KR100585932B1 - 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR100585932B1
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명은, 지연에 민감한 실시간 가변비트율을 지니는 데이터를 전송함에 있어서 보다 빠르게 데이터를 전송하면서도 망자원을 효율적으로 이용할 수 있는 방식으로 전송함으로써, 최대 전송율의 저하나 전송 패킷의 손실 없이도 보다 많은 연결들이 유한한 망 자원들을 공유할 수 있게 하고, 또한 보다 적은 망자원과 초기 특성화에 요구되는 시간을 최소화하여 지연에 민감한 가변 비트율을 가지는 실시간 데이터를 효율적으로 전송할 수 있게 하는, 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치 및 그 방법을 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치에 적용되는 실시간 동적 가변 비트율 전송 방법에 있어서, 가변 비트율을 갖는 데이터가 입력됨에 따라 최대 전송율로 연결을 요청하여 최대 대역폭으로 전송하는 제 1 전송 단계; 일정한 개수의 데이터로 이루어지는 서브합(Subsum)을 이용하여 트래픽 패턴 변화 및 버스트 데이터를 탐지하여, 상기 탐지 내용을 포함하는 트래픽 특성화 정보 갱신 시점 메시지를 전달하는 탐지 단계; 상기 트래픽 특성화 정보 갱신 시점 메시지를 토대로 전송 속도 및 버퍼 크기를 탐색하여 트래픽 파라미터의 갱신치를 생성하는 트래픽 파라미터 갱신치 생성 단계; 및 상기 생성한 트래픽 파라미터 갱신치의 전송 속도에 따라 연결 재설정을 시도하여 상기 갱신한 트래픽 파라미터로 데이터를 전송하는 제 2 전송 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 영상 데이터 전송 시스템 등에 응용됨.
실시간 동적 가변 비트율 전송, 데이터 트래픽 특성화, 트래픽 특성화 정보 갱신, 트래픽 파라미터 갱신

Description

실시간 동적 가변 비트율 전송 장치 및 그 방법{Apparatus and method for transmitting dynamic rt-VBR data}
도 1은 본 발명에 따른 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치의 일실시예 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 실시간 동적 트래픽 특성화 과정을 설명하기 위한 트래픽 특성화점의 변화를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 동적 가변 비트율 전송 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 4는 도 3에 도시된 UP(Update Point) 탐지 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도.
도 5는 도 3에 도시된 트래픽 파라미터의 갱신치 생성 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101 : 엠펙 디코더 102 : 동적 가변 비트율 전송 모듈
103 : 트래픽 패턴 감시 모듈 104 : 전송 속도/버퍼 크기 갱신 모듈
105 : 동적 망자원 예약 모듈 106 : 네트워크 인터페이스 카드
본 발명은 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초기 등가 대역폭의 계산 없이 패킷 무손실을 위해 최대 버스트를 서비스할 수 있는 최대 대역폭으로 전송을 시작하고, 전송 도중에 보다 망자원을 효율적으로 공유할 수 있는 트래픽 파라미터에 따라 소스 트래픽의 특성에 알맞게 대역폭을 변경시켜 연결을 재설정하기 위한 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 ATM망이나 IP망 등에서 이용되는 가변 비트율 트래픽 특성화는 고정적으로 최대 전송율(peak rate)만을 기술하여 전송하거나, 추가적으로 임의 할당된 평균 셀 전송율(SCR: sustainable bit rate)을 기술하여 처리한다.
상기와 같은 방식은 대한민국 특허 출원번호 1998-051629(다중 서비스 품질을 지원하는 연결 수락제어 장치 및 그 방법)(이하, 선행 발명)에 개시된 바 있다.
이 선행 발명의 주요 요지는 트래픽 종류별로 최대 셀 전송율(PCR), 평균 셀 전송율(SCR), 최대 버스트 크기(Maximum Burst Size : MBS), 최소 셀 전송율(Minimum Cell Rate : MCR) 등의 트래픽 파라미터, 지연특성 및 서비스 품질 등급 등을 적절히 고려하여 연결수락 제어한다.
그러나, 상기의 선행 발명은 초기 미리 정해진 수식에 의거 등가 대역폭을 할당함으로써 전송 경로상의 노드들의 망자원 가용성의 여부에 대해 비탄력적이고, 지연 한계치에 여유가 있다 하더라도 수식으로부터 정해지는 크기의 등가 대역폭만을 요구하므로 상황에 맞는 적응성이 없는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 지연에 민감한 실시간 가변비트율을 지니는 데이터를 전송함에 있어서 보다 빠르게 데이터를 전송하면서도 망자원을 효율적으로 이용할 수 있는 방식으로 전송함으로써, 최대 전송율의 저하나 전송 패킷의 손실 없이도 보다 많은 연결들이 유한한 망 자원들을 공유할 수 있게 하고, 또한 보다 적은 망자원과 초기 특성화에 요구되는 시간을 최소화하여 지연에 민감한 가변 비트율을 가지는 실시간 데이터를 효율적으로 전송할 수 있게 하는, 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치에 있어서, 외부 기기로부터 실시간으로 입력되는 비트 스트림 형태의 데이터에 대하여 트래픽 패턴을 감시하여 트래픽 특성화 정보 갱신 시점을 알리는 메시지를 전달하기 위한 트래픽 패턴 감시 수단; 상기 트래픽 패턴 감시 수단으로부터 전달받은 트래픽 특성화 정보 갱신 시점을 알리는 메시지에 따라 전송속도 및 버퍼의 크기를 갱신하여 전달하기 위한 전송속도/버퍼크기 갱신 수단; 및 상기 전송속도/버퍼크기 갱신 수단으로부터 전달받은 새로운 전송 속도 값 및 버퍼의 크기 값을 토대로 갱신하고자 하는 망 자원 예약 메시지를 네트워크 측으로 전송하기 위한 동적 망자원 예약 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 방법은, 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치에 적용되는 실시간 동적 가변 비트율 전송 방법에 있어서, 가변 비트율을 갖는 데이터가 입력됨에 따라 최대 전송율로 연결을 요청하여 최대 대역폭으로 전송하는 제 1 전송 단계; 일정한 개수의 데이터로 이루어지는 서브합(Subsum)을 이용하여 트래픽 패턴 변화 및 버스트 데이터를 탐지하여, 상기 탐지 내용을 포함하는 트래픽 특성화 정보 갱신 시점 메시지를 전달하는 탐지 단계; 상기 트래픽 특성화 정보 갱신 시점 메시지를 토대로 전송 속도 및 버퍼 크기를 탐색하여 트래픽 파라미터의 갱신치를 생성하는 트래픽 파라미터 갱신치 생성 단계; 및 상기 생성한 트래픽 파라미터 갱신치의 전송 속도에 따라 연결 재설정을 시도하여 상기 갱신한 트래픽 파라미터로 데이터를 전송하는 제 2 전송 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상술된 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 사용되는 용어에 대해 정의하면 다음과 같다.
- MPEG(Moving Picture Expert Group) : 동영상 및 관련오디오 신호 압축 및 복원에 관한 기술표준조직인 MPEG 위원회에서 제정한 화상 통신용 동영상 압축표준이다.
- DVBR(Dynamic VBR) : 본 발명에서 제안하고 있는 실시간 영상 데이터를 트래픽 특성화(traffic characterization)하기 위한 방식이다.
- NIC(Network Interface Card) : 네트워크 접속을 위한 카드이다.
- RSVP(Resource Reservation Protocol) : 스트림형 데이터 전송용의 프로토콜 중의 하나를 말한다. RSVP는 라우터나 개인용 컴퓨터(PC) 등에 실장되며, IP 라우터간에서 대역 예약을 실현한다.
- PR(Peak Rate) : 영상 데이터를 지연과 손실없이 전송하는데 필요한 최소 대역폭(전송 속도)를 말한다. 이 대역폭보다 낮은 속도로 전송할 경우에 큐잉 현상 또는 데이터의 일부 손실이 발생할 수 있다.
- AR(Average Rate) : 본 발명에서 설명을 위해 도입한 약어이다. AR은 전체 영상 데이터량을 전체 전송 시간으로 나눈 값이다. DVBR은 트래픽 특성화 중에 AR값을 얻을 수 없음으로 j번째 영상데이터 전송 시까지의 AR(j)을 이용한다.
- bmin(minimum buffer size) : PR로 영상 데이터를 전송 시에 필요한 최소 버퍼 크기를 말한다.
- bmax(maximum buffer size) : 지연 제한 사항에 의해 한정되는 최대 버퍼 크기를 말한다. 버퍼링은 큐잉 지연 시간을 유발하므로 지연 제한 시간에 의해 버퍼 할당 크기가 제약을 받는다.
- SSTM(Subsum Trace Monitoring) : 본 발명에서 제안하는 영상 데이터 스트림의 특성을 모니터링하기 위한 방법이다. 이 방법을 통해 최대 버스트(burst) 정보와 트래픽 변화의 시점 정보를 유추할 수 있다.
- UP(Updating Point) : 연결을 재설정할 시점으로, SSTM 모듈은 UP를 알아내기 위한 모듈이다.
- Traffic Specification(트래픽 기술) : 트래픽의 특성을 나타내는 값을 지닌 파라미터들의 집합을 말한다. 속도(r)와 버퍼크기(b) 등도 트래픽 기술에 속한다.
- SS(Subsum) : 영상 데이터들의 부분합이다.
- SO(Subsum order) : SS는 SO개의 영상데이터의 합으로 이루어진다.
- SScurrent : 현재의 SS값이다.
- SSbefore : 이전의 SS값이다.
- SSstate : SS값들의 변화가 증가 경향인지, 감소 경향인지를 나타내기 위한 상태값이다.
- MaxSS : 최대 SS값이다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 시스템은, 디지털 카메라 혹은 다른 종류의 영상 소스로부터 전달받은 영상데이터를 엔코딩하기 위한 엠팩 엔코더(101), 상기 엠팩 엔코더(101)에서 엔코딩한 영상 데이터를 DVBR 방식을 적용하여 실시간으로 전송하기 위한 동적 가변 비트율 전송 모듈(102) 및 상기 동적 가변 비트율 전송 모듈(102)에서 동적 가변 비트율을 적용한 영상 데이터를 외부망(108)의 라우터(107)와 접속하여 전송하기 위한 네트워크 인터페이스 카드(106)를 포함한다.
여기서, 본 발명에 따른 동적 가변 비트율 전송 모듈(102)은, 외부의 엠팩 엔코더(101)로부터 입력받은 영상 데이터의 트래픽 패턴을 감시하고, 입력 영상 데이터를 네트워크 인터페이스 카드(106)로 제공하기 위한 트패픽 패턴 감시 모듈(103)과, 상기 트래픽 패턴 감시 모듈(103)에서 감시한 영상 데이터의 트래픽 정보에 따라 전송속도 및 버퍼의 크기를 판단하기 위한 전송속도/버퍼크기 갱신 모듈(104) 및 상기 전송속도/버퍼크기 갱신 모듈(104)에서 판단한 정보를 토대로 갱신하고자 하는 망 자원 예약 메시지를 네트워크 인터페이스 카드(106)로 전송하기 위한 동적 망자원 예약 모듈(105)을 포함한다.
이하, 상기와 같은 구성을 토대로 영상 데이터의 전송 동작을 자세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 카메라 등을 통해 실제의 동영상 데이터가 엠팩 엔코더(101)로 입력되면, 상기 엠팩 엔코더(101)는 입력된 동영상의 데이터를 비트 스트림 형태로 엔코딩하여 동적 가변 비트율 전송 모듈(102)의 트래픽 패턴 감시 모듈(103)로 전송한다.
여기서, 상기 엠팩 엔코더(101)에서 출력되는 비트 스트림 형태의 영상 데이터는 엠팩 엔코더(101)의 설정치에 따라 약간씩 다를 수 있으나, I-B-B-P-B-B-P-B- B-P-B-B-P-B-B 형태의 프레임 스트림이거나, PS 또는 TS와 같은 형태의 표준에 따른 압축 스트림이다. 이하, 본 명세서에서 언급하는 '영상 데이터'는 NIC(Network Interface Card)에 전달되는 프레임 스트림, PS, TS, 혹은 이들의 변형된 모든 형태의 영상 정보를 말한다.
이때, 상기 동적 가변 비트율 전송 모듈(102)의 트래픽 패턴 감시 모듈(103)은 전송받은 비트 스트림 형태의 영상 데이터를 네트워크 인터페이스 카드(106)로 제공하고, 계속적으로 트래픽 패턴을 SSTM(SubSum Trace Monitoring)방식으로 감시하여 트래픽 특성화 정보 갱신 시점을 알리는 메시지를 전송속도/버퍼크기 갱신 모듈(104)로 전송한다. 그러면, 상기 전송속도/버퍼크기 갱신 모듈(104)은 트래픽 특성화 정보 갱신 시점을 알리는 메시지를 수신하고, 수렴 알고리즘(convergence algorithm)을 통해 새로운 전송 속도 및 버퍼의 크기 값을 구하여 동적 망자원 예약 모듈(105)로 전송한다.
상기 동적 망자원 예약 모듈(105)은 전송받은 새로운 전송 속도 값 및 버퍼의 크기 값을 토대로 외부망의 RSVP(Resource Reservation Protocol : 스트림형 데이터 전송용의 프로토콜)를 지원하는 라우터(107)에게 갱신하고자 하는 망자원 예약량에 대한 메시지 및 상기 트래픽 패턴 감시 모듈(103)로부터의 영상 데이터를 네크워크 인터페이스 카드(106)를 통해 전송한다.
영상 데이터의 흐름과 제어 메시지의 흐름은 아래와 같다.
원시 영상 데이터는 엠팩 엔코더(101)를 통해 압축되어 엠팩 스트림의 형태로 동적 가변 비트율 전송 모듈(102)로 보내진다. 상기 트래픽 패턴 감시 모듈(103)에서 트래픽 특성 정보가 추출되고, 영상데이터는 그 형태의 변화 없이 네트워크 인터페이스 카드(106)로 보내지고 외부망(108)으로 전송된다.
UP(Updating Point) 정보 및 최대 버스트 크기 정보가 수렴 알고리즘이 수행되는 전송 속도/버퍼 크기 갱신 모듈(104)로 보내지면, 상기 전송 속도/버퍼 크기 갱신 모듈(104)에서는 트래픽 기술 정보를 생성하여 동적으로 RSVP(Resource Reservation Protocol)를 통해 연결 재설정을 하는 동적 망자원 예약 모듈(105)로 보낸다. 이때, 상기 동적 망자원 예약 모듈(105)에서는 RSVP 시그널링(signaling) 메시지를 네트워크 인터페이스 카드(106)를 통해 전송한다.
도 2는 본 발명에 따른 동적 트래픽 특성화 과정을 설명하기 위한 트래픽 특성화점의 변화를 나타내는 도면이다.
여기서, 상기 가변 비트율을 갖는 트래픽의 특성화(traffic characterization)란 망에서 해당 트래픽의 가변성을 이해할 수 있도록 약속된 트래픽 파라미터들(traffic specification)의 값을 정하는 과정을 말한다. 모든 가변 비트율을 지니는 트래픽은 트래픽을 기술하는 가장 중요한 파라미터인 전송 서비스속도(r)와 버퍼크기(b) 값의 순서쌍으로 특성이 대표될 수 있다.
상기 동적으로 트래픽 특성화를 하는 방식인 DVBR(Dynamic VBR) 방식은 트래픽 특성화의 대상인 소스 트래픽이 지니게 되는 (r, b)곡선을 동적으로 추정해서 전송 서비스 속도값은 줄이고, 버퍼의 크기는 QoS(Quality of service)를 보장할 수 있는 최대 한계치보다 작은 범위에서 최대치를 갖는 방향으로 트래픽 특성화를 변경해 나간다.
여기서, 상기 (r, b)곡선이란 실시간 가변 비트율로 전송되는 소스 트래픽이 이상적으로 가질 수 있는 전송서비스 속도(r)와 요구되는 버퍼크기(b) 사이의 최적 관계 곡선을 의미한다. 상기 (r, b)곡선은 저장된 가변 비트율 소스 트래픽(stored variable bit rate source traffic)의 경우에만 이상적으로 얻을 수 있으나, 전송 도중에 동적으로 동적 가변 비트율 전송 모듈(102)에서 전송속도/버퍼크기 갱신 과정을 통해 추정해 나간다.
도 2 에 도시된 바와 같이, (r, b)곡선에서 세로축은 전송 서비스속도(r)를 나타내고, 가로축은 요구되는 버퍼크기(b)를 나타낸다고 할 때, 전송 서비스 속도(r)의 세로축은 속도의 상한(PR : Peak Rate)과 속도의 하한(AR : Average Rate)을 갖는다. 그리고, 버퍼크기(b)의 가로축은 버퍼의 상한(bmax)과 버퍼의 하한(bmin)을 갖는다.
여기서, 상기 버퍼의 상한(bmax)은 아래의 [수학식 1]과 같이 요구되는 버퍼크기(b)가 전송경로 상의 모든 노드에서 할당받게 되는 큐의 큐잉 지연의 합의 최대 한계치로서 구해질 수 있다.
Figure 112006022996064-pat00001
,
여기서, Delayadmitted는 '허용되는 전송 지연시간', Switching Rate는 '교환 속도', i는 모든 교차점 중의 하나를 나타낸다. 모든 비디오 데이터의 스트림은 수신될 때 최대지연 시간 내에 수신되어야만 올바르게 디코더에서 동영상으로 재생될 수 있는데, 이러한 '허용되는 전송 지연시간(Delayadmitted)'은 송신측과 수신측 모듈의 실시간 합의에 의해 정해질 수도 있고, 고정적으로 설정되어 있을 수도 있다. 한편, Switching Rate와 관련하여 설명하면, 네트워크 내의 모든 라우터들은 디지털 데이터를 교환(switching)하는데 일정한 속도를 가지고 있으며, 송신측과 수신측 사이에 중계 라우터마다 제각기 다른 교환 속도(Switching Rate)를 가질 수 있다.
한편, 상기 버퍼의 하한(bmin)은 최초 속도의 상한(Peak rate)으로 전송 속도 서비스의 시작위치(201)에서 요구되는 버퍼의 크기이다. 즉, 시작위치(201)는 속도의 상한(peak rate)으로 전송하는 경우로 매우 큰 전송 서비스 속도를 요구하고 최소의 버퍼 크기가 요구된다. 따라서, 트래픽의 특성화 시에 요구되는 특성화 지연이 전혀 없어서 실시간 가변 비트율을 지니는 데이터의 전송에 적합하지만, 실제 데이터의 양에 비해 지나치게 큰 대역폭 할당이 필요하므로 제한된 망 자원을 공유하여 사용하는데 매우 비효율적이다.
DVBR의 특성화점인 위치 '202'는 시작위치(201)나 속도 하한 위치(204)에서 특성화된 것에 비해 망자원을 적게 사용한다. 그러나 위치 '203'를 실시간에 파악하는 것은 불가능하므로 전송 시작 위치(201)에서 시작해서 도중에 동적으로 위치 '203'으로 추정되는 위치 '202'까지 트래픽 파라미터들 변경시켜가면서 연결 파라미터를 재설정해 나간다. 이러한 과정은 전송속도(r)를 단순 감소(monotonic decreasing)시키고 버퍼크기(b)를 단순 증가(monotonic increasing)시키는 방식을 취함으로써, 연결 설정을 갱신시킬 때 전송 경로 상의 중간 노드들이 망자원 관리를 보다 용이하고 일관성있게 할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 동적 가변 비트율 전송 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 지연에 민감한 실시간 응용 프로그램의 QoS 요구사항을 만족시키기 위하여 최대 전송률로 연결을 요청하고, 패킷 무손실을 위해 최대 버스트를 서비스할 수 있는 최대 대역폭으로 전송을 시작한다(301).
그리고, 트래픽 파라미터의 변화 시점을 탐지하기 위한 SSTM(SubSum Trace Monitoring) 모드를 시작하여 데이터 트래픽의 버스트 정도를 감시한다(302). 이때, SSTM을 위한 설정 파라미터 초기화가 이루어진다.
그 후, 전송할 영상데이터가 있는지를 판단하여(303), 전송할 영상 데이터가 없을 때는 본 루프를 종료하고, 전송할 영상 데이터가 있으면 UP(Updating Point) 탐지를 수행한다(304). 이는 곧 버스트(burst) 탐지 기능에 해당된다.
여기서, UP 탐지는 후술될 도 4를 통해 자세히 설명한다.
그리고, 상기 UP 탐지 과정(304)을 통해 UP 탐지를 수행하고, UP 탐지(버스트 데이터 탐지)가 성공하였는지를 확인하여(305) 성공하지 못하였으면 상기 '303' 과정으로 진행하고, UP 탐지가 성공하였으면 수렴 공식을 통해 새로이 트래픽 파라미터(기술자)의 갱신치를 생성한다(306). 그 후, 상기 생성한 트래픽 기술자 갱신치를 통한 연결 재설정 요청을 성공하였는지를 판단한다(307).
상기 판단 결과(307), 트래픽 기술자 갱신치를 통한 연결 재설정 요청이 성공할 경우 즉, 전송 경로 상의 모든 중간 노드들이 트래픽 파라미터의 갱신치를 수락할 경우에는 갱신된 트래픽 기술자로 전송속도(r) 및 버퍼 크기(b)값을 갱신하고(308), 상기 '303' 과정으로 복귀하여 루프를 반복 수행한다.
한편, 상기 판단 결과(307), 트래픽 기술자 갱신치를 통한 연결 재설정 요청이 성공하지 못할 경우에는 상기 전송할 데이터가 있는지를 판단하는 과정(303)으로 복귀하여 루프를 반복 수행한다.
도 4는 도 3에 도시된 UP 탐지 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도로, 트래픽 파라미터의 변화 시점을 판단하는 흐름도이다.
여기서, 도 4의 절차를 SSTM(SubSum Trace Monitoring)이라고 할 때, 초기 파라미터가 아래와 같이 초기화된 상태에서 시작된다.
즉, 영상 데이터 인덱스(index)값 I를 1로 초기화하고, 현재 서브합 SScurrent는 0으로, 이전 서브합 SSbefore는 0으로 하고, 서브합의 증감 추이 SSstate는 'decreasing'(감소)로, 최대 서브합의 크기는 0로, 초기 속도 r0은 PR로, 버퍼크기 b0는 최소 버퍼 크기로, 그리고 서브합 'order'는 초기 정해진 값(최소 GOP 2개에 해당되는 영상데이터의 합을 포함할 수 있는 양)으로 초기화한다.
도 4의 절차는 상기 과정(도 3의 단계(303))에서의 판단 결과, 전송할 영상 데이터가 존재할 경우에 시작되며 '401' 과정에서 i번째 영상 데이터를 전송한다.
그리고, SScurrent를 생성한다(402). SScurrent는 상기 i번째 영상 데이터가 SS값을 새로이 만들 수 있는 SO의 배수 번째인지를 판단하여 i번째 영상 데이터가 SS값을 새로이 만들 수 있는 SO의 배수 번째일 경우에는 SO만큼 연이은 데이터가 전송될 때마다 그들의 크기를 더해서 현재의 SScurrent를 구한다. 즉, SO개의 데이터 전송에 하나의 SScurrent가 생성된다(i값이 SO의 배수값이 되면 SScurrent값이 생성된다). 한편, SScurrent가 생성되지 않으면 UP(Updating Point) 탐지 실패 처리(412)를 하고 '305' 과정으로 진행한다.
'404' 과정과 '405' 과정은 영상데이터의 버스트 정도를 알아내기 위한 것으로 현재의 SS값과 MaxSS값을 비교해서 MaxSS를 갱신하는 부분이다. 즉, SScurrent가 생성되면 MaxSS와 SScurrent를 비교하여(404), MaxSS이 SScurrent보다 크거나 같으면 다음 과정(406)으로 진행하고 MaxSS이 SScurrent보다 작으면 MaxSS에 SScurrent를 대입하여(405) 다음 과정(406)으로 진행한다.
'406~409' 과정은 UP를 찾아내기 위한 과정이다. UP는 SS의 경향이 증가 추세에서 감소 추세로 전환되는 시점이다.
우선, UP를 찾기 위해 SSstate가 'increasing'인지를 확인하여(406), SSstate 가 'increasing'이 아니면 SSbefore에 SScurrent를 대입하고(403) UP 탐지 실패 처리(413)를 하여 다음 과정(305)으로 진행한다.
한편, SSstate가 'increasing'인지를 확인하여(406), SSstate 가 'increasing'이면 SSbefore가 SScurrent보다 큰지를 확인한다(407).
상기 확인 결과(407), SSbefore가 SScurrent보다 크지 않으면 SSstate를 'increasing'으로 설정하고(408) SSbefore에 SScurrent를 대입하고(403) UP 탐지 실패 처리(413)를 하여 다음 과정(305)으로 진행한다.
상기 확인 결과(407), SSbefore가 SScurrent보다 크면 SSstate를 'decreasing'으로 설정하고(409) UP 및 MaxSS를 통보하고(410) SSbefore에 SScurrent를 대입하여(411) UP 탐지 성공 처리(414)를 하여 다음 과정(305)으로 진행한다.
상기의 '403' 과정은 i번째 영상 데이터 전송 후에 SScurrent를 생성하였으나, 트래픽 기술자 갱신 시점(UP)이 되지 못한 경우에 SSbefore를 업데이트시켜 주는 부분이며, 상기의 '411' 과정은 UP 탐지 성공에 따라 트래픽 기술자 갱신 시점을 통지한 후, SS값을 다시 계산하기 위한 준비 모드로 가기 전에 SSbefore 값을 갱신하는 부분이다.
도 5는 도 3에 도시된 트래픽 파라미터(기술자)의 갱신치 생성 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 대기중에 SSTM의 갱신 시점을 통보하는 메시지가 수렴 알고리즘에 전해지면, 지금까지 전송된 트래픽(j개의 영상데이터)의 전체 크기를 전송 시간으로 나눈 평균 속도(AR(j) : Average Rate for the j video data)를 구한다(501).
여기서, 상기 평균 속도는 하기의 [수학식 2]를 통해 구할 수 있다.
AR(j) : = TrafficSum(j)／IntervalSum(j)
여기서, AR(j)는 j번째 데이터가 트래픽 모니터링 모듈에 인식될 때까지의 평균 속도이고, TrafficSum(j)는 j번째 데이터를 처리할 때까지의 전체 데이터 크기의 합이고, IntervalSum(j)는 첫 데이터부터 j번째 데이터가 트래픽 패턴 감시 모듈에 인식될 때까지의 시간이다. 그리고, interval(I)란 트래픽 모니터링 모듈에서 감시하게 되는 데이터 간의 시간 차이를 말한다.
이때, 이상적인 경우를 가정해 본다면, 평균 속도(AR)까지 속도가 감소될 수 있어야 한다. 그러나, 본 발명에서는 지연의 양에 민감한 실시간 가변비트율 데이터 전송에만 한정하여 생각하므로, 실제 AR까지의 속도 감소는 엄청난 큐잉지연으로 말미암아 부적합하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상위 응용에서 요구하는 큐잉지연의 한계로 규정되는 도 2의 bmax위치에 해당하는 버퍼크기가 PR과 AR의 평균치 이전에 위치한다고 본다.
그 후, 상기 평균 속도를 구한 후에는 급격히 변하는 것을 방지하기 위해서 MaxSS값으로부터 위험도를 계산하여(502) 급격한 속도 감소를 미연에 방지한다. 여기서 위험도의 계산은 하기의 [수학식 3]과 같다.
h( j ) = ((maxSS (j)) / SO ) * α
(단, α은 위험도 계산 시에 위험도의 반영을 조절하기 위한 상수이다.)
그리고, 위험도를 통한 속도 감소량의 변화를 계산하는데, 그 변화의 계산은 [수학식 4]와 같다.
ΔRate ( j ) : = (CR( j ) - AR( j ))/ (1 + h(j) / j)
그리고, 상기의 [수학식 3] 및 [수학식 4]를 이용하여, 트래픽 파라미터를 구하여 현재 갱신될 속도를 구할 수 있다.
여기서, 상기 현재 갱신될 속도는 하기의 [수학식 5]를 통해 구할 수 있다.
CR (j + 1) : = PR -ΔRate ( j )
또한, [수학식 5]를 통해 얻은 속도 갱신치를 통해 신규 버퍼 크기를 하기의 [수학식 6]을 통해 구할 수 있다.
r0 = CR(0) = PR,
b0 = I/PR,
bj = bj-1 + (CR(j-1) - CR(j)) * I
여기서, r0 와 b0는 초기치를 의미하고, I는 영상데이터 도착 시간 간격, bj은 j번째 영상 패킷 전송 시의 버퍼 크기(즉, 이전 버퍼 크기)를 말한다.
이렇게 [수학식 5]와 [수학식 6]을 통해 신규 속도 갱신치 및 속도 변화에 따른 버퍼 크기를 계산한다(503).
그 후, 상기 [수학식 5]에서 계산한 현재 속도 CR(Current Rate)이 이전 속도에 비해 계속 단조 감소하는지의 여부를 판단한다(504).
상기 판단 결과(504), 이전 속도에 비해 계속 단조 감소를 하지 않을 경우에는 현재 구한 r, b의 갱신치를 폐기한 후(507), 트래픽 기술자에 대한 갱신이 이루어지지 않은 것으로 처리한다.
한편, 상기 판단 결과(504), 이전 속도에 비해 계속 단조 감소를 할 경우에는 갱신한 속도(r)와 버퍼크기(b)가 QoS를 충족시키는지를 검사한다(505). 상기 검사 결과(505), 불만족 시에는 현재 구한 r, b의 갱신치를 폐기한 후(507) 트래픽 기술자에 대한 갱신이 이루어지지 않은 것으로 처리하고, 만족 시에는 현재 구한 전송속도(r) 및 버퍼 크기(b)의 갱신치를 확정하고(506) 도 3의 '307' 과정으로 진행한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 진술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명은, 실시간 가변 비트율을 지니는 트래픽이 부호화기를 통해 압축된 후 네트워크로 전송되기 직전의 연결 설정시에, 초기 특성화에 필요한 시간지연이 없어 실시간 가변비트율 데이터 트래픽에 대해서 매우 빠른 장점이 있고, 상위로부터 요구된 전송 지연 사항을 만족시켜주는 시점까지 트래픽 파라미터를 트래픽 특성에 맞게 동적으로 변화시키면서도 망 내의 부하가 적도록 설계하여 망자원을 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치에 적용되는 실시간 동적 가변 비트율 전송 방법에 있어서,
    가변 비트율을 갖는 데이터가 입력됨에 따라 최대 전송율로 연결을 요청하여 최대 대역폭으로 전송하는 제 1 전송 단계;
    일정한 개수의 데이터로 이루어지는 서브합(Subsum)을 이용하여 트래픽 패턴 변화 및 버스트 데이터를 탐지하여, 상기 탐지 내용을 포함하는 트래픽 특성화 정보 갱신 시점 메시지를 전달하는 탐지 단계;
    상기 트래픽 특성화 정보 갱신 시점 메시지를 토대로 전송 속도 및 버퍼 크기를 탐색하여 트래픽 파라미터의 갱신치를 생성하는 트래픽 파라미터 갱신치 생성 단계; 및
    상기 생성한 트래픽 파라미터 갱신치의 전송 속도에 따라 연결 재설정을 시도하여 상기 갱신한 트래픽 파라미터로 데이터를 전송하는 제 2 전송 단계
    를 포함하는 실시간 동적 가변 비트율 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트래픽 파라미터 갱신치 생성 단계는,
    버스터 데이터 탐지(SSTM)의 갱신 시점을 통보하는 메시지가 수렴 알고리즘에 전달됨에 따라 지금까지 전송된 트래픽의 전체 크기를 전송 시간으로 나눈 평균 속도(AR : Average Rate) 및 위험도를 계산하는 단계;
    상기 위험도에 의한 속도 변화량 및 상기 속도 변화량에 따른 버퍼 크기를 계산하는 단계;
    상기 계산한 현재 속도(Current Rate)가 이전 속도에 비해 계속 단조 감소함에 따라 상기 전송 속도 및 버퍼 크기가 요구 서비스 품질(QoS) 조건을 만족시킴을 확인하는 단계; 및
    상기 전송 속도 및 버퍼 크기의 갱신치를 확정하는 단계
    를 포함하는 실시간 동적 가변 비트율 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 버퍼 크기의 계산 과정은,
    속도 감소분에 데이터 도착 시간 간격을 곱하여 속도 증가분을 얻는 것을 특징으로 하는 실시간 동적 가변 비트율 전송 방법.
  4. 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치에 있어서,
    외부 기기로부터 실시간으로 입력되는 비트 스트림 형태의 데이터에 대하여 트래픽 패턴을 감시하여 트래픽 특성화 정보 갱신 시점을 알리는 메시지를 전달하기 위한 트래픽 패턴 감시 수단;
    상기 트래픽 패턴 감시 수단으로부터 전달받은 트래픽 특성화 정보 갱신 시점을 알리는 메시지에 따라 전송속도 및 버퍼의 크기를 갱신하여 전달하기 위한 전송속도/버퍼크기 갱신 수단; 및
    상기 전송속도/버퍼크기 갱신 수단으로부터 전달받은 새로운 전송 속도 값 및 버퍼의 크기 값을 토대로 갱신하고자 하는 망 자원 예약 메시지를 네트워크 측으로 전송하기 위한 동적 망자원 예약 수단
    을 포함하는 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전송속도/버퍼크기 갱신 수단은,
    수렴 알고리즘(convergence algorithm)을 이용하여 새로운 전송 속도 및 버퍼의 크기 값을 구하는 것을 특징으로 하는 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 트패픽 패턴 감시 수단은,
    SSTM(SubSum Trace Monitoring) 방식으로 트래픽 패턴을 감시하는 것을 특징으로 하는 실시간 동적 가변 비트율 전송 장치.
  7. 삭제
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