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Android Tuner Framework Overview

Sungtai Kim

Team Lead/Android Platform Dept., Altimedia Corp.

So far, TV viewers had to be either connected to a terrestrial antenna or subscribe pay TV services such as cable, satellite, and IPTV that provide more channels. Although the proportion of IP-based OTT services is rapidly increasing, it is reported that the most common media consumption pattern is still linear channel watching.

The most basic component for receiving real-time broadcasting is a tangible tuner which allows to receive the broadcasting signal. Through this component, the receiver can acquire real-time content and its metadata delivered through the broadcasting network, and it is processed and delivered in a form that can be used in applications through device platforms such as middleware. Tuner technology has been developed into multiple standards depending on the type of network such as terrestrial, satellite, cable, and IP, and countries & regions applied.

[Status of Terrestrial Broadcasting Standards by Country, DVB Org.]

The set-top box, a dedicated receiver for broadcasting services, is developed using SoC that supports the above standard technology, and basic broadcasting functions are implemented through the Driver APIs provided by the SoC. In the process of developing traditional Linux set-top boxes, a relay interface has been provided for Web or Java applications using software platforms such as middleware. Android set-top boxes, which have recently been in the spotlight, require a similar type of dedicated interface and the corresponding software stack is supplied by the set-top box manufacturer or middleware supplier.

Google has been making growing efforts to provide a common platform which minimizes Android's hardware dependency. The Android TV, a broadcasting service platform, is also developing an open platform in the same context. Ever since the introduction of Android TV through Boot Camp in June 2014, Android TV has made efforts to include the technical domain of traditional broadcasting services (Broadcast or Multicast) as well as the IP-based media processing. The representative technologies introduced in this process are as follows.

•   TIF (TV Input Framework)
TIF refers to a standard information input interface for providing and controlling real-time broadcasting services, and supports search and recommendation utilizing its metadata. Contents input according to TIF can be serviced through 'TV App', one of Android TV's system applications, and it accesses channels obtained from the built-in or IP tuners.

[TIF Diagram, Google]

•   CAS Framework (Media CAS)
CAS Framework defines a common APIs to enable Conditional Access (CA) services across a variety hardware, including digital cable, satellite, terrestrial and IPTV systems. It provides a standard framework that allows set-top box manufacturers to interoperate multiple CAS solutions within Android environment and works with TIF and the Tuner Framework to follow.

[Media CAS Architecture, Google]

Google recently announced a standard interface for handling tuner-based real-time broadcasting called Tuner Framework on android 11. This allows a faster integration between the tuner and CAS system and offers a secure environment within Android for content protection collaborating with TEE(Trusted Execution Environment) and SMP(Secure Media Path). The Tuner Framework supports major international broadcasting standards, and SoC manufacturers are researching and developing SDKs that support the specifications so that broadcast service applications can directly control the tuner through this framework.


[Interactions between Android TV components, Google]

As TV Input Framework, CAS Framework, and Tuner Framework are technically connected, Google's effort to mount an open broadcasting platform on Android is nearing completion. Since the Tuner Framework was recently announced, there is still a lack of full satisfaction with broadcasters' requirements. However, it is clear that the Tuner Framework will gradually improve, and the value of Android TV as a terminal platform for pay broadcasters is expected to increase further.

Android Tuner Framework 고찰

지금까지 TV를 보기 위해서는 지상파 안테나를 연결하거나 더 많은 채널을 제공하는 케이블방송, 위성방송, IPTV 등 유료방송사업자의 서비스를 구독해 왔다. IP 기반의 OTT 서비스 이용률이 빠르게 증가하고 있으나, 여전히 가장 보편적인 미디어 소비 패턴은 실시간 방송 시청인 것으로 조사되고 있다.

실시간방송을 수신하기 위한 가장 기본적인 컴포넌트는 해당 방송신호를 물리적으로 수신할 수 있도록 하는 튜너(Tuner)이다. 이 장치를 통해 수신기는 방송망을 통해 전달되는 실시간 컨텐츠와 데이터를 취득할 수 있으며, 미들웨어 등 디바이스 플랫폼을 통해 어플리케이션에서 사용할 수 있는 형태로 가공 전달된다. 튜너 기술은 지상파, 위성, 케이블, IP 등 방송망의 종류, 그리고 적용 국가 및 지역에 따라 복수의 표준으로 발전돼 왔다.

방송서비스를 위한 전용 수신기인 셋톱박스는 위 표준기술을 지원하는 SoC를 활용하여 개발 되며, 해당 SoC가 제공하는 Driver API를 통해 기본적인 방송 기능이 구현된다. 전통적인 리눅스 셋톱박스를 개발하는 과정에서는 미들웨어 같은 소프트웨어 플랫폼을 활용하여 Web 혹은 자바 어플리케이션이 이용할 수 있는 중계 인터페이스가 제공돼 왔다. 최근 각광받고 있는 안드로이드 셋톱박스의 경우도 유사한 형태의 전용 인터페이스를 필요로 하며, 셋톱박스 제조사 혹은 미들웨어 개발사에서 해당 Software Stack을 공급하고 있다. 구글은 안드로이드의 하드웨어 종속성을 최소화 하는 공통 플랫폼을 제공하기 위한 노력을 꾸준하게 해오고 있으며, 방송서비스 플랫폼인 Android TV도 같은 맥락에서의 개방형 플랫폼을 발전시키고 있다. 2014년 6월 Boot Camp를 통해 Android TV가 최초로 소개된 이래, Android TV는 IP 기반의 미디어 프로세싱을 넘어 전통적인 방송서비스의 기술 도메인까지(Broadcast 혹은 Multicast) 포함하려는 노력을 해왔다. 이 과정에서 소개된 대표적인 기술은 아래와 같다.

• TIF (TV Input Framework)
실시간방송 서비스를 제공 및 제어하기 위한 표준 정보 입력 인터페이스를 말하며, 입력되는 메타데이터를 통해 실시간방송 컨텐츠에 대한 검색 및 추천을 지원한다. TIF에 따라 입력된 컨텐츠는 Android TV의 시스템 응용중 하나인 ‘TV App’을 통해 동작할 수 있으며, 내장 및 IP 튜너로부터 입수되는 채널에 액세스 할 수 있다.

• CAS Framework (Media CAS)
디지털케이블, 위성, 지상파 및 IPTV 시스템을 포함한 다양한 디지털방송 서비스용 하드웨어에서 조건부 액세스(CA) 서비스를 활성화하는 공통 API를 정의하고 있다. 셋톱박스 제조사가 Android 내에서 복수의 CAS 솔루션을 상호 운용할 수 있도록 해주는 표준 프레임워크를 제공하며 TIF 및 후술할 Tuner Framework와 함께 동작한다.

이후 구글은 Android 11에서 Tuner Framework이라고 하는 튜너 기반의 실시간 방송을 처리하기 위한 표준 인터페이스를 발표하였다. 이를 통해 튜너와 CAS 솔루션 공급사 간 빠른 정합이 가능해지고, TEE(Trusted Execution Environment)와 SMP(Secure Media Path)로 보호되는 비디오 컨텐츠를 안전하게 제공할 수 있는 Android 기반 환경이 정의되었다. Tuner Framework은 주요 국제 방송 표준을 지원하고 있으며, SoC 제조사들은 해당 스펙을 지원하여 방송서비스용 어플리케이션이 본 프레임워크를 통해 튜너를 직접적으로 제어할 수 있도록 하는 SDK를 연구개발 하고있다.

TV Input Framework, CAS Framework, 그리고 Tuner Framework 이 연결되면서, 개방형 방송플랫폼을 Android에 탑재하고자 했던 구글의 노력이 완성에 가까워지고 있다. Tuner Framework가 최근에 발표가 됐기 때문에 아직은 방송사업자의 요구사항을 완전히 만족하는데 부족함이 있다. 하지만 이는 점차 개선될 것이 분명하며, Android TV가 유료방송사업자가 선택할 수 있는 단말 플랫폼으로서의 가치가 더욱 높아질 것으로 예상된다.

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