KR100437168B1 - 엠펙-4 시스템 기반의 통신방법 - Google Patents

엠펙-4 시스템 기반의 통신방법 Download PDF

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Abstract

MPEG-4 시스템 기반의 통신방법이 개시된다. 본 발명은 상호작용성을 갖는 서버와 클라인언트에서, 클라이언트가 서버로부터 다운스트리밍 데이터를 수신하여 , 클라이언트가 다운스트리밍 데이터를 처리시의 버퍼 관련 정보를 나타내는 버퍼제어정보를 포함한 업스트리밍 데이터를 서버로 전송한다. 이에 의해, 서버에서는 버퍼제어정보를 이용하여 스트리밍 되는 서비스의 품질을 더 나은 방법으로 관리할 수 있게 된다.

Description

엠펙-4 시스템 기반의 통신방법{communication method used in MPEG-4 system}
본 발명은 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클라이언트의 상태에 따라 서버가 전송하는 스트리밍 데이터를 변화시킬 수 있는 MPEG-4 시스템기반의 통신방법에 관한 것이다.
MPEG-4 는 ISO/IEC 산하 SG29 WG11에서 제안하여 표준화하는 차세대 멀티미디어를 위한 표준으로서, 단순히 영상 및 음성의 정보나 배포의 용도 뿐만 아니라 , MPEG-4 가 제공하는 상호작용성(interactivity) 등의 특징을 살려서 다양한 분야에 적용하는 것이 가능하다. MPEG-4 는 기존의 멀티미디어 통신에서 사용하는 모든 미디어(media) 각각을 하나의 객체로 보고 전체를 구성할 수 있게 하는 객체 지향적인 시스템으로서, 객체에 대한 독립적인 처리가 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 MPEG-4 시스템을 기반으로 하는 서버(server)와 클라이언트(client)를 나타낸 블럭도이다.
블럭도에는, 서버(10)와 클라이언트(20)가 있고, 서버(10)와 클라이언트(20)는 다운스트림 채널 (down -stream channel)과 업스트림 채널(upstream channel)을 통해 서로 데이터를 교환한다. 블럭도에는 하나의 클라이언트(20)만을 도시하고 있으나, 서버(10)에는 더 많은 클라이언트(20)가 접속될 수 있다.
MPEG-4 시스템은 오디오와 비주얼 표준을 통합한 MPEG-4 클라이언트(혹은 단말)(20)를 규정하고 있으며, 서버(10)와 클라이언트(20)간 실시간으로 데이터를 전송하기 위해 RTP(Real-Time Protocol)와, RTCP(RTP Control Protocol) 프로토콜을 사용한다.
RTP는 오디오와 비디오와 같은 실시간 데이터를 전송하기 위한 인터넷 프로토콜으로서, 서버(10)는 다운스트림 채널을 통해, RTP 패킷화된 스트리밍 데이터를 클라이언트(20)로 전송한다.
여기서, 스트리밍(streaming)은 전송되는 데이터를 마치 끊임없고 지속적인 물흐름처럼 처리할 수 있는 기술을 의미한다. 스트리밍 기술은 인터넷의 성장과 함께 중요성이 더해지고 있는데, 그 이유는 대부분의 사용자들이 대용량 멀티미디어 파일들을 즉시 다운로드할 만큼 빠른 접속회선을 가지고 있지 못하기 때문이다. 스트리밍 기술을 이용하면, 파일이 모두 전송되기 전에라도 클라이언트(20)에 있는 브라우저(browser)등이 데이터의 표현을 시작할 수 있다.
스트리밍이 동작하려면, 스트리밍 데이터를 수신하고 있는 클라이언트(20) 측은, 데이터를 모으고, 그 데이터를 처리하여 사운드나 그림으로 변환해주는 응용프로그램에 마치 끊임없는 흐름처럼 보내줄 수 있어야한다. 이것은 클라이언트(20)가 필요이상으로 더 빠르게 스트리밍 데이터를 수신한다면, 여분의 데이터를 버퍼에 저장할 필요가 있다는 것을 의미한다. 따라서, 데이터가 충분히 빠르게 들어오지 못하면, 데이터의 표현은 매끄럽지 못하게 되고, 데이터가 너무 빠르게 들어오면 버퍼 풀(buffer full)의 상태가 되게 된다.
한편, RTP 자체는 시간에 맞춘 데이터 전달을 보장하거나 다른 서비스 품질 보장을 제공하는 기법을 지원하지는 않는다. 더구나, RTP 패킷 전달을 보장하지만 패킷 전달 순서를 보장하지도 않는다. 다만, 송수신 응용프로그램들이 스트리밍 데이터를 지원하기 위한 장치를 제공한다.
블럭도에서, 서버(10)는 클라이언트(20)로 전송한 스트리밍 데이터의 클라이언트(20)측 수신상황을 업스트림 채널을 통해 RTCP 패킷으로 받는다. 이 경우, RTCP 패킷은 오디오나 비디오 데이터 단위를 캡슐화하지 않는다. 대신, RTCP 패킷은 주기적으로 전송되며, 응용에 의해 유용하게 사용될 수 있는 통계치를 제공하는 송신자 보고(sender report) 및/또는 수신자 보고(receiver report)를 포함한다. 이 통계치에는 전송된 패킷 수, 손실된 패킷수, 도착간 지터(interval jitter)를 포함한다.
그런데, 이러한 MPEG-4 기반 통신 방법은 클라이언트(20)측의 데이터의 수신상태는 처리할 수 있으나, 스트리밍 데이터의 종류가 많은 MPEG-4 시스템 환경에서는 클라이언트(20)측의 성능과 스트림 각각에 대한 상황등을 서버(10)에 충분히 전달하지 못한다.
즉, MPEG-4 시스템 환경에서는 RTCP 패킷으로 클라이언트(20)에서 서버(10)로 전달되는 정보가 부족하므로, 서버(10)는 클라이언트(20)의 처리환경에 맞게 전송하는 스트리밍 데이터에 변화를 줄 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 서버와 클라이언트로 구성된 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법에서, 서버가 클라이언트로 전송한 스트리밍 데이터에 대한 클라이언트의 처리환경을 서버가 알 수 있는 통신방법을 제공하는데 있다.
도 1은 MPEG-4 시스템 기반의 서버와 클라이언트의 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법을 설명하기 위한 서와 클라이언트의 블럭도, 그리고
도 3는 본 발명에 따른 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법을 나타내는 플로우도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 서버 110 : 전달층
120 : 동기층 130 : 트랜시버
200 : 클라이언트 210 : 전달층
220 : 동기층 230a ~ 230n : 디코딩 버퍼
240a ~ 240n : 디코더 250a ~ 250n : 합성버퍼
260 : 합성기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법은, 상호작용성을 갖는 서버와 클라인언트로 구성된 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법에 있어서, 상기 클라이언트가 상기 서버로부터 다운스트리밍 데이터를 수신하는 단계, 상기 클라이언트가 상기 다운스트리밍 데이터를 처리시의 버퍼 관련정보를 나타내는 버퍼제어정보를 포함한 업스트리밍 데이터를 상기 서버로 전송하는 단계, 및 상기 서버가 수신된 업스트리밍 데이터 중 상기 버퍼관련정보를 참조하여 재구성한 다운스트리밍 데이터를 상기 클라이언트로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 버퍼관련정보는 버퍼제어정보임을 표시하는 정보, 버퍼상태정보, 디코딩버퍼의 상태정보, 합성버퍼의 상태정보를 포함하는 것이 바람직 하다.
이때, 상기 디코딩버퍼의 상태정보는, 스트림이 가지고 있는 총버퍼수, 현재사용하고 있는 디코딩버퍼의 수, 및 디코딩버퍼의 평균 버퍼사용율 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 또한, 상기 합성버퍼의 상태정보에는 스트림이 가지고 있는 총버퍼수, 현재사용하고 있는 합성버퍼의 수, 합성버퍼의 평균 버퍼사용율 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 이에 의해, 클러스터의 처리성능에 효율적인 제어가 가능한 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법이 제공될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법을 설명하기 위한 서와 클라이언트의 블럭도이다.
블럭도에서, 서버(100)와 클라이언트(200)가 있고, 서버(100)에서 클라이언트(200)로 다운스트림채널이 형성되어 있고, 클라이언트(200)에서 서버(100)로 업스트림채널이 형성되어 있다. 서버(100)와 클라언트(200)는 각각 다운스트림채널과 업스트림채널을 통해 대화하여 상호작용성을 갖는다.
서버(100)는 내부적으로 전달층(Transport Layer)(110), 동기층(Sync. Layer)(120), 트랜시버(Transceiver)(130)로 구성된다.
트랜시버(130)는 전송할 데이터를 구성하여 동기층(120)으로 전달하거나, 동기층(120)으로 부터의 데이터를 받는다.
동기층(120)에서는 트랜시버(130)로 부터 받은 데이터를 패키징(packing)한다. 즉 비디오나 오디오 프레임 또는 화면 설명 커맨트 등의 하부매체의 액세스 유닛(access unit)를 패키징하고, 클럭기준값 및 시간표시 등의 타이밍 정보, 일련번호 등을 추가한다. 액세스 유닛은 어떤 시간에 표시되는 데이터를 말한다. 전달층 (110)으로 부터 데이터를 받는 경우에는 패키징된 데이터에서 원래의 데이터를 추출하여 트랜시버(130)에 전송한다.
전달층(110)은 클라이어트(200)와의 데이터를 상호 전달하는데 사용된다. MPEG-4 에서는 다양한 통신환경에 대해 전달될 수 있도록 자신 소유의 전달층(110)의 설비를 한정하지 않는다.
클라이언트(200)는 내부적으로 전달층(210)과, 동기층(220), 복수의 디코딩버퍼(Decoding buffer ; DB)(230a ~230n)와, 이들 각각에 대응하는 디코더(240a ~240n) 및 합성버퍼(composition buffer ; CB)(250a ~250n)와, 합성기(260)로 구성된다.
클라이언트(200)에서 전달층(210)과 동기층(220)의 역활은 서버(100)에서의 역활과 같다.
MPEG-4 시스템을 지원하는 클라이언트(200)의 경우, 안정적인 동작을 위해서 각각의 객체에 대응하는 디코딩버퍼(230a~230n)와 합성버퍼(250a~250n)를 사용한다 즉, 오디오와 비디오 스트림의 경우 수신된 스트리밍 데이터를 디코더(240a~240n)가 디코딩하기 전에 디코딩버퍼(230a~230n)에 저장하고, 디코딩된 정보를 합성기 (260)가 사용하기 전에 합성버퍼(250a~250n)에 저장한다.
합성버퍼(250a~250n)에 저장된 정보는 합성기(260)에서 화면표시정보와 결합되어 렌더링(rendering) 단계를 거친다. 즉 사용자의 모니터에 결과를 표시하거나, 또는 오디오의 경우에 사용자 스피커에서 수신된 결과를 재생한다.
이러한 구성에서, 클라이언트(200)의 안정적인 동작과 일정 수준의 성능을 보장하기 위해서는 디코딩 버퍼(230a~230n)나 합성버퍼(250a~250n)의 관리가 중요하며, 디코딩 버퍼(230a~230n)나 합성버퍼(250a~250n)의 설계시에는 오버플러 (overflow)나 언더플러(underflow) 등을 고려하여야 한다.
디코딩 버퍼(230a~230n)나 합성버퍼(250a~250n)의 관리는 더 나은 QoS (Quality of Service)를 얻기 위한 수단으로도 활용될 수 있다. 예컨대, 디코딩버퍼(230a~230n)나 합성버퍼(250a~250n)에 충분한 여유가 있다면, 기본 스트림에 enhanced 스트림을 요청할 수 있다. 따라서 클라이언트(200)의 처리성능은 디코딩 버퍼(230a~230n)나, 합성버퍼(240a~240n)의 상태에 의해 예측할 수 있다.
따라서 클라이언트(200)로부터 서버(100)로 전송되는 업스트리밍 데이터에 디코딩버퍼(230a~230n)나 합성버퍼(240a~240n)의 정보를 포함시킴으로써 QoS를 개선할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 통신방법을 나타낸 플로우도이다.
먼저, 서버(100)는 클라이언트(200) 측으로 다운스트림채널을 통해 다운스트리밍 데이터를 전송한다(S300).
다운스트리밍 데이터를 수신한 클라이언트(200)는 이를 처리하게 되고, 처리시의 디코딩 버퍼(230a~230n) 상태나, 합성버퍼(250a~250n) 상태 등을 나타내는 버퍼제어정보를 주기적인 업스트리밍 데이터에 포함시켜 다시 서버(100)에게 전송한다(S310).
이때, 서버(100)측에 전송되는 업스트리밍 데이터에 포함되는 버퍼제어정보는 다음과 같은 것이 될 수 있다.
⑴ ServerCommandType = Buffer_control_Command
⑵ Buffer_Status = OD_ID, ES_ID, DB_Status, CB_Status
⑶ DB_Status = totalBufferCount, currentUsedBuffer, averageBufferUsage
⑷ CB_status = totalBufferCount, currentUsedBuffer, averageBufferUsage
이러한 버퍼관련정보를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
⑴ ServerCommandType = Buffer_control_Command
MPEG-4 에서는 시청자에게 제시되는 화면의 구성을 장면이라 하며, MPEG-4 시스템 파트에서는 객체의 표시방법과 특성을 지정하기 위한 장면기술 언어로서BIFS(Binary Format for Scenes)를 규격화하고 있다.
BIFS 에서 정의된 SeverCommandType 노드를 사용하여 버퍼제어정보를 서버(100)에 전송하는데, 버퍼 제어정보임을 표시하기 위해, SeverCommandType 을 Buffer_Control_Command 로 정의한다.
⑵ Buffer_Status = OD_ID, ES_ID, DB_Status, CB_Status
버퍼의 상태정보를 나타낸다. 여기서, OD_ID 는, 객체 디스크립터 ID(Object Descriptior ID) 를 나타낸다. 장면기술에서 비디오 및 오디오 스트림을 참조하는 노드는 객체 디스크립터 ID 라고 부르는 10비트의 식별자를 지정한다.
ES_ID 는 ES 디스크립터 ID( Elementary Stream Descriptor ID) 를 나타낸다. ES 디스크립터는 비디오 및 오디오 스트림이 스케일러블 부호화되어 복수의 스트림으로 나뉘어져 있는 경우, 각각의 스트림에 대해서 필요하게 된다. 각 스트림의 ES 디스크립터는 16 비트의 ES_ID 에 의하여 식별된다.
DB_Status 는 디코딩 버퍼(230a~230n)의 상태를 나타내며, CB_Status는 합성버퍼(250a~250n)의 상태를 나타낸다.
⑶ DB_Status = totalBufferCount, currentUsedBuffer averageBufferUsage
디코딩버퍼(230a~230n)의 상태정보를 나타낸다. 여기서, totalBufferCount 는 스트림이 가지고 있는 총 버퍼수를 나타내며, currentUesdBuffer 는 현재 사용하고 있는 디코딩버퍼(230a~230n)의 수, averageBufferUsage 는 디코딩버퍼 (230a~230n) 의 평균 버퍼사용율을 나타낸다.
⑷ CB_status = totalBuffer currentUsedBuffer avaeageBuffer
합성버퍼(250a~250n)의 상태정보를 나타낸다. 여기서, totalBufferCount 는 스트림이 가지고 있는 총 버퍼수를 나타내며, currentUesdBuffer 는 현재 사용하고 있는 합성버퍼(250a~250n)의 수, averageBufferUsage 는 합성버퍼(250a~250n)의 평균 버퍼 사용율을 나타낸다.
이러한 버퍼제어정보를 수신한 서버(100)는 이를 참조하여 다운스트리밍 데이터를 재구성하여 변화시킨다(S320).
이러한 통신방법에 의해, 스트리밍 데이터의 전송상황과 별도로, 스트리밍 데이터에 대한 디코딩과 합성 단계에서 클라이언트(200)의 성능을, 서버(100)는 버퍼제어정보를 참조하여 알 수 있게 된다.
예컨대, 스트리밍 데이터에 대한 디코딩과 합성단계에서 클라이언트(100)의 성능으로 인하여 지연이 생긴 경우에는, 각각의 프레임이 인접한 다른 프레임의 정보에 의지하지 않고 자기 자신의 정보만을 이용하는 방식인 intraframe 만을 보내거나, Enhanced 스트림 정보의 전송을 중지할 수 있다.
반대로, 스트리밍 데이터의 전송상황과 클라이언트(200)의 성능이 충분한 경우에는, 서버(100)는 클라이언트(200)의 사용자에서 더 높은 품질의 서비스를 제공할 수 있으며, 이외에도 다양한 응용예를 생각할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 클라이언트측에서 버퍼제어관련정보를 서버에게 제공할 수 있어, QoS 를 향상 시킬 수 있게 된다. 또한, 서버에서는 버퍼제어정보를 이용해 스트리밍 되는 서비스의 품질을 더 나은 방법으로 관리할 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (5)

  1. 상호작용성을 갖는 서버와 클라인언트를 구비한 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법에 있어서,
    상기 클라이언트가 상기 서버로부터 다운스트리밍 데이터를 수신하는 단계;
    상기 클라이언트가 상기 다운스트리밍 데이터를 처리시의 버퍼 관련정보를 나타내는 버퍼제어정보를 포함한 업스트리밍 데이터를 상기 서버로 전송하는 단계; 및
    상기 서버가 수신된 업스트리밍 데이터 중 상기 버퍼제어정보를 참조하여 재구성한 다운스트리밍 데이터를 상기 클라이언트로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼제어정보는, 버퍼제어정보임을 표시하는 정보, 버퍼상태정보, 디코딩버퍼의 상태정보, 및 합성버퍼의 상태정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 디코딩버퍼의 상태정보는, 스트림이 가지고 있는 총버퍼수, 현재사용하고 있는 디코딩버퍼의 수, 및 디코딩버퍼의 평균 버퍼사용율 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 합성버퍼의 상태정보는, 스트림이 가지고 있는 총버퍼수, 현재사용하고 있는 합성버퍼의 수, 및 합성버퍼의 평균 버퍼사용율 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-4 시스템 기반의 통신방법.
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