KR100416323B1 - Ｖｃｒ 서비스 제공을 위한 클라이언트 시스템 및 이를 이용한 vod 시스템 - Google Patents

Ｖｃｒ 서비스 제공을 위한 클라이언트 시스템 및 이를 이용한 vod 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제한 없는 VCR 서비스 제공을 위한 클라이언트 시스템 및 이를 이용한 VOD 시스템에 관한 것이다.
본 발명에서 클라이언트는 서비스되는 비디오 스트림을 재생함과 동시에 VCR 서비스를 제공하기 위하여 재생된 비디오 스트림을 버퍼에 저장하게 된다. VCR 서비스 요청이 발생하는 경우 클라이언트는 멀티캐스팅 전송 서버 측에 이를 알리며, 멀티캐스팅 전송 서버는 응답으로써 현재 서비스되고 있는 비디오 스트림의 앞 또는 뒷부분의 멀티캐스트 그룹의 ID를 클라이언트로 전송한다. 클라이언트는 수신된 다른 멀티캐스트 그룹의 ID로부터 앞 또는 뒷부분의 비디오 스트림을 연결된 멀티캐스트 라우터에 요청하여 새로운 멀티캐스트 전송 경로를 설정한 후 이를 버퍼에 저장하여 VCR 서비스에 사용한다.
이러한 본 발명에 따르면, 멀티캐스트 전송방식의 사용 효율을 개선하여, VCR 서비스 요청이 지연이나 단절 없이 수행되어 QoS의 저하 없이 대화형 VOD 시스템을 구현할 수 있기 때문에, 인기 있는 비디오 컨텐트처럼 멀티캐스트 그룹이 연속적으로 존재할 경우 서버 부하의 증가 없이 또한 네트워크 자원의 추가적인 확보 없이 시간에 제한 없이 VCR 서비스를 제공할 수 있다.

Description

ＶＣＲ 서비스 제공을 위한 클라이언트 시스템 및 이를 이용한 VOD 시스템 {Video-On-Demand System for The Unlimited VCR Services}
본 발명은 VOD(Video-On-Demand) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면 VCR(video cassette recorder) 서비스 제공을 위한 클라이언트 시스템 및 이를 이용한 VOD 시스템에 관한 것이다.주문형(On-Demand) 시스템은 PSTN, TCP/IP, ATM 등의 Network 통신 환경에서 영화(VOD), 음악(AOD), 교육(EOD), 뉴스(NOD), 홈쇼핑, 비디오게임 등의 다양한 서비스를 할 수 있도록 하는 시스템이다.
소비자는 가정에 연결된 네트워크를 통하여 어느 시간대에도 원하는 서비스를 제공받을 수 있으므로 지금까지의 방송 개념과는 다른 서비스가 가능하다는 점에서 국내는 물론 국외에서도 각광받고 있는 기술이다.
이러한 주문형 시스템 중 VOD는 영화나 방송 등 동영상 서비스에 관련된 것으로서 그 상업적 가치가 다른 시스템보다 월등히 높아 기존 방송시장을 빠르게 대체해 나갈 것으로 예측되고 있으며 구현 기술의 파급 효과가 매우 커 선진 업체들이 시장 선점을 위한 기술 확립에 주력하고 있는 실정이다. 비디오 정보는 문자나 음성 정보와 비교하여 동화상, 음성 및 문자 등의 복합적인 정보로 구성되어 있기 때문에 전달되는 정보를 이해하기가 용이하다는 점과 VOD, EOD 와 NOD 같은 주문형시스템 서비스들의 정보를 비디오로 저장하여 비동기적으로 사용자가 편리한 시간에 정보활용이 가능하다는 등의 장점을 가지고 있다.
현재 VOD 시스템에 대한 많은 연구가 진행되고 있으나 기존의 동기적 방송 방식과 구분되는 VOD 시스템의 가장 큰 문제점으로 제기되고 있는 VCR 기능을 갖춘 서비스 분야는 연구가 거의 진행되고 있지 않으며 개발된 기술 또한 매우 제한적이어서 소비자들에게 만족할만한 서비스를 제공하고 있지 못한 상황이다.
주문형 시스템 중 VOD는 사용자가 특정 비디오를 원하는 시간에 시청할 수 있도록 하는 방식으로서 비디오의 실시간 서비스 및 서버와 클라이언트 양단간에 전송되는 비디오 스트림의 품질을 보장하여야 한다는 특성을 갖고 있다. 또한 VOD 서비스에서 사용되는 멀티미디어 데이터는 다른 형태의 데이터와 비교하여 상대적으로 매우 큰 용량으로 구성되어 네트워크를 통한 전송시간이 길며, 실시간으로 처리되어야 하기 때문에 네트워크의 효율적인 사용, 대용량의 저장장치, 프로세서와 저장장치사이의 데이터 전송 및 전송되는 멀티미디어 데이터의 품질(QoS : Quality of Service) 보장을 위한 새로운 기술들을 필요로 하고 있다.
네트워크가 충분한 대역폭을 갖고 있다면 모든 서비스 요청은 제한 없이 실시간적으로 제공될 수 있지만 대부분의 경우 충분한 대역폭을 갖고 있지 않기 때문에 서비스 요청은 제한될 수밖에 없다. 따라서 이러한 문제점을 개선하기 위하여 사용자들의 서비스 요청에 대한 서버의 응답 지연 및 멀티캐스트 전송방식등의 기술들이 개발되고 있다.
멀티캐스트 전송방식은 동일한 컨텐트를 요청한 사용자들의 서비스 요청을 미리 설정된 시간 단위로 그룹화 하여 서비스를 제공하는 방식으로, 그룹화는 수 초 내지 수 분단위로 이루어지는 것이 일반적이다. 멀티캐스트 전송방식은 서비스 요청이 미리 설정된 시간 단위로만 제공되기 때문에 사용자들이 서비스를 제공받기 위해서 일정 시간 대기하여야 한다는 문제점을 갖고 있다. 또한 제한된 네트워크 대역폭으로 인하여 개개의 서비스 요청 및 정지, 고속 재생, 고속 역재생 등과 같은 VCR 기능들이 새로운 채널을 할당받아 실시간 적으로 사용자들에게 서비스된다는 것이 불가능하기 때문에 서비스 요청은 제한되어진다.
이 문제점은 클라이언트에 버퍼를 구현함으로서 부분적으로 개선될 수 있다. 버퍼를 사용하는 시스템에서 VCR 서비스는 클라이언트의 버퍼에 저장되어 있는 비디오 스트림을 사용하여 제공되므로 새로운 채널 할당 없이 VOD 서버에 대하여 독립적으로 수행되는 실시간 서비스가 제공될 수 있다는 장점을 갖고 있다.
그러나 VCR 서비스가 버퍼의 용량을 초과하여 지속적으로 제공되기 위해서는 VOD 서버로부터 새로운 채널의 할당이 필요하기 때문에 채널에 여유가 없다면 VCR 서비스는 중지되며 만약 사용자가 지속적인 VCR 서비스를 원한다면 채널에 여유가 발생할 때까지 대기하여야 하는 서비스 품질저하 현상을 발생시킨다. 그러므로 VOD시스템이 서비스 품질의 저하 없이 제한 없는 VCR 기능들을 제공하기 위해서는 많은 채널을 확보해야만 한다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 멀티캐스팅 전송기술과 새로운 클라이언트 버퍼링(Buffering) 기술을 사용하여 부족한 네트워크 환경에서 비디오 스트림의 효율적인 분배를 통하여 제한없는 VCR 서비스의 제공과 버퍼 사용으로 인한 비용의 증가를 최소화하여 저렴한 가격에 사용자들에게 네트워크를 통한 양질의 비디오 서비스를 제공하는데 있다.
도 1은 멀티캐스트 그룹의 비디오 스트림을 나타낸 도이다.
도 2은 고속 역재생 시 버퍼에 저장되는 비디오 스트림을 나타낸 도이다.
도 3은 2배속 고속 역재생을 수행하는 MBA을 나타낸 도이다.
도 4은 고속 재생 시 버퍼에 저장되는 비디오 스트림을 나타낸 도이다.
도 5은 VCR 서비스 요청에 대한 단절 확률을 나타낸 도이다.
도 6은 채널 수에 따른 단절 확률을 나타낸 도이다.
도 7은 멀티캐스트 그룹 간격에 따른 단절 확률을 나타낸 도이다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 클라이언트 시스템은, 네트워크 상에서 컨텐트를 멀티캐스트 그룹으로 나누어 전송하는 멀티캐스팅 전송 서버로부터 제공되는 비디오 스트림을 멀티 캐스팅 라우터를 통하여 제공받는 클라이언트 시스템으로, 상기 멀티캐스트 라우터를 통하여 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 전송되는 비디오 스트림을 저장하는 버퍼; 및 외부로부터 VCR 서비스 요청이 발생하면 상기 멀티캐스팅 전송 서버에 이를 알리고, 상기 버퍼에 저장된 비디오 스트림을 재생하는 수단, 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 제공되는 다른 멀티캐스트 그룹의 ID를 제공받는 수단, 제공받은 상기 멀티캐스트 그룹의 ID를 멀티 캐스트 라우터로 제공하여 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 상기 멀티 캐스트 그룹으로 제공되는 비디오 스트림을 수신하여 상기 버퍼에 저장하는 수단을 포함하는 프로세서를 포함한다.본 발명의 또 다른 특징에 따른 VOD 시스템은, 네트워크 상에서 컨텐트를 멀티캐스트 그룹으로 나누어 전송하는 멀티캐스팅 전송 서버; 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 전송되는 비디오 스트림을 저장하는 버퍼, 그리고, 외부로부터 VCR 서비스 요청이 발생하면 상기 멀티캐스팅 전송 서버에 이를 알리고, 상기 버퍼에 저장된 비디오 스트림을 재생하는 수단, 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 제공되는 다른 멀티캐스트 그룹의 ID를 제공받는 수단, 제공받은 상기 멀티캐스트 그룹의 ID를 멀티 캐스트 라우터로 제공하여 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 상기 멀티 캐스트 그룹으로 제공되는 비디오 스트림을 수신하여 상기 버퍼에 저장하는 수단을 포함하는 프로세서를 포함하는 클라이언트; 및 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 제공되는 비디오 스트림을 해당 멀티 캐스팅 그룹에 속하는 다수 클라이언트에게 전달하는 멀티 캐스트 라우터를 포함한다.이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다본 발명의 실시 예에서는 비디오 스트림을 제공하는 멀티캐스팅 전송서버와는 무관하게 클라이언트가 독자적으로 동작하는 버퍼와 클라이언트의 요청에 의하여 전송중인 다른 멀티캐스트 그룹으로 이동할 수 있는 멀티캐스트 라우팅 기법을 사용하여 제한없는 VCR 서비스를 제공한다.즉, 네트워크를 통하여 동영상 데이터를 전송하는 경우 클라이언트에 의하여 발생되는 VCR 서비스들(일시 정지, 고속 재생, 고속 역재생)을 동영상 서버와는 무관하게 클라이언트의 버퍼를 사용하여 제공하여 부족한 네트워크 자원의 활용도를 높이고, 사용자들에게 연속적인 VCR 서비스의 제공을 가능하게 하는 멀티캐스트 전송 방식을 사용하는 VOD 시스템을 위한 MBA(Multicast Buffering Algorithm)를 제공한다. MBA는 네트워크를 통하여 전송되고 있는 다른 멀티캐스트 그룹의 비디오 스트림을 버퍼에 저장하여 사용함으로서, 제한 없는 VCR 기능이 사용자들에게 제공되도록 한다.한편, 클라이언트의 버퍼는 제공되는 VCR 배속에 따라 동시에 여러 멀티캐스트 그룹의 비디오 스트림을 저장, 사용할 수 있어야 한다. 멀티캐스트 라우터는 요청된 멀티캐스트 그룹으로 최단 시간내에 전송 경로를 확립하여 클라이언트로 비디오 스트림을 전송한다.이와 같이, 멀티캐스팅 전송 기술과 클라이언트 버퍼 시스템을 사용하여 제한없는 VCR 서비스를 제공하는 본 발명의 실시 예에 따른 VOD 시스템은 멀티캐스팅 전송 서버, 멀티캐스트 라우터, 및 클라이언트 시스템(이하, 클라이언트라고 명명함)를 포함한다.1. 멀티캐스팅 전송 서버
멀티캐스팅 전송 서버는 비디오 서버 및 저장장치를 포함한다. 저장 장치는 사용자의 취향에 맞는 다양한 동영상을 저장하고 있다. 비디오 서버는 네트워크에 비디오 스트림을 전송한다. 특히, 클라이언트의 요청에 의하여 비디오 스트림을 전송하는 경우 VCR 서비스를 위하여 인접되는 멀티캐스트 그룹 ID를 헤더 정보에 포함하여 전송한다.
2. 멀티캐스트 라우터
멀터캐스트 라우터는 멀티캐스팅 전송 서버로부터 클라이언트로의 비디오 스트림의 전송을 관리한다. 또한 VCR 서비스를 위하여 전송되는 비디오 스트림에 인접한 다른 멀티캐스트 비디오 스트림이 전송되는 경로를 다른 라우터와 정보를 교환하여 라우팅 테이블을 작성하며 이를 관리한다. 클라이언트에 의하여 VCR 서비스가 요청되면 저장된 라우팅 테이블을 사용하여 필요한 비디오 스트림을 수신하기 위한 전송 경로를 재설정한다.
3. 클라이언트
클라이언트는 비디오 스트림을 수신하여 버퍼에 저장하고, 압축스트림을 디코드하여 비디오를 재생한다. 그리고, 사용자 선택에 따라 연결된 멀티캐스트 라우터로 VCR 서비스를 요청하며, 네트워크상에서 인접한 비디오 스트림이 전송되고 있는 경우 멀티캐스트 라우터로부터 이를 MBA(Multicast Buffering Algorithm)에 따라 수신하여 사용한다. 따라서, 클라이언트는 수신되는 비디오 스트림을 수신하는 버퍼와, VCR 서비스 요청 및 그에 따른 비디오 스트림을 MBA에 따라 수신 처리하는 프로세서를 포함한다. 이러한 클라이언트로는 디지털 방송 수신기(Set-Top-Box) 등이 사용될 수 있으며, PSTN, TCP/IP, ATM 등의 Network 통신 환경에서 주문형(On-Demand) 서비스를 수행하는 클라이언트의 구조와, 멀티 캐스팅 라우터의 구조는 이미 공지된 기술임으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 클라이언트 시스템 및 이를 이용한 VOD 시스템의 동작에 대하여 설명한다.도 1은 멀티캐스트 그룹간격 N이 1분인 경우 각 멀티캐스트 그룹에서 전송되고 있는 비디오 스트림을 보여주고 있다. 아래로 향하는 화살표는 각 멀티캐스트 그룹의 재생지점을 보여주고 있다. 어두운 부분은 클라이언트의 버퍼에 저장되어 있는 비디오 스트림을 나타내고 있으며 2N(2분) 용량의 비디오 컨텐트를 저장할 수 있다. 표시되어 있는 숫자는 향후 수신될 각 멀티캐스트 그룹의 비디오 스트림을 보여주고 있다.2배속 고속 역재생의 경우, 버퍼에 저장된 비디오 스트림 전체를 재생하는데 1분이 소요된다. 만약 고속 역재생 서비스 요청이 1분을 초과하여 지속되는 경우 클라이언트는 새로운 채널을 할당받아야만 연속적인 고속 역재생을 수행할 수 있게 된다. 따라서 새로운 채널의 할당 없이 제한 없는 VCR 서비스를 제공하기 위해서는 버퍼 용량의 초과 부분에 대한 보상이 필요하게 된다.이를 위하여 본 발명의 실시 예에서, 클라이언트는 VCR 서비스 시점에 멀티 캐스팅 전송 서버 측에 이를 알리고, 멀티 캐스팅 전송 서버는 응답으로 필요한 멀티캐스트 그룹의 ID들을 전송한다.따라서 클라이언트는 버퍼의 용량이 허락하는 한 멀티캐스팅 전송 서버로부터 제공받은 멀티캐스트 그룹의 데이터를 저장함으로서 VCR 서비스들을 능동적으로 수행 할 수 있게 된다. 그러므로 VCR 서비스 제공 시 발생되는 새로운 채널의 할당문제를 다른 멀티캐스트 그룹의 데이터를 수신함으로서 해결할 수 있게 된다.1. 일시정지 ( Pause )VCR 기능 중 일시정지기능은 버퍼를 사용하여 용이하게 구현되며 기본적으로 선입선출(First-In, First- Out) 방식으로 동작을 한다. 사용자가 비디오 스트림의 재생을 일시 정지시킨 경우 재생은 정지하게 되지만 비디오 스트림은 클라이언트에 의하여 지속적으로 수신된다. 만약 일시 정지되는 시간이 구현된 버퍼의 용량을 초과하는 경우 멀티캐스트 그룹을 변경하여 재생을 위한 비디오 스트림을 유지하여야 한다.따라서 일시정지 기능이 버퍼의 임계값(Threshold Value : N 분)을 초과하게 되면 클라이언트의 프로세서는 다른 멀티캐스트 그룹의 비디오 스트림을 수신하기 위하여 멀티캐스팅 전송 서버로 인접한 멀티캐스트 그룹의 ID를 요청한다. 멀티 캐스팅 전송 서버는 요청을 받아 동일한 비디오 스트림이 전송되고 있는 N분 뒤의 멀티캐스트 그룹 ID를 클라이언트에 전송한다.멀티캐스트 그룹 변환이 성공적으로 수행되면 클라이언트는 새로운 채널로 변경되므로 사용자는 지속적으로 수신되어 버퍼에 저장된 비디오 스트림만을 이용하여 정상적인 재생을 수행할 수 있게 된다.2. 고속 역재생 ( Fast Rewind )도 2는 멀티캐스트 그룹 시간 N이 1분인 2N 구조를 갖는 MBA 버퍼 구조를 보여주고 있다. 어두운 부분은 멀티캐스트 그룹 #1에서 저장되는 비디오 스트림을 나타내고 있다. 버퍼는 30초 분량의 비디오 스트림을 저장할 수 있는 4개의 저장공간으로 구성되어 있다. 아래로 향하는 화살표는 매 30초마다의 고속 역재생 시작지점을 나타내고 있으며 좌우방향의 화살표는 고속 역재생이 수행되는 방향을 보여주고 있다. 어두운 부분은 각 시간에 따라 멀티캐스트 그룹 #1에 저장되는 다른 멀티캐스트 그룹의 비디오 스트림들이다.2배속 고속 역재생은 저장된 비디오 스트림을 1분만에 재생한다. 그러므로 고속 역재생이 1분 이상 수행되기 위해서는 버퍼에 다른 멀티캐스트 그룹으로부터 30초 동안 1분 분량의 비디오 스트림을 저장하여야 한다.멀티캐스트 그룹 #1에 속한 클라이언트에 의해 요청된 고속 역재생은 우선적으로 버퍼에 저장된 비디오 스트림을 이용하여 제공된다. 멀티캐스팅 전송 서버로부터 동일한 비디오에 대한 2분 뒤의 스트림이 멀티캐스트 그룹 #4로 전송되고 있다는 것을 클라이언트가 수신하게 되면, 클라이언트는 멀티캐스트 그룹 #4로 전송되는 비디오 스트림을 30초 동안 버퍼에 저장한다. 30초부터 1분 동안에는 클라이언트의 버퍼는 멀티캐스트 그룹 #4와 #5의 비디오 스트림을 30초 동안 수신하여 저장한다. 고속 역재생이 1분을 초과하여 수행되어도 다음 1분 30초 분량의 비디오 스트림이 버퍼에 저장되어 있으므로, 멀티캐스팅 전송 서버로부터 새로운 채널을 할당받을 필요가 없게 된다.이와 같이 시간에 따라 동일한 과정이 반복적으로 수행되기 때문에 클라이언트의 버퍼에 다른 멀티캐스트 그룹의 비디오 스트림이 연속적으로 저장되므로 제한 없는 고속 역재생이 가능하다.고속 역재생 종료 후 정상적인 재생을 위하여 S배속 고속 역재생을 사용하는 경우 버퍼는 멀티캐스트 그룹 시간단위의 R배와 연속적인 비디오 스트림의 재생 수행을 위한 여분의 저장공간 등으로 구성된다.다음 표 1 은 고속 역재생이 수행된 시간에 따라 버퍼에 저장되는 비디오 스트림을 보여주고 있다.FRT(Fast Rewind Time)는 고속 역재생 수행시간이며, 'n'은 고속 역재생이 수행된 범위를 나타내는 정수 값이다. MBA에서 R배속 고속 역재생을 지원하기 위해서는 동시에 R개의 멀티캐스트 그룹으로부터 비디오 스트림을 저장하여야 하므로 R*N 크기의 버퍼가 필요하게 된다. 그러나 R*N 크기의 버퍼를 사용하여 고속 역재생을 수행한 후 정상적인 비디오 재생을 하는 경우 멀티캐스팅 전송 서버로부터 새로운 채널을 할당받아야 하는 경우가 발생한다. 이를 방지하기 위하여 버퍼의 크기 BMBA가 다음과 같이 된다. BMBA= (NR(R+2))/(R+1) 수학식 1에서 N은 멀티캐스트 그룹 간격으로서 단위는 분이며 R은 고속 역재생 배속이다.도 3은 2배속 고속 역재생 및 멀티캐스트 그룹단위가 1분인 경우 서비스 지연 및 새로운 채널의 할당 없이 제한 없는 고속 역재생을 제공하는 MBA 버퍼를 보여주고 있다. 아래로 향하는 화살표는 고속 역재생 지점을 나타내며, 위로 향하는 화살표는 각 멀티캐스트 그룹의 정상채널 재생지점을 나타내고 있다.20초 동안 고속 역재생을 수행한 경우 멀티캐스트 그룹 #1의 고속 역재생 지점과 멀티캐스트 그룹 #2의 재생 지점이 일치함을 볼 수 있다. 이 경우 고속 역재생을 중지하고 정상적인 재생 상태로 들어가게 되면 멀티캐스트 그룹 #2로 변경하여야만 정상적인 재생이 수행될 수 있다. 만약 20초 이전에 정상적인 재생상태로 들어가게 된다면 멀티캐스트 그룹 #1의 변경은 필요 없지만 20초 동안의 비디오 스트림을 저장하기 위한 공간을 필요로 하게 됨을 알 수 있다.1분 동안 고속 역재생이 수행된 경우 버퍼가 1분 10초 분량의 비디오 스트림을 저장하고 있으며 어느 시간에라도 정상적인 재생이 수행되면 새로운 채널의 할당이 필요 없음을 보여주고 있다. 사용자가 고속 역재생을 중지하고 재생을 수행하는 경우 할당되는 멀티캐스트 그룹은 다음과 같다. n ≤고속 역재생 시간/20 초 < n+1 할당되는 멀티캐스트 그룹 = M + n수학식 2에서 할당되는 멀티캐스트 그룹은 고속 역재생 수행시간을 20으로 나눠 정수 값 n을 얻은 후 서비스를 요청한 클라이언트가 속해있던 멀티캐스트 그룹 값 M에 더하면 된다.3. 고속 재생 ( Fast Forward )도 4는 멀티캐스트 그룹 #10에서 고속 재생을 수행하는 MBA 알고리듬을 보여주고 있다. 어두운 부분은 각 시간대 별로 새로이 저장되는 비디오 스트림이며 오른편으로 향하고 있는 화살표는 고속 재생 방향을 나타내는 것으로서 1분 30초 이후의 고속 재생은 버퍼에 저장된 멀티캐스트 그룹 10과 9의 처음 30초와 나중 30초순으로 재생된다.고속 재생을 수행하고 정상적인 재생을 사용자가 요청하면 요청시점이 가리키고 있는 멀티캐스트 그룹으로 할당된다. 이는 고속 역재생과 달리 정상 재생에 필요한 비디오 스트림이 이미 클라이언트의 버퍼에 저장되어있기 때문이다.고속 재생을 지원하기 위해서 먼저 수행되어야 하는 것은 멀티캐스트 그룹간격이 N분이고 S배속 고속 재생을 수행하는 경우 N ×S 분 분량의 앞선 비디오 스트림을 버퍼에 미리 저장하는 것이다.그러므로 초기에 비디오 시청을 위한 서비스 요청은 요청시점보다 N ×S분 앞서 서비스되고 있는 멀티캐스트 그룹으로 할당함으로서 클라이언트 버퍼는 N ×S분 분량의 앞선 비디오 스트림을 저장한 후 고속 역재생의 경우와 동일하게 클라이언트는 버퍼에 저장되어 있는 비디오 스트림을 이용하여 서비스를 수행한다.다음 표 2는 고속 재생 시 저장되는 비디오 스트림을 보여주고 있다.FFT(Fast Forward Time)는 고속 재생이 수행된 시간을 나타내며, n은 고속 재생 수행시간을 분단위로 환산한 정수 값이며 이 값에 따라 버퍼에 저장되는 다른 멀티캐스트 그룹의 비디오 스트림을 보여주고 있다.따라서 일시 정지, 고속 역재생 및 고속 재생 등의 VCR 서비스를 지원하기 위한 MBA 버퍼의 크기 BMBA는 다음과 같다. BMBA = (N( S2+ 4S + 2))/(S+1) 수학식 3에서 N은 사용되는 멀티캐스트 그룹 간격이며, S는 고속 역재생 및 고속 재생에 사용되는 배속이다.도 5는 멀티캐스트 그룹간격 N이 3분이며 채널의 수가 500개인 VOD 시스템에서 사용자들의 VCR 서비스 요청 수에 대한 단절 확률분포를 나타낸 도이다. 유니캐스트 전송 방식 하에서 구성된 채널 수를 초과하는 VCR 서비스 요청들은 모두 단절되며 버퍼 사용방식은 유니캐스트 방식에 비하여 약 50% 정도의 단절확률을 갖게 되지만 MBA 방식은 VCR 서비스 요청 수에 상관없이 단절확률이 0의 값을 갖는다.도 6은 VCR 서비스 요청이 1000개인 경우 VOD 시스템에 구성된 채널 수에 따른 단절확률을 보여주고 있다. 채널이 500개인 경우 유니캐스트 방식에 비하여 약 500배, 기존 버퍼 방식에 비하여 약 200배의 성능개선을 보여주고 있으며 채널이 100개인 경우 최대 800배 정도의 성능 개선이 가능함을 보여주고 있다.도 7은 채널 수가 500개이며 VCR 서비스가 1000개 발생한 상황에서 멀티캐스트 그룹 간격 N의 값에 따른 단절확률을 보여주고 있다. 기존 버퍼 방식과 비교하여 멀티캐스트 그룹 간격에 영향을 전혀 받지 않기 때문에 VCR 서비스의 단절을 방지하기 위하여 버퍼의 용량을 필요이상으로 크게 할 필요가 없게 됨을 알 수 있다.위의 결과로부터 클라이언트에 버퍼를 구현하는 방식이 VCR 서비스를 제공하는데 이점을 갖고 있으며 네트워크 상에 전송되는 비디오 스트림을 사용하는 MBA 방식은 VCR 서비스 요청에 대한 수행 단절이 0의 값을 갖게 되어 VOD 시스템의 성능이 크게 향상됨을 용이하게 알 수 있다.
이러한 본 발명에 따르면, 클라이언트에 버퍼를 사용함으로써 서버 및 네트워크 대역폭을 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, MBA에 의하여 비디오 스트림을 수신, 저장 및 재생함으로써, 제한 없는 VCR 기능을 제공하는 대화형 VOD 시스템을 용이하게 구현할 수 있다.MBA는 기존의 방식과 비교하여 더 많은 서비스를 단일 그룹으로 만들기 때문에, 효율적으로 네트워크를 사용할 수 있으며 구현된 알고리즘의 인터페이스를 변경하게 되면 다양한 네트워크에 구현될 수 있을 것이다.
또한, 실시간 멀티미디어 서비스의 중요한 문제중의 하나인 대화형 (Interactive)서비스를 서버와는 무관하게 클라이언트에서 한시적이지만 독자적으로 제공하므로, 서버의 부하를 감소시킬 수 있으며, 멀티캐스트 그룹변경에 융통성을 제공하므로 네트워크의 부하를 감소시킬 수 있게 된다.
그러므로, 사용자들은 네트워크를 통한 멀티미디어 데이터를 서비스 받음에 있어서 실시간 서비스와 VCR 기능을 지원 받게 되어 양질의 서비스를 받을 수 있다. 또한, 서비스 업체들은 보다 많은 사용자들을 동시에 수용하며 서비스 중간에 짧은 광고를 삽입할 수 있어 경제적인 측면에서 이득을 얻을 수 있으며, 이에 따라 서비스 요금을 감소시킬 수 있어 보다 더 많은 가입자를 확보하여 VOD서비스의 대중화에 기여할 수 있다.
이러한 본 발명은 앞으로 전개될 AOD(Audio-On-Demand), VOD(Video-On-Demand), NOD(News-On-Demand), EOD(Education-On-Demand), 화상회의, 전자상거래, 원격진료, 네트워크 게임 등과 같은 다수의 사용자가 동일한 서비스를 요청하는 실시간 멀티미디어 응용분야에 적용될 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 네트워크 상에서 컨텐트를 멀티캐스트 그룹으로 나누어 전송하는 멀티캐스팅 전송 서버로부터 제공되는 비디오 스트림을 멀티 캐스팅 라우터를 통하여 제공받는 클라이언트 시스템에 있어서,
    상기 멀티캐스트 라우터를 통하여 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 전송되는 비디오 스트림을 저장하는 버퍼; 및
    외부로부터 VCR 서비스 요청이 발생하면 상기 멀티캐스팅 전송 서버에 이를 알리고, 상기 버퍼에 저장된 비디오 스트림을 재생하는 수단, 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 제공되는 다른 멀티캐스트 그룹의 ID를 제공받는 수단, 제공받은 상기 멀티캐스트 그룹의 ID를 멀티 캐스트 라우터로 제공하여 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 상기 멀티 캐스트 그룹으로 제공되는 비디오 스트림을 수신하여 상기 버퍼에 저장하는 수단을 포함하는 프로세서
    를 포함하는 클라이언트 시스템.
  2. 제1항에 있어서
    상기 버퍼는 다음과 같은 조건을 만족하는 크기로 이루어지는 클라이언트 시스템.
    BMBA= (NR(R+2))/(R+1)
    BMBA: 버퍼 크기
    N : 멀티캐스트 그룹 전송 간격
    R : 고속 역재생 배속
  3. 제1항에 있어서
    상기 버퍼에 저장된 비디오 스트림을 고속 역재생하다가 중지하고 다시 재생하는 경우, 상기 멀티 캐스팅 전송 서버로부터 제공받는 멀티캐스트 그룹은 다음의 조건을 만족하는 클라이언트 시스템.
    n ≤고속 역재생 시간/20 초 < n+1
    할당되는 멀티캐스트 그룹 = M + n
    M: 상기 클라이언트 시스템이 속해 있던 멀티캐스트 그룹 값
    n : 고속 역재생 수행시간을 20으로 나누어서 얻은 정수 값
  4. 네트워크 상에서 컨텐트를 멀티캐스트 그룹으로 나누어 전송하는 멀티캐스팅 전송 서버;
    상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 전송되는 비디오 스트림을 저장하는 버퍼, 그리고, 외부로부터 VCR 서비스 요청이 발생하면 상기 멀티캐스팅 전송 서버에 이를 알리고, 상기 버퍼에 저장된 비디오 스트림을 재생하는 수단, 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 제공되는 다른 멀티캐스트 그룹의 ID를 제공받는 수단, 제공받은 상기 멀티캐스트 그룹의 ID를 멀티 캐스트 라우터로 제공하여 상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 상기 멀티 캐스트 그룹으로 제공되는 비디오 스트림을 수신하여 상기 버퍼에 저장하는 수단을 포함하는 프로세서를 포함하는 클라이언트; 및
    상기 멀티캐스팅 전송 서버로부터 제공되는 비디오 스트림을 해당 멀티 캐스팅 그룹에 속하는 다수 클라이언트에게 전달하는 멀티 캐스트 라우터
    를 포함하는 VOD 시스템.
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