KR100925522B1 - 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법 - Google Patents

주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 전체 멀티미디어 데이터를 전부(前部)와 후부(後部)로 분할하고, 전부에만 부분적으로 데이터 분할을 하는 파고다 전송 방식을 사용하고, 후부에 대해서는 일정한 주기에 따라 반복 전송하는 스태거드 방식을 사용하여 멀티미디어 데이터를 전송하는 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법과, 이에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법을 제공한다.
주문형 멀티미디어 데이터, VoD, 파고다 전송, 스태거드 전송

Description

주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법 {Method Of Transferring And Receiving Multimedia Data On Demand}
본 발명은 주문형 멀티미디어 데이터의 송수신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전체 멀티미디어 데이터를 전부(前部)와 후부(後部)로 분할하고, 전부에만 부분적으로 데이터 분할을 하는 파고다 전송 방식을 사용하고, 후부에 대해서는 일정한 주기에 따라 반복 전송하는 스태거드 방식을 사용하여 멀티미디어 데이터를 전송하는 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법 및 이에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 주문형 비디오(Video on Demand; 이하 "VoD"라고 함) 기술은, 하나의 가입자 비디오 시청 요청이 있을 때, 그 가입자에게 즉시 하나의 채널을 부여함으로써 하나의 채널을 점유하고 사용하는 TVod(True VoD),와, 항상 일정한 간격으로 특정 비디오를 방송하고, 여러 명의 가입자들이 하나의 비디오를 동시에 시청할 수 있는 NVoD(Near VoD)로 구분된다. 상대적으로 NVoD가 TVoD에 비해 같은 채널 대역폭으로도 많은 가입자를 수용할 수 있다.
근래에 NVoD의 성능 개선을 위해 많은 연구가 진행되어 왔으며, 이러한 연구 는 크게 배치(Batch) 방식과 패치(Patch) 방식으로 구분된다. 배치 방식은, 비디오 데이터를 대역폭과 길이를 기준으로 해서 다양한 방법으로 나누고 이를 서로 다른 채널에 주기적으로 브로드캐스트하는 방식이다. 패치 방식은, 비디오 데이터를 정적인 채널(Static Channel)을 통해서 항상 일정한 간격으로 비디오를 반복 전송하고, 비디오 데이터의 반복 주기 시간동안 채널을 덧대는 형태로 구성된다. 배치 방식은 채널 대역폭 효율이 우수하다는 장점이 있지만, 시스템의 복잡성이 증가하기 때문에 실제 구현에는 많은 제약이 따른다는 단점이 있다. 이에 비해 패치 방식은 채널 대역폭 효율은 많이 떨어지고, 한정된 시청자에게만 서비스가 가능하고, 시청자 수가 늘어나면 필요한 대역폭도 함께 늘어난다는 단점이 있지만 시스템의 구현이 간단하다는 장점이 있다.
배치 방식의 NVoD 방식으로는, Fast Broadcasting, Harmonic Broadcasting, Staircase Broadcasting, Pyramid Broadcasting, Skyscraper Broadcasting, Pagoda Broadcasting 방식 등이 있고, 이들은 크게 Pyramid 방식, Harmonic 방식 및 Pagoda 방식으로 분류될 수 있다. 각 기술들은 비디오 데이터의 분할 방법, 채널의 분할 방법, 분할된 데이터의 전송 방법에 따라 분류된 것이다. 이러한 방식은 비디오 데이터의 분할과 가입자 장치의 저장 수단을 이용한 방식이다.
스태거드 전송 방식(Staircase Broadcasting)은 가장 많이 알려져 있으며 비교적 간단한 구조로 만들어진 NVoD 방식이다. 이 방식은 논리 채널에 따라서 정해진 일정 시간의 시간차를 두고 각 논리 채널로 동일한 비디오를 전송함으로써 정해진 대기 시간 이후 비디오를 수신할 수 있기 때문에 VoD 서버의 대역폭 관점에서 효율적인 전송 방식은 아니다. 하지만 가입자 장치(예를 들어, 클라이언트 단말기 혹은 셋탑 박스)에서 데이터를 저장하지 않고 전체 비디오 수신시에 단 하나의 채널만을 점유하는 장점이 있다.
피라미드 전송 방식(Pyramid Broadcasting)은, 비디오 데이터를 시간 축에서 여러 개의 서로 다른 크기로 분할하여, 분할된 비디오 데이터를 서로 다른 논리 채널을 통해 전송하는 방식이다. 만약 전체 대역폭이 B[bits per sec; 이하 "bps"]이고 동시에 전송할 수 있는 논리 채널 개수가 k개라고 하면, 각 논리 채널의 대역폭 크기는 B/k이고, 동시에 전송할 수 있는 비디오 데이터의 개수는 k개가 된다. 이때 분할된 비디오 데이터의 크기는 α배씩 증가하여 커진다. 따라서 만약 분할된 첫번째 비디오 데이터의 크기를 S1[bit]라고 하면, i번째 데이터의 크기는
Figure 112007075832826-pat00001
가 된다. 여기서, i=1,2,3,...,k이고,
Figure 112007075832826-pat00002
이다. 그리고 비디오 데이터 Si는, i번째 논리 채널을 통해서 전송이 된다.
피라미드 전송 방식에 의하면, 비디오 서버 및 가입자 장치의 시스템 복잡도가 증가하고, 가입자 장치의 셋톱박스는 원활한 연속적 서비스를 위해 전체 비디오의 70% 이상을 저장할 수 있는 큰 저장 장치를 필요로 할 뿐만 아니라 동시에 많은 개수의 논리 채널을 사용해야 하므로 경우에 따라 실용적이지 않는 문제점이 있다.
패스트 전송 방식(Fast Broadcasting)은, 비디오 데이터를 시간 축으로 N개의 동일한 크기로 분할하고 채널 대역폭이 b[bps]로 일정한 각 논리 채널에 분산하여 전송하는 방식이다. i번째 논리 채널을 통해 N개로 분리된 비디오 세그먼트 중 첫번째 비디오 세그먼트부터 2i-1번째 비디오 세그먼트를 순서대로 되풀이하여 전송한다. 여기서 전송할 수 있는 채널 개수를 n이라고 할 때, 전체 세그먼트 개수 N은
Figure 112007075832826-pat00003
개이다.
패스트 전송 방식은, 피라미드 전송 방식에서 발전된 것이며, 채널의 대역폭 측면에서는 효율성이 높지만, 비디오 데이터가 분할되는 개수가 너무 많고, 셋톱박스가 필요로 하는 버퍼 크기는 전체 비디오 크기의 50%에 달한다는 문제점이 있다.
계단형 전송 방식(Staircase Broadcasting)은, 비디오 데이터를 시간 축으로 N개의 동일한 크기로 분할하고 다수의 논리 채널에 분산하여 전송하는 방법으로서, 기본적인 방식은 패스트 전송 방식과 동일하지만 각 논리 채널의 대역폭을 다시 분할하여 전송한다는 점에서 차이가 있다. i번째 논리 채널을 패스트 전송 방식과 같이 첫번째 비디오 세그먼트부터 2i-1번째 비디오 세그먼트를 순서대로 되풀이하여 전송한다. 이때 i번째 논리 채널을 다시 2i-1개의 서브논리채널로 분할하고, 첫번째 논리 채널의 대역폭이 b이면 i번째 논리 채널의 각 서브논리채널의 대역폭은
Figure 112007075832826-pat00004
이다. 이와 더불어 나누어진 i번째 논리 채널을 통해 전송되는 비디오 데이터도 2i-1개로 나누어서 각각의 분할된 서브논리채널을 통해 전송한다.
계단형 전송 방식에 의하면, 시청자 대기시간은 패스트 전송 방식의 경우와 동일하지만, 셋톱박스의 버퍼 크기가 비디오 전체 크기의 25%로서 비교적 개선된 다. 하지만 분할되는 비디오 데이터 세그먼트의 개수가 너무 많고 복잡한 채널 관리가 필요하며, 세그먼트 분할로 인한 비디오 서비스의 단절 현상이 나타날 수 있다. 뿐만 아니라 동시에 사용하는 논리채널 개수도 많고 채널 호핑(Hopping)도 빈번하게 발생하여 시스템 구현에 어려움이 있다.
하모닉 전송 방식(Harmonic Broadcasting)은, 비디오 데이터를 시간 축으로 N개의 동일한 크기로 분할하고, i번째로 분할된 비디오 데이터가 i번째 논리 채널에서 i개의 데이터로 다시 분할되어 반복 전송된다. 하모닉 전송 방식은, 비디오 데이터를 동일한 시간 길이로 분할하는 대신 채널 대역폭을 달리 분할한다. 첫번째 데이터가 사용하는 대역폭을 b라고 할 때, i번째 논리채널의 대역폭을 b/i로 분할한다.
하모닉 전송 방식은, 채널 대역폭의 측면에서는 매우 효율적인 방식이지만, 비디오 데이터가 너무 많은 개수로 분할되고, 사용 대역폭도 계속 변하기 때문에 실제 시스템의 구현 및 사용에는 많은 어려움이 있다.
이와 같이, 상기에서 설명한 종래 기술에 따른 NVoD 방식들은 데이터의 분할을 이용하여 채널 대역폭의 효율을 높이거나 가입자의 대기 시간을 줄이는데 기여하였지만, 시스템의 복잡성을 매우 증가시켜 실제 구현에 많은 어려움이 있는 문제점이 상존하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 최근의 추세와 요청에 따라 제안된 것으로서, 전체 비디오 데이터를 전부(前部)와 후부(後部)로 분할하고, 전부(前部)에 대해서는 비디오 데이터 분할을 하는 파고다(Pagoda) 전송 방식을 사용하고 후부(後部)에 대해서는 데이터를 일정 주기로 반복 전송하는 스태거드 전송 방식을 사용하여 종래의 NVoD 기술에 비해 시스템의 복잡성을 대폭 낮추어 쉽게 구현할 수 있도록 하는 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 종래의 NVoD 기술에서 나타나는 단절 현상을 제거하여 연속적인 NVoD 서비스를 제공할 수 있는 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 종래의 NVoD 기술에 비해 채널 개수가 적게 소요되는 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 종래의 NVoD 기술에 비해 채널 대역폭 효율을 현저히 높일 수 있는 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법은, 멀티미디어 데이터 서버에서 실행되는 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법에 있어서, 멀티미디어 데이터를 전부(前部)에 해당하는 제1 구간과 후부(後部)에 해당하는 제2 구간으로 분할하는 제1 분할 단계; 상기 멀티미디어 데이터의 전송에 할당된 대역폭을 상기 제1 구간을 전송하기 위한 m개의 논리 채널(이하 "채널
Figure 112009052018267-pat00005
"라고 함, 여기서 i는 0부터 m-1까지의 정수임)과, 상기 제2 구간을 전송하기 위한 n개의 논리 채널(이하 "채널
Figure 112009052018267-pat00006
"라고 함, 여기서 j는 0부터 n-1까지의 정수임)로 분할하는 단계; 상기 제1 구간을 각각 동일한 길이를 갖는 복수의 데이터 세그먼트들로 분할하고, 상기 분할된 복수의 데이터 세그먼트들 각각을 상기 각 채널
Figure 112009052018267-pat00007
에 대응하는 제2 분할 단계; 및 상기 제2 분할 단계에서 이루어진 상기 대응에 따라 상기 복수의 데이터 세그먼트들을 상기 각 채널
Figure 112009052018267-pat00139
을 통해 반복적으로 전송하고, 상기 제2 구간을 스태거드 전송(Staggered Broadcasting) 방식에 따라 일정한 시간차를 두고 상기 각 채널
Figure 112009052018267-pat00140
을 통해 반복적으로 전송하는 전송 단계를 포함하고, 상기 전송 단계에서, 상기 분할된 복수의 데이터 세그먼트들 중 상기 멀티미디어 데이터에서의 순서가 k 번째인 데이터 세그먼트의 호핑 주기는, 상기 동일한 길이를 갖는 데이터 세그먼트를 상기 k와 같은 개수만큼 전송하는 시간보다 크지 않은 것을 특징으로 하여 이루어진다.
상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00010
과, 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00011
은, 동일한 대역폭을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 분할 단계에서, 상기 분할되는 복수의 데이터 세그먼트들의 개수 Nf는, 상기 제1 구간을 전송하기 위한 논리 채널의 개수 m에 의해 정해지되, m이 짝수이면
Figure 112009052018267-pat00012
이고, m이 홀수이면
Figure 112009052018267-pat00013
인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 전송 단계에서 상기 각 채널
Figure 112009052018267-pat00141
는, 상기 동일한 길이를 갖는 데이터 세그먼트를 Nf+1 개 전송하는 시간에 해당하는 주기로 상기 제2 구간을 반복적으로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 멀티미디어 데이터는, 비디오 데이터인 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법은, 제 1 항에 의한 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법에 의해 상기 멀티미디어 데이터를 전송하는 멀티미디어 데이터 서버와 네트워크로 연결된 가입자 장치에서, 상기 멀티미디어 데이터를 수신하는 방법에 있어서, 상기 채널
Figure 112007075832826-pat00016
와 상기 채널
Figure 112007075832826-pat00017
에 관한 채널정보를 획득하는 채널정보 획득 단계; 상기 획득된 채널 정보에 따라, 상기 채널
Figure 112007075832826-pat00018
을 통해 상기 제1 구간을 구성하는 복수의 데이터 세그먼트들을 상기 멀티미디어 데이터의 재생 순서에 부합하도록 수신하는 제1 구간 수신 단계; 및 상기 획득된 채널 정보에 따라, 상기 채널
Figure 112007075832826-pat00019
을 통해 상기 제2 구간을 상기 멀티미디어 데이터의 재생 순서에 부합하도록 수신하는 제2 구간 수신 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 채널 정보는, 상기 복수의 데이터 세그먼트들 및 상기 제2 구간의 전송 스케쥴을 포함할 수 있다.
삭제
상기 제2 구간 수신 단계는, 상기 복수의 데이터 세그먼트들 중 최초의 데이터 세그먼트의 전송 시작 시점과 상기 제2 구간의 전송 시작 시점이 동일한 경우, 상기 최초의 데이터 세그먼트의 수신을 시작함과 동시에 상기 제2 구간의 수신을 시작하는 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고 상기 제2 구간 수신 단계는, 상기 복수의 데이터 세그먼트들 중 최초의 데이터 세그먼트의 전송 시작 시점과 상기 제2 구간의 전송 시작 시점이 동일하지 않은 경우, 상기 채널
Figure 112007075832826-pat00020
중에서 상기 최초의 데이터 세그먼트의 수신 시작 이후에 상기 제2 구간을 가장 빨리 전송하는 논리 채널로부터 상기 제2 구간을 수신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법은, 상기 제1 구간 수신 단계 및 상기 제2 구간 수신 단계에서 수신되는, 상기 복수의 데이터 세그먼트들과 상기 제2 구간을 상기 멀티미디어 데이터의 재생 순서에 부합하도 록 재생하는 재생 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 재생 단계는, 상기 제1 구간 수신 단계 및 상기 제2 구간 수신 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에 의하면, 주문형 멀티미디어를 제공하는 서버측과 주문형 멀티미디어를 제공받는 가입자 장치(클라이언트)측 모두에 대해 종래 기술에 비해 시스템을 쉽게 구현할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명에 의하면, 종래 기술에 따른 NVoD 서비스 방법의 서비스 단절 현상을 제거하여 사용자에게 연속적인 비디오 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명에 의하면, 사용자 대기 시간과 가입자 장치의 버퍼 용량을 증가시키지 않고 보다 적은 개수의 채널만을 이용하더라도 종래의 NVoD 기술보다 더 우수한 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 본 발명에 의하면, 종래의 NVoD 기술과 동일한 조건(예를 들어, 채널 대역폭, 지연시간 및 저장장치)에서 비교할 때 채널 대역폭 효율을 현저히 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상 세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NVoD 시스템을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 NVoD 시스템을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 NVoD 시스템은, 멀티미디어 데이터 서버(100), 가입자 장치(200) 및 네트워크(300)를 포함하여 구성된다.
상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 비디오 저장부(103)와 송신부(105)와 제어부(107)를 포함할 수 있다.
상기 비디오 저장부(103)는, 비디오 데이터를 저장한다. 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 비디오 데이터 이외에 오디오 데이터와 같은 다른 형태의 멀티미디어 데이터를 저장할 수 있다.
상기 송신부(105)는, 상기 비디오 저장부(103)에 저장된 비디오 데이터를 상기 네트워크(300)를 통해 외부로 전송한다. 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)가 상기 송신부(105)를 통해 상기 비디오 데이터를 전송하는 방식은 다양할 수 있다. 예를 들어, 상기 비디오 데이터는 브로드캐스트(broadcast) 방식이나 멀티캐스트(multicast) 방식으로 외부로 전송될 수 있다. 브로드캐스트 방식은 불특정 다수 에게 데이터를 전송하는 방식이고, 멀티캐스트 방식은 특정 다수, 예를 들어 특정 서비스 가입자들에게만 데이터를 전송하는 방식을 말한다.
상기 제어부(107)는, 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)에 포함되는 상기 구성 요소들을 제어하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티미디어 데이터 서버의 전반적인 동작을 총괄한다.
상기 가입자 장치(200)는, 입력부(201), 저장부(203), 표시부(205), 통신부(207) 및 제어부(209)를 포함할 수 있다.
상기 입력부(201)는, 사용자로부터 각종 정보나 명령을 입력받기 위한 장치로서, 각종 숫자키, 방향키 등을 구비하는 키 패드 혹은 터치 입력 장치로 구현될 수 있다. 터치 입력 장치의 일 예로서 터치 스크린은, 입력 기능과 표시 기능을 동시에 수행할 수 있다.
상기 저장부(203)는, 상기 가입자 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하는 소정의 프로그램을 저장하고 있으며, 상기 제어부(209)에 의해 상기 가입자 장치(200)의 전반적인 동작이 수행될 때 입출력되는 데이터 및 처리되는 각종 데이터를 저장한다. 특히 상기 저장부(203)는, 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)로부터 전송되는 비디오 데이터와 같은 멀티미디어 데이터를 저장한다. 상기 저장부(203)는, 상기 멀티미디어 데이터를 임시로 저장하는 버퍼(buffer)를 포함할 수 있다.
상기 표시부(205)는, 상기 제어부(209)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 상기 가입자 장치(200)의 상태 혹은 각종 정보를 디스플레이하기 위한 표시 장치이 다. 상기 표시부(205)는, 상기 제어부(209)의 제어 신호에 의해 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)로부터 전송된 상기 멀티미디어 데이터를 표시할 수 있다.
상기 통신부(207)는, 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)와 데이터를 송수신하기 위한 통신 수단이다. 상기 가입자 장치(200)는, 상기 통신부(207)를 통해 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)로부터 전송되는 각종 멀티미디어 데이터를 수신할 수 있다.
상기 제어부(209)는, 상기 가입자 장치(200)에 포함되는 상기 구성 요소들을 제어하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가입자 장치의 전반적인 동작을 총괄한다.
상기 가입자 장치(200)의 대표적인 예를 들면, 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 휴대폰, IPTV(Internet Protocol TeleVision) 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 가입자 장치(200)는, 통신 기능을 갖는 모든 형태의 단말을 포함할 수 있다. 상기 가입자 장치(200)는, 표시부(205)를 제외하고 하나의 셋톱박스로 구현될 수도 있다.
상기 네트워크(300)는, 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)와 상기 가입자 장치(200) 간에 데이터의 송수신을 위한 통신망이다. 상기 네트워크(300)는, 유선 또는 무선 통신망일 수 있다. 또한 상기 네트워크(300)는, HFC(Hybrid Fiber Coaxual)망, 광통신망, 유무선통합인터넷망, 휴대인터넷(WiBRO, WiMAX), 3세대 비동기식 이동통신 규격인 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 3세대 동기식 이동통신 규격인 CDMA 1x EV-DO 등 다양한 통신 규격에 따른 네트워크를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법에 의하면, 멀티미디어 데이터를 전부(前部)에 해당하는 제1 구간과 후부(後部)에 해당하는 제2 구간으로 분할한다. 그리고 상기 제1 구간을 각각 동일한 길이를 갖는 복수의 데이터 세그먼트들로 분할한다. 그리고 상기 제1 구간을 파고다(Pagoda) 전송 방식에 의해 전송하고, 상기 제2 구간에 대해서는 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(staggered) 전송 방식에 의해 전송한다. 이와 같은 방식은, 시스템 구현을 단순화시킬 수 있고, 채널 대역폭의 활용도를 증가시킬 수 있다. 도 2는 비디오 데이터에 파고다 전송 방식을 적용시킨 예를 도시한 도면이다. 이하 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법의 수행을 위한 파고다 전송 방식을 설명하기로 한다.
NVoD 시스템은 기본적으로 제한된 대역폭 혹은 채널 내에서 수개 내지 수십 개의 세그먼트화된 고정길이(fixed-length) 비디오 데이터를 각 채널들에 배열하여 주기적으로 브로드캐스트하는 방식이다. 상기 고정길이 비디오 데이터 세그먼트들은 시청자들이 요청한 비디오를 시청하기까지의 최대 대기시간과 직결되고, 상기 최대 대기시간은 비디오 전체 길이에 세그먼트 수를 나눈 값이 된다. 상기 시청자의 최대 대기시간은 NVoD 시스템의 중요한 요소가 된다.
제한된 대역폭 내에서 최대한 많은 세그먼트를 전송하기 위해 필요한 것이 Segment Hop-Time을 고려하는 것이다. 이 문제를 SHTS(Segment Hop-Time Scheduling) 또는 FLSS(Fixed-Length Segment Scheduling) Problem이라 하는데, 비 디오 데이터의 조각들은 n개의 고정길이 세그먼트 S1, S2, ..., Sn으로 나타내고, k개의 채널에 이들 n개의 세그먼트들을 배열하게 된다.
SHTS 문제란, 상기 n개의 세그먼트들은 모두 동일하고 일정한 길이(도 2에서, 각 세그먼트는 d의 길이를 가짐)를 가지지만, 자신이 위치한 세그먼트 번호에 따라 그만큼의 Hop Time(이하 "호핑 주기"라고 함)을 갖는 것을 말한다. 예를 들어, 도 2에서 S3 세그먼트는 최소한 3개의 세그먼트 길이(3 hop)마다 한 번은 전송되어야 시청자가 끊김없이 비디오를 시청할 수 있다.
전술한 SHTS 문제를 고려하여 데이터를 전송하는 방식을 파고다 브로드캐스팅(Pagoda Broadcasting) 방식이라 한다. 도 2는 이와 같은 SHTS를 고려한 슬롯 시퀀스(Slot Sequence)를 나타낸 도면이다. 부언하건대, 파고다 전송 방식은, 분할된 각 데이터 세그먼트가, 멀티미디어 데이터-예를 들어, 비디오 데이터-를 구성하는 순서에 해당하는 서수 이하의 호핑 주기를 갖고 반복적으로 전송되는 방식이다. 예를 들어, 도 2에서 비디오 데이터가 길이 d를 갖는 12개의 데이터 세그먼트들로 분할되었다고 가정하자. 상기 12개의 데이터 세그먼트들은, 상기 비디오 데이터를 구성하는 순서에 해당하는 서수가 부여될 수 있다. 예를 들어, S1은 상기 비디오 데이터를 구성하는 순서가 첫번째이고, S12는 상기 비디오 데이터를 구성하는 순서가 마지막인 12번째이다. 즉 S1에 부여된 서수는 1이고, S12에 부여된 서수는 12이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 파고다 전송 방식에 의하면 각 데이터 세그먼트는 자신에게 부여된 서수 이하의 호핑 주기를 갖고 반복적으로 전송된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법의 흐름도이다. 도 4 내지 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법이 적용되는 비디오 데이터의 예들을 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터의 송신 방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터의 송신 방법은, 도 1을 참조하여 설명한 NVoD 시스템의 멀티미디어 데이터 서버(100)에서 실행될 수 있다. 이하 멀티미디어 데이터를 비디오 데이터로 한정하여 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 각 비디오 데이터의 길이를 D[sec], 비디오 재생 소모율을 b[bps]라고 가정하면, 전체 비디오의 크기 V[bit]는
Figure 112007075832826-pat00021
로 표현될 수 있다. 그리고 상기 비디오 데이터의 전송에 할당된 전체 대역폭의 크기를 B[bps]라고 하면,
Figure 112007075832826-pat00022
로 표현될 수 있고, 여기서
Figure 112007075832826-pat00023
이다. 재생 소모율이란, 네트워크를 통해 비디오와 같은 멀티미디어 데이터를 전송하고자 하는 경우, 시청자가 비디오를 시청하는데 필요한 최소 대역폭 또는 데이터 속도를 말한다. 예를 들어, 네트워크를 통해 HD 영상을 전송하고자 할 경우에 10 Mbps의 재생 소모율이 필요하고, SD 영상을 전송하고자 할 경우에는 2 Mbps의 재생 소모율을 필요로 한다.
상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 비디오 데이터를 제1 구간과 제2 구간으로 분할한다[S300]. 여기서 상기 제1 구간은 상기 비디오 데이터의 전부(前部)에 해당하고, 상기 제2 구간은 상기 비디오 데이터의 후부(後部)에 해당한다. 도 4 및 도 5에서, Df는 상기 제1 구간을, Dr은 상기 제2 구간을 각각 나타낸다.
Df와 Db의 관계는 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112007075832826-pat00024
여기서, h는 Df와 Dr을 상대적으로 비교하는 비디오 분할 계수이고, d[sec]는 Df에서 동일한 크기로 분할되는 데이터 세그먼트 하나의 길이이다. 상기 분할된 제1 구간의 크기 Vf는
Figure 112007075832826-pat00025
이고, 상기 분할된 제2 구간의 크기 Vr은
Figure 112007075832826-pat00026
이다.
상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 상기 비디오 데이터의 전송에 할당된 전체 대역폭 B[bps]를 k개의 논리적 채널들로 나누되, 상기 k개의 논리 채널들은 상기 제1 구간을 전송하기 위한 m개의 논리 채널(이하 "채널
Figure 112007075832826-pat00027
"라고 함, 여기서 i는 0부터 m-1까지의 정수임)과, 상기 제2 구간을 전송하기 위한 n개의 논리 채널(이하 "채널
Figure 112007075832826-pat00028
"라고 함, 여기서 j는 0부터 n-1까지의 정수임)로 구성된다[S310]. 상기 k개의 논리 채널들은, 모두 동일한 대역폭을 갖도록 설정될 수 있 다. 한편 상기 비디오 분할 계수 h는 상기 제2 구간의 분할 정도를 나타내는 상수로서, 상기 제2 구간을 전송하기 위한 논리 채널의 개수 n과 동일한 값을 가질 수 있다.
상기 S310 단계에서 분할된 논리 채널의 개수 k개는 다음의 수학식 2에 의해 표현될 수 있다.
Figure 112007075832826-pat00029
Figure 112007075832826-pat00030
는 β를 넘지 않는 최대 정수를 나타낸다. 예를 들어, 전체 대역폭 B=32bps, 각 채널의 대역폭 b=10bps이면, β=3.2가 되고, 상기 S410 단계에서 분할된 논리 채널의 개수 k=3이 된다. 여기서, 0.2 채널만큼의 채널 손실이 발생하여 효율이 떨어지기 때문에 β를 정수로 설정하면 더 좋은 성능을 얻을 수 있다.
파고다 전송 방식이 적용되는 상기 제1 구간에 할당되는 채널 개수를 m으로, 스태거드 전송 방식이 적용되는 상기 제2 구간에 할당되는 채널 개수를 n으로 가정한다. 이때 소요되는 전체 논리 채널 개수 k=m+n이라는 관계식이 성립한다.
이하, 상기 제1 구간에 할당된 채널을
Figure 112007075832826-pat00031
, 상기 제2 구간에 할당된 채널을
Figure 112007075832826-pat00032
으로 표시하기로 한다.
Figure 112007075832826-pat00033
의 의미는 Di(i=f,b) 부분의 l번째 채널을 나타낸다.
상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 상기 제1 구간을 각각 동일한 길이를 갖는 복수의 데이터 세그먼트들로 분할하고, 상기 분할된 복수의 데이터 세그먼트들 각각을 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00034
에 대응시킨다[S320].
상기 S320 단계에서 분할된 복수의 데이터 세그먼트들의 개수를 Nf라고 하면, Nf는 다음의 수학식 3과 같은 관계가 성립한다.
Figure 112007075832826-pat00035
(m은 짝수)
Figure 112007075832826-pat00036
(m은 홀수)
또한 상기 제2 구간은 1개의 데이터 세그먼트이므로, 상기 비디오 데이터를 구성하는 데이터 세그먼트들의 총 개수 N은 다음의 수학식 4와 같은 관계가 성립한다.
Figure 112007075832826-pat00037
상기 분할된 N개의 데이터 세그먼트는 S로 표현하기로 한다. 여기서 Si는 i번째 데이터 세그먼트를 나타낸다. 상기 N개의 데이터 세그먼트가 순서대로 끝까지 디스플레이되면 전체 비디오를 시청할 수 있다. 상기 제1 구간을 구성하는 Nf개의 데이터 세그먼트인 S1부터 SN -1의 길이는 각각 d[sec]로 동일하게 설정될 수 있다.
상기 S320 단계에서 이루어지는, 상기 제1 구간을 구성하는 상기 각 데이터 세그먼트와 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00038
의 대응 관계는, 후술하는 S330 단계에서 상세히 설명하기로 한다. S330 단계는, 상기 대응 관계에 따라 상기 비디오 데이터를 전송하는 단계이다.
상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 상기 S320 단계에서 이루어진 대응 관계에 따라 상기 제1 구간을 구성하는 상기 복수의 데이터 세그먼트들을 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00039
을 통해 반복적으로 전송하고, 상기 제2 구간을 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00040
을 통해 반복적으로 전송한다[S330].
상기 S320 단계에서 이루어지는 대응 관계는, 파고다 전송 방식에 의하는 것이다. 즉, 상기 제1 구간을 구성하는 상기 각 데이터 세그먼트는, 상기 비디오 데이터를 구성하는 순서에 해당하는 서수 이하의 호핑 주기를 갖고 반복적으로 전송된다.
상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 상기 제1 구간을 구성하는 Nf개의 데이터 세그먼트들을 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00041
의 개수 m개와 동일한 개수의 m개의 세그먼트 그룹으로 분리하여, 상기 m개의 각 논리 채널에 상기 분리된 m개의 각 세그먼트 그룹을 대응시키고, 상기 대응 관계에 따라 상기 m개의 각 채널
Figure 112007075832826-pat00042
을 통해 상기 대응된 각 세그먼트 그룹에 포함된 데이터 세그먼트를 반복적으로 전송한다. 이때 상기 각 세그먼트 그룹에서 각 데이터 세그먼트는, 상기 비디오 데이터를 구성하는 순서에 해당하는 서수 이하의 호핑 주기를 갖고 반복적으로 전송된다. 이하 상기 S330 단계를 수식을 이용하여 설명하기로 한다.
상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 상기 제1 구간을 전송하는 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00043
중
Figure 112007075832826-pat00044
를 통해 데이터 세그먼트 S1을 주기적으로 반복 전송한다.
그리고 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 상기 제1 구간을 전송하는 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00045
(여기서,
Figure 112007075832826-pat00046
) 중 홀수번째 채널
Figure 112007075832826-pat00047
은 다음의 수학식 5와 같은 데이터 세그먼트들을 주기적으로 반복 전송한다.
Figure 112007075832826-pat00048
그리고 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00049
(여기서,
Figure 112007075832826-pat00050
) 중 짝수번째 채널
Figure 112007075832826-pat00051
은 다음의 수학식 6과 같은 데이터 세그먼트들을 주기적으로 반복 전송한다.
Figure 112007075832826-pat00052
여기서,
Figure 112007075832826-pat00053
이고, 수학식 5 및 수학식 6은 일 예에 불과한 것이고 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
수학식 5 및 수학식 6은 다음 4가지의 규칙을 따를 수 있다.
① '...'에 들어갈 수식은 이전 수식에서 순차적으로 증가하는 형태로 구성된다.
② 증가하는 세그먼트 번호와 ',,,' 이후에 해당하는 세그먼트 번호가 일치하는 경우, 다음 수식으로 넘어간다.
③ 'or'나 '
Figure 112007075832826-pat00054
'로 표기되어 세그먼트 번호를 선택해야 할 경우, 세그먼트의 호핑 주기를 고려하여 자신과 동일한 번호의 이전 세그먼트가 끊어지지 않는 최소한의 범위에서 수식이 선택된다.
④ 'or'로 표기된 부분의 경우 우측 수식만이 '...'에서 순차적 증가 특성을 갖는다.
만약 m이 짝수일 경우, 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 상기 제1 구간을 전송하기 위한 채널
Figure 112007075832826-pat00055
중 마지막 채널인
Figure 112007075832826-pat00056
을 통해 다음의 수학식 7에 해당하는 데이터 세그먼트들을 주기적으로 반복 전송한다.
Figure 112007075832826-pat00057
여기서,
Figure 112007075832826-pat00058
이다.
그리고 상기 멀티미디어 데이터 서버(100)는, 상기 제2 구간을 전송하기 위한 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00059
을 통해 데이터 세그먼트 SN을 스태거드 방식으로 주기적으로 반복 전송한다. 이때 스태거드 방식의 반복 주기 Ts[sec]는 파고다 전송 방식과 주기를 맞추기 위해서 다음의 수학식 8에 의한다.
Figure 112007075832826-pat00060
즉 상기 제2 구간은 상기 제1 구간의 길이와 상기 데이터 세그먼트 하나의 길이인 d의 합에 해당하는 주기로 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00061
을 통해 반복적으로 전송된다.
또한 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00062
은, 서로 일정한 구간 차이를 갖고 상기 제2 구간을 반복 전송한다. 예를 들어, 특정 시점에서
Figure 112007075832826-pat00063
과
Figure 112007075832826-pat00064
과
Figure 112007075832826-pat00065
는 서로 다 른 내용의 제2 구간을 전송한다. 또한 예를 들어, 상기
Figure 112007075832826-pat00066
과
Figure 112007075832826-pat00067
과
Figure 112007075832826-pat00068
의 상기 구간 차이는 일정할 수 있다.
스태거드 방식에 할당된 채널 개수 n은 다음의 수학식 9로 표현될 수 있다.
Figure 112007075832826-pat00069
따라서 파고다 데이터 분할을 이용한 전송 방식에 할당된 채널 개수 m은 다음의 수학식 10으로 표현될 수 있다.
Figure 112007075832826-pat00070
이하 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법의 적용 예를 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법에서, k=4, β=4, h=1, m=3 그리고 n=1인 경우의 실시예를 나타낸다. m=3이므로 Df는 9개의 데이터 세그먼트들로 분할되어서 3개의 채널
Figure 112007075832826-pat00071
,
Figure 112007075832826-pat00072
및
Figure 112007075832826-pat00073
를 통해 주기적으로 반복 전송된다. 스태거드 전송 방식이 적용되는
Figure 112007075832826-pat00074
의 주기는 10d이다. 여기서는 d가 D/19로 나타나고 이 크기는 시청자 최대 대기시간이 된다. 시청자 버퍼 요구량이 최소가 될 때는 시청자가 비디오 데이터 세그먼트를 t1에서부터 수신할 경우이고, 시청자 버퍼 요구량이 최대가 될 때는 비디오데이터 세그먼트를 t0에서부터 수신할 경우인데, 이 경우에는 Vf를 다운로드하는 동시에 Vr도 함께 다운로드해야 한다. 상기 시청자 최대 대기시간 및 상기 시청자 버퍼 요구량에 관한 상세한 사항은 후술하기로 한다.
도 7은 m=5인 경우 비디오 데이터의 전부(前部)에 해당하는 상기 제1 구간을 복수 개의 데이터 세그먼트들로 분할하여 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00075
(i=0,1,2,3,4)에 대응시켜 주기적으로 반복 전송하는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법의 흐름도이다. 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법은, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법에 의해 전송되는 주문형 멀티미디어 데이터를 수신하는 방법으로서, 도 1에 도시된 상기 가입자 장치(200)에서 실행될 수 있다. 상기 가입자 장치(200)는 상기 입력부(201)를 통해 사용자로부터 특정 멀티미디어 데이터 시청을 요청받을 수 있다. 이하, 상기 가입자 장치(200)가 사용자로부터 특정 멀티미디 어 데이터의 시청을 요청받은 이후의 과정을 설명하기로 한다. 사용자가 시청을 요청한 상기 특정 멀티미디어 데이터는, 비디오 데이터인 것으로 가정한다.
상기 가입자 장치(200)는, 사용자가 요청한 비디오 데이터를 전송하는 상기 복수의 논리 채널들인 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00076
와 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00077
에 관한 채널정보를 획득한다[S800]. 상기 채널 정보는, 상기 제1 구간을 구성하는 상기 복수의 데이터 세그먼트들과 상기 제2 구간이 상기 복수의 논리 채널들을 통해 전송되는 전송 스케쥴을 포함할 수 있다. 상기 가입자 장치(200)는, 상기 복수의 데이터 세그먼트들로 구성되는 상기 제1 구간과 상기 제2 구간을 상기 비디오 데이터의 재생 순서에 부합하도록 수신하여 끊김없이 사용자에게 제공하여야 한다. 상기 전송 스케쥴은, 상기 비디오 데이터가 상기 가입자 장치(200)에서 끊김없이 재생될 수 있도록, 상기 각 데이터 세그먼트, 상기 제1 구간 및 상기 제2 구간에 관한 수신 순서와 수신 시점을 미리 알 수 있게 한다.
상기 가입자 장치(200)는, 상기 S800 단계에서 획득된 채널정보에 따라, 상기 복수의 논리 채널들 중 상기 제1 구간의 전송을 위해 할당된 복수의 논리 채널들인 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00078
를 통해 상기 제1 구간을 구성하는 상기 복수의 데이터 세그먼트들을 상기 비디오 데이터의 재생 순서에 부합하도록 수신하여 재생한다[S810].
상기 가입자 장치(200)는, 상기 S800 단계에서 획득된 채널정보에 따라, 상 기 비디오 데이터의 재생 순서에 부합하도록 상기 복수의 논리 채널들 중 상기 제2 구간의 전송을 위해 할당된 적어도 하나의 논리 채널인 상기 각 채널
Figure 112007075832826-pat00079
을 통해 상기 제2 구간을 수신하여 재생한다[S820].
상기 S810 단계 및 상기 S820 단계를 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 S810 단계와 상기 S820 단계의 수행에 있어서, 각 데이터의 수신 동작은 동시에 일어날 수 있고, 각 데이터의 재생 동작은 상기 비디오 데이터의 재생순서에 부합하도록 이루어질 수 있다.
상기 가입자 장치(200)는, 사용자가 시청을 원하는 시점을 기준으로 채널
Figure 112007075832826-pat00080
에서 가장 먼저 전송되는 비디오 데이터 세그먼트 S1을 다운로드 받으면서, 사용자가 바로 시청할 수 있도록 상기 비디오 데이터 세그먼트 S1을 상기 표시부(205)를 통해 출력한다.
상기 가입자 장치(200)는, 상기 비디오 데이터 세그먼트 S1을 채널
Figure 112007075832826-pat00081
을 통해 다운로드하면서, 채널
Figure 112007075832826-pat00082
과
Figure 112007075832826-pat00083
채널 사이에 있는 데이터 세그먼트들을 필요에 따라서 다운로드 받기 시작한다.
여기서 상기 가입자 장치(200)는, 상기 비디오 데이터를 재생 순서에 부합되도록 재생하기 위해, 상기 복수의 데이터 세그먼트들 중 적어도 하나를 상기 멀티 미디어 데이터의 재생 순서 이전에 미리 수신하여 저장할 수 있다.
이때 마지막 비디오 데이터 세그먼트 SN의 비디오 전송 시작 시점과 S1의 비디오 전송 시작 시점이 동일한 경우에는 SN을 S1의 시작과 동시에 저장을 해야 하고, S1과 SN의 전송 시작 시점이 다른 경우에는 S1의 전송 시작 시점에서부터 가장 빠르게 나타나는 SN을 저장해서 사용자가 비디오를 단절없이 시청할 수 있도록 한다. 즉 상기 가입자 장치(200)는, 비디오 데이터 세그먼트들을 다운로드받으면서
Figure 112007075832826-pat00084
의 순서로 끊어지지 않고 시청이 가능하도록 한다.
상기 가입자 장치(200)는, 채널
Figure 112007075832826-pat00085
를 통해 데이터 세그먼트 S1을 수신하게 되면, 채널
Figure 112007075832826-pat00086
을 통한 다운로드는 멈추게 된다. 또한 상기 가입자 장치(200)는, 채널
Figure 112007075832826-pat00087
내에서 채널
Figure 112007075832826-pat00088
에 대해서는
Figure 112007075832826-pat00089
번째 비디오 데이터 세그먼트를 수신하게 되면 해당 채널에서는 다운로드를 멈추고, 채널
Figure 112007075832826-pat00090
에 대해서는
Figure 112007075832826-pat00091
번째 비디오 데이터 세그먼트를 수신하게 되면 해당 채널에서는 다운로드를 멈춘다. 그리고 상기 가입자 장치(200)는, 각 채널
Figure 112007075832826-pat00092
중 어느 하나의 채널을 통해 상기 제2 구간을 수신하게 되고, 상기 제2 구간의 수신이 완료되면 다운로드를 멈춘다.
<사용자 대기 시간>
사용자는 상기 가입자 장치(200)에게 상기 비디오 시청을 요청하고 일정 시간이 경과한 후에 상기 요청한 비디오를 시청할 수 있다. 사용자가 비디오 시청을 요청한 후 비디오 시청을 시작할 때까지 기다려야하는 시간을 사용자 대기시간이라고 한다.
최대 사용자 대기시간은 채널
Figure 112007075832826-pat00093
를 통해 전송되는 상기 비디오 데이터 세그먼트 S1의 길이이다. 왜냐하면 상기 가입자 장치(200)가 상기 비디오 데이터의 첫번째 비디오 데이터 세그먼트 S1을 채널
Figure 112007075832826-pat00094
에서 놓치게 되면 비디오 데이터의 수신 및 재생을 위해서 S1의 길이만큼 기다려야 하기 때문이다. 채널
Figure 112007075832826-pat00095
는 상기 비디오 데이터 세그먼트 S1을 반복 전송하므로, 상기 가입자 장치(200)가 상기 비디오 데이터의 수신/재생을 위해 기다려야 하는 최대 시간은 S1의 길이에 해당하는 시간이 되는 것이다.
S1의 길이는
Figure 112007075832826-pat00096
로 나타낼 수 있다. 여기서, Df는 상기 제1 구간의 길이이다. 채널
Figure 112007075832826-pat00097
의 대역폭은 비디오 전송을 위해서 주어진 채널 대역폭에서 B/k로 표현이 된다. 따라서 주어진 전체 채널 대역폭 B에서 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법을 이용해서 비디오를 전송할 때 비디오를 시청하기 위해서 필요한 최대 사용자 대기시간 d[sec]는 아래의 수학식 11에 의해 표현될 수 있다.
Figure 112007075832826-pat00098
(m은 짝수)
Figure 112007075832826-pat00099
(m은 홀수)
β가 정수일 때 k=β이고, 수학식 11은 다음의 수학식 12의 형태로 간단하게 표현된다.
Figure 112007075832826-pat00100
(m은 짝수)
Figure 112007075832826-pat00101
(m은 홀수)
여기서 상기 비디오의 전체 길이 D는 Df와 Dr의 합인데, Dr=h(Df+d)이므로 이들 관계를 이용하면 수학식 12는 다음의 수학식 13의 형태로 표현이 가능하다.
Figure 112007075832826-pat00102
(m은 짝수)
Figure 112007075832826-pat00103
(m은 홀수)
여기서, k=β이다.
예를 들어, 비디오의 길이(D)가 6000초(=100분), 비디오 전송을 위해서 할당된 전체 채널의 개수(k)가 4개, 그리고 비디오 분할 계우(h)를 1로 하여 비디오 전송을 위한 조건으로 주어진다고 가정하자. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 송수신 방법에 의하면, 시청자 최대 대기시간이 315초 정도의 시간이 되고 시청자 평균 대기시간은 158초 정도가 된다. 하지만 동일한 조건에서 Fast Broadcasting 방식과 Staircase Broadcasting 방식에 의하면, 시청자 최대 대기시간은 400초이고, 시청자 평균 대기시간은 200초로 나타난다. 이와 같은 간단한 비교에 의해서도 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 송수신 방법은 종래 기술에 따른 주문형 멀티미디어 송수신 방법에 비해 대역폭 사용에 대 한 효율성을 높일 수 있다.
<가입자 장치(200)의 버퍼 요구량>
상기 가입자 장치(200)는 비디오 데이터를 구성하는 복수의 데이터 세그먼트를 수신하여 재생 순서에 부합하도록 끊김 없는 화면을 사용자에게 제공하기 위해서는, 비디오 데이터의 일부 세그먼트를 재생 전에 미리 수신하여 저장부(203)에 저장해 놓을 필요가 있다. 이와 같은 이유로 상기 가입자 장치(200)는, 상기 저장부(203)에 데이터를 임시로 저장하는 버퍼(buffer)를 구비할 수 있다. 상기 가입자 장치(200)의 입장에서 보면, 수신된 비디오 데이터의 재생 속도가 비디오 데이터의 수신 속도보다 늦기 때문에라도 버퍼를 필요로 하게 된다.
시청자 버퍼 요구량이 최대가 되는 경우는, 도 6 및 도 7에서 t0부터 비디오 데이터를 수신하는 경우이다. 상기 가입자 장치(200)는, 파고다 전송 방식이 적용되는 상기 제1 구간을 전송하는 마지막 채널
Figure 112007075832826-pat00104
을 통해 전체 비디오 데이터 중
Figure 112007075832826-pat00105
만큼의 비디오 데이터를 전송받는다. 이 데이터 세그먼트들은
Figure 112007075832826-pat00106
와
Figure 112007075832826-pat00107
의 채널 기간 동안만큼의 데이터가 소모되고, 동시에 스태거드 전송 방식이 적용되는 상기 제2 구간에서는 데이터가 소모되는 이 기간 동안 SN의 데이터를 수신 시작 시점에서 수신하여 저장한다. 따라서 최대 사용자 버퍼 요구량을 Z라 하면, Z는 다음의 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007075832826-pat00108
(m은 짝수)
Figure 112007075832826-pat00109
(m은 홀수)
여기서 β가 정수일 경우, Z는 Dfb가 된다.
최대 사용자 버퍼 요구량은 파고다 전송방식이 적용되는 마지막 채널
Figure 112007075832826-pat00110
에서 발생하고, 스태거드 방식이 적용되는 채널에서는 버퍼 요구량은 유지되다가 비디오 데이터 SN의 수신이 끝나면 줄어든다.
<종래 기술과 본 발명에 따른 실시예의 비교>
일반적으로 주문형 비디오 서비스(VoD Service)를 구현함에 있어 가장 큰 문제는 서비스를 하기 위해서 과다한 채널 대역폭이 필요하다는 것이다. 이러한 이유로 채널 대역폭 효율이 우수한 많은 VoD 방식들이 제안되었지만 이들은 구성의 복잡성 때문에 실제로 적용하는데 많은 어려움이 있다.
본 발명의 실시예를 이용하여 VoD 서비스 시스템을 구축하면, 동일한 조건(예를 들어, 동일한 채널 대역폭, 동일한 지연시간, 동일한 저장장치)에서 채널 대역폭 효율을 현저히 높일 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 방법들에 비해 복잡성(예를 들어, 비디오 데이터 분할 개수, 채널 호핑(Hopping) 개수, 동시 채널 사용 개수) 를 많이 줄일 수 있으므로 매우 실용적이다.
도 9는 시청자 최대 대기시간 d와 채널 대역폭 β의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다. 도 10은 사용자 최대 버퍼 요구량 Z와 채널 대역폭 β의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다. 도 11은 논리 채널의 개수 k가 정해져 있고 비디오 길이 D가 6000초일 때, 비디오 분할 계수 h와 시청자 최대 대기시간 d의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다. 도 12는 주어진 논리 채널 개수 k에서, 비디오 분할 계수 h와 시청자 최대 버퍼 요구량 Z의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다. 도 9 및 도 10에서, "PSB"로 표시된 데이터가 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법에 의한 데이터를 나타낸다. 이하 도 9 내지 도 12를 참조하여 종래 기술에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법과 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법을 상세하게 비교해 보기로 한다.
최대 대기시간 d와 채널 개수 β의 관계(도 9를 참조)
도 9에서, 비디오의 전체 길이 D는 6000초(=100분), 비디오 분할 계수 h는 1과 2로 실험하였다. 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법의 결과는, 비디오 분할 계수 h보다 1이 더 증가된 부분부터 나타난다. 왜냐하면, 비디오 분할 계수 h가 스태거드 전송 방식의 채널 개수를 정하기 때문에 파고다 전송 방식이 적용되는 채널이 최소한 하나 이상은 존재해야, 파고다 전송 방식과 스태거드 전송 방식이 혼합되어 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티 미디어 데이터 송수신 방법이 적용될 수 있기 때문이다.
도 9에서, 비디오 분할 계수 h가 1일때, 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법에 의한 시청자 최대 대기 시간은, Fast Broadcasting 방식과 Staircase Broadcasting 방식보다는 작고, Pagoda Broadcasting 방식과는 거의 동일하다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법에 의하면, 비디오 분할 계수 h가 감소할수록 시청자 최대 대기 시간 d로 같이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 채널 대역폭이 증가할수록 시청자 최대 대기시간 차이는 거의 사라진다.
최대 버퍼 요구량 Z와 채널 개수 β의 관계(도 10을 참조)
도 10에서, 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법의 비디오 분할 계수 h는 1과 2로 실험하였다.
실험 결과, 가입자 장치(200)의 최대 버퍼 요구량은, Fast Broadcasting 방식에서는 비디오 데이터의 50%, Pagoda Broadcasting 방식에서는 49%, Harmonic Broadcasting 방식에서는 37%, Staircase Broadcasting 방식에서는 25%에 수렴하는 것으로 나타났다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법의 최대 버퍼 요구량 Z는, 비디오 분할 계수 h가 2일 때, 전체 비디오 데이터의 약 33%에 수렴하는 것으로 나타났다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법에 의하면, 비디오 분할 계수 h가 증가할수록 최대 버퍼 요구량 Z는 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
비디오 분할 계수 h와 최대 대기시간 d의 관계(도 11을 참조)
도 11에서, 정해진 논리 채널 개수 내에서는 비디오 분할 계수 h가 증가할수록 사용자의 최대 대기시간 d[sec]도 함께 증가하는 것을 알 수 있다. 또한 논리 채널 개수 k가 적게 할당되고, 비디오 분할 계수 h가 크게 설정될수록 최대 대기시간은 빨리 증가하는 것을 알 수 있다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법에 의하면, 동일한 환경에서는 파고다 전송 방식에 할당되는 채널의 개수가 많을수록-즉 비디오 전부(前部)에 해당하는 상기 제1 구간에 할당되는 채널 개수가 많을수록, 사용자의 최대 대기시간이 짧아지는 것을 알 수 있다.
비디오 분할 계수 h와 최대 버퍼 요구량 Z의 관계(도 12를 참조)
도 12에서, 비디오 분할 계수 h가 증가할수록 최대 버퍼 요구량은 감소하는 것을 알 수 있다. 그리고 논리 채널 개수 k가 적게 할당되고, 비디오 분할 계수 h가 크게 설정될수록 최대 버퍼 요구량은 많이 줄어드는 것을 알 수 있다. 여기서 비디오 분할 계수 h의 값이 작을 때에는 최대 버퍼 요구량은 별다른 차이를 보이지 않는다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법에 의하면, 동일한 환경에서는 스태거드 전송 방식에 할당되는 채널의 개수가 많을수록 최대 버퍼 요구량은 작아진다는 것을 알 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 의한 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법 및 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법은 각각, 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록하여 제공될 수 있다.
본 발명에 의한 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법 및 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 가능 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, DVD±ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크(hard disk), 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
데이터 압축 기술과 광대역 전송 시스템의 발전은 NVoD 서비스를 가능하게 하였고, VoD 서비스는 디지털 케이블 방송 및 IPTV 등 모든 네트워크 환경에서 대용량 디지털 멀티미디어 콘텐츠 전달에 유용하게 적용될 수 있기 때문에 현재 상당히 높은 부가가치 산업으로 예상되고 있다.
VoD 방식 중 대역폭 효율이 좋은 NVoD 방식은 채널 대역폭 효율과 더불어 방 식의 복잡성을 해결하는 것이 중요한 요소이다. 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송수신 방법은, 우수한 성능과 더불어 기존에 제안되었던 다양한 NVoD 방식들의 단점으로 알려진 비디오 데이터 세그먼트 개수를 크게 줄이고, 복잡한 채널 관리를 줄이고, 한꺼번에 사용하는 채널의 수도 크게 줄임으로써 기존 제안되었던 NVoD 방식보다 실용적인 방식이다. 그리고 시청자 수의 변화에 따라 성능의 변화가 없기 때문에 대규모의 서비스에도 적용 가능하다. 또한 비디오 분할에 따라서 시청자의 대기 시간과 필요한 버퍼량을 조절할 수 있기 때문에 NVoD 방식이 적용되는 환경에 따라서 이들을 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NVoD 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 비디오 데이터에 파고다 전송 방식을 적용시킨 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법의 흐름도이다.
도 4 내지 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법이 적용되는 비디오 데이터의 예들을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법의 흐름도이다.
도 9는 시청자 최대 대기시간 d와 채널 대역폭 β의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 10은 사용자 최대 버퍼 요구량 Z와 채널 대역폭 β의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 11은 논리 채널의 개수 k가 정해져 있고 비디오 길이 D가 6000초일 때, 비디오 분할 계수 h와 시청자 최대 대기시간 d의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 12는 주어진 논리 채널 개수 k에서, 비디오 분할 계수 h와 시청자 최대 버퍼 요구량 Z의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 멀티미디어 데이터 서버 103: 비디오 저장부
105: 송신부 107: 제어부
200: 가입자 장치 201: 입력부
203: 저장부 205: 표시부
207: 통신부 209: 제어부
300: 네트워크

Claims (16)

  1. 멀티미디어 데이터 서버에서 실행되는 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법에 있어서,
    멀티미디어 데이터를 전부(前部)에 해당하는 제1 구간과 후부(後部)에 해당하는 제2 구간으로 분할하는 제1 분할 단계;
    상기 멀티미디어 데이터의 전송에 할당된 대역폭을 상기 제1 구간을 전송하기 위한 m개의 논리 채널(이하 "채널
    Figure 112009052018267-pat00111
    "라고 함, 여기서 i는 0부터 m-1까지의 정수임)과, 상기 제2 구간을 전송하기 위한 n개의 논리 채널(이하 "채널
    Figure 112009052018267-pat00112
    "라고 함, 여기서 j는 0부터 n-1까지의 정수임)로 분할하는 단계;
    상기 제1 구간을 각각 동일한 길이를 갖는 복수의 데이터 세그먼트들로 분할하고, 상기 분할된 복수의 데이터 세그먼트들 각각을 상기 각 채널
    Figure 112009052018267-pat00113
    에 대응하는 제2 분할 단계; 및
    상기 제2 분할 단계에서 이루어진 상기 대응에 따라 상기 복수의 데이터 세그먼트들을 상기 각 채널
    Figure 112009052018267-pat00114
    을 통해 반복적으로 전송하고, 상기 제2 구간을 스태거드 전송(Staggered Broadcasting) 방식에 따라 일정한 시간차를 두고 상기 각 채널
    Figure 112009052018267-pat00115
    을 통해 반복적으로 전송하는 전송 단계를 포함하고,
    상기 전송 단계에서, 상기 분할된 복수의 데이터 세그먼트들 중 상기 멀티미디어 데이터에서의 순서가 k 번째인 데이터 세그먼트의 호핑 주기는, 상기 동일한 길이를 갖는 데이터 세그먼트를 상기 k와 같은 개수만큼 전송하는 시간보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 채널
    Figure 112007075832826-pat00116
    과, 상기 각 채널
    Figure 112007075832826-pat00117
    은,
    동일한 대역폭을 갖는 것을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 분할 단계에서,
    상기 분할되는 복수의 데이터 세그먼트들의 개수 Nf는, 상기 제1 구간을 전송하기 위한 논리 채널의 개수 m에 의해 정해지되,
    m이 짝수이면
    Figure 112009052018267-pat00118
    이고,
    m이 홀수이면
    Figure 112009052018267-pat00119
    인 것을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전송 단계에서 상기 각 채널
    Figure 112009052018267-pat00120
    는,
    상기 동일한 길이를 갖는 데이터 세그먼트를 Nf+1 개 전송하는 시간에 해당하는 주기로 상기 제2 구간을 반복적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티미디어 데이터는,
    비디오 데이터인 것을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터로 실행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  8. 제 1 항에 의한 주문형 멀티미디어 데이터 송신 방법에 의해 상기 멀티미디어 데이터를 전송하는 멀티미디어 데이터 서버와 네트워크로 연결된 가입자 장치에서, 상기 멀티미디어 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    상기 채널
    Figure 112007075832826-pat00122
    와 상기 채널
    Figure 112007075832826-pat00123
    에 관한 채널정보를 획득하는 채널정보 획득 단계;
    상기 획득된 채널 정보에 따라, 상기 채널
    Figure 112007075832826-pat00124
    을 통해 상기 제1 구간을 구성하는 복수의 데이터 세그먼트들을 상기 멀티미디어 데이터의 재생 순서에 부합하도록 수신하는 제1 구간 수신 단계; 및
    상기 획득된 채널 정보에 따라, 상기 채널
    Figure 112007075832826-pat00125
    을 통해 상기 제2 구간을 상기 멀티미디어 데이터의 재생 순서에 부합하도록 수신하는 제2 구간 수신 단계를
    포함하는 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 채널 정보는,
    상기 복수의 데이터 세그먼트들 및 상기 제2 구간의 전송 스케쥴을 포함하는 것을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제2 구간 수신 단계는,
    상기 복수의 데이터 세그먼트들 중 최초의 데이터 세그먼트의 전송 시작 시점과 상기 제2 구간의 전송 시작 시점이 동일한 경우, 상기 최초의 데이터 세그먼트의 수신을 시작함과 동시에 상기 제2 구간의 수신을 시작하는 것을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 수신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제2 구간 수신 단계는,
    상기 복수의 데이터 세그먼트들 중 최초의 데이터 세그먼트의 전송 시작 시점과 상기 제2 구간의 전송 시작 시점이 동일하지 않은 경우, 상기 채널
    Figure 112007075832826-pat00126
    중에서 상기 최초의 데이터 세그먼트의 수신 시작 이후에 상기 제2 구간을 가장 빨리 전송하는 논리 채널로부터 상기 제2 구간을 수신하는 것을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 수신 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 구간 수신 단계 및 상기 제2 구간 수신 단계에서 수신되는, 상기 복수의 데이터 세그먼트들과 상기 제2 구간을 상기 멀티미디어 데이터의 재생 순서에 부합하도록 재생하는 재생 단계를
    더 포함하는 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 재생 단계는,
    상기 제1 구간 수신 단계 및 상기 제2 구간 수신 단계와 동시에 수행되는 것 을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법.
  15. 제 8 항에 있어서, 상기 멀티미디어 데이터는,
    비디오 데이터인 것을 특징으로 하는 주문형 멀티미디어 데이터 수신 방법.
  16. 제 8 항, 제 9 항 및 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터로 실행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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