KR102388186B1 - Method and apparatus for video frame transmission based on expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct - Google Patents

Method and apparatus for video frame transmission based on expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct Download PDF

Info

Publication number
KR102388186B1
KR102388186B1 KR1020200081723A KR20200081723A KR102388186B1 KR 102388186 B1 KR102388186 B1 KR 102388186B1 KR 1020200081723 A KR1020200081723 A KR 1020200081723A KR 20200081723 A KR20200081723 A KR 20200081723A KR 102388186 B1 KR102388186 B1 KR 102388186B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frame
expected value
maximization algorithm
parameter
frames
Prior art date
Application number
KR1020200081723A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210084211A (en
Inventor
이정륜
한은정
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 중앙대학교 산학협력단 filed Critical 중앙대학교 산학협력단
Publication of KR20210084211A publication Critical patent/KR20210084211A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102388186B1 publication Critical patent/KR102388186B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/443OS processes, e.g. booting an STB, implementing a Java virtual machine in an STB or power management in an STB
    • H04N21/4436Power management, e.g. shutting down unused components of the receiver
    • G06N7/005
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N7/00Computing arrangements based on specific mathematical models
    • G06N7/01Probabilistic graphical models, e.g. probabilistic networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/436Interfacing a local distribution network, e.g. communicating with another STB or one or more peripheral devices inside the home
    • H04N21/4363Adapting the video stream to a specific local network, e.g. a Bluetooth® network
    • H04N21/43637Adapting the video stream to a specific local network, e.g. a Bluetooth® network involving a wireless protocol, e.g. Bluetooth, RF or wireless LAN [IEEE 802.11]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02Power saving arrangements
    • H04W52/0209Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H04W52/0241Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal where no transmission is received, e.g. out of range of the transmitter
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 와이파이 다이렉트에서 기댓값 최대화 알고리즘 기반 비디오 프레임 전송 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 와이파이 다이렉트에서 기댓값 최대화 알고리즘 기반 비디오 프레임 전송 장치로서, 프로세서 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 기댓값 최대화 알고리즘 기반으로 이전에 수신한 x-프레임(x는 I, P 및 B 중 하나임) 크기 정보를 이용하여 상기 x-프레임 크기의 분포를 업데이트하고, 상기 업데이트된 상기 x-프레임 크기의 분포에 기초하여 다음 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정하고, 상기 결정된 어웨이크 구간에 기초하여, 상기 다음 x-프레임이 클라이언트에게 전송되도록, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하는 비디오 프레임 전송 장치가 제공된다. The present invention discloses a method and apparatus for transmitting a video frame based on an expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct. According to the present invention, there is provided an apparatus for transmitting video frames based on an expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct, comprising a processor and a memory connected to the processor, wherein the memory includes an x-frame (x is I) previously received based on the expected value maximization algorithm. , P and B) update the distribution of the x-frame size using size information, and determine the length of the awake interval for the next x-frame based on the updated distribution of the x-frame size, and , a video frame transmission apparatus storing program instructions executable by the processor so that the next x-frame is transmitted to the client based on the determined awake period.

Description

와이파이 다이렉트에서 기댓값 최대화 알고리즘 기반 비디오 프레임 전송 방법 및 장치{Method and apparatus for video frame transmission based on expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct}Method and apparatus for video frame transmission based on expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct

본 발명은 와이파이 다이렉트에서 기댓값 최대화 알고리즘 기반 비디오 프레임 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for transmitting a video frame based on an expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct.

무선 액세스 포인트(AP)없이 두 기기를 연결하기 위해 와이파이 다이렉트(Wi-Fi Direct)가 제안되었다. Wi-Fi Direct has been proposed to connect two devices without a wireless access point (AP).

최근 와이파이 다이렉트 호환 모바일 기기의 배포로 비디오 스트리밍이 더욱 편리해짐에 따라 비디오 품질과 향상된 스트리밍 안정성에 대한 요구가 증가하고 있으며, 와이파이 다이렉트가 Bluetooth 및 ZigBee에 비해 높은 데이터 전송률 및 커버리지를 갖고 있어 주로 사용될 것으로 예상된다. As video streaming becomes more convenient with the recent distribution of Wi-Fi Direct compatible mobile devices, the demand for video quality and improved streaming stability is increasing. expected.

비디오 스트리밍은 데드라인까지 안정적인 정보 흐름과 패킷 전달을 요구하지만 무선 네트워크의 제한된 대역폭으로 인해 이러한 서비스를 안정적으로 제공하는데 어려움이 있다. Video streaming requires stable information flow and packet delivery until the deadline, but it is difficult to reliably provide these services due to the limited bandwidth of wireless networks.

이러한 시스템에서 최상의 엔드-투-엔드 서비스를 제공하기 위해서는 비디오 프레임 구조와 무선 자원할당을 함께 고려해야 한다. 비디오 프레임 구조와 관련하여 저장, 전송 용량 및 공간/시간에서의 중복성을 줄이기 위해 다양한 압축 기술이 개발되고 있다.In order to provide the best end-to-end service in such a system, the video frame structure and radio resource allocation should be considered together. Various compression techniques have been developed to reduce redundancy in storage, transmission capacity, and space/time in relation to the video frame structure.

MPEG (Moving Picture Experts Group)-x 및 H.264 / AVC와 같은 계층적 코딩 기술에 따르면 비디오 스트림을 압축하기 위해 I-프레임, P-프레임 및 B-프레임의 세 가지 주요 비디오 프레임 유형이 정의된다. According to hierarchical coding techniques such as MPEG (Moving Picture Experts Group)-x and H.264/AVC, three main types of video frames are defined for compressing video streams: I-frames, P-frames and B-frames. .

모바일 기기의 배터리 용량이 제한되어 있기 때문에 와이파이 다이렉트 기기에 효율적인 에너지 소비를 제공하는 것이 중요하다. 와이파이 다이렉트 표준은 불필요한 에너지 소비를 줄이기 위해 두 가지 절전 방법인 Opportunistic 기법과 NoA(Notice of absent) 기법의 두 가지가 제안되고 있다.Given the limited battery capacity of mobile devices, it is important to provide efficient energy consumption for Wi-Fi Direct devices. In the Wi-Fi Direct standard, in order to reduce unnecessary energy consumption, two power saving methods, an opportunistic technique and a notice of absent (NoA) technique, have been proposed.

와이파이 다이렉트에서 Group Owner(GO)는 기존의 Wi-Fi 망에서 AP의 역할을 담당하고, GO를 중심으로 연결된 기기들은 클라이언트로 정의한다. In Wi-Fi Direct, the group owner (GO) plays the role of an AP in the existing Wi-Fi network, and devices connected around the GO are defined as clients.

Opportunistic 기법은 정해진 CT Window(Client Traffic Window) 시간 내에 GO가 클라이언트에게 데이터 전송을 시작하는 경우, 그 전송이 모두 완료된 후에야 GO가 다시 슬립구간으로 진입할 수 있는 것을 특징으로 하는 기법이고, NoA 기법은 GO가 정해진 어웨이크 구간(awake interval) 내에서만 클라이언트에게 데이터 전송을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 기법이다.The opportunistic technique is a technique characterized in that when the GO starts transmitting data to the client within the predetermined CT Window (Client Traffic Window) time, the GO can enter the sleep section again only after the transmission is all completed, and the NoA technique is This is a technique characterized in that the GO can transmit data to the client only within a predetermined awake interval.

이 중 NoA 기법은 비디오 프레임이 손실되는 것을 막기 위해서는 어웨이크 구간이 프레임을 전송하기에 충분해야 한다. 하지만 프레임 전송이 완료되었을 때에도 클라이언트가 깨어있기 때문에 상당한 양의 에너지가 낭비되는 문제점이 있다. Among them, in the NoA technique, an awake period should be sufficient to transmit a frame in order to prevent loss of a video frame. However, there is a problem in that a considerable amount of energy is wasted because the client is awake even when the frame transmission is completed.

등록특허 10-1704655Registered Patent 10-1704655

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 전력 소모는 줄이면서도 비디오 프레임의 지연 및 누락은 최소화할 수 있는 와이파이 다이렉트에서 기댓값 최대화 알고리즘 기반 비디오 프레임 전송 방법 및 장치를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art, the present invention proposes a method and apparatus for transmitting a video frame based on an expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct that can minimize delay and omission of video frames while reducing power consumption.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 와이파이 다이렉트에서 기댓값 최대화 알고리즘 기반 비디오 프레임 전송 장치로서, 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 기댓값 최대화 알고리즘 기반으로 이전에 수신한 x-프레임(x는 I, P 및 B 중 하나임) 크기 정보를 이용하여 상기 x-프레임 크기의 분포를 업데이트하고, 상기 업데이트된 상기 x-프레임 크기의 분포에 기초하여 다음 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정하고, 상기 결정된 어웨이크 구간에 기초하여, 상기 다음 x-프레임이 클라이언트에게 전송되도록, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하는 비디오 프레임 전송 장치가 제공된다. In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for transmitting video frames based on an expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct, comprising: a processor; and a memory coupled to the processor, wherein the memory is configured to distribute the x-frame size using previously received x-frame (x is one of I, P, and B) size information based on an expected value maximization algorithm. to determine the length of the awake interval for the next x-frame based on the updated distribution of the x-frame size, and based on the determined awake interval, the next x-frame is transmitted to the client Preferably, there is provided a video frame transmission apparatus for storing program instructions executable by the processor.

상기 프로그램 명령어들은, 상기 기댓값 최대화 알고리즘을 이용하여 모양 파라미터, 스케일 파라미터 및 모든 혼합 컴포넌트의 가중치 파라미터를 포함하는 프레임 크기 분포의 파라미터를 업데이트할 수 있다. The program instructions may update a parameter of a frame size distribution including a shape parameter, a scale parameter and a weight parameter of all blending components using the expected value maximization algorithm.

상기 프로그램 명령어들은, 상기 기댓값 최대화 알고리즘을 이용하여 상기 모양 파라미터, 상기 스케일 파라미터 및 상기 혼합 컴포넌트의 가중치 파라미터에 대한 로그 우도 함수를 최대화하고, 상기 최대화된 로그 우도 함수를 통해 상기 모양 파라미터, 상기 스케일 파라미터 및 상기 가중치 파라미터의 새로운 추정치를 획득할 수 있다. The program instructions are configured to maximize a log-likelihood function for the shape parameter, the scale parameter, and the weight parameter of the blending component using the expected value maximization algorithm, and use the maximized log-likelihood function to determine the shape parameter, the scale parameter and obtain a new estimate of the weight parameter.

상기 업데이트는, 비디오 프레임의 확률밀도함수를 자동으로 재구성하기 위한 것일 수 있다. The update may be for automatically reconstructing a probability density function of a video frame.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 와이파이 다이렉트에서 기댓값 최대화 알고리즘 기반 비디오 프레임 전송 방법으로서, (a) 기댓값 최대화 알고리즘 기반으로 x-프레임(x는 I, P 및 B 중 하나임)의 확률밀도함수를 재구성하는 단계; (b) 상기 재구성된 확률밀도함수를 이용하여 다음 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정하는 단계; 및 (c) 상기 결정된 어웨이크 구간에 기초하여, 상기 다음 x-프레임을 클라이언트로 전송하는 단계를 포함하는 비디오 프레임 전송 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, as a video frame transmission method based on an expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct, (a) reconstructing a probability density function of an x-frame (x is one of I, P and B) based on the expected value maximization algorithm step; (b) determining the length of the awake interval for the next x-frame using the reconstructed probability density function; and (c) transmitting the next x-frame to the client based on the determined awake period.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기한 방법을 수행하는 기록매체에 저장되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable program stored in a recording medium for performing the above method.

본 발명은 비디오 프레임을 전송하는데 필요한 어웨이크 구간의 길이를 결정하기 위해 기댓값 최대화 알고리즘을 사용하여 일반적인 파라미터(모양(shape) 파라미터, 스케일(scale) 파라미터 및 모든 혼합 컴포넌트(mixture component)의 가중치)를 업데이트하여 비디오 프레임마다 새로운 확률밀도함수를 자동으로 재구성하며, 이를 통해 와이파이 다이렉트에서 불필요한 에너지 소비 및 전송 지연을 줄일 수 있는 장점이 있다. In the present invention, general parameters (shape parameter, scale parameter, and weight of all mixture components) using an expectation maximization algorithm to determine the length of an awake interval required to transmit a video frame It automatically reconstructs a new probability density function for each video frame by updating, which has the advantage of reducing unnecessary energy consumption and transmission delay in Wi-Fi Direct.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비디오 프레임 전송 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 GoP 구조의 순서를 도시한 도면이다.
도 3은 GMM에서의 기댓값 최대화 알고리즘을 과정을 도시한 것이다.
도 4는 잔여 I-프레임 및 P-프레임이 다음 B-프레임 구간에서 전송되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram showing the configuration of a video frame transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the sequence of the GoP structure.
Figure 3 shows the process of the expected value maximization algorithm in GMM.
4 is a diagram for explaining a process in which residual I-frames and P-frames are transmitted in the next B-frame period.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서는 에너지 효율을 높이고 전송 지연을 줄이기 위해 기댓값 최대화(Expectation Maximization: EM) 알고리즘을 사용하여 비콘에서 어웨이크 구간(awake interval)의 길이를 동적으로 조정하는 방법을 제안한다.The present invention proposes a method of dynamically adjusting the length of an awake interval in a beacon using an Expectation Maximization (EM) algorithm in order to increase energy efficiency and reduce transmission delay.

본 실시예에서는 프레임 유형 당 프레임 크기의 분포에 따라 비콘 구간에서 어웨이크 구간의 수와 길이를 조정한다. 기댓값 최대화 알고리즘은 모양 파라미터, 스케일 파라미터 및 모든 혼합 컴포넌트의 가중치 파라미터를 포함하여 프레임 크기 분포의 파라미터를 업데이트하는데 사용된다. 또한, 비디오 프레임들간의 상호 의존성을 고려하고, 우선 순위가 높은 비디오 프레임의 전송 성공 확률을 증가시킨다. In the present embodiment, the number and length of the awake period in the beacon period are adjusted according to the distribution of frame sizes per frame type. An expectation maximization algorithm is used to update the parameters of the frame size distribution, including shape parameters, scale parameters, and weight parameters of all blending components. In addition, it considers the interdependence between video frames and increases the transmission success probability of a video frame having a higher priority.

이에, 본 실시예에서는 전송 효율을 향상시키기 위해 프레임 유형 당 프레임 전송의 우선 순위가 결정된다. Accordingly, in the present embodiment, the priority of frame transmission per frame type is determined in order to improve transmission efficiency.

모양 파라미터, 스케일 파라미터 및 모든 혼합 컴포넌트의 가중치 파라미터는 프레임 크기 분포의 형태, 쉬프트 등을 위해 사용된다. The shape parameters, scale parameters and weight parameters of all blending components are used for shape, shift, etc. of the frame size distribution.

스케일 파라미터는 프레임 크기 분포의 피크를 쉬프트 하기 위해 사용되며, 스케일 파라미터의 증가하는 값은 프레임 크기 분포의 평균 및 분산을 증가시킨다. The scale parameter is used to shift the peak of the frame size distribution, and increasing values of the scale parameter increase the average and variance of the frame size distribution.

모양 파라미터가 고정되어 있을 때, 스케일 파라미터의 감소하는 값은 프레임 크기 분포가 지수 분포가 되도록 하며, 반대로 스케일 파라미터의 증가하는 값은 프레임 크기 분포가 정규 분포가 되도록 한다. When the shape parameter is fixed, a decreasing value of the scale parameter causes the frame size distribution to become an exponential distribution, and conversely, an increasing value of the scale parameter causes the frame size distribution to become a normal distribution.

가중치 파라미터는 각 프레임 크기 분포의 계수이다. 새로운 분포는 분포-가중치 결과의 합으로 구성된다.The weight parameter is a coefficient of each frame size distribution. The new distribution consists of the sum of the distribution-weighted results.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비디오 프레임 전송 장치의 구성을 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing the configuration of a video frame transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 비디오 프레임 전송 장치는 프로세서(100) 및 메모리(102)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the apparatus for transmitting a video frame according to the present embodiment may include a processor 100 and a memory 102 .

도 1에 도시된 장치는 와이파이 다이렉트에서 GO에 해당한다. The device shown in FIG. 1 corresponds to GO in Wi-Fi Direct.

와이파이 다이렉트에서는 네트워크 그룹을 형성한 단말기들 중 하나의 단말기가 통신의 시작과 종료의 역할을 수행하는 GO가 되며, GO는 무선 접속 장치의 기능을 수행하고, 네트워크 그룹을 제어하는 역할을 한다. In Wi-Fi Direct, one terminal among terminals forming a network group becomes a GO that starts and ends communication, and the GO functions as a wireless access device and controls the network group.

GO는 자신에 접속한 클라이언트에 IP 주소를 배정하고, 이하에서 설명하는 바와 같이 어웨이크 구간을 결정하여 비디오 프레임을 전송한다. The GO allocates an IP address to a client connected to it, determines an awake period as described below, and transmits a video frame.

도 1을 참조하면, 프로세서(100)는 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있는 CPU(central processing unit)나 그밖에 가상 머신 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a processor 100 may include a central processing unit (CPU) capable of executing a computer program or other virtual machines.

메모리(102)는 고정식 하드 드라이브나 착탈식 저장 장치와 같은 불휘발성 저장 장치를 포함할 수 있다. 착탈식 저장 장치는 컴팩트 플래시 유닛, USB 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 메모리(102)는 각종 랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리도 포함할 수 있다.Memory 102 may include a non-volatile storage device such as a fixed hard drive or a removable storage device. The removable storage device may include a compact flash unit, a USB memory stick, and the like. Memory 102 may also include volatile memory, such as various random access memories.

이와 같은 메모리(102)에는 프로세서(100)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들이 저장된다. Such memory 102 stores program instructions executable by the processor 100 .

본 실시예에 따른 프로그램 명령어들은, 기댓값 최대화 알고리즘 기반으로 이전에 수신한 x-프레임(x는 I, P 및 B 중 하나임) 크기 정보를 이용하여 상기 x-프레임 크기의 분포를 업데이트하고, 상기 업데이트된 상기 x-프레임 크기의 분포에 기초하여 다음 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정하고, 상기 결정된 어웨이크 구간에 기초하여, 상기 다음 x-프레임이 클라이언트에 전송되도록 한다. The program instructions according to the present embodiment update the distribution of the x-frame size using previously received x-frame (x is one of I, P, and B) size information based on the expected value maximization algorithm, and the update is performed. The length of the awake period for the next x-frame is determined based on the distribution of the size of the x-frame, and the next x-frame is transmitted to the client based on the determined awake period.

여기서, x-프레임 크기 분포의 업데이트는, 기댓값 최대화 알고리즘을 이용하여 모양 파라미터, 스케일 파라미터 및 모든 혼합 컴포넌트의 가중치 파라미터를 포함하는 프레임 크기 분포의 파라미터를 업데이트하는 것으로 정의된다. Here, the update of the x-frame size distribution is defined as updating the parameters of the frame size distribution including the shape parameter, the scale parameter and the weight parameter of all blending components using an expected value maximization algorithm.

또한, 프로그램 명령어들은, 기댓값 최대화 알고리즘을 이용하여 상기 모양 파라미터, 상기 스케일 파라미터 및 상기 혼합 컴포넌트의 가중치 파라미터에 대한 로그 우도 함수를 최대화하고, 상기 최대화된 로그 우도 함수를 통해 상기 모양 파라미터, 상기 스케일 파라미터 및 상기 가중치 파라미터의 새로운 추정치를 획득한다.Further, the program instructions are configured to maximize a log-likelihood function for the shape parameter, the scale parameter, and the weight parameter of the blending component using an expectation maximization algorithm, and use the maximized log-likelihood function to determine the shape parameter, the scale parameter, and the like. and obtain a new estimate of the weight parameter.

본 실시예에 따르면, 비디오 프레임의 확률밀도함수를 고정하지 않고, 기댓값 최대화 알고리즘을 이용하여 자동으로 재구성하여 비디오 프레임의 전송 효율을 한층 높일 수 있다. According to the present embodiment, the transmission efficiency of the video frame can be further improved by automatically reconstructing the probability density function of the video frame using an expected value maximization algorithm without fixing the probability density function.

이하에서는, 우선 비디오 프레임 크기 분포를 분석하기 위한 감마 혼합 모델에 대한 기댓값 최대화 알고리즘의 적용을 설명한다. Hereinafter, application of the expectation maximization algorithm to the gamma mixture model for analyzing the video frame size distribution will be described first.

가변 프레임 크기를 지원하는 비디오 코덱은 일반적으로 비디오 프레임을 인트라 프레임(I-프레임), 예측 프레임(P-프레임) 및 양방향 예측 프레임(B-프레임)의 세 가지 유형으로 분류한다. Video codecs that support variable frame sizes generally classify video frames into three types: intra frames (I-frames), predictive frames (P-frames), and bidirectional predictive frames (B-frames).

비디오 프레임은 공간적 및 시간적 중복성을 줄이기 위해 GoP(Group of Pictures)라 불리는 시퀀스로 인코딩될 수 있다. Video frames may be encoded into sequences called Groups of Pictures (GoPs) to reduce spatial and temporal redundancy.

도 2는 GoP 구조의 순서를 도시한 도면이다. 2 is a diagram showing the sequence of the GoP structure.

도 2에 도시된 바와 같이, 비디오 프레임은 예를 들어, I, B, B, P, B, B, ... 순서로 전송된다. As shown in Fig. 2, video frames are transmitted in the order of, for example, I, B, B, P, B, B, ....

I-프레임은 어떠한 움직임 보상 없이 인코딩되지 않은 프레임이며, P-프레임은 이전 I-프레임 및 P-프레임을 참조하여 인코딩된다. I-frames are frames that are not encoded without any motion compensation, and P-frames are encoded with reference to previous I-frames and P-frames.

I-프레임의 손실은 GoP의 모든 프레임의 손실을 초래하고, P-프레임의 손실은 도 2b 및 2c에 도시된 바와 같이, 다음의 P-프레임 및 B-프레임의 손실을 초래한다. Loss of I-frame results in loss of all frames of GoP, and loss of P-frame results in loss of subsequent P-frames and B-frames, as shown in FIGS. 2B and 2C .

반면 도 2d에 도시된 바와 같이, B-프레임의 손실은 다른 프레임에 영향을 미치지 않는다. On the other hand, as shown in FIG. 2D , the loss of the B-frame does not affect other frames.

와이파이 다이렉트의 절전 모드를 고려할 때, 비콘 구간의 어웨이크 구간의 수는 각 어웨이크 구간과 각 비디오 프레임간에 일대일 매핑 관계가 존재하도록 결정되고, 즉, 하나의 비디오 프레임에 하나의 어웨이크 구간이 할당된다. Considering the power saving mode of Wi-Fi Direct, the number of awake sections of the beacon section is determined such that a one-to-one mapping relationship exists between each awake section and each video frame, that is, one awake section is allocated to one video frame do.

비디오 프레임의 어웨이크 구간은 프레임 유형에 따라 분류되고, I-프레임 구간, P-프레임 구간 및 B-프레임 구간으로 각각 I-프레임, P-프레임 및 B-프레임에 할당된 어웨이크 구간을 호출한다. The awake period of a video frame is classified according to the frame type, and the awake period assigned to the I-frame, P-frame and B-frame is called as I-frame period, P-frame period, and B-frame period, respectively. .

본 실시예에 따르면, GO는 이전에 수신한 x-프레임에 의해 업데이트된 x-프레임 크기의 분포에 기초하여 다음 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정한다. According to this embodiment, the GO determines the length of the awake interval for the next x-frame based on the distribution of x-frame sizes updated by the previously received x-frames.

본 실시예에 따르면, x-프레임 크기의 분포 업데이트는 감마 혼합 모델(GAMMA MIXTURE MODEL: GMM)에 대한 기댓값 최대화 알고리즘을 통해 이루어지고, 이는 관측된 데이터 분포에 가장 적합한 확률론적 모델을 탐색하기 위해 파라미터(예를 들어, 모양 파라미터, 스케일 파라미터, 가중치 파라미터)의 최대 우도 추정치(maximum-likelihood estimates)를 찾는 반복적인 접근법이다. According to this embodiment, the distribution update of the x-frame size is done through an expectation maximization algorithm for the GAMMA MIXTURE MODEL (GMM), which is a parameter to search for a probabilistic model most suitable for the observed data distribution. It is an iterative approach to find maximum-likelihood estimates of (eg shape parameters, scale parameters, weight parameters).

Figure 112020069015063-pat00001
를 x-프레임 크기의 일련의 샘플이라 하고, 여기서,
Figure 112020069015063-pat00002
는 x-프레임의 전체 개수, x는 I, P 및 B중 하나이다.
Figure 112020069015063-pat00001
Let be a series of samples of x-frame size, where
Figure 112020069015063-pat00002
is the total number of x-frames, where x is one of I, P and B.

프레임 크기 데이터는 독립적이고 동일하게 분포된 (i,i,d.) 랜덤 변수의 샘플로 간주되고, x-프레임 크기의 GMM은 이러한 변수가 N 분포의 기여로 인한 것으로 간주되고, 다음과 같이 주어진다. The frame size data is considered to be a sample of independent and equally distributed (i,i,d.) random variables, and the GMM of the x-frame size is assumed that these variables are due to the contribution of the N distribution, given by .

Figure 112020069015063-pat00003
Figure 112020069015063-pat00003

여기서,

Figure 112020069015063-pat00004
는 x-프레임 크기
Figure 112020069015063-pat00005
의 GMM 파라미터 벡터이고,
Figure 112020069015063-pat00006
는 모양 파라미터(
Figure 112020069015063-pat00007
) 및 스케일 파라미터(
Figure 112020069015063-pat00008
)를 나타내며,
Figure 112020069015063-pat00009
(
Figure 112020069015063-pat00010
)는
Figure 112020069015063-pat00011
인 가중치 파라미터이고, N은 혼합 컴포넌트의 수이다. 감마 분포의 확률밀도함수(PDF)는 다음과 같이 정의된다. here,
Figure 112020069015063-pat00004
is the x-frame size
Figure 112020069015063-pat00005
is the GMM parameter vector of
Figure 112020069015063-pat00006
is the shape parameter (
Figure 112020069015063-pat00007
) and scale parameters (
Figure 112020069015063-pat00008
) represents,
Figure 112020069015063-pat00009
(
Figure 112020069015063-pat00010
)Is
Figure 112020069015063-pat00011
is a weight parameter, and N is the number of mixing components. The probability density function (PDF) of the gamma distribution is defined as follows.

Figure 112020069015063-pat00012
Figure 112020069015063-pat00012

여기서

Figure 112020069015063-pat00013
는here
Figure 112020069015063-pat00013
Is

Figure 112020069015063-pat00014
인 오일러 감마 함수이다.
Figure 112020069015063-pat00014
is the Euler gamma function.

그러면, x-프레임 크기의 결합 분포(joint distribution)는 다음과 같다. Then, the joint distribution of the x-frame size is

Figure 112020069015063-pat00015
Figure 112020069015063-pat00015

GMM에 대한 기댓값 최대화 알고리즘은 다음 두 단계인 E 단계 및 M 단계로 구성된다. The expected value maximization algorithm for GMM consists of the following two steps, E-step and M-step.

E 단계에서, 숨겨진 이산

Figure 112020069015063-pat00016
가 모델에 도입될 때 기댓값 최대화 방법을 이용하여 파라미터(예를 들어, 가중치 파라미터, 모양 파라미터 및 스케일 파라미터)에 관한 로그-우도(log-likelihood) 함수를 최대화하기 위해 기댓값 최대화 방법을 사용한다. In step E, the hidden discrete
Figure 112020069015063-pat00016
When is introduced into the model, the expected maximization method is used to maximize the log-likelihood function for parameters (eg, weight parameters, shape parameters, and scale parameters) using the expected value maximization method.

Figure 112020069015063-pat00017
는 샘플
Figure 112020069015063-pat00018
가 유형 j의 분포에 속하는 것을 의미한다.
Figure 112020069015063-pat00017
is the sample
Figure 112020069015063-pat00018
means that it belongs to the distribution of type j.

로그 우도의 기댓값은 다음과 같이 정의된다. The expected value of log likelihood is defined as

Figure 112020069015063-pat00019
Figure 112020069015063-pat00019

여기서,

Figure 112020069015063-pat00020
는 로그 우도 함수이고,
Figure 112020069015063-pat00021
는 k번째 반복에서 GMM 파라미터의 벡터이다. here,
Figure 112020069015063-pat00020
is the log-likelihood function,
Figure 112020069015063-pat00021
is the vector of GMM parameters in the kth iteration.

M 단계에서, 로그 우도 함수

Figure 112020069015063-pat00022
의 기댓값을 최대화함에 의해 파라미터
Figure 112020069015063-pat00023
의 새로운 추정치가 얻어진다. In step M, the log-likelihood function
Figure 112020069015063-pat00022
parameter by maximizing the expected value of
Figure 112020069015063-pat00023
A new estimate of is obtained.

GMM 파라미터의 새로운 추정치는 다음과 같이 얻어진다. A new estimate of the GMM parameter is obtained as follows.

Figure 112020069015063-pat00024
Figure 112020069015063-pat00024

Figure 112020069015063-pat00025
Figure 112020069015063-pat00025

Figure 112020069015063-pat00026
Figure 112020069015063-pat00026

여기서, 디감마 함수(Digamma function)

Figure 112020069015063-pat00027
Figure 112020069015063-pat00028
로 정의되고,
Figure 112020069015063-pat00029
를 설명하는 분포 유형 j의 책임값(responsibility)은 다음과 같이 정의될 수 있다. Here, the digamma function
Figure 112020069015063-pat00027
Is
Figure 112020069015063-pat00028
is defined as
Figure 112020069015063-pat00029
The responsibility of the distribution type j that describes can be defined as follows.

Figure 112020069015063-pat00030
Figure 112020069015063-pat00030

도 4는 GMM에서의 기댓값 최대화 알고리즘의 수행 과정을 도시한 것이며, GMM의 최적 파라미터들이 알고리즘 1이 반복을 중단할 때 얻어지는 것을 나타낸다. 4 shows the performance of the expected value maximization algorithm in the GMM, and shows that the optimal parameters of the GMM are obtained when Algorithm 1 stops iteration.

이하에서는, x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정하는 알고리즘을 상세하게 설명한다. Hereinafter, an algorithm for determining the length of the awake interval for the x-frame will be described in detail.

Figure 112020069015063-pat00031
는 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이,
Figure 112020069015063-pat00032
Figure 112020069015063-pat00033
에 전송될 수 있는 x-프레임 크기이다.
Figure 112020069015063-pat00031
is the length of the awake interval for the x-frame,
Figure 112020069015063-pat00032
Is
Figure 112020069015063-pat00033
x-frame size that can be transmitted in .

본 실시예는 다음과 같이,

Figure 112020069015063-pat00034
를 x-프레임 크기 분포의 평균 및 표준 편차의 함수로 결정한다. This example is as follows:
Figure 112020069015063-pat00034
is determined as a function of the mean and standard deviation of the x-frame size distribution.

Figure 112020069015063-pat00035
Figure 112020069015063-pat00035

여기서,

Figure 112020069015063-pat00036
Figure 112020069015063-pat00037
의 값을 제어하는 스케일 팩터를 나타낸다. here,
Figure 112020069015063-pat00036
Is
Figure 112020069015063-pat00037
Represents a scale factor that controls the value of .

x-프레임 크기의 평균은 다음과 같다. The average of the x-frame sizes is

Figure 112020069015063-pat00038
Figure 112020069015063-pat00038

x-프레임 크기의 두 번째 모멘트는 다음과 같이 계산된다. The second moment of the x-frame size is calculated as

Figure 112020069015063-pat00039
Figure 112020069015063-pat00039

여기서,

Figure 112020069015063-pat00040
이다. here,
Figure 112020069015063-pat00040
am.

수학식 10 및 11로부터 x-프레임 크기 분포의 분산이 다음과 같이 얻어진다. From equations (10) and (11), the variance of the x-frame size distribution is obtained as follows.

Figure 112020069015063-pat00041
Figure 112020069015063-pat00041

그러면, x-프레임 크기는 다음에 의해 계산될 수 있다. Then, the x-frame size can be calculated by

Figure 112020069015063-pat00042
Figure 112020069015063-pat00042

여기서,

Figure 112020069015063-pat00043
은 비트율이다. here,
Figure 112020069015063-pat00043
is the bit rate.

x-프레임 크기가

Figure 112020069015063-pat00044
보다 클 때 x-프레임 전체가
Figure 112020069015063-pat00045
동안 전송될 수 없으며, 어웨이크 구간이 프레임 크기에 비해 작기 때문에 패킷 분할 또는 프레임 드랍이 이루어져야만 한다. x-frame size
Figure 112020069015063-pat00044
When greater than the entire x-frame
Figure 112020069015063-pat00045
Since the awake period is small compared to the frame size, packet segmentation or frame drop must be performed.

이에, 본 실시예에서는 x-프레임이

Figure 112020069015063-pat00046
동안 완전히 전송될 수 있는 목표 확률(target probability)을 계산한다. Therefore, in this embodiment, the x-frame is
Figure 112020069015063-pat00046
Calculate the target probability that can be completely transmitted during

예를 들어, 목표 확률이 95%로 설정되면, x-프레임의 95%가 패킷 분할(fragmentation) 또는 프레임 드랍 없이 전체적으로 전송될 수 있고, 5%는

Figure 112020069015063-pat00047
동안 전체적으로 전송될 수 없음을 의미한다. For example, if the target probability is set to 95%, 95% of x-frames can be transmitted entirely without packet fragmentation or frame drops, and 5%
Figure 112020069015063-pat00047
It means that it cannot be transmitted as a whole during

목표 확률은 다음과 같이 주어진다. The target probability is given by

Figure 112020069015063-pat00048
Figure 112020069015063-pat00048

여기서,

Figure 112020069015063-pat00049
는 불완전 감마 함수이다.here,
Figure 112020069015063-pat00049
is an incomplete gamma function.

이하에서는 우선 순위 기반 프레임 전송 과정을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the priority-based frame transmission process will be described in detail.

전술한 바와 같이, I-프레임의 손실은 GoP의 모든 다음 프레임의 손실을 초래하고, P-프레임의 손실은 다음 P- 및 B- 프레임에 영향을 미치지만, B-프레임의 손실은 다음 프레임에 영향을 미치지 않는다. As described above, the loss of I-frames results in the loss of all subsequent frames in GoP, and the loss of P-frames affects the next P- and B-frames, whereas the loss of B-frames causes the loss of all subsequent frames in the GoP. does not affect

따라서, 우선 순위는 I-프레임, P-프레임 및 B-프레임 순서로 결정되어야 한다. Therefore, the priority should be determined in the order of I-frames, P-frames and B-frames.

본 실시예에 따르면, 프레임의 나머지 부분을 다루기 위한 방법이 우선 순위에 따라 달라진다. According to the present embodiment, a method for handling the rest of the frame varies according to priority.

도 4는 잔여 I-프레임 및 P-프레임이 다음 B-프레임 구간에서 전송되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a process in which residual I-frames and P-frames are transmitted in the next B-frame period.

우선 순위가 가장 높은 I-프레임의 경우, I-프레임(P-프레임)의 나머지 부분은 I-프레임(P-프레임)의 전송 성공 확률을 높이기 위해 바로 다음 B1-프레임(B3-프레임)에 연결되고, B1-프레임(B3-프레임) 구간 동안 B1-프레임(B3-프레임)과 함게 전송된다. For the highest priority I-frame, the rest of the I-frame (P-frame) is connected to the immediately next B1-frame (B3-frame) to increase the probability of successful transmission of the I-frame (P-frame) and transmitted together with the B1-frame (B3-frame) during the B1-frame (B3-frame) period.

상기한 절차로부터 B1-프레임(B3-프레임) 구간 동안 전송될 프레임은 I-프레임의 나머지 부분 및 B1-프레임(B3-프레임)의 크기의 합이 된다. From the above procedure, the frame to be transmitted during the B1-frame (B3-frame) period is the sum of the sizes of the remaining portion of the I-frame and the B1-frame (B3-frame).

따라서, B1-프레임 구간의 길이를 결정하기 위해서는 단지 B1-프레임 크기의 분포만이 사용되는 것이 아니라, 이에 연결된 프레임 크기를 위한 새로운 분포 함수가 요구된다. Therefore, in order to determine the length of the B1-frame section, not only the distribution of the B1-frame size is used, but a new distribution function for the frame size connected thereto is required.

Figure 112020069015063-pat00050
를 Y-프레임의 구간 동안 전송될 수 없는 Y-프레임의 나머지 부분의 크기를 나타내는 변수이고,
Figure 112020069015063-pat00051
는 Y프레임의 크기를 나타내며, Y는 I, P 중 하나이다.
Figure 112020069015063-pat00050
is a variable indicating the size of the remaining portion of the Y-frame that cannot be transmitted during the period of the Y-frame,
Figure 112020069015063-pat00051
represents the size of the Y frame, and Y is one of I and P.

Figure 112020069015063-pat00052
는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112020069015063-pat00052
is given as

Figure 112020069015063-pat00053
Figure 112020069015063-pat00053

여기서,

Figure 112020069015063-pat00054
은 연속적인 랜덤 변수 및 이산적인 랜덤 변수의 조합이다. here,
Figure 112020069015063-pat00054
is a combination of a continuous random variable and a discrete random variable.

만일

Figure 112020069015063-pat00055
이면, 잔여 Y-프레임 사이즈의 분포는 다음과 같이 계산된다. if
Figure 112020069015063-pat00055
, the distribution of the residual Y-frame size is calculated as follows.

Figure 112020069015063-pat00056
Figure 112020069015063-pat00056

만일,

Figure 112020069015063-pat00057
이면 다음과 같다. if,
Figure 112020069015063-pat00057
If so:

Figure 112020069015063-pat00058
Figure 112020069015063-pat00058

만일,

Figure 112020069015063-pat00059
이면 다음과 같다. if,
Figure 112020069015063-pat00059
If so:

Figure 112020069015063-pat00060
Figure 112020069015063-pat00060

수학식 16 내지 18로부터

Figure 112020069015063-pat00061
의 확률밀도함수는 다음과 같이 얻어진다. From Equations 16 to 18
Figure 112020069015063-pat00061
The probability density function of is obtained as follows.

Figure 112020069015063-pat00062
Figure 112020069015063-pat00062

여기서,

Figure 112020069015063-pat00063
는 Dirac-Delta 함수이다.here,
Figure 112020069015063-pat00063
is a Dirac-Delta function.

Figure 112020069015063-pat00064
는 잔여 Y-프레임 및 B-프레임의 크기의 합을 나타내는 랜덤 변수이다.
Figure 112020069015063-pat00064
is a random variable representing the sum of the sizes of the remaining Y-frames and B-frames.

여기서,

Figure 112020069015063-pat00065
의 확률밀도함수는
Figure 112020069015063-pat00066
Figure 112020069015063-pat00067
의 확률밀도함수의 합성곱이 되고, 다음과 같다. here,
Figure 112020069015063-pat00065
The probability density function of
Figure 112020069015063-pat00066
Wow
Figure 112020069015063-pat00067
It is the convolution of the probability density function of

Figure 112020069015063-pat00068
Figure 112020069015063-pat00068

여기서,

Figure 112020069015063-pat00069
이고,
Figure 112020069015063-pat00070
는 퇴화 초기하 함수(degenerate hypergeometric function)이다. here,
Figure 112020069015063-pat00069
ego,
Figure 112020069015063-pat00070
is a degenerate hypergeometric function.

잔여 Y-프레임의 평균은 다음과 같이 계산된다. The average of the remaining Y-frames is calculated as follows.

Figure 112020069015063-pat00071
Figure 112020069015063-pat00071

여기서,

Figure 112020069015063-pat00072
는 Whittaker 함수이다. here,
Figure 112020069015063-pat00072
is a Whitaker function.

잔여 Y-프레임의 2차 모멘트는 다음과 같이 계산된다. The second moment of the remaining Y-frame is calculated as follows.

Figure 112020069015063-pat00073
Figure 112020069015063-pat00073

수학식 10 및 21로부터 잔여 Y-프레임 및 B-프레임의 합의 평균은 다음과 같이 계산된다. From Equations (10) and (21), the average of the sum of the remaining Y-frames and B-frames is calculated as follows.

Figure 112020069015063-pat00074
Figure 112020069015063-pat00074

마지막으로

Figure 112020069015063-pat00075
는 다음과 같이 표현된다. Finally
Figure 112020069015063-pat00075
is expressed as

Figure 112020069015063-pat00076
Figure 112020069015063-pat00076

Figure 112020069015063-pat00077
의 닫힌 형태(closed form)는 수학식 12, 21 및 22를 조합함으로서 얻어진다. 따라서, 잔여 Y-프레임 및 B-프레임의 합에 대한 어웨이크 구간의 길이는 수학식 9를 사용하여 계산된다.
Figure 112020069015063-pat00077
The closed form of is obtained by combining equations (12), (21) and (22). Accordingly, the length of the awake interval for the sum of the remaining Y-frames and B-frames is calculated using Equation (9).

이하에서는 전송 지연 및 에너지 소비에 대해 설명한다. Transmission delay and energy consumption are described below.

x-프레임의 크기가

Figure 112020069015063-pat00078
보다 크면 잔여 Y-프레임은 다음 B-프레임까지 기다려야만 한다. 이러한 대기 시간을 전송 지연으로 정의한다. x-frame size
Figure 112020069015063-pat00078
If greater than, the remaining Y-frames must wait until the next B-frame. This waiting time is defined as the transmission delay.

T는 GoP 구조의 프레임간 구간이고,

Figure 112020069015063-pat00079
는 총 Y-프레임의 수이다. T is the interval between frames of the GoP structure,
Figure 112020069015063-pat00079
is the total number of Y-frames.

그러면 오버사이즈의 Y-프레임의 전송 시간은

Figure 112020069015063-pat00080
이 되고, Y-프레임의 구간에서 전체적으로 전송될 수 없는 Y-프레임의 수는
Figure 112020069015063-pat00081
이다. Then, the transmission time of the oversized Y-frame is
Figure 112020069015063-pat00080
, and the number of Y-frames that cannot be transmitted as a whole in the period of the Y-frame is
Figure 112020069015063-pat00081
am.

Y=I 또는 P에서, I- 및 P-프레임의 전송 지연 평균은 다음과 같이 정의된다. At Y=I or P, the average transmission delay of I- and P-frames is defined as follows.

Figure 112020069015063-pat00082
Figure 112020069015063-pat00082

여기서,

Figure 112020069015063-pat00083
는 I- 및 P-프레임의 총 수이다. here,
Figure 112020069015063-pat00083
is the total number of I- and P-frames.

확률

Figure 112020069015063-pat00084
Figure 112020069015063-pat00085
는 수학식 14에 의해 계산될 수 있다. percentage
Figure 112020069015063-pat00084
and
Figure 112020069015063-pat00085
can be calculated by Equation (14).

평균 에너지 소비는 어웨이크 구간 및 슬립 구간 동안 소비되는 두개의 다른 에너지의 합으로 정의된다. The average energy consumption is defined as the sum of two different energies consumed during the awake period and the sleep period.

Figure 112020069015063-pat00086
Figure 112020069015063-pat00087
를 각각 어웨이크 구간 및 슬립 구간 동안 소비되는 평균 에너지라 할 때
Figure 112020069015063-pat00088
는 다음에 의해 계산된다.
Figure 112020069015063-pat00086
and
Figure 112020069015063-pat00087
When is the average energy consumed during the awake section and sleep section, respectively
Figure 112020069015063-pat00088
is calculated by

Figure 112020069015063-pat00089
Figure 112020069015063-pat00089

여기서,

Figure 112020069015063-pat00090
는 어웨이크 구간 동안의 전송 전력이고,
Figure 112020069015063-pat00091
는 주어진 시간 구간마다의 x-프레임의 수이다. here,
Figure 112020069015063-pat00090
is the transmit power during the awake period,
Figure 112020069015063-pat00091
is the number of x-frames per given time interval.

Figure 112020069015063-pat00092
은 프레임의 총 개수이다.
Figure 112020069015063-pat00092
is the total number of frames.

Figure 112020069015063-pat00093
는 다음과 같다.
Figure 112020069015063-pat00093
is as follows

Figure 112020069015063-pat00094
Figure 112020069015063-pat00094

여기서,

Figure 112020069015063-pat00095
은 슬립 구간 동안 소비되는 전력이다. here,
Figure 112020069015063-pat00095
is the power consumed during the sleep period.

수학식 26 및 27로부터 프레임당 평균 에너지 소비량은 다음과 같이 얻어질 수 있다. From Equations 26 and 27, the average energy consumption per frame can be obtained as follows.

Figure 112020069015063-pat00096
Figure 112020069015063-pat00096

여기서,

Figure 112020069015063-pat00097
는 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 전환되는데에 추가적으로 소비되는 에너지이다. here,
Figure 112020069015063-pat00097
is the energy consumed additionally to switch from the sleep mode to the awake mode.

NoA 기법에서, 어웨이크 구간 및 슬립 구간의 길이들은 고정된다. In the NoA technique, the lengths of the awake interval and the sleep interval are fixed.

Figure 112020069015063-pat00098
는 NoA 기법에서 어웨이크 구간의 길이이고, 그러면 슬립 구간은
Figure 112020069015063-pat00099
가 된다.
Figure 112020069015063-pat00098
is the length of the awake interval in the NoA technique, then the sleep interval is
Figure 112020069015063-pat00099
becomes

수학식 14로부터 Y-프레임이

Figure 112020069015063-pat00100
동안 전체적으로 전송될 수 있는 확률은 다음과 같이 결정될 수 있다. From Equation 14, the Y-frame is
Figure 112020069015063-pat00100
The probability that can be transmitted as a whole during the period may be determined as follows.

Figure 112020069015063-pat00101
Figure 112020069015063-pat00101

여기서,

Figure 112020069015063-pat00102
이다. here,
Figure 112020069015063-pat00102
am.

수학식 25로부터 NoA에서의 평균 전송 지연은 다음과 같다. From Equation 25, the average transmission delay in NoA is as follows.

Figure 112020069015063-pat00103
Figure 112020069015063-pat00103

마지막으로, 에너지 소비는 다음과 같이 계산될 수 있다. Finally, energy consumption can be calculated as

Figure 112020069015063-pat00104
Figure 112020069015063-pat00104

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for purposes of illustration, and various modifications, changes, and additions will be possible within the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention, and such modifications, changes and additions should be regarded as belonging to the following claims.

Claims (9)

와이파이 다이렉트에서 기댓값 최대화 알고리즘 기반 비디오 프레임 전송 장치로서,
프로세서; 및
상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되,
상기 메모리는,
상기 기댓값 최대화 알고리즘 기반으로 이전에 수신한 이전 x-프레임 크기 정보를 이용하여 상기 이전 x-프레임 크기의 분포를 업데이트하고,
상기 업데이트된 상기 이전 x-프레임 크기의 분포에 기초하여 다음 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정하고,
상기 결정된 어웨이크 구간에 기초하여, 상기 다음 x-프레임이 클라이언트에게 전송되도록,
상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하되,
상기 프로그램 명령어들은,
상기 기댓값 최대화 알고리즘을 이용하여 모양 파라미터, 스케일 파라미터 및 혼합 컴포넌트의 가중치 파라미터에 대한 로그 우도 함수를 최대화하고, 상기 최대화된 로그 우도 함수를 통해 상기 모양 파라미터, 상기 스케일 파라미터 및 상기 가중치 파라미터의 새로운 추정치를 획득하고,
상기 이전 x-프레임은 I 또는 P 프레임이고, 상기 다음 x-프레임은 상기 이전에 수신된 x-프레임 중 전송되지 않은 잔여 프레임 및 B-프레임이고,
상기 프로그램 명령어들은,
상기 잔여 프레임 및 상기 B-프레임 크기의 합에 대한 확률밀도함수 및 평균을 계산하여 상기 다음 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정하는 비디오 프레임 전송 장치.
As a video frame transmission device based on the expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct,
processor; and
a memory coupled to the processor;
The memory is
updating the distribution of the previous x-frame size using the previously received previous x-frame size information based on the expected value maximization algorithm;
determine the length of the awake period for the next x-frame based on the updated distribution of the size of the previous x-frame,
Based on the determined awake period, the next x-frame is transmitted to the client,
Stores program instructions executable by the processor,
The program instructions are
Maximize a log-likelihood function for a shape parameter, a scale parameter, and a weight parameter of a blending component using the expected value maximization algorithm, and obtain a new estimate of the shape parameter, the scale parameter, and the weight parameter through the maximized log-likelihood function. obtain,
the previous x-frame is an I or P frame, and the next x-frame is a B-frame and a residual untransmitted frame among the previously received x-frames,
The program instructions are
A video frame transmission apparatus for determining a length of an awake period for the next x-frame by calculating a probability density function and an average of the sum of the sizes of the residual frame and the B-frame.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 업데이트는, 비디오 프레임의 확률밀도함수를 자동으로 재구성하기 위한 것인 비디오 프레임 전송 장치.
According to claim 1,
The update is for automatically reconstructing a probability density function of a video frame.
와이파이 다이렉트에서 기댓값 최대화 알고리즘 기반 비디오 프레임 전송 방법으로서,
(a) 기댓값 최대화 알고리즘 기반으로 x-프레임의 확률밀도함수를 재구성하는 단계;
(b) 상기 재구성된 확률밀도함수를 이용하여 다음 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정하는 단계; 및
(c) 상기 결정된 어웨이크 구간에 기초하여, 상기 다음 x-프레임을 클라이언트로 전송하는 단계를 포함하되,
상기 (a) 단계는, 기댓값 최대화 알고리즘 기반으로 이전에 수신한 이전 x-프레임 크기 정보를 이용하여 상기 이전 x-프레임 크기의 분포에 관한 파라미터를 업데이트하고,
상기 (a) 단계는,
상기 기댓값 최대화 알고리즘을 이용하여 모양 파라미터, 스케일 파라미터 및 혼합 컴포넌트의 가중치 파라미터에 대한 로그 우도 함수를 최대화하는 단계; 및
상기 최대화된 로그 우도 함수를 통해 상기 모양 파라미터, 상기 스케일 파라미터 및 상기 가중치 파라미터의 새로운 추정치를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 이전 x-프레임은 I 또는 P 프레임이고, 상기 다음 x-프레임은 상기 이전에 수신된 x-프레임 중 전송되지 않은 잔여 프레임 및 B-프레임이고,
상기 (b) 단계는 상기 잔여 프레임 및 상기 B-프레임 크기의 합에 대한 확률밀도함수 및 평균을 계산하여 상기 다음 x-프레임에 대한 어웨이크 구간의 길이를 결정하는 비디오 프레임 전송 방법.
A method for transmitting video frames based on an expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct, the method comprising:
(a) reconstructing the probability density function of the x-frame based on the expected value maximization algorithm;
(b) determining the length of the awake interval for the next x-frame using the reconstructed probability density function; and
(c) based on the determined awake period, comprising the step of transmitting the next x-frame to the client,
In the step (a), using the previously received previous x-frame size information based on the expected value maximization algorithm, updating a parameter related to the distribution of the previous x-frame size,
The step (a) is,
maximizing a log-likelihood function for a shape parameter, a scale parameter, and a weight parameter of a blending component using the expected value maximization algorithm; and
obtaining new estimates of the shape parameter, the scale parameter and the weight parameter via the maximized log-likelihood function;
the previous x-frame is an I or P frame, and the next x-frame is a B-frame and a residual untransmitted frame among the previously received x-frames,
The step (b) is a video frame transmission method of determining the length of the awake period for the next x-frame by calculating a probability density function and an average of the sum of the sizes of the residual frame and the B-frame.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제5항에 따른 방법을 수행하는 기록매체에 저장되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램.

A computer-readable program stored in a recording medium for performing the method according to claim 5.

KR1020200081723A 2019-12-27 2020-07-02 Method and apparatus for video frame transmission based on expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct KR102388186B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190175847 2019-12-27
KR20190175847 2019-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210084211A KR20210084211A (en) 2021-07-07
KR102388186B1 true KR102388186B1 (en) 2022-04-19

Family

ID=76862377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200081723A KR102388186B1 (en) 2019-12-27 2020-07-02 Method and apparatus for video frame transmission based on expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102388186B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101704655B1 (en) * 2015-09-11 2017-02-09 중앙대학교 산학협력단 Method And Apparatus for Transmitting Video Frames Considering Power Consumption

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101152721B1 (en) * 2010-02-25 2012-06-15 연세대학교 산학협력단 System and method for recognizing object, and the recording media storing the program performing the said method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101704655B1 (en) * 2015-09-11 2017-02-09 중앙대학교 산학협력단 Method And Apparatus for Transmitting Video Frames Considering Power Consumption

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210084211A (en) 2021-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10298969B2 (en) Architecture and method for high performance on demand video transcoding
KR101151924B1 (en) Methods and systems for resizing multimedia content based on quality and rate information
KR102050816B1 (en) Systems and methods for using client-side video buffer occupancy for enhanced quality of experience in a communication network
US8532173B2 (en) Method and apparatus for predicting video traffic
US20230209107A9 (en) System for high performance on-demand video transcoding
US10148990B2 (en) Video streaming resource optimization
US8812724B2 (en) Method and device for transmitting variable rate video data
KR100592547B1 (en) Packet scheduling method for streaming multimedia
US9246830B2 (en) Method and apparatus for multimedia queue management
Zhu et al. Rate allocation for multi-user video streaming over heterogenous access networks
Taha et al. Smart algorithm in wireless networks for video streaming based on adaptive quantization
US8689275B2 (en) Method of evaluating the profit of a substream of encoded video data, method of operating servers, servers, network and apparatus
WO2017161124A1 (en) System for video streaming using delay-aware fountain codes
KR102388186B1 (en) Method and apparatus for video frame transmission based on expected value maximization algorithm in Wi-Fi Direct
Jansang et al. Adjustable TXOP mechanism for supporting video transmission in IEEE 802.11 e HCCA
CN114286038B (en) Video data transmission method, airborne terminal, computer equipment and storage medium
Ho et al. Mobile data offloading system for video streaming services over SDN-enabled wireless networks
KR20220081930A (en) Multiple protocol prediction and in-session adaptation in video streaming
JP4585550B2 (en) IPTV response delay reducing method and IPTV service providing server for implementing the method
KR101869360B1 (en) A system for streaming relay engine of efficient wireless networks using media buffer control
KR100874094B1 (en) Server and method for providing internet protocol television service
Chen et al. Adaptive media playout assisted rate adaptation scheme for HTTP adaptive streaming over lte system
US20240179325A1 (en) Methods and systems for quality of experience-centric adaptive bitrate encoding for live video streaming
CN115037701B (en) Video processing method, device, server and medium
KR102107139B1 (en) Method and apparatus for providing video streaming service in wireless network system

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant