KR100851397B1 - 부분 분할 방송을 이용한 비디오 데이터 전송 방법 - Google Patents

부분 분할 방송을 이용한 비디오 데이터 전송 방법 Download PDF

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Abstract

비디오 데이터 전송 방법이 개시된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 비디오 데이터 전체(D)를 선행 부분(D1)과 후행 부분(D2)인 두 부분으로 분할하는 단계와 D1은 데이터 분할 방식으로 전송하고, D2는 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(staggered) 방식으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, NVoD 비디오 데이터 전송에서 시청자 대기 시간과 버퍼 필요량에서 높은 대역폭 효율을 가지면서, 간단한 구조로 NVoD 서비스가 가능하다는 장점이 있다.
부분분할, 비디오, 전송, NVoD, 채널, 대역폭

Description

부분 분할 방송을 이용한 비디오 데이터 전송 방법{Method for video data delivery using partial divide broadcasting}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분할된 비디오 데이터의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 서버에서 비디오 데이터를 전송하는 경우 분할된 비디오 데이터의 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 부분 분할 전송 방법에 의해 비디오 데이터의 전송이 이루어지는 경우를 예시한 예시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비디오 데이터 전송 방법과 종래의 NVoD 방식의 비디오 데이터 전송 방법에서 시청자의 최대 대기시간을 비교한 그래프를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비디오 데이터 전송 방법과 종래의 NVoD 방식의 비디오 데이터 전송 방법에서 시청자의 최대 버퍼 요구량을 비교한 그래프를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비디오 데이터 전송 방법에 의한 시청자 최대 대기시간과 비디오 분할계수의 관계를 표시한 그래프를 도시한 도 면.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비디오 데이터 전송 방법에 의한 시청자 최대 버퍼 요구량과 비디오 분할계수의 관계 표시한 그래프를 도시한 도면.
본 발명은 비디오 데이터의 전송 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부분 분할 전송 방식을 이용한 비디오 데이터의 전송 방법에 관한 것이다.
비디오 데이터는 동영상과 음성 등의 대용량 데이터의 집합체로써, 이를 네트워크를 통하여 시청자에게 제공하는 경우 큰 채널 대역폭이 필요하며, 큰 채널 대역폭을 확보하기 위해서 많은 비용이 소요된다.
그러나 최근 통신 기술과 디지털 처리 장치의 발달로 통신망으로 연결된 컴퓨터 또는 텔레비전을 통해 원하는 프로그램을 언제든지 시청할 수 있는 영상 서비스인 VoD(Video on Demand) 서비스가 점차 널리 보급되고 있으며, 이러한 VoD 서비스에 대한 수요도 증가하고 있다.
이러한 VoD 서비스에서 비디오 데이터를 전송하는 방법은 일반적으로 하나의 가입자 비디오 시청 요청이 있을 때 그 가입자에게 즉시 하나의 채널을 부여함으로써 하나의 채널을 점유하고 사용하는 TVoD(True Video on Demand) 방식과 항상 일 정한 간격으로 특정한 비디오를 방송하고, 여러 명의 가입자들이 하나의 비디오를 동시에 시청할 수 있는 NVoD(Near Video on Demand) 방식으로 구분된다.
NVoD 방식은 TVoD 방식에 비해 같은 채널 대역폭으로 많은 가입자를 수용할 수 있는 이점이 있어 다수를 대상으로 하는 VoD 서비스에서는 NVoD 방식보다 더 적합한 것으로 인정된다.
따라서 일반적으로 다수를 대상으로 수행되는 VoD의 특성상 주로 NVoD 방식의 성능개선을 위해 많은 연구가 진행되어 왔으며, 이러한 연구는 크게 패치(Patch) 방식과 배치(Batch) 방식으로 구분이 된다.
패치 방식은 비디오 데이터를 정적인 채널(Static Channel)을 통해서 항상 일정한 간격으로 비디오를 반복해서 전송하고 비디오 데이터 반복 주기 시간동안 채널을 부가하는 형태로 구성된다.
패치 방식은 구현이 간단하다는 장점이 있으나, 채널 대역폭 효율은 많이 떨어지고, 한정된 시청자에게만 서비스가 가능하며, 시청자 수가 늘어나면 필요한 대역폭도 함께 늘어난다는 문제점이 있다.
한편, 배치방식은 비디오 데이터를 대역폭과 길이를 기준으로 해서 다양한 방법으로 나누고 이를 브로드캐스트(Broadcast)하는 방법이다.
배치방식은 채널 대역폭 효율이 우수하다는 장점이 있지만, 비디오 데이터의 전송 방법의 구성에 있어서 복잡성이 증가하기 때문에 실제 구현에는 많은 제약이 따른다는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 채널 대역폭 효율이 높고, 다수의 시청자에게 서비스가 가능하며, 시청자 수가 늘어나도 필요한 대역폭도 함께 늘어나지 않은 이점을 가진 VoD 서비스가 가능한 비디오 데이터의 전송 방법을 제안하는 것이다.
또한, 상기한 이점을 가지면서도 간단한 구성을 가지는 비디오 데이터의 전송 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면 비디오 데이터 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 비디오 데이터의 전송 방법에 있어서, 비디오 데이터 전체(D)를 선행 부분(D1)과 후행 부분(D2)인 두 부분으로 분할하는 단계(a); 및 상기 D1은 데이터 분할 방식으로 전송하고, 상기 D2는 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(staggered) 방식으로 전송하는 단계(b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법이 제공된다.
상기 D1이 상기 D2에 비해 짧은 길이일 수 있다.
상기 비디오 데이터 전체(D)를 선행 부분(D1)과 후행 부분(D2)인 두 부분으로 분할하는 단계는 비디오 데이터의 분할 계수(h)에 의해 수행될 수 있다.
상기 D1은 데이터 분할 방식으로 전송하고, 상기 D2는 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(Staggered) 방식으로 전송하는 단계는 상기 D1과 D2의 전송 주기를 일치하여 수행될 수 있다.
상기 D1에 채널이 m(임의의 자연수)개 할당되는 경우 상기 D1을 2m-1개의 동일한 크기로 분할할 수 있다.
또한 상기 2m-1개의 동일한 크기로 분할된 D1은 D1의 분할된 i번째 데이터를 전송하는 채널인 채널 Ci D1(i=0, 1,…, m-1) 내에서 2i 개만큼의 비디오 데이터 세그먼트들을 주기적으로 전송하여 수행될 수 있다.
그리고, 상기 비디오 데이터의 최대 시청자 대기시간(δ)는 수학식
Figure 112006043885851-pat00001
에 의해 결정되되, h는 비디오 데이터의 분할 계수일 수 있다.
상기 비디오 데이터의 전송에 할당된 대역폭의 크기(B)는 수학식 B = β X b (β ≥ 1인 임의의 수이고 b는 비디오 데이터의 재생 소모율임)에 의해 결정될 수 있다.
또한, 상기 비디오 데이터의 사용자 최대 버퍼 요구량(Z)는 수학식
Figure 112006043885851-pat00002
에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 비디오 데이터 전송 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체가 제공된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 비디오 데이터 전송 방법이 구현될 수 있도록 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록 매체에 있어서, 비디오 데이터 전체(D)를 선행 부분(D1)과 후행 부분(D2)인 두 부분으로 분할하는 단계(a); 및 상기 D1은 데이터 분할 방식으로 전송하고, 상기 D2는 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(Staggered) 방식으로 전송하는 단계(b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법을 구현한 프로그램을 기록한 기록매체가 제공된다.
상기 D1이 상기 D2에 비해 짧은 길이일 수 있다.
상기 비디오 데이터 전체(D)를 선행 부분(D1)과 후행 부분(D2)인 두 부분으로 분할하는 단계는 비디오 데이터의 분할 계수(h)에 의해 수행될 수 있다.
상기 D1은 데이터 분할 방식으로 전송하고, 상기 D2는 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(Staggered) 방식으로 전송하는 단계는 상기 D1과 D2의 전송 주기 를 일치하여 수행될 수 있다.
상기 D1에 채널이 m(임의의 자연수)개 할당되는 경우 상기 D1을 2m-1개의 동일한 크기로 분할할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관 련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에 서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이러한 부분 분할 전송 방식에 적용되는 비디오 데이터의 구성을 도 1을 참조하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분할된 비디오 데이터의 구성을 나타낸 구성도이다.
본 발명에서는 비디오 데이터를 부분 분할 전송 방식으로 전송한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부분 분할 전송 방식은 비디오 데이터를 짧은 선행 부분과 긴 후행 부분으로 나누고 짧은 선행부분에는 데이터 분할을 이용한 전송 방식을 적용하여 전송하고 긴 후행 부분에는 종래의 NVoD 방식인 비디오 데이터를 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(Staggered) 방식을 이용하여 전송하는 방식이다.
이때 각 부분은 주기적인 브로드캐스트(Broadcast)를 통해서 반복적으로 전송을 하고 스태거드 방식의 반복 주기를 데이터 분할을 이용한 전송 방식의 주기와 일치하도록 맞추어서 전송을 하게 된다.
브로드캐스트는 서버에 연결된 통신망으로 모든 패킷 데이터를 한번에 보내는 것으로, 따라서 다수의 국(Station)으로 동시에 정보를 보내어 지게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전체 비디오 길이 D를 짧은 선행 부분 D1과 긴 후행 부분 D2로 분할하고, D1 부분에는 데이터 분할을 이용한 전송 방식을 사용하여 전송하고 D2는 스태거드 방식을 사용하여 전송한다. D1에 데이터 분할을 이용한 전송 방식을 적용하기 위해서는 D1을 다시 동일한 크기로 나누어서 전송하게 되고, D2는 분할하지 않고 하나의 크기로 동일한 간격의 주기적인 반복 전송하는 구조를 가진다.
이러한 전송 방법을 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
먼저 부분 분할 전송 방식에서 서버에서 비디오 데이터 전송이 수행되는 방법에 대해 살펴본다.
도 1에 도시된 바와 같이 서버에서 클라이언트로 전송되는 비디오의 길이를 D, 비디오의 재생 소모율을 b라고 가정하면, 전체 비디오의 크기 V는 V = D X b로 표현이 된다.
비디오 전송에 할당된 대역폭의 크기를 B라고 하면, B = β X b 로 표시할 수 있고, 이때 β ≥ 1 이다.
먼저 서버에서의 부분 분할 전송은 비디오의 길이 D를 두 부분으로 나누는데, 짧은 비디오 앞부분 D1과 긴 비디오 뒷부분 D2로 나눈다. 이때 D1과 D2의 관계는 다음 [수학식 1]과 같이 표현된다.
[수학식 1]
Figure 112006043885851-pat00003
여기서 h는 비디오 분할 계수이고, δ는 D1을 동일한 크기로 분할한 하나의 데이터 세그먼트 길이이다. 분할된 짧은 비디오 앞부분 크기 V1은 V1 = D1 X b 이고, 긴 뒷부분 크기 V2 = 는 D2 X b 이다.
비디오 전송에 할당된 대역폭 B를 동일한 크기의 논리적인 채널 k개로 나눈다. 이들의 관계는 다음 [수학식 2]와 같이 나타난다.
[수학식 2]
Figure 112006043885851-pat00004
데이터 분할을 이용한 전송 방식이 적용되는 짧은 비디오 앞부분 D1 부분에 할당되는 채널의 개수를 m이라고 가정하고, 스태거드 방식이 적용되는 긴 비디오 뒷부분 D2에 할당되는 채널의 개수를 n이라고 가정한다.
이때 논리적 채널에는 k = m + n 이라는 관계식이 성립한다.
Figure 112006043885851-pat00005
은 데이터 분할을 이용한 전송 방식이 적용되는 부분의 채널을 말하고,
Figure 112006043885851-pat00006
은 스태거드 전송 방식이 적용되는 부분의 채널을 나타낸다. Cl Di(i=1, 2)의 표기법은 Di부분의 l번째 채널을 나타낸다.
전체 비디오 길이 D는 N개의 세그먼트로 분할이 된다. 비디오 앞부분 D1은 2m-1개의 동일한 크기로 나누고, 비디오 뒷부분 D2는 하나의 세그먼트로 한다. 따라서 N은 다음 [수학식 3]과 같은 관계가 성립한다.
[수학식 3]
Figure 112006043885851-pat00007
분할된 비디오는 S로 표현할 수 있으며, Si는 i번째 비디오 세그먼트를 나타낸다. 모든 세그먼트는 번호 순서대로 연결되어 있으며, 모든 연결된 비디오를 합치면 전체 비디오를 구성할 수 있다. 비디오 앞부분 D1에 속하는 S0부터 SN-1의 길이는 δ로 동일하다.
CiD1(i=0,…, m-1) 내에서는 2i개 만큼의 비디오 데이터 세그먼트들이 주기적으로 데이터 분할을 이용한 전송 방식으로 전송이 수행된다.
CjD2(j=0,…, n-1) 내에서는 SN 세그먼트가 스태거드 방식으로 주기적으로 전송이 수행된다. 이때 스태거드 방식의 반복 주기 TS는 데이터 분할을 이용한 전송방식과 주기를 맞추기 위해서 TS = D1 + δ가 되어야 한다.
스태거드 방식에 할당된 채널 n은 n= [D2/TS]= [h]로 표현될 수 있다. 따라서 데이터 분할을 이용한 전송 방식에 할당된 채널은 m= k - [h]로 나타낼 수 있다.
이러한 비디오 데이터를 서버에서 전송하는 경우 분할된 비디오 데이터의 구성을 도 2를 참조하여 보다 상세히 살펴본다.
도 2에 도시된 바와 같이, 비디오의 길이 D는 비디오 분할 계수 h에 의해서 D1과 D2로 분할된다. 여기서 Cl d은 d부분의 l번째 채널을 나타낸다.
m은 D1을 데이터 분할을 이용한 전송 방식으로 전송하기 위해서 할당된 채널의 개수를 나타내고, n은 D2를 스태거드 방식으로 전송하기 위해서 할당된 채널의 개수를 나타낸다.
스태거드 방식이 적용되는 D2의 전송주기 TS는 D1+δ이고 여기서 δ는 D1을 데이터 분할을 이용한 전송 방식으로 전송하기 위해 D1/(2m-1)의 길이로 동일하게 분할한 세그먼트의 길이이다. 채널 Ci D1에 주기적으로 반복되어 전송되는 비디오 데이터 세그먼트는 S2 l부터 S2 l +1 -1까지이다.
이러한 방식에 의해 비디오 데이터를 분할하여 전송하는 경우 클라이언트는 비디오 데이터를 수신하는 표시함으로써 비디오 데이터의 시청이 이루어진다.
전술한 분할 전송 방식에 의해 전송된 비디오 데이터를 수신한 클라이언트에서 수신된 비디오 데이터가 처리되는 과정에 대해 살펴보기로 한다.
먼저 시청자가 비디오의 시청을 원하는 시점을 기준으로 채널 C0 D1에서 가장 먼저 시작하는 비디오 데이터의 세그먼트 S1을 다운로드 받으면서 바로 시청할 수 있도록 한다. 이와 동시에 채널 C1 D1부터 채널 Cm- 1 D1사이에 있는 비디오 데이터 세그먼트들을 필요에 따라서 다운로드 받기 시작한다.
이때, 마지막 비디오 데이터 세그먼트 SN의 비디오 전송 시작지점과 S1의 비디오 데이터 시작 지점이 동일한 경우에 SN을 S1의 시작과 동시에 저장한다. S1과 SN의 시작 지점이 다를 경우에는 S1의 시작 지점에서부터 가장 빠르게 나타나는 SN을 저장한다.
마지막 비디오 데이터 세그먼트 SN의 비디오 전송 시작지점과 S1의 비디오 데이터 시작 지점이 동일한 경우에 SN을 S1의 시작과 동시에 저장하여야 시청자가 비디오를 단절 없이 시청할 수 있게 된다.
모든 비디오 데이터 세그먼트들은 다운로드 받으면서 비디오 시청 소모율에 맞게 S1부터 S2,…, SN의 순서로 끊어지지 않고 시청이 가능하도록 한다.
채널 Ci D1(i=0,1,…,m-1)에서는 2i번째 비디오 데이터 세그먼트를 수신하게 되면 해당 채널에서는 다운로드를 멈춘다. 채널 Cj D2(j=0,1,…n-1)에서는 마지막 비디 오 데이터 세그먼트 SN을 해당 채널 한곳에서 수신하게 되면 다운로드를 중단한다.
도 3을 참조하여 부분 분할 전송 방식에 의한 비디오 데이터의 전송 방법이 실제 구현된 예시를 살펴본다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 부분 분할 전송 방법에 의해 비디오 데이터의 전송이 이루어지는 경우를 실제로 구현한 예시도이다.
도 3에서 부분 분할 방식이 k=6, β=6, h=3, m=3 그리고 n=3인 경우를 실제로 분할된 비디오 데이터를 예시하고 있다. m=3이므로 D1은 7개의 세그먼트로 분할되어서 3개의 채널 C0 D1, C1 D1 그리고 C2 D1에서 주기적으로 브로드캐스트된다. 스태거드 채널의 주기는 8δ이다. 여기서는 δ가 D/31로 나타나고 이 크기는 시청자 최대 대기 시간이 된다.
시청자 버퍼 요구량이 최소가 될 때는 시청자가 비디오 데이터 세그먼트를 t1에서부터 수신할 경우인데, 이 경우에는 버퍼가 필요 없게 된다. 즉 시청자가 버퍼가 없어도 시청이 가능하다는 것이다.
시청자 버퍼 요구량이 최대가 될 때는 비디오 데이터 세그먼트를 t0에서부터 수신할 경우인데, 이 경우에는 V1을 다운로드 하는 동시에 V2도 함께 다운로드 해야 한다.
이하에서는 이러한 본 발명의 바림직한 일 실시예에 따라 실제 분할 전송 방식에 의해 비디오 데이터의 전송이 이루어지는 경우 시청자 대기 시간과 최대 버퍼 요구량에 대해 도 4와 도 5를 참조하여 살펴본다.
도 4와 도 5의 시청자 대기 시간과 최대 버퍼 요구량은 비디오의 길이 D를 100분으로 하고, 비디오 분할 계수 h는 3과 5로 하여 채널수를 변화시키면서 다른 방식들과 비교하여 수행하였다.
먼저 시청자 대기시간에 대해 도 4를 참조하여 살펴본다.
시청자 대기시간은 채널 C0 D1에서 비디오 데이터 S1의 길이이다. 왜냐하면, 만약 비디오의 첫 번째 데이터 세그먼트 S1을 채널 C0 D1에서 시청자가 놓치게 되면 비디오의 시작을 위해서 시청자는 S1의 길이만큼 기다려야 비디오를 시청할 수 있으므로 최대 시청자 대기시간은 S1의 길이이다. S1의 길이는 D1b/(N-1) = D1b/(2m-1)로 나타낼 수 있다.
채널 C0 D1의 대역폭은 비디오 전송을 위해서 주어진 대역폭에서 B/k로 표현이 된다. 따라서 주어진 전송 대역폭 B에서 부분 분할 전송 방식을 사용한 비디오를 전송할 때 비디오를 시청하기 위해서 필요한 최대 시청자 대기시간은 다음 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112006043885851-pat00008
β가 정수일 때 k=β이고 위의 식은 δ=D1/(2m-1)의 형태로 간단하게 표현이 된다. 여기서 비디오 전체 길이 D는 D= D1+ D2인데, D2=h(D1+ δ)이므로 이들 관계식을 용하면, 상기 [수학식 4]는 하기의 [수학식 5]와 같이 표현이 가능하다.
[수학식 5]
Figure 112006043885851-pat00009
위 식에서 β가 정수일 때는 k=β이므로 이들의 관계식을 이용하면 최대 시청자 대기시간은 다음 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112006043885851-pat00010
도 4에 도시된 바와 같이, 비디오 분할 계수 h가 3일 때, 부분 분할 전송 방식의 시청자 최대 대기 시간은 Pyramid Broadcasting보다는 작고 Fast Broadcasting와 Staircase Broadcasting과는 거의 비슷하게 나타난다.
또한 부분 분할 전송 방식에서 비디오 분할 계수 h가 감소할수록 시청자 최대 대기시간 δ도 같이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 채널 대역폭이 증가 할수록 시청자 최대 대기시간 차이는 거의 없어지게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 만약 비디오의 길이(D)가 100분, 비디오 전송을 위해서 할당된 전체 채널(k)의 수는 8, 그리고 비디오 분할계수(h)는 3으로 비디오 전송을 위한 조건으로 주어지고, 부분 분할 전송 방식을 사용할 경우에는 최대 시청자 대기시간이 약 46초 정도의 시간이 되고 평균 시청자 대기시간은 약 23초 정도 된다.
하지만 동일한 조건에서 스태거드 방식의 최대 시청자 대기시간은 약 12.5분으로 나타난다.
이와 같은 간단한 비교에서도 나타나듯이 부분 분할 전송 방식은 기존의 방식과 비교해서 간단한 구조로 대역폭 사용에 대한 효율성을 높일 수 있게 된다.
한편, 이러한 부분 분할 전송 방식에 의한 비디오 데이터 전송 방법에서 클라이언트 측에 필요로 하는 버퍼 요구량인 시청자 버퍼 요구량에 대해서 도 5를 참조하여 살펴본다.
부분 분할 방식에서 시청자 요구에 따라 비디오를 시청하기 위해서는 버퍼가 필요하게 된다. 왜냐하면, 시청자 측면에서 보면 셋탑박스(set-top box)에서 비디오 데이터 재생 속도가 비디오 데이터의 수신 속도보다 늦기 때문이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 전송 방법에서 시청자 버퍼 요구량이 최대가 되는 경우는 도 3을 참조하여 살펴보면, t0이다. 여기서는 데 이터 분할 전송 방식이 적용되는 마지막 채널 Cm-1 D1 이전 까지는 버퍼의 소모율이 증가율보다 작다가 짧은 선행부분에 적용되는 방식이 적용되는 마지막 채널 이후부터 버퍼의 감소율과 증가율이 같아지기 때문에 짧은 선행부분에 적용되는 방식이 적용되는 마지막 채널까지 버퍼의 요구량이 증가한다. 따라서 최대 사용자 버퍼 요구량은 다음 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112006043885851-pat00011
최대 사용자 버퍼 요구량은 데이터 분할 전송 방식이 적용되는 마지막 채널 Cm-1 D1에서 발생하고 스태거드 방식이 적용되는 채널에서는 버퍼 요구량은 유지되다가 비디오 데이터 SN의 수신이 끝나면 줄어든다.
만약 부분 분할 전송 방식의 비디오 분할 계수 h를 3과 5로 주어지는 경우, 사용자 최대 버퍼 요구량 Z와 필요 대역폭 B와의 관계는 도 5에 도시된 바와 같이 나타난다.
도 5에 도시된 바와 같이, 최대 버퍼요구량이 Fast Broadcasting에서 비디오 데이터의 50%, Harmonic Broadcasting은 37%, Staircase Broadcasting은 25%에 수렴하는 것으로 나타난다.
도 5에는 결과 값이 너무 크게 계산되어 미도시되었으나, Pyramid Broadcasting은 비디오 데이터의 75% 정도가 버퍼 요구량으로 나타난다.
부분 분할 전송 방식의 최대 버퍼 요구량은 비디오 분할 계수 h가 5일 때 전체 비디오 데이터의 약 17%, h가 3일 때 전체 비디오 데이터의 약 25%에 수렴하는 것으로 나타난다.
또한 부분 분할 전송 방식에서 비디오 분할 계수 h가 증가할수록 시청자 최대 버퍼 요구량 Z는 감소하는 것을 도 5를 통해 확인할 수 있다.
한편, 이러한 본 발명에 의한 비디오 데이터 전송 방법에 의한 시청자 대기시간과 시청자 최대 버퍼 요구량을 참조하여 분할계수와 시청자 대기시간 및 시청자 최대 버퍼 요구량의 관계를 각각 도 6과 도 7을 참조하여 살펴본다.
먼저 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비디오 데이터 전송 방법에 의한 시청자 최대 대기시간과 비디오 분할계수의 관계를 표시한 그래프를 도시한 도면이다.
도 6은 논리 채널 수 k가 정해져 있고, 비디오 길이 D는 100분인 경우, 비디오 분할 계수 h와 시청자 최대 대기 시간과의 관계를 나타낸 것이다.
정해진 논리 채널 수 안에서는 비디오 분할 계수 h가 증가 할수록 시청자 최대 대기시간 δ도 함께 증가하는 것을 볼 수 있다. 논리 채널 수 k가 적게 할당되고, 비디오 분할 계수 h가 크게 설정될수록 최대 시청자 대기시간은 빨리 증가함을 알 수 있다.
즉 본 발명에 의한 부분 분할 전송 방식에 의한 비디오 데이터 전송 방법이 동일한 조건 하에서는 데이터 분할을 이용한 전송 방식에 할당되는 채널의 수가 많 을수록 시청자 최대 대기 시간이 짧아지는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비디오 데이터 전송 방법에 의한 시청자 최대 버퍼 요구량과 비디오 분할계수의 관계 표시한 그래프를 도시한 도면이다.
도 7은 주어진 논리 채널 수 k에서 비디오 분할 계수 h와 시청자 최대 버퍼 요구량과의 관계를 나타낸다. 비디오 분할 계수 h가 증가 할수록 최대 버퍼 요구량은 줄어드는 것을 알 수 있다.
그리고 논리 채널 수 k가 적게 할당되고, 비디오 분할 계수 h가 크게 설정될수록 최대 시청자 버퍼 요구량은 많이 줄어 들 수 있다는 것을 알 수 있다. 비디오 분할 계수 h의 값이 작을 때에는 최대 시청자 버퍼 요구량은 별다른 차이를 보이지 않는다.
이러한 결과를 통해 부분 분할 전송 방식에 의한 비디오 데이터의 전송 방법이 동일한 조건 하에서는 스태거드 방식에 할당되는 채널의 수가 많을수록 시청자 최대 버퍼 요구량이 작아진다는 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 비디오 데이터의 전송 방법을 이용하여 VoD 서비스 시스템을 구축할 경우 동일한 조건(예를 들면, 동일한 채널 대역폭, 동일한 지연시간, 동일한 저장장치 등)에서 채널 대역폭 효율을 현저히 높일 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 비디오 데이터 전송 방법에 비해 비디오 데이터 분할 수, 채널 호핑(Hopping) 수, 동시 채널 사용 수 등을 줄일 수 있게 된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 비디오 데이터 전송 방법에 의하면, 비디오 데이터 세그먼트 수를 줄이고, 한번에 사용하는 채널의 수도 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 시청자 수의 변화에 따라 성능의 변화가 없기 때문에 대규모의 서비스에도 적용 가능한 효과가 있으며, 비디오 데이터의 분할에 따라서 시청자의 대기시간과 필요한 버퍼량을 조절 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (16)

  1. 비디오 데이터의 전송 방법에 있어서,
    비디오 데이터 전체(D)를 상기 비디오 데이터의 분할 계수(h, h≥1인 임의의 자연수)에 따른 소정의 비율로 선행 부분(D1)과 후행 부분(D2)인 두 부분으로 분할하는 단계(a); 및
    상기 D1은 데이터 분할 방식으로 전송하고, 상기 D2는 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(staggered) 방식으로 전송하는 단계(b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 D1이 상기 D2에 비해 짧은 길이인 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계(b)는,
    상기 D1과 D2의 전송 주기를 일치하여 수행되는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 D1의 전송을 위한 채널이 m(임의의 자연수)개 할당되는 경우 상기 D1을 2m-1개의 동일한 크기로 분할하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2m-1개의 동일한 크기로 분할된 D1은 D1의 분할된 i번째 데이터를 전송하는 채널인 채널 Ci D1(i=0, 1,…, m-1) 내에서 2i 개만큼의 비디오 데이터 세그먼트들을 주기적으로 전송하여 수행되는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비디오 데이터의 전송은,
    상기 비디오 데이터에 대한 최대 시청자 대기시간(δ)는 수학식
    Figure 112008024543178-pat00021
    에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 비디오 데이터의 전송은,
    상기 비디오 데이터의 전송을 위해 할당된 대역폭의 크기(B)가 수학식 B = β X b (β ≥ 1인 임의의 수이고 b는 비디오 데이터의 재생 소모율임)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비디오 데이터의 전송은,
    상기 비디오 데이터를 위한 사용자 최대 버퍼 요구량(Z)이 수학식
    Figure 112008024543178-pat00022
    에 의해 결정되되,
    상기 V1은 상기 선행 부분(D1)의 크기이며, 상기 k는 상기 비디오 데이터의 전송을 위한 채널의 수인 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  10. 비디오 데이터 전송 방법이 구현될 수 있도록 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록 매체에 있어서,
    비디오 데이터 전체(D)를 상기 비디오 데이터의 분할 계수(h≥1인 임의의 자연수)에 따른 소정의 비율로 선행 부분(D1)과 후행 부분(D2)인 두 부분으로 분할하는 단계(a); 및
    상기 D1은 데이터 분할 방식으로 전송하고, 상기 D2는 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(staggered) 방식으로 전송하는 단계(b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법을 구현한 프로그램을 기록한 기록매체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 D1이 상기 D2에 비해 짧은 길이인 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법을 구현한 프로그램을 기록한 기록매체.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 단계(b)는,
    상기 D1와 D2의 전송 주기를 일치하여 수행되는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법을 구현한 프로그램을 기록한 기록매체.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 D1의 전송을 위한 채널이 m개 할당되는 경우 상기 D1을 2m-1개의 동일한 크기로 분할하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법을 구현한 프로그램을 기록한 기록매체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 단계(a)에서,
    상기 비디오 데이터는 D2=h(D1+d)에 의하여 분할되되,
    상기 d는 상기 선행 부분(D1)에서 동일한 크기로 분할되는 데이터 세그먼트 하나의 길이인 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 단계(a)에서,
    상기 비디오 데이터는 D2=h(D1+d)에 의하여 분할되되,
    상기 d는 상기 선행 부분(D1)에서 동일한 크기로 분할되는 데이터 세그먼트 하나의 길이인 것을 특징으로 하는 비디오 데이터 전송 방법을 구현한 프로그램을 기록한 기록매체.
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