경우 64채널 멀티케이블을 이용해 전송하던 구간을 Audio over IP 기술을 활용하게 되면 단 1개의 CAT5e 케이블로 64채널 이상 100m까지 전송이 가능하다. 또한 비디오 역시 HDMI나 동축케이블로 전송하던 구간을 CAT5e 수준의 UTP로 전달하므로 시공과 설치가 간편하고 배관배선 비용이 절감되는 장점이 있다.

2.3 신호 분배 및 라우팅

네트워크 스위치로 연결된 오디오/비디오 신호들은 디지털 형태로 존재하는 데이터이므로 분배 및 저장, 라우팅에 있어서 전통적인 집합 장치 기반의 시스템보다 유연하다. 모든 디지털 음성/영상 데이터들은 유니캐스트(Unicast)로 네트워크 상에서 1:1로 통신하거나 멀티캐스트(Multicast)처럼 1:多로 신호를 전달하는 방법을 사용하여 네트워크에 연결되어 있는 장비들에게 전달하며 전송 속도는 네트워크 스위쳐의 전송 속도와 동일하다.

3. 대표적인 AV Over IP 솔루션들

AV over IP 솔루션은 비디오 전문 장비 제조사와 오디오 장비 제조사들에 의해 각각 독립적으로 발전한 과거를 가지고 있다. 표준 통신 기술을 기반으로 하면서도 각 분야에서 원하는 목적이 달랐기에 상호 호완성을 고려치 않고 독자적인 플랫폼을 구축하는데 여념이 없었다. 하지만 머지않아 이를 관리 및 통제하기 위한 논의가 시작되었으나 이 역시 각 사의 이해 관계가 복잡하여 실패한 조별과제처럼 마무리되었다.

그럼에도 불구하고 최근에는 서로의 필요에 의해 일부 영역에서 상호 연합의 형태로 협력을 지속하고 있다. 비디오와 오디오라는 다른 분야끼리 협력이 가능한 이유 또한 네트워크 데이터 통신이라는 표준 데이터 통신 규격을 따르는 플랫폼 위에서 동작하도록 그들의 시스템 및 장비가 제조되었기 때문이다.

오디오와 비디오 등의 각 프로토콜들은 표준 통신 기술에서 동작하도록 데이터 전송 포맷이나 수신 방법, 데이터 동기화 방법, 주소 체계 등이 IEEE(국제전기전자공학자회/Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 규칙을 준수하고 있다. 다만 실시간에 가깝도록 전송 및 송출을 목표로 하기 때문에 전송 레이턴시(lateancy)가 매우 짧은 특징을 가지고 있으며, 이 때문에 데이터를 중계해줘야 하는 네트워크 인프라는 특정 기능을 요구 받으므로 그에 대한 대응 능력이 있는 통신 인프라를 갖추어야 한다. 때로는 이러한 특별한 기능 때문에 전체 인프라 구성 비용이 상승하는 요인이 되기도 한다. 따라서 네트워크 기반의 솔루션을 구축하기 위해서는 시작의 첫 단추를 방송 장비 전문가가 아니라 네트워크 통신 전문가와 먼저 함께하는 것이 좋다.

3.1 대표적인 Audio Over IP 프로토콜들

대표적인 Networked Digital Audio 프로토콜은 다음과 같다.

장비 간 물리적 레이터 연결 위주의 오디오 전송 방식은 제외하고 스탠다드 IP 기술을 활용한 오디오 프로토콜만을 추려보면 다음과 같다.

3.1.1 Cobranet^TM

1996년 Peak Audio사(Analog Device에 합병됨)에 의해 개발된 네트워크 기반의 디지털 오디오 전송 포맷의 1세대 프로토콜이다. 100Mbps 기반의 Fast Ethernet 환경에서 동작하도록 만들어졌다. 단일 CAT5e 케이블 하나로 64채널(32 32 동시에 사용 가능)의 비압축 PCM 오디오(20bit 48kHz)를 송/수신할 수 있다. 디지털 방송 장비로 이중화 포트를 통해 (Primary / Secondary) 네트워크에 연결된다. Bundle(번들)이라는 개념의 오디오 채널들의 묶음 형태로 전송된다. 해당 프로토콜을 사용하기 위해서는 제조사에 라이선스 비용을 지불해야 한다.

3.1.2 Dante^TM

2006년 호주 Audinate사에 의해 영리목적으로 개발된 기가비트 네트워크 오디오 프로토콜이다. 현재는 야마하(Yamaha)에 인수되어 야마하사의 디지털믹서에 광범위하게 사용 될 뿐만 아니라 이 글을 쓰고 있는 2023년 현재 전세계에서 가장 많은 사용자와 제조사를 보유하고 있다. 코브라넷에 비해 매우 짧은 지연시간으로 인해 거의 실시간에 가깝게 송수신 한다고 볼 수 있다. 코브라넷과 마찬가지로 주/예비 포트를 통해 네트워크에 연결되는 방식이나 코브라넷과 달리 각 포트에 독립적인 MAC 주소를 가지고 있다는 차이점이 있다.

3.1.3 AVB (Audio Video Bridge)

2011년 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)가 개발한 오디오+비디오 전송 프로토콜로 비영리 단체에 의해 개발되어 무료로 사용 가능한 프로토콜이다. STREAM(스트림)이라는 개념으로 채널들을 전송한다. 최대 64×64 스트림으로 운영 가능하며 1 Stream에 최대 32채널을 운영할 수 있다. AVB는 오디오 뿐만 아니라 비디오를 서로 다른 경로와 샘플레이트로(Sample Rate)로 전송 가능하다는 장점이 있다. AVB는 데이터 동기를 위한 네트워크 클럭방식이 여타의 다른 오디오 프로토콜들과 다른 방식으로 구현하기 때문에 AVB를 지원하는 스위치 허브를 사용해야만 한다. 비디오 제조사들과 오디오 제조사들의 기대를 한 몸에 받았으나 펌웨어 호완성 문제, 상호 의견 충돌로 인해 시장에서 안착하는데 시간이 오래 걸렸으며, 최근에는 AVB 진영 내 Millan(밀란)이라는 또 다른 프로 오디오 그룹 연합에서 적극적으로 사용 중이다.

3.1.4 Q-LAN^TM

2009년 QSC사에 의해 개발된 512×512 CH을 사용할 수 있는 실시간 비압축 전송 기가비트 네트워크 오디오 프로토콜이다. 현재는 QSC사의 Qsys 장비에서만 사용 가능하다. 다른 여타의 프로토콜과 차이점은 2개의 이중화된 포트를 사용자가 용도별로 바꾸어 쓸 수 있다는 점이다. 예를 들어서 A 포트로 연결된 네트워크에서는 오디오와 장비 제어를 위한 통신을 할 수 있도록 하고, B 포트에서는 트래픽이 많은 비디오 네트워크를 구성하여 쓴다든지 하는 유연성이 제공된다. 최근에는 제조사에 의해 IT 친화적인 모습으로 생태계를 확장하고 있는데, 단순히 오디오 프로토콜로만 머물러 있는 것이 아니라 여러 가지 이 기종의 프로토콜들을 생태계 내에 끌어들여 호완성을 높이는 형태로 비즈니스를 확장하고 있다. 영상 전송을 위한 카메라 뿐만 아니라 비디오 브릿지 장비도 등장하여 Q-LAN 네트워크에서 같이 동작할 수 있다. 어찌보면 AVB가 원하던 것을 Q-LAN에서 하고 있다는 착각이 들 정도이다.

3.1.5 AES67

2013년에 AES(Audio Engineering Society)에 의해 규격화된 기가비트 네트워크 오디오 프로토콜이다. RAVENNA, Livewire, Q-LAN and Dante 같은 IP-based audio networking 프로토콜을 포괄적으로 수용하고 경우에 따라서 Layer2 프로토콜인 AVB도 수용 가능하다.  AES67이 가지는 장점이 바로 이 부분이다. 

Q-LAN에서 전송한 오디오가 AES67 호완 모드로 설정되었을 경우 Dante를 사용하는 장비에서도 수신이 가능하고 그 반대도 가능하게 된다. 또한 기가비트 오디오 프로토콜로 발표된 여타 다른 프로토콜과의 상호 호완성에도 높으므로 가장 많은 제품들이 AES67이라는 중립 지대에서 상호 연동이 가능하다. 

3.2 대표적인 Video Over IP 프로토콜들 

대표적인 Networked Digital Video 프로토콜은 다음과 같다. 이 역시 2.1항에서 확인한 프로토콜과 같은 방식으로 표준 네트워크 통신 환경에서 동작하는 기술들이다. 다만 각 프로토콜들이 담고 있는 비디오 데이터의 압축 여부와 데이터를 최소화하기 위한 압축 알고리즘은 상이하다. 비디오의 경우 오디오보다 비교도 안될 정도로 데이터 양이 많기 때문에 충분한 네트워크 전송 대역폭을 확보하는 것이 관건이다. 여러 가지 네트워크 기반의 비디오 프로토콜 중 가장 시장에서 활발히 생산되는 솔루션 위주로 알아보면 다음과 같다.

3.2.1 AMX. SVSI

대한민국 삼성전자가 대주주로 있는 Harman Group 산하 브랜드인 AMX의 네트워크 기반 AV 전송 솔루션이다. 1Gbps 대역폭에서 4K UHD 해상도까지 전송하도록 되어있다. 제품 라인업에 따라 전송 레이턴시를 최소화한 LAN 기반 솔루션부터, WAN 환경에서도 H.264 스트리밍이 가능한 제품군까지 다양한 라인업을 가지고 있다.

3.2.2 SDVoE (Software Defined Video Over Ethernet)

SDVoE는 LAN 네트워크 환경에서 최적화된 10G bps 기반의 AV 전송 프로토콜이다. SDVoE Alliance(연합) 형태로 시작이 되었는데 창립 멤버는 AptoVision, Aquan-tia, Christie Digital, NET-GEAR, Sony 및 ZeeVee이고 현재 많은 제조사들이 이에 참여하고 있다.

AMX.SVSI는 1G 망에서 비디오 데이터를 최소한으로 압축을 해 네트워크 인프라 구성 비용을 절약하는 방식을 선택하였고 SDVoE는 0 레이턴시를 목표로 고속의 네트워크 환경에서 데이터 전송 속도의 이점을 활용하여 레이턴시를 줄이는 전략을 선택하였다. 이 때문에 네트워크 인프라 구성 비용이 1G 망에 비하여 상대적으로 높다. 이름에서 알 수 있듯이 OSI-7레이어의 최상단 어플리케이션 레이어까지 구성되는 API(Application Programming Interface) 공개를 통해 SDVoE 연합에 참여하여 제품을 생산하고 판매를 할 수 있다.

3.2.3 NDI^TM (Network Device Interface)

NDI는 LAN 기반의 표준 이더넷 네트워크를 통해 고품질의 비디오, 오디오 및 제어 신호를 실시간 및 최소한의 대기 시간으로 분배할 수있는 네트워크 프로토콜이다. NDI는 네트워크 환경에 맞춰 효율을 중시한 전송 버전인 NDI/HX와 퀄리티 위주의 NDI 버전으로 구분된다. 이 말은 기존에 구축되어 있는 네트워크 환경을 고려하여 사용자가 약간의 레이턴시를 감안하더라도 효율을 선택할 것인지, 전송 속도나 화질을 우선할 것인지에 대한 선택이 가능하다는 말이다. 현재 카메라에서 바로 NDI를 지원하는 제품들이 많이 출시되고 있는데 이 경우 단일 CAT5e 이상의 케이블을 사용하여 UTP 케이블의 최대 전송 거리인 100m까지 손쉽게 전송이 가능하다.

사실 Video Over IP 솔루션 적용 시 모두에게 해당하는 내용이지만 NDI의 경우에는 특히 영상 기기 제조사들이 좀 더 적극적으로 자사의 제품들에 NDI가 지원되도록 네트워크 포트를 탑재하는 경우가 늘어나고 있다. 이 기술을 제품에 적용하기 위해 개발사에 기술 사용료를 지급해야 하는 유료 버전의 기술이다.

4.전송 및 운영 인프라 이중화 방법

AV over IP의 전송 핵심 인프라는 네트워크 장비로 구성된 백본(Backbone)이다. 프로토콜의 규격에 따라 요구하는 네트워크 환경이 조금씩 상이하나 대부분의 AV over IP 솔루션들은 표준 네트워크 통신 프로토콜을 사용한다. 따라서 일반적인 스위치 허브(Switch Hub)나 라우터(Router) 등의 네트워크 통신 장비를 사용하여 구성이 가능하다. 이중화된 네트워크 구성 방법은 물리적인 망 이중화 방법과 논리적인 망 이중화 방법이 있다.

4.1 물리적 이중화 방법

물리적으로 네트워크를 이중화하는 방법은 가장 확실하고 쉬운 방법이다. 통신을 하는 단말기가 연결되는 네트워크를 물리적으로 분리하여 Primary-네트워크와 Secondary-네트워크로 운영할 경우 각 네트워크 중계를 위한 네트워크 스위치의 수량이 2배로 늘어나게 된다. 비용의 증가를 가져오는 부분이지만 네트워크 스위치의 물리적인 장애 발생 시 대응이 가능하다는 장점이 있다. 이 구성의 대표적인 장점과 단점을 정리하면 다음과 같다.

장 점	스위치 허브 환경 설정 작업 불필요 물리적인 장애(고장) 시에도 네트워크 기능 유지 전체 스위치 포트를 활용 가능하므로 다수의 장비 연결결
단 점	하드웨어 비용 증가가

4.2 논리적 이중화 방법

논리적인 이중화를 하는 대표적인 방법은 VLAN(Virtual Local Area Network)이라고 하는 구성이다. 이는 스위치 허브라는 하드웨어 수량은 물리적인 이중화의 절반으로 할 수 있는 장점이 있다.

스위치 허브 내부에서 논리적으로 구분을 하여 통신을 하는 방법으로 물리적으로 같은 네트워크 스위치에 연결이 되어 있지만 Primary-VALN1과 Secondary-VALN2로 분리가 되면 VLAN1과 VLAN2에 연결된 단말기들은 서로 통신을 할 수가 없다. 이 경우 한쪽 네트워크에서 과도한 오디오/비디오 트래픽이 발생하여 장애가 발생하더라도 스위치 허브는 각 포트에 물리적으로 연결되어 있는 각각의 VLAN 주소를 보고 트래픽 전달 여부를 판단하기 때문에 서로 지장을 주지 않는다.

VLAN을 효율적으로 활용하는 또다른 방법으로 Audio 장비와 Video 장비들을 서로 분리하여 각 분야의 프로토콜이 요구하는 네트워크 환경 설정을 통해 상호 간섭 없이 안정적으로 통신이 가능하도록 구성할 수 있다.

장 점	스위치 허브 하드웨어 비용 절약 V1과 V2의 트래픽 간섭이 없음 V1과 V2간 환경 설정을 다르게 적용 가능 네트워크 구성 시 효율적으로 하드웨어 활용
단 점	스위치 허브 하드웨어 장애 시 모든 네트워크에 장애 발생 스위치 허브 환경 설 정작업 필요 스위치 포트를 나눠서 사용하므로 다수의 장비 연결에 한계 업링크를 통한 대규모 네트워크 구성 시 사용자의 주의 필요

5. Audio Over IP 이중화 방법

5.1 이중화 포트를 지원하는 장비 사용

디지털 오디오 데이터를 네트워크 인프라에서 이중화하는 방법은 간단하다. 프로 수준(Pro-grade)의 Network Audio 장비들은 대부분 이중화된 네트워크 환경에서 동작할 수 있도록 Primary와 Secondary 포트를 제공한다. 따라서 각 포트를 분리된 네트워크에 연결하여 구성을 하면 된다. 하지만 모든 네트워크 오디오 프로토콜들의 백업 채널들이 꼭 분리된 네트워크에서만 동작하도록 만들어진 것은 아니다.

1996년도에 발표된 Cobranet^TM의 경우 이중화된 네트워크에 연결하기 위한 개별 포트를 지원함에도 불구하고 Primary와 Secondary 네트워크를 연결하여 하나의 네트워크로 만들어서 사용해도 문제가 없다. 하지만 Audinate사의 Dante^TM와 같은 일부 프로토콜들은 각 포트별로 독립적인 MAC(Media Access Control) Address를 가지고 있으면서도 주/예비 네트워크 오디오 싱크(Sync)를 내부의 Primary Master에서 가져오는 방식으로 동작하도록 만들어져 있어 같은 네트워크망에 Primary와 Secondary에 오디오의 동기화 데이터가 동시에 존재할 경우 장애가 발생하는 경우도 있다.

5.2 이중화 포트가 없는 장비를 사용할 경우 이중화 방법

5.2.1.1 시그널 서밍(Summing)을 통합 방법

물리적인 이중화 포트가 지원되지 않는 오디오 장비의 경우 이중화된 신호를 서밍(Summing)하여 해결할 수 있다. 이 경우 각 신호 경로의 도달 시간 차이를 고려하여 서밍하기 전에 시간차 보정을 해야만 콤필터링(Comb filtering)과 같은 왜곡을 피할 수 있다. 

5.2.1.2 더킹(Ducking)을 이용한 방법

서밍을 통한 신호의 합성은 두 신호 간 우선 순위 없이 합성을 하는 방법인 반면에 다이나믹 프로세서(Dynamic Processor) 중 하나인 더커(Ducker)를 이용할 경우 두 신호 간 우선 순위를 지정하여 절체가 가능하다. 더커는 1개의 입력 신호를 출력하고 있다가 우선 순위가 높은 신호가 입력되면 기존 신호는 중지하고 우선 순위가 높은 신호를 내보내는 기능이다. 이를 이용하여 두 신호가 동시에 입력되더라도 1개를 선택적으로 사용 가능하다.

6. Video over IP 이중화 방법

6.1 단말기 이중화 

아쉽게도 현재까지 Video Over IP의 이중화를 지원하는 제품은 거의 찾아보기 드물다. 심지어 AVB(Audio Video Bridge)를 프로토콜로 사용하는 장비들은 백업을 위한 Secondary를 생략하고 나오는 제조사들이 많다. 일부 영상제품들의 경우에는 동일한 이더넷 데이터를 분리된 네트워크 망을 통해 송신하는 구조의 제품보다 각 네트워크에 다른 프로토콜로 송출하는 듀얼 스트리밍 구조의 제품 형태로 생산이 되어 판매되고 있다.

하지만 이 경우 동일한 데이터와 프로토콜을 사용해서 이중화를 구성해야 하는 환경에는 적용하기 힘들다. 동일한 소스에 대해서 이종 프로토콜을 사용한다는 말은 각 프로토콜이 가지는 고유의 전송 지연 시간(Latency)의 차이가 문제가 되지 않는다는 환경을 의미하기 때문이다.

각 네트워크에서 독립된 지연 시간을 가지는 이종 프로토콜간의 지연 시간을 맞추기 위해서는 기술적으로 고려해야 할 부분이 많아지므로 동일한 규격의 전송 프로토콜을 사용하는 단말기를 물리적으로 이중화하는 구성이 가장 현실적인 방법이라 할 수 있다. 

단말기를 이중화하는 경우 얻게 되는 부가적인 장점도 있다. 비디오용 프로토콜의 경우 임베디드(embedded)된 2 채널의 PCM 오디오 또는 Dante^TM나 AES67 같은 디지털 오디오 프로토콜을 함께 싱크를 맞춰 전송한다.

Video 네트워크에서 디지털 오디오 신호를 전송하는 이 기능을 이용하여 별도의 채널로 활용할 경우 Audio 부분에서는 또 하나의 전송 루트를 확보할 수도 있다. 다만 앞서 언급한 프로 오디오 수준의 프로토콜과 함께 동기(Sync)를 하기 위해서는 네트워크 환경 설정이 문제가 없는지 확인이 필요하다.

6.2 자동 절체 방법

Video over IP 솔루션에서 단말기를 물리적으로 이중화하고 수신측 디스플레이 장비에서 신호의 우선 순위를 두고 선택적으로 신호를 수용할 경우 무중단 운영을 위한 이중화 솔루션 구축이 가능하다. 프로 오디오 분야에서는 Primary/Secondary의 이중화된 네트워크 형태로 신호의 우선 순위가 지정되어 있지만 프로 비디오 분야에서 이러한 형태의 제품이 대중적이지 않다. 아직까지는 “1)단말기의 이중화”에서 언급한 물리적인 구성이 현실적인 대안이 된다.

하지만 물리적으로 이중화되어 2개의 신호가 전달될 때 최종으로 AV 신호를 디스플레이 하는 장치(TV, 프로젝터, LED 전광판, 모니터 등)가 입력된 신호를 우선 순위에 의해 Auto Switching을 하는 기능은 대부분 없다. 따라서 운영자가 장애를 인지한 시점에서 수동으로 신호 변경을 해줘야 한다. 이러한 불편을 해소하기 위해서는 자동으로 입력 신호의 상태를 인지하고 백업 신호로 경로를 바꾸는 기능이 필요하다.

6.2.1 장애를 인지하는 방법

IP를 통해 전달되는 비디오 신호를 인지하는 방법은 크게 두 가지 방법으로 가능하다. 첫 번쨰는 네트워크로부터 신호의 단절을 확인하는 것이다. 네트워크 스위치는 끊임없이 목적지를 향한 데이터를 전송한다. 해당 전송의 문제가 발생하였다는 것은 네트워크 장애를 제외하고 단말기 통신에 문제가 생겼다는 의미이다. 따라서 통신 상태를 실시간으로 확인하여 장애를 인지하는 방법이다. 대표적인 네트워크 상태 모니터링 프로토콜에는 SNMP(Simple Network Management Protocol), ICMP(Internet Control Message Protocol) 등이 있다.

SNMP는 호출 및 응답 시스템을 사용해 스위치, 프린터 등 여러 디바이스 유형의 상태를 확인하는 애플리케이션 레이어 프로토콜이다. SNMP를 사용하면 시스템 상태와 구성을 모니터링할 수 있다. 그리고 라우터, 서버 등의 네트워크 디바이스는 ICMP를 사용하여 IP 작동 정보를 전송하고 디바이스 오류 발생 시 오류 메시지를 생성하게 된다.

두번째는 비디오 단말기(인코더/디코더)의 상태 확인 프로토콜을 이용하는 방법이다. 보급형 장비를 제외하고 프로 방송 기기 수준에서 제작되는 장비들은 대부분 3rd-Party 컨트롤러가 장비 모니터링 및 제어를 할 수 있도록 API(Application Programming Interface)를 제공한다. 이 프로토콜 중 장비의 접속 상태나 동작 상태와 같은 정보를 실시간으로 확인하여 장애 여부를 확인하는 방법이다.

6.2.2 장애 인지 후 입력 신호 변환하는 방법

시스템이 Video Over IP 단말기나 통신의 장애를 인지한 이후 말단 디스플레이 장비에 문제 없는 단말기의 신호가 전달되도록 해야 한다. 전체 시스템을 모니터링하고 관리하는 컨트롤 매니지먼트 시스템(Control Management System)은 장애 이벤트 발생 즉시 네트워크를 통하여 디스플레이 장치에 입력 신호 단자를 바꾸어서 수신하도록 명령어(Command Massage)를 전송한다. 

IP 형태로 송출된 제어 명령어는 디스플레이 장치가 지원하는 형식에 맞게 IR(Infra-Red)또는 RS232 신호로 변환되어 직접 전달하게 된다. 이 과정에서 해당 메시지의 변환 및 전달을 담당하는 것이 바로 AV over IP 수신 장비인 디코더(Decoder)이다. 해당 명령어는 Video 와 Audio stream이 전송되는 네트워크 포트(Port)와는 구분된 포트로 송/수신이 이루어 제조사들에 의해 권장되고 있다.

7. 고찰 및 결론

이와 같이 네트워크 통신 기술을 기반으로 한 AV over IP 솔루션에서 이중화된 시스템 구성을 하기 위해서는 우선 네트워크 중계 인프라를 이중화해야 한다. 네트워크 송/수신 기능이 있는 프로 오디오 장비들은 기본적으로 이중화된 통신 포트를 지원하므로 큰 문제 없이 구축이 가능하지만 비디오 시스템의 경우 입력 장치인 인코더와 출력 장치인 디코더를 물리적으로 이중화 구성을 해야만 가능한 현실이다.

더해서 현재 출시되어 사용되고 있는 비디오 디스플레이 장치들은 오디오 장비들과 같은 입력 신호 우선 순위 절체 기능이 없어 별도의 시스템 매니지먼트 장비가 우선 순위에 의한 신호 선택을 대신해야 한다. 시스템 매니지먼트 장비는 방송 단말기나 통신 환경에 장애를 인지하는 즉시 최종 목적지의 장비가 다른 경로에서 오는 신호로 전환하여 화면을 송출하도록 제어하여 화면 중단 시간을 최소화하도록 한다.

이를 활용할 경우 사람이 수동으로 절체하던 기존의 방식에서 벗어나 시스템이 자동으로 시그널 절체 및 복구 기능을 담당하게 되므로 비전문가로 이루어진 운영자 집단의 입장에서는 운영 중 방송 사고를 미연에 방지하고 자동화된 운영이 가능한 편리한 시스템이 된다.

또한 전문가 집단이 운영하는 시설의 경우에는 시설 전체에 오디오나 비디오의 전송 상태를 모니터링 할 뿐만 아니라 단말기의 상태를 실시간으로 확인이 가능하므로 장애 포인트를 사전에 점검이 가능하다. 또한 라이브 환경에서의 방송 사고가 짧은 시간 내에 자동처리되므로 대응 시간을 벌 수 있다는 장점이 있다.

참고 문헌 및 사이트
1. 진강훈역, CCNA 라우팅&스위칭, (성안당(2017).
2. https://avnu.org/
3. https://sdvoe.org/technology/
4. https://www.smpte.org/
5. https://www.cobranet.info/
6. https://www.audinate.com/
7. https://www.amx.com/en/product_families/encoding-decoding
8. https://www.hdmi.org