KR101674712B1 - 전송 체인을 통한 오디오 및 비디오 비트 스트림 전송들의 품질 측정 방법 및 시스템 - Google Patents

전송 체인을 통한 오디오 및 비디오 비트 스트림 전송들의 품질 측정 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전송 체인을 통한 오디오 및 비디오 비트 스트림 전송들의 품질 측정 방법 및 시스템을 제공한다. 상기 방법은, 상기 전송 체인을 따라 하나 이상의 측정 검출기들을 제공하는 단계; 하나 이상의 측정 지점(들)에서 상기 하나 이상의 측정 검출기들로 패킷들의 손실을 검출하는 단계; 각각의 검출된 손실 패킷에 대한 고유 식별자를 결정하는 단계; 손실 패킷 식별자들의 목록을 중앙 모니터링 시스템으로 송신하는 단계; 중앙 모니터링 시스템에서, 상기 수신된 손실 패킷 식별자들에 기초하여 저장된 비오류 스트림으로부터 시뮬레이션된 스트림을 구성하는 단계; 및 상기 전송 체인을 따라 상기 전송에 대한 품질 점수를 유도하기 위하여 상기 시뮬레이션된 스트림들을 평가하는 단계를 포함한다. 본 발명의 대안적인 실시예는 상기 측정 검출기들로부터 수신된 상기 정보를 사용하여 수정된, 중앙 모니터링 시스템에 저장된 상기 스트림의 감소된 버전 또는 파라미터 기술을 사용한다.

Description

전송 체인을 통한 오디오 및 비디오 비트 스트림 전송들의 품질 측정 방법 및 시스템{METHOD OF AND SYSTEM FOR MEASURING QUALITY OF AUDIO AND VIDEO BIT STREAM TRANSMISSIONS OVER A TRANSMISSION CHAIN}
본 발명은 오디오 및 비디오 비트 스트림 전송들의 품질 측정에 관한 것이다.
오디오 및 비디오 스트림은 일반적으로 소위 기초 스트림들(Elementary Streams: ES)로 인코딩된다. 오디오 및 비디오 기초 스트림들은 그 후 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP) 패킷들로 패키징된다. 기본적으로, 기존 기술에 의해 서로 다른 포맷들이 지원된다.
최근의 비트 스트림 기반 품질 평가 방법들은 비트 스트림의 IP 패킷들을 분석하고 해당 스트림의 오디오-비주얼 품질을 반영하는 MOS(Mean Opinion Score)와 같은 추정된 품질 척도를 얻는다. 이러한 목적으로, 오디오 및 비디오에 대한 기초 스트림들은 일반적으로 디멀티플렉싱(de-multiplexed)된다. 다음 단계들에서는 오디오 및 비디오에 대한 비트 스트림들로부터 품질 관련 파라미터들이 추출된다. 마지막으로, 전체적인 비주얼 품질 추정으로 모여지는 중간 품질 척도들, 또는 오디오 및 비디오에 대한 추출된 파라미터들로부터 품질 척도를 계산하기 위하여 수학적 모델이 사용된다.
모든 TV 채널들에 대한 스트림들이 집합되고(aggregated) 준비되었을 때 IPTV 시스템은 대개 헤드-엔드(head-end)를 제공한다. 준비된 스트림들은 트리(tree)와 같은 네트워크 구조에서 고객에게 분배된다. 단일 TV 채널에 관하여, 모든 고객들은 원칙적으로 동일한 스트림을 수신한다. 품질에 영향을 미칠 수 있는, 예컨대 패킷 손실과 같은 스트림에 대한 특정 변화들을 유발할 수 있는 것은 오직 전송이다.
본 발명의 기초가 되는 목적은 IPTV 비트 스트림의 사용자에 의해 인지되는 바와 같은 품질을 계산하고 추정하는 것을 지원하는 품질 측정 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구항들의 특징들로 달성된다.
일반적으로, 본 발명은 전송 체인에서 하나 이상의 임의의 지점에 대한 품질 측정을 지원하는 중앙 품질 모니터링 방법 및 시스템을 제공한다. 특정 전송 링크에 대한 손실 패킷들을 헤드-엔드에 보고하는 하나 이상의 패킷 손실 검출기가 전송 체인에 배치된다. 이러한 방식으로, 예컨대, 개별 사용자들에 의해 수신되는 바와 같은 각 스트림에 대한 품질이 계산, 즉 추정될 수 있다.
따라서, 본 발명은 전송 체인을 통한 오디오 및 비디오 비트 스트림 전송들의 품질 측정 방법을 제공하며, 상기 방법은
a) 전송 체인을 따라 하나 이상의 측정 검출기를 제공하는 단계;
b) 상기 하나 이상의 측정 검출기로 하나 이상의 측정 지점(들)에서 비트 스트림 패킷들의 손실을 검출하는 단계;
c) 각각의 검출된 손실 패킷에 대한 고유 식별자를 결정하는 단계;
d) 각각의 측정 검출기가 중앙 모니터링 시스템으로 손실 패킷 식별자들의 목록을 송신하는 단계;
e) 저장된 비오류(error free) 스트림으로부터 상기 수신된 손실 패킷 식별자들에 기반하여 상기 중앙 모니터링 시스템에서 각각의 측정 지점에 대한 시뮬레이션된(simulated) 스트림을 구성하는 단계; 및
f) 상기 전송 체인을 따라 각각의 측정 지점에 대한 품질 점수를 d유도하기 위하여 상기 시뮬레이션된 스트림들을 평가하는 단계를 포함한다.
선택된 모니터링 지점들에서 IP 스트림으로부터 품질 관련 파라미터들을 추출하고 직접 측정하는 것 대신에, 측정 유닛(들)은 하나 이상의 선택된 측정 지점(들)에서 패킷들의 손실을 오직 검출한다. 각각의 손실 패킷은 각 패킷에 대한 고유 식별자, 즉 각 패킷에 대하여 고유한 식별자와 함께 기록된다. 다음 단계에서 손실 패킷 식별자들의 목록을 포함한 메시지가 전체 시스템의 헤드-엔드에서 제공되는 중앙 모니터링 시스템으로 송신된다. 중앙 모니터링 시스템은 손실 패킷 식별자들을 포함하는 리스트를 수신하고, 손실 패킷들의 목록들과 함께 중앙 모니터링 시스템에 이전에 저장된 비오류(error free) 스트림으로부터 특정 모니터링 지점에서 모니터링된 전송된 스트림과 정확히 동일한 오류 특성을 보이는 스트림(즉, 시뮬레이션된 스트림)을 구성하는데 그것을 사용한다. 그리고나서 이 시뮬레이션된 스트림은 기초가 되는 목표의 품질 측정 방법으로 MOS를 유도하기 위하여 평가된다.
단계 f)는 인코더의 입력 및 출력에서 신호를 비교함으로써 인코딩 과정의 품질을 평가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 단계 e) 및 f)는, 중앙 모니터링 시스템에서, e1') 비오류 스트림으로부터 파라미터들의 집합 또는 다른 품질 관련 표현을 추출하는 단계, e2') 손실 패킷 식별자들의 목록에 기초하여 상기 추출된 파라미터들의 집합 또는 표현을 수정하는 단계 및, f') 전송 체인을 따라 전송에 대한 품질 점수를 유도하기 위하여 상기 수정된 파라미터 집합 또는 스트림 표현을 평가하는 단계로 대체된다.
손실 패킷들의 고유 식별자는 RTP 타임 스탬프 및 패킷 넘버로부터 추출된다. 바람직하게는, 표현 타임 스탬프(presentation time stamp), 추가 카운터 및 연속성 카운터로 구성되거나 그로부터 유도되는 MPEG-2 전송 스트림 패킷들을 위한 추가적인 고유 식별자가 정의된다.
또한 손실 RTP 패킷들의 정보로부터 손실 RTP 및 MPEG-2 전송 스트림 패킷들에 대한 정보를 유도하기 위하여, 다시 말해서 손실 RTP 패킷들의 식별자들을 손실 MPEG-2 전송 스트림 패킷들에 매핑시키기 위하여 매핑 테이블이 사용되는 것이 바람직하다.
오디오 및 비디오 품질 측정은 모두 여기에서 참조에 의해 포함되는 [1], [2], [5], [3], [8] 중 어느 하나에 따라 오디오비주얼 품질을 추정하는 방법을 포함하는 해당 분야에서 일반적으로 알려진 방법들에 따라 수행될 수 있다.
품질 측정 시스템들 또는 방법들은 요구되는 입력 정보의 특정 타입 및 포맷과 관련되는 품질 모델 타입들의 사용면에서 일반적으로 분류된다. 측정 시스템에서 사용되는 품질 모델은 오디오, 비디오 또는 오디오비주얼 품질 추정 모두에 대하여, 전 기준법(Full Reference, FR)(기준 신호가 요구됨); 감소 기준법(Reduced-Reference, RR)(소스 신호로부터 추출된 부분적인 정보가 요구됨); 또는 무 기준법(No-Reference, NR)(기준 신호가 요구되지 않음) 증 하나에 속할 수 있다. 각각의 모델 입력 정보는, 신호/미디어-기반(디코딩된 비디오(픽셀-정보) 및 디코딩된 오디오가 요구됨); 또는 파라미터-기반(비트스트림-레벨 정보가 요구됨) 중 하나에 속할 수 있다. 정보의 범위는 패킷-헤더들의 파싱을 요하나 비트-스트림의 (전체 또는 부분적인) 디코딩을 요하지는 않는 패킷-헤더 정보로부터 비트-스트림의 완전한 디코딩에 이를 수 있다.
중앙 모니터링 시스템이 배치되는 헤드-엔드에서 암호화되지 않은 인코딩된 스트림뿐만 아니라 기준 신호도 사용 가능하기 때문에, 중앙 모니터링 시스템은 언급된 모든 모델 타입들을 사용할 수 있다. 이런 이유로, 해당 시스템의 서로 다른 실시예들이 예상될 수 있다.
전-기준 품질 모델에 기반한 구현을 위하여, 비압축 스트림 및 압축 스트림은 이후의 품질 분석 과정을 위하여 버퍼링될 필요가 있다. 오디오 스트림에 대한 품질 모델 타입 PEAQ [1] 및 비디오 스트림에 대한 품질 모델 PEVQ [2] 또는 유사 모델이 적용될 수 있다.
무 기준 품질 모델에 기반한 실시예를 위하여, 압축 스트림만이 버퍼링되고 처리될 필요가 있다. 서로 다른 무 기준 품질 모델들이 제안되어 왔다([3] 참조). ITU-T는 현재P.NAMS (packet-header-based quality prediction) 및 P.NBAMS (bitstream-based quality prediction) [4]로 지칭되는 표준들에 따라 발전 중이다. 이러한 경우에 따른 본 발명의 실시예에서, 중앙 모니터링 장소에서 사용자의 셋탑 박스에 의해 재생되는 잘못된 스트림을 반영하는 스트림이각 사용자에 대하여 획득될 수 있다. 각각의 패킷-헤더 또는 비트스트림-기반 품질 모니터링 방법들을 사용하여, 각 사용자에 대한 품질 추정이 이루어질 수 있다.
품질 분석을 위하여 요구되는 비압축 및 압축 스트림 처리의 주요 부분들은 예컨대 헤드-엔드에서 신호들이 인코더들을 거쳤을 때 즉시 수행될 수도 있다. 여기서 장점은 상기 분석의 몇몇 중간 결과들만이 버퍼링될 필요가 있을 것이라는 점이다. 예를 들어, 본 발명의 바람직한 실시예들 중 하나에서, 코딩에 기인한 품질-영향 및 전송에 기인한 품질 영향(예컨대, 패킷 손실의 경우) 사이를 구분하는 품질 모델이 사용된다. 여기서, 품질에 대한 코딩-기여는 직접 획득될 수 있고, 품질에 대한 손실-기여는 각각의 측정 지점(들)로부터 수신된 정보에 기반하여 계산될 수 있다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 상기 정보는 손상되지 않은 스트림으로부터 획득된 파라미터들의 집합으로 구성될 수 있는데, 종단 또는 측정 지점 정보에 기반하여 이 집합과 함께 수정될 수 있다. 그러한 파라미터들은 예컨대 손실 확률, 주어진 시간-프레임 내에서의 손실 연관성, 연속 손실 패킷들의 수, 손상 지속시간(corruption duration), 즉 패킷-손실 관련 아티팩트(artefact)가 지속되는 시간, 또는 다른 유사 파라미터들이 될 수 있다. 이외에도, 보다 많은 비트스트림-관련 파라미터들이 될 수 있다. 비디오에 대해서는 손실 슬라이스의 위치 또는 인덱스, 프레임 타입, 잔여 에너지(즉, 변환 계수들의 제곱의 합), 모션 벡터들의 평균 및 최대 크기(및 위상), 인터 매크로블록들에 대한 파티션들의 평균 및 최대 개수, 손실 매크로블록들의 분산 오류 추정, 또는 손실에 의해 영향받는 매크로블록들의 개수 면에서의 공간적 크기(spatial extent)가 될 수 있고, 오디오에 대한 예시적인 파라미터들은 영향을 받은 오디오 프레임들의 인덱스들, 그들의 주파수-시간 컨텐트(spectro-temporal content)―즉, 영향받은 부분의 하모닉 구조(harmonic structure)에 관한 주어진 정보―이거나, 그것들이 시작점(onsets)과 같은 중대한 정보를 포함하고 있는지에 관한 정보를 포함한다. 파라미터 코덱들의 경우, 포함된 비트들의 비트-클래스들과 같은 코덱-특이 정보가 이용될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 오디오 및 비디오 페이로드 정보는 신호-관련 감소 기준 면에서 표현될 수 있는데, 보다 많은 컨텐트-특이 측면들이 고려될 수 있다. 여기서, 요구되는 저장 용량은 전체 비열화(non-degraded) 스트림을 저장하는 경우보다 낮을 것이나, 모델 예측들은 순수한 파라미터 접근보다 정확할 것으로 기대될 수 있다. 그러한 감소-기준 품질 모델의 예시는 J.246 [5]와 같이 표준화된 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 위에서 언급된 품질 모델들의 조합이 적용될 수 있다. 패킷-헤더 또는 비트스트림-기반 특징들뿐만 아니라 신호/미디어-기반 특징들이 사용될 수 있으며, 이는 소위 하이브리드 품질-모델들의 결과로 나타난다([6] 참조). 비트스트림-정보 및 재생기 출력 모두에 기반한 모델들의 장점들은 가능한 최고의 품질 추정 성능으로 이어질 것으로 기대된다.
본 발명에 따른 중앙집중형(centralized) 품질 측정 접근은 다수의 장점들을 제공한다.
- 본 발명에 따른 시스템은 오직 하나의 인스턴스, 즉 중앙 모니터링 시스템에서의 품질 측정 유닛을 필요로한다. 따라서, 그것은 가장 높은 복잡도를 가질 수 있고 그에 따라 가능한 가장 우수한 품질 추정들을 허용할 것이다.
- 만약 품질 분석 유닛이 헤드-엔드에 위치한다면, 인입(incoming) 또는 소스 신호 또한 고려될 수 있다. 이전에 여기서 설명된 바와 같이, 인입 또는 소스 신호를 기준으로 사용하여, 이는 소위 전 기준 품질 추정 알고리즘을 가능하게 한다. 본 발명의 각 실시예의 경우, 컨텐트 특성들을 고려하여, 인코딩 및 압축 과정 품질의 보다 추정을 위하여, 수정된 스트림은 이 기준과 비교된다.
- 많은 구현들에서, 비트스트림- 또는 패킷-헤더-기반 품질 평가 방법들은 적어도 두 개의 항목을 사용하여 오디오 또는 비디오 품질 MOS를 계산한다. 첫 번째 항목은 인코딩 및 압축 단계의 품질 영향을 기술한다. 두 번째 항목은 전송 오류들로 인한 영향을 고려한다. 본 발명의 각 실시예의 경우, 동일한 TV 스트림이 많은 사용자들에게 전달될 때, 첫 번째 항목에 대한 분석 및 계산은 오직 한 번만 요구된다. 그러나, 이 코딩 장애 추정은 각 채널을 시청하는 모든 사용자들에 대하여 유효할 것이다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 두 번째 항목인 IP-전송으로 인한 품질 기여 추정은 전송 라인에 따른 어딘가나 사용자의 STB와 같은 각 모니터링 지점에서 각각 계산된다. 이는 전체적인 계산 로드를 상당히 줄어들게 한다.
- 중앙 위치에서 전 기준 대신 감소-기준을 적용함으로써, 그리고 각각의 품질 모델을 적용함으로써, 요구되는 저장 용량이 감소될 수 있다.
- 중앙 위치에 배치되는 하이브리드 품질 모델을 사용한 품질 평가가 달성될 수 있어, 개별적인 시청자들에게 인지되는 바와 같은 품질이 시청자의 관점으로부터 거의 정확하게 평가되는 것을 허용한다.
- 요구되는 패킷 손실 검출기들이 매우 단순하며, 따라서 예컨대 각 셋탑 박스 내에서도 전송 체인을 따라서 임의의 위치에 그것들을 배치하는데 매우 낮은 비용만이 발생한다.
- 스트림의 품질 분석은 헤드-엔드에서 사용가능한 비암호화된 스트림들에 기반할 수 있다. 스트림은 인코딩된 후 압축된다. 암호화된 스트림들만을 수신하는 다른 품질 모델들은 체계적으로 낮은 성능을 보인다.
도면들 및 청구항들을 포함한 이어지는 기술들뿐만 아니라 위의 요약으로부터 다른 측면들, 특징들 및 장점들이 명확해질 것이다.
도 1은 IPTV 시스템의 일반적인 예시를 나타낸다.
이어지는 기술은 MPEG-2 전송 스트림들을 이용하는 멀티미디어 전송에 초점을 맞추나, 본 발명은 다른 스트림 포맷들에 대해서도 실시될 수 있다.
도 1은 IPTV 시스템의 일반적인 예시를 나타낸다. 표준화된 오디오 및 비디오 코덱들을 사용하는 인코더 측에서, 인입 오디오 및 비디오 스트림들(101)은 전송 비트 레이트에 적응된다. 이 예시에서, 출력 비트 스트림들은 MPEG-2 전송 스트림(Transport Stream, TS)으로 다중화되고 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP) 패킷들(도 1에서 유닛(111)에 의해 생성되는 102)로 패키징된다. 소위 수집 서버(acquisition server, A-Server, 112)는 전송에 필요한 대로 스트림들을 적응시킨다. A-서버에서, 전송 스트림 패킷들은 암호화되고 실시간 전송 프로토콜(Real-Time Transport Protocol, RTP) 패킷들(103)로 패키징된다. A-서버들로부터의 출력 스트림들은 코어 네트워크를 통해 특정 분배 서버들(distribution servers, D-Servers)(미도시)로 분배된다. D-서버들은 빠른 채널 변경을 위한 메커니즘들을 제공하고 오류들이 발생할 경우 재송신한다. 특정 라우터들, 즉 동적 소스 라우터들(Dynamic Source Routers, DSRs, 113)은 멀티캐스트가 가능한 계층적 집합 네트워크를 통해 TV 채널들을 분배하기 위하여 사용된다. 패킷들의 재송신 및 빠른 채널 스위칭을 위하여, 유니캐스트 전송이 사용된다. 최종 사용자단에서는, DSL 모뎀 및 인터넷 액세스 장치(Internet Access Device, IAD, 114)에 의한 접속이 제공된다. IAD는 셋탑 박스(STB, 115)에 연결된다. 셋탑 박스는 마지막으로 오디오 및 비디오 신호들을 디코딩하기 위한 미디어 재생기를 포함한다.
본 발명에 따른 중앙 품질 모니터링 방법/시스템은 전체적인 IPTV 시스템의 품질을 추정하는 것을 허용한다. 도 1에 나타난 예시적인 실시예에 따른 중앙 품질 모니터링 시스템은 품질 분석 유닛(QA, 119), 패킷 매퍼 유닛(PM, 117), 다수의 패킷-손실-검출기들(PLDs, 116) 및 품질 측정 고나리 유닛(QMM, 110)을 포함한다.
품질 분석 유닛은 인코더의 출력 및 수집 서버의 입력 사이에서 스트림(102)을 획득한다. 전송 체인의 이 지점에서, 스트림은 여전이 오류가 없는 것으로 가정된다. 도 1에서 파선으로 나타난 바와 같이 명백한 또는 감소된 기준 면에서 입력 스트림(101)이 추가로 고려될 수 있다. 비오류 스트림(102)은 특정 시간 동안 품질 분석 유닛의 버퍼에 저장되며, 이하에서 기술되는 바와 같이 그것은 품질 평가를 위한 이후의 단계에서 사용될 수 있다.
버퍼에 저장된 데이터는 전송된 스트림들에 대하여 사용된 패킷화 방법에 따라 패킷들의 순서로 정리된다. 본 발명의 이 실시예에 따르면, 각 패킷은 고유 패킷 식별자로 태그된다.
주어진 측정 지점(105)에 대한 수신된 패킷 손실 정보를 사용하여, 각 사용자에 대한 스트림이 중앙 모니터링 위치에서 생성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 오디오 및 비디오 압축에 대한 품질 추정은 오직 한 번만 계산된다. 이 계산은 비손실(loss-free) 전송에 대응한다. 모든 사용자들이 동일하게 인코딩된 신호를 수신함에 따라, 그것은 각각의 모니터링 지점들에 대한 품질을 계산하는데 재사용될 수 있다.
전송으로 인한 품질 영향은 각각의 모니터링 지점에 대하여 서로 다를 수 있는데, 이는 서로 다른 사용자들에 대한 패킷 손실 이벤트들이 그것들이 일어난 네트워크에서의 위치에 의존하여 서로 다른 성질을 갖기 때문이다. 따라서, 전송 품질(107)은 각각의 모니터링 지점에 대하여 개별적으로 계산될 필요가 있다. 이는 버퍼링된 비오류 스트림들과 함께 손실-패킷 식별자들의 보고된 목록을 고려함으로써 이루어질 수 있다. 본 발명에 따르면, 스트림들의 손실 부분들에 대한 정보는 손상된 스트림들이 정확히 어떻게 보이거나 들리는지를 결정하는데 사용될 수 있다.
마지막으로, 인코딩으로 인한 품질을 기술하는 비오류 품질 추정은 서로 다른 모니터링 지점들에 의해 제공되는 각각의 분석과 결합되는데, 예컨대 각각의 최종 사용자에 대한 MOS가 계산될 수 있다(107). MOS 값을 계산하는데 T-V-모델 알고리즘과 같은 품질 추정 모델이 사용될 수 있다. [8]
코딩 및 전송 기여들이 별도로 고려되지 않는 경우, 초기 소스 스트림 및 획득된 오류 정보로부터 생성되는 사용자-특이 스트림은 오디오, 비디오 및/또는 오디오비주얼 품질 모델에 대한 입력으로 직접 사용되는데, 이 모델은 이전에 기술된 품질 모델 타입들 중 어느 것에 속할 수 있다.
위에서 언급된 고유 패킷 식별자들도 패킷 매퍼 유닛에서 사용될 수 있다. 몇몇 패키징 및 암호화 솔루션들은 특별한 매핑 솔루션을 필요로 한다. 이하에서는 UDP 및 RTP MPEG 전송 스트림에 대한 솔루션이 기술된다. 암호화된 패킷들을 비암호화된 패킷들에 매핑하는 방법이 제공될 수 있는 것과 같이, 이 솔루션은 암호화된 스트림들도 지원한다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 중앙 모니터링 솔루션은 A-서버가 결과적인 RTP 패킷들에 접근한 바로 직후에 비오류 스트림들을 획득할 수 있음을 유의해야 한다. 그러나 이 경우, 암호화된 페이로드들에 대한 접근이 불가능할 것이며, 헤더 정보를 이용하는 품질 모델들만이 실행 가능하다. 다음에서는, 주로 페이로드에 대한 접근을 가능하게 하고, 그에 따라 보다 복잡하고 정확한 품질 모델 타입들의 장점을 취할 수 있는 본 발명의 실시예들에 초점을 맞출 것이다.
앞서 기술된 바와 같이, 도 1에 도시된 A-서버(112)는 스트림들을 암호화하고 패킷들을 RTP 패킷들(103)에 저장한다. A-서버는 UDP-기반 전송 스트림을 수신한다. 전송 스트림 패킷들은 재정렬되고 전송 스트림 페이로드는 암호화된다. 그리고나서 다수의 전송 스트림 패킷들이 하나의 RTP 패킷에 번들화(bundled)된다.
패킷 매퍼 유닛은 RTP 패킷들 내의 암호화된 전송 스트림 패킷들을 비암호화된 UDP 패킷들 내의 전송 스트림 패킷들로 매핑하는 것을 지원한다. 매핑 시스템은 비암호화된 스트림의 전송 스트림 패킷들 중 어느 것이 손실되었는지를 결정하는 것을 궁극적으로 허용하는 기술(description)을 생성한다.
원래의 전송 스트림 패킷들에 대한 RTP 전송 스트림 패킷들의 매핑 시스템은 전송 스트림 패킷들에 대한 고유 식별자를 필요로 한다. 전체 스트림에 대하여 일정한 스트림 식별자들(PIDs), 프로그램 식별자, 멀티 캐스트 주소 외에도, MPEG-2 전송 스트림은 각각의 패킷화된 기초 스트림(Packetized Elementary Stream, PES) 프레임의 경계에서 변화하는 표현 타임 스탬프(presentation time stamps, PTS)를 제공한다. 또한, 하나의 전송 스트림 패킷으로부터 다음 패킷으로 증가하는 4비트 연속 카운터(continuity counter, CC)가 제공된다. PES 프레임이 16개 이상의 패킷들을 포함하고 그에 따라 CC가 리셋되기 때문에, 스트림으로부터 고유 카운터를 유도하기 위해 다른 카운터가 필요하다. 11비트의 추가적인 카운터 AuxCnt는 전송 스트림 패킷들에 대한 유도된 식별자가 고유함을 보장할 것임이 가정된다. 바람직한 실시예에 따르면, 식별자는 다음 포맷을 갖는다.
TsPcktId: PTS (33bit), AuxCnt (11bit), CC (4bit)
TsPcktId가 유도되는 시간에 패킷들은 정확한 순서를 갖는 것으로 가정된다. 식별자는 TS-패킷들 및 RTP 패킷들의 테이블 매핑 면에서 내부적으로 매퍼에 사용된다.
오디오 및 비디오 스트림들의 분석은 TsPcktId들의 순서와 관련될 것이다.
RTP 패킷은 다음과 같은 RTP 타임 스탬프 및 RTP 순서 번호를 고려함으로써 고유하게 식별될 수 있다.
RtpPcktId: RtpTimeStamp (32bit), RtpSeqNr (16bit)
다음 단계에서, 어느 RTP 패킷에 어느 전송 스트림 패킷들이 존재하는지가 분석된다. A-서버의 바로 직후, 패킷들은 여전히 동일한 순서를 가지며 그 시간에 어떤 패킷도 손실되지 않은 것으로 가정된다. 이 측정 결과는 다음 형식의 목록에 저장된다.
RtpTsMap: RtpPcktId, TsPckId0, TsPckId1, ... , TsPckIdn
이러한 매핑은 RTP 패킷에 어떤 전송 스트림 패킷들이 포함되어 있는지를 선언한다. 이러한 매핑 엔트리들의 스트림은 이제 RTP 패킷의 손실이 검출된 경우 어떤 전송 스트림 패킷들이 손실되었는지를 발견하는데 사용될 수 있다.
하나 이상의 패킷 손실 검출기들(116)이 전송 체인의 여러 장소에 제공될 수 있다. 예시적인 모니터링 지점들은 셋탑 박스(115), 인터넷 액세스 장치(114) 또는 D-서버나 DSR(113)과 같은 네트워크 내의 서로 다른 지점들이다. 다른 모니터링 지점들은 집합 네트워크의 스위치들에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 손실 패킷 검출은 셋탑 박스(115)에 위치하는데, 이는 그것이 최종 사용자에게 나타나는 비디오 및 사운드에 가장 잘 부합할 것이기 때문이다.
대안적으로, 패킷 손실 검출기들은 인터넷 액세스 장치(114) 또는 인터넷 액세스 장치 및 셋탑 박스 사이에 위치한 추가적인 서브시스템 상에 구현될 수 있다. 이는 셋탑 박스에서 구현되는 만큼 거의 정확한 것으로 기대되는 측정 결과들을 지원한다.
멀티캐스트 스트림들의 품질을 모니터링하기 위한 패킷 손실 검출기들은 바람직하게는 전송 체인의 각 단계에 위치한다. 하지만, 각 사용자들에 대한 품질은 이러한 대안에 의해 결정될 수 없는데, 이는 해당 체인의 이후 단계에서, 더 많은 패킷들이 손실될 수 있기 때문이다. 또한, 패킷 재송신 메커니즘이 해당 시스템에 적용될 수 있고, 그 후 트래픽을 수정할 것이다.
재송신 요청을 검출하는 패킷 손실 검출기는 바람직하게는 네트워크 중심 방법(network centric manner)으로 각 셋탑 박스들에 대한 품질을 추정하는 것을 도울 수 있다. 그러한 패킷 손실 검출기는 바람직하게는 DSR의 출력에 위치한다. 재송신되도록 요청되는 패킷들은 손실된 것으로 간주될 수 있다. 재송신 패킷들은 모니터링될 수 있다. 네트워크 트래픽 분석으로부터, 재송신 패킷이 셋탑 박스에 제시간에 도달하고 그에 따라 복구된 것으로 여겨질 가능성이 얼마나 되는지가 추정될 수 있다. 이러한 정보는 결국 아무런 손실도 발생하지 않는 경우에 품질 파라미터들을 유도하는 것을 도울 수 있다. 손실 패킷(들) 주변의 제대로 수신된 패킷들은 오류-전파(error-propagation)의 효과들을 추정하는데 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이 패킷 손실 검출기는 셋탑 박스에 위치하는 패킷 손실 검출기보다 신뢰성이 낮은 것으로 기대된다. 예를 들어, ―어떠한 이유로―재송신되도록 요청되지 않은 손실 패킷들은 이러한 접근을 이용하여 검출될 수 없다.
셋탑 박스 또는 인터넷 액세스 장치에서 구현될 수 있는 바람직한 "경량의" 패킷 손실 검출기가 이하에서 기술된다. RTP 전송 스트림 패킷들에 대한 손실 검출기의 구현은 다음 단계들을 포함한다.
- 인터넷 액세스 장치(114) 내에서, 각각의 인입 RTP MPEG-2 전송 스트림 패킷, 유니캐스트 및 멀티캐스트가, 모니터링된다.
- 새로운 RTP SSRC의 출현이 새로운 모니터링 트랙을 호출한다.
- 비활성화된 잠시 후, 모니터링 트랙은 다시 정지된다.
- 모든 순서 번호들이 저장될 필요는 없다.
- 손실 패킷들의 RtpPcktIds만이 목록에 저장될 필요가 있다. RTP 순서 번호가 연속되지 않을 때 손실 RTP 패킷이 검출된다.
- 만약 해당 순서의 손실 패킷이 나중에 도착한다면, 손실 패킷의 RtpPcktIds가 목록으로부터 다시 획득된다. (예컨대, 그것이 재송신되어 도착)
- 만약 손실 패킷이 특정 타임 슬롯 이내에 도착하지 않으면, 패킷은 확정적으로 손실된 것으로 표시된다.
- 스레쉬홀드-기반으로 또는 중앙 모니터링 서버의 요청에 따라 손실 패킷들의 목록은 주기적으로 보고될 수 있다. 보고가 어떻게 발생하는지에 대한 방법은 원격으로 구성될 수 있다. 보고는 RTCP XR 프로토콜 [7] 또는 그것의 확장 버전을 사용할 수 있다.
- 전술한 바와 같이, 각 사용자에 대한 전송된 스트림을 재구성함으로써, 또는 그것의 파라미터 기술 내지 감소된 버전에 의해, 중앙 모니터링 시스템은 이 보고들을 고려중인 각 모니터링 지점에 대한 개별적인 MOS 값들을 계산하는데 사용할 수 있다.
품질 측정 관리 유닛(110)은 모니터링 지점의 위치와 같은 다른 관련 정보와 함께, 하나 이상의 패킷 손실 검출기들로부터의 손실-패킷 메시지들을 수집한다. 품질 측정 관리 유닛은 어느 전송 스트림 패킷들이 손실되었는지를 평가한다. 특히, 수신된 RTP 패킷 식별자들로부터 어느 전송 스트림 패킷들이 손실되었는지가 검색된다. 이 정보는 품질 분석 유닛으로 전달된다. 품질 분석 유닛은 손실된 전송 스트림 패킷들에 관한 정보를 고려하고, 패킷 손실 오류들을 포함하는 시뮬레이션된 스트림을 재구성하며, 개별적인 MOS 결과들 및 관련된 품질 측정값들을 계산한다. 이 정보는 반환되고 품질 측정 관리 유닛에 의해 추가로 처리된다. 품질 측정 관리 유닛은 중앙 모니터링 시스템 전부를 제어하고 관리하기 위한 인터페이스를 제공한다.
도면들 및 전술한 기술에서 본 발명이 상세히 도시되고 기술되었으나, 그러한 도시 및 기술은 도시적 또는 예시적으로 고려되어야 하며 제한적으로 고려되어서는 안 된다. 이어지는 청구항들의 범위 내에서, 당업자들에 의해 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 특히, 본 발명은 위에서 그리고 이하에서 기술된 서로 다른 실시예들로부터의 특징들의 임의의 조합을 갖는 다른 실시예들을 커버한다.
또한, 청구항들에서 "포함한다"는 단어는 다른 구성요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 다수를 배제하지 않는다. 단일 유닛은 청구항들에 언급된 여러 특징들의 기능들을 수행할 수 있다. 속성 또는 값과 관련된 "필수적으로", "약", "적당히" 및 유사 용어들은 특히 정확한 속성 또는 정확한 값을 각각 정의할 수도 있다. 청구항들의 어떠한 참조 부호들도 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
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Claims (7)

  1. 전송 체인을 통한 패킷화된 오디오 및 비디오 전송의 품질 측정 방법에 있어서,
    a) 상기 전송 체인을 따라 하나 이상의 측정 검출기들을 제공하는 단계;
    b) 하나 이상의 측정 지점(들)에서 상기 하나 이상의 측정 검출기들로 비트 스트림 패킷들의 손실을 검출하는 단계;
    c) 각각의 검출된 손실 패킷에 대한 고유 식별자를 결정하는 단계;
    d) 각각의 측정 검출기가 손실 패킷 식별자들의 목록을 중앙 모니터링 시스템으로 송신하는 단계;
    e) 중앙 모니터링 시스템에서, 상기 수신된 손실 패킷 식별자들에 기초하여 저장된 비오류 스트림으로부터 각 측정 지점에 대한 시뮬레이션된 스트림을 구성하는 단계; 및
    f) 상기 전송 체인을 따라 각 측정 지점에 대한 품질 점수를 유도하기 위하여 상기 시뮬레이션된 스트림들을 평가하는 단계를
    포함하는 품질 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 e) 및 f)는
    중앙 모니터링 시스템에서, e1') 상기 비오류 스트림으로부터 파라미터들의 집합을 추출하는 단계, e2') 상기 손실 패킷 식별자들의 목록에 기초하여 상기 추출된 파라미터들의 집합을 수정하는 단계 및, f') 상기 전송 체인을 따라 상기 전송에 대한 품질 점수를 유도하기 위하여 상기 수정된 파라미터 집합을 평가하는 단계로 대체되는
    품질 측정 방법.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 f)는
    인코더의 입력 및 출력에서 신호를 비교함으로써 인코딩 과정의 품질을 평가하는 단계를 더 포함하는
    품질 측정 방법.
  4. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    표현 타임 스탬프, 추가적인 카운터 및 연속 카운터로 구성되거나 유도되는 MPEG-2 전송 스트림 패킷들에 대한 고유 식별자가 정의되는
    품질 측정 방법.
  5. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    매핑 테이블은
    손실 RTP 패킷들의 정보로부터 손실 MPEG-2 전송 스트림 패킷들에 관한 정보를 유도하는
    품질 측정 방법.
  6. 전송 체인을 통한 오디오 및 비디오 비트 스트림 전송들의 품질 측정 시스템에 있어서,
    상기 전송 체인을 따라 제공되는 하나 이상의 측정 검출기들, 상기 하나 이상의 측정 검출기들은 하나 이상의 측정 지점(들)에서 비트 스트림의 손실을 검출하고 검출된 각각의 손실 패킷에 대한 고유 식별자를 결정하도록 구성되고;
    상기 하나 이상의 측정 검출기들로부터 손실 패킷 식별자들의 목록을 수신하는 중앙 모니터링 시스템을 포함하고, 상기 중앙 모니터링 시스템은 상기 수신된 손실 패킷 식별자들에 기초하여 저장된 비오류 스트림으로부터 각각의 측정 지점에 대한 시뮬레이션된 스트림들을 구성하고, 상기 전송 체인을 따라 각각의 측정 지점에 대한 품질 점수를 유도하기 위하여 상기 시뮬레이션된 스트림들을 평가하도록 구성되는
    품질 측정 시스템.
  7. 전송 체인을 통한 오디오 및 비디오 비트 스트림 전송들의 품질 측정 시스템에 있어서,
    상기 전송 체인을 따라 제공되는 하나 이상의 측정 검출기들, 상기 하나 이상의 측정 검출기들은 하나 이상의 측정 지점(들)에서 비트 스트림의 손실을 검출하고 검출된 각각의 손실 패킷에 대한 고유 식별자를 결정하도록 구성되고;
    상기 하나 이상의 측정 검출기들로부터 손실 패킷 식별자들의 목록을 수신하는 중앙 모니터링 시스템을 포함하고, 상기 중앙 모니터링 시스템은 저장된 비오류 스트림으로부터 파라미터들의 집합을 추출하여 상기 손실 패킷 식별자들의 목록에 기초하여 상기 추출된 파라미터들의 집합을 수정하고, 상기 전송 체인을 따라 상기 전송에 대한 품질 점수를 유도하기 위하여 상기 수정된 파라미터 집합을 평가하도록 구성되는
    품질 측정 시스템.
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