KR100574269B1 - 미디어 데이터 고속 처리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

미디어 데이터 고속 처리 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 듀얼 CPU 기반의 환경에서 미디어 데이터가 고속 처리되도록 하기 위한 시스템과 그 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 시스템은 기본적으로 미디어 재생장치와 TCP/IP 통신을 수행하기 위한 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부를 구비하는 네트워크 프로세서와, 사용자 명령에 따르는 요청데이터를 발생하여 상기 네트워크 프로세서를 통해 상기 미디어 재생장치로 전달하고 그 요청에 대한 응답데이터를 상기 네트워크 프로세서를 통해 전송받아 처리하여 출력하는 애플리케이션 프로세서를 포함하는 미디어 데이터 고속 처리 시스템으로, 상기 네트워크 프로세서는 입력패킷의 UDP와 IP의 체크섬, 미디어 전송용 UDP 포트의 사용여부만을 검사하여 상기 애플리케이션 프로세서로 전송하는 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부와; 링크계층을 통해 상기 재생장치로부터 전송되는 응답데이터 패킷이 A/V데이터 패킷이면 이를 상기 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부로 전송하고, 일반 표시데이터 패킷이면 상기 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부로 전송하는 프레임 디먹서;를 포함함을 특징으로 한다.
TCP/IP 프로토콜, 미디어 패킷, UDP 포트넘버.

Description

미디어 데이터 고속 처리 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PROCESSING A MEDIA DATA AT A HIGH SPEED}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미디어 데이터 고속 처리 시스템이 적용된 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미디어 데이터 고속 처리 시스템 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전송 프레임 포맷 예시도.
본 발명은 멀티미디어 전송 및 재생 시스템에 관한 것으로, 특히 듀얼 CPU 기반의 환경에서 미디어 데이터가 고속 처리되도록 하기 위한 시스템과 그 방법에 관한 것이다.
듀얼 CPU 환경의 멀티미디어용 SoC(System-on-Chip)를 이용하여 멀티미디어 전송 및 재생장치를 구성하는 경우, 통신 성능을 높이기 위해 하나의 CPU를 통신 전용으로 사용한다. 즉, 듀얼 CPU를 애플리케이션 프로세서와 네트워크 프로세서로 구분하여 사용한다는 것이다. 이러한 경우 네트워크 프로세서는 네트워크 드라이버 및 표준 TCP/IP 통신 기능을 수행하며, 애플리케이션 프로세서는 사용자 인터페이 스 및 네트워크 프로세서에서 수신된 데이터에 대한 처리(동영상 재생 등)를 수행한다.
멀티미디어용 SoC의 각 구성요소들(CPU, 오디오 DSP, 비디오 프로세서 등)은 메모리 사용량이 매우 크기 때문에 메모리 액세스에 대한 병목현상이 발생하게 된다. 이를 위하여 SoC는 각 구성요소들에 대한 메인 메모리 접근 우선순위를 부여한다.
멀티미디어용 SoC는 끊김 없는 비디오, 오디오 재생이 가장 중요한 기능이므로 이들 기능을 관장하는 구성 요소의 메모리 접근 우선순위가 가장 높게 설정된다. 이러한 이유로 네트워크 프로세서의 메모리 접근 우선순위는 상대적으로 낮게 설정된다.
네트워크 프로세서에서 표준 TCP/IP를 이용하여 미디어 데이터를 수신할 때 SoC의 다른 구성요소들이 많은 작업(동영상 재생 등)을 하는 경우 통신 성능이 떨어지게 된다. 이는 대용량 미디어 데이터의 수신에 대한 표준 TCP/IP 작업을 위해서는 많은 메모리 액세스를 필요로 하는데 네트워크 프로세서의 메모리 접근 우선순위가 다른 구성요소 보다 낮기 때문이다.
이러한 미디어 데이터에 대한 통신 성능 하락은 동영상 재생시 화면이 멈추는 것과 같은 현상을 야기시키므로 결과적으로는 전체적인 시스템 품질을 떨어뜨리게 된다. 그러므로 미디어 데이터에 대한 수신 성능이 저하되지 않도록 하기 위한 새로운 기술이 필요한 것이다.
이에 본 발명의 목적은 멀티미디어 전송 및 재생 시스템을 구축하기 위한 듀얼 CPU 기반의 시스템에서 미디어 데이터의 재생중에도 미디어 데이터의 수신성능을 보증할 수 있는 미디어 데이터 고속 처리 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 멀티미디어 전송 및 재생 시스템을 구축하기 위한 단일 CPU 기반의 시스템에서 미디어 데이터의 재생중에도 미디어 데이터의 수신성능을 보증할 수 있는 미디어 데이터 고속 처리 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 크게 PC와 같은 미디어 재생장치와 TCP/IP 통신을 수행하기 위한 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부를 구비하는 네트워크 프로세서와, 사용자 명령에 따르는 요청데이터를 발생하여 상기 네트워크 프로세서를 통해 상기 미디어 재생장치로 전달하고 그 요청에 대한 응답데이터를 상기 네트워크 프로세서를 통해 전송받아 처리하여 출력하는 애플리케이션 프로세서를 포함하되,
상기 네트워크 프로세서는,
a) 입력패킷의 타당성만을 검사하여 상기 애플리케이션 프로세서로 전송하는 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부와;
b) 링크계층을 통해 상기 재생장치로부터 전송되는 응답데이터 패킷이 A/V데이터 패킷이면 이를 상기 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부로 전송하고, 일반 표시데이터 패킷이면 상기 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부로 전송하는 프레임 디먹서;를 포함함을 특징으로 한다.
이러한 시스템에서 상기 프레임 디먹서는 상기 응답데이터 패킷이 사전에 정의된 UDP 헤더의 목적지 포트정보를 가지는가를 검사하여 A/V데이터 패킷을 판별함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미디어 데이터 고속 처리 방법은 사용자 인터페이스 처리와 수신 데이터 처리를 수행하는 애플리케이션 프로세서를 포함하는 듀얼 CPU 기반의 시스템에서 실행 가능한 방법으로서,
상기 프로세서로부터 사용자 명령에 따르는 요청데이터를 전송 받는 단계와;
전송 받은 요청데이터를 표준 TCP/IP 프로토콜 처리하여 미디어 재생장치로 전송하는 단계와;
상기 미디어 재생장치로부터 상기 요청에 따른 응답데이터 패킷을 전송 받는 단계와;
전송 받은 응답 데이터 패킷이 A/V데이터 패킷인가를 검사하는 단계와;
검사결과 응답 데이터 패킷이 A/V 데이터이면 단일 UDP/IP 프로토콜 방식에 따라 패킷의 타당성 여부만을 검사하여 상기 프로세서로 전송하고, 상기 응답 데이터 패킷이 일반 표시데이터 패킷이면 표준 TCP/IP 프로토콜 방식에 따라 처리하여 상기 프로세서로 전송하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 특징에 따르면, 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부에서는 프레임 디먹서에서 전달된 A/V 패킷의 타당성 여부만을 체크하여 상위의 애플리케이션 프로세서로 전달하기 때문에, 미디어(A/V) 데이터의 재생중에도 미디어 데이터를 고속 처리하여 전송할 수 있게 되는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
우선 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미디어 데이터 고속 처리 시스템이 적용된 시스템 구성도를 도시한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 미디어 데이터 고속 처리 시스템은 도 1에 도시한 네트워크 미디어 플레이어(200)내에 SoC 형태로 구현되어진다. 참고적으로 도 1에 도시한 시스템에 대해 부연 설명하면,
미디어 재생장치의 하나인 퍼스널 컴퓨터(100)는 오디오 데이터 혹은 비디오 데이터 파일을 제공하는 A/V 소스이다. 이러한 퍼스널 컴퓨터(100)는 후술할 네트워크 미디어 플레이어(200)를 통해 사용자 명령에 따른 요청데이터를 WLAN을 통해 무선 수신한다. 그리고 상기 요청데이터에 응답하여 하나의 A/V 소스를 재생하고, 재생된 A/V데이터를 다시 WLAN을 통해 무선 송신한다. 참고적으로 상기 요청데이터는 A/V소스 재생요청데이터, A/V소스 파일목록 열람요청데이터 등을 포함하는 개념으로, 사용자는 A/V 파일목록 열람 요청을 후술하는 리모콘(400)을 통해 입력할 수 있다. 이러한 열람요청에 응답하여 사용자는 퍼스널 컴퓨터(100)에 저장된 A/V소스 파일들의 리스트를 A/V 출력장치(300)를 통해 볼 수 있는 것이다.
한편 케이블을 통해 A/V 출력장치(300)와 직접 연결되는 네트워크 미디어 플레이어(200)는 퍼스널 컴퓨터(100)와 무선망을 통해 데이터 송수신한다. 이러한 네 트워크 미디어 플레이어(200)는 A/V 출력장치(300)와 함께 거실 등에 위치할 수 있으며, 퍼스널 컴퓨터(100)는 서재 혹은 자녀방에 위치하는 장비로 가정할 수 있다. 즉, 네트워크 미디어 플레이어(200)는 리모콘(400)을 통해 사용자 명령을 입력받고 그에 따른 요청데이터를 발생하여 퍼스널 컴퓨터(100)로 무선 전송하는 역할을 수행한다. 아울러 상기 요청데이터에 응답하여 무선 전송되는 응답데이터를 상기 퍼스널 컴퓨터(100)로부터 수신하여 이를 텔레비젼과 같은 A/V 출력장치(300)로 전송하여 줌으로서, 사용자는 A/V 출력장치를 통해 PC(100)에서 재생되는 비디오 혹은 오디오 소스를 시청할 수 있음은 물론, 재생 가능한 A/V 소스들의 리스트를 표시창의 형태로 볼 수 있다. 이러한 네트워크 미디어 플레이어(200)는 본원 출원인에 의해 2001년도에 대한민국 특허청에 "무선신호 원격 중계기"란 명칭으로 출원되어 공지된 내용이므로 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 하고, 상기 네트워크 미디어 플레이어(200)내에 SoC로 구현되는 미디어 데이터 고속 처리 시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미디어 데이터 고속 처리 시스템 구성도를 도시한 것으로, 크게 애플리케이션 프로세서(210)와 네트워크 프로세서(220)를 포함한다.
상기 애플리케이션 프로세서(210)는 사용자 인터페이스 및 네트워크 프로세서(220)에서 수신된 데이터에 대한 처리(동영상 재생 등)를 관장하는 것으로, 보다 구체적으로는 사용자 명령에 따르는 요청데이터를 발생하여 네트워크 프로세서(220)를 통해 퍼스널 컴퓨터(100)로 전달하고 그 요청에 대한 응답데이터 를 상기 네트워크 프로세서(220)를 통해 전송 받아 처리하여 준다. 참고적으로 상기 애플리케이션 프로세서(210)는 네트워크 미디어 플레이어(200)에서 엠펙 디코더와 연결된다.
한편 네트워크 프로세서(220)는 미디어 재생장치인 PC(100)와의 TCP/IP 통신 수행을 관장한다. 본 발명은 미디어 데이터의 재생중에도 원활한 미디어 데이터의 전송처리가 목적이므로 그 기능을 관장하는 네트워크 프로세서(220)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 프로세서(220)는 미디어 데이터 전송을 위한 프로토콜 처리부로서 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부(224)와, 일반 데이터 전송을 위한 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부(222)를 구비한다. 상기 미디어 데이터란 비디오와 오디오 데이터를 포함하는 개념이며, 일반 데이터란 비디오와 오디오 데이터 이외의 이미지 데이터, 텍스트 데이터, 제어 데이터 등을 의미한다.
상기 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부(222)는 일반적인 TCP/IP 프로토콜 스택으로서, 퍼스널 컴퓨터(100)와 TCP/IP 통신을 수행하는데 이용된다. 이러한 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부(222)에서는 각 레이어(layer)간 메시지 전달방식이 필요하다. 예를 들면 IP 레이어로 전달된 패킷에 대해서 IP 체크섬을 계산하고, 절단(fragmented)된 패킷들에 대한 리어셈블링을 수행하며, 프로토콜 필드 정보에 따라 상위 프로토콜 레이어를 결정한다. 한편 UDP 레이어로 전달된 패킷에 대해서는 수신된 UDP 패킷의 포트로 열려진 소켓을 검사하여 해당 대상으로 전달하고 UDP 체크섬을 계산한다.
이와 같이 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부(220)에서는 각 레이어간 메시지 전달방식이 필요하기 때문에 미디어 데이터를 표준 TCP/IP 프로토콜로 처리하는 경우 지연이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 미디어 데이터를 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부(224)에서 단순 처리되도록 함으로서, 레이어간 메시지 전달로 인한 오버헤드(overhead)를 감소시켰다.
즉, 프레임 디먹서(frame Demuxor)(226)가 링크계층의 하나인 네트워크 드라이버를 통해 퍼스널 컴퓨터(100)로부터 전송되는 응답데이터의 패킷을 검사하여 A/V 데이터 패킷이면, 이를 상기 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부(224)로 전송하고,
상기 응답데이터의 패킷이 일반 데이터 패킷이면 상기 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부(222)로 전송함으로서, 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부(224)는 입력된 A/V데이터 패킷의 UDP와 IP의 체크섬만을 검사하여 상기 애플리케이션 프로세서(210)로 전송할 수 있어, 레이어간 메시지 전달 오버헤드를 줄일 수 있게 되는 것이다.
즉, 본 발명에서는 동영상 재생과 같은 A/V 소스의 재생이 이루어지는 경우에는 전송 A/V데이터가 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부(224)에서 처리되어 애플리케이션 프로세서(210)로 전송되도록 미디어 수신용 전용통신경로를 구성하였고, 재생요청과 같은 요청데이터, 파일목록 표시창과 같은 응답데이터는 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부(222)에서 처리되도록 함으로서, 동영상 재생시 레이어간 메시지 전달로 인한 오버헤드를 감소시키고 있다. 본 발명의 실시예에서 하나의 미디어(A/V 데이터) 패킷은 MTU(Maximum Transmission Unit) 보다 작은 크기를 사용한다.
이하 도 3을 참조하여 프레임 디먹서(226)가 상기 퍼스널 컴퓨터(100)로부터 전송되는 응답데이터 패킷이 A/V데이터 패킷인지를 검사하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선 프레임 디먹서(226)는 네트워크 드라이버와 같은 링크계층(228)을 통해 도 3의 (a)에 도시한 바와 같은 형태의 응답데이터 패킷 프레임이 입력되면,
1)이더넷 헤더(0∼13번째 바이트)의 프레임타입 영역(12,13번째 바이트)값이 0x0800(IP 프로토콜)인지 확인한다.
2) 확인결과 IP 프로토콜이면 IP 헤더(14∼33번째 바이트)의 프로토콜 영역(23번째 바이트)값이 0x11(UDP 프로토콜)인지 여부와 목적지 IP(30∼33번째 바이트)값이 자신의 IP 주소인지 확인한다.
3) 만약 상기 2)의 조건이 정상적으로 확인되면, 프레임 디먹서(226)는 UDP 헤더(34∼41번째 바이트)의 목적지 포트(36,37번째 바이트)값이 미디어 전송용 포트인지 확인하는 방법을 통해 퍼스널 컴퓨터(100)로부터 전송되는 응답데이터 패킷이 A/V데이터 패킷인지를 검사할 수 있는 것이다.
상술한 1), 2), 3)의 단계를 통해 수신된 응답데이터 패킷이 A/V 데이터 패킷으로 판명되면 이후 응답데이터 패킷은 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부(224)로 입력된다. 따라서 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부(224)는 도 3의 (b)에 도시한 입력 패킷에 대해 IP체크섬(24,25번째 바이트)과 UDP체크섬(40,41번째 바이트)을 수행하고, 아울러 미디어 전송용 UDP 포트의 사용여부만을 단순 체크한후 애플리케이션 프로세서(210)로 수신 패킷을 전송한다.
따라서 A/V 데이터와 같은 미디어 패킷에 대해서는 표준 TCP/IP 프로토콜 레이어간 메시지 전달이 필요 없기 때문에, 결과적으로는 프로토콜 오버헤드를 줄여 데이터의 고속 처리가 가능하게 되는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 미디어 패킷에 대해 하나의 단일(monolithic) 프로토콜 구조를 제공함로서 레이어간 메시지 전달에 따른 오버헤드를 줄일 수 있으며, 프레임 디먹서에서는 전달된 미디어 패킷만을 대상으로 하므로 IP 체크섬 계산외 별도의 작업이 필요 없다. 또한 MTU 보다 작은 패킷만을 사용하므로 리어셈블링 작업이 필요 없으며, 이미 정의된 UDP 포트를 사용하므로 UDP 체크섬 계산외 별도의 작업이 필요 없어, 결과적으로는 데이터를 고속 처리할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 미디어 플레이어는 무선방식으로 구현되어 있는 것으로 하였으나, 유선방식으로 구현된 네트워크 미디어 플레이어를 가정할 수도 있다. 또한 본 발명의 실시예에서는 듀얼 CPU 기반의 SoC를 가정하였으나, 성능이 떨어지는 하나의 CPU 환경에도 본 발명의 기술적 구성을 적용할 수 있다. 즉, 하나의 CPU를 포함하는 프로세서가 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부와, 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부, 프레임 디먹서를 구비하여 레이어간 메시지 전달에 따른 오버헤드를 줄일 수 있는 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 미디어 재생장치와 TCP/IP 통신을 수행하기 위한 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부를 구비하는 네트워크 프로세서와, 사용자 명령에 따르는 요청데이터를 발생하여 상기 네트워크 프로세서를 통해 상기 미디어 재생장치로 전달하고 그 요청에 대한 응답데이터를 상기 네트워크 프로세서를 통해 전송받아 처리하여 출력하는 애플리케이션 프로세서를 포함하는 미디어 데이터 고속 처리 시스템에 있어서,
    상기 네트워크 프로세서는,
    a) 입력패킷의 타당성 여부만을 검사하여 상기 애플리케이션 프로세서로 전송하는 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부와;
    b) 링크계층을 통해 상기 재생장치로부터 전송되는 응답데이터 패킷이 사전에 정의된 UDP 헤더의 목적지 포트정보를 가지는 패킷이면 이를 상기 단일 UDP/IP 프로토콜 처리부로 전송하고, 그렇지 않으면 상기 표준 TCP/IP 프로토콜 처리부로 전송하는 프레임 디먹서;를 포함함을 특징으로 하는 미디어 데이터 고속 처리 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 네트워크 프로세서와 애플리케이션 프로세서는 SoC(System-on-Chip)를 구성함을 특징으로 하는 미디어 데이터 고속 처리 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 사용자 인터페이스 처리와 수신 데이터 처리를 수행하는 애플리케이션 프로세서를 포함하는 듀얼 CPU 기반의 시스템에서 실행 가능한 미디어 데이터 고속 처리방법에 있어서,
    상기 프로세서로부터 사용자 명령에 따르는 요청데이터를 전송 받는 단계와;
    전송 받은 요청데이터를 표준 TCP/IP 프로토콜 처리하여 미디어 재생장치로 전송하는 단계와;
    상기 미디어 재생장치로부터 상기 요청에 따른 응답데이터 패킷을 전송 받는 단계와;
    전송 받은 응답 데이터 패킷이 A/V데이터 패킷인가를 검사하는 단계와;
    검사결과 응답 데이터 패킷이 사전에 정의된 UDP 헤더의 목적지 포트정보를 가지면 단일 UDP/IP 프로토콜 방식에 따라 패킷의 타당성 여부만을 검사하여 상기 프로세서로 전송하는 단계와;
    상기 검사결과 응답 데이터 패킷이 사전에 정의된 UDP 헤더의 목적지 포트정보를 가지지 않으면 표준 TCP/IP 프로토콜 방식에 따라 처리하여 상기 프로세서로 전송하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 미디어 데이터 고속 처리 방법.
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