KR20000069539A - 데이터를 일정한 사이즈의 트랜스포트 패킷으로 인캡슐레이션하는 방법 - Google Patents

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Abstract

일정한 사이즈로 작업하는 트랜스포트 네트워크의 타입 전체와 상호 작용하기 위해서, 이들 네트워크에 연속적이며 개별적으로 액세스 가능한 부분으로 조직화된 다중화 데이터를 적합시키는 인캡슐레이션 방법이 제안되고 있다. 상기 데이터는 네트워크 패킷의 사이즈에 적합하게 세그먼트화되고, 상기 데이터의 최종 세그먼트를 상기 일정한 사이즈에 일치시키기 위하여, 각 최종 세그먼트에 패딩 패킷을 부가하기 위한 패딩 스텝이 제공되고 있다.
응용 분야:MPEG-4 데이터의 MPEG-2 또는 ATM 패킷으로의 인캡슐레이션.

Description

데이터를 일정한 사이즈의 트랜스포트 패킷으로 인캡슐레이션하는 방법{Method of encapsulation of data into transport packets of constant size}
1999년 1월부터 시행될 예정인 MPEG-4 규격에서는, 정보원(natural origin 또는 synthetic origin)의 시청각 객체(AVO라 함)를 표현하고, 이들을 합성하여 시청각 장면을 형성하는 합성 AVO를 생성하며, 이들 AVO와 관련된 데이터를 다중화하고 동기화하여, 수상기 측에서 생성되는 시청각 장면과 상호 작용하기 위한 규격화된 방법을 제안하고 있다.
후에 상세하게 설명하겠지만, 도 1에 도시된 바와같이, 예컨대 R.Koenen 등에 의해 저술된 "MPEG-4: Context and objectives"와, "Image communication 9(1997)"(1997년 5월 n。4)의 페이지 295-304에 기재되어 있는 시스템에 의해 수신되는 MPEG-4 시청각 장면은, 계층 형태로 조직화된 몇 개의 AVO 로 구성되어 있는 것이 보통이다. 이 계층 구조의 잎(leave)은, 백그라운드, 토론자의 화상, 그 토론자와 연관된 음성 등 어떤 형태의 프리미티브 AVO(primitive AVO)-텍스트, 그래픽스,..-(2차원 또는 3차원(2D, 3D)일 수 있다)로 되어 있다.
이들 AVO와 관련된 데이터는, 1개 이상의 기본 스트림(Elementary Stream)(ES)으로 전달되고 있으며, 전송시 요구되는 서비스 품질(QoS)과 어떤 다른 파라미터에 의해 특징되고 있다. 전송 네트워크 또는 기억 매체로부터 TransMux 스트림의 형태로 전송되어 오는 데이터 스트림은, 기본 스트림을 복원하기 위해서, 적절하게 다중화 분리될 필요가 있다. 다음에, 이들 기본 스트림은, 압축의 신장을 위해서, 적절한 디코더로 전달되며, 이어서 오리지널 AVO(프리미티브 AVO)을 재구성하기 위해, 관련 장면의 합성에 관한 정보를 제공하는 장면 기술 지시 정보와 함께, 상기 부호화된 AVO가 작가에 의해 기술된 바와같은 장면을 (소정의 계층화 형태로) 합성하고 렌더링하기 위해 사용되고 있다. 또한, 작가가 인정하고 있는 부분까지는, 그 장면과 상호 작용하기 위해서 네트워크 층에 업스트림 데이터를 다시 전송하고 있다.
MPEG-4 규격에서의 시스템 부분은, 자연 객체 또는 합성 객체를 부호화한 표현의 형태로, 시청각 정보를 전달하기 위한 시스템을 기술하고 있다. 그러한 시스템에 있어서는, 전송 측에서, 이 시청각 정보를 실제로 압축 및 합성하고, 2진 스트림으로 다중화하며, 전송 후, 수신측에서, 이들 스트림을 다중화 분리한 후 신장과 합성을 행하여 해당 유저의 단말기(일반적으로 프리젠테이션으로 상호 작용이 능하다)에 표시하도록 되어 있다. AVO와 관련된 데이터를 전달하는 기본 스트림은 이들 데이터의 부호화 표시, 즉 장면 기술 정보, 시청각 정보, 콘텐트(content) 관련 정보, 및 다른 부가 데이터를 포함하고 있다. 전송 후, 상기 ES는 상기 장면 기술 정보에 따라 복호화 합성(여기서 합성은 사실상 미디어 객체의 공간과 시간 속성을 식별하기 위해서 장면 기술 정보를 부가하는 처리로서 정의되고 있다)된 후 단말기에 표시되며, 이들 처리 전체는 단말기의 복호화 모델(시스템 디코더 모델 또는 SDM) 및 동기 정보에 따라 동기화되고 있다.
상기 SDM의 용도는, MPEG-4 규격에 알맞게 단말기의 행동(behavior)을 관찰하기 위한 것이다. 즉, 버퍼의 관리, 및 세션(session)을 구성하는 시청각 정보를 재구성할 때의 동기성 측면에서 수상기가 어떻게 행동하는가를 예측하기 위해 제공자에 의해 사용되고 있다. 보다 구체적으로 설명하면, (도 1에 도시된 바와같이) MPEG-4 단말기는 TransMux 층, FlexMux 층, 및 액세스 유닛 층(이 층 모델은 MPEG-4 단말기의 전체 구현(implementation)이 기본으로 하는 공통 모델을 제공한다)으로 구성되는 멀티층 구조를 포함하고 있다. 트랜스포트 MPEG-4 데이터 스트림에 적합하게 되어 있는 현재의 또는 이어지는 하방(underlying)의 다중화 기능성을 나타내는 TransMux 층(이에 의해서 MPEG-4는 조작 환경의 폭 넓은 변화에도 사용할 수 있다)은, MPEG-4에 관해서는 정의되어 있지 않으며, 실제로 전송 네트워크(예컨대, MPEG-2 TS 또는 ATM) 또는 기억 매체에 대한 인터페이스로 기능하고 있어서 요구되는 서비스의 품질에 부합하는 트랜스포트 서비스를 제공할 수 있게 한다. MPEG-4에 의해 전적으로 특정화된 FlexMux 층은, 데이터를 인터리브하기 위한 (1개 이상의 기본 스트림을 1개의 FlexMux 스트림으로 하고 있다) 플렉시블 툴(tool)로 구성되어 있으며, 다중화되어 있는 데이터용의 개별 채널을 식별하는 것이 가능하다.
액세스 유닛 층은 기본 스트림의 시간 축 정보와 타임 스탬프(time stamped) 액세스 유닛을 전달하며, 이에 따라서 기본 스트림의 액세스 유닛(비디오 또는 오디오 프레임, 장면 기술 코맨드,...)의 식별 및 시간축의 복원을 도모한다(액세스 유닛-또는 AU-은 기본 스트림 내의 AVO 의 부호화 표현에서 개별 액세스 가능한 최소 부분이며, 시간 정보는 기본 스트림에 속한 것일 수 있다). 압축 층은, 관련 시청각 대화식 장면과 회답 채널에서 받아 들일 수 있는 대화식 액션(action)에 대응하는 데이터의 합성 및 렌더링 스텝의 실행을 가능케 하는 데이터(객체 기술어, 장면 기술 정보, 프리미티브 AV 객체)를 처리한다.
또한, 기본 스트림은 패킷화된 표현에 따라서 전달된다: 소위 SL 패킷 스트림으로 변환된 상기 ES 데이터는 상기 SDM 의 디멀티플렉서를 인캡슐레이트(encapsulate) 하고, 액세스를 스트림 데이터에 제공하고, 이들 데이터로 복호화용 버퍼를 채우도록 되어 있는 스트림 다중 인터페이스를 통해서 전달되거나 수신된다. SL 패킷 스트림은 (규격으로 정의되어 있는 신택스와 시멘틱(syntax, semantic)에 따라서) 패킷 시퀀스로 구성되며, 이들 패킷 시퀀스는 1개의 단일 ES를 한정한다. 이들 패킷은 상술한 액세스 유닛뿐만 아니라 타이밍 및 액세스 유닛 라벨링(labeling)을 위한 사이드 정보로 파티션되어 있는 기본 스트림 데이터를 포함하고 있다.
데이터의 전송, 특히 MPEG-4 타입의 멀티미디어 데이터를 각종 네트워크를 통해 전송하기 위하여, 이들 데이터의 포맷은 네트워크에서 사용될 수 있는 포맷으로 적합시킬 필요가 있다. 이들 네트워크와 상호 작용하기 위해서, 일정한 사이즈의 패킷(상술한 바와같은 MPEF-2 TS 또는 ATM)으로 작동하는 네트워크에 다중화 패킷을 적합시키는 경우, 상기 데이터가 이들 패킷의 사이즈에 맞게 분할되어 있어도, 이 사이즈에 적합시키기에는 너무 작은 세그먼트가 다소 생기는 경우가 발생하게 될 것이다.
본 발명은 데이터를 일정한 사이즈의 트랜스포트 패킷으로 인캡슐레이션(encapsulation)하는 방법에 관한 것으로, 상기 데이터는 시청각 객체를 부호화한 표현의 연속하는 부분이며 개별적으로 접근 가능한 부분으로서 조직화되어 있고, 상기 부분의 각각은 세그먼트로 세분화되어 있다. 본 발명은 MPEG-2 트랜스포트 스트림(MPEG-2 TS)과 비동기 전송 모드(ATM) 등의 네트워크에 있어서 MPEG-4 데이터를 이들 네트워크의 트랜스포트 패킷으로 인캡슐레이션 하는 것에 특히 유용하다.
도 1은 시청각 대화식 장면을 구성하는 것이 가능한 MPEG-4 단말기의 예를 도시하는 도면.
도 2는 장면의 계층적 표현의 일예를 도시하는 도면.
도 3과 도 4는 본 발명에 의한 MPEF-4 데이터의 인캡슐레이션의 기구를 MPEG-2와의 관계와 ATM과의 관계에서 각각 도시하는 도면.
도 5는 본 발명을 실행할 때 사용되는 산출 절차를 도시하는 도면.
따라서, 본 발명의 목적은, 다중화 데이터를 일정한 사이즈의 패킷으로 작업을 행하는 네트워크에 적합시키는 보편적인 방법을 제안하기 위한 것이다. 이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 서두에서 설명한 바와같은 방법에 있어서, 각 부분의 최종 세그먼트를 전송 네트워크의 일정한 사이즈에 일치시키기 위해서, 상기 최종 세그먼트의 각각에 특정한 패딩(padding) 패킷을 부가하기 위한 패딩 스텝을 포하하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 기술적 해결 방안은, 상기 데이터가 MPEG-4 타입의 멀티미디어 데이터이고, 액세스 유닛 또는 AU 라 불리는 상기 부분들의 각각이 액세스 유닛 층-패킷 데이터 유닛, 또는 AL-PDU 라 불리는 세그먼트로 세분되어 있는 경우에 특히 유리하다. 보다 상세하게는, 본 발명에 의한 방법은 각 순차 부분의 패딩 패킷의 사이즈를 다음의 스텝에 따라서 산출하는 것을 특징으로 하고 있다.
- 각 부분의 세그먼트의 수를 검출하고 검사하는 스텝으로서;
- 상기 세그먼트의 수가 1보다 큰 경우, 일정한 사이즈로 되어 있는 각 순차 네크워크 패킷을, 관련된 트랜스포트 네트워크에 대응하는 최종의 1전용 헤더를 제외한 각 세그먼트에 추가함으로써, 작성하고, 다음에, 패딩 패킷의 사이즈를 최종 세그먼트의 사이즈와 네트워크 패킷의 사이즈간의 차와 상기 헤더의 값을 고려하여 산출하고,
-상기 세그먼트의 수가 1 보다 작은 경우, 패딩 패킷의 사이즈를, 상기 단일 세그먼트의 사이즈와 상기 네트워크 패킷의 사이즈 간의 차와 상기 헤더의 값을 고려하여 산출하며,
- 상기 패딩 패킷의 사이즈를 토대로, 상기 최종 또는 단일 세그먼트에 대응하는 최종 완료된 네트워크 패킷을 작성하는 단계.
이하에서는, 본 발명의 상세(詳細)와 이점에 대해, 아래의 설명과 첨부된 도면에 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
MPEG-2 규격에서, 시청각 데이터는 암호화되어 전송된다. MPEG-4 규격에서는, 멀티미디어 장면을 단말기에 재구성하기 위해서, 비디오 채널과 동기화된 오디오 채널을 전달할 필요가 있다. 따라서, 객체 전체가 전체 단일 스트림으로 다중화되어 단말기에 전달되고, 여기서 이들은 다중화 분리 및 합성되어, 멀티미디어 장면(이미 언급한 바와같이, 그러한 장면의 일예가 도 1의 상측 부분에서 도시되어 있다)을 구성하고 단말기의 해당 유저에 제공한다. 이 완성된 장면의 기술(description)로서는 소정의 장면 객체 군과 그것들의 공간과 시간 관계와 함께 행동(behaviour)을 표현하는 콤팩트 바이너리 포맷(장면, 또는 BIFS 용 바이너리 포맷)이 소망된다. 이 BIFS 장면 기술은 예컨대 도 2에 도시된 바와같이 장면을 기술하는 노드와 그것의 레이아웃의 콜렉션(collection)으로 구성되어 있다. 도 2는 노드(계층적 접속을 정의하는 그룹 노드(GN), 또는 트리의 잎(leaves)이 되는 자식(children) 노드(CN))로 조직화된 계층으로 구성되는 트리 구조에 따라, 장면의 계층적 표현을 제공하는 장면 그래프의 일예를 도시하며, 필요하다면, 이들 노드 간의 횡 접속으로, 장면의 객체 전체 간의 어떤 종류의 데이터 전송을 유기적으로 하는 것이 가능하다. 상기 BIFS 장면 기술에 대응하는 데이터는 관련 장면에 연관되어 있는 어떤 미디어 스트림과 마찬가지로, 기본 스트림으로서 단말기에 전달되고 있다. 전달된 데이터와 타임 스탬프(타임 스탬프는 스트림에서 시간 정보에 관계되는 정보 유닛이다)를 적절하게 분리(framing)하기 위한 관점에서 볼 때, BIFS 기본 스트림 트랜스포트에 어떤 요구가 수반되는 것은 분명하다.
MPEG-4 규격의 시스템에 의하면, 액세스 유닛 층(또는 AL)은 기본 스트림 데이터를 시간 스탬핑 액세스 유닛과 시간 축 정보(단일 액세스 유닛으로부터 동일 디코딩 시간에 관계하는 전체 순차 데이터)를 전달하는 것으로 스트림 멀티플렉스 인터페이스를 통한 통신에 적합시키고 있음을 알 수 있다. 이에 의하면, AL 엔티티들 사이에서 치환되는 최소 사이즈의 프로토콜 유닛은, 액세스 유닛 층 프로토콜 데이터 유닛(AL-PDU)라 불리는 액세스 유닛의 세그먼트로 되며, 후속하는 AL-PDU 페이로드의 에러 검출과 프레이밍에 유효한 AL-PDU 헤더, 및 AL-PDU 페이로드 자체로 구성되어 있으며, 이 AL-PDU 페이로드는 기본 스트림 데이터를 포함하는 데이터 필드이다.
유사하게, FlexMux 엔티티들 사이에서 치환되는 FlexMux 스트림의 최소 사이즈의 포로토콜 유닛은 FlexMux 프로토콜 데이터 유닛(FM-PDU)라 불리고 있다. AL-PDU 에 관해서 살펴보면, AL-PDU 는 FM-PDU 헤더(FM-PDU 페이로드에 선행하는 정보이며 이 FM-PDU 의 페이로드가 속하는 FelxMux 채널을 나타낸다)와 FM-PDU 페이로드 자체로 구성되어 있다. 1개 이상의 AL-PDU 는 특정된 모드(심플 모드, MuxCode 모드)에 따라서 FM-PDU 에 삽입되어 있다.
이하의 설명에서는, 전송과, 일정한 길이의 패킷 사이즈로 정의되는 트랜스포트 네트워크의 2개 예, 즉 MPEG-2 트랜스포트 스트림(MPEG-2 TS)과 비동기 전송 모드(ATM)에 대해 살펴본다. MPEG-2 TS 패킷은 188 바이트 길이를 가지며, 4바이트의 헤더와 184 바이트의 페이로드를 포함하고 있으며, ATM 셀은 53 바이트 길이를 가지며, 5바이트의 헤더와 48 바이트의 페이로드를 포함하고 있다. 이들 네트워크에 있어서 패킷 사이즈는 일정하기 때문에, MPEF-4 데이터의 경우, 액세스 유닛의 최종 세그먼트를 일치시켜야 한다는 문제가 있다. 여기서는 네트워크를 통해 전송될 최종 세그먼트의 최종 부분을 작성하기 위해 패딩 기구를 사용하는 것에 대해 제한한다.
적응(adaptation) 기구는 MPEG-2 시스템에 의해 제공되어 있으며, 이에 의하면, 적응 필드는 상이한 사이즈의 데이터가 MPEG-2 TS 패킷으로 인캡슐레이션될 수 있게 한다. 이 기구는 시간의 소모가 매우 크며, 네트워크 프로세싱(보다 구체적으로는 상기 인캡슐레이션이 MPEG-4 레벨에서 행해지는 경우, 어떤 적응도 갖고 있지 않는 ATM 등의 네트워크가 다루어 질 수 있다)의 전에, MPEG-4 레벨에서 적응을 행하도록 선택되고 있다. MPEG-2 TS 패킷에 대한 스터핑의 예를 도시하는 도 3에 도시된 바와같이, 액세스 유닛은 AL-PDU를 생성하기 위해서 세그먼트화되어 있으며, 그 각각은 시간과 환경 파라미터를 지시하는 AL-PDU 헤더를 가지고 있다. 네트워크 패킷(1 MPEG-2 TS 패킷=188바이트)이 아닌, 패딩 바이트로만 구성되는 패딩 패킷을 피팅(fitting)하는 최종 패킷이 액세스 유닛의 최종 세그먼트에 부가된다(이 경우, 25 바이트의 패킷). 다음에, 패딩 패킷(25 바이트), 상기 패딩 패킷의 AL-PDU 헤더(1바이트), 관련 FM-PDU 헤더(2바이트: FlexMux 채널 번호 FMC에 대한 1바이트와 길이 필드LEN에 대한 1바이트) 부분들이 부가되며, 최종 패킷의 연속하는 유사 부분들(페이로드 2=150 바이트; AL-PDU 헤더=4바이트; FM-PDU 헤더 = 2바이트; TS 헤더 = 4바이트)이 MPEG-2 TS 패킷의 길이(=188바이트)로 주어지고 있음을 알 수 있다.
도 3은 MPEG-2 TS에 관하여 패딩 바이트의 인캡슐레이션 기구를 도시하고 있지만, 도 4는 AMT 에 관하여, (이 예에서는) 15 바이트의 패딩 패킷, 및 5바이트의 ATM 헤더를 갖는 유사한 기구를 도시하고 있다. 양자의 경우에 있어서, 패킷은 다음의 조건에 다라 작성되고 있다.
네트워크 패킷 = 네트워크 헤더(TS,ATM) + 네트워크 페이로드;
네트워크 페이로드 = FM-PDU;
(3) FM-PDU = FM-PDU 헤더 + FM-PDU 페이로드;
(4) FM-PDU 페이로드 = AL-PDU
(5) AL-PDU = AL-PDU 헤더 + AL-PDU 페이로드;
(6) AL-PDU 페이로드 = 액세스 유닛의 1 세그먼트
(7) 액세스 유닛=□(액세스 유닛의 세그먼트), 최종 세그먼트는 일반적으로 해당 네트워크와 관련되는 일정한 패킷 사이즈에 적합시키기에는 너무 작다.
MPEG-2 TS 또는 ATM에 대해서는, 패딩 패킷의 사이즈를 산출하지 않으면 안된다. 상기 사이즈의 산출 방법은 도 5에 예시되어 있으며, 다음과 같은 단계를 포함하고 있다.
- 산출 절차(INIT)의 초기화 후, 액세스 유닛에서의 세그먼트의 수(SEGNUM)를 검출한다;
- 제 1 세그먼트(FS)가 유효하게 되고, 세그먼트의 수가 검사된다(SEGNUM 〉 1 ?);
- 상기 수가 1보다 큰 경우(SEGNUM 〉 1 ? 에 대한 응답이 예(YES) 인 경우), 상기 제 1 세그먼트에 대응하는 네트워크 패킷이, 관련된 트랜스포트 스트림에 대응하는 전용 헤더를 추가하는 것에 의해 작성되고(NP BUILT), 다음 세그먼트(NS)가 유효하게 된다;
- 상기 다음 세그먼트가 최종의 세그먼트가 아닌 경우(LAST SEG? 에 대한 응답이 아니오(NO) 인 경우), 피드백 접속에 의해 상기 다음 세그먼트 등에 대응하는 네트워크 패킷을 유사하게 작성(NP BUIL)하기 위한 루프가 형성되게 된다.
- 대조적으로, 상기 세그먼트가 최종의 세그먼트인 경우(LAST SEG? 에 대한 응답이 예(YES) 인 경우), 패딩 사이즈(PS)가, 이 최종 세그먼트의 사이즈 및 네트워크 패킷의 사이즈의 차와, 상이한 헤더의 값을 고려하는 것에 의해 산출되게 된다;
- 상기 세그먼트 수(SEGNUM) 가 1보다 크지 않은 경우(SEGNUM 〉 1 ? 에 대한 응답이 아니오(NO) 인 경우), 단일 세그먼트에 대한 패딩 사이즈(PS)는 이전 단계에서 나타낸 바와같이 산출되게 된다;
- 패딩 사이즈가 산출된 직후, 패딩 바이트를 갖는 대응하는 완성된 네트워크 패킷이 작성되고(이 패킷은 NPWPB 로서 표시되어 있다), 관련 네트워크의 패킷의 사이즈가 적합하게 될 것이다.

Claims (3)

  1. 데이터를 일정한 사이즈의 네트워크 트랜스포트 패킷으로 인캡슐레이션(encapsulation)하기 위한 방법으로서, 상기 데이터는 시청각 객체의 부호화 표현의 연속적이며, 개별적으로 액세스 가능한 부분으로 조직화되어 있고, 상기 부분의 각각은 세그먼트로 세분되어 있는 인캡슐레이션 방법에 있어서, 각 부분의 최종 세그먼트를 트랜스포트 네트워크의 일정한 사이즈에 적합시키기 위해, 상기 최종 세그먼트의 각각에 특정 패딩 패킷을 부가하는 패딩(padding) 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 인캡슐레이션 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터는, MPEG-4 타입의 멀티미디어 데이터이며, 액세스 유닛 또는 AU 라 불리는 상기 부분의 각각은, 액세스 유닛 층-패킷 데이터 유닛, 또는 AL-PDU 라 불리는 세그먼트로 세분되어 있는 인캡슐레이션 방법.
  3. 제 1 또는 2 항에 있어서, 각 연속하는 부분의 패딩 패킷의 사이즈는:
    - 각 부분의 세그먼트의 수를 검출하고 검사하는 단계로서,
    - 상기 세그먼트의 수가 1 보다 큰 경우, 관련된 트랜스포트 네트워크에 대응하여, 최종의 1개 전용 헤더를 제외한 각 세그먼트에 추가함으로써, 일정한 사이즈의 각 순차 네크워크 패킷을 작성하고, 다음에, 상기 패딩 패킷의 사이즈를, 최종 세그먼트의 사이즈와 네트워크 패킷의 사이즈 간의 차와, 상기 헤더의 값을 고려하여 산출하고,
    - 상기 세그먼트의 수가 1 보다 작은 경우, 상기 패딩 패킷의 사이즈를, 상기 단일 세그먼트의 사이즈와 상기 네트워크 패킷의 사이즈 간의 차와, 상기 헤더의 값을 고려하여 산출하며,
    - 상기 패딩 패킷의 사이즈를 기본으로 하여, 상기 최종 또는 단일 세그먼트에 대응하는 최종으로 완성된 네트워크 패킷을 작성하는 단계에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 인캡슐레이션 방법.
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