KR101342000B1 - 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 제 1 사용자 장비로부터 대형 스크린을 가지며 상기 제 1 해상도보다 높은 복수의 제 2 해상도를 제공할 수 있는 제 2 사용자 장비로 전달하기 위한 방법으로서, 하나 이상의 제 3 사용자 장비들이 또한 제한된 대역폭 용량(limited bandwidth capacity)을 가지는 동일한 네트워크 엔티티를 통해 비디오 스트림들을 수신하고, 상기 방법은:
상기 비디오 스트림을 위한 타겟 사용자 장비에서 상기 복수의 제 2 해상도들 중에서 선택될 상기 제 2 해상도를 결정하기 위해 최적화 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 최적화 동작은:
상기 최적화 동작에 대한 입력으로서 효용 함수들을 이용하는 것을 포함하고, 상기 효용 함수들은 미리 결정되고 상기 비디오 스트림의 상기 해상도 및 상기 할당된 데이터 레이트에 의존하여 사용자에 의해 지각되는 상기 품질을 각각의 비디오 스트림에 대해 각각 나타내고,
상기 최적화 동작은 상기 비디오 스트림들에 대한 상기 효용 함수들에 기초하여 결합된 품질 크기를 계산하고, 상기 결합된 품질 크기들은 예컨대 상기 제 2 사용자 장비에 할당될 수 있는 상기 복수의 가능한 해상도들 및 데이터 레이트들 중에서 및 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 사용자 장비들에 의해 수신되는 상기 비디오 스트림들에 할당될 수 있는 상기 복수의 가능한 데이터 레이트들 중에서 발견하도록 계산되고, 상기 해상도 및 데이터 레이트들은 상기 결합된 품질 크기가 그것의 최적값(optimum) 또는 극값(extremum)에 도달하는 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 할당되고,
상기 방법은 상기 결합된 품질 크기가 그것의 극값에 도달하도록 상기 최적화 절차의 결과에 따라 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 의해 수신된 상기 스트림들에 대해 상기 제 2 해상도 및 상기 데이터 레이트들을 선택하는 단계를 더 포함하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법.
상기 비디오 스트림을 위한 타겟 사용자 장비에서 상기 복수의 제 2 해상도들 중에서 선택될 상기 제 2 해상도를 결정하기 위해 최적화 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 최적화 동작은:
상기 최적화 동작에 대한 입력으로서 효용 함수들을 이용하는 것을 포함하고, 상기 효용 함수들은 미리 결정되고 상기 비디오 스트림의 상기 해상도 및 상기 할당된 데이터 레이트에 의존하여 사용자에 의해 지각되는 상기 품질을 각각의 비디오 스트림에 대해 각각 나타내고,
상기 최적화 동작은 상기 비디오 스트림들에 대한 상기 효용 함수들에 기초하여 결합된 품질 크기를 계산하고, 상기 결합된 품질 크기들은 예컨대 상기 제 2 사용자 장비에 할당될 수 있는 상기 복수의 가능한 해상도들 및 데이터 레이트들 중에서 및 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 사용자 장비들에 의해 수신되는 상기 비디오 스트림들에 할당될 수 있는 상기 복수의 가능한 데이터 레이트들 중에서 발견하도록 계산되고, 상기 해상도 및 데이터 레이트들은 상기 결합된 품질 크기가 그것의 최적값(optimum) 또는 극값(extremum)에 도달하는 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 할당되고,
상기 방법은 상기 결합된 품질 크기가 그것의 극값에 도달하도록 상기 최적화 절차의 결과에 따라 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 의해 수신된 상기 스트림들에 대해 상기 제 2 해상도 및 상기 데이터 레이트들을 선택하는 단계를 더 포함하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법.
Description
본 발명은 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
UE간 이동(Inter-UE Transfer; IUT) 서비스를 제공할 때 QoE-기반 자원 할당 최적화 및 QoE-기반 결정(QoE-based decision)을 어떻게 수행할지의 문제가 생긴다. 3GPP에 정의된 IUT 서비스에 의해, 사용자는 다수의 디바이스들 쪽으로 매체를 이동할 수 있을 것이다. 이것은 매체 이동(media transfer), 매체검색, 매체 부가(adding a media), 매체 삭제 및 매체 복제(media relication)를 포함한다. 모든 가능한 IUT 동작들의 완전한 리스트들이 종속절 7.13의 TS22.228에서 발견될 수 있다(3GPP: TS 22.228: 인터넷 프로토콜(IP) 멀티미디어 코어 네트워크 서브시스템을 위한 서비스 요건들(Service requirements for Internet Protocol (IP) multimedia core network subsystem)(스테이지 1) 릴리스 10, 2009년 12월 참조). 제안된 알고리즘은 운영자가 IUT 서비스를 제공하고 싶어하는 임의의 네트워크들에 적용될 수 있다. 더 일반적으로, 나중에 기술될 본 발명이 적용하는 시나리오는 IUT 세션 이동(IUT session transfer)에 제한되지 않고, 단말들 사이에서의 세션 또는 그것의 부분들의 이동이 포함되는 모든 시나리오들을 수반한다. 이것은 이하에 약간 더 상세히 설명된다.
모바일 디바이스들은 IP-기반 멀티미디어 통신들을 위해 더 향상된 성능들을 포함하고 개선하기 때문에, 이들은 대역폭, 디스플레이 크기 및 계산 능력(computational power)의 면에서 제한된 채로 있을 것이다. USIM 카드가 갖추어진 TV 세트 , 하드웨어 IP 폰들, 화상회의 유닛들, 임베디드 디바이스들 및 소프트웨어 폰들을 구비하는 고정 IP 멀티미디어 종점들(endpoints)은 더 많은 이용 편의성을 허용하지만 이동하기 쉽지 않다. 이들 디바이스들 사이에서 활성 멀티미디어 세션들을 이동시키는 것은 이동 및 고정 디바이스들이 함께 또는 교환 가능하게 중간 세션(mid-session)에서 사용될 수 있게 허용하여 이들의 이점들을 단일의 가상 디바이스에 결합한다.
이와 같은 서비스를 제공하는 수개의 방법들이 있다. 이 기술이 널리 활용되도록 하기 위해, 표준 프로토콜을 발전시키는 것은 가장 쉽고 가장 유력한 방법인 것으로 보인다. 제 1 표준화된 기술은 IETF에서 행해지고(알. 새캄(R. Shacham), 에이치. 술츠린(H. Schulzrinne), 에스. 타콜스리(S. Thakolsri) 및 더블유. 켈러러(W. Kellerer), "세션 개시 프로토콜(Session Initiation Protocol; SIP) 세션 이동성(Session Mobility)", RFC 5631, 2009년 10월 참조), 여기서 그것은 세션 이동성을 제공하기 위해 세션 개시 프로토콜(SIP)을 이용한다. 3GPP에서, 세션 이동성 개념은 소위 UE간 이동(IUT)으로서 도입 및 표준화되었다(3GPP: TS 23.237: IP 멀티미디어 서브시스템(IP Multimedia Subsystem; IMS) 서비스 연속성(service continuity)(스테이지 2) 릴리스 10, 2009년 12월 참조). 3GPP에서의 중앙집중 네트워크 아키텍쳐로 인해("GPP: TS 23.228: IP 멀티미디어 서브시스템(IP Multimedial Subsystem; IMS) (스테이지 2) 릴리스 10", 2009년 12월 참조), IUT를 위한 프로토콜 솔루션(protocol solution)은 여전히 SIP-기반 접근방법이지만, 그것은 엔드-투-엔드 아키텍쳐(end-to-end architecture)에 더 적합한, IETF-기반 접근방법과는 다르다. 또, IUT는 단지 매체 이동 및 매체 검색이 아니고 다른 멀티미디어 특징들(multimedia features)도 구비한다.
고정된 네트워크 환경에서 IUT 서비스를 제공하는 것은 모바일 네트워크에서보다 더 쉬운데, 그 이유는 어떤 고수요 애플리케이션들에 대해 보통 충분한 네트워크 리소스들이 있기 때문이다. 모바일 네트워크 환경에서 그것은 더 복잡해지는 데, 그 이유는 네트워크 리소스들이 제한되고 높은 데이터 레이트를 제공하는 것은 비용이 많이 들기 때문이다. 게다가, 이용 가능한 대역폭은 또한 동적으로 변하고 있는 무선 채널 품질에 크게 의존한다.
운용자의 관점에서, IUT 서비스와 같은 심리스(seamless) 및 유비쿼터스 서비스를 제공하는 것은 "3GPP: TS 24.229: 세션 개시 프로토콜(SIP) 및 세션 기술 프로코콜(SDP)에 기초한 IP 멀티미디어 홀 제어 프로토콜(multimedia call control protocol based on Session Initiation Protocol (SIP) and Session Description Protocol (SDP)) (스테이지 3) 릴리스 9, 2009년 12월)"의 종속절 5.1.3.에 정의된 것과 같은 네트워크 리소스 예약의 전제조건(precondition)을 갖는 단지 표준 홀 개시 절차를 이용하는 것보다 더 양호한 네트워크 정책 계획을 요구한다. 예를 들어 IUT 동작 이전에, 사용자는 저해상도를 갖는 그의 모바일 디바이스를 통해 비디오를 시청할 수 있다. USIM 카드가 갖추어지고 훨씬 높은 비디오 해상도를 지원하는 고정 TV 세트로 비디오를 전달하라는 요청을 코어 네트워크가 수신하면, 코어 네트워크 내의 엔티티는 높은 비디오 해상도에 의해 요구되는 고 데이터 레이트를 보장하기 위해 채널 베어러(channel bearer)를 예약한다. 높은 데이터 레이트 채널 베어러를 설정함으로써, 다른 애플리케이션을 소비하는 다른 사용자들의 전체 사용자-지각 품질 경험 레벨이 급격히 열화될 수 있다. 그 결과, 이들 사용자들은 불만을 갖고 다른 운영자들로 전환할 수 있다.
네트워크가 요청 IUT 서비스에 대해 가능한 최고의 비디오 해상도를 제공하기에 충분한 네트워크 리소스를 가지는 혼잡하지 않은(non-congested) 네트워크 사용의 경우에, 취급할 것은 아무것도 없다. 요청된 IUT 서비스는 표준 절차로 정의된 것과 같이 이행될 것이다. 그러나, 요청된 IUT 서비스를 제공하기에 충분한 네트워크 리소스가 없는 혼잡한 네트워크 사용의 경우에, 전송망 운영자는 효율적인 방식으로 제한된 네트워크 리소스를 사용해야 한다. 예를 들어, 운영자는 네트워크 리소스 할당을 최적화하고 그 결과 모든 사용자들이 또한 만족되거나 IUT 서비스를 사용자에게 제공함으로써 영향을 받은 다른 사용자들에 대해 적어도 최소의 영향을 주도록 해야 한다.
다수-사용자 다수-애플리케이션에 대한 전체 사용자 지각 품질에 의해 정의된 최대 시스템 효율을 달성하기 위해 네트워크 리소스 할당을 최적화하는 방법이 에스. 칸(S. Khan), 에스. 두호니코브(S. Duhovnikov), 이. 스타인바흐(E. Steinbach) 및 더블유. 켈레러(W. Kellerer)의 "모바일 멀티미디어 통신을 위한 MOS-기반 다중사용자 멀티애플리케이션 교차-계층 최적화(WMOS-based multiuser multiapplication cross-layer optimization for mobile multimedia communication)", Advances in Multimedia, 2007, 논문(article) ID 94918에 기재되어 있다. 애플리케이션 종류들과 무관하게 모든 사용자들에 대해 동일한 수준의 사용자 지각 품질을 달성하는 방법이 에스. 타콜스리(S. Thakolsri), 에스. 칸(S. Khan), 이. 스타인바흐(E. Steinbach) 및 더블유. 켈러러(W. Kellerer)의 "고속 다운링크 패킷 액세스를 위한 QoE-구동 교차-계층 최적화(QoE-Driven Cross-Layer optimization for High Speed Downlink Packet Access)", Journal of Communications, Special Issue on Multimedia Communications, 네트워킹 및 애플리케이션들((Networking and Applications), vol 4, no 9, pp. 669-680, Oct. 2009. 에스. 타콜스리(S. Thakolsri), 에스. 칸(S. Khan), 이. 스타인바흐(E. Steinbach) 및 더블유. 켈러러(W. Kellerer), JCM, 2009)"에 기재되어 있다.
그러나, 종래 기술은 제한된 리소스들의 경우에 IUT 서비스의 경우에 해상도 변경을 어떻게 다룰지의 문제를 다루지 않는다. 실제로, 해상도는 종래 기술의 최적화 절차들, 특히 IUT 서비스와 관련된 최적화 절차들에 대한 입력 파라미터가 전혀 아니다.
그러므로, 본 발명의 목적은 제한된 네트워크 리소스들로 인한 사용자 지각 품질의 가능한 열화를 고려하고 이들 환경들 하에서 QoE 최적화를 수행하는 IUT 서비스를 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
(발명의 요약)
일 실시예에 따르면, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 제 1 사용자 장비로부터 대형 스크린을 가지며 상기 제 1 해상도보다 높은 복수의 제 2 해상도를 제공할 수 있는 제 2 사용자 장비로 전달하기 위한 방법으로서, 하나 이상의 제 3 사용자 장비들이 또한 제한된 대역폭 용량(limited bandwidth capacity)을 가지는 동일한 네트워크 엔티티를 통해 가능하게는 상이한 비디오 스트림들을 수신하고, 상기 방법은:
전달될 상기 비디오 스트림을 위한 타겟 사용자 장비에서 상기 복수의 제 2 해상도들 중에서 선택될 상기 제 2 해상도를 결정하기 위해 최적화 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 최적화 동작은:
상기 최적화 동작에 대한 입력으로서 효용 함수들을 이용하는 것을 포함하고, 상기 효용 함수들은 미리 결정되고 상기 비디오 스트림의 상기 해상도 및 상기 할당된 데이터 레이트에 의존하여 사용자에 의해 지각되는 상기 품질을 각각의 비디오 스트림에 대해 각각 나타내고,
상기 최적화 동작은 상기 비디오 스트림들에 대한 상기 효용 함수들에 기초하여 결합된 품질 크기를 계산하고, 상기 결합된 품질 크기들은 예컨대 상기 제 2 사용자 장비에 할당될 수 있는 상기 복수의 가능한 해상도들 및 데이터 레이트들 중에서 및 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 사용자 장비들에 의해 수신되는 상기 비디오 스트림들에 할당될 수 있는 상기 복수의 가능한 데이터 레이트들 중에서 발견하도록 계산되고, 상기 해상도 및 데이터 레이트들은 상기 결합된 품질 크기가 그것의 최적값(optimum) 또는 극값(extremum)에 도달하는 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 할당되고,
상기 방법은 상기 결합된 품질 크기가 그것의 극값에 도달하도록 상기 최적화 절차의 결과에 따라 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 의해 수신된 상기 스트림들에 대해 상기 제 2 해상도 및 상기 데이터 레이트들을 선택하는 단계를 더 포함하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법이 제공된다.
데이터 레이트 뿐만 아니라 해상도의 사용자 지각 품질의 의존성을 나타내는 효용 함수들을 제공하고 데이터 레이트들 및 해상도들의 모든 가능한 할당들에 기초한 최적의 결합된 품질 크기를 검색하는 이들 효용 함수들에 기초한 최적화 절차를 더 수행함으로써 IUT 동작을 수행할 때 데이터 레이트의 적응 뿐만 아니라 해상도를 고려한 전체 최적 리소스 할당을 얻는 것이 가능하게 된다. 이것은 데이터 레이트들 및 가능한 해상도들 및 전체 품질에 대한 이들의 결합된 영향을 고려한 최적의 전체 리소스 할당을 선택함으로써 제한된 대역폭의 상황 하에서조차 IUT 동작이 수행될 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 각각의 애플리케이션 또는 비디오 스트림에 대해 하나의 효용 함수가 제공되고, 상기 효용 함수는 그것의 대응하는 애플리케이션 또는 비디오 스트림에 대해 어떻게 상기 사용자 지각 품질이 상기 해상도 및 상기 데이터 레이트 및/또는 사용될 코덱에 의존하는지를 나타내고;
상기 결합된 품질 크기들은 상기 비디오 스트림들의 상기 효용 함수로 나타낸 상기 제 1, 제 2 및 제 3 사용자 장비들 및 이들의 대응하는 비디오 스트림들의 개개의 품질 크기들에 기초하여 계산되고;
상기 최적화는 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에서 사용될 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들 각각에 대한 각각의 데이터 레이트들의 할당 및 상기 제 2 사용자 장비로의 상기 복수의 제 2 해상도들 중 하나의 할당을 포함하는 리소스 할당을 찾는 것을 포함한다.
해상도 및 데이터 레이트 및/또는 코덱에 의존하는 품질을 나타내는 각각의 애플리케이션 또는 비디오 스트림에 대한 하나의 효용 함수의 제공은 상이한 해상도들을 고려하는 방식으로 수행될 수 있게 최적화를 허용한다. 최적화된 결합된 품질 크기를 가져오는 리소스 할당을 찾는 것은 제한된 대역폭의 시나리오들에서조차 IUT 서비스를 허용한다. 개개의 디바이스들/비디오 스트림들의 품질 크기들에 대해 유도되는 결합된 품질 크기는 최적화 절차를 수행할 때 관계된 모든 당사자들을 고려한다.
일 실시예에 따르면, 상기 최적값 또는 극값의 결합된 품질 크기는:
상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 대한 평균 품질의 최대화(maximization);
상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들의 모든 품질 수준들의 총합의 최대화;
상기 전달된 비디오 스트림에 대한 최소 품질 수준을 보장하면서 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 대한 상기 평균 전체 품질의 최대화;
상기 전달 후 모든 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들간의 품질 차이들(quality differences)의 최소화;
중 하나 이상을 포함한다.
최적화될 결합된 품질 크기를 구현하여 최적화 동작을 위한 최적화 함수 또는 목적 함수를 구현하기 위한 적절한 예들이 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 사용자 장비에 제공되는 상기 복수의 해상도들 외에, 상기 제 2 사용자 장비에 및/또는 상기 제 3 사용자 장비에 복수의 코덱들이 또한 있고,
상기 제 2 사용자 장비에 전달될 상기 스트림에 대한 상기 효용 함수는 상기 선택된 해상도 및 상기 선택된 코덱에 기초하여 상기 사용자 지각 품질을 나타내고, 및/또는 상기 제 3 사용자 장비들에 의해 수신된 상기 스트림들에 대한 상기 효용 함수들은 상기 선택된 코덱에 기초한 상기 사용자 지각 품질을 나타내고;
상기 최적화는 상기 결합된 품질 크기가 최적값에 도달하는 상기 코덱 및 상기 제 2 해상도를 결정하기 위해 상기 데이터 레이트들에 부가하여 또는 대안으로 상기 효용 함수들, 상기 이용 가능한 제 2 해상도들 및 상기 이용 가능한 코덱들에 기초하여 상기 결합된 품질 크기들을 최적화한다.
이것은 다양한 이용 가능한 데이터 레이트들에 대한 대안으로 또는 이들에 부가하여 다양한 이용 가능한 코덱들을 고려할 수 있게 한다. 최적화는 최적 해상도 및 최적 데이터 레이트를 발견하는 것에 기초하여 수행될 수 있고, 최적 해상도 및 최적 코덱을 발견하는 것에 기초하여 수행될 수 있고, 이들 중 모두 3개의 최적 조합을 발견함으로써 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 결합된 품질 크기들을 계산할 때, 고해상도에 대해 상기 대응하는 사용자 지각 품질 수준이 높은 가중치를 할당하도록 상기 제 2 사용자 장비에서 상기 사용자 지각 품질 수준을 나타내는 상기 비디오 효용 함수에 가중 함수(weighting function)를 가함으로써 대응적으로 상이한 해상도들에 상이한 우선권들(different priorities)이 할당된다.
이것은 고해상도가 최적화를 수행할 때 높은 가중치를 고려하는 것을 보장하는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 가중 함수는 고해상도들에 대해 더 크고 상기 제 2 사용자 장비에 전달될 상기 비디오 스트림에 대한 상기 효용 함수로부터 유도되는 상기 사용자 지각 품질에 가해지는 가중 계수를 포함한다.
이것은 가중 계수의 특별한 구현을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 가중 함수는 상기 효용 함수로 나타낸 상기 사용자 지각 품질 수준에 가해지는 가중 계수를 포함하고, 및/또는
상기 가중 계수는 저해상도들에서 스티퍼(steeper)를 상승시키고 고해상도들에서 스티프(steep)를 덜 상승시킨다.
이것은 가중 계수의 특별한 구현을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 가중 계수는:
저해상도로부터 고해상도로 변할 때 달성되는 상기 사용자 지각 품질 이득;
제 1 해상도로부터 제 2 해상도로 변할 때 상기 사용자 지각 품질 수준을 동일하게 유지하는 데 필요한 네트워크 리소스들에서의 비용들을 나타내는 비용 파라미터(cost parameter)를 나타내는 비용 함수;
중 하나 이상에 기초한다.
이러한 방식으로 가중 파라미터가 유도될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 사용자 지각 품질 이득은 해상도의 특정 변경에 대한 사용자들의 지각 품질을 사용자들의 집합(a set of users)에게 물어 상기 해상도가 초기 해상도로부터 고해상도로 변할 때의 품질 이득의 상기 이득을 나타내는 함수를 얻음으로써 경험적으로 결정되고, 및/또는
상기 비용 함수는 초기 해상도를 제 2의 고해상도로 변경하는 데 필요한 추가 대역폭의 함수로서 상기 비용 파라미터를 정의하도록 전송망 운영자에 의해 정의된다.
이것은 품질 이득 및 비용 함수를 결정하는 특별한 방법이다.
일 실시예에 따르면, 결합된 파라미터는 특정 제 2 해상도 및 그것의 필요로 되는 추가 대역폭에 대해 상기 품질 이득 및 상기 제 2 해상도에 대한 상기 비용 함수와 상기 사용자의 얻어진 품질 이득의 조합으로서 얻어진다.
이것은 상기 가중 파라미터를 얻기 위한 특별한 방법이다.
일 실시예에 따르면, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 제 1 사용자 장비로부터 대형 스크린을 가지며 상기 제 1 해상도보다 높은 복수의 제 2 해상도를 제공할 수 있는 제 2 사용자 장비로 전달하기 위한 장치로서, 하나 이상의 제 3 사용자 장비들이 또한 제한된 대역폭 용량(limited bandwidth capacity)을 가지는 동일한 네트워크 엔티티를 통해 가능하게는 상이한 비디오 스트림들을 수신하고, 상기 장치는:
전달될 상기 비디오 스트림을 위한 타겟 사용자 장비에서 상기 복수의 제 2 해상도들 중에서 선택될 상기 제 2 해상도를 결정하기 위해 최적화 동작을 수행하는 모듈을 포함하고,
상기 최적화 동작은:
상기 최적화 동작에 대한 입력으로서 효용 함수들을 이용하는 것을 포함하고, 상기 효용 함수들은 미리 결정되고 상기 비디오 스트림의 상기 해상도 및 상기 할당된 데이터 레이트에 의존하여 사용자에 의해 지각되는 상기 품질을 각각의 비디오 스트림에 대해 각각 나타내고,
상기 최적화 동작은 상기 비디오 스트림들에 대한 상기 효용 함수들에 기초하여 결합된 품질 크기를 계산하고, 상기 결합된 품질 크기들은 예컨대 상기 제 2 사용자 장비에 할당될 수 있는 상기 복수의 가능한 해상도들 및 데이터 레이트들 중에서 및 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 사용자 장비들에 의해 수신되는 상기 비디오 스트림들에 할당될 수 있는 상기 복수의 가능한 데이터 레이트들 중에서 발견하도록 계산되고, 상기 해상도 및 데이터 레이트들은 상기 결합된 품질 크기가 그것의 최적값(optimum) 또는 극값(extremum)에 도달하는 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 할당되고,
상기 장치는 상기 결합된 품질 크기가 그것의 극값에 도달하도록 상기 최적화 절차의 결과에 따라 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 의해 수신된 상기 스트림들에 대해 상기 제 2 해상도 및 상기 데이터 레이트들을 선택하는 모듈을 더 포함하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 장치가 제공된다.
이것은 본 발명의 실시예에 따른 장치를 구현하는 방법이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예들 중 하나에 따른 방법을 실행하기 위한 수단, 모듈들 또는 특징들을 더 포함하는 장치가 제공된다.
일 실시예에 따르면, 컴퓨터 상에서 실행될 때 상기 컴퓨터가 본 발명의 실시예들 중 하나에 따른 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 시나리오를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플로차트를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시퀀스 다이아그램을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플로차트를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시퀀스 다이아그램을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
이하, 본 발명이 예시적인 실시예들에 의해 설명될 것이다. 그러나, 우선 설명에 사용될 몇몇 용어들이 정의된다.
3GPP - 3세대 파트너쉽 프로젝트(3rd Generation Partnership Project)
UE - 사용자 장비(User Equipment)
IUT - UE간 이동(Inter UE Transfer)
QoE - 체감 품질(Quality of Experience)
상기한 최적 문제들에 기초하여, 전송망 운영자는 네트워크에서 IUT 서비스를 전개할 때 다음과 같은 문제들에 직면한다:
1. IUT 요청이 수행되도록 허용되는지의 여부를 어떻게 결정하는가?
2. 허용된다면,
a. 동일 기지국에 의해 서빙되는 다른 사용자들에 대한 전체 사용자 지각 품질(체감 품질((QoE))에 영향이 있는가? 그리고 얼마나 많은 영향이 있는가?
b. 운영자가 가능한 최고의 비디오 해상도가 타겟 이동 디바이스(target transferred device)에 나타나도록 허용해야 하는가? 또는 운영자는 다른 비디오 해상도를 선택해서, 기지국에 의해 서빙되는 모든 사용자들의 전체 사용자 지각 품질이 가능한 한 높게 유지되도록 해야 하는가?
3. 허용되지 않는다면, 요청된 IUT 서비스가 진행되지 않는다는 것을 사용자에게 어떻게 알려야 하는가?
지금까지 종래 기술은 IUT 서비스에 대한 결정이 수행되는 곳 및 때에 대한 접근방식을 제공하지 않는다. 이것은 동일한 기지국에 의해 서빙되는 모든 사용자들의 전체 체감 품질(QoE)를 고려하여 타겟 이동 디바이스에서 사용될 해상도 및 데이터 레이트 및/또는 코덱의 선택을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 제안된 방법 및 장치는, 요청된 IUT 동작을 수행하기 전에 동일한 기지국 또는 네트워크 엔티티에 의해 서빙되는 모든 사용자들에 의해 지각되는 전체 (결합된 ) 서비스 품질을 고려하여,
- IUT 서비스 요청이 수행되도록 허용할 수 있는지의 여부를 결정하고,
- 타겟 이동 디바이스에 사용될 적절한 비디오 해상도 및 데이터 레이트 및/또는 코덱을 선택하기 위해,
QoE-기반 자원 할당 최적화를 사용한다.
그 목적을 위해, 목적 함수가 최적값 또는 극값에 도달하는 (상이한 디바이스들에 대한 해상도 및 데이터 레이트 및/또는 코덱으로 구성되는) 입력 파라미터 세트를 찾음으로써 최적화되는 전체 결합 품질의 표시(indication)를 부여하는 최적화 함수 또는 "목적 함수"가 평가된다. 최적화 공정을 위해 사용되는 목적 함수는 전송망 운영자 정책에 의존하여 상이하게 설정될 수 있고, 예를 들어, 모든 사용자들의 전체 품질, 모든 사용자들의 평균 전체 품질을 최대화하도록, 또는 모든 사용자들에 대해 동일한 품질을 달성하도록 설정될 수 있다.
제안된 방법 및 장치들을 적용함으로써, 전송망 운영자는,
- 모든 사용자들의 전체 사용자 만족도를 가능한 한 높게 유지함으로써 IUT 서비스를 제공하면서 제한된 네트워크 자원들의 이용을 최적화하고;
- 사용자에 의해 요청되는 IUT 동작의 실행으로 인해 사용자들에게 제공되는 전체 체감 품질의 어떤 심각한 열화를 방지할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예가 도 1을 참조하여 약간 더 상세히 기술된다.
상기 실시예를 종래 기술과 구분짓는 주된 차이는 최적화 처리를 책임지고 있는 QoE 모듈에 있다. 실제로, 도 1에 도시된 실시예에서와 같이, QoE 모듈은 네트워크, 예를 들어 도 1에 도시된 3GPP 네트워크 아키텍쳐에 통합될 수 있다. 이 예에서, 사용자는 비디오를 모바일(예컨대 3인에 의해 시청되는 도 1의 것)로부터 카페 바(cafe bar)에서 이용 가능하고 USIM 카드가 갖추어진 TV 세트로 전달하기를 원할 수 있다. 예컨대 기지국 또는 eNodeB인 네트워크 엔티티는 수개의 (여기서는 3) UE들을 서빙하고, 그것은 그것이 서빙하고 있는 UE들에 제공할 수 있는 특정의 제한된 전체 데이터 레이트/용량을 가진다. 요청된 서비스가 전체 네트워크 리소스들(eNodeB에 의해 서빙될 수 있는 전체 이용 가능한 데이터 레이트)의 초과로 이어질 수 있다면, 이때 판정이 제한된 대역폭 또는 자원들을 할당하는 방법에 대해 이루어져서 IUT 서비스와 같은 특정 서비스를 단지 부정하는 것을 회피하는 UE들에서 원하는 체감 품질(QoE) 사이의 최적 타협이 달성될 수 있다. 특히, 문제는 스트림이 전달되는 새로운 UE가 더 고해상도를 가지며 그 결과 더 높은 대역폭을 필요로 하는 요청된 서비스가 IUT 서비스일 때 일어난다.
도 1에 알 수 있는 것과 같이, IUT의 취급을 책임지고 있는, IUT 애플리케이션 서버(IUT AS)가 제공된다. 게다가, 주어진 입력 파라미터에 기초하여 목적 함수 또는 "최적화 함수"에 따라 QoE의 최적화를 책임지고 있는 QoE 모듈이 제공된다. 이들 입력 파라미터들은 다양한 수신 디바이스들에서 가능한 데이터 레이트들, IUT 서비스의 타겟 디바이스(도 1의 대형 스크린)에서의 상이한 가능한 해상도들, 및 특정 데이터 스트림 또는 애플리케이션 및 특정 해상도에 대해 데이터 레이트에 대한 지각 품질의 의존성(dependency)을 나타내는 대응하는 효용 함수를 포함한다. 이들 입력 파라미터들에 기초하여 QoE 모듈은 목적 함수가 그 극값에 도달하는 자원 할당(제 2 디바이스들에 대한 해상도 및 서빙될 제 2 및 제 3 디바이스들에 할당되는 할당된 데이터 레이트들의 세트)을 찾음으로써 최적화를 수행할 수 있다. 이것은 나중에 약간 더 상세히 설명될 것이다.
일 실시예에 따르면, 효용 함수는 해상도 및 데이터 레이트에 의존할 뿐만 아니라 선택된 코덱에도 의존하는 품질을 나타낸다. 이 경우에 코덱 또한 입력 파라미터일 수 있고 전체 최적화를 수행하기 위해 선택될 수 있다.
IUT AS와 QoE 모듈 사이의 인터페이스는 TV 세트에서 보여질, 최적 해상도 및 코덱을 발견하기 위해 QoE 모듈에서 나중에 사용될, TV 세트에서 이용 가능한 모든 가능한 해상도들 및/또는 코덱들과 같은 정보 교환을 허용한다.
도 2는 IUT 동작을 허용하고 사용자에 의해 요청된 IUT 동작에 대한 최적 비디오 해상도를 선택할지의 여부를 결정하기 위해 전체 체감 품질 정보를 고려하는 QoE 모듈의 플로 차트를 도시한다. 먼저, 애플리케이션 서버(AS)가 발신 디바이스로부터 IUT 요청을 수신한 후, 애플리케이션 서버는 다른 사용자들에게 현재 주어지는 어떤 네트워크 리소스들도 감소시키기 않고, 타겟 디바이스에 대해 이용 가능한 최고 비디오 해상도 또는 요청된 비디오 해상도(사용자에 의해 명확하게 특정된다면)를 제공하는 충분한 리소스가 있는지의 여부를 QoE 모듈로 검사한다. 만약 충분한 네트워크 리소스들이 있다면, 이때, AS는 3GPP: TS 23.237: IP Multimedia Subsystem (IMS) 서비스 연속성 (스테이지 2) 릴리스 10, 2009년 12월)에서 특정된 것과 같은 요청된 IUT 동작을 허용한다. 이와 같은 경우에, 최적화 절차는 필요하지 않고, 최적화는 단지 제한된 용량이 원하는 데이터 레이트들 및 해상도들로 모든 디바이스들을 서비스하도록 허용하지 않는다면 필요하다.
그러므로, 네트워크 리소스들이 충분하지 않다면, QoE 모듈은 최적화 절차를 수행함으로써 동일 기지국에 의해 서빙되는 모든 사용자들에 의해 경험되는 전체 품질에 고수요 데이터 스트림을 도입하는 영향을 계산한다. 이후 QoE 모듈은 운영자에 의해 미리 설정되는 목적 함수(또는 최적화 함수)에 기초하여 시스템 성능에 최적 결과(optimal outcome)를 주는 비디오 해상도 또는 비디오 코덱을 선택할 것이다. 예를 들어, 운영자는 최적 결과가 모든 사용자 지각 품질의 최대 평균 또는 사용자 지각 품질의 최대 합(sum)을 주어야 하는 방식으로 목적 함수를 설정할 수 있다. 목적 함수는 데이터 레이트에 의존하는 전체 품질의 의존성(예컨대 평균 의견 점수 MOS에 의해 표시됨)를 나타내는 상이한 애플리케이션들의 효용 함수들을 입력으로서 수신한다. 타겟 디바이스에 대해 이것은 또한 타겟 디바이스에서 이용할 수 있는, 상이한 해상도들에 대한 품질의 의존성을 포함한다. 예를 들어, 타겟 디바이스가 VGA, XGA, WXGA 및 HD 해상도들을 지원하면, 이때 이들 해상도들 각각에 대해, -애플리케이션에 대해, 제 1 사용자 장비로부터 제 2 사용자 장비로 전달되는- 얼마나 사용자 지각 품질이 데이터 레이트에 의존하는지를 나타내는 효용 함수가 있을 수 있다.
이후 목적 함수는 - 그것에 입력되는 주어지는 효용 함수에 기초하여- 목적 함수가 최적값(optimum)에 도달하는 리소스 할당을 결정한다. 예를 들어 목적 함수는 동일한 기지국으로부터 동일한 셀 내에서 애플리케이션을 수신하는 다양한 디바이스들에 대한 "전체 품질" 또는 "모든 품질 크기들의 합"과 같은 전체 품질 크기의 계산으로 구성될 수 있다. 목적 함수 또는 "최적화 함수"는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
여기서, 이 예에서는 초기에 3개의 UE들, 즉 UE1.1, UE1.2, UE2 및 UE3이 있다. IUT 서비스는 UE1.1로부터 UE1.2로 비디오 스트림을 전달하는 것으로 구성된다. 이때 최적화는 어떤 제한된 대역폭을 의미하는, 주어진 환경들 하에서, 디바이스들 UE1.2, UE2 및 UE3에 대한 전체 최상의 리소스 할당을 발견하기 위한 목표를 갖는다. 그러한 목적을 위해 목적 함수는 모두 3개의 디바이스들의 MOS의 총 합을 최대화하는, 리소스 할당을 발견하도록 설계된다.
상기 식에 있어서, MOSUE1 .2는 디바이스 UE1.2(타겟 디바이스)에서의 사용자 지각 품질이고 MOSUE2는 디바이스 UE2에서의 MOS이고, MOSUE3는 디바이스 UE3에서의 MOS이다. UE1.2는 3개의 가능한 해상도들, 즉 XGA, WXGA 및 HD를 제공한다. 
는 XGA 해상도에 대한 모든 가능한 리소스 할당들(데이터 레이트들)의 세트이고 , 
는 XWGA 해상도에 대한 모든 가능한 리소스 할당들의 세트이고, 
는 UE1.2의 HD 해상도에 대한 가능 리소스 할당들의 세트이다. UE2 및 UE3는 단지 하나의 가능한 해상도를 가지며, 그러므로 이들에 대해 가능한 리소스 할당의 세트는 해상도에 의존하지 않고 단지 레이터 레이트에 의존한다.
효용 함수 - 예컨대 특정 애플리케이션을 위해 시험자(test persons)에 의해 미리 측정됨으로써 미리 정의되는- 특정 데이터 레이트에 대해 대응하는 품질 수준(예컨대 MOS에 의해)을 나타낸다. 효용 함수는 미리 QoE 디바이스에 저장될 수 있고 또는 애플리케이션(비디오 스트림)과 함께 전달될 수 있다.
타겟 디바이스 UE1.2에 대해, 각 해상도(XGA, WXGA 및 HD)에 대해 하나씩 3개의 상이한 효용 함수들이 있을 수 있다. 이것은 상기 (1)에서 MOSUE1 .2의 파라미터들인 가능한 리소스 할당들의 3개의 별개의 세트들에 의해 반영된다.
이들 효용 함수들을 이용하여, 목적 함수가 최적도(optimum)에 도달하는 리소스 할당, 즉 데이터 레이트 및 각 UE에 대한 해상도를 결정하기 위한 계산이 수행될 수 있고, 위에 주어진 목적 함수(1)의 경우에 이것은 리소스 할당일 수 있고 여기서 모든 3개의 UE들에 대한 사용자 지각 품질(MOS)의 총합은 그 최대치에 도달한다.
다양한 가능한 리소스 할당을 위한 목적 함수의 값의 실제 결정을 위해, QoE 모듈은 예컨대 데이터 레이트들의 증분 스텝들(incremental steps)을 이용하여, 모든 가능한 상이한 리소스 할당들을 바로 시도할 수 있고, 목적 함수의 각각의 값들을 계산할 수 있다. 이때 목적 함수가 최대치에 도달하는, 리소스 할당들의 세트가 IUT 이후 개개의 UE들에 대한 리소스 할당으로서 선택될 수 있다.
최적화 후, QoE 모듈은 선택된 비디오 해상도 및 데이터 레이트(및/또는 비디오 코덱, 이것이 최적화 절차에 대한 파라미터이면)를 모든 IUT 요청들을 취급하는 애플리케이션 서버(AS)에 시그널링하고, AS는 종래 기술에 따라 IUT 요청을 취급하는 통상 절차로 이행한다.
도 3은 요청 IUT 동작을 실행하는 단계까지 IUT 요청을 개시하는 단계로부터 모든 단계들의 고 레벨 시그널링 흐름(high level signalling flow)을 도시한다. 먼저 타겟 UE에 대한 IUT 요청이 IUT 애플리케이션 서버에 전송된다. 이후 해상도 또는 코덱과 같은 이용 가능한 타겟 UE 성능들(capabilities)의 체크 후, 체크 요청이 요청된 IUT를 체크하기 위해 QoE 모듈에 보내진다. 이것은 타겟 UE의 성능들에 대한 정보를 포함한다.
이후 QoE 모듈은 (미리 정의된) 목적 함수에 기초하여 최적화를 수행하고 다양한 디바이스들에 대한 해상도 및/또는 코덱 및 데이터 레이트를 선택한다. 선택된 리소스 할당은 나중에 타겟 UE로 IUT 동작을 수행하는 IUT AS에 다시 시그널링된다. 이후 그 결과가 IUT 요청이 처음 온 발신 UE에 통지된다.
리소스 할당은 절차, 즉,
데이터 레이트의 할당 및/또는 코덱의 선택, 및
타겟 디바이스에 대한 해상도의 선택에 포함된 다양한 디바이스들에 대한 복수의 파라미터들의 선택을 포함할 수 있다는 점을 알아야 한다.
그러므로, 리소스 할당의 최적화는 기지국에 의해 서빙되는 모든 디바이스들에 대한 데이터 레이트의 선택 및 타겟 디바이스에 대한 해상도의 선택을 포함할 뿐만 아니라, 그것은 또한 비디오 스트림이 코딩되는 (가능하게는 앞의 것 이외의) 코덱의 선택을 포함할 수 있다. 이와 같은 경우에, 효용 함수는 데이터 레이트 및 해상도에 의존할 뿐만 아니라 사용되는 코덱에도 의존할 수 있다. 예컨대, 이용 가능한 다수의 코덱들이 있다면, 이때 각각의 코덱에 대해 상이한 효용 함수들이 있을 수 있고, 각각의 효용 함수는 주어진 코덱 및 주어진 해상도에 대해 데이터 레이트에 의존하는 사용자 지각 품질(예컨대 MOS로)을 나타낸다. 이것은 목적 함수에 대해 훨씬 더 많은 파라미터들이 있다는 것을 의미하지만, 달성될 수 있는 결과가 더 양호할 수 있다는 것을 의미하기도 한다.
목적 함수의 결과(최적화 함수)는 목적 함수에 의해 정의된 품질 목표에 부합하도록 다양한 디바이스들에 대해 선택되는 파라미터들(데이터 레이트 및 해상도와 같은)의 세트라는 것을 의미하는 "리소스 할당"이다. 리소스 할당은 타겟 디바이스에서 가능한 해상도들 중에서의 선택, 사용될 수 있는 가능한 데이터 레이트들 중에서 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 대한 데이터 레이트들의 선택, 및/또는 복수의 이용 가능한 코덱들 중에서 비디오 스트림들에 대해 사용되는 코덱 또는 코덱들의 선택을 포함한다. 얻어진 리소스 할당은, 타겟 디바이스에 할당될 수 있는 "자유(free)"의 일부 대역폭이 타겟 디바이스에서 여전히 "허용 가능한 품질(acceptable quality)"이 있는 방식으로 IUT 동작을 실행할 수 있도록 하기 위해 IUT에 직접 관련되지 않는 디바이스들, 즉 스트림이 전달되지 않는 장치들에 작은 데이터 레이트가 할당될 것이라는 것을 의미할 수 있다.
최적화 절차에 기인하는 리소스 할당은 타겟 디바이스에서 IUT 동작에 직접 관계되지 않는 디바이스들에서 너무 강한 품질 열화를 회피하기 위해 "최대 가능한 해상도"를 선택하지 않지만 작은 것을 선택하는 것과 또한 관련이 있을 수 있다.
특히 QoE 최적화는 전체 리소스들이 어떤 변경들 없이 타겟 디바이스의 최대 해상도로 타겟 디바이스에 대해 IUT 동작을 수행하기에 충분하지 않은 경우에 효과적이다. 종래 기술은 그와 같은 경우에 리소스들의 부족으로 인해 IUT 요청이 바로 거절될 수 있지만, 관련된 모든 당사자들/디바이스들에 대한 허용 가능한 품질을 가져올 수 있는 최선의 가능한 리소스 할당을 발견하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 QoE 최적화는 여전히 리소스 할당들(타겟 디바이스의 해상도 및 데이터 레이트들 및/또는 타겟 디바이스 및 IUT에 관련되지 않은 다른 디바이스들의 코덱들의 변경을 포함하는)의 다양한 가능한 변경들을 시도함으로써 허용 가능한 해결방법을 발견할 수 있다. 이때 선택된 할당은 타겟 디바이스에서 최대 해상도보다 작은 이용(usage)을 포함할 수 있고, IUT 서비스 이전의 이들의 레이트들보다 작은 제 3 사용자 장비들(UE2 및 UE3)에 대한 데이터 레이트들의 선택을 포함할 수 있다.
최적화 함수가 결합된 품질 크기가 최소 임계치인 할당을 발견할 수 없다면, 이때 IUT 서비스는 총체적으로 부정될 수 있다. 이와 같은 임계치가 설정되면 전송망 운영자의 선호도에 따라 선택될 수 있는 값이 설정된다.
이하 본 발명의 다른 실시예가 도 4와 관련하여 설명될 것이다. 도 4의 실시예에서, IUT는 제 1 디바이스 UE1.1로부터 제 2 디바이스 UE1.2로 스트림의 전달을 포함한다. 이들 외에 2개의 제 3 디바이스들 UE2 및 UE3이 상이한 디바이스들에 할당될 수 있는 어떤 제한된 대역폭/리소스를 가지는 동일 eNodeB에 의해 서빙된다.
도 4의 제 1 행은 관계된 4개의 디바이스들/애플리케이션들에 대한 상이한 효용 함수들을 도시한다. 이러한 디바이스가 제공할 단지 하나의 가능한 해상도를 가지므로 UE1.1에 대해 단지 하나의 효용 함수가 주어지는 것을 알 수 있다. 효용 함수는 이러한 해상도에 대해 어떻게 사용자 지각 품질(MOS로)이 데이터 레이트(kbps로)에 의존하는지를 나타낸다. 이러한 효용 함수(통상적으로)는 특정 애플리케이션 또는 비디오 스트림에 대해 전형이고, 다른 애플리케이션비디오 스트림은 상이한 효용 함수를 가지며 보통 가질 수 있다는 것을 알아야 한다.
디바이스/UE가 다수의 해상도들을 제공하면, 이때 이것은 도 4에 UE1.2에 대해 도시된 것과 같이 다수의 효용 함수들에 의해 반영될 수 있다. VGA 해상도에 대해 하나의 효용 함수가, WXGA에 대해 하나의 효용 함수가, HD에 대해 하나의 효용 함수가 있다. 또한 UE2 및 UE3에 대해 단지 하나의 효용 함수가 있다.
상이한 코덱들에 대해 상이한 효용 함수들이 있을 수도 있다는 것을 알아야 한다. 예컨대 이용 가능한 2개의 코덱들이 있으면, 이때 각각의 디바이스에 대한 효용 함수들의 수는 2배로 될 수 있다. 그러나, 단순하게 하기 위해, 이러한 상황은 도 4에 표시되어 있지 않다.
도 4의 제 2 행은 IUT가 수행되기 전의 품질 수준을 나타낸다. UE1.2가 아직 사용되지 않기 때문에 UE1.2에 대한 품질 수준이 아직 없음을 알 수 있다.
제 3 행은 디바이스들 UE1.2, UE2, UE3에 대한 최적화 함수(목적 함수) 즉 효용 함수들에 대한 입력 파라미터들이 무엇인가를 나타낸다.
이후 도 4의 행 4에 도시된 목적 함수에 대한 입력으로서 사용된다. 이 실시예의 최적화 함수는 IUT 후 모든 디바이스들 (UE1.2, UE2 및 UE3)의 사용자 지각 품질들의 총합이 그것의 최대치에 도달하는 리소스 할당을 발견하는 것으로 구성되는 것을 알 수 있다.
이때 제 5 행은 최적화 절차의 예시적인 결과를 나타낸다. 여기서 최적 리소스 할당은 XGA 해상도가 디바이스 UE1.2에 대해 선택되고 그 결과 UE1.2에 대한 MOS가 3.3이 되고, 반면 UE2에 대해서는 3.7, UE3에 대해서는 3.5가 되도록 선택된다. 이것은 UE2 및 UE3에서의 품질 수준이 IUT 동작을 가능하게 하기 위해 최적화 절차에 의해 다소 감소된 것을 의미한다. UE2에 대한 제 3의 최대 해상도(WXGA) 및 그러므로 이 예시적인 경우에서는 UE2 및 UE3에 대해 약간 감소된 품질을 가져오는 데이터 레이트를 선택하는 조합은 목적 함수에 의해 정의된 최상의 전체 품질을 주는 최적 리소스 할당을 낳는다.
여기서 다른 실시예들은 다른 목적 함수들을 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 다양한 디바이스들의 품질의 총합의 최대치를 사용하는 대신에, 동일한 eNodeB 또는 동일한 셀에 의해 서빙되는 모든 사용자들/디바이스들의 총합이 아닌 평균 품질을 최대화는 목적 함수가 선택될 수 있다. 목적 함수의 상이한 설정에 의존하여, 이것은 최적화의 결과로서 상이한 리소스 할당을 가져올 수 있다.
목적 함수에 대한 다른 접근 방식은 그것이 모든 사용자들/디바이스들에 의해 수신되는, 특정 품질 수준을 보장하도록 하는 것이다. 즉 이것은 예컨대 모든 사용자 디바이스들에 서빙될 수 있는 최소 품질 수준일 수 있다. 이들에 기초하여, 목적 함수는 모든 디바이스들에 의해 지각되는 평균 품질을 최적화할 수 있다.
또 다른 접근 방식은 모든 사용자들/디바이스들에 의해 지각되는 애플리케이션들간의 품질 차이들을 최소화하도록, 예컨대 최고 품질(MOS로)을 갖는 디바이스와 최저 품질을 갖는 디바이스간의 품질 차이를 최소화되도록 목적 함수를 설계하는 것 일 수 있다.
모든 실시예들에서의 목적 함수가 IUT 동작에 포함된 다수의 디바이스들의 품질의 조합에 기초하여 전체 결합된 품질 크기를 정의하도록 정의되고, 최적화 함수가 전체 품질 크기를 최적화는 리소스 할당을 찾고, 즉 전체 품질 크기 최적값 또는 극값에 도달하는 리소스 할당을 찾도록 정의된다. 최적화 동작에 대한 입력으로서, 특정 애플리케이션에 대해 할당 데이터 레이트, 해상도에 의존하여, 가능하게는 코덱에도 의존하여 사용자에 의해 지각되는 품질을 표시하는 (품질) 효용 함수가 사용된다. 이후 최적화 동작이 수행된다.
이때 최적화 동작은 결합된 품질 크기가 (상이한 데이터 레이트들 및 상이한 해상도들을 포함하는) 복수의 가능한 리소스 할당들중에서 상기 품질 크기가 극값에 도달하는 리소스 할당을 발견하고 IUT 동작 후 네트워크에 대한 전체 최적화된 리소스 할당을 얻음으로써 최적화하는 방식으로 상이한 애플리케이션들에 대한 효용 함수들 및 복수의 애플리케이션들에 대한 상이한 가능한 리소스 할당들에 기초하여 결합된 품질을 계산하도록 수행된다.
이하 다른 실시예가 도 5와 관련하여 설명된다. 이 실시예는 도 4에 도시된 것과 유사하지만, 그것은 타겟 디바이스에서 상이한 해상도들에 상이한 가중치들을 할당하는 파라미터인 파라미터 αUE1 .2를 포함하는 변형된 목적 함수를 이용한다. αUE1 .2의 값이 어떻게 해상도에 의존할 수 있는지의 예가 도 5의 제 2 행에 주어진다. 사람은 이 예에서 αUE1 .2의 값은 해상도가 증가함에 따라 0에서 1로 선형으로 증가한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 가중 계수 αUE1 .2를 정의하는 다른 방식들이 또한 가능하다.
가중 계수에 의해, 상이한 해상도들 또는 이들 각각의 품질 수준이 전체 품질 크기에 기여할 때 상이한 해상도들에 또는 이들 각각의 품질 수준에 높은(또는 낮은) 가중치들을 할당하는 것이 가능하게 된다. 이때 이것은 낮은 것들에 비해 더 고해상도들을 선호하는 것을 가능하게 하고, 가중 계수 αUE1 .2를 그것의 양 및 그것의 해상도에 대한 의존성을 선택함으로써, 이들 각각의 MOS가 동일할 때조차, 다른 것보다 전체 품질 측정에 대해 더 기여하게 함으로써 사람은 특정 해상도가 다른 것들에 비해 선호되는 범위를 선택할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가중 계수는 고해상도에 고가중치(higher weight)가 할당되도록 선택된다. 이 실시예의 특정 예는 도 5에 도시된 것이다.
가중 계수 αUE1 .2가 어떻게 유도될 수 있는지를 설명하는 실시예가 도 6과 관련하여 설명된다. 제 1 단계에서, 효용 함수 및 대응하는 데이터 레이트에 기초하여 디바이스 UE1.1에서 현재의 사용자 지각 품질(MOS)이 결정된다. 제 2 단계에서 제 1 해상도로부터 고해상도로 스트림을 전달할 때의 품질 이득을 나타내는 품질 이득 함수가 얻어진다. 이러한 함수는 예컨대 사용자 테스트들에 의해 미리 결정될 수 있다. 도 6에는 해상도를 VGA로부터 XGA, WXGA 및 HD와 같은 상이한 다른 해상도들로 변경하기 위한 품질 이득이 도시되어 있다. 이후 제 3 단계에서 MOS=4의 품질 수준을 변경시키지 않고 추가의 데이터 레이트가 상이한 다른 해상도들로 변경하는 데 필요로 되는 IUT(여기서 MOS=4) 이전에 디바이스 UE1.2의 품질 수준에 대해 결정된다. 이것은 다른 해상도들에 대해 필요로 되는 상이한 추가의 데이터 레이트들을 가져온다. 이후 단계 4에서 이들 추가의 데이터 레이트들은 -특정 추가의 데이터 레이트에 대응하는 네트워크 비용 파라미터를 나타내는 미리 정해진 네트워크 비용 함수에 기초하여- 상이한 해상도들로 변경하기 위해 네트워크 비용들을 유도하는 데 사용될 수 있다. 이후 단계 5에서, 단계 5에 나타낸 것들에 기초하여 αUE1 .2를 유도함으로써 단계들 2 및 4에서 각각 결정된 상이한 해상도들의 네트워크 비용 및 사용자 만족도 이득(satisfaction gain)에 기초하여 파라미터 αUE1 .2가 결정된다. 도 5에 나타낸 파라미터들 a 및 b를 적절히 선택함으로써, 전송망 운영자는 너무 많은 추가 네트워크 비용들을 회피함으로써 고해상도(높은 a)로의 변경 또는 네트워크 리소스들의 세이빙(큰 b)에 더 큰 가중치를 할당할 수 있다.
그러나, 이것은 가중 파라미터 αUE1 .2를 유도하는 단지 하나의 가능한 예이고 다른 접근 방식들이 또한 가능하다는 것이 이해되어야 한다.
당업자는 본 발명의 실시예들과 관련하여 기술된 상기 방법들, 상기 요소들, 유닛들 및 장치들은 하드웨어로, 소프트웨어로 또는 이들 양자의 조합으로서 구현될 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있을 것이다. 특히 본 발명의 실시예들 및 이들과 관련하여 기술된 모듈들의 요소들은 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 상에서 실행하거나 마이크로프로세서에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램들에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명을 구현하는 임의의 장치는 특히 라우터, 서버, 네트워크에서 작동하는 모듈과 같은 네트워크 엔티티 또는 모바일 폰, 스마트폰, PDA 등과 같은 모바일 디바이스의 형태를 취할 수 있다.
Claims (15)
- 제한된 대역폭 용량을 가지고 하나 이상의 제3 사용자 장비들에게 비디오 스트림들을 송신하는 네트워크를 이용하여, 상기 비디오 스트림과 다른 제1 해상도를 가진 비디오 스트림을 제1 사용자 장비로부터 대형 스크린을 가지며, 상기 제1 해상도보다 높은 복수의 제2 해상도를 제공할 수 있는 제2 사용자 장비로 전달하기 위한 방법에 있어서,
상기 방법은:
상기 복수의 제2 해상도들 중에서 상기 비디오 스트림을 수신할 제2 사용자 장비에서 사용할 제2 해상도를 선택하기 위한 최적화 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 최적화 동작은,
비디오 스트림의 해상도 및 상기 비디오 스트림에 할당된 데이터 레이트에 따라 복수의 해상도별 비디오 스트림의 체감 품질(QoE)을 산출하는 효용 함수(utility function)를 입력으로 이용하고,
상기 최적화 동작은 상기 제2 사용자 장비에 할당 가능한 복수의 해상도 및 데이트 레이트와 상기 제3 사용자 장비에서 수신될 비디오 스트림에 할당될 수 있는 복수의 데이터 레이트 각각에 대한 복합 품질 크기를 상기 효용 함수를 이용하여 계산하고, 상기 제2 사용자 장비 및 상기 제3 사용자 장비 각각에 할당될 데이터 레이트를 결정하기 위하여, 복합 품질 크기가 최적값 또는 극값에 도달하게 하는 해상도 및 데이터 레이트를 선택하고,
상기 방법은 상기 최적화 동작의 결과 선택된 복합 품질 크기에 대응되는 해상도 및 데이터 레이트에 기초하여 현재 전달된 비디오 스트림 이후에 상기 제2 및 제3 사용자 장비들에서 수신될 비디오 스트림의 해상도 및 데이터 레이트를 선택하는 단계를 더 포함하는, 제1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
각각의 애플리케이션 또는 비디오 스트림에 대해 하나의 효용 함수가 제공되고, 상기 효용 함수는 그것의 대응하는 애플리케이션 또는 비디오 스트림에 대해 어떻게 상기 체감 품질(QoE)이 상기 해상도, 상기 데이터 레이트 및 사용될 코덱 중 적어도 하나에 의존하는지를 나타내고;
상기 복합 품질 크기들은 상기 비디오 스트림들의 상기 효용 함수로 나타낸 상기 제 1, 제 2 및 제 3 사용자 장비들 및 이들의 대응하는 비디오 스트림들의 개개의 품질 크기들(individual quality measures)에 기초하여 계산되고;
상기 최적화는 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에서 사용될 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들 각각에 대한 각각의 데이터 레이트들의 할당 및 상기 제 2 사용자 장비로의 상기 복수의 제 2 해상도들 중 하나의 할당을 포함하는 리소스 할당을 찾는 것을 포함하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제1항에 있어서,
상기 최적값 또는 극값의 복합 품질 크기는:
상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 대한 평균 품질의 최대화(maximization);
상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들의 모든 품질 수준들의 총합의 최대화;
상기 전달된 비디오 스트림에 대한 최소 품질 수준을 보장하면서 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 대한 상기 평균 전체 품질의 최대화;
상기 전달 후 모든 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들간의 품질 차이들(quality differences)의 최소화;
중 하나 이상을 포함하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제 2 사용자 장비에 제공되는 상기 복수의 해상도들 외에, 상기 제 2 사용자 장비 및 상기 제 3 사용자 장비 중 적어도 하나의 사용자 장비에 복수의 코덱들이 또한 있고,
상기 제 2 사용자 장비에 전달될 상기 스트림에 대한 상기 효용 함수는 상기 선택된 해상도 및 상기 선택된 코덱에 기초하여 상기 체감 품질(QoE)을 나타내고, 및/또는 상기 제 3 사용자 장비들에 의해 수신된 상기 스트림들에 대한 상기 효용 함수들은 상기 선택된 코덱에 기초한 상기 체감 품질(QoE)을 나타내고;
상기 최적화는 상기 복합 품질 크기가 최적값에 도달하는 상기 코덱 및 상기 제 2 해상도를 결정하기 위해 상기 데이터 레이트들에 부가하여 또는 대안으로 상기 효용 함수들, 상기 이용 가능한 제 2 해상도들 및 상기 이용 가능한 코덱들에 기초하여 상기 복합 품질 크기들을 최적화하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복합 품질 크기들을 계산할 때, 비디오 스트림의 해상도에 따라 다른 가중치가 적용되도록 하는 가중 함수 및 상기 효용 함수를 이용하여 복합 품질 크기를 계산하는 것을 특징으로 하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 가중 함수는 기설정된 해상도보다 높은 해상도들에 대해 더 크고 상기 제 2 사용자 장비에 전달될 상기 비디오 스트림에 대한 상기 효용 함수로부터 유도되는 상기 체감 품질(QoE)에 가해지는 가중 계수를 포함하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 가중 함수는 상기 효용 함수로 나타낸 상기 체감 품질(QoE) 수준에 가해지는 가중 계수를 포함하고, 및/또는
상기 가중 계수는,
기설정된 해상도보다 낮은 해상도들에서 스티퍼를 상승시키고,
기설정된 해상도보다 높은 해상도들에서 상기 낮은 해상도들의 스티퍼보다 낮게 상승시키는, 제1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 가중 계수는:
해상도가 높아짐에 따라 달성되는 상기 체감 품질(QoE) 이득;
제 1 해상도로부터 제 2 해상도로 변할 때 상기 체감 품질(QoE) 수준을 동일하게 유지하는 데 필요한 네트워크 리소스들에서의 비용들을 나타내는 비용 파라미터(cost parameter)를 나타내는 비용 함수;
중 하나 이상에 기초하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 체감 품질(QoE) 이득은 해상도의 특정 변경에 대한 사용자들의 체감 품질(QoE) 이득을 사용자들의 집합(a set of users)에게 물어 상기 해상도가 초기 해상도로부터 상기 초기 해상도보다 높은 제3 해상도로 변할 때의 품질 이득의 상기 이득을 나타내는 함수를 얻음으로써 경험적으로 결정되고, 및/또는
상기 비용 함수는 초기 해상도를 상기 제3 해상도보다 높은 제4 해상도로 변경하는 데 필요한 추가 대역폭의 함수로서 상기 비용 파라미터를 정의하도록 전송망 운영자에 의해 정의되는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제 8 항에 있어서,
결합된 파라미터는 특정 제 2 해상도 및 그것의 필요로 되는 추가 대역폭에 대해 상기 품질 이득 및 상기 제 2 해상도에 대한 상기 비용 함수와 상기 사용자의 얻어진 품질 이득의 조합으로서 얻어지는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 방법. - 제한된 대역폭 용량을 가지고 하나 이상의 제3 사용자 장비들에게 비디오 스트림들을 송신하는 네트워크를 이용하여, 상기 비디오 스트림과 다른 제1 해상도를 가진 비디오 스트림을 제1 사용자 장비로부터 대형 스크린을 가지며, 상기 제1 해상도보다 높은 복수의 제2 해상도를 제공할 수 있는 제2 사용자 장비로 전달하기 위한 장치에 있어서,
상기 장치는:
상기 복수의 제2 해상도들 중에서 상기 비디오 스트림을 수신할 제2 사용자 장비에서 사용할 제2 해상도를 선택하기 위한 최적화 동작을 수행하는 모듈을 포함하고,
상기 최적화 동작은,
비디오 스트림의 해상도 및 상기 비디오 스트림에 할당된 데이터 레이트에 따라 복수의 해상도별 비디오 스트림의 체감 품질(QoE)을 산출하는 효용 함수(utility function)를 입력으로 이용하고,
상기 최적화 동작은 상기 제2 사용자 장비에 할당 가능한 복수의 해상도 및 데이트 레이트와 상기 제3 사용자 장비에서 수신될 비디오 스트림에 할당될 수 있는 복수의 데이터 레이트 각각에 대한 복합 품질 크기를 상기 효용 함수를 이용하여 계산하고, 상기 제2 사용자 장비 및 상기 제3 사용자 장비 각각에 할당될 데이터 레이트를 결정하기 위하여, 복합 품질 크기가 최적값 또는 극값에 도달하게 하는 해상도 및 데이터 레이트를 선택하고,
상기 장치는 상기 최적화 동작의 결과 선택된 복합 품질 크기에 대응되는 해상도 및 데이터 레이트에 기초하여 현재 전달된 비디오 스트림 이후에 상기 제2 및 제3 사용자 장비들에서 수신될 비디오 스트림의 해상도 및 데이터 레이트를 선택하는 모듈을 더 포함하는, 제1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 장치 - 제 11 항에 있어서,
각각의 애플리케이션 또는 비디오 스트림에 대해 하나의 효용 함수가 제공되고, 상기 효용 함수는 그것의 대응하는 애플리케이션 또는 비디오 스트림에 대해 어떻게 상기 체감 품질(QoE)이 상기 해상도, 상기 데이터 레이트 및 사용될 코덱중 적어도 하나에 의존하는지를 나타내고;
상기 복합 품질 크기들은 상기 비디오 스트림들의 상기 효용 함수로 나타낸 상기 제 1, 제 2 및 제 3 사용자 장비들 및 이들의 대응하는 비디오 스트림들의 개개의 품질 크기들에 기초하여 계산되고;
상기 최적화는 상기 비디오 스트림의 상기 전달 후 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에서 사용될 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들 각각에 대한 각각의 데이터 레이트들의 할당 및 상기 제 2 사용자 장비로의 상기 복수의 제 2 해상도들 중 하나의 할당을 포함하는 리소스 할당을 찾는 것을 포함하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 최적값 또는 극값의 결합된 품질 크기는:
상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 대한 평균 품질의 최대화;
상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들의 모든 품질 수준들의 총합의 최대화;
상기 전달된 비디오 스트림에 대한 최소 품질 수준을 보장하면서 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들에 대한 상기 평균 전체 품질의 최대화;
상기 전달 후 모든 상기 제 2 및 제 3 사용자 장비들간의 품질 차이들의 최소화;
중 하나 이상을 포함하는 , 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 사용자 장비에서 제공되는 상기 복수의 해상도들 이외에 상기 제 2 사용자 장비 및 상기 제 3 사용자 장비 중 적어도 하나의 사용자 장비에는 복수의 코덱들도 있고,
상기 제 2 사용자 장비에 전달될 상기 스트림에 대한 상기 효용 함수는 상기 선택된 해상도 및 상기 선택된 코덱에 기초하여 상기 체감 품질(QoE)을 나타내고, 및/또는 상기 제 3 사용자 장비들에 의해 수신된 상기 스트림들에 대한 상기 효용 함수들은 상기 선택된 코덱에 기초한 상기 체감 품질(QoE)을 나타내고;
상기 최적화는 상기 복합 품질 크기가 최적값에 도달하는 상기 코덱 및 상기 제 2 해상도를 결정하기 위해 상기 데이터 레이트들에 부가하여 또는 대안으로 상기 효용 함수들, 상기 이용 가능한 제 2 해상도들 및 상기 이용 가능한 코덱들에 기초하여 상기 복합 품질 크기들을 최적화하는, 제 1 해상도를 가진 비디오 스트림을 전달하기 위한 장치. - 컴퓨터 상에서 실행될 때 상기 컴퓨터가 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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