KR20030032413A

KR20030032413A - 멀티미디어 데이터용 버퍼 구조 및 버퍼링 방법

Info

Publication number: KR20030032413A
Application number: KR1020010064172A
Authority: KR
Inventors: 조민식
Original assignee: 주식회사 엠씨글로벌
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2003-04-26

Abstract

본 발명은 통신상에서 전송되는 멀티미디어 데이터용 버퍼 구조 및 버퍼링 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 데이터 분석 및 데이터 재정리를 통해 빠른 실행과, 능률적인 데이터 관리 및 에러 취급의 용이성이 향상되면서도 구조가 간단하고 네트워크에 적합한 멀티미디어 데이터용 버퍼 구조 및 버퍼링 방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 인터넷망을 통해 인코딩 되어 전송되는 데이터가 랜 카드 등의 네트워크 블록을 통해 입력되면 데이터를 일시적으로 기억 보관한 후, 디코더 블록을 거쳐 출력 장치를 통해 출력되도록 하는 멀티미디어 데이터용 버퍼에 있어서, 사용자로부터 입력이 발생되면 현재 입력되는 데이터와 이전에 입력된 데이터간의 시간차를 계산하여 축적, 보관하는 저장부로 구성된 데이터 수집부와, 스킵 리스트(Skip list)의 논리적 구조를 갖는 노드 기록부와, 데이터 수집을 통해 계산된 통계치를 이용하여 이후에 발생될 사용자의 입력 간격을 예측, 선별하는 확률 필터부와, 사용자의 입력이 요청되면 입력된 시점과 데이터를 저장하고, 사용자의 출력이 요청되면 사용자에게 데이터를 반환하도록 하는 데이터 처리부로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

멀티미디어 데이터용 버퍼 구조 및 버퍼링 방법{Buffer structure and buffering method for multimedia data}

일반적으로 버퍼라 함은 완충기를 뜻하며, 통신상에서 버퍼라 함은 완충 기억 장치, 즉, 정보가 다른 장치로 전송될 때 일시적으로 데이터를 기억하는 중간 장치를 말하는 것이다.

종래의 버퍼는 첨부 도면 도 1에서 보는 바와 같이, 인터넷망을 통해 인코딩 된 데이터가 전송되면 랜 카드 등의 네트워크 블록을 통해 데이터가 입력되면 데이터 처리부에서 데이터를 일반 리스트 및 원형 리스트로 구성하여 데이터 저장부에 임시 보관한 후, 사용자가 출력을 요청하면 데이터를 전송하도록 하는 구조로 되어 있다.

이와 같이 버퍼로 입력되는 데이터는 인터넷을 통해 전송되다 보면 엉뚱한 데이터값이 버퍼에 입력되거나, 먼저 전송한 데이터가 늦게 도착하는 경우가 발생하기 때문에 이를 보정해서 데이터를 전송하는 서비스를 제공하여야 한다.

종래의 버퍼는 상기 서비스를 제공하기 위해서 링크드 리스트를 만들어서 링크드 리스트 상에서 로우 데이터를 하나씩 넣어주면서 타임 스탬프에 맞게 저장하여서 데이터화하는데, 여기서 말하는 타임 스탬프는 데이터를 몇 시, 몇 분, 몇 초에 데이터를 전송했는지를 나타내는 것이다.

이와 같이 저장된 데이터는 오더, 즉, 출력 요청이 집중되면 정확한 위치를 서칭하여 데이터를 찾는데 시간이 매우 많이 소요되어, 출력 오더에 따른 실행 속도가 현저히 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

상기와 같은 문제점을 고려하여 안출한 본 발명은 데이터 분석 및 데이터 재정리를 통해 빠른 실행과, 능률적인 데이터 관리 및 에러 취급의 용이성이 향상되면서도 구조가 간단하고 네트워크에 적합한 멀티미디어 데이터용 버퍼 구조 및 버퍼링 방법을 제공함을 기술적 과제로 삼는다.

이를 위한 본 발명은 인터넷망을 통해 인코딩 되어 전송되는 데이터가 랜 카드 등의 네트워크 블록을 통해 입력되면 데이터를 일시적으로 기억 보관한 후, 디코더 블록을 거쳐 출력 장치를 통해 출력되도록 하는 멀티미디어 데이터용 버퍼에 있어서, 사용자로부터 입력이 발생되면 현재 입력되는 데이터와 이전에 입력된 데이터간의 시간차를 계산하여 축적, 보관하는 스킵 리스트의 논리적 구조를 갖는 노드 기록부와 저장부로 구성된 데이터 수집부와, 데이터 수집을 통해 계산된 통계치를 이용하여 이후에 발생될 사용자의 입력 간격을 예측하는 확률 필터부와, 사용자의 입력이 요청되면 입력된 시점과 데이터를 저장하고, 사용자의 출력이 요청되면 사용자에게 데이터를 반환하도록 하는 데이터 처리부로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 버퍼 구조를 보인 블럭도.

도 2는 본 발명이 적용되는 시스템의 구성을 계략적으로 보인 블럭도.

도 3은 본 발명의 버퍼 구조를 보인 블럭도.

도 4는 본 발명의 데이터 수집부의 통계치 산출 과정을 간단히 보인 통계치 산출 계략도.

도 5는 본 발명의 확률 필터의 필터링 영역 및 과정을 보인 필터링 계략도.

도 6은 본 발명의 데이터 처리부의 노드 기록 과정을 보인 데이터 처리 과정 단계도.

도 7은 본 발명의 전체적인 버퍼링 과정의 단계를 보인 블럭도.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

10 : 버퍼 11 : 데이터 수집부

12 : 확률 필터부 13 : 데이터 처리부

13-1 : 노드 기록부 13-2 : 저장부

본 발명의 설명을 위한 첨부 도면 도 2는 본 발명이 적용되는 시스템의 구성을 계략적으로 보인 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 버퍼 구조를 보인 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 데이터 수집부의 통계치 산출 과정을 간단히 보인 통계치 산출 계략도이고, 도 5는 본 발명의 확률 필터의 필터링 영역 및 과정을 보인 필터링 계략도이고, 도 6은 본 발명의 데이터 처리부의 노드 기록 과정을 보인 데이터 처리 과정 단계도이며, 도 7은 본 발명의 전체적인 버퍼링 과정의 단계를 보인 블럭도이다.

첨부 도면에서 도면 부호 10은 본 발명인 버퍼를 나타낸다.

본 발명은 첨부 도면 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 인터넷망(N)을 통해 인코딩 된 데이터가 전송되면 랜 카드 등의 네트워크 블록(I)을 통해 데이터가 입력되면 데이터를 일시적으로 기억 보관한 후, 디코더 블록(D)을 거쳐 출력 장치(O)를 통해 출력되도록 하는 멀티미디어 데이터용 버퍼에 있어서, 사용자로부터 입력이 발생되면 현재 입력되는 데이터와 이전에 입력된 데이터간의 시간차를 계산하여 축적, 보관하는 데이터 수집부(11)와, 데이터 수집부(11)에서 계산된 통계치를 이용하여 이후에 발생될 사용자의 입력 간격을 예측하는 확률 필터부(12)와, 사용자의 입력이 요청되면 입력된 시점과 데이터를 저장하고, 사용자의 출력이 요청되면 사용자에게 데이터를 반환하도록 하는 데이터 처리부(13)로 이루어진 것이다.

데이터 처리부(13)는 스킵 리스트의 논리적 구조를 갖는 노드 기록부(13-1)와 저장부(13-2)로 구성되어 있다.

본 발명에서 말하는 스킵 리스트는 노드의 레벨을 달리하여서 가장 최상위레벨에서부터 데이터의 영역을 줄여 가는 방식의 자료 구조이다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명은 인터넷망(N)을 통해 인코딩 되어 전송되는 데이터가 랜 카드 등의 네트워크 블록(I)을 통해 입력되면, 데이터 수집부(11)에서 첨부 도면 도 4에서 보는 바와 같이, 현재 입력되는 데이터와 이전에 입력된 데이터간의 시간차를 계산하여 축적, 보관하도록 되어있다.

즉, 시간차 값을 가장 최근 것으로 표본 수만큼 축적하여 이 표본에 대해 통계치(평균, 표준 편차 등)를 계산하게 된다.

확률 필터부(12)에서 데이터 수집부(11)가 데이터 입력 통계치를 산출하면 이후에 발생할 사용자의 입력 간격을 예측하게 되는데, 이를 위해 확률 분포를 이용하며 첨부 도면 도 5에서 보는 바와 같이, Min/Max 필터(12-1)를 통해서 리젝트 된 입력에 대해서만 통과시키도록 되어 있다.

즉, 통계치를 통해서 매번 사용자 입력이 발생할 때 마다 확률 분포를 계산한 다음, 실제 사용자 입력이 발생하였을 때, 기 계산된 확률 분포에 비추어서 일정 확률 이상의 값을 갖는 입력에 대해서만 통과시키도록 되어있다.

이와 같은 확률 필터부(12)는 실시간 멀티미디어 시스템에서 UDP를 이용하여 스트림을 전송할 때, 데이터의 시간적 순서의 뒤바뀜 외에도, 데이터의 비트 자체가 환경적 요인에 의해서, 손상될 수 있으며, 특히 무선 환경에서는 이러한 현상이 더욱 심해질 수 있다.

더욱이 이러한 에러가 타임 스탬프 상에서 발생하였을 때에는 이는 곧 스트림의 불완전성을 초래할 뿐만 아니라, 스트림을 사용하는 고객에게는 품질 저하로나타나게 된다.

또한, 데이터가 현재 재생되고 있는 스트림 보다 이전의 것을 경우 이는 버퍼에서는 필요하지 않다.

이러한 데이터가 버퍼에 입력되게 되면, 이 데이터는 영원히 쓰이지 않는 따라서 버퍼에서는 입력받은 데이터의 타임 스탬프에 대한 필터링을 통해서 멀티미디어 시스템의 품질을 향상시키게 된다.

노드 기록부(13-1)는 이와 같이 확률 필터를 통과한 데이터가 사용자의 입력이 요청되면 첨부 도면 도 6에서 보는 바와 같이, 빈 노드 영역에서 빈 노드를 하나 꺼내 타임 스탬프 값을 기록하고, 데이터 저장 공간에 사용자 입력 데이터를 저장 후, 그 포인터와 데이터 사이즈를 노드에 기록하고 그 노드를 노드 기록부(13-1)의 스킵 리스트 영역으로 입력하고 저장부(13-2)에 저장하도록 되어 있다.

여기서 노드(node)라 함은 트리 또는 그래프 등과 같은 자료 구조에서 데이터를 표현하기 위하여 사용되는 부분을 말하는 것이다.

이후, 사용자의 출력 요청이 발생하면(이때 타임 스탬프를 받음) 스킵 리스트 영역에서 타임 스탬프 값을 기준으로 노드를 찾은 후, 그 노드의 포인터와 데이터 사이즈를 이용하여 사용자에게 데이터를 전송하게 된다.

이때, 노드를 빈 노드 영역에 다시 저장하여 재 사용할 수 있도록 하므로써 사용자로부터 재 출력 요청이 발생하면 신속하게 데이터를 전송할 수 있게 된다.

여기서 스킵 리스트(skip list)는 일반적으로 주어진 작업을 수행하지 않고 무시하여 곧바로 다음에 있는 작업을 수행하는 리스트를 말하는 것으로, 예를 들어순차적인 명령어 목록에서 이번에 수행되어야 할 순서에 있는 명령을 처리하지 않고 곧바로 다음 과정으로 진행되도록 된 리스트를 말한다.

이와 같은 본 발명의 버퍼링 처리 과정은 첨부 도면 도 7에서 보는 바와 같이, 인터넷을 통해 사용자로부터 데이터 입력이 발생하면 데이터 수집부(11)에서 현재 입력되는 데이터와 이전에 입력된 데이터간의 시간차를 계산하고 시간차 값을 가장 최근 것으로 표본 수만큼 축적하여 이 표본에 대해 통계치(평균, 표준 편차 등)를 계산한 후 축적, 보관하는 데이터 수집 단계(S1)와, 산출된 데이터 입력 통계치를 통해 확률 필터부(12)에서 Min/Max 필터(12-1)를 통해서 리젝트 된 입력에 대해서만 적용하는 확률 분포를 이용하여 이후에 발생할 사용자의 입력 간격을 예측, 즉, 통계치를 통해서 매번 사용자 입력이 발생할 때마다 확률 분포를 계산한 다음, 실제 사용자 입력이 발생하였을 때, 기 계산된 확률 분포에 비추어서 일정 확률 이상의 값을 갖는 입력에 대해서만 통과시키는 입력 데이터 선별 단계(S2)와, 사용자의 입력이 요청되면 데이터 처리부(13)의 노드 기록부(13-1)의 빈 노드 영역에서 빈 노드를 하나 꺼내 타임 스탬프 값을 기록하고, 데이터 저장 공간에 사용자 입력 데이터를 저장 후, 그 포인터와 데이터 사이즈를 노드에 기록하고 그 노드를 노드 기록부(13-1)의 스킵 리스트 영역으로 입력하고, 이후, 사용자의 출력 요청이 발생하면(이때 타임 스탬프를 받음) 스킵 리스트 영역에서 타임 스탬프 값을 기준으로 노드를 찾은 후, 그 노드의 포인터와 데이터 사이즈를 이용하여 사용자에게 데이터를 전송하도록 하는 데이터 처리 단계(S3)와, 노드를 저장부(13-2)에 저장하는 저장 단계로 이루어져 있다.

상기 확률 필터부(12)는 임의의 시점에 데이터가 입력되었을 때, 다음과 같은 과정을 통해서 필터링 된다.

현재 버퍼의 데이터의 Timstamp 의 최대 값과 최소 값 사이의 값이면 무조건 패스된다.

최소 값 이하면 리젝트 된다.

최대 값 초과면 Poisson 분포를 통해서, 그 시점에 데이터 입력이 발생할 확률을 계산하여 적정한 확률(사용자에 의해 정의된) 이상을 갖는 데이터에 한해서 패스된다.

실시간 멀티미디어 시스템에서 네트웍의 상황이 지속적으로 나빠지는 경우, 자연히 데이터의 버퍼 입력 시간 역시 지연되게 된다.

따라서, 항상 획일적인 Poissen 분포를 사용하는 것은 유효한 입력을 거부하게 되는 에러를 낳을 수 있다.

또한, 네트웍의 상황의 좋아져서, 데이터의 버퍼 입력 시간이 빨라지는 경우에도 획일적인 Poissen 분포는 사용하는 것 역시 에러를 발생시킬 수 있다.

따라서, 버퍼에서 일정 시간동안만 틈의 과거의 버퍼 입력 패턴을 기록하며, 이 기록은 매번 버퍼에 데이터가 입력 될 때마다 일부분을 새로이 갱신하면서, 현재의 네트웍 상태를 이 기록에 반영하도록 한다.

이 기록을 바탕으로 적절한 Poissen 분포를 다시 계산하며, 새로이 계산된 Poissen 분포에 따라서 데이터의 입력 허용 여부를 결정한다.

따라서, 현재의 네트웍 상태를 반영하여, 현재 입력 중인 스트림이 올바른데이터인지를 확률적으로 계산할 수 있게 된다.

첨부 도면 도 6과 같은 논리적 구조에서 스킵 리스트는 일반 리스트를 하나의 레벨이 전 레벨의 노드 중 일부를 가지고 다시 리스트를 만드는 방식으로서, 노드간의 비교 시에 상위 레벨일수록 더 적은 비교를 통해서 원하는 동작을 수행하게 된다.

예컨대, 리스트의 첫 노드를 기준으로 내림차순으로 정렬되어 있다고 가정하고, 데이터를 삽입하고자 할 경우(Insert)에는, 입력하고자 하는 키 값 A를 최상위 레벨의 첫 노드의 키 값 B1과 비교한다.

이때, A>B1 이라면 A와 최상위 레벨의 두 번째 노드의 키 값 B2와 비교한다.

이때, A>B2 라면 A와 최상위 레벨의 세 번째 노드의 키 값 B3와 비교한다.

이와 같은 식으로 A<Bn을 만족할 때까지 비교하여 A<Bn이 만족되면, 레벨을 한 단계 낮춘다.

이와 같은 연산을 반복하여 레벨이 루트 레벨이 되도록 하고, 마지막으로 비교한 노드의 바로 앞에 새로운 노드를 삽입하면 된다.

데이터를 보고자할 경우(Find)에는, A=Bn이 될 때까지만, 키 값 비교 연산을 수행하면 된다.

데이터를 삭제할 경우(Delete)에는, Find를 통해 삭제하고자 하는 노드를 찾아낸 후, 리스트를 레벨별로 삭제하고자 하는 노드의 전, 후 노드를 레벨별로 링크시켜 주면 된다.

이와 같은 스킵 리스트는 확률에 근거한 동작으로 O(logN)의 평균 동작 시간을 갖게 되므로 처리 속도가 빨라지게 되고, 일반 링크드 리스트(Linked list)와 비슷한 구조로 구현이 용이하게 된다.

이와 같이 되는 본 발명은 사용자의 입력이 요청되면 입력된 시점과 데이터를 저장하고, 사용자의 출력이 요청되면 사용자에게 데이터를 반환함과 동시에 다시 저장하여 재 사용할 수 있도록 하는 데이터 처리부로 이루어진 기존의 버퍼에 사용자로부터 입력이 발생되면 현재 입력되는 데이터와 이전에 입력된 데이터간의 시간차를 계산하여 축적, 보관하는 데이터 수집부와, 데이터 수집부에서 계산된 통계치를 이용하여 이후에 발생될 사용자의 입력 간격을 예측하는 확률 필터부를 구비하여 데이터 분석 및 데이터 재정리를 통해 빠른 실행과, 능률적인 메모리 관리 및 에러 취급의 용이성이 향상되도록 하는 효과를 갖는다.

Claims

인터넷망(N)을 통해 인코딩 된 데이터가 전송되면 랜 카드 등의 네트워크 블록(I)을 통해 데이터가 입력되면 데이터를 일시적으로 기억 보관한 후, 디코더 블록(D)을 거쳐 출력 장치(O)를 통해 출력되도록 하는 멀티미디어 데이터용 버퍼에 있어서,

사용자로부터 입력이 발생되면 현재 입력되는 데이터와 이전에 입력된 데이터간의 시간차를 계산하여 축적, 보관하는 데이터 수집부(11)와, 데이터 수집부(11)에서 계산된 통계치를 이용하여 이후에 발생될 사용자의 입력 간격을 예측하는 확률 필터부(12)와, 사용자의 입력이 요청되면 입력된 시점과 데이터를 저장하고, 사용자의 출력이 요청되면 사용자에게 데이터를 반환하도록 하는 데이터 처리부(13)로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티미디어 데이터용 버퍼 구조.
제 1항에 있어서,

데이터 처리부(13)는 노드의 레벨을 달리하여서 가장 최상위 레벨에서부터 데이터의 영역을 줄여 가는 방식의 스킵 리스트의 논리적 구조를 갖는 노드 기록부(13-1)와 저장부(13-2)로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티미디어 데이터용 버퍼 구조.
제 1항에 있어서,

확률 필터부(12)는 데이터 수집부(11)가 데이터 입력 통계치를 산출하면, 통계치를 통해서 매번 사용자 입력이 발생할 때 마다 확률 분포를 계산한 다음, 실제 사용자 입력이 발생하였을 때, 기 계산된 확률 분포에 비추어서 일정 확률 이상의 값을 갖는 입력에 대해서만 통과시키도록 Min/Max 필터(12-1)를 통해서 리젝트 된 입력에 대해서만 통과시키도록 이루어짐을 특징으로 하는 멀티미디어 데이터용 버퍼 구조.
인터넷망(N)을 통해 인코딩 된 데이터가 전송되면 랜 카드 등의 네트워크 블록(I)을 통해 데이터가 입력되면 데이터를 일시적으로 기억 보관한 후, 디코더 블록(D)을 거쳐 출력 장치(O)를 통해 출력되도록 하는 멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법에 있어서,

인터넷을 통해 사용자로부터 데이터 입력이 발생하면 데이터 수집부(11)에서 현재 입력되는 데이터와 이전에 입력된 데이터간의 시간차를 계산하고 시간차 값을 가장 최근 것으로 표본 수만큼 축적하여 이 표본에 대해 통계치(평균, 표준 편차 등)를 계산한 후 축적, 보관하는 데이터 수집 단계(S1)와, 산출된 데이터 입력 통계치를 통해 확률 필터부(12)에서 Min/Max 필터(12-1)를 통해서 리젝트 된 입력에 대해서만 적용하는 확률 분포를 이용하여 이후에 발생할 사용자의 입력 간격을 예측, 즉, 통계치를 통해서 매번 사용자 입력이 발생할 때마다 확률 분포를 계산한 다음, 실제 사용자 입력이 발생하였을 때, 기 계산된 확률 분포에 비추어서 일정 확률 이상의 값을 갖는 입력에 대해서만 통과시키는 입력 데이터 선별 단계(S2)와,사용자의 입력이 요청되면 데이터 처리부(13)의 노드 기록부(13-1)의 빈 노드 영역에서 빈 노드를 하나 꺼내 타임 스탬프 값을 기록하고, 데이터 저장 공간에 사용자 입력 데이터를 저장 후, 그 포인터와 데이터 사이즈를 노드에 기록하고 그 노드를 노드 기록부(13-1)의 스킵 리스트 영역으로 입력하는 데이터 처리 단계(S3)와, 노드를 저장부(13-2)에 저장하는 저장 단계(S4)로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법.