KR100298372B1 - 영상 데이터 재전송 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 데이터 서비스에 관한 것으로, 특히 전송 속도가 낮고 오류 발생율이 매우 높은 이동 통신 채널에서 압축되어 전송되는 영상 데이터가 채널 상의 에러에 의해 손상될 경우 해당 영상 데이터를 분할하여 재전송하는데 적당하도록 한 영상 데이터 재전송 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 영상 데이터 재전송 방법은 수신측으로부터 손상된 영상 데이터에 대한 재전송 요청이 입력됨에 따라, 상기 요청된 영상 데이터를 분할한 후 분할된 영상 데이터를 패킷화하여 재전송 함으로써 재전송되는 영상데이터의 크기를 조절할 수 있어 채널 대역폭의 사용 효율의 저하를 방지하여 영상 전송의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

영상 데이터 재전송 방법{Re-transmission Method for Video data}
본 발명은 영상 데이터 서비스에 관한 것으로, 특히 전송 속도가 낮고 오류 발생율이 매우 높은 이동 통신 채널에서 압축되어 전송되는 영상 데이터가 채널 상의 에러에 의해 손상될 경우 손상된 영상 데이터를 분할하여 재전송하는데 적당하도록 한 영상 데이터 재전송 방법에 관한 것이다.
최근 W-CDMA(Wide-band Code Division Multiple Access)를 중심으로 한 이동 통신 국제 규격의 표준화에 따라, 국제 전기 통신 연합 산하 전기 통신 표준화 부문(이하, ITU-T라 약칭함)에서는 텔레비젼 전송로와 음성 방송 전송로에 관한 권고안인 H.시리즈를 통해 이동 영상 데이터 통신에 관한 규격을 제안하고 있다.
이러한 이동 영상 데이터 통신에 관한 국제 규격에서는 영상 압축 부호화된 가변 속도 영상 데이터를 통신 채널의 속도에 맞게 조절하여 전송할 수 있도록 버퍼(Buffer)에 일정 시간 동안 저장한 후 출력하는 비디오 버퍼링(Video Buffering) 기법을 공통적으로 사용하고 있다.
이는 만일 통신 채널이 영상 압축 데이터의 속도 변화에 관계없이 가변적으로 제공되는 가변 비트 속도(Variable Bit Rate)의 통신 채널일 경우라면 버퍼링(Buffering)이 필요 없게 되지만, 대부분의 유무선 디지털 통신에서는 고정 비트 속도(Constant Bit Rate)의 통신 채널을 사용함으로 가변 속도 영상 데이터를 고정 비트 속도의 통신 채널에 맞도록 적응적으로(adaptively) 제어하는 비디오 버퍼링(Video Buffering) 기법이 필수적이다.
또한, 이들 이동 영상 데이터 통신에 관한 국제 규격에서는 영상 압축 부호화된 가변 속도 영상 데이터에 대해, 전송 채널의 비트 에러 발생에 따른 강인성(Resilience)을 높이기 위한 몇 가지의 오류 제어 기법을 채택한다.
특히, 동영상 표준화 그룹(Moving Picture Experts Group : 이하, MPEG라 약칭함) 중 MPEG-4의 경우에는 재동기화 기법(Re-synchronization), 데이터 분할 기법(Data Partitioning), 역가변 길이 부호화 기법(Reversible Variable Length Codes) 등과 같은 오류 제어 기법이 적용되는데, 이들 기법들은 현재 약 2 ∼ 3%의 부가 정보 삽입으로 10-3정도의 에러율을 갖는 채널에서 약2∼3㏈의 화질 향상을 제공한다.
한편, 압축된 영상 데이터의 재전송에 관련된 국제 규격은 최종 규격안으로 거의 확정 완료된 ITU-T H.223이 있으며, 이러한 ITU-T H.223에는 압축된 영상 데이터의 재전송을 가능하게 하는 프로토콜을 제안하고 있다. 즉, 영상을 위해 별도로 적응계층3(Adaptation Layer 3 : 이하, AL3이라 약칭함)을 정의하는 것이다.
이러한, AL3은 전송된 영상 데이터가 손상될 경우 수신측에서 손상된 영상 데이터를 재전송 받도록 하기 위하여 손상된 영상 데이터의 주소를 송신측으로 알려주고, 이에 따라 미리 송신측 버퍼 메모리에 저장되어 있던 해당 영상 데이터를 재전송하는 기능을 수행한다.
도 1은 일반적인 영상 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 송신측 시스템 다중화 계층상의 송신측은 송신 AL3 처리부(100) 및 다중화부(MUX)(110)로 구성되며, 수신측은 역다중화부(DEMUX)(120) 및 수신 AL3 처리부(130)로 구성된다.
영상 데이터의 전송 절차는 다음과 같다.
우선, 송신측에는 전송될 영상 데이터(또는 영상 패킷)의 재전송을 위한 저장용 메모리(Bs)(113)가 별도로 구비되며, 송신측의 송신 AL3 처리부(100)에는 송신될 영상 패킷인 I-PDU의 송신 일련 번호{V(S)}(112)가 있다.
I-PDU의 송신 일련 번호{V(S)}(112)는 I-PDU가 하나 전송될 때마다 '1'씩 증가하며, 저장용 메모리(Bs)(113)에는 가장 최근에 전송된 I-PDU가 저장된다.
여기서 송신 AL3 처리부(100)가 지원해야 하는 저장용 메모리(Bs)(113)의 최소 크기는 ITU-T H.324에 정의되어 있으며, 저장용 메모리(Bs)(113)의 실제 동작 크기는 ITU-T H.245에 따른 개방형 논리 채널을 통해 수신측에 알려진다.
여기서, 정의되는 N(S)는 송신측에서 전송된 I-PDU의 일련 번호(Sequence number)로써, 수신측에서 수신할 I-PDU의 일련 번호 N(R)과 같게 되는데, 수신측에서는 수신될 다음 I-PDU의 송신 일련 번호{N(S)}가 대기 상태에 있다가 수신 일련 번호{N(R)}과 같은 값이면 정상적으로 I-PDU가 전송된 것으로 인식한다.
이렇게 I-PDU가 정상적으로 하나씩 수신될 때마다 수신 일련 번호{V(R)}(42)는 '1'씩 증가된다.
도 2는 일반적인 영상 데이터를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 영상 데이터를 나타내는 AL-PDU(Protocol Data Unit)(204)는 AL-SDU(Serice data unit)(200), CRC(201) 및 TB(Tail bit)(202)로 구성된다.
여기서, AL-SDU(200)는 압축된 영상 데이터이고, CRC(201)는 에러 정정 비트이며, TB(202)는 AL-PDU(204)의 마지막을 나타낸다. 또한 CF(203)는 AL-PDU(204)에 대한 각종 제어 정보이다.
그러나, 지금까지 설명한 종래 영상 데이터의 전송 과정을 고려해보면, 수신측에서는 손상된 영상데이터를 수신할 경우 송신측으로 손상된 영상 데이터의 재전송을 요구하고, 송신측은 우선 정상적인 영상 데이터의 전송을 중단한 후 수신측으로부터 재전송이 요구된 영상 데이터를 재전송하게 된다.
이때, 송신측에서는 손상된 영상 데이터가 일부분이었을 경우에도 패킷화된 영상 데이터의 전부를 재전송해야 하므로(도 3 참조) 채널의 대역폭 이용 효율이 낮아지고, 또한 채널의 에러율이 높을 경우에는 그에 따라 재전송이 여러 차례 반복하여 실시되므로서 송신측 버퍼에 대기중인 영상 데이터의 전송이 지연된다. 이러한 영상 데이터의 전송 지연은 결과적으로 수신측에서 영상 데이터의 재생시 화질 및 음성 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 수신측으로부터 재전송이 요구된 영상 데이터를 균등 또는 비균등한 크기로 각각 분할하여 재전송하는 영상 데이터 재전송 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 영상데이터 재전송 방법은 수신측으로부터 손상된 영상 데이터에 대한 재전송 요청이 입력됨에 따라, 상기 요청된 영상 데이터를 분할한 후 분할된 영상 데이터를 패킷화하여 재전송한다.
바람직하게, 상기 각 분할된 영상 데이터의 재전송은 상기 분할된 영상 데이터의 중요도 또는 전송시 에러 발생율에 따라 우선 순위가 결정되며, 또한, 상기 요청된 영상 데이터에 대한 분할 단위 크기는 상기 수신측으로부터 요청되는 재전송율 또는 채널 에러율에 따라 가변적으로 설정된다.
도 1은 일반적인 영상 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 일반적인 영상 데이터를 나타낸 도면.
도 3은 일반적인 재전송 영상 데이터를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 영상 데이터 재전송 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5a는 본 발명에 따라 두 부분으로 분할되어 재전송되는 영상 데이터를 나타낸 도면.
도 5b는 본 발명에 따라 멀티(Multi)로 분할되어 전송되는 영상 데이터를 나타낸 도면.
도 6a는 종래 제어 필드(CF)를 나타낸 도면.
도 6b는 도 5에 보인 제어 필드를 나타낸 도면.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에서는 수신측으로부터 영상 데이터의 재전송이 요구될 경우 재전송이 요구된 영상 데이터를 소정 크기로 분할한 후 분할된 각 영상 데이터를 패킷화하여 재전송하는 영상 데이터 재전송 방법을 제안한다.
이때, 재전송이 요구된 영상 데이터의 분할 크기는 고정적이거나 또는 가변적일 수 있으며, 각 분할된 영상 데이터는 각각 중요한 정보를 가지고 있는 부분 또는 에러 발생율이 높은 부분부터 우선적으로 전송된다.
한편, 영상 데이터를 상황에 따라 가변적인 크기로 분할하여 재전송하는 경우에는 영상 데이터의 중요한 부분 또는 에러 발생율이 높은 부분을 상대적으로 작게 분할하여 재전송한다.
또한, 본 발명에서는 각 분할된 영상데이터를 제어하기 위한 새로운 구조의 제어 필드(CF)를 제안한다.
도 4는 본 발명에 따른 영상 데이터 재전송 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일반적으로 수신측의 재전송 요구에 대해 송신측은 두 가지의 반응을 나타낼 수 있는데, 하나는 재전송이 요구된 영상 데이터 즉, 영상 패킷인 I-PDU를 요구대로 보내는 패스(Pass)동작을 하는 것이고, 다른 하나는 재전송이 불가능할 경우 이를 거부하는 동작을 하는 것이다.
이때, 요구된 I-PDU를 전송하는데는 역방향 논리 채널(Reverse Logical Channel)이 필수적으로 설정되어야 하며, 이는 ITU-T H.245에 정의되어 있다.
여기서, 역방향 논리 채널은 호의 구성을 제어하고 유지하는 제어 전용 채널로서 순방향 논리 채널(Forward Logical Channel)과 함께 송신측과 수신측 사이의 호를 관리하는 채널을 말한다.
상기 두 제어 전용 채널은 호가 구성되기전 단말기의 각종 특성 정보를 교환하고, 통신 중에도 호의 연결 상태를 감지하여 이에 따른 대응 동작을 취하거나, 또는 문제 발생시 이를 표시하고 제어한다.
또한, 상기 두 제어 전용 채널은 요구된 I-PDU를 전송하는 과정에서는 재전송 요구 메시지(SREJ PDU)를 송신측에 보낸 후 응답을 기다리는 역할을 수행한다.
도 4에 도시된 바와 같이, AL3 송신 엔티티(400)에서 전송될 I-PDU의 일련 번호 V(S)를 I-PDU에 포함시켜 전송하면(S10), AL3 수신 엔티티(401)에서는 현재 전송된 I-PDU의 일련 번호 N(S)가 자신이 수신할 I-PDU의 일련 번호 V(R)과 동일한가를 검사한 후 동일하면 정상적으로 다음 I-PDU를 수신하기 위한 동작을 수행한다.
그러나, 전송된 I-PDU의 일련 번호 N(S)가 AL3 수신 엔티티(401)의 V(R)과 동일하지 않으면, 재전송 요구 메시지(SREJ PDU)를 AL3 송신 엔티티(400)에 보낸다(S20).
AL3 송신 엔티티(400)에서는 재전송 요구 메시지(SREJ PDU)를 받고 나서, 해당 일련 번호의 I-PDU가 아직 저장용 메모리(Bs)에 있는지를 검사한 후 해당 I-PDU를 재전송하게 된다(S30).
이때, 만약 저장용 메모리(Bs)에 해당 I-PDU가 없을 경우에는 재전송 불가 메시지(DRTX PDU)를 AL3 수신 엔티티(401)에 알리게 되는데(S40), AL3 수신 엔티티(400)는 이와 같이 재전송이 가능하거나 재전송이 불가능할 경우에 대해 모두 자신의 타이머를 중지시키고 다음 I-PDU를 수신함으로써 재전송 동작을 끝내게 된다.
여기서 재전송이 가능할 경우 본 발명에서는 재전송되는 영상 데이터를 소정 크기로 분할한 후 영상 패킷화하여 전송한다. 이때, 영상 데이터에 대한 분할 크기는 균등하게 할 수도 있으며 비균등하게 할 수도 있다.
제 1 실시예
제 1 실시예에서는 수신측으로부터 재전송이 요구된 영상 데이터를 전반부와 후반부로 균등하게 분할하여 재전송할 경우에 대하여 설명한다.
도 5a는 본 발명에 따라 두 부분으로 분할되어 재전송되는 영상 데이터를 나타낸 도면이고, 도 5b는 본 발명에 따라 멀티(Multi)로 분할되어 전송되는 영상 데이터를 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 압축된 영상 데이터 AL-SDU의 크기를 N 비트라고 가정하면, 우선 재전송되는 영상 데이터를 두 부분 즉,AL-페이로드 및AL-페이로드로 균등하게 분할한다. 이때 분할된 각 영상 데이터에는 자신을 제어하기 위한 제어 필드(CF)가 각각 삽입된다.
이어, 먼저 송신측은 재전송이 요구된 영상 데이터의 첫 번째 부분인AL-페이로드(Payload)를 전송한다.
그러면, 수신측에서는AL-페이로드를 수신하여 손상된 영상 데이터에 대한 에러 정정을 실시하고 만약 이때 손상된 영상 데이터가 복구되면 송신측은 나머지AL-페이로드를 전송하지 않는다.
그러나,AL-페이로드로서 손상된 영상 데이터가 복구되지 않으면 송신측에서는 재전송이 요구된 영상 데이터의 나머지 부분인AL-페이로드를 전송하고, 수신측에서는AL-페이로드를 수신한 후 이를 이용하여 손상된 영상 데이터를 복구한다.
이와 같이 재전송이 요구된 영상 데이터를 두 부분(즉, 전반부와 후반부)으로 분할하여 각각 전송할 경우에 재전송이 실시될 확률은 다음 식 1과 같이 산출할 수 있다.
식 1을 참조하면, 영상 데이터가 재전송될 확률이으로 줄어드는 것을 알 수 있다. 따라서, 영상 데이터를 분할하여 전송할 경우 채널 이득이 높아지게된다.
이러한 이유는 예를 들어 채널 속도가 64Kbps이고 재전송이 30%인 경우에는 64 × 0.7 의 통신 채널만을 사용하게 되지만, 만약 재전송을 20%로 낮춘다면 64 × 0.8의 채널을 점유하여 사용할 수 있기 때문이다.
한편, 도 5b를 참조하면, 도 5a에서 나타낸 후반부 즉,AL-페이로드를 다시 두 부분으로 분할하여 첫 번째 영상 데이터(501)를 전송하고, 나머지 부분을 또다시 두 부분으로 분할하여 또 다시 분할된 영상 데이터 중에서 첫 번째 영상 데이터(502)를 전송하고 남은 마지막 영상 데이터(503)를 전송한다.
따라서, 이와 같이 재전송이 요구된 영상 데이터를 멀티 분할할 경우 재전송이 실시될 확률은 다음과 식 2와 같이 구할 수 있다.
식 2를 참조하면, 영상 데이터가 재전송될 확률이 N에서으로 줄어드는 것을 알 수 있다. 따라서, 영상 데이터를 분할하여 전송할 경우 채널 이득이 높아지게 된다.
도 6a는 종래 제어 필드를 나타낸 도면이고, 도 6b는 도 5에 보인 제어 필드를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 종래 영상 데이터에 대한 제어 필드(CF)의 구성은 일련 번호(SN)(600), 재전송 번호(RN)(601), 1비트 필드(X)(602) 및 제어 에러 코드(CEC)(603)로 구성된다.
여기서, 본 발명에 따른 제어 필드(CF)는 영상 데이터를 분할하여 재전송할 경우 분할된 각 부분에 대한 위치 정보를 가지고 있는 분할 번호(PN)(604) 필드가 추가로 삽입된다.
이러한 분할 번호 필드는 1 비트 또는 3비트로 구성된다.
한편, 본 발명에 따라 영상 데이터를 분할할 경우 각 분할된 데이터, 예를 들면AL-페이로드 또는AL-페이로드에는 에러 체크를 위한 채널 코드인 CRC 필드가 각각 추가로 삽입된다. 이러한 CRC 필드는 분할되어 새롭게 구성된 각 재전송 영상 데이터에 대한 에러 정정을 실시하기 위해 삽입되는 것이다.
따라서, 수신측에서는 우선 전송되는 영상 데이터에 대하여 전체적인 CRC 필드를 체크하여 에러 정정을 실시하고 이어, 분할되어 재전송되는 각 영상 데이터에 구비된 CRC 필드를 체크하여 각 재전송 영상 데이터에 대한 에러 정정을 실시한다.
제 2 실시예
제 1 실시예에서는 수신측으로부터 재전송이 요구된 영상 데이터를 균등하게 분할하지만 그 분할되는 횟수 및 길이는 채널 에러율(BER) 또는 재전송율에 따라 결정되는 경우에 대하여 설명한다.
일반적으로 수신측으로부터 영상 데이터에 대한 재전송 요구가 증가할 경우 이는 현재 설정된 채널의 에러율이 높다는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명에서는 수신측으로부터 재전송 요구가 증가할 경우 또는 채널 에러율이 높은 경우에는 그에 따라 요구된 재전송 영상 데이터를 제 1 실시예에서와는 달리 여러 부분으로 분할하여 전송할 수 있다.
이때, 분할된 각 재전송 영상 데이터의 크기는 서로 균등하며, 분할된 각 영상 데이터의 구조는 제 1 실시예에서 나타낸 도 5 및 도 6과 동일하다.
한편, 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에서 설명한 바와 같이 분할된 각 영상 데이터는 중요한 정보를 포함하고 있는 부분 또는 에러 발생율이 높은 부분부터 우선적으로 전송될 수 있다. 이때, 송신측과 수신측은 중요한 정보를 포함하고 있는 부분 또는 에러 빈도수가 높은 부분을 이미 알고 있으므로 우선 순위에 따른 재전송이 가능하다.
제 3 실시예
제 3 실시예에서는 수신측으로부터 재전송이 요구된 영상 데이터를 비균등하게 분할하여 재전송할 경우에 대하여 설명한다.
제 2 실시예에서 설명한 바와 같이 송신측은 영상 데이터에 대하여 중요한 정보를 포함하고 있는 부분 또는 채널 상에서 에러 빈도수가 높은 부분을 이미 알고 있으므로 수신측으로부터 재전송이 요구될 경우, 재전송되는 영상 데이터를 상기 중요한 정보를 포함하고 있는 부분 또는 채널 상에서 에러 빈도수가 높은 부분에 대해 상대적으로 작은 크기로 분할한다.
이러한 비균등 분할은 채널 에러율 또는 재전송 빈도율에 따라서도 실시된다.
즉, 채널 에러율이 낮을 경우에는 재전송되는 영상 데이터의 크기가 클수록 그리고, 채널 에러율이 높을 경우에는 재전송되는 영상 데이터의 크기가 작을수록 수신측 에서의 에러 정정 및 영상 데이터 복구시 용이하기 때문이다.
따라서, 본 발명에 따른 영상 데이터 전송 방법에서는 현재 전송중인 영상 데이터에 대한 채널 에러의 상황에 따라 재전송되는 영상 데이터의 크기를 조절하여 분할한다.
이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 영상 데이터 전송 방법은 재전송되는 영상 데이터를 분할하여 전송하므로서 재전송되는 영상데이터의 크기를 조절할 수 있어 채널 대역폭의 사용 효율의 저하를 방지하여 영상 전송의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 반복적으로 재전송을 실시할 경우 발생하는 영상 데이터의 전송 지연을 보다 짧게 유지할 수 있어 수신측에서의 영상 재생시 화질 및 음성의 품질을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 수신측으로부터 손상된 영상 데이터에 대한 재전송 요청이 입력됨에 따라, 상기 요청된 영상 데이터를 분할한 후 분할된 영상 데이터를 패킷화하여 재전송하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 재전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 각 분할된 영상 데이터의 재전송은 상기 분할된 영상 데이터의 중요도 또는 전송시 에러 발생율에 따라 우선 순위가 결정되는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 재전송 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 요청된 영상 데이터에 대한 분할 단위 크기는 상기 수신측으로부터 요청되는 재전송율 또는 채널 에러율에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 재전송 방법.
  4. 수신측으로부터 손상된 영상 데이터에 대한 재전송 요청이 입력됨에 따라, 상기 요청된 영상 데이터가 서로 다른 크기를 갖도록 비균등하게 분할한 후 각 분할된 영상 데이터를 패킷화하여 재전송하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 재전송 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 요청된 영상 데이터에 대한 분할 단위 크기는 상기영상 데이터의 중요도 또는 전송시 에러 발생율에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 재전송 방법.
  6. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 각 분할된 영상 데이터에는 자신의 분할에 대한 위치 정보를 저장하기 위한 필드가 추가로 삽입되는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 재전송 방법.
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