KR101023755B1 - Ｉｐｔｖ 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

각 채널의 타입과 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 조절하여 네트워크 자원의 효율성을 증가시키면서 채널 변경 지연 시간을 감소시킬 수 있는IPTV 서비스 제공 방법은 (a) 각 채널의 채널 타입을 나타내는 채널 상태 벡터들 중 각 채널들의 평균 재핑 타임과 각 채널들을 통해 전송되는 영상 데이터의 평균 왜곡 값의 합이 최소가 되게 하는 채널 상태 벡터를 최적 채널 상태 벡터로 결정하고, 상기 결정된 최적 채널 분포 상태 벡터에서의 최적 비트 레이트를 결정하는 단계; 및 (b) 상기 최적 비트 레이트로 상기 각 채널을 통해 상기 영상 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
IPTV, 채널 변경 지연, 비트 레이트, 선호도

Description

ＩＰＴＶ 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법 및 장치{Method and Apparatus for Controlling Channel for Providing Internet Protocol Television Service}
본 발명은 IPTV 서비스 제공에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
통신 및 인터넷 기술의 발달로 인해 하나의 가입자 회선 상에서 방송, 전화, 및 데이터를 동시에 전송할 수 있는 TPS (Triple Play Service)가 등장하게 되었고, 이러한 TPS는 다양한 서비스를 하나의 회선을 통해 패키지 형태로 사용자에게 제공할 수 있다는 점에서 그 수요가 급증하고 있으며 이에 따라 이러한 서비스 제공 업체들도 급증하고 있다.
이러한 TPS 서비스 중 대표적인 것이 IPTV(Internet Protocol Television) 서비스이다. IPTV 서비스는 기존의 인터넷 통신망을 통해 방송 서비스를 제공하는 것으로서 기존의 방송 서비스(케이블, 위성, 또는 지상파 방송 등)와 비교하여 볼때 네트워크 자원의 사용면에서 효율적이다.
구체적으로 도 1a에 도시된 바와 같이 기존의 방송 서비스는 사용자의 요구에 관계없이 모든 채널들이 항상 사용자에게 전송되어야 하므로 대역폭의 낭비가 발생하게 되지만, IPTV 서비스는 도 1b에 도시된 바와 같이 IP 멀티캐스트 기술을 도입함으로써 사용자의 요청에 의한 채널만 전송하면 되므로 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있음은 물론, 이로 인해 부족한 가입자 회선의 대역폭 문제를 해소할 수 있다.
그러나, 이러한 IPTV 서비스의 경우 사용자에 의한 채널 요청이 발생하는 경우 해당 채널을 사용자에 전송하는 구조이므로, 사용자가 새로운 채널을 요청할 경우, 선택된 채널이 사용자 단말기에 출력되기까지의 지연(이하 '채널 재핑(Zapping) 타임'이라 함)이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 채널 재핑 타임을 감소시키기 위해서는, 상술한 기존의 방송 서비스와 같이 사용자의 요청이 없더라도 많은 채널을 항상 사용자에게 제공될 수 있도록 하여야 하는데, 이러한 경우 각 채널의 비트 레이트(Bit Rate)는 대역폭(BandWidth)의 제약으로 인해 낮게 유지되어야만 하고 이로 인해, 수신된 영상 데이터의 퀄러티가 낮아질 수 밖에 없다.
반면, 수신된 영상 데이터의 퀄러티를 높이기 위해 각 채널의 비트 레이트를 높힌다면 영상 데이터의 퀄러티는 향상될 수 있지만, 자원의 제약으로 인해 사용자에게 항상 제공 가능한 형태의 채널의 개수가 감소될 수 밖에 없어 채널 재핑 타임이 증가될 수 밖에 없다.
따라서, 트레이드 오프 관계에 있는 채널 재핑 타임과 영상 데이터의 퀄러티를 적절하게 유지할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 각 채널의 타입과 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 조절하여 네트워크 자원의 효율성을 증가시키면서 채널 변경 지연 시간을 감소시킬 수 있는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 각 채널의 타입과 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 결정함에 있어서, 사용자의 채널에 대한 선호도를 반영할 수 있는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 각 채널의 타입과 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 결정함에 있어서, 계산 복잡도를 감소시킬 수 있는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법 및 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 IPTV 서비스 제공 방법은 (a) M개 채널들의 채널 타입을 나타내는 채널 상태 벡터를 초기 채널 상태 벡터로 설정하고, 상기 초기 채널 상태 벡터에 기초하여 상기 각 채널들의 평균 재핑(Zapping) 타임과 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡(Distortion)값의 합인 제1 코스트와 제1 비트 레이트를 산출하는 단계; (b) 상기 채널들 중 적어도 하나의 채널의 채널 타입을 변경함으로써 상기 초기 채널 상 태 벡터를 변경하고, 상기 변경된 채널 상태 벡터에 기초하여 상기 각 채널들의 평균 재핑 타임과 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값의 합인 제2 코스트와 제2 비트 레이트를 산출하는 단계; (c) 상기 제2 코스트가 상기 제1 코스트 보다 작은 경우 상기 초기 상태 벡터를 상기 변경된 채널 상태 벡터로 재설정하는 단계; 및 (d) 상기 제2 채널 상태 벡터 하에서 채널 타입이 제1 타입인 채널의 개수가 미리 설정된 최소 개수이면 상기 변경된 채널 상태 벡터와 상기 제2 비트 레이트를 최적 상태 벡터 및 최적 비트 레이트로 결정하고, 채널 타입이 제1 타입인 채널의 개수가 미리 설정된 개수가 아니면 상기 (b) 단계 및 상기 (c)단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 IPTV 서비스 제공 방법은 M개 채널 중 채널 타입이 제1 타입인 채널의 개수를 이용하여 제1 기준값 및 제2 기준값을 결정하고, 상기 결정된 제1 기준값과 제2 기준값의 중간값을 결정하는 단계; 상기 중간값 보다 작은 정수중 최대값과 중간값 보다 큰 정수중 최소값을 산출하고, 상기 최소값, 중간값, 및 최대값 각각을 기초로 하여 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 각각 결정하는 단계; 상기 최소값, 중간값, 및 최대값을 기초로 결정되는 각각의 채널 상태 벡터하에서 상기 각 채널들의 평균 재핑 타임과 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값의 합인 코스트를 각각 산출하는 단계; 상기 중간값에 대한 코스트가 상기 최소값에 대한 코스트 및 상기 최대값에 대한 코스트 이하인 경우 상기 중간값에 대한 채널 상태 벡터 및 비트 레이트를 최적 상태 벡터 및 최적 비트 레이트로 결정하고, 상기 최소 값에 대한 코스트가 상기 최대값에 대한 코스트 미만이거나 상기 최소값에 대한 코스트가 상기 최대값에 대한 코스트 이상인 경우 상기 제1 기준값 또는 제2 기준값을 상기 중간값으로 갱신한 후 상기 각 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1 기준값은 미리 설정된 제1 타입 채널의 최소 개수이고, 제2 기준값은 미리 설정된 제1 타입 채널의 최대 개수인 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 IPTV 서비스 제공 방법은 (a) 각 채널의 채널 타입을 나타내는 채널 상태 벡터들 중 각 채널들의 평균 재핑 타임과 각 채널들을 통해 전송되는 영상 데이터의 평균 왜곡 값의 합이 최소가 되게 하는 채널 상태 벡터를 최적 채널 상태 벡터로 결정하고, 상기 결정된 최적 채널 분포 상태 벡터에서의 최적 비트 레이트를 결정하는 단계; 및 (b) 상기 최적 비트 레이트로 상기 각 채널을 통해 상기 영상 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 (a)단계에서, 상기 채널 상태 벡터들 중 상기 각 채널들의 평균 재핑 타임과 상기 영상 데이터의 평균 왜곡 값의 합이 최소가 되게 하면서 채널 타입이 제1 타입인 채널들을 위해 요구되는 네트워크 자원이 상기 제1 타입 채널을 미리 설정된 대역폭 보다 작고, 채널 타입이 제2 타입인 채널들을 위해 요구되는 네트워크 자원이 상기 제2 타입 채널을 위해 미리 설정된 대역폭 보다 작도록 하는 채널 상태 벡터를 상기 최적 채널 상태 벡터로 결정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 채널 제어 방법에서, 상기 채널 타입은 제1 타입 및 제2 타입을 포함 하고, 상기 제1 타입은 상기 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터를 사용자의 요청에 관계 없이 미리 사용자 단말기까지 전송하는 채널 타입이고, 상기 제2 타입은 상기 영상 데이터를 사용자의 요청이 있는 경우 상기 사용자 단말기까지 전송하는 채널 타입인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 채널들의 평균 재핑 타임은 특정 채널 상태 벡터하에서의 각 채널들의 실제 평균 재핑 타임을 소정 구간에서 정규화한 값인 것을 특징으로 하되, 상기 정규화는 상기 특정 채널 상태 벡터하에서의 실제 평균 재핑 타임과 제1 타입 채널의 개수가 최대 개수일때의 평균 재핑 타임의 차이값과 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수일때의 평균 재핑 타임과 제1 타입 채널의 개수가 최대 개수일때의 평균 재핑 타임의 차이값을 나눔에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 특정 채널 상태 벡터하에서의 각 채널들의 실제 평균 재핑 타임은 제1 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임, 각 채널에 대한 채널 선호도, 각 채널들의 채널 타입에 대한 정보, 제2 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 한다.
이때, 상기 특정 채널 상태 벡터하에서의 각 채널들의 실제 평균 재핑 타임은
Figure 112009036469607-pat00001
에 의해 산출되고,
Figure 112009036469607-pat00002
는 제1 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임,
Figure 112009036469607-pat00003
는 i번째 채널의 채널 타입에 대한 정보,
Figure 112009036469607-pat00004
는 i번째 채널에 대한 선호도,
Figure 112009036469607-pat00005
은 제2 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임, 및
Figure 112009036469607-pat00006
는 전체 채널 개수인 것을 특징으로 하고, 상기 채널 타입에 대한 정보는 채널 타입이 제1 타입인 경우 값이 1이고 채널 타입이 제2 타입인 경우 값이 0인 것을 특징으로 하며, 제1 타입 채널에 대해 발생되는 재핑 타임은
Figure 112009036469607-pat00007
이고, 제2 타입 채널에 대해 발생되는 재핑 타임은
Figure 112009036469607-pat00008
이며,
Figure 112009036469607-pat00009
는 상기 영상 데이터의 GOP(Group of Picture)의 시간 인터발이고,
Figure 112009036469607-pat00010
는 채널 변경 요청이후 해당 채널의 영상 데이터가 도착하는데 소요되는 시간과 멀티 세션 가입 및 탈퇴 처리에 소요되는 시간의 합인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 채널 선호도는
Figure 112009036469607-pat00011
로 근사화되고,
Figure 112009036469607-pat00012
는 가입자의 수이고,
Figure 112009036469607-pat00013
는 소정 시간 구간이며,
Figure 112009036469607-pat00014
는 j번째 사용자가 소정 시간 구간 동안 i번째 채널을 시청한 시간인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 비트 레이트는 상기 채널 타입이 제1 타입인 채널들을 위해 할당된 대역폭과 특정 상태 벡터하에서 채널 타입이 제1 타입인 채널 개수의 합의 비율로 결정되고, 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값은 상기 영상 데이터를 특정 비트레이트로 상기 각 채널들을 통해 전송할 때의 실제 평균 왜곡값을 소정 구간에서 정규화한 값인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 정규화는 상기 영상 데이터를 특정 비트 레이트로 전송할 때의 실제 평균 왜곡값과 상기 영상 데이터를 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수일 때 산출되는 비트 레이트로 전송할 때 실제 평균 왜곡값의 차이값과 상기 영상 데이터를 제1 타입인 채널의 개수가 최대 개수일 때의 비트 레이트로 전송할때의 실제 평균 왜곡값과 상기 영상 데이터를 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수일 때의 비트 레이트로 전송할때의 실제 평균 왜곡값의 차이값을 나눔에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 영상 데이터를 상기 특정 비트레이트로 전송할때의 실제 평균 왜곡값은 각 채널별로 산출된 R-D 커브의 합과 전체 채널 개수 M의 비율로 정의되고, 상기 R-D 커브는
Figure 112011008849779-pat00015
로 근사화되고,
Figure 112011008849779-pat00016
및
Figure 112011008849779-pat00017
는 i번째 채널의 왜곡 모델 파라미터이고
Figure 112011008849779-pat00018
는 i번째 채널의 프레임들의 개수이며,
Figure 112011008849779-pat00019
는 i번째 채널의 프레임 당 픽셀들의 개수이고,
Figure 112011008849779-pat00020
은 상기 특정 비트 레이트인 것을 특징으로 한다.
한편, 상술한 채널 제어 방법을 이용하는 IPTV 서비스는 와이맥스(WiMAX) 네트워크를 통해 제공할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치는, M개 채널들의 채널 타입을 나타내는 각 채널 상태 벡터들 중 각 채널들의 평균 재핑 타임과 각 채널들을 통해 전송되는 영상 데이터의 평균 왜곡 값의 합이 최소가 되게 하는 채널 상태 벡터를 최적 채널 상태 벡터 로 결정하고, 상기 결정된 최적 채널 분포 상태 벡터에서의 최적 비트 레이트를 결정하는 제어부; 및 상기 최적 비트 레이트로 상기 각 채널을 통해 상기 영상 데이터를 전송하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각 채널의 타입과 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 조절함으로써 네트워크 자원의 낭비는 감소시키고 채널 재핑 타임은 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 각 채널의 타입과 영상 데이터의 비트 레이트를 결정함에 있어서, 사용자의 채널에 대한 선호도를 반영함으로써 사용자의 선호도가 높은 채널을 사용자의 요청이 없더라도 사용자 단말기까지 미리 전송하는 채널로 선택함으로써 채널 변경 지연을 최소화하면서 네트워크 자원의 낭비를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 각 채널의 타입과 영상 데이터의 비트 레이트를 결정함에 있어서 새로운 알고리즘을 적용함으로써 계산 복잡도를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
이하 첨부되는 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치의 개략적인 블록도이다.
도시된 바와 같이, IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치는 제어부(200) 및 전송부(210)를 포함한다.
먼저, 제어부(200)는 M개 채널들의 채널 타입을 나타내는 채널 상태 벡터들 중 각 채널들의 평균 재핑 타임과 각 채널들을 통해 전송되는 영상 데이터의 평균 왜곡 값의 합이 최소가 되게 하는 채널 상태 벡터를 최적 채널 상태 벡터로 결정하고, 결정된 최적 채널 분포 상태 벡터에서의 최적 비트 레이트를 결정한다.
일 실시예에 있어서 채널 타입은 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터를 사용자의 요청이 없더라도 미리 사용자 단말기까지 전송하는 프로 액티브 채널(Proactive Channel, 이하, '제1 타입 채널' 이라 함)과, 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터를 사용자의 요청이 있는 경우 사용자 단말기까지 전송하는 온 디맨드 채널(On-Demand Channel, 이하, '제2 타입 채널'이라 함)을 포함한다.
이때, 특정 채널을 제1 타입 채널로 설정하게 되면 채널 재핑 타임은 감소시킬 수 있지만 해당 채널을 아무도 시청하지 않는 경우에는 네트워크 대역폭의 낭비가 발생될 수 있고, 특정 채널을 제2 타입 채널로 설정하게 되면 네트워크 대역폭이 낭비되는 것은 막을 수 있지만 채널 재핑 타임이 증가될 수 있다.
특히, 도 3에 도시된 바와 같이 전체 대역폭은 제1 타입 채널을 위한 대역폭과 제2 타입 채널 및 비-IPTV 서비스를 위한 대역폭으로 구분되어 있고, 제1 타입 채널의 비트 레이트(Bit Rate)와 제2 타입 채널의 비트 레이트가 동일하다고 가정하는 경우, 제1 타입 채널의 개수를 증가시키게 되면 채널 재핑 타임은 감소시킬 수 있지만 한정된 네트워크 대역폭으로 인해 채널의 비트 레이트가 낮아질 수 밖에 없어 영상 데이터의 퀄러티가 저하될 수 밖에 없다.
또한, 채널의 비트 레이트를 증가시키기 되면 영상 데이터의 퀄러티는 향상시킬 수 있지만 한정된 네트워크 대역폭으로 인해 제1 타입 채널의 개수가 감소되어 채널 재핑 타임이 증가될 수 밖에 없다.
따라서, 제어부(110)는 한정된 네트워크 대역폭 내에서 채널 재핑 타임을 감소시키면서 영상 데이터의 퀄러티가 향상될 수 있도록 채널 상태 벡터와 영상 데이터의 비트 레이트를 결정한다.
여기서, 채널 상태 벡터란 상술한 바와 같이 M개 채널 각각의 채널 타입을 나타내는 것으로서, 채널 상태 벡터는 아래의 수학식 1과 같이 표기될 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00021
일 실시예에 있어서, i번째 채널이 제1 타입 채널인 경우 채널 타입 정보를 1로 설정하고, i번째 채널이 제2 타입 채널인 경우 채널 타입 정보를 0으로 설정할 수 있다. 따라서, 채널 개수가 M이고, 채널 타입 정보는 1 또는 0으로 2개의 값을 가질 수 있으므로 채널 상태 벡터는 2M개 존재할 수 있다.
제어부(110)는 상술한 바와 같이 채널 재핑 타임을 감소시키면서 해당 채널을 통해 전송되는 영상 데이터의 퀄러티를 향상시킬 수 있는 최적 채널 상태 벡터와 최적 비트 레이트를 결정하기 위해 아래의 수학식 2에 기재된 바와 같이 각 채널들의 평균 재핑 타임과 각 채널들을 통해 전송되는 영상 데이터의 평균 왜곡(Distortion) 값의 합으로 정의되는 코스트(Cost)가 최소가 되게 하는 채널 상태 벡터를 최적 채널 상태 벡터로 결정하고, 결정된 최적 채널 상태 벡터 하에서의 비트 레이트를 최적 비트 레이트로 결정할 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00022
여기서,
Figure 112009036469607-pat00023
는 각 채널들의 평균 재핑 타임을 나타내고,
Figure 112009036469607-pat00024
은 영상 데이터의 평균 왜곡값을 나타내며,
Figure 112009036469607-pat00025
는 0이상 1이하의 값으로써 네트워크 관리자에 의해 조절 가능한 가중치이다, 일 실시예에 있어서,
Figure 112009036469607-pat00026
는 가입자의 요청에 따라 조절 가능한 것으로서, 네트워크 관리자는 가입자가 작은 채널 재핑 타임을 원하는 경우
Figure 112009036469607-pat00027
를 큰 값으로(예컨대, 특정 임계치 이상의 값) 설정할 수 있고, 반대로 가입자가 보다 좋은 퀄러티의 영상 데이터를 원하는 경우
Figure 112009036469607-pat00028
를 작은 값(예컨대, 특정 임계치 이하의 값)으로 설정할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 한정된 네트워크 자원을 고려해야 하기 때문에 상술한 수학식 2에 기재된 코스트가 최소가 되게 함과 동시에 아래의 수학식 3 및 4에 기재된 조건을 만족하는 채널 상태 벡터 및 비트 레이트를 최적 채널 상태 벡터 및 최적 비트 레이트로 결정할 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00029
Figure 112009036469607-pat00030
여기서, 수학식 3에서
Figure 112009036469607-pat00031
는 제1 타입 채널을 위해 할당된 네트워크 대역폭을 의미하고,
Figure 112009036469607-pat00032
은 제2 타입 채널을 위해 할당된 네트워크 대역폭을 의미한다.
이러한 수학식 3에 기재된 조건은 특정 비트 레이트
Figure 112009036469607-pat00033
하에서 제1 타입 채널들을 위해 요구되는 네트워크 자원이 제1 타입 채널을 위해 할당된 네트워크 대역폭
Figure 112009036469607-pat00034
이하여야 한다는 것을 의미하고, 수학식 4에 기재된 조건은 특정 비트 레이트
Figure 112009036469607-pat00035
하에서 제2 타입 채널을 위해 요구되는 네트워크 자원이 제2 타입 채널을 위해 할당된 네트워크 대역폭
Figure 112009036469607-pat00036
이하여야 한다는 것을 의미한다.
한편, 특정 비트 레이트
Figure 112009036469607-pat00037
은 아래의 수학식 5를 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00038
수학식 5에서,
Figure 112009036469607-pat00039
는 제1 타입 채널의 개수를 의미하고,
Figure 112009036469607-pat00040
는 x보다 작은 최대의 정수를 의미한다. 따라서, 최대 비트 레이트인
Figure 112009036469607-pat00041
와 최소 비트 레이트인
Figure 112009036469607-pat00042
은 각각 수학식 6 및 7과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00043
Figure 112009036469607-pat00044
수학식 6에서
Figure 112009036469607-pat00045
는 최대 제1 타입 채널의 개수를 의미하고,
Figure 112009036469607-pat00046
는 최소 제1 타입 채널의 개수를 의미하는 것으로서, 각각 아래의 수학식 8 및 9와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00047
Figure 112009036469607-pat00048
수학식 8에서
Figure 112009036469607-pat00049
는 전체 채널의 개수를 의미하고, 수학식 9에서
Figure 112009036469607-pat00050
는 아래의 수학식 10과 같이 정의된다.
Figure 112009036469607-pat00051
수학식 10에서
Figure 112009036469607-pat00052
는 아래의 수학식 11과 같이 정의된다.
Figure 112009036469607-pat00053
한편, 수학식 2에 기재된
Figure 112009036469607-pat00054
와
Figure 112009036469607-pat00055
은 각 채널의 실제 평균 재핑 타임과 실제 평균 왜곡값을 소정구간 예컨대, [0, 1] 구간에서 정규화(Normalized)함으로써 획득된 값일 수 있다. 여기서, 실제 평균 재핑 타임과 실제 평균 왜곡값을 소정 구간에서 정규화하는 이유는
Figure 112009036469607-pat00056
와
Figure 112009036469607-pat00057
은 상이한 차원을 가지는 값이기 때문이다. 이때,
Figure 112009036469607-pat00058
는 아래의 수학식 12을 이용하여 산출될 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00059
수학식 16에서,
Figure 112009036469607-pat00060
는 각 채널의 실제 평균 재핑 타임을 나타내는 것으로서, 아래의 수학식 13을 이용하여 산출될 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00061
Figure 112009036469607-pat00062
수학식 13에서,
Figure 112009036469607-pat00063
는 제1 타입 채널의 채널 재핑 타임을 나타내고,
Figure 112009036469607-pat00064
은 제2 타입 채널의 채널 재핑 타임을 나타내는 것으로서, 각각 수학식 14 및 15와 같이 정의된다.
Figure 112009036469607-pat00065
Figure 112009036469607-pat00066
수학식 14 및 15에서,
Figure 112009036469607-pat00067
는 영상 데이터의 GOP(Group of Picture)의 시간 구간(Time Interval)을 의미하고,
Figure 112009036469607-pat00068
는 네트워크 지연 시간을 의미하는 것으로서 네트워크 지연 시간은 채널 변경 요청이 전송된 이후 요청된 채널이 수신되는데 소요된 경과시간(Passing Time)과 멀티 세션 가입(Join) 및 탈퇴(Leave) 절차에 소요되는 처리시간(Processing Time)으로 구성된다.
한편, 수학식 13에서,
Figure 112009036469607-pat00069
는 i번째 채널에 대한 채널 선호도를 나타내는 것으로서, 모든 채널에 대한 선호도는 아래의 수학식 16에 도시된 바와 같은 채널 선호도 벡터를 이용하여 나타낼 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00070
한편,
Figure 112009036469607-pat00071
는 아래의 수학식 17과 같이 근사화될 수 있으며, 각 채널에 대한 선호도의 합은 1이 된다.
Figure 112009036469607-pat00072
수학식 17에서,
Figure 112009036469607-pat00073
는 소정 시간 구간을 나타내며,
Figure 112009036469607-pat00074
는 소정 시간 구간동안 j번째 가입자가 i번째 채널을 시청한 시간을 나타낸다.
또한, 수학식 16에서,
Figure 112009036469607-pat00075
는 제1 타입 채널의 개수가 최대(
Figure 112009036469607-pat00076
)일때의 각 채널의 평균 재핑 타임을 의미하고,
Figure 112009036469607-pat00077
는 제1 타입 채널의 개수가 최소(
Figure 112009036469607-pat00078
)일때의 각 채널의 평균 재핑 타임을 의미한다.
한편, 상술한 수학식 2에 기재된 영상 데이터의 평균 왜곡값인
Figure 112009036469607-pat00079
은 아래의 수학식 18를 이용하여 산출될 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00080
수학식 18에서,
Figure 112009036469607-pat00081
는 영상 데이터의 실제 평균 왜곡값을 나타내는 것 으로서, 아래의 수학식 19을 이용하여 산출될 수 있다. 수학식 18에서,
Figure 112009036469607-pat00082
은 최대 비트 레이트(
Figure 112009036469607-pat00083
)일때의 평균 왜곡값을 나타내고,
Figure 112009036469607-pat00084
은 최소 비트 레이트(
Figure 112009036469607-pat00085
)일때의 평균 왜곡값을 나타낸다.
Figure 112009036469607-pat00086
수학식 19에서,
Figure 112011008849779-pat00087
는 비트 레이트-왜곡(Rate-Distortion) 모델에서 제시된 R-D커브를 나타내는 것으로서, 이러한
Figure 112011008849779-pat00088
는 아래의 수학식 20과 같이 근사화될 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00089
수학식 20에서,
Figure 112009036469607-pat00090
및
Figure 112009036469607-pat00091
는 i번째 채널의 왜곡 모델 파라미터들이고,
Figure 112009036469607-pat00092
는 i번째 채널의 프레임의 개수를 의미하고,
Figure 112009036469607-pat00093
는 i번째 채널의 프레임당 픽셀의 개수를 의미한다.
상술한 바와 같은 제어가(110)가 최적 채널 상태 벡터와 최적 비트 레이트를 산출하는 방법에 대한 구체적인 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
다시 도 1을 참조하면, 전송부(120)는 영상 데이터를 상술한 제어부(110)에 의해 결정된 최적 비트 레이트로 각 채널을 통해 전송한다. 이때, 상술한 바와 같이 전송부(120)는 해당 채널이 제1 타입 채널인 경우에는 영상 데이터를 사용자의 요청이 없더라도 사용자 단말기까지 제공하고, 해당 채널이 제2 타입 채널인 경우에는 영상 데이터를 IPTV까지 전송하고, 사용자의 요청이 있는 경우에 해당 영상 데이터가 사용자 단말기까지 전송되도록 한다.
일 실시예에 있어서, 상술한 채널 제어 장치는 와이맥스(WiMAX)와 연동하여 IPTV 서비스를 와이맥스 네트워크를 이용하여 제공할 수도 있다. 이러한 경우, 사용자는 모바일 환경에서도 IPTV 서비스를 제공받을 수 있게 된다. 이와 같이, IPTV 서비스를 와이맥스 네트워크를 이용하여 제공하는 경우, 채널 변경 요청은 UGS(Unsolicited Grant Service) 클래스를 이용함에 의해 전송될 수 있는데, 이때 UGS의 허여 구간(Grant Interval)은 미리 결정되어 있을 수 있다.
또한, IPTV 서비스를 와이맥스 네트워크를 이용하여 제공하는 경우, 영상 데이터는 가장 스파스트(Sparsest)한 모듈레이션과 가장 낮은(Lowest) 코딩 레이트로 전송될 수 있다.
IPTV 서비스를 와이맥스 네트워크를 이용하여 제공하는 경우, 제2 타입 채널에 대한 채널 재핑 타임을 제외한 다른 내용들은 상술한 실시예와 거의 동일하다. IPTV 서비스를 와이맥스 네트워크를 이용하여 제공하는 경우 제2 타입 채널에 대한 채널 재핑 타임은 아래의 수학식 21과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112009036469607-pat00094
수학식 21에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 타입 채널에 대한 채널 재핑 타임은 UGS 클래스의 허여 구간을 나타내는
Figure 112009036469607-pat00095
을 함께 고려하여 결정됨을 알 수 있다.
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여 도 1에 도시된 제어부의 세부 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어부의 세부 구성을 보여주는 도면이다. 도시된 바와 같이 제1 실시예에 따른 제어부(110)는 채널 상태 벡터 결정부(410), 코스트 산출부(420), 비트 레이트 산출부(430), 및 최적해 결정부(440)를 포함한다.
먼저, 채널 상태 벡터 결정부(410)는 M개의 채널들 중 제1 타입 채널의 개수가 미리 설정된 최소 개수가 될 때까지 각 채널의 채널 타입을 변경시켜가면서 채널 상태 벡터들을 변경한다.
예컨대, 채널 상태 벡터 결정부(410)는 최초에는 모든 채널들이 제1 타입 채널로 설정함으로써 제1 채널 상태 벡터를 결정하고, 이후 M개의 채널 중 1개의 채널을 제2 타입 채널로 변경함으로써 제1 채널 상태 벡터를 변경하고, 이후 다시 또 다른 1개의 채널을 제2 타입 채널로 변경함으로써 변경된 채널 상태 벡터를 다시 변경하는 것이다. 이러한 과정을 제1 타입 채널의 개수가 3개가 될 때까지 반복하는 것이다. 이때, 사용자의 선호도가 낮은 채널을 채널 타입을 변경할 채널로 선택할 수 있다.
다음으로, 코스트 산출부(420)는 상술한 채널 상태 벡터 결정부에 의해 결정되는 채널 상태 벡터 별로 각 채널들의 평균 재핑 타임과 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값의 합인 코스트를 산출한다.
예컨대, 채널 상태 벡터 결정부(410)에 의해 제1 채널 상태 벡터가 결정되면, 제1 채널 상태 벡터 하에서의 코스트를 산출하고, 채널 상태 벡터 결정부(410)에 의해 제1 채널 상태 벡터가 변경되면 변경된 채널 상태 벡터 하에서의 코스트를 산출하는 것이다.
이때, 코스트는 상술한 수학식 2를 이용하여 산출될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 비트 레이트 산출부(430)는 상술한 채널 상태 벡터 결정부에 의해 결정되는 채널 상태 벡터 별로 각 채널들의 비트 레이트를 산출한다. 일 실시예에 있어서 비트 레이트 산출부(430)는 상술한 수학식 5를 이용하여 각 채널들의 비트 레이트를 산출할 수 있다.
예컨대, 채널 상태 벡터 결정부(410)에 의해 제1 채널 상태 벡터가 결정되면, 제1 채널 상태 벡터 하에서의 제1 타입 채널의 개수를 이용하여 비트 레이트를 산출하고, 채널 상태 벡터 결정부(410)에 의해 제1 채널 상태 벡터가 변경되면 변 경된 채널 상태 벡터 하에서의 제1 타입 채널의 개수를 이용하여 비트 레이트를 산출하는 것이다.
다음으로, 최적해 결정부(440)는 채널 상태 벡터들 중 코스트 산출부(420)에 의해 산출된 코스트가 최소인 채널 상태 벡터를 최적 상태 벡터로 결정하고, 최적 상태 벡터에서의 비트 레이트를 최적 비트 레이트로 결정한다.
이하에서는 구체적인 예를 들어 상술한 제어부(110)가 최적 채널 상태 벡터와 최적 비트 레이트를 결정하는 방법을 설명한다.
먼저 채널 상태 벡터 결정부(410)가 모든 채널의 채널 타입이 제1 타입 채널으로 설정되어 있는 제1 채널 상태 벡터를 결정하면, 코스트 산출부(420) 및 비트 레이트 산출부(430)가 제1 채널 상태 벡터 하에서의 제1 코스트 및 제1 비트 레이트를 산출한다.
아직 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수가 되지 않았으므로, 채널 상태 벡터 결정부(410)는 M개의 채널 중 적어도 한 개의 채널의 채널 타입을 제2 타입 채널로변경함으로써 제1 채널 상태 벡터를 변경한다. 코스트 산출부(420) 및 비트 레이트 산출부(430)는 변경된 채널 상태 벡터하에서의 제2 코스트 및 제2 비트 레이트를 산출한다.
이후, 최적해 산출부(440)는 제1 코스트와 제2 코스트를 비교하고, 비교결과 제2 코스트가 제1 코스트 보다 작은 경우 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수인 경우 변경된 채널 상택 벡터 및 제2 비트 레이트를 최적해로 결정한다.
만약, 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수가 아닌 경우 그 결과를 채널 상태 벡터 결정부(410)로 통지함으로써 채널 상태 벡터 결정부(410)가 적어도 하나의 채널 타입을 변경함으로써 변경된 채널 상태 벡터를 다시 변경할 수 있도록 한다.
즉, 최적해 산출부(440)는 각 채널 상태 벡터 별로 산출된 코스트들 중 최소 코스트를 가지는 채널 상태 벡터를 최적 상태 벡터로 결정하고, 최적 상태 벡터에서의 비트 레이트를 최적 비트 레이트로 결정하는 것이다.
상술한 제1 실시예에 있어서는 제어부(110)가 모든 채널 상태 벡터 별로 코스트를 산출하여 최소 코스트를 가지는 채널 상태 벡터를 최적 상태 벡터로 결정하고, 그 때의 비트 레이트를 최적 비트 레이트로 결정하는 것으로 기재하였다. 하지만 제2 실시예에 있어서는, 계산의 복잡성을 감소시키기 위해 바이 섹션 기법(Bisection Method)를 이용하여 최적 채널 상태 벡터 및 최적 비트 레이트를 결정할 수도 있다.
이러한 제2 실시예에 따른 제어부의 세부 구성을 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어부의 세부 구성을 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 제2 실시예에 따른 제어부(110)는 기준값 설정부(510), 코스트 산출부(520), 비트 레이트 산출부(530), 및 최적해 결정부(540)를 포함한다.
기준값 설정부(510)는 먼저, M개의 채널 중 채널 타입이 제1 타입인 채널의 개수를 이용하여 제1 기준값 및 제2 기준값을 결정한다. 일 실시예에 있어서 최초의 제1 기준값은 제1 타입 채널의 최소 개수를 이용하여 결정하고, 최초의 제2 기 준값은 제1 타입 채널의 최대 개수를 이용하여 결정할 수 있다.
또한, 기준값 설정부(510)는 후술할 최적해 결정부(540)의 결과에 따라 상술한 최초의 제1 기준값 및 제2 기준값을 새로운 값으로 갱신한다.
다음으로, 코스트 산출부(520)는 기준값 설정부(510)에 의해 결정된 제1 및 제2 기준값의 중간값과, 상기 중간값 보다 작은 정수들 중 최대값과, 상기 중간값보다 큰 정수들 중 최소값 각각을 기초로 결정되는 채널 상태 벡터 별로 각 채널들의 평균 재핑 타임과 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡 값의 합인 코스트를 산출한다.
이때, 제1 기준값과 제2 기준값의 중간값은 제1 기준값과 제2 기준값의 평균값보다 작은 정수들 중 최대값일 수 있다.
즉, 코스트 산출부(520)는 최소값에 대한 코스트, 중간값에 대하 코스트, 최대값에 대한 코스트를 산출하는 것이다. 여기서, 코스트는 상술한 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다.
다음으로, 비트 레이트 산출부(530)는 기준값 설정부(510)에 의해 결정된 제1 및 제2 기준값의 중간값, 상기 중간값보다 작은 정수들 중 최대값과, 상기 중간값보다 큰 정수들 중 최소값 각각에 대해 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 산출한다. 이때 비트 레이트 산출부(530)는 상술한 수학식 5를 이용하여 비트 레이트를 산출할 수 있다.
다음으로, 최적해 결정부(540)는 중간값에 대한 코스트가 최소값에 대한 코스트 및 최대값에 대한 코스트 이하인 경우, 중간값에 대한 채널 상태 벡터 및 비 트 레이트를 최적 상태 벡터 및 최적 비트 레이트로 결정한다.
한편, 최적해 결정부(540)는 최소값에 대한 코스트가 최대값에 대한 코스트 미만이거나 최소값에 대한 코스트가 최대값에 대한 코스트 이상인 경우 그 결과를 상술한 기준값 설정부(510)로 통지함으로써 기준값 설정부(510)가 최초의 제1 기준값을 상술한 중간값으로 대체하거나, 제2 기준값을 상술한 중간값으로 갱신할 수 있도록 한다.
이하에서는 구체적인 예를 들어 제2 실시예에 따른 제어부(110)가 최적 채널 상태 벡터와 최적 비트 레이트를 결정하는 방법을 설명한다.
먼저 기준값 설정부(510)가 제1 타입 채널의 최소 개수를 제1 기준값으로 설정하고, 제1 타입 채널의 최대 개수를 제2 기준값으로 설정한다.
이후, 코스트 산출부(520)는 제1 기준값과 제2 기준값의 중간값과, 중간값보다 작은 정수들 중 최대값, 중간값보다 큰 정수들 중 최소값 각각을 기초로 하여 중간값에 대한 코스트, 최대값에 대한 코스트, 및 최소값에 대한 코스트를 산출한다.
또한, 비트 레이트 산출부(530)는 중간값에 대한 비트 레이트, 최대값에 대한 비트 레이트, 및 최소값에 대한 비트 레이트를 산출한다.
이후, 최적해 결정부(540)는 중간값에 대한 비트 레이트가 최대값에 대한 비트 레이트 이하이고, 최소값에 대한 비트 레이트 이하이면 중간값을 기초로한 채널 상태 벡터 및 비트 레이트를 최적 채널 상태 벡터 및 최적 비트 레이트로 결정한다.
한편, 최소값에 대한 비트 레이트가 최대값에 대한 비트 레이트 미만이거나 최소값에 대한 비트 레이트가 최대값에 대한 비트 레이트 이상인 경우 최적해 결정부(540)는 그 결과를 기준값 설정부(510)로 통지하고, 기준값 설정부(510)는 최소값에 대한 비트 레이트가 최대값에 대한 비트 레이트 미만인 경우에는 제2 기준값을 중간값으로 갱신하고, 최소값에 대한 비트 레이트가 최대값에 대한 비트 레이트 이상인 경우에는 제1 기준값을 중간값으로 갱신한다.
이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 채널 제어 방법을 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다. 먼저, 각 채널의 채널 타입을 나타내는 채널 상태 벡터들 중 각 채널들의 평균 재핑 타임과 각 채널들을 통해 전송되는 영상 데이터의 평균 왜곡값의 합인 코스트가 최소가 되게 하는 채널 상태 벡터를 최적 채널 상태 벡터와 최적 비트 레이트를 결정한다(S600).
이후, 결정된 최적 채널 상태 벡터를 기초로 하여 각 채널의 채널 별로 최적 비트 레이트로 영상 데이터를 전송한다(S610). 이때, 제1 타입 채널의 경우에는 사용자의 요청에 관계 없이 해당 영상 데이터를 사용자 단말기까지 전송하지만 제2 타입 채널의 경우에는 사용자의 요청이 있는 경우에 한하여 사용자 단말기까지 전송하게 된다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 코스트가 최소가 되게 하는 최적 채널 상태 벡터와 최적 비트 레이트를 결정하는 방법을 설명한다.
먼저, 도 7을 참조하면, 먼저, M개의 모든 채널의 채널 타입이 제1 타입이 되도록 제1 채널 상태 벡터를 설정한다(S700).
이후, 제1 채널 상태 벡터 하에서의 제1 비트 레이트와 제1 코스트를 산출한다(S710). 이때, 제1 비트 레이트는 상술한 수학식 5를 이용하여 산출할 수 있고, 제1 코스트는 상술한 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다.
이후, M개의 채널 중 적어도 하나의 채널의 채널 타입을 제2 타입으로 변경함으로써 상술한 제1 채널 상태 벡터를 변경한다(S720). 이때, 사용자에 의한 선호도가 낮은 채널의 채널 타입을 변경함으로써 제1 채널 상태 벡터를 변경할 수 있다.
이후, 변경된 채널 상태 벡터 하에서, 제2 비트 레이트와 제2 코스트를 산출한다(S730).
이후, 제1 코스트와 제2 코스트를 비교하고(S740), 비교결과 제2 코스트가 제1 코스트 미만인 경우, 제1 타입 채널의 개수가 미리 설정된 최소 개수인지 여부를 추가로 판단한다(S750), 판단결과, 제1 타입 채널의 개수가 미리 설정된 최소 개수인 경우 변경된 채널 상태 벡터 및 제2 비트 레이트를 최적 채널 상태 벡터와 최적 비트 레이트로 결정한다(S760).
한편, S750의 판단결과 제1 타입 채널의 개수가 미리 설정된 최소 개수가 아닌 경우 제1 채널 상태 벡터를 변경된 채널 상태 벡터로 대체하고(S770), 이후 S720 내지 S770과정을 반복한다.
상술한 실시예에 있어서는 모든 상태 벡터들에 대해 코스트를 산출하는 것으 로 기재하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 일부 상태 벡터들에 대해서만 코스트를 산출함으로써 최적 채널 상태 벡터와 최적 비트 레이트를 결정할 수도 있다.
이를 도 8을 참조하여 설명하면, 먼저, M개의 채널들 중 제1 타입 채널의 최소 개수를 이용하여 제1 기준값을 설정하고 제1 타입 채널의 최대 개수를 이용하여 제2 기준값을 설정한다(S800).
이후, 제1 기준값과 제2 기준값의 중간값과, 상기 중간값보다 작은 정수들 중 최대값, 상기 중간값보다 큰 정수들 중 최소값을 결정한다(S810). 여기서, 중간값이란 제1 기준값과 제2 기준값의 평균값 보다 작은 정수들 중 최대값을 의미한다.
이후, 중간값, 최대값, 및 최소값 각각을 기초로 중간값에 대한 코스트 및 비트 레이트, 최대값에 대한 코스트 및 비트 레이트, 및 최소값에 대한 코스트 및 비트 레이트를 결정한다(S820). 이때, 코스트는 상술한 수학식 2를 이용하여 결정할 수 있고, 비트 레이트는 상술한 수학식 5를 이용하여 결정할 수 있다.
이후, 중간값에 대한 코스트가 최대값 및 최소값에 대한 코스트 이하인지 여부를 판단한다(S830). 판단결과, 중간값에 대한 코스트가 최대값 및 최소값에 대한 코스트 이하인 경우, 중간값을 기초로 결정되는 채널 상태 벡터를 최적 채널 상태 벡터로 결정하고 중간값에 대한 비트 레이트를 최적 비트 레이트로 결정한다(S840).
한편, S830의 판단결과, 최소값에 대한 코스트가 최대값에 대한 코스트 미만인지 여부를 판단하여(S835), 미만인 경우에는 제2 기준값을 중간값으로 대체하 여(S850), 상술한 S810 내지 S840을 반복하고, 최소값에 대한 코스트가 최대값에 대한 코스트 이상인 경우에는 제1 기준값을 중간값으로 대체하고(S860), 상술한 S810 내지 S840을 반복한다.
상술한 채널 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 한편, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 한편, 이러한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.
또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이 다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 방송 서비스 제공 메커니즘과 IPTV 서비스의 제공 메커니즘을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 제어 장치의 개략적인 블럭도.
도 3은 IPTV 서비스 제공을 위한 대역폭의 구성을 보여주는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 제어부의 개략적인 구성을 보여주는 도면.
도 5는 도 2에 도시된 제어부의 또 다른 개략적인 구성을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 제어 방법을 보여주는 플로우차트.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 최적해를 결정하는 구체적인 방법을 보여주는 플로우차트.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최적해를 결정하는 구체적인 방법을 보여주는 플로우차트.

Claims (29)

  1. (a) M개 채널들의 채널 타입을 나타내는 채널 상태 벡터를 초기 채널 상태 벡터로 설정하고, 상기 초기 채널 상태 벡터에 기초하여 상기 각 채널들의 평균 재핑(Zapping) 타임과 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡(Distortion)값의 합인 제1 코스트와 제1 비트 레이트를 산출하는 단계;
    (b) 상기 채널들 중 적어도 하나의 채널의 채널 타입을 변경함으로써 상기 초기 채널 상태 벡터를 변경하고, 상기 변경된 채널 상태 벡터에 기초하여 상기 각 채널들의 평균 재핑 타임과 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값의 합인 제2 코스트와 제2 비트 레이트를 산출하는 단계;
    (c) 상기 제2 코스트가 상기 제1 코스트 보다 작은 경우 상기 초기 상태 벡터를 상기 변경된 채널 상태 벡터로 재설정하는 단계; 및
    (d) 상기 변경된 채널 상태 벡터 하에서 채널 타입이 제1 타입인 채널의 개수가 미리 설정된 최소 개수이면 상기 변경된 채널 상태 벡터와 상기 제2 비트 레이트를 최적 상태 벡터 및 최적 비트 레이트로 결정하고, 채널 타입이 제1 타입인 채널의 개수가 미리 설정된 개수가 아니면 상기 (b) 단계 및 상기 (c)단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  2. M개 채널 중 채널 타입이 제1 타입인 채널의 개수를 이용하여 제1 기준값 및 제2 기준값을 결정하고, 상기 결정된 제1 기준값과 제2 기준값의 중간값을 결정하 는 단계;
    상기 중간값 보다 작은 정수중 최대값과 중간값 보다 큰 정수중 최소값을 산출하고, 상기 최소값, 중간값, 및 최대값 각각을 기초로 하여 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 각각 결정하는 단계;
    상기 최소값, 중간값, 및 최대값을 기초로 결정되는 각각의 채널 상태 벡터하에서 상기 각 채널들의 평균 재핑 타임과 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값의 합인 코스트를 각각 산출하는 단계;
    상기 중간값에 대한 코스트가 상기 최소값에 대한 코스트 및 상기 최대값에 대한 코스트 이하인 경우 상기 중간값에 대한 채널 상태 벡터 및 비트 레이트를 최적 상태 벡터 및 최적 비트 레이트로 결정하고, 상기 최소값에 대한 코스트가 상기 최대값에 대한 코스트 미만이거나 상기 최소값에 대한 코스트가 상기 최대값에 대한 코스트 이상인 경우 상기 제1 기준값 또는 제2 기준값을 상기 중간값으로 갱신한 후 상기 각 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 기준값은 미리 설정된 제1 타입 채널의 최소 개수이고, 제2 기준값은 미리 설정된 제1 타입 채널의 최대 개수인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 채널 타입은 제1 타입 및 제2 타입을 포함하고, 상기 제1 타입은 상기 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터를 사용자의 요청에 관계 없이 미리 사용자 단말기까지 전송하는 채널 타입이고, 상기 제2 타입은 상기 영상 데이터를 사용자의 요청이 있는 경우 상기 사용자 단말기까지 전송하는 채널 타입인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각 채널들의 평균 재핑 타임은 특정 채널 상태 벡터하에서의 각 채널들의 실제 평균 재핑 타임을 소정 구간에서 정규화한 값인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정규화는 상기 특정 채널 상태 벡터하에서의 실제 평균 재핑 타임과 제1 타입 채널의 개수가 최대 개수일때의 평균 재핑 타임의 차이값과 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수일때의 평균 재핑 타임과 제1 타입 채널의 개수가 최대 개수일때의 평균 재핑 타임의 차이값을 나눔에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 특정 채널 상태 벡터하에서의 각 채널들의 실제 평균 재핑 타임은 제1 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임, 각 채널에 대한 채널 선호도, 각 채널들의 채널 타입에 대한 정보, 제2 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 IPV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 특정 채널 상태 벡터하에서의 각 채널들의 실제 평균 재핑 타임은
    Figure 112009036469607-pat00096
    에 의해 산출되고,
    Figure 112009036469607-pat00097
    는 제1 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임,
    Figure 112009036469607-pat00098
    는 i번째 채널의 채널 타입에 대한 정보,
    Figure 112009036469607-pat00099
    는 i번째 채널에 대한 선호도,
    Figure 112009036469607-pat00100
    은 제2 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임, 및
    Figure 112009036469607-pat00101
    는 전체 채널 개수인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 채널 타입에 대한 정보는 채널 타입이 제1 타입인 경우 값이 1이고 채널 타입이 제2 타입인 경우 값이 0인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    제1 타입 채널에 대해 발생되는 재핑 타임은
    Figure 112009036469607-pat00102
    이고, 제2 타입 채널에 대해 발생되는 재핑 타임은
    Figure 112009036469607-pat00103
    이며,
    Figure 112009036469607-pat00104
    는 상기 영상 데이터의 GOP(Group of Picture)의 시간 인터발이고,
    Figure 112009036469607-pat00105
    는 채널 변경 요청이후 해당 채널의 영상 데이터가 도착하는데 소요되는 시간과 멀티 세션 가입 및 탈퇴 처리에 소요되는 시간의 합인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 채널 선호도는
    Figure 112009036469607-pat00106
    로 근사화되고,
    Figure 112009036469607-pat00107
    는 가입자의 수이고,
    Figure 112009036469607-pat00108
    는 소정 시간 구간이며,
    Figure 112009036469607-pat00109
    는 j번째 사용자가 소정 시간 구간 동안 i번째 채널을 시청한 시간인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비트 레이트는 상기 채널 타입이 제1 타입인 채널들을 위해 할당된 대 역폭과 특정 상태 벡터하에서 채널 타입이 제1 타입인 채널 개수의 합의 비율로 결정되는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값은 상기 영상 데이터를 특정 비트레이트로 상기 각 채널들을 통해 전송할 때의 실제 평균 왜곡값을 소정 구간에서 정규화한 값인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 정규화는 상기 영상 데이터를 특정 비트 레이트로 전송할 때의 실제 평균 왜곡값과 상기 영상 데이터를 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수일 때 산출되는 비트 레이트로 전송할 때 실제 평균 왜곡값의 차이값과 상기 영상 데이터를 제1 타입인 채널의 개수가 최대 개수일 때의 비트 레이트로 전송할때의 실제 평균 왜곡값과 상기 영상 데이터를 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수일 때의 비트 레이트로 전송할때의 실제 평균 왜곡값의 차이값을 나눔에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 영상 데이터를 상기 특정 비트레이트로 전송할때의 실제 평균 왜곡값은 각 채널별로 산출된 R-D 커브의 합과 전체 채널 개수 M의 비율로 정의되는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 R-D 커브는
    Figure 112011008849779-pat00110
    로 근사화되고,
    Figure 112011008849779-pat00111
    및
    Figure 112011008849779-pat00112
    는 i번째 채널의 왜곡 모델 파라미터이고
    Figure 112011008849779-pat00113
    는 i번째 채널의 프레임들의 개수이며,
    Figure 112011008849779-pat00114
    는 i번째 채널의 프레임 당 픽셀들의 개수이고,
    Figure 112011008849779-pat00115
    은 상기 특정 비트 레이트인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  17. (a) 각 채널의 채널 타입을 나타내는 채널 상태 벡터들 중 각 채널들의 평균 재핑 타임과 각 채널들을 통해 전송되는 영상 데이터의 평균 왜곡 값의 합이 최소가 되게 하는 채널 상태 벡터를 최적 채널 상태 벡터로 결정하고, 상기 결정된 최적 채널 분포 상태 벡터에서의 최적 비트 레이트를 결정하는 단계; 및
    (b) 상기 최적 비트 레이트로 상기 각 채널을 통해 상기 영상 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 각 채널의 채널 타입은 상기 영상 데이터를 사용자의 요청에 관계 없이 미리 사용자 단말기까지 전송하는 제1 타입과 상기 영상 데이터를 사용자의 요청이 있는 경우 상기 사용자 단말기까지 전송하는 제2 타입을 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 (a)단계에서,
    상기 채널 상태 벡터들 중 상기 각 채널들의 평균 재핑 타임과 상기 영상 데이터의 평균 왜곡 값의 합이 최소가 되게 하면서 채널 타입이 제1 타입인 채널들을 위해 요구되는 네트워크 자원이 상기 제1 타입 채널을 미리 설정된 대역폭 보다 작고, 채널 타입이 제2 타입인 채널들을 위해 요구되는 네트워크 자원이 상기 제2 타입 채널을 위해 미리 설정된 대역폭 보다 작도록 하는 채널 상태 벡터를 상기 최적 채널 상태 벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  20. 제1항, 제2항, 및 19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 IPTV 서비스를 와이맥스(WiMAX) 네트워크를 통해 제공하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 방법.
  21. 제1항, 제2항, 제19항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
  22. M개 채널들의 채널 타입을 나타내는 각 채널 상태 벡터들 중 각 채널들의 평균 재핑 타임과 각 채널들을 통해 전송되는 영상 데이터의 평균 왜곡 값의 합이 최소가 되게 하는 채널 상태 벡터를 최적 채널 상태 벡터로 결정하고, 상기 결정된 최적 채널 분포 상태 벡터에서의 최적 비트 레이트를 결정하는 제어부; 및
    상기 최적 비트 레이트로 상기 각 채널을 통해 상기 영상 데이터를 전송하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제어부는,
    제1 타입 채널의 개수가 미리 설정된 최소 개수가 될 때까지 각 채널의 채널 타입을 변경시켜가면서 채널 상태 벡터들을 결정하는 채널 상태 벡터 결정부;
    상기 채널 상태 벡터 결정부에 의해 결정되는 채널 상태 벡터 별로 각 채널들의 평균 재핑 타임과 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값의 합인 코스트를 산출하는 코스트 산출부;
    상기 채널 상태 벡터 결정부에 의해 결정되는 채널 상태 벡터 별로 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 산출하는 비트 레이트 산출부; 및
    상기 채널 상태 벡터들 중 상기 코스트가 최소인 채널 상태 벡터를 최적 상태 벡터로 결정하고, 상기 최적 상태 벡터에서의 비트 레이트를 최적 비트 레이트로 결정하는 최적해 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 M개의 채널 중 채널 타입이 제1 타입인 채널의 개수를 이용하여 결정된 제1 기준값과 제2 기준값의 중간값, 상기 중간값 보다 작은 정수들 중 최대값, 및 상기 중간값 보다 큰 정수들 중 최소값 각각에 대해 각 채널을 통해 전송될 영상 데이터의 비트 레이트를 산출하는 비트 레이트 산출부;
    상기 중간값, 최대값, 및 최소값 각각을 기초로 결정되는 채널 상태 벡터 별로 상기 각 채널들의 평균 재핑 타임과 상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값의 합인 코스트를 각각 산출하는 코스트 산출부;
    상기 중간값에 대한 코스트가 상기 최소값에 대한 코스트 및 상기 최대값에 대한 코스트 이하인 경우 상기 중간값에 대한 채널 상태 벡터 및 비트 레이트를 최적 상태 벡터 및 최적 비트 레이트로 결정하는 최적해 결정부; 및
    상기 제1 기준값 및 제2 기준값을 결정하고, 상기 최소값에 대한 코스트가 상기 최대값에 대한 코스트 미만이거나 상기 최소값에 대한 코스트가 상기 최대값에 대한 코스트 이상인 경우 상기 제1 기준값 또는 제2 기준값을 상기 중간값으로 갱신하는 기준값 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 기준값은 미리 설정된 제1 타입 채널의 최소 개수이고, 제2 기준값은 미리 설정된 제1 타입 채널의 최대 개수인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 각 채널의 채널 타입은 상기 영상 데이터를 사용자의 요청에 관계 없이 미리 사용자 단말기까지 전송하는 제1 타입과 상기 영상 데이터를 사용자의 요청이 있는 경우 상기 사용자 단말기까지 전송하는 제2 타입을 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 각 채널들의 평균 재핑 타임은 특정 채널 상태 벡터하에서의 각 채널들의 실제 평균 재핑 타임과 제1 타입 채널의 개수가 최대 개수일때의 평균 재핑 타임의 차이값과 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수일때의 평균 재핑 타임과 제1 타입 채널의 개수가 최대 개수일때의 평균 재핑 타임의 차이값을 나눈 값인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 특정 채널 상태 벡터하에서의 각 채널들의 실제 평균 재핑 타임은 제1 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임, 각 채널에 대한 채널 선호도, 각 채널들의 채널 타입에 대한 정보, 제2 타입 채널에 대해 발생되는 채널 재핑 타임을 이 용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 IPV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 각 채널들을 통해 전송될 영상 데이터의 평균 왜곡값은 상기 영상 데이터를 특정 비트 레이트로 전송할 때의 실제 평균 왜곡값과 상기 영상 데이터를 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수일 때 산출되는 비트 레이트로 전송할 때 실제 평균 왜곡값의 차이값과 상기 영상 데이터를 제1 타입인 채널의 개수가 최대 개수일 때의 비트 레이트로 전송할때의 실제 평균 왜곡값과 상기 영상 데이터를 제1 타입 채널의 개수가 최소 개수일 때의 비트 레이트로 전송할때의 실제 평균 왜곡값의 차이값을 나눈 값인 것을 특징으로 하는 IPTV 서비스 제공을 위한 채널 제어 장치.
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