KR102109607B1 - 통신 네트워크에서 송수신 지연을 감소시키기 위한 시스템 및 장치 - Google Patents

통신 네트워크에서 송수신 지연을 감소시키기 위한 시스템 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 네트워크에서 송수신 지연을 감소시키기 위한 시스템 및 이를 위한 장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 미디어 세션이 연결된 상대방 사용자 장치와 비트스트림을 송수신하는 통신부와, 통신부를 통해 통화 상대방 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링하는 중 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 통신부를 통해 상대방 사용자 장치로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신 지연을 감소시키기 위한 장치를 제공하며, 이를 포함하는 시스템, 이에 따른 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, mVoIP를 이용하는 통신 네트워크의 상태에 따라 세션 연결 시 협상 절차를 통해 설정된 대역폭을 네트워크 상태에 맞게 재설정함으로써, mVoIP를 이용하는 음성 통화 및 영상 통화에서 송수신 지연을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 음성 통화 및 영상 통화의 통화 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

통신 네트워크에서 송수신 지연을 감소시키기 위한 시스템 및 장치{System for reducing delay of transmission and reception in communication network, and apparatus thereof}
본 발명은 통신 네트워크 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, mVoIP(mobile Voice of Internet Protocol)를 이용하는 통신 네트워크에서 미디어 세션이 연결된 상대방 사용자 장치와 비트스트림을 송수신할 때, 통화 상대방 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링하는 중 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 상대방 사용자 장치로 전송하여 대역폭을 재설정하게 함으로써, 송수신 지연을 감소시키기 위한 시스템 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
mVoIP에서 음성 지연은 음성을 보내고 나서 상대방이 받을 때까지 걸리는 시간을 의미하며 mVoIP에서 품질을 좌우하는 중요 요인이 된다. 또한, 지연 자체가 적은 경우는 별 문제가 되지 않지만 지연 시간이 증가하면 음성 데이터(voice data)를 조합 또는 재생하지 못하거나 버퍼에서 처리할 수 없는 음성 데이터가 발생할 수 있으며 이 경우 일부 데이터가 손실되기 때문에 재생 음성이 저하될 수 있다. 음성 지연이 발생하면 대화의 맥이 끊기거나 템포가 흐트러질 수 밖에 없으며, 발신자의 목소리를 100% 정확히 알아 듣는다고 해도 일정 시간 이상의 지연이 발생한다면 대화에 지장을 초래하게 될 수 있다.
영상 통화(Video Telephony)의 음성/영상 지연의 경우에도 mVoIP의 음성 지연과 마찬가지로 지연이 발생할 경우 품질 문제로 사용자가 영상 통화 사용을 주저하게 될 것이다. 특히, 오디오만 사용하는 mVoIP 음성 통화에 반해 음성/영상을 동시에 처리해야 하므로 실시간(Real time)을 보장하면서 음성/영상(Audio/Video) 동기를 맞추는 것이 필요하기 때문에, 우선적으로, 송수신 지연을 최소화하는 방법이 요구된다. 게다가, 미국 등의 해외 망은 지역별 망 편차가 심해서 망 지연이 심해지는 경우가 많기 때문에 안정적인 서비스를 제공하기 위해서는 더더욱 지연을 최소화하는 알고리즘이 필요하다.
한국등록특허 제10-0902114호 2009년 06월 03일 등록 (명칭: 멀티미디어 스트리밍을 위한 종단간 가용 대역폭 측정 장치 및 방법)
상술한 바와 같은 점을 감안한 본 발명의 목적은 미디어 세션이 연결된 상대방 사용자 장치와 비트스트림을 송수신할 때, 통화 상대방 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링하는 중 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 상대방 사용자 장치로 전송하여 대역폭을 재설정하게 함으로써, 송수신 지연을 감소시키기 위한 시스템 및 이를 위한 장치를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 송수신 지연을 감소시키기 위한 장치는 미디어 세션이 연결된 상대방 사용자 장치와 비트스트림을 송수신하는 통신부와, 통신부를 통해 통화 상대방 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링하는 중 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 통신부를 통해 상대방 사용자 장치로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
제어부는 통신부를 통해 상대방 사용자 장치가 제2 대역폭으로 대역폭을 재설정하였음을 알리는 대역폭 설정 완료 메시지를 수신하면, 제2 대역폭으로 대역폭을 재설정하는 것을 특징으로 한다.
제어부는 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 버퍼에 저장된 비트스트림의 일부를 소거하는 것을 특징으로 한다.
제어부는 통신부를 통해 상대방 사용자 장치로 자신이 지원 가능한 적어도 하나의 대역폭을 전송하고, 상대방 사용자 장치로부터 자신이 지원 가능한 적어도 하나의 대역폭 중 상대방 사용자 장치가 지원 가능한 대역폭을 수신하여, 수신된 지원 가능한 대역폭 중 어느 하나를 제1 대역폭으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
미디어 세션의 미디어는 mVoIP(mobile Voice of Internet Protocol)에 따른 음성 및 영상 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 송수신 지연을 감소시키기 위한 시스템은 제2 사용자 장치와, 제2 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링하는 중 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 제2 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 제2 사용자 장치로 전송하는 제1 사용자 장치를 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 송수신 지연을 감소시키기 위한 방법은, 미디어 세션이 설정된 상대방 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링하는 단계와, 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만인지 여부를 판단하는 단계와, 판단 결과, 미리 설정된 기준치 미만이면, 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 상대방 사용자 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
전송하는 단계 후, 상대방 사용자 장치로부터 상대방 사용자 장치가 제2 대역폭으로 대역폭을 재설정하였음을 알리는 대역폭 설정 완료 메시지를 수신하는 단계와, 제2 대역폭으로 대역폭을 재설정하는 단계를 더 포함한다.
판단하는 단계 후, 판단 결과, 미리 설정된 기준치 미만이면, 버퍼에 저장된 비트스트림을 구성하는 복수의 패킷 중 타임 스탬프 및 시퀀스 번호에 따라 마지막으로 수신된 패킷을 남기고 나머지 패킷을 소거하는 것을 특징으로 한다.
모니터링하는 단계 전, 상대방 사용자 장치로 자신이 지원 가능한 적어도 하나의 대역폭을 전송하는 단계와, 상대방 사용자 장치로부터 자신이 지원 가능한 적어도 하나의 대역폭 중 상대방 사용자 장치가 지원 가능한 대역폭을 수신하는 단계; 및 수신된 지원 가능한 대역폭 중 어느 하나를 제1 대역폭으로 결정하는 단계를 더 포함한다.
더욱이, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 송수신 지연을 감소시키기 위한 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, mVoIP를 이용하는 통신 네트워크의 상태에 따라 세션 연결 시 협상 절차를 통해 설정된 대역폭을 네트워크 상태에 맞게 재설정함으로써, mVoIP를 이용하는 음성 통화 및 영상 통화에서 송수신 지연을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 음성 통화 및 영상 통화의 통화 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치의 개략적인 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 송수신 지연을 감소시키기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치의 송수신 지연을 감소시키기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은 복수의 사용자 장치(100) 및 코어 장치(200)를 포함한다.
사용자 장치(100)는 사용자의 키 조작에 따라 각종 데이터를 송수신할 수 있는 단말기를 말하는 것이며, 무선 통신이 가능한 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 스마트폰(Smart Phone), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 스마트 TV 및 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 등이 될 수 있다.
사용자 장치(100)는 mVoIP 지원하는 네트워크에 접속하여 mVoIP 서비스를 위한 브라우저, 프로그램 및 프로토콜을 저장하는 메모리, 각종 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 프로세서 등을 구비하고 있는 단말기를 의미한다. 즉, 사용자 장치(100)는 코어 장치(200)에 접속하여 mVoIP에 따른 각 종 서비스, 예컨대, 음성 통화 또는 영상 통화 등을 실행할 수 있다면, 그 어떠한 장치도 될 수 있으며, 무선 통신이 가능한 노트북 컴퓨터, 이동통신 단말기, PDA 등의 통신 컴퓨팅 장치를 모두 포함하는 넓은 개념이다. 한편, 사용자 장치(100)는 터치 스크린을 구비한 형태로 제작되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치(100)는 네트워크에 위치하는 엔티티인 코어 장치(200)를 통해 상대방 사용자 장치(100)와 세션 연결, 캐퍼블러티 협상 등의 절차를 진행하여, 미디어 세션을 생성한 후, 생성된 미디어 세션을 통해 상대방 사용자 장치(100)와 미디어(예컨대, 음성, 영상, 등)을 송수신할 수 있다. 이를 위하여, 사용자 장치(100)는 필요한 경우 코어 장치(200)에 접속하여 세션 개시 프로토콜(SIP: Session Initiation Protocol, 이하, SIP로 칭함)에 따른 메시지를 상대방 사용자 장치(100)와 교환하여 상대방 사용자 장치(100)와 음성 또는 영상 통화를 위한 미디어 세션을 설정할 수 있다. 그리고, 사용자 장치(100)는 설정된 미디어 세션을 통해 상대방 사용자 장치(100)와 음성 또는 영상 통화를 수행할 수 있다. 이러한 미디어 세션을 설정할 때, 사용자 장치(100)는 상대방 사용자 장치(100)와 대역폭 협상을 통해 미디어를 송수신하기 위한 대역폭을 설정하고, 설정된 대역폭에 따라 미디어(음성 또는 영상)을 비트스트림으로 송수신할 수 있다. 이때, 미디어를 송수신하기 위한 프로토콜은 RTP(Real Time Protocol)를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 코어 장치(100)는 네트워크 상에 위치하는 서버로, 복수의 사용자 장치(100)의 인증, 위치 등록, 서비스 등록, 호 처리(세션 연결), 등의 절차를 수행하기 위한 장치이다. 이러한 코어 장치(100)는 하나의 장치와 같이, 도시하고 설명할 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 장치로 이루어질 수 있다.
여기서, 네트워크는 IMS(IP Multimedia Subsystem)가 될 수 있으며, 코어 장치(100)는 IMS 서버가 될 수 있다. 특히, IMS 서버는 프록시 제어 장치(P-CSCF, Proxy Call State Control Function), 연결 제어 장치(I-CSCF, Interrogating Call State Control Function) 및 서비스 제어 장치(S-CSCF, Serving Call State Control Function)를 포함할 수 있다. 그리고, IMS 서버(700)는 프록시 제어 장치(P-CSCF), 연결 제어 장치(I-CSCF) 및 서비스 제어 장치(S-CSCF)가 하나의 장치로 구현된 것이거나, 각각 개별 장치로 구현된 것일 수 있다.
이러한 코어 장치(100)는 그 위치가 등록된 사용자 장치(100)에 요청에 따라, 상대방 사용자 장치(100)에 SIP에 따른 메시지들을 교환할 수 있도록 그 메시지들을 전달함으로써, 사용자 장치(100) 간에 미디어 세션이 수립되도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용자 장치(100)는 미디어 세션이 연결된 상대방 사용자 장치(100)와 미디어 세션을 통해 미디어(예컨대, 음성, 영상 등)를 포함하는 비트스트림을 송수신할 때, 상대방 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링한다. 이때, 미리 설정된 대역폭 재설정 조건이 만족되는지 여부를 판단한다. 이러한 대역폭 재설정 조건은 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만인 경우가 될 수 있다. 이러한 경우, 사용자 장치(100)는 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 코어 장치(200)를 통해 상대방 사용자 장치(100)로 전송하여 대역폭을 재설정하게 함으로써, 송수신 지연을 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치의 개략적인 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치(100)는 통신부(110), 카메라부(120), 오디오처리부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
통신부(110)는 네트워크를 통해 코어 장치(200)와의 통신을 수행한다. 이를 위하여 통신부(110)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 송신기와, 수신되는 신호를 저잡음 증폭(LNA, Low Noise Amplify)하고 주파수를 하강 변환하는 수신기 등으로 구성될 수 있다. 통신부(110)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(140)로 출력하고, 제어부(140)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
카메라부(110)는 카메라 센서, 영상 데이터 처리부를 포함하여 구성될 수 있다. 카메라 센서는 CCD(Charged Coupled Device) 나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 촬상 소자 혹은 센싱 모듈을 포함하여 구성될 수 있으며, 피사체에서 반사되는 빛을 입력받아 전기신호로 변환한다. 영상 데이터 처리부는 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Converter)로 구현될 수 있으며, 카메라 센서에서 출력되는 전기신호를 디지털 수열로 변환하여 영상데이터로서 출력한다. 카메라부(110)는 영상 통화를 위한 영상을 촬영하여 제어부(140)에 제공한다.
오디오 처리부(130)는 사용자 장치(100)의 통신 시 송수신 되는 오디오 데이터를 재생하기 위한 스피커(SPK)와, 사용자의 음성 또는 기타 오디오 신호를 수집하기 위한 마이크(MIC)를 포함한다. 오디오 처리부(130)는 마이크(MIC) 및 스피커(SPK)와 접속되며, 마이크(MIC)로부터 수신되는 음성신호를 데이터화하여 제어부(140)로 출력하고, 제어부(140)로부터 입력되는 음성신호를 스피커(SPK)를 통해 가청음으로 변환하여 출력한다. 즉, 오디오 처리부(130)는 마이크(MIC)로부터 입력된 아날로그 음성신호를 디지털 음성신호로 변환하거나, 제어부(140)로부터 입력된 디지털 음성신호를 아날로그 음성신호로 변환하여 스피커(SPK)를 통해 출력한다. 또한, 오디오 처리부(130)는 사용자 장치(100)에서 발생하는 다양한 오디오 성분(예컨대, MP3 파일 재생 등에 따른 오디오신호 등)을 사용자 선택에 따라 재생할 수 있다.
제어부(140)는 사용자 장치(100)의 전반적인 동작 및 사용자 장치(100)의 내부 블록들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 이러한 제어부(140)는 중앙 처리 장치(CPU, Central Processing Unit), 등의 프로세서가 될 수 있다.
제어부(140)는 코덱(CODEC)을 포함하며, 코덱은 전송될 음성 또는 영상 신호(비트스트림)을 인코딩하는 인코더와 수신되는 음성 또는 영상 신호(비트스트림)을 디코딩하는 디코더를 포함한다. 또한, 제어부(140)는 통신부(110)와 코덱 사이에 배치되어 송수신되는 비트스트림을 버퍼링하는 버퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 필요에 따라, SIP에 따른 메시지(SIP 메시지)를 생성하고, 생성된 SIP 메시지를 통신부(110)를 통해 상대방 사용자 장치(100)로 전달하거나, 상대방 사용자 장치(100)로부터 SIP 메시지를 수신하면, SIP 메시지에 기술된 내용에 따라, 사용자 장치(100)를 제어한다.
특히, 제어부(140)는 상대방 사용자 장치(100)와의 mVoIP를 이용한 음성 또는 화상 통화를 위한 미디어 세션을 연결하는 절차에서, 세션 연결 요청 메시지에 자신이 지원 가능한 적어도 하나의 대역폭을 포함시켜 통신부(110)를 통해 상대방 사용자 장치(100)로 전송한다. 또한, 제어부(140)는 통신부(110)를 통해 상대방 사용자 장치(100)가 지원 가능한 대역폭을 세션 연결 수락 메시지를 통해 수신할 수 있다. 이러한 경우, 제어부(140)는 미디어에 대한 대역폭을 설정한다. 이때, 세션이 연결되는 복수의 사용자 장치(100) 양자 모두가 지원 가능한 대역폭 중 최대 대역폭으로 미디어에 대한 대역폭을 설정하는 것이 바람직하다.
미디어 세션이 연결되면, 제어부(140)는 설정된 대역폭에 따라 비트스트림을 전송하거나, 수신할 수 있다. 이때, 제어부(140)는 오디오 처리부(130)로부터 입력되는 음성을 인코딩하여 통신부(110)를 통해 전송하거나, 카메라부(120)로부터 수신되는 영상과, 오디오 처리부(130)로부터 입력되는 음성을 동기에 맞춰 인코딩한 후, 인코딩된 음성 및 영상을 비트스트림으로 통신부(110)를 통해 전송할 수 있다. 또한, 수신되는 비트스트림을 디코딩하여 음성 혹은 음성과 영상을 추출하고, 추출된 음성 혹은 음성과 영상을 출력한다.
이때, 제어부(140)는 통신부(110)를 통해 수신되는 비트스트림의 비트레이트를 모니터링한다. 이러한 모니터링에 따라, 제어부(140)는 대역폭 재설정 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 협상 과정에서 설정된 대역폭 대비 수신되는 비트스트림의 비트레이트(bitrate)가 20% 미만이면, 대역폭 재설정 메시지를 전송할 수 있다. 이는 네트워크 상태의 악화 등의 이유로 협상 과정에서 설정된 대역폭을 네트워크 등에서 지원하지 못하기 때문에 발생될 수 있다.
이러한 대역폭 재설정 조건이 만족되면, 제어부(140)는 버퍼에 있는 데이터의 일부를 소거한다. 이는, 예컨대, 협상 과정에서 설정된 대역폭 대비 수신되는 비트스트림의 비트레이트(bitrate)가 20% 미만이면, 현재 디코딩 처리가 지연되는 것이기 때문에, 비트스트림의 시퀀스 번호 또는 타임스탬프에 따라 일부 데이터를 소거하여, 디코딩 지연을 만회하기 위한 것이다. 예컨대, 제어부(140)는 초기 버퍼를 5개 정도로 할당하여, 초당 20 프레임레이트(frame rate)로 설정하여 동작시킬 경우, 미디어 세션 연결 후, 350ms의 시간의 버퍼링 시간을 확보할 수 있다. 즉, 5개의 버퍼를 기준으로, 버퍼에 수신되는 비트스트림에 포함되는 패킷을 재정렬(reordering)한 후, 디코딩을 수행한다. 이때, 지연이 발생한다면, 그 지연에 의한 누적을 없애기 위해, 5개의 버퍼가 모두 차있을 때, 시퀀스 번호 또는 타임스탬프를 참조하여, 마지막으로 수신된 비트스트림의 패킷만 남기고 나머지 버퍼에 있는 패킷을 소거하고, 새로 수신되는 비트스트림의 패킷을 디코딩하여, 실시간성을 보장할 수 있다.
특히, 대역폭 재설정 조건이 만족되면, 제어부(140)는 재설정할 대역폭을 결정하고, 재설정할 대역폭을 포함하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 통신부(110)를 통해 상대방 사용자 장치(100)로 전송한다. 대역폭 재설정 요청 메시지를 수신한 상대방 사용자 장치(100)는 대역폭을 재설정하고, 재설정 완료 메시지를 전송할 것이다. 이러한 재설정 완료 메시지는 상대방 사용자 장치(100)가 대역폭을 재설정하였음을 알리는 것이다. 이에 따라, 제어부(140)는 재설정 완료 메시지를 수신할 수 있다. 재설정 완료 메시지를 수신하면, 제어부(140)는 대역폭을 재설정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 3에서 제1 사용자 장치(101)는 발신측 사용자 장치(100)이며, 제2 사용자 장치(102)는 착신측 사용자 장치(100)라고 가정한다. 또한, 제1 및 제2 사용자 장치(101, 102) 각각은 코어 장치(200)에 등록된 상태라고 가정한다.
도 3을 참조하면, 제1 사용자 장치(101)는 S115 단계에서 제2 사용자 장치(102)의 미디어 세션 연결을 요청하는 세션 연결 요청 메시지를 전송한다. 여기서, 미디어 세션은 RTP(Real-time Transport Protocol) 및 RTCP(Real-time Transport Control Protocol)를 이용할 수 있는 세션이 될 수 있다. 특히, 제1 사용자 장치(101)는 대역폭 협상을 위해 세션 연결 요청 메시지에 대역폭을 포함시켜 전송한다. 세션 연결 요청 메시지에 포함되는 대역폭은 제1 사용자 장치(101)가 지원하는 복수의 대역폭을 포함한다. 여기서, 세션 연결 요청 메시지는 SIP(Session Initiation Protocol)에 따른 INVITE 메시지가 될 수 있다. 그리고 제1 사용자 장치(101)가 지원하는 복수의 대역폭은 INVITE 메시지에 포함되는 SDP(Session Description Protocol) 메시지를 통해 전달될 수 있다.
코어 장치(200)는 제1 사용자 장치(101)가 지원하는 대역폭을 포함하는 세션 연결 요청 메시지를 수신한 후, S120 단계에서 해당 세션 연결 요청 메시지를 제2 사용자 장치(102)에 전달한다.
세션 연결 요청 메시지를 수신하면, 제2 사용자 장치(102)는 세션 연결 요청 메시지에 포함된 제1 사용자 장치(101)가 지원하는 대역폭 중 제2 사용자 장치(102)가 지원하는 적어도 하나의 대역폭을 선택한다.
그런 다음, 제2 사용자 장치(102)는 S125 단계에서 제2 사용자 장치(102)가 지원하는 적어도 하나의 대역폭을 포함하는 세션 연결 수락 메시지를 전송한다. 세션 연결 수락 메시지는 SIP에 따라 200 OK 메시지가 될 수 있다. 200 OK 메시지는 SDP 메시지를 포함하며, SDP 메시지는 제2 사용자 장치(102)가 지원하는 적어도 하나의 대역폭을 포함한다. 코어 장치(200)는 해당 세션 연결 수락 메시지를 수신한 후, S130 단계에서 제1 사용자 장치(101)로 전달한다.
세션 연결 수락 메시지를 수신한 제1 사용자 장치(101)는 세션 연결 수락 메시지에 포함된 제2 사용자 장치(102)가 지원하는 대역폭 중 어느 하나를 선택하고, 선택한 대역폭에 따라 미디어 세션을 통해 비트스트림 송수신에 사용될 대역폭을 설정한다. 그런 다음, 제1 사용자 장치(101)는 S135 단계에서 세션 연결 수락 메시지를 수신하였음을 알리는 세션 연결 확인 메시지를 전송한다. 여기서, 세션 연결 확인 메시지는 SIP에 따라 ACK 메시지가 될 수 있다. 이때, 제1 사용자 장치(101)는 세션 연결 확인 메시지에 제1 사용자 장치(101) 자신이 설정한 대역폭을 포함시켜 전송한다. 여기서, 제1 사용자 장치(101)가 설정한 대역폭은 세션 연결 확인 메시지에 포함된 SDP 메시지에 기술되어 전송된다.
세션 연결 확인 메시지를 수신한 후, 코어 장치(200)는 S140 단계에서 제2 사용자 장치(102)로 세션 연결 확인 메시지를 전송한다. 그러면, 제2 사용자 장치(102)는 해당 대역폭으로 비트스트림의 송수신에 사용되는 대역폭을 설정한다. 이로써, 제1 및 제2 사용자 장치(110 및 120) 간에 미디어 세션(145)이 연결된다. 연결된 미디어 세션을 통해 RTP 및 RTCP에 따라 상호간에 비트스트림이 송수신될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 송수신 지연을 감소시키기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4에서 제1 사용자 장치(101)는 발신측의 사용자 장치(100)이며, 제2 사용자 장치(102)는 착신측의 사용자 장치(100)라고 가정한다. 또한, 제1 및 제2 사용자 장치(101, 102) 각각은 코어 장치(200)에 등록된 상태라고 가정한다. 더욱이, 제1 및 제2 사용자 장치(101, 102)는 전술한 도 3의 절차를 통해 대역폭을 협상하고, 미디어 세션(145)을 설정하였다고 가정한다. 여기서, 미디어는 음성 혹은 영상을 위한 미디어가 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 단말(110)은 미디어 세션(145)을 통해 스트리밍 방식으로 송수신되는 비트스트림을 주기적으로 모니터링하여, 기 설정된 조건에 따라 대역폭이 재설정되어야 하는지 여부를 판단하고, 기 설정된 조건이 만족되면, S150 단계에서 대역폭 재설정을 결정한다. 이때, 대역폭 재설정이 결정되면, 제1 단말(110)은 선택적으로, 버퍼에 저장된 비트스트림의 일부를 소거할 수 있다.
그런 다음, 제1 단말(110)은 S155 단계에서 대역폭이 재설정되도록 재설정 대역폭을 포함하는 대역폭 재설정 메시지를 전송한다. 제1 단말(110)은 재설정 대역폭을 제2 사용자 장치(102)가 지원할 수 있는 어느 하나의 대역폭으로 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 대역폭 재설정 메시지는 예컨대, SIP에 따라 업데이트 메소드(Update Method)를 이용할 수 있다.
예컨대, 다음의 <표 1>에 기술된 소스 코드는 대역폭 재설정 조건을 만족할 때, 재설정 대역폭을 전송하기 위한 일 예를 보인다.
if ( (set_bandwidth_during_nego *10) * 0.8 > (rx_stream_bitrate * 10))
　 　{
　 　 　 　 　 　send_msg_to_peer (reset_bandwidth)
　 　}
<표 1>에 보인 바와 같이, 협상 과정에서 설정된 대역폭 대비 수신되는 비트스트림의 비트레이트(bitrate)가 20% 미만이면, 대역폭 재설정 메시지를 전송할 수 있다. 이는 네트워크 상태의 악화 등의 이유로 협상 과정에서 설정된 대역폭을 네트워크 등에서 지원하지 못하기 때문에 발생될 수 있다.
코어 장치(200)는 대역폭 재설정 메시지를 수신한 후, S160 단계에서 대역폭 재설정 메시지를 제2 사용자 장치(102)에게 전달한다. 대역폭 재설정 메시지를 수신한 제2 사용자 장치(102)는 S165 단계에서 대역폭 재설정 메시지에 포함된 재설정 대역폭으로 대역폭을 설정할 수 있다.
그런 다음, 제2 사용자 장치(102)는 S170 단계에서 대역폭을 재설정하였음을 알리는 대역폭 재설정 완료 메시지를 전송한다. 그러면, 코어 장치(200)는 대역폭 재설정 완료 메시지를 수신하고, S175 단계에서 대역폭 재설정 완료 메시지를 제1 사용자 장치(101)로 전달한다. 그러면, 대역폭 재설정 완료 메시지를 수신한 제1 사용자 장치(101)는 S180 단계에서 재설정 대역폭에 따라 대역폭을 재설정한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치의 송수신 지연을 감소시키기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에서 제1 사용자 장치(101)는 발신측의 사용자 장치(100)이며, 제2 사용자 장치(102)는 착신측의 사용자 장치(100)라고 가정한다. 또한, 제1 및 제2 사용자 장치(101, 102) 각각은 코어 장치(200)에 등록된 상태라고 가정한다.
도 5를 참조하면, 제1 사용자 장치(101)의 제어부(140)는 S220 단계에서 통신부(110)를 통해 미디어 세션을 설정하는 절차를 진행하여 제2 사용자 장치(102)와 협상하여 미디어에 사용되는 대역폭을 설정하였다고 가정한다.
좀 더 상세하게 설명하면, 제1 사용자 장치(101)의 제어부(140)는 세션 연결 요청 메시지에 제1 사용자 장치(101) 자신이 지원 가능한 적어도 하나의 대역폭을 포함시켜 통신부(110)를 통해 제2 사용자 장치(102)로 전송한다. 이에 따라, 제2 사용자 장치(102)는 제1 사용자 장치(101)가 지원 가능한 적어도 하나의 대역폭 중 제2 사용자 장치(102) 자신이 지원 가능한 대역폭을 세션 연결 수락 메시지를 통해 전달할 것이다. 그러면, 제어부(140)는 통신부(110)를 통해 상대방 사용자 장치, 즉, 제2 사용자 장치(102)가 지원 가능한 대역폭을 수신할 수 있다. 그런 다음, 제어부(140)는 제2 사용자 장치(102)가 지원 가능한 대역폭 중 어느 하나의 대역폭을 미디어에 대한 대역폭을 설정한다. 이때, 제1 및 제2 사용자 장치(110, 120) 양자 모두가 지원 가능한 대역폭 중 최대 대역폭으로 미디어에 대한 대역폭을 설정하는 것이 바람직하다.
제어부(140)는 S225 단계에서 통신부(110)를 통해 수신되는 비트스트림의 비트레이트를 모니터링한다. 이러한 모니터링에 따라, 제어부(140)는 S230 단계에서 대역폭 재설정 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 예컨대, <표 1>에 보인 바와 같이, 협상 과정에서 설정된 대역폭 대비 수신되는 비트스트림의 비트레이트(bitrate)가 20% 미만이면, 대역폭 재설정 메시지를 전송할 수 있다. 이는 네트워크 상태의 악화 등의 이유로 협상 과정에서 설정된 대역폭을 네트워크 등에서 지원하지 못하기 때문에 발생될 수 있다.
대역폭 재설정 조건이 만족되면, 제어부(140)는 S235 단계에서 버퍼에 있는 데이터의 일부를 소거한다. 즉, 대역폭 재설정 조건이 만족되었다는 것은 지연이 발생되었다는 것을 의미하기 때문에, 그 지연에 의한 버퍼의 누적을 없애기 위해, 버퍼가 모두 차있을 때, 시퀀스 번호 또는 타임스탬프를 참조하여, 마지막으로 수신된 비트스트림의 패킷만 남기고 버퍼에 있는 나머지 패킷을 소거하고, 새로 수신되는 비트스트림의 패킷을 디코딩하여, 실시간성을 보장할 수 있다.
그리고 제어부(140)는 S240 단계에서 재설정할 대역폭을 결정하고, 재설정할 대역폭을 포함하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 통신부(110)를 통해 제2 사용자 장치(102)로 전송한다.
대역폭 재설정 요청 메시지를 수신한 제2 사용자 장치(102)는 대역폭을 재설정하고, 재설정 완료 메시지를 전송할 것이다. 이러한 재설정 완료 메시지는 제2 사용자 장치(102)가 대역폭을 재설정하였음을 알리는 것이다.
이에 따라, 제어부(140)는 S245 단계에서 재설정 완료 메시지를 수신할 수 있다. 재설정 완료 메시지를 수신하면, 제어부(140)는 S250 단계에서 대역폭을 재설정한다.
한편, 제어부(140)는 S255 단계에서 미디어 세션이 종료되는지 여부를 판단한다. 미디어 세션이 종료되는 경우, 제어부(140)는 S260 단계로 진행하여 프로세스를 종료하며, 그렇지 않은 경우, 제어부(140)는 전술한 S225 단계 내지 S255 단계를 반복한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 지연을 감소시키기 위한 방법은 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체의 형태로 제공될 수도 있다. 이때, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)과 같은 반도체 메모리를 포함한다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명은 통신 네트워크에서 송수신 지연을 감소시키기 위한 시스템, 이를 위한 장치, 이를 위한 방법 및 이 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 미디어 세션이 연결된 상대방 사용자 장치와 비트스트림을 송수신하는 통신부와, 통신부를 통해 통화 상대방 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링하는 중 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 통신부를 통해 상대방 사용자 장치로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신 지연을 감소시키기 위한 장치를 제공하며, 이를 포함하는 시스템, 이에 따른 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, mVoIP를 이용하는 통신 네트워크의 상태에 따라 세션 연결 시 협상 절차를 통해 설정된 대역폭을 네트워크 상태에 맞게 재설정함으로써, mVoIP를 이용하는 음성 통화 및 영상 통화에서 송수신 지연을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 음성 통화 및 영상 통화의 통화 품질을 향상시킬 수 있다. 이는 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.
100: 사용자 장치 101: 제1 사용자 장치 102: 제2 사용자 장치
110: 통신부 120: 카메라부 130: 오디오 처리부
140: 제어부 200: 코어 장치

Claims (11)

  1. 미디어 세션이 연결된 상대방 사용자 장치와 비트스트림을 송수신하는 통신부; 및
    상기 통신부를 통해 통화 상대방 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링하는 중 상기 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상기 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 상기 통신부를 통해 상기 상대방 사용자 장치로 전송하도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 수신되는 비스스트림의 비트레이트가 상기 상대방 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 버퍼에 저장된 비트스트림의 일부를 소거하는 것을 특징으로 하는 송수신 지연을 감소시키기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 통신부를 통해 상기 상대방 사용자 장치가 상기 제2 대역폭으로 대역폭을 재설정하였음을 알리는 대역폭 설정 완료 메시지를 수신하면, 상기 제2 대역폭으로 대역폭을 재설정하는 것을 특징으로 하는 송수신 지연을 감소시키기 위한 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 통신부를 통해 상기 상대방 사용자 장치로 자신이 지원 가능한 적어도 하나의 대역폭을 전송하고, 상기 상대방 사용자 장치로부터 상기 자신이 지원 가능한 적어도 하나의 대역폭 중 상기 상대방 사용자 장치가 지원 가능한 대역폭을 수신하여, 수신된 지원 가능한 대역폭 중 어느 하나를 상기 제1 대역폭으로 결정하는 것을 특징으로 하는 송수신 지연을 감소시키기 위한 장치.
  5. 삭제
  6. 제2 사용자 장치; 및
    상기 제2 사용자 장치로부터 수신되는 비트스트림을 모니터링하는 중 상기 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상기 제2 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 제2 대역폭으로 대역폭의 재설정을 요청하는 대역폭 재설정 요청 메시지를 상기 제2 사용자 장치로 전송하는 제1 사용자 장치;를 포함하고,
    상기 제1 사용자 장치는
    상기 수신되는 비트스트림의 비트레이트가 상기 제2 사용자 장치와의 대역폭 협상 절차에 따라 설정된 제1 대역폭 대비 미리 설정된 기준치 미만이면, 버퍼에 저장된 비트스트림의 일부를 소거하는 것을 특징으로 하는 송수신 지연을 감소시키기 위한 장치.
  7. 삭제
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