KR101567991B1 - 고속 인터넷 프로토콜 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 데이터 운반 컨테이너 - Google Patents

고속 인터넷 프로토콜 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 데이터 운반 컨테이너 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인터넷 프로토콜 네트워크 내에서 n 개의 상이한 유형의 데이터를 전송하기 위한 데이터 운반 컨테이너와 관련이 있다. 상기 숫자 n은 2 이상이며 데이터는 이더넷 점보 패킷들로 생성되고, 데이터 운반 컨테이너는 인터넷 프로토콜 패킷이다. 본 발명은 또한 그러한 데이터 운반 컨테이너의 전송과 수신을 위한 각각의 소스 디바이스(source device) 그리고 목적지 디바이스(destination device)와 관련이 있다. 적어도, 본 발명은 기가비트 이더넷 RTP-UDP-IP 점보 패킷으로 생성되는 n 개의 상이한 유형의 데이터를 전송하기 위한 방법과 관련이 있다. 상기 두 디바이스는 모두 위에서 언급된 방법에서 사용되기 위한 것이다.
데이터 운반 컨테이너, 인터넷 프로토콜 패킷

Description

고속 인터넷 프로토콜 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 데이터 운반 컨테이너{DATA TRANSPORT CONTAINER FOR TRANSFERRING DATA IN A HIGH SPEED INTERNET PROTOCOL NETWORK}
본 발명은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 데이터 운반 컨테이너(data transport container)와 관련이 있다. 데이터 운반 컨테이너는, 적어도 두 개의 상이한 유형의 데이터, 예컨대 가입자국(subscriber station)들의 네트워크 내에서 송신되는 단일 소스(source)에 의해 생성되는 두 유형의 데이터를, 기가비트 이더넷 RTP-UDP-IP 점보 패킷(Gigabit Ethernet RTP-UDP-IP jumbo packet)으로 동시에 전송하는 데에 특별한 중요성을 갖는다. 또한, 본 발명은 그러한 데이터 운반 컨테이너의 전송과 수신을 위한 소스 디바이스(source device) 및 목적지 디바이스(destination device)와 각각 관련이 있다. 적어도, 본 발명은 기가비트 이더넷 RTP-UDP-IP 점보 패킷으로 생성되는 상이한 유형의 데이터의 전송을 위한 방법과 관련이 있다. 상기 두 디바이스는 모두 위에서 언급된 방법에서 사용되기 위한 것이다.
본 명세서의 이 부분은 독자들에게, 아래에 설명되거나 또는 청구되는, 본 발명의 다양한 양상과 관련이 있을 수 있는, 기술의 다양한 양상을 소개하기 위해 의도되었다. 이러한 논의는 독자에게 본 발명의 다양한 양상들의 보다 나은 이해를 돕기 위한 배경 정보를 제공하는데 도움이 될 것이라 믿어진다. 따라서, 이러한 진술들은 이러한 관점에서 읽혀져야 하며, 이전 기술의 허용(admission)으로서 읽혀져서는 안 된다.
기가비트 이더넷(GigE)은 네트워크의 진화에서의 새로운 단계로서 급속히 탁월함을 인정받고 승인을 얻었다. 상대적으로 낮은 비용, 높은 속도, 그리고 오늘날의 사실상의 표준인 100Mbps 고속 이더넷(100Mbps Fast Ethernet)과의 상호 운영가능성은 GigE의 가망성 중의 그저 몇 개일 뿐이다. 많은 네트워크 계획자들의 경우, 그들이 GigE를 도입하는 것은 정말 오직 시간의 문제이다.
기가비트 이더넷이 10/100 Mbps와 상호운영 가능하기는 하지만, 신중한 고려가 필요한 몇 개의 중요한 차이들이 있다. 가장 중요한 것 중 하나는 임의의 표준 최대 송신 단위, 즉 MTU(Maximum Transmission Unit)의 부재이다. 10/100 Mbps 네트워크의 1500 바이트 표준 MTU는 그 어떤 다른 표준으로도 교체되지 않았다. 기가비트 이더넷 상의 패킷들은, 네트워크 판매자(vendor)에 의해 지원되는, 1500 바이트에서부터 16000바이트가 넘는 수준까지 변하는, 임의의 크기일 수 있다. 판매자들은 통상적으로 최대의 지원되는 프레임 크기를 9000 바이트 정도로 제한하는 구성요소 제조자(manufacturer)에 의해 강제된다.
이른바 점보 패킷들의 이득이 중대하기는 하지만, 보다 작은 1500 바이트 패킷들을 사용하는 것에 비해, 오늘날의 네트워크 상에서 점보 패킷들은 접속 가능한 대역폭의 두 배보다 더욱 클 수 있으며, 숨겨진 위험이 존재한다. 표준 MTU 값이 없음으로 인해, MTU 충돌은 100 Mbps에서 기가비트로의 이전을 방해할 것이다. 예컨대, 블랙 홀(black hole)과 같은, 다양한 형태의 MTU 충돌은 네트워크 성능을 황폐시킬 수 있다.
단말 호스트(end-host)로 초과용량(oversize)의 패킷들을 송신하고 중간 인터페이스(intermediate interface)로부터 메시지를 수신함으로써, 송신 호스트는 특정 단말 호스트로의 경로 MTU를 발견할 수 있으며, 그에 따라서 트래픽 패턴(traffic pattern)을 조정할 수 있다. 만일 올바르게 구성되지 않았거나, 또는 만일 메시지들이 레이어 3(Layer 3) 인터페이스 상에서 무차별적으로 차단된다면, 필요한 메시지들은 소스 인터페이스로의 길을 찾지 못 할 것이다. 이러한 디바이스들은 블랙 홀(black hole)로 불린다.
"점보(jumbo)"라는 용어는 통상적으로 10/100 Mbps 이더넷 표준보다 큰 임의의 네트워크 단위(프레임, 패킷, MTU)에 적용되어 왔으며, 레이어 3(패킷과 MTU)에서의 표준 크기는 1500 바이트이다. 점보 패킷은 100 Mbps와 GigE 사이의 명백한 차이들 중 하나이다. 그러나, 기가비트 이더넷 표준이 기본 최대 송신 단위(MTU)를 갖지 않는다는 점에서 어렴풋한 논쟁들이 존재한다. MTU는, 네트워크 상에서 허용된 최대 패킷 크기를 제어하는, 레이어 3 파라미터이다. 10 또는 100 Mbps 이더넷의 경우, 표준들(RFC 894, 895)이 명확히 최대 MTU를 1500 바이트로 설정하며 거의 모든 이더넷 인터페이스 카드들은 1500 바이트로 기본적으로 설정되었다.
그러나, 현재의 구현들에서, GigE 데이터 전송 성능은 강하게 MTU에 의존하 며, 최근의 연구들은 점보 패킷은, 보다 작은 1500 바이트 패킷 보다, 더욱 높은 전송률로 대부분의 호스트들이 데이터를 송신하는 것을 허용한다는 것을 보였다. 이러한 맥락에서, 상이한 소스에 의해 생성된 점보 패킷들을 RTP 패킷들로 다중화 할 필요가 있다.
현재의 기술 발달 상태에서, 헤더 비용(header overhead)을 감소시키기 위해 다중 패킷들을 하나의 단일 RTP 패킷으로 만들거나, 단일 RTP 세션 내의 다중 사용자 데이터를 전송하기 위해 다중의 사용자 데이터를 단일 RTP 패킷으로 포장하는(wrap)것은 잘 알려져있다. 그러나 이러한 존재하는 RTP 다중화 방법들은 모두 표준 패킷 RTP 응용에 기초하고 있다. 비디오 데이터, 오디오 데이터, 또는 메타데이터와 같은 상이한 유형의 데이터가 이더넷 점보 패킷에서 전송될 때 이러한 RTP 다중화는 이용될 수 없다.
최근의 응용, 예컨대 하이퍼넷(HiPerNet) 카메라는, DPX 포장 비디오, 비디오 내용과의 시간 관계를 유지하는 AIFF 오디오 신호, AIFF로서 나타나며 비디오 내용에 관련된 시간 관계가 없는 인터컴(Intercom) 오디오, 그리고 적어도, 메타데이터와 같은, 상이한 유형의 데이터를 포함하는 다양한 출력 스트림을 생성할 수 있다. 이러한 모든 출력 스트림들은 이더넷 IP-UDP-RTP 점보 패킷으로 생성된다.
본 발명의 목적 중 하나는 고속 IP 네트워크 상에서 이더넷 IP-UDP-RTP 점보 패킷으로서 생성되는 상이한 유형에 속하는 이러한 데이터를 동시에 송신하는 것이다.
개시된 실시예들의 범위 내에서 상응하는 특정 양상들이 아래에 설명된다. 이러한 양상들은 독자에게 본 발명이 취할 수 있는 특정한 형태들의 간략한 개요를 제공하기 위해 보여지는 것이며, 이러한 양상들은 본 발명의 범위를 제한하기 위해 의도되지 않았음이 이해되어야 한다. 과연, 본 발명은 아래에서 설명되지 않았을 수 있는 다양한 양상들을 수행할 수도 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 문제는 고속 IP 네트워크 상에서 점보 패킷들로 생성되는 상이한 유형의 데이터를 동시에 송신하는 것이다.
그러므로 본 발명은, 제 1 양상에 따라서, 고속 인터넷 프로토콜 네트워크 내의 n 개의 상이한 유형의 데이터를 전송하기 위한 데이터 운반 컨테이너와 관련이 있다. 숫자 n은 2 이상이다. 데이터는 이더넷 점보 패킷으로 생성되며, 데이터 운반 컨테이너는 인터넷 프로토콜 패킷이다. 본 발명에 따라서, 데이터의 운반은 인터넷 프로토콜 다중화 논리적 블록(internet protocol multiplexing logical block)의 연속을 포함하며, 각각의 논리적 블록은 각각의 데이터 유형에 대응하는 n 개의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷(internet protocol physical packet)을 포함하며, 각각의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷은 패킷이 포함하는 데이터의 유형에 의존하여 미리 정의된 수의 이더넷 점보 패킷을 모은다.
본 발명은, 제 2 양상에 따라서, 본 발명에 따른 고속 인터넷 프로토콜 네트워크 내에서 데이터 운반 컨테이너를 송신하기 위한 소스 디바이스(S_DEV)와 관련 이 있다. 데이터 운반 컨테이너는 n 개의 상이한 유형의 데이터를 포함한다. 숫자 n은 2 이상이다. 각각의 유형의 데이터는 이더넷 점보 패킷으로 생성된다. 본 발명에 따라서, 상기 이더넷 점보 패킷은,
- 고유한 유형의 데이터를 포함하는 미리 정의된 수의 이더넷 점보 패킷을 이에 대응하는 인터넷 프로토콜 물리적 패킷으로 모으기 위한 수단;
- 각각의 유형의 데이터에 대응하는 n 개의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷을 하나의 인터넷 프로토콜 다중화 논리적 블록으로 조합하기 위한 수단;
- 네트워크 상에서 인터넷 프로토콜 다중화 논리적 블록을 포함하는 스트림을 송신하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명은, 제 3 양상에 따라서, 본 발명에 따른 데이터 운반 컨테이너를 수신하기 위한 목적지 디바이스(D_DEV)와 관련이 있다. 데이터 운반 컨테이너는 n 개의 상이한 유형의 데이터를 포함한다. 숫자 n은 2 이상이다. 각각의 유형의 데이터는 이더넷 점보 패킷으로 생성된다. 본 발명에 따라서, 상기 이더넷 점보 패킷은,
- 스트림을 수신하기 위한 수단;
- 각각의 데이터 유형에 대응하는 이더넷 점보 패킷을 회복하기 위해 수신된 스트림을 필터링 하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명은, 제 4 양상에 따라서, 고속 인터넷 프로토콜 네트워크에서의 n 개의 상이한 유형의 데이터를 전송하기 위한 방법과 관련이 있다. 숫자 n은 2 이상이며, 각각의 유형의 데이터는 이더넷 점보 패킷으로 생성된다. 본 발명에 따라서, 상기 이더넷 점보 패킷은,
- 고유한 유형의 데이터를 포함하는 미리 정의된 수의 이더넷 점보 패킷을 이에 대응하는 유형의 하나의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷으로 모으는 단계;
- 각각의 유형의 데이터에 대응하는 n 개의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷을 하나의 인터넷 프로토콜 다중화 논리적 블록으로 조합하는 단계;
- 네트워크 상에서 인터넷 프로토콜 다중화 논리적 블록을 포함하는 스트림을 송신하는 단계;
- 상기 스트림을 수신하는 단계;
- 각각의 유형의 데이터에 대응하는 이더넷 점보 패킷을 회복하기 위해 수신된 스트림을 필터링 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들이 아래에 텍스트 형태로 설명되며, 본 발명의 실시예들이 도면과 함께 설명된다.
고속 IP 네트워크 상에서 상이한 유형의 데이터를 기가비트 이더넷 RTP-UDP-IP 점보 패킷(Gigabit Ethernet RTP-UDP-IP jumbo packet)으로 동시에 전송할 수 있다.
전문적인 응용(professional application)을 위한 카메라는 다음의 출력 스트림을 이더넷 IP-UDP-RTP 점보 패킷으로 생성한다:
- DPX 포장 비디오;
- 비디오 내용과의 시간 관계를 유지하는 AIFF 오디오;
- 비디오 내용과 시간 관계를 갖지 않으며 AIFF 오디오로도 나타나는 인터컴 오디오;
- (적용 가능하다면) 비디오 카메라에 의해 생성되는, 메타데이터 패킷.
상기 메타데이터 스트림은 카메라에 의해 생성된 메타데이터 또는 임의의 외부 메타데이터(임의의 웹 서버에 의해 생성되는 메타데이터와 같은)를 포함할 수 있다. 이러한 내용은 카메라 스트림 내용과 관련이 있을 수 있으며, 후 편집(post-editing)에 유용하다.
이러한 데이터 모두를 하나의 결합된 방법으로 멀리 떨어진 디바이스로 고속으로 보내야 할 필요가 있다. 이런 필요를 충족하기 위한 해결 방법은 이러한 데이터를 고속 IP 네트워크 상에서 송신하는 것일 것이다. 고속 인터넷 프로토콜 네트워크에서 n 개의 상이한 유형의 데이터를 전송하기 위한 본 발명에 따른 방법이 도 1에 도시된다.
송신자 편에서, 소스 디바이스(S_DEV)는 카메라에 의해 생성되는 모든 상이한 스트림들을 패킷들로 조합하며, 단일 물리적 IP 운반 링크(single physical IP transport link)를 이용하여 모든 패킷들을 송신한다. 도 2에 도시된 대로, 오직 하나의 채널 다중화가 IP 패킷 레이어(IP packet layer)에서 수행된다. 이것은 상이한 매체에 의해 생성된 모든 원래의(original) IP-UDP-RTP 패킷들이 바뀌지 않는 다는 것을 의미한다.
수신자 편에서, 목적지 디바이스(D_DEV)는 IP 패킷들을 필터링하며, 상기 IP 패킷들을 연관된 단독 처리(associated stand-along processing) 또는 저장 디바이 스로 전환(switch)한다. IP 운반 스트림은 운반 파이프라인(pipeline)으로 생각될 수 있으며, 파이프라인 내의 물리적 데이터 흐름은 단일 차원을 갖는다. 그 안에 포함된 각각의 프로그램의 시간적 동기화를 유지하는 한편, 하나 보다 많은 프로그램의 운반 스트림 패킷들을 단일 통합 비트 스트림(single unified bit-stream)으로 끼워 넣는(interleaving) 과정은 "IP 다중화(IP multiplexing)"로 알려져있다.
IP 다중화의 과정은 가상의 다중의 서브-파이프라인(sub-pipeline)들을 물리적 일차원 파이프라인 내에 만드는 것과 비슷해 보인다. 다음에서, 점보 패킷들을 갖는 단일 물리적 파이프라인 내의 그러한 가상 서브-파이프라인을 위해 가능한 해결 방법이 주어진다.
물리적으로, 물리적 파이프라인 내에서 오직 하나의 운반 스트림 파이프라인 링크가 존재하며 서브-파이프라인은 존재하지 않는다. 가상 서브-파이프라인은 부분 스트림 다중화(sub-stream multiplexing)를 통해 일차원의 운반 스트림 파이프라인 내에서 구현된다. 그러한 다중화를 하기 위해서, 도 3에 도시된 것처럼, 운반 스트림은 다중화 논리적 블록들의 시퀀스로 구성된다. 각각의 블록의 의미는 현재 물리적 파이프라인 내의 전체 가상 서브-파이프라인들의 최소의 스트림 단위이다.
도 3에서, 각각의 IP 다중화 논리적 블록은 IP 물리적 패킷들을 포함하며, 이는 비디오, 오디오, 인터컴 그리고 다른 데이터의 다중화 된 운반 패킷들이다. 본 명세서에 나타난 예시에서, 비디오, 오디오 그리고 인터컴 스트림들은 실시간으로 운반되는 패킷들이며, 따라서 다중화 논리적 블록에서 상기 패킷들을 위한 고정된 비트들이 준비된다. 추가 비트들은, 카메라로 생성된 메타데이터 패킷 그리고 외부 패킷과 같은, 비-실시간 패킷을 위한 다중화 논리적 블록 내에서 정렬되어야 한다. 본 발명에 따른 데이터 운반 컨테이너는 고속 인터넷 프로토콜 네트워크에서 n 개의 상이한 유형의 데이터를 전송하기 위해 사용된다.
이롭게, n은 2이며, 제 1 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 DPX 포장 비디오 내용이며, 제 2 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는, 비디오 내용과의 시간 관계를 유지하는 AIFF 오디오 신호이다.
이롭게, n은 3이며, 제 1 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 DPX 포장 비디오 내용이며, 제 2 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는, 비디오 내용과의 시간 관계를 유지하는 AIFF 오디오 신호이며, 제 3 유형의 데이터는 비디오 내용과의 시간 관계를 갖지 않는 AIFF 오디오 신호로서 나타나는 인터컴 오디오 신호이다.
이롭게, n은 4이며, 제 1 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 DPX 포장 비디오 내용이며, 제 2 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는, 비디오 내용과의 시간 관계를 유지하는 AIFF 오디오 신호이고, 제 3 유형의 데이터는 비디오 내용과의 시간 관계를 갖지 않는 AIFF 오디오 신호로서 나타나는 인터컴 오디오 신호이며, 제 4 유형의 데이터는 메타데이터이다.
한 예시로서, DPX 형식을 위한 특정 RTP 캡슐화의 설명이 먼저 제공된다. 그러면, 상기 AIFF 형식을 위한 특정한 RTP 캡슐화가 제공되고, 다중화 단계의 설명이 뒤따른다.
비디오 패킷 캡슐화
도 3은 또한 다중화 블록의 데이터 구조를 도시한다. 다중화 논리적 블록은 비디오 부분, 오디오 부분, 인터컴 부분 그리고 메타데이터 부분으로 구성된다. 각각의 소스 부분은 하나의, 또는 한 그룹의, 소스 스트림의 최소 다중화 단위(MMU: Minimum Multiplexing Unit)여야 하는, IP 패킷(들)을 포함한다. MMU는 IP 패킷의 하나, 또는 한 그룹이며, 이는 각각의 소스 패킷(들)의 최소의 운반 가능한 단위이고 함께 송신되어야 한다. MMU의 구조는 현재 응용 프로그램의 버퍼(buffer) 제한을 만족해야한다. 각각의 소스 스트림을 위한 MMU의 데이터 구조가 아래에서 논의된다.
도 4는 패킷 데이터 구조를 도시하며, 예로서 고려되는 응용에서, 데이터는 DPX 데이터, AIFF 데이터이다.
도 5, 6, 그리고 7은 이더넷, IP 그리고 UDP 형식의, 연관된 헤더와 캡슐화 데이터 구조를 도시한다. 이러한 데이터 구조에 도시된 대로, 이더넷 헤더는 14 바이트로 구성되며, 이더넷 트레일러(trailer)는 4 바이트, 표준 IP 헤더는 20 바이트, UDP 헤더는 8 바이트이다.
도 8은 DPX 형식을 위한 특정 RTP 캡슐화를 도시한다. 이러한 경우, 표준 RTP 헤더(12 바이트)는 DPX 페이로드 헤더(12 바이트)가 뒤따른다. RTP 패킷은 DPX 프레임을 포함하며, 이는 동일한 타임스탬프(timestamp)를 갖는다. 한 RTP당 오직 하나의 DPX 프레임의 데이터가 허용된다.
SMPTE 268M-2003에서 지정된 대로, 각각의 DPX 파일은 네 개의 섹션(section)을 포함한다. 처음의 세 개의 섹션은 헤더 정보이며, 네 번째 섹션은 비디오 데이터를 포함한다. 이러한 일상적인 설명에서, 제 3 섹션은 사용자 정의된(user-defined) 데이터를 포함하며 맞춤화된(customized) 메타데이터 정보를 위한 확장된 영역을 제공한다. 이러한 제 3 섹션은 예시로 고려되는 응용에서 사용되지 않을 것이다. 본 응용에서, 비디오 정보를 하나의 DPX 패킷 내의 모든 메타 데이터와 결합하는 것이 아니라, 두 개의 분리된 스트림을 만든다. 하나의 스트림은 일반적인(generic) 헤더 정보를 갖는 DPX 패킷과 비디오 정보만으로 구성되며, 메타데이터는 다른 메타데이터만을 갖는 스트림(metadata-only stream)에 적재된다(loaded).
본 응용에서는 통상적인 비디오 프레임은 1920*1080 픽셀이며 각각의 픽셀은 36 비트로 부호화되는 경우를 고려한다. 그러면 비디오 프레임 가중치(video frame weight)는 1920*1080*36 비트 즉 74649600 비트, 또는 메가바이트 단위로 9.3312 메가바이트이다. 오직 비디오 데이터만을 포함하는 DPX 비디오 스트림은, 제 3 섹션이 명확히 나타나지 않은 도 9에 도시된 대로, 두 개의 섹션의 헤더 정보를 포함하는 DPX 헤더와 빈(empty) 제 3 섹션, 그리고 비디오 프레임을 포함하는 제 4 섹션으로 구성된다.
위에서 설명된 헤더 구조들을 고려하면, DPX 비디오를 전송하기 위해 이더넷 점보 패킷(MTU: 9018 바이트)이 사용되며, 도 10에 나타난 DPX 비디오를 위한 캡슐화 데이터 구조가 유도될 수 있다.
IP-UDP-RTP-DPX 패킷을 전송하기 위해 이더넷 점보 패킷을 사용할 때, 최대 사용 가능한 DPX 페이로드 데이터는 8948 바이트이다. 비디오 DPX 패킷 (도 11)을 전송하기 위해, 원래의 DPX 패킷(9.3312 메가 바이트)은 일련의 감소된 이더넷 점보 패킷(9018 바이트)으로 나누어져야 한다. 쉬운 필터링을 위해, 도 9에 도시된 DPX 헤더 데이터는 도 11에 도시된 대로 하나의 분리된 점보 패킷으로 전송된다. DPX 헤더 점보 패킷의 전체 크기는 2118 바이트이다.
비디오 프레임의 각각의 비디오 라인을 단일 점보 패킷으로 패킷화 하는 것이 선택된다. 각각의 비디오 라인은 1920*36 비트 즉 8640 바이트이다. 도 12에 도시된 대로 전체 비디오 프레임은 1080 개의 패킷에 적재된다. DPX 비디오 라인 점보 패킷의 전체 크기는 8710 바이트이다. 위의 논의에 따라서, DPX 비디오 프레임이 1081 개의 이더넷 점보 패킷으로 전송될 것이다. 처음으로 송신되는 패킷은 DPX 헤더 페이로드(2118 바이트)를 포함하며 추가적인 1080 개의 송신되는 패킷들은 DPX 비디오 라인 페이로드(각각 8710 바이트)를 포함한다.
이롭게, 제 1 유형의 데이터에 대응하여 모아진 점보 패킷들 중에서 하나의 점보 패킷이 DPX 헤더를 포함한다.
오디오 패킷 캡슐화
샘플 오디오 채널들을 RTP로 포장하기 전에 상기 샘플 오디오 채널들을 저장하기 위해서 오디오 상호교환 파일 형식(AIFF: Audio Interchange File Format) 표준이 사용된다. 도 13에 도시된 대로 AIFF 파일은 상이한 유형의 청크(chunk)들을 포함한다. 헤더 내용, 공통 청크 크기 그리고 오디오 기록 청크가 미리 정의된다. 소리 데이터 청크 크기는 전송되는 패킷의 크기에 의존한다.
도 13에 도시된 예시에서, 한 채널 오디오 샘플을 인코딩하기 위해 3 바이트 가 사용되며 여섯 개의 오디오 채널이 적용되므로, 샘플 프레임 크기는 18 바이트이다. 오디오 샘플링 주파수는 48 kHz이며, 비디오 레이트는 1 초(second)당 24 프레임이다. 한 비디오 프레임 중에, 2000 개의 오디오 샘플 프레임이 생성될 것이다. 만일 이러한 오디오 샘플 프레임들을 각각 동등한 크기를 갖는 5 개의 패킷으로 나눈다면, 각각의 패킷은 400개의 샘플 프레임을 포함한다. 한 비디오 프레임 중의 전체 오디오 샘플 프레임들은 36 킬로바이트이므로, 각각의 패킷 내의 오디오 페이로드는 7.2 킬로바이트이다. 도 13에 도시된 AIFF 형태에 따라서, 소리 데이터 청크는 7216 바이트일 것이며 전체 AIFF 형태는 7286 바이트일 것이다.
도 14는 AIFF 청크를 위한 특정 RTP 캡슐화를 도시한다. 이러한 경우, 표준 RTP 헤더(12 바이트)에 이어 AIFF 페이로드 헤더(8 바이트)가 뒤따른다. AIFF 청크는 새로운 RTP 패킷과 함께 시작해야 한다. 위에서 설명된 AIFF 형태는 점보 이더넷 패킷(MTU 9018 바이트)을 가지고 캡슐화 될 수 있다. 이더넷 IP-UDP-RTP-AIFF 패킷 구조가 도 15에 도시된다. 전체 패킷 크기는 7352 바이트이다.
다중화
비디오 패킷들은 다음에 설명되는 대로 오디오 패킷들과 다중화 된다: DPX 파일이 분할되며 이더넷 IP-UDP-RTP 패킷에 내장된다(embedded). (사용자 정의된 데이터 부분은 배제하는) DPX 헤더가 하나의 분리된 점보 패킷으로 송신될 것이다. 그 후에, 1080 개의 점보 패킷들의 집합이 생성되며, 각각의 점보 패킷은 비디오 프레임의 하나의 비디오 라인을 포함한다. 이러한 1081 개의 점보 패킷들은 DPX 비디오 스트림의 최소 다중화 단위를 구성한다. 오디오와 인터컴 소스 스트림에 대한 최소 다중화 단위는 AIFF 형태 페이로드를 갖는 5 개의 점보 패킷들로 구성된다. 메타데이터와 외부 데이터에 대해서, 최소 다중화 단위는 단일 이더넷 점보 IP 패킷으로 구성된다.
도 16은 운반 스트림 내의 다중화 논리적 블록의 자세한 구조를 도시한다.
다중화 블록 내의 첫 번 째 부분은 메타데이터 부분이며, 이는 점보 IP 메타데이터 패킷이다. 상기 점보 IP 메타데이터 패킷의 최대 크기는 9 킬로바이트이다. 메타데이터 부분의 페이로드는 어느 임의의 내부 그리고 외부에서 생성된 메타데이터일 수 있다. 만일 하나의 큰 메타데이터가 하나의 단일 점보 패킷에 적재될 수 없다면, 상기 메타데이터는 분할되어 그 다음의 다중화 블록의 메타데이터 패킷에 적재될 것이다. 다중화 블록에서 메타 데이터 패킷은 선택적이다(optional). 만일 그 어떤 메타데이터도 제공되지 않는다면, 메타데이터 패킷은 생략된다.
다중화 블록의 제 2 그리고 제 3 부분은 인터컴과 오디오 부분이다. 인터컴 부분은 5 개의 인터컴 패킷으로 구성되며 오디오 부분은 5 개의 오디오 패킷으로 구성된다. 인터컴과 오디오 패킷은 모두 점보 이더넷 IP 패킷이다. 상기 패킷들은 AIFF 페이로드를 가지며 7352 바이트이다. 인터컴 패킷들은 선택적이며 오디오 패킷은 필수이다.
제 4 부분(비디오 부분)에서, 1081 개의 점보 비디오 패킷들이 전송된다. 다중화 블록의 평균 크기는 9.485 메가바이트이다.
또한, 도 16은 본 발명에 따른 데이터 운반 컨테이너의 최종 IP 다중화 배치도를 도시한다. 이러한 데이터 운반 컨테이너에서 IP 패킷으로 제공되는 소스 스트 림 또는 패킷이 하나의 이더넷 IP 운반 스트림으로 다중화 된다. IP 운반 스트림은 소스 패킷의 비디오 최소 다중화 단위(MMU), 오디오 MMU, 인터컴 MMU 그리고 메타데이터/외부 데이터 MMU의 그룹의, 최소 운반 단위의 모임(aggregation)인 연속되는 다중화 논리적 블록으로 구성된다. 각각의 소스 신호 MMU는 소스 스트림의 최소로 운반 가능한 그리고 회복 가능한 패킷이다. 각각의 MMU는 MMU의 소스 신호 형식 요구사항에 따라서 설계된다.
본 명세서, 청구항 그리고 도면에서 개시된 참조는, 독립적으로 또는 어느 임의의 적절한 조합으로 제공될 수 있다. 특징들은, 적절한, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그 둘의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서의 "한 실시예"로의 참조는 상기 실시예와 연결되어 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 본 발명의 구현에서 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 본 명세서의 다양한 곳에서 나타나는 "한 실시예에서"라는 구절은 반드시 모두가, 동일한 실시예, 또는 반드시 다른 실시예들과 상호 배타적인, 분리되거나 대안적인 실시예들을 참조하는 것은 아니다.
청구항들에 나타나는 참조 번호들은 설명의 방법에 의한 것일 뿐이며 해당 청구항들의 범위를 제한하는 효과를 갖지 않는다.
본 발명은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 네트워크에서의 데이터 전송을 위한 데이터 운반 컨테이너에 이용 가능하다. 또한, 본 발명은 그러한 데이터 운반 컨테이너의 전송과 수신을 위한 소스 디바이스(source device) 및 목적지 디바이스(destination device)에 각각 이용 가능하다. 적어도, 본 발명은 기가비트 이더넷 RTP-UDP-IP 점보 패킷으로 생성되는 상이한 유형의 데이터의 전송을 위한 방법에 이용 가능하다. 상기 두 디바이스는 모두 상기 방법에서 사용될 것이다.
도 1은 고속 IP 네트워크 상에서 상이한 유형의 데이터의 조합된 운반을 다루는 본 발명에 따른 방법의 개관을 도시하는 도면.
도 2는 전문적인(professional) 카메라에 의해 생성되는 상이한 유형의 데이터를 도시하는 도면.
도 3은 IP 다중화 논리적 블록 구조의 한 예시를 도시하는 도면.
도 4는 이더넷 IP-UDP-RTP 패킷의 캡슐화(encapsulation)의 예시를 도시하는 도면.
도 5는 이더넷 캡슐화 상의 IP의 예시를 도시하는 도면.
도 6은 IP 헤더를 도시하는 도면.
도 7을 UDP 헤더를 도시하는 도면.
도 8은 RTP 캡슐화 상의 DPX를 도시하는 도면.
도 9는 비디오 패킷만을 담고 있는 스트림(video packet only stream)을 위한 DPX 형식 구조를 도시하는 도면.
도 10은 DPX 헤더 페이로드(payload)를 갖는 이더넷 점보 패킷을 도시하는 도면.
도 11은 DPX 비디오 라인 페이로드를 갖는 이더넷 점보 패킷을 도시하는 도면.
도 12는 AIFF 파일 구조를 도시하는 도면.
도 13은 RTP 캡슐화 상의 AIFF 파일을 도시하는 도면.
도 14는 AIFF 청크(chunk)를 위한 특정 RTP 캡슐화를 도시하는 도면.
도 15는 AIFF 청크 페이로드를 갖는 이더넷 패킷을 도시하는 도면.
도 16은 데이터 운반 컨테이너에서의 다중화 배치(layout)를 도시하는 도면.

Claims (11)

  1. 고속 인터넷 프로토콜 네트워크 내에서 n 개의 상이한 유형의 데이터를 전송하기 위한 데이터 운반 컨테이너를 송신하기 위한 디바이스로서, 숫자 n은 2 이상이며, 데이터는 이더넷 점보 패킷들로 생성되고, 데이터 운반 컨테이너는 인터넷 프로토콜 패킷인, 데이터 운반 컨테이너를 송신하기 위한 디바이스에 있어서,
    데이터 운반 컨테이너는 논리적 블록들을 다중화 하는 인터넷 프로토콜의 연속을 포함하며, 각각의 논리적 블록은 각각의 유형의 데이터에 대응하는 n 개의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷들의 조합을 포함하고, 각각의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷은, 그 패킷이 포함하는 각각의 유형의 데이터에 의존하여, 미리 정의된 수의 이더넷 점보 패킷들을 모으는 것을 특징으로 하는, 데이터 운반 컨테이너를 송신하기 위한 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, n은 2이며, 제 1 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 DPX 포장 비디오 내용이고, 제 2 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 AIFF 오디오 신호이며, AIFF 오디오 신호는 비디오 내용과의 시간 관계를 유지하는, 데이터 운반 컨테이너를 송신하기 위한 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서, n은 3이며, 제 1 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 DPX 포장 비디오 내용이고, 제 2 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 AIFF 오디오 신호이며, AIFF 오디오 신호는 비디오 내용과의 시간관계를 유지하고, 제 3 유형의 데이터는, 비디오 내용과 어떤 시간 관계도 갖지 않으며 AIFF 오디오 신호로 나타내어진 인터컴 오디오 신호(Intercom audio signal)인, 데이터 운반 컨테이너를 송신하기 위한 디바이스.
  4. 제 1항에 있어서, n은 4이며, 제 1 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 DPX 포장 비디오 내용이고, 제 2 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 AIFF 오디오 신호이며, AIFF 오디오 신호는 비디오 내용과의 시간 관계를 유지하고, 제 3 유형의 데이터는, 비디오 내용과 어떤 시간 관계도 갖지 않으며 AIFF 오디오 신호로 나타내어진 인터컴 오디오 신호이고, 제 4 유형의 데이터는 메타데이터인, 데이터 운반 컨테이너를 송신하기 위한 디바이스.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 유형의 데이터에 대응하는 모아진 점포 패킷들 중 하나의 점보 패킷은 DPX 헤더를 포함하는, 데이터 운반 컨테이너를 송신하기 위한 디바이스.
  6. 고속 인터넷 프로토콜 네트워크 내에서 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 데이터 운반 컨테이너를 송신하기 위한 소스 디바이스(10)로서, 데이터 운반 컨테이너는, 숫자 n이 2 이상인, n 개의 상이한 유형의 데이터를 포함하며, 각각의 유형의 데이터는 이더넷 점보 패킷들로 생성되는, 소스 디바이스(10)에 있어서,
    - 고유한 유형의 데이터를 포함하는 미리 정의된 수의 이더넷 점보 패킷들을 대응하는 유형의 하나의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷으로 모으기 위한 수단;
    - 각각의 유형의 데이터에 대응하는 n 개의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷들을 하나의 인터넷 프로토콜 다중화 논리적 블록으로 조합하기 위한 수단; 그리고
    - 네트워크 상에서 인터넷 프로토콜 다중화 논리적 블록들을 포함하는 스트림을 송신하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 소스 디바이스.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 데이터 운반 컨테이너를 수신하기 위한 목적지 디바이스(100)로서, 데이터 운반 컨테이너는, 숫자 n이 2 이상인, n 개의 상이한 유형의 데이터를 포함하며, 각각의 유형의 데이터는 이더넷 점보 패킷들로 생성되는, 목적지 디바이스(100)에 있어서,
    - 스트림들을 수신하기 위한 수단; 그리고
    - 각각의 유형의 데이터에 대응하는 이더넷 점보 패킷들을 회복하기 위해서 수신된 스트림들을 필터링하기 위한 수단을
    포함하는 것을 특징으로 하는, 목적지 디바이스.
  8. 고속 인터넷 프로토콜 네트워크 내에서 n 개의 상이한 유형의 데이터를 전송하기 위한 방법으로서, 숫자 n은 2 이상이며, 각각의 유형의 데이터는 이더넷 점보 패킷들로 생성되는, 데이터를 전송하기 위한 방법에 있어서,
    - 고유한 유형의 데이터를 포함하는 미리 정의된 수의 이더넷 점보 패킷들을 대응하는 유형의 하나의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷으로 모으는 단계로서, 고유한 유형의 데이터는 제 1 유형의 데이터, 제 2 유형의 데이터, 제 3 유형의 데이터, 및 제 4 유형의 데이터를 포함하는, 모으는 단계;
    - 각각의 유형의 데이터에 대응하는 n 개의 인터넷 프로토콜 물리적 패킷들을 함께 하나의 인터넷 프로토콜 다중화 논리적 블록으로 조합하는 단계;
    - 네트워크 상에서 인터넷 프로토콜 다중화 논리적 블록들을 포함하는 스트림을 송신하는 단계;
    - 스트림을 수신하는 단계; 그리고
    - 각각의 유형의 데이터에 대응하는 이더넷 점보 패킷들을 회복하기 위해 수신된 스트림을 필터링 하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는, 데이터를 전송하기 위한 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 제 1 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 DPX 포장 비디오 내용이며, 제 2 유형의 데이터는 소스에 의해 생성되는 AIFF 오디오 신호이며, AIFF 오디오 신호는 비디오 내용과의 시간 관계를 유지하는, 데이터를 전송하기 위한 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 제 3 유형의 데이터는, 비디오 내용과 어떤 시간 관계도 갖지 않으며 AIFF 오디오 신호로 나타내어진 인터컴 오디오 신호인, 데이터를 전송하기 위한 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 제 4 유형의 데이터는 메타데이터인, 데이터를 전송하기 위한 방법.
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