KR102326282B1 - 대역폭에 적응적인 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치 및 방법 - Google Patents

대역폭에 적응적인 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

가변하는 대역폭에 적응적인 대쉬 기반 컨텐츠 제공 기술이 개시된다.
본 발명은 단말과 연결되는 네트워크의 대역폭을 소정의 시간 간격(Tint)으로 측정하는 대역폭 측정부 컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션이 포함하는 복수의 세그먼트를 생성하되, 복수의 세그먼트는 소정의 비트율 차이(Rg)를 가지는 세그먼트 생성부 및 생성된 복수의 세그먼트를 포함하는 레프리젠테이션의 정보를 포함하는 미디어 정보(MPD, Media presentation Description)를 생성하는 미디어 정보 생성부 를 포함하되 세그먼트 생성부는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i)) 및 소정의 시간 간격(Tint)의 사칙 연산으로 세그먼트의 길이를 산출하고 산출된 길이에 해당하는 복수의 세그먼트를 생성 할 수 있다.
본 발명은 대역폭이 빠르게 변화하는 네트워크 환경에서 레프리젠테이션 길이를 짧게 하여, 스트리밍 시점의 대역폭에 해당하는 비트율로 압축된 세그먼트를 선택함으로써 대역폭에 적응적으로 스트리밍할 수 있다.

Description

대역폭에 적응적인 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING STREAMING CONTENTS ADAPTIVE TO BANDWIDTH}
본 발명은 대쉬 기반 컨텐츠 제공 기술에 관한 것으로, 더 자세하게는 가변하는 대역폭에 적응적인 대쉬 기반 컨텐츠 제공 기술에 관한 것이다.
최근 고화질 콘텐츠의 폭발적인 증가로 인하여 비디오 스트리밍 서비스와 네트워크를 보다 효율적으로 사용하기 위한 요구가 제기되고 있다. 이에 따라, HTTP를 이용한 적응형 스트리밍 표준을 위해 MPEG 포럼에서 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)를 제정하였다.
DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)기술은 동일한 콘텐츠에 대해 미리 다양한 비트율로 인코딩된 세그먼트를 포함하되, 서로 다른 길이를 가지는 레프리젠테이션(Representation)을 준비해 두고, 스트리밍 시 측정한 네트워크 대역폭에 따라 해당하는 비트율로 인코딩된 세그먼트를 보내는 형태이다.
그러나, 일단 선택된 세그먼트의 전송이 시작되면 네트워크 대역폭이 바뀌어도, 바뀐 대역폭에 해당하는 비트율로 인코딩된 세그먼트로 다시 선택하여 전송할 수 없고, 새로운 레프리젠테이션 구간이 시작되어야 새로운 레프리젠테이션이 포함하는 다양한 비트율로 인코딩된 세그먼트 중 하나를 선택해서 전송할 수 있다.
나아가, 대역폭이 빠르게 변화하는 네트워크 환경에서 레프리젠테이션의 길이가 길면, 대역폭에 적응적인 컨텐츠 스트리밍이 어렵고, 대역폭이 천천히 변화하는 네트워크 환경에서 레프리젠테이션의 길이가 짧으면 추가적인 레프리젠테이션 생성에 따른 오버헤드(Overhead)가 발생한다.
본 발명은 다양한 종류의 비트율로 인코딩된 세그먼트를 포함하는 레프리젠테이션의 길이를 네트워크 대역폭에 따라 동적으로 조절하여, 대역폭에 적응적인 스트리밍 컨텐츠 제공 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
일 양상에 따르면, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치는 단말과 연결되는 네트워크의 대역폭을 소정의 시간 간격(Tint)으로 측정하는 대역폭 측정부 컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션이 포함하는 복수의 세그먼트를 생성하되, 복수의 세그먼트는 소정의 비트율 차이(Rg)를 가지는 세그먼트 생성부 및 생성된 복수의 세그먼트를 포함하는 레프리젠테이션의 정보를 포함하는 미디어 정보(MPD, Media presentation Description)를 생성하는 미디어 정보 생성부 를 포함하되 세그먼트 생성부는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i)) 및 소정의 시간 간격(Tint)의 사칙 연산으로 세그먼트의 길이를 산출하고 산출된 길이에 해당하는 복수의 세그먼트를 생성 할 수 있다.
다른 양상에 따르면, 세그먼트 생성부는 체비세프 부등식을 이용하여 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출 할 수 있다.
또 다른 양상에 따르면, 세그먼트 생성부는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 평균(Bavg(i)), 분산(V(i)) 및 소정의 비트율 차이(Rg)의 사칙 연산으로 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출 할 수 있다.
또 다른 양상에 따르면, 세그먼트 생성부는 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수를 확률(P(i))로부터 산출하고, 평균 측정 횟수와 소정의 시간 간격(Tint)의 사칙 연산으로 세그먼트 길이를 산출 할 수 있다.
또 다른 양상에 따르면, 세그먼트 생성부는 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수 확률(P(i))로부터 산출하고, 평균 측정 횟수와 소정의 시간 간격(Tint)을 곱하여 세그먼트 길이를 산출 할 수 있다.
본 발명은 대역폭이 빠르게 변화하는 네트워크 환경에서 레프리젠테이션 길이를 짧게 하여, 스트리밍 시점의 대역폭에 해당하는 비트율로 압축된 세그먼트를 선택함으로써 대역폭에 적응적으로 스트리밍할 수 있다.
본 발명은 대역폭이 느리게 변화하는 네트워크 환경에서 레프리젠테이션 길이를 길게 하여, 추가적인 레프리젠테이션 생성에 따른 오버헤드를 줄인다.
도 1은 일 실시예에 따른 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치의 블록도이다.
도 2는 컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션이 포함하는 복수의 세그먼트의 일 예를 도시한다.
도 3은 대역폭을 측정하는 시간 지점을 설명하는 일 예를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법의 순서도이다.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 나아가 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 명세서에서 기술한 부란, "하드웨어 또는 소프트웨어의 시스템을 변경이나 플러그인 가능하도록 구성한 블록"을 의미하는 것으로서, 즉 하드웨어나 소프트웨어에 있어 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치(10)의 블록도이다. 일 양상에 있어서, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치(10)는 대역폭 측정부(120), 세그먼트 생성부(130), 미디어 정보 생성부(140)를 포함한다.
대쉬(DASH, Dynamic adaptive streaming over http)는 에이치티티피(HTTP, Hypertext transfer protocol) 환경에서 적응형 스트리밍을 지원하기 위한 표준이다. 즉 대쉬는 에이치티티피 서버로부터 에이치티티피 클라이언트로 컨텐츠 전달을 가능하게 하고, 표준(standard) 에이치티티피 캐시(cache)들에 의한 콘텐츠의 캐싱(caching)을 가능하게 한다.
일 실시예에 있어서, 대역폭 측정부(120)는 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭을 소정의 시간 간격(Tint)로 측정한다. 소정의 시간 간격(Tint)는 예를 들어, 1초로 설정할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 빠르게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 짧게 설정하여 대역폭을 측정하고 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 느리게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 길게 설정하여 대역폭을 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성부(130)는 컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션이 포함하는 복수의 세그먼트를 생성하되, 복수의 세그먼트는 소정의 비트율 차이(Rg)를 가진다. 세그먼트 생성부(130)는 컨텐츠 데이터베이스(110)로부터 읽어 드린 컨텐츠로부터 컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션이 포함하는 복수의 세그먼트를 생성한다. 컨텐츠를 나눈 레프리젠테이션은 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
각 레프리젠테이션은 하나의 주기 내의 하나 이상의 미디어 컴포넌트들의 구조화된 컬렉션을 의미하는 것으로, 다양한 비트율로 인코딩된 복수의 세그먼트를 포함한다. 복수의 세그먼트는 소정의 비트율 차이(Rg)를 가질 수 있다. 소정의 비트율 차이(Rg)는 500kbps 일 수 있다. 예를 들어, 레프리젠테이션이 포함하는 첫 번째부터 n번째의 세그먼트 각각은 500kbps의 비트율 차이를 가진다. 만약 첫 번째 세그먼트가 500kbps 라면 두 번째 세그먼트는 1000kbps이고 세 번째 세그먼트는 1500kbps이다. 비트율 차이는 이에 한정되지 않으며, 단말(20)에 전송하려는 컨텐츠의 크기 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성부(130)는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i)) 및 소정의 시간 간격(Tint)의 사칙 연산으로 세그먼트의 길이를 산출하고 산출된 길이에 해당하는 복수의 세그먼트를 생성한다. 대쉬 기반 컨텐츠는 새롭게 전송될 레프리젠테이션이 포함하는 다양한 비트율로 인코딩된 복수의 세그먼트 중 현재 네트워크 대역폭에 가장 가까운 비트율을 가지는 세그먼트를 선택해서 단말(20)로 전송할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니고 현재 네트워크 대역폭보다 낮은 비트율을 가지는 세그먼트 중 현재 네트워크 대역폭에 가장 가까운 비트율을 가지는 세그먼트를 선택해서 단말(20)로 전송할 수 있다. 소정의 시간 간격(Tint)는 예를 들어, 1초로 설정할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 빠르게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 짧게 설정하여 대역폭을 측정하고 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 느리게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 길게 설정하여 대역폭을 측정할 수 있다.
세그먼트 생성부(130)는 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출한다. 소정의 비트율 차이의 절반만큼 커지거나 작아 진다는 것은 네트워크의 대역폭이 결국 소정의 비트율 차이의 범위를 벗어날 확률을 산출하는 것이다. 어느 하나의 레프리젠테이션을 포함하는 복수의 세그먼트 각각은 동일한 비트율 차이를 가질 수 있다고 전술 하였다. 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 지는 경우에는 현재 선택된 세그먼트의 비트율보다 소정의 비트율 차이만큼 크거나 작은 세그먼트를 선택해야 현재 네트워크의 대역폭에 가장 가까운 비트율로 인코딩된 세그먼트를 선택하게 되는 것이다. 소정의 시간 간격(Tint)는 예를 들어, 1초로 설정할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 빠르게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 짧게 설정하여 대역폭을 측정하고 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 느리게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 길게 설정하여 대역폭을 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성부(130)는 체비세프 부등식을 이용하여 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출한다.
(수학식 1)
Figure 112015013709314-pat00001

수학식 1은 체비세프 부등식이다. 확률론에서 체비쇼프 부등식은 확률 분포에서 그 어떠한 데이터 샘플 혹은 확률 분포에서 거의 모든 값이 평균값(mean value)에 근접하며 "거의 모든" 과 "근접하는"의 양적 설명을 제공한다. 예를 들자면, "값 들 중 평균값으로부터 2 표준편차 이상 떨어진 것들은 1/4 이상을 차지하지 않는다." "3 표준 편차 이상 떨어진 것들은 1/9 이상 차지하지 않는다.", "5 표준 편차 이상 떨어진 것들은 1/25 이상 차지하지 않는다." 등이다.
수학식 1과 관련하여, 기대값이 μ이고 분산이 σ2인 확률 변수 X가 있다고 가정 할 때, 어떠한 실수 k>0에 대해서도 수학식 1이 성립한다. 수학식 1은 "어떤 측정값 X가 평균값(μ)을 k이상 벗어날 확률의 상한값은 분산(σ^2)을 k^2으로 나눈값이다."라는 의미를 가진다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성부(130)는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 평균(Bavg(i)), 분산(V(i)) 및 소정의 비트율 차이(Rg)의 사칙 연산으로 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출한다.
(수학식2)
Figure 112015013709314-pat00002

수학식 1을 본 발명에 적용하면 수학식 2가 도출된다. Bavg(i)는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 평균이고, V(i)는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 분산이며, Rg는 레프리젠테이션을 포함하는 세그먼트 간 소정의 비트율 차이이다. 수학식 2를 해석하면, i번째로 측정한 대역폭 X가 현재 대역폭 평균(Bavg(i))을 Rg의 절반만큼 벗어날 확률의 상한값은 V(i)^2/(Rg/2)^2 이라는 것이다. 수학식 2를 통해 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출할 수 있다.
(수학식 3)
Figure 112015013709314-pat00003

(수학식 4)
Figure 112015013709314-pat00004

수학식 3은 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 평균이고 수학식 4는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 분산이다. 수학식 3의 x 및 수학식 4의 y는 평균 및 분산을 구하기 위한 상수값이다. 예를 들어, x 및 y 는 0과 1사이의 상수값이다. 평균 및 분산을 구하는 식은 수학식 3 및 수학식 4에 한정되는 것은 아니고, 평균 및 분산을 구하는 다양한 수학식을 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성부(130)는 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수를 확률(P(i))로부터 산출하고, 평균 측정 횟수와 소정의 시간 간격(Tint)의 사칙 연산으로 세그먼트 길이를 산출 한다. 일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성부(130)는 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수를 확률(P(i))로부터 산출하고,
평균 측정 횟수와 소정의 시간 간격(Tint)을 곱하여 세그먼트 길이를 산출한다. 수학식 2에서 확률의 상한 값인 V(i)^2/(Rg/2)^2을 원하는 확률 값으로 두면 아래와 같은 수학식 5가 도출된다.
(수학식 5)
Figure 112015013709314-pat00005

수학식 5의 결과인 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 역수 취하면 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 횟수(1/P(i))가 산출된다. i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 횟수(1/P(i))에 대역폭이 측정되는 주기(Rg)를 곱하면 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 시간(Texp)가 산출된다.
(수학식 6)
Figure 112015013709314-pat00006

수학식 6은 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 시간(Texp)을 산출하는 수학식이다. 예를 들어, i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 횟수(1/P(i))가 3이고 대역폭이 측정되는 주기(Rg)가 2초라면 한번 측정하는데 2초씩 걸린다는 의미가 되어 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 시간(Texp)은 6초가 된다.
대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치(10)는 현재 스트리밍 중인 레프리젠테이션이 포함하는 어느 하나의 세그먼트를 스트리밍하고 다음 레프리젠테이션의 세그먼트를 생성해야 할 시점이 오면 전술한 방법으로 산출한 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 시간(Texp)을 길이로 하는 세그먼트를 생성하고 단말(20)로 스트리밍한다.
일 실시예에 있어서, 미디어 정보 생성부(140)는 생성된 복수의 세그먼트를 포함하는 레프리젠테이션의 정보를 포함하는 미디어 정보(MPD, Media presentation Description)를 생성한다. 미디어와 콘텐츠 그리고 미디어 콘텐츠는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 미디어는 예컨대, 비디오, 오디오 및 자막과 같은 공통 타임 라인을 갖는 미디어 컴포넌트들의 집합이다. 미디어 컴포넌트들은 프로그램 또는 영화로서 "개별적으로(individually) 결합하여(jointly)" 또는 "상호 배타적(mutually exclusive)"으로 와 같이 어떻게 미디어 컴포넌트들이 상연될 지에 대한 관계를 갖는다. 미디어 정보(MPD, Media presentation Description)는 모든 종류의 단말(20)들에게 보내질 모든 가능한 미디어의 레프리젠테이션의 설명을 포함할 수 있다. 즉, 미디어 정보는 모든 종류의 클라이언트들이 사용할 수 있는 모든 가능한 비디오, 오디오 및 언어 등의 조합들의 설명을 포함한다. 에이치티티피(HTTP)를 사용하는 적응형 스트리밍 서비스를 제공하는 과정에서, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치(10)는 미디어 정보를 단말(20)로 전송 한다. 미디어 정보의 전송을 위해, 미디어 정보 생성부(140)는 세그먼트를 포함하는 레프리젠테이션의 정보를 포함하는 미디어 정보(MPD, Media presentation Description)를 생성하고, 단말(20)은 미디어 정보를 수신한다. 단말(20)은 미디어 정보를 바탕으로 컨텐츠를 재생한다.
도 2는 컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션이 포함하는 복수의 세그먼트를 도시한다.
도 2에 도시된 세그먼트(1??1) 내지 (1??n)은 레프리젠테이션1(210)이 포함하고, 세그먼트(2??1) 내지 (2??n)은 레프리젠테이션2(220)가 포함하고, 세그먼트(3??1) 내지 (3??n)은 레프리젠테이션4(230)이 포함한다. 레프리젠테이션1 내지 3은 각각 다른 길이를 가질 수 있다. 레프리젠테이션은 다양한 비트율로 인코딩된 복수의 세그먼트를 포함한다. 레프리젠테이션1이 포함하는 세그먼트들을 예로 들면, 세그먼트(1??1) 내지 (1??n)은 소정의 비트율 차이(Rg)를 가질 수 있다. 소정의 비트율 차이(Rg)는 500kbps 일 수 있다. 예를 들어, 레프리젠테이션1이 포함하는 첫 번째부터 n번째의 세그먼트 각각은 500kbps의 비트율 차이를 가진다. 만약 첫 번째 세그먼트가 500kbps 라면 두 번째 세그먼트는 1000kbps이고 세 번째 세그먼트는 1500kbps이다.
도 3은 대역폭을 측정하는 시간 지점을 도시한다.
대역폭 측정부(120)는 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭을 소정의 시간 간격(Tint)로 측정한다. 소정의 시간 간격(Tint) 일정할 수 있다. 소정의 시간 간격(Tint)는 예를 들어, 1초로 설정할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 빠르게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 짧게 설정하여 대역폭을 측정하고 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 느리게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 길게 설정하여 대역폭을 측정할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법의 순서도이다.
대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법은 대역폭 측정 단계, 세그먼트 생성 단계 및 미디어 정보 생성 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 대역폭 측정 단계(S410)는 단말과 연결되는 네트워크의 대역폭을 소정의 시간 간격(Tint)로 측정한다. 소정의 시간 간격(Tint)는 예를 들어, 1초로 설정할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 빠르게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 짧게 설정하여 대역폭을 측정하고 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 느리게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 길게 설정하여 대역폭을 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성 단계(S450)는 컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션이 포함하는 복수의 세그먼트를 생성하되, 복수의 세그먼트는 소정의 비트율 차이(Rg)를 가진다. 세그먼트 생성 단계(S450)는 컨텐츠 데이터 베이스(110)로부터 읽어 드린 컨텐츠로부터 컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션이 포함하는 복수의 세그먼트를 생성한다. 컨텐츠를 나눈 레프리젠테이션은 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
각 레프리젠테이션은 하나의 주기 내의 하나 이상의 미디어 컴포넌트들의 구조화된 컬렉션을 의미하는 것으로, 다양한 비트율로 인코딩된 복수의 세그먼트를 포함한다. 복수의 세그먼트는 소정의 비트율 차이(Rg)를 가질 수 있다. 소정의 비트율 차이(Rg)는 500kbps 일 수 있다. 예를 들어, 레프리젠테이션이 포함하는 첫 번째부터 n번째의 세그먼트 각각은 500kbps의 비트율 차이를 가진다. 만약 첫 번째 세그먼트가 500kbps 라면 두 번째 세그먼트는 1000kbps이고 세 번째 세그먼트는 1500kbps이다. 비트율 차이는 이에 한정되지 않으며, 단말에 전송하려는 컨텐츠의 크기 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성 단계(S450)는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i)) 및 소정의 시간 간격(Tint)의 사칙 연산으로 세그먼트의 길이를 산출하고 산출된 길이에 해당하는 복수의 세그먼트를 생성한다. 대쉬 기반 컨텐츠는 새롭게 전송될 레프리젠테이션이 포함하는 다양한 비트율로 인코딩된 복수의 세그먼트 중 현재 네트워크 대역폭에 가장 가까운 비트율을 가지는 세그먼트를 선택해서 단말로 전송할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니고 현재 네트워크 대역폭보다 낮은 비트율을 가지는 세그먼트 중 현재 네트워크 대역폭에 가장 가까운 비트율을 가지는 세그먼트를 선택해서 단말(20)로 전송할 수 있다. 소정의 시간 간격(Tint)는 예를 들어, 1초로 설정할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 빠르게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 짧게 설정하여 대역폭을 측정하고 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 느리게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 길게 설정하여 대역폭을 측정할 수 있다.
세그먼트 생성 단계(S450)는 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출한다(S430). 소정의 비트율 차이의 절반만큼 커지거나 작아 진다는 것은 네트워크의 대역폭이 결국 소정의 비트율 차이의 범위를 벗어날 확률을 산출하는 것이다. 어느 하나의 레프리젠테이션을 포함하는 복수의 세그먼트 각각은 동일한 비트율 차이를 가질 수 있다고 전술 하였다. 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 지는 경우에는 현재 선택된 세그먼트의 비트율보다 소정의 비트율 차이만큼 크거나 작은 세그먼트를 선택해야 현재 네트워크의 대역폭에 가장 가까운 비트율로 인코딩된 세그먼트를 선택하게 되는 것이다. 소정의 시간 간격(Tint)는 예를 들어, 1초로 설정할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 빠르게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 짧게 설정하여 대역폭을 측정하고 단말(20)과 연결되는 네트워크의 대역폭이 느리게 변화하는 경우에는 시간 간격(Tint)을 길게 설정하여 대역폭을 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성 단계는 체비세프 부등식을 이용하여 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출한다(S430).
(수학식 1)
Figure 112015013709314-pat00007

수학식 1은 체비세프 부등식이다. 확률론에서 체비쇼프 부등식은 확률 분포에서 그 어떠한 데이터 샘플 혹은 확률 분포에서 거의 모든 값이 평균값(mean value)에 근접하며 "거의 모든" 과 "근접하는"의 양적 설명을 제공한다. 예를 들자면, "값 들 중 평균값으로부터 2 표준편차 이상 떨어진 것들은 1/4 이상을 차지하지 않는다.", "3 표준 편차 이상 떨어진 것들은 1/9 이상 차지하지 않는다.", "5 표준 편차 이상 떨어진 것들은 1/25 이상 차지하지 않는다." 등이다.
수학식 1과 관련하여, 기댓값이 μ이고 분산이 σ2인 확률 변수 X가 있다고 가정 할 때, 어떠한 실수 k>0에 대해서도 수학식 1이 성립한다. 수학식 1은 "어떤 측정값 X가 평균값(μ)을 k이상 벗어날 확률의 상한값은 분산(σ^2)을 k^2으로 나눈값이다."라는 의미를 가진다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성 단계(S450)는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 평균(Bavg(i)), 분산(V(i))(S420) 및 소정의 비트율 차이(Rg)의 사칙 연산으로 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출한다.
(수학식2)
Figure 112015013709314-pat00008

수학식 1을 본 발명에 적용하면 수학식 2가 도출된다. Bavg(i)는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 평균이고, V(i)는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 분산이며, Rg는 레프리젠테이션을 포함하는 세그먼트 간 소정의 비트율 차이이다. 수학식 2를 해석하면, i번째로 측정한 대역폭 X가 현재 대역폭 평균(Bavg(i))을 Rg의 절반만큼 벗어날 확률의 상한값은 V(i)^2/(Rg/2)^2 이라는 것이다. 수학식 2를 통해 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출할 수 있다.
(수학식 3)
Figure 112015013709314-pat00009

(수학식 4)
Figure 112015013709314-pat00010

수학식 3은 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 평균이고 수학식 4는 소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 분산이다. 수학식 3의 x 및 수학식 4의 y는 평균 및 분산을 구하기 위한 상수값이다. 예를 들어, x 및 y 는 0과 1사이의 상수값이다. 평균 및 분산을 구하는 식은 수학식 3 및 수학식 4에 한정되는 것은 아니고, 평균 및 분산을 구하는 다양한 수학식을 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성 단계는 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수를 확률(P(i))로부터 산출하고, 평균 측정 횟수와 소정의 시간 간격(Tint)의 사칙 연산으로 세그먼트 길이를 산출 한다. 일 실시예에 있어서, 세그먼트 생성 단계는 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수를 확률(P(i))로부터 산출하고,
평균 측정 횟수와 소정의 시간 간격(Tint)을 곱하여 세그먼트 길이를 산출한다. 수학식 2에서 확률의 상한 값인 V(i)^2/(Rg/2)^2을 원하는 확률 값으로 두면 아래와 같은 수학식 5가 도출된다.
(수학식 5)
Figure 112015013709314-pat00011

수학식 5의 결과인 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 확률(P(i))을 역수 취하면 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 횟수(1/P(i))가 산출된다. i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 횟수(1/P(i))에 대역폭이 측정되는 주기(Rg)를 곱하면 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 시간(Texp)가 산출된다.
(수학식 6)
Figure 112015013709314-pat00012

수학식 6은 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 시간(Texp)을 산출하는 수학식이다. 예를 들어, i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 횟수(1/P(i))가 3이고 대역폭이 측정되는 주기(Rg)가 2초라면 한번 측정하는데 2초씩 걸린다는 의미가 되어 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 시간(Texp)은 6초가 된다.
대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법은 현재 스트리밍 중인 레프리젠테이션이 포함하는 어느 하나의 세그먼트를 스트리밍하고 다음 레프리젠테이션의 세그먼트를 생성해야 할 시점이 오면 전술한 방법으로 산출한 i번째로 측정된 네트워크의 대역폭(B(i)) 자체가 소정의 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아 질 때까지의 평균 측정 시간(Texp)을 길이로 하는 세그먼트를 생성하고 단말로 스트리밍한다.
일 실시예에 있어서, 미디어 정보 생성 단계는 생성된 복수의 세그먼트를 포함하는 레프리젠테이션의 정보를 포함하는 미디어 정보(MPD, Media presentation Description)를 생성한다. 미디어와 콘텐츠 그리고 미디어 콘텐츠는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 미디어는 예컨대, 비디오, 오디오 및 자막과 같은 공통 타임 라인을 갖는 미디어 컴포넌트들의 집합이다. 미디어 컴포넌트들은 프로그램 또는 영화로서 "개별적으로(individually) 결합하여(jointly)" 또는 "상호 배타적(mutually exclusive)"으로 와 같이 어떻게 미디어 컴포넌트들이 상연될 지에 대한 관계를 갖는다. 미디어 정보(MPD, Media presentation Description)는 모든 종류의 단말들에게 보내질 모든 가능한 미디어의 레프리젠테이션의 설명을 포함할 수 있다. 즉, 미디어 정보는 모든 종류의 클라이언트들이 사용할 수 있는 모든 가능한 비디오, 오디오 및 언어 등의 조합들의 설명을 포함한다. 에이치티티피(HTTP)를 사용하는 적응형 스트리밍 서비스를 제공하는 과정에서, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법은 미디어 정보를 단말로 전송 한다. 미디어 정보의 전송을 위해, 미디어 정보 생성 는 세그먼트를 포함하는 레프리젠테이션의 정보를 포함하는 미디어 정보(MPD, Media presentation Description)를 생성하고, 단말은 미디어 정보를 수신한다. 단말은 미디어 정보를 바탕으로 컨텐츠를 재생한다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해 져야 할 것이다.
10: 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치
20: 단말
110: 컨텐츠 데이터베이스
120: 대역폭 측정부
130: 세그먼트 생성부
140: 미디어 정보 생성부

Claims (20)

  1. 네트워크의 대역폭을 소정의 시간 간격으로 측정하는 대역폭 측정부;
    컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션에 포함되는 복수의 세그먼트를 생성하는 세그먼트 생성부; 및
    상기 복수의 세그먼트를 포함하는 레프리젠테이션에 대한 정보를 포함하는 미디어 정보(MPD; Media Presentation Description)를 생성하는 미디어 정보 생성부를 포함하고,
    상기 세그먼트 생성부는 상기 네트워크의 대역폭이 기 설정된 비트율 차이의 50% 이상 변동할 확률 및 네트워크 대역폭 측정을 위한 상기 소정의 시간 간격에 기반하여 상기 세그먼트의 길이를 산출하며, 상기 소정의 시간 간격으로 측정된 네트워크 대역폭의 변화에 따라 상기 레프리젠테이션의 길이를 조정하여 설정하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 세그먼트는 동일 또는 서로 다른 비트율로 인코딩된 것을 특징으로 하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 세그먼트 생성부는,
    체비세프 부등식을 이용하여 네트워크의 대역폭이 기 설정된 비트율 차이의 50% 이상 변동할 확률을 산출하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    세그먼트 생성부는,
    소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 평균(Bavg(i)), 분산(V(i)) 및 소정의 비트율 차이(Rg)의 사칙 연산을 이용해 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭이 상기 기 설정된 비트율 차이(Rg)의 50% 이상 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 세그먼트 생성부는,
    현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 상기 기 설정된 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수를 확률(P(i))로부터 산출하고, 평균 측정 횟수와 소정의 시간 간격(Tint)의 사칙 연산을 이용해 세그먼트 길이를 산출하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 세그먼트 생성부는,
    현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 상기 기 설정된 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수 확률(P(i))로부터 산출하고, 상기 평균 측정 횟수와 상기 소정의 시간 간격(Tint)을 곱하여 세그먼트 길이를 산출하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 레프리젠테이션은 하나의 주기 내의 적어도 하나의 미디어 컴포넌트들의 인코딩된 컬렉션을 나타내는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    네트워크 대역폭을 측정하기 위한 상기 소정의 시간 간격은, 상기 네트워크 대역폭의 변화 속도에 따라 간격의 길이가 조정되는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 세그먼트 생성부는,
    상기 네트워크 대역폭의 변화가 클수록 상기 레프리젠테이션의 길이를 짧게 설정하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 장치.
  11. 네트워크의 대역폭을 소정의 시간 간격(Tint)으로 측정하는 대역폭 측정 단계;
    컨텐츠를 하나 이상의 인터벌로 나눈 레프리젠테이션이 포함하는 복수의 세그먼트를 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 세그먼트를 포함하는 레프리젠테이션의 정보를 포함하는 미디어 정보(MPD; Media Presentation Description)를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 세그먼트를 생성하는 단계는,
    네트워크의 대역폭이 기 설정된 비트율 차이의 50% 이상 변동할 확률 및 네트워크 대역폭 측정을 위한 상기 소정의 시간 간격에 기반하여 상기 세그먼트의 길이를 산출하는 단계와,
    상기 소정 시간 간격으로 측정되는 네트워크 대역폭의 변화에 따라 상기 레프리젠테이션의 길이를 조정하여 설정하는 단계를 포함하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 세그먼트는 동일 또는 서로 다른 비트율로 인코딩된 것을 특징으로 하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 세그먼트를 생성하는 단계는,
    체비세프 부등식을 이용하여 네트워크의 대역폭이 상기 기 설정된 비트율 차이의 50% 이상 변동할 확률을 산출하는 단계를 포함하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 세그먼트를 생성하는 단계는,
    소정의 시간 간격(Tint)으로 i번 측정된 대역폭의 평균(Bavg(i)), 분산(V(i)) 및 상기 기 설정된 비트율 차이(Rg)의 사칙 연산을 이용해 현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭이 상기 기 설정된 비트율 차이(Rg)의 50% 이상 커지거나 작아질 확률(P(i))을 산출하는 단계를 포함하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 세그먼트를 생성하는 단계는,
    현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 자체가 상기 기 설정된 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수를 확률(P(i))로부터 산출하고, 평균 측정 횟수와 소정의 시간 간격(Tint)의 사칙 연산을 이용해 세그먼트 길이를 산출하는 단계를 포함하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 세그먼트를 생성하는 단계는,
    현 시점인 i번째로 대역폭을 측정한 시점에서 측정된 네트워크의 대역폭 이 상기 기 설정된 비트율 차이(Rg)의 절반만큼 커지거나 작아질 때까지의 평균 측정 횟수 확률(P(i))로부터 산출하는 단계; 및
    상기 평균 측정 횟수와 상기 소정의 시간 간격(Tint)을 곱하여 세그먼트 길이를 산출하는 단계를 포함하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 레프리젠테이션은 하나의 주기 내의 적어도 하나의 미디어 컴포넌트들의 인코딩된 컬렉션을 나타내는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    네트워크 대역폭을 측정하기 위한 상기 소정의 시간 간격은, 상기 네트워크 대역폭의 변화 속도에 따라 간격의 길이가 조정되는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 세그먼트를 생성하는 단계는,
    상기 네트워크 대역폭의 변화가 클수록 상기 레프리젠테이션의 길이를 짧게 설정하는 단계를 포함하는, 대쉬 기반 컨텐츠 제공 방법.
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