KR101078476B1

KR101078476B1 - SYSTEM AND METHOD FOR GUARANTEEING QoS OF STREAM SERVICE IN HOME NETWORK

Info

Publication number: KR101078476B1
Application number: KR1020090093478A
Authority: KR
Inventors: 김재현; 이규환; 이현진; 신성열
Original assignee: (주)아큐픽스; 아주대학교산학협력단
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-10-31
Also published as: KR20110035667A

Abstract

본 발명은 홈 네트워크에서 스트리밍 서비스의 QoS를 보장하기 위한 것으로,홈 네트워크의 WLAN을 IEEE 802.11e EDCA를 사용하여 구현하며, 홈 네트워크에 새로 도착한 비디오 프레임의 가상전송시간과 프레임의 중요도를 고려하여 버퍼 내의 프레임을 제거함으로써, 중요도가 높은 프레임의 손실률을 감소시키고 전송지연시간을 안정화시키므로 WLAN이 구현된 홈 네트워크에서 비디오 스트리밍 서비스의 QoS를 보장할 수 있다The present invention is to guarantee QoS of streaming service in home network, and implement WLAN of home network using IEEE 802.11e EDCA, and buffer in consideration of virtual transmission time and importance of frame of newly arrived video frame in home network. By eliminating the frames within, it is possible to reduce the loss rate of high priority frames and to stabilize the transmission delay time, thereby ensuring the QoS of video streaming services in WLAN-enabled home networks.

홈 네트워크, 스트리밍 서비스, 비디오 프레임, 가상전송시간, 중요도, 프레임 제거 Home network, streaming service, video frame, virtual transmission time, importance, frame removal

Description

System and method for guaranteeing streaming service QOS in home network {SYSTEM AND METHOD FOR GUARANTEEING QoS OF STREAM SERVICE IN HOME NETWORK}

본 발명은 홈 네트워크(Home network)의 스트리밍 서비스 QoS(Quality of Service)보장시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 무선 랜(Wireless Local Area Network: WLAN)이 구현된 홈 네트워크에서 비디오 스트리밍 서비스의 QoS를 보장하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a streaming service quality of service (QoS) guarantee system and method for a home network, and more particularly, to a video streaming service in a home network in which a wireless local area network (WLAN) is implemented. The present invention relates to a technology for guaranteeing QoS.

최근 인터넷을 통하여 실시간 스트리밍 서비스를 효과적으로 제공한 위한 연구들이 멀티미디어 통신에서 중요한 분야로 떠오르고 있다. 특히 WLAN 기술이 진보함에 따라서 인터넷을 통해 전달된 비디오 스트리밍 트래픽을 홈 네트워크에서 무선으로 연결되는 단말에게 효과적으로 제공한 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. Recently, studies for effectively providing a real-time streaming service through the Internet have emerged as an important field in multimedia communication. In particular, as WLAN technology advances, technology development for effectively providing video streaming traffic transmitted through the Internet to a wirelessly connected terminal in a home network is actively progressing.

이러한 WLAN 환경에서 비디오 스트리밍을 전송하기 위한 기술에는 IEEE 802.11e의 폴링(polling)에 의한 자원 예약 방식인 HCCA(Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access)가 있다. HCCA는 평균 전송률로 무선 자원을 예약하기 때문에, MPEG(Moving Picture Experts Group)을 이용한 비디오 스트리밍 서비스의 트래픽과 같이, 프레임 크기가 급격히 변화하는 경우 무선 자원을 낭비하는 문제를 발생시킨다. 나아가 전송되는 프레임이 버스트 크기일 경우에는 TXOP(Transmission opportunity)이내에 전송되지 못하고 다음 SI(Service Interval)까지 전송이 지연되는 문제를 발생시킨다. A technique for transmitting video streaming in such a WLAN environment is a hybrid coordination function controlled channel access (HCCA), which is a resource reservation scheme by polling of IEEE 802.11e. Since HCCA reserves radio resources at an average rate, it causes a problem of wasting radio resources when the frame size changes rapidly, such as traffic of a video streaming service using Moving Picture Experts Group (MPEG). Furthermore, if the transmitted frame is a burst size, it may not be transmitted within TXOP (Transmission opportunity), causing a problem in that transmission is delayed until the next service interval (SI).

따라서, 본 발명은 홈 네트워크에서 WLAN을 경쟁방식의 IEEE 802.11e EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)를 사용하여 구현하고, 구현된 홈 네트워크에 새로 수신되는 비디오 프레임의 가상전송시간과 프레임의 중요도를 고려하여 비디오 스트리밍 서비스의 QoS를 보장하는 홈 네트워크의 스트리밍 서비스 QoS 보장 시스템 및 그 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention implements WLAN in a home network using competitive IEEE 802.11e Enhanced Distributed Channel Access (EDCA), and considers the importance of the virtual transmission time and frame of a newly received video frame in the implemented home network. Provided are a streaming service QoS guarantee system and a method of a home network for guaranteeing QoS of a video streaming service.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 홈 네트워크의 스트리밍 서비스 QoS 보장시스템은, 인터넷에 접속 연결되는 레지던셜 게이트웨이; WLAN(Wireless Local Area Network)를 통해 액세스 포인트에 접속 연결되며, 상기 인터넷에 연결된 스트리밍 서버에 스트리밍 서비스의 세션을 요청하여 수신된, 스트리밍 서비스의 GOP(Group Of Pictures) 패턴 및 지연한계(delay bound)를 포함한 QoS(Quality of Service) 정보를 저장하고, 상기 저장한 QoS 정보를 상기 액세스 포인트에 전송하여 수신응답이 있으면 상기 스트리밍 서버에 세션 확인메시지를 전송하는 단말; 및 상기 레지던셜 게이트웨이를 통해 상기 단말과 인터넷 간 통신을 연결하며, 상기 단말로부터 QoS 정보를 수신 완료 후에 상기 단말에 수신응답을 하고, 상기 스트리밍 서버로부터 상기 단말로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 수신되면, 상기 단말로부터 수신된 QoS 정보에 기초하여, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도를 파악하고, 상기 파악된 비디 오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 상기 연관되는 비디오 프레임이 저장될 VQ(Virtual Queue) 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거하는 액세스 포인트를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a streaming service QoS guarantee system for a home network, including: a residential gateway connected to the Internet; Group of Pictures (GOP) pattern and delay bound of a streaming service, which are connected to an access point through a wireless local area network (WLAN) and received by requesting a session of a streaming service from a streaming server connected to the Internet. A terminal for storing quality of service (QoS) information, including transmitting the stored QoS information to the access point and transmitting a session acknowledgment message to the streaming server if there is a reception response; And connect the communication between the terminal and the Internet through the residential gateway, and after receiving the QoS information from the terminal, receive a response to the terminal, and a video frame associated with the QoS information received from the terminal from the streaming server. When received, based on the QoS information received from the terminal, to determine the virtual transmission time and the importance of the video frame associated with the QoS information, according to the virtual transmission time and the importance of the identified video frame, the associated video And an access point that removes video frames in a Virtual Queue (VQ) buffer in which the frame is to be stored.

상기 WLAN은 IEEE 802.11e EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)를 사용하여 구현될 수 있다. The WLAN may be implemented using IEEE 802.11e Enhanced Distributed Channel Access (EDCA).

상기 단말은, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된 GOP 패턴 및 지연한계를 MAC 계층의 TSPEC(Traffic Specification) 필드에 기록하되, 상기 TSPEC 필드의 TS Info 필드에 버퍼관리기술 사용정보를 기록하고, 상기 TSPEC 필드의 Inactivity Interval 필드에 상기 GOP 내의 프레임 수, I(Index) 프레임과 P(Predicted) 프레임 사이 또는 P 프레임과 P 프레임 사이의 B(Bi-directional) 프레임 수를 기록하고, 상기 TSPEC 필드의 Delay Bound 필드에 상기 지연한계를 기록할 수 있다. The terminal records a GOP pattern and a delay limit received from the streaming server in a TSPEC (Traffic Specification) field of a MAC layer, and records buffer management technology usage information in a TS Info field of the TSPEC field, and records the TSPEC field. In the Inactivity Interval field, record the number of frames in the GOP, the number of B-directional (B) frames between the I (Index) frame and the P (Predicted) frame or the P frame and the P frame, and in the Delay Bound field of the TSPEC field. The delay limit can be recorded.

상기 액세스 포인트는, 상기 단말로부터 QoS 정보를 수신하고 수신완료응답을 상기 단말에 전송하는 하이브리드 코디네이터; 스트리밍 서비스별로 상기 스트리밍 서버로부터 수신되는 비디오 프레임을 저장하는 VQ 버퍼들을 구비한 동적 버퍼; 및 상기 단말로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 상기 스트리밍 서버로부터 수신되면, 상기 단말로부터 수신된 QoS 정보에 기초하여, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도를 파악하고, 상기 파악된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거하는 동적 버퍼 매니저를 포함할 수 있다. The access point may include a hybrid coordinator for receiving QoS information from the terminal and transmitting a reception completion response to the terminal; A dynamic buffer having VQ buffers for storing video frames received from the streaming server for each streaming service; And when the video frame associated with the QoS information received from the terminal is received from the streaming server, grasp the virtual transmission time and the importance of the video frame associated with the QoS information based on the QoS information received from the terminal. The dynamic buffer manager may include a dynamic buffer manager for removing video frames in a VQ buffer into which a video frame associated with the QoS information received from the streaming server is to be input, according to the virtual transmission time and the importance of the received video frame.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 스트리밍 서비스별로 VQ 리스트를 두어, 새로운 스트리밍 서비스가 시작되면 새로운 VQ를 생성하여 상기 VQ 리스트에 포함시키고, 종료된 스트리밍 서비스가 있으면 상기 VQ 리스트에서 상기 종료된 스트리밍 서비스와 연관된 VQ를 삭제할 수 있다. The dynamic buffer manager places a VQ list for each streaming service, and when a new streaming service starts, generates a new VQ and includes it in the VQ list. If there is a terminated streaming service, the dynamic buffer manager is associated with the terminated streaming service in the VQ list. You can delete the VQ.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 VQ 버퍼들에 입력되는 비디오 프레임을 스트리밍 서비스의 GOP 패턴에 따라 I, P, B 프레임으로 구별하고, 상기 VQ 버퍼들 내에서 I 프레임이 제거되면 상기 제거된 I 프레임과 연관된 P와 B 프레임을 제거할 수 있다. The dynamic buffer manager classifies video frames input to the VQ buffers into I, P, and B frames according to a GOP pattern of a streaming service. You can remove the associated P and B frames.

상기 동적 버퍼는, 상기 스트리밍 서버로부터 수신되는 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 종류 및 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 크기를 MSDU(MAC Service Data Unit) 크기로 나눈 값을 상기 동적 버퍼 매니저로 전송하는 흐름 분류기를 포함할 수 있다. The dynamic buffer is configured to transmit a value obtained by dividing a type of video frame associated with the QoS information received from the streaming server and a size of a video frame associated with the QoS information by a MAC Service Data Unit (MSDU) size to the dynamic buffer manager. It may include a flow classifier.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 흐름 분류기로부터 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 종류 및 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 크기를 MSDU 크기로 나눈 값을 수신하면, 상기 단말로부터 수신된 QoS 정보에 기초하여, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도를 파악하고, 상기 파악된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거할 수 있다. When the dynamic buffer manager receives a value obtained by dividing the type of the video frame associated with the QoS information and the size of the video frame associated with the QoS information from the flow classifier by the MSDU size, based on the QoS information received from the terminal, Determining the virtual transmission time and importance of the video frame associated with the QoS information, according to the virtual transmission time and importance of the identified video frame, it is possible to remove the video frame in the VQ buffer to which the video frame associated with the QoS information is input. have.

상기 프레임의 중요도는, B 프레임, P 프레임, I프레임의 순으로 갈수록 높아질 수 있다. The importance of the frame may increase in the order of B frames, P frames, and I frames.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 넘어선 상태에서 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 I 프레임이면, 상기 수신된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 P 프레임과 B 프레임의 수가 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 초과하지 않기 위하여 제거되어야 하는 MPDU 개수보다 많은가를 확인하여 많으면, 상기 수신된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에서 모든 B 프레임을 제거하고 상기 수신된 I 프레임이 입력되는 VQ 버퍼의 HoL(Head of Line)부터 버퍼증가방향으로 P 프레임을 찾아 가장 앞의 P 프레임을 제거할 수 있다. The dynamic buffer manager determines that the received I frame is in the VQ buffer to be input if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server while the determined virtual transmission time exceeds the delay limit is an I frame. If the number of P frames and B frames is greater than the determined number of MPDUs to be removed in order not to exceed the delay limit, the number of P frames and B frames is increased. After removing the received I frame, the first P frame may be removed by finding a P frame in a buffer increasing direction from a head of line (HoL) of the VQ buffer.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 넘어선 상태에서 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 P 프레임이면, 상기 수신된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 B 프레임의 수가 상기 MPDU 개수보다 많은가를 확인하여 많으면 상기 수신된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼의 HoL부터 버퍼증가방향으로 B 프레임을 찾아 제거할 수 있다. The dynamic buffer manager may determine that the received P frame is in the VQ buffer to be input if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server while the determined virtual transmission time exceeds the delay limit is a P frame. If the number of B frames is greater than the number of MPDUs, the number of B frames may be found and removed from the HoL of the VQ buffer to which the received P frame is input in the buffer increasing direction.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 넘어선 상태에서 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 B 프레임이면, 상기 수신된 B 프레임을 제거할 수 있다. The dynamic buffer manager may remove the received B frame if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server while the identified virtual transmission time exceeds the delay limit is a B frame.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 넘어서지 않은 상태에서, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임을 해당 VQ 버퍼에 입력할 수 있다. The dynamic buffer manager may input a video frame associated with the QoS information received from the streaming server into a corresponding VQ buffer while the identified virtual transmission time does not exceed the delay limit.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 가상전송시간을 아래의 수학식을 이용하여 구할 수 있다. The dynamic buffer manager can obtain the virtual transmission time using the following equation.

[수학식] [ Equation ]

이때, V_D는 가상전송시간을 나타내고, n은 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 크기를 MSDU 크기로 나눈 값을 나타내고,

는 올림을 나타내고,

는 내림을 나타내고, D_MPDU는 MPDU(MAC Protocol Data Unit) 하나를 전송하는데 소요되는 시간을 나타내고, Θ_i는 i번째 평균 액세스 시간을 나타내고, TXOP는 Transmission opportunity를 나타내고, N_total은 동적 버퍼 내의 총 MPDU 수를 나타낸다.In this case, V_D represents a virtual transmission time, n represents a value obtained by dividing the size of a video frame associated with the QoS information by the MSDU size,

Indicates rounding up,

Is the round down, D _MPDU is the time it takes to send one MAC Protocol Data Unit (MPDU), Θ _i is the i-th average access time, TXOP is the transmission opportunity, and N _total is the _total in the dynamic buffer. Indicates the number of MPDUs.

상기 동적버퍼 매니저는, 상기 MPDU 하나를 전송하는데 소요되는 시간을 아래의 수학식을 이용하여 구할 수 있다. The dynamic buffer manager may calculate the time required to transmit one MPDU using the following equation.

[수학식] [ Equation ]

이때, L_MPDU는 MPDU의 크기를 나타내고, L_ACK는 ACK의 크기를 나타내고, D_SIFS는 SIFS(Short Interframe Space) 만큼의 지연을 나타내고, D_PR은 프리앰블(preamble)에 의한 지연을 나타내고, R은 물리계층의 전송속도를 나타낸다.In this case, L _MPDU represents the size of the MPDU, L _ACK represents the size of the ACK, D _SIFS is Delay as much as SIFS (Short Interframe Space), D _PR represents the delay by the preamble (preamble), R represents the transmission rate of the physical layer.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 i번째 평균 액세스 시간을 아래의 수학식을 이용하여 구할 수 있다. The dynamic buffer manager may obtain the i-th average access time by using the following equation.

[수학식] [ Equation ]

이때, β는 가중치로 0≤β≤1의 값 중 어느 하나의 값을 가지며, 상기 평균 액세스 시간은 액세스 시간의 측정 순번이 i번째에서의 평균 액세스 시간을 나타내는 것으로서 패킷이 VQ의 HoL에 들어왔을 때부터 성공적으로 전송이 완료된 시간에서 패킷을 전송한 시간을 제외한 시간을 나타내고, Θ₀은 상기 평균 액세스 시간의 초기 값으로 AC(Access Category)(AC_VI)의 AIFSN(Arbitration Interframe Space Number)과 CW(Contention Window) 값에 의해 계산되고, D_Ω는 WLAN의 mini-slot의 크기를 나타낸다.In this case, β has a weight value of any one of 0 ≦ β ≦ 1, and the average access time indicates the average access time when the measurement sequence of the access time is i-th, indicating that the packet has entered the HoL of the VQ. Θ ₀ is an initial value of the average access time, and the Arbitration Interframe Space Number (AIFSN) and CW ( Calculated by Contention Window), D _Ω represents the size of the WLAN mini-slot.

상기 동적 버퍼 매니저는, 상기 동적 버퍼 내의 총 MPDU 수를 아래의 수학식을 이용하여 구할 수 있다. The dynamic buffer manager may obtain the total number of MPDUs in the dynamic buffer by using the following equation.

[수학식] [ Equation ]

이때, VQ_I[k], VQ_P[k], VQ_B[k]는 각각 k번째 VQ 내에 I 프레임의 MPDU 수, P 프레임의 MPDU 수, B 프레임의 MPDU 수를 나타내고,

는 동적 버퍼내의 VQ의 수를 나타낸다.In this case, VQ _I [k], VQ _P [k], and VQ _B [k] indicate the number of MPDUs of I frames, the number of MPDUs of P frames, and the number of MPDUs of B frames, respectively, in the kth VQ.

Represents the number of VQs in the dynamic buffer.

본 발명의 다른 양상에 따른 액세스 포인트의 트리밍 서비스 QoS 보장방법은, WLAN을 통해 단말로부터 스트리밍 서비스의 GOP 패턴 및 지연한계 정보가 포함된 QoS 정보를 수신하는 단계; 레지던셜 게이트웨이를 통해 인터넷에 연결된 스트리밍 서버로부터 상기 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 수신되면, 상기 수신된 QoS 정보에 기초하여, 상기 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도를 파악하는 단계; 및 상기 파악된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a trimming service QoS guarantee method of an access point, comprising: receiving QoS information including a GOP pattern and delay limit information of a streaming service from a terminal through a WLAN; When a video frame associated with the received QoS information is received from a streaming server connected to the Internet through a residential gateway, the virtual transmission time and the importance of the video frame associated with the received QoS information are determined based on the received QoS information. Making; And removing video frames in the VQ buffer into which the video frame associated with the QoS information is received, received from the streaming server, according to the identified virtual transmission time and importance of the video frame.

상기 파악된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거하는 단계는, 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 넘어서는가를 확인하는 단계; 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 넘어서면, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 I 프레임인가를 확인하는 단계; 상기 확인된 비디오 프레임이 I 프레임이면 상기 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 P 프레임과 B 프레임의 수의 합이 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 초과하지 않기 위하여 제거되어야 하는 MPDU 개수보다 많은가를 확인하는 단계; 상기 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 P 프레임과 B 프레임의 수의 합이 상기 MPDU 개수보다 많으면, 상기 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에서 모든 B 프레임을 제거하고 상기 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼의 HoL부터 쌓인 순서대로 P 프레임을 찾아 가장 앞의 P 프레임을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. According to the virtual transmission time and the importance of the identified video frame, removing the video frames in the VQ buffer into which the video frame associated with the QoS information, which is received from the streaming server, is input, wherein the determined virtual transmission time is determined. Checking whether the delay limit is exceeded; If the determined virtual transmission time exceeds the delay limit, checking whether the video frame associated with the QoS information received from the streaming server is an I frame; If the identified video frame is an I frame, the sum of the number of P frames and B frames in the VQ buffer into which the identified I frame is to be input is the number of MPDUs that must be removed so that the determined virtual transmission time does not exceed the delay limit. Checking for more; If the sum of the number of P frames and B frames in the VQ buffer to which the checked I frame is input is greater than the number of MPDUs, all B frames are removed from the VQ buffer to which the checked I frame is input and the checked I frame The method may include removing the first P frame by finding P frames in the stacked order from the HoL of the input VQ buffer.

상기 파악된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거하는 단계는, 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 넘어선 상태에서 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 I 프레임이 아니면, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 P 프레임인가를 확인하는 단계; 상기 확인된 비디오 프레임이 P 프레임이면, 상기 확인된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 B 프레임의 수가 상기 MPDU 개수보다 많은가를 확인하는 단계; 상기 확인된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 B 프레임의 수가 상기 MPDU 개수보다 많으면 상기 확인된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼의 HoL부터 버퍼증가방향으로 B 프레임을 찾아 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to the virtual transmission time and the importance of the identified video frame, removing the video frames in the VQ buffer into which the video frame associated with the QoS information, which is received from the streaming server, is input, wherein the determined virtual transmission time is determined. Checking whether the video frame associated with the QoS information is a P frame if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server in a state beyond a delay limit is not an I frame; If the identified video frame is a P frame, checking whether the number of B frames in the VQ buffer to which the checked P frame is input is greater than the number of MPDUs; If the number of B frames in the VQ buffer to which the checked P frame is input is greater than the number of MPDUs, the method may further include finding and removing B frames in a buffer increasing direction from HoL of the VQ buffer to which the checked P frame is input. .

상기 파악된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거하는 단계는, 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 넘어선 상태에서 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디 오 프레임이 P 프레임이 아니면, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 B 프레임인가를 확인하는 단계; 와 상기 확인된 비디오 프레임이 B 프레임이면 상기 확인된 B 프레임을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to the virtual transmission time and the importance of the identified video frame, removing the video frames in the VQ buffer into which the video frame associated with the QoS information, which is received from the streaming server, is input, wherein the determined virtual transmission time is determined. Checking whether the video frame associated with the QoS information is a B frame if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server in a state beyond a delay limit is not a P frame; And if the identified video frame is a B frame, removing the identified B frame.

상기 파악된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된, 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거하는 단계는, 상기 파악된 가상전송시간이 상기 지연한계를 넘어서지 않으면, 상기 스트리밍 서버로부터 수신된 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임을 해당 VQ 버퍼에 입력하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to the virtual transmission time and the importance of the identified video frame, removing the video frames in the VQ buffer into which the video frame associated with the QoS information, which is received from the streaming server, is input, wherein the determined virtual transmission time is determined. The method may further include inputting a video frame associated with the QoS information received from the streaming server into a corresponding VQ buffer if the delay limit is not exceeded.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 홈 네트워크의 WLAN을 IEEE 802.11e EDCA를 사용하여 구현하며, 홈 네트워크에 새로 도착한 비디오 프레임의 가상전송시간과 프레임의 중요도를 고려하여 버퍼 내의 프레임을 제거함으로써, 중요도가 높은 프레임의 손실률을 감소시키고 전송지연시간을 안정화시키므로 WLAN이 구현된 홈 네트워크에서 비디오 스트리밍 서비스의 QoS를 보장할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, a WLAN of a home network is implemented using IEEE 802.11e EDCA, and a frame in a buffer is considered in consideration of the virtual transmission time and the importance of the frame of a video frame newly arrived in the home network. By eliminating it, it is possible to reduce the loss rate of high priority frames and to stabilize the transmission delay time, thereby guaranteeing the QoS of the video streaming service in the WLAN-enabled home network.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므 로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention; In the following description of the present invention, if it is determined that detailed descriptions of related well-known functions or configurations may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크의 스트리밍 서비스 QoS 보장 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a streaming service QoS guarantee system of a home network according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크의 스트리밍 서비스 QoS 보장 시스템은, 레지던셜 게이트웨이(Residential Gateway)(10), 액세스 포인트(20), 단말(30) 및 스트리밍 서버(40)를 포함한다.As shown, the streaming service QoS guarantee system of the home network according to an embodiment of the present invention, the residential gateway (Residential Gateway) 10, the access point 20, the terminal 30 and the streaming server 40 Include.

레지던셜 게이트웨이(10)는 홈 네트워크에 위치하며, 홈 네트워크와 외부 인터넷을 연결시킨다.The residential gateway 10 is located in the home network and connects the home network with the external internet.

단말(30)은 WLAN(Wireless Local Area Network)를 통해 액세스 포인트(20)에 접속 연결되며, 인터넷에 연결된 스트리밍 서버(40)에 스트리밍 서비스의 세션을 요청하여 수신된, 스트리밍 서비스의 GOP(Group Of Pictures) 패턴 및 지연한계(delay bound)를 포함한 QoS(Quality of Service) 정보를 저장한다. 이후, 단말(30)은 저장한 QoS 정보를 액세스 포인트(20)에 전송하여 수신응답이 있으면 스트리밍 서버(40)에 세션 확인메시지를 전송한다. The terminal 30 is connected to the access point 20 through a wireless local area network (WLAN), and receives a session of a streaming service from a streaming server 40 connected to the Internet. Stores Quality of Service (QoS) information, including pictures and patterns and delay bounds. Thereafter, the terminal 30 transmits the stored QoS information to the access point 20 and transmits a session confirmation message to the streaming server 40 if there is a response.

이때, WLAN은 IEEE 802.11e EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)를 사용하여 구현될 수 있다. EDCA는 IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function)에서 서비스에 따른 차별화된 QoS를 제공하지 못하는 단점을 보완한 프로토콜로 서비스에 따라 각기 다른 대기시간을 사용한다. In this case, the WLAN may be implemented using IEEE 802.11e Enhanced Distributed Channel Access (EDCA). EDCA is a protocol that compensates for the inability to provide differentiated QoS according to services in IEEE 802.11 Distributed Coordination Function (DCF) and uses different latency depending on the service.

단말(30)은 스트리밍 서버(40)로부터 수신된 GOP 패턴 및 지연한계를 MAC 계층의 TSPEC(Traffic Specification) 필드에 기록할 수 있다. 이때, TSPEC은 IEEE 802.11e 표준안에 의해 명시된 트래픽 스트리밍을 관리하는 것으로 IEEE 802.11e 채널 액세스 프로토콜과 DiffServ나 IntServ와 같은 상위 계층의 QoS 프로토콜 간의 관리를 수행한다. The terminal 30 may record the GOP pattern and the delay limit received from the streaming server 40 in a TSPEC (Traffic Specification) field of the MAC layer. At this time, the TSPEC manages traffic streaming specified by the IEEE 802.11e standard and performs management between the IEEE 802.11e channel access protocol and the QoS protocol of a higher layer such as DiffServ or IntServ.

이러한 TSPEC의 구조가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 TSPEC 구조에서 괄호 안의 수는 필드의 길이를 바이트로 나타낸 것이다. 이 TSPEC 중 TS Info 필드에는 버퍼관리기술 사용정보를 기록할 수 있다. 이는 버퍼관리기술을 사용한다는 것을 의미한다. Inactivity Interval 필드에는 GOP 내의 프레임 수, I(Index) 프레임과 P(Predicted) 프레임 사이 또는 P 프레임과 P 프레임 사이의 B(Bi-directional) 프레임 수를 기록할 수 있다. Delay Bound 필드에는 지연한계를 기록할 수 있다. 이때, Inactive Interval 필드는 HCCA(Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access)에서 사용되는 필드이며 비디오 트래픽 전송과는 무관한 파라미터이기 때문에 EDCA를 사용할 때 임의로 사용해도 무관하다. 이 TSPEC 필드에 대한 설명은 공지되어 있으므로 생략하기로 한다.The structure of this TSPEC is shown in FIG. In the illustrated TSPEC structure, the number in parentheses indicates the length of the field in bytes. In this TSPEC, the buffer management technology usage information can be recorded in the TS Info field. This means using buffer management techniques. In the Inactivity Interval field, the number of frames in a GOP, the number of Bi-directional (B) frames between an I (Index) frame and a P (Predicted) frame, or a P frame and a P frame may be recorded. The delay limit can be recorded in the Delay Bound field. In this case, the Inactive Interval field is used in Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access (HCCA) and is not related to video traffic transmission. Therefore, the Inactive Interval field may be used arbitrarily when using EDCA. The description of this TSPEC field is well known and will be omitted.

액세스 포인트(20)는 레지던셜 게이트웨이(10)를 통해 단말(30)과 인터넷 간 통신을 연결하며, 단말(30)로부터 QoS 정보를 수신 완료 후에 단말(30)에 수신응답을 한다. 이후, 액세스 포인트(20)는 스트리밍 서버(40)로부터 단말(30)로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 수신되면, 단말(30)로부터 수신된 QoS 정보에 기초하여, 스트리밍 서버(40)로부터 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도를 파악한다. 액세스 포인트(20)는 이렇게 파악된 비디오 프레임 의 가상전송시간과 중요도에 따라, 스트리밍 서버로부터 수신된 QoS 정보와 연관되는 비디오 프레임이 저장될 VQ(Virtual Queue) 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거한다. The access point 20 connects communication between the terminal 30 and the Internet through the residential gateway 10, and receives the QoS information from the terminal 30 after receiving the QoS information from the terminal 30. Thereafter, when the access point 20 receives a video frame associated with the QoS information received from the terminal 30 from the streaming server 40, the access point 20 receives the video frame from the streaming server 40 based on the QoS information received from the terminal 30. Identify the virtual transmission time and importance of video frames associated with QoS information. The access point 20 removes the video frames in the VQ (Virtual Queue) buffer in which the video frame associated with the QoS information received from the streaming server is stored according to the virtual transmission time and the importance of the video frame thus identified.

이러한 액세스 포인트의 상세 구성이 도 3에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 액세스 포인트(20)는 하이브리드 코디네이터(Hybrid Coordinator)(21), 동적버퍼(22) 및 동적 버퍼 매니저(27)를 포함한다.The detailed configuration of such an access point is shown in FIG. As shown, the access point 20 includes a hybrid coordinator 21, a dynamic buffer 22 and a dynamic buffer manager 27.

하이브리드 코디네이터(21)는 단말(30)로부터 QoS 정보를 수신하고 수신완료응답을 단말(30)에 전송한다. The hybrid coordinator 21 receives the QoS information from the terminal 30 and transmits a reception completion response to the terminal 30.

동적 버퍼(22)는 스트리밍 서비스별로 스트리밍 서버(40)로부터 수신되는 비디오 프레임을 저장하는 VQ 버퍼들(24, 25, 26)을 구비한다. 나아가 동적 버퍼(22)는 흐름 분류기(23)를 더 포함하는데, 흐름 분류기(23)는 스트리밍 서버(40)로부터 수신되는 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 종류 및 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 크기를 MSDU(MAC Service Data Unit) 크기로 나눈 값을 동적 버퍼 매니저(27)로 전송한다. The dynamic buffer 22 has VQ buffers 24, 25, and 26 for storing video frames received from the streaming server 40 for each streaming service. Furthermore, dynamic buffer 22 further includes flow classifier 23, which classifies the type of video frame associated with QoS information received from streaming server 40 and the size of video frame associated with QoS information. The value divided by the (MAC Service Data Unit) size is transmitted to the dynamic buffer manager 27.

동적버퍼 매니저(27)는 단말(30)로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 스트리밍 서버(40)로부터 수신된 후, 흐름 분류기(23)로부터 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 종류 및 상기 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 크기를 MSDU 크기로 나눈 값을 수신하면, 단말(30)로부터 수신된 QoS 정보에 기초하여, QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도를 파악한다. The dynamic buffer manager 27 receives the video frame associated with the QoS information received from the terminal 30 from the streaming server 40, and then, types of the video frame associated with the QoS information from the flow classifier 23 and the QoS information. Upon receiving a value obtained by dividing the size of the associated video frame by the MSDU size, the virtual transmission time and the importance of the video frame associated with the QoS information are determined based on the QoS information received from the terminal 30.

이때, 동적버퍼 매니저(27)는 가상전송시간을 아래의 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다. At this time, the dynamic buffer manager 27 can obtain the virtual transmission time using Equation 1 below.

는 올림을 나타내고,

는 내림을 나타내고, D_MPDU는 MPDU(MAC Protocol Data Unit) 하나를 전송하는데 소요되는 시간을 나타내고, Θ_i는 i번째 평균 액세스 시간을 나타내고, TXOP는 Transmission opportunity, 즉 전송 기회를 나타내는 것으로서 무선랜 표준 규격인 IEEE 802.11b 및 802.11a/g에 그 값이 규정되어 있으며, N_total은 동적 버퍼 내의 총 MPDU 수를 나타낸다.In this case, V_D represents a virtual transmission time, n represents a value obtained by dividing the size of a video frame associated with the QoS information by the MSDU size,

Indicates rounding up,

D _MPDU represents the time required to transmit one MAC Protocol Data Unit (MPDU), Θ _i represents the i-th average access time, TXOP represents the transmission opportunity, that is, the transmission opportunity. The values are specified in the standards IEEE 802.11b and 802.11a / g, where N _total represents the total number of MPDUs in the dynamic buffer.

또한 동적버퍼 매니저(27)는 수학식 1에서 MPDU 하나를 전송하는데 소요되는 시간을 아래의 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다. In addition, the dynamic buffer manager 27 may calculate the time required to transmit one MPDU in Equation 1 using Equation 2 below.

또한, 동적 버퍼 매니저(27)는 수학식 1에서 i번째 평균 액세스 시간을 아래의 수학식 3을 이용하여 구할 수 있다. In addition, the dynamic buffer manager 27 may obtain the i th average access time in Equation 1 using Equation 3 below.

또한, 동적 버퍼 매니저(27)는 수학식 1에서 동적 버퍼 내의 총 MPDU 수를 아래의 수학식 4를 이용하여 구할 수 있다. In addition, the dynamic buffer manager 27 may obtain the total number of MPDUs in the dynamic buffer in Equation 1 using Equation 4 below.

는 동적 버퍼내의 VQ의 수를 나타낸다. In this case, VQ _I [k], VQ _P [k], and VQ _B [k] indicate the number of MPDUs of I frames, the number of MPDUs of P frames, and the number of MPDUs of B frames, respectively, in the kth VQ.

Represents the number of VQs in the dynamic buffer.

한편, 스트리밍 서버(40)로부터 수신된 QoS 정보와 연관되는 비디오 프레임이 저장될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거하기 위한, 프레임의 중요도는 B 프레임, P 프레임, I프레임의 순으로 갈수록 높아질 수 있다. 이때, B 프레임, P 프레임, I 프레임은 MPEG에 의해서 생성되는 프레임의 패턴인 GOP를 구성한다. I 프레임은 뒤따르는 P와 B 프레임의 지표가 되는 프레임으로서 영상의 완전한 데이터를 가진다. P 프레임은 이전 I/P 프레임의 데이터와 현 프레임의 중복성을 분석하여 예측되는 움직임 보상 정보 데이터를 가진다. B 프레임은 전후 I/P 프레임의 데이터와 현 프레임의 중복성을 분석하여 예측되는 움직임 보상 정보에 관한 데이터를 가진다. P 프레임과 B 프레임은 별개로 하나의 완전한 형태의 프레임을 복원할 수 없으며 전후 프레임의 상관관계에 의하여 하나의 GOP 단위가 디코딩되어야만 전체의 영상을 재생할 수가 있다. 따라서 I, P, B 프레임의 순서로 중요도를 가지며, I 프레임이 전송도중 손실되면 해당 GOP를 디코딩할 수 없기 때문에 스트리밍 서비스 품질의 저하를 발생시킬 수 있다.Meanwhile, the importance of a frame for removing video frames in a VQ buffer in which a video frame associated with QoS information received from the streaming server 40 is to be stored may increase in order of B frames, P frames, and I frames. At this time, B frames, P frames, and I frames constitute a GOP which is a pattern of frames generated by MPEG. An I frame is a frame that is an index of a subsequent P and B frame and has complete data of an image. The P frame has motion compensation information data predicted by analyzing the redundancy of the data of the previous I / P frame and the current frame. The B frame has data regarding motion compensation information predicted by analyzing the redundancy of the data of the front and rear I / P frames and the current frame. P-frame and B-frame can not recover one complete frame separately and can reproduce full picture only when one GOP unit is decoded by correlation of front and back frame. Therefore, the importance of I, P, and B frames is in order, and if the I frame is lost during transmission, the corresponding GOP cannot be decoded, which may cause deterioration of streaming service quality.

이렇게 가상전송시간과 중요도가 파악된 후, 동적 버퍼 매니저(27)는 파악된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 스트리밍 서버(40)로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거한다.After the virtual transmission time and the importance are identified, the dynamic buffer manager 27 determines the VQ buffer into which the video frame associated with the QoS information received from the streaming server 40 is input, according to the virtual transmission time and the importance of the identified video frame. Remove video frames within.

즉, 동적 버퍼 매니저(27)는 파악된 가상전송시간이 지연한계를 넘어서는가를 확인하여 넘어서면, 스트리밍 서버(27)로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 I 프레임인가를 확인한다. 동적 버퍼 매니저(27)는 확인된 비디오 프레임이 I 프레임이면 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 P 프레임과 B 프레임의 수의 합이 파악된 가상전송시간이 지연한계를 초과하지 않기 위하여 제거되어야 하는 MPDU 개수보다 많은가를 확인한다. 동적 버퍼 매니저(27)는 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 P 프레임과 B 프레임의 수의 합이 상기 MPDU 개수보다 많으면, 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에서 모든 B 프레임을 제거한 후, 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼의 HoL(Head of Line)부터 쌓인 순서대로 P 프레임을 찾아 가장 앞의 P 프레임을 제거한다. That is, the dynamic buffer manager 27 checks whether the identified virtual transmission time exceeds the delay limit, and checks whether the video frame associated with the QoS information received from the streaming server 27 is an I frame. The dynamic buffer manager 27 should be removed so that the virtual transmission time obtained by the sum of the number of P frames and B frames in the VQ buffer into which the confirmed I frame is inputted does not exceed the delay limit if the identified video frame is an I frame. Check if there are more than the number of MPDU. If the sum of the number of P frames and B frames in the VQ buffer into which the identified I frame is to be input is greater than the number of MPDUs, the dynamic buffer manager 27 removes all B frames in the VQ buffer into which the identified I frame is to be input. The P frame is searched in the order of stacking from the HoL (Head of Line) of the VQ buffer to which the identified I frame is input, and the P frame is removed.

동적 버퍼 매니저(27)는 파악된 가상전송시간이 지연한계를 넘어선 상태에서 스트리밍 서버(40)로부터 수신된, QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 I 프레임이 아니면, QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 P 프레임인가를 확인한다. 동적 버퍼 매니저(27)는 확인된 비디오 프레임이 P 프레임이면, 확인된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 B 프레임의 수가 상기 MPDU 개수보다 많은가를 확인한다. 동적 버퍼 매니저(27)는 확인된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 B 프레임의 수가 상기 MPDU 개수보다 많으면 확인된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼의 HoL부터 버퍼증가방향으로 B 프레임을 찾아 제거한다. The dynamic buffer manager 27 determines that the video frame associated with the QoS information is a P frame if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server 40 while the identified virtual transmission time exceeds the delay limit is not an I frame. Check it. If the identified video frame is a P frame, the dynamic buffer manager 27 checks whether the number of B frames in the VQ buffer to which the identified P frame is input is greater than the number of MPDUs. If the number of B frames in the VQ buffer into which the identified P frame is to be input is greater than the number of MPDUs, the dynamic buffer manager 27 searches for and removes the B frame from the HoL of the VQ buffer to which the identified P frame is to be input.

동적 버퍼 매니저(27)는 파악된 가상전송시간이 지연한계를 넘어선 상태에서 스트리밍 서버(40)로부터 수신된, QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 P 프레임이 아니면, QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 B 프레임인가를 확인한다. 동적 버퍼 매니저(27)는 확인된 비디오 프레임이 B 프레임이면 확인된 B 프레임을 제거한다.The dynamic buffer manager 27 determines that the video frame associated with the QoS information is a B frame if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server 40 while the identified virtual transmission time exceeds the delay limit is not a P frame. Check it. The dynamic buffer manager 27 removes the identified B frame if the identified video frame is a B frame.

한편, 동적 버퍼 매니저(27)는 파악된 가상전송시간이 지연한계를 넘어서지 않으면, 스트리밍 서버(40)로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임을 해당 VQ 버퍼에 입력한다. On the other hand, if the identified virtual transmission time does not exceed the delay limit, the dynamic buffer manager 27 inputs a video frame associated with the QoS information received from the streaming server 40 to the corresponding VQ buffer.

나아가, 동적 버퍼 매니저(27)는 스트리밍 서비스별로 VQ 리스트를 두어, 새로운 스트리밍 서비스가 시작되면 새로운 VQ를 생성하여 VQ 리스트에 포함시키고, 종료된 스트리밍 서비스가 있으면 VQ 리스트에서 종료된 스트리밍 서비스와 연관된 VQ를 삭제할 수 있다. 더 나아가, 동적 버퍼 매니저(27)는 VQ 버퍼들(24, 25, 26)에 입력되는 비디오 프레임을 스트리밍 서비스의 GOP 패턴에 따라 I, P, B 프레임으로 구별하고, VQ 버퍼들(24, 25, 26) 내에서 I 프레임이 제거되면 제거된 I 프레임과 연관된 P와 B 프레임을 제거할 수 있다. In addition, the dynamic buffer manager 27 sets a VQ list for each streaming service, and when a new streaming service starts, a new VQ is generated and included in the VQ list, and if there is a terminated streaming service, the VQ associated with the streaming service terminated in the VQ list. Can be deleted. Furthermore, the dynamic buffer manager 27 distinguishes the video frame input to the VQ buffers 24, 25, 26 into I, P, and B frames according to the GOP pattern of the streaming service, and the VQ buffers 24, 25. , 26), if an I frame is removed, the P and B frames associated with the removed I frame can be removed.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크에서 비디오 스트리밍 서비스를 위한 세션 설정 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a session establishment for a video streaming service in a home network according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 단말(30)의 어플리케이션은 세션 요청 메시지에 요청하고 자 하는 스트리밍 서비스 정보를 포함시켜 액세스 포인트(20)를 통해 레지덴셜 게이트웨이(10)로 전송한다(S10). 레지덴셜 게이트웨이(10)는 단말(30)로부터 수신된 세션 요청 메시지를 인터넷에 접속 연결된 스트리밍 서버(40)에 전송한다(S11).As shown, the application of the terminal 30 includes the streaming service information to request in the session request message and transmits to the residential gateway 10 through the access point 20 (S10). The residential gateway 10 transmits the session request message received from the terminal 30 to the streaming server 40 connected to the Internet (S11).

스트리밍 서버(40)는 레지덴셜 게이트웨이(10)로부터 수신된 세션 요청 메시지에 포함된 스트리밍 서비스 정보에 따라, 요청한 스트리밍 서비스의 GOP 패턴 및 지연한계를 포함한 QoS 정보를 세션 응답 메시지에 포함시켜 레지덴셜 게이트웨이(10)로 전송한다(S12). 레지덴셜 게이트웨이(10)는 스트리밍 서버(40)로부터 수신된 세션 응답 메시지를 액세스 포인트(20)를 통해 단말(30)로 전송한다(S13).The streaming server 40 includes the QoS information including the GOP pattern and delay limit of the requested streaming service in the session response message according to the streaming service information included in the session request message received from the residential gateway 10. Transmit to 10 (S12). The residential gateway 10 transmits the session response message received from the streaming server 40 to the terminal 30 through the access point 20 (S13).

단말(30)의 어플리케이션은 레지덴셜 게이트웨이(10)로부터 수신된 세션 응답 메시지에 포함된 QoS 정보를 MAC에 전송한다(S14). 단말(30)의 MAC은 수신된 QoS 정보에 포함된 GOP 패턴 및 지연한계를 기록하고, 이후 TSPEC을 이용하여 추가 요청(ADDTS request) 프레임을 생성하여 QoS 정보를 액세스 포인트(20)에 전송한다(S15). 이때, MAC은 GOP 패턴 및 지연한계를 TSPEC 필드에 기록할 수 있다. 이때, TSPEC의 TS Info 필드에는 버퍼관리기술 사용정보를 기록할 수 있다. 이는 버퍼관리기술을 사용한다는 것을 의미한다. Inactivity Interval 필드에는 GOP 내의 프레임 수, I 프레임과 P 프레임 사이 또는 P 프레임과 P 프레임 사이의 B 프레임 수를 기록할 수 있다. Delay Bound 필드에는 지연한계를 기록할 수 있다. The application of the terminal 30 transmits QoS information included in the session response message received from the residential gateway 10 to the MAC (S14). The MAC of the terminal 30 records the GOP pattern and the delay limit included in the received QoS information, and then generates an ADDTS request frame using TSPEC and transmits the QoS information to the access point 20 ( S15). At this time, the MAC may record the GOP pattern and the delay limit in the TSPEC field. At this time, the buffer management technology usage information may be recorded in the TS Info field of the TSPEC. This means using buffer management techniques. In the Inactivity Interval field, the number of frames in the GOP, the number of B frames between I frames and P frames or between P frames and P frames may be recorded. The delay limit can be recorded in the Delay Bound field.

액세스 포인트(20)의 하이브리드 코디네이터는 단말(30)로부터 수신된 QoS 정보를 동적 버퍼 매니저에게 전송하고(S16). 추가 응답(ADDTS response) 메시지를 단말(30)로 전송한다(S17). 이에 단말(30)의 MAC은 추가 응답 메시지를 수신하면, 어플리케이션에 응답(Confirm) 메시지를 전송한다(S18). 이에 단말(30)의 어플리케이션은 응답 메시지를 수신하면 세션 확인 메시지를 발생하여 레지덴셜 게이트웨이를 통해서 스트리밍 서버(40)로 전송한다(S19, S20).The hybrid coordinator of the access point 20 transmits the QoS information received from the terminal 30 to the dynamic buffer manager (S16). An add response message is transmitted to the terminal 30 (S17). When the MAC of the terminal 30 receives the additional response message, it transmits a confirmation message to the application (S18). When the application of the terminal 30 receives the response message, and generates a session confirmation message and transmits to the streaming server 40 through the residential gateway (S19, S20).

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액세스 포인트의 스트리밍 서비스 QoS 보장방법에 대한 플로차트이다. 5 is a flowchart of a method for guaranteeing streaming service QoS of an access point according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 액세스 포인트는 WLAN을 통해 단말로부터 스트리밍 서비스의 GOP 패턴 및 지연한계 정보가 포함된 QoS 정보를 수신한다(S50). 이때, WLAN은 IEEE 802.11e EDCA를 사용하여 구현될 수 있다. As shown, the access point receives QoS information including the GOP pattern and delay limit information of the streaming service from the terminal through the WLAN (S50). In this case, the WLAN may be implemented using IEEE 802.11e EDCA.

이후, 액세스 포인트는 레지던셜 게이트웨이를 통해 인터넷에 연결된 스트리밍 서버로부터 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 수신되면, 수신된 QoS 정보에 기초하여, QoS 정보와 연관된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도를 파악한다(S51). 이때, 가상전송시간은 상술한 수학식 1 내지 수학식 4을 통하여 구해질 수 있다. 그리고, 비디오 프레임의 중요도는 B 프레임, P 프레임, I프레임의 순으로 갈수록 높아질 수 있다.Then, when the access point receives a video frame associated with the QoS information from a streaming server connected to the Internet through the residential gateway, the access point determines the virtual transmission time and importance of the video frame associated with the QoS information based on the received QoS information ( S51). In this case, the virtual transmission time may be obtained through the above Equations 1 to 4. In addition, the importance of a video frame may increase in the order of B frames, P frames, and I frames.

액세스 포인트는 파악된 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라, 스트리밍 서버로부터 수신된, QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 비디오 프레임들을 제거한다(S52). 이 비디오 프레임의 가상전송시간과 중요도에 따라 비디오 프레임을 제거하는 방법은 도 6에 도시되어 있다. The access point removes the video frames in the VQ buffer into which the video frame associated with the QoS information received from the streaming server is input, according to the virtual transmission time and the importance of the identified video frame (S52). A method of removing a video frame according to the virtual transmission time and importance of the video frame is shown in FIG. 6.

도시된 바와 같이, 액세스 포인트는 파악된 가상전송시간이 지연한계를 넘어서는가를 확인한다(S60). 액세스 포인트는 파악된 가상전송시간이 지연한계를 넘어서면, 스트리밍 서버로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 I 프레임인가를 확인한다(S61). 액세스 포인트는 확인된 비디오 프레임이 I 프레임이면 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 P 프레임과 B 프레임의 수의 합이 가상전송시간이 지연한계를 초과하지 않기 위하여 제거되어야 하는 MPDU 개수보다 많은가를 확인한다(S62). 액세스 포인트는 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 P 프레임과 B 프레임의 수의 합이 상기 제거되어야할 MPDU 개수보다 많으면, 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에서 모든 B 프레임을 제거하고 확인된 I 프레임이 입력될 VQ 버퍼의 HoL(Head of Line)부터 쌓인 순서대로 P 프레임을 찾아 가장 앞의 P 프레임을 제거한다(S63). 반면, P 프레임과 B 프레임의 수의 합이 상기 제거되어야 할 MPDU 개수보다 작으면, 액세스 포인트는 I 프레임을 해당 VQ 버퍼에 입력시킨다(S64).As shown, the access point checks whether the identified virtual transmission time exceeds the delay limit (S60). If the identified virtual transmission time exceeds the delay limit, the access point checks whether the video frame associated with the QoS information received from the streaming server is an I frame (S61). If the identified video frame is an I frame, the access point determines whether the sum of the number of P frames and B frames in the VQ buffer into which the identified I frames are to be input is greater than the number of MPDUs that must be removed in order not to exceed the delay limit. Check (S62). If the sum of the number of P frames and B frames in the VQ buffer to which the identified I frame is to be input is greater than the number of MPDUs to be removed, the access point removes and confirms all B frames in the VQ buffer to which the identified I frame is to be input. The P frame is searched in the order of stacking from the HoL (Head of Line) of the VQ buffer to which the input I frame is input (S63). On the other hand, if the sum of the number of P frames and B frames is smaller than the number of MPDUs to be removed, the access point inputs the I frames to the corresponding VQ buffer (S64).

한편, 액세스 포인트는 단계 S61에서 스트리밍 서버로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 I 프레임이 아니면, QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 P 프레임인가를 확인한다(S65). 액세스 포인트는 확인된 비디오 프레임이 P 프레임이면, 확인된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 B 프레임의 수가 상기 제거되어야할 MPDU 개수보다 많은가를 확인한다(S66). 액세스 포인트는 확인된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내에 B 프레임의 수가 상기 제거되어야 할 MPDU 개수보다 많으면 확인된 P 프레임이 입력될 VQ 버퍼의 HoL부터 버퍼증가방향으로 B 프레임을 찾아 제거한다(S67). 반면, P 프레임의 수가 상기 제거되어야 할 개수보다 작으면, 액세스 포인트는 P 프레임을 해당 VQ 버퍼에 입력시킨다(S68).Meanwhile, if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server in step S61 is not an I frame, the access point checks whether the video frame associated with the QoS information is a P frame (S65). If the identified video frame is a P frame, the access point checks whether the number of B frames in the VQ buffer to which the identified P frame is input is greater than the number of MPDUs to be removed (S66). If the number of B frames in the VQ buffer into which the identified P frame is to be input is larger than the number of MPDUs to be removed, the access point searches for and removes B frames in the buffer increasing direction from the HoL of the VQ buffer to which the identified P frames are to be input (S67). . On the other hand, if the number of P frames is smaller than the number to be removed, the access point inputs the P frames to the corresponding VQ buffer (S68).

액세스 포인트는 단계 S65에서 스트리밍 서버로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 P 프레임이 아니면, QoS 정보와 연관된 비디오 프레임이 B 프레임인가를 확인한다(S69). 액세스 포인트는 확인된 비디오 프레임이 B 프레임이면 B 프레임을 제거한다(S70). If the video frame associated with the QoS information received from the streaming server in step S65 is not a P frame, the access point checks whether the video frame associated with the QoS information is a B frame (S69). If the identified video frame is a B frame, the access point removes the B frame (S70).

액세스 포인트는 단계 S60에서 파악된 가상전송시간이 지연한계를 넘어서지 않으면, 스트리밍 서버로부터 수신된 QoS 정보와 연관된 비디오 프레임을 해당 VQ 버퍼에 입력한다(S71).If the virtual transmission time determined in step S60 does not exceed the delay limit, the access point inputs a video frame associated with the QoS information received from the streaming server to the corresponding VQ buffer (S71).

이러한 홈 네트워크의 스트리밍 서비스 QoS 보장 시스템의 성능을 분석하기 위해서, 단말, 액세스 포인트 및 스트리밍 서버로 구성된 IEEE 802.11e 망을 구성하였다. In order to analyze the performance of the streaming service QoS guarantee system of the home network, an IEEE 802.11e network including a terminal, an access point, and a streaming server is configured.

액세스 포인트는 스트리밍 서비스 QoS 보장을 위해서 스트리밍 서버로부터 수신되는 비디오 프레임에 대해서 가상전송시간과 중요도에 따라, 수신되는 비디오 프레임이 입력될 VQ 버퍼 내의 프레임들을 제거하는 동작을 수행한다. 단말은 비디오 스트리밍 트래픽을 전송받거나 best effort 트래픽을 생성한다. 스트리밍 서버는 비디오 스트리밍 트래픽을 단말에게 전송한다. The access point performs an operation of removing frames in the VQ buffer into which the received video frame is input, according to the virtual transmission time and the importance, for the video frame received from the streaming server in order to guarantee the streaming service QoS. The terminal receives video streaming traffic or generates best effort traffic. The streaming server transmits video streaming traffic to the terminal.

이때, 스트리밍 서버에서 제공하는 비디오 스트리밍 서비스는 HD급 화질의 비디오로 가정하고 video trace research group에서 제공하는 10분가량의 HD급 Sony 데모 영상을 사용하였다. video trace는 2.7Mbps의 전송속도를 갖는 비디오 스트리밍 서비스 트래픽을 사용했으며 자세한 특성은 도 7에 도시되어 있다. 도 8 은 성능 분석에 사용된 시뮬레이션 파라미터로 IEEE 802.11 표준문서를 참조하였다. best effort 트래픽은 각각 전체 capacity의 0%, 1%, 5%를 생성하였고, 전송 지연 한계를 100ms로 설정하고 실험을 수행했다.At this time, the video streaming service provided by the streaming server was assumed to be HD-quality video and used about 10 minutes of HD-level Sony demo video provided by the video trace research group. The video trace used video streaming service traffic having a transmission rate of 2.7 Mbps, and detailed characteristics are shown in FIG. FIG. 8 refers to an IEEE 802.11 standard document as a simulation parameter used for performance analysis. The best effort traffic generated 0%, 1%, and 5% of the total capacity, respectively, and the experiment was performed with the transmission delay limit set to 100ms.

도 9 및 도 10은 비디오 소스가 13개이고 best effort 트래픽이 0%일 때 일반적인 EDCA를 사용했을 경우와, 본 발명에 따른 EDCA를 사용했을 경우에 전송지연을 나타낸다. 일반적인 EDCA를 사용했을 경우에는 일시적으로 전송지연한계 이상으로 전송 지연이 급격히 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 일시적으로 패킷 크기가 큰 I 프레임들이 동시에 버퍼에 들어와서 버퍼 내의 비디오 트래픽이 급격히 증가하여 발생한 경우이다. 반면, 본 발명에 따른 경우, 프레임 중요도에 따른 버퍼내의 프레임 제거가 이루어져 전송되는 모든 프레임의 전송지연이 전송지연한계 미만으로 나타나는 것을 살펴 볼 수 있다.9 and 10 show transmission delays when a typical EDCA is used when there are 13 video sources and a best effort traffic is 0%, and when an EDCA according to the present invention is used. In the case of using the general EDCA, it can be seen that the transmission delay rapidly increases beyond the transmission delay limit temporarily. This is the case when I-frames with large packet sizes temporarily enter the buffer at the same time, causing a rapid increase in video traffic in the buffer. On the other hand, according to the present invention, it can be seen that the transmission delay of all the frames transmitted by removing the frame in the buffer according to the importance of the frame appears below the transmission delay limit.

도 11은 비디오 소스와 best effort 트래픽을 증가시킴에 따라 발생하는 평균 지연을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. Con. EDCA는 EDCA에서 본 발명이 적용되지 않은 경우이고, Buff. EDCA는 본 발명이 적용된 경우이다. X%는 best effort 트래픽이 전체 capacity의 X%만큼 차지하고 있음을 의미한다. 일반적인 EDCA를 사용했을 경우 버퍼에 패킷이 급격히 증가하여 전송지연한계를 초과하는 경우가 발생하기 때문에, 14개 이상의 비디오 소스에서 트래픽이 발생될 경우에 전송 지연 시간이 전송지연한계 이상으로 급증하여 스트리밍 서비스를 제공하는데 어려움이 있는 것을 확인할 수 있었다. 반면 본 발명이 적용된 경우, 프레임 중요도에 따른 버퍼내의 프레임 제거가 이루어져 기존의 EDCA에서의 전송지연보다 적은 전송 지연시간을 소모하는 것을 알 수 있다. FIG. 11 is a graph illustrating a result of measuring an average delay caused by increasing video source and best effort traffic. Con. EDCA is when the present invention is not applied in EDCA, and Buff. EDCA is when the present invention is applied. X% means that best effort traffic occupies X% of total capacity. In case of using general EDCA, the packet is rapidly increased in the buffer and the transmission delay limit is exceeded. Therefore, when the traffic is generated from 14 or more video sources, the transmission delay time is increased more than the transmission delay limit. It was confirmed that there is a difficulty in providing. On the other hand, when the present invention is applied, it can be seen that the frame elimination in the buffer according to the frame importance consumes less transmission delay time than the transmission delay in the existing EDCA.

도 12 내지 도 13은 비디오 소스와 best effort 트래픽을 증가시킴에 따라 발생하는 프레임 손실률을 프레임별로 나타낸 그래프이다. 12 to 13 are graphs showing frame loss rates generated by increasing video source and best effort traffic on a frame-by-frame basis.

일반적인 EDCA를 사용했을 경우 버퍼에 패킷이 급격히 증가하여 전송지연한계를 초과하는 경우가 발생하기 때문에, best effort 트래픽이 0%일 경우에는 13개 이상의 비디오 소스에서, 1%와 5% 일 경우에는 12개 이상의 비디오 소스에서 트래픽이 발생될 경우에, 전송 지연 시간이 전송지연한계 이상으로 급증하여 I,P,B 프레임의 손실이 동시에 발생함을 알 수 있다. 반면, 본 발명이 적용된 경우, 프레임 중요도에 따른 버퍼내의 프레임 제거가 이루어져 비디오 소스와 best effort 트래픽이 증가함에 따라 B 프레임의 손실은 증가하지만 I와 P 프레임의 거의 발생하지 않음을 알 수 있다. When using the typical EDCA, the packets increase rapidly in the buffer, exceeding the transmission delay limit. Therefore, if the best effort traffic is 0%, at 13 or more video sources, 12 at 1% and 5%. When traffic is generated from more than one video source, it can be seen that the transmission delay time is rapidly increased beyond the transmission delay limit, resulting in simultaneous loss of I, P, and B frames. On the other hand, when the present invention is applied, it can be seen that as the video source and the best effort traffic increase as the frame elimination is performed in the buffer according to the frame importance, the loss of the B frame increases but almost no I and P frames occur.

따라서, 본 발명을 적용하면 트래픽이 증가하여 지연한계를 초과하는 프레임이 발생해도 프레임의 중요도에 따른 버퍼관리로 인하여, 프레임 중요도가 높은 I와 P 프레임의 손실은 거의 발생하지 않고 전송지연이 안정화됨을 살펴 볼 수 있다. Therefore, according to the present invention, even if the traffic increases and a frame exceeding the delay limit occurs, due to the buffer management according to the importance of the frame, the transmission delay is stabilized with little loss of I and P frames having high frame importance. You can look.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있 으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크의 스트리밍 서비스 QoS 보장시스템의 구성도.1 is a block diagram of a system for guaranteeing streaming service QoS of a home network according to an embodiment of the present invention.

도 2는 TSPEC의 구조를 나타낸 도면.2 shows the structure of a TSPEC.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액세스 포인트의 상세 구성도.3 is a detailed block diagram of an access point according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크에서 비디오 스트리밍 서비스를 위한 세션 설정 흐름도.4 is a flowchart illustrating a session establishment for a video streaming service in a home network according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액세스 포인트의 스트리밍 서비스 QoS 보장방법에 대한 플로차트.5 is a flowchart of a method for guaranteeing streaming service QoS of an access point according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 가상전송시간과 중요도에 따라 비디오 프레임을 제거하는 방법에 대한 플로차트.6 is a flowchart of a method for removing video frames according to virtual transmission time and importance, according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 성능분석을 위한 비디오 트래픽의 특성을 나타낸 표.7 is a table showing characteristics of video traffic for performance analysis of the present invention.

도 8은 본 발명의 성능분석을 위한 시뮬레이션 파라미터를 나타낸 표.8 is a table showing simulation parameters for performance analysis of the present invention.

도 9는 일반적인 EDCA를 적용했을 경우의 전송지연을 나타낸 그래프.9 is a graph illustrating a transmission delay when a general EDCA is applied.

도 10은 본 발명에 따른 EDCA를 적용했을 경우의 전송지연을 나타낸 그래프.10 is a graph showing the transmission delay when the EDCA according to the present invention is applied.

도 11은 비디오 소스의 증가에 따른 평균 전송지연을 나타낸 그래프.11 is a graph showing an average transmission delay with increasing video source.

도 12는 비디오 소스의 증가에 따른 I 프레임 손실률을 나타낸 그래프.12 is a graph showing I frame loss rate with increasing video source.

도 13은 비디오 소스의 증가에 따른 P 프레임 손실률을 나타낸 그래프.13 is a graph showing P frame loss rate with increasing video source.

도 14는 비디오 소스의 증가에 따른 B 프레임 손실률을 나타낸 그래프.14 is a graph showing B frame loss rate with increasing video source.

Claims

A residential gateway connected to the Internet;

Group of Pictures (GOP) pattern and delay bound of a streaming service, which are connected to an access point through a wireless local area network (WLAN) and received by requesting a session of a streaming service from a streaming server connected to the Internet. A terminal for storing quality of service (QoS) information, including transmitting the stored QoS information to the access point and transmitting a session acknowledgment message to the streaming server if there is a reception response; And

Connecting communication between the terminal and the Internet through the residential gateway, and after receiving the QoS information from the terminal, responds to the terminal and receives a video frame associated with the QoS information received from the terminal from the streaming server. When the virtual transmission time and the importance of the video frame associated with the QoS information are determined, based on the QoS information received from the terminal, the associated video frame is determined according to the determined virtual transmission time and the importance of the video frame. A streaming service QoS guarantee system in a home network that includes an access point that removes video frames in a virtual queue (VQ) buffer to be stored.

The method of claim 1,

The WLAN is a QoS guarantee system for a streaming service of a home network implemented using IEEE 802.11e Enhanced Distributed Channel Access (EDCA).

The method of claim 1,

The terminal,

Record the GOP pattern and delay limit received from the streaming server in the TSPEC (Traffic Specification) field of the MAC layer,

The buffer management technology usage information is recorded in the TS Info field of the TSPEC field, and the number of frames in the GOP, between an I (Index) frame and a P (Predicted) frame, or between a P frame and a P frame in an Inactivity Interval field of the TSPEC field. A system for guaranteeing streaming service quality of a home network, which records the number of B-directional frames and records the delay limit in a Delay Bound field of the TSPEC field.

The method of claim 1,

The access point is,

A hybrid coordinator for receiving QoS information from the terminal and transmitting a reception completion response to the terminal;

A dynamic buffer having VQ buffers for storing video frames received from the streaming server for each streaming service; And

When a video frame associated with the QoS information received from the terminal is received from the streaming server, the virtual transmission time and the importance of the video frame associated with the QoS information are determined based on the QoS information received from the terminal. A streaming service QoS guarantee system of a home network including a dynamic buffer manager for removing video frames in a VQ buffer into which a video frame associated with the QoS information received from the streaming server is to be input, according to the virtual transmission time and the importance of the received video frame. .

The method of claim 4, wherein

The dynamic buffer manager is

A home network for setting a VQ list for each streaming service, and when a new streaming service is started, creates a new VQ and includes it in the VQ list, and if there is a terminated streaming service, deletes the VQ associated with the terminated streaming service from the VQ list. Streaming Service QoS Guarantee System.

The method of claim 4, wherein

The dynamic buffer manager classifies video frames input to the VQ buffers into I, P, and B frames according to a GOP pattern of a streaming service. A streaming service QoS guarantee system for a home network that removes associated P and B frames.

The method of claim 4, wherein

The dynamic buffer is,

And a flow classifier for transmitting a value obtained by dividing the type of video frame associated with the QoS information received from the streaming server and the size of the video frame associated with the QoS information by the MAC Service Data Unit (MSDU) size to the dynamic buffer manager. QoS guarantee system of streaming service of home network.

The method of claim 7, wherein

The dynamic buffer manager is

Upon receiving a value obtained by dividing a type of a video frame associated with the QoS information and a size of a video frame associated with the QoS information by the MSDU size from the flow classifier, the video associated with the QoS information based on the QoS information received from the terminal. Guaranteeing the virtual transmission time and importance of the frame, and guaranteeing the streaming service QoS of the home network removing the video frames in the VQ buffer into which the video frame associated with the QoS information is input, according to the virtual transmission time and the importance of the identified video frame. system.

The method of claim 8,

The importance of the frame,

Quality of service guaranteeing streaming service of home network in order of B frame, P frame, I frame.

The method of claim 9,

The dynamic buffer manager is

If the video frame associated with the QoS information received from the streaming server while the determined virtual transmission time exceeds the delay limit is an I frame, the received I frame is a P frame and a B frame in the VQ buffer to be input. If the sum of the numbers is greater than the determined number of MPDUs to be removed so as not to exceed the delay limit, the received I frame is removed from all the B frames in the VQ buffer to which the received I frame is input and the A streaming service QoS guarantee system of a home network that searches for P frames in the order of stacking from the head of line (HOL) of a VQ buffer to which received I frames are input, and removes the first P frames.

11. The method of claim 10,

The dynamic buffer manager is

If the video frame associated with the QoS information received from the streaming server while the determined virtual transmission time exceeds the delay limit is a P frame, the number of B frames in the VQ buffer into which the received P frame is input is the MPDU. The system of guaranteeing the streaming service quality of the home network in which the received P frames are found and removed from the HoL of the VQ buffer to which the received P frames are input.

The method of claim 11,

The dynamic buffer manager is

And if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server while the determined virtual transmission time exceeds the delay limit is a B frame, removing the received B frame.

The method of claim 9,

The dynamic buffer manager is

And a video frame associated with the QoS information received from the streaming server, into a corresponding VQ buffer, in a state in which the determined virtual transmission time does not exceed the delay limit.

The method of claim 8,

The dynamic buffer manager is

System for guaranteeing streaming service of a home network for obtaining the virtual transmission time using the following equation.

[ Equation ]

In this case, V_D represents a virtual transmission time, n represents a value obtained by dividing the size of a video frame associated with the QoS information by the MSDU size,

Indicates rounding up,

The method of claim 14,

The dynamic buffer manager,

A streaming service QoS guarantee system of a home network, which calculates a time required for transmitting one MPDU by using the following equation.

[ Equation ]

In this case, L _MPDU represents the size of the MPDU, L _ACK represents the size of the ACK, D _SIFS is Delay as much as SIFS (Short Interframe Space), D _PR represents the delay by the preamble (preamble), R represents the transmission rate of the physical layer.

The method of claim 14,

The dynamic buffer manager is

The streaming service QoS guarantee system of a home network for obtaining the i-th average access time using the following equation.

[ Equation ]

In this case, β has a weight value of any one of 0 ≦ β ≦ 1, and the average access time indicates the average access time when the measurement sequence of the access time is i-th, indicating that the packet has entered the HoL of the VQ. Θ ₀ is an initial value of the average access time, and the Arbitration Interframe Space Number (AIFSN) and CW ( Calculated by Contention Window), D _Ω represents the size of the WLAN mini-slot.

The method of claim 14,

The dynamic buffer manager is

A streaming service QoS guarantee system of a home network, which obtains the total number of MPDUs in the dynamic buffer by using the following equation.

[ Equation ]

In this case, VQ _I [k], VQ _P [k], and VQ _B [k] indicate the number of MPDUs of I frames, the number of MPDUs of P frames, and the number of MPDUs of B frames, respectively, in the kth VQ.

Represents the number of VQs in the dynamic buffer.

Receiving QoS information including a GOP pattern and delay limit information of a streaming service from a terminal through a WLAN;

When a video frame associated with the received QoS information is received from a streaming server connected to the Internet through a residential gateway, the virtual transmission time and the importance of the video frame associated with the received QoS information are determined based on the received QoS information. Making; And

Removing video frames in the VQ buffer into which the video frame associated with the QoS information is received, received from the streaming server according to the virtual transmission time and importance of the identified video frame. Way.

The method of claim 18,

The WLAN guarantees a streaming service QoS of an access point implemented using IEEE 802.11e Enhanced Distributed Channel Access (EDCA).

The method of claim 18,

The importance of the frame,

QoS guarantee method for streaming service of access point that increases in order of B frame, P frame, and I frame.

The method of claim 20,

According to the virtual transmission time and the importance of the identified video frame, removing the video frames in the VQ buffer to which the video frame associated with the QoS information received from the streaming server is to be inputted,

Checking whether the identified virtual transmission time exceeds the delay limit;

If the determined virtual transmission time exceeds the delay limit, checking whether the video frame associated with the QoS information received from the streaming server is an I frame;

If the identified video frame is an I frame, the sum of the number of P frames and B frames in the VQ buffer into which the identified I frame is to be input is the number of MPDUs that must be removed so that the determined virtual transmission time does not exceed the delay limit. Checking for more;

If the sum of the number of P frames and B frames in the VQ buffer to which the checked I frame is input is greater than the number of MPDUs, all B frames are removed from the VQ buffer to which the checked I frame is input and the checked I frame And searching for P frames in a stacked order from a head of line (HOL) of the input VQ buffer, and removing the first P frame.

The method of claim 21,

Checking whether the video frame associated with the QoS information is a P frame if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server while the determined virtual transmission time exceeds the delay limit is not an I frame;

If the identified video frame is a P frame, checking whether the number of B frames in the VQ buffer to which the checked P frame is input is greater than the number of MPDUs;

And if the number of B frames in the VQ buffer into which the checked P frame is input is greater than the number of MPDUs, searching for and removing the B frame in the buffer increasing direction from the HoL of the VQ buffer to which the checked P frame is input. Method of guaranteeing streaming service quality of QoS.

The method of claim 22,

Checking whether the video frame associated with the QoS information is a B frame if the video frame associated with the QoS information received from the streaming server while the determined virtual transmission time exceeds the delay limit is not a P frame; Wow

If the identified video frame is a B frame, removing the identified B frame.

The method of claim 20,

If the determined virtual transmission time does not exceed the delay limit, inputting a video frame associated with the QoS information received from the streaming server into a corresponding VQ buffer.

The method of claim 18,

The virtual transmission time is a streaming service QoS guarantee method of the access point is obtained using the following equation.

[ Equation ]

Indicates rounding up,

The method of claim 25,

The time required to transmit the MPDU is obtained by using the following equation streaming service QoS guarantee method of the access point.

[ Equation ]

The method of claim 25,

The i-th average access time is the streaming service QoS guarantee method of the access point is calculated using the following equation.

[ Equation ]

The method of claim 25,

The total number of MPDUs in the dynamic buffer is a streaming service QoS guarantee method of the access point is calculated using the following equation.

[ Equation ]

Represents the number of VQs in the dynamic buffer.