KR100843073B1 - 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법 및 이를 이용한통신 장치 - Google Patents

오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법 및 이를 이용한통신 장치 Download PDF

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Abstract

오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법 및 이를 이용한 통신 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법은 데이터 패킷과 오류 정정 패킷이 소정의 비율로 구성된 제 1 패킷 그룹을 수신 장치에게 전송하는 단계, 상기 제 1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 따라서 오류 정정 패킷의 비율이 조절된 제 2 패킷 그룹을 전송하는 단계, 및 상기 제 2 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 따라서 전송률을 조절하는 단계를 포함 한다.
전송률 제어, 오류 정정 패킷, 실시간 데이터

Description

오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법 및 이를 이용한 통신 장치{Method for controlling transmission rate by using error correction packet and communication apparatus using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어 시스템을 나타내 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 도 2의 패킷 제공부가 제공하는 일련의 패킷을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서 도 4의 손실률 계산부가 계산하는 손실률을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치와 수신 장치 간의 전송률 제어 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 정보 제공 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전송률 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 도 8의 과정 S270을 보다 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역폭 및 전송률의 상황을 나타낸 도면이다.
도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대역폭 및 전송률의 상황을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전송률 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어 과정을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110 : 어플리케이션부 120 : 패킷 제공부
130 : 송신부 140 : 수신부
150 : 제어부 210 : 수신부
220 : 복원부 230 : 손실률 계산부
240 : 피드백 정보 제공부 250 : 송신부
본 발명은 전송률 제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법 및 이를 이용한 통신 장치에 관한 것이다.
최근 네트워크 상에서 멀티미디어 자료의 송수신이나 음성 통신과 같은 실시간 데이터의 전송에 대한 수요가 증가하고 있다.
한편, 통신 및 네트워크 기술의 발달에 따라 최근의 네트워크 환경은 동축 케이블 또는 광 케이블과 같은 유선 매체를 이용하는 유선 네트워크 환경으로부터 다양한 주파수 대역의 무선 신호를 이용하는 무선 네트워크 환경으로 변해가고 있다.
그런데 무선 네트워크는 유선 네트워크와는 달리 데이터의 전송 경로가 물리적으로 고정되어 있지 않다. 따라서 무선 네트워크는 유선네트워크에 비하여 제한된 대역폭을 가지며, 통신 장치의 이동이나 무선 링크의 특성 변화를 원인으로 하는 가변적인 트래픽 특성을 갖는다. 이 때문에 무선 네트워크는 유선 네트워크에 비하여 높은 패킷 손실률을 갖게 된다.
또한 통신 장치가 초기의 네트워크 대역폭에 맞게 패킷을 송신하더라도 서비스 대상이 많아지면 대역폭이 감소하게 되고, 결과적으로 네트워크 혼잡 상태가 발생하게 되어 안정된 패킷 전송을 보장할 수 없게 된다.
따라서 무선 네트워크에서 발생하는 패킷 손실은 이용 가능한 대역폭의 부족에 따른 패킷 손실과 무선 링크의 특성에 따른 패킷 손실로 구분될 수 있다. 만약 이용 가능한 대역폭이 감소하여 패킷 손실이 발생한다면 전송률을 감소시킬 필요가 있으나, 무선 링크의 특성에 따른 일시적인 패킷 손실이 발생한 경우라면 전송률을 낮출 필요가 없다. 특히 스트리밍 서비스와 같이 실시간 데이터를 전송하는 경우라면 일시적으로 발생한 패킷 손실에 대해서 전송률을 감소시키는 것 보다 전송률을 유지하여 실시간성을 보장하는 것이 중요하므로, 패킷 손실이 발생한 경우 그 원인을 분석하고 그에 따라서 적절히 전송률을 조절하는 기술이 요구된다.
종래의 기술 중에는 ROTT(Relative One way Round Trip Time)을 이용하여 기대치보다 전송 시간이 오래 걸린 패킷에 인접한 패킷이 손실된 경우를 혼잡 손실로 추측하는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법은 전송된 패킷에 대한 응답 패킷 및 손실된 패킷의 재전송을 요구하므로 실시간 데이터를 전송하는데 있어서는 적합하지 않다.
한편 국제공개특허 WO 01/84731 A1(Methods and systems for forward error correction based loss recovery for interactive video transmission)은 멀티미디어 데이터 패킷의 전송시 패킷 손실에 대응할 수 있는 에러 정정 기술을 개시하고 있으나, 대역폭의 감소로 인하여 많은 량의 패킷이 지속적으로 손실될 수 밖에 없는 상황에 대해서는 대처 방안을 제시하지 못하고 있다.
본 발명은 손실된 데이터 패킷의 복원에 사용되는 오류 정정 패킷을 이용하여 대역폭을 예측하고 그에 따라서 전송률을 제어하도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법은 데이터 패킷과 오류 정정 패킷이 소정의 비율로 구성된 제 1 패킷 그룹을 수신 장치에게 전송하는 단계, 상기 제 1 패킷 그룹에 관한 피드 백 정보에 따라서 오류 정정 패킷의 비율이 조절된 제 2 패킷 그룹을 전송하는 단계, 및 상기 제 2 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 따라서 전송률을 조절하는 단계를 포함 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법은 데이터 패킷과 오류 정정 패킷이 소정의 비율로 구성된 패킷 그룹을 소정의 전송률로 수신 장치에게 전송하는 단계, 및 상기 패킷 그룹에 대한 상기 수신 장치의 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률이 임계값 미만인 경우 상기 오류 정정 패킷 비율 및 상기 전송률을 증가시키고, 상기 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률이 임계값 이상인 경우 상기 오류 정정 패킷 비율 및 상기 전송률을 감소시키는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치는 패킷 손실에 관한 정보를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 수신부, 상기 피드백 정보에 따라서 오류 정정 패킷의 비율 및 전송률을 조절하는 제어부, 상기 제어부에 의해 조절된 비율에 따른 오류 정정 패킷 및 데이터 패킷을 제공하는 패킷 제공부, 및 상기 패킷 제공부가 제공하는 패킷을 상기 제어부에 의해 조절된 전송률로 전송하는 송신부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어 시스템을 나타내 도면이다.
도시된 시스템은 두개의 통신 장치(100, 200)를 포함한다. 각 통신 장치(100, 200)는 데이터 연산 능력을 갖으며 유선 또는 무선 통신이 가능한 컴퓨팅 장치이다.
도시된 통신 장치(100, 200) 중 하나는 멀티미디어 데이터를 포함하는 데이터 패킷을 송신할 수 있으며, 다른 하나는 이를 수신하고 소정의 피드백 정보를 제공한다. 이하 설명의 편의를 위하여 데이터 패킷을 송신하는 통신 장치를 송신 장치라 하고, 데이터 패킷을 수신한 후 피드백 정보를 제공하는 통신 장치를 수신 장치라 한다. 본 실시예에서는 통신 장치A(100)가 송신 장치로서 기능하고, 통신 장치B(200)가 수신 장치로서 기능한다.
송신 장치(100)는 데이터 패킷과 함께 오류 정정 패킷을 전송한다. 오류 정정 패킷은 데이터 패킷이 손실된 경우에 이를 복원할 수 있는 정보를 포함하는 패킷이다. 오류 정정 패킷의 바람직한 실시예로써 FEC(Forward Error Correction) 패킷이 사용될 수 있다. 송신 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 제공되는 피드백 정보에 따라서 데이터 패킷과 함께 전송할 오류 정정 패킷의 비율을 변화시키고, 오류 정정 패킷의 비율이 변화된 이후에 전송된 패킷들의 패킷 손실에 관한 정보를 포함하는 피드백 정보에 따라서 전송률을 조절하게 된다.
수신 장치(200)는 송신 장치(100)로부터 전송된 데이터 패킷 중 일부 데이터 패킷이 손실된 경우 오류 정정 패킷을 사용하여 손실된 데이터 패킷을 복원하게 된다. 이 때 수신 장치(200)는 송신 장치(100)로부터 전송된 패킷의 패킷 손실에 관한 정보를 포함하는 피드백 정보를 제공한다. 수신 장치(200)가 제공하는 피드백 정보는 송신 장치(100)로부터 임계시간 동안 수신된 데이터 패킷과 오류 정정 패킷 전체에 대한 패킷 손실률(이하 전체 패킷 손실률이라 한다)과 오류 정정 패킷을 사용하여 손실된 데이터 패킷을 복원한 결과에 따른 데이터 패킷 손실률을 포함한다. 수신 장치(200)가 제공하는 피드백 정보는 네트워크 상태나 서비스 품질에 대한 다양한 정보를 더 포함할 수 있다.
전술한 송신 장치(100)의 패킷 제공 작업과 수신 장치(200)의 피드백 정보 제공 작업은 각각 RTP(Real Time Protocol)와 RTCP(RTP Control Protocol)을 통해서 수행되는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
한편, 도시되지는 않았으나 송신 장치(100)와 수신 장치(200) 사이에는 이들 간의 패킷 전송을 중계하는 중간 노드들이 존재할 수도 있다. 이 때, 송신 장치(100)와 수신 장치(200) 간의 패킷 전송 경로는 모두가 무선이거나 일부가 무선일 수 있다. 따라서, 송신 장치(100)와 수신 장치(200) 중 적어도 하나는 무선 통신 장치일 수 있다. 예를 들어 송신 장치(100)와 수신 장치(200)는 휴대폰, PDA, 노트북과 같은 모바일 기기일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 송신 장치(100)와 수신 장치(200)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치를 나타낸 블록도이다.
도시된 송신 장치(100)는 어플리케이션부(110), 패킷 제공부(120), 송신부(130), 수신부(140), 및 제어부(150)를 포함한다.
어플리케이션부(110)는 전송하고자 하는 데이터를 제공한다. 바람직하게는, 어플리케이션부(110)는 동영상, 음성 등의 멀티미디어 데이터를 제공할 수 있다. 예를 들어 송신 장치(100)가 동영상 제공 서버로서 기능하는 경우 어플리케이션부(110)는 MPEG4, H.264 등의 압축 기술로 코딩된 동영상 데이터를 제공할 수 있다.
패킷 제공부(120)는 어플리케이션부(110)로부터 제공된 데이터를 패킷화 하여 데이터 패킷을 제공한다. 이 때 패킷 제공부(120)는 오류 정정 패킷을 함께 제공할 수 있다. 오류 정정 패킷은 일부 데이터 패킷이 손실되더라도 이를 복구할 수 있는 정보를 포함한다.
오류 정정 패킷의 바람직한 실시예로써 FEC 패킷이 사용될 수 있다. 이 경우 패킷 제공부(120)는 FEC 패킷을 제공하기 위하여 XOR(eXclusive OR) 연산을 이용한 코딩 방법, 각 데이터 패킷의 정보를 다항식의 계수로 변환하여 처리하는 Reed-Solomon 코딩 방법 등 다양한 FEC 스킴을 사용할 수 있다.
예를 들어 XOR 연산을 이용한 코딩 방법이 사용되는 경우, 패킷 제공부(120) 는 두개 이상의 데이터 패킷 간에 XOR 오퍼레이션을 취하여 FEC 패킷을 생성할 수 있다. 만약 하나의 FEC 패킷을 생성하기 위하여 두개의 데이터 패킷이 사용된다면, 패킷 제공부(120)는 두 개의 데이터 패킷을 비트 스트림으로 나열한 후 길이가 긴 데이터 패킷의 사이즈에 맞게 길이가 짧은 데이터 패킷을 패딩시킨다. 그 후 길이가 같아진 비트스트림 간에 XOR 오포레이션을 취한 결과로 만들어진 비트스트림이 하나의 FEC 패킷을 구성하게 된다.
이러한 방법을 사용하여 패킷 제공부(120)에 의해 제공된 패킷의 일 실시예를 도 3에 도시하였다. 도 3에서 빗금친 블록(330, 360)은 FEC 패킷이고, 나머지 블록(310, 320, 340, 350)이 데이터 패킷이다. 본 도면에서 FEC 패킷은 각각 두개의 데이터 패킷 간의 XOR 오퍼레이션 결과 생성된 것으로써, f(a,b) 패킷(330)은 a 패킷(310)과 b패킷(320) 간의 XOR 오퍼레이션에 의해 생성된 것이고, f(c,d) 패킷(360)은 c패킷(340)과 d패킷(350) 간의 XOR 오퍼레이션에 의해 생성된 것이다. 패킷 제공부(120)는 패킷 제공을 위하여 RTP를 사용할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 송신부(130)는 패킷 제공부(120)로부터 제공된 일련의 패킷을 수신 장치(200)에게 전송한다.
수신부(140)는 송신부(130)가 전송한 패킷에 관한 피드백 정보를 수신 장치(200)로부터 수신한다. 피드백 정보는 전체 패킷 손실률 및 데이터 패킷 손실률을 포함한다.
제어부(150)는 오류 정정 패킷의 비율 및 전송률을 제어한다. 특히, 제어부(150)는 수신부(140)가 수신 장치(200)로부터 수신한 피드백 정보에 따라서 오류 정정 패킷의 비율 및 전송률을 조절할 수 있다.
한편, 도 2에서는 송신부(130)와 수신부(140)가 별개의 기능성 블록으로 도시되어 있으나 이는 예시적인 것이며 송신부(130)와 수신부(140)는 일체의 기능성 블록으로 구현될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치를 나타낸 블록도이다.
도시된 수신 장치는 수신부(210), 복원부(220), 손실률 계산부(230), 피드백 정보 제공부(240), 및 송신부(250)를 포함한다.
수신부(210)는 송신 장치(100)로부터 일련의 패킷을 수신한다. 수신된 패킷은 데이터 패킷과 오류 정정 패킷을 포함한다.
복원부(220)는 수신된 오류 정정 패킷을 사용하여 손실된 데이터 패킷을 복원한다. 데이터 패킷의 복원 작업은 송신 장치(100)가 오류 정정 패킷을 생성하기 위하여 사용한 스킴에 대응하는 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어 송신 장치(100)가 도 3에 도시된 바와 같은 패킷을 전송하였고 이중 b 패킷(320)이 손실되었다면 복원부(220)는 a 패킷(310)과 f(a,b) 패킷(330) 간에 XOR 오퍼레이션을 수행함으로써 b 패킷(320)을 복원할 수 있다.
손실률 계산부(230)는 임계시간 동안 수신된 패킷들에 대한 전체 패킷 손실률과 복원부(220)가 해당 임계시간 동안 수신된 오류 정정 패킷을 사용하여 손실된 데이터 패킷에 대한 복원 작업을 수행한 결과에 따른 데이터 패킷 손실률을 계산한다. 송신 장치(100)가 전송한 패킷 중에서 손실된 패킷이 존재하는지의 여부는 수신된 패킷에 포함된 시퀀스 넘버 등을 통해서 확인 가능하다. 손실률 계산부(230) 에 의한 손실률 계산의 일 실시예에 대하여 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 5에서 각 패킷에 넘버링된 번호는 데이터 패킷과 오류 정정 패킷의 개수를 나타내기 위한 것이며, 패킷의 시퀀스 넘버를 의미하는 것은 아니다. 또한 도 5에서는 오류 정정 패킷들과 데이터 패킷들이 별개로 그룹지어진 것처럼 도시되어 있으나, 오류 정정 패킷들은 도 3에 도시된 경우처럼 데이터 패킷들 사이에 분포할 수도 있다.
도 5에 도시된 바에 따르면 송신 장치(100)가 수신 장치(200)에게 전송한 패킷의 총 개수는 ＇N＇개의 데이터 패킷과 ＇M＇개의 오류 정정 패킷을 합한 ＇N+M＇개이다. 반면, 수신 장치(200)가 정상적으로 수신한 패킷은 ＇N-x＇개의 데이터 패킷과 ＇M-y＇개의 오류 정정 패킷이다. 따라서 본 실시예의 경우, 손실된 데이터 패킷의 개수는 ＇x＇개이고, 손실된 오류 정정 패킷의 개수는 ＇y＇개 임을 알 수 있다. 이러한 경우 손실률 계산부(230)가 계산하게 될 전체 패킷 손실률은
Figure 112005043679255-pat00001
이 된다.
한편 복원부(220)가 수신된 오류 정정 패킷을 사용하여 복원 작업을 수행한 결과 손실된 데이터 패킷 중에서 z개의 데이터 패킷이 복원되었다면, 손실률 계산부(230)가 계산하게 될 데이터 패킷 손실률은
Figure 112005043679255-pat00002
이 된다.
손실률 계산부(230)에 의해 수행되는 손실률 계산 작업은 일정 시간 간격 마다 수행될 수 있다. 따라서 손실률 계산부(230)는 이전에 손실률을 계산한 시점부 터 임계 시간이 경과하기까지 수신된 패킷들에 대하여 전체 패킷 손실률 및 데이터 패킷 손실률을 계산할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 피드백 정보 제공부(240)는 손실률 계산부(230)에 의해 계산된 전체 패킷 손실률 및 데이터 패킷 손실률을 포함하는 피드백 정보를 제공한다. 이 밖에도 피드백 정보 제공부(240)가 제공하는 피드백 정보는 SNR(Signal to Noise Ratio), 지터 간격, 패킷 지연 시간과 같은 QoS(Quality of Service)정보를 더 포함할 수 있다. 피드백 정보 제공부(240)는 이러한 피드백 정보를 제공하기 위하여 RTCP를 사용할 수 있다.
송신부(250)는 피드백 정보 제공부(240)로부터 제공된 피드백 정보를 송신 장치(100)에게 전송한다.
한편, 도 4에서는 수신부(210)와 송신부(250)가 별개의 기능성 블록으로 도시되어 있으나 이는 예시적인 것이며 수신부(210)와 송신부(250)는 일체의 기능성 블록으로 구현될 수도 있다.
도 2 및 도 4의 설명에서 ＇~ 부＇로 언급된 각 기능성 블록들은 일종의 모듈일 수 있다. 여기서 모듈은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요 소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.
이하 도 6 내지 도 12를 참조하여 전술한 송신 장치(100)와 수신 장치(200)의 동작 과정에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치와 수신 장치 간의 전송률 제어 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
송신 장치(100)는 데이터 패킷과 오류 정정 패킷이 소정의 비율로 구성된 제 1 패킷 그룹을 수신 장치에게 전송한다(S10).
이를 수신한 수신 장치(200)는 수신된 패킷에 관한 피드백 정보를 생성하고(S20), 이를 송신 장치(100)에게 전송한다(S30).
송신 장치(100)는 제 1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 따라서 오류 정정 패킷의 비율을 조절하고(S40), 오류 정정 패킷의 비율이 조절된 제 2 패킷 그룹을 수신 장치(200)에게 전송한다(S50).
이를 수신한 수신 장치(200)는 수신된 패킷에 관한 피드백 정보를 생성하고(S60), 이를 송신 장치(100)에게 전송한다(S70).
송신 장치(100)는 제 2 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 따라서 전송률을 조 절하고(S80), 조절된 전송률로 잔여 패킷을 전송하게 된다(S90).
이하, 송신 장치(100)와 수신 장치(200) 각각의 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 정보 제공 과정을 나타낸 흐름도이다. 도시된 과정들은 수신 장치(200)에 의해 수행된다.
먼저 수신부(210)가 송신 장치(100)로부터 일련의 패킷을 수신하면(S110), 손실률 계산부(230)는 수신된 패킷에 대하여 전체 패킷 손실률을 계산한다(S120). 전체 패킷 손실률 계산은 임계 시간 간격마다 수행될 수 있다. 따라서 손실률 계산부(230)는 이전에 전체 패킷 손실률을 계산한 시점부터 임계 시간이 경과하기까지 수신된 패킷들에 대하여 전체 패킷 손실률을 계산하게 된다. 수신된 패킷에는 데이터 패킷과 오류 정정 패킷이 섞여 있으며, 전체 패킷 손실률은 임계 시간 동안 수신된 데이터 패킷과 오류 정정 패킷 전체의 손실률을 나타낸다. 전체 패킷 손실률은 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 임계 시간 간격 동안 정상적으로 수신되었어야 할 패킷의 개수와 손실된 패킷 간의 비율로 계산될 수 있다.
한편 복원부(220)는 수신된 오류 정정 패킷을 사용하여 손실된 데이터 패킷을 복원한다(S130).
복원부(220)에 의하여 데이터 패킷의 복원 작업이 완료되면 손실률 계산부(230)는 데이터 패킷의 손실률을 계산한다(S140). 데이터 패킷의 손실률은 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 임계 시간 간격 동안 정상적으로 수신되었어야 할 데이터 패킷의 개수와 손실된 데이터 패킷의 개수 간의 비율로 계산될 수 있다.
그 후 피드백 정보 제공부(240)는 손실률 계산부(230)에 의해 계산된 전체 패킷 손실률 및 데이터 패킷 손실률을 포함하는 피드백 정보를 생성한다(S150). 이 밖에도 피드백 정보는 SNR(Signal to Noise Ratio), 지터 간격, 패킷 지연 시간과 같은 QoS(Quality of Service)정보를 더 포함할 수 있다.
그 후 송신부(250)는 피드백 정보를 송신 장치(100)에게 전송한다(S160).
이와 같이 전체 패킷 손실률과 데이터 패킷 손실률을 송신 장치(100)에게 제공하는 과정은 RTCP를 통해서 수행 가능하다. 즉, 전체 패킷 손실률과 데이터 패킷 손실률은 일종의 피드백 정보로써 RTCP 피드백 정보에 포함되어 송신 장치(100)에게 전송될 수 있다.
도 7의 과정은 송신 장치로부터 모든 패킷 전송이 완료될 때까지 수신 장치에 의해 지속적으로 수행된다.
이하에서는 송신 장치의 동작 과정에 대해서 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 과정은 송신 장치(100)에 의해 수행된다.
최초, 패킷 제공부(120)가 데이터 패킷과 오류 정정 패킷이 소정의 비율로 구성된 제 1 패킷 그룹을 제공하면(S210), 송신부(130)는 제 1 패킷 그룹을 소정의 전송률로 수신 장치(200)에게 전송한다(S220). 오류 정정 패킷의 비율과 전송률은 전송할 데이터 패킷의 종류, 사용 가능한 네트워크 대역폭 등에 따라서 제어부(150)에 의해서 사전에 설정될 수 있다.
송신부(130)가 제 1 패킷 그룹에 포함되는 패킷들을 전송하면 수신부(140)는 제 1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보를 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다(S230). 전술한바 대로 피드백 정보는 전체 패킷 손실률 및 데이터 패킷 손실률을 포함한다.
이때 제어부(150)는 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률이 임계값 이상인지 판단한다(S240).
만약 전체 패킷 손실률이 임계값 미만이라면, 현재 발생하고 있는 패킷 손실은 간섭 등과 같은 무선망의 특성을 원인으로 하여 일시적으로 발생한 것으로 볼 수 있다. 또한 이러한 수준의 패킷 손실은 송신 장치(100)와 수신 장치(200)간의 패킷 전송 과정에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, 전체 패킷 손실률이 임계값 미만인 경우에 제어부(150)는 현재의 전송률 및 오류 정정 패킷의 비율을 그대로 유지시킬 수 있다(S250). 이 경우, 패킷 제공부(120)는 종전과 동일한 비율의 오류 정정 패킷을 포함하는 패킷 그룹을 제공할 수 있으며, 송신부(130)는 종전과 동일한 수준의 전송률을 유지할 수 있다.
그러나, 전체 패킷 손실률이 임계값 이상인 경우에는 사용 가능한 대역폭의 부족을 원인으로 한 패킷 손실이 발생했을 가능성이 있다. 이러한 경우, 제어부(150)는 피드백 정보에 포함된 데이터 패킷 손실률을 저장하고(S260), 전송률을 감소시켜야 하는지의 여부 판단 및 그에 따른 전송률 조절 작업을 수행하게 된다(S270). 이에 대해서는 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 9는 도 8의 과정 S270을 보다 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
전체 패킷 손실률이 임계값 이상인 경우 제어부(150)는 오류 정정 패킷의 비 율 및 전송률을 증가시킬 수 있다(S310). 여기서 오류 정정 패킷 비율의 증가량은 사전에 설정된 값을 가질 수 있다. 또는 오류 정정 패킷 비율의 증가량은 제 1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률에 비례하는 값을 갖도록 동적으로 결정될 수도 있다. 또한 여기서 오류 정정 패킷의 비율을 증가시켰다는 것은 단위 시간당 출력될 데이터 패킷의 개수를 일정하게 유지한 상태에서 단위 시간당 출력될 오류 정정 패킷의 개수를 증가시켰음을 의미한다. 따라서 전송률의 증가량은 오류 정정 패킷의 비율이 증가한 정도에 따라서 결정될 수 있다.
제어부(150)의 제어에 따라서 패킷 제공부(120)는 제 1 패킷 그룹보다 오류 정정 패킷의 비율이 증가한 제 2 패킷 그룹을 제공하고(S315), 송신부(130)는 제 2 패킷 그룹을 수신 장치(200)에게 전송하게 된다(S320).
송신부(130)가 제 2 패킷 그룹에 포함된 패킷들을 전송하면 수신부(140)는 제 2 패킷 그룹에 관한 피드백 정보를 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다(S325).
이 때 제어부(150)는 수신된 피드백 정보를 저장하고(S330), 제 2 패킷 그룹의 전송을 시작한 때로부터 임계시간이 경과하였는지 판단한다(S335). 임계시간이 경과하지 않았다면, 제어부(150)는 수신부(140)가 수신하는 피드백 정보를 계속하여 저장하게 된다. 여기서 임계시간은 도 7에서 언급된 임계시간 과는 별개의 의미를 갖는다.
반면 제 2 패킷 그룹의 전송을 시작한 때로부터 임계시간이 경과하게 되면 제어부(150)는 제 2 패킷 그룹을 전송한 때로부터 임계시간이 경과하기까지 수신된 각 피드백 정보에 포함된 데이터 패킷 손실률의 평균값을 계산한다(S340).
그 후, 제어부(150)는 도 8의 과정 S260에서 저장한 데이터 패킷 손실률과 본 실시예의 과정 S340에서 계산한 평균값을 비교한다(S345).
비교 결과 평균값이 도 8의 과정 S260에서 저장한 데이터 패킷 손실률 미만이라면, 이는 전송률이 증가하였음에도 오류 정정 패킷을 통해 더 많은 수의 데이터 패킷이 복구된 결과를 의미한다. 예를 들어, 도 10a에 도시된 바와 같이 사용 가능한 대역폭이 충분한 상황이라면, 전체 패킷 손실률이 임계값 이상이어서 오류 정정 패킷의 비율을 증가시키고 그에 따라서 전송률이 소폭 증가하더라도(시간 t1) 오류 정정 패킷의 증가로 인하여 데이터 패킷 손실률이 이전보다 감소될 수 있다.
따라서 이러한 경우, 도 8의 과정 S240에서 전체 패킷 손실률이 임계값 이상이었던 것은 대역폭이 충분한 상황에서 무선 환경의 특성상 발생한 일시적인 패킷 손실을 원인으로 한 것으로 판단할 수 있으므로, 제어부(150)는 오류 정정 패킷의 비율 및 전송률을 제 1 패킷 그룹을 전송할 당시의 수준으로 유지시킨다(S350). 이에 따라서 패킷 제공부(120)는 기존과 동일한 비율의 오류 정정 패킷이 포함된 패킷 그룹을 제공하고, 송신부(130)는 기존과 동일한 전송률로 패킷을 전송하게 된다.
그러나 과정 S345의 비교 결과, 평균값이 도 8의 과정 S260에서 저장한 데이터 패킷 손실률 이상이라면, 이는 전송률의 증가로 인하여 더욱 많은 패킷들이 손실된 것을 의미한다. 예를 들어, 도 10b에 도시된 바와 같이 사용 가능한 대역폭이 충분치 않은 상황이라면, 전체 패킷 손실률이 임계값 이상이어서 오류 정정 패 킷의 비율을 증가시키고 그에 따라서 전송률이 소폭 증가할 경우(시간 t1) 더욱 많은 패킷들이 손실되게 되므로 오류 정정 패킷의 비율이 증가했더라도 이로 인하여 데이터 패킷 손실률이 개선되지 않게 된다.
따라서 이러한 경우, 도 8의 과정 S240에서 전체 패킷 손실률이 임계값 이상이었던 것은 대역폭의 부족으로 인하여 발생한 패킷 손실을 원인으로 한 것으로 판단할 수 있으므로, 제어부(150)는 제 1 패킷 그룹을 전송할 당시보다 전송률을 감소시키게 된다(S355). 이 때 전송률의 감소량은 사전에 설정된 값을 가질 수 있다. 또는 전송률의 감소량은 과정 S340에서 계산한 평균값에 비례하는 값을 갖도록 동적으로 결정될 수도 있다. 이 때 제어부(150)는 오류 정정 패킷의 비율을 제 1 패킷 그룹을 전송할 당시의 수준으로 낮출 수 있다.
한편, 전송률을 기존 수준보다 낮춘 경우라도 송신 장치(100)는 일정 조건 하에서 전송률을 기존 수준으로 높이는 작업을 수행할 수 있으며 이에 대하여 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전송률 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9의 과정 S355에서 전송률을 낮춘 후, 임계시간 동안 수신된 피드백 정보에 포함된 각 전체 패킷 손실률이 임계값 이하인 경우 송신 장치(100)는 네트워크 상황이 호전되어 사용 가능한 대역폭의 여분이 존재하는지 탐색하게 된다. 본 실시예에서 언급되는 임계값 및 임계시간은 도 7 및 도 9에서 언급된 임계값 및 임계시간과는 별개의 의미를 갖는다.
패킷 제공부(120)가 데이터 패킷과 오류 정정 패킷이 소정의 비율로 구성된 패킷 그룹을 제공하면(S410), 송신부(130)는 제공된 패킷 그룹을 소정의 전송률로 수신 장치(200)에게 전송한다(S420). 이때의 오류 정정 패킷의 비율과 전송률은 도 9의 과정 S355에서 설정된 수준을 유지할 수 있다.
송신부(130)가 패킷 그룹에 포함되는 패킷들을 전송하면 수신부(140)는 패킷 그룹에 포함된 패킷의 손실에 관한 정보를 포함하는 피드백 정보를 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다(S430).
이때 제어부(150)는 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률이 임계값 이상인지 판단한다(S440).
전체 패킷 손실률이 임계값 미만인 경우 제어부(150)는 오류 정정 패킷의 비율 및 전송률을 증가시킬 수 있다(S450). 여기서 오류 정정 패킷 비율의 증가량은 사전에 정의된 값을 가질 수 있다. 또한 여기서 오류 정정 패킷의 비율을 증가시켰다는 것은 단위 시간당 출력될 데이터 패킷의 개수를 일정하게 유지한 상태에서 단위 시간당 출력될 오류 정정 패킷의 개수를 증가시켰음을 의미한다. 따라서 전송률의 증가량은 오류 정정 패킷의 비율이 증가한 정도에 따라서 결정될 수 있다. 또는 전송률의 증가량을 사전에 설정된 값으로 결정하고 전송률의 증가량에 따라서 오류 정정 패킷 비율의 증가량을 결정할 수도 있다.
이에 따라서 패킷 제공부(120)는 오류 패킷의 비율이 증가된 패킷 그룹을 제공하고(S460), 송신부(130)는 이를 수신 장치(200)에게 전송하게 된다(S420). 이렇게 과정 S420 내지 과정 S460의 동작이 반복되면 전송률은 점차 증가하게 된다.
이러한 동작 수행 중에, 과정 S440의 판단 결과 수신부(140)가 수신한 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률이 임계값 이상이 되면 현재의 전송률이 사용 가능한 대역폭을 초과한 것으로 판단할 수 있으며, 제어부(150)는 전송률을 소폭 감소시키고 오류 정정 패킷의 비율을 최초 패킷 그룹을 제공할 당시(S410)의 비율로 조절한다(S470). 이 때 전송률의 감소량은 사전에 설정된 임계값에 따라서 결정되거나 전체 패킷 손실률에 비례하도록 동적으로 설정될 수 있다. 또한 오류 정정 패킷의 비율을 기존의 수준으로 낮추게 되면, 패킷 제공부(120)가 제공하는 패킷 그룹에서 데이터 패킷의 수가 증가하고 오류 정정 패킷의 수가 감소한다.
도 11의 실시예의 동작에 따른 전송률 변화 및 단위 시간당 전송되는 패킷의 수를 도 12에 도시하였다.
도 12에 도시된 바와 같이 오류 정정 패킷의 비율을 증가시키면서 그에 따른 전송률을 증가시키던 도중 전송률이 사용 가능한 대역폭을 초과하게 되면(300) 수신 장치(200)로부터 수신된 피드백 정보에 포하된 전체패킷 손실률이 임계값을 초과하게 되고, 이 때(t2) 송신 장치(100)는 전송률을 일정량 감소시킨다. 따라서 송신 장치(100)는 현재 사용 가능한 대역폭에 근접한 전송률을 유지할 수 있게 된다.
한편 전송률의 변화에 따라서 단위 시간당 출력되는 패킷수를 살펴보면, 전송률을 점차 증가시키는 동안에는 단위 시간당 출력되는 오류 정정 패킷의 수가 증가한다. 그 후, 전송률이 사용 가능한 대역폭을 초과한 것으로 판단된 시점(t2)에서 전송률을 감소시킴에 따라서 단위시간당 출력되는 전체 패킷의 수도 감소하게 된다. 이 때 오류 정정 패킷의 비율도 감소되므로 전체 패킷에서 데이터 패킷의 수는 증가하고 오류 정정 패킷의 수는 감소하게 된다. 이에 따라서 데이터 패킷의 손실을 유발시키지 않은 상태에서 사용 가능한 대역폭을 예측하고 예측된 대역폭에 맞게 전송률을 증가시킬 수 있게 된다.
한편, 도 11의 실시예는 송신 장치(100)가 수신 장치(200)에 대한 패킷 전송을 개시할 경우에 사용 가능한 대역폭을 예측하기 위해서 적용될 수도 있다. 이러한 경우, 과정 S410에서의 오류 정정 패킷의 비율과 전송률은 전송할 데이터 패킷의 종류, 네트워크 상황 등에 따라서 제어부(150)에 의해서 사전에 설정된 값을 가질 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법 및 이를 이용한 통신 장치에 따르면 오류 정정 패킷을 통해서 사용 가능한 대역폭을 예측하고 그에 따라서 전송률을 조절할 수 있는 효과가 있다.

Claims (18)

  1. 데이터 패킷과 오류 정정 패킷이 소정의 비율로 구성된 제 1 패킷 그룹을 수신 장치에게 전송하는 단계;
    상기 수신 장치로부터 상기 제1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보를 수신하는 단계;
    상기 제1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률이 임계값 이상인 경우 상기 제1 패킷 그룹보다 오류 정정 패킷의 비율이 증가된 제2 패킷 그룹을 상기 수신 장치에게 전송하는 단계;
    상기 수신 장치로부터 제2 패킷 그룹에 관한 피드백 정보를 임계 시간 동안 수신하는 단계; 및
    상기 임계 시간 동안 수신된 제2 패킷 그룹에 관한 피드백 정보 각각에 포함된 데이터 패킷 손실률의 평균값이 상기 제1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 포함된 데이터 패킷 손실률 이상인 경우 전송률을 감소시키는 단계를 포함하는 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 패킷 그룹에 포함되는 오류 정정 패킷의 비율의 증가량은 상기 제 1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률에 비례하는 값과 사전에 설정된 값 중 어느 하나의 값을 갖는 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전송률의 감소량은 상기 평균값에 비례하는 값과 사전에 설정된 값 중 어느 하나의 값을 갖는 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 포함된 데이터 패킷 손실률은 상기 수신 장치가 상기 제 1 패킷 그룹에 포함된 오류 정정 패킷을 사용하여 상기 제 1 패킷 그룹에 포함된 데이터 패킷 중에서 손실된 데이터 패킷을 복원한 결과에 따라서 계산되고,
    상기 제 2 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 포함된 데이터 패킷 손실률은 상기 수신 장치가 상기 제 2 패킷 그룹에 포함된 오류 정정 패킷을 사용하여 상기 제 2 패킷 그룹에 포함된 데이터 패킷 중에서 손실된 데이터 패킷을 복원한 결과에 따라서 계산되는 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 오류 정정 패킷은 FEC 패킷인 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보 및 제 2 패킷 그룹에 관한 피드백 정보는 RTCP를 통해서 제공되는 오류 정정 패킷을 이용한 전송률 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 데이터 패킷과 오류 정정 패킷이 소정의 비율로 구성된 제 1 패킷 그룹을 수신 장치에게 전송하는 송신부;
    상기 제 1 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 따라서 상기 데이터 패킷과 오류 정정 패킷의 비율이 조절된 제 2 패킷 그룹을 전송하는 패킷 제공부; 및
    상기 제 2 패킷 그룹에 관한 피드백 정보에 따라서 전송률을 조절하는 패킷 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률이 제1 임계값 이상인 경우 상기 오류 정정 패킷의 비율을 증가시키고, 상기 오류 정정 패킷의 비율을 증가시킨 이후 임계시간 동안 수신된 피드백 정보 각각에 포함된 데이터 패킷 손실률의 평균값이 상기 오류 정정 패킷의 비율을 증가시키기 이전에 수신된 피드백 정보에 포함된 데이터 패킷의 손실률 이상이면 상기 전송률을 감소시키는 통신장치.
  13. 삭제
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 오류 정정 패킷의 비율 증가량은 상기 오류 정정 패킷의 비율을 증가시키기 이전에 수신된 피드백 정보에 포함된 전체 패킷 손실률에 비례하는 값과 사전에 설정된 값 중 어느 하나의 값을 갖는 통신 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 전송률의 감소량은 상기 평균값에 비례하는 값과 사전에 설정된 값 중 어느 하나의 값을 갖는 통신 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 피드백 정보에 포함된 데이터 패킷 손실률은 상기 패킷 그룹을 수신한 수신 장치가 상기 패킷 그룹에 포함된 오류 정정 패킷을 사용하여 패킷 그룹에 포함된 데이터 패킷 중에서 손실된 데이터 패킷을 복원한 결과에 따라서 계산한 손실률인 통신 장치.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 오류 정정 패킷은 FEC 패킷인 통신 장치.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 피드백 정보는 RTCP를 통해서 제공되는 통신 장치.
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