WO2011025302A2 - Apparatus and method for providing a wireless communication-based application service - Google Patents

Apparatus and method for providing a wireless communication-based application service Download PDF

Info

Publication number
WO2011025302A2
WO2011025302A2 PCT/KR2010/005790 KR2010005790W WO2011025302A2 WO 2011025302 A2 WO2011025302 A2 WO 2011025302A2 KR 2010005790 W KR2010005790 W KR 2010005790W WO 2011025302 A2 WO2011025302 A2 WO 2011025302A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
quality
application service
multimedia data
same
information
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/005790
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Other versions
WO2011025302A3 (en
Inventor
서덕영
권용일
홍인기
박광훈
김규현
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority claimed from KR1020100083422A external-priority patent/KR101715287B1/en
Publication of WO2011025302A2 publication Critical patent/WO2011025302A2/en
Publication of WO2011025302A3 publication Critical patent/WO2011025302A3/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/24—Negotiating SLA [Service Level Agreement]; Negotiating QoS [Quality of Service]

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a wireless communication based application service providing technology, and more particularly, to a technology for optimizing the quality of an application service in a wireless environment.
  • one bit rate and a frame loss rate are determined regardless of an application service to be provided to a mobile terminal. That is, the available bit rate and the frame loss rate are determined irrespective of the higher application service condition, and the higher application service is optimized according to the determined available bit rate and the frame loss rate.
  • a multimedia streaming service in a wireless communication environment transmits and receives a video stream at a bandwidth and a frame error rate determined by a media control layer (MAC) and a physical layer (PHY) according to a changing wireless environment.
  • MAC media control layer
  • PHY physical layer
  • Cross Layer Optimization aims to provide the best service by using information from each layer to another layer.
  • MANE which is an intermediate layer for services between heterogeneous terminals
  • AMC Adaptive modulation and coding
  • the aforementioned error leads to packet loss and is tailored to a very low packet loss rate which is not suitable for multimedia. However, this does not take into account the ability of channel coding to recover losses at higher application layers.
  • an application service providing technique for determining a transmission scheme of a physical layer in a mobile terminal according to a quality requirement of an application service in a wireless communication environment is proposed.
  • An application service providing apparatus for providing a wireless communication based application service includes streaming transmission to a mobile terminal from among a plurality of combinations of available bit rates and frame loss rates for each signal strength of the mobile terminal based on wireless environment information and quality information of the application service Choose a combination to optimize the transmission scheme and quality of the application service to be.
  • the application service provider determines the transmission rate and bit error rate level of the application service using the radio environment information, and determines the adaptive modulation and coding scheme using the quality information of the application service.
  • the application service provider determines an adaptive modulation and coding scheme based on cross layer optimization, in which information is adaptively shared and controlled through mutual cooperation between network layers.
  • the application service provider generates the same quality line consisting of the locus of the points of the same quality of the application service on a plane having the available bit rate axis and the frame loss rate axis, and the same radio environment line of the application environment of the application service on the plane of the locus of the same points.
  • the highest quality point located at the upper left of the points on the same wireless environment line among the points included on the same quality line, overlapping the generated same quality line and the same wireless environment line.
  • the modulation and coding scheme that enables it.
  • the multimedia information extraction unit for receiving the multimedia data to extract the multimedia information, by using the extracted multimedia information to the error rate in the channel according to the reception probability of the multimedia data frame and the importance of each data frame
  • Predicted image quality calculating unit for calculating the predicted image quality of the correlated multimedia data
  • channel information extracting unit for extracting the channel information to transmit the multimedia data to the mobile terminal and the channel quality extracted through the predicted image quality and channel information extracting unit calculated by the predictive image quality calculating unit
  • Optimizing a service to guarantee an optimal multimedia data transmission state by selecting a combination of optimizing the quality of multimedia data to be streamed to a mobile terminal from among a plurality of available bit rate and frame loss ratio combinations according to the signal strength of the mobile terminal using the information Includes a fire department.
  • the method of providing an application service the step of extracting the multimedia information by receiving the multimedia data, using the extracted multimedia information correlated with the error rate in the channel according to the reception probability of the multimedia data frame and the importance of each data frame Calculating a predicted picture quality of the multimedia data, extracting channel information to transmit the multimedia data to the mobile terminal, and combining a plurality of available bit rates and frame loss rates by signal strength of the mobile device using the calculated predicted picture quality and the extracted channel information. And selecting a combination of optimizing the quality of the multimedia data to be transmitted to the mobile terminal from the network to ensure an optimal multimedia data transmission state.
  • an application service driven adaptive modulation and coding (ASD AMC) scheme is used for providing an application service in a wireless environment. Accordingly, it is possible to determine a modulation and coding scheme for guaranteeing an optimal state of the application service to be streamed to the mobile terminal. For example, depending on the application service, it is possible to determine the optimal bit rate and frame loss rate during a combination of bit rate and frame loss rate possible in the same wireless environment.
  • ASD AMC application service driven adaptive modulation and coding
  • an optimal application service may be provided by performing channel coding corresponding to an error rate for each CQI of the ASD AMC scheme and simultaneously with scalability of multimedia data through mutual cooperation between network layers.
  • the aforementioned method is suitable for streaming services that must provide a seamless service even in view of a slight loss.
  • FIG. 1 is a block diagram of an application service providing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a reference diagram illustrating a same wireless environment line graph according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are tables illustrating the process of calculating the importance of each frame for calculating the predicted image quality of the predicted image quality calculating unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a reference diagram for explaining application service optimization using the same wireless environment line and the same quality line according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a reference diagram illustrating a change in signal strength according to a distance from a base station in a Qualnet network version simulator handover situation
  • FIG. 7 is a reference diagram showing the performance when using the ASD AMC scheme according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of providing an application service according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a technology for providing an application service optimized for a mobile terminal in a wireless communication environment.
  • the application service providing apparatus determines a modulation and coding scheme for guaranteeing an optimal state of an application service to be streamed and transmitted to the mobile terminal for each signal strength of the mobile terminal based on radio environment information and quality information of the application service.
  • Application services include multimedia data streaming transmission services.
  • the multimedia data may be coded using either a scalable video coding (SVC) scheme or a multi-view video coding (MVC) scheme having a reference relationship.
  • the quality information of the application service is a quality calculated for a plurality of available bit rate and packet loss rate combinations determined according to radio environment information measured in the area where the mobile terminal is located.
  • the radio environment information may include carrier to interference ratio information.
  • the application service providing apparatus of the present invention guarantees an optimal application service quality and an optimal transmission performance in a wireless communication environment. That is, according to the present invention, it is not automatically determined by the radio environment value of the physical layer (PHY) to be provided to the mobile terminal, but is determined according to the quality information of the application service. For example, modulation and channel coding schemes may be differently selected according to an application service even under the same wireless environment conditions.
  • PHY physical layer
  • the application service providing apparatus reflects the quality information of the application service and performs adaptive modulation and coding.
  • this is defined as an application service driven adaptive modulation and coding (ASD AMC) scheme.
  • ASD AMC application service driven adaptive modulation and coding
  • MCS modulation and coding level
  • the modulation and coding level that can maximize the quality of service is determined according to the application service.
  • the application service providing apparatus may configure an optimal multimedia data transmission set by adaptively converting multimedia data in a multivariate channel situation of a wireless network and adjusting a modulation scheme in a physical layer (PHY).
  • PHY physical layer
  • the transmission scheme may be changed according to a change in signal strength due to movement.
  • the application service providing apparatus generates an equal-quality line configured as a locus of points of the same quality of the application service on a plane having an available bit rate axis and a frame loss rate axis.
  • the same wireless environment line equi-CINR line
  • the application service providing apparatus determines a point showing the highest quality among the points where the same quality line and the same wireless environment line intersect as an optimal state of the application service to be transmitted.
  • the present invention can provide an optimal application service to a mobile terminal by performing channel coding corresponding to an error rate for each channel quality of the ASD AMC scheme simultaneously with scalability of multimedia data through cooperation between network layers. That is, the present invention is performed based on cross layer optimization that adaptively controls by sharing information through mutual cooperation between network layers when determining an application service state.
  • the above-described method is suitable for streaming services that must provide a seamless service even in view of some loss.
  • an application service providing apparatus 1 is a configuration diagram of an application service providing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • an application service providing apparatus 1 may include a multimedia processor 10, a cross layer optimizer 20, and a network unit 30.
  • the application service providing apparatus 1 includes a multimedia information extracting unit 200 for reading multimedia information and a channel information extracting unit 210 for reading channel information.
  • the predictive picture quality calculating unit 220 calculates and transmits the predicted picture quality to the service optimizer 230, and the service optimizer 230 compares the channel information with the predicted picture quality and modulates, codes and codes the physical layer (PHY). Determine bit stream and parity size. Predictive image quality calculation is calculated as a group of multimedia, and optimization of each group is performed. The process shown in FIG. 1 in groups is repeated in the same order.
  • FIG. 1 the components of FIG. 1 will be described in detail.
  • the multimedia processor 10 includes a packet channel encoder 110, a multimedia input unit 100, and a bit stream generator 120.
  • the multimedia input unit 100 may receive not only multimedia data using scalable video coding (SVC) but also multimedia data having a scalable and reference relationship. For example, multimedia data using a multi-view video coding (MVC) scheme may be received.
  • SVC scalable video coding
  • MVC multi-view video coding
  • the multimedia input unit 100 reads video information of multimedia data in units of a group of pictures (GoP) and stores the video information in a buffer.
  • the encoding information of the video is obtained and transmitted to the multimedia information extracting unit 200.
  • the bit stream is transmitted to the packet channel encoder 110 to generate parity of video data to be transmitted.
  • the packet channel encoding unit 110 sets the number of packets of the data frame to k and the number of parities to Nk by applying the parity ratio determined by the service optimizer 230 to be described later. send.
  • the bit stream generator 120 selects and configures multimedia data that is variable by the set determined by the service optimizer 230. For example, the original multimedia data is placed in reference order, removed from the back, and combined with the parity packet. Then, the generated multimedia stream is transmitted to the transmission server.
  • the cross layer optimization unit (CLO) 20 includes a multimedia information extractor 200, a predictive image quality calculator 220, a channel information extractor 210, and a service optimizer 230. .
  • Cross-layer optimization of the present invention refers to a technique of sharing various information between layers in an OSI-based layer through mutual cooperation and using the same to enable application services in an optimal environment.
  • the multimedia information extracting unit 200 receives the multimedia data and extracts the multimedia information so that the predictive image quality calculating unit 220 may calculate the predicted image quality.
  • the multimedia information includes size, variable information, and encoding structure information for each data frame.
  • the multimedia information extracting unit 200 calculates a size for each quality level by using the size and variable information for each data unit.
  • the data unit may be one frame or one group of pictures (GOP).
  • GOP group of pictures
  • the multimedia information extractor 200 extracts encoding structure information to determine a quality of service level. For example, the spatial layer number, frame rate, quality level (DTQ level), etc. are extracted.
  • the channel information extractor 210 receives channel information to be transmitted to the mobile terminal through the feedback channel from the feedback channel receiver 300.
  • the channel information includes signal to noise and bit error rate, modulation scheme and channel coding information.
  • the channel information extracting unit 210 calculates the loss rate of the packet through the error rate of the bit and the modulation scheme as shown in Equation 1, and transmits the calculated information to the service optimizer 230.
  • Equation 1 a block error rate (BLER) is an error rate of a symbol, and a signal to noise ratio (SNR) is a signal-to-noise ratio (dB).
  • the channel information extractor 210 calculates the i-th data unit loss rate through Equation 2 and transmits it to the service optimizer 230.
  • ki is the number of packets of the i-th data unit
  • N_i is the number of parity packets.
  • the predictive image quality calculating unit 220 calculates the predicted image quality of the multimedia data correlated with the error rate in the channel according to the reception probability of the multimedia data frame and the importance of each data frame using the multimedia information extracted by the multimedia information extracting unit 200. do. For example, the predictive quality calculator 220 calculates the importance of each data frame due to the reference relationship. A method of calculating the importance of each data frame by the predictive image quality calculating unit 220 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the service optimizer 230 uses a plurality of available bit rates and frames for each signal strength of the mobile terminal using the predicted picture quality calculated by the predicted picture quality calculator 220 and the channel information extracted by the channel information extractor 210. Among the loss rate combinations, a combination for optimizing the quality of multimedia data to be transmitted to the mobile terminal is determined.
  • the service optimizer 230 has the highest quality in which the wireless environment is located at the upper left of the same points among the points included in the same quality line configured as the trajectory of the points of the same quality of the multimedia data on the plane having the available bit rate axis and the frame loss rate axis. Determine the high point as the optimal state of the multimedia data to be transmitted. In this case, a modulation and coding scheme is selected at a corresponding point on the same wireless environment line.
  • the service optimizer 230 may perform a wireless environment (for example, CINR or carrier to interference and noise) for the media control layer (MAC) and the physical layer (PHY).
  • a wireless environment for example, CINR or carrier to interference and noise
  • MAC media control layer
  • PHY physical layer
  • the service optimizer 230 determines a wireless environment by superimposing a two-dimensional graph (same quality line) on the quality of multimedia content and a two-dimensional graph (same wireless environment line) on the MAC and PHY in the two-dimensional space of the aforementioned graph. Determines the best possible conditions for the best quality multimedia service. Accordingly, in the MAC and PHY, a modulation and coding scheme is determined by recognizing the quality function of the application service, and in the multimedia, the bit rate and the FEC level of the content to be transmitted are determined by priority. An embodiment of determining an optimal state of multimedia data using the same quality line and the same wireless environment line will be described with reference to FIG. 5.
  • the network unit 30 includes a feedback channel receiver 300, a modulator 312 and a bit channel encoder 314 of the ASD AMC unit 310, and a bit stream transmitter 320.
  • modulation and coding is performed using CQI directly received through the feedback channel receiver 300.
  • the network unit 30 performs modulation and coding according to the modulation and coding scheme selected from the service optimization unit 230. That is, the modulator 312 performs data modulation using the modulation scheme selected from the service optimizer 230.
  • the bit channel encoder 314 performs data coding using a coding scheme selected from the service optimizer 230.
  • Modulation of the modulation unit 312 of the ASD AMC unit 310 and coding of the bit channel encoding unit 314 are performed through the ASD AMC scheme, as described above at the beginning of the present specification. That is, the modulation and coding level that can maximize the quality of service is determined according to the application service.
  • FIG. 2 is a reference diagram illustrating the same wireless environment line graph according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless environment is configured as a trajectory of the same points.
  • the same radio environment line is an important condition for selecting the quality level, parity level, modulation and coding scheme of multimedia data.
  • High modulation and coding schemes that modulate many symbols show high loss rates for the same signal strength, while relatively low modulation and coding schemes exhibit low loss rates.
  • a trade-off relationship is formed between the bandwidth and the loss rate, in which the channel information extractor 210 transmits information corresponding to the service optimizer 230 to find an optimal set (modulation and coding, quality level, FEC level). do.
  • 3 and 4 are tables illustrating the process of calculating the importance of each frame for calculating the predicted image quality of the predicted image quality calculating unit 220 according to an embodiment of the present invention.
  • the prediction quality calculator 220 calculates the importance of each data frame through Equation 3.
  • a j is the number of frames affected when the i-th frame is lost, and A is the total number of frames referenced. N is the number of all frames in one GOP.
  • the importance w i of the i-th frame is calculated through Equation 4. The importance value for each frame calculated through the above process is shown in FIG. 4.
  • the expected value W i of the importance of the received frame is calculated through Equation 5.
  • the predictive image quality calculating unit 220 calculates and reflects the predicted image quality correlated with the error in the channel to the service optimizer 230 with the probability of receiving the data frame and the importance within the overall GoP reference relationship.
  • 5 is a reference diagram for explaining application service optimization using the same wireless environment line and the same quality line according to an embodiment of the present invention.
  • the application service providing apparatus 1 displays a predicted picture quality in a two-dimensional domain of a transmission rate (R) and a packet loss rate (PLR) in a wireless network, so that an optimal transmission set (modulation and Coding, quality level, FEC level). As the signal strength in one CQI decreases, the error rate increases. Therefore, even if all the video information is transmitted, all of the data leads to a loss of service quality.
  • R transmission rate
  • PLR packet loss rate
  • the application service providing apparatus 1 generates the same quality line and the same wireless environment line, and selects the highest quality modulation and coding, quality level, and FEC level among the intersection points of the two lines.
  • the application service providing apparatus 1 generates the same quality line composed of the locus of the points of the same quality of the application service on the plane having the available bit rate axis and the frame loss rate axis, and the locus of the points of the same wireless environment of the application service on the plane. Create the same wireless environment line consisting of. The best quality point located at the upper left of the points on the same wireless environment line among the points included on the same quality line is overlaid with the generated same quality line and the same wireless environment line. And determine the modulation and coding scheme that makes this possible.
  • multimedia data having an MVC or other reference relation may configure a transmission set (quality level) with predicted quality according to the reference relation priority.
  • FIG. 5 illustrates an example of a prediction quality calculation result of the prediction quality calculation unit 220.
  • 100% of the y-axis shows the same predicted picture quality distribution for packet loss rate when all data frames and parity are transmitted.
  • the service optimizer 230 may select a high quality according to the picture quality because the data rate varies for each CQI.
  • the average packet loss rate in the CQI selected in the physical layer and the distribution of the surrounding identical wireless environment lines determine which image quality can be represented.
  • the reception SNR of the current mobile terminal is 8.
  • an application service is provided by a modulation and coding method capable of transmitting 50% of total resources of multimedia data (reference numeral A).
  • the prediction quality is between 0.85 and 0.9.
  • the packet loss rate is increased to 0.1, but more video frames and parity are generated in the increased bandwidth, and finally, the predicted picture quality is close to 0.95 (reference code B).
  • FIG. 6 is a reference diagram illustrating a change in signal strength according to a distance from a base station in a Qualnet network version simulator handover situation.
  • the strength of the received signal drops when the mobile terminal is far from the base station or in a handover situation.
  • the CQI also varies according to the signal strength. In the above situation, scalability of multimedia is a necessary condition. It should also be adjustable to the network's situation. According to the present invention, a CQI suitable for multimedia data can be reset.
  • FIG. 7 is a reference diagram showing the performance when using the ASD AMC scheme according to an embodiment of the present invention.
  • the ASD AMC scheme has better modulation and coding capabilities than the general AMC scheme. That is, according to the present invention, using the ASD AMC scheme in a wireless environment, an optimal bit rate and frame loss rate can be determined among a combination of bit rates and frame loss rates possible according to an application service.
  • an optimal application service may be provided by performing channel coding corresponding to an error rate for each CQI of the ASD AMC scheme and the scalability of multimedia data through mutual cooperation between network layers.
  • the aforementioned method is suitable for streaming services that must provide a seamless service even in view of a slight loss.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of providing an application service according to an embodiment of the present invention.
  • the application service providing apparatus 1 of the present invention receives multimedia data and extracts multimedia information.
  • operation 800 channel information for transmitting multimedia data to the mobile terminal is extracted.
  • the application service providing apparatus 1 calculates the predicted picture quality of the multimedia data correlated with the error rate in the channel according to the reception probability of the multimedia data frame and the importance of each data frame using the extracted multimedia information (810).
  • the application service providing apparatus 1 determines a modulation and coding scheme that guarantees an optimal transmission state of multimedia data to be streamed and transmitted to the mobile terminal for each signal strength of the mobile terminal using the calculated predicted picture quality and the extracted channel information. 820).
  • Cross-layer optimization refers to a technique for sharing various information between layers in an OSI-based layer through cooperation and enabling application services in an optimal environment.
  • Determining the state of the multimedia data 820 may include: the same quality line configured as the trajectory of the points of the same quality of the multimedia data on the plane having the available bit rate axis and the frame loss rate axis, and the same configured as the trajectory of the points of the same wireless environment of the multimedia data.
  • the intersection point of the radio environment line is determined as the optimal state of the multimedia data to be transmitted.
  • Determining an optimal modulation and coding scheme (820) includes determining that the wireless environment is the same among the points included in the same quality line consisting of the trajectories of the points of equal quality of multimedia data on a plane having an available bit rate axis and a frame loss rate axis. The highest quality point located on the upper left side is determined as an optimal state of the multimedia data to be transmitted. In this case, a modulation and coding scheme of a corresponding point on the same wireless environment line is selected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)

Abstract

Disclosed are an apparatus and method for providing a wireless communication-based application service. An apparatus for providing a wireless communication-based application service according to one embodiment of the present invention selects, for each of the signal intensities of a mobile terminal, a combination which can optimize the method and quality of transmission of an application service to be transmitted by streaming to a mobile terminal, from among combinations of available bitrates and frame loss rates, on the basis of wireless environment information and application service quality information. According to the present invention, the mobile terminal can be provided with an optimum application service.

Description

무선 통신 기반 응용 서비스 제공 장치 및 그 방법Apparatus and method for providing wireless communication based application service
본 발명의 일 양상은 무선 통신 기반 응용 서비스 제공 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 환경에서 응용 서비스의 품질을 최적화하기 위한 기술에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a wireless communication based application service providing technology, and more particularly, to a technology for optimizing the quality of an application service in a wireless environment.
무선 통신 환경에서는 이동 단말에 제공될 응용 서비스와 상관없이 하나의 비트율 및 프레임 손실율이 결정된다. 즉, 가용 비트율 및 프레임 손실율이 상위의 응용 서비스 조건에는 무관하게 결정되며, 상위의 응용 서비스에서는 결정된 가용 비트율 및 프레임 손실율에 맞추어 최적화된다. 예를 들면, 무선 통신 환경에서의 멀티미디어 스트리밍 서비스는 변화하는 무선 환경에 따라 매체 제어 계층(MAC) 및 물리 계층(PHY)에서 정해진 대역폭과 프레임 에러율로 비디오 스트림을 송수신한다. In a wireless communication environment, one bit rate and a frame loss rate are determined regardless of an application service to be provided to a mobile terminal. That is, the available bit rate and the frame loss rate are determined irrespective of the higher application service condition, and the higher application service is optimized according to the determined available bit rate and the frame loss rate. For example, a multimedia streaming service in a wireless communication environment transmits and receives a video stream at a bandwidth and a frame error rate determined by a media control layer (MAC) and a physical layer (PHY) according to a changing wireless environment.
그러나, 동일한 무선 환경에서 가능한 가용 비트율 및 프레임 손실율의 조합은 변조 및 코딩 방식에 따라 다수 개가 존재한다. 응용 서비스가 다운로드 서비스인 경우에는 프레임 손실에 매우 민감하다. 그러나, 응용 서비스가 멀티미디어 데이터 제공 서비스인 경우에는 프레임 손실에 대한 대책을 전송 계층이나 응용 계층에서 마련할 수 있다. 이에 따라, 어느 정도 프레임 손실을 감수한다 하더라도 가용 비트율이 큰 것이 더 유리하다.However, there are many possible combinations of available bit rates and frame loss rates in the same wireless environment, depending on the modulation and coding scheme. If the application service is a download service, it is very sensitive to frame loss. However, when the application service is a multimedia data providing service, a countermeasure against frame loss may be provided at the transport layer or the application layer. Accordingly, it is more advantageous to have a higher available bit rate even if the frame loss is taken to some extent.
교차 계층 최적화(Cross Layer Optimization:CLO)는 각 계층이 다른 계층에 정보를 이용하여 최상의 서비스를 목표로 한다. 또한 이종 단말 간의 서비스를 위한 중간 계층인 MANE의 개념이 도입되어, 사용자에 적합한 서비스가 가능하도록 설계된다. 적응 변조 및 코딩(adaptive modulation and coding:AMC) 방식은 일정 비트 에러율 이하를 보장하도록 동작하며 음성(voice) 통신에서 최소 오류율인 10-3까지로 맞춰진다. 전술한 오류는 패킷의 손실로 연결되고, 멀티미디어 적합하지 않은 매우 낮은 패킷 손실율에 맞추어져 있다. 그러나 이는 상위 응용 층에서의 손실을 복원하는 채널 코딩의 기능을 염두에 두지 않고 있다.Cross Layer Optimization (CLO) aims to provide the best service by using information from each layer to another layer. In addition, the concept of MANE, which is an intermediate layer for services between heterogeneous terminals, is introduced to design a service suitable for a user. Adaptive modulation and coding (AMC) scheme operates to ensure a certain bit error rate or less and is set to a minimum error rate of 10 -3 in voice communication. The aforementioned error leads to packet loss and is tailored to a very low packet loss rate which is not suitable for multimedia. However, this does not take into account the ability of channel coding to recover losses at higher application layers.
일 양상에 따라, 무선 통신 환경에서 응용 서비스의 품질 요건에 따라 이동 단말에서 물리 계층의 전송 방식을 결정하는 응용 서비스 제공 기술을 제안한다.According to an aspect, an application service providing technique for determining a transmission scheme of a physical layer in a mobile terminal according to a quality requirement of an application service in a wireless communication environment is proposed.
다른 양상에 따라, 무선 통신 환경에서 응용 서비스의 품질을 최적화 위한 네트워크 계층 간 협력 기술을 제안한다. According to another aspect, a cooperative technique between network layers for optimizing the quality of an application service in a wireless communication environment is proposed.
일 양상에 따른 무선 통신 기반 응용 서비스를 제공하는 응용 서비스 제공 장치는, 무선 환경 정보 및 응용 서비스의 품질 정보에 기초하여 이동 단말의 신호 세기별로 복수의 가용 비트율 및 프레임 손실율 조합 중에서 이동 단말에 스트리밍 전송될 응용 서비스의 전송 방식 및 품질을 최적화하는 조합을 선택한다.An application service providing apparatus for providing a wireless communication based application service according to an aspect includes streaming transmission to a mobile terminal from among a plurality of combinations of available bit rates and frame loss rates for each signal strength of the mobile terminal based on wireless environment information and quality information of the application service Choose a combination to optimize the transmission scheme and quality of the application service to be.
응용 서비스 제공부는 무선 환경 정보를 이용하여 응용 서비스의 전송률 및 비트 에러율 레벨을 결정하고, 응용 서비스의 품질 정보를 이용하여 적응 변조 및 코딩(adaptive modulation and coding) 방식을 결정한다. The application service provider determines the transmission rate and bit error rate level of the application service using the radio environment information, and determines the adaptive modulation and coding scheme using the quality information of the application service.
응용 서비스 제공부는 네트워크 계층 간의 상호 협력을 통해 정보를 공유하여 적응적으로 제어하는 교차 계층 최적화(Cross layer optimization) 기반에서 적응 변조 및 코딩 방식을 결정한다.The application service provider determines an adaptive modulation and coding scheme based on cross layer optimization, in which information is adaptively shared and controlled through mutual cooperation between network layers.
응용 서비스 제공부는 가용 비트율 축 및 프레임 손실율 축을 갖는 평면 상에서 응용 서비스의 품질이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 품질선을 생성하고, 평면 상에서 응용 서비스의 무선 환경이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 무선 환경선을 생성하며, 생성된 동일 품질선 및 동일 무선 환경선을 겹쳐놓고, 동일 품질선 상에 포함된 점들 중에서 동일 무선 환경선 상의 점들의 좌측 상단에 위치하는 가장 품질이 좋은 지점을 응용 서비스의 최적 상태로 결정하고 이를 가능하게 하는 변조 및 코딩 방식을 결정한다.The application service provider generates the same quality line consisting of the locus of the points of the same quality of the application service on a plane having the available bit rate axis and the frame loss rate axis, and the same radio environment line of the application environment of the application service on the plane of the locus of the same points. The highest quality point located at the upper left of the points on the same wireless environment line among the points included on the same quality line, overlapping the generated same quality line and the same wireless environment line. And the modulation and coding scheme that enables it.
한편 다른 양상에 따른 응용 서비스 제공 장치는, 멀티미디어 데이터를 입력받아 멀티미디어 정보를 추출하는 멀티미디어 정보 추출부, 추출된 멀티미디어 정보를 이용하여 멀티미디어 데이터 프레임의 수신 확률과 데이터 프레임별 중요도에 따라 채널 내의 에러율에 상관된 멀티미디어 데이터의 예측 화질을 계산하는 예측 화질 계산부, 멀티미디어 데이터를 이동 단말에 전송할 채널정보를 추출하는 채널정보 추출부 및 예측 화질 계산부를 통해 계산된 예측 화질과 채널정보 추출부를 통해 추출된 채널정보를 이용하여 이동 단말의 신호 세기별로 복수의 가용 비트율 및 프레임 손실율 조합 중에서 이동 단말에 스트리밍 전송될 멀티미디어 데이터의 품질을 최적화하는 조합을 선택하여 최적의 멀티미디어 데이터 전송 상태를 보장하는 서비스 최적화부를 포함한다.On the other hand, the application service providing apparatus according to another aspect, the multimedia information extraction unit for receiving the multimedia data to extract the multimedia information, by using the extracted multimedia information to the error rate in the channel according to the reception probability of the multimedia data frame and the importance of each data frame Predicted image quality calculating unit for calculating the predicted image quality of the correlated multimedia data, channel information extracting unit for extracting the channel information to transmit the multimedia data to the mobile terminal and the channel quality extracted through the predicted image quality and channel information extracting unit calculated by the predictive image quality calculating unit Optimizing a service to guarantee an optimal multimedia data transmission state by selecting a combination of optimizing the quality of multimedia data to be streamed to a mobile terminal from among a plurality of available bit rate and frame loss ratio combinations according to the signal strength of the mobile terminal using the information Includes a fire department.
한편 또 다른 양상에 따른 응용 서비스 제공 방법은, 멀티미디어 데이터를 입력받아 멀티미디어 정보를 추출하는 단계, 추출된 멀티미디어 정보를 이용하여 멀티미디어 데이터 프레임의 수신 확률과 데이터 프레임별 중요도에 따라 채널 내의 에러율에 상관된 멀티미디어 데이터의 예측 화질을 계산하는 단계, 멀티미디어 데이터를 이동 단말에 전송할 채널정보를 추출하는 단계 및 계산된 예측 화질과 추출된 채널정보를 이용하여 이동 단말의 신호 세기별로 복수의 가용 비트율 및 프레임 손실율 조합 중에서 이동 단말에 스트리밍 전송될 멀티미디어 데이터의 품질을 최적화하는 조합을 선택하여 최적의 멀티미디어 데이터 전송 상태를 보장하는 단계를 포함한다.On the other hand, the method of providing an application service according to another aspect, the step of extracting the multimedia information by receiving the multimedia data, using the extracted multimedia information correlated with the error rate in the channel according to the reception probability of the multimedia data frame and the importance of each data frame Calculating a predicted picture quality of the multimedia data, extracting channel information to transmit the multimedia data to the mobile terminal, and combining a plurality of available bit rates and frame loss rates by signal strength of the mobile device using the calculated predicted picture quality and the extracted channel information. And selecting a combination of optimizing the quality of the multimedia data to be transmitted to the mobile terminal from the network to ensure an optimal multimedia data transmission state.
일 양상에 따르면, 무선 환경에서 응용 서비스 제공을 위한 응용 서비스 인지형 적응 변조 및 코딩(application service driven adaptive modulation and coding:ASD AMC) 방식을 사용한다. 이에 따라 이동 단말에 스트리밍 전송될 응용 서비스의 최적의 상태를 보장하는 변조 및 코딩 방식을 결정할 수 있다. 예를 들면, 응용 서비스에 따라, 동일 무선 환경에서 가능한 비트율 및 프레임 손실율의 조합 중에 최적의 비트율 및 프레임 손실율을 결정할 수 있다.According to an aspect, an application service driven adaptive modulation and coding (ASD AMC) scheme is used for providing an application service in a wireless environment. Accordingly, it is possible to determine a modulation and coding scheme for guaranteeing an optimal state of the application service to be streamed to the mobile terminal. For example, depending on the application service, it is possible to determine the optimal bit rate and frame loss rate during a combination of bit rate and frame loss rate possible in the same wireless environment.
다른 양상에 따르면, 네트워크 계층 간 상호 협력을 통해 멀티미디어 데이터의 가변성(scalability)과 동시에 ASD AMC 방식의 CQI 별 에러율에 대응하는 채널 코딩을 수행함에 따라 최적의 응용 서비스를 제공할 수 있다. 특히 전술한 방식은 약간의 손실을 감안하더라도 끊김 없는 서비스를 제공해야 하는 스트리밍 서비스에 적합하다.According to another aspect, an optimal application service may be provided by performing channel coding corresponding to an error rate for each CQI of the ASD AMC scheme and simultaneously with scalability of multimedia data through mutual cooperation between network layers. In particular, the aforementioned method is suitable for streaming services that must provide a seamless service even in view of a slight loss.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 응용 서비스 제공 장치의 구성도,1 is a block diagram of an application service providing apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 무선 환경선 그래프를 도시한 참조도,2 is a reference diagram illustrating a same wireless environment line graph according to an embodiment of the present invention;
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 화질 계산부의 예측 화질 계산을 위한 프레임별 중요도 계산 과정을 도시한 표,3 and 4 are tables illustrating the process of calculating the importance of each frame for calculating the predicted image quality of the predicted image quality calculating unit according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 무선 환경선 및 동일 품질선을 이용한 응용 서비스 최적화를 설명하기 위한 참조도,5 is a reference diagram for explaining application service optimization using the same wireless environment line and the same quality line according to an embodiment of the present invention;
도 6은 퀄넷(Qualnet) 네트워크 버전 시뮬레이터 핸드오버 상황에서 기지국과의 거리에 따른 신호 세기의 변화를 나타내는 참조도,6 is a reference diagram illustrating a change in signal strength according to a distance from a base station in a Qualnet network version simulator handover situation;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 ASD AMC 방식을 사용하는 경우의 성능을 나타내는 참조도,7 is a reference diagram showing the performance when using the ASD AMC scheme according to an embodiment of the present invention,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 응용 서비스 제공 방법을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of providing an application service according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention; In the following description of the present invention, if it is determined that detailed descriptions of related well-known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
본 발명은 무선 통신 환경에서 이동 단말에 최적화된 응용 서비스를 제공하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따른 응용 서비스 제공 장치는 무선 환경 정보 및 응용 서비스의 품질 정보에 기초하여 이동 단말의 신호 세기별로 이동 단말에 스트리밍 전송될 응용 서비스의 최적의 상태를 보장하는 변조 및 코딩 방식을 결정한다. 응용 서비스는 멀티미디어 데이터 스트리밍 전송 서비스를 포함한다. 멀티미디어 데이터는 스케일러블 비디오 코딩(Scalable Video Coding:SVC) 방식 또는 참조관계를 갖는 다시점 비디오 코딩 방식(Multi-view Video Coding:MVC) 방식 중 하나를 이용하여 코딩될 수 있다. 응용 서비스의 품질 정보는 이동 단말이 위치한 영역에서 측정된 무선 환경 정보에 따라 결정되는 다수의 가용 비트율과 패킷 손실율 조합에 대해서 계산된 품질이다. 무선 환경 정보는 무선 환경 정보는 반송파 대 간섭비(Carrier to Interference ratio) 정보를 포함한다.The present invention relates to a technology for providing an application service optimized for a mobile terminal in a wireless communication environment. The application service providing apparatus according to the present invention determines a modulation and coding scheme for guaranteeing an optimal state of an application service to be streamed and transmitted to the mobile terminal for each signal strength of the mobile terminal based on radio environment information and quality information of the application service. Application services include multimedia data streaming transmission services. The multimedia data may be coded using either a scalable video coding (SVC) scheme or a multi-view video coding (MVC) scheme having a reference relationship. The quality information of the application service is a quality calculated for a plurality of available bit rate and packet loss rate combinations determined according to radio environment information measured in the area where the mobile terminal is located. The radio environment information may include carrier to interference ratio information.
본 발명의 응용 서비스 제공 장치는 무선 통신 환경에서 최적의 응용 서비스 품질 및 최적의 전송 성능을 보장한다. 즉, 본 발명에 의하면 이동 단말에 제공될 물리 계층(PHY)의 무선 환경 값에 의해 자동적으로 결정되는 것이 아니라, 응용 서비스의 품질 정보에 따라 결정된다. 예를 들면, 동일한 무선 환경 조건에서도 응용 서비스에 따라 변조 및 채널 코딩 방식이 다르게 선택될 수 있다.The application service providing apparatus of the present invention guarantees an optimal application service quality and an optimal transmission performance in a wireless communication environment. That is, according to the present invention, it is not automatically determined by the radio environment value of the physical layer (PHY) to be provided to the mobile terminal, but is determined according to the quality information of the application service. For example, modulation and channel coding schemes may be differently selected according to an application service even under the same wireless environment conditions.
구체적으로, 응용 서비스 제공 장치는 응용 서비스의 품질 정보를 반영하여 적응 변조 및 코딩을 수행한다. 이를 본 발명에서는 응용 서비스 인지형 적응 변조 및 코딩(application service driven adaptive modulation and coding:ASD AMC) 방식이라고 정의한다. 일반적인 동일한 무선 환경에는 단일한 변조 및 코딩 레벨(Modulation coding scheme:MCS)이 결정된다. 그러나, 본 발명에 따르면 응용 서비스에 따라 서비스 품질을 최대화할 수 있는 변조 및 코딩 레벨이 결정된다. Specifically, the application service providing apparatus reflects the quality information of the application service and performs adaptive modulation and coding. In the present invention, this is defined as an application service driven adaptive modulation and coding (ASD AMC) scheme. In a general same wireless environment, a single modulation and coding level (MCS) is determined. However, according to the present invention, the modulation and coding level that can maximize the quality of service is determined according to the application service.
전술한 ASD AMC 방식에 따르면, 응용 서비스 제공 장치는 무선 네트워크의 다변적 채널 상황에서 멀티미디어 데이터를 적응적으로 변환하고 물리 계층(PHY)에서의 변조 방식을 조절하여 최적의 멀티미디어 데이터 전송 셋을 구성할 수 있다. 예를 들면, 여러 기지국 사이의 이동 단말이 멀티미디어 데이터를 수신하는 상황에서 이동에 의한 신호 세기의 변화에 따라 전송 방식을 변환할 수 있다.According to the above-described ASD AMC scheme, the application service providing apparatus may configure an optimal multimedia data transmission set by adaptively converting multimedia data in a multivariate channel situation of a wireless network and adjusting a modulation scheme in a physical layer (PHY). Can be. For example, in a situation where a mobile terminal between several base stations receives multimedia data, the transmission scheme may be changed according to a change in signal strength due to movement.
이를 위하여, 응용 서비스 제공 장치는 가용 비트율 축 및 프레임 손실율 축을 갖는 평면 상에서 응용 서비스의 품질이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 품질선(equi-quality line)을 생성한다. 그리고, 전술한 평면 상에서 동일한 무선 환경에서 변조 및 코딩 방식을 다르게 하여 형성되는 점들의 궤적으로 구성된 동일 무선 환경선(equi-CINR line)을 생성한다. 이때 응용 서비스 제공 장치는 동일 품질선과 동일 무선 환경선이 교차되는 지점 중에서 가장 높은 품질을 보이는 지점을 전송될 응용 서비스의 최적 상태로 결정한다.To this end, the application service providing apparatus generates an equal-quality line configured as a locus of points of the same quality of the application service on a plane having an available bit rate axis and a frame loss rate axis. In addition, the same wireless environment line (equi-CINR line) configured as a locus of points formed by different modulation and coding schemes in the same wireless environment on the plane described above is generated. At this time, the application service providing apparatus determines a point showing the highest quality among the points where the same quality line and the same wireless environment line intersect as an optimal state of the application service to be transmitted.
한편, 본 발명은 네트워크 계층 간 협력을 통해 멀티미디어 데이터의 가변성(scalability)과 동시에 ASD AMC 방식의 채널 품질별 에러율에 대응하는 채널 코딩을 수행함에 따라 최적의 응용 서비스를 이동 단말에 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 응용 서비스 상태 결정시에, 네트워크 계층 간의 상호 협력을 통해 정보를 공유하여 적응적으로 제어하는 교차 계층 최적화(Cross layer optimization) 기반에서 수행된다. 전술한 방식은 약간의 손실을 감안하더라도 끊김 없는 서비스를 제공해야 하는 스트리밍 서비스에 적합하다.Meanwhile, the present invention can provide an optimal application service to a mobile terminal by performing channel coding corresponding to an error rate for each channel quality of the ASD AMC scheme simultaneously with scalability of multimedia data through cooperation between network layers. That is, the present invention is performed based on cross layer optimization that adaptively controls by sharing information through mutual cooperation between network layers when determining an application service state. The above-described method is suitable for streaming services that must provide a seamless service even in view of some loss.
이하, 도면들을 통해 전술한 본 발명의 응용 서비스 인지형 적응 변조 및 코딩 방식 및 네트워크 계층 간 협력 방식을 이용하여 최적의 응용 서비스를 제공하는 기술에 대해 상세히 후술한다.Hereinafter, a technique for providing an optimal application service using the application service-aware adaptive modulation and coding scheme and the inter-network cooperative scheme described above with reference to the drawings will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 응용 서비스 제공 장치(1)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 응용 서비스 제공 장치(1)는 멀티미디어 처리부(10), 교차 계층 최적화부(20) 및 네트워크부(30)를 포함한다.1 is a configuration diagram of an application service providing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an application service providing apparatus 1 may include a multimedia processor 10, a cross layer optimizer 20, and a network unit 30.
응용 서비스 제공 장치(1)는 멀티미디어의 정보를 읽어오는 멀티미디어 정보 추출부(200)와 채널 정보를 읽어오는 채널 정보 추출부(210)를 포함한다. 예측 화질 계산부(220)는 예측 화질을 계산하여 서비스 최적화부(230)에 전송하고, 서비스 최적화부(230)는 채널 정보와 예측된 화질들을 비교하여 물리 계층(PHY)의 변조 및 코딩과 비디오 비트 스트림 및 패리티 크기를 결정한다. 예측 화질 계산은 멀티미디어의 한 그룹으로 계산되며, 그룹 단위의 최적화가 진행된다. 그룹 단위로 도 1에 도시된 과정이 동일한 순서를 반복된다. The application service providing apparatus 1 includes a multimedia information extracting unit 200 for reading multimedia information and a channel information extracting unit 210 for reading channel information. The predictive picture quality calculating unit 220 calculates and transmits the predicted picture quality to the service optimizer 230, and the service optimizer 230 compares the channel information with the predicted picture quality and modulates, codes and codes the physical layer (PHY). Determine bit stream and parity size. Predictive image quality calculation is calculated as a group of multimedia, and optimization of each group is performed. The process shown in FIG. 1 in groups is repeated in the same order.
이하, 도 1의 구성요소들에 대하여 구체적으로 후술한다.Hereinafter, the components of FIG. 1 will be described in detail.
멀티미디어 처리부(10)는 패킷 채널 인코딩부(110), 멀티미디어 입력부(100) 및 비트 스트림 생성부(120)를 포함한다.The multimedia processor 10 includes a packet channel encoder 110, a multimedia input unit 100, and a bit stream generator 120.
멀티미디어 입력부(100)는 스케일러블 비디오 코딩(SVC) 방식을 사용하는 멀티미디어 데이터뿐만 아니라, 가변적(Scalable)이고 참조관계를 가지는 멀티미디어 데이터를 입력받을 수 있다. 예를 들면, 다시점 비디오 코딩(MVC) 방식을 사용하는 멀티미디어 데이터를 입력받을 수 있다.The multimedia input unit 100 may receive not only multimedia data using scalable video coding (SVC) but also multimedia data having a scalable and reference relationship. For example, multimedia data using a multi-view video coding (MVC) scheme may be received.
멀티미디어 입력부(100)는 멀티미디어 데이터의 비디오 정보를 화상집합(Group of Picture:GoP) 단위로 읽어 들이고 버퍼에 저장한다. 그리고, 비디오의 인코딩 정보를 얻어 멀티미디어 정보 추출부(200)에 전송한다. 전송할 비디오 데이터의 패리티를 생성하기 위해 패킷 채널 인코딩부(110)에 비트 스트림을 전송한다. The multimedia input unit 100 reads video information of multimedia data in units of a group of pictures (GoP) and stores the video information in a buffer. The encoding information of the video is obtained and transmitted to the multimedia information extracting unit 200. The bit stream is transmitted to the packet channel encoder 110 to generate parity of video data to be transmitted.
패킷 채널 인코딩부(110)는 후술할 서비스 최적화부(230)에서 결정된 패리티의 비율을 적용하여 데이터 프레임의 패킷 개수를 k로 하고 패리티의 수를 N-k로 설정하여 이를 비트 스트림 생성부(120)에 전송한다.The packet channel encoding unit 110 sets the number of packets of the data frame to k and the number of parities to Nk by applying the parity ratio determined by the service optimizer 230 to be described later. send.
비트 스트림 생성부(120)는 서비스 최적화부(230)에서 결정된 세트만큼 가변적인 멀티미디어 데이터를 선택하여 구성한다. 예를 들면, 본래의 멀티미디어 데이터를 참조 순서대로 배치하고 뒤에서부터 제거하여 패리티 패킷과 결합한다. 그리고, 생성된 멀티미디어 스트림을 전송 서버에 전송한다.The bit stream generator 120 selects and configures multimedia data that is variable by the set determined by the service optimizer 230. For example, the original multimedia data is placed in reference order, removed from the back, and combined with the parity packet. Then, the generated multimedia stream is transmitted to the transmission server.
한편, 교차 계층 최적화부(Cross Layer Optimization:CLO)(20)는 멀티미디어 정보 추출부(200), 예측 화질 계산부(220), 채널 정보 추출부(210) 및 서비스 최적화부(230)를 포함한다. Meanwhile, the cross layer optimization unit (CLO) 20 includes a multimedia information extractor 200, a predictive image quality calculator 220, a channel information extractor 210, and a service optimizer 230. .
교차 계층 최적화부(20)에서의 서비스 최적화는 네트워크 계층 간의 상호 협력을 통해 정보를 공유하여 적응적으로 제어하는 교차 계층 최적화 기반에서 수행된다. 본 발명의 교차 계층 최적화는 개방형 시스템 연결(OSI)에 기반을 둔 계층에서 각 계층 간의 다양한 정보를 상호 협력을 통해 공유하고 이를 이용하여 최적의 환경에서 응용 서비스가 가능하도록 하는 기법을 의미한다.Service optimization in the cross-layer optimization unit 20 is performed on the cross-layer optimization base that adaptively controls by sharing information through mutual cooperation between network layers. Cross-layer optimization of the present invention refers to a technique of sharing various information between layers in an OSI-based layer through mutual cooperation and using the same to enable application services in an optimal environment.
멀티미디어 정보 추출부(200)는, 예측 화질 계산부(220)가 예측 화질을 계산할 수 있도록, 멀티미디어 데이터를 입력받아 멀티미디어 정보를 추출한다. 멀티미디어 정보는 각 데이터 프레임별 사이즈, 가변 정보 및 인코딩 구조 정보를 포함한다. 예를 들면, 멀티미디어 정보 추출부(200)는 각 데이터 단위별 사이즈와 가변 정보를 이용하여 서비스 품질 레벨(Quality level) 별 크기를 계산한다. 여기서 데이터 단위는 한 프레임이나 한 GOP(Group Of Pictures)가 될 수 있다. 그 리고, 계산된 값이 가용 대역폭(R)보다 작은지를 판단한다. 또한, 멀티미디어 정보 추출부(200)는 인코딩 구조정보를 추출하여 서비스 품질 레벨을 결정한다. SVC방식을 예로 들면 공간적 층 수, 프레임율, 품질 단계 수(DTQ level) 등을 추출한다. The multimedia information extracting unit 200 receives the multimedia data and extracts the multimedia information so that the predictive image quality calculating unit 220 may calculate the predicted image quality. The multimedia information includes size, variable information, and encoding structure information for each data frame. For example, the multimedia information extracting unit 200 calculates a size for each quality level by using the size and variable information for each data unit. The data unit may be one frame or one group of pictures (GOP). Then, it is determined whether the calculated value is smaller than the available bandwidth (R). In addition, the multimedia information extractor 200 extracts encoding structure information to determine a quality of service level. For example, the spatial layer number, frame rate, quality level (DTQ level), etc. are extracted.
채널 정보 추출부(210)는 피드백 채널 수신부(300)로부터 피드백 채널을 통해 이동 단말에 전송할 채널 정보를 수신한다. 채널 정보는 신호 대비 잡음과 비트 에러율, 변조 방식과 채널 코딩 정보를 포함한다. 채널 정보 추출부(210)는 비트의 에러율과 변조 방식을 통해 패킷의 손실율을 수학식 1과 같이 계산하고, 계산된 정보를 서비스 최적화부(230)에 전송한다.The channel information extractor 210 receives channel information to be transmitted to the mobile terminal through the feedback channel from the feedback channel receiver 300. The channel information includes signal to noise and bit error rate, modulation scheme and channel coding information. The channel information extracting unit 210 calculates the loss rate of the packet through the error rate of the bit and the modulation scheme as shown in Equation 1, and transmits the calculated information to the service optimizer 230.
수학식 1
Figure PCTKR2010005790-appb-M000001
 Equation 1
Figure PCTKR2010005790-appb-M000001
이때, 기지국과 이동 단말 간의 비트 에러는 채널 디코딩 및 재전송 메카니즘(H-ARQ)를 발생시키고, 전송 실패는 패킷의 손실로 간주한다. 큐 오버플로우는 고려하지 않는다. 수학식 1에서, BLER(Block Error Rate)은 심볼의 에러율이고, SNR(signal to noise ratio)은 신호 대비 잡음비(dB)이다. At this time, a bit error between the base station and the mobile terminal generates a channel decoding and retransmission mechanism (H-ARQ), and the transmission failure is regarded as a loss of a packet. Queue overflow is not taken into account. In Equation 1, a block error rate (BLER) is an error rate of a symbol, and a signal to noise ratio (SNR) is a signal-to-noise ratio (dB).
채널 정보 추출부(210)는 i번째 데이터 단위 손실율을 수학식 2를 통해 계산하여, 이를 서비스 최적화부(230)에 전송한다. 여기서 ki는 i번째 데이터 단위의 패킷 수이고, N_i는 여기에 패러티 패킷 수를 합친 개수이다.The channel information extractor 210 calculates the i-th data unit loss rate through Equation 2 and transmits it to the service optimizer 230. Where ki is the number of packets of the i-th data unit, and N_i is the number of parity packets.
수학식 2
Figure PCTKR2010005790-appb-M000002
 Equation 2
Figure PCTKR2010005790-appb-M000002
예측 화질 계산부(220)는 멀티미디어 정보 추출부(200)를 통해 추출된 멀티미디어 정보를 이용하여 멀티미디어 데이터 프레임의 수신 확률과 데이터 프레임별 중요도에 따라 채널 내의 에러율에 상관된 멀티미디어 데이터의 예측 화질을 계산한다. 예를 들면, 예측 화질 계산부(220)는 참조 관계로 인한 데이터 프레임별 중요도를 계산한다. 예측 화질 계산부(220)의 데이터 프레임별 중요도를 계산하는 방식에 대해서는 후술되는 도 3 및 4에서 설명한다.The predictive image quality calculating unit 220 calculates the predicted image quality of the multimedia data correlated with the error rate in the channel according to the reception probability of the multimedia data frame and the importance of each data frame using the multimedia information extracted by the multimedia information extracting unit 200. do. For example, the predictive quality calculator 220 calculates the importance of each data frame due to the reference relationship. A method of calculating the importance of each data frame by the predictive image quality calculating unit 220 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
서비스 최적화부(230)는 예측 화질 계산부(220)를 통해 계산된 예측 화질과 채널 정보 추출부(210)를 통해 추출된 채널정보를 이용하여 이동 단말의 신호 세기별로 다수 존재하는 가용 비트율 및 프레임 손실율 조합 중에서 이동 단말에 스트리밍 전송될 멀티미디어 데이터의 품질을 최적화하는 조합을 결정한다.The service optimizer 230 uses a plurality of available bit rates and frames for each signal strength of the mobile terminal using the predicted picture quality calculated by the predicted picture quality calculator 220 and the channel information extracted by the channel information extractor 210. Among the loss rate combinations, a combination for optimizing the quality of multimedia data to be transmitted to the mobile terminal is determined.
서비스 최적화부(230)는 가용 비트율 축 및 프레임 손실율 축을 갖는 평면 상에서 멀티미디어 데이터의 품질이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 품질선에 포함된 점들 중에서 무선 환경이 동일한 점들의 좌측 상위에 위치하는 가장 품질이 높은 지점을 전송될 멀티미디어 데이터의 최적 상태로 결정한다. 이때 동일 무선 환경선 상에서 해당되는 지점에서의 변조 및 코딩 방식을 선택한다. The service optimizer 230 has the highest quality in which the wireless environment is located at the upper left of the same points among the points included in the same quality line configured as the trajectory of the points of the same quality of the multimedia data on the plane having the available bit rate axis and the frame loss rate axis. Determine the high point as the optimal state of the multimedia data to be transmitted. In this case, a modulation and coding scheme is selected at a corresponding point on the same wireless environment line.
일 실시예로 SVC(Scalable Video Coding) 방식을 이용하는 경우, 서비스 최적화부(230)는 매체 제어 계층(MAC) 및 물리 계층(PHY)에 대해서는 가능한 무선 환경(일 실시 예로 CINR 또는 Carrier to Interference 및 Noise Ratio) 별로 변조 및 코딩 방식을 변경하면서 가능한 (비트율, 프레임 손실율) 조합을 모두 구하여 그래프 상에 표시한다. 그래프의 한 축은 가용 비트율이고, 다른 한 축은 프레임 손실율이다. In one embodiment, when using the scalable video coding (SVC) scheme, the service optimizer 230 may perform a wireless environment (for example, CINR or carrier to interference and noise) for the media control layer (MAC) and the physical layer (PHY). By changing the modulation and coding method for each ratio, all possible combinations (bit rate, frame loss rate) are obtained and displayed on the graph. One axis of the graph is the available bit rate, and the other axis is the frame loss rate.
서비스 최적화부(230)는 전술한 그래프의 2차원 공간에서 멀티미디어 콘텐츠의 품질에 대한 2차원 그래프(동일 품질선)와, MAC 및 PHY에 대한 2차원 그래프(동일 무선 환경선)를 겹쳐서 정해진 무선 환경에서 가장 좋은 품질의 멀티미디어 서비스가 가능한 최적 조건을 결정한다. 이에 따라 MAC 및 PHY에서는 응용 서비스의 품질함수를 인지하여 변조 및 코딩 방식이 정해지고, 멀티미디어에서는 전송할 콘텐츠의 비트율과 FEC 레벨이 우선순위별로 정해진다. 동일 품질선 및 동일 무선 환경선을 이용한 멀티미디어 데이터의 최적 상태 결정에 대한 실시예는 후술되는 도 5를 통해 설명한다.The service optimizer 230 determines a wireless environment by superimposing a two-dimensional graph (same quality line) on the quality of multimedia content and a two-dimensional graph (same wireless environment line) on the MAC and PHY in the two-dimensional space of the aforementioned graph. Determines the best possible conditions for the best quality multimedia service. Accordingly, in the MAC and PHY, a modulation and coding scheme is determined by recognizing the quality function of the application service, and in the multimedia, the bit rate and the FEC level of the content to be transmitted are determined by priority. An embodiment of determining an optimal state of multimedia data using the same quality line and the same wireless environment line will be described with reference to FIG. 5.
한편, 네트워크부(30)는 피드백 채널 수신부(300)와, ASD AMC부(310)의 변조부(312) 및 비트 채널 인코딩부(314)와, 비트 스트림 송신부(320)를 포함한다.The network unit 30 includes a feedback channel receiver 300, a modulator 312 and a bit channel encoder 314 of the ASD AMC unit 310, and a bit stream transmitter 320.
일반적으로, 피드백 채널 수신부(300)를 통해 직접 수신한 CQI로 변조 및 코딩이 수행된다. 그러나, 본 발명에 따르면 네트워크부(30)는 서비스 최적화부(230)로부터 선택된 변조 및 코딩 방식에 따라 변조 및 코딩을 수행한다. 즉, 변조부(312)는 서비스 최적화부(230)로부터 선택된 변조 방식으로 데이터 변조를 수행한다. 비트 채널 인코딩부(314)는 서비스 최적화부(230)로부터 선택된 코딩 방식으로 데이터 코딩을 수행한다. In general, modulation and coding is performed using CQI directly received through the feedback channel receiver 300. However, according to the present invention, the network unit 30 performs modulation and coding according to the modulation and coding scheme selected from the service optimization unit 230. That is, the modulator 312 performs data modulation using the modulation scheme selected from the service optimizer 230. The bit channel encoder 314 performs data coding using a coding scheme selected from the service optimizer 230.
ASD AMC부(310)의 변조부(312)의 변조 및 비트 채널 인코딩부(314)의 코딩은 본 명세서의 서두에 전술한 바와 같이, ASD AMC 방식을 통해 수행된다. 즉, 응용 서비스에 따라 서비스 품질을 최대화할 수 있는 변조 및 코딩 레벨이 결정된다. Modulation of the modulation unit 312 of the ASD AMC unit 310 and coding of the bit channel encoding unit 314 are performed through the ASD AMC scheme, as described above at the beginning of the present specification. That is, the modulation and coding level that can maximize the quality of service is determined according to the application service.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 무선 환경선 그래프를 도시한 참조도이다.2 is a reference diagram illustrating the same wireless environment line graph according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 동일 무선 환경선의 그래프는 세로축은 패킷의 손실율을 나타내고, 가로축은 CQI를 나타낼 때, 무선 환경이 동일한 점들의 궤적으로 구성된다. 동일 무선 환경선은 멀티미디어 데이터의 품질 레벨과 패리티 레벨, 변조 및 코딩 방식을 선택하는데 중요한 조건이 된다. 많은 심볼을 변조한 높은 변조 및 코딩 방식은 동일 신호 세기 대비 높은 손실율을 보이고, 상대적으로 낮은 변조 및 코딩 방식은 낮은 손실율을 보인다. 여기서 대역폭과 손실율 간에 트레이드 오프 관계가 형성되고, 그 안에서 채널 정보 추출부(210)는 최적의 셋(변조 및 코딩, 품질 레벨, FEC 레벨)을 찾는 서비스 최적화부(230)에 해당되는 정보를 전송한다.Referring to FIG. 2, in the graph of the same wireless environment line, when the vertical axis represents a loss rate of a packet and the horizontal axis represents a CQI, the wireless environment is configured as a trajectory of the same points. The same radio environment line is an important condition for selecting the quality level, parity level, modulation and coding scheme of multimedia data. High modulation and coding schemes that modulate many symbols show high loss rates for the same signal strength, while relatively low modulation and coding schemes exhibit low loss rates. Here, a trade-off relationship is formed between the bandwidth and the loss rate, in which the channel information extractor 210 transmits information corresponding to the service optimizer 230 to find an optimal set (modulation and coding, quality level, FEC level). do.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 화질 계산부(220)의 예측 화질 계산을 위한 프레임별 중요도 계산 과정을 도시한 표이다.3 and 4 are tables illustrating the process of calculating the importance of each frame for calculating the predicted image quality of the predicted image quality calculating unit 220 according to an embodiment of the present invention.
도 3은 SVC 방식을 이용하는 경우, SVC frame rate Enhance 30hz, base 15hz, QP 28 30, Size CIF, QCIF, Football sequence를 나타낸 표이다. 도 3을 참조하면, 예측 화질 계산부(220)는 수학식 3을 통해 데이터 프레임별 중요도를 계산한다.3 is a table showing SVC frame rate enhancement 30hz, base 15hz, QP 28 30, Size CIF, QCIF, and Football sequence when using the SVC scheme. Referring to FIG. 3, the prediction quality calculator 220 calculates the importance of each data frame through Equation 3.
수학식 3
Figure PCTKR2010005790-appb-M000003
 Equation 3
Figure PCTKR2010005790-appb-M000003
aj는 i 번째 프레임을 잃었을 때 영향을 받는 프레임의 수이고, A는 전체 참조되는 프레임 수이다. N은 한 GOP의 모든 프레임 수이다. 이때 i번째 프레임의 중요도 wi는 수학식 4를 통해 계산된다. 전술한 과정을 통해 계산된 프레임별 중요도 값은 도 4에 도시된 바와 같다.a j is the number of frames affected when the i-th frame is lost, and A is the total number of frames referenced. N is the number of all frames in one GOP. In this case, the importance w i of the i-th frame is calculated through Equation 4. The importance value for each frame calculated through the above process is shown in FIG. 4.
수학식 4
Figure PCTKR2010005790-appb-M000004
 Equation 4
Figure PCTKR2010005790-appb-M000004
i 번째 프레임까지 수신된다면 수신된 프레임의 중요도의 기대값 Wi는 수학식 5를 통해 계산된다. If up to the i th frame is received, the expected value W i of the importance of the received frame is calculated through Equation 5.
수학식 5
Figure PCTKR2010005790-appb-M000005
 Equation 5
Figure PCTKR2010005790-appb-M000005
예측 화질 계산부(220)는 데이터 프레임의 수신될 확률과 전체 GoP 참조 관계 내의 중요도로 채널 내의 에러에 상관된 예측 화질을 계산해서 서비스 최적화부(230)에 반영한다. The predictive image quality calculating unit 220 calculates and reflects the predicted image quality correlated with the error in the channel to the service optimizer 230 with the probability of receiving the data frame and the importance within the overall GoP reference relationship.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 무선 환경선 및 동일 품질선을 이용한 응용 서비스 최적화를 설명하기 위한 참조도이다.5 is a reference diagram for explaining application service optimization using the same wireless environment line and the same quality line according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 응용 서비스 제공 장치(1)는 무선 네트워크에서 전송률(R)과 패킷 손실율(PLR)의 2차원 도메인에 예측 화질을 표시하여, 이동 단말의 신호 세기별 최적 전송 셋(변조 및 코딩, 품질 레벨, FEC 레벨)을 구성한다. 하나의 CQI에서 신호 세기가 약해짐에 따라 에러율이 높아지기 때문에, 모든 비디오 정보를 전송한다 해도 모두 손실로 이어지므로 서비스 품질은 낮아진다. Referring to FIG. 5, the application service providing apparatus 1 displays a predicted picture quality in a two-dimensional domain of a transmission rate (R) and a packet loss rate (PLR) in a wireless network, so that an optimal transmission set (modulation and Coding, quality level, FEC level). As the signal strength in one CQI decreases, the error rate increases. Therefore, even if all the video information is transmitted, all of the data leads to a loss of service quality.
그러나 대역폭이 크기 때문에 채널 코딩으로 패리티를 많이 붙여 손실을 줄인다면 작은 크기의 비디오로 낮은 대역폭의 CQI를 선택하여, 에러율을 작게 하여 보내는 것보다 성능이 향상될 수 있다. 이를 위해 응용 서비스 제공 장치(1)는 동일 품질선과 동일 무선 환경선을 생성하여, 양 선의 교차점 중 가장 높은 품질의 변조 및 코딩과 품질 레벨, FEC 레벨을 선택한다.However, due to the large bandwidth, if the channel coding adds a lot of parity to reduce the loss, the performance can be improved by selecting a low bandwidth CQI with a small size video and sending a small error rate. To this end, the application service providing apparatus 1 generates the same quality line and the same wireless environment line, and selects the highest quality modulation and coding, quality level, and FEC level among the intersection points of the two lines.
즉, 응용 서비스 제공 장치(1)는 가용 비트율 축 및 프레임 손실율 축을 갖는 평면 상에서 응용 서비스의 품질이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 품질선을 생성하고, 평면 상에서 응용 서비스의 무선 환경이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 무선 환경선을 생성한다. 그리고, 생성된 동일 품질선 및 동일 무선 환경선을 겹쳐놓고, 동일 품질선 상에 포함된 점들 중에서 동일 무선 환경선 상의 점들의 좌측 상단에 위치하는 가장 품질이 좋은 지점을 응용 서비스의 최적 상태로 결정하고 이를 가능하게 하는 변조 및 코딩 방식을 결정한다.That is, the application service providing apparatus 1 generates the same quality line composed of the locus of the points of the same quality of the application service on the plane having the available bit rate axis and the frame loss rate axis, and the locus of the points of the same wireless environment of the application service on the plane. Create the same wireless environment line consisting of. The best quality point located at the upper left of the points on the same wireless environment line among the points included on the same quality line is overlaid with the generated same quality line and the same wireless environment line. And determine the modulation and coding scheme that makes this possible.
SVC 방식은 DTQ layer 별로 계층화(scalability)를 제공할 수 있지만, SVC 방식 말고도 MVC나 그 외의 참조 관계를 갖는 멀티미디어 데이터는 참조관계 우선순위에 따른 예측 품질로 전송 셋(품질 레벨)을 구성할 수 있다.Although the SVC scheme may provide scalability for each DTQ layer, in addition to the SVC scheme, multimedia data having an MVC or other reference relation may configure a transmission set (quality level) with predicted quality according to the reference relation priority. .
도 5는 예측 화질 계산부(220)의 예측 화질 계산 결과의 일 실시예를 보여준다. 도 5를 참조하면, y축의 100%는 모든 데이터 프레임과 패리티를 전송했을 때 패킷 손실율에 대한 동일한 예측 화질 분포도를 나타낸다. 서비스 최적화부(230)는 CQI 별로 전송율이 달라지기 때문에 화질에 따라 높은 품질을 내는 것을 선택할 수 있다. 5 illustrates an example of a prediction quality calculation result of the prediction quality calculation unit 220. Referring to FIG. 5, 100% of the y-axis shows the same predicted picture quality distribution for packet loss rate when all data frames and parity are transmitted. The service optimizer 230 may select a high quality according to the picture quality because the data rate varies for each CQI.
이때, 물리 계층에서 선택된 CQI에서의 평균 패킷 손실율과 주변 동일 무선 환경선 분포를 보고 어느 화질을 나타낼 수 있는지를 판단한다. 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이, 현재 이동 단말의 수신 SNR이 8이라고 가정한다. 도 5의 그래프에 표시한 직선을 target BLER에 의한 CQI 경계선이라 하면, 멀티미디어 데이터의 총 자원 50%를 전송할 수 있는 변조 및 코딩 방식으로 응용 서비스를 제공한다(참조부호 A). 이때 예측 화질은 0.85~0.9 사이의 화질이다. 이에 비해, 90% 변조 및 코딩 방식에서는 패킷의 손실율은 0.1까지 높아지지만 커진 대역폭에 더 많은 비디오 프레임과 패리티를 생성하여, 최종적으로 0.95에 가까운 예측 화질을 보일 수 있다(참조부호 B).At this time, the average packet loss rate in the CQI selected in the physical layer and the distribution of the surrounding identical wireless environment lines determine which image quality can be represented. For example, as shown in FIG. 5, it is assumed that the reception SNR of the current mobile terminal is 8. When the straight line indicated in the graph of FIG. 5 is a CQI boundary line by the target BLER, an application service is provided by a modulation and coding method capable of transmitting 50% of total resources of multimedia data (reference numeral A). In this case, the prediction quality is between 0.85 and 0.9. In contrast, in the 90% modulation and coding scheme, the packet loss rate is increased to 0.1, but more video frames and parity are generated in the increased bandwidth, and finally, the predicted picture quality is close to 0.95 (reference code B).
도 6은 퀄넷(Qualnet) 네트워크 버전 시뮬레이터 핸드오버 상황에서 기지국과의 거리에 따른 신호 세기의 변화를 나타내는 참조도이다.FIG. 6 is a reference diagram illustrating a change in signal strength according to a distance from a base station in a Qualnet network version simulator handover situation.
도 6을 참조하면, 이동 단말이 기지국과의 거리가 멀어지거나 핸드오버 상황인 경우 수신 신호의 세기가 떨어진다. 그리고 그 신호 세기에 따라 CQI도 달라진다. 전술한 상황에서 멀티미디어의 가변성(scalability)은 필수 조건이다. 또한 네트워크의 상황에 따라 조절할 수 있어야 한다. 본 발명을 통해 멀티미디어 데이터에 적합한 CQI를 재설정할 수 있다.Referring to FIG. 6, the strength of the received signal drops when the mobile terminal is far from the base station or in a handover situation. The CQI also varies according to the signal strength. In the above situation, scalability of multimedia is a necessary condition. It should also be adjustable to the network's situation. According to the present invention, a CQI suitable for multimedia data can be reset.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 ASD AMC 방식을 사용하는 경우의 성능을 나타내는 참조도이다.7 is a reference diagram showing the performance when using the ASD AMC scheme according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, x축이 SINR이고, y축이 예상 품질(Expected Quality)라고 할 때, ASD AMC 방식이 일반적인 AMC 방식보다 변조 및 코딩 능력이 우수하다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 무선 환경에서의 ASD AMC 방식을 이용하여, 응용 서비스에 따라 가능한 비트율 및 프레임 손실율의 조합 중에 최적의 비트율 및 프레임 손실율을 결정할 수 있다.Referring to FIG. 7, when the x-axis is SINR and the y-axis is Expected Quality, it can be seen that the ASD AMC scheme has better modulation and coding capabilities than the general AMC scheme. That is, according to the present invention, using the ASD AMC scheme in a wireless environment, an optimal bit rate and frame loss rate can be determined among a combination of bit rates and frame loss rates possible according to an application service.
또한, 본 발명에 따르면, 네트워크 계층 간 상호 협력을 통해 멀티미디어 데이터의 가변성(scalability)과 동시에 ASD AMC 방식의 CQI 별 에러율에 대응하는 채널 코딩을 수행함에 따라 최적의 응용 서비스를 제공할 수 있다. 특히 전술한 방식은 약간의 손실을 감안하더라도 끊김 없는 서비스를 제공해야 하는 스트리밍 서비스에 적합하다.In addition, according to the present invention, an optimal application service may be provided by performing channel coding corresponding to an error rate for each CQI of the ASD AMC scheme and the scalability of multimedia data through mutual cooperation between network layers. In particular, the aforementioned method is suitable for streaming services that must provide a seamless service even in view of a slight loss.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 응용 서비스 제공 방법을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of providing an application service according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 응용 서비스 제공 장치(1)는 멀티미디어 데이터를 입력받아 멀티미디어 정보를 추출한다. 그리고, 멀티미디어 데이터를 이동 단말에 전송할 채널정보를 추출한다(800).Referring to FIG. 8, the application service providing apparatus 1 of the present invention receives multimedia data and extracts multimedia information. In operation 800, channel information for transmitting multimedia data to the mobile terminal is extracted.
이어서, 응용 서비스 제공 장치(1)는 추출된 멀티미디어 정보를 이용하여 멀티미디어 데이터 프레임의 수신 확률과 데이터 프레임별 중요도에 따라 채널 내의 에러율에 상관된 멀티미디어 데이터의 예측 화질을 계산한다(810).Subsequently, the application service providing apparatus 1 calculates the predicted picture quality of the multimedia data correlated with the error rate in the channel according to the reception probability of the multimedia data frame and the importance of each data frame using the extracted multimedia information (810).
응용 서비스 제공 장치(1)는 계산된 예측 화질과 추출된 채널정보를 이용하여 이동 단말의 신호 세기별로 이동 단말에 스트리밍 전송될 멀티미디어 데이터의 최적의 전송 상태를 보장하는 변조 및 코딩 방식을 결정한다(820).The application service providing apparatus 1 determines a modulation and coding scheme that guarantees an optimal transmission state of multimedia data to be streamed and transmitted to the mobile terminal for each signal strength of the mobile terminal using the calculated predicted picture quality and the extracted channel information. 820).
전술한 각 단계(800,810,820)의 동작은 네트워크 계층 간의 상호 협력을 통해 정보를 공유하여 적응적으로 제어하는 교차 계층 최적화 기반에서 수행된다. 교차 계층 최적화는 개방형 시스템 연결(OSI)에 기반을 둔 계층에서 각 계층 간의 다양한 정보를 상호 협력을 통해 공유하고 이를 이용하여 최적의 환경에서 응용 서비스가 가능하도록 하는 기법을 의미한다.The operations of each of the above-described steps 800, 810, and 820 are performed on a cross-layer optimization basis in which information is adaptively controlled by sharing information through mutual cooperation between network layers. Cross-layer optimization refers to a technique for sharing various information between layers in an OSI-based layer through cooperation and enabling application services in an optimal environment.
멀티미디어 데이터의 상태를 결정하는 단계(820)는, 가용 비트율 축 및 프레임 손실율 축을 갖는 평면 상에서 멀티미디어 데이터의 품질이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 품질선과 멀티미디어 데이터의 무선 환경이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 무선 환경선의 교차되는 지점을 전송될 멀티미디어 데이터의 최적 상태로 결정한다. Determining the state of the multimedia data 820 may include: the same quality line configured as the trajectory of the points of the same quality of the multimedia data on the plane having the available bit rate axis and the frame loss rate axis, and the same configured as the trajectory of the points of the same wireless environment of the multimedia data. The intersection point of the radio environment line is determined as the optimal state of the multimedia data to be transmitted.
최적의 변조 및 코딩 방식을 결정하는 단계(820)는, 가용 비트율 축 및 프레임 손실율 축을 갖는 평면 상에서 멀티미디어 데이터의 품질이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 품질선에 포함된 점들 중에서 무선 환경이 동일한 점들의 좌측 상위에 위치하는 가장 품질이 높은 지점을 전송될 멀티미디어 데이터의 최적 상태로 결정한다. 이때 동일 무선 환경선 상 해당되는 지점의 변조 및 코딩 방식을 선택한다. Determining an optimal modulation and coding scheme (820) includes determining that the wireless environment is the same among the points included in the same quality line consisting of the trajectories of the points of equal quality of multimedia data on a plane having an available bit rate axis and a frame loss rate axis. The highest quality point located on the upper left side is determined as an optimal state of the multimedia data to be transmitted. In this case, a modulation and coding scheme of a corresponding point on the same wireless environment line is selected.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the embodiments. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

Claims (13)

  1. 무선 통신 기반 응용 서비스를 제공하는 응용 서비스 제공 장치에 있어서,An application service providing apparatus for providing a wireless communication based application service,
    무선 환경 정보 및 응용 서비스의 품질 정보에 기초하여 이동 단말의 신호 세기별로 복수의 가용 비트율 및 프레임 손실율 조합 중에서 이동 단말에 스트리밍 전송될 응용 서비스의 전송 방식 및 품질을 최적화하는 조합을 선택하는 응용 서비스 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.Based on the radio environment information and the quality information of the application service, providing an application service for selecting a combination of optimizing the transmission scheme and quality of the application service to be streamed to the mobile terminal among a plurality of combinations of available bit rates and frame loss rates for each signal strength App service providing apparatus comprising a unit.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 응용 서비스 제공부는,The method of claim 1, wherein the application service provider,
    상기 무선 환경 정보를 이용하여 상기 응용 서비스의 전송률 및 비트 에러율 레벨을 결정하고, 상기 응용 서비스의 품질 정보를 이용하여 적응 변조 및 코딩(adaptive modulation and coding) 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.The transmission rate and the bit error rate level of the application service is determined using the radio environment information, and the adaptive modulation and coding scheme is determined using the quality information of the application service. Device.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 응용 서비스 제공부는,The method of claim 2, wherein the application service provider,
    네트워크 계층 간의 상호 협력을 통해 정보를 공유하여 적응적으로 제어하는 교차 계층 최적화(Cross layer optimization) 기반에서 상기 적응 변조 및 코딩 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.And determining the adaptive modulation and coding scheme based on cross layer optimization, in which information is adaptively controlled by sharing information through mutual cooperation between network layers.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 응용 서비스 제공부는,The method of claim 1, wherein the application service provider,
    가용 비트율 축 및 프레임 손실율 축을 갖는 평면 상에서 응용 서비스의 품질이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 품질선을 생성하고, 상기 평면 상에서 응용 서비스의 무선 환경이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 무선 환경선을 생성하며, 상기 생성된 동일 품질선 및 동일 무선 환경선을 겹쳐놓고, 상기 동일 품질선 상에 포함된 점들 중에서 상기 동일 무선 환경선 상의 점들의 좌측 상단에 위치하는 가장 품질이 좋은 지점을 응용 서비스의 최적 상태로 결정하고 이를 가능하게 하는 변조 및 코딩 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.Generate the same quality line consisting of the locus of the points of the same quality of application service on the plane with the available bit rate axis and the frame loss rate axis, and generate the same radio environment line of the locus of the application service of the same point on the plane The best quality point of the application service is superimposed on the upper left of the points on the same wireless environment line among the points included on the same quality line, overlapping the generated same quality line and the same wireless environment line. And determining a modulation and coding scheme for enabling the same.
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 응용 서비스는 멀티미디어 데이터 스트리밍 전송 서비스이며,The application service is a multimedia data streaming transmission service,
    상기 멀티미디어 데이터는 스케일러블 비디오 코딩 방식 또는 참조관계를 갖는 다시점 비디오 코딩 방식 중 하나를 이용하여 코딩되는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.And the multimedia data is coded using either a scalable video coding scheme or a multi-view video coding scheme having a reference relationship.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 선택된 최적화된 조합은 상기 이동 단말이 위치한 영역에서 측정된 무선 채널 품질 중에서 변조 및 코딩 방식에 따른 복수의 가용 비트율 및 패킷 손실율 조합에 대해 최적인 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.And wherein the selected optimized combination is optimal for a plurality of available bit rate and packet loss rate combinations according to modulation and coding schemes among the radio channel quality measured in the region where the mobile terminal is located.
  7. 무선 통신 기반 응용 서비스 제공 장치에 있어서,In the wireless communication based application service providing apparatus,
    멀티미디어 데이터를 입력받아 멀티미디어 정보를 추출하는 멀티미디어 정보 추출부;A multimedia information extracting unit which receives multimedia data and extracts multimedia information;
    상기 추출된 멀티미디어 정보를 이용하여 멀티미디어 데이터 프레임의 수신 확률과 데이터 프레임별 중요도에 따라 채널 내의 에러율에 상관된 멀티미디어 데이터의 예측 화질을 계산하는 예측 화질 계산부;A predicted image quality calculating unit configured to calculate predicted image quality of multimedia data correlated with an error rate in a channel based on the received probability of the multimedia data frame and the importance of each data frame using the extracted multimedia information;
    멀티미디어 데이터를 이동 단말에 전송할 채널정보를 추출하는 채널정보 추출부; 및A channel information extracting unit extracting channel information to transmit multimedia data to the mobile terminal; And
    상기 예측 화질 계산부를 통해 계산된 예측 화질과 상기 채널정보 추출부를 통해 추출된 채널정보를 이용하여 이동 단말의 신호 세기별로 복수의 가용 비트율 및 프레임 손실율 조합 중에서 상기 이동 단말에 스트리밍 전송될 멀티미디어 데이터의 품질을 최적화하는 조합을 선택하여 최적의 멀티미디어 데이터 전송 상태를 보장하는 서비스 최적화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.Quality of multimedia data to be transmitted to the mobile terminal from among a plurality of available bit rate and frame loss rate combinations by signal strength of the mobile terminal by using the predicted image quality calculated by the predictive image quality calculator and the channel information extracted by the channel information extractor. And a service optimizer which selects a combination for optimizing the data and guarantees an optimal multimedia data transmission state.
  8. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein
    상기 멀티미디어 정보 추출부와 상기 예측 화질 계산부와 상기 채널정보 추출부 및 상기 서비스 최적화부의 동작은 네트워크 계층 간의 상호 협력을 통해 정보를 공유하여 적응적으로 제어하는 교차 계층 최적화 기반에서 수행되는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.The operations of the multimedia information extractor, the predictive image quality calculator, the channel information extractor, and the service optimizer may be performed based on a cross-layer optimization scheme in which information is adaptively controlled through mutual cooperation between network layers. Application service providing device.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 서비스 최적화부는,The method of claim 7, wherein the service optimization unit,
    가용 비트율 축 및 프레임 손실율 축을 갖는 평면 상에서 멀티미디어 데이터의 품질이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 품질선을 생성하고, 상기 평면 상에서 멀티미디어 데이터의 무선 환경이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 무선 환경선을 생성하며, 상기 생성된 동일 품질선 및 동일 무선 환경선을 겹쳐놓고, 상기 동일 품질선 상에 포함된 점들 중에서 동일 무선 환경선 상의 점들의 좌측 상단에 위치하는 가장 품질이 좋은 지점을 상기 멀티미디어 데이터의 최적 상태로 선택하고 이를 가능하게 하는 변조 및 코딩 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.Generate the same quality line consisting of the locus of the points of the same quality of the multimedia data on a plane with an available bit rate axis and the frame loss rate axis, and generate the same radio environment line of the multimedia environment of the same point on the plane The overlapping of the generated quality line and the same wireless environment line, and the best quality point located in the upper left of the points on the same wireless environment line among the points included on the same quality line the optimal state of the multimedia data And determining a modulation and coding scheme for enabling the same.
  10. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein
    상기 서비스 최적화부에서 최적의 전송 상태가 보장된 멀티미디어 데이터를 선택하여 멀티미디어 스트림을 생성하고 이를 네트워크부로 전송하는 멀티미디어 처리부; 및A multimedia processing unit for generating multimedia streams by selecting the multimedia data of which the optimal transmission state is guaranteed by the service optimization unit and transmitting them to the network unit; And
    상기 서비스 최적화부를 통해 선택된 변조 및 코딩 방식에 따라 상기 최적의 전송 상태가 보장된 멀티미디어 데이터에 대해 적응 변조 및 코딩을 수행하는 네트워크부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 장치.And a network unit configured to perform adaptive modulation and coding on the multimedia data for which the optimal transmission state is guaranteed according to the modulation and coding scheme selected by the service optimization unit.
  11. 무선 통신 기반 응용 서비스 제공 방법에 있어서,In the wireless communication based application service providing method,
    멀티미디어 데이터를 입력받아 멀티미디어 정보를 추출하는 단계;Extracting multimedia information by receiving multimedia data;
    상기 추출된 멀티미디어 정보를 이용하여 멀티미디어 데이터 프레임의 수신 확률과 데이터 프레임별 중요도에 따라 채널 내의 에러율에 상관된 멀티미디어 데이터의 예측 화질을 계산하는 단계;Calculating predicted picture quality of multimedia data correlated with an error rate in a channel according to a reception probability of the multimedia data frame and importance of each data frame using the extracted multimedia information;
    멀티미디어 데이터를 이동 단말에 전송할 채널정보를 추출하는 단계; 및Extracting channel information for transmitting multimedia data to the mobile terminal; And
    상기 계산된 예측 화질과 상기 추출된 채널정보를 이용하여 이동 단말의 신호 세기별로 복수의 가용 비트율 및 프레임 손실율 조합 중에서 상기 이동 단말에 스트리밍 전송될 멀티미디어 데이터의 품질을 최적화하는 조합을 선택하여 최적의 멀티미디어 데이터 전송 상태를 보장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 방법.Optimal multimedia by selecting a combination of optimizing the quality of the multimedia data to be streamed to the mobile terminal from the combination of a plurality of available bit rate and frame loss rate for each signal strength of the mobile terminal by using the calculated prediction quality and the extracted channel information And providing a data transmission state.
  12. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11,
    상기 각 단계의 동작은 네트워크 계층 간의 상호 협력을 통해 정보를 공유하여 적응적으로 제어하는 교차 계층 최적화 기반에서 수행되는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 방법.The operation of each step is performed on a cross-layer optimization base to adaptively control by sharing information through mutual cooperation between network layers.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 최적의 멀티미디어 데이터 전송 상태를 보장하는 단계는,12. The method of claim 11, wherein assuring an optimal state of multimedia data transmission,
    가용 비트율 축 및 프레임 손실율 축을 갖는 평면 상에서 멀티미디어 데이터의 품질이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 품질선과 멀티미디어 데이터의 무선 환경이 동일한 점들의 궤적으로 구성된 동일 무선 환경선을 겹쳐 놓고, 상기 동일 품질선 상에 포함된 점들 중에서 동일 무선 환경선 상의 점들의 좌측 상단에 위치하는 가장 품질이 좋은 지점을 상기 멀티미디어 데이터의 최적 상태로 선택하고 이를 가능하게 하는 변조 및 코딩 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 응용 서비스 제공 방법.On a plane having an available bit rate axis and a frame loss rate axis, the same quality line consisting of the locus of the points of the same quality and the wireless environment of the multimedia data overlap the same radio environment line consisting of the locus of the same points, and on the same quality line A method for providing an application service comprising selecting the best quality point located at the upper left of the points on the same wireless environment line among the included points as an optimal state of the multimedia data and determining a modulation and coding scheme for enabling the multimedia data. .
PCT/KR2010/005790 2009-08-28 2010-08-27 Apparatus and method for providing a wireless communication-based application service WO2011025302A2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2009-0080668 2009-08-28
KR20090080668 2009-08-28
KR10-2010-0083422 2010-08-27
KR1020100083422A KR101715287B1 (en) 2009-08-28 2010-08-27 Apparatus for providing application service based on wireless communication and method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011025302A2 true WO2011025302A2 (en) 2011-03-03
WO2011025302A3 WO2011025302A3 (en) 2011-07-07

Family

ID=43628628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2010/005790 WO2011025302A2 (en) 2009-08-28 2010-08-27 Apparatus and method for providing a wireless communication-based application service

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2011025302A2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100978924B1 (en) * 2003-06-19 2010-08-30 주식회사 케이티 Method for changing streaming transmission mode of multimedia data and multimedia data streaming transmission service apparatus using the same
KR100652574B1 (en) * 2005-01-12 2006-12-01 엘지전자 주식회사 Streaming system and adaptive bandwidth allocation method
WO2006135201A1 (en) * 2005-06-15 2006-12-21 Electronics And Telecommunications Research Institute Wireless communication system with protocol architecture for improving latency
KR100813971B1 (en) * 2006-03-07 2008-03-14 삼성전자주식회사 Method and apparatus for adjusting QoS in data transmission over SCTP sesseion

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011025302A3 (en) 2011-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8369235B2 (en) Method of exchanging messages and transmitting and receiving devices
KR101438344B1 (en) Techniques to wirelessly transmit data
US8811275B2 (en) Method of exchanging messages, sink device and source device
Wang et al. 4G wireless video communications
US20100319037A1 (en) Method of controlling devices and tuner device
WO2011142569A2 (en) Method and apparatus for transmitting and receiving layered coded video
CN107872735B (en) Method and data transmitter for transmitting video
CN102640508B (en) Based on the method for the wireless video transmission of priority
CN101658000A (en) Method of transmitting data in a communication system
US10594977B2 (en) System and method for electronic data communication
WO2011068355A2 (en) Method and apparatus for transmitting a multimedia data packet using cross-layer optimization
US10523895B2 (en) System and method for electronic data communication
WO2011108852A2 (en) Method and apparatus for adaptive streaming using scalable video coding scheme
WO2014204180A1 (en) Method and apparatus for rate adaptation in motion picture experts group media transport
CN102547266B (en) Video data transmission method and equipment
WO2013109113A1 (en) Method and apparatus for providing streaming service
WO2009136733A2 (en) Apparatus for transmitting layered data
WO2011025302A2 (en) Apparatus and method for providing a wireless communication-based application service
Ahmedin et al. A survey of multimedia streaming in LTE cellular networks
KR101604694B1 (en) Method of messages exchanging and transmitting devices and receving devices
EP1943601A1 (en) Method and apparatus for traffic flow control of streaming video data
CN106534897B (en) Method and device for broadcasting, sending and transmitting multi-program video stream based on WiFi mode
KR101715287B1 (en) Apparatus for providing application service based on wireless communication and method thereof
WO2016060506A1 (en) Method and apparatus for bottleneck coordination to achieve qoe multiplexing gains
Kim et al. Priority and Network-aware Data Control Scheme toGuarantee the Media Quality in LTE Networks

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10812315

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10812315

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2