KR101548501B1 - 청크 기반의 끊김 없는 스트림 송수신 장치 및 그 방법 - Google Patents

청크 기반의 끊김 없는 스트림 송수신 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 청크를 기반으로 한 끊김 없는 비디오 스트림 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 모바일 단말을 이용하여 동영상을 시청할 때 무선 네트워크의 수신 신호 세기, 속도(대역폭)의 변화, 또는 이종망간의 핸드오버를 포함한 네트워크의 상태 변화를 감지하여 청크의 요청 시점을 조절하거나, 상기 감지된 네트워크의 상태에 따라 청크의 사이즈를 가변하거나, 청크 마다 비디오 압축률을 가변하여 청크를 다운로드 할 수 있으며, 단말에서 서버로 요청되는 청크 요청 메시지의 전송 주기를 계산하여 청크를 다운로드하기 때문에 동영상 시청자에게 끊김 없는 매끄러운 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

청크 기반의 끊김 없는 스트림 송수신 장치 및 그 방법{CHUNK BASED SEAMLESS STREAM TRANSMITTING AND RECEIVING APPARATUS AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 청크를 기반으로 한 끊김 없는 비디오 스트림 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자 단말을 이용하여 동영상을 시청할 때 무선 네트워크의 수신 신호 세기(RSSI), 속도(대역폭)의 변화, 또는 이종망간의 핸드오버를 포함한 네트워크의 상태 변화를 감지하여 청크(chunk)의 요청 시점을 조절하거나, 상기 감지된 네트워크의 상태에 따라 청크의 사이즈를 가변적으로 요청하거나, 청크 마다 비디오 압축률을 가변적으로 요청하거나, 또는 이들의 조합을 통해 끊김없이 효율적으로 스트림을 송수신하는 장치 및 그 송수신 방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰 또는 태블릿 PC를 포함한 모바일 단말이 확대 보급됨에 따라 모바일 단말을 이용한 인터넷 TV(또는 IPTV)와 온라인 동영상 시청 빈도가 높게 증가하고 있다. 이와 같은 시청 빈도의 증가는 고성능 스마트폰과 4G 롱텀에볼루션(LTE : Long Term Evolution) 서비스의 확산에 따른 모바일 멀티미디어 서비스 증가와 스마트폰 또는 태블릿 PC 등을 포함한 모바일 단말의 휴대성과 편의성으로 인한 이용자들의 증가에 기인한다. 특히 유튜브(YouTube)에서의 비디오 콘텐츠 요청 및 전달 방식은 도 1에 도시된 바와 같다. 모바일 단말을 이용하여 동영상을 시청하기 위한 방법은 유튜브 또는 페이스북(Facebook)을 포함한 동영상 공유 사이트에 접속하거나 동영상 어플리케이션에 접속하는 것이 보통이다. 동영상 즉 비디오 콘텐츠의 요청 및 전달방식은 HTTP 프로그레시브 다운로드(HTTP Progressive Download) 방식과 청크(Chunk) 방식을 포함하여 구성된다. 먼저 도 1의 (a)에 도시된 HTTP 프로그레시브 다운로드 방식은 데이터 파일을 다운로드하듯이 하나의 비디오 파일을 한 번의 요청으로 전체 파일을 다운로드한다. 도 1의 (a)는 동영상을 시청할 때 비디오 파일의 다운로드 패턴의 변화를 나타낸 것으로, 한 번의 요청(HTTP GET)을 통해 도 1의 (a)의 경우 88.8MB의 전체 파일을 다운로드 받는다. 즉 재생시간이 4분 12초인 강남스타일 720p 파일을 40초 만에 모두 다운로드 받음을 볼 수 있다. 만약 이용자가 40초쯤 보다가 영상을 종료하여도 영상의 전체 분량이 단말에 다운로드 되어 있게 되는데, 서버가 이용자가 보지 않은 4분 12초 - 40초 = 3분 32초에 대한 동영상 부분을 단말로 전송한 결과가 된다. 다음으로 도 1의 (b)에 도시된 청크 방식은 하나의 동영상 파일을 서버에서 미리 여러 개의 조각으로 잘라 놓고 각 조각을 별도의 파일로 저장하여 요청시 마다 지속적으로 청크를 다운로드한다. 여기서 청크는 VoD(Video on Demand) 스트림을 구성하는 단위 또는 동영상을 조각내어 전송하는 단위이자 전송과 재생의 단위를 의미한다. 이 경우 전체 파일을 임의로 1.78MB씩 16개의 청크로 나누고, 동영상 시청을 위해 청크 1에서 4까지를 먼저 다운로드 받아 재생하며, 나머지 5부터 16까지는 동영상 시청중 지속적으로 요청하여 다운로드하여 동영상을 재생할 수 있다.
그러나 외부 공공장소나 지하철에서 이동하면서 무료 와이파이(Wi-Fi), LTE, 3G 또는 이들의 조합을 포함한 무선 통신 서비스에 접속해 동영상 스트리밍 서비스를 이용하다보면 갑자기 끊기거나 지연되는 현상이 자주 발생하게 된다. 이는 통화 중이거나 무선 통신 서비스에 접속한 상태인 모바일 단말이 해당 기지국 서비스 지역(Cell Boundary)을 벗어나 인접 기지국 서비스 지역으로 이동할 때 단말이 인접 기지국의 새로운 통화 채널 혹은 서비스에 자동 동조되어 지속적으로 연결 상태가 유지되는 핸드오버(Hand Over) 기능이 제대로 수행되지 않아 무선 연결 서비스가 끊기거나 지연되는 문제점이 발생하게 된다. 이와 같은 동영상 스트리밍 서비스의 끊김이나 지연 현상은 다음과 같이 발생할 수 있다. 먼저 사용자가 이동하면서 무선 단말기를 와이파이에 접속하여 동영상을 보게 된다. 이때 이동 중 와이파이의 신호가 약해지기 시작하고, 이로 인해 청크 요청 포인터 전에 와이파이 연결이 끊어지게 된다. 이후 동영상은 계속 재생되어 청크의 끝까지 모두 재생될 때 까지 네트워크에 연결이 되지 않고, 이로 인해 재생중이던 동영상은 끊어지게 된다. 다시 네트워크에 연결이 되면 다시 청크를 요청 받아 동영상을 재생하기 시작한다. 이와 같이 종래의 청크를 이용한 동영상 재생 방식은 다음 재생할 청크를 서버에 요청하기 전에 네트워크가 끊기거나 신호가 약해지면 동영상 재생이 끊기는 문제점이 발생하게 된다.
한편 선행기술문헌으로 한국공개특허 제2013-0043666호(2013.04.30.)는 가변 지속기간 미디어 세그먼트들을 사용하여 미디어 콘텐츠를 스트리밍하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 미디어 분할기를 포함하는 적응 비트 레이트 시스템에 대한 방법 및 장치가 제공되며, 미디어 분할기는 스트리밍 미디어 콘텐츠를 복수의 가변 지속기간 세그먼트들로 분할하며, 여기서 복수의 가변 지속기간 세그먼트들 중 제1 세그먼트는 복수의 가변 지속기간 세그먼트들 중 하나가 스트리밍 미디어 콘텐츠 내의 결정된 불연속에서 종료하도록 복수의 가변 지속기간 세그먼트들 중 제2 세그먼트와 상이한 지속기간을 갖는다. 시스템은 또한 스트리밍 미디어 콘텐츠의 가변 지속기간 세그먼트들을 인코딩하기 위한 인코더를 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 스트리밍 미디어 콘텐츠의 가변 지속기간 세그먼트들을 저장 및 송신하기 위한 적응 비트 레이트 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 선행기술문헌에서는 이기종 망간의 핸드오버에 대해서 단말에서 수신신호의 세기, 네트워크 상태 등을 고려하여 청크를 요구하는 것에 대해서 제시하고 있지 않아, 모바일 환경에서 끊김없이 영상 서비스를 제공하는 데는 한계가 있다. 또한 상기 핸드오버에 따른 청크의 수신 목적지는 변경되어야 하고, 핸드오버가 일어날 경우 단말에서 서버로, 바뀌는 단말의 수신번호(전화번호, ip 어드레스, 포트번호 등)를 알려주고, 핸드오버가 끝나면 바뀐 수신번호로 청크를 송신하는 것과 같은 개념은 종래기술에는 존재하지 않는다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 무선 네트워크의 수신 신호 세기(RSSI : Received Signal Strength Indication)와 속도(Rate)나 대역폭(Bandwidth)의 변화를 파악하여 청크의 요청 시점을 조절해 동영상 시청자에게 심리스(Seamless)한 영상 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 네트워크의 상태에 따라 청크의 사이즈(Size)를 가변적으로 조절하여 다운로드하는 방법으로 동영상 시청자에게 심리스한 영상 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 네트워크의 상태에 따라 비디오 압축률을 가변적으로 조절(VBR : Variable Bit Rate)한 청크를 다운로드하는 방법으로 동영상 시청자에게 심리스한 영상 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 비디오 영상을 프레임 또는 필드를 기반으로 코딩하도록 조절한 청크를 다운로드하는 방법으로 동영상 시청자에게 심리스한 영상 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러 본 발명의 또 다른 목적은 단말에서 서버로 청크 요청 메시지를 전송하는 주기를 계산하여 다운로드하는 방법으로 동영상 시청자에게 심리스한 영상 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러 본 발명의 또 다른 목적은 단말에서 핸드오버가 발생할 경우 특정 망에서 다른 망으로 전환되는 과정에 서버로 해당 단말의 수신번호((전화번호, ip 어드레스, 포트번호 등)를 청크에 대한 요청 신호와 함께 전송하여, 다음 청크가 서버에서 송신될 때 상기 단말의 수신번호를 참조하여 새로운 청크를 새로운 조건에 맞추어 전송함으로써, 동영상 시청자에게 심리스한 영상 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송신 장치는, 영상의 재생 혹은 전송 단위를 나타내는 청크에 대한 요청 메시지를 사용자 단말로부터 수신하고 상기 메시지로부터 청크 처리 명령을 생성하는 청크 요청 메시지 처리부; 상기 생성된 청크 처리 명령에 따라 해당 영상의 해당 청크를 사용자 단말에 송신하도록 상기 요청된 청크의 단위로 영상을 준비하는 영상 처리부; 및 상기 사용자 단말과 영상, 청크, 청크 요청 메시지, 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 유무선 네트워크를 통해 송수신하기 위한 네트워크 인터페이스부;를 포함하며, 상기 동영상을 사용자 단말에서 끊김없이 재생할 수 있도록 하기 위해서, 상기 사용자 단말의 수신신호의 세기, 네트워크 상태 또는 이들의 조합으로부터 추출된 상기 청크 요청 메시지에 포함된 청크 수신 조건에 따라 가변적으로 청크를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송신 장치에서, 상기 가변적으로 청크를 제공하는 것은, 청크의 사이즈, 청크의 요청 시점, 청크가 속한 영상의 해상도, 청크가 속한 영상의 압축률, 청크가 속한 영상의 픽쳐 타입 또는 이들의 조합을 가변적으로 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송신 장치는, 사용자 정보, 영상정보, 단말정보 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 저장, 관리, 유지 또는 이들의 조합을 수행하는 데이터베이스;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송신 장치에서, 상기 청크는, 미리 정해진 사이즈, 해상도, 압축률, 픽쳐 타입 또는 이들의 조합으로 준비되어 있어, 상기 가변적으로 청크를 제공하는 것은, 단말의 요구에 따라 실시간으로 제공되는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 수신 장치는, 유선 혹은 무선 네트워크의 상태를 감지하는 네트워크 상태 감지부; 상기 감지된 네트워크 상태에 따라 청크 요청 메시지를 생성하는 청크 요청 메시지 생성부; 상기 사용자 단말과 영상, 청크, 청크 요청 메시지, 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 유무선 네트워크를 통해 송수신하기 위한 네트워크 인터페이스부; 및 상기 네트워크 인터페이스부를 통해서 수신한 청크를 재생하는 영상 재생부;를 포함하며, 상기 영상을 끊김없이 재생할 수 있도록 하기 위해서, 영상 서버로 수신신호의 세기, 네트워크 상태 또는 이들의 조합으로부터 추출된 청크 수신 조건에 따라 가변적으로 청크를 요청하고, 상기 청크 요청 메시지에 상기 청크 수신 조건을 포함하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 수신 장치에서, 상기 네트워크 상태 감지부는, 사용자 단말과 네트워크 간의 수신 신호 세기, 속도나 대역폭, 핸드오버 또는 이들의 조합을 포함하는 네트워크의 상태 변화를 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 수신 장치에서, 상기 청크 요청 메시지 생성부는, 단말과 연결된 네트워크의 상태에 따라 청크의 요청 시점을 조절하는 메시지, 상기 감지된 네트워크의 상태에 따라 청크의 사이즈를 가변하는 메시지, 청크 마다 비디오 압축률을 가변하는 메시지, 영상을 프레임 또는 필드를 기반으로 코딩하여 청크를 요청하는 메시지, 단말과 서버 간의 청크 요청 메시지 전송 주기를 계산하여 새로운 청크를 요청하는 메시지 또는 이들의 조합을 포함한 청크 요청 메시지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 수신 장치는, 영상을 재생하고 청크 요청 메시지를 생성하기 위한 앱을 영상 서버로부터 다운로드 받아서 사용하며, 상기 앱의 사용자 인터페이스는 서버에서 지정된 사용자 인터페이스 프레임에 따라 상기 프레임이 바뀌어도 새로운 앱을 다운로드 받지 않아도 새로운 사용자인터페이스가 앱에서 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 수신 장치에서, 상기 앱은, HTML5을 포함하여 사용자 단말의 디바이스, OS 또는 이들의 조합에 독립적으로 수행되는 프로토콜을 지원하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송수신 방법은, 사용자 단말과 영상 서버가 상호 통신 세션을 형성하여 상호 접속하는 단계; 상기 접속된 사용자 단말과 영상 서버 간의 네트워크 상태를 감지하는 단계; 상기 감지된 네트워크의 상태에 따라 청크 요청 메시지를 사용자 단말에서 영상 서버로 송신하는 단계; 상기 영상 서버에서 상기 청크 요청 메시지의 요청에 따라 청크로 구분된 영상을 사용자 단말에 송신하는 단계; 및 상기 청크를 사용자 단말에서 재생하는 단계;를 포함하며, 상기 영상을 사용자 단말에서 끊김없이 재생할 수 있도록 하기 위해서, 상기 사용자 단말의 수신신호의 세기, 네트워크 상태 또는 이들의 조합으로부터 추출된 청크 수신 조건에 따라 가변적으로 청크를 송수신할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송수신 방법에서, 상기 가변적으로 청크를 송수신하는 것은, 청크의 사이즈, 청크의 요청 시점, 청크가 속한 영상의 해상도, 청크가 속한 영상의 압축률, 청크가 속한 영상의 픽쳐 타입 또는 이들의 조합을 가변적으로 송수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송수신 방법에서, 상기 상호 접속하는 단계는, 사용자 단말에서 상기 사용자 단말에 설치된 앱 또는 영상 서버의 홈페이지에 접속하여 영상 서버에게 영상 스트림 송수신 서비스에 대한 접속을 요청하는 단계; 및 상기 서비스에 대한 접속 요청에 대해 영상 서버에서 사용자 단말로 서비스 접속을 수락하여 세션을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송수신 방법은, 데이터베이스에 사용자 정보, 영상정보, 단말정보 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 저장, 관리, 유지 또는 이들의 조합을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송수신 방법에서, 상기 청크는, 미리 정해진 사이즈, 해상도, 압축률, 픽쳐 타입 또는 이들의 조합으로 준비되어 있어, 상기 가변적으로 청크를 제공하는 것은, 단말의 요구에 따라 실시간으로 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송수신 방법에서, 상기 네트워크 상태를 감지하는 단계는, 사용자 단말과 네트워크 간의 수신 신호 세기, 속도나 대역폭, 핸드오버 또는 이들의 조합을 포함하는 네트워크의 상태 변화를 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송수신 방법에서, 상기 청크 요청 메시지를 사용자 단말에서 영상 서버로 송신하는 단계는, 단말과 연결된 네트워크의 상태에 따라 청크의 요청 시점을 조절하는 메시지, 상기 감지된 네트워크의 상태에 따라 청크의 사이즈를 가변하는 메시지, 청크 마다 비디오 압축률을 가변하는 메시지, 영상을 프레임 또는 필드를 기반으로 코딩하여 청크를 요청하는 메시지, 단말과 서버 간의 청크 요청 메시지 전송 주기를 계산하여 새로운 청크를 요청하는 메시지 또는 이들의 조합을 포함한 청크 요청 메시지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송수신 방법에서, 사용자 단말은, 영상을 재생하고 청크 요청 메시지를 생성하기 위한 앱을 영상 서버로부터 다운로드 받아서 사용하며, 상기 앱의 사용자 인터페이스는 영상 서버에서 지정된 사용자 인터페이스 프레임에 따라 상기 프레임이 바뀌어도 새로운 앱을 다운로드 받지 않아도 새로운 사용자인터페이스가 앱에서 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비디오 스트림 송수신 방법에서, 상기 앱은, HTML5을 포함하여 사용자 단말의 디바이스, OS 또는 이들의 조합에 독립적으로 수행되는 프로토콜을 지원하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 사용자 단말을 이용하여 동영상을 시청할 때 무선 네트워크의 수신 신호 세기와 속도(대역폭)의 변화를 파악하여 청크의 요청 시점을 조절해 시청자에게 끊김 없는 매끄러운 영상 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 상기 네트워크에 핸드오버가 발생시 청크의 사이즈 또는 길이를 가변적으로 조절하여 네트워크가 끊기기 전에 서버에서 단말로 최대한 많은 부분의 청크를 다운로드할 수 있으며, 네트워크 속도 즉 대역폭의 변화에 따라 청크의 비디오 압축률을 가변적으로 조절하여 청크 다운로드를 조기에 완료시킬 수 있다. 나아가 비디오 영상을 프레임 또는 필드를 기반으로 조절하여 코딩한 청크를 다운로드하여 끊김 없는 영상 서비스를 제공할 수 있으며, 단말에서 서버로 요청되는 청크 요청 메시지의 전송 주기를 계산하여 청크를 다운로드하기 때문에 동영상 시청자에게 끊김 없는 매끄러운 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 비디오 콘텐츠(특히 영상)의 요청 및 전달 방식을 보인 예시도.
도 2는 종래기술에 의한 청크 재생 지점 및 요청 지점을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 구성을 보인 블록도.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 청크 요청 지점을 변경하는 경우에 대한 예시도.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치에서 영상의 해상도를 변경하여 청크를 요청하는 경우에 대한 예시도.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 청크 크기(사이즈)를 변경하여 요청하는 경우에 대한 예시도.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 청크 요청 지점 및 영상의 해상도를 변경하여 청크를 요청하는 경우에 대한 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치에 대한 청크 재생 및 청크 요청 과정을 보인 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가변 청크 설정을 통한 효율적인 비디오 스트림 송수신 장치 및 그 방법의 일 실시예를 설명한다.
도 2는 종래기술에 의한 청크 재생 지점 및 요청 지점을 보인 예시도이다.
먼저 도 2의 (a)는 안정적인 네트워크 신호에서 청크를 재생하고 요청하는 과정을 보인 예시도이다. 도면에 도시된 바와 같이 와이파이에 연결된 사용자 단말에서 동영상을 재생하기 위해서는 미리 다운로드 된 청크1을 재생한다. 이때 사용자 단말에 연결된 네트워크는 와이파이, LTE, 3G 또는 이들의 조합을 포함한 무선 네트워크 서비스 중에서 적어도 하나의 무선 네트워크 서비스를 선택하여야 하며, 네트워크 서비스의 종류에는 제한이 없다. 또한 도 2의 (a1)의 시점에서 청크1을 재생하는 중 임의의 지점(또는 포인터)에서 새로운 청크 즉, 청크2를 요청하는 지점을 설정할 수 있다. 이후 도 2의 (a2)에 도시된 바와 같이 현재 재생 포인터가 새로운 청크 요청 포인터에 도달하면 사용자 단말은 다음에 재생할 청크 즉 청크2를 서버에 요청하게 되고, 상기 서버는 요청된 청크2를 사용자 단말로 전송한다. 이후 도 2의 (a3)와 같이 사용자 단말로 다운로드된 청크2는 청크1에 이어 연속적으로 끊김없이 영상을 재생되며, 재생중인 청크2 역시 임의의 지점에서 새로운 청크 즉, 청크3을 요청할 수 있다. 이와 같이 네트워크에 안정적으로 연결된 사용자 단말에서 동영상을 시청할 경우 현재 청크 재생, 다음 재생할 청크 요청, 요청된 청크 다운로드 및 재생 과정을 계속 반복하게 된다. 그러나 네트워크에 연결된 사용자 단말이 이동하여 네트워크 서비스 지역을 벗어나 인접 기지국 서비스 지역으로 이동할 경우 사용자 단말이 인접 기지국의 새로운 통화 채널에 자동 동조되어 지속적으로 연결 상태를 유지하는 핸드오버 기능이 제대로 수행되지 않아 사용자 단말의 통화 또는 네트워크 연결이 두절되는 문제가 발생할 수 있다.
도 2의 (b1), (b2), (b3)는 사용자 단말이 네트워크에서 차단될 때 청크가 재생되고 또한 요청되는 과정을 보인 예시도이다. 도 2의 (b1)에 도시된 바와 같이 와이파이에 연결된 사용자 단말에서 동영상을 재생하기 위해서는 미리 다운로드된 청크1을 재생한다. 이때 청크1의 임의의 지점(또는 포인터)에는 새로운 청크 즉 청크2를 요청하는 지점을 설정할 수 있다. 이후 현재 재생 포인터가 새로운 청크 요청 포인터에 도달하면 다음에 재생할 청크 즉 청크2를 서버에 요청할 수 있다. 그러나 이때 사용자가 이동하여 사용자 단말과 네트워크 간의 연결이 끊어질 경우 도 2의 (b2)와 같이 현재 재생 포인터가 새로운 청크 요청 포인터에 도달하였어도 새로운 청크 즉, 청크2를 다운로드 할 수 없게 된다. 이후에도 계속 사용자 단말과 네트워크 간의 연결이 차단되어 있어도 현재 재생 중인 청크1은 끝까지 모두 재생할 수 있으나 다음에 재생할 청크2가 단말로 다운로드 되지 않아 계속해서 동영상 재생이 불가함으로 도 2의 (b3)와 같이 동영상이 끊기는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이 청크를 이용한 동영상 재생 방식은 다음에 재생할 청크를 서버에 요청하기 전에 단말과 네트워크 간의 연결이 끊어지거나 신호가 약해질 경우 다음에 재생할 청크는 서버에서 사용자 단말로 다운로드 되지 않아 동영상 재생이 끊어지는 문제점이 발생하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 구성을 보인 블록도로서, 상기 비디오 송수신 장치는 적어도 하나 이상의 사용자 단말(100) 및 영상 서버(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 사용자 단말(100)은 네트워크 상태 감지부(110), 청크 요청 메시지 생성부(120), 네트워크 인터페이스부(130), 영상 재생부(140) 또는 이들의 조합을 포함하여 구성될 수 있다.
이때 사용자 단말(100)은 영상 서버(200)에 접속하여 영상 서비스를 제공받는데 필요한 앱(또는 애플리케이션)을 다운로드 받을 수 있다. 상기 다운로드 받은 앱을 통해서 사용자 단말은 영상 서버와 접속하여 영상 서비스를 제공받을 수 있다. 또한 상기 사용자 단말(100)은 안드로이드 OS 기반의 스마트폰, PDA 또는 태블릿 PC를 포함한 클라이언트 단말의 일체를 모두 포함하며, 단말의 종류에 대한 제한은 없다. 또한 본 발명에서 제시하는 사용자 단말은 개념적으로, 안드로이드 이외의 타 운영체제 기반에서도 작동될 수 있으므로, 운영체제의 종류에 따라 동작 여부가 제한을 받는 것은 아니다.
상기 네트워크 상태 감지부(110)는 단말과 연결된 네트워크의 상태를 감지할 수 있다. 이때 네트워크의 상태는 수신 신호 세기, 속도나 대역폭 또는 핸드오버를 포함한 네트워크의 상태 변화를 감지할 수 있다. 즉, 네트워크를 통해서 트래픽이 전달되기 위한 수신 신호 세기, 메시지 전송속도, 대역폭과 같은 네트워크 자원에 대한 모니터링을 통해서 네트워크의 상태를 감지할 수 있다. 아울러 단말이 특정 네트워크에서 타 네트워크로 이동할 경우 이를 감지하는 기능을 포함한다. 이러한 네트워크 상태의 감지를 위한 기능은 특별한 제한이 없으며, 어떠한 감지 기능을 사용하여도 무방하다. 또한 단말 자체의 성능이나 상태를 감지하여 이를 청크 요청 메시지 생성부에 반영한 후 청크 요청 메시지를 생성하는 것도 가능하다. 즉, 단말에서 동작중인 프로세스가 많은 경우에는 청크의 사이즈를 작게 해서 자주 다운로드를 요청하는 것이 가능하다.
상기 청크 요청 메시지 생성부(120)는 상기 감지된 네트워크 상태에 따라 단말에서 영상 서버로 송신하는 청크 요청 메시지를 생성할 수 있다. 여기서 청크 요청 메시지는 다음과 같은 경우에 생성될 수 있다. 단말과 연결된 네트워크의 상태에 따라 청크의 요청 시점을 조절하는 메시지, 상기 감지된 네트워크의 상태에 따라 청크의 사이즈를 가변하는 메시지, 청크 마다 비디오 압축률을 가변하는 메시지, 영상을 프레임 또는 필드를 기반으로 코딩하여 청크를 요청하는 메시지, 단말과 서버 간의 청크 전송 주기를 계산하여 새로운 청크를 요청하는 메시지 또는 이들의 조합을 포함한 청크 요청 메시지를 생성할 수 있다.
아울러 상기 청크 요청 메시지에는 사용자 단말의 인터넷 주소, 전화번호, 포트 번호를 포함하는 각종 핸드오버를 위해 필요한 수신처 정보를 포함하도록 할 수 있으며, 이는 네트워크가 일시적으로 단절되는 경우에도 영상 서버가 사용자 단말의 수신처에 대한 정보만 알고 있으면, 상기 영상 서버는 해당하는 수신처로 청크를 송신할 수 있으며, 이에 따라 사용자 단말은 전송되어 온 청크를 다운로드하여 저장하면, 연속적으로 청크를 다운로드 받는 것이 되어, 결국 끊김없이 동영상을 재생할 수 있게 된다.
본 발명에서는 핸드오버가 일어나지 않더라도, 예를 들면 특정 WiFi 존에서 다른 WiFi 존으로 단말이 옮겨갈 때 수신신호의 세기가 변하게 되고, 사용자 단말에서 청크의 수신 조건을 상기 수신신호의 세기에 연동하여 변경함으로써, 네트워크의 상황에 따라 신속하게 적응하여 청크를 가변적으로 수신할 수 있는 것이다.
특히, 동종 망이나 이종망 사이에서 핸드오버나 서비스 존이 바뀔 때 수신신호의 세기에 따라 청크의 사이즈, 비트율(대역폭), 픽처타입, 또는 청크 요청 시점을 가변하면서 네트워크의 상황에 적응적으로 청크를 송수신할 수 있다.
수신신호의 세기는 망으로부터 각 망을 구성하는 노드들(스위치, 라우터, 게이트웨이, 기지국 장비, 중계기 등에 해당하는 네트워크 장비)로부터 획득하는 것이 가능하며, 또한 단말에서 자체적으로 RF의 세기를 측정하거나 패킷의 손실을 모니터링하여 체크하는 것이 가능하다. 아울러, 특정 통신망에서 동종 또는 이종망으로 옮겨갈 때 네트워크 장비와 단말사이에 상호 주소(ip-address, 포트 번호, Ethernet address 등)를 교환하여 보다 확실하게 망간 혹은 서비스 영역 간 스위칭을 수행하는 것도 가능하다.
특히 상호 주소를 교환하여 망간 혹은 서비스 영역간 스위칭을 수행하는 것은 네트워크 장비의 도움을 받아 단말의 네트워크 어드레스와 단말의 접속 정보에 대한 매핑 테이블을 통해서 단말의 수신신호 세기에 따라 접속 정보를 수시로 변경하면서 최상의 서비스가 되도록 하는 것을 말한다.
상기 네트워크 인터페이스부(130)는 사용자 단말과 영상 서버 사이에서 영상, 청크 요청 메시지 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 네트워크를 통해 송수신할 수 있는 인터페이스 역할을 수행한다.
상기 영상 재생부(140)는 네트워크 인터페이스부를 통해서 영상 서버에서 수신한 청크 단위의 영상을 다운로드받아 영상을 재생할 수 있다. 이때 네트워크 상태 감지부는 네트워크 인터페이스를 통해서 상태를 감지할 수도 있지만, 네트워크 채널을 직접적으로 모니터링하여 네트워크 상태를 감지하는 것도 가능하다.
다음으로 상기 영상 서버(200)는 네트워크 인터페이스부(210), 청크 요청 메시지 처리부(220), 영상 처리부(230), 데이터베이스(240) 또는 이들의 조합을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 네트워크 인터페이스부(210)는 사용자 단말과 영상, 청크 요청 메시지, 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 유무선 네트워크를 통해 송수신할 수 있다. 여기서 영상 서버는 단말로 영상을 포함한 정보를 제공하는 역할을 수행하는 모든 종류의 컴퓨팅 장치를 포함하는 개념으로, 그 기종이나 하드웨어 혹은 소프트웨어에 따라 한정되지 않는다.
상기 청크 요청 메시지 처리부(220)는 사용자 단말로부터 수신된 청크 요청 메시지의 의미를 파악하여 실제 어떻게 영상 처리부에 명령을 내릴지 판단하는 기능을 수행한다. 청크 요청 메시지는 사용자 단말과 영상 서버 사이에 약속된 프로토콜에 의해서 해석되는데, 이와 같은 프로토콜은 영상 서버와 사용자 단말 사이에 특정 포맷으로 약속하여 사용하면 될 것이고, 특별한 제약이 존재하는 것은 아니다.
상기 영상 처리부(230)는 청크 요청 메시지 처리부에서 처리한 청크 요청 메시지의 요청에 따라 청크의 단위를 준비하고, 준비된 청크는 단말로 송신할 수 있다. 상기 데이터베이스(240)는 영상 처리부에서 처리된 사용자 정보, 영상정보, 단말정보 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 저장, 관리 또는 유지할 수 있다.
이와 같은 비디오 스트림 송수신 장치는 사용자 단말을 이용하여 동영상을 시청할 때 유무선 네트워크의 상태에 따라 청크의 요청 시점을 조절해 영상 서버에서 사용자 단말로 끊김 없는 매끄러운 영상을 제공받아 재생할 수 있는 환경을 제공하게 된다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 청크 재생 지점 및 요청 지점을 보인 예시도이다.
구체적으로 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 청크 요청 지점을 변경하는 경우를 보인 예시도이다.
도 4a의 (a1)에 도시된 바와 같이, 네트워크와 안정적으로 연결된 사용자 단말에서 동영상을 재생하기 위해서는 미리 다운로드 된 청크1을 재생한다. 이때 청크1의 임의의 지점(또는 포인터)에는 새로운 청크 즉, 청크2를 요청하는 지점을 설정할 수 있으며, 현재 재생 포인터가 새로운 청크 요청 포인터에 도달하면 다음에 재생할 청크 즉, 청크2를 서버에 요청할 수 있다. 이후 현재 동영상 재생 중에 사용자의 이동으로 단말과 네트워크 간의 핸드오버 기능이 원활하게 수행되지 않아 신호가 약해지거나(또는 감쇠) 미흡하여 네트워크 상태가 불안정해지면, 도 4a의 (a2)에서 보듯이, 현재 재생 지점이 새로운 청크 즉 청크2의 요청 포인터 전이라도 청크2를 미리 다운로드할 수 있다. 이후에도 단말과 네트워크 간의 핸드오버 기능이 수행되지 않아 단말과 네트워크 간의 연결 신호가 끊어져도(또는 차단), 도 4a의 (a3)과 같이, 미리 다운로드 받은 청크2는 청크1에 연속하여 끊김없이 재생할 수 있다. 이때 사용자 단말은 다른 네트워크 즉 새로운 와이파이, LTE, 3G 또는 이들의 조합을 포함한 무선 네트워크 서비스에 연결을 시도할 수 있다. 도 4a의 (a4)에서 보듯이, 이후 다운로드 받은 청크2는 끊김없이 계속 재생되며, 이때 단말과 네트워크간의 핸드오버 기능이 수행되어 새로운 무선 네트워크 서비스가 연결되면 새로운 청크 요청 포인터에서 그 다음으로 다운로드될 새로운 청크N(예: 3)을 요청할 수 있다. 이와 같이 무선 네트워크의 수신 신호 세기의 변화를 파악하여 네트워크의 수신 상태에 따라 청크의 요청 시점을 조절함으로써 이동 중에도 단말을 이용하여 동영상을 시청하는 시청자에게 심리스한 영상을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 동영상의 해상도를 변경하는 경우를 보인 예시도이다.
도 4b의 (b1)에 도시된 바와 같이, 네트워크와 안정적으로 연결된 사용자 단말에서 동영상을 재생하기 위해서는 미리 다운로드된 1080p의 해상도를 가진 동영상의 청크1을 재생한다. 이때 청크1의 임의의 지점(또는 포인터)에는 새로운 청크 즉, 청크2를 요청하는 지점을 설정할 수 있으며, 현재 재생 포인터가 새로운 청크 요청 포인터에 도달하면 다음에 재생할 청크 즉, 청크2를 서버에 요청할 수 있다. 이후 현재 1080p의 해상도를 가진 동영상 재생 중에 사용자의 이동으로 단말과 네트워크 간의 핸드오버 기능이 원활하게 수행되지 않아 신호가 약해지거나(또는 감쇠) 미흡하여 네트워크 상태가 불안정해지면, 도 4b의 (b2)에서 보듯이, 현재 재생 지점이 새로운 청크 즉, 청크2의 요청 포인터 전이라도 동영상의 해상도(720p)를 달리하여 해당 동영상에 대한 청크2를 미리 다운로드할 수 있다. 아울러 현재 재생 지점이 새로운 청크 요청 포인터에 다다랐을 때 청크2의 다운로드를 요청할 수도 있다. 이후에도 단말과 네트워크 간의 핸드오버 기능이 수행되지 않아 단말과 네트워크 간의 연결 신호가 끊어져도(또는 차단), 도 4b의 (b3)과 같이, 미리 다운로드받은 다른 해상도를 가진 동영상에 대한 청크2는 청크1에 연속하여 끊김없이 재생할 수 있다. 이때 사용자 단말은 다른 네트워크 즉 새로운 와이파이, LTE, 3G 또는 이들의 조합을 포함한 무선 네트워크 서비스에 연결을 시도할 수 있다. 도 4b의 (b4)에서 보듯이, 이후 다운로드 받은 청크2는 끊김없이 계속 재생되며, 이때 단말과 네트워크간의 핸드오버 기능이 수행되어 새로운 무선 네트워크 서비스가 연결되면 새로운 청크 요청 포인터에서 그 다음으로 다운로드될 새로운 청크3을 요청할 수 있다. 이때 네트워크 상태가 회복되었으므로, 원래 동영상의 해상도(1080p)로 복귀하여 다음 청크, 즉 청크3을 요청할 수 있다. 이와 같이 유무선 네트워크의 수신 신호 세기의 변화를 파악하여 네트워크의 수신 상태에 따라 청크의 요청 시점뿐만 아니라 동영상의 해상도까지 조절함으로써 이동 중에도 단말을 이용하여 동영상을 시청하는 시청자에게 심리스한 영상을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 청크 사이즈를 변경하는 경우를 보인 예시도이다.
도 4c의 (c1)에 도시된 바와 같이, 네트워크와 안정적으로 연결된 사용자 단말에서 동영상을 재생하기 위해서는 미리 다운로드된 청크1을 재생한다. 이때 청크1의 임의의 지점(또는 포인터)에는 새로운 청크 즉, 청크2를 요청하는 지점을 설정할 수 있으며, 현재 재생 포인터가 새로운 청크 요청 포인터에 도달하면 다음에 재생할 청크 즉, 청크2를 서버에 요청할 수 있다. 이후 현재 재생 중에 사용자의 이동으로 단말과 네트워크 간의 핸드오버 기능이 원활하게 수행되지 않아 신호가 약해지거나(또는 감쇠) 미흡하여 네트워크 상태가 불안정해지면, 도 4c의 (c2)에서 보듯이, 현재 재생 지점이 새로운 청크 즉, 청크2의 요청 포인터 전이라도 청크2의 크기를 변경하여 청크2를 미리 다운로드할 수 있다. 아울러 청크2의 요청 포인터에 다다랐을 때 청크2의 크기를 변경하여 다운로드하는 것도 가능하다. 이후에도 단말과 네트워크 간의 핸드오버 기능이 수행되지 않아 단말과 네트워크 간의 연결 신호가 끊어져도(또는 차단), 도 4c의 (c3)과 같이, 미리 다운로드받은 청크2는 청크1에 연속하여 끊김없이 재생할 수 있다. 이때 사용자 단말은 다른 네트워크 즉 새로운 와이파이, LTE, 3G 또는 이들의 조합을 포함한 무선 네트워크 서비스에 연결을 시도할 수 있다. 도 4c의 (c4)에서 보듯이, 이후 다운로드 받은 청크2는 끊김없이 계속 재생되며, 이때 단말과 네트워크간의 핸드오버 기능이 수행되어 새로운 무선 네트워크 서비스가 연결되면 새로운 청크 요청 포인터에서 그 다음으로 다운로드될 새로운 청크3을 요청할 수 있다. 이때 네트워크 상태가 회복되었으므로, 원래 청크 사이즈로 복귀하여 다음 청크, 즉 청크3을 요청할 수 있다. 이와 같이 유무선 네트워크의 수신 신호 세기의 변화를 파악하여 네트워크의 수신 상태에 따라 청크의 요청 시점뿐만 아니라 동영상의 해상도나 청크 사이즈까지 조절함으로써 이동 중에도 단말을 이용하여 동영상을 시청하는 시청자에게 심리스한 영상을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치의 청크 요청 지점과 동영상의 해상도를 동시에 변경하는 경우를 보인 예시도이다.
도 4d의 (d1)에 도시된 바와 같이, 네트워크와 안정적으로 연결된 사용자 단말에서 동영상을 재생하기 위해서는 미리 다운로드된 청크1을 재생한다. 이때 청크1의 임의의 지점(또는 포인터)에는 새로운 청크 즉, 청크2를 요청하는 지점을 설정할 수 있으며, 현재 재생 포인터가 새로운 청크 요청 포인터에 도달하면 다음에 재생할 청크 즉, 청크2를 서버에 요청할 수 있다. 이후 현재 재생 중에 사용자의 이동으로 단말과 네트워크 간의 핸드오버 기능이 원활하게 수행되지 않아 신호가 약해지거나(또는 감쇠) 미흡하여 네트워크 상태가 불안정해지면, 도 4d의 (d2)에서 보듯이, 현재 재생 지점이 새로운 청크 즉, 청크2의 요청 포인터 전이라도 해상도가 다른 동영상으로 변경하여 해당 동영상의 청크2를 미리 다운로드할 수 있다. 이후에도 단말과 네트워크 간의 핸드오버 기능이 수행되지 않아 단말과 네트워크 간의 연결 신호가 끊어져도(또는 차단), 도 4d의 (d3)과 같이, 미리 다운로드받은 청크2는 청크1에 연속하여 끊김없이 재생할 수 있다. 이때 사용자 단말은 다른 네트워크 즉 새로운 와이파이, LTE, 3G 또는 이들의 조합을 포함한 무선 네트워크 서비스에 연결을 시도할 수 있다. 도 4d의 (d4)에서 보듯이, 이후 다운로드 받은 청크2는 끊김없이 계속 재생되며, 이때 단말과 네트워크간의 핸드오버 기능이 수행되어 새로운 무선 네트워크 서비스가 연결되면 새로운 청크 요청 포인터에서 그 다음으로 다운로드될 새로운 청크3을 요청할 수 있다. 이때 네트워크 상태가 회복되었으므로, 원래 동영상의 해상도로 복귀하여 다음 청크, 즉 청크3을 요청할 수 있다. 이와 같이 유무선 네트워크의 수신 신호 세기의 변화를 파악하여 네트워크의 수신 상태에 따라 청크의 요청 시점뿐만 아니라 동영상의 해상도까지 조절함으로써 이동 중에도 단말을 이용하여 동영상을 시청하는 시청자에게 심리스한 영상을 제공할 수 있는 이점이 있다.
다음으로 도면에는 도시되지 않았지만 네트워크의 상태 변화에 따른 또 다른 청크 요청 방법은 다음과 같다.
첫째, 네트워크의 상태에 따라 청크 사이즈 또는 길이를 가변적으로 조절하여 청크를 다운로드하는 방법이다. 와이파이, LTE, 3G 또는 이들의 조합을 포함한 무선 네트워크 서비스에 접속하여 동영상을 재생중인 사용자 단말이 해당 기지국 서비스 지역을 벗어나 인접 기지국 서비스 지역으로 이동할 때 단말이 인접 기지국의 새로운 통화 채널에 자동 동조되어 지속적으로 연결 상태가 유지되는 핸드오버 기능이 제대로 수행되지 않아 무선 연결 서비스가 끊기거나 지연되기 때문에 영상 재생이 끊어지거나 지연되는 현상이 발생하게 된다. 이 경우 단말은 네트워크와의 연결이 감쇠되었다는 것을 감지하고 동영상 서버에 새로운 청크를 요청한다. 이때 요청한 청크는 청크의 사이즈를 작은 단위로 나누거나 청크의 길이를 짧게 하여 네트워크가 끊어지기 전에 최대한 많은 부분을 단말로 다운로드할 수 있도록 요청하고, 이에 서버는 작은 단위의 청크 또는 짧은 길이의 청크를 단말로 전송한다. 이때 청크 사이즈가 작아지거나 청크의 길이가 짧아짐에 따라 단말과 네트워크 간의 핸드오버 기능을 더욱 더 제대로 수행할 수 있게 된다. 이와 같이 청크 사이즈 또는 청크 길이(사이즈)의 가변을 통한 영상 다운로드는 유무선 연결 신호 세기의 변화에 대해 좀 더 민감하게 대처 가능 할 수 있다. 즉, 청크의 사이즈를 작게 하면 청크를 송수신할 때 오류가 발생하여도 그 오류의 여파가 일부에 그치게 되어 에러를 고립시키는 부가적인 효과도 있다.
둘째, 네트워크의 상태 즉 네트워크의 속도나 대역폭에 따라 청크 마다 비디오 압축률을 가변적으로 조절하여 청크를 다운로드하는 방법이다. 이 경우 단말은 네트워크의 속도가 감소되거나 신호의 대역폭이 좁아지는 것을 감지하고 동영상 서버에 새로운 청크를 요청한다. 이때 요청한 청크는 청크의 비디오 압축률을 가변적으로 조절하여 청크의 다운로드를 조기에 종료할 수 있도록 요청하고, 이에 서버는 청크에 대한 비디오 압축률을 높여 단말로 전송한다. 이와 같이 청크 마다 비디오 압축률을 높이거나 낮춤으로써 압축률을 가변하여 전송할 경우, 네트워크의 상태에 따라 전송 속도를 조절하는 것이 가능하고, 다운로드에 발생되는 데이터를 네트워크의 상태에 최적으로 맞추어 영상의 다운로드를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.
셋째, 비디오 영상을 프레임 또는 필드를 기반으로 코딩한 청크를 다운로드하는 방법이다. 비디오 영상을 픽쳐 타입이 프레임 혹은 필드 모드가 되도록 코딩하는 것이 가능하다. 비디오 영상을 코딩하여 청크를 구성할 때, 경우에 따라서는 프레임 단위로 코딩하는 것이 유리한 경우가 있고, 또한 어떤 경우에는 필드 단위로 코딩하는 것이 유리한 경우가 있을 수 있다. 즉, 프레임 기반의 코딩에 있어서는 하나의 청크에 하나의 프레임을 포함하도록 구성하는 것이 적합하다면, 필드 기반의 코딩에 있어서는 하나의 청크에 하나의 필드를 포함하고, 하나의 프레임에 해당하는 스트림에 두 개의 청크를 두어 보다 세밀하게 청크를 구성하는 것이 가능하다. 물론 하나의 필드보다 더 세밀한 단위인 복수의 슬라이스 단위로 코딩된 영상을 잘게 자르는 것도 가능하지만, 영상이 디스플레이되는 것을 제어하는 관점에서는 픽처 단위(프레임 혹은 필드)로 핸들링하는 것이 더 효율적일 수 있다. 이 경우에는 프레임 혹은 필드 기반의 픽쳐 코딩 모드를 활용하여 보다 원활하게 서비스를 제공하는 것이 가능하다. 물론, 서버나 데이터베이스에서 미리 프레임 혹은 필드 기반의 스트림을 모두 보유하고 있다가 사용자 단말의 요구에 따라 청크를 전송하는 것도 가능하고, 사용자 단말의 요구에 따라 실시간으로 픽쳐 모드를 프레임 혹은 필드 모드로 하여 코딩한 후 즉각적으로 전송하도록 하는 것도 가능하다.
넷째, 사용자 단말에서 영상 서버로 청크 요청 메시지를 전송하는 주기(또는 시점)를 계산하여 청크를 다운로드하는 방법이다. 사용자 단말이 서버로 새로운 청크 요청 메시지를 보낼 때 서버는 단말로부터 요청된 메시지의 송신 주기에 대한 평균을 계산하여 단말로 새로운 청크를 전송할 수도 있으나, 청크 요청 메시지는 기본적으로 단말에서 수신 신호 세기, 네트워크 속도, 대역폭 등에 따라 그 주기를 가변적으로 생성하여 요청하는 것이 가능하다. 청크 요청 메시지 송신 주기에 대한 계산은 [수식 1]과 같다.
[수식 1]
Figure 112014032975454-pat00001
예를 들어 미리 임의로 설정한 수신신호세기 값이 80%로 감소하고, 속도값이 70%로 감소하며, 서버에서 단말로 매 1초(sec)마다 청크를 전송하고 있었다면 이때 청크 요청 메시지 송신 주기는
Figure 112014032975454-pat00002
이므로 서버는 채 1초가 되기 전인 0.75초마다 단말로 새로운 청크를 전송할 수 있다. 또는 단말에서 서버로 매 0.75초마다 새로운 청크에 대한 요청 메시지를 송신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 송수신 장치에 대한 청크 재생 및 청크 요청 과정을 보인 흐름도이다.
먼저 사용자 단말은 와이파이, LTE, 3G 또는 이들의 조합을 포함한 무선 네트워크 서비스 중 하나의 네트워크에 연결하여 동영상을 시청하기 위해서 영상 서버에 접속하거나 동영상 어플리케이션에 접속하여 시청자가 원하는 다양한 동영상을 시청한다. 이때 동영상을 시청하기 위해서는 사용자 단말에서 영상 서버로 전송과 재생의 단위이자 동영상을 조각내어 전송하는 단위인 청크를 요청한다(S100). 그 결과 단말은 영상 서버로부터 해당 청크1을 먼저 다운로드한다(S200). 이후 다운로드된 청크1은 모바일 단말에서 재생한다(S300). 이후 현재 동영상 재생 지점이 새로운 청크 즉, 청크 2의 요청 지점에 도달하였는지를 판단한다(S400). 이때 현재 동영상 재생 지점이 새로운 청크2를 요청하는 지점에 도달하였을 경우 단말에서 영상 서버로 새로운 청크2를 요청(S100)하는 메시지를 생성하고, 서버는 요청된 메시지를 처리하여 사용자 단말로 청크를 전송한다(S200). 그러나 현재 동영상 재생 지점이 새로운 청크2를 요청하는 지점에 도달하지 않았을 경우에는 네트워크 무선 신호 세기의 변화를 감지하여 새로운 청크2에 대한 다운로드 여부를 판단한다(S500). 이때 무선 신호의 세기가 감쇠할 경우 새로운 청크2의 요청 지점에 도달하지 않았어도 단말에서 서버로 새로운 청크2를 요청하는 메시지를 생성하고, 서버는 요청된 메시지를 처리하여 사용자 단말로 새로운 청크를 전송한다. 그러나 무선 신호의 세기에 변동 없을 경우 네트워크의 속도 변화를 감지하여 새로운 청크2에 대한 다운로드 여부를 판단한다(S600). 이때 네트워크의 속도가 감소할 경우 새로운 청크2의 요청 지점에 도달하지 않았어도 단말에서 서버로 새로운 청크2를 요청하는 메시지를 생성하고(S700), 서버는 요청된 메시지를 처리하여 사용자 단말로 새로운 청크를 전송하게 된다(S100). 그러나 네트워크의 속도에 변동 없을 경우 현재 청크를 계속 재생하고 상기 과정을 반복하여 수행할 수 있다(S800).
이와 같은 끊김 없는 비디오 스트림 송수신 장치 및 방법은 사용자 단말을 이용하여 동영상을 시청할 때 무선 네트워크의 수신 신호 세기와 속도의 변화를 파악하여 청크의 요청 시점을 조절해 시청자에게 끊김 없는 매끄러운 영상을 제공할 수 있으며, 상기 네트워크에 핸드오버가 발생시 청크의 사이즈 또는 길이를 가변적으로 조절하여 네트워크가 끊기기 전에 서버에서 단말로 최대한 많은 부분의 청크를 다운로드할 수 있으며, 네트워크 속도 즉 대역폭의 변화에 따라 청크의 비디오 압축률을 가변적으로 조절하여 청크 다운로드를 조기에 종료할 수 있으며, 나아가 비디오 영상을 프레임 또는 필드를 기반으로 코딩한 청크를 다운로드하여 끊김 없는 영상 서비스를 제공할 수 있으며, 아울러 단말에서 서버로 요청되는 청크 요청 메시지의 전송 주기를 계산하여 청크를 다운로드하기 때문에 동영상 시청자에게 끊김 없는 매끄러운 영상을 제공할 수 있는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정 되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.
100 : (사용자) 단말 110 : 네트워크 상태 감지부
120 : 청크 요청 메시지 생성부 130 : 네트워크 인터페이스부
140 : 영상 재생부 200 : 영상 서버
210 : 네트워크 인터페이스부 220 : 청크 요청 메시지 처리부
230 : 영상 처리부 240 : 데이터베이스

Claims (18)

  1. 영상의 재생 혹은 전송 단위를 나타내는 청크에 대한 요청 메시지를 사용자 단말로부터 수신하고 상기 메시지로부터 청크 처리 명령을 생성하는 청크 요청 메시지 처리부;
    상기 생성된 청크 처리 명령에 따라 해당 영상의 해당 청크를 사용자 단말에 송신하도록 상기 요청된 청크의 단위로 영상을 준비하는 영상 처리부; 및
    상기 사용자 단말과 영상, 청크, 청크 요청 메시지, 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 유무선 네트워크를 통해 송수신하기 위한 네트워크 인터페이스부;를 포함하며,
    상기 영상을 사용자 단말에서 끊김없이 재생할 수 있도록 하기 위해서, 상기 사용자 단말의 수신신호의 세기, 네트워크 상태 또는 이들의 조합으로부터 추출된 상기 청크 요청 메시지에 포함된 청크 수신 조건에 따라 청크의 요청 시점을 가변적으로 하여 청크를 제공하며,
    상기 청크 수신 조건에 따라 새로운 청크의 요청 시점 전이라도 새로운 청크를 미리 사용자 단말로 송신하여 다운로드 받을 수 있도록 하여 상기 영상을 사용자 단말에서 끊김없이 재생할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변적으로 청크를 제공하는 것은,
    청크의 사이즈, 청크가 속한 영상의 해상도, 청크가 속한 영상의 압축률, 청크가 속한 영상의 픽쳐 타입 또는 이들의 조합을 가변적으로 제공하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송신 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    사용자 정보, 영상정보, 단말정보 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 저장, 관리, 유지 또는 이들의 조합을 수행하는 데이터베이스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송신 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 청크는, 미리 정해진 사이즈, 해상도, 압축률, 픽쳐 타입 또는 이들의 조합으로 준비되어 있어,
    상기 가변적으로 청크를 제공하는 것은, 단말의 요구에 따라 실시간으로 제공되는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송신 장치.
  5. 유선 혹은 무선 네트워크의 상태를 감지하는 네트워크 상태 감지부;
    상기 감지된 네트워크 상태에 따라 청크 요청 메시지를 생성하는 청크 요청 메시지 생성부;
    사용자 단말과 영상, 청크, 청크 요청 메시지, 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 유무선 네트워크를 통해 송수신하기 위한 네트워크 인터페이스부; 및
    상기 네트워크 인터페이스부를 통해서 수신한 청크를 재생하는 영상 재생부;를 포함하며,
    상기 영상을 끊김없이 재생할 수 있도록 하기 위해서, 영상 서버로 수신신호의 세기, 네트워크 상태 또는 이들의 조합으로부터 추출된 청크 수신 조건에 따라 청크의 요청 시점을 가변적으로 하여 청크를 요청하고,
    상기 청크 수신 조건에 따라 새로운 청크의 요청 시점 전이라도 새로운 청크를 미리 요청하여 다운로드 받을 수 있도록 하여 상기 영상을 사용자 단말에서 끊김없이 재생할 수 있도록 하며,
    상기 청크 요청 메시지에 상기 청크 수신 조건을 포함하여 전송하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 수신 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 네트워크 상태 감지부는,
    사용자 단말과 네트워크 간의 수신 신호 세기, 속도나 대역폭, 핸드오버 또는 이들의 조합을 포함하는 네트워크의 상태 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 수신 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 청크 요청 메시지 생성부는,
    상기 감지된 네트워크의 상태에 따라 청크의 사이즈를 가변하는 메시지, 청크 마다 비디오 압축률을 가변하는 메시지, 영상을 프레임 또는 필드를 기반으로 코딩하도록 하여 청크를 요청하는 메시지, 단말과 서버 간의 청크 요청 메시지 전송 주기를 계산하여 새로운 청크를 요청하는 메시지 또는 이들의 조합을 더 포함한 청크 요청 메시지를 생성하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 수신 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 비디오 스트림 수신 장치는,
    영상을 재생하고 청크 요청 메시지를 생성하기 위한 앱을 영상 서버로부터 다운로드 받아서 사용하며, 상기 앱의 사용자 인터페이스는 영상 서버에서 지정된 사용자 인터페이스 프레임에 따라 상기 사용자 인터페이스 프레임이 바뀌어도 새로운 앱을 다운로드 받지 않아도 새로운 사용자인터페이스가 앱에서 적용되는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 수신 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 앱은,
    HTML5을 포함하여 사용자 단말의 디바이스, OS 또는 이들의 조합에 독립적으로 수행되는 프로토콜을 지원하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 수신 장치.
  10. 사용자 단말과 영상 서버가 상호 통신 세션을 형성하여 상호 접속하는 단계;
    상기 접속된 사용자 단말과 영상 서버 간의 네트워크 상태를 감지하는 단계;
    상기 감지된 네트워크의 상태에 따라 청크 요청 메시지를 사용자 단말에서 영상 서버로 송신하는 단계;
    상기 영상 서버에서 상기 청크 요청 메시지의 요청에 따라 청크로 구분된 영상을 사용자 단말에 송신하는 단계; 및
    상기 청크를 사용자 단말에서 재생하는 단계;를 포함하며,
    상기 영상을 사용자 단말에서 끊김없이 재생할 수 있도록 하기 위해서, 상기 사용자 단말의 수신신호의 세기, 네트워크 상태 또는 이들의 조합으로부터 추출된 청크 수신 조건에 따라 청크의 요청 시점을 가변적으로 하여 청크를 송수신하며,
    상기 청크 수신 조건에 따라 새로운 청크의 요청 시점 전이라도 새로운 청크를 미리 요청하여 사용자 단말에서 다운로드 받을 수 있도록 하여 상기 영상을 사용자 단말에서 끊김없이 재생할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송수신 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 가변적으로 청크를 송수신하는 것은,
    청크의 사이즈, 청크가 속한 영상의 해상도, 청크가 속한 영상의 압축률, 청크가 속한 영상의 픽쳐 타입 또는 이들의 조합을 가변적으로 송수신하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송수신 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 상호 접속하는 단계는,
    사용자 단말에서 상기 사용자 단말에 설치된 앱 또는 영상 서버의 홈페이지에 접속하여 영상 서버에게 영상 스트림 송수신 서비스에 대한 접속을 요청하는 단계; 및
    상기 서비스에 대한 접속 요청에 대해 영상 서버에서 사용자 단말로 서비스 접속을 수락하여 세션을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송수신 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    데이터베이스에 사용자 정보, 영상정보, 단말정보 또는 이들의 조합을 포함한 정보를 저장, 관리, 유지 또는 이들의 조합을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송수신 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 청크는, 미리 정해진 사이즈, 해상도, 압축률, 픽쳐 타입 또는 이들의 조합으로 준비되어 있어, 상기 가변적으로 청크를 제공하는 것은, 단말의 요구에 따라 실시간으로 제공되는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송수신 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 네트워크 상태를 감지하는 단계는,
    사용자 단말과 네트워크 간의 수신 신호 세기, 속도나 대역폭, 핸드오버 또는 이들의 조합을 포함하는 네트워크의 상태 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송수신 방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 청크 요청 메시지를 사용자 단말에서 영상 서버로 송신하는 단계는,
    단말과 연결된 네트워크의 상태에 따라 청크의 요청 시점을 조절하는 메시지, 상기 감지된 네트워크의 상태에 따라 청크의 사이즈를 가변하는 메시지, 청크 마다 비디오 압축률을 가변하는 메시지, 영상을 프레임 또는 필드를 기반으로 코딩하여 청크를 요청하는 메시지, 단말과 서버 간의 청크 요청 메시지 전송 주기를 계산하여 새로운 청크를 요청하는 메시지 또는 이들의 조합을 포함한 청크 요청 메시지를 생성하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송수신 방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    사용자 단말은,
    영상을 재생하고 청크 요청 메시지를 생성하기 위한 앱을 영상 서버로부터 다운로드 받아서 사용하며, 상기 앱의 사용자 인터페이스는 영상 서버에서 지정된 사용자 인터페이스 프레임에 따라 상기 사용자 인터페이스 프레임이 바뀌어도 새로운 앱을 다운로드 받지 않아도 새로운 사용자인터페이스가 앱에서 적용되는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송수신 방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 앱은,
    HTML5을 포함하여 사용자 단말의 디바이스, OS 또는 이들의 조합에 독립적으로 수행되는 프로토콜을 지원하는 것을 특징으로 하는 스트림 송수신 방법.
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