KR100366542B1 - 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스 품질 측정 방법및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법 및 장치에 관한 것으로, 이 측정장치를 통해 간편하게 통신망 내에서 제공된 종단간(end-to-end)의 서비스 품질인 종단간 전송률, 전송 지연, 손실, 지연변이(jitter)에 이르는 여러 서비스품질(Quality of Service:QoS) 파라미터들을 관찰하여 성능 평가 및 성능 향상을 꾀할 수 있다. 본 발명의 구체적인 실시 예로서, ATM과 인터넷 통신망을 고려하고, 대표적인 멀티미디어 응용인 MPEG VoD(Video on Demand) 서비스를 대상으로 서비스품질(Quality of Service:QoS)를 측정, 시험하고 평가한다. 본 발명은 다른 통신망 및 다른 응용 서비스로의 확장도 가능하다.
Description
본 발명은 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스 품질 측정 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저가인 소프트웨어를 기반으로 서비스 품질을 측정할 수 있고, 간편한 조작을 통해 현재 사용자가 어떠한 통신망 상황에서 서비스 품질의 상태를 시각적 및 수치적으로 인식할 수 있도록 한 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스 품질 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 멀티미디어 응용서비스를 수용하는 유무선 통신망은 응용서비스의 서비스품질(Quality of Service:QoS)를 보장할 수 있느냐가 매우 중요하다. 여기서 서비스품질(Quality of Service:QoS)란 통신망이 응용 및 사용자의 서비스품질 요구를 수용하여 각기 차별화 된 서비스를 제공할 수 있도록 하는 개념이다. 따라서 다양한 멀티미디어 응용들이 보다 큰 대역폭과 더불어 데이터의 종단간 전송률, 전송지연, 손실, 지연변이(jitter)에 이르는 여러 서비스품질(Quality of Service:QoS) 파라미터들에 걸쳐 매우 다양한 서비스 품질을 요구하고 있다. 이런 의미에서 종단간(end-to-end)의 서비스품질(Quality of Service:QoS)를 측정하는 것은 매우 중요하다.
이러한 서비스품질(Quality of Service:QoS)의 측정을 통하여 통신망 제공자는 통신망의 품질을 향상시킬 수 있으며, 서비스 제공자는 통신망에서 제공된 품질을 확인할 수 있으며, 사용자 또한 통신서비스를 제공받을 때에 본인이 제공받는 통신의 품질을 확인할 수 있게 된다.
그러나 기존의 통신망 성능 측정 장치들은 통신망 성능(network performance) 관점에서, 즉 물리계층 혹은 네트워크 계층에서, 여러 가지 성능 파라미터를 측정한다. 이러한 통신망 성능 측정 장치는 사용자 관점의 서비스품질(Quality of Service:QoS) 측정보다는 통신망을 운용, 관리, 유지보수 하는 차원에서 사용되었다. 따라서 장비는 개별 사용자의 성능측정은 불가능하며, 고가이면서 그 사용이 복잡하여 사용상의 많은 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 서비스 품질 측정은 사용자 관점에서, 즉 응용계층에서 여러 가지 서비스품질(Quality of Service:QoS) 파라미터를 측정하고 이러한 응용계층에서의 서비스품질(Quality of Service:QoS) 측정은 사용자에 근접하여 측정을 하므로 더욱 정확한 사용자 통신품질의 측정이 가능하도록 한 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스 품질 측정 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 상기 본 발명은 저가인 소프트웨어 기반으로 서비스 품질을 측정할 수 있고, 간편한 조작을 통해 현재 사용자의 서비스가 어떠한 통신망 상황에서 서비스 품질이 어떠한 상태임을 시각적 및 수치적으로 인식할 수 있도록 한 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스 품질 측정 방법 및 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 서비스 품질 측정장치의 구성도.
도 2는 본 발명이 적용되는 테스트 패킷을 사용하는 경우의 포맷.
도 3은 본 발명이 적용되는 테스트 패킷을 사용하지 않는 경우의 포맷.
도 4는 본 발명이 적용되는 지연변이 계산을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명이 적용되는 예로서 ATM 망 VOD 서비스 품질 측정장치의 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 ATM망 VOD 서비스 품질 측정장치의 테스트 패킷 포맷.
도 7은 본 발명에 적용되는 테스트 패킷을 사용할 경우의 서비스 품질 측정 방법을 설명하는 플로우 챠트.
도 8a 내지 도 8c는 도 7에 도시된 측정방법을 세부적으로 설명하기 위한 플로우 챠트.
도 9는 본 발명에 적용되는 테스트 패킷을 사용하지 않을 경우의 서비스품질 측정 방법을 설명하는 플로우 챠트.
도 10d 내지 도 10f는 도 9에 도시된 측정방법을 세부적으로 설명하기 위한 플로우 챠트.
도 11은 본 발명에 적용되는 지연 측정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트.
도 12는 도 11에 도시된 측정 방법을 세부적으로 설명하기 위한 도면.도 13은 본 발명에 적용되는 매크로 블록을 설명하기 위한 메인 레벨 포맷.도 14a∼d는 본 발명에 적용되는 참조과정에 의한 픽쳐의 손실이 발생하였을 경우를 보여주는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11 : 송신모듈 12 : 네트워크 어댑터 카드
13 : 사용자 트래픽 모듈 14 : 테스트 패킷 발생 모듈
15 : 네트워크 액세스 16 : 수신 및 분석 모듈
17 : 사용자 트래픽 모듈 18 : GUI 및 디스플레이 모듈
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 송신모듈과 수신모듈사이의 통신채널을 설정하고, 사용자 트래픽 패킷 및 테스트 패킷을 전송하는 과정; 상기 전송된 사용자 트래픽과 테스트 패킷을 수신하고 분류하는 과정; 상기 테스트 패킷사이에 도달한 트래픽 개수를 계산하여 손실을 계산하는 과정; 상기 분류된 테스트 패킷의 전송률을 측정하는 과정; 상기 테스트 패킷내의 타임스탬프 정보와 수신된 사용자 데이터 패킷의 각 수신 시간정보를 비교하여 지연변이를 계산하는 과정; 및 상기 계산된 손실, 전송률 및 지연변이에 대한 정보를 시각 및 수치적으로 보여주는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은 송신모듈과 수신모듈사이의 통신채널을 설정하고, 사용자 트래픽 패킷을 전송하는 과정; 상기 사용자 트래픽 패킷사이에 도달한 트래픽 개수를 계산하여 손실을 계산하는 과정; 상기 사용자 트래픽 패킷내의 타임스탬프 정보와 수신된 사용자 데이터 패킷의 각 수신 시간정보를 비교하여 지연변이를 계산하는 과정; 상기 전송된 사용자 트래픽 패킷을 수신하고 전송률을 측정하는 과정; 및 상기 계산된 손실, 지연변이 및 전송률에 대한 정보를 사용자에게 시각적 및 수치적으로 보여주는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 서비스품질(Quality of Service:QoS) 파라미터 측정은 In-service 혹은 Out-of-service로 이루어질 수 있다. 여기서 In-service 측정은 실제 사용자가 통신서비스를 받는 상황에서 측정함을 의미하고, Out-of-service 측정은 가상적인 사용자 데이터 패킷을 발생시켜 측정함을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일반적인 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 일반적인 통신망에서의 서비스품질(Quality of Service:QoS)를 측정하기 위한 시스템의 구성도로서, 송신 모듈(11), 네트워크 어댑터 카드(12), 사용자 트래픽 모듈(13), 테스트 패킷 발생모듈(14), 네트워크 액세스(15), 수신 및 분석 모듈(16), 사용자 트래픽 모듈(17), 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface : GUI) 및 디스플레이 모듈(18)을 포함하여 구성된다.
먼저 네트워크(15)를 통해 송신모듈(11)과 수신모듈(16) 사이의 통신채널이 설정되면, 송신 단말의 사용자 트래픽 모듈(13)은 사용자 트래픽 패킷을 유발하여 송신모듈(11)을 통해 수신 단말에 전송하고, 테스트 패킷 발생 모듈(14)은 정해진 주기대로 테스트 패킷을 전송한다.
수신 단말에서는 전송된 사용자 트래픽과 테스트 패킷을 분류하여 실제 사용자 데이터는 사용자 트래픽 모듈(17)로 전송하고 (혹은 저장 매체에 저장하고), 테스트 패킷을 수신한 경우 우선 손실된 패킷의 수를 계산하고 수신 측에 저장되어 있는 수신 시간 정보와 테스트 패킷 내에 저장되어 있는 타임스탬프(timestamp) 정보를 비교하여 지연변이를 계산한다. 그 다음에 여기서 얻어진 지연변이와 손실에 대한 정보를 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface : GUI)(18)를 통해 사용자에게 실시간 또는 비 실시간으로 보여주거나 측정 결과를 다른 시스템으로 전송한다(예를들면, 서비스품질(Quality of Service:QoS) 측정시스템, 혹은 관리시스템).
한편, 테스트 패킷을 사용하지 않는 방법의 경우, 상기 테스트 패킷 발생 모듈(14)은 사용자 데이터 패킷에 타임스탬프(timestamp)와 시퀀스 번호(sequence number)를 단지 캡슐화(encapsulation)하는 기능을 의미한다.
도 2는 테스트 패킷 포맷의 한 예로서, 테스트 패킷임을 알려주는 테스트 패킷 ID(Test Packet ID) 영역(21), 테스트 패킷의 손실 정보를 알기 위한 테스트 패킷의 시퀀스 번호(sequence number) 영역(22), 송신측에서 사용자 패킷을 전송하는 시간 정보를 저장해 놓은 타임스탬프(timestamp) 정보 영역(23), 바로 앞 서 보낸 테스트 패킷이 손실이 난 경우 백업용으로 저장하는 타임스탬프(timestamp) 정보 영역(24) 및 패킷의 크기를 조정하기 위한 패딩(Padding) 영역이거나 다른 기능을 포함하고자 할 때 예약된 영역(25)으로 이루어진다.
만일 수신 측에서 받은 테스트 패킷의 시퀀스 번호(sequence number)(22)가 올바르지 않을 경우 이를 테스트 패킷의 손실로 기록하여 다음에 오는 테스트 패킷의 타임스탬프(Timestamp)2 영역(24)의 정보를 읽어 들여 이전 패킷들의 지연변이를 계산하게 된다. 또한 수신 측은 두 테스트 패킷 사이에 전송 받은 데이터 패킷의 수를 계산하여 미리 정해진 수의 패킷이 도착하지 않았을 경우 이를 손실로 계산한 다음, 타임스탬프(Timestamp)1 영역(23) 정보를 읽어 들여 패킷의 지연변이를 계산해 낸다. 또한 이러한 테스트 패킷의 구조와 전송 주기는 실제 데이터 전송률과 오버헤드의 관계를 고려하여 결정하여야 한다.
상기 전송률은 성공적으로 전송된 데이터의 양을 전체 데이터 수신시간으로 나누어서 구할 수 있으며, 전송 지연은 라운드-트립 시간(Round-trip time)을 이용하여 구할 수 있는데 즉, 송신 측에서 테스트 패킷의 지정된(reserved) 영역(25)에 송신 시간 정보를 저장하여 수신 측으로 전송한 뒤 수신 측에서 수신된 테스트 패킷을 받은 시간과 다시 송신 측으로 되돌려 보낼 때의 시간 정보(processing time)와 함께 지정된(reserved) 영역의 정보를 송신 측으로 보낸다. 송신 측에선 되돌아 온 패킷을 받았을 때의 시간 정보와 패킷 내부의 정보를 분석하여 전송지연을 구할 수 있다. 즉, 아래의 식과 같이 구할 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용되는 테스트 패킷을 사용하지 않을 경우의 포맷의 한 예로, 사용자 패킷의 손실 정보를 파악하기 위한 시퀀스 번호(sequence number) 영역(41), 사용자 패킷의 송신시간 정보를 저장하는 타임스탬프(timestamp) 영역(42) 및 사용자 패킷(43)으로 이루어진다.
여기서 테스트 패킷을 사용하지 않는 경우에 측정되는 서비스품질(QoS) 파라미터로는 전송 지연과 지연 변이, 손실과 전송률의 측정은 테스트 패킷을 사용하는 경우의 방법과 동일하다. 단, 이 경우 모든 사용자 패킷에 시퀀스 번호(sequence number)와 타임스탬프(timestamp) 정보가 부착되므로 이 점이 차이가 있다.
도 4는 본 발명에 따른 지연변이 계산을 위한 예시도로서, 송신 측에서의 송신 시간간격 정보와 수신 측에서의 수신 시간간격 정보의 차를 비교하여 지연변이를 구할 수 있다. 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.
CVD(i,j)=[r(j)-r(i)]-[s(j)-s(i)] , i = 1, 2, ‥‥ , j = 2, 3, ‥‥
즉, i 번째와 j 번째 사용자 패킷의 지연변이 CDV(i, j)는 수신 시간간격 [r(j)-r(i)]에서 송신 시간간격[s(j)-s(i)]을 뺀 것이다.
도 5는 실제 적용 가능 통신망의 한 예로서 ATM 망에서의 VoD 서비스를 위한 서비스품질(Quality of Service:QoS) 측정장치의 구성도로서, MPEG TS 패킷의 사용자 트래픽 모듈(51), 테스트 패킷 발생 모듈(52), 송신모듈(53), ATM 네트워크 어댑터 카드(54,56), ATM 네트워크이며(55), 상기 테스트 패킷과 MPEG TS 패킷을 수신하고 분리해내는 수신 모듈(57), 분석 모듈(58), 저장매체(59), MPEG 파일을 복호화 하기 위한 MPEG디코더(60) 및 MPEG 영상을 디스플레이하며 지연변이와 손실, 화질평가의 상황을 볼 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface : GUI:61)를 포함한다.
ATM 네트워크(55)를 통해 송신모듈(53)과 수신모듈(57) 사이의 연결이 설정되면, 송신 단말은 송신모듈(53)을 통해 사용자 트래픽 모듈(51)의 MPEG TS 패킷을 전송하고 수신 단말에서는 전송된 MPEG TS 패킷과 테스트 패킷을 분류하여 실제 데이터는 수신측 저장매체(59)에 저장하고 테스트 패킷을 받으면 해당 패킷의 수신시간 정보와 테스트 패킷 내에 저장되어 있는 타임스탬프(Timestamp) 시간 정보를 비교하여 지연변이를 계산하고, 시퀀스 번호(sequence number)를 조사하여 패킷의 손실정보를 추출한다.
여기서 얻어진 지연변이와 손실에 대한 정보를 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface : GUI)를 통해 사용자에게 실시간으로 보여주게 된다. 또한 수신된 TS 패킷을 이용하여 다음에 설명될 화질의 저하량을 정량적으로 계산한다.
테스트 패킷의 크기는 MPEG TS 패킷의 ATM 적응계층에서의 적용을 고려하여 188 bytes로 한다. 송신 측에서 수신 측으로 전달되어야 하는 정보의 크기는 총 12 bytes (= sequence number(4 bytes) + send time interval(8 bytes))가 된다. 이 경우 위의 12 bytes를 제외한 나머진 널 데이터(Null data)로 채운 188 bytes의 테스트 패킷을 전송하려 할 때 다음과 같은 문제점들이 발생한다.
테스트 패킷(188 bytes)을 2n개의 TS가 전송될 때마다 하나씩 전송한다고 가정할 때, 가중되는 오버헤드는 아래와 같다.
overhead =
여기서 상기 오버헤드를 0.1% 미만으로 줄이려면 500<n 이 되어 500회 이상의 전송 주기 당 한번씩 테스트 패킷을 삽입해야만 한다. 4.3 Mbps로 부호화된 MPEG 스트림을 예로 들어 설명하자면, 초당 약 1,430회 전송이 필요함을 알 수 있는데, 약 500회 전송(188 bytes TS 2개를 합쳐 1회 전송)당 한번씩 테스트 패킷을 삽입할 경우 4.3 Mbps의 고속 전송 서비스를 1초에 약 3개 정도의 테스트 패킷으로 품질을 측정해야 한다. 또한 188 bytes의 테스트 패킷 중에 실제 정보의 양이 12 bytes뿐으로 약 1/16에 해당해 매우 비 효율적임을 알 수 있다.
도 6은 이러한 비효율성과 오버헤드의 감소를 위해 본 발명에 따른 테스트 패킷 구조를 나타낸다. 전송하는 정보는 하나가 아니라 10개 묶음이 2개로써, 하나(71)는 현 테스트 패킷의 정보이며 나머지 하나(72)는 먼저 전송된 테스트 패킷 정보의 백업(backup) 정보이다. 이렇게 하여 테스트 패킷이 하나 손실되더라도 다음에 수신되는 테스트 패킷의 백업(backup) 데이터를 통해 정보를 유지할 수 있으며, 하나의 테스트 패킷은 이전 방식 테스트 패킷 10개에 해당하는 정보를 가지고 있으므로 n회 전송(즉, 2n개의 TS 패킷 전송) 당 한 번씩 서비스품질(Quality of Service:QoS) 측정을 위한 송신 측 시간정보를 시퀀스(sequence) 정보와 함께 추출한 뒤, 순서대로 저장시키다가 10번째 정보가 실린 후에 앞서 전송했던 정보의 백업(backup) 데이터와 함께 전송한다. TS 패킷의 손실 정보는 시퀀스(sequence) 정보로부터 추출 가능하며, 지연변이 정보 또한 이전 방식과 다름없이 전송되어짐으로 측정 성능상에 불이익이 없을 뿐만 아니라 실제 데이터 비율 (168 bytes/188 bytes)도 높아져 그 효율성이 매우 향상된다. 오버헤드가 0.1% 이내가 되려면 n값의 최소값은 그 1/10로 아래와 같이 줄어들어 50 < n 을 만족하는 50개 이상이 된다.
overhead =
MPEG TS 손실은 테스트 패킷의 삽입 주기로 정확히 유추하여 몇 개의 패킷이 손실되었는지를 알 수 있다. 전송 지연변이는 트래픽 내에 실제 삽입을 통해 전송 단위인 2개의 TS 패킷들 사이의 상대적 지연변이 값으로 구해진다. n을 타임스탬프(timestamp)를 찍는 주기라고 하면, n이 3일 경우에 6개의 TS를 전송할 때마다 1번씩 시간을 측정해 기록하는 것을 의미한다. 20n개의 TS 패킷의 전송은 테스트 패킷을 포함하여 188bytes 크기의 패킷이 모두 20n개 보내졌음을 의미하고 총 10회 타임스탬프(timestamp) 정보가 측정되었음을 의미한다. 만약 n값이 1이라면 실제 시간 정보를 매번 전송 시마다 추출했음을 뜻하고 n = 2 이면 테스트 패킷 사이에 TS가 모두 4개이며 전송은 모두 2회이다. 이러한 사실로부터 TS 패킷이 무손실로 전송되었다고 일차적으로 가정할 때, i번째 테스트 패킷의 j (1≤j≤10)번째 시간정보를 통해 추출되는 전송 지연변이는 다음과 같다.
, n = 1, 2, 3, . . .
만약 TS 패킷이 하나라도 손실되어진다면, 수신 측에서 테스트 패킷 사이에 지연변이를 추출하기 위해서 저장하고 있는 10개의 수신 간격 정보가 쓸모 없어진다. 이는 몇 번째 구간에서 TS가 손실되었는지 알 수가 없기 때문이며, 이로써 지연변이는 테스트 패킷간 지연변이 정보로 환산 계산되어질 수밖에 없어진다. 결국 TS손실 발생 시는 i번째 테스트 패킷의 지연변이 정보만으로 구해지며 아래와 같다.
, n = 1, 2, 3, . . .
VoD 서비스에서 이러한 망 레벨과 응용레벨 서비스품질(Quality of Service:QoS) 측정과 더불어 사용자 관점에서의 비디오 품질과의 번역 또한 중요하다. MPEG 서비스의 비디오 화질 평가는 주로 ITU-R. BT-500.7의 방법을 이용하여 이루어졌으나, 이는 주관적인 요소가 작용하므로 객관적인 평가라고 할 수는 없다. 본 개발에서는 MPEG 부호화, 복호화 과정의 기본 단위인 매크로 블럭의 손실 수를 이용하여 TS 손실에 따른 정량적인 비디오 품질평가를 한다.
수신 측 단말에서는 송신 측으로부터 전송된 TS 패킷을 분석하여 손실된 TS 패킷이 MPEG 계층상에서 구성하는 요소를 파악한다. 즉, 손실된 부분이 헤더(header)인지 페이로드(payload)인지, 또한 슬라이스 헤더(slice header), 픽쳐 헤더(picture header), 또는 GOP 헤더(header) 인지를 분석한다. 이를 토대로 손실된 TS로 인해 파괴되는 매크로블럭의 수를 유도한다.
MPEG 부호화, 암호화 시 참조 과정으로 인해 특정 픽쳐에서의 매크로블럭 손실은 이후 같은 GOP 내의 다른 픽쳐에서도 화질 저하 현상을 야기시킨다. 따라서 이러한 참조 현상으로 영향받는 매크로블럭의 수(error propagation으로 인한 손실)도 포함하여 파괴되는 매크로 블럭의 수를 구한다.
파괴된 매크로 블럭 수 = TS 손실로 인한 손실 + error propagation으로 인한 손실
파괴된 매크로블럭의 수를 이용하여 화질 저하량을 유도한다
이러한 화질 저하량을 이용한 비디오 품질 평가는 ITU-R. BT-500.7에서 제시한 MOS (Mean Opinion Score)를 이용한 주관적인 비디오 품질 평가와 비례적인 관계를 가짐을 실험적으로 알 수 있었다.
실제 적용 가능 통신망의 또 다른 예로서 인터넷 망의 경우, 측정되는 전송 지연과 지연 변이, 손실과 전송률의 파라미터 측정은 도 1, 2, 3, 4가 적용 가능하며 사용자 트래픽 모듈은 적절한 크기의 사용자 패킷을 TCP 혹은 UDP 소켓을 이용한 송신모듈로 전송한다. 테스트 패킷 발생 모듈은 사용자 패킷의 크기가 큰 경우 (예, 수 천 bytes), 테스트 패킷을 사용하는 것 보다 캡슐화(encapsulation)를 사용할 수 있다. MPEG 영상 서비스의 경우, 이전의 화질평가의 적용 가능하다.
도 7은 본 발명에 적용되는 테스트 패킷을 사용할 경우의 서비스품질(Quality of Service:QoS) 측정 방법을 설명하는 플로우 챠트이다.
먼저 송신모듈과 수신모듈사이의 통신채널을 설정하고, 사용자 트래픽 패킷 및 삽입주기가 정해진 테스트 패킷을 전송한다(S71,S72). 그리고 전송된 사용자 트래픽과 테스트 패킷을 수신하고 분류한다(S73). 이때 상기 S73단계에서 분류를 통해 테스트 패킷이 수신되는지의 여부를 판단하게 된다(S74). 그러면 이 S74단계에서 판단한 결과 테스트 패킷이 수신될 경우 테스트 패킷사이에 트래픽 개수를 계산하여 손실을 계산한다(S75). 그후 상기 전송률을 측정하게 되는데, 이전 테스트 패킷 이후로 수신된 총 바이트 수(사용자 패킷+테스트 패킷)을 계산하고, 이 계산된 값을 테스트 패킷 수신간격으로 나누어서 계산한다(S76).
그리고 테스트 패킷내의 타임스탬프(TIMESTAMP) 정보와 수신된 사용자 데이터 패킷의 각 수신 시간정보를 비교하여 지연변이를 계산하고(S77), 그리고 상기 단계에서 계산된 손실, 지연변이 및 전송률에 대한 정보를 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface : GUI)를 통해 사용자에게 실시간 또는 비 실시간으로 보여주거나, 그 결과를 다른 시스템으로 전송한다(S78,S79).
도 8a 내지 도 8c은 은 도 7에 도시된 데스트 패킷을 삽입하였을 경우의 구체적인 방법이다.
도 8a는 본 발명에 따른 테스트 패킷을 삽입했을 때 손실을 측정하는 과정의 세부 흐름도이다. 수신 측에서는 신호 채널을 통해 테스트 패킷의 삽입 주기를 알기 때문에 이를 이용하여 테스트 패킷 사이에 수신된 사용자 패킷의 개수를 세어서 손실 여부를 알 수 있다. 수신 측에서 패킷을 수신할 때마다(A2) 패킷의 개수를 세는 카운터(A3)가 증가하고 수신한 패킷이 테스트 패킷인지 사용자 패킷인지 구별한다(A4). 수신된 패킷이 테스트 패킷이면 테스트 패킷의 삽입주기와 Packet_Counter(이전 테스트 패킷이후 수신된 사용자 패킷의 수)의 차로서 손실을 계산하고 Packet_Counter를 0으로 다시 초기화 한다(A5). 테스트 패킷이 아니라면 계속해서 패킷을 수신하게되고, 모든 패킷에 대한 수신이 완료 되면 손실 측정이 끝난다.
도 8b는 본 발명에 따른 테스트 패킷을 삽입했을 때 지연변이를 측정하는 과정의 세부 흐름도이다. 테스트 패킷을 수신하면(B1) 테스트 패킷의 타임스탬프(TimeStamp)를 통하여 송신측 시간간격 정보를 테스트 패킷으로부터 추출 해 낸다(B2). 손실이 발생했는지를 판단한다(B3) 손실이 발생한다면 몇번째 사용자 패킷이 손실 되었는지 알수 없기 때문에 사용자 패킷을 수신하면서 측정했던 시간 정보는 사용할수 없게 되므로 테스트 패킷이 도착한 시간간격과 테스트 패킷으로부터 추출한 송신측 시간간격 정보의 합을 이용하여 지연변이(Jitter)를 계산하고(B4), 손실이 발생하지 않는다면 사용자 패킷을 수신하면서 측정했던 시간 간격 정보와 테스트 패킷으로부터 추출한 송신측 시간간격 정보를 이용하여 지연 변이를 계산한다(B5).
이를 하기의 식으로 표현할 수 있다.
손실이 발생 했을 때
손실이 발생하지 않았을 때
여기서, n은 테스트 패킷 삽입 주기(n개의 사용자 패킷마다 1개의 테스트 패킷 삽입)이고, k는 테스트 패킷에 삽입하는 송신측 시간 간격 정보의 개수, C_TP_Time는 Current Test Packet Received time이고, P_TP_Time는 Previous Test Packet Received time, S_Time는 Test Packet으로 전송된 송신측 시간간격정보(k개의 값이 들어 있음), R_Time은 수신측에서 측정한 시간간격정보이다.
도 8c는 본 발명에 따른 테스트 패킷을 삽입했을 때 전송률을 측정하는 과정으로, 전송률은 테스트 패킷이 도착했을 때마다 측정하거나 전체 측정 시간동안 측정할 수 있다. 테스트 패킷을 수신하고(C1) 테스트 패킷의 수신시간을 측정한다(C2). 이전 테스트 패킷 이후로 수신된 총 바이트 수(사용자 패킷+테스트 패킷)를 계산하고(C3), 이 값을 테스트 패킷 수신간격으로 나누어서 전송률을 계산하게 된다(C4).
여기서 Total_Received_Bytes는 이전 테스트 패킷이후로 수신된 총 바이트 수이다.
도 9는 본 발명에 적용되는 테스트 패킷을 사용하지 않을 경우의 QoS 측정 방법을 설명하는 플로우 챠트이다.
먼저 송신모듈과 수신모듈사이의 통신채널을 설정하고, 사용자 트래픽 패킷을 전송한다(S91,S92). 그리고 상기 S92단계에서 전송된 사용자 트래픽 패킷을 수신하고(S93), 그 수신된 사용자 트래픽 패킷의 갯수를 계산하여 손실을 계산하고 전송률을 측정한다(S94,S95). 그후 사용자 트래픽 패킷내의 타임스탬프(TIMESTAMP) 정보와 수신된 사용자 데이터 패킷의 각 수신 시간정보를 비교하여 지연변이를 계산하고(S96), 그리고 각 단계에서 계산 및 측정된 지연변이 및 손실 그리고 전송률에 대한 정보를 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface : GUI)를 통해 사용자에게 실시간 또는 비 실시간으로 보여주거나, 그 결과를 다른 시스템으로 전송한다(S97.S98).
도 1Od 내지 도 10f는 도 9에 도시된 측정방법을 세부적으로 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 10d는 본 발명에 따른 테스트 패킷을 삽입하지 않았을 때 손실을 측정하는 과정의 세부 흐름도이다. 패킷을 수신하고(D1), 이 패킷으로부터 시퀀스 번호(Sequence Number)를 추출해서(D2) 이전 패킷의 시퀀스 번호(Sequence Number)와 비교하여(D3) 패킷의 손실을 계산한다(D4).
여기서, 상기 C_Seq_nb은 현재 패킷(Packet)에 실려 있는 시퀀스 번호(Sequence Number)이고, P_Seq_nb은 이전 패킷(Packet)에 실려 있는 시퀀스 번호(Sequence Number)이다.
도 10e는 본 발명에 따른 테스트 패킷을 삽입하지 않았을 때 지연변이를 측정하는 과정의 세부 흐름도이다. 패킷을 수신하고(E1), 수신 시간을 측정한다(E2). 이 패킷의 타임스탬프(TimeStamp) 필드를 이용하여 송신측 시간 정보를 추출하고(E3), 손실이 발생했는지 여부를 검사한다(E4). 손실이 발생했다면 이전 패킷과 현재 패킷의 수신간격과 추출된 송신측 시간정보에 (손실+1)을 곱한 값의 차를 (손실+1)로 나누어서 평균적인 지연변이를 계산한다(E5). 손실이 발생하지 않았다면 패킷 수신간격과 추출된 송신측 시간정보와 차로서 지연변이를 계산한다(E6). 다음은 지연 변이를 구하는 수식으로 손실이 발생했을 때와 하지 않았을 때 모두 적용 가능하다.
여기서, Loss은 손실이고, C_Time은 Current Packet Received Time이고, P_Time은 Previous Packet Received Time, C_TimeStamp은 현재 Packet에 실려 있는 시간정보이다.
도 10f는 본 발명에 따른 테스트 패킷을 삽입하지 않았을 때 전송률을 측정하는 과정의 세부 흐름도이다. 최초 패킷이 수신되었을 때 시간을 측정하고(F1), 마지막 패킷이 수신되었을 때 시간을 측정한다(F2). 처음 패킷과 마지막 패킷 사이에 수신된 총 바이트 수를 계산한다(F4). 전송률은 수신된 총바이트 수를 총 걸린 시간으로 나누어서 계산한다(F4). 전체 측정시간의 전송률 외에도 단위 시간에서의 전송률도 같이 구할 수 있다.
여기서, FirstTime은 최초 패킷이 수신된 시간이고, LastTime은 마지막 패킷이 수신된 시간이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 지연을 측정하는 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
먼저 지연을 측정하고자 하는 측에서 시간을 측정하여(11a) 패킷에 삽입하여 수신측으로 전송하면(11b), 수신측은 패킷을 수신하고 수신된 시간을 측정한다(11c). 수신측에서 패킷을 처리하는데 걸린 시간을 계산하거나 응답시간을 측정하여 패킷에 삽입한후(11d) 다시 이 패킷을 송신측으로 되돌려 보낸다(11e). 송신측은 패킷의 송수신간에 걸린 시간과 수신측 처리시간과의 차를 이용하여 지연을 구할 수 있다(11f).
도 12는 본 발명에 적용되는 지연을 계산하기 위한 예시도로서, 송신측의 패킷 송신시간(12a), 수신측의 패킷 수신시간(12b), 수신측의 패킷 회신 시간(12c), 송신측 패킷 수신 시간(12d)을 이용하여 송신측의 송수신간격과 수신측의 처리시간의 차로서 지연을 구할 수 있다. 즉 아래의 식과 같이 구할 수 있다.
: 송신측의 패킷 송수신 간격
: 수신측의 패킷 처리 시간
위의 예는 송수신간에 시각 동기가 이루어지지 않았을 때 지연을 측정하는 방법이고 만약 송수신간에 시각 동기가 이루어 졌다면 도 11에서 11d, 11e의 절차가 빠지게 되며, 지연은 12b와 12a의 차로서 간단하게 구할 수 있다.한편, VoD 서비스에서 이러한 망 레벨과 응용레벨 QoS 측정과 더불어 사용자 관점에서의 비디오 품질과의 번역 또한 중요하다. MPEG2 서비스의 비디오 화질 평가는 주로 ITU-R. BT-500.7의 방법을 이용하여 이루어졌으나, 이는 주관적인 요소가 작용하므로 객관적인 평가라고 할 수는 없다. 본 발명에서는 MPEG2 부호화, 복호화 과정의 기본 단위인 매크로 블럭의 손실 수를 이용하여 TS 손실에 따른 정량적인 비디오 품질평가를 한다.
표 1 ITU R. BT 500.7 의 MOS 평가 기준여기서, ITU-R. BT-500.7에서 제안한 MOS(Mean Opinion Score : 이하 MOS라 칭한다)’방식을 알아보면, 일정수의 관찰자를 통해 실제 MPEG 파일의 디스플레이 시 시각적으로 느끼는 품질을 표 1과 같은 MOS기준에 따라 평가하게 된다. 그리고 전체 관찰자의 평균적인 MOS 값을 이용하여 제공되는 MPEG 서비스의 품질을 평가하게 된다. 따라서, 이러한 MOS방법은 측정인의 주관적인 기준에 따라 변화할 수 있고, 개인적인 시각적 범위에 따라 변화할 수 있다.본 발명에서는 수신 측 단말에서는 송신 측으로부터 전송된 TS 패킷을 분석하여 손실된 TS 패킷이 MPEG2 계층상에서 구성하는 요소를 파악한다. 즉, 손실된 부분이 header인지 payload인지, 또한 slice header, picture header, 또는 GOP header 인지를 분석한다. 이를 토대로 손실된 TS로 인해 파괴되는 매크로블럭의 수를 유도한다.MPEG 부호화, 암호화 시 참조 과정으로 인해 특정 픽쳐에서의 매크로블럭 손실은 이후 같은 GOP 내의 다른 픽쳐에서도 화질 저하 현상을 야기시킨다. 따라서 이러한 참조 현상으로 영향받는 매크로 블럭의 수(error propagation으로 인한 손실)도 포함하여 파괴되는 매크로 블럭의 수를 구한다.여기서 본 발명에 적용되는 매크로 블록의 손실에 의한 화질 저하량을 산출하는 과정을 살펴본다.한 개의 픽쳐당 매크로블럭의 수는 픽쳐의 종류에 관계없이 일정하다. 매크로블럭의 경우 헤더가 존재하지 않는다. 따라서 한 개의 슬라이스 내에서 셀손실로 파괴되는 매크로블럭 이후의 모든 매크로블럭이 연속적으로 파괴되게 된다. 픽쳐당 슬라이스의 수는 MPEG1에서는 가변적이었으나 MPEG2에서는 라인간에 걸치지 않고 독립적으로 존재할 수 있다. 본 발명에서 사용한 인코더에서는 한 개의 라인에 한 개의 슬라이스를 사용한다. 따라서 픽쳐당 슬라이스의 개수도 고정적이 된다. 또한 도 13과 같이 메인 레벨 포맷의 NTSC용 픽쳐를 사용한다. 따라서, 한 픽쳐당 1320개의 매크로블럭이 존재하게 된다.손실된 매크로블럭 수의 측정은 전송받은 TS 스트림을 통해 분석한다. 즉, ATM망을 통해 전송되어 손실된 MPEG2 트랜스포트 스트림을 이용하여 측정한다. 이는 TS 패킷의 정보를 분석하여 슬라이스 단위로 구분한 후 손실된 양이 슬라이스에서 차지하는 비율을 이용하여 구하였다. 그리고 헤더 에러가 발생했을 시 이하 부분의 페이로드에 해당하는 매크로블럭은 모두 손실된 것으로 가정하였다.참조 과정으로 인해 발생되는 매크로 블럭의 파괴는 손실되는 매크로 블럭이 해당되는 픽쳐의 종류와 위치에 따라 영향을 받는다.도 14는 15개의 픽쳐를 GOP로 구성했을 경우, 각각의 경우를 보여주고 있다. 참조과정에서 볼 수 있듯이 I 픽쳐는 이후의 P 픽쳐에 영향을 주게 되고 이렇게 파괴된 P픽쳐를 참조하는 P 픽쳐 또한 영향을 받게 된다. 따라서 I 픽쳐에서의 손실은 이후 같은 GOP 내의 14개 픽쳐에도 영향을 주게 된다. P픽쳐의 경우 P 픽쳐의 위치에 따라 영향의 정도가 틀려진다.도 14에 도시된 바와같이 GOP구성의 경우, 4개의 P 픽쳐가 존재한다. I 픽쳐 다음에 존재하는 첫번째 P 픽쳐는 이후의 모든 P 픽쳐와 B 픽쳐의 참조 픽쳐가 된다. 따라서 (a)에 도시된 첫번째 P 픽쳐에서의 손실은 이후 11개의 픽쳐와 선행하는 2개의 B 픽쳐에 영향을 주게 된다. (b)에 도시된 두번째 P 픽쳐의 경우 2개의 P 픽쳐와 8개의 B 픽쳐에 영향을 주게 된다. (c)에 도시된 세번째 P 픽쳐의 경우 이후 1개의 P 픽쳐와 6개의 B 픽쳐에 영향을 주게 된다. 그리고 (d)에 도시된 마지막 P 픽쳐의 경우 4개의 B 픽쳐에 영향을 주게 된다.여기서 한 개의 픽쳐에서 손실된 매크로 블럭의 개수를MB lost , 참조과정으로 인해 파괴되는 매크로블럭의 개수를MB propa , 전체 파괴된 매크로블럭의 개수를MB total_eff 이라고 정의 한다. 또한 GOP 내에서 P 픽쳐의 개수를NUM P 라고 정의한다. 그리고 한 픽쳐에서 파괴되는 매크로 블럭의 수로 인해 이를 참조하는 픽쳐에서 영향받는 매크로 블럭의 수는 최대 손실된 매크로블럭의 수와 동일하게 된다. I 픽쳐에서 손실이 발생했을 경우, GOP 구성이 도 14와 같다면, P 픽쳐에서 영향을 받는 매크로 블럭의 수와 B 픽쳐에서 영향을 받는 매크로블럭의 수는 식(1)과 식(2)와 같다.MB propa = MB lost NUM p 식(1)MB propa = 2 MB lost (NUM p +1) 식(2)그리고 P 픽쳐에서 손실이 발생했을 경우, 손실이 발생된 P 픽쳐의 순서에 따라 변화하게 된다. 즉, GOP 내에서 손실이 발생한 P 픽쳐의 순서를k라고 가정하면, 도 14의 경우 k는 1 ~ 4까지 범위가 된다. 이때 P 픽쳐에서 영향을 받는 매크로블럭의 수와 B픽쳐에서 영향을 받는 매크로블럭의 수는 식(3)과 식(4)과 같다.MB propa = MB lost (NUM p -k) 식(3)MBpropa = 2MBlost(NUMp-k + 2) 식(4)셀 손실로 인한 매크로블럭의 손실 수와 함께 앞서 언급한 참조 과정으로 인해 영향을 받는 매크로블럭의 수도 식(5)와 같이 전체 화질 저하량에 포함된다.전체 파괴된 매크로블럭 수(MB total_eff )= TS 손실로 인한 손실(MB lost )+ P 또는 B 픽쳐에서 참조과정으로 인한 손실(MB propa ) 식(5)따라서 전체 MPEG2 비디오의 매크로블럭의 수와 파괴된 매크로블럭의 수를 이용하여 식(6)과 같이 화질 저하량을 구한다.그리고 아래의 표 2는 420개의 GOP(3분 30초)분량의 MPEG2 파일이 망에서의 손실로 인해 손상되었을 경우, 본 발명에서 구현한 화질저하량 측정과 ITU-R BT. 500-7의 MOS 방법, 그리고 실제 디스플레이 시 발생되는 현상 관찰을 통한 비디오 품질 평가의 실험 결과이다.
표 2. 화질저화량과 MOS, 그리고 디스플레이 시 발생하는 현상이러한 결과를 토대로 화질저하량을 이용한 비디오 품질 평가는 ITU-R BT. 500-7에서 제시한 MOS를 이용한 주관적인 비디오 품질 평가와 비례적인 관계를 가짐을 알 수 있었다.한편, ITU-R. BT-500.7에서 제안한 MOS(Mean Opinion Score) 방식은 일정수의 관찰자를 통해 실제 MPEG 파일의 디스플레이 시 시각적으로 느끼는 품질을 표 1과 같은 MOS기준에 따라 평가하게 된다. 그리고 전체 관찰자의 평균적인 MOS 값을 이용하여 제공되는 MPEG 서비스의 품질을 평가하게 된다. 따라서, 이러한 MOS방법은 측정인의 주관적인 기준에 따라 변화할 수 있고, 개인적인 시각적 범위에 따라 변화할 수 있다.실제 적용 가능 통신망의 또 다른 예로서 Internet 망의 경우, 측정되는 전송 지연과 지연 변이, 손실과 전송률의 서비스품질(Quality of Service:QoS) 파라미터 측정은 도 1, 2, 3, 4가 적용 가능하며 사용자 트래픽 모듈은 적절한 크기의 사용자 패킷을 TCP 혹은 UDP 소켓을 이용한 송신모듈로 전송한다. 테스트 패킷 발생 모듈은 사용자 패킷의 크기가 큰 경우 (예, 수 천 bytes), 테스트 패킷을 사용하는 것 보다 캡슐화(encapsulation )을 사용할 수 있다. MPEG 영상 서비스의 경우, 이전의 화질평가의 적용 가능하다.
| MOS 등급 | 서비스 품질 | 손상 |
| 5 | Excellent | Imperceptible |
| 4 | Good | Perceptible, but not annc |
| 3 | Fair | Slightly annoying |
| 2 | Poor | Annoying |
| 1 | Bad | Very annoying |
| 화질저하량(%) | MOS | 화질 저하 현상 |
| 2.12E-0.3 | 5 | 없음 |
| 1.44E-0.3 | 5 | 없음 |
| 3.75E-0.3 | 4.7 | tiling |
| 5.77E-0.3 | 4.3 | tiling |
| 5.60E-0.3 | 4 | tiling |
| 1.08E-0.2 | 4 | tiling, line blanking |
| 2.67E-0.2 | 4.3 | tiling, line blanking |
| 6.81E-0.2 | 4 | tiling, line blanking |
| 0.12 | 4 | tiling, line blanking |
| 0.17 | 3.9 | audio noise, tiling, line blanking, motion jerkiness |
| 0.21 | 2.7 | tiling, line blanking, motion jerkiness, error block, frame freezing |
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의해 통신망의 상황 혹은 통신망 장치의 성능에 따른 서비스품질(Quality of Service:QoS)를 측정하였다. 또한 이러한 응용레벨 서비스품질(Quality of Service:QoS) 측정과 더불어 사용자 관점에서의 품질과의 번역 또한 중요하다. MPEG 서비스의 경우, 비디오 화질 평가는 주로 ITU-R. BT-500.7의 방법을 이용하여 이루어졌으나, 이는 주관적인 요소가 작용하므로 객관적인 평가라고 할 수는 없다. 본 발명에서는 MPEG 부호화, 복호화 과정의 기본 단위인 매크로블럭의 손실 수를 이용하여 패킷 손실에 따른 정량적인 비디오 품질을 평가하였다. 이러한 서비스품질(Quality of Service:QoS) 측정방법의 실시 예로서 ATM, 인터넷 망에서의 MPEG 서비스의 예를 통하여 비디오 품질을 평가하였다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
Claims (18)
- 송신모듈과 수신모듈사이의 통신채널을 설정하고, 사용자 트래픽 패킷 및 테스트 패킷을 전송하는 과정;상기 전송된 사용자 트래픽과 테스트 패킷을 수신하고 분류하는 과정;상기 테스트 패킷사이에 도달한 트래픽 개수를 계산하여 화질 저하량 산출을 위한 손실을 계산하는 과정;상기 분류된 테스트 패킷의 전송률을 측정하는 과정;상기 테스트 패킷내의 타임스탬프 정보와 수신된 사용자 데이터 패킷의 각 수신 시간정보를 비교하여 지연변이를 계산하는 과정; 및상기 계산된 손실, 전송률 및 지연변이에 대한 정보를 시각 및 수치적으로 보여주는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 손실을 계산하는 과정은테스트 패킷의 삽입주기를 설정하고 카운터를 초기화하는 단계;패킷을 수신하여 그 패킷의 카운터를 증가시키는 단계;상기 수신된 패킷이 테스트 패킷인지를 판단하는 단계;상기 단계에서 판단한 결과 수신된 패킷이 테스트 패킷일 경우 테스트 패킷의 삽입주기와 이전 테스트 패킷 이후 수신된 사용자 패킷의 수의 차이를 통해 손실을 계산하고, 그 이전 테스트 패킷이후 수신된 사용자 패킷의 수를 초기화하는 단계; 및상기 단계에서 판단한 결과 수신된 패킷이 테스트 패킷이 아닐 경우 또는 이전 테스트 패킷이후 수신된 사용자 패킷의 수가 초기화 후 패킷이 존재하면 모든 패킷에 대한 수신이 완료될 동안 손실 측정을 수행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 손실에 의한 화질 저하량 산출은 하기 식(여기서, TS손실로 인해 파괴된 매크로블록의 총 수 = TS 손실로 인한 손실 + P(예측만을 위한 픽쳐) 또는 B 픽쳐(보간을 한 픽쳐)에서 참조과정으로 인한 손실임)에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 P 또는 B 픽쳐에서 참조과정으로 인한 손실을 계산할 경우, I 픽쳐(정화상으로 압축된 프레임)에서 손실이 발생하면, P 픽쳐에서 영향을 받은 매크로 블럭의 수의 계산은 하기 식MBpropa= MBlost× NUMp을 이용하고,B 픽쳐에서 영향을 받은 매크로 블럭의 수의 계산은 하기 식MBpropa= 2 × MBlost× (NUMp+ 1)을 이용하며,P 픽쳐에서 손실이 발생하면, P 픽쳐에서 영향을 받은 매크로 블럭의 수의 계산은 하기 식MBpropa= MBlost(NUMp- k)을 이용하고,B 픽쳐에서 영향을 받은 매크로 블럭의 수의 계산은 하기 식MBpropa= 2MBlost(NUMp- k + 2)( 여기서 MBlost: 한 개의 픽쳐에서 손실된 매크로 블럭의 개수,MBpropa: 참조과정으로 인해 파괴되는 매크로블럭의 개수,NUMP: GOP 내에서 P 픽쳐의 개수k : GOP 내에서 손실이 발생한 P 픽쳐의 순서를 의미함 )을 이용하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 지연변이를 계산하는 과정은테스트 패킷을 수신하는 단계;수신된 테스트 패킷의 타임스탬프(TIMESTAMP)를 통하여 송신측 시간간격 정보를 테스트 패킷으로부터 추출하는 단계;상기 단계에서 추출된 정보로부터 손실이 발생했는지를 판단하는 단계;상기 단계에서 판단한 결과 손실이 발생할 경우 테스트 패킷이 도착한 시간간격과 테스트 패킷으로부터 추출한 송신측 시간간격 정보의 합을 이용하여 지연변이를 계산하는 단계; 및상기 단계에서 판단한 결과 손실이 발생하지 않을 경우 사용자 패킷을 수신하면서 측정했던 시간간격 정보와 테스트 패킷으로부터 추출한 송신측 시간간격 정보를 이용하여 지연변이를 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 전송률은 측정하는 과정은테스트 패킷을 수신하는 단계;수신된 테스트 패킷의 수신시간을 측정하는 단계;이전 테스트 패킷 이후로 수신된 총 바이트 수를 계산하는 단계; 및상기 계산된 값을 테스트 패킷 수신간격으로 나누어서 전송률을 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 손실이 발생하였을 경우의 지연변이는 하기의 식(여기서, n은 테스트 패킷 삽입 주기(n개의 사용자 패킷마다 1개의 테스트 패킷 삽입), k는 테스트 패킷에 삽입하는 송신측 시간 간격 정보의 개수이고, C_TP_Time은 Current Test Packet Received time, P_TP_Time은 Previous Test Packet Received time, S_Time은 Test Packet으로 전송된 송신측 시간간격정보, R_Time은 수신측에서 측정한 시간간격정보)으로 표현하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스 품질 측정 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 손실이 발생하지 않을 경우의 지연변이는 하기의 식(여기서, n은 테스트 패킷 삽입 주기, k는 테스트 패킷에 삽입하는 송신측 시간 간격 정보의 개수, S_Time은 Test Packet으로 전송된 송신측 시간간격정보, R_Time은 수신측에서 측정한 시간간격 정보)으로 표현되는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스 품질 측정 방법.
- 송신모듈과 수신모듈사이의 통신채널을 설정하고, 사용자 트래픽 패킷을 전송하는 과정;상기 사용자 트래픽 패킷사이에 도달한 트래픽 개수를 계산하여 손실을 계산하는 과정;상기 사용자 트래픽 패킷내의 타임스탬프(TIMESTAMP) 정보와 수신된 사용자 데이터 패킷의 각 수신 시간정보를 비교하여 지연변이를 계산하는 과정;상기 전송된 사용자 트래픽 패킷을 수신하고 전송률을 측정하는 과정; 및상기 계산된 손실, 지연변이 및 전송률에 대한 정보를 사용자에게 시각적 및 수치적으로 보여주는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 손실을 계산하는 과정은사용자 트래픽 패킷을 수신하는 단계;상기 수신된 사용자 트래픽 패킷으로부터 시퀀스 번호(Sequence Number)를 추출하는 단계; 및상기 추출된 시퀀스 번호(Sequence Number)와 이전의 사용자 트래픽 패킷의 시퀀스 번호(Sequence Number)와 비교하여 패킷의 손실을 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 손실에 의한 화질 저하량 산출은 하기 식(여기서, TS손실로 인해 파괴된 매크로블록의 총 수 = TS 손실로 인한 손실 + P 또는 B 픽쳐에서 참조과정으로 인한 손실)에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 P 또는 B 픽쳐에서 참조과정으로 인한 손실을 계산할 경우, I 픽쳐(정화상으로 압축된 프레임)에서 손실이 발생하면, P 픽쳐에서 영항을 받은 매크로 블럭의 수의 계산은 하기 식MB propa = MB lost NUM p 을 이용하고,B 픽쳐에서 영향을 받은 매크로 블럭의 수의 계산은 하기 식MB propa = 2 MB lost (NUM p +1)을 이용하며,P 픽쳐에서 손실이 발생하면, P 픽쳐에서 영향을 받은 매크로 블럭의 수의 계산은 하기 식MB propa = MB lost (NUM p -k)을 이용하고,B 픽쳐에서 영향을 받은 매크로 블럭의 수의 계산은 하기 식MB propa = 2MB lost (NUM p -k + 2)( 여기서MB lost : 한 개의 픽쳐에서 손실된 매크로 블럭의 개수,MB propa : 참조과정으로 인해 파괴되는 매크로블럭의 개수,NUM P : GOP 내에서 P 픽쳐의 개수k : GOP 내에서 손실이 발생한 P 픽쳐의 순서를 의미함)을 이용하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 지연변이를 계산하는 과정은상기 사용자 트래픽 패킷을 수신하고 그 수신시간을 측정하는 단계;사용자 트래픽 패킷내의 타임스탬프(TIMESTAMP) 필드를 이용하여 송신측 시간정보를 추출하는 단계;상기 추출된 송신측 시간정보를 토대로 사용자 트래픽 패킷의 손실이 발생하였는지를 판단하는 단계;상기 단계에서 판단한 결과 손실이 발생하였을 경우 이전 사용자 트래픽 패킷과 현재 패킷의 수신간격과 추출된 송신측 시간정보를 곱한 값의 차를 나누어서 지연변이를 계산하는 단계; 및상기 단계에서 판단한 결과 손실이 발생하지 않았을 경우 사용자 트래픽 패킷간의 수신간격과 추출된 송신측 시간 정보와 차로서 지연변이를 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 전송률을 측정하는 과정은최초 사용자 트래픽 패킷의 수신시간을 측정하는 단계;마지막 사용자 트래픽 패킷의 수신시간을 측정하는 단계;상기 최초 사용자 트래픽 패킷과 마지막 사용자 트래픽 패킷사이에 수신된 총 바이트 수를 계산하는 단계; 및상기 계산된 총 바이트 수를 총 걸린 시간으로 나누어서 전송률을 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 방법.
- 송신모듈과 수신모듈사이의 통신채널을 설정하고, 사용자 트래픽 패킷 및 테스트 패킷을 각각 전송하는 송신수단;상기 전송된 사용자 트래픽과 테스트 패킷을 수신하고 분류하고, 상기 테스트 패킷사이에 도달한 사용자 양을 계산하여 손실을 계산하며, 상기 테스트 패킷내의 타임스탬프(TIMESTAMP) 정보와 수신된 사용자 데이터 패킷의 각 수신 시간정보를 비교하여 지연변이를 계산하며, 상기 분류된 테스트 패킷의 전송률을 측정하는 분석 및 수신수단; 및상기 계산된 손실, 지연변이 및 전송률에 대한 정보를 사용자에게 시각적 및 수치적으로 보여주는 디스플레이 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 테스트 패킷 포맷의 구조는테스트 패킷임을 알려주는 테스트 패킷(Test Packet) ID 영역;테스트 패킷의 손실 정보를 알기 위한 테스트 패킷의 시퀀스 번호(sequence number) 영역;송신측에서 사용자 패킷을 전송하는 시간 정보를 저장해 놓은 타임스탬프(timestamp) 정보 영역;바로 앞 서 보낸 테스트 패킷이 손실이 난 경우 백업용으로 저장하는 타임스탬프(timestamp) 정보 영역; 및패킷의 크기를 조정하기 위한 패딩(Padding) 영역이거나 다른 기능을 포함하고자 할 때 예약된 영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 장치.
- 송신모듈과 수신모듈사이의 통신채널을 설정하고, 사용자 트래픽 패킷을 전송하는 송신수단;상기 사용자 트래픽 패킷사이에 도달한 사용자 양을 계산하여 손실을 계산하고, 상기 사용자 트래픽 패킷내의 타임스탬프(TIMESTAMP) 정보와 수신된 사용자 데이터 패킷의 각 수신 시간정보를 비교하여 지연변이를 계산하며, 상기 전송된 사용자 트래픽 패킷을 수신하여 전송률을 측정하는 분석 및 수신수단;상기 계산된 손실,지연변이 및 전송률에 대한 정보를 사용자에게 시각적 및 수치적으로 보여주는 디스플레이 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 장치.
- 사용자 트래픽 패킷을 발생시키는 사용자 트래픽 모듈;테스트 패킷을 발생시키는 테스트 패킷 발생모듈;상기 사용자 트래픽 모듈의 사용자 트래픽 패킷 및 테스트 패킷 발생모듈로부터의 테스트 패킷을 입력받아 네트워크를 통해 송신하는 송신모듈;상기 네트워크를 통해 송신된 사용자 트래픽 패킷 및 테스트 패킷을 수신 및 분석하여, 상기 사용자 데이터는 사용자 트래픽 모듈로 전송하고 상기 테스트 패킷을 분석하여 얻어진 지연변이와 손실에 대한 정보를 출력하는 수신 및 분석모모듈; 및상기 수신 및 분석모듈을 통해 전송된 테스트 패킷 분석정보를 화면으로 출력하는 디스플레이 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무선 통신망에서 사용자 관점의 서비스품질 측정 시스템.
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