KR20030032414A - 멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신상에서 전송되는 멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영역 구분의 개념을 도입하여 노드(Node)의 관리를 용이하도록 함과 동시에, 시스템 환경에 따라 버퍼를 최적화하므로써 버퍼의 전체 동작 속도를 향상시키도록 하는 한편, 버퍼의 메모리 사용에 관한 모델에 입각하여 메모리를 미리 할당하므로써 메모리 사용의 경제성이 향상 된 멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 리스트의 양끝을 링크 시킨 형태의 리스트로 구성되어 데이터 저장 공간을 재활용하도록 하는 써큘러 리스트 방식의 버퍼에 있어서, 써큘러 리스트 구조의 일부를 스킵 리스트 구조로 변형하여 노드의 재활용을 위해 별도로 자료 구조를 만들어 이를 관리하지 않고 데이터 저장 공간을 재활용하면서, 일정 시간 T 동안 버퍼에 들어오는 데이터 사이즈의 패턴을 기록하고, 각각의 사이즈별로 시간 T 동안 몇 번 발생했는지를 카운트한 후, 시간 T 동안에 버퍼에서 사용해야 할 메모리 양을 계산하여, 버퍼의 메모리 사용에 관한 모델을 만든 후, 그 모델에 맞추어서 메모리를 미리 할당하도록 함을 특징으로 한다.

Description

멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법{Buffering method of multimedia data}

본 발명은 통신상에서 전송되는 멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영역 구분의 개념을 도입하여 노드(Node)의 관리를 용이하도록 함과 동시에, 시스템 환경에 따라 버퍼를 최적화하므로써 버퍼의 전체 동작 속도를 향상시키도록 하는 한편, 버퍼의 메모리 사용에 관한 모델에 입각하여 메모리를 미리 할당하므로써 메모리 사용의 경제성이 향상 된 멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법에 관한 것이다.

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

이와 같은 버퍼에 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 링크 리스트(Link list)를 만들어서 링크 리스트(Link list) 상에서 로우 데이터(Low data)를 하나씩 넣어주면서 타임 스탬프(Time stamp)에 맞게 저장하여서 데이터화하는데, 여기서 말하는 타임 스탬프(Time stamp)는 데이터를 몇 시, 몇 분, 몇 초에 데이터를 전송했는지를 나타내는 것이다.

이와 같이 저장된 데이터는 오더(Order), 즉, 출력 요청이 집중되면 정확한 위치를 서칭하여 데이터를 찾는데 시간이 매우 많이 소요되어, 출력 오더에 따른 실행 속도가 현저히 저하되고, 데이터 사이즈에 따른 메모리 저장 영역의 사전 파악이 불가능하고, 에러 발생 시 발생 영역 파악에 시간이 많이 소요되는 문제점이 있어 네트워크에 부적합한 문제점이 있는 것이다.

특히, 데이터의 사이즈가 가변적인 경우 얼마만큼의 메모리 영역을 확보해야 하는지를 예측하기 힘들고, 메모리를 동적으로 확보할 경우 버퍼의 동작에 오버 헤드를 유발하게 되며, 너무 많은 메모리 영역을 확보하므로써 리소스의 낭비를 가져오는 문제점이 발생하게 된다.

종래 버퍼의 논리적 구조는 첨부 도면 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같으며, 첨부 도면 도 1은 일반적인 직선상의 스킵 리스트(Skip list) 형태로서, 이는 그러나 스킵 리스트(skip list)에서는 삭제된 노드(Node)는 스킵 리스트(Skip list)에서 완전히 분리되어야 하므로 노드(Node)의 재활용을 위해서는 따로 자료구조를 만들어 이를 관리해야 한다.

이는, 버퍼로서의 복잡성를 높이게 되며, 노드를 재활용하지 않고, 그때 그때 동적으로 생성하게 되면, 버퍼와 같이 리얼 타임(Real Time)으로 동작해야 하는 멀티 미디어 용도로는 부적당한 문제점이 있는 것이다.

또, 리스트의 제일 처음과 마지막의 기준이 되는 헤드(Head), 테일(Tail) 노드(Node)를 만들어야 하는데, 이 두 노드(Node)의 리스트의 제일 처음과 마지막을 표시하는 데만 쓰이므로, 리소스의 낭비가 발생하게 되는 문제점이 있는 것이다.

또한, 멀티 미디어 시스템에서는 일정량의 데이터를 저장하면서, 사용된 데이터는 버리고 새로운 데이터를 입력받아야 하므로, 첨부 도면 도 2와 같은 원형의 스킵 리스트(Skip list) 형태, 즉, 서클 형태로 버퍼를 만들어서 데이터 저장공간을 재활용하는 방식을 사용하기도 한다.

그러나 상기와 같은 방식은 계속적으로 변경되는 입력 지점과 출력 지점을 기억하고 있어야 하며, 두 지점이 겹치는 경우에 대한 예외 처리가 필요하는 등, 버퍼로 쓰기에 불합리한 문제점이 있는 것이다.

또, 삽입, 삭제 시 순차 검색을 하게 되어 그 동작 속도가 오래 걸리는 버퍼로써는 치명적인 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 문제점을 고려하여 안출한 본 발명은 영역 구분의 개념을 도입하여 노드(Node)의 관리를 용이하도록 함과 동시에, 시스템 환경에 따라 버퍼를 최적화하므로써 버퍼의 전체 동작 속도를 향상시키도록 하는 한편, 버퍼의 메모리 사용에 관한 모델에 입각하여 메모리를 미리 할당하므로써 메모리 사용의 경제성이 향상 된 멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법을 제공함을 기술적 과제로 삼는다.

이를 위한 본 발명은 리스트의 양끝을 링크 시킨 형태의 리스트로 구성되어 데이터 저장 공간을 재활용하도록 하는 써큘러 리스트 방식의 버퍼에 있어서, 써큘러 리스트 구조의 일부를 스킵 리스트 구조로 변형하여 노드의 재활용을 위해 별도로 자료 구조를 만들어 이를 관리하지 않고 데이터 저장 공간을 재활용하면서, 일정 시간 T 동안 버퍼에 들어오는 데이터 사이즈의 패턴을 기록하고, 각각의 사이즈별로 시간 T 동안 몇 번 발생했는지를 카운트한 후, 시간 T 동안에 버퍼에서 사용해야 할 메모리 양을 계산하여, 버퍼의 메모리 사용에 관한 모델을 만든 후, 그 모델에 맞추어서 메모리를 미리 할당하도록 함을 특징으로 한다.

도 1은 종래 버퍼의 스킵 리스트 구조를 보인 논리적 구조도.

도 2는 종래 또 다른 버퍼의 스킵 리스트 구조를 보인 논리적 구조도.

도 3은 본 발명의 스킵 리스트 구조를 보인 논리적 구조도.

도 4는 본 발명의 적용되는 시스템의 구성을 계략적으로 보인 블록도.

도 5는 본 발명의 버퍼 구조를 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 3은 본 발명의 스킵 리스트 구조의 논리적 구조도이고, 도 4는 본 발명이 적용되는 시스템의 구성을 계략적으로 보인 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 버퍼 구조를 보인 블럭도이다.

본 발명은 첨부 도면 도 3에서 보는 바와 같이, 리스트의 양끝을 링크 시킨 형태의 리스트로 구성되어 데이터 저장 공간을 재활용하도록 하는 써큘러 리스트 방식의 버퍼에 있어서, 써큘러 리스트 구조의 일부를 스킵 리스트 구조로 변형하여 노드의 재활용을 위해 별도로 자료 구조를 만들어 이를 관리하지 않고도 데이터 저장 공간을 재활용하면서, 일정 시간 T 동안 버퍼에 들어오는 데이터 사이즈의 패턴을 기록하고, 각각의 사이즈별로 시간 T 동안 몇 번 발생했는지를 카운트한 후, 시간 T 동안에 버퍼에서 사용해야 할 메모리 양을 계산하여, 버퍼의 메모리 사용에 관한 모델을 만든 후, 그 모델에 맞추어서 메모리를 미리 할당하도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명은 하드웨어적으로는 첨부 도면 도 4 및 도 5에서 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.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명은 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, 보관하고, 산출된 데이터 입력 통계치를 통해 확률 필터부(12)에서 Min/Max 필터를 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 통과시키고, 노드 기록부(13-1)는 이와 같이 확률 필터를 통과한 데이터를 사용자의 입력이 요청되면, 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 저장하게 된다.

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 서클 리스트 영역의 빈 노드 영역에 다시 저장하여 재 사용할 수 있도록 하므로써 사용자로부터 재 출력 요청이 발생하면 신속하게 데이터를 전송할 수 있게 된다.

또, 본 발명은 버퍼의 메모리 사용에 관한 모델을 만든후 그 모델에 맞추어서 메모리를 미리 할당하게 된다.

즉, 시간 T 동안 버퍼에 들어오는 데이터 사이즈의 패턴을 기록하고, 각각의 사이즈별로 시간 T 동안 몇 번 발생했는지를 카운트하면 시간 T 동안에 버퍼에서 사용했어야 할, 메모리 양이 계산된다.

이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

M = ∑ 데이터 사이즈*데이터 발생회수

이때 버퍼에서의 지터링(Jittering : 불안정 상태) 시간을 t라 하면 실제 버퍼에서 필요한 메모리 양은 M* t/T로 계산되고, 이만큼의 메모리가 필요하므로, 버퍼에서 메모리를 미리 생성하여 쓸 수 있게된다.

이렇게 계산된 메모리를 관리하는 방법은 여러 가지 생각 할 수 있다.

예컨대, 전체 메모리의 특정 위치에서 얼마만큼의 데이터를 메모리에 보관했는지 그 옵셋(Offset)를 기억한 후에 나중에 특정위치에 기억된 양 만큼의 데이터를 가져가는 메모리 Offset을 이용하는 방법이 있고, 발생 회수가 많은 메모리는 상기 방법을 사용하며, 회수가 낮은 것은 동적 할당하는 방법이 있으며, 메모리 사이즈별로 회수만큼 배열을 만들어서 사용하는 방법이 있다.

상기와 같이 되는 본 발명의 스킵 리스트는 노드를 동적으로 생성시키거나 소멸시키지 않고, 한번 생성된 노드를 보관하여서 동적 할당에 따른 부하가 제거된다.

즉, 스킵 리스트의 영역 밖에서 노드를 리스트로 관리하게 되어, 노드의 관리가 용이해지며, 동적 할당을 할 필요가 없어지는데 이는 별개의 자료 구조 없이 노드를 관리할 수 있게 되며, 같은 자료구조에 데이터가 있는 노드와 그렇지 않은노드를 같이 갖고 있게 되므로, 버퍼의 점유기간 등을 매우 빠르게 계산 할 수 있다.

또, 버퍼의 상태 체크용으로 스킵 리스트의 해드, 태일 노드의 관계를 이용할 수 있게 된다.

또한, 스킵 리스트의 레벨값에 따라서, 삽입와 삭제의 속도와 메모리 사용량간에 trade-off가 존재하게 되므로, 시스템의 환경에 따라서 적절한 레벨값을 설정하므로써, 버퍼를 최적화 시킬 수 있다.

리얼 타임의 경우 지터링에 민감하며, 버퍼링하는 데이터의 양이 적게 되므로,음성과 영상의 동기를 맞추기 위해서는 킷값으로 사용되는 타임 스탬프에 따라서 데이터를 신속하게 버퍼링을 해야한다.

하지만, 상대적으로 논-리얼 타임의 경우 버퍼링 하는 데이터의 양이 많기 때문에, 데이터를 신속하게 처리하는 것 보다, 메모리 사용량을 낮추는 것이 바람직할 수도 있으므로 이러한 조절을 하게 된다.

스킵 리스트의 속성을 이어 받으므로 삽입, 삭제, 보기가 매우 빠르며, 버퍼의 노드를 처리하는 것도, 써큘러 리스트 속성을 사용하므로, 매우 간단하고 신속하게 할 수 있게되므로, 전체적으로 버퍼링을 신속하게 수행 할 수 있어 리얼 타임/논-리얼 타임 시스템에 모두 적합하다.

이와 같이 되는 본 발명은 스킵 리스트의 영역 밖에서 노드를 리스트로 관리하게 되어, 노드의 관리가 용이해지며, 동적 할당을 할 필요가 없어지는데 이는 별개의 자료 구조 없이 노드를 관리할 수 있게 되며, 같은 자료구조에 데이터가 있는 노드와 그렇지 않은 노드를 같이 갖고 있게 되므로, 버퍼의 점유기간 등을 매우 빠르게 계산 할 수 있으며, 버퍼의 상태 체크용으로 스킵 리스트의 해드, 태일 노드의 관계를 이용할 수 있어 노드의 관리가 용이하므로 버퍼를 효율적으로 관리할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 스킵 리스트의 레벨값에 따라서, 삽입와 삭제의 속도와 메모리 사용량간에 trade-off가 존재하게 되므로, 시스템의 환경에 따라서 적절한 레벨값을 설정하므로써, 버퍼를 최적화 시키는 효과를 갖는다.

또한, 리얼 타임의 경우 지터링에 민감하며, 버퍼링하는 데이터의 양이 적게 되므로,음성과 영상의 동기를 맞추기 위해서는 킷값으로 사용되는 타임 스탬프에 따라서 데이터를 신속하게 버퍼링 해야하지만, 상대적으로 논-리얼 타임의 경우 버퍼링 하는 데이터의 양이 많기 때문에, 데이터를 신속하게 처리하는 것 보다, 메모리 사용량을 낮추는 것이 바람직할 수도 있으므로 이러한 조절을 하게 되어 버퍼 전체의 동작 속도를 조절할 수 있는 효과를 갖는다.

스킵 리스트의 속성을 이어 받으므로 삽입, 삭제, 보기가 매우 빠르며, 버퍼의 노드를 처리하는 것도, 써큘러 리스트 속성을 사용하므로, 매우 간단하고 신속하게 버퍼링을 수행하게 되는 효과를 갖는다.

또한, 버퍼의 메모리 사용에 관한 모델에 입각하여 메모리를 미리 할당하므로써 메모리 사용의 경제성이 향상되는 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 리스트의 양끝을 링크 시킨 형태의 리스트로 구성되어 데이터 저장 공간을 재활용하도록 하는 써큘러 리스트 방식의 버퍼에 있어서, 써큘러 리스트 구조의 일부를 스킵 리스트 구조로 변형하여 노드의 재활용을 위해 별도로 자료 구조를 만들어 이를 관리하지 않고도 데이터 저장 공간을 재활용하면서, 일정 시간 T 동안 버퍼에 들어오는 데이터 사이즈의 패턴을 기록하고, 각각의 사이즈별로 시간 T 동안 몇 번 발생했는지를 카운트한 후, 시간 T 동안에 버퍼에서 사용해야 할 메모리 양을 계산하여, 버퍼의 메모리 사용에 관한 모델을 만든 후, 그 모델에 맞추어서 메모리를 미리 할당하도록 함을 특징으로 하는 멀티미디어 데이터의 버퍼링 방법.