KR100990036B1

KR100990036B1 - Ｖｏｄ 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨조절 방법

Info

Publication number: KR100990036B1
Application number: KR1020040059017A
Authority: KR
Inventors: 김남규; 최진태; 한상진; 조성호; 이창석
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2010-10-26
Also published as: KR20060010352A

Abstract

본 발명은 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법 에 관한 것이다.

본 발명의 데이터 전송 레벨 조절 방법은, VOD 서버가 단말로부터 주기적으로 수신한 패킷 손실률(Fraction Lost) 값을 근거로 하여 미리 설정된 패킷 손실률 값의 범위 별 데이터 전송 레벨 정보에 따라 데이터 전송 레벨을 조절하는 방법에 있어서, 단말로부터 패킷 손실률 필드를 포함하는 RR 패킷이 수신되면, 상기 RR 패킷에 포함된 패킷 손실률 필드의 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하는지의 여부를 판단하는 제1단계와; 상기 판단 결과, 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하는 경우, 패킷 손실률 값이 기준 값을 초과하는 경우가 2회 연속 발생하였는지의 여부를 판단하는 제2단계와; 상기 제2단계의 판단 결과, 2회 연속 발생이 아닌 경우, 데이터 전송 레벨을 현재의 데이터 전송 레벨에서 1단계만큼 하향 조절하는 제3단계; 및 상기 제2단계의 판단 결과, 2회 연속 발생인 경우 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨로 조절하는 제4단계; 를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

VOD 서버, RR 패킷, 패킷 손실률(Fraction Lost)

Description

ＶＯＤ 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법{Method for Controlling of Data Transporting Level by Fraction Lost}

도1은 종래의 데이터 전송 레벨 별 전송 방식을 나타낸 도면,

도2는 RR 패킷의 구조를 나타낸 도면,

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 레벨 별 패킷 손실률을 나타낸 도면,

도4는 본 발명에 따른 전송 레벨 조절 과정을 나타낸 흐름도,

도5는 종래의 전송 방식과 본 발명에 따른 전송 방식에 대한 RTP 패킷 수신량 비교 결과를 나타낸 도면,

도6은 종래의 전송 방식과 본 발명에 따른 전송 방식에 대한 화면 끊김 비교 결과를 나타낸 도면이다.

본 발명은 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법에 관한 것으로 보다 자세하게는, 각 전송 레벨마다 해당 패킷 손실률을 적용하여 망의 상태에 따라 전송 레벨을 적절히 조정하며, 최하의 전송 레벨을 제한하고, 망 의 상태에 빠르게 적응할 수 있도록 하는 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법에 관한 것이다.

VOD(Video On Demand) 서비스는 기본적으로 단말과 서버 사이에 직접 동작하며, 1x/1xEV-DO 무선망은 VOD 서비스를 위한 패킷을 전달하는 역할을 수행한다. 따라서, 기본적으로 무선망의 최적화가 VOD 서비스의 품질에 큰 영향을 미치지만, 무선 망 환경에 적절히 대응할 수 있는 VOD 서버의 전송 알고리즘도 VOD 서비스의 체감 품질에 영향을 미친다.

현재, VOD 서버의 전송 알고리즘을 살펴보면, VOD 서버는 엠펙-4로 인코딩된 비디오 패킷 및 오디오 패킷을 실시간 전송 프로토콜(RTP)을 이용하여 단말로 전송하고, 단말은 VOD 서버로부터 수신한 RTP 패킷의 LOST율 즉, Fraction Lost값을 RR(Receiver Report) 패킷을 이용하여 주기적으로 보고하며, VOD 서버는 단말이 보고하는 Fraction Lost값의 정도에 따라 전송 단계를 조절하여 VOD 비디오 패킷의 전송량을 조절한다.

Fraction Lost란 이전 RTP 패킷을 전송한 뒤 현재 RTP 패킷을 보낼 때까지 발생한 한 주기의 패킷 손실률을 의미하는 것으로서, 이하에서는 패킷 손실률이라 칭한다.

즉, 단말은 RR 패킷의 패킷 손실률로 무선망의 환경을 보고하고, VOD 서버는 단말이 보고한 패킷 손실률을 근거로 하여 설정된 기준에 따라 망의 상태를 좋음(Good)과 나쁨(Bad)으로 판단하여 전송 단계를 조절하는데, 망의 상태가 좋은 경우(예:에러율 5% 이하)에는 전송 단계를 높여 많은 패킷을 전송하고, 망의 상태가 나 쁜 경우(예:에러율 10% 이상)에는 전송 단계를 낮추어 적은 패킷을 전송한다.

단, 비디오 패킷의 패킷 손실률만을 이용하여 망의 상태를 판단하고, 비디오 패킷의 전송 레벨만을 조절하며, 오디오 패킷에 대해서는 전송 레벨을 조정하지 않는다.

현재, 상용 VOD 서버의 전송 단계는 0단계부터 19단계까지 총 20단계이며, 각각의 단계에 해당하는 전송 방식은 도1에서와 같이, 0단계는 Enhancement Layer를 포함하는 모든 비디오 패킷을 전송하고, 1단계에서 3단계까지는 Enhancement Layer의 P-Frame을 스킵(Skip)하여 비디오 패킷의 전송량을 줄이고, 4단계는 Enhancement Layer를 전체 스킵하고 Base Layer를 모두 전송한다. Enhancement Layer는 스킵하여도 단말에서 느껴지는 체감 품질은 거의 차이가 없다.

그리고, 5단계에서 7단계까지는 Base Layer의 P-Frame을 스킵하여 비디오 패킷의 전송량을 줄이고, 8단계는 Base Layer의 I-Frame만을 전송한다. 8단계로 전송하는 경우에는 I-Frame만을 전송하므로 단말에서 느끼는 체감 품질은 화면이 자연스럽게 이어지지 않고 끊기면서 표시되는 주기가 약 2초 ~ 3초 정도이다. 이는 대부분의 콘텐츠(Contents)의 I-Frame 간격이 2초에서 3초로 권고되어 제작되기 때문이다.

9단계부터 18단계까지는 Base Layer의 I-Frame들을 스킵하는데, 이 경우 단말에서는 화면이 부자연스럽게 끊어지는 시간이 점점 길어지는 현상이 발생한다. 최악의 경우인 19단계는 비디오 패킷은 전송하지 않고 오디오 패킷만을 전송하는 단계이다.

상기와 같이, 전송 단계가 높을수록 많은 패킷을 전송하고 전송 단계가 낮을수록 적은 패킷을 전송하도록 정의하고 있는데, 망의 상태가 나쁘다고 판단하는 경우는 전송 단계를 19단계 방향으로 낮추어서 전송하고, 망의 상태가 좋다고 판단하는 경우는 전송 단계를 0단계 방향으로 높여서 전송한다.

망의 상태를 판단하는 기준은 앞에서 설명하였듯이, 단말이 보고하는 비디오 패킷에 대한 패킷 손실률의 정도로서 예를 들어, 패킷 손실률이 5% 이하인 경우는 망의 상태가 좋다고 판단하여 전송 단계를 올려서 전송하고, 10% 이상인 경우는 망의 상태가 나쁘다고 판단하여 전송 단계를 낮추어서 전송한다.

이때, 전송 단계를 낮추는 경우는 패킷 손실률이 10% 이상인 경우가 연속 2회 발생할 때 4 단계씩 낮추고, 전송 단계를 올리는 경우는 패킷 손실률이 5% 이하인 경우가 1회 발생할 때 1단계씩 올린다. 즉, 현재 전송 단계가 5단계인데 단말이 보고한 패킷 손실률이 4%인 경우는 전송 단계를 1단계 올려서 4단계의 전송 방식에 따라 Base Layer의 모든 프레임을 전송하고, 다시 단말이 보고한 패킷 손실률이 11%인 경우는 4단계를 유지하고, 다시 패킷 손실률이 15%인 경우는 4단계에서 8단계로 낮추어서 전송한다. 그리고, 다음 패킷 손실률이 6%인 경우는 8단계를 유지하고 다시 수신한 패킷 손실률이 3%인 경우는 8단계에서 7단계로 전송 단계를 올려서 전송한다.

그러나, 상기와 같은 전송 단계 조절 방식에 의하면, 망의 상태를 판단하는 기준이 Good과 Bad로 이분화되어 있어, 망의 상태를 2가지로만 판단하기 때문에 망의 상태를 적절하게 반영하지 못하기 때문에 자원을 비효율적으로 활용하는 단점이 있다.

예를 들어, 현재 0단계인데 연속해서 패킷 손실률이 11%인 경우가 8번 지속되는 경우 망의 상태를 Bad로 판단하여 0단계에서 4단계, 8단계, 12단계, 16단계로 낮추어서 전송을 하며, 다시 패킷 손실률이 11%인 경우가 2번 더 지속되면 19단계로 전송 단계를 낮추어 오디오만 전송하게 된다.

그러나, 패킷 손실률은 11% 이므로 이런 망의 상태가 오디오만 전송되어야 하는 정도로 열악한 상태는 아닐 수 있으며, 만약 오디오만 전송할 상황이라면 패킷 손실률은 11% 보다 훨씬 더 큰 값일 수 있다.

이러한 기존 전송 알고리즘은 패킷 손실률이 발생하는 대부분의 이유가 무선망의 용량 부족으로 인하여, RR을 보고하는 주기 안에 받기로 한 패킷 중 일부를 수신하지 못함으로 인해(즉, 1xEV-D0 기지국이 무선망의 용량이 부족하기 때문에 송신하지 못함) 발생한다는 판단 하에 설계된 것으로서, 1xEV-DO 무선망은 용량 부족의 문제보다는 전파 환경이 열악하여 발생하는 패킷의 유실이 더 클 수 있으나 이에 대한 고려가 부족하다.

또한, 현재 0단계에서 19단계까지 20단계로 전송 단계가 정의되어 있는데, 그 중 8단계는 I-Frame만을 전송하므로 I-Frame의 간격이 2 ~ 3초이므로 그 상황에서 패킷에 에러가 발생하지 않더라도 화면이 2 ~ 3초 간격으로 끊겨서 나오기 때문에 이미 사용자가 보기 힘든 정도의 품질 수준이다. 따라서, 8단계 이하는 사용자에게 제공할 수 없는 품질이므로 8단계 이하로 전송 단계를 낮추는 것은 의미가 없다.

그리고, 전송 단계를 낮추는 경우에는 4단계씩 낮추고, 올리는 경우는 1단계씩 올리는 것은 망의 상태가 좋아지는 경우에 빠르게 적용하지 못한다는 단점이 있다. 실제로, 필드에서의 측정 결과에 의하면 망의 상태가 보통인(Normal) 지역(C/I 기준 : 0dB이상)에서는 거의 패킷 손실이 발생하지 않으며 발생하더라도 연속 3 ~ 4회 발생한 후에 패킷 손실이 다시 사라진다. 또한, 망의 상태가 좋지 않은 지역(C/I 기준 : -4dB 이하)에서도 패킷 손실이 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우를 반복하는데 이러한 환경에서 전송 단계를 1 단계를 올리는 것은 무선 망 환경에 적절히 적응하지 못하는 방법이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 VOD 서버의 전송 레벨 조절 알고리즘의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 망의 상태를 보다 구체적으로 판단하여 망의 상태에 적합하게 데이터를 전송함으로써 자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 RTP 기반의 VOD 스트리밍 서비스를 제공하는 VOD 서버가 이동 통신 단말로 비디오 및 오디오 패킷을 전송함에 따라, 이동 통신 단말로부터 주기적으로 수신한 RR(Receiver Report) 패킷의 패킷 손실률(Fraction Lost) 값을 근거로 하여 미리 설정된 패킷 손실률(Fraction Lost) 값의 범위 별 데이터 전송 레벨 정보에 따라 데이터 전송 레벨을 조절하는 방법에 있어서, 이동 통신 단 말로부터 패킷 손실률 필드를 포함하는 RR 패킷이 수신되면, 상기 RR 패킷에 포함된 패킷 손실률 필드의 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하는지의 여부를 판단하는 제1단계와; 상기 판단 결과, 상기 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하는 경우, 패킷 손실률 값이 기준 값을 초과하는 경우가 2회 연속 발생하였는지의 여부를 판단하는 제2단계와; 상기 제2단계의 판단 결과, 2회 연속 발생이 아닌 경우, 데이터 전송 레벨을 현재의 데이터 전송 레벨에서 1단계만큼 하향 조절하는 제3단계; 및 상기 제2단계의 판단 결과, 2회 연속 발생인 경우 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨로 조절하는 제4단계; 를 포함하는 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법에 의해 달성된다.

본 발명에서, 기준 값이라 함은 현재 전송 레벨이 포함되는 구간에 대응되는 패킷 손실률의 범위에 해당하는 모든 값을 칭하는 것으로서, VOD 서버가 수신한 패킷 손실률이 기준 값을 초과한다는 것의 의미는, 수신한 패킷 손실률이 해당 전송 레벨이 포함되는 구간에 대응되는 패킷 손실률의 범위에 포함되는 임의의 값 보다 높다는 것을 의미하며, VOD 서버가 수신한 패킷 손실률이 기준 값 미만이라는 것의 의미는, 수신한 패킷 손실률이 해당 전송 레벨이 포함되는 구간에 대응되는 패킷 손실률의 범위에 포함되는 임의의 값 보다 낮다는 것을 의미한다.

본 발명의 데이터 전송 레벨 조절 방법은, 망의 상태를 판단하는 기준을 다 단계로 적용하여, 각 전송 단계마다 해당 패킷 손실률 값을 적용하여, 단말이 보고하는 패킷 손실률 값에 따라 해당 전송 단계로 데이터를 전송하도록 한다.

또한, 본 발명의 데이터 전송 레벨 조절 방법은, I-프레임만을 전송하는 단계가 사용자가 체감적으로 느낄 수 있는 최하의 품질이므로 8단계 이하로는 전송 단계를 낮추지 않으며, 전송 단계를 낮추어야 하는 조건이 발생할 경우에는, 현재의 전송 레벨에서 1단계를 낮추고, 2번 연속 발생하는 경우에는 해당 패킷 손실률에 대응되는 전송 단계로 전송한다. 또한, 전송 단계를 높여야 하는 조건이 발생하는 경우에는, 해당 패킷 손실률에 대응되는 전송 단계로 전송하도록 하여 망의 상태에 빠르게 적응할 수 있도록 한다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도면의 설명에 앞서, VOD 서비스의 절차를 설명하면 다음과 같다.

VOD 서비스는 VOD 이동 통신 단말과 VOD 서버가 세션을 설정하고 비디오 및 오디오 패킷을 전송함으로써 이루어지는데, VOD 서비스를 위한 기본적인 절차는 단말이 1X 혹은 1xEV-DO 망과 연결을 설정하여야 하고, 그 이후에 VOD 단말과 서버는 RTSP(Real-time Streaming Protocol)를 이용하여 세션을 연결하며, 이후 단말과 서버는 RTP를 이용하여 실제로 비디오 및 오디오 패킷을 전송한다.

전송 중에는 RTCP(RTP Control Protocol)를 이용하여 RTP를 제어하는데 가장 많이 사용되는 방법은, VOD 서버가 주기적으로 SR(Sender Report)을 통하여 송신하는 패킷의 정보를 알려주고 VOD 단말은 주기적으로 RR(Receiver Report)을 통하여 수신 환경을 서버에게 피드백 해주는데, RR의 패킷 손실률(Fraction Lost) 필드는 RR 주기 안에 수신하지 못한 패킷 비율의 정보를 포함하여 서버에게 보고하고, 서버는 이를 기반으로 단말의 무선 망 환경을 판단하여 패킷의 전송량을 조절한다.

한편, 상기와 같이 VOD 서버의 패킷 전송 중 VOD 단말은 RTCP의 RR을 주기적으로 VOD 서버에게 송신하여 무선망의 환경을 VOD 서버로 알려주는데, 이러한 RR 패킷의 구조 및 해당 필드의 기능을 도2를 통해 설명하면 다음과 같다.

도2는 RR 패킷의 구조를 나타낸 것으로서, SSRC_n 필드와, Fraction lost 필드와, Cumulative number of packet lost 필드와, Extended highest sequence number received 필드와, Inter arrival jitter 필드와, Last SR 필드와, Delay since last SR 필드를 포함한다.

SSRC_n 필드는 32 비트 필드로서, 수신보고 블럭의 정보가 해당되는 소스의 SSRC 식별자를 나타낸다.

Fraction lost(패킷 손실률) 필드는 8비트 필드로서, 이전 SR 또는 RR 패킷이 송신된 이후 분실된 RTP 데이터 패킷의 비율이 고정 소수로 표현되는데, 이는 분실 비율을 256으로 곱한 후 정수부를 취하는 것과 같고, 분실된 패킷의 수를 기대된 패킷의 수로 나누어 얻어진다. 중복 수신에 의해 분실이 음의 값을 가질 경우 분실 비율은 0이 된다.

Cumulative number of packet lost 필드는 24비트 필드로서, 소스 SSRC_n으 로부터 수신 시작 이래로 분실한 총 RTP 데이터 패킷 수이며, 예측된 패킷 수에서 실제 수신된 패킷 수를 뺀 값으로 정의된다. 실제 수신된 패킷 수에는 지연 도착된 것과 중복 도착된 것도 포함된다.

Extended highest sequence number received 필드는 32비트 필드로서, 하위 16비트는 소스 SSRC_n으로부터 수신된 RTP 데이터 패킷의 최고 순번을 포함하고 상위 16비트는 그 순번을 특정 순번 사이클의 해당 계수로 확장한 값이 포함된다.

Inter-arrival jitter 필드는 32비트 필드로서, 타임 스탬프(Timestamp) 단위로 측정되고 비부호 정수로 표현되는 RTP 데이터 패킷 도착 시간간의 통계적 가변성의 측정값을 나타낸다.

Last SR 필드는 32비트 필드로, 소스 SSRC_n으로부터 최근에 받은 RTCP SR의 일부인 64비트 NTP 타임 스탬프의 중간 32비트를 나타낸다. SR을 아직 받지 않았으면 이 필드는 0 값을 가진다.

Delay since last SR(DLSR) 필드는 32비트 필드로, 소스 SSRC_n으로부터의 최종 SR 패킷 수신과 이 수신보고 블럭 송신간의 지연을 나타내며, 1/65536초 단위로 표시된다. SSRC_n으로부터 아직 SR 패킷을 받지 못했을 경우 이 필드의 값은 0으로 설정된다.

한편, 본 발명에서 데이터 전송 레벨의 조절은 상기와 같은 구조의 RR 패킷의 필드 중 패킷 손실률 필드의 패킷 손실률 값에 따라 이루어지며, 전송 레벨에 따라 비디오 프레임을 스킵하는 방식으로 조절된다.

VOD 콘텐츠는 일반적으로 MPEG-4 로 인코딩된 비디오 데이터와 AAC(Advanced Audio Coding)로 인코딩된 오디오 데이터로 구성된다. 비디오 데이터는 프레임 단위로 구성되는데 하나의 프레임은 하나의 장면(Scene)을 의미하며, 프레임의 종류에는 I-프레임과 P-프레임으로 분류되며 각 프레임의 정의는 다음과 같다.

I-프레임(Intra-Frame)은 다른 프레임의 참조 없이도 디코딩되어 화면에 표시할 수 있는 매우 중요한 프레임으로서, 하나의 장면이 모두 인코딩된 프레임을 말한다. I-프레임은 P-프레임의 레퍼런스 역할을 하며, 일반적으로 P-프레임보다 크기가 크고 I-프레임 사이에 여러 개의 P-프레임이 존재한다. 또한 대부분의 콘텐츠는 I-프레임의 간격이 2 ~ 3초이다.

P-프레임(Predicted-Frame)은 다른 프레임을 참조하여야만 디코딩되어 화면에 표시될 수 있는 프레임으로서, 이전 프레임의 화면의 차이만을 인코딩한 프레임이므로 I-프레임이나 이전의 P-프레임을 참조한다. 만약 이전 프레임에 에러가 있는 경우는 제대로 디코딩될 수 없다.

도1을 참조하여 보면, 기존의 VOD 서버에서 전송량을 조절하는 방법은 무선망의 환경이 안 좋은 경우에는 I-프레임 사이에 존재하는 P-프레임을 생략하고(0단계~8단계), 더 안 좋은 경우에는 I-프레임도 생략하는 방법이었으나(9단계~19단계), 본 발명에서의 전송량 조절 방법은 전송 레벨 별로 P-프레임을 생략하는 방법만을 이용한다.

즉, 본 발명에서의 데이터 전송 레벨은 I-프레임만 전송하는 단계인 8단계가 사용자가 최하의 품질이므로 0단계에서 8단계까지로 한정되며, 0단계 내지 8단계의 단계 별 전송 방식은 도1의 0단계 내지 8단계의 전송 방식과 동일하므로 설명은 생략하기로 한다.

한편, 기존에는 전송 레벨에 따른 패킷 손실률 값이 지정되지 않고, 단순히 전송 레벨을 일정한 단계씩 상향, 하향 조정하는 방법을 이용하였으나, 본 발명에서는 각 전송 레벨마다 해당 패킷 손실률 값을 적용하여 단말이 보고하는 패킷 손실률 값에 따라 해당 전송 단계로 전송되도록 한다. 즉, 본 발명에서는 망의 상태를 나타내는 패킷 손실률 값의 기준 값(범위)이 전송 레벨마다 정해져 있어야 하며, 일 실시예를 도3을 통해 나타내었다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 레벨 별 패킷 손실률을 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이, 전송 레벨이 0단계 내지 4단계에 해당하는 패킷 손실률 값은 8% 이하, 5단계 내지 6단계에 해당하는 패킷 손실률 값은 8% 초과 20% 이하, 7단계 내지 8단계에 해당하는 패킷 손실률 값은 20% 초과이다.

따라서, VOD 서버는 단말로부터 수신한 패킷 손실률 값이 8% 이하인 경우에는 0 ~ 4단계에서 전송 레벨을 조정하고, 패킷 손실률 값이 8% ~ 20%인 경우는 5 ~ 6 단계에서 조정하며, 패킷 손실률 값이 20% 를 초과하는 경우에는 7 ~ 8 단계에서 조정한다. 또한, 패킷 손실률이 20% 보다 아무리 크더라도 최하 8단계 이하로는 전송 레벨을 낮추지 않는다.

한편, 상기 실시예의 데이터를 이용하여 전송 레벨을 상향 또는 하향 조정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

우선, 전송 레벨을 올리는 경우는 현재 전송 레벨에 해당하는 기준 값 미만의 패킷 손실률 값을 수신하는 경우로서, 수신한 패킷 손실률 값에 따라 해당 구간의 최상 단계로 바로 조절하여 다음 패킷을 전송한다. 예를 들어, 현재 전송 단계가 7단계인데 패킷 손실률이 4% 경우에는 0단계~4단계 중 최상 단계인 0단계로 전송하는 것이다.

그리고, 전송 레벨을 낮추는 경우는 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하는 패킷 손실률 값을 2회 연속 수신한 경우로서, 기준 값을 초과하는 패킷 손실률 값을 1회 수신하면 패킷 손실률 값과 직접적인 관계 없이 현재 전송 단계보다 1단계만을 낮춘다. 그리고, 연속으로 2회째 기준 값을 초과하는 패킷 손실률 값을 수신하면 수신한 패킷 손실률 값에 해당하는 구간의 최상 단계로 조정하여 전송한다.

예를 들어, 현재 전송 레벨이 2단계인데 수신한 패킷 손실률이 10%인 경우, 2단계에서 3단계로 1단계만을 낮추고, 그 다음 회에 수신한 패킷 손실률이 21%인 경우에는 3단계에서 7~8단계의 최상 단계인 7단계로 조정하여 전송하는 것이다.

한편, 레벨 별 패킷 손실률의 범위는 실시예에 한정되지 않으며, 여러가지 테스트(Lab 테스트, Field 테스트)를 통해 각각의 전송 레벨에 적절한 패킷 손실률 값이 도출될 수 있다.

상기와 같이 전송 레벨을 조절하는 과정을 도4를 통해 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 발명에 따른 전송 레벨 조절 과정을 나타낸 흐름도로서, RR 수신 1 주기 동안의 과정만을 도시한 것이며, 도시된 과정은 VOD 데이터 전송 과정이 종료될 때까지 반복된다.

도시된 바와 같이, 우선 RTP 기반의 VOD 스트리밍 서비스를 제공하는 VOD 서버가 RTP 패킷을 VOD 단말로 전송하면(S101), 단말은 한 주기의 패킷 손실률 값을 포함하는 RR 패킷을 상기 VOD 서버로 전송한다(S102).

상기 VOD 서버는 상기 단말로부터 수신한 RR 패킷의 패킷 손실률 필드를 확인하여 해당 패킷 손실률(Fraction Lost) 값을 근거로 하여 미리 설정된 패킷 손실률(Fraction Lost) 값의 범위 별 데이터 전송 레벨 정보에 따라 데이터 전송 레벨을 조절하기 위해 상기 수신한 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하는지의 여부를 판단한다(S103).

상기 판단 결과, 상기 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하는 경우, 상기 VOD 서버는 패킷 손실률 값이 기준 값을 초과하는 경우가 2회 연속 발생하였는지의 여부를 판단하고(S104), 판단 결과 2회 연속 발생이 아닌 경우, 데이터 전송 레벨을 현재의 데이터 전송 레벨에서 1단계만큼 하향 조절하며(S105), 2회 연속 발생인 경우에는 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨로 조절한다(S106).

그리고, 상기 S103 단계의 판단 결과, 상기 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하지 않는 경우, 상기 VOD 서버는 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값 미만인지를 판단하며(S107), 상기 판단 결과, 패킷 손실률 값이 기준 값 미만인 경우, 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레 벨로 조절한다(S106).

이때, 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨로 조절하는 단계(S106)는 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨의 범위 중 최상위 레벨로 조절하는 단계로서, 예를 들어, 패킷 손실률이 15%인 경우 해당 데이터 전송 레벨인 5단계와 6단계 중 상위 단계인 5단계로 조절하는 것을 말한다.

한편, 전송 단계를 낮추는 경우에는 2회 연속 발생 시에 해당 레벨로 조절하고, 올리는 경우에는 즉시 해당 레벨로 조절하는 것은, 전파 환경이 급격히 좋아지는 경우가 많으므로 전송 단계를 낮추는 경우에는 천천히 낮추고, 올리는 경우에는 빨리 올리기 위한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법에 의한 실험 결과를 도5 및 도6을 통해 설명하면 다음과 같다. 도5는 종래의 전송 방식과 본 발명에 따른 전송 방식에 대한 RTP 패킷 수신량 비교 결과를 나타낸 도면이고, 도6은 종래의 전송 방식과 본 발명에 따른 전송 방식에 대한 화면 끊김 비교 결과를 나타낸 도면이다.

기존의 데이터 전송 알고리즘과 본 발명의 데이터 전송 알고리즘의 차이는 C/I가 -6dB 이하인 환경에서 나타나며, 전파 환경이 양호한 환경에서는 패킷 손실률이 발생하지 않으므로 기존 알고리즘과 본 발명의 알고리즘이 모든 패킷을 전송하므로 차이가 발생하지 않는다.

도5에 도시된 바와 같이, 고정 환경에서의 RTP 패킷 수신량 비교 결과, C/I가 -6.5dB인 환경에서 본 발명의 알고리즘에 따른 패킷 수신량이 약 10% 만큼 증가한다.

그리고, 도6에 도시된 바와 같이, 필드 이동 환경에서의 화면 끊김 발생 횟수 및 발생 시간을 기초로 하는 체감 품질 비교 결과(IM-7100 단말 기준) 본 발명의 알고리즘이 약 37%의 체감 품질을 개선하였다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 발명의 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법에 의하면, 전송 레벨 별로 해당 패킷 손실률을 적용하여 데이터를 송신할 수 있도록 함으로써, 보다 구체적인 망의 상태에 따른 데이터 전송율로 데이터를 전송하므로 사용자의 체감 품질이 개선된다는 효과가 있고, 자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있어, 자원을 낭비하지 않으므로 보다 많은 사용자를 수용할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

RTP 기반의 VOD 스트리밍 서비스를 제공하는 VOD 서버가 이동 통신 단말로 비디오 및 오디오 패킷을 전송함에 따라, 이동 통신 단말로부터 주기적으로 수신한 RR(Receiver Report) 패킷의 패킷 손실률(Fraction Lost) 값을 근거로 하여 미리 설정된 패킷 손실률 값의 범위 별 데이터 전송 레벨 정보에 따라 데이터 전송 레벨을 조절하는 방법에 있어서,

이동 통신 단말로부터 패킷 손실률 필드를 포함하는 RR 패킷이 수신되면, 상기 RR 패킷에 포함된 패킷 손실률 필드의 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하는지의 여부를 판단하는 제1단계와;

상기 판단 결과, 상기 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하는 경우, 패킷 손실률 값이 기준 값을 초과하는 경우가 2회 연속 발생하였는지의 여부를 판단하는 제2단계와;

상기 제2단계의 판단 결과, 2회 연속 발생이 아닌 경우, 데이터 전송 레벨을 현재의 데이터 전송 레벨에서 1단계만큼 하향 조절하는 제3단계; 및

상기 제2단계의 판단 결과, 2회 연속 발생인 경우 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨로 조절하는 제4단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법.
제1항에 있어서,

상기 데이터 전송 레벨 조절 방법은,

상기 제1단계의 판단 결과, 상기 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값을 초과하지 않는 경우, 패킷 손실률 값이 현재 전송 레벨의 기준 값 미만인지를 판단하는 단계와;

상기 판단 결과, 패킷 손실률 값이 기준 값 미만인 경우, 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨로 조절하는 단계;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 미리 설정된 패킷 손실률 값의 범위 별 데이터 전송 레벨 정보는, 패킷 손실률 값의 범위 별 데이터 전송 레벨의 범위 정보이며,

상기 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨로 조절하는 단계는, 데이터 전송 레벨을 해당 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨의 범위 중 최상위 레벨로 조절하는 단계임을 특징으로 하는 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법.
제3항에 있어서,

상기 패킷 손실률 값의 범위 별 데이터 전송 레벨의 범위 정보는, 8% 이하의 패킷 손실률 값에 대한 전송 레벨의 범위, 8% 초과 20% 이하의 패킷 손실률 값에 대한 전송 레벨의 범위, 20% 초과의 패킷 손실률 값에 대한 전송 레벨의 범위 정보를 포함하며,

상기 20% 초과의 패킷 손실률 값에 해당하는 전송 레벨 범위의 전송 레벨 중 최하위 레벨에 대한 데이터 전송 방식은 적어도 비디오 패킷 Base layer의 I-프레임을 전송하는 것임을 특징으로 하는 VOD 서버에서의 패킷 손실률에 따른 데이터 전송 레벨 조절 방법.