KR20030035525A - 네트워크에 적응적인 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템및 방법 - Google Patents

네트워크에 적응적인 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템및 방법 Download PDF

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Abstract

클라이언트에서 수신되는 패킷의 수신비트율을 모니터링하고 그 결과를 스트리밍 서버로 피드백시켜 스트리밍 서버가 송신하는 패킷의 전송비트율을 제어하여 네트워크의 상태 변화에 적응적인(adaptive) 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템과 그 방법이 제공된다. 상기 스트리밍 시스템은 패킷화된 데이터를 스트리밍하는 스트리밍 경로; 제어신호에 응답하여 상기 패킷화된 데이터를 제1비트율로 상기 스트리밍 경로를 통하여 전송하는 스트리밍 서버; 및 상기 스트리밍 경로의 상태에 따라 상기 패킷화된 데이터를 제2비트율로 수신하고, 상기 제1비트율과 상기 제2비트율을 비교하고 그 비교결과에 상응하는 상기 제어신호를 발생하는 클라이언트를 구비하며, 상기 제1비트율은 상기 제어신호에 응답하여 제어된다. 상기 제1비트율에 의하여 패킷크기와 패킷간의 간격이 제어된다. 따라서 스트리밍 시스템 및 방법은 네크워크의 상태를 감지하여 네크워크의 상태에 따라 전송비트율을 자동적으로 제어할수 있는 장점이 있다.

Description

네트워크에 적응적인 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템 및 방법{System and method of network adaptive real- time multimedia streaming}
본 발명은 멀티미디어 스트리밍 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서버에서 클라이언트로 송신되는 패킷간의 간격과 클라이언트에서 수신되는 패킷간의 간격을 비교하여 그 비교결과에 따라 전송 비트율을 네트워크의 상태에 따라 적응적으로 제어할 수 있는 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전송할 데이터의 비트율(bit rate), 상기 비트율을 데이터 전송속도(datatransfer rate, data rate)라고도 한다. 데이터를 전송할 경로 또는 데이터를 스트리밍할 경로(이하 '스트리밍 경로'라 한다.)의 대역폭은 인터넷 네트워크에서 실시간 멀티미디어 스트리밍(streaming)을 하기 위하여 매우 중요한 요소이다.
예컨대 스트리밍 경로에 병목현상(bottleneck)이 없거나 또는 네트워크의 혼잡(network congestion)이 없는 경우, 스트리밍 서버가 전송하는 데이터의 비트율(이하 '전송비트율'이라 한다.)과 클라이언트가 수신하는 데이터의 비트율(이하 '수신비트율'이하 한다.)은 동일한 것이 바람직하다. 따라서 스트리밍 서버가 패킷(packet)으로 분해하여 스트리밍 경로를 통하여 클라이언트로 전송한 데이터는 지연(delay)이나 손실(loss)없이 클라이언트에서 실시간으로 복호·재생될 수 있다.
그러나 전송비트율이 스트리밍 경로의 대역폭보다 큰 경우, 스트리밍 서버로부터 클라이언트로 전송하는 데이터는 병목현상(bottleneck)을 일으키는 라우터 (router)에서 손실되는 문제점이 있다. 즉, 네트워크의 혼잡(network congestion) 또는 스트리밍 경로의 병목현상이 발생하는 경우, 스트리밍 서버가 전송한 패킷을 수신하는 클라이언트의 수신비트율은 점점 감소하여 결국 서버가 전송한 패킷을 수신하지 못하고 패킷이 손실되는 문제점이 발생한다.
예컨대 미국특허등록번호 5,768,527에 기재된 스트리밍 방법과 장치는 패킷손실만을 기준으로 비트율을 변경하므로 네트워크의 상태변화에 즉각적으로 대처하기 힘들고 또한 패킷을 정상적으로 전송하는 데에도 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 클라이언트에서 수신되는 패킷의 수신비트율을 모니터링하고 그 결과를 스트리밍 서버로 피드백시켜 스트리밍 서버가 송신하는 패킷의 전송비트율을 제어하여 네트워크의 상태 변화에 적응적인(adaptive) 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템과 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템의 블락도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라이언트의 QoS판단부의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 스트리밍 시스템은 패킷화된 데이터를 스트리밍하는 스트리밍 경로; 제어신호에 응답하여 상기 패킷화된 데이터를 제1비트율로 상기 스트리밍 경로를 통하여 전송하는 스트리밍 서버; 및 상기 스트리밍 경로의 상태에 따라 상기 패킷화된 데이터를 제2비트율로 수신하고, 상기 제1비트율과 상기 제2비트율을 비교하고 그 비교결과에 상응하는 상기 제어신호를 발생하는 클라이언트를 구비하며, 상기 제1비트율은 상기 제어신호에 응답하여 제어된다.
상기 제1비트율에 의하여 패킷크기와 패킷간의 간격이 제어된다. 기 클라이언트는 수신된 패킷화된 데이터에 손실이 발생된 경우 상기 제1비트율을 감소시키기 위한 상기 제어신호를 출력하고, 수신된 패킷화된 데이터에 손실이 발생되지 않은 경우 상기 제1비트율과 상기 제2비트율을 비교하고 그 비교결과에 상응하는 상기 제어신호를 발생한다.
상기 스트리밍 서버로부터 출력되는 패킷화된 두 데이터간의 제1패킷간격과 패킷크기가 상기 제1비트율에 의하여 결정되고, 상기 클라이언트에서 수신되는 패킷화된 두 데이터간의 제2패킷간격이 상기 제 2비트율에 의하여 결정되는 경우, 상기 클라이언트는 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하고 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격보다 큰 경우 상기 제1비트율을 감소시키기 위한 상기 제어신호를 출력한다.
또한, 상기 스트리밍 서버로부터 출력되는 패킷화된 두 데이터간의 제1패킷간격이 상기 제1비트율에 의하여 결정되고, 상기 클라이언트에서 수신하는 패킷화된 두 데이터간의 제2패킷간격이 상기 제 2비트율에 의하여 결정되는 경우 상기 클라이언트는 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하고 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격이 보다 크지 않은 경우, 상기 클라이언트는 측정된 상기 스트리밍 경로의 대역폭과 상기 제1비트율을 비교하고 그 비교결과에 따라 상기 제1비트율을 상기 대역폭까지 증가시키기 위한 상기 제어신호를 상기 스트리밍 서버로 출력한다.
제1비트율은 상기 스트리밍을 시작하는 제1단계에서 상기 스트리밍 경로를 측정한 대역폭에 의하여 결정되고, 상기 제1비트율은 상기 스트리밍이 진행되는 제2단계에서 상기 제어신호에 응답하여 결정된다.
상기 스트리밍 서버는 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하는 대역폭 측정부; 상기 대역폭 측정부에서 측정된 대역폭 또는 상기 제어신호에 응답하여 상기 제1비트율을 제어하는 제어부; 계층부호화된 비트스트림에서 상기 제1비트율에 상응하는 데이터를 출력하는 미디어 제어부; 및 상기 데이터를 수신하여 상기 패킷화된 데이터를 제1패킷간격으로 전송하는 송신부를 구비하며, 상기 제1패킷간격은 상기 제1비트율 또는 상기 제어신호에 의하여 제어된다.
상기 클라이언트는 상기 제2패킷간격으로 상기 패킷화된 데이터를 수신하고 재조합하는 수신부; 및 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 상기 제어신호를 발생하여 상기 스트리밍 서버로 출력하는 판단부를 구비한다. 상기 대역폭 측정부는 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하기 위하여 패킷쌍 알고리즘을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 멀티미디어 스트리밍 시스템은 패킷들을 스트리밍하는 스트리밍 경로; 제어신호에 응답하여 제어되는 제1패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 제1비트율로 상기 스트리밍 경로를 통하여 전송하는 스트리밍서버; 및 상기 스트리밍 경로의 상태에 따라 제2패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 제2비트율로 수신하는 클라이언트를 구비하며, 상기 클라이언트는 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하고 그 비교결과에 따른 상기 제어신호를 출력한다.
상기 클라이언트는 상기 패킷들에 손실이 발생되지 않은 경우 상기 제1패킷간격을 제어하기 위한 상기 제어신호를 출력하고, 상기 패킷들에 손실이 발생된 경우 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하고 그 비교결과에 따른 상기 제어신호를 출력한다.
상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격보다 큰 경우, 상기 제 1패킷간격은 상기 제어신호에 응답하여 증가되거나, 상기 제1비트율은 상기 제어신호에 응답하여 감소된다. 상기 제1패킷간격이 상기 제2패킷간격과 동일하고 스트리밍을 하기 전에 측정된 상기 스트리밍 경로의 대역폭이 상기 제1비트율보다 큰 경우 상기 제1비트율은 상기 제어신호에 응답하여 증가된다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 경로의 상태에 적응적으로 패킷들을 멀티미디어 스트리밍하는 방법은 (a) 상기 스트리밍 경로를 통하여 제1비트율로 제1패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 전송하는 단계; (b) 상기 스트리밍 경로의 상태에 따라 제2비트율로 제2패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 수신하는 단계; 및 (c) 상기 스트리밍 경로에서 상기 패킷의 손실여부를 판단하여 상기 패킷의 손실이 발생된 경우 상기 제1비트율 또는 상기 제1패킷간격을 제어하고, 상기 패킷의 손실이 발생되지 않은 경우 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 제1비트율 또는 상기 제1패킷간격을 제어하는 단계를 구비한다.
상기 (a)단계는 (a1) 제1단계에서 측정된 상기 스트리밍 경로의 대역폭에 따라 상기 제1비트율에 상응하는 비트스트림의 데이터를 패킷화하여 상기 패킷들을 상기 제1패킷간격으로 전송하는 단계; 및 (a2) 제 2단계에서 상기 제어신호에 응답하여 제어된 상기 제1비트율에 상응하는 비트스트림의 데이터를 패킷화하여 상기 패킷들을 상기 제1패킷간격으로 전송하는 단계를 더 구비한다.
또는 상기 (a)단계는 (a1) 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하는 단계; (a2) 상기 (a1)단계에서 측정된 대역폭 또는 상기 제어신호에 응답하여 상기 제1비트율을 제어하는 단계; (a3) 계층부호화된 비트스트림에서 상기 제1비트율에 상응하는 데이터를 가져오는 단계; 및 (a4) 상기 데이터를 패킷화하여 생성된 상기 패킷들을 상기 제1패킷간격으로 전송하는 단계를 더 구비한다.
상기 (b)단계는 상기 스트리밍 경로의 혼잡, 상기 스트리밍 경로의 병목현상또는 상기 스트리밍 경로에 접속된 사용자의 수에 따라 상기 제2비트율 또는 상기 제2패킷간격을 결정하는 단계를 구비한다.
상기 (c)단계는 (c1) 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격보다 큰 경우 상기 제1비트율을 감소시키고, 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격과 동일하고 스트리밍을 하기 전에 측정된 상기 스트리밍 경로의 대역폭이 상기 제1비트율보다 큰 경우 상기 제1비트율을 상기 대역폭까지 증가시키는 단계; 및 (c2) 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격과 동일하고 상기 스트리밍 경로의 대역폭이 상기 제1비트율보다 작은 경우 상기 (a)단계를 수행하는 단계를 더 구비한다.
그리고 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 패킷들을 멀티미디어 스트리밍하는 방법은 (a) 스트리밍 경로를 통하여 제1패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 전송하는 단계; (b) 상기 스트리밍 경로를 통하여 제2패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 수신하는 단계; 및 (c) 상기 스트리밍 경로를 통하여 수신된 상기 패킷의 손실여부를 판단하여 상기 패킷의 손실이 발생된 경우 상기 제1패킷간격을 제어하고, 상기 패킷의 손실이 발생되지 않은 경우 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 제1패킷간격을 제어하는 방법을 구비한다.
상기 (a)단계는 (a1) 제1단계에서 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하고 측정된 대역폭에 따라 상기 제1패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 전송하는 단계; 및 (a2) 제 2단계에서 상기 (c)단계를 통하여 제어된 상기 제1패킷간격으로 상기 패킷들을 전송하는 단계를 더 구비한다.
상기 (a)단계는 (a1) 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하는 단계; (a2)계층부호화된 비트스트림에서 상기 (a1)단계에서 측정된 대역폭 또는 상기 (c)단계에 의하여 제어된 상기 제1패킷간격에 상응하는 데이터를 가져오는 단계; 및 (a3) 상기 데이터를 패킷화하여 생성된 상기 패킷들을 상기 제1패킷간격으로 전송하는 단계를 더 구비한다.
상기 (b)단계는 상기 스트리밍 경로의 혼잡, 상기 스트리밍 경로의 병목현상 또는 상기 스트리밍 경로에 접속된 사용자의 수에 따라 상기 제2패킷간격을 결정하는 단계를 구비한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템의 블락도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 멀티미디어 스트리밍 시스템(100)은 스트리밍 데이터를 패킷화하여 전송하는 서버(110), 패킷화된 스트리밍 데이터를 수신하는 클라이언트(210) 및 서버(110)와 클라이언트(210)사이에 접속되는 스트리밍 경로(250)를 구비한다.
서버(110)는 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하여 전송비트율을 결정하고 결정된 전송비트율에따라 비트스트림(bitstream)에서 전송할 데이터를 읽어온 후 이를 패킷화하여 스트리밍 경로(250)를 통하여 패킷화된 데이터(이하 '전송패킷'이라 한다.)를 클라이언트(210)로 전송한다. 또한, 서버(110)는 QoS판단부(230)의 출력신호인 제어신호(bit rate control signal; BRCS)에 응답하여 전송비트율을 다시 설정하고 설정된 전송비트율에 응답하여 전송패킷을 클라이언트(210)로 전송한다.
서버(110)는 전처리부(120), 대역폭 측정부(130), QoS제어부(140), 미디어 제어부(150) 및 송신부(160)를 구비하며, 클라이언트(210)는 수신부(220), QoS판단부(230) 및 후 처리부(240)를 구비한다.
전처리부(Pre-process; 120)는 스트리밍(streaming)을 시작하기 전의 모든 과정들을 처리하는 부분으로, 예컨대 스트리밍을 위한 콘텐츠(contents)를 선택하거나 선택된 콘텐츠를 읽을 준비를 하거나, 스트리밍을 전송하기 위해 서버(110)를 초기화한다.
대역폭 측정부(130)는 스트리밍을 시작하기 전에 스트리밍 경로(250; 예컨대 전송선)의 대역폭을 측정한다. 대역폭 측정부(130)는 패킷쌍(packet-pair)알고리즘을 이용하여 서버(110)와 클라이언트(210)사이의 스트리밍 경로(250)의 대역폭 측정한다.
패킷쌍 알고리즘은 서버(110)로부터 일정한 크기를 갖는 두 개의 패킷을 일정한 시간간격(inter departure time)을 두고 클라이언트(210)로 전송한 후 클라이언트(210)에서 수신된 두 패킷간의 시간간격(inter arrival time)을 측정하여, 측정된 스트리밍 경로에서 병목현상을 갖는 링크(bottleneck link)의 대역폭을 측정하는 것이다.
여기서 측정 가능한 대역폭을 높이려면 서버(110)에서 보내는 패킷간의 간격이 적어야 하고 그 패킷크기는 커야한다. 클라이언트(210)에서 측정된 대역폭 즉, 스트리밍 경로(250)의 대역폭은 서버(110)로 전달된다.
QoS(Quality of Service; QoS)제어부(140)는 대역폭 측정부(130)에서 측정된 대역폭과 클라이언트(210)의 QoS 판단부(230)로부터 피드백되는 제어신호(BRCS)에 응답하여 전송비트율을 결정한다. 즉, 스트링의 초기에는 측정된 대역폭으로 스트리밍이 이루어지나 스트리밍을 진행하는 동안에는 스트리밍 경로(250)의 상태에 의하여 설정되는 전송비트율로 스트리밍을 한다. 따라서 전송비트율이 결정되면, 각 패킷사이의 간격과 각 패킷의 크기가 결정된다.
즉, QoS제어부(140)는 대역폭 측정부(130)에서 측정된 대역폭을 기준으로 하여 전송비트율을 결정한다. 이 경우 전송비트율은 패킷화 과정에서 생기는 오버헤드(overhead)를 고려하여 측정된 대역폭보다 작게 설정되는 것이 바람직하다. 스트리밍을 시작한 후에는 클라이언트(210)에서 피드백되는 제어신호(BRCS)에 응답하여 전송비트율은 스트리밍 경로 또는 네트워크의 상태에 적합하도록 적응적(adaptive)으로 변경된다. 즉, 전송비트률에 의하여 패킷크기와 패킷간의 간격이 제어된다.
예컨대 클라이언트(210)의 수신부(220)에서 수신되는 두 패킷간의 시간간격(이하'수신패킷간격'이라 한다.)이 송신부(160)에서 송신되는 두 패킷간의 시간간격 (이하 '송신패킷간격'이라 한다.)보다 커지거나 또는 수신된 패킷에서 손실이 발생되면, QoS판단부(230)는 전송비트율을 감소시키기 위한 또는 송신패킷간격을 제어하기 위한 소정의 제어신호(BRCS)를 QoS제어부(140)로 출력한다. QoS제어부(140)는제어신호(BRCS)에 응답하여 전송비트율을 감소시키거나 또는 송신패킷간격을 증가시킨다. 따라서 서버(110)는 스트리밍 경로(250)의 상태에 따라 전송비트율 또는 송신패킷간격을 자동적으로 제어한다.
또한, 수신패킷간격과 송신패킷간격이 동일하거나 수신패킷간격과 송신패킷간격의 차이가 소정의 허용범위내인 경우, QoS판단부(230)는 전송비트율을 증가시키기 위한 소정의 제어신호(BRCS)를 QoS제어부(140)로 출력한다. QoS제어부(140)는 제어신호(BRCS)에 응답하여 전송비트율을 대역폭 측정부(130)에서 초기에 측정된 대역폭까지 점차적으로 증가시킨다. 그러나 증가되는 전송비트율은 초기에 측정된 대역폭보다 작아야 한다.
미디어 제어부(150)는 QoS 제어부(140)의 의하여 결정되는 전송비트율에 따라 다양하게 계층부호화(Scalable encode)된 비트스트림(bitstream)에서 상기 전송비트율에 상응하는 데이터만큼을 읽어(read)와서 송신부(160)로 전달한다.
예컨대 전송비트율이 큰 경우 미디어 제어부(150)는 많은 데이터, 즉 비트스트림(bitstream)에서 상위 계층의 데이터들까지 읽어올 수 있고, 전송비트율이 작은 경우 미디어 제어부(150)는 비트스트림(bitstream)에서 하위 계층의 데이터들만을 읽어올 수 있다.
송신부(160)는 미디어 제어부(150)로부터 출력되는 데이터를 패킷화하여 소정의 시간동안에 소정의 간격을 두고 스트리밍 경로(250)를 통하여 패킷화된 데이터(PADA)를 클라이언트의 수신부(220)로 전송한다. 즉, 송신부(160)는 정해진 시간(A)동안 N개의 패킷을 (A/N)로 정의되는 시간간격으로 스트리밍 경로(250)를통하여 수신부(220)로 전송한다.
예컨대 송신부(160)가 미디어 제어부(150)로부터 10,000바이트의 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 소정의 시간(예컨대 1초)동안에 전부 전송해야 된다면, 송신부(160)는 수신된 데이터를 10개의 패킷으로 나누어서 0.1초마다 1000바이트로 구성되는 패킷을 전송한다. 따라서 스트리밍 경로(250)의 대역폭의 점유율은 일정하게 유지될 수 있다. 이 경우 하나의 패킷의 크기는 오버헤드를 고려하여 1500바이트 이하가 되도록 패킷화하는 것이 바람직하다.
클라이언트(210)는 상기 패킷화된 데이터(PADA)를 수신하여 이들을 재조합하고 복호화(demodulation)하여 원래의 데이터를 재생한다. 또한 클라이언트(210)는 수신부(220)에서 수신한 패킷들의 수신상태(예컨대 수신된 패킷들의 시간간격(지연), 손실여부 등)를 이용하여 현재의 네트워크 상태를 판단하고 그 판단결과에 따른 제어신호(BRCS)를 서버(110)의 QoS제어부(140)로 피드백시킨다.
수신부(220)는 상기 패킷화된 데이터(PADA)를 수신하여 이들을 재조합하고 재조합된 데이터를 후처리부(240)로 출력한다. 수신부(220)는 패킷화된 데이터 (DAPA)의 수신시간과 패킷손실여부를 기록한다.
QoS 판단부(230)는 수신부(220)에서 수신된 패킷들의 시간간격(지연), 손실여부 등을 이용하여 현재의 스트리밍 경로(250) 또는 네트워크의 상태를 판단하여 그 판단결과에 따른 제어신호(BRCS)를 서버(110)의 QoS제어부(140)로 피드백시킨다. QoS 판단부(230)의 동작은 도 2를 참조하여 상세히 설명된다. 후처리부(240)는 재조합된 데이터를 수신하여 원래의 데이터로 복호화하고 재생한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라이언트의 QoS판단부의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 도 1 및 2를 참조하여 QoS판단부(230)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
310단계를 보면, QoS판단부(230)는 주기적 또는 연속적으로 수신부(220)로부터 수신된 패킷에 대한 수신정보를 가져온다. 여기서 수신정보는 수신된 패킷들의 시간간격(지연), 패킷손실여부, 패킷크기 등을 포함한다.
320단계는 수신된 패킷의 손실 여부를 판단한다. 320단계의 판단결과 수신된 패킷에 손실이 발생한 경우 QoS판단부(230)는 전송비트율의 감소가 필요하다고 판단(350단계)하고 전송비트율을 감소시키기 위한 소정의 제어신호(BRCS)를 서버(110)의 QoS판단부(140)로 출력하면(370단계), QoS판단부(140)는 제어신호 (BRCS)에 응답하여 전송비트율을 감소시킨다. 이 경우 전송비트율이 변경되면 송신패킷간격과 패킷크기도 변경된다.
320단계의 판단결과, 수신된 패킷에 손실이 발생되지 않은 경우 QoS판단부 (230)는 수신부(220)에서 수신된 두 패킷간의 시간간격(이하'수신패킷간격'이라 한다.)과 송신부(160)에서 송신된 두 패킷간의 시간간격(이하'송신패킷간격'이라 한다.)을 비교한다(330단계). 예컨대 네트워크의 혼잡 또는 스트리밍 경로(250)에 병목현상이 발생되는 경우 상기 수신패킷간격은 상기 송신패킷간격보다 증가된다. 즉 전송비트율과 수신비트율이 달라진다.
330단계의 비교결과 수신패킷간격이 송신패킷간격보다 큰 경우, QoS판단부 (230)는 전송비트율의 감소를 판단(350)하고 전송비트율을 감소시키기 위한 소정의제어신호(BRCS)를 QoS제어부(140)로 출력한다(350 및 370단계). 따라서 QoS제어부(140)는 제어신호(BRCS)에 응답하여 전송비트율을 감소시키므로 송신패킷간격은 증가한다.
330단계의 판단결과 수신패킷간격이 송신패킷간격과 동일한 경우, QoS판단부(230)는 스트리밍 경로의 대역폭과 전송비트율을 비교한다(340단계). 340단계의 판단결과 스트리밍 경로의 대역폭이 전송비트율보다 큰 경우, QoS판단부(230)는 전송비트율의 증가를 판단(360단계)하고 전송비트율을 증가시키기 위한 소정의 제어신호(BRCS)를 QoS제어부(140)로 출력한다. 따라서 QoS제어부(140)는 제어신호(BRCS)에 응답하여 전송비트율을 대역폭 측정부(130)에서 처음에 측정한 대역폭까지 증가시킨다. 이 경우 증가되는 전송비트율은 대역폭 측정부(130)에서 처음에 측정한 대역폭보다 작은 것이 바람직하다.
340단계의 판단결과 스트리밍 경로의 대역폭이 전송비트율보다 작은 경우 QoS판단부(230)는 310단계부터 상술한 단계(320 내지 370단계)를 다시 수행한다.
QoS판단부(230)는 전송비트율을 변경해야 되는 경우에만 서버(110)의 QoS 제어부(140)로 제어신호(BRCS)를 전송하므로 QoS제어부(140)의 제어를 위해 제어신호 (BRCS)에 의하여 발생되는 네트워크의 트래픽(traffic)을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템 및 방법은 VOD(video on demand), MOD(Music On Demand) 또는 AOD(Audio On Demand) 뿐만이 아니라 인터넷 폰(internet phone) 등 모든 스트리밍 기술을 사용하는 분야에 적용가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템 및 방법은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시간 멀티미디어 스트리밍 시스템 및 방법은 네크워크의 상태를 감지하여 네크워크의 상태에 따라 전송비트율을 자동적으로 제어할수 있는 장점이 있다.
또한, 스트리밍 중에 네트워크의 혼잡이 발생하더라도 자동적으로 네트워크의 상태를 파악하여 패킷손실을 최소화할 수 있으므로 우수한 품질의 서비스가 가능하다는 장점이 있다. 그리고 네트워크의 혼잡으로 인한 패킷지연과 패킷손실을 최소화할 수 있으므로 도중에 끊기지 않는 지속적인 재생이 가능한 장점이 있다.

Claims (25)

  1. 패킷화된 데이터를 스트리밍하는 스트리밍 경로;
    제어신호에 응답하여 상기 패킷화된 데이터를 제1비트율로 상기 스트리밍 경로를 통하여 전송하는 스트리밍 서버; 및
    상기 스트리밍 경로의 상태에 따라 상기 패킷화된 데이터를 제2비트율로 수신하고, 상기 제1비트율과 상기 제2비트율을 비교하고 그 비교결과에 상응하는 상기 제어신호를 발생하는 클라이언트를 구비하며,
    상기 제1비트율은 상기 제어신호에 응답하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스트리밍 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1비트율에 의하여 패킷크기와 패킷간의 간격이 제어되는 것을 특징으로 하는 스트리밍 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 클라이언트는,
    수신된 패킷화된 데이터에 손실이 발생된 경우 상기 제1비트율을 감소시키기 위한 상기 제어신호를 출력하고,
    수신된 패킷화된 데이터에 손실이 발생되지 않은 경우 상기 제1비트율과 상기 제2비트율을 비교하고 그 비교결과에 상응하는 상기 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 스트리밍 서버로부터 출력되는 패킷화된 두 데이터간의 제1패킷간격이 상기 제1비트율에 의하여 결정되고, 상기 클라이언트에서 수신되는 패킷화된 두 데이터간의 제2패킷간격이 상기 제 2비트율에 의하여 결정되는 경우,
    상기 클라이언트는,
    상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격의 비교하고 상기 제2패킷간격이 상기제1패킷간격보다 큰 경우 상기 제1비트율을 감소시키기 위한 상기 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 스트리밍 서버로부터 출력되는 패킷화된 두 데이터간의 제1패킷간격이 상기 제1비트율에 의하여 결정되고, 상기 클라이언트에서 수신하는 패킷화된 두 데이터간의 제2패킷간격이 상기 제 2비트율에 의하여 결정되는 경우,
    상기 클라이언트는,
    상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하고 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격이 보다 크지 않은 경우, 상기 클라이언트는 측정된 상기 스트리밍 경로의 대역폭과 상기 제1비트율을 비교하고 그 비교결과에 따라 상기 제1비트율을 상기 대역폭까지 증가시키기 위한 상기 제어신호를 상기 스트리밍 서버로 출력하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제1비트율은 상기 스트리밍을 시작하는 제1단계에서 상기 스트리밍 경로를 측정한 대역폭에 의하여 결정되고, 상기 제1비트율은 상기 스트리밍이 진행되는 제2단계에서 상기 제어신호에 응답하여 결정되는 것을 특징으로 하는 스트리밍 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 스트리밍 서버는,
    상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하는 대역폭 측정부;
    상기 대역폭 측정부에서 측정된 대역폭 또는 상기 제어신호에 응답하여 상기 제1비트율을 제어하는 제어부;
    계층부호화된 비트스트림에서 상기 제1비트율에 상응하는 데이터를 출력하는 미디어 제어부; 및
    상기 데이터를 수신하여 상기 패킷화된 데이터를 제1패킷간격으로 전송하는 송신부를 구비며,
    상기 제1패킷간격은 상기 제1비트율 또는 상기 제어신호에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스트리밍 서버.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 클라이언트는,
    상기 제2패킷간격으로 상기 패킷화된 데이터를 수신하고 재조합하는 수신부; 및
    상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 상기 제어신호를 발생하여 상기 스트리밍 서버로 출력하는 판단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 서버.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 대역폭 측정부는 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하기 위하여 패킷쌍 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 서버.
  10. 멀티미디어 스트리밍 시스템에 있어서,
    패킷들을 스트리밍하는 스트리밍 경로;
    제어신호에 응답하여 제어되는 제1패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 제1비트율로 상기 스트리밍 경로를 통하여 전송하는 스트리밍서버; 및
    상기 스트리밍 경로의 상태에 따라 제2패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 제2비트율로 수신하는 클라이언트를 구비하며,
    상기 클라이언트는 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하고 그 비교결과에 따른 상기 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 클라이언트는,
    상기 패킷들에 손실이 발생되지 않은 경우 상기 제1패킷간격을 제어하기 위한 상기 제어신호를 출력하고,
    상기 패킷들에 손실이 발생된 경우 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하고 그 비교결과에 따른 상기 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 시스템.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격보다 큰 경우, 상기 제 1패킷간격은 상기 제어신호에 응답하여 증가되거나,
    상기 제1비트율은 상기 제어신호에 응답하여 감소되는 것을 특징으로 하는멀티미디어 스트리밍 시스템.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 제1패킷간격이 상기 제2패킷간격과 동일하고 스트리밍을 하기 전에 측정된 상기 스트리밍 경로의 대역폭이 상기 제1비트율보다 큰 경우 상기 제1비트율은 상기 제어신호에 응답하여 증가되는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 시스템.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 스트리밍 서버는,
    상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하는 대역폭 측정부;
    상기 대역폭 측정부에서 측정된 대역폭 또는 상기 제어신호에 응답하여 상기 제1비트율을 제어하는 제어부;
    계층부호화된 비트스트림에서 상기 제1비트율에 상응하는 데이터를 출력하는 미디어 제어부; 및
    상기 데이터를 수신하여 상기 패킷들을 상기 제1패킷간격으로 전송하는 송신부를 구비며,
    상기 제1패킷간격은 상기 제1비트율 또는 상기 제어신호에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 시스템.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 클라이언트는,
    상기 제2패킷간격으로 상기 패킷들을 수신하고 재조합하는 수신부; 및
    상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 상기 제어신호를 발생하여 상기 스트리밍 서버로 출력하는 판단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 시스템.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 대역폭 측정부는 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하기 위하여 패킷쌍 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 시스템.
  17. 스트리밍 경로의 상태에 적응적으로 패킷들을 멀티미디어 스트리밍하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 스트리밍 경로를 통하여 제1비트율로 제1패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 전송하는 단계;
    (b) 상기 스트리밍 경로의 상태에 따라 제2비트율로 제2패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 수신하는 단계; 및
    (c) 상기 스트리밍 경로에서 상기 패킷의 손실여부를 판단하여 상기 패킷의 손실이 발생된 경우 상기 제1비트율 또는 상기 제1패킷간격을 제어하고, 상기 패킷의 손실이 발생되지 않은 경우 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 제1비트율 또는 상기 제1패킷간격을 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 (a)단계는
    (a1) 제1단계에서 측정된 상기 스트리밍 경로의 대역폭에 따라 상기 제1비트율에 상응하는 비트스트림의 데이터를 패킷화하여 상기 패킷들을 상기 제1패킷간격으로 전송하는 단계; 및
    (a2) 제 2단계에서 상기 제어신호에 응답하여 제어된 상기 제1비트율에 상응하는 비트스트림의 데이터를 패킷화하여 상기 패킷들을 상기 제1패킷간격으로 전송하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 (a)단계는
    (a1) 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하는 단계;
    (a2) 상기 (a1)단계에서 측정된 대역폭 또는 상기 제어신호에 응답하여 상기 제1비트율을 제어하는 단계;
    (a3) 계층부호화된 비트스트림에서 상기 제1비트율에 상응하는 데이터를 가져오는 단계; 및
    (a4) 상기 데이터를 패킷화하여 생성된 상기 패킷들을 상기 제1패킷간격으로 전송하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 방법.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 (b)단계는
    상기 스트리밍 경로의 혼잡, 상기 스트리밍 경로의 병목현상 또는 상기 스트리밍 경로에 접속된 사용자의 수에 따라 상기 제2비트율 또는 상기 제2패킷간격을결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 방법.
  21. 제 17항에 있어서, 상기 (c)단계는
    (c1) 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격보다 큰 경우 상기 제1비트율을 감소시키고, 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격과 동일하고 스트리밍을 하기 전에 측정된 상기 스트리밍 경로의 대역폭이 상기 제1비트율보다 큰 경우 상기 제1비트율을 상기 대역폭까지 증가시키는 단계; 및
    (c2) 상기 제2패킷간격이 상기 제1패킷간격과 동일하고 상기 스트리밍 경로의 대역폭이 상기 제1비트율보다 작은 경우 상기 (a)단계를 수행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 방법.
  22. 패킷들을 멀티미디어 스트리밍하는 방법에 있어서,
    (a) 스트리밍 경로를 통하여 제1패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 전송하는 단계;
    (b) 상기 스트리밍 경로를 통하여 제2패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 수신하는 단계; 및
    (c) 상기 스트리밍 경로를 통하여 수신된 상기 패킷의 손실여부를 판단하여 상기 패킷의 손실이 발생된 경우 상기 제1패킷간격을 제어하고, 상기 패킷의 손실이 발생되지 않은 경우 상기 제1패킷간격과 상기 제2패킷간격을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 제1패킷간격을 제어하는 방법을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 (a)단계는
    (a1) 제1단계에서 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하고 측정된 대역폭에 따라 상기 제1패킷간격을 갖는 상기 패킷들을 전송하는 단계; 및
    (a2) 제 2단계에서 상기 (c)단계를 통하여 제어된 상기 제1패킷간격으로 상기 패킷들을 전송하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 방법.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 (a)단계는
    (a1) 상기 스트리밍 경로의 대역폭을 측정하는 단계;
    (a2) 계층부호화된 비트스트림에서 상기 (a1)단계에서 측정된 대역폭 또는 상기 (c)단계에 의하여 제어된 상기 제1패킷간격에 상응하는 데이터를 가져오는 단계; 및
    (a3) 상기 데이터를 패킷화하여 생성된 상기 패킷들을 상기 제1패킷간격으로 전송하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 방법.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 (b)단계는
    상기 스트리밍 경로의 혼잡, 상기 스트리밍 경로의 병목현상 또는 상기 스트리밍 경로에 접속된 사용자의 수에 따라 상기 제2패킷간격을 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 방법.
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