KR101239472B1 - 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법 및 전송지연추세 측정장치 - Google Patents

네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법 및 전송지연추세 측정장치 Download PDF

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Abstract

수신된 미디어의 패킷 간의 시간간격을 수집하는 단계, 상기 수집된 시간간격에 기초하여 패킷과 연관된 단방향 지연을 검사하는 단계, 및 상기 검사된 단방향 지연을 송신측에 보고하는 단계를 포함하는 네트워크 가용대역폭 측정 방법을 제공한다.
시간간격, 전송지연, 비트율, 패킷, 분석

Description

네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법 및 전송지연추세 측정장치{NETWORK AVAILABLE BANDWIDTH HIGH-SPEED MEASUREMENT METHOD AND TRANSMISSION DELAY TREND MEASUREMENT APPARATUS}
본 발명의 일실시예들은 가용 대역폭의 변화에 의해 발생하는 네트워크 상의 손실 최소화 및 QoS 보장을 위한 네트워크 적응형 스트리밍 시스템에서, 네트워크 대역폭이 미디어가 요구하는 비트율을 허용하는지 여부를 빠르게 측정하고, 측정용 트래픽이 원 미디어에 간섭하는 현상을 최소화하기 위해, 원 미디어의 중복패킷을 측정용 트래픽의 유료부하로 사용하는 기법에 관한 것이다.
종래의 네트워크 상태 측정 방법은 시간당 발생하는 네트워크 손실의 누적평균을 이용하는 방법과 대략적인 네트워크 가용대역폭을 측정하기 위하여 부가적인 측정용 트래픽의 전송지연 추세를 이용하는 방법 등이 있다.
이러한 방법들은 측정 시간이 많이 소요된다는 단점이 있으며 전자의 경우 시간적인 단점뿐만 아니라 정확한 가용 대역폭의 측정을 기대할 수 없으며, 후자의 경우 어느 정도 정확한 네트워크 가용 대역폭을 측정할 수는 있지만 부가적인 측정 용 트래픽이 원 미디어를 간섭할 수 있으며, 미디어를 전송하기 위한 대역폭 이외에 불필요한 전체 가용 대역폭을 측정하는데 많은 시간을 소비한다는 단점이 있다.
본 발명의 일실시예는 조정된 비트율이 실제 네트워크 대역폭에 적합한지 판단하여, 미디어의 비트율을 조정하는 방법을 사용할 경우의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 조정된 특정 비트율로 미디어를 전송할 경우 네트워크 손실의 가능성이 있는지를 빠르게 타진하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법은 수신된 미디어의 패킷 간의 시간간격을 수집하는 단계, 상기 수집된 시간간격에 기초하여 패킷과 연관된 단방향 지연을 검사하는 단계, 및 상기 검사된 단방향 지연을 송신측에 보고하는 단계를 포함한다.
이때, 수신된 패킷 간의 시간간격을 수집하는 단계는, 상대적 전송지연을 일정개수만큼 수집하는 단계를 포함한다.
이때, 패킷과 연관된 단방향 지연을 검사하는 단계는 상기 수집된 시간간격이 증가하는지 또는 증가하지 않는지 여부를 검사하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 검사된 단방향 지연을 송신측에 보고하는 단계는 상기 송신측에서 상기 보고된 단방향 지연에 따라 미디어의 비트율을 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법은 상향 조정된 크기로 미디어를 전송하는 단계, 상기 전송된 미디어에 대한 단방향 지연을 보고받는 단계, 및 상기 보고된 단방향 지연에 기초하여 미디어의 비트율을 조정하 는 단계를 포함한다.
이때, 상기 보고된 단방향 지연에 기초하여 미디어의 비트율을 조정하는 단계는, 상기 단방향 지연이 '증가추세'인 경우, 상기 미디어의 비트율을 유지하고, 상기 단방향 지연이 '증가없음'인 경우, 상기 미디어의 비트율을 상향 조정하는 단계를 포함한다.
이때, 상향 조정된 크기로 미디어를 전송하는 단계는 미디어의 중복패킷을 측정용 트래픽으로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 전송지연추세 측정장치는 수신된 미디어의 패킷 간의 시간간격을 수집하는 수집부, 및 상기 수집된 시간간격에 기초하여 패킷과 연관된 단방향 지연을 검사하고, 상기 검사된 단방향 지연을 송신측에 보고하는 분석부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 가용대역폭 전체를 측정하는 종래의 기술에 비해, 종단간 대역폭이 실시간으로 전송하고자 하는 미디어의 비트율을 허용하는지의 여부만을 빠르게 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 원 미디어의 중복 패킷을 측정용 트래픽으로 사용함으로써 측정시간 동안 측정용 트래픽이 원 미디어를 간섭하는 현상을 최소화 할 수 있다.
이하, 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 요구대역에 따른 전송지연 추세 개념도를 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 송신측은 전송주기에 따라 패킷(1, 2, 3, 4)을 수신측으로 전송한다. 이때, 수신측은 각 패킷을 전송하는데 따른 단방향 지연(지연 1, 2, 3, 4) 이후에 패킷을 수신한다.
수신측에서 보면, 미디어의 프레임율에 의해 환산된 비트율이 요구대역으로 주어졌을 때 네트워크의 가용대역폭(가용대역)에 따라 상대적인 단방향 전송지연의 추세가 변화되는 현상을 나타낸다. 첫번째는 요구대역이 실제 가용대역폭보다 큰 경우 단방향 지연의 추세를 나타내고, 두번째는 요구대역이 가용대역폭보다 작은 경우 단방향 지연의 추세를 나타낸다. 수신측에서 패킷을 수신하는 첫번째와 두번째를 비교해 보면, 요구대역이 가용대역폭보다 큰 경우에 단방향 지연의 추세가 증가하고 있음을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전송 UDP 패킷의 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전송 UDP 패킷의 데이터 타입(Data Type)은 원 미디어를 담고 있는지, 또는 요구대역 허용여부 측정을 위한 측정용 트래픽을 담고 있는지를 나타내는 필드이다.
전송 UDP 패킷의 타임 스탬프(Time Stamp) 필드는 패킷이 송신 측으로부터 출발할 때의 시간정보로서 마이크로 초단위로 표시된다. 수신측에서는 타임 스탬프 필드의 값을 수집하여, 순차적으로 도착하는 패킷 간의 상대적 단방향 지연을 검사하게 된다.
Payload필드는 MPEG2-TS 패킷이며, 경로상의 최대 전송 단위(MTU: Maximum Transmission Unit)의 크기를 초과하지 않는 범위에서 TS 패킷의 개수가 환산된다. 도면에서는 MTU가 1500 바이트일 경우의 예를 보여준다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전송지연추세 측정장치에서의 미디어 비트율을 하향 조정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 수신측에 포함된 전송지연추세 측정장치(300)는 수집부(Delay Collector, 310) 및 분석부(Trend Analyzer, 320)를 포함하고, 송신측으로부터 수신되는 미디어의 비트율이 네트워크 가용대역폭을 초과하는지의 여부를 검사할 수 있다.
이를 위해, 수집부(310)는 송신측으로부터 수신된 각 패킷간의 시간간격을 수집한다. 시간간격은 각 패킷의 시간정보(ti)에 기초하여 수집된다. 수집부(310)는 상대적 전송지연을 일정개수만큼 수집할 수 있다.
분석부(320)는 상기 수집된 시간간격에 기초하여 패킷과 연관된 단방향 지연을 검사한다. 즉, 분석부(320)는 상기 수집된 상대적 전송지연 값들이 증가 경향을 보이는지의 여부를 검사하고, 검사결과를 송신측으로 보고할 수 있다.
분석부(320)는 상기 상대적 전송지연의 값들이 증가경향을 보이는지 증가경 향을 보이지 않는지 여부를 검사할 수 있다. 예컨대, 분석부(320)는 송신측으로부터 전송된 패킷의 전송 시간정보와 수신측에서 패킷을 수신하는 수신 시간정보를 서로 비교함으로써, 얼마나 전송지연되고 있는지 검사할 수 있다.
만약, 분석부(320)는 전송지연이 증가추세를 보이고 있는 경우, 송신측으로 전송지연 증가추세(INC)를 보고하고, 전송지연이 증가추세를 보이고 있지 않는 경우, 송신측으로 전송지연 증가되지 않음(증가없음, NON)을 보고할 수 있다.
이에 따라, 송신측은 보고받은 결과에 따라 미디어의 비트율을 조정할 수 있다.
예컨대, 송신측은 전송지연 증가추세(INC)를 보고받은 경우, 전송중인 미디어의 비트율이 네트워크 가용대역폭을 초과하고 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 송신측은 미디어의 비트율을 현재보다 낮추어 전송할 수 있다. 그러나, 송신측은 전송지연 증가없음(NON)을 보고받은 경우, 전송중인 미디어의 비트율이 네트워크 가용대역폭을 초과하고 있지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우, 송신측은 전송중인 미디어의 비트율을 현재 그대로 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전송지연추세 측정장치에서의 미디어 비트율을 상향 조정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 미디어의 비트율이 가용대역폭을 초과하여 송신측이 미디어의 비트율을 하향 조정한 후, 시간이 지나 네트워크의 가용대역폭이 증가할 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 송신측은 상향시키고자 하는 상향 목표 비트율로 미디어를 전송했을 경우 네트워크의 손실이 없는지를 미리 판단한 후, 미 디어의 비트율을 상향 조정할 수 있다.
이에 따라, 송신측은 상향 목표 비트율로 측정용 트래픽을 발생시켜 전송하고, 수신측에서는 도 3에서와 같은 방법으로 전송지연 추세를 측정하여 보고할 수 있다.
수신측은 네트워크 가용대역폭이 상향 목표 비트율을 허용하지 않을 경우, 전송지연 증가추세(INC)를 보고하고, 허용하는 경우에는 증가되지 않음(NON)을 보고할 수 있다.
송신측은 '증가추세'를 보고 받았을 경우, 전송중인 미디어의 비트율을 현재 상태로 유지하게 되고, '증가없음'일 경우, 미디어를 상향 목표 비트율로 상향 조정하여 전송할 수 있다. 이때, 송신측은 상향 목표 비트율의 허용여부를 판단하기 위한 측정용 트래픽이 원 미디어(①)를 간섭하여 발생 할 수 있는 네트워크 손실을 줄이기 위해, 측정용 트래픽에 무의미한 더미(Dummy) 패킷대신 원 미디어의 중복패킷(Duplicate Packets, ②)을 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
송신측은 미디어를 수신측에 전송한다(510). 이때, 송신측은 네트워크 가용대역폭을 초과하지 않는 비트율로 상기 미디어를 전송할 수 있다.
수신측은 전송된 미디어의 패킷 간의 시간간격을 수집한다(520). 예컨대, 수신측은 일정개수만큼의 상대적 전송지연을 수집할 수 있다.
수신측은 상기 수집된 시간간격에 기초하여 상기 패킷과 연관된 단방향 지연 을 검사한다(530).
수신측은 상기 검사된 단방향 지연을 송신측에 보고한다(540). 전송지연이 증가추세를 보이고 있는 경우, 송신측으로 전송지연 증가추세(INC)를 보고하고, 전송지연이 증가추세를 보이고 있지 않은 경우, 송신측으로 전송지연 증가없음(NON)을 보고할 수 있다.
송신측은 상기 보고된 단방향 지연에 기초하여 미디어의 비트율을 조정한다(550). 즉, 송신측은 전송지연 증가추세(INC)를 보고받은 경우, 전송중인 미디어의 비트율을 현재보다 낮추어 전송하고, 전송지연 증가없음(NON)을 보고받은 경우, 전송중인 미디어의 비트율을 현재 그대로 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 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. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니 라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 요구대역에 따른 전송지연 추세 개념도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전송 UDP 패킷의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전송지연추세 측정장치에서의 미디어 비트율을 하향 조정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전송지연추세 측정장치에서의 미디어 비트율을 상향 조정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300: 전송지연추세 측정장치
310: 수집부
320: 분석부

Claims (9)

  1. 송신측으로부터 수신된 미디어의 패킷 간의 시간간격을 수집하는 단계;
    상기 수집된 시간간격에 기초하여 상기 패킷과 연관된 단방향 지연을 검사하는 단계; 및
    검사 결과, 단방향 지연이 전송지연 증가추세(INC)로 검사되는 경우, 상기 송신측에 상기 단방향 지연을 보고하고, 상기 송신측에서 상기 보고된 단방향 지연에 따라 상기 미디어의 비트율을 낮추어 전송하도록 하는 단계
    를 포함하는 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    수신된 미디어의 패킷 간의 시간간격을 수집하는 단계는,
    상대적 전송지연을 일정개수만큼 수집하는 단계
    를 포함하는 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검사 결과, 단방향 지연이 전송지연 증가없음(NON)으로 검사되는 경우, 상기 송신측에 상기 단방향 지연을 보고하고, 상기 송신측에서 상기 미디어의 비트율을 유지하여 전송하도록 하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법.
  4. 삭제
  5. 수신측에, 상향 목표 비트율로 미디어를 전송하는 단계;
    상기 전송된 미디어에 대한 단방향 지연을, 상기 수신측으로부터 보고받는 단계;
    상기 보고 결과, 네트워크 가용대역폭이 상기 상향 목표 비트율을 허용하지 않아 상기 단방향 지연이 전송지연 증가추세(INC)로 보고되는 경우, 상기 상향 목표 비트율로 보다 낮은 현재 비트율로 상기 미디어를 전송하는 단계
    를 포함하는 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보고 결과, 상기 네트워크 가용대역폭이 상기 상향 목표 비트율을 허용하여 상기 단방향 지연이 전송지연 증가없음(NON)로 보고되는 경우, 상기 상향 목표 비트율로 상기 미디어를 전송하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 상향 목표 비트율로 미디어를 전송하는 단계는,
    미디어의 중복패킷을 측정용 트래픽으로 전송하는 단계
    를 포함하는 네트워크 가용대역폭 고속 측정 방법.
  8. 송신측으로부터 수신된 미디어의 패킷 간의 시간간격을 수집하는 수집부; 및
    검사 결과, 단방향 지연이 전송지연 증가추세(INC)로 검사되는 경우, 상기 송신측에 상기 단방향 지연을 보고하고, 상기 송신측에서 상기 보고된 단방향 지연에 따라 상기 미디어의 비트율을 낮추어 전송하도록 하는 분석부
    를 포함하는 전송지연추세 측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 검사 결과, 단방향 지연이 전송지연 증가없음(NON)으로 검사되는 경우, 상기 송신측에 상기 단방향 지연을 보고하고, 상기 송신측에서 상기 미디어의 비트율을 유지하여 전송하도록 하는, 전송지연추세 측정장치.
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