KR101561713B1

KR101561713B1 - 무선 패킷 네트워크에서 효율적인 멀티미디어 전달을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101561713B1
Application number: KR1020107012124A
Authority: KR
Inventors: 라자람 라메쉬; 쿠마르 발라찬드란; 토마스 프랭크킬라
Original assignee: 텔레호낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘)
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2015-10-19
Also published as: US20120147860A1; CN101843074A; US8155090B2; US8855086B2; JP2011503994A; US20090116458A1; EP2210394B1; CN105743924A; WO2009056968A3; CN105743924B; JP5351170B2; EP2210394A2; WO2009056968A2; KR20100105569A

Abstract

본 발명은 멀티미디어 패킷의 복수의 버전을 기지국으로 전송하고, 무선 채널 및 트래픽 특성에 기초하여, 소정의 시간에 이동국으로 전송할 멀티미디어 패킷의 적절한 버전이 선택된다. 이런 방식으로, 소스 전송은 즉각적인 조건들에 따라 개선된다. 본 발명의 단계들은 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크들을 통한 멀티미디어 송신에 사용되는 RTP와 함께 수행된다. 제1 실시예에서, 복수의 버전이 동일한 RTP 패킷으로 기지국으로 전송되고, 기지국은 관련없는 버전들을 제거한다. 제2 실시예에서, 기지국은 여러 필드들에서 패킷 헤더에 동일한 정보를 갖는 복수의 RTP 패킷을 수신하고, 이들 중 이동국으로의 전송을 위한 적절한 것을 선택하고, 나머지는 폐기한다.

Description

무선 패킷 네트워크에서 효율적인 멀티미디어 전달을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT MULTIMEDIA DELIVERY IN A WIRELESS PACKET NETWORK}

무선 네트워크는 다양한 응용들에 대해 사용된다. 전통적으로, 주요 응용은 회선 교환 네트워크(circuit switched network)를 통해 전달되는 음성이었다. 네트워크는 회선 교환 및 패킷 교환 데이터를 전달하는 데에 적응되어 왔다. 고속의 네트워크를 이용하면, 화상 통화(video telephony)와 같은 응용들이 곧 이용가능해질 것이다.

이러한 관점에서, 서비스를 환경에 맞추기 위해 제한된 양의 기능이 존재한다. 예를 들어, GSM(Global System for Mobile Communications) 및 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 네트워크는 음성에 대해 AMR(Adaptive Multi-Rate) 보코더(vocoder)를 이용하는데, 이것은 최상의 지각 성능을 가능하게 하기 위해 변화하는 채널 조건들을 가지고 소스 레이트의 변경을 용이하게 한다. AMR 내에서는, 수신기 조건들이 변화하였고 상이한 보코더 레이트가 선호된다는 것을 먼 거리의 보코더에 시그널링하는 수단이 존재한다.

통상적으로, 이러한 네트워크에서는, 한 보코더는 이동 장치에 있고, 다른 보코더는 네트워크 내의 미디어 게이트웨이 또는 트랜스코더 유닛에 있다. 미디어 게이트웨이는 인코딩된 음성을 다른 네트워크들을 통해 전송될 수 있는 형태로 변환시킨다. 따라서, 이동 장치와 미디어 게이트웨이 사이에서 음성 통신을 위한 레이트 변경이 일어난다. 일반적으로, 무선 링크(radio link)의 품질에 관한 정보는 기지국과 이동 장치에서만 이용가능하며, 이 정보는, 이동 장치에서 로컬로 이용가능하거나 미디어 게이트웨이의 경우에는 원격 노드인 보코더에 시그널링되어야 한다. GSM 네트워크에서는, 원격 엔드(end)에 있는 보코더에 원하는 보코더 레이트를 시그널링하는 데에 AMR 패킷 내에서의 인-밴드 시그널링(in-band signaling)이 사용되며; 따라서, 보코더 레이트는 각각의 무선 링크의 조건에 따라 조정될 수 있다. WCDMA 네트워크에서는, 원하는 보코더 레이트를 시그널링하는 데에 아웃-오브-밴드 시그널링(out-of-band signaling)이 사용된다. 이것은 특히, 회선 기반의 음성 송신에 적용가능하다.

무선 네트워크는 점차, 모든 응용 데이터가 패킷 교환을 이용하여 전달되는 추세와 함께 패킷 교환 아키텍처로 전환되고 있다. 예를 들어, VoIP(voice over IP)는 전화 통화를 위한 1차적인 음성 전달 수단으로서 간주되고 있다. 비디오, 오디오 및 다른 멀티미디어 응용들을 포함한 대부분의 다른 응용들도 패킷 네트워크를 통해 전달될 것이다. 이들과 같은 응용들에 대한 리얼 타임 소스 정보는 통상, 소스에서 모든 패킷에 타임스탬프 및 시퀀스 번호(sequence number)를 첨부하는 RTP(Real-Time Protocol)를 이용하여 송신된다. RTP 패킷은 UDP(User Datagram Protocol) 및 IP(Internet Protocol)를 사용하여 송신된다. 목적지에서, 수신기는 타임스탬프 정보를 이용하여 올바른 상대적인 시간에 패킷들을 리플레이(replay)한다. 또한, 타임스탬프는 패킷이 자신의 목적지로의 경로를 따라가는 길에 유용성을 잃었는지의 여부를 판정하는 데에 사용될 수 있다. 시퀀스 번호는 손실되거나 복제된 패킷들을 추적하는 데에 이용된다. RTP 프로토콜은 소스와 수신기 사이에서 동작한다. 몇몇 소스들은 수신기에 의해 해석(interpret)될 수 없는 포맷으로 정보를 송신할 수 있는데, 그러한 경우, 미디어 게이트웨이는 이것을 수신기가 이해하는 포맷으로 변환시킬 수 있다. 이러한 동작은 세션의 셋업 동안에 협상된다. 이 경우에, RTP 프로토콜은 미디어 게이트웨이와 수신기 사이에서 동작한다.

IP 프레임워크에서, 링크 능력(link capability)에 대한 제한된 양의 적응이 가능하다. 다수의 소스들은 데이터를 링크의 평균 품질에 적합한 포맷으로 인코딩한다. 이것은 종종, 링크 능력(예를 들어, 128 kbps, 1Mbps 등)에 관하여 수신기에 질의함으로써 행해지거나, 링크를 울려서(sounding) 데이터 능력에 대한 피드백을 얻음으로써 자동으로 행해질 수 있다. 그러나, 이 방법은 품질이 동적으로 변할 수 있는 링크들에는 적합하지 않다. 무선 링크의 품질은 페이딩(fading)의 속도에서 변화하고, 또한, 변화하는 트래픽 레벨과 함께 변화할 수 있다. 이러한 경우에, 피드백 제공 시의 지연은, 링크로의 효율적인 적응이 가능하지 않을 만큼 충분히 길 수 있다. 패킷 교환 무선 네트워크에서, (보코더 레이트와 같은) 최적의 송신 포맷은 즉각적인 무선 채널 품질, 및 트래픽 부하와 (하이브리드 ARQ와 같은) 재송신 스킴과 같은 다른 인자들을 고려해야 한다. 이러한 정보 대부분은 기지국에서만 이용가능하며 원격 소스 코더에서는 이용가능하지 않다. 현재, 모든 이들 파라미터들에 관한 정보를, 코더가 즉각적인 조건들에 반응할 수 있도록 하는 편리한 방식으로 원격 소스 코더에 송신하는 데에는 큰 기술적 장애가 존재한다.

현재, 상술한 큰 기술적 장애를 극복하기 위하여 소위 M-파이프 프로젝트가 고안되고 있다. M-파이프 프로젝트는 조건들에 로컬로 적응될 수 있는 스케일러블(scalable) 인코딩들을 생성하는 새로운 미디어 코덱의 개발, 및 이러한 인코딩의 스케일러블한 성질을 네트워크 노드들에 전달하는 데에 이용될 수 있는 시그널링 메커니즘의 개발에 관한 것이다. 불리하게도, 프로젝트는 스케일러블 미디어를 생성하지 않는 기존 미디어 코덱을 이용할 능력이 없다.

점진적(progressive)이거나 스케일러블한 코딩은 DVB-T 및 DVB-H와 같은 시스템에서 활용되며, 여기서, 계층적 변조 스킴(예를 들어, 16QAM 및 QPSK)이 서로 다른 무선 조건들을 가지고 서로 다른 충실도(fidelity)의 소스 데이터를 사용자들에게 전달하는 데에 사용된다. 이러한 동작은 주로, 브로드캐스트 전송을 위한 것이며, 이들 시스템에서는 특정 사용자에 대한 적응의 개념이 고려되지 않는다.

발라찬드란과 라메쉬의 미국 특허 제7,194,000호에서는, 데이터 중요도에 기초하여 패킷들에 서로 다른 우선순위들이 할당되는, 복수의 패킷들 내에 소스 데이터의 점진적인 인코딩들이 인코딩되는 방법이 개시되어 있다. 스케줄링 기능은 더 낮은 우선순위의 패킷들을 드롭(drop)할 수 있지만, 여전히, 어떤 충실도 레벨에서 멀티미디어 정보를 렌더링하기 위해 수신기에 충분한 소스 데이터를 전달할 수 있다. 불리하게도, 이 방법은 무선 조건들에의 개략적인(coarse) 적응 레벨만을 허용한다.

이러한 상세한 피드백을 필요로 하지 않고서 전송을 위한 최상의 포맷을 선택하도록 적응된 방법 및 시스템이 필요하다.

<발명의 요약>

본 발명은 조건들이 빠르게 변할 수 있는 무선 환경에서 멀티미디어 데이터가 효율적인 방식으로 전달될 수 있는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한, 본 발명의 방법의 구현을 용이하게 하는 강화된 기능을 가진 네트워크 노드들 및 네트워크 아키텍처의 시스템을 제공한다. 멀티미디어 데이터의 효율적인 전달은 IP 네트워크에서 사용되는 (TCP, UDP 및 IP(Internet Protocol)와 같은) 전송 프로토콜은 변경하지 않고, RTP에 대한 페이로드 포맷에는 사소한 변경을 하여 달성된다. 또한, 본 발명은 IP에 기초하여 네트워크에서 사용되는 종래의 프로토콜을 이용함으로써 네트워크 전체에 걸친 시그널링 기능을 위한 메커니즘을 제공한다.

본 발명은 멀티미디어 패킷의 복수의 버전들을 기지국에 송신하고, 무선 채널 및 트래픽 특징들에 기초하여, 기지국은 적절한 버전을 선택하여 주어진 시간에 이동국에 송신하여, 즉각적인 조건들에 대해 소스 송신을 개선한다. 이것은 IP 네트워크를 통한 멀티미디어 송신에 사용되는 RTP와 함께 수행된다. 제1 실시예에서, 복수의 버전들은 동일한 RTP 패킷 내에서 기지국으로 송신되고, 기지국은 관련 없는 버전들을 제거(strip out)한다. 제2 실시예에서, 기지국은 다수의 필드에서 패킷 헤더 내에 동일한 정보를 갖는 복수의 RTP 패킷을 수신하고, 이들 중에서 이동국에의 송신에 적절한 하나를 선택하고, 나머지를 폐기한다.

다음 섹션에서는, 도면에 도시된 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 멀티미디어를 전달하도록 구성된 모바일 네트워크의 아키텍처를 도시.
도 2는 본 발명의 구현에서 이용되는 RTP 패킷의 다이어그램.
도 3은 본 발명의 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명의 방법의 제2 실시예를 나타내는 흐름도.
도 5는 미디어가 송신측 이동국으로부터 나오는 것을 도시하는 본 발명의 일 양태.
도 6은 원본 미디어(original media)가 미디어 게이트웨이에서 트랜스코딩(하나의 (표준의) 인코딩-디코딩이 아니라, 트랜스코딩이 2개의 인코딩-디코딩 단계들을 이용하는 것을 의미함)되고 나서, 하나 또는 몇몇의 RTP 패킷 내에 캡슐화되는 것을 도시하는 본 발명의 일 양태.
도 7은 인코딩된 미디어의 몇몇 버전들이 기지국에서 수신 및 처리되고, 하나의 버전이 수신측 이동국에 송신되는 것을 도시하는 본 발명의 일 양태.

도 1은 본 발명에 따라 멀티미디어를 전달하도록 구성된 모바일 네트워크(100)의 아키텍처를 도시한다. 여기에 도시되어 있는 바와 같이, 이동국(101)은 무선 인터페이스(air interface)(103)를 통해 기지국(102)과 통신한다. 기지국(102)은 백본(backbone) 네트워크(104)에 접속된다. 백본 네트워크(104)는 이동국(101)과 무선 액세스 네트워크 그리고 미디어 게이트웨이(도시되지 않음) 사이, 그 다음 또 다른 최종 단말(end terminal) 또는 서버(105)로의 통신을 가능하게 한다. 많은 경우에, 최종 단말 또는 서버(105)는 이동국(101)이 이해할 수 있는 포맷의 멀티미디어 정보를 생성할 수 있다. 이러한 경우에, 최종 단말 또는 서버(105)는 또한, IP 네트워크를 통해 UDP와 같은 프로토콜을 이용하여 전송될 수 있는 RTP 패킷 내에 멀티미디어 정보를 캡슐화하는 기능들을 수행할 수 있다. 다른 경우에서는, 미디어 게이트웨이(106)가 최종 단말 또는 서버(105)로부터 수신된 신호를 이동국(101)이 이해할 수 있는 포맷으로 변환한다. 이 경우에, 미디어 게이트웨이(106) 또는 관련 노드는 RTP 패킷 내로의 멀티미디어 정보의 캡슐화를 수행할 수 있다.

도 2에서 보는 바와 같이, RTP 패킷(200)은 헤더 및 페이로드 정보를 포함한다. 헤더 정보는 페이로드 유형 필드, 시퀀스 번호 및 타임스탬프를 포함한다. 페이로드 유형 필드는 사용된 멀티미디어 코덱 및 멀티미디어 정보의 유형을 식별한다. 예를 들어, 페이로드 유형은 AMR 코덱이 사용되었다는 것을 나타낼 수 있다. 시퀀스 번호는 수신기에 의해, 패킷들을 차례로 배열하고 손실된 패킷들에 대한 정보를 획득하는 데에 사용된다. 타임스탬프는 멀티미디어 정보가 재생될 필요가 있는 상대적인 시간에 관한 정보를 수신기에 있는 멀티미디어 재생 장치에게 제공한다. 사용되는 특정 AMR 코딩 레이트는 RTP 헤더의 일부분이 아니라, RTP 페이로드의 처음 몇개의 비트들에서 시그널링된다. 페이로드의 나머지는 인코딩된 음성 비트들을 포함한다. 페이로드 크기는 AMR 코딩 레이트에 따라 변할 것임을 이해할 것이다.

도 1로 다시 돌아와서, 다수의 IP 네트워크에서, 기지국(102)(또는 관련 게이트웨이(106))은 프로토콜 스택의 컨버젼스(convergence) 하위계층의 일부분으로서 다수의 전송 프로토콜들에 대한 프로토콜 헤더 압축의 기능을 수행한다. 특히, 기지국(102)은 중복되거나(redundant) 예측가능하거나 불변하는 정보를 숨김(suppressing)으로써 RTP/UDP/IP 헤더의 압축을 수행할 수 있다. 하나의 이러한 헤더 압축 스킴인 ROHC(robust header compression)는 IETF(Internet Engineering Task Force) RFC(Request For Comments) 3095에서 정의되고, 그것의 견고성으로 인해 무선 IP 네트워크에서 흔히 사용될 것으로 기대된다. 기지국(102)이 이러한 압축을 수행하기 위해 RTP 패킷의 헤더를 분석한다는 것을 이해할 것이다.

본 발명에서, 동일한 멀티미디어 정보의 복수의 버전들이 생성된다. 업링크시, 이동국(101)은 소스 정보를 생성하고, 또한 채널 조건들(channel conditions)의 지식(knowledge)에 접근할 가능성이 크므로, 적절한 버전에 대응하는 소스 정보를 바람직하게 생성할 수 있다. 이동국(101)은 또한 상이한 AMR 코딩 레이트들에서 음성에 대한 복수의 AMR 인코딩된 패킷들을 생성할 수 있지만, 현재 조건들에 가장 적합한 것만 단일의 RTP 패킷을 이용하여 무선 채널 상에서 송신할 수 있다. 따라서, 업링크 동안 멀티미디어 정보의 송신이 간단한 방식으로 향상될 수 있다. 일반적으로, 어떤 의미에서는 기지국은 이동국의 송신에 의해 경험된 채널 조건에 대하여 알고 있다. 그러한 정보에 기초하여, 많은 무선 시스템들에서의 기지국은 송신 리소스들을 이동국에 할당한다. 리소스들의 적절한 할당에 의해 기지국은 이동국이 특정의 송신 포맷을 이용하도록 강제할 수 있다. 다르게는, 기지국은 또한 특정의 송신 포맷을 이용하도록 이동국에 명령할 수 있다.

다운링크시, 문제는 더욱 복잡하다. 동일한 멀티미디어 정보의 복수의 버전들(때로는 인코딩들로 언급됨)은 최종 단말(end terminal) 또는 서버(105)에서 생성되거나, 또는 네트워크 내의 트랜스코딩 기능 또는 미디어 게이트웨이(106)에서 생성될 수도 있다. 동일한 멀티미디어 정보의 이 복수의 버전들은 단일의 RTP 패킷 또는 복수의 RTP 패킷들 내에서 송신될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예의 방법의 흐름도(300)를 제공한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 단계(301)에서, 소스 또는 미디어 게이트웨이는 동일한 소스 정보(예를 들어, 멀티미디어 정보)의 상이한 버전들을 이용하는 복수의 소스 서브패킷들을 동일한 RTP 패킷 내에 임베드(embed)하며, 서브헤더는 패킷 내에 얼마나 많은 상이한 버전들이 있는지와 그들의 길이들을 나타낸다. 단계(302)에서(대안의 실시예들에서, 단계(302)는 단계(301)에 앞서 발생할 수 있음), 이동국은 채널 조건에 대한 정보를 기지국에 피드백한다. 기지국은 또한 네트워크 내에서의 부하(load)의 레벨과 같은 다른 인자들에 접근한다. 단계(303)에서, 기지국은 단계(302)에서 이동국으로부터 수신된 정보에 기초하여, 송신할 적절한 서브패킷들을 선택하고 단계(304)에서 이동국에 포워딩하기 전에 RTP 패킷으로부터 다른 서브패킷들 및 서브헤더를 제거(strip out)한다. IETF RFC 2198 "RTP Payload for Redundant Audio Data"에 기술된 것으로부터 수정된 페이로드 포맷은 예시적인 실시예로서 이용될 수 있는데, 여기에서는 복수의 인코딩들이 동일한 RTP 패킷 내에 포함된다. IETF RFC 2198은 패킷 손실을 막기 위한 중복 데이터(redundant data)를 갖기 위하여 현재 및 이전의 멀티미디어 프레임들에 대한 페이로드 데이터를 송신하는 방법들을 기술한다. 그러나, IETF RFC 2198에서는, 이전 프레임들로부터의 2차 데이터와 함께 타임스탬프 오프셋이 송신된다.

이와는 대조적으로, 본 발명에서는, IETF RFC 2198에서와 동일한 페이로드 포맷이 이용되어 복수의 페이로드들을 동시에 송신할 수 있지만, 본 발명에서는 타임스탬프 오프셋은 0으로 설정된다. 기지국에서의 패킷 필터는 이 복합 패킷(compound packet)을 분석하고 단계(303)에서 다운링크시 이동국에 송신할 적절한 설명(description)을 선택한다. 위에서 언급된 바와 같이, 기지국은 채널 조건 및 네트워크 내의 부하의 레벨과 같은 다른 가능한 인자들에 대한 이동국으로부터의 피드백에 의존하여 이동국에 송신할(적절한 헤더 압축 후) 복수의 버전들의 적절한 패킷을 선택한다. 따라서, 기지국은 컨버전스 기능 및 스케줄링 기능이 결합된 동작을 수행한다. 스케줄링 동작은 이동국으로의 링크 상의 에러 성능(error performance)을 개선하거나, 서비스되는 트래픽의 레벨을 개선하도록, 또는 그 두 가지의 적절한 조합을 위해 선택될 수 있다. 본 발명은 무선 IP(internet protocol) 네트워크를 통한 멀티미디어 전달을 개선하기 위한 방법을 포함하며, 이 방법은 멀티미디어 패킷의 복수의 버전들을 생성하는 단계; 멀티미디어 패킷의 복수의 버전들을 기지국에 송신하는 단계; 및 무선 채널, 네트워크 및/또는 트래픽 특성과 같은 동작 조건들(operating conditions)에 기초하여, 주어진 시간에 수신측 이동국에 송신할 멀티미디어 패킷의 복수의 버전들 중 적절한 버전을 선택하는 단계를 포함한다. 트래픽 특성은 특정의 이동국으로의 스트림에 영향을 미치는 조건들(conditions)과 같은 로컬 특성일 수 있거나, 특정의 셀 내의 모든 사용자들에게 영향을 미치도록 셀 내에서 로컬이거나 하나의 셀 내에 있는 10개의 이동국들로의 10 VoIP 스트림들과 같은 동일 유형의 스트림들의 측면에서 로컬일 수 있다. 한편, 네트워크 특성은 오히려 글로벌 스케일, 예를 들어 일 영역 내의 셀들의 그룹 또는 전체 네트워크와 같은 운영자들의 시스템의 대부분을 가지며, 라우터들 및 게이트웨이들에서의 정체(congestion) 등의 백본(backbone) 네트워크 특성 및 무선 채널 특성 둘 다를 포함할 것이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예(400)의 흐름도이다. 여기에서 보여지는 바와 같이, 단계(401)에서는 소스 정보(예를 들어, 멀티미디어 정보)의 상이한 버전들이 복수의 RTP 패킷들 내에 생성된다. 이 복수의 패킷들에 대한 RTP 헤더들 내의 페이로드 유형, 시퀀스 번호 및 타임스탬프 정보는 모두 동일하지만, 페이로드는 상이하다. 이 패킷들은 모두 단계(402)에서 UDP/IP를 이용하여 기지국에 송신된다. 동일한 RTP 시퀀스 번호를 갖는 복수의 패킷들이 있지만, 이것은 라우터들 및 노드들이 패킷들을 RTP 헤더의 레벨까지 분석하지 않음에 따라 패킷들을 다음으로 전달하는 IP 네트워크 내의 대부분의 라우터들 및 노드들에 투명(transparent)할 것이다. IETF RFC 3550에 따른 RTP 동작은, 통상적으로는 동일한 시퀀스 번호를 갖는 복수의 패킷들의 송신은 일반적으로 예측되지는 않을 것이지만, 동일한 시퀀스 번호를 갖는 복수의 패킷들의 송신을 명시적으로 배제하지는 않는다.

WCDMA 내에서의 WiMAX 또는 HSPA(High Speed Packet Access)와 같은 전형적인 무선 패킷 네트워크에서는, 기지국 내의 패킷 필터가 기지국에 의해 적절히 선택된 소정 시간 윈도우 내에서 수신된 패킷들의 RTP 헤더들을 분석한다. 패킷 필터가 동일한 페이로드 유형, 시퀀스 번호 및 타임스탬프를 갖지만 상이한 길이들 및/또는 상이한 AMR 레이트 정보를 갖는 복수의 패킷들을 찾으면, 이 패킷들을 동일한 멀티미디어 정보의 복수의 버전들에 대응하는 것으로서 인식한다. 그 후, 단계(404)에서 기지국은, 단계(403)에서 채널 조건, 및 네트워크에서의 정체의 레벨과 같은 다른 가능한 인자들에 관하여 이동국으로부터 수신된 피드백에 의존하여 (적절한 헤더 압축 후에) 이동국에 송신할 적절한 패킷을 선택한다. 제1 실시예에서와 마찬가지로, 기지국은 컨버전스 기능 및 스케줄링 기능이 결합된 동작을 수행한다. SRTP(Secure Real Time Protocol)과 같은 프로토콜들을 이용하여 RTP 페이로드가 암호화될 때, 기지국은 페이로드 내의 AMR 레이트 정보를 읽지 못할 수 있으므로 패킷 길이에만 기초하여 판정하도록 구성될 것이다. RTP 페이로드가 암호화되지 않으면, 패킷 필터는 AMR 레이트 정보를 읽을 수 있고, 물리적 계층(physical layer)에서의 적절한 송신 스킴(변조 및 코딩 스킴 등)을 선택할 수 있다. 확실히, 데이터 경로 내의 패킷 필터의 개시는 단-대-단(end-to-end) 암호화의 부재에 의해 예측된다.

본 발명의 다른 양태에서, 각각의 AMR 포맷은 RTP 내에서 가능한 것처럼, 상이한 기여 소스(contributing source)를 이용하여(그러나 동일한 타임 스탬프 정보를 갖고) 생성될 수 있는데, 그 이유는 기여 소스 정보는 RTP 헤더의 부분으로서 포함될 수 있기 때문이다. 본 실시예에서, 패킷 필터는 동일한 타임스탬프를 갖지만 상이한 기여 소스 정보를 갖는 착신 RTP 패킷들을 조사하여, 무선 링크(air link)를 통해 송신할 적절한 소스 포맷을 선택한다. 패킷 필터는 MRF(Media Resource Function)의 부분일 수 있다. MRF의 전형적인 이용은 컨퍼런싱(conferencing)을 위한 소스들의 믹싱을 가능하게 하는 것이다. 본 발명에서, MRF는 복수의 소스들 중 하나 이상의 소스를 선택하기 위해 이용된다. 이러한 경우, 복수의 소스 설명들(descriptions)에 동시에 대응하는 RTP 패킷들은 필시 동일한 타임스탬프를 갖지만 아마도 상이한 시퀀스 번호들, 및 상이한 기여 소스 번호들을 가질 것인데, 이는 IETF RFC 3550에서 기술된 RTP 프로토콜에 따라 허용 가능한 동작들의 엄격한 기준들(norms) 내에 있는 것이다. 본 발명과 결합된 컨퍼런스 통화(conference call)들 및 소스의 상이한 설명들에 대한 상이한 기여 소스들의 이용과 같은 특징들을 인에이블하는 것이 가능하다. 그러한 경우, 각각의 실제 소스는 연관된 기여 소스 번호들의 서브세트를 복수의 버전들에 대하여 가질 것이다. MRF에서의 패킷 필터링 규칙(packet filtering rule)은 각각의 실제 소스로부터 적절한 기여 소스 번호를 갖는 하나의 패킷을 선택할 것이다.

본 발명의 다른 구현에서, 최종 단말, 서버 또는 미디어 게이트웨이는 RTP 아래의 다른 프로토콜 헤더 또는 RTP 헤더 확장을 이용하여, 동일한 멀티미디어 정보가 상이한 패킷들 내에 인코딩되어 있다는 신호를 기지국에 보낸다.

또한, 모바일 대 모바일 통화들(mobile to mobile calls)의 경우 본 발명을 구현할 때, 제1 이동국(업링크 상의)은 채널 조건들에 적합한 소스 설명만 송신할 것이다. 그런 경우, 미디어 게이트웨이는 트랜스코딩 기능을 수행하고, 기지국에서의 MRF에 송신될 수 있는 복수의 버전들을 생성할 수 있다. 그 후, 기지국은 본 발명에 따라 다운링크 상의 수신측 이동국에 송신할 적절한 버전을 선택할 것이다. 그러한 경우, 미디어 게이트웨이에서의 트랜스코딩 기능은 송신 모바일로부터 수신된 것보다 더 낮은 레이트의 설명들만 생성하도록 구성될 수 있다.

본 발명은 또한 화상 통화(video telephony) 응용들에서 구현될 수 있다. 본 구현에서는, 통화에 대응하는 비디오 및 오디오 스트림들의 복수의 버전들을 갖는 화상 통화 소스가 구성된다. 따라서, 본 발명은 채널 품질, 승인 정보 또는 정체에 기초하여 비디오 및 오디오 설명의 선택을 가능하게 한다. 본 발명은 정체 또는 무선 채널 품질이 비디오 스트림의 계속을 막는 경우로 더 확장될 수 있다. 그런 경우, 비디오 스트림은 선택적으로 억제되는 한편, 오디오 스트림의 일부 적절한 설명은 송신을 위해 스케줄링된다.

본 발명은 또한 이동국 핸드오버 시나리오들에서 이용될 수 있다. 전형적으로, 핸드오버 후, 송신이 적절히 맞춰질 수 있도록 이동국이 무선 채널 조건들을 학습하는 데에는 많은 시간이 걸린다. 본 발명의 방법들을 이용하면, 새로운 무선 링크로의 송신 포맷의 최적화가 더 빨리 시작할 수 있다.

이제 도 5를 참조하여, 송신측 이동국으로부터 미디어가 발생하는 본 발명의 일 양태(500)가 도시된다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이, 원래의 미디어는 복수의 인코더들(501A, 501B, 501C)을 이용하여 상이한 비트 레이트들(패킷 사이즈들)을 갖는 수 개의 버전들로 인코딩된다. 상이한 버전들은 패킷타이저(502)를 이용하여 하나 또는 수 개의 RTP 패킷들 내에 캡슐화된다.

도 6은 원래의 미디어가 미디어 게이트웨이에서 복수의 트랜스코더들(601A, 601B)을 이용하여 트랜스코딩되고 나서 패킷타이저(602)를 이용하여 하나 또는 수 개의 RTP 패킷들 내에 캡슐화되는 것을 나타내는 본 발명의 일 양태(600)이다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이, 원래 인코딩된 미디어가 수신되어 미디어의 수 개의 상이한 인코딩 버전들로 트랜스코딩되며 여기에서 상기 상이한 버전들은 상이한 비트 레이트들을 이용하고 상이한 패킷/페이로드 사이즈들을 생성한다. 상이한 버전들은 하나 또는 수 개의 RTP 패킷들 내에 캡슐화된다.

도 7은 인코딩된 미디어의 수 개의 버전들이 기지국(701) 내에서 수신되고 처리되고 하나의 버전이 수신측 이동국(702)에 송신되는 것을 나타내는 본 발명의 일 양태(700)이다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이, 인코딩된 미디어의 수 개의 버전들은 기지국에 의해 수신된다. 기지국은 수신된 패킷(들)을 분석하여 인코딩된 미디어의 상이한 버전들을 찾는다. 트래픽 특성 및/또는 무선 채널 특성에 기초하여, 기지국은 어느 버전을 수신측 이동국에 송신할지 선택한다.

본 발명의 각각의 실시예에서 수행되는 한가지 기능은 하나 이상의 설명(descriptions)이 OTA(over the air)에 의해 송신되기 전에 소스의 복수 버전을 선택적으로 처리할 수 있는 패킷 필터의 인스턴스화이다. 패킷 필터는 이하와 같은 다수의 가능한 시그널링 방법들 중 하나의 방법에 의해 활성화된다.

1. 제1 방법은 통화 처리 기능에게 OTA(over the air)에 의한 송신 전에 소스의 전용 처리(specialized treatment)를 원한다는 것을 통지하는 SIP·INFO 메시지 또는 SIP·NOTIFY 메시지와 같은 통화 제어 기술의 사용을 포함한다. SIP(Session Initiation Protocol)를 사용하여 본 예에서 구현되는 통화-제어 기능은 무선 네트워크에서 패킷 처리 기능을 차례로 활성화시킨다. 예를 들어, 패킷 필터로서도 알려진 패킷 처리 기능은 GSM/EDGE 네트워크의 SGSN에서 (PFI(Packet Flow Identity) 및 PFC(Packet Flow Context)를 선택적으로 사용하여) 소정의 2차(secondary) PDP 컨텍스트에 대해 활성화될 수 있다. 다르게는, 패킷 필터는 특정한 복수의 설명 형식들(multiple-description formals)에 대하여 전용(specialized) 패킷 처리 기능을 활성화시키는 MAC 계층에서의 분류자 규칙을 변경시킴으로써 WiMAX와 같은 패킷 네트워크의 기지국에서 활성화될 수 있다. WCDMA 네트워크에서도 동일한 목적을 달성하기 위하여 마찬가지의 구조가 가능하다.

2. 제2 방법은 이동국에 존재하는 서비스들에 대한 고유 지식(unique knowledge)을 사용하여 특정 접속에서의 QoS 특성에 대해 변화를 요청하는 것을 포함한다. GSM/EDGE 네트워크 또는 WCDMA 네트워크에서, 이동국은 소정의 소비스에 대하여 특정한 패킷 필터링 기능을 활성화시키기 위하여 MODIFY PDP CONTEXT 메시지를 송신할 것이다. WiMAX와 같은 상이한 무선 네트워크에서, 이동국은 특정한 복수의 버전 포맷들에 대한 전용 처리 기능을 활성화시키기 위하여 기지국의 MAC 계층에서의 분류자 규칙의 특성을 변화시킬 것이다.

본 발명의 이점은 이하와 같다.

(1) 멀티미디어 송신은 즉각적인 무선 네트워크 및 무선 인터페이스 조건에 맞춰지고, 이에 의해 보다 나은 멀티미디어 경험으로 이어지게 된다. 단, 본 발명은 또한 소스에 대한 원하는 코덱들에 대한 피드백을 허용하는 스킴들과 함께 사용될 수도 있다. 통상적으로, 이러한 피드백은 느리고, 또한 많은 평균화 후에 전송되지만, 소스에서 사용되는 멀티미디어 정보의 버전들의 수를 제어하는 데 사용될 수 있으며, 이는 기지국에 의해 즉각적인 조건들에 맞춰지도록 사용될 수 있다.

(2) 본 발명은 IP 네트워크에서 사용되는 기존의 프로토콜들을 사용하여 수행될 수 있다. 그 결과, 기존의 IP 네트워크 컴포넌트들에 대한 충격을 최소화한다. 예를 들어, 네트워크의 라우터들은 라우터 기능들에 수정을 할 필요 없이 본 발명의 IP 패킷들을 전달할 것이다. 또한, UDP 메커니즘도 영향을 받지 않는다.

(3) 이러한 향상된 송신을 가능하게 하기 위해 최종 단말, 서버 또는 미디어 게이트웨이에서 피드백할 필요는 없다.

(4) 브로드캐스트/멀티캐스트에 대한 적응이 가능하다. 예를 들어, (사용자 트래픽을 서비스한 후에) 이용가능한 대역폭이 브로드캐스트 멀티미디어 정보를 전송하는 데 사용되는 브로드캐스트 스킴이 고려될 수 있는데, 이 경우 이용가능한 대역폭에 맞는 소스 포맷이 브로드캐스트 기능을 지원하는 데 사용될 수 있다.

당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 본 출원에서 설명되는 획기적인 개념들은 수정될 수 있고, 광범위한 응용들을 통해 변경될 수 있다. 따라서, 특허 대상의 범위는 위에서 논의된 특정한 예시적인 교시들 중 어느 것에 한정되지 않고, 대신에 이하의 청구범위에 의해 정의된다.

Claims

무선 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크를 통한 멀티미디어 전달을 향상시키기 위한 방법으로서,
멀티미디어 패킷의 복수의 버전을 생성하는 단계;
상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전 중 적어도 하나를 무선 네트워크의 제1 노드로 전송하는 단계 - 상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전 중 상기 적어도 하나는 멀티미디어 정보를 더 포함하고, 상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전 중 상기 적어도 하나는 상이한 RTP 패킷들로 전송됨 - ; 및
상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전 중 상기 적어도 하나에서 주어진 시간에 제2 노드로 전송할 버전을 선택하는 단계
를 포함하고,
상기 선택하는 단계는 상기 제2 노드의 채널 조건을 상기 제2 노드로부터 수신하는 단계 - 상기 채널 조건은 상기 멀티미디어 패킷으로부터의 멀티미디어 정보에 대한 지각 성능에 영향을 줌 -; 및
상기 제2 노드의 상기 채널 조건에 기초하여 상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전 중 상기 적어도 하나에서 상기 버전을 선택하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 노드는 기지국이고, 상기 제2 노드는 이동국인 방법.
제1항에 있어서,
상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전은 서버 또는 최종 단말에서 생성되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전은 미디어 게이트웨이의 트랜스코딩 기능에서 생성되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 노드에서의 패킷 필터는 상기 버전을 선택하는 태스크를 수행하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 패킷 필터는 시그널링 방법을 사용하여 인스턴스화되는(instantiated) 방법.
제1항에 있어서,
상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전은 동일한 RTP(Real-Time Protocol) 패킷으로 전송되는 방법.
제7항에 있어서,
상기 동일한 RTP 패킷으로 전송되는 멀티미디어 패킷의 상이한 버전들을 식별하기 위하여 서브-헤더들이 사용되는 방법.
제8항에 있어서,
상기 서브-헤더들은 타임스탬프 오프셋들을 지정하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 타임스탬프 오프셋들은 0으로 설정되는 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 노드는 상기 멀티미디어 패킷의 선택된 버전을 전송하기 전에 헤더 압축을 수행하는 방법.
제7항에 있어서,
IETF RFC 2198에 따른 상기 RTP 패킷의 포맷은 상기 멀티미디어 패킷의 상이한 버전들을 서브-패킷들로 전송하는 데 사용되고, 상기 서브-패킷들 사이의 타임스탬프 오프셋들은 0으로 설정되는 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 노드는 상기 전송할 버전을 선택하고, 다른 버전들은 폐기하는 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 노드는 컨버젼스(convergence) 및 스케쥴링 기능을 결합하고, 스케쥴링 동작은 링크 품질, 서비스되는 트래픽 레벨, 또는 상기 두가지의 조합을 고려하여 선택되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전은 상이한 기여 소스 정보를 갖는 상이한 RTP 패킷들로 전송되는 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 노드는 상기 기여 소스 정보를 사용하여 동일한 멀티미디어 패킷의 상이한 버전들을 식별하고, 상기 제2 노드로 전송할 하나의 버전을 선택하는 방법.
제16항에 있어서,
멀티미디어 컨퍼런스 통화에서의 사용을 위해, 상이한 물리적 소스들은 상이한 기여 소스 정보값 세트들을 사용하여, 각각의 물리적 소스들에 대응하는 멀티미디어 패킷들의 복수의 버전을 식별하는 방법.
무선 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크에서 모바일-대-모바일 멀티미디어 통화들을 가능하게 하는 방법으로서,
제1 이동국으로부터 제1 기지국으로 멀티미디어 패킷의 단일 버전을 전송하는 단계;
상기 제1 기지국으로부터 미디어 게이트웨이로 상기 멀티미디어 패킷을 전송하는 단계;
상기 미디어 게이트웨이에서 상기 멀티미디어 패킷의 복수의 버전을 생성하는 단계;
상기 복수의 버전 중 적어도 하나를 제2 기지국으로 전송하는 단계 - 상기 멀티미디어 패킷의 상기 복수의 버전 중 상기 적어도 하나는 멀티미디어 정보를 더 포함함 - ; 및
상기 제2 기지국에 의해, 상기 복수의 버전 중 상기 적어도 하나로부터 제2 이동국으로 전송할 버전을 선택하는 단계
를 포함하고,
상기 선택하는 단계는 상기 제2 이동국의 채널 조건을 상기 제2 이동국으로부터 수신하는 단계 - 상기 채널 조건은 상기 멀티미디어 패킷으로부터의 멀티미디어 정보에 대한 지각 성능에 영향을 줌 -; 및
상기 제2 이동국의 채널 조건에 기초하여 상기 멀티미디어 패킷의 상기 복수의 버전 중 상기 적어도 하나에서 상기 버전을 선택하는 단계
를 더 포함하는 방법.
삭제
삭제
삭제
기지국으로서,
적어도 하나의 마이크로프로세서;
각각의 착신 RTP 패킷을 조사하도록 구성되는 패킷 필터;
상기 적어도 하나의 마이크로프로세서에 연결되고 컴퓨터-판독가능한 명령어들을 더 포함하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체를 포함하고,
상기 컴퓨터-판독가능한 명령어들은 상기 적어도 하나의 마이크로프로세서에 의해 수행되는 경우,
복수의 RTP 패킷들이 동일한 멀티미디어 패킷에 대응함을 식별하고,
이동국으로 전송할 상기 RTP 패킷의 소스 포맷을 선택하도록 구성되며,
상기 선택은 이동국의 채널 조건을 상기 이동국으로부터 수신하는 것 - 상기 채널 조건은 상기 멀티미디어 패킷으로부터의 멀티미디어 정보에 대한 지각 성능에 영향을 줌 -,과 상기 이동국의 채널 조건에 기초하여 상기 RTP 패킷의 상기 소스 포맷을 선택하는 것을 더 포함하는 기지국.
삭제
미디어 게이트웨이로서,
단일의 멀티미디어 설명(description)을 수신하고, 상기 단일의 멀티미디어 설명을 복수의 설명들로 변환하는 수단;
상기 복수의 설명들을 복수의 RTP 패킷들로 캡슐화하는 수단 - 상기 RTP 패킷들은 타임스탬프 및 시퀀스 번호가 동일한 것; 또는 타임스탬프 정보는 동일하지만 기여 소스 정보가 상이한 것 중 하나의 특징을 가짐 -; 또는
상기 복수의 설명을, 상이한 설명들을 식별하는 데 사용되는 서브헤더들을 갖는 단일의 RTP 패킷으로 어셈블링하는 수단 - 사용되는 상기 서브헤더들은 타임스탬프 오프셋들임 -
을 포함하는 미디어 게이트웨이.