KR100441604B1 - 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치 및 그방법 - Google Patents

멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치 및 그방법 Download PDF

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Abstract

멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치 및 그 방법이 개시된다.
콘텐츠 제작부는 멀티미디어 데이터를 인코딩하여 압축한다. 콘텐츠 저장부는 상기 콘텐츠 제작부에 의해 압축된 비트 스트림을 저장한다. 패킷화부는 상기 콘텐츠 저장부에 저장되어 있는 비트 스트림을 소정의 코딩방식에 따라서 패킷화하하고, 상기 단말과의 네트워크 상태에 변화가 있을 때, 다른 코딩방식으로 비트 스트림을 패킷화한다. 이와 같은 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치 및 그 방법에 의하면, 동일 화질의 콘텐츠를 여러 단말로 전송시 네트워크의 상태에 따라서 코딩방식의 변경을 패킷화과정에 적용시켜서 저장효율과 전송효율면에서 우수하다.

Description

멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치 및 그 방법{Apparatus and method for transmitting packet for multimedia streaming service}
본 발명은 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 네트워크의 상태에 따라서 코딩방식의 변경을 패킷화과정에 적용시킨 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치 및 그 방법에 관한 것이다.
멀티미디어 데이터를 스트리밍 서비스하기 위해서는 인코디된 콘텐츠가 필요하며, 이는 Authoring tool들을 이용하여 사전에 인코딩을 하게 된다. 이렇게 인코딩된 데이터는 저장장치에 저장되며, 데이터 베이스와 연결되어 스트리밍 단말의 서비스 요청이 있을 경우 동일 콘텐츠를 여러 단말에 전송하여 준다.
이러한 방식은 패킷의 손실이 발생되는 채널의 상태가 모든 단말에 동일하지 않고, 혹은 동일 단말인 경우에도 시간에 따라서 변화가 있는 경우에는 인코딩된 콘텐츠가 패킷손실에 감안하게 코딩하지 않는 경우에는 패킷 손실에 대처할 수 없게 되어 일정시간 채널이 정상적인 상태로 복귀하기까지 정상적인 스트리밍 서비스에 문제가 생긴다.
콘텐츠는 일반적으로 저장효율을 고려하여 비디오는 일정 프레임단위로 코딩하고 패킷손실이 발생할 것을 고려하여 코딩되는 프레임들 사이에 키프레임을 일정단위로 유지하며 코딩한다.
이러한 키프레임은 저장효율적인 면에서 많은 량을 차지한다. 그래서 키프레임사이에는 키프레임으로 예측할 수 있는 예측프레임에 의한 코딩을 하고, 이를 통해 저장효율을 높여준다. 이렇게 코딩된 예측프레임과 키프레임은 패킷화되어 전송되며, 네크워크으로 전송될 때 여러 개의 패킷으로 나뉘어 전송이 된다.
그러나, 전송시 패킷손실이 발생할 경우 하나의 프레임은 여러 개의 패킷으로 구성되어 있어 패킷하나의 손실은 바로 하나의 프레임의 손실로 발생하게 되어 문제가 다음 키프레임을 전송받기전에는 데이터를 재구성하지 못하고 비디오의 경우 화면은 정지된 상태로 유지된다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 서버가 인터넷 혹은 무선인터넷을 이용한 멀티미디어 스트리밍 서비스를 하는 경우 동일 화질의 콘텐츠를 여러 단말로 전송시 네트워크의 상태에 따라서 코딩방식의 변경을 패킷화과정에 적용시킨 저장효율과 전송효율측면을 고려한 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치가 적용된 네트워크 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송방법의 흐름도,
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치가 적용된 네트워크 시스템의 구성도, 그리고,
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송방법의 흐름도이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의하면, 단말에 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하는 장치에 있어서, 멀티미디어 데이터를 인코딩하여 압축하는 콘텐츠 제작부; 상기 콘텐츠 제작부에 의해 압축된 비트 스트림을 저장하는 콘텐츠 저장부; 및 상기 콘텐츠 저장부에 저장되어 있는 비트 스트림을 소정의 코딩방식에 따라서 패킷화하하고, 상기 단말과의 네트워크 상태에 변화가 있을 때, 다른 코딩방식으로 비트 스트림을 패킷화하는 패킷화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치가 제공된다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 단말에 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하는 장치에 있어서, 멀티미디어 데이터를 인코딩하여 압축하는 콘텐츠 제작부; 상기 콘텐츠 제작부에 의해 압축된 비트 스트림을 저장하는 콘텐츠 저장부; 상기 단말과의 네트워크 상태에 변화가 있을 때 이것을 통지하는 네트워크 감시부; 및 상기 콘텐츠 저장부에 저장되어 있는 비트 스트림을 소정의 코딩방식에 따라서 패킷화하하고, 상기 네트워크 상태에 의거하여 상기 네트워크 상태에 적합한 다른 코딩방식으로 비트 스트림을 패킷화하는 패킷화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치가 제공된다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위해, 단말과 네트워크로 연결되어 상기 단말들에 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하는 장치의 패킷 전송방법에 있어서, (a)콘텐츠의 코딩포맷, 재생시간 등 콘텐츠에 관련된 정보를 상기 단말에 통지하는 단계; (b)상기 단말로부터 네트워크 상태에 의거하여 상기 통지된 코딩포맷중 어느 하나로 코딩해줄 것을 요구받는 단계; 및 (c)상기 요구된 코딩방식으로 비트스트림을 패킷화하여 상기 단말에 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송방법이 제공된다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위해, 단말과 네트워크로 연결되어 상기 단말들에 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하는 장치의 패킷 전송방법에 있어서, 상기 단말과의 네트워크 상태에 변화가 있을 때 다른 코딩방식으로 변경하여 패킷화하고, 다른 코딩방식이 상기 단말에서 디코딩할 수 있는 코딩방식인지 확인하는 단계; 및 상기 단말에서 디코딩할 수 있는 코딩방식인 경우, 상기 다른 코딩방식으로 패킷을 생성하여 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송방법이 제공된다.
다음은 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 제 1실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치가 적용된 네트워크 시스템의 구성도이다.
도 1에서, 서버(10)는 네트워크(30)를 통하여 RTSP(Real Time Streaming Protocol)를 이용하여 데이터 스트림을 단말(20)에 제공한다. 서버(10)는 콘텐츠 제작부(11), 콘텐츠 저장부(12), 패킷화부(13), 및 네트워크 인터페이스부(14)를 구비한다.
콘텐츠 제작부(11)는 멀티미디어 스트리밍을 위해 멀티미디어 데이터를 인코딩 장치(도시 생략)를 통해서 인코딩한다. 멀티미디어 데이터는 MPEG-4와 같은 표준화된 압축방식을 이용하여 인코딩할 수 있다.
콘텐츠 저장부(12)는 콘텐츠 제작부(11)에 의해 압축된 비트 스트림을 저장한다. 네트워크 인터페이스부(14)는 네트워크 미디어에 데이터를 송출하거나 네트워크상의 다른 단말로부터 데이터를 수신한다.
패킷화부(13)는 코딩방식에 따라서 비트 스트림을 패킷화한다. 여기서, 코딩방식은 본 발명에서 택하는 코딩방식은 MPEG-4의 경우 일반적인 하나의 프레임을 전체로 코딩하는 방식과 데이터 분할법(data partitioning method)을 이용하여 코딩하는 방식이 있다.
본 제 1실시예에서, 서버(10)는 단말(20)과의 커넥션 형성시 단말(20)에서 서버(10)로 기술(discribe) 명령을 전송하면, 서버(10)는 콘텐츠의 코딩포맷, 재생시간 등 콘텐츠에 관련된 정보를 단말에 전송한다. 따라서, 단말(20)은 네트워크의 상태가 변화할 때, 그 상태에 따라 적응적으로 코딩방식을 선택하여 서버(10)에 요구할 수 있다. 그러면, 패킷화부(13)는 단말(20)에 의해 요구된 코딩방식으로 비트스트림을 패킷화한다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송방법의 흐름도이다.
단말(20)은 서버(10)와의 커넥션 설정시 기술(discribe) 명령을 전송하여 콘텐츠 정보를 서버에 요구한다(S102). 그러면, 서버(10)는 단말(20)에 제공할 콘텐츠의 코딩 포맷, 재생시간 등 콘텐츠에 관련된 정보를 단말(20)에 전송한다(S104). 여기서, 서버(10)는 두가지 이상의 코딩 포맷을 통지하고, 단말(20)은 해당 콘텐츠가 2가지 이상의 코딩방식으로 코딩될 수 있는 것을 인식한다.
서버(10)는 통상의 코딩포맷으로 비트스트림을 패킷화하여 단말(20)에 전송한다(S105). 단말(20)은 전송된 데이터의 코딩포맷에 적합한 방식으로 디코딩하고 네트워크 상태를 감시(monitoring)한다(S106). 여기서, 네크워크 상태의 모니터링은 RTP패킷으로 서버(10)에서 전송되는 패킷이 단말(20)에 제대로 전달이 안되고, 패킷의 전송 손실이 많으면 네크워크의 상태가 좋지 않은 경우이고, 제대로 전송이 된다면 네트워크 상태가 좋은 경우로 판단할 수 있다.
만약, 네트워크의 상태를 감시한 결과 네트워크 상태가 좋지 않다고 판단되면(S108), 단말(20)은 코딩의 방식을 패킷의 손실등에 강인하게 하기 위한 패킷강인코딩(packet resilient coding) 방식으로 변경해 줄 것을 서버에 요구한다(S110). 그러면, 서버는 코딩포맷을 패킷강인코딩방식으로 변경하여 패킷화하고, 해당 단말에 멀티미디어 스트림을 전송한다(S112).
한편, 단말(20)은 S106단계로 진행하여 전송된 데이터의 코딩포맷에 적합한방식으로 디코딩하고 네트워크 상태를 감시(monitoring)한다. 감시결과 네트워크의 상태가 정상적으로 된 것으로 판단되면(S108), 단말(20)은 이전의 코딩방식으로 변경해 줄 것을 서버에 요구하고(S110), 서버(10)는 이전의 코딩방식으로 비트스트림을 패킷화하여 전송한다(S112).
다음은 본 발명의 제 2실시예에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 데이터 스트리밍 제공장치의 구성도이다.
도 3에서, 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부가하였으므로, 설명은 생략한다.
도 3에서, 서버(40)는 콘텐츠 제작부(11), 콘텐츠 저장부(12), 패킷화부(43), 네트워크 인터페이스부(14), 및 네트워크감시부(45)를 구비한다.
패킷화부(43)는 코딩방식에 따라서 비트 스트림을 패킷화한다. 여기서, 코딩방식은 네트워크 상태에 의거하여 변경가능하다. 제 2실시예에서, 네트워크 감시부(45)는 단말(50)에서 서버(40)로 피드백이 늦게 전달되면 패킷의 손실이 많으므로 네트워크 상태가 정상이 아닌 것으로 판단하여 패킷화부(43)에 통지한다.
패킷화부(43)는 네트워크 감시부(45)로부터 네트워크 상태가 정상이 아닌 것을 인식하게 되면, 코딩방식을 변경하여 패킷화하고자 한다. 이 때, 행하려고 하는 코딩방식이 단말(50)에서 디코딩할 수 있는 코딩방식인지 확인하기 위하여, 단말(50)에 코딩방식을 통지한다.
코딩방식에 대한 응답이 정상적으로 단말(50)에서 오는 경우, 패킷화부(43)는 단말(50)에서 디코딩할 수 있는 코딩방식인것으로 확인하고, 새로운 코딩방식 예를 들면, 패킷강인 코딩방식으로 비트스트림을 패킷화하여 전송한다. 네트워크의 상태가 정상적으로 되면, 이전의 코딩방식을 통한 패킷을 생성하고 이를 전송한다.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송방법의 흐름도이다.
서버(40)는 통상의 코딩방식으로 비트스트림을 패킷화하여 단말(50)에 전송한다(S201). 그리고, 서버(40)는 단말(50)과의 네트워크 상태를 감시한다(S202). 만약, 네트워크 상태가 정상이 아닌 것으로 판단되면(S204), 서버(40)는 새로운 코딩방식으로 패킷화를 하기위해, 단말(50)에 변경하고자 하는 코딩 방식을 통지한다(S206). 단말(50)은 서버(40)에 통지된 신호에 대하여 피드백신호를 전송한다(S207).
단말(50)로부터 정상적으로 응답신호가 피드백되어 오면(S208), 서버(40)는 해당 코딩방식으로 패킷화한 경우 단말에서 디코딩가능한 것으로 인식하여, 통지된 코딩방식으로 비트스트림을 패킷화하여 전송한다(S210). 그러면, 단말(50)은 전송된 데이터의 코딩포맷에 적합한 방식으로 디코딩한다(S212).
또한, 서버(40)는 네트워크의 상태를 감시하고(S202), 네트워크의 상태가 정상적이지 않은 것으로 판단되면(S204), S201단계로 진행하여 이전의 코딩방식으로 비트스트림을 패킷화한다. 한편, 단말(50)로부터 응답신호가 피드백되지 않거나 비정상적으로 피드백되면(S208), 서버(40)는 S206단계로 진행하여 변경하고자 하는 코딩방식을 단말(50)로 다시 통지하거나 S201단계로 진행하여 이전의 코딩방식으로비트스트림을 패킷화한다.
다음은 본 발명의 제 1 및 제 2실시예에서 실행되는 코딩방식의 변경에 대하여 비디오 데이터를 예를 들어 상세하게 설명한다.
비디오 데이터의 코딩방식은 MPEG-4의 경우 일반적인 하나의 프레임을 전체로 코딩하는 방식과 데이터 분할법(data partitioning method)을 이용하여 코딩하는 방식이 있다.
여기서, 두가지의 코딩방식은 코딩시 서로 동일한 테이블들을 이용하므로 코딩변환이 효율적으로 이루어진다. 그러나, 성능적인 면에서 더욱 빠른 변화는 두 코딩방식에서 변환시 시간을 요하는 모션벡터의 재지정의 경우이다.
모션벡터가 재지정되어야 하는 시점은 패킷의 내부페이로드에서 첫번째 모션벡터값에 해당하는 부분이다. 이 부분은 인코딩시 패킷이 코딩방식이 변환될 때 것에 대비하여 사전에 알 수 있는 값으로 하나의 패킷의 시작 매크로 블럭번호와 그 값을 하나의 프레임으로 구성되어 있는 비트스트림의 시작부분에 뒤치시켜 코딩변환하는 점에 이용할 수 있으며, 값의 변환이 더욱 빠르게 진행되어 이를 코딩변환하는 시점에 이용할 수 있다. 그리고 패킷손실에 대비하기 위해 인코딩시 매크로 블럭의 리프레시(Refresh)가 가능하게 일정 길이의 패킷내에 매크로 블럭의 리프레시를 삽입하는 기능을 추가하면 더욱 패킷손실에 효율적으로 대처할 수 있고 비트스트림의 코딩방식변경의 경우에 이용시 더욱 효과적이다.
본 발명에 의하면 코딩방식의 변경을 패킷화과정에 적용시킨 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치 및 그 방법이 제공되므로, 서버에 저장된 동일 콘텐츠를 다른 여러 개의 단말에 전송하는 경우 각 단말의 네트워크의 상태에 따라 다른 코딩방식으로 된 데이터 패킷을 전송할 수 있다. 따라서, 현재 콘텐츠를 만들때 코딩화방법에 따라 여러 개의 콘텐츠를 저장해 두는 것과 동일하고, 저장 효율적인 측면에서는 보다 효과적이다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 단말에 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하는 장치에 있어서,
    멀티미디어 데이터를 인코딩하여 압축하는 콘덴츠 제작부;
    상기 콘텐츠 제작부에 의해 압축된 비트 스트림을 저장하는 콘텐츠 저장부; 및
    상기 콘텐츠 저장부에 저장되어 있는 비트 스트림을 소정의 코딩방식에 따라서 패킷화하고, 상기 단말로부터 지원가능한 코딩방식들 중 네트워크 상태에 대응되는 코딩방식을 전달받으면, 전달된 코딩방식으로 비트 스트림을 패킷화하는 패킷화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 패킷화부는 네트워크 상태가 좋지 않은 경우, 코딩방식을 패킷의 손실등에 강인하게 하기 위한 패킷강인 코딩방식으로 패킷화하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 네트워크의 상태는 상기 단말에서 통보받는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치.
  4. 단말에 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하는 장치에 있어서,
    멀티미디어 데이터를 인코딩하여 압축하는 콘텐츠 제작부;
    상기 콘텐츠 제작부에 의해 압축된 비트 스트림을 저장하는 콘텐츠 저장부;
    상기 단말과의 네트워크 상태에 변화를 감시하는 네트워크 감시부; 및
    상기 콘텐츠 저장부에 저장되어 있는 비트 스트림을 소정의 코딩방식에 따라서 패킷화하고, 상기 변화된 네트워크 상태에 의거하여 상기 네트워크 상태에 적합한 다른 코딩방식으로 비트 스트림을 패킷화하는 패킷화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 패킷화부는 네트워크 상태가 좋지 않은 경우, 코딩방식을 패킷의 손실등에 강인하게 하기 위한 패킷강인 코딩방식으로 패킷화하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 패킷화부가 다른 코딩방식으로 변경하고자 할 경우, 다른 코딩방식이 상기 단말에서 디코딩할 수 있는 코딩방식인지 확인하고, 상기 단말에서 디코딩할 수 있는 코딩방식인 경우, 상기 다른 코딩방식으로 패킷을 생성하여 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송장치.
  7. 단말과 네트워크로 연결되어 상기 단말들에 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하는 장치의 패킷 전송방법에 있어서,
    (a)콘텐츠에서 사용가능한 포딩방식들, 재생시간 등 콘텐츠에 관련된 정보를 상기 단말로 통지하는 단계;
    (b)상기 단말로부터 네트워크 상태에 의거하여 상기 통지된 코딩방식들 중 어느 하나로 코딩해줄 것을 요구받는 단계; 및
    (c)상기 요구된 코딩방식으로 비트스트림을 패킷화하여 상기 단말에 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷전송방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기(b)단계에서, 네트워크 상태가 좋지 않다고 판단되면, 코딩방식을 패킷의 손실등에 강인하게 하기 위한 패킷강인 코딩방식으로 변경하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송방법.
  9. 단말과 네트워크로 연결되어 상기 단말들에 멀티미디어 스트리밍 서비스를 제공하는 장치의 패킷 전송방법에 있어서,
    상기 단말과의 네트워크 상태에 변화가 있을 때 다른 코딩방식으로 변경하여 패킷화하고, 다른 코딩방식이 상기 단말에서 디코딩할 수 있는 코딩방식인지 문의하는 단계; 및
    상기 단말로부터 디코딩할 수 있는 코딩방식이라고 통지되면, 상기 다른 코딩방식으로 패킷을 생성하여 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    네트워크 상태가 좋지 않을 때, 상기 다른 코딩방식은 패킷의 손실등에 강인하게 하기 위한 패킷강인 코딩방식인 것을 특징으로 하는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 패킷 전송방법.
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