KR100833222B1 - 멀티미디어 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

무선 송수신 시스템에서 비디오를 포함하는 멀티미디어 데이터를 무선패킷으로 송수신하는 멀티미디어 송수신장치 및 그 방법이 개시되어 있다. 본 발명은 패킷망에서 멀티미디어 송신또는/및수신 시스템에 있어서, 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 소스 패킷들에 대해 비균등적으로 에러프로텍션하는 과정을 포함한다. 본 발명에 의하면 소스 패킷들에 대해 비균일하게 에러 프로텍션함으로써 H.323등 기존 패킷망에서의 송수신 프로토콜의 스택(stack)의 변화없이 멀티미디어 특히 비디오 데이터의 무선 환경에서의 에러 레질리언스를 향상 시킬 수있다.

Description

멀티미디어 송수신 장치 및 방법{Apparatus for transmitting/receiving multimedia data and method thereof}
도 1은 통상적인 H.323 프로토콜의 세부구조도이다.
도 2는 도 1의 RTP의 헤더 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티미디어 전송 프로토콜의 구조를 도시한 것이다.
도 4은 본 발명에 따른 멀티미디어 송신 방법을 보이는 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도4의 비균등 에러 프로텍션 방법을 보이는 실시예들이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5a 내지 도 5c의 FEC 패킷 구조도이다.
도 7은 본 발명에 따른 멀티미디어 수신 방법을 보이는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 서버(S)와 클라이언트(C)의 관계를 도시한 것이다.
본 발명은 무선 송수신 시스템에 관한 것이며, 더 상세하게는 무선 송수신 시스템에서 비디오를 포함하는 멀티미디어 데이터를 무선패킷으로 송수신하는 멀티미디어 송수신장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 H.323은 TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol)와 UDP(User Datagram Protocol)를 근간으로 하는 인터넷과 같이 QoS(Quality of Service)가 보장되지 않는 통신 환경에서 영상 회의를 할 수있도록 하기 위한 ITU-T 권고이다.
도 1은 통상적인 H.323 프로토콜의 세부구조도이다.
도 1을 참조하면, 비디오 패킷타이져(110) 및 오디오 패킷타이져(120)는 소스 인코딩을 수행하여 비디오 데이터 및 오디오 데이터의 패킷을 생성한다. RTP(Real-time Transport Protocol)레이어(130)는 타임 스탬프등을 삽입하여 비디오 패킷타이져(110) 및 오디오 패킷타이져(120)에서 생성된 비디오 데이터 및 오디오 데이터 패킷을 하나의 패킷인 RTP 패킷으로 생성한다. 또한 RTP레이어(130)는 데이터 형태 식별, 순서 번호의 점검, 내부적인 시간 스탬프의 전달, 그리고 데이터 전송의 감시등의 기능을 제공한다. 이때 RTP레이어(130)의 헤더는 도 2에 도시된 바와 같이 혼합(Miscellaneous:Misc)필드, 시퀀스넘버(Sequence Number)필드, 타임 스탬프(Time Stamp)필드, SSRC식별자(Synchronization Source Identifier), CSRC식별자(Contributing Source Identifier)을 포함하며, 혼합(Miscellaneous:Misc)필드는 버전(version), 패딩(padding), 확장(extension), CSRC 카운트, 마커(marker), 페이로드 타입을 포함하는 16비트필드이다. UDP(User Datagram Protocol)레이어(160)는 RTP레이어(130)에서 생성된 RTP 패킷과 H.225제어신호(140)를 섞는다. TCP(Transmission Control Protocol)레이어(170)는 H.225제어신호(140)와 H.245 미디어 제어 신호를 이용하여 재전송이 가능한 TCP 패킷을 생성한다. IP(Internet Protocol)레이어(180)는 UDP레이어(160)에서 생성된 UDP 패킷과 TCP레이어(170)에서 생성된 TCP 패킷을 이용하여 IP 패킷을 생성한다.
그러나 도 1에 도시된 H.323프로토콜에서 비디오 패킷타이져(110) 및 오디오 패킷타이져(120)로 구성된 소스패킷타이져와 RTP레이어(130)사이에는 어떠한 에러-레질리런트한 레이어도 존재하지 않으며, RTP레이어(130)에는 단지 도 2와 같은 구조의 헤더를 가질 뿐이다.
따라서 무선과 같은 에러-프로운(error-prone) 환경에서 소스패킷타이져(또는 소스코덱레이어)에 강한 에러 프로텍션 커패빌리티(error protection capability)가 없으면 패킷 로스(packet loss)가 발생한다.
또한 통상적으로 개시된 FEC(Forward error correction) 예를 들면, 콘볼루셔널 코딩(convolutional coding), BCH등은 물리계층만 구현되어 있고 RTP 이전 레이어에는 복잡도(complexity)등으로 인해 적용하기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적과제는 소스 패킷들에 대해 비균등하게 에러 프로텍션함으로써 에러 레질리언스를 높이는 무선 송수신 방법을 제공하는 데있다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적과제는 상기 무선 송수신 방법을 수행하는 무선 송수신장치를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 무선 패킷망에서 멀티미디어 송신또는/및수신 시스템에 있어서, (a) 소스 데이터를 패킷화하는 과정, (b)상기 (a)과정에서 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 소스 패킷들에 대해 비균등 에러프로텍션하는 과정을 포함하는 멀티미디어 전송 방법이다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 무선 패킷망에서 멀 티미디어 송신또는/및수신 시스템에 있어서, (a) 소스 데이터를 패킷화하는 과정; (b)상기 (a)과정에서 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 소스 패킷들에 대해 비균등 에러프로텍션한 페이로드와 임의의 RTP 헤더로 RTP 패킷을 구성하는 과정을 포함하는 멀티미디어 전송 방법이다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 무선 패킷망에서 멀티미디어 송신또는/및수신 시스템에 있어서, 멀티미디어 데이터를 패킷화하는 소스패킷타이져부; 타임 스탬프등을 삽입하여 상기 소스패킷타이져부에서 생성된 멀티미디어 패킷들을 실시간전송프로토콜 패킷으로 생성하는 RTP레이어부; 상기 소스패킷타이져부와 RTP레이어부 사이 또는 상기 TRP레이어부내에서 상기 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 멀티미디어 패킷들에 대해 비균등 리던던시 정보를 부가하는 에러프로텍션부를 포함하는 멀티미디어 전송 장치이다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 소스 패킷들에 대해 비균등 에러프로텍션하는 리던던시 정보가 부가된 RTP 패킷을 수신하는 멀티미디어 송신또는/및수신 시스템에 있어서, 상기 무선 패킷망에서 멀티미디어 RTP 패킷을 소정의 전송프로토콜을 거쳐 수신하는 수단; 상기 수단에서 수신된 멀티미디어 RTP 패킷에 패킷별로 비균등하게 부가되어 있는 리던던시 정보를 토대로 채널에서 발생한 비트 오류를 정정하는 수단을 포함하는 멀티미디어 수신장치이다.
이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티미디어 전송 프로토콜의 구조를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 기존의 비디오패킷타이져(310) 및 오디오패킷타이져(320)를 포함하는 소스패킷타이져와 RTP 레이어(350)사이에 각각 제1에러프로텍션레이어(330) 및 제2에러프로텍션레이어(340)를 삽입한다.
제1에러프로텍션레이어(330) 및 제2에러프로텍션레이어(340)들은 비디오패킷타이져(310) 및 오디오패킷타이져(320)에서 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 비디오 또는 오디오 패킷들에 대해 비균등 에러 프로텍션(uneven error protection)의 수행 결과인 FEC 패킷을 생성한다.
도 4은 본 발명에 따른 멀티미디어 송신 방법을 보이는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 비디오 패킷타이져(310) 및 오디오 패킷타이져(320)에서 각각 비디오 데이터 패킷 및 오디오 데이터 패킷을 생성한다(410과정).
이어서 생성된 비디오 데이터 패킷 및 오디오 데이터 패킷들에 대해 비균등 에러 프로텍션을 수행한다(420과정). 즉, N개의 비디오 데이터 패킷 및 오디오 데이터 패킷들에 대해 비균등 에러프로텍션된 FEC 패킷을 추가한다.
이어서 타임 스탬프등을 삽입하여 비디오 데이터 및 오디오 데이터 패킷을 하나의 패킷인 RTP 패킷으로 생성한다(430과정).
다른 실시예로 RTP 바로 상위 레이어에서 소스패킷들에 대해 비균등 에러프로텍션을 이용한 FEC 패킷을 추가 할 수있을 뿐만 아니라 RTP단계에서 임의의 RTP 헤더와 소스패킷들에 대해 비균등 에러프로텍션을 이용한 FEC 패킷을 추가한 페이로드로 RTP 패킷을 구성할 수있다.
도 5a 내지 도 5c는 도4의 비균등 에러 프로텍션 방법을 보이는 실시예들이다.
도 5a를 참조하면, N개의 비디오 및 오디오 데이터 패킷(패킷1, 패킷2, 패킷3, 패킷4)을 한꺼번에 RTP화한다고 할 때 패킷들 전체에 대한 에러프로텍션을 위해 길이 L만큼의 리던던시(redundancy)에 해당하는 FEC 패킷을 추가한다.
이때 N과 L은 시스템에 종속적이며, 리던던시는 비트-비트(bit-by-bit) XOR 또는 기타 채널 코딩 스킴(channel coding scheme:error checking or error protection)이 될 수도 있다.
도 5b를 참조하면, N개의 비디오 및 오디오 데이터 패킷(패킷1, 패킷2, 패킷3, 패킷4)을 한꺼번에 RTP화한다고 할 때 패킷들 전체에 대한 프로텍션 대신 중요한 부분 예를 들면 헤더정보등에 대해서만 길이 L만큼의 리던던시(redundancy)에 해당하는 FEC 패킷을 추가한다.
도 5c를 참조하면, N개의 비디오 및 오디오 데이터 패킷(패킷1, 패킷2, 패킷3, 패킷4)을 한꺼번에 RTP화한다고 할 때 전체 패킷들중 한 개씩 또는 복수개씩 별도로 분할 가능한 부분들에 대해서 길이 L1 및 길이 L2만큼의 리던던시(redundancy)에 해당하는 FEC 패킷1 및 FEC 패킷2를 추가한다. 이때 N1,N2과 L1,L2는 시스템에 종속적이다. 또한 분할 가능한 부분들은 MPEG-4 비쥬얼, H.263의 비디오 코딩 방법에 있어서 데이터 분할 방법 사용시 헤더 정보, 움직임 벡터등의 그룹들이 될 수있다.
이와 같이 생성된 RTP 패킷을 디코딩시, 수신측에서는 소종의 프로토콜을 거쳐 수신된 멀티미디어 RTP 패킷을 그 패킷별로 비균등하게 부가되어 있는 리던던시 정보를 토대로 채널에서 발생한 비트 오류를 정정할 수있다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5a 내지 도 5c의 FEC 패킷 구조도이다.
도 6a의 FEC 패킷은 RTP 헤더(RTP Header), FEC 헤더(FEC Header), 제1ULP(uneven level protection) 계층헤더(ULP Layer 1 Header), 제1ULP계층페이로드(ULP Layer 1 Payload), 제2ULP계층헤더(ULP Layer 2 Header), 제2ULP계층페이로드(ULP Layer 2 Payload)로 구성된다.
도 6b의 FEC 헤더(FEC Header)는 시퀀스 넘버 베이스 필드(SN base), 길이 복구 필드(length recovery), 확장필드(E), 페이로드타입복구필드(PT recovery), 마스크 필드(mask), 타임 스탬프 복구 필드(TS recovery)로 구성된다.
도 6c의 제1ULP계층헤더(ULP Layer 1 Header)는 프로텍션 길이필드(Protection Length)로 구성된다.
도 6d의 제2ULP계층헤더(ULP Layer 2 Header)는 프로텍션 길이필드(Protection Length) 및 마스크 필드(mask)로 구성된다.
도 7은 본 발명에 따른 멀티미디어 수신 방법을 보이는 흐름도이다.
먼저, RTP 패킷을 수신하고, 그 수신된 RTP의 시퀀스 넘버(SN)를 기록한다(710과정).
이어서, 수신된 RTP가 FEC 패킷인가를 판단한다(720 과정).
이어서, RTP가 FEC 패킷이면 FEC 패킷에 사용된 RTP 시퀀스 넘버(Sequence Number)가 검출된다(730 과정).
이어서, 기록된 RTP 시퀀스 넘버(Sequence Number)와 검출된 시퀀스 넘버(S N)를 비교하여 손실된 SN을 검출한다(740 과정).
이어서, 손실된 RTP 패킷을 복구한다(750 과정).
이어서, RTP 패킷을 수신 완료할 때 까지 상기 과정들을 반복한다(760 과정).
도 8은 본 발명의 서버(S)와 클라이언트(C)의 관계를 도시한 것이다. 서버(S)와 클라이언트(c)가 신호를 주고받고 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 즉,상기와 같은 본 발명에 따른 인코딩 방법 및 디코딩 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성하는 것이 가능하다. 상기 프로그램은 코드 및 코드 세그멘트들을 포함하며 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머에 의해 용이하게 추론될 수 있다. 그리고, 컴퓨터에서 사용되는 매체로부터 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 이러한 프로그램들은 컴퓨터에서 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 기록 매체는 플로피 디스크나 하드 디스크와 같은 자기기록 매체와, 시디롬(CD-ROM)이나 디비디(DVD)와 같은 광기록매체들을 포함한다. 또한, 상기 프로그램들은 인터넷과 같은 캐리어 웨이브에 의하여 전송될 수 있다.
삭제
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 소스 패킷들에 대해 비균등하게 에러 프로텍션함으로써 H.323등 기존 패킷망에서의 송수신 프로토콜의 스택(stack)의 변화없이 멀티미디어 특히 비디오 데이터의 무선 환경에서의 에러 레질리언스를 향상 시킬 수있다.

Claims (11)

  1. 무선 패킷망에서 멀티미디어 송신 및 수신 방법에 있어서,
    (a) 소스 데이터를 패킷화하는 과정;
    (b)상기 (a)과정에서 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 소스 패킷들에 대해 비균등 에러프로텍션하는 과정을 포함하며,
    상기 비균등 에러프로텍션 과정은 복수개의 소스 패킷들중 복수개씩 별도로 분할되는 부분들 각각에 대해 서로 다른 길이의 리던던시 정보들을 부가하는 과정임을 특징으로 하는 멀티미디어 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a)과정은 RTP(Real-time Transport Protocol)레이어 직전에서 수행되는 것임을 특징으로 하는 멀티미디어 전송 방법.
  3. 무선 패킷망에서 멀티미디어 송신 및 수신 방법에 있어서,
    (a) 소스 데이터를 패킷화하는 과정;
    (b)상기 (a)과정에서 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 소스 패킷들에 대해 비균등 에러프로텍션한 페이로드와 임의의 RTP 헤더로 RTP 패킷을 구성하는 과정을 포함하며,
    상기 비균등 에러프로텍션은 복수개의 소스 패킷들중 복수개씩 별도로 분할되는 부분들 각각에 대해 서로 다른 길이의 리던던시 정보들을 부가하는 것임을 특징으로 하는 멀티미디어 전송 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 (b)과정은 전체 패킷에 대해 한 개 혹은 복수개의 패킷들에 리던던시 정보를 부가하는 과정임을 특징으로 하는 멀티미디어 전송 방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 (b)과정은 전체 패킷에 대해 한 개 혹은 복수개의 패킷들의 일부분에 대해 리던던시 정보를 부가하는 과정임을 특징으로 하는 멀티미디어 전송 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 패킷들의 일부분은 각 패킷의 헤더 정보 부분임을 특징으로 하는 멀티미디어 전송 방법.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 (b)과정은 전체 패킷에 대해 한 개 혹은 복수개의 패킷들의 중요 부분들에 따라 리던던시 정보를 다르게 부가하는 과정임을 특징으로 하는 멀티미디어 전송 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 리던던시 정보는 FEC(Forward error correction)임을 특징으로 하는 멀티미디어 전송 방법.
  10. 무선 패킷망에서 멀티미디어 송신 및 수신 시스템에 있어서,
    멀티미디어 데이터를 패킷화하는 소스패킷타이져부;
    타임 스탬프를 삽입하여 상기 소스패킷타이져부에서 생성된 멀티미디어 패킷들을 실시간전송프로토콜 패킷으로 생성하는 RTP레이어부;
    상기 소스패킷타이져부와 RTP레이어부 사이 또는 상기 TRP레이어부내에서 상기 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 멀티미디어 패킷들중 복수개씩 별도로 분할된 부분들 각각에 대해 서로 다른 길이의 리던던시 정보를 부가하는 에러프로텍션부를 포함하는 멀티미디어 전송 장치.
  11. 패킷화된 한 개 또는 그 이상의 소스 패킷들중 복수개씩 별도로 분할된 부분들 각각에 대해 서로 다른 길이의 리던던시 정보가 부가된 RTP 패킷을 수신하는 멀티미디어 수신 시스템에 있어서,
    상기 무선 패킷망에서 멀티미디어 RTP 패킷을 소정의 전송프로토콜을 거쳐 수신하는 수단;
    상기 수단에서 수신된 멀티미디어 RTP 패킷에 패킷별로 비균등하게 부가되어 있는 리던던시 정보를 토대로 채널에서 발생한 비트 오류를 정정하는 수단을 포함하는 멀티미디어 수신장치.
KR1020000055201A 2000-03-29 2000-09-20 멀티미디어 송수신 장치 및 방법 KR100833222B1 (ko)

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