KR101008356B1 - 스트리밍 중계장치, 사용자 단말장치 및 스트리밍 서비스중계방법 - Google Patents

스트리밍 중계장치, 사용자 단말장치 및 스트리밍 서비스중계방법 Download PDF

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Abstract

스트리밍 서버와 사용자 단말장치 사이에 개재하여 상기 스트리밍 서버로부터 멀티캐스팅되는 스트림을 유니캐스팅으로 상기 사용자 단말장치에 전송하며, 상기 멀티캐스팅 스트림을 수신하는 스트림 수신부; 상기 수신한 스트림을 저장하는 버퍼; 상기 사용자 단말장치로부터 제공되는 스트림 전송요청을 수신하여 해당 스트림을 상기 버퍼로부터 전송하도록 하는 사용자 연결 관리부; 상기 사용자 단말장치로부터 수신한 사용자 네트워크의 유효 대역폭과 사용자 단말장치의 버퍼에 저장된 스트림의 양에 대한 정보에 기초하여 전송속도를 계산하는 전송속도 계산부; 및 상기 사용자 연결 관리부의 지시로 상기 전송속도 계산부에서 계산한 전송속도에 기초하여 상기 수신한 스트림을 전송하는 스트림 송신부를 포함하는 스트리밍 중계장치가 개시된다.
스트리밍, 대역폭, 서비스 품질, 전송속도, 가변

Description

스트리밍 중계장치, 사용자 단말장치 및 스트리밍 서비스 중계방법{Streaming Relay Apparatus, User Terminal Device, and Streaming Service Relay Method}
본 발명은 스트리밍 중계장치, 사용자 단말장치 및 스트리밍 서비스 중계방법에 관한 것으로, 특히 사용자 네트워크의 유효 대역폭을 고려하여 스트림 전송속도를 제어하는 기술에 관련한다.
인터넷에서 제공하는 IPTV와 같은 스트리밍(streaming) 서비스는 해당 서비스가 필요로 하는 최소한의 대역폭을 사용자의 네트워크가 제공하여야만 정상적인 서비스가 가능하다.
도 1은 스트리밍 서비스 품질의 저하를 설명하는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 사용자 유효 대역폭 BWu은 사용자들의 네트워크 사용 상태에 따라 변화하며, 서비스에 필요한 최소 대역폭 BWs은 미리 정해진다.
이와 같은 상황에서, 사용자 유효 대역폭 BWu이 서비스에 필요한 최소 대역폭 BWs보다 작아지는 구간이 생길 수 있으며, 그 구간에서는 서비스의 품질이 떨어진다. 이러한 현상 때문에 서비스의 품질이 항상 일정하게 유지되지 못하는 문제점이 있 다.
따라서, 본 발명의 목적은 사용자 네트워크의 유효 대역폭이 서비스에 필요한 최소 대역폭보다 작아지는 구간에서 서비스 품질의 저하를 최소화할 수 있는 스트리밍 중계장치, 사용자 단말장치 및 스트리밍 서비스 중계방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 스트리밍 서버와 사용자 단말장치 사이에 개재하여 상기 스트리밍 서버로부터 멀티캐스팅되는 스트림을 유니캐스팅으로 상기 사용자 단말장치에 전송하며, 상기 멀티캐스팅 스트림을 수신하는 스트림 수신부; 상기 수신한 스트림을 저장하는 버퍼; 상기 사용자 단말장치로부터 제공되는 스트림 전송요청을 수신하여 해당 스트림을 상기 버퍼로부터 전송하도록 하는 사용자 연결 관리부; 상기 사용자 단말장치로부터 수신한 사용자 네트워크의 유효 대역폭과 사용자 단말장치의 버퍼에 저장된 스트림의 양에 대한 정보에 기초하여 전송속도를 계산하는 전송속도 계산부; 및 상기 사용자 연결 관리부의 지시로 상기 전송속도 계산부에서 계산한 전송속도에 기초하여 상기 수신한 스트림을 전송하는 스트림 송신부를 포함하는 스트리밍 중계장치에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 사용자 연결 관리부는 상기 사용자 단말장치로부터 스트림 전송요청을 수신하면, 상기 스트림 송신부와 상기 전송속도 계산부를 쌍으로 생성한다.
또한, 상기의 목적은, 스트리밍 서버와 사용자 단말장치 사이에 개재하여 상기 스트리밍 서버로부터 멀티캐스팅되는 스트림을 유니캐스팅으로 상기 사용자 단말장치에 전송하는 스트리밍 중계장치가 설치되는 스트리밍 서비스 시스템에 적용되며, 상기 스트리밍 중계장치로부터 전송된 스트림을 수신하는 스트림 수신부; 상기 수신한 스트림을 저장하는 버퍼; 상기 버퍼에 저장된 스트림을 디스플레이하는 스트림 표시부; 사용자로부터 요청되는 스트림 관련정보를 수신하는 단말기 제어부; 상기 수신한 스트림 관련정보를 상기 스트리밍 중계장치로 송신하는 사용자 연결 관리부; 및 상기 스트리밍 중계장치로부터 수신한 스트림의 패킷들로부터 사용자 네트워크의 유효 대역폭을 산출하고 상기 버퍼에 현재 저장된 스트림의 양에 대한 정보를 상기 스트리밍 중계장치로 전송하는 사용자 네트워크 유효 대역폭 산출부를 포함하는 스트리밍 서비스를 위한 사용자 단말장치에 의해 달성된다.
또한, 상기의 목적은, 스트리밍 서버와 사용자 단말장치 사이에 상기 스트리밍 서버로부터 멀티캐스팅되는 스트림을 유니캐스팅으로 상기 사용자 단말장치에 전송하는 스트리밍 중계장치가 설치되는 스트리밍 서비스 시스템에 적용되며, 상기 사용자 단말장치에서 상기 스트리밍 중계장치로부터 수신한 스트림 패킷으로부터 사용자 네트워크의 유효 대역폭을 산출하는 단계; 상기 산출된 사용자 네트워크의 유효 대역폭과 상기 사용자 단말장치의 버퍼에 저장된 스트림의 양에 대한 정보를 상기 스트리밍 중계장치에 송신하는 단계; 상기 스트리밍 중계장치에서 상기 수신한 사용자 네트워크의 유효 대역폭과 상기 사용자 단말장치의 버퍼에 저장된 스트림의 양에 대한 정보를 기반으로 전송속도를 계산하는 단계; 상기 스트리밍 중계장치가 상기 스트리밍 서버로부터 수신하여 저장된 스트림을 상기 계산된 전송속도에 기초하여 상기 사용자 단말장치로 전송하는 단계를 포함하는 스트리밍 서비스 중계방법에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 사용자 네트워크의 유효 대역폭이 스트리밍 서비스가 필요로 하는 최소 대역폭 이하로 되면, 상기 전송속도를 상기 사용자 네트워크의 유효 대역폭보다 낮게 유지되도록 변화시킨다.
상기한 구성에 의하면, 사용자 네트워크의 유효 대역폭이 서비스에 필요한 최소 대역폭보다 작아지는 구간에서 전송속도를 사용자 네트워크의 유효 대역폭보다 낮게 유지되도록 변화시킴으로써 서비스 품질의 저하를 최소화할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 스트리밍 중계장치를 적용한 스트리밍 서비스 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스트리밍 중계장치의 구성도이며, 도 4는 사용자 단말장치의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 스트리밍 중계장치(200)는 스트리밍 서버(100)와 사용자 단말장치(300) 사이에 개재하여 백-본(back-bone) 네트워크를 통해 스트리밍 서버(100)와 연결되고, 가입자 네트워크를 통해 사용자 단말장치(300)와 연결되어 스트리밍 서버(100)로부터 멀티캐스팅(multicasting)되는 스트림을 유니캐스팅(unicasting)으로 사용자 단말장치(300)에 전송한다. 사용자 단말장치는, 가령 셋탑박스(SetTopBox)나 PC 등을 포함한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 스트리밍 중계장치(200)는 멀티캐스팅 스트림을 수신하는 스트림 수신부(210), 수신한 스트림을 저장하는 버퍼(220, 222), 사용자 단말장치(300)로부터 제공되는 스트림 전송요청을 수신하여 해당 스트림을 버퍼(220, 222)로부터 전송하도록 하는 사용자 연결 관리부(230), 사용자 단말장치(300)로부터 수신한 사용자 네트워크의 유효 대역폭과 사용자 단말장치의 버퍼에 저장된 스트림의 양에 대한 정보에 기초하여 전송속도를 계산하는 전송속도 계산부(242), 및 사용자 연결 관리부(230)의 지시로 전송속도 계산부(242)에서 계산한 전송속도에 기초하여 수신한 스트림을 전송하는 스트림 송신부(240)를 포함한다.
스트림 수신부(210)는 채널별 스트림을 수신하기 위해 다수 개의 스레드(211, 212)를 생성하고, 이들에 각각 대응하여 다수 개의 링 버퍼(220, 222)가 구비된다.
따라서, 바람직하게, 사용자 연결 관리부(230)는 사용자 단말장치(300)로부터 스트림 전송요청을 수신하면, 함께 제공되는 스트림 관련정보로부터 해당 링 버퍼(220)를 선택하고 이에 대응하여 스트림 송신부(240)와 전송속도 계산부(242)에 관련된 스레드를 쌍으로 생성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 사용자 단말장치(300)는, 스트리밍 중계장치(200)로부터 전송된 스트림을 수신하는 스트림 수신부(330), 수신한 스트림을 저장하는 버퍼(340), 버퍼(340)에 저장된 스트림을 디스플레이하는 스트림 표시부(350), 사용자 리모컨으로부터 요청되는 스트림 관련정보를 수신하는 단말기 제어부(320), 수 신한 스트림 관련정보를 스트리밍 중계장치(200)로 송신하는 사용자 연결 관리부(310), 및 수신한 스트림의 패킷들로부터 사용자 네트워크의 유효 대역폭을 산출하고 버퍼에 현재 저장된 스트림의 양에 대한 정보를 스트리밍 중계장치(200)로 전송하는 사용자 네트워크 유효 대역폭 산출부(360)를 포함한다.
이하, 상기한 스트리밍 중계장치(200)의 동작에 대해 설명한다.
사용자가 리모컨 등을 이용하여 시청하기 원하는 스트림, 가령 채널 1의 방송을 선택하면 사용자 단말장치(300)의 단말기 제어부(320)는 해당 스트림 정보(채널 정보)와 단말기 정보, 가령 IP 어드레스나 포트 번호(이하, '스트림 관련 정보'라 함)를 사용자 연결 관리부(310)에 전달한다.
사용자 연결 관리부(310)는 수신한 스트림 관련 정보를 중계장치(200)의 사용자 연결 관리부(230)에 전달한다.
중계장치(200)의 사용자 연결 관리부(230)는 해당 스트림, 즉 채널 1의 방송에 관련된 링 버퍼(220)에 대해 스트림 송신부(240)와 전송속도 계산부(242)를 생성한다.
사용자 연결 관리부(230)는 스트림 송신부(240)를 제어하여 링 버퍼(220)로부터 요청된 스트림을 사용자 단말장치(300)로 전송하도록 한다.
이후, 잘 알려진 바와 같이, 사용자 단말장치(300)에서, 스트림 수신부(330)가 전송된 스트림을 수신하여 버퍼(340)에 저장하고, 스트림 표시부(350)가 버퍼(340)의 내용을 디스플레이한다.
이러한 과정에서, 단말장치(300)의 사용자 네트워크 유효 대역폭 산출 부(360)는 수신한 스트림 패킷들로부터 사용자 네트워크의 유효 대역폭을 산출하고, 이를 버퍼(340)에 저장된 스트림의 양에 대한 정보와 함께 중계장치(200)의 전송속도 계산부(242)로 전달한다.
전송속도 계산부(242)는 수신한 사용자 네트워크의 유효 대역폭과 버퍼(340)에 저장된 스트림의 양에 대한 정보를 기반으로 하여 스트림의 전송속도를 계산하여 스트림 송신부(240)로 전달하며, 스트림 송신부(240)는 전달받은 전송속도로 스트림 패킷을 전송한다.
이하, 도 5의 그래프를 참조하여 스트림 전송속도의 계산 방법에 대해 설명한다. 도 5에서, 수평축 상부의 굵은 선은 전송속도를 나타내고, 점선은 스트리밍 서비스에 필요한 최소 대역폭을 나타내며, 가는 선은 사용자 네트워크의 유효 대역폭을 나타낸다. 또한, 수평 축 하부의 그래프는 단말장치(300)의 버퍼(340)의 양을 나타낸다.
구간 1은 처음 스트림을 수신하는 구간으로 단말장치(300)의 버퍼(340)가 비어있는 상태이다. 이 구간에서는 보낼 수 있는 최대의 속도로 링 버퍼(220)에 있는 스트림 패킷을 설정된 양만큼 단말장치(300)의 버퍼(340)가 찰 때까지 보내도록 한다.
단말장치(300)의 버퍼(340)의 양이 설정된 양만큼 차게 되면, 구간 2와 같이 스트림 서버(100)가 보내는 속도 그대로 스트림을 전송한다. 이 경우 단말장치(300)의 버퍼량은 일정하게 유지된다.
이때, 구간 3과 같이 사용자 네트워크의 유효 대역폭이 스트리밍 서비스가 필요로 하는 최소 대역폭 이하로 되면 전송속도도 사용자 네트워크의 유효 대역폭보다 낮게 유지되도록 변화시킨다. 이에 따라, 단말장치(300)의 버퍼(340)로 유입되는 양보다 출력되는 양이 많아지게 되므로 버퍼(340)의 양이 점차 줄어들게 된다.
이 상태로 진행되다가, 구간 4와 같이, 사용자 네트워크의 유효 대역폭이 스트리밍 서비스에 필요한 최소 대역폭 이상이 되면 단말장치(300)의 버퍼(340)가 설정된 양만큼 찰 때까지 최대 속도로 스트림 패킷을 전송한다.
이어, 구간 5에서는 구간 2와 동일하게 단말장치(300)의 버퍼(340)의 양이 일정하게 유지되도록 스트림 서버(100)가 전송하는 속도 그대로 스트림 패킷을 전송한다.
상기한 구간별 과정은 사용자가 시청을 종료할 때까지 반복된다.
도 1은 스트리밍 서비스 품질의 저하를 설명하는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 스트리밍 중계장치를 적용한 스트리밍 서비스 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스트리밍 중계장치의 구성도이다.
도 4는 사용자 단말장치의 구성을 나타낸다.
도 5는 스트림 전송속도의 계산 방법에 대해 설명하는 그래프이다.

Claims (5)

  1. 스트리밍 서버와 사용자 단말장치 사이에 개재하여 상기 스트리밍 서버로부터 멀티캐스팅되는 스트림을 유니캐스팅으로 상기 사용자 단말장치에 전송하며,
    상기 멀티캐스팅 스트림을 수신하는 스트림 수신부;
    상기 수신한 스트림을 저장하는 버퍼;
    상기 사용자 단말장치로부터 제공되는 스트림 전송요청을 수신하여 해당 스트림을 상기 버퍼로부터 전송하도록 하는 사용자 연결 관리부;
    상기 사용자 단말장치로부터 수신한 사용자 네트워크의 유효 대역폭과 사용자 단말장치의 버퍼에 저장된 스트림의 양에 대한 정보에 기초하여 전송속도를 계산하는 전송속도 계산부; 및
    상기 사용자 연결 관리부의 지시로 상기 전송속도 계산부에서 계산한 전송속도에 기초하여 상기 수신한 스트림을 전송하는 스트림 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 중계장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 사용자 연결 관리부는 상기 사용자 단말장치로부터 스트림 전송요청을 수신하면, 함께 제공되는 스트림 관련정보로부터 해당 버퍼를 선택하고 이에 대응하여 상기 스트림 송신부와 상기 전송속도 계산부에 관련된 스레드를 쌍으로 생성하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 중계장치.
  3. 스트리밍 서버와 사용자 단말장치 사이에 개재하여 상기 스트리밍 서버로부터 멀티캐스팅되는 스트림을 유니캐스팅으로 상기 사용자 단말장치에 전송하는 스트리밍 중계장치가 설치되는 스트리밍 서비스 시스템에 적용되며,
    상기 스트리밍 중계장치로부터 전송된 스트림을 수신하는 스트림 수신부;
    상기 수신한 스트림을 저장하는 버퍼;
    상기 버퍼에 저장된 스트림을 디스플레이하는 스트림 표시부;
    사용자로부터 요청되는 스트림 관련정보를 수신하는 단말기 제어부;
    상기 수신한 스트림 관련정보를 상기 스트리밍 중계장치로 송신하는 사용자 연결 관리부; 및
    상기 스트리밍 중계장치로부터 수신한 스트림의 패킷들로부터 사용자 네트워크의 유효 대역폭을 산출하고 상기 버퍼에 현재 저장된 스트림의 양에 대한 정보를 상기 스트리밍 중계장치로 전송하는 사용자 네트워크 유효 대역폭 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 서비스를 위한 사용자 단말장치.
  4. 스트리밍 서버와 사용자 단말장치 사이에 상기 스트리밍 서버로부터 멀티캐스팅되는 스트림을 유니캐스팅으로 상기 사용자 단말장치에 전송하는 스트리밍 중계장치가 설치되는 스트리밍 서비스 시스템에 적용되며,
    상기 사용자 단말장치에서 상기 스트리밍 중계장치로부터 수신한 스트림 패킷으로부터 사용자 네트워크의 유효 대역폭을 산출하는 단계;
    상기 산출된 사용자 네트워크의 유효 대역폭과 상기 사용자 단말장치의 버퍼에 저장된 스트림의 양에 대한 정보를 상기 스트리밍 중계장치에 송신하는 단계;
    상기 스트리밍 중계장치에서 상기 수신한 사용자 네트워크의 유효 대역폭과 상기 사용자 단말장치의 버퍼에 저장된 스트림의 양에 대한 정보를 기반으로 전송속도를 계산하는 단계;
    상기 스트리밍 중계장치가 상기 스트리밍 서버로부터 수신하여 저장된 스트림을 상기 계산된 전송속도에 기초하여 상기 사용자 단말장치로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트리밍 서비스 중계방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 사용자 네트워크의 유효 대역폭이 스트리밍 서비스가 필요로 하는 최소 대역폭 이하로 되면, 상기 전송속도를 상기 사용자 네트워크의 유효 대역폭보다 낮게 유지되도록 변화시키는 것을 특징으로 하는 스트리밍 서비스 중계방법.
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