KR20010035779A - Packet loss compensating method in user datagram protocol - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 데이터 전송 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자 데이터그램 통신규약(User Datagram Protocol, 이하 UDP라 표기함)에 의해 오디오 데이터나 비디오 데이터 전송 시에 발생하는 패킷 로스를 보상하는 사용자 데이터그램 통신 규약 상에서 패킷 로스를 보상하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data transmission method, and more particularly, to a user datagram that compensates for packet loss generated during transmission of audio data or video data by using a user datagram protocol (hereinafter, referred to as UDP). The present invention relates to a method for compensating packet loss on a communication protocol.
UDP는 인터넷 통신 규약의 한 가지 계층으로 전송 제어 규약(Transmission Control Protocol : TCP)과 더불어 인터넷 통신 규약의 국제 표준화 기구(International Standards Organization : ISO)에서 정의한 개방형 시스템 상호 연결(Open Systems Interconnection : OSI) 참조 모델 7계층에서 아래로부터 4번째에 있는 트랜스포트 계층에 해당된다. TCP는 자료 전송을 위해 미리 통신 경로를 설정하는 인결 지향(Connection-oriented) 통신 규약인 반면, UDP는 데이터그램이라는 이름에서 의미하고 있듯이 연결을 사용하지 않는(Connectionless) 통신규약이라는 특징이 있다.UDP is a layer of Internet communication protocols. In addition to the Transmission Control Protocol (TCP), UDP refers to the Open Systems Interconnection (OSI), as defined by the International Standards Organization (ISO). This corresponds to the fourth transport layer from the bottom of the Model 7 layer. TCP is a connection-oriented communication protocol that establishes a communication path in advance for data transmission, while UDP is a connectionless communication protocol, as the name datagram means.
이와 같이 UDP를 이용한 데이터 전송은 연결을 사용하지 않은 통신 규약을 인하여 한번 보내진 데이터가 상대에게 도착하지 않는 패킷 로스에 대해서는 어떠한 보상 방법도 존재하지 않아 원활한 데이터 통신이 어려운 문제점이 있었다. 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 실시간 제어 통신 규약(Real Time Control Protocol : RTCP)을 이용하는 방법이 있으나 이는 패킷 로스에 대한 정보를 제공하는 것이지 실제로 잃어버린 패킷에 대란 보상을 하지 않아 역시 원활한 데이터 통신이 어려운 문제점이 있었다.As such, data transmission using UDP does not have any compensation method for packet loss in which once-sent data does not arrive at the other party due to a communication protocol that does not use a connection. Therefore, smooth data communication is difficult. There is a method using the Real Time Control Protocol (RTCP) to solve the problems of the prior art, but this provides information about packet loss, and does not compensate for lost packets. There was a difficult problem.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 각각 수신되는 패킷 수신시간의 평균값으로 다음 수신될 패킷의 시간을 예측하여 그 시간 안에 패킷이 도착하지 않으면 그 패킷에 대하여 재전송을 요구하는 사용자 데이터그램 통신 규약 상에서 패킷 로스를 보상하는 방법을 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to estimate the time of the next packet to be received as the average value of the received packet time of each packet, and if the packet does not arrive within that time, the packet on the user datagram communication protocol that requires retransmission for the packet To provide a way to compensate for the loss.
도 1은 본 발명에 따른 사용자 데이터그램 통신 규약 상에서 패킷 로스를 보상하는 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다.1 is a flowchart illustrating an operation of a method for compensating packet loss on a user datagram communication protocol according to the present invention.
도 2는 도 1의 흐름도에 따른 실시간 통신 규약에서 헤더의 포맷을 보이는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a format of a header in a real time communication protocol according to the flowchart of FIG. 1.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 사용자 데이터그램 통신 규약 상에서 패킷 로스를 보상하는 방법은 사용자 데이터 그램 통신 규약 상에서 RTP 헤더를 이용한 패킷 전송 방법에 있어서, (a)송신측에서 수신측으로 상기 RTP 헤더에 소정의 헤더를 추가하여 전송하는 단계; (b) 상기 수신측에서 상기 헤더 상의 패킷 도착 시간을 저장하고 패킷 사이의 평균 지연 시간을 계산하여 저장하는 단계; (c) 상기 수신측에서 상기 송신측으로 패킷 전송 시간이 상기 평균 지연시간을 넘어선 패킷에 대해 재전송을 요청하는 단계; 및 (d) 상기 송신측에서 상기 수신측으로 요청된 패킷에 대해 재전송을 수행하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.The method for compensating packet loss in the user datagram communication protocol for solving the technical problem to be achieved by the present invention is a packet transmission method using the RTP header in the user datagram communication protocol, (a) from the transmitting side to the receiving side Transmitting by adding a predetermined header to the RTP header; (b) storing the packet arrival time on the header at the receiving side and calculating and storing an average delay time between packets; (c) requesting retransmission of the packet from the receiving side to the transmitting side for a packet whose transmission time exceeds the average delay time; And (d) performing retransmission on the packet requested from the transmitting side to the receiving side.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 사용자 데이터그램 통신 규약 상에서 패킷 로스를 보상하는 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다.1 is a flowchart illustrating an operation of a method for compensating packet loss on a user datagram communication protocol according to the present invention.
도 1에 도시된 흐름도는 송신측에서 수신측으로 실시간 통신규약(Real Time Protocol : 이하, RTP라 표기함) 헤더(Header)에 2개의 헤더를 추가하여 전송하는 단계(10), 수신측에서 패킷이 도착한 시간을 저장하고 패킷 사이의 평균 지연 시간을 계산하여 저장하는 단계(11), 패킷 전송 시간이 평균 지연 시간을 넘었는지 판단하는 단계(12), 평균 지연 시간까지 패킷 전송을 기다리는 단계(13), 송신측으로 평균 지연 시간을 넘어선 패킷에 대한 재전송을 요청하는 단계(14), 송신측에서 수신측으로 요청된 패킷을 재전송 하는 단계(15), 패킷 재전송이 완료되었는지 판단하는 단계(16)로 구성된다.The flowchart shown in FIG. 1 is a step in which two headers are added to a header from a transmitting side to a receiving side (Real Time Protocol: hereinafter referred to as RTP) and transmitted. Storing the arrival time and calculating and storing the average delay time between the packets (11), determining whether the packet transmission time exceeds the average delay time (12), and waiting for packet transmission until the average delay time (13) Requesting a retransmission of the packet beyond the average delay time to the sender (14), retransmitting the requested packet from the sender to the receiver (15), and determining whether the packet retransmission is complete (16). .
도 2는 도 1의 흐름도에 따른 실시간 통신 규약에서 헤더의 포맷을 보이는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a format of a header in a real time communication protocol according to the flowchart of FIG. 1.
이어서, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Next, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 2는 H.225.0에서 기술하고 있는 RTP 헤더 포맷이다. 버전(V)는 RTP 버전을 나타내는 필그로 현재 버전은 2(V=2)이다. 패딩(P)는 부가적인 패딩 옥텟을 나타내는 필드로, 주로 암호화를 위해 사용하며 1비트 0으로 정의한다. 확장(X)은 RTP 헤드 확장을 나타내는 필드로 헤드 확장을 지원하지 않을 경우 1비트 0으로 정의한다.2 is an RTP header format described in H.225.0. Version (V) is a filter that indicates the RTP version and the current version is 2 (V = 2). Padding (P) is a field indicating additional padding octets, mainly used for encryption and defined as 1 bit 0. Extension (X) is a field indicating RTP head extension and is defined as 1 bit 0 when head extension is not supported.
CSRC 수(CC : Contributingsource Count)는 CSRC의 수를 기술하는 필드로 RTP 믹서(Mixer)를 지원하지 않을 경우 4비트 0으로 정의한다. 일반적으로 CC는 믹서 멀티 컨퍼런스(Mixer Multi Conference)에서 여러 단말로부터 받은 소스(Media Data)를 가공하여 단말들에 분배하는 기능에서 사용하는 필드의 개수를 나타낸다. 그러나 일대일 데이터 전송에서는 0으로 되어 사용하지 않는다. 본 발명에서는 일반적으로 사용하지 않는 CC와 CSRC 리스트를 패킷 로스를 보상하는 필드로 사용한다.Contributing source count (CCC) is a field that describes the number of CSRCs and is defined as 4 bit 0 when the RTP Mixer is not supported. In general, CC represents the number of fields used in a function of processing and distributing sources (Media Data) received from various terminals in a mixer multi conference. However, in one-to-one data transmission, it is set to 0 and not used. In the present invention, a CC and CSRC list, which is not generally used, is used as a field to compensate for packet loss.
마커(M)는 주로 비디오 프레임간의 경계를 나타내기 위한 것으로, H.261을 사용할 경우 코덱 보드에서 시스템으로 전달되는 데이터 스트림은 프레임간의 경계를 나타내지 않기 때문에 마커 필드를 나타낼 방법이 없다. 따라서 1비트 0으로 정의한다. 탑재유형(P)는 오디오/비디오 각각의 탑재 유형을 7-비트로 정의한다.The marker (M) is mainly used to indicate the boundary between video frames. When using H.261, the data stream transmitted from the codec board to the system does not represent the boundary between frames. Therefore, it is defined as 1 bit 0. The mount type (P) defines the mount type of each audio / video as 7-bit.
순서번호(Sequence Number)는 보내는 패킷마다 1씩 증가하여 순서 번호를 지정함으로써 수신측에서 패킷의 순서를 확인하여 패킷 손실을 알 수 있다. 타임스탬프(Timestamp)는 수신측에서 매체 자체 또는 매체간의 동기화를 위해 또는 지터 계산을 위해 필요한 시간 필드로 msec 단위로 지원되며, 따라서 msec의 동기화 정확도를 갖는다. 여기에서 타임스탬프의 시점은 샘플링 인스턴스를 의미한, 코덱에서 샘플링 시간을 시스템으로 알려주지 못하는 경우가 많으므로, 단지 오디오/비디오 버퍼에 전달된 시간을 타임스탬프로 이용한다.The sequence number is incremented by 1 for each packet sent, and the sequence number is designated so that the receiver can confirm the packet sequence by checking the packet order. Timestamp is a time field necessary for synchronization between the media itself or media or for jitter calculation at the receiving side, and is supported in msec units, and thus has a synchronization accuracy of msec. In this case, since the time stamp is a sampling instance, which means that the sampling time is not known to the system, the time stamp is used as the time stamp.
SSRC 식별자는 같은 세션 내의 동기화 소스를 유일하게 식별하기 위한 구분자로 RFC1321의 MD5 루틴을 이용하여 32비트의 난수 식별자를 생성한다. 또한 식별자 충돌의 발생을 해결할 수 있는 메커니즘을 포함한다.The SSRC identifier is a delimiter for uniquely identifying a synchronization source in the same session, and generates a 32-bit random number identifier using the MD5 routine of RFC1321. It also includes a mechanism to resolve the occurrence of identifier conflicts.
본 발명에서는 패킷 보상을 위한 추가 헤더를 도 2와 같이 추가한다. 송신측에서는 RTP 헤더에 추가적으로 2개의 헤더를 추가하여 전송한다.In the present invention, an additional header for packet compensation is added as shown in FIG. The transmitter adds two headers in addition to the RTP header.
아래 표 1은 추가된 헤더의 C 와 CMD 비트에 할당된 항목에 대해 기술하고 있다.Table 1 below describes the items allocated to the C and CMD bits of the added header.
길이(Length)는 C=0 에서는 무의미하지만 C=1, CMD=1이면 요구하는 순서번호(Sequence No.)로부터 Length개만큼의 패킷수의 재전송을 요구할 수 있다.Length is meaningless at C = 0, but C = 1 and CMD = 1 can request retransmission of the number of length packets from the required sequence number.
순서번호는 C=0일 때는 RTP 헤더 첫 필드의 순서번호와 같으며 C=1, CMD=1이면 재전송을 요구하는 패킷의 순서번호의 첫 번째 값이된다.The sequence number is the same as the sequence number of the first field of the RTP header when C = 0. If C = 1 and CMD = 1, the sequence number is the first value of the sequence number of the packet requesting retransmission.
시간(Time)은 전송된 패킷이 수신측에 도착된 시간으로 msec 단위로 표시한다.Time indicates the time when the transmitted packet arrives at the receiving side in msec unit.
도 2의 추가된 헤더와 더불어 도 1을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1 together with the added header of FIG.
송신측에서 수신측으로 RTP 헤더에 2개의 헤더를 추가하여 전송한다(10단계). 도 2와 같이 RTP 헤더에 2개의 헤더를 추가하여 전송한다. 도 1에서 4비트를 나타내는 CC를 2로 세팅하면 CSRC 리스트는 32비트 2개가 RTP 헤더에 추가된다. 송신측에서 수신측으로 전송하는 헤더에 C=0, CMD=0, 실제 시간 정보를 기록하여 전송한다.The transmitter adds two headers to the RTP header from the transmitter to the receiver (step 10). 2 headers are added to the RTP header and transmitted. In FIG. 1, when the CC representing 4 bits is set to 2, two 32-bit CSRC lists are added to the RTP header. C = 0, CMD = 0, and actual time information are recorded in the header transmitted from the transmitting side to the receiving side and transmitted.
수신측에서 패킷이 도착한 시간을 저장하고 패킷 사이의 평균 지연 시간을 계산하여 저장한다(11단계). 추가된 헤더의 msec 시간에 따라 패킷 도착 시간을 확인하여 저장하고, 이전에 전송된 패킷과 현재 전송된 패킷, 앞으로 전송될 패킷의 도착 시간으로부터 평균 지연 시간을 구하고 이를 매 패킷이 도착할 때마다 행하여 최신의 평균 지연시간을 업그레이드 하여 유지시킨다.The receiver stores the time the packet arrived and calculates and stores the average delay time between the packets (step 11). The packet arrival time is checked and stored according to the msec time of the added header, and the average delay time is obtained from the arrival time of the previously transmitted packet, the current transmitted packet, and the forwarded packet, and is performed every time each packet arrives. Maintain by upgrading the average delay time.
패킷 전송 시간이 평균 지연 시간을 넘었는지 판단한다(12단계). 패킷 전송시간과 평균 지연 시간과의 차이 값으로 이를 판단한다.It is determined whether the packet transmission time exceeds the average delay time (step 12). The difference between the packet transmission time and the average delay time is determined.
패킷 전송 시간이 평균 지연 시간을 넘지 않을 경우 평균 지연 시간까지 패킷 전송을 기다린다(13단계).If the packet transmission time does not exceed the average delay time, the packet wait until the average delay time (step 13).
패킷 전송 시간이 평균 지연 시간을 넘어선 경우 송신측으로 평균 지연 시간을 넘어선 패킷에 대한 재전송을 요청하고 송신측은 수신측에서 요청한 패킷을 재전송한다(14,15단계).If the packet transmission time exceeds the average delay time, the sender requests retransmission of the packet beyond the average delay time, and the sender retransmits the packet requested by the receiver (steps 14 and 15).
예를 들어 P4를 받아야 하나 P5가 수신된 경우 P3을 수신하고 P5를 수신한 시점의 지연 시간이 평균 지연 시간보다 작으면 계속 P4의 전송을 기다리나, 그렇지 않으면 P4에 대한 재전송을 요구한다. 이때 수신측에서는 송신측으로 C=1, CMD=1, Length=1, Sequence No=4의 정보를 전송한다. 이를 수신한 송신측에서는 자신의 송신 버퍼(미도시)로부터 P4를 찾아서 C=0, CMD=1, Length=1, Sequence No=4와 함께 P4 패킷을 전송한다.For example, if P4 is received but P5 is received, if the delay time at the time of receiving P3 and receiving P5 is less than the average delay time, it continues to wait for the transmission of P4, otherwise it requests a retransmission for P4. At this time, the receiving side transmits information of C = 1, CMD = 1, Length = 1, and Sequence No = 4 to the transmitting side. Upon receiving this, the transmitting side finds P4 from its transmission buffer (not shown) and transmits the P4 packet with C = 0, CMD = 1, Length = 1, and Sequence No = 4.
만일 여러 개(예를 들어 2개)의 패킷(P4, P5)이 손실되었다면 수신측에서는 송신측으로 C=1, CMD=1, Length=2, Sequence No=4의 정보를 전송한다. 이를 수신한 송신측에서는 자신의 송신 버퍼(미도시)로부터 P4,P5를 찾아서 C=0, CMD=1, Length=1, Sequence No=4와 함께 P4 패킷을 전송하고 다시 C=0, CMD=1, Length=1, Sequence No=5와 함께 P5 패킷을 전송한다.If several (for example, two) packets P4 and P5 are lost, the receiver transmits information of C = 1, CMD = 1, Length = 2, and Sequence No = 4 to the transmitter. Upon receiving this, the transmitting side finds P4 and P5 from its transmission buffer (not shown), transmits a P4 packet with C = 0, CMD = 1, Length = 1, and Sequence No = 4, and again C = 0 and CMD = 1. , P = 1 packet with Length = 1 and Sequence No = 5.
패킷 재전송이 완료되었는지 판단한다(16단계). 패킷 재전송이 실패할 경우 수신측은 송신측으로 재전송이 안된 패킷의 전송을 요청한다. 예를 들어 패킷 P5의 재전송이 실패한 경우 수신측에서는 C=0, CMD=2, Length=1, Sequence No=5를 전송하면 송신측에서 P5 패킷을 찾아 수신측으로 재전송 한다.It is determined whether the packet retransmission is completed (step 16). If the packet retransmission fails, the receiver requests the transmitter to transmit a packet that has not been retransmitted. For example, if retransmission of packet P5 fails, the receiver sends C = 0, CMD = 2, Length = 1, and Sequence No = 5, and the sender finds the P5 packet and retransmits it to the receiver.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 사상 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments and can be modified by those skilled in the art within the spirit of the invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, UDP 상에서 발생한 패킷 로스를 간단한 방법을 통하여 보상함으로써 네트워크 상의 오버헤드(Overhead)를 최소화하면서 실제적으로 패킷 로스를 최소한으로 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the packet loss generated on the UDP is compensated through a simple method, thereby minimizing the overhead of the network and effectively controlling the packet loss.
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