KR100556748B1 - 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법에 관한 것으로, 종래에는 클라이언트에 스트리밍 데이터가 서로 다른 시간 간격을 가지고 수신되므로 버퍼를 사용하여 스트리밍 서비스의 연속성을 보장하고 버퍼 용량을 효율적으로 사용해야 할 필요성이 있었다. 이러한 필요성을 감안한 본 발명은 현재 스트리밍 데이터 저장에 할당된 버퍼의 사용 비율을 계산하는 단계와; 상기 버퍼 사용 비율의 레벨을 판단하여 레벨 크기에 따라 버퍼 크기를 조절하는 단계로 이루어져 동적 버퍼를 사용하여 버퍼의 저장 용량을 네트워크 상황에 맞게 조절함으로써 사용자에게 연속적인 스트리밍 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법{DYNAMIC BUFFER MANAGEMENT METHOD FOR STREAMING DATA}

도 1은 종래 클라이언트에 수신된 스트리밍 데이터의 도착 시간 간격이 불규칙하여 스트리밍 재생이 단절됨을 설명하는 예시도.

도 2는 종래 클라이언트에 수신된 스트리밍 데이터의 시간 간격이 모두 일정하여 스트리밍 재생이 이상적임을 설명하는 예시도.

도 3은 종래 클라이언트에 수신된 스트리밍 데이터의 시간 간격이 매우 불규칙하여 스트리밍 재생이 단절됨을 설명하는 예시도.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법의 동작 흐름도.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 클라이언트로 수신되는 스트리밍 데이터의 딜레이 지터에 따라 버퍼 크기를 가변함을 설명하는 예시도.

본 발명은 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법에 관한 것으로, 특히 스트리밍 데이터의 딜레이 지터에 따라 버퍼 크기를 가변하여 연속적인 스트리밍 서 비스를 제공할 수 있게 한 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법에 관한 것이다.

서버에서 클라이언트로 스트리밍 데이터를 전송할 때 주변 네트워크 전송 상황에 따라 딜레이 지터 값이 시간에 따라 서로 다르게 나타날 수 있다. 즉, 네트워크 전송 환경이 매우 양호할 때에는 전송되는 스트리밍 데이터가 일정한 시간 간격을 두고 수신되지만, 네트워크 전송 환경이 매우 열악한 상황에서는 클라이언트로 수신되는 스트리밍 데이터간의 시간 간격이 매우 불규칙하게 된다.

일반적으로 네트워크 전송 환경이 매우 불규칙하다고 할 때, 클라이언트에서 제공되는 텔레비전과 같은 스트리밍 서비스가 매우 불안정하게 동작할 수 있다. 텔레비전 재생 화면이 연속적이지 못하고 단절되므로 사용자는 텔레비전 시청시 불편함을 느낄 수 있다.

도 1은 종래 클라이언트에 수신되는 스트리밍 데이터의 도착 시간 간격이 불규칙하여 스트리밍 재생이 단절됨을 설명하는 예시도이다.

클라이언트에 스트리밍 데이터가 서로 다른 시간 간격을 가지고 수신되는 경우 디코더에서 스트리밍 데이터를 연속적으로 처리하지 못하고 단절될 수 있다. 즉, 비디오 스트리밍, 오디오 스트리밍 데이터가 연속적으로 재생되지 못하게 되므로 스트리밍 서비스의 연속성을 보장받을 수 없다.

클라이언트와 같이 스트리밍 데이터를 실시간으로 처리하는 네트워크 디바이스의 경우 클라이언트로 수신되는 스트리밍 데이터의 딜레이 지터의 값이 0이면 클라이언트에서 스트리밍 데이터를 실시간으로 처리할 수 있다.

도 2는 종래 클라이언트에 수신되는 스트리밍 데이터의 시간 간격이 모두 T 로 일정함을 설명하는 예시도이다.

즉, 클라이언트는 일정한 간격을 두고 수신되는 스트리밍 데이터를 일정 시간 안에 처리하면 되므로 연속적으로 스트리밍 데이터를 처리해서 출력단을 통해 사용자에게 연속적으로 제공해 줄 수 있다.

그러나, 이와 같은 상황은 매우 이상적인 예외 상황이며 일반적으로 스트리밍 데이터간의 시간 간격이 매우 불규칙하므로 스트리밍 데이터의 딜레이 지터 값은 상황에 따라 달라지게 된다.

도 3은 종래 클라이언트에 수신되는 스트리밍 데이터의 시간 간격이 매우 불규칙한 상황을 설명하는 예시도이다.

이와 같은 상황에서는 클라이언트에 수신되는 스트리밍 데이터가 어느 순간에는 수신되지 않다가 다시 어느 순간 갑자기 한꺼번에 집중되어 수신되는 상황이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 스트리밍 데이터의 지터 제어를 위한 동적 버터 관리 방법을 제안한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 딜레이 지터 값이 매우 가변적인 상황에서 이의 영향을 최소화하기 위해 클라이언트에 버퍼를 두고, 일정량 이상의 스트리밍 데이터를 모은 후 버퍼에서 일정 시간 간격으로 출력한다면 클라이언트의 디코더에서 규칙적인 시간 패턴에 따라 처리할 수 있도록 한 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 상황에 따라 딜레이 지터 값이 변화하는 현상을 버퍼의 용량 결정에 반영하여 버퍼의 저장 용량을 효율적으로 사용할 수 있도록 한 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 현재 스트리밍 데이터 저장에 할당된 버퍼의 사용 비율을 계산하는 단계와; 상기 버퍼 사용 비율의 레벨을 판단하여 레벨 크기에 따라 버퍼 크기를 조절하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 초기 버퍼의 저장 용량을 정하고 서버로부터 수신되는 스트리밍 데이터를 버퍼에 저장하는 단계와; 상기 버퍼에 저장된 스트리밍 데이터의 크기가 소정 크기를 초과하는지를 판단하여 참이면 버퍼 크기를 소정 배로 늘리고, 거짓이면 버퍼에 저장된 스트리밍 데이터의 크기가 소정 크기 미만인지를 판단하는 단계와; 상기 버퍼에 저장된 데이터의 크기가 소정 크기 미만이면 버퍼 크기를 소정 배로 줄이고 반대로 이상이면 초기 버퍼 크기를 그대로 유 지하는 단계로 이루어진다.

클라이언트는 초기 버퍼의 저장 용량을 정하고 서버로부터 수신되는 스트리밍 데이터를 버퍼에 저장하고 버퍼에 저장된 스트리밍 데이터의 크기가 80퍼센트를 초과하는지를 판단하여 참이면 버퍼 크기를 두 배로 늘린다. 버퍼 크기를 두 배로 늘려 버퍼의 오버플로우를 방지하여 스트리밍 데이터의 손실이 없도록 한다.

스트리밍 데이터의 크기가 80퍼센트 이하이면 버퍼에 저장된 스트리밍 데이터의 크기가 20퍼센트 미만인지를 판단한다. 상기 저장된 데이터 크기가 20퍼센트 미만이면 버퍼 크기를 반으로 줄인다. 버퍼 크기를 반으로 줄여 버퍼 사용 효율을 증가시킨다.

스트리밍 데이터의 크기가 20퍼센트 이상이면 초기 버퍼 크기를 그대로 유지한다. 스트리밍 데이터의 크기가 20퍼센트에서 80퍼센트 사이에 있는지를 판단하여 버퍼 크기를 증가시킬지 감소시킬지를 결정하여 스트리밍 데이터를 버퍼에 안정적으로 저장한다.

버퍼 사용이 20퍼센트 미만이면 80퍼센트의 저장용량이 낭비되고 있으므로 네트워크 환경과 버퍼 효율을 고려하여 버퍼 크기를 반으로 줄이고, 버퍼 사용이 80퍼센트 초과이면 남은 버퍼 저장용량이 20퍼센트이므로 스트리밍 데이터의 수신 집중에 의해 버퍼 오버플로우가 발생할 수 있으므로 버퍼 크기를 2배로 증가시켜 저장 용량을 늘린다.

버퍼 사용이 20퍼센트 미만일 때 버퍼 크기를 반으로 줄이고, 버퍼 사용이 80퍼센트 초과일 때 버퍼 크기를 두 배로 늘리는 것은 버퍼 사용이 40퍼센트 대를 유지하게 동작하여 버퍼에 오버플로우 혹은 언더플로우가 발생하지 않도록 한다.

이후, 버퍼에 저장된 스트리밍 데이터의 크기가 80퍼센트를 초과하는지, 20퍼센트 미만인지를 판단한다.

버퍼에 저장된 스트리밍 데이터의 크기가 80퍼센트를 초과하면 버퍼 크기를 1.8배로 늘리고, 20퍼센트 미만이면 버퍼 크기를 0.55배로 줄인다. 초기 버퍼 크기 조절 비율과는 다르게 1.8배, 0.55배로 조절하는 것은 버퍼 사용이 20퍼센트 미만이면 버퍼 사용을 36퍼센트로 조정하고, 버퍼 사용이 80퍼센트 초과이면 버퍼 사용을 44퍼센트로 조정한다.

버퍼 사용이 20퍼센트 미만일 때와 80퍼센트 초과일 때 버퍼 크기 조절 비율을 다르게 설정하여 네트워크 환경에 따라 변화하는 스트리밍 데이터의 수신율에 적응하게 한다.

버퍼 사용이 적을 때 버퍼 크기를 급속히 줄이지 않고 가변적으로 줄이고 버퍼 사용이 많을 때 버퍼 크기를 급속히 늘리지 않게 하여 시간당 버퍼 크기 조절율이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 단위 시간 당 버퍼 크기 조절율이 증가하는 것은 버퍼 사용에 불확실성을 증가시키므로 버퍼 크기 조절율이 감소하는 방향으로 버퍼 크기 조절 비율을 조정하도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 클라이언트로 수신되는 스트리밍 데이터의 딜레이 지터에 따라 버퍼 크기를 가변함을 설명하는 예시도로서, 클라이언트로 수신되는 스트리밍 데이터의 딜레이 지터 값은 네트워크 상황에 따라 가변적일 수 있으므로 현재 네트워크 상황에 맞추어 버퍼 크기를 결정하는 동작에 대해 살펴보면 다음과 같다.

초기 시작은 용량이 C1인 버퍼에서 시작하고, 시간이 지남에 따라 버퍼의 오버플로우가 발생할 가능성이 있으면 버퍼의 저장 용량을 x배만큼 확장하여 용량이 C2인 버퍼로 만든다.

버퍼 사용이 증가하면 스트리밍 데이터의 수신 집중에 의해 오버플로우가 발생할 수 있으므로 버퍼 크기를 증가시켜 오보플로우 발생에 대비한다. 버퍼의 오버플로우 판단 기준으로 버퍼에 데이터가 80퍼센트만큼 채워졌는지를 비교하는 것으로 정해 사용한다.

그리고, 버퍼가 오버플로우될 가능성이 있으면 버퍼의 저장 용량을 y배만큼 확장하여 용량이 C3인 버퍼로 만든다. 시간이 지남에 따라 버퍼의 언더플로우가 생길 가능성이 있으면 버퍼의 저장 용량을 z배만큼 축소한다.

버퍼 사용이 감소하면 버퍼 효율이 떨어져 메모리 사용이 감소하므로 할당되는 버퍼 크기를 줄여 버퍼 효율을 증가시킨다. 버퍼 축소 판단 기준으로 버퍼에 데이터가 20퍼센트만큼 채워졌는지를 비교하는 것으로 정해 사용한다.

이와 같이, 버퍼 사용이 많고 적음을 판단하여 버퍼 크기를 변화시켜 버퍼 용량을 자동적으로 결정한다. 네트워크 상황이 이상적이지 못해 발생하는 스트리밍 데이터의 불균일 수신에 적응하여 버퍼 크기를 변화시키면서 현재 네트워크 상황에 맞추어 버퍼의 크기를 조절한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 스트리밍 데이터를 수신하는 바로 처리하지 않고 버퍼에 일정량의 스트리밍 데이터를 저장한 후에 처리하므로 딜레이 지터에 의한 영향을 감소시키고, 현재 네트워크 상황에 맞게 버퍼의 저장 용량을 가변적으로 조절하므로 클라이언트에서 스트리밍 데이터를 효과적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 동적 버퍼를 사용하여 버퍼의 저장 용량을 네트워크 상황에 맞게 조절함으로써 사용자는 연속적인 스트리밍 서비스를 제공받을 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 현재 스트리밍 데이터 저장에 할당된 버퍼의 사용 비율을 계산하는 단계와;

   상기 버퍼 사용 비율의 레벨을 판단하여 레벨 크기에 따라 버퍼 크기를 조절하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 사용 비율의 계산은

   현재 버퍼 크기와 버퍼에 저장된 스트리밍 데이터의 크기 사이의 비율을 계산하게 이루어진 것을 특징으로 하는 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 크기의 조절 단계는

   버퍼 사용 비율이 제1소정 크기를 초과하면 버퍼 크기를 소정 배로 늘리는 단계와;

   버퍼 사용 비율이 제2소정 크기 미만이면 버퍼 크기를 소정 배로 줄이는 단계와;

   버퍼 사용 비율이 제2소정 크기 이상이고 제1소정 크기 이하이면 초기 버퍼 크기를 그대로 유지하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 버퍼의 사용이 적은 때와 많은 때에 각각 크기 조절 비율을 다르게 적용하여 버퍼 크기를 조절하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스트리밍 데이터의 동적 버퍼 관리 방법.

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