WO2018084360A1 - Efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control - Google Patents

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WO2018084360A1
WO2018084360A1 PCT/KR2016/013915 KR2016013915W WO2018084360A1 WO 2018084360 A1 WO2018084360 A1 WO 2018084360A1 KR 2016013915 W KR2016013915 W KR 2016013915W WO 2018084360 A1 WO2018084360 A1 WO 2018084360A1
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WO
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media
media file
file
module
wireless network
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PCT/KR2016/013915
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Korean (ko)
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주홍택
안동혁
권동우
제희광
김현우
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계명대학교 산학협력단
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    • H04L65/00Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
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    • H04L65/1013Network architectures, gateways, control or user entities
    • HELECTRICITY
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/60Network streaming of media packets
    • HELECTRICITY
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    • H04W88/02Terminal devices
    • H04W88/04Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user

Definitions

  • the present invention relates to an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control. More particularly, the present invention relates to stream data buffering in member devices for relay devices in heterogeneous wireless networks, thereby preventing unnecessary network resource contention for immediate playback. The present invention relates to an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control to reduce and freeze bandwidth to prevent freezing of media playback.
  • a method of providing a multimedia streaming service by hierarchically configuring a heterogeneous wireless network has been proposed, but such a method can provide multimedia data between heterogeneous networks through a relay device commonly connected to a network configured for streaming.
  • the method of configuring a hierarchical heterogeneous wireless network has an effect of improving bandwidth compared to a single channel using multiple wireless channels.
  • the multimedia streaming is performed, a plurality of member devices are connected to the relay device.
  • the playback picture freezes due to temporary buffer depletion by device. Such playback stoppages occur because of excessive competition among member devices, which instantly lowers the fairness of bandwidth usage of the corresponding channel.
  • a media device requests and downloads a media to a source device having original media, and at the same time, the member devices request media to the relay device and stream while the streaming device is in progress. Since they simultaneously request and play media from the relay device, there is a problem of depletion of buffers that some member devices cannot receive the media stream due to bandwidth contention. As a result, a buffering operation, which is an operation of receiving the media stream data and filling the buffer, occurs frequently. As a result, the media may not be played smoothly and a freeze occurs.
  • a method of transmitting media from a server according to the weight may be applied to weighting nodes to deliver multimedia.
  • the dependence on the server and the management cost of the server for the member devices increases due to the characteristics of the mobile device that the participation and withdrawal of the service is relatively frequent.
  • the present invention is proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, a source device for providing the original media, a relay device for receiving and relaying the media of the source device, and requesting media from the relay device Including a plurality of member devices provided to play, and configured to control the stream data buffering between the relay device and the member devices, to prevent excessive network occupancy between the member devices, and to minimize the problem of freezing the playback screen due to buffer exhaustion It is an object of the present invention to provide an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control.
  • the present invention is configured to control media request and stream data buffering at member devices for a relay device, thereby reducing contention of network resources unnecessary for immediate playback and enabling effective bandwidth to be secured.
  • Another object of the present invention is to provide an efficient wireless network streaming relay engine system.
  • the present invention unlike the existing need to modify the kernel of the link layer or operating system, by implementing a streaming service in the application layer, because of the high applicability and controlling the bandwidth usage on the member device side of the client to the media server It is another object of the present invention to provide an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control, which enables low dependency on a functioning relay device and improves scalability.
  • a relay device for requesting media from the source device to download the media in a stream manner and storing the media on a disc, and relaying the media stored in the disc in a stream manner in response to a media request of member devices;
  • the member device which requests the media stored as a file to the relay device to download and play the media in a stream manner, but periodically performs a media request in units of the size of the media file to be downloaded at once based on the monitoring control of the stream data buffering. Including them are characterized by their construction.
  • the wireless network streaming relay engine system Preferably, the wireless network streaming relay engine system,
  • the source device and the relay device are configured to be connected and connected to an IEEE 802.11 infrastructure network through one wireless access point (AP), and the relay device and the member devices are connected to and connected through a Wi-Fi Direct network. You can configure the network.
  • AP wireless access point
  • the relay device More preferably, the relay device,
  • the member devices requesting media streaming may be grouped as a group member on a Wi-Fi Direct network to serve as a group owner of the member devices.
  • the source device Preferably, the source device,
  • the original media file may be stored and the stored media may be provided in a stream manner in response to a media request of the relay device.
  • the relay device Preferably, the relay device, the relay device, and
  • a media file manager which requests and downloads a media file from the source device and stores the media file on a disk;
  • a media player manager for allowing the media file manager to read and play a file stored on a disk
  • an HTTP server manager reads the media file from the disk and transmits the media file to the corresponding member device.
  • the media file manager MMM
  • a media file download module (MFD Module) for requesting and downloading a media file from the source device;
  • the media file download module may be configured as a media file writer (MFW) for storing the media file downloaded from the source device on a disk.
  • MFW media file writer
  • the media player manager (MPM) More preferably, the media player manager (MPM),
  • MP Module media player module
  • HTTP server manager More preferably, the HTTP server manager (HSM),
  • Receives a streaming request of the media from the member device using the HTTP protocol it can be implemented using NanoHTTPD provided as open source.
  • each of the member devices Preferably, each of the member devices,
  • a media file manager for requesting and downloading a media file in units of a size of a media file to be downloaded at a time set in advance according to the size and time of the media file to the relay device and storing it on a disk;
  • the media file manager may play a file stored in a disk, and may include a media player manager (MPM) that continuously monitors and checks the buffer of the media play and periodically requests the download of the media file.
  • MPM media player manager
  • the media file manager MMM
  • a media file download module for requesting and downloading a media file to the relay device based on a size and time of a media file to be downloaded at one time according to the size and time of the media file;
  • the media file download module may include a media file writer (MFW) for storing a piece of media file downloaded in units of a size of a media file to be downloaded from the relay device on a disk.
  • MFW media file writer
  • the media file download module (MFD Module)
  • the media file fragments may be periodically downloaded until the media playback is completed in units of the size of the media file to be downloaded at one time from the relay device.
  • the media file download module (MFD Module)
  • the media file fragments may be periodically downloaded in the unit of the size of the media file to be downloaded at one time, and the media file fragments may be sequentially arranged.
  • the media file download module (MFD Module)
  • the media file fragments are periodically downloaded until the media playback is completed in units of the size of the media file to be downloaded from the relay device at once. You can stop the download request for a file fragment or wait.
  • the media file download module (MFD Module)
  • the media file writer (MFW)
  • the media file download module stores the downloaded media file fragment in the unit of the size of the media file to be downloaded from the relay device on a disk
  • the media file fragment can be downloaded from an arbitrary position by using RandomAccessFile. Can be.
  • the media player manager (MPM) More preferably, the media player manager (MPM),
  • a media player module (MP Module) for reading and playing the file stored in the disk
  • BM Module buffer management module
  • the buffer management module (BM Module)
  • the download module may control to receive the media file.
  • the media player module (MP Module)
  • a media player capable of reading and playing a file stored in the disk, it may be implemented using a VideoView or MidiaPlayer provided by Android.
  • the media player module (MP Module)
  • the member device More preferably, the member device,
  • Each member device controls the media request and stream data buffering for the relay device so that the periodic buffer check and file download process can be performed repeatedly during the media file playback after the media playback starts. It can serve to reduce network usage and network congestion by reducing media streaming that is not required for media playback of the network, and to prevent excessive network resource contention and deterioration of bandwidth fairness among member devices in the network.
  • a source device providing original media
  • a relay device receiving and relaying media of the source device, and requesting media from the relay device
  • the member devices for the relay device by configuring the member devices for the relay device to control the media request and stream data buffering, it is possible to reduce the contention of network resources unnecessary for immediate playback, and to effectively secure the available bandwidth.
  • the present invention unlike the existing need to modify the kernel of the link layer or operating system, by implementing a streaming service in the application layer, because of the high applicability and controlling the bandwidth usage on the member device side of the client to the media server The dependence on a functioning relay device is low and scalability can be improved.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a heterogeneous wireless network structure and media stream data relay of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a media request process of a streaming relay device of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a structure of a streaming relay engine applied to a relay device of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a streaming relay engine structure applied to member devices of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an implementation result of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an average playback picture stop count for each bit rate as a performance evaluation result of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a performance evaluation result of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the structure of a heterogeneous wireless network structure and a media stream data relay of an efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an embodiment of the present invention.
  • Efficient wireless network using media buffer control according to an exemplary embodiment schematically illustrating a media request process of a streaming relay device of a streaming relay engine system
  • FIG. 3 is an efficient wireless network using media buffer control according to an embodiment of the present invention
  • 4 is a block diagram illustrating the structure of a streaming relay engine system
  • FIG. 4 illustrates a structure of a streaming relay engine applied to a relay device of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a structure of a streaming relay engine applied to a relay device of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control includes a source device 100, a relay device 200, and a plurality of members.
  • the device 300 may be configured.
  • the source device 100 and the relay device 200 are connected to one wireless access point (AP). It is configured to be connected and connected to the IEEE 802.11 infrastructure network through, and the relay device 200 and the member device 300 may configure a heterogeneous network connected and connected to the Wi-Fi Direct network.
  • the relay device 200 binds the member devices 300 requesting media streaming to the group members on the Wi-Fi Direct network so as to act as a group owner of the member devices.
  • the source device 100 is a configuration for providing original media.
  • the source device 100 stores the original media file and provides the stored media in a stream manner in response to a media request of the relay device 200 which will be described later.
  • the relay device 200 requests the media from the source device 100 to download the media in a stream manner, stores the media in the disk 201, and responds to the media requests of the member devices 300 to be described later. It is a configuration to relay the media stored in the stream method.
  • the relay device 200 includes a media file manager (MFM) 210 which requests and downloads a media file from the source device 100 and stores it in a disk 201.
  • MFM media file manager
  • MPM media player manager
  • the disk 201 It may be configured to include an HTTP server manager (HSM) 230 to read the media file in the transmission to the corresponding member device (300).
  • the media file manager (MFM) 210 includes a media file download module (MFD Module) 211 for requesting and downloading a media file from the source device 100, and a media file download module.
  • a media file writer (MFW) 212 for storing the media file downloaded from the source device 100 in the disk 201 at 211.
  • the media player manager (MPM) 220 may include a media player module (MP Module) 221 for reading and playing a file stored in the disk 201.
  • the HTTP server manager (HSM) 230 may receive a streaming request of the media from the member device 300 using the HTTP protocol, and may be implemented using NanoHTTPD provided as an open source.
  • the plurality of member devices 300 requests the media stored as a file from the relay device 200 to download and play the media in a stream manner, but the size of the media file to be downloaded at one time based on monitoring control of the stream data buffering. It is a configuration that periodically executes media requests in units.
  • the member device 300 is connected to the relay device 200 so that each member device 300 may periodically perform a buffer check and a file download process after the media playback starts.
  • media streaming is not required for current media playback, reducing network usage and network congestion, and avoiding excessive network resource contention and bandwidth fairness between member devices on the network. Function as possible. Equation 1 below is a formula for calculating the size of stream data to be requested when the member device 300 requests media stream data from the relay device 200.
  • S total means the total size of the original media
  • D total means the total playing time of the original media. In other words, dividing S total by D total makes it possible to estimate the size of stream data required to play media for approximately one second.
  • the D range value means a minimum reproduction time of stream data requested by the member device 300. For example, if a user wants to download and download a stream data fragment of at least 10 seconds for media playback, this value is set to 10 to request a media stream data fragment that can be played for approximately 10 seconds. Since most multimedia has variable bit rate (VBR), the bit rate of a specific point in time may be higher than the average bit rate of the entire media. In this case, a relatively larger S download value may be required. Can be.
  • VBR variable bit rate
  • the ⁇ value is used to correct the S download value according to the variable bit rate. If the S download value is not corrected, as the D range in multimedia with a variable bit rate since the time of download requests and then stream data can cause errors due to the lack of stream data because the media playback is interrupted before the
  • the S download value which is the amount of stream data to guarantee the playback time, is set to a value of ⁇ obtained through experiments. That is, when the member device 300 requests the media from the relay device 200, the S download value represents the capacity of the media stream data piece to be periodically requested to play the media for the D range time.
  • each of the member devices 300 requests the relay device 200 to request a media file in units of sizes of media files to be downloaded at one time, which are preset according to the size and time of the media file.
  • a media file manager (MFM) 310 for storing and downloading to the disk 301 and a file stored in the disk 301 by the media file manager 310, and continuing the buffer of the media play. It may be configured to include a media player manager (MPM) 320 to monitor and check the periodic download of the media file.
  • MPM media player manager
  • the media file manager (MFM) 310 requests a media file in the unit of a size of a media file to be downloaded at one time according to the size and time of the media file from the relay device 200.
  • the media file download module (MFD Module) 311 to download and the media file fragments downloaded in the unit of the size of the media file to be downloaded at a time from the relay device 200 in the media file download module 311 disk (301) Media file writer (MFW) 312 to store in.
  • the media file download module (MFD Module) 311 periodically uses the HTTP protocol communication until the media playback is completed in pieces of media file in units of the size of the media file to be downloaded at one time from the relay device 200. You can download it.
  • the media file download module (MFD Module) 311 may repeatedly download the media file fragments in units of the size of the media file to be downloaded at a time, so that the media file fragments may be sequentially arranged.
  • the media file download module (MFD Module) 311 periodically uses the HTTP protocol communication until the media file is finished playing the piece of media file in units of the size of the media file to be downloaded at one time from the relay device 200. If the user stops playing the media while the media is being played, the download request for the piece of media file may be stopped or held.
  • the media file download module (MFD Module) 311 may request a stream media file fragment by the size unit of the media file to be downloaded at a time using a range header of the HTTP protocol for the media file to be streamed.
  • the media file writer (MFW) 312 uses the RandomAccessFile when the media file download module 311 stores the downloaded media file fragment in the unit of the size of the media file to be downloaded from the relay device 200 at once. It can be implemented so that the media file fragment can be downloaded from any location.
  • the media player manager (MPM) 320 may include a media player module (321) and a media player module (321) for reading and playing a file stored in the disk 301. It can be configured to include a buffer management module (BM Module) 322 for continuously monitoring and checking the buffer of the media player during the playback of the media through.
  • BM Module buffer management module
  • the media player module (MP Module) 321 is a media player capable of reading and playing a file stored in the disk 301, and may be implemented using a VideoView or MidiaPlayer provided by Android.
  • the media player module (MP Module) 321 receives the current playback position value of the VideoView or MidiaPlayer in seconds so as to periodically play the newly downloaded portion through the buffer management module 322 and receives the currently set media file. Through this, when the media file can no longer be played, the play position can be updated again to the play position.
  • the buffer management module (BM Module) 322 checks the media amount of the buffer based on the monitoring confirmation of the stream data buffering of the media player, and downloads the next piece of media file to be played when the remaining media amount is not sufficient.
  • a file download module (MFD Module) 311 may be requested, and the media file download module 311 may be controlled to receive a media file.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an implementation result of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a heterogeneous wireless network through a streaming relay engine implemented in a relay device 200 and member devices 300 implemented in an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
  • This shows the progress of media streaming relay. That is, when the source device 100 starts media streaming and the relay device 200 requests media from the source device 100 and downloads the media, the media device 100 plays the media. A screen is displayed in which the media is played while S media is downloaded by S download .
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the performance evaluation of an efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control according to an embodiment of the present invention. As a result of performance evaluation of an efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control according to an embodiment, it is a diagram showing a playback picture stop average and minimum / maximum time for each bit rate.
  • FIG. 7 is a graph illustrating an average number of screen stops for each of the member relays 300 of the relaying method which does not perform the buffering control and the relaying method through the buffering control of the present invention. In FIG. 7, it can be seen that the number of playback screen stops occurs less frequently in the relay method of the present invention than in the conventional relay method.
  • FIG. 8 is a graph illustrating the average of the minimum / maximum / average time of one screen stop for each member device 300 of the relay method through the buffering control according to the present invention and the bit rate.
  • FIG. 8 shows that when the screen stop occurs in the relay method according to the present invention, less time is required before the buffering is completed and playback starts again.
  • the playback of the buffering control according to the present invention is quickly recovered about 5.52 seconds.
  • the number of playback screen stops and the screen stop time of the relay method through the buffering control according to the present invention are significantly reduced than the conventional relay method.
  • the member device controls the buffering of the media stream data, thereby preventing excessive bandwidth competition between member devices and preventing fairness of network bandwidth usage. That is, through the relay buffering control, the frame collision and contention occurring in the wireless channel through which the streaming relay is performed is reduced, and the bandwidth is delayed to reduce the delay time due to the stream buffering wait. Time can be reduced to improve the quality of multimedia streaming experienced by service users.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Information Transfer Between Computers (AREA)

Abstract

An efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control proposed by the present invention comprises: a source device for providing original media; a relay device for receiving and relaying media of the source device; and a plurality of member devices for requesting and receiving media from the relay device and reproducing the received media, wherein, by configuring to control stream data buffering between the relay device and the member devices, the system can prevent excessive network occupation between the member devices and minimize a reproducing screen stop problem due to buffer depletion.

Description

미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템Efficient Wireless Network Streaming Relay Engine System Using Media Buffer Control
본 발명은 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이종 무선 네트워크에서 릴레이 기기에 대한 멤버 기기들에서 스트림 데이터 버퍼링을 제어함으로써, 당장 재생에 불필요한 네트워크 자원 경쟁을 감소시키고, 가용 대역폭을 확보하여 미디어 재생의 화면 정지 현상이 방지될 수 있도록 하는 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control. More particularly, the present invention relates to stream data buffering in member devices for relay devices in heterogeneous wireless networks, thereby preventing unnecessary network resource contention for immediate playback. The present invention relates to an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control to reduce and freeze bandwidth to prevent freezing of media playback.
최근 모바일 스마트 기기의 보급과 확산으로 개인용 컴퓨터 외의 다양한 모바일 기기에서 인터넷 서비스 제공이 가능하게 되고, 클라우드 서비스의 보급과 더불어 다수의 기기 간에 멀티미디어 콘텐츠를 공유하는 기술이 제공되고 있다. 특히 스마트 회의, 스마트 교육 등과 같은 응용 서비스는 다수의 모바일 스마트 기기들이 회의장, 강의실 등과 같은 단일 무선 랜 환경에 연결되어 기기 간 멀티미디어 콘텐츠를 공유하지만, 단일 무선 랜 환경에서 기존의 기술들을 적용할 경우, 무선 채널의 네트워크 대역폭 제약으로 인하여 규모 확장성이 낮아지는 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제는 기기들이 무선 네트워크 자원을 공유함에 따라 다수의 기기가 필요한 네트워크 대역폭을 충분히 확보하지 못하기 때문에 발생하게 된다.Recently, with the spread and spread of mobile smart devices, it is possible to provide Internet services on various mobile devices other than personal computers, and technology for sharing multimedia contents among a plurality of devices is provided along with the spread of cloud services. In particular, application services such as smart conferencing and smart training are connected to a single wireless LAN environment such as conference halls and classrooms to share multimedia contents among devices, but when applying existing technologies in a single wireless LAN environment, Due to the network bandwidth limitation of the wireless channel, there is a problem of low scale scalability. This problem occurs because devices do not have sufficient network bandwidth as they share wireless network resources.
이를 해결하기 위한 방안으로, 이종무선 네트워크를 계층적으로 구성하여 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하는 방법이 제안되고 있으나, 이러한 방법은 스트리밍을 위해 구성된 네트워크에 공통으로 연결된 중계기기를 통하여 이종 네트워크 간 멀티미디어 데이터를 전달한다. 즉, 이와 같이 계층적 이종무선 네트워크를 구성하는 방법은 다중 무선 채널을 사용하는 단일 채널에 비해 대역폭이 향상되는 효과를 보였지만, 멀티미디어 스트리밍 중계를 진행할 경우, 중계기기에 다수의 멤버 기기가 연결되므로 멤버 기기 별 일시적 버퍼 고갈로 인한 재생 화면 정지 문제가 발생되는 문제가 있었다. 이러한 재생 화면 정지는 멤버 기기 간 과도한 경쟁으로 인해 순간적으로 해당 채널의 대역폭 사용의 공평성이 낮아지기 때문에 발생하게 된다. 즉, 기존 중계 방식은 원본 미디어를 보유하고 있는 소스 기기에 중계 기기가 미디어를 요청하여 다운로드 하고, 이와 동시에 스트리밍을 진행하면서 멤버 기기들이 중계 기기로 미디어를 요청하여 스트리밍을 진행하지만, 이 경우 멤버 기기들이 동시에 중계 기기에 미디어를 요청하고 재생하기 때문에 대역폭 경쟁으로 인한 일부 멤버 기기에서 미디어 스트림을 수신하지 못하는 버퍼 고갈 문제가 발생하게 된다. 결국, 미디어 스트림 데이터를 받아 버퍼에 채우는 작업인 버퍼링 작업이 빈번하게 발생하게 되고, 이로 인해 미디어 재생이 원활이 진행되지 못하여 화면 정지 현상이 발생하게 된다. 이는, 미디어 재생을 위해 미디어를 요청하여 다운로드 할 때, 해당 기기의 정해진 잔여 버퍼의 양만큼 요청하고 미디어를 다운로드 하여 재생을 시작하며, 점진적 다운로드 방법을 사용함으로써, 당장 필요하지 않은 과도한 양의 미디어 데이터를 요청하게 되고, 네트워크 사용량이 증가되어 네트워크 경쟁을 증가시키게 되는 문제로 작용하게 된다.As a solution to this problem, a method of providing a multimedia streaming service by hierarchically configuring a heterogeneous wireless network has been proposed, but such a method can provide multimedia data between heterogeneous networks through a relay device commonly connected to a network configured for streaming. To pass. That is, the method of configuring a hierarchical heterogeneous wireless network has an effect of improving bandwidth compared to a single channel using multiple wireless channels. However, when the multimedia streaming is performed, a plurality of member devices are connected to the relay device. There was a problem that the playback picture freezes due to temporary buffer depletion by device. Such playback stoppages occur because of excessive competition among member devices, which instantly lowers the fairness of bandwidth usage of the corresponding channel. In other words, in the existing relay method, a media device requests and downloads a media to a source device having original media, and at the same time, the member devices request media to the relay device and stream while the streaming device is in progress. Since they simultaneously request and play media from the relay device, there is a problem of depletion of buffers that some member devices cannot receive the media stream due to bandwidth contention. As a result, a buffering operation, which is an operation of receiving the media stream data and filling the buffer, occurs frequently. As a result, the media may not be played smoothly and a freeze occurs. This means that when requesting and downloading media for media playback, it requests as much as the specified remaining buffer of the device, downloads the media and starts playback, and uses a gradual download method so that excessive amounts of media data are not needed right away. This will cause a problem of increasing network competition due to increased network usage.
한편, 중계 기기와 멤버 기기 사이의 대역폭 공평성 문제의 해결 방법으로는, 멀티미디어를 전달할 노드들에 가중치를 두어 그 가중치에 따라 서버에서 미디어를 전송하는 방식이 적용될 수 있지만, 이러한 방식을 사용할 경우에는 서버에 대한 의존성이 높아지고, 서비스의 참여 및 탈퇴가 상대적으로 빈번한 모바일 기기의 특성상 멤버 기기들에 대한 서버의 관리 비용이 증가하게 되는 문제가 있었다.Meanwhile, as a method for solving bandwidth fairness problem between a relay device and a member device, a method of transmitting media from a server according to the weight may be applied to weighting nodes to deliver multimedia. There is a problem that the dependence on the server and the management cost of the server for the member devices increases due to the characteristics of the mobile device that the participation and withdrawal of the service is relatively frequent.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 원본 미디어를 제공하는 소스 기기와, 소스 기기의 미디어를 제공받아 중계하는 릴레이 기기와, 릴레이 기기로부터 미디어를 요청하여 제공받아 재생하는 복수의 멤버 기기를 포함하되, 릴레이 기기와 멤버 기기들 간의 스트림 데이터 버퍼링을 제어하도록 구성함으로써, 멤버 기기들 간의 과도한 네트워크 점유를 방지하고, 버퍼 고갈로 인한 재생 화면 정지 문제가 최소화될 수 있도록 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, a source device for providing the original media, a relay device for receiving and relaying the media of the source device, and requesting media from the relay device Including a plurality of member devices provided to play, and configured to control the stream data buffering between the relay device and the member devices, to prevent excessive network occupancy between the member devices, and to minimize the problem of freezing the playback screen due to buffer exhaustion It is an object of the present invention to provide an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control.
또한, 본 발명은, 릴레이 기기에 대한 멤버 기기들에서 미디어 요청 및 스트림 데이터 버퍼링을 제어하도록 구성함으로써, 당장 재생에 불필요한 네트워크 자원 경쟁을 감소시키고, 가용 대역폭이 효과적으로 확보될 수 있도록 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is configured to control media request and stream data buffering at member devices for a relay device, thereby reducing contention of network resources unnecessary for immediate playback and enabling effective bandwidth to be secured. Another object of the present invention is to provide an efficient wireless network streaming relay engine system.
뿐만 아니라, 본 발명은, 링크 계층 또는 운영 체제의 커널 수정이 필요한 기존과 달리, 응용계층에서 스트리밍 서비스를 구현함으로써, 적용 가능성이 높고, 클라이언트의 멤버 기기 측에서 대역폭 사용을 제어하기 때문에 미디어 서버로 기능하는 릴레이 기기에 대한 의존성이 낮고 확장성을 향상시킬 수 있도록 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention, unlike the existing need to modify the kernel of the link layer or operating system, by implementing a streaming service in the application layer, because of the high applicability and controlling the bandwidth usage on the member device side of the client to the media server It is another object of the present invention to provide an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control, which enables low dependency on a functioning relay device and improves scalability.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템은,An efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control according to a feature of the present invention for achieving the above object,
미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템으로서,An efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control,
원본 미디어를 제공하는 소스 기기;A source device for providing original media;
상기 소스 기기에 미디어를 요청하여 스트림 방식으로 미디어를 다운로드 하여 디스크에 저장하고, 멤버 기기들의 미디어 요청에 대응하여 디스크에 저장된 미디어를 스트림 방식으로 중계하는 릴레이 기기; 및A relay device for requesting media from the source device to download the media in a stream manner and storing the media on a disc, and relaying the media stored in the disc in a stream manner in response to a media request of member devices; And
상기 릴레이 기기에 파일로 저장된 미디어를 요청하여 스트림 방식으로 미디어를 다운로드 하여 재생하되, 스트림 데이터 버퍼링의 감시 제어에 기초하여 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 요청을 주기적으로 수행하는 멤버 기기들을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.The member device which requests the media stored as a file to the relay device to download and play the media in a stream manner, but periodically performs a media request in units of the size of the media file to be downloaded at once based on the monitoring control of the stream data buffering. Including them are characterized by their construction.
바람직하게는, 상기 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템은,Preferably, the wireless network streaming relay engine system,
상기 소스 기기와 상기 릴레이 기기를 하나의 무선 AP(Access Point)를 통해 IEEE 802.11 인프라스트럭처 네트워크로 연결되어 접속되도록 구성하고, 상기 릴레이 기기와 상기 멤버 기기들은 Wi-Fi Direct 네트워크로 연결되어 접속되는 이종 네트워크를 구성할 수 있다.The source device and the relay device are configured to be connected and connected to an IEEE 802.11 infrastructure network through one wireless access point (AP), and the relay device and the member devices are connected to and connected through a Wi-Fi Direct network. You can configure the network.
더욱 바람직하게는, 상기 릴레이 기기는,More preferably, the relay device,
미디어 스트리밍을 요청하는 상기 멤버 기기들을 Wi-Fi Direct 네트워크상에서 그룹 멤버로 묶어 상기 멤버 기기들의 그룹 소유자 역할을 수행할 수 있다.The member devices requesting media streaming may be grouped as a group member on a Wi-Fi Direct network to serve as a group owner of the member devices.
바람직하게는, 상기 소스 기기는,Preferably, the source device,
원본 미디어 파일을 저장하고, 상기 릴레이 기기의 미디어 요청에 대응하여 저장된 미디어를 스트림 방식으로 제공할 수 있다.The original media file may be stored and the stored media may be provided in a stream manner in response to a media request of the relay device.
바람직하게는, 상기 릴레이 기기는,Preferably, the relay device,
상기 소스 기기에 미디어 파일을 요청하여 다운로드 한 후 디스크(Disk)에 저장하는 미디어 파일 매니저(MFM);A media file manager (MFM) which requests and downloads a media file from the source device and stores the media file on a disk;
상기 미디어 파일 매니저가 디스크에 저장한 파일을 읽어와 재생할 수 있도록 하는 미디어 플레이어 매니저(MPM); 및A media player manager (MPM) for allowing the media file manager to read and play a file stored on a disk; And
상기 멤버 기기들로부터 미디어 파일을 요청받으면, 디스크에서 미디어 파일을 읽어와 해당하는 멤버 기기로 전송하는 HTTP 서버 매니저(HSM)를 포함하여 구성할 수 있다.When the media file is requested from the member devices, an HTTP server manager (HSM) reads the media file from the disk and transmits the media file to the corresponding member device.
더욱 바람직하게는, 상기 미디어 파일 매니저(MFM)는,More preferably, the media file manager (MFM),
상기 소스 기기에 미디어 파일을 요청하여 다운로드 하는 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module); 및A media file download module (MFD Module) for requesting and downloading a media file from the source device; And
상기 미디어 파일 다운로드 모듈에서 상기 소스 기기로부터 다운로드한 미디어 파일을 디스크에 저장하는 미디어 파일 라이터(MFW)로 구성할 수 있다.The media file download module may be configured as a media file writer (MFW) for storing the media file downloaded from the source device on a disk.
더욱 바람직하게는, 상기 미디어 플레이어 매니저(MPM)는,More preferably, the media player manager (MPM),
상기 디스크에 저장된 파일을 읽어와 재생할 수 있도록 하는 미디어 플레이어 모듈(MP Module)을 포함할 수 있다.It may include a media player module (MP Module) for reading and playing the file stored in the disk.
더욱 바람직하게는, 상기 HTTP 서버 매니저(HSM)는,More preferably, the HTTP server manager (HSM),
HTTP 프로토콜을 사용하여 상기 멤버 기기로부터 미디어의 스트리밍 요청을 받고, 오픈 소스로 제공되는 NanoHTTPD를 이용하여 구현될 수 있다.Receives a streaming request of the media from the member device using the HTTP protocol, it can be implemented using NanoHTTPD provided as open source.
바람직하게는, 상기 멤버 기기들 각각은,Preferably, each of the member devices,
상기 릴레이 기기에 미디어 파일의 크기 및 시간에 따라 미리 설정되는 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일을 요청하여 다운로드 한 후 디스크(Disk)에 저장하는 미디어 파일 매니저(MFM); 및A media file manager (MFM) for requesting and downloading a media file in units of a size of a media file to be downloaded at a time set in advance according to the size and time of the media file to the relay device and storing it on a disk; And
상기 미디어 파일 매니저가 디스크에 저장한 파일을 재생하며, 미디어 플레이의 버퍼를 계속 감시 확인하여 주기적으로 미디어 파일의 다운로드를 요청하는 미디어 플레이어 매니저(MPM)를 포함하여 구성할 수 있다.The media file manager may play a file stored in a disk, and may include a media player manager (MPM) that continuously monitors and checks the buffer of the media play and periodically requests the download of the media file.
더욱 바람직하게는, 상기 미디어 파일 매니저(MFM)는,More preferably, the media file manager (MFM),
상기 릴레이 기기에 미디어 파일의 크기 및 시간에 따라 미리 설정된 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일을 요청하여 다운로드 하는 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module); 및A media file download module (MFD Module) for requesting and downloading a media file to the relay device based on a size and time of a media file to be downloaded at one time according to the size and time of the media file; And
상기 미디어 파일 다운로드 모듈에서 상기 릴레이 기기로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 다운로드한 미디어 파일 조각을 디스크에 저장하는 미디어 파일 라이터(MFW)로 구성될 수 있다.The media file download module may include a media file writer (MFW) for storing a piece of media file downloaded in units of a size of a media file to be downloaded from the relay device on a disk.
더욱 더 바람직하게는, 상기 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)은,Even more preferably, the media file download module (MFD Module),
HTTP 프로토콜 통신을 이용하여 상기 릴레이 기기로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일 조각을 미디어 재생이 완료될 때 까지 주기적으로 다운로드 할 수 있다.By using the HTTP protocol communication, the media file fragments may be periodically downloaded until the media playback is completed in units of the size of the media file to be downloaded at one time from the relay device.
더더욱 바람직하게는, 상기 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)은,Even more preferably, the media file download module (MFD Module),
상기 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일 조각을 주기적으로 반복하여 다운로드 하되, 미디어 파일 조각들이 순차로 연속되도록 할 수 있다.The media file fragments may be periodically downloaded in the unit of the size of the media file to be downloaded at one time, and the media file fragments may be sequentially arranged.
더더욱 바람직하게는, 상기 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)은,Even more preferably, the media file download module (MFD Module),
HTTP 프로토콜 통신을 이용하여 상기 릴레이 기기로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일 조각을 미디어 재생이 완료될 때 까지 주기적으로 다운로드 하되, 미디어 재생 중 사용자가 미디어 재생을 중지하는 경우에는 미디어 파일 조각의 다운로드 요청을 중지하거나 대기상태를 유지할 수 있다.By using the HTTP protocol communication, the media file fragments are periodically downloaded until the media playback is completed in units of the size of the media file to be downloaded from the relay device at once. You can stop the download request for a file fragment or wait.
더욱 더 바람직하게는, 상기 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)은,Even more preferably, the media file download module (MFD Module),
스트리밍 받고자 하는 미디어 파일에 대해 HTTP 프로토콜의 Range 헤더를 이용하여 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 스트림 미디어 파일 조각을 요청할 수 있다.For the media file to be streamed, you can request a stream media file fragment by the size of the media file to be downloaded at once using the HTTP header Range header.
더욱 더 바람직하게는, 상기 미디어 파일 라이터(MFW)는,Even more preferably, the media file writer (MFW),
상기 미디어 파일 다운로드 모듈에서 상기 릴레이 기기로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 다운로드한 미디어 파일 조각을 디스크에 저장할 때, RandomAccessFile을 이용하여 임의의 위치부터 미디어 파일 조각이 다운로드 될 수 있도록 구현될 수 있다.When the media file download module stores the downloaded media file fragment in the unit of the size of the media file to be downloaded from the relay device on a disk, the media file fragment can be downloaded from an arbitrary position by using RandomAccessFile. Can be.
더욱 바람직하게는, 상기 미디어 플레이어 매니저(MPM)는,More preferably, the media player manager (MPM),
상기 디스크에 저장된 파일을 읽어와 재생할 수 있도록 하는 미디어 플레이어 모듈(MP Module); 및A media player module (MP Module) for reading and playing the file stored in the disk; And
상기 미디어 플레이어 모듈을 통한 미디어의 재생 중에 미디어 플레이어의 버퍼를 계속 감시 확인하는 버퍼 관리 모듈(BM Module)을 포함하여 구성할 수 있다.And a buffer management module (BM Module) for continuously monitoring and checking the buffer of the media player during playback of the media through the media player module.
더욱 더 바람직하게는, 상기 버퍼 관리 모듈(BM Module)은,Even more preferably, the buffer management module (BM Module),
미디어 플레이어의 스트림 데이터 버퍼링의 감시 확인에 기초하여 버퍼의 미디어 양을 확인하고, 잔여 미디어 양이 충분하지 않을 때 다음 재생할 미디어 파일 조각의 다운로드를 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)에 요청하고, 미디어 파일 다운로드 모듈에서 미디어 파일을 수신하도록 제어할 수 있다.Check the media amount of the buffer based on the monitoring confirmation of the stream data buffering of the media player, and request the media file download module (MFD Module) to download the next piece of media file to be played when the remaining media amount is not sufficient. The download module may control to receive the media file.
더욱 더 바람직하게는, 상기 미디어 플레이어 모듈(MP Module)은,Even more preferably, the media player module (MP Module),
상기 디스크에 저장된 파일을 읽어와 재생할 수 있는 미디어 플레이어로서, 안드로이드에서 제공하는 VideoView 또는 MidiaPlayer를 이용하여 구현될 수 있다.As a media player capable of reading and playing a file stored in the disk, it may be implemented using a VideoView or MidiaPlayer provided by Android.
더더욱 바람직하게는, 상기 미디어 플레이어 모듈(MP Module)은,Even more preferably, the media player module (MP Module),
상기 버퍼 관리 모듈을 통해 주기적으로 새로 다운로드한 부분을 재생할 수 있도록 VideoView 또는 MidiaPlayer의 현재의 재생 위치 값을 초 단위로 받아 현재 설정된 미디어 파일을 통해 더는 미디어 파일이 재생될 수 없을 때, 다시 해당 재생 위치로 재생 위치를 갱신시킬 수 있다.Receives the current playback position value of VideoView or MidiaPlayer in seconds so that the newly downloaded portion can be played periodically through the buffer management module. When the media file can no longer be played through the currently set media file, the corresponding playback file is played again. The playback position can be updated with the position.
더욱 바람직하게는, 상기 멤버 기기는,More preferably, the member device,
각각의 멤버 기기들이, 미디어 재생이 시작된 이후 주기적인 버퍼 확인과 파일을 다운로드 하는 과정이 미디어 파일이 재생되는 동안 반복적으로 수행될 수 있도록 상기 릴레이 기기에 대하여 미디어 요청과 스트림 데이터 버퍼링을 제어함으로써, 현재의 미디어 재생에 필요하지 않은 미디어 스트리밍을 감소시켜 네트워크 사용량 및 네트워크의 혼잡도를 줄이고, 네트워크에서의 멤버 기기 간의 과도한 네트워크 자원 경쟁 및 대역폭의 공정성 저하가 방지되도록 기능할 수 있다.Each member device controls the media request and stream data buffering for the relay device so that the periodic buffer check and file download process can be performed repeatedly during the media file playback after the media playback starts. It can serve to reduce network usage and network congestion by reducing media streaming that is not required for media playback of the network, and to prevent excessive network resource contention and deterioration of bandwidth fairness among member devices in the network.
본 발명에서 제안하고 있는 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템에 따르면, 원본 미디어를 제공하는 소스 기기와, 소스 기기의 미디어를 제공받아 중계하는 릴레이 기기와, 릴레이 기기로부터 미디어를 요청하여 제공받아 재생하는 복수의 멤버 기기를 포함하되, 릴레이 기기와 멤버 기기들 간의 스트림 데이터 버퍼링을 제어하도록 구성함으로써, 멤버 기기들 간의 과도한 네트워크 점유를 방지하고, 버퍼 고갈로 인한 재생 화면 정지 문제가 최소화될 수 있도록 할 수 있다.According to the efficient wireless network streaming relay engine system using the media buffer control proposed by the present invention, a source device providing original media, a relay device receiving and relaying media of the source device, and requesting media from the relay device Including a plurality of member devices provided to play, and configured to control the stream data buffering between the relay device and the member devices, to prevent excessive network occupancy between the member devices, and to minimize the problem of freezing the playback screen due to buffer exhaustion You can do that.
또한, 본 발명에 따르면, 릴레이 기기에 대한 멤버 기기들에서 미디어 요청 및 스트림 데이터 버퍼링을 제어하도록 구성함으로써, 당장 재생에 불필요한 네트워크 자원 경쟁을 감소시키고, 가용 대역폭이 효과적으로 확보될 수 있도록 할 수 있다.In addition, according to the present invention, by configuring the member devices for the relay device to control the media request and stream data buffering, it is possible to reduce the contention of network resources unnecessary for immediate playback, and to effectively secure the available bandwidth.
뿐만 아니라, 본 발명은, 링크 계층 또는 운영 체제의 커널 수정이 필요한 기존과 달리, 응용계층에서 스트리밍 서비스를 구현함으로써, 적용 가능성이 높고, 클라이언트의 멤버 기기 측에서 대역폭 사용을 제어하기 때문에 미디어 서버로 기능하는 릴레이 기기에 대한 의존성이 낮고 확장성을 향상시킬 수 있도록 할 수 있다.In addition, the present invention, unlike the existing need to modify the kernel of the link layer or operating system, by implementing a streaming service in the application layer, because of the high applicability and controlling the bandwidth usage on the member device side of the client to the media server The dependence on a functioning relay device is low and scalability can be improved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 이종 무선 네트워크 구조 및 미디어 스트림 데이터 중계의 개념도 구성을 도시한 도면.1 is a conceptual diagram of a heterogeneous wireless network structure and media stream data relay of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 스트리밍 릴레이 기기의 미디어 요청 과정을 개략적으로 도시한 도면.2 is a diagram schematically illustrating a media request process of a streaming relay device of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.3 is a block diagram illustrating the configuration of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 릴레이 기기에 적용되는 스트리밍 중계 엔진 구조를 도시한 도면.4 illustrates a structure of a streaming relay engine applied to a relay device of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 멤버 기기들에 적용되는 스트리밍 중계 엔진 구조를 도시한 도면.5 is a diagram illustrating a streaming relay engine structure applied to member devices of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 구현 결과를 일례로 도시한 도면.6 is a diagram illustrating an example of an implementation result of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 성능 평가 결과로서, 비트전송률별 평균 재생화면 정지횟수를 도시한 도면.FIG. 7 is a diagram illustrating an average playback picture stop count for each bit rate as a performance evaluation result of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 성능 평가 결과로서, 비트전송률별 재생화면 정지 평균 및 최소/최대 시간을 도시한 도면.8 is a diagram illustrating a performance evaluation result of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention.
<부호의 설명><Description of the code>
100: 소스 기기(Source Device)100: Source Device
200: 릴레이 기기(Relay Device)200: relay device
201: 디스크(Disk)201: Disk
210: 미디어 파일 매니저210: media file manager
211: 미디어 파일 다운로드 모듈211: Media File Download Module
212: 미디어 파일 라이터212: Media File Writer
220: 미디어 플레이어 매니저220: media player manager
221: 미디어 플레이어 모듈221: media player module
230: HTTP 서버 매니저230: HTTP server manager
300: 멤버 기기(Member Device)300: Member Device
301: 디스크(Disk)301: Disk
310: 미디어 파일 매니저310: media file manager
311: 미디어 파일 다운로드 모듈311: Media File Download Module
312: 미디어 파일 라이터312: Media File Writer
320: 미디어 플레이어 매니저320: media player manager
321: 미디어 플레이어 모듈321: media player module
322: 버퍼 관리 모듈322: buffer management module
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, in describing the preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, in the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. Include. In addition, the term "comprising" a certain component means that the component may further include other components, except for the case where there is no contrary description.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 이종 무선 네트워크 구조 및 미디어 스트림 데이터 중계의 개념도 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 스트리밍 릴레이 기기의 미디어 요청 과정을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 릴레이 기기에 적용되는 스트리밍 중계 엔진 구조를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 멤버 기기들에 적용되는 스트리밍 중계 엔진 구조를 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템은, 소스 기기(100), 릴레이 기기(200), 및 복수의 멤버 기기(300)로 구성될 수 있다.1 is a diagram illustrating the structure of a heterogeneous wireless network structure and a media stream data relay of an efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an embodiment of the present invention. Efficient wireless network using media buffer control according to an exemplary embodiment schematically illustrating a media request process of a streaming relay device of a streaming relay engine system, FIG. 3 is an efficient wireless network using media buffer control according to an embodiment of the present invention. 4 is a block diagram illustrating the structure of a streaming relay engine system, and FIG. 4 illustrates a structure of a streaming relay engine applied to a relay device of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention. One drawing, FIG. 5 A diagram showing a stream structure of a relay the engine applied to the efficient wireless network streaming members of the relay device engine system using a media buffer control according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1 to 5, an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention includes a source device 100, a relay device 200, and a plurality of members. The device 300 may be configured.
본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 소스 기기(100)와 릴레이 기기(200)를 하나의 무선 AP(Access Point)를 통해 IEEE 802.11 인프라스트럭처 네트워크로 연결되어 접속되도록 구성하고, 릴레이 기기(200)와 멤버 기기(300)들은 Wi-Fi Direct 네트워크로 연결되어 접속되는 이종 네트워크를 구성할 수 있다. 여기서, 릴레이 기기(200)는 미디어 스트리밍을 요청하는 멤버 기기(300)들을 Wi-Fi Direct 네트워크상에서 그룹 멤버로 묶어 멤버 기기들의 그룹 소유자 역할을 수행할 수 있도록 한다. 이하에서는 본 발명에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.In an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the source device 100 and the relay device 200 are connected to one wireless access point (AP). It is configured to be connected and connected to the IEEE 802.11 infrastructure network through, and the relay device 200 and the member device 300 may configure a heterogeneous network connected and connected to the Wi-Fi Direct network. Here, the relay device 200 binds the member devices 300 requesting media streaming to the group members on the Wi-Fi Direct network so as to act as a group owner of the member devices. Hereinafter, an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
소스 기기(100)는, 원본 미디어를 제공하는 구성이다. 이러한 소스 기기(100)는 원본 미디어 파일을 저장하고, 후술하게 될 릴레이 기기(200)의 미디어 요청에 대응하여 저장된 미디어를 스트림 방식으로 제공하는 역할을 한다.The source device 100 is a configuration for providing original media. The source device 100 stores the original media file and provides the stored media in a stream manner in response to a media request of the relay device 200 which will be described later.
릴레이 기기(200)는, 소스 기기(100)에 미디어를 요청하여 스트림 방식으로 미디어를 다운로드 하여 디스크(201)에 저장하고, 후술하게 될 멤버 기기(300)들의 미디어 요청에 대응하여 디스크(201)에 저장된 미디어를 스트림 방식으로 중계하는 구성이다. 이러한 릴레이 기기(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 소스 기기(100)에 미디어 파일을 요청하여 다운로드 한 후 디스크(Disk)(201)에 저장하는 미디어 파일 매니저(MFM)(210)와, 미디어 파일 매니저(210)가 디스크(201)에 저장한 파일을 읽어와 재생할 수 있도록 하는 미디어 플레이어 매니저(MPM)(220)와, 멤버 기기(300)들로부터 미디어 파일을 요청받으면, 디스크(201)에서 미디어 파일을 읽어와 해당하는 멤버 기기(300)로 전송하는 HTTP 서버 매니저(HSM)(230)를 포함하여 구성될 수 있다.The relay device 200 requests the media from the source device 100 to download the media in a stream manner, stores the media in the disk 201, and responds to the media requests of the member devices 300 to be described later. It is a configuration to relay the media stored in the stream method. As shown in FIG. 3, the relay device 200 includes a media file manager (MFM) 210 which requests and downloads a media file from the source device 100 and stores it in a disk 201. When the media file manager 210 receives a media file from the member player 300 and a media player manager (MPM) 220 that reads and plays a file stored in the disk 201, the disk 201 It may be configured to include an HTTP server manager (HSM) 230 to read the media file in the transmission to the corresponding member device (300).
또한, 미디어 파일 매니저(MFM)(210)는 도 4에 도시된 바와 같이, 소스 기기(100)에 미디어 파일을 요청하여 다운로드 하는 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(211)과, 미디어 파일 다운로드 모듈(211)에서 소스 기기(100)로부터 다운로드한 미디어 파일을 디스크(201)에 저장하는 미디어 파일 라이터(MFW)(212)로 구성될 수 있다. 또한, 미디어 플레이어 매니저(MPM)(220)는 디스크(201)에 저장된 파일을 읽어와 재생할 수 있도록 하는 미디어 플레이어 모듈(MP Module)(221)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, HTTP 서버 매니저(HSM)(230)는 HTTP 프로토콜을 사용하여 멤버 기기(300)로부터 미디어의 스트리밍 요청을 받고, 오픈 소스로 제공되는 NanoHTTPD를 이용하여 구현될 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 4, the media file manager (MFM) 210 includes a media file download module (MFD Module) 211 for requesting and downloading a media file from the source device 100, and a media file download module. A media file writer (MFW) 212 for storing the media file downloaded from the source device 100 in the disk 201 at 211. In addition, the media player manager (MPM) 220 may include a media player module (MP Module) 221 for reading and playing a file stored in the disk 201. In addition, the HTTP server manager (HSM) 230 may receive a streaming request of the media from the member device 300 using the HTTP protocol, and may be implemented using NanoHTTPD provided as an open source.
복수의 멤버 기기(300)는, 릴레이 기기(200)에 파일로 저장된 미디어를 요청하여 스트림 방식으로 미디어를 다운로드 하여 재생하되, 스트림 데이터 버퍼링의 감시 제어에 기초하여 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 요청을 주기적으로 수행하는 구성이다. 이러한 멤버 기기(300)는 각각의 멤버 기기(300)들이, 미디어 재생이 시작된 이후 주기적인 버퍼 확인과 파일을 다운로드 하는 과정이 미디어 파일이 재생되는 동안 반복적으로 수행될 수 있도록 릴레이 기기(200)에 대하여 미디어 요청과 스트림 데이터 버퍼링을 제어함으로써, 현재의 미디어 재생에 필요하지 않은 미디어 스트리밍을 감소시켜 네트워크 사용량 및 네트워크의 혼잡도를 줄이고, 네트워크에서의 멤버 기기 간의 과도한 네트워크 자원 경쟁 및 대역폭의 공정성 저하가 방지되도록 기능하게 된다. 아래의 [수학식 1]은 멤버 기기(300)가 릴레이 기기(200)에 미디어 스트림 데이터를 요청할 때 요청할 스트림 데이터의 크기를 구하는 수식이다.The plurality of member devices 300 requests the media stored as a file from the relay device 200 to download and play the media in a stream manner, but the size of the media file to be downloaded at one time based on monitoring control of the stream data buffering. It is a configuration that periodically executes media requests in units. The member device 300 is connected to the relay device 200 so that each member device 300 may periodically perform a buffer check and a file download process after the media playback starts. By controlling media request and stream data buffering for the network, media streaming is not required for current media playback, reducing network usage and network congestion, and avoiding excessive network resource contention and bandwidth fairness between member devices on the network. Function as possible. Equation 1 below is a formula for calculating the size of stream data to be requested when the member device 300 requests media stream data from the relay device 200.
수학식 1
Figure PCTKR2016013915-appb-M000001
Equation 1
Figure PCTKR2016013915-appb-M000001
위의 수학식에서, Stotal은 원본 미디어의 전체 크기를 의미하고, Dtotal은 원본 미디어의 전체 재생 시간을 의미한다. 즉, Stotal을 Dtotal로 나누면 대략 1초 동안 미디어를 재생할 때 필요한 스트림 데이터의 크기를 추정할 수 있게 된다. 또한, Drange 값은 멤버 기기(300)가 요청하는 스트림 데이터의 최소 재생 시간을 의미한다. 예를 들어, 미디어 재생을 위해 최소 10초 단위의 스트림 데이터 조각을 요청하여 다운로드 하고자 하면, 이 값을 10으로 주어 대략 10초 동안 재생할 수 있는 미디어 스트림 데이터 조각을 요청할 수 있게 된다. 최근 대부분의 멀티미디어는 가변 비트전송률(Variable Bitrate, VBR)을 가지므로, 특정 시점의 비트 전송률이 미디어 전체의 평균 비트전송률보다 높을 수 있으며, 이 경우에 상대적으로 더 큰 크기의 Sdownload 값이 요구될 수 있다. 이와 같이 가변 비트 전송률에 따른 Sdownload 값의 보정을 위해서 α값을 사용한다. 만약 Sdownload 값이 보정되지 않을 경우, 다음 스트림 데이터를 요청하여 다운로드 하는 시점이 오기 전에 스트림 데이터의 부족으로 인하여 미디어 재생이 중단되는 오류가 발생할 수 있으므로, 가변 비트전송률을 가진 멀티미디어에서 Drange 만큼의 재생 시간을 보장하기 위한 스트림 데이터 양인 Sdownload 값은 실험을 통해 얻은 α값을 2로 설정하도록 한다. 즉, 수학식에서의 Sdownload 값은 멤버 기기(300)가 릴레이 기기(200)에게 미디어를 요청하였을 때, Drange 시간 동안 미디어를 재생하기 위하여 주기적으로 요청할 미디어 스트림 데이터 조각의 용량을 나타내게 된다.In the above equation, S total means the total size of the original media, D total means the total playing time of the original media. In other words, dividing S total by D total makes it possible to estimate the size of stream data required to play media for approximately one second. In addition, the D range value means a minimum reproduction time of stream data requested by the member device 300. For example, if a user wants to download and download a stream data fragment of at least 10 seconds for media playback, this value is set to 10 to request a media stream data fragment that can be played for approximately 10 seconds. Since most multimedia has variable bit rate (VBR), the bit rate of a specific point in time may be higher than the average bit rate of the entire media. In this case, a relatively larger S download value may be required. Can be. As such, the α value is used to correct the S download value according to the variable bit rate. If the S download value is not corrected, as the D range in multimedia with a variable bit rate since the time of download requests and then stream data can cause errors due to the lack of stream data because the media playback is interrupted before the The S download value, which is the amount of stream data to guarantee the playback time, is set to a value of α obtained through experiments. That is, when the member device 300 requests the media from the relay device 200, the S download value represents the capacity of the media stream data piece to be periodically requested to play the media for the D range time.
또한, 멤버 기기(300)들 각각은 도 3에 도시된 바와 같이, 릴레이 기기(200)에 미디어 파일의 크기 및 시간에 따라 미리 설정되는 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일을 요청하여 다운로드 한 후 디스크(Disk)(301)에 저장하는 미디어 파일 매니저(MFM)(310)과, 미디어 파일 매니저(310)가 디스크(301)에 저장한 파일을 재생하며, 미디어 플레이의 버퍼를 계속 감시 확인하여 주기적으로 미디어 파일의 다운로드를 요청하는 미디어 플레이어 매니저(MPM)(320)를 포함하여 구성할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, each of the member devices 300 requests the relay device 200 to request a media file in units of sizes of media files to be downloaded at one time, which are preset according to the size and time of the media file. A media file manager (MFM) 310 for storing and downloading to the disk 301 and a file stored in the disk 301 by the media file manager 310, and continuing the buffer of the media play. It may be configured to include a media player manager (MPM) 320 to monitor and check the periodic download of the media file.
미디어 파일 매니저(MFM)(310)는 도 5에 도시된 바와 같이, 릴레이 기기(200)에 미디어 파일의 크기 및 시간에 따라 미리 설정된 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일을 요청하여 다운로드 하는 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)과, 미디어 파일 다운로드 모듈(311)에서 릴레이 기기(200)로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 다운로드한 미디어 파일 조각을 디스크(301)에 저장하는 미디어 파일 라이터(MFW)(312)로 구성될 수 있다. 여기서, 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)은 HTTP 프로토콜 통신을 이용하여 릴레이 기기(200)로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일 조각을 미디어 재생이 완료될 때 까지 주기적으로 다운로드 할 수 있다. 또한, 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)은 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일 조각을 주기적으로 반복하여 다운로드 하되, 미디어 파일 조각들이 순차로 연속되도록 할 수 있다. 또한, 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)은 HTTP 프로토콜 통신을 이용하여 릴레이 기기(200)로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일 조각을 미디어 재생이 완료될 때 까지 주기적으로 다운로드 하되, 미디어 재생 중 사용자가 미디어 재생을 중지하는 경우에는 미디어 파일 조각의 다운로드 요청을 중지하거나 대기상태를 유지할 수도 있다. 이러한 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)은 스트리밍 받고자 하는 미디어 파일에 대해 HTTP 프로토콜의 Range 헤더를 이용하여 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 스트림 미디어 파일 조각을 요청할 수 있다.As illustrated in FIG. 5, the media file manager (MFM) 310 requests a media file in the unit of a size of a media file to be downloaded at one time according to the size and time of the media file from the relay device 200. The media file download module (MFD Module) 311 to download and the media file fragments downloaded in the unit of the size of the media file to be downloaded at a time from the relay device 200 in the media file download module 311 disk (301) Media file writer (MFW) 312 to store in. Here, the media file download module (MFD Module) 311 periodically uses the HTTP protocol communication until the media playback is completed in pieces of media file in units of the size of the media file to be downloaded at one time from the relay device 200. You can download it. In addition, the media file download module (MFD Module) 311 may repeatedly download the media file fragments in units of the size of the media file to be downloaded at a time, so that the media file fragments may be sequentially arranged. In addition, the media file download module (MFD Module) 311 periodically uses the HTTP protocol communication until the media file is finished playing the piece of media file in units of the size of the media file to be downloaded at one time from the relay device 200. If the user stops playing the media while the media is being played, the download request for the piece of media file may be stopped or held. The media file download module (MFD Module) 311 may request a stream media file fragment by the size unit of the media file to be downloaded at a time using a range header of the HTTP protocol for the media file to be streamed.
미디어 파일 라이터(MFW)(312)는 미디어 파일 다운로드 모듈(311)에서 릴레이 기기(200)로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 다운로드한 미디어 파일 조각을 디스크에 저장할 때, RandomAccessFile을 이용하여 임의의 위치부터 미디어 파일 조각이 다운로드 될 수 있도록 구현될 수 있다.The media file writer (MFW) 312 uses the RandomAccessFile when the media file download module 311 stores the downloaded media file fragment in the unit of the size of the media file to be downloaded from the relay device 200 at once. It can be implemented so that the media file fragment can be downloaded from any location.
미디어 플레이어 매니저(MPM)(320)는 도 5에 도시된 바와 같이, 디스크(301)에 저장된 파일을 읽어와 재생할 수 있도록 하는 미디어 플레이어 모듈(MP Module)(321)과, 미디어 플레이어 모듈(321)을 통한 미디어의 재생 중에 미디어 플레이어의 버퍼를 계속 감시 확인하는 버퍼 관리 모듈(BM Module)(322)을 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 미디어 플레이어 모듈(MP Module)(321)은 디스크(301)에 저장된 파일을 읽어와 재생할 수 있는 미디어 플레이어로서, 안드로이드에서 제공하는 VideoView 또는 MidiaPlayer를 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 미디어 플레이어 모듈(MP Module)(321)은 버퍼 관리 모듈(322)을 통해 주기적으로 새로 다운로드한 부분을 재생할 수 있도록 VideoView 또는 MidiaPlayer의 현재의 재생 위치 값을 초 단위로 받아 현재 설정된 미디어 파일을 통해 더는 미디어 파일이 재생될 수 없을 때, 다시 해당 재생 위치로 재생 위치를 갱신시킬 수 있게 된다. 또한, 버퍼 관리 모듈(BM Module)(322)은 미디어 플레이어의 스트림 데이터 버퍼링의 감시 확인에 기초하여 버퍼의 미디어 양을 확인하고, 잔여 미디어 양이 충분하지 않을 때 다음 재생할 미디어 파일 조각의 다운로드를 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)에 요청하고, 미디어 파일 다운로드 모듈(311)에서 미디어 파일을 수신하도록 제어할 수 있다.As illustrated in FIG. 5, the media player manager (MPM) 320 may include a media player module (321) and a media player module (321) for reading and playing a file stored in the disk 301. It can be configured to include a buffer management module (BM Module) 322 for continuously monitoring and checking the buffer of the media player during the playback of the media through. Here, the media player module (MP Module) 321 is a media player capable of reading and playing a file stored in the disk 301, and may be implemented using a VideoView or MidiaPlayer provided by Android. In addition, the media player module (MP Module) 321 receives the current playback position value of the VideoView or MidiaPlayer in seconds so as to periodically play the newly downloaded portion through the buffer management module 322 and receives the currently set media file. Through this, when the media file can no longer be played, the play position can be updated again to the play position. In addition, the buffer management module (BM Module) 322 checks the media amount of the buffer based on the monitoring confirmation of the stream data buffering of the media player, and downloads the next piece of media file to be played when the remaining media amount is not sufficient. A file download module (MFD Module) 311 may be requested, and the media file download module 311 may be controlled to receive a media file.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 구현 결과를 일례로 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템에 구현되는 릴레이 기기(200)와 멤버 기기(300)들에 구현된 스트리밍 릴레이 엔진을 통해 이종 무선 네트워크상에서 미디어 스트리밍 릴레이를 진행한 모습을 나타낸다. 즉, 소스 기기(100)가 미디어 스트리밍을 시작한 후 릴레이 기기(200)가 소스 기기(100)에 미디어를 요청하여 다운로드 하면서 미디어 재생을 진행하면, 멤버 기기(300)가 릴레이 기기(200)에 미디어를 요청하여 Sdownload 만큼씩 미디어를 다운로드하면서 미디어 재생을 진행하는 화면을 나타낸다.6 is a diagram illustrating an example of an implementation result of an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 illustrates a heterogeneous wireless network through a streaming relay engine implemented in a relay device 200 and member devices 300 implemented in an efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control according to an embodiment of the present invention. This shows the progress of media streaming relay. That is, when the source device 100 starts media streaming and the relay device 200 requests media from the source device 100 and downloads the media, the media device 100 plays the media. A screen is displayed in which the media is played while S media is downloaded by S download .
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 성능 평가 결과로서, 비트전송률별 평균 재생화면 정지횟수를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템의 성능 평가 결과로서, 비트전송률별 재생화면 정지 평균 및 최소/최대 시간을 도시한 도면이다. 도 7은 버퍼링 제어를 하지 않는 기존 중계 방식과, 본 발명의 버퍼링 제어를 통한 중계 방식의 멤버 기기(300)별 평균 화면 정지 횟수를 비트전송률별로 측정하여 나타낸 그래프이다. 도 7에서는 기존의 중계 방식보다 본 발명의 중계 방식이 더 적은 횟수의 재생 화면 정지가 발생하였음을 알 수 있다. 특히, 가장 높은 비트전송률인 4000Kbps의 미디어 재생 시, 기존 중계 방식은 8.83회의 화면 정지가 발생한 반면에 본 발명의 중계 방식은 2.45회로 매우 적은 횟수의 화면 정지가 발생하였다. 도 8은 기존 중계 방식과 본 발명에 따른 버퍼링 제어를 통한 중계 방식의 멤버 기기(300)별 화면 정지 1회 시의 최소/최대/평균 시간을 비트전송률별로 평균하여 그래프로 나타내고 있다. 도 8은 본 발명에 따른 중계 방식이 기존의 중계 방식에 비해 화면 정지가 발생하였을 때, 버퍼링이 완료되어 다시 재생이 시작되기까지 더 적은 시간이 소요됨을 알 수 있다. 특히, 4000Kbps 비트전송률을 가진 미디어 중계 시 본 발명에 따른 버퍼링 제어의 중계 방식이 약 5.52초 빠르게 재생이 회복됨을 알 수 있다. 이와 같은 실험 결과를 통해 기존 중계 방식보다 본 발명에 따른 버퍼링 제어를 통한 중계 방식의 재생 화면 정지 횟수와 화면 정지 시간이 현저하게 감소하였음을 알 수 있다. 이는 멤버 기기에서 미디어 스트림 데이터에 대한 버퍼링을 제어하여 멤버 기기 간 발생하는 과도한 대역폭 경쟁을 방지하고, 네트워크 대역폭 사용에 대한 공평성 저하를 방지하기 때문이다. 즉, 중계 버퍼링 제어를 통해서 스트리밍 중계가 이루어지는 무선 채널 내에서 발생하는 프레임 충돌과 경쟁을 감소시키고, 대역폭을 확보하여 스트림 버퍼링 대기로 인한 지연시간을 감소시킴으로써, 멤버 기기들의 재생 화면 정지 횟수 및 화면 정지 시간이 감소되어 서비스 사용자가 체감하는 멀티미디어 스트리밍의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.7 is a diagram illustrating the performance evaluation of an efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control according to an embodiment of the present invention. As a result of performance evaluation of an efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control according to an embodiment, it is a diagram showing a playback picture stop average and minimum / maximum time for each bit rate. FIG. 7 is a graph illustrating an average number of screen stops for each of the member relays 300 of the relaying method which does not perform the buffering control and the relaying method through the buffering control of the present invention. In FIG. 7, it can be seen that the number of playback screen stops occurs less frequently in the relay method of the present invention than in the conventional relay method. In particular, when media playback of 4000 Kbps, which is the highest bit rate, the existing relay method has 8.83 times of screen freeze while the relay method of the present invention has a very small number of screen freezes of 2.45 times. FIG. 8 is a graph illustrating the average of the minimum / maximum / average time of one screen stop for each member device 300 of the relay method through the buffering control according to the present invention and the bit rate. FIG. 8 shows that when the screen stop occurs in the relay method according to the present invention, less time is required before the buffering is completed and playback starts again. In particular, it can be seen that when the media relay with 4000Kbps bit rate is relayed, the playback of the buffering control according to the present invention is quickly recovered about 5.52 seconds. As a result of the experiment, it can be seen that the number of playback screen stops and the screen stop time of the relay method through the buffering control according to the present invention are significantly reduced than the conventional relay method. This is because the member device controls the buffering of the media stream data, thereby preventing excessive bandwidth competition between member devices and preventing fairness of network bandwidth usage. That is, through the relay buffering control, the frame collision and contention occurring in the wireless channel through which the streaming relay is performed is reduced, and the bandwidth is delayed to reduce the delay time due to the stream buffering wait. Time can be reduced to improve the quality of multimedia streaming experienced by service users.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above may be variously modified or applied by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

Claims (20)

  1. 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템으로서,An efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control,
    원본 미디어를 제공하는 소스 기기(100);A source device 100 providing original media;
    상기 소스 기기(100)에 미디어를 요청하여 스트림 방식으로 미디어를 다운로드 하여 디스크(201)에 저장하고, 멤버 기기(300)들의 미디어 요청에 대응하여 디스크(201)에 저장된 미디어를 스트림 방식으로 중계하는 릴레이 기기(200); 및By requesting the media from the source device 100 to download the media in a stream manner and storing the media on the disk 201, and in response to the media request of the member devices 300, the media stored in the disk 201 can be relayed in a stream manner. Relay device 200; And
    상기 릴레이 기기(200)에 파일로 저장된 미디어를 요청하여 스트림 방식으로 미디어를 다운로드 하여 재생하되, 스트림 데이터 버퍼링의 감시 제어에 기초하여 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 요청을 주기적으로 수행하는 멤버 기기(300)들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Requests the media stored as a file to the relay device 200 to download and play the media in a stream manner, and periodically performs a media request in units of the size of the media file to be downloaded at a time based on monitoring control of the stream data buffering. An efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control, characterized in that it comprises a member device (300).
  2. 제1항에 있어서, 상기 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템은,The system of claim 1, wherein the wireless network streaming relay engine system comprises:
    상기 소스 기기(100)와 상기 릴레이 기기(200)를 하나의 무선 AP(Access Point)를 통해 IEEE 802.11 인프라스트럭처 네트워크로 연결되어 접속되도록 구성하고, 상기 릴레이 기기(200)와 상기 멤버 기기(300)들은 Wi-Fi Direct 네트워크로 연결되어 접속되는 이종 네트워크를 구성하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.The source device 100 and the relay device 200 are configured to be connected and connected to an IEEE 802.11 infrastructure network through one wireless access point (AP), and the relay device 200 and the member device 300 are connected to each other. An efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control, characterized in that for configuring a heterogeneous network connected and connected to the Wi-Fi Direct network.
  3. 제2항에 있어서, 상기 릴레이 기기(200)는,The method of claim 2, wherein the relay device 200,
    미디어 스트리밍을 요청하는 상기 멤버 기기(300)들을 Wi-Fi Direct 네트워크상에서 그룹 멤버로 묶어 상기 멤버 기기들의 그룹 소유자 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control, characterized in that the member device to request the streaming media (300) by grouping the group member on the Wi-Fi Direct network to act as a group owner of the member devices.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소스 기기(100)는,The method of claim 1, wherein the source device 100,
    원본 미디어 파일을 저장하고, 상기 릴레이 기기(200)의 미디어 요청에 대응하여 저장된 미디어를 스트림 방식으로 제공하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control, characterized in that for storing the original media file, and providing the stored media in a stream manner in response to a media request of the relay device (200).
  5. 제1항에 있어서, 상기 릴레이 기기(200)는,The method of claim 1, wherein the relay device 200,
    상기 소스 기기(100)에 미디어 파일을 요청하여 다운로드 한 후 디스크(Disk)(201)에 저장하는 미디어 파일 매니저(MFM)(210);A media file manager (MFM) 210 for requesting and downloading a media file from the source device 100 and storing it in a disk 201;
    상기 미디어 파일 매니저(210)가 디스크(201)에 저장한 파일을 읽어와 재생할 수 있도록 하는 미디어 플레이어 매니저(MPM)(220); 및A media player manager (MPM) 220 for allowing the media file manager 210 to read and play the file stored in the disk 201; And
    상기 멤버 기기(300)들로부터 미디어 파일을 요청받으면, 디스크(201)에서 미디어 파일을 읽어와 해당하는 멤버 기기(300)로 전송하는 HTTP 서버 매니저(HSM)(230)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.When the media file is requested from the member devices 300, an HTTP server manager (HSM) 230 for reading the media file from the disk 201 and transmitting the media file to the corresponding member device 300 is configured. An efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control.
  6. 제5항에 있어서, 상기 미디어 파일 매니저(MFM)(210)는,The media file manager (MFM) 210 of claim 5, wherein
    상기 소스 기기(100)에 미디어 파일을 요청하여 다운로드 하는 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(211); 및A media file download module (MFD Module) 211 for requesting and downloading a media file from the source device 100; And
    상기 미디어 파일 다운로드 모듈(211)에서 상기 소스 기기(100)로부터 다운로드한 미디어 파일을 디스크(201)에 저장하는 미디어 파일 라이터(MFW)(212)로 구성하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.The media file download module 211 comprises a media file writer (MFW) 212 for storing the media file downloaded from the source device 100 on the disk 201, using media buffer control Efficient wireless network streaming relay engine system.
  7. 제5항에 있어서, 상기 미디어 플레이어 매니저(MPM)(220)는,The method of claim 5, wherein the media player manager (MPM) 220,
    상기 디스크(201)에 저장된 파일을 읽어와 재생할 수 있도록 하는 미디어 플레이어 모듈(MP Module)(221)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control, characterized in that it comprises a media player module (MP Module) (221) to read and play the file stored in the disk (201).
  8. 제5항에 있어서, 상기 HTTP 서버 매니저(HSM)(230)는,The method of claim 5, wherein the HTTP server manager (HSM) 230,
    HTTP 프로토콜을 사용하여 상기 멤버 기기(300)로부터 미디어의 스트리밍 요청을 받고, 오픈 소스로 제공되는 NanoHTTPD를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Receiving a streaming request of media from the member device (300) using the HTTP protocol, it is implemented using NanoHTTPD provided as open source, efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤버 기기(300)들 각각은,The method according to any one of claims 1 to 8, wherein each of the member devices 300,
    상기 릴레이 기기(200)에 미디어 파일의 크기 및 시간에 따라 미리 설정되는 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일을 요청하여 다운로드 한 후 디스크(Disk)(301)에 저장하는 미디어 파일 매니저(MFM)(310); 및A media file manager for requesting and downloading a media file in units of a size of a media file to be downloaded at one time, which is set in advance according to the size and time of the media file to the relay device 200, and then storing the media file in a disk 301. (MFM) 310; And
    상기 미디어 파일 매니저(310)가 디스크(301)에 저장한 파일을 재생하며, 미디어 플레이의 버퍼를 계속 감시 확인하여 주기적으로 미디어 파일의 다운로드를 요청하는 미디어 플레이어 매니저(MPM)(320)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.The media file manager 310 includes a media player manager (MPM) 320 which plays a file stored in the disk 301 and continuously monitors and checks the buffer of the media play and requests the download of the media file periodically. An efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control.
  10. 제9항에 있어서, 상기 미디어 파일 매니저(MFM)(310)는,The method of claim 9, wherein the media file manager (MFM) 310,
    상기 릴레이 기기(200)에 미디어 파일의 크기 및 시간에 따라 미리 설정된 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일을 요청하여 다운로드 하는 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311); 및A media file download module (MFD Module) 311 for requesting and downloading the media file to the relay device 200 in units of the size of the media file to be downloaded at one time according to the size and time of the media file; And
    상기 미디어 파일 다운로드 모듈(311)에서 상기 릴레이 기기(200)로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 다운로드한 미디어 파일 조각을 디스크(301)에 저장하는 미디어 파일 라이터(MFW)(312)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.In the media file download module 311, the media file writer (MFW) 312 stores the downloaded piece of media file in the unit of the size of the media file to be downloaded at one time from the relay device 200. An efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control, characterized in that the configuration.
  11. 제10항에 있어서, 상기 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)은,The method of claim 10, wherein the media file download module (MFD Module) 311,
    HTTP 프로토콜 통신을 이용하여 상기 릴레이 기기(200)로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일 조각을 미디어 재생이 완료될 때 까지 주기적으로 다운로드 하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Efficiently using the media buffer control, characterized in that by periodically downloading the media file fragments until the media playback is completed by the unit of the size of the media file to be downloaded from the relay device 200 at a time using HTTP protocol communication Wireless network streaming relay engine system.
  12. 제11항에 있어서, 상기 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)은,The method of claim 11, wherein the media file download module (MFD Module) 311,
    상기 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일 조각을 주기적으로 반복하여 다운로드 하되, 미디어 파일 조각들이 순차로 연속되도록 하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Efficiently downloading the media file piece by piece in the unit of the size of the media file to be downloaded at one time, characterized in that the media file pieces are sequentially contiguous, efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control.
  13. 제11항에 있어서, 상기 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)은,The method of claim 11, wherein the media file download module (MFD Module) 311,
    HTTP 프로토콜 통신을 이용하여 상기 릴레이 기기(200)로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 미디어 파일 조각을 미디어 재생이 완료될 때 까지 주기적으로 다운로드 하되, 미디어 재생 중 사용자가 미디어 재생을 중지하는 경우에는 미디어 파일 조각의 다운로드 요청을 중지하거나 대기상태를 유지하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.By using the HTTP protocol communication, the media file fragments are periodically downloaded until the media playback is completed in units of the size of the media file to be downloaded from the relay device 200 at one time, and the user stops the media playback during media playback. In the case of stopping the download request of the piece of media file or maintain a standby state, the efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control.
  14. 제10항에 있어서, 상기 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)은,The method of claim 10, wherein the media file download module (MFD Module) 311,
    스트리밍 받고자 하는 미디어 파일에 대해 HTTP 프로토콜의 Range 헤더를 이용하여 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 스트림 미디어 파일 조각을 요청하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control, characterized by requesting stream media file fragments in units of size of media file to be downloaded at a time by using range header of HTTP protocol for media file to be streamed .
  15. 제10항에 있어서, 상기 미디어 파일 라이터(MFW)(312)는,The media file writer (MFW) 312 of claim 10, wherein:
    상기 미디어 파일 다운로드 모듈(311)에서 상기 릴레이 기기(200)로부터 한 번에 다운로드할 미디어 파일의 크기 단위로 다운로드한 미디어 파일 조각을 디스크에 저장할 때, RandomAccessFile을 이용하여 임의의 위치부터 미디어 파일 조각이 다운로드 될 수 있도록 구현되는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.When the media file download module 311 stores a piece of media file downloaded in the unit of a size of a media file to be downloaded from the relay device 200 at a time, the piece of media file is deleted from an arbitrary location using a RandomAccessFile. Efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control, characterized in that implemented to be downloaded.
  16. 제9항에 있어서, 상기 미디어 플레이어 매니저(MPM)(320)는,The media player manager (MPM) 320 of claim 9, wherein
    상기 디스크(301)에 저장된 파일을 읽어와 재생할 수 있도록 하는 미디어 플레이어 모듈(MP Module)(321); 및A media player module (MP Module) 321 for reading and playing a file stored in the disk 301; And
    상기 미디어 플레이어 모듈(321)을 통한 미디어의 재생 중에 미디어 플레이어의 버퍼를 계속 감시 확인하는 버퍼 관리 모듈(BM Module)(322)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Efficient wireless network using a media buffer control, characterized in that it comprises a buffer management module (BM Module) 322 for continuously monitoring and checking the buffer of the media player during the playback of the media through the media player module 321 Streaming relay engine system.
  17. 제16항에 있어서, 상기 버퍼 관리 모듈(BM Module)(322)은,The method of claim 16, wherein the buffer management module (BM Module) 322,
    미디어 플레이어의 스트림 데이터 버퍼링의 감시 확인에 기초하여 버퍼의 미디어 양을 확인하고, 잔여 미디어 양이 충분하지 않을 때 다음 재생할 미디어 파일 조각의 다운로드를 미디어 파일 다운로드 모듈(MFD Module)(311)에 요청하고, 미디어 파일 다운로드 모듈(311)에서 미디어 파일을 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.The media amount of the buffer is checked based on the monitoring confirmation of the stream data buffering of the media player, and when the remaining media amount is not sufficient, the media file download module 311 requests the download of the next piece of media file to be played. And controlling the media file download module (311) to receive the media file.
  18. 제16항에 있어서, 상기 미디어 플레이어 모듈(MP Module)(321)은,The method of claim 16, wherein the media player module (MP Module) 321,
    상기 디스크(301)에 저장된 파일을 읽어와 재생할 수 있는 미디어 플레이어로서, 안드로이드에서 제공하는 VideoView 또는 MidiaPlayer를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Efficient wireless network streaming relay engine system using a media buffer control, characterized in that implemented as a media player that can read and play the file stored in the disk (301) using a VideoView or MidiaPlayer provided by Android.
  19. 제18항에 있어서, 상기 미디어 플레이어 모듈(MP Module)(321)은,The method of claim 18, wherein the media player module (MP Module) 321,
    상기 버퍼 관리 모듈(322)을 통해 주기적으로 새로 다운로드한 부분을 재생할 수 있도록 VideoView 또는 MidiaPlayer의 현재의 재생 위치 값을 초 단위로 받아 현재 설정된 미디어 파일을 통해 더는 미디어 파일이 재생될 수 없을 때, 다시 해당 재생 위치로 재생 위치를 갱신시키는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.When the media file can no longer be played through the currently set media file by receiving the current playback position value of VideoView or MidiaPlayer in seconds so that the newly downloaded portion can be periodically played through the buffer management module 322, Efficient wireless network streaming relay engine system using the media buffer control, characterized in that to update the playback position back to the corresponding playback position.
  20. 제9항에 있어서, 상기 멤버 기기(300)는,The method of claim 9, wherein the member device 300,
    각각의 멤버 기기(300)들이, 미디어 재생이 시작된 이후 주기적인 버퍼 확인과 파일을 다운로드 하는 과정이 미디어 파일이 재생되는 동안 반복적으로 수행될 수 있도록 상기 릴레이 기기(200)에 대하여 미디어 요청과 스트림 데이터 버퍼링을 제어함으로써, 현재의 미디어 재생에 필요하지 않은 미디어 스트리밍을 감소시켜 네트워크 사용량 및 네트워크의 혼잡도를 줄이고, 네트워크에서의 멤버 기기 간의 과도한 네트워크 자원 경쟁 및 대역폭의 공정성 저하가 방지되도록 기능하는 것을 특징으로 하는, 미디어 버퍼 제어를 이용한 효율적인 무선 네트워크 스트리밍 중계 엔진 시스템.Media request and stream data is transmitted to the relay device 200 so that each member device 300 may periodically perform a buffer checking and file downloading process after the media playback starts. By controlling buffering, it reduces media streaming that is not required for current media playback to reduce network usage and network congestion, and prevents excessive network resource contention and deterioration of bandwidth fairness among member devices in the network. An efficient wireless network streaming relay engine system using media buffer control.
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