KR101399553B1 - 멀티미디어 스트림 전송 장치 및 방법 - Google Patents

멀티미디어 스트림 전송 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 클라이언트 기기의 요구조건 및 채널 상태에 따라 가변적으로 멀티미디어 스트림을 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전송 장치는, 클라이언트 기기의 요구조건 및 네트워크 통계로부터 특정 파라미터 세트를 결정하고 상기 파라미터 세트의 변경값을 구하는 가상 머신과, 상기 변경값에 의하여 네트워크 인터페이스에서 사용되는 파라미터들의 값을 조절하는 파라미터 조절부와, 상기 조절된 파라미터에 근거하여 멀티미디어 스트림을 전송하는 네트워크 인터페이스로 이루어진다.
Figure R1020070023571
멀티미디어, 파라미터, 전송 인자, QoS, 전송 수

Description

멀티미디어 스트림 전송 장치 및 방법{Apparatus and method for transmit multimedia stream}
도 1은 종래 기술에 따른 적응적 채널 컨트롤을 지원하는 트랜시버의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 환경을 보여주는 도면.
도 3은 복수의 계층에 존재하는 다양한 파라미터들의 예를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티미디어 스트림 전송 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 가상화가 적용된 시스템의 개념을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 머신 및 파라미터 조절부의 구성을 보다 자세히 도시하는 블록도.
도 7은 전송 인자를 계산하는 예를 설명하기 위한 도면.
도 8은 결정부에서 수행되는 동작을 보다 자세히 보여주는 도면.
도 9는 링크 적응화를 사용하지 않고 멀티미디어 스트림을 전송한 결과를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 링크 적응화를 사용하여 멀티미디어 스트림을 전송한 결과를 보여주는 도면.
(도면의 주요부분에 대한 부호 설명)
108 : 클라이언트 어플리케이션 200 : 멀티미디어 스트림 전송 장치
201 : 네트워크 인터페이스 202 : 파라미터 조절부
204 : 가상 머신들 205 : 네트워크 드라이버
206 : 제어부 208 : 스트리밍부
301 : 네트워크 통계부 304 : 문턱값 설정부
305 : 계산부 307 : 결정부
308 : 파라미터 증가부 309 : 파라미터 감소부
본 발명은 멀티미디어 스트리밍에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클라이언트 기기의 요구조건 및 채널 상태에 따라 가변적으로 멀티미디어 스트림을 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 네트워크를 통하여 멀티미디어 컨텐츠의 실시간 스트림을 제공하는 기술에 관한 수요가 증가하고 있다. 이러한 새로운 기술이 무선 네트워크에 적용된다면, 무선 네트워크 환경의 특성상 많은 어려움이 있을 수 있다. 고품질의 비디오 스트리밍을 달성하기 위하여, 이러한 무선 네트워크의 문제, 예를 들어, 무선 대역폭의 변동(wireless bandwidth fluctuation), 다중 경로 페이딩(multipath fading) 및 경쟁 트래픽(contending traffic) 등의 문제들을 해결할 필요가 있다. 따라서, 무선 네트워크 상의 멀티미디어 전송에 있어서는, 비디오 프레임을 패킷화함에 따른 부분적인 데이터 손실 및 높은 패킷 에러율에 대한 강인함이 요구된다. 또한, 각각의 특성을 고려한 이종의 클라이언트들에 대한 지원도 높은 품질의 비디오 스트리밍에 있어서 필수이라고 볼 수 있다. 더욱이, 사용자가 고해상도를 지원하는 클라이언트 기기들에 대한 사용 요구가 증가함에 따라, 비디오 품질을 보장하는 안정적인 멀티미디어 전송의 필요성은 더욱 커지고 있다.
도 1은 종래 기술(미국특허 6,005,851호)에 따른 적응적 채널 컨트롤을 지원하는 트랜시버의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에서, 트랜시버는 데이터 소스/싱크로부터 데이터 패킷을 입력받는다. 상기 트랜시버는 데이터 라인(22a 내지 22e)을 통하여 채널 컨트롤러(24a 내지 24e)로 출력하는 디스패쳐(20)를 포함한다. 디스패쳐(20)는 채널 컨트롤러(24a 내지 24e)와 양방향 통신을 위해 컨트롤 라인(26a 내지 26e)을 통하여 연결된다. 또한, 디스패쳐(20)는 싱크 컨트롤러(30)와 양방향 통신을 위한 컨트롤 라인(28)을 통하여 연결된다. 채널 컨트롤러(24a 내지 24e)는 패킷 전송 및 수신 유닛(PSRU, 34)과 양방향 데이터 통신을 위하여 커플되어 있다. 각각의 채널 컨트롤러(24a 내지 24e)는 또한 MUX(35)와 연결되는 데이터 출력 라인을 갖는다. MUX(35)는 다시 데이터 소스/싱크로 출력한다.
도 1에서, 각각의 데이터 종류(예: 비디오, 그래픽, 텍스트)에 대한 가상 채널이 생성되고 각각의 가상 채널에 할당된 우선권에 근거하여 물리 채널에 매핑된다. 또한, 각각의 가상 채널에는 또한 QoS(Quality of Service)가 할당되며, 채널 컨트롤러(24a 내지 24e)는 각각의 가상 채널에 할당된다. 이 채널 컨트롤러들(24a 내지 24e)은 데이터 패킷의 스트림을 수신하고, 상기 채널 컨트롤러들(24a 내지 24e)에 대응되어 할당되는 가상 채널에 기초하여 상기 데이터 패킷을 분배하는 디스패쳐(20)와 연결된다.
채널 컨트롤러(24a 내지 24e)가 QoS가 특정 값 이하로 낮아지는 전송 하락을 만난다면, QoS 파라미터는 조정된다. 이 동작에 의하여 특정 QoS를 달성하지 못한다면, 채널 컨트롤러(24a 내지 24e)는 디스패쳐(20)에 경고한다. 디스패쳐(20)는 상기 경고를 수신하면, 상기 데이터 종류에 의존하여, 채널 컨트롤러(24a 내지 24e)의 특정 QoS 또는 다른 채널의 QoS를 감소시킨다. 디스패쳐(20)가 아무런 동작을 취하지 않으면, 채널 컨트롤러(24a 내지 24e)는 필요한 QoS를 달성하기 위하여 상기 데이터를 하락시킨다.
이와 같이, 상기 종래 기술에서는 채널 상태에 따라서 몇몇 QoS 파라미터들을 조절하는 것에 관하여 개시하고 있다. 그러나, 상기 종래 기술은 채널 상태에 따라 상기 QoS 파라미터들을 독립적으로 조절하는 것에 불과하고, 다양한 클라이언트 어플리케이션들의 요구조건들을 종합적으로 고려하여 네트워크 대역폭을 최적화하는 기법에 까지는 이르지 못하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 멀티미디어 스트림 전송 장치에 있어서, 가상 인터페이스를 통한 스트리밍 비디오의 품질 향상을 달성하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 멀티미디어 스트림 전송 장치에 있어서, 시스템 자원의 소모 감소를 도모하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티미디어 스트림 전송 장치는, 클라이언트 기기의 요구조건 및 네트워크 통계로부터 특정 파라미터 세트를 결정하고 상기 파라미터 세트의 변경값을 구하는 가상 머신; 상기 변경값에 의하여 네트워크 인터페이스에서 사용되는 파라미터들의 값을 조절하는 파라미터 조절부; 및 상기 조절된 파라미터에 근거하여 멀티미디어 스트림을 전송하는 네트워크 인터페이스를 포함한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티미디어 스트림 전송 방법은, 클라이언트 기기의 요구조건 및 네트워크 통계로부터 특정 파라미터 세트를 결정하고 상기 파라미터 세트의 변경값을 구하는 단계; 상기 변경값에 의하여 네트워크 인터페이스에서 사용되는 파라미터들의 값을 조절하는 단계; 및 상기 조절된 파라미터에 근거하여 멀티미디어 스트림을 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발 명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 서로 다른 가상 머신을 통한 다양한 종류의 계층간(inter-layer) 네트워크 파라미터들을 종합적으로 조절하는 방법을 개시한다. 일반적으로, 가상 머신이란 게스트 운영 체제를 구동하거나 호스팅하는 운영 환경을 제공하는 소프트웨어를 사용하여 물리적인 머신을 개별화한 것을 의미한다.
상기 방법에 따르면, 가상화 기술을 사용하여 서로 다른 가상 머신에서 다양한 파라미터 세트가 조절될 수 있다. 또한, 본 발명은 또한 수집된 전송 통계를 분석하고 각각의 비디오 스트림을 위한 채널 변화에 적응할 수 있게 한다. 즉, 본 발명의 중요한 특징은 다양한 QoS 요구를 수용하는 무선 전송을 위한 네트워크 드라이버가 복수의 가상 머신을 포함한다는 데 있다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 환경을 보여주는 도면이다. 본 발명에서는 802.11 계열의 표준 시스템에서, 점대점(point-to-point) 연결을 예로서 설명한다. 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)는 하나 또는 그 이상의 클라이언트 기기(41, 42)에 멀티미디어 컨텐츠에 관한 스트리밍 서비스를 제공한다. 상기 멀티미디어 컨텐츠에는 비디오, 오디오, 정지 영상 또는 텍스트 기타 다양한 멀티미디어 데이터가 포함될 수 있지만, 본 발명에서는 주로 고 품질의 비디오 전송에 주목한다. 예를 들어, 고 품질의 비디오는 실시간 모드로 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)로 부터 디지털 TV(DTV, 41)나 휴대용 멀티미디어 재생기(PMP, 42)와 같은 클라이언트 기기에 전송될 수 있다. 여기서, 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)와 클라이언트 기기(41, 42) 간에는 동일한 무선 네트워크 카드(네트워크 인터페이스)가 구비되며, 상기 무선 네트워크 카드는 하나의 주파수 대역폭과 복수의 파라미터 세트로 세팅된다.
멀티미디어 스트림 전송 장치(200)는 복수의 클라이언트 기기(41, 42)로부터의 다양한 QoS 요구조건(QoS requirement)에 근거하여, 동적으로 링크 적응화(link adaptation)를 수행한다. 다만, 이러한 링크 적응화에는 다양한 파라미터들이 작용할 수 있는 바, 본 발명에서는 모든 가능한 채널 환경에서 큰 영향을 미치는 파라미터 세트를 선정하고, 데이터 베이스화하여 어떤 채널 환경이 발생하는 경우 이에 대응되는 파라미터 세트를 증가 또는 감소시키는 방식을 사용한다.
클라이언트 기기(41, 42)의 다양한 QoS 요구조건을 반영하기 위해서는, 단순히 MAC(Media Access Control) 층이나 PHY(Physical) 층 등 하나의 계층에 포함되는 파라미터만을 조절하는 것으로는 충분하지 않다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 파라미터 세트에 포함될 수 있는 파라미터들은 다양한 계층으로부터 제공된다.
도 3은 이러한 개념을 보여주는 도면이다. 네트워크 인터페이스(201)가 담당하는 다양한 계층(51, 52, 53, 54)에는 멀티미디어 전송에 영향을 미치는 다양한 파라미터들이 존재한다.
최상위 계층인 어플리케이션 층(51)에는 어플리케이션 우선권(application priority), 스트림의 수(number of streams), 은닉 처리(concealment processing), FEC(Forward Error Correction) 부호화율(FEC code rate), 인터리빙 정도(interleaving depth) 등의 파라미터들이 포함된다.
그 아래의 전송층 및 네트워크 층(52)에는 정체 윈도우 크기(congestion window size), 패킷 크기(packet size), 버퍼 크기(buffer size) 등의 파라미터들이 포함된다.
링크 층 및 MAC 층(53)에는 프레임 길이(frame length), 조각화 문턱값(fragmentation threshold), RTS/CTS 문턱값(RTS/CTS threshold), 재시도 한계(retry limit) 등의 파라미터들이 포함된다.
마지막으로, 최하위 층인 PHY 층(54)에는 전송 전력(transmit power), 전송률(data rate), 평활화(equalization) 등의 파라미터들이 포함된다.
이와 같이 서로 다른 계층들에 존재하는 파라미터들이라고 하더라도 서로 일정한 관련성을 가질 수 있으므로 계층간 파라미터들(inter-layer parameters)의 조절을 통하여 대역폭의 사용을 최적화할 필요가 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)의 구성을 도시하는 블록도이다. 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)는 네트워크 인터페이스(201), 네트워크 드라이버(205), 제어부(206) 및 스트리밍부(208)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(206)는 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)의 다른 구성요소들과 통신 버스(bus)를 통하여 연결되며, 상기 다른 구성요소들의 동작을 제어하는 역할을 수행한다. 제어부(206)는 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 프로세서, 마이크로 컴퓨터 등 다양한 명칭으로 불리기도 한다.
스트리밍부(208)는 멀티미디어 데이터를 소정의 코덱으로 인코딩하고, 인코딩된 멀티미디어 데이터를 RTP(Real-time Transport Protocol), RTSP(Real-time Transport Streaming Protocol) 등과 같은 실시간 전송 프로토콜을 이용하여 클라이언트 기기들(클라이언트 어플리케이션들)에 스트리밍한다.
네트워크 드라이버(205)는 복수의 클라이언트 어플리케이션(108)으로부터 멀티미디어 스트리밍을 위한 QoS 요구조건을 수신하고, 상기 QoS 요구조건 및 네트워크 통계를 기반으로 조절할 파라미터 세트를 결정하고 상기 결정된 파라미터 세트의 값을 증가 또는 감소시킨다. 상기 특정 파라미터 세트는 클라이언트 어플리케이션에서 제공된 현재 QoS 요구조건과 매우 높은 연관성을 나타내고, 요구되는 비디오 품질에 최대의 영향을 미치는 파라미터들로 구성되는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 네트워크 드라이버(205)는 상기 QoS 요구 및 네트워크 통계로부터 특정 파라미터 세트의 변경값(증가 또는 감소 비율)을 구하고 상기 구한 변경값을 파라미터 조절부(202)로 전송하는 복수의 가상 머신들(204)과, 네트워크 인터페이스(201)에서 사용되는 파라미터 세트의 값을 상기 변경값에 근거하여 증가 또는 감소시키는 파라미터 조절부(202)를 포함한다.
멀티미디어 스트림 전송 장치(200)에 있어서, 복수의 가상 머신들(204)은 클라이언트 어플리케이션(108)의 요구조건에 대응되는 수만큼 가상적으로 생성될 수 있다.
가상 머신에 적용되는 가상화(virtualization) 기술은 광범위하게는 리소스 또는 서비스 요청에 대한 분리(separation)을 의미한다. 예를 들어, 가상 메모리는, 디스크 저장장치에 데이터를 스와핑(swapping)함으로써, 컴퓨터 소프트웨어는 물리적으로 설치된 이상의 메모리를 사용할 수 있게 한다. 유사하게, 가상화 기술은 네트워크, 스토리지, 서버 하드웨어, 운영 체제(operating system) 및 어플리케이션과 같이 서로 다른 인프라스트럭쳐 계층에 적용될 수 있다.
일반적으로, 가상화가 적용되지 않은 시스템은, 하나의 물리적 머신에 대하여 단일 운영 체제를 갖는다. 따라서, 이러한 시스템에서는 스프트웨어와 하드웨어가 강하게 커플되어 있기 때문에, 상기 시스템에서 다수의 어플리케이션을 구동시키는 경우에 충돌(conflict)이 발생할 수 있으며, 하드웨어 자원의 사용이 비효율적으로 된다. 즉, 가상화가 적용되지 않은 시스템은 융통성이 없고 비용이 많이 드는 구조라고 볼 수 있다.
그런데, 도 4에 도시한 바와 같이, 멀티미디어 스트림 전송 장치에 QoS 조건을 요구하는 클라이언트 어플리케이션들이 다수가 존재하는 네트워크 환경에서는 상기와 같이 가상화가 적용되지 않은 시스템에 의해서는, 네트워크 자원을 효율적으로 소모하면서 상기 QoS 조건을 만족시키는 융통성 있는 서비스를 제공하기가 어렵다.
따라서, 본 발명에서는 상기 클라이언트 어플리케이션들의 수 또는 클라이언트 어플리케이션들이 요구하는 QoS 조건들의 수만큼의 가상 머신들을 멀티미디어 스트림 전송 장치(200) 내에 생성하는 것을 제안한다.
도 5는 가상화가 적용된 시스템의 개념을 설명하는 도면이다. 복수의 가상 머신들(가상 머신 #1, #2)은 각각 단일의 어플리케이션 및 운영 체제의 조합(71, 72 또는 73, 74)으로 이루어지며, 하나의 가상 머신 계층(75)에 속한다. 따라서, 복수의 가상 머신들은 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)에 포함된 하드웨어 자원(76)을 공유할 수 있다.
상기 복수의 가상 머신들은 하드웨어에 독립적인 운영체제 및 어플리케이션을 포함하며, 운영 체제와 어플리케이션을 단일 유닛으로 캡슐화하여 관리한다.
이와 같이, 하나의 장치(200) 내의 가상 머신 계층(75)에는 다수의 가상 머신들이 포함되어 있다면, 각각의 가상 머신 마다 서로 다른 클라이언트 어플리케이션의 요구조건에 적합하게 프로토콜 스택 또는 어플리케이션을 처리할 수 있게 된다.
예를 들어, 실제 네트워크를 통하여 전송할 수 있는 대역폭을 하나의 장치(200) 내에 존재하는 복수의 가상 모션들에 동적으로 재할당하면, 중요도가 높은 가상 머신에 보다 큰 대역폭이 할당됨으로써 특정 네트워크에 대한 링크 적응화(link adaptation)가 효율적으로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 가상 머신들(204) 중 하나의 가상 머신(204-1) 및 파라미터 조절부(202)의 구성을 보다 자세히 도시하는 블록도이다. 가상 머신(204-1)은 네트워크 통계부(301), 문턱값 설정부(304), 계산부(305) 및 결정부(307)을 포함하고, 파라미터 조절부(202)는 파라미터 증가부(308) 및 파라미터 감소부(309)를 포함한다.
네트워크 통계부(301)는 N회의 전송 통계를 조사한 후, 각 전송률별 전송 수 및 가중치를 계산부(305)에 제공하고, N회의 전송 중에 전송 종류별 횟수를 카운트하여 결정부(307)에 제공한다. 상기 전송 종류에는 성공 전송(successful transmission), 실패 전송(failed transmission), 재전송(retransmission) 등이 포함될 수 있다.
그러면, 계산부(305)는 전송 수(k, 302) 및 가중치(w, 303)에 기초하여 전송 인자(W)를 계산한다. 계산된 전송 인자(W)는 결정부(307)로 보내진다. 상기 전송 인자란 다양한 전송률로 복수의 전송이 이루어진 경우에, 상기 복수의 전송률에 대한 경향을 나타내는 대표값을 의미한다.
도 7은 전송 인자를 계산하는 예를 설명하기 위한 도면으로서, 전송자(sender, 61)가 수신자(receiver, 62)에게 총 8개의 전송률로 전송될 수 있음을 보여준다. 도 7에서 각각의 경로는 하나의 전송률을 나타낸다. 이 때, 8개의 전송률은 오름차 순으로 또는 내림차 순으로 가중치(w)가 부여될 수 있다. 도 7의 예에서는 전송률의 내림차 순으로 가중치가 부여되어 있다.
네트워크 통계부(301)는 임의의 N회의 패킷 전송 중에서 특정 전송률로 전송된 횟수(전송 수)와 가중치 간의 가중합을 계산한다. 상기 계산된 가중합이 전송 인자가 된다. 이를 일반화하면, 전송 인자(W)는 다음의 수학식 1과 같이 구할 수 있다. 여기서, i는 전송률의 종류를 나타내는 인덱스, m은 전송률의 총 개수(도 7의 경우 m=8), ki는 i라는 전송률에서의 전송 수, wi는 i라는 전송률의 가중치를 각각 나타낸다.
Figure 112007019474815-pat00001
예를 들어, 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)의 네트워크 인터페이스(201)가 각각 54Mbps로 7회, 48Mbps로 3회, 36Mbps로 2회, 24Mbps로 4회, 총 14번의 패킷 전송을 수행하였다고 가정하면, 전송 인자(W)는 다음 수학식 2와 같이 계산된다.
Figure 112007019474815-pat00002
결정부(307)는 계산부(305)로부터 제공된 전송 인자(W)와 네트워크 통계부(301)로부터 제공된 전송 종류별 횟수를 기초로 하여, 변경할 파라미터 세트 및 그 변경값을 결정하고, 상기 파라미터 세트를 파라미터 조절부(202)에 제공한다.
한편, 문턱값 설정부(304)는 클라이언트 어플리케이션의 요구조건(up1 내지 upn)에 따라서, 상기 전송 인자(W)에 관한 적어도 하나 이상의 문턱값(threshold)을 설정한다. 즉, 상기 요구조건의 엄격성 여부에 따라 상기 문턱값을 올리거나 내릴 수 있다. 본 발명에서는 전송 인자(W)에 관하여 두 개의 문턱값(제1 문턱값, 제2 문턱값)을 설정하는 것으로 하여 설명한다. 상기 전송 인자(W)에 관한 문턱값은 결정부(307)에서 파라미터 세트 및 변경값을 결정하는 데에 사용된다.
도 8은 결정부(307)에서 수행되는 동작을 보다 자세히 보여주는 도면이다. 본 발명에서의 주안점은, 단순히 성공한 전송 횟수나 재전송 횟수가 많거나 작다는 것만으로 파라미터를 변경하는 것은 불충분하고, 그것이 어느 정도 레벨의 전송률에서 이루어졌는지도 함께 고려되어야 한다는 것이다. 따라서, 결정부(307)는 상기 전송 인자의 크기 및 상기 전송 종류별 횟수의 크기의 조합에 근거하여 변경할 파라미터 세트를 결정할 필요가 있다. 구체적으로, 결정부(307)는, 전송 인자(W)가 어느 그룹에 속하는지를 판단하는 단계(502)와, 전송 종류별 횟수가 어느 그룹에 속하는지를 판단하는 단계(504)와, 상기 판단들에 따른 파라미터 세트를 결정하는 단계(505)를 수행한다.
502 단계에서, 결정부(307)는 전송 인자(W)가 취할 수 있는 전체 범위를 문턱값 설정부(304)로부터 제공되는 문턱값(제1 문턱값, 제2 문턱값)을 기준으로 복수의 그룹(W1, W2, W3)으로 분류하고, 계산부(305)에서 실제 계산된 전송 인자(W)가 상기 분류된 그룹 중 어디에 속하는지를 판단한다.
504 단계에서, 결정부(307)는 전송 종류별 횟수가 취할 수 있는 전체 범위를 소정의 문턱값(제3 문턱값, 제4 문턱값, 제5 문턱값)을 기준으로 복수의 그룹으로 분류하고, 네트워크 통계부(301)로부터 전송 종류별 횟수가 상기 분류된 그룹 중 어디에 속하는지를 판단한다. 상기 전송 종류별 횟수에는 실패한 전송의 횟수(M), 성공한 전송의 횟수(S) 및 재전송 횟수(T)가 포함될 수 있다. 임의의 전송 횟수 N이 14라고 한다면, M, S, T 모두 1에서 14의 범위를 가질 수 있다. 이들에 대한 문턱값은 각각 제3 문턱값, 제4 문턱값, 제5 문턱값으로 표시되어 있는데, 이들은 모 두 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)의 사용자에 의하여 달리 설정될 수 있다.
505 단계에서, 결정부(307)는 전송 인자(W)가 속한 그룹과, 전송 종류별 횟수(M, S, T)가 속한 그룹과의 조합으로부터 하나의 파라미터 세트(p1 내지 pn 중 어느 하나)를 결정한다. 파라미터 세트란 도 3에서 도시한 다양한 파라미터들의 전부 또는 일부의 조합으로 이루어진다. 따라서, 파라미터 세트는 하나의 파라미터로 이루어질 수도 있고 복수의 파라미터들로 이루어질 수도 있다.
예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이, 전송 인자(W)가 W1에 속하고, 실패한 전송의 횟수(M)가 M2에 속하는 경우 파라미터 세트는 p4이다. 마찬가지로, 전송 인자(W)가 W1에 속하는 상태에서, 성공한 전송의 횟수(S)가 S1에 속하는 경우 파라미터 세트는 p5이고, 재전송의 횟수(T)가 T1에 속하는 경우 파라미터 세트는 p8이다. 파라미터 세트를 결정하기 위한 전송 종류로서 M, S, T 중에서 하나만을 고려할 것인가 그 전부를 고려할 것인가는 멀티미디어 스트림 전송 장치(200)의 사용자의 판단에 따라 달라질 수 있다.
남은 것은, 전송 인자가 속하는 그룹과 전송 종류별 횟수가 속하는 그룹의 조합과 특정 파라미터 세트가 어떻게 대응시킬 수 있는 것인가이다. 이와 같은 대응은 순전히 실험적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 전송 인자가 낮은 그룹(W1)에 속하고 성공한 전송의 횟수가 높은 그룹(M2)에 속하는 경우에 대하여, 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 파라미터들(파라미터 세트)을 찾는 것이다. 이와 같이 파라미터들 을 과정은 민감도 해석(sensitivity analysis) 과정으로 이해될 수 있다. 즉, 파라미터를 일정 비율만큼 변화시켰을 때, 전송되는 멀티미디어 데이터의 품질(PSNR(Peek Signal-to-Noise Ratio)로 계량화할 수 있음)에 가장 큰 영향을 미치는 것이 어떠한 파라미터인가를 찾는 것이다. 이와 같이 파라미터 세트에 포함될 파라미터를 찾는 과정을 모든 경우의 수에 대하여 실험을 수행하면, 상기 모든 경우의 수에 대하여 파라미터 세트를 결정할 수 있다.
다시, 도 6를 참조하면, 결정부(307)는 이상에서 설명한 방법으로 파라미터 세트를 결정한 후, 그 변경값을 결정한다. 상기 변경값은 클라이언트 어플리케이션의 요구조건을 만족시킬 정도의 충분한 크기의 값일수도 있지만, 단순히 각 파라미터 별로 미리 정해진 증분(increment)일수도 있다. 이러한 증분에 의하여 클라이언트 어플리케이션의 요구조건이 충분하지 못하다면 다음 번 피드백에서 다시 반영될 수 있기 때문이다. 클라이언트 어플리케이션이 복수인 경우에, 한정된 채널에 대한 급격한 변화는 다른 클라이언트 어플리케이션에게 부정적인 영향을 미치므로 상기와 같이 정해진 증분을 점차로 변경시키는 방법이 바람직하다.
파라미터 조절부(202)는 결정부(307)에서 결정된 파라미터 세트 및 그 변경값에 기초하여, 파라미터 증가부(308)를 통하여 상기 파라미터 세트에 속하는 파라미터들의 값을 증가시키거나, 파라미터 감소부(309)를 통하여 상기 파라미터 세트에 속하는 파라미터들의 값을 감소시킨다. 이와 같이 증감된 파라미터들은 네트워크 인터페이스(201)에 제공되며, 네트워크 인터페이스(201)은 다음 번 전송시부터 상기 파라미터에 근거하여 멀티미디어 스트림을 전송한다.
지금까지 도 4 및 도 6의 각 구성요소들은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소들은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능하다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 링크 적응화의 효용성을 비교해주는 도면들이다. 이 중에서 도 9는 링크 적응화를 사용하지 않고 멀티미디어 스트림을 전송한 결과를 보여주고, 도 10은 본 발명에 따른 링크 적응화를 사용하여 멀티미디어 스트림을 전송한 결과를 보여준다. 도 9과 도 10를 비교하여 보면, 프레임 번호가 증가함에 따라 무선 채널 상태, 즉 전송 성공률 면에서는 크게 차이가 없지만, 비디오 품질 즉 PSNR 면에서는 월등한 향상이 있었음을 보여준다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 링크 적응화 기술에 의하면, 무선 네트워크를 통하여 클라이언트 기기로 전송되는 멀티미디어 데이터의 품질을 보장하거나 향상시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 복수의 클라이언트 어플리케이션들의 요구조건에 따라 가변적으로 멀티미디어 스트림을 전송하는 장치로서,
    상기 복수의 클라이언트 어플리케이션들의 수에 대응되는 수만큼의 가상 머신들로서, 상기 가상 머신들 중 각각의 가상 머신은 대응되는 클라이언트 어플리케이션의 요구조건 및 네트워크 통계로부터 특정 파라미터 세트를 결정하고 상기 파라미터 세트의 변경값을 구하는 가상 머신들;
    상기 변경값에 의하여 네트워크 인터페이스에서 사용되는 파라미터들의 값을 조절하는 파라미터 조절부; 및
    상기 조절된 파라미터에 근거하여 멀티미디어 스트림을 전송하는 네트워크 인터페이스를 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 가상 머신은
    어플리케이션 및 운영 체제를 캡슐화하여 단일 유닛으로 관리하고, 상기 멀티미디어 스트림 전송 장치의 하드웨어 자원을 공유하는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    멀티미디어 소스로부터 상기 멀티미디어 스트림을 생성하는 스트리밍부를 더 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 파라미터들은
    어플리케이션 층, 전송층 및 네트워크 층, 링크 층 및 MAC 층, PHY 층의 네 계층 중 적어도 2 이상의 계층에 속하는 파라미터들인 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가상 머신은
    소정 횟수의 전송 통계를 통하여, 전송률의 경향을 나타내는 전송 인자 및 전송 종류별 횟수를 구하고 상기 전송 인자의 크기 및 상기 전송 종류별 횟수의 크기의 조합에 근거하여 변경할 파라미터 세트를 결정하는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상가 가상 머신은
    소정 횟수의 전송 통계를 조사한 후, 각 전송률별 전송 수 및 가중치와 전송 종류별 횟수를 제공하는 네트워크 통계부;
    상기 전송 수 및 상기 가중치의 가중합에 의하여, 전송률의 경향을 나타내는 전송 인자를 계산하는 계산부; 및
    상기 전송 인자와 상기 전송 종류별 횟수에 기초하여 변경할 파라미터 세트 및 상기 파라미터 세트의 변경값을 결정하는 결정부를 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전송 종류는
    성공한 전송, 실패한 전송 및 재전송 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 결정부는
    상기 전송 인자의 크기 및 상기 전송 종류별 횟수의 크기의 조합에 근거하여 상기 파라미터 세트를 결정하는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전송 인자의 크기 또는 상기 전송 종류별 횟수의 크기는 소정의 문턱값을 기준으로 나뉘어진 그룹 중 상기 전송 인자 또는 상기 전송 종류별 횟수가 어느 그룹에 속하는가를 기준으로 분류되는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전송 인자의 크기를 분류하기 위한 문턱값은
    2개가 존재하며, 상기 클라이언트 어플리케이션의 요구조건에 따라 설정되는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 변경값에 의하여 상기 파라미터들의 값을 증가시키는 파라미터 증가부; 및
    상기 변경값에 의하여 상기 파라미터들의 값을 감소시키는 파라미터 감소부를 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 장치.
  12. 복수의 클라이언트 어플리케이션들의 요구조건에 따라 가변적으로 멀티미디어 스트림을 전송하는 방법으로서,
    상기 복수의 클라이언트 어플리케이션들의 수에 대응되는 수만큼의 가상 머신들을 생성하는 단계;
    상기 가상 머신들 중 각각의 가상 머신을 이용하여, 상기 요구조건 및 네트워크 통계로부터 특정 파라미터 세트를 결정하고 상기 파라미터 세트의 변경값을 구하는 단계;
    상기 변경값에 의하여 네트워크 인터페이스에서 사용되는 파라미터들의 값을 조절하는 단계; 및
    상기 조절된 파라미터에 근거하여 멀티미디어 스트림을 전송하는 단계를 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 각각의 가상 머신은
    어플리케이션 및 운영 체제를 캡슐화하여 단일 유닛으로 관리하고, 상기 멀티미디어 스트림 전송 장치의 하드웨어 자원을 공유하는 멀티미디어 스트림 전송 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    멀티미디어 소스로부터 상기 멀티미디어 스트림을 생성하는 단계를 더 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 파라미터들은
    어플리케이션 층, 전송층 및 네트워크 층, 링크 층 및 MAC 층, PHY 층의 네 계층 중 적어도 2 이상의 계층에 속하는 파라미터들인 멀티미디어 스트림 전송 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 특정 파라미터 세트를 결정하고 상기 변경값을 구하는 단계는
    소정 횟수의 전송 통계를 통하여, 전송률의 경향을 나타내는 전송 인자 및 전송 종류별 횟수를 구하는 단계; 및
    상기 전송 인자의 크기 및 상기 전송 종류별 횟수의 크기의 조합에 근거하여 변경할 파라미터 세트를 결정하는 단계를 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 특정 파라미터 세트를 결정하고 상기 변경값을 구하는 단계는
    소정 횟수의 전송 통계를 조사한 후, 각 전송률별 전송 수 및 가중치와 전송 종류별 횟수를 제공하는 단계;
    상기 전송 수 및 상기 가중치의 가중합에 의하여, 전송률의 경향을 나타내는 전송 인자를 계산하는 단계; 및
    상기 전송 인자와 상기 전송 종류별 횟수에 기초하여 변경할 파라미터 세트 및 상기 파라미터 세트의 변경값을 결정하는 단계를 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전송 종류는
    성공한 전송, 실패한 전송 및 재전송 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 방법.
  19. 제12항에 있어서, 파라미터들의 값을 조절하는 단계는
    상기 변경값에 의하여 상기 파라미터들의 값을 증가시키는 단계; 및
    상기 변경값에 의하여 상기 파라미터들의 값을 감소시키는 단계를 포함하는 멀티미디어 스트림 전송 방법.
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