KR20040066791A - 클라이언트 및 서버장치간의 서비스 품질 시그널링 시스템및 서비스 품질 시그널링 방법 - Google Patents

클라이언트 및 서버장치간의 서비스 품질 시그널링 시스템및 서비스 품질 시그널링 방법 Download PDF

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KR20040066791A KR10-2004-7004614A KR20047004614A KR20040066791A KR 20040066791 A KR20040066791 A KR 20040066791A KR 20047004614 A KR20047004614 A KR 20047004614A KR 20040066791 A KR20040066791 A KR 20040066791A
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이지 테크놀로지 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 클라이언트측에서 요구되거나 요청되는 서비스 품질(QoS)에 따른 신호 전송의 최적화방법에 관한 것이다. QoS는 클라이언트에 의해 선택되는 QoS 원시함수(504)로 이루어진다. QoS 원시함수(504)는 QoS 파라미터들(508)로 나뉘어진다. 한 가지 예는 비디오 품질에 대한 QoS 원시함수(504)가 비디오 비트율와 비디오 비트오류율 프로파일의 QoS 파라미터(508)로 나뉘어지는 것이다.

Description

클라이언트 및 서버장치간의 서비스 품질 시그널링 시스템 및 서비스 품질 시그널링 방법{SYSTEM AND METHOD OF QUALITY OF SERVICE SIGNALING BETWEEN CLIENT AND SERVER DEVICES}
멀티미디어 통신은 오디오, 그래픽, 비디오, 및 동기된 오디오 및 비디오 데이터를 비롯한 멀티미디어 데이터 스트림의 송신, 수신 및 표현(presentation)을 포함한다.
멀티미디어 데이터는 시간이 중요한 문제가 되는 방식으로 사용자에게 제공된다. 예를 들어, 데이터가 너무 천천히 또는 틀린 순서로 제공된다면 사용자의 청각적 체험이 방해를 받게 된다. 데이터가 너무 천천히 제공되는 경우, 사용자는 화자의 원래 목소리보다 더 낮은 주파수의 목소리를 듣게 될 것이며, 이는 표현의 충실도(fidelity)를 감소시킨다. 감소된 충실도는 음악과 같은 오디오 데이터의 유용성을 감소시킨다. 데이터가 누락되거나 차례가 뒤바뀌는 경우, 사용자는 화자가 말하고 있는 것이 무엇인지 알 수 없게 될 것이고, 이는 통신의 유용성을 감소시킨다. 다른 예로서, 비디오 데이터가 순서가 틀리게 또는 오디오 데이터와 동기가 맞지 않은 채로 표현된다면, 사용자는 시각적 체험이 방해를 받게 된다. 한 프레임에 대한 전송시간보다 더 긴 시간 척도로 순서가 틀린 비디오 데이터는, 프레임들이 틀린 순서로 보여지기 때문에, 매끄러운 움직임이 뚝뚝 끊어지며 왔다갔다하게 하며, 따라서 댄스, 스포츠 이벤트, 및 과학 탐구와 같이 움직임이 중요한 비디오의 유용성을 말살한다. 보다 짧은 시간 척도로 순서가 틀린 비디오 데이터는 한 프레임의 일부가 디스플레이 스크린 상에서 부정확한 공간적 위치에 표현되도록 함으로써, 화상이 최상의 경우라도 왜곡되고, 최악의 경우는 알아볼 수 없게 된다.
멀티미디어 데이터는 당해 기술분야에서 알려져 있는 여러 가지 형태를 취한다. 예를 들어, 오디오 데이터는 다양한 포맷을 사용하는 이진 데이터로 된 파일로서 저장된다. 일부 포맷에서는, 데이터가 압축됨으로써, 파일에 저장될 때의 이진 디지트(digit)(비트(bit))의 개수는 시청자에게 표현되는 동안 사용되는 비트의 개수보다 적다. 이미지 포맷의 예로서, 그 데이터를 저장할 때 사용되는 파일 이름의 확장자로써 종종 지칭되는 것들에는 GIF, JPEG, TIFF, 비트맵(BMP), CGM, DXF, EPS, PCX, PDF, PIC 등이 있다. 오디오 포맷의 예로서, 그 데이터를 저장할 때 사용되는 파일 이름의 확장자로써 종종 지칭되는 것들에는 파형오디오(WAV), MP3, 오디오 교환 파일 포맷(AIFF), 유닉스 오디오(AU), 악기 디지털 인터페이스(MIDI), 및 사운드 파일(SND) 등이 있다. 비디오 포맷의 예로서, 그 데이터를 저장할 때 사용되는 파일 이름의 확장자로써 종종 지칭되는 것들에는QuickTime, AVI, 및 동영상 전문가그룹 포맷(MPEG) 등이 있다. 본 주제와 관련된 추가적인 논의는 클루워 아카데믹(Kluwer Academic), 1995, 비디오 커뮤니케이션(Video Communication), (1) 이미지 및 비디오 압축표준(Image and Video Compression Standards), 브이.바스카란(V. Bhaskaran) 및 케이.콘스탄티니데스(K. Konstantinides) 공저에서 제공된다.
도 1은 컴퓨터 하드웨어를 이용하여 네트워크를 통해 멀티미디어 데이터를 전달하는 시스템을 도시하는 블록도이다. 컴퓨터 하드웨어의 개요는 나중에 보다 상세하게 설명한다. 네트워크 상에서, 클라이언트장치라고 불리는 하나의 컴퓨터 상에서 작동하는 클라이언트 프로세서(이하, "클라이언트"라 함)라 불리는 프로세스는, 서버장치라고 불리는 네트워크에 연결된 한 컴퓨터 상에서 실행되는 서버 프로세스(이하, "서버"라 함)라 불리는 다른 프로세스를 요청한다. 서버는 서비스를 수행하고, 종종 정보를 클라이언트에게 되돌려보낸다.
서버장치(140)는 파일 내의 멀티미디어 데이터와, 파일을 광역 네트워크(wide area network)(155)를 통해 매체 서버장치(130)로 전송하는 매체전송 프로세스(142)를 포함한다. 매체 서버장치(130)는 구내 네트워크(local network)(150)를 통한 매체 클라이언트장치(110) 상의 매체표현 프로세스(112)로의 전송에 대비하여 데이터를 준비하는 매체서버프로세스(132)를 포함한다. 매체표현 프로세스(112)는 멀티미디어 데이터를 사용자에게 표현한다.
매체 서버장치(130), 구내 네트워크(150) 및 매체 클라이언트장치(110)는 때로는 "라스트 마일(last mile)"로 불리고, 또 때로는 "퍼스트 마일(first mile)"로불리는, 멀티미디어 통신망의 액세스 링크(access link)를 구성한다.
네트워크를 가로질러 멀티미디어 데이터를 전송하는 것은 네트워크 프로토콜 프로세스들(176, 156)에 의해 구현되는 네트워크 프로토콜에 의해 결정된다. 종래의 시스템에서는 서버장치와 클라이언트장치 상의 네트워크 프로토콜 프로세스들이 동일하다. 예를 들어 네트워크 프로토콜 프로세스(176)와 네트워크 프로토콜 프로세스(156)는 동일하다.
일부 실시예들에서는 네트워크(150)이나 네트워크(155), 또는 둘 다가 아래에 설명되는 인터넷 프로토콜(IP)을 사용하는 네트워크들이다. IP 네트워크에서는, 예를 들어, 매체 서버장치(130)는 인터넷 서비스 공급자(ISP)의 장비의 일부이고, 매체 클라이언트장치(110)는 특정 사용자용 퍼스널 컴퓨터이다.
다른 실시예들에서, 네트워크(150)이나 네트워크(155), 또는 둘 다가 비IP 네트워크, 예를 들어 케이블 텔레비전 링크들의 네트워크이다. 케이블 텔레비전 링크 상에서는, 매체 서버장치(130)는 케이블 중계국(cable head end)이고 매체 클라이언트 장치(110)는 텔레비전 셋톱박스(set-top box)이다.
구내 네트워크(150)는 매체 서버장치(130)와 매체 클라이언트장치(110) 사이의 직접 연결을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 구내 네트워크(150)는, 한 종류의 신호를 다른 종류로 변환하는 하나 이상의 트랜스코더(transcoder), 또는 여러 개의 데이터 스트림들을 동일한 시간간격 동안 동일한 선로 상에 포개는 멀티플렉서, 또는 둘 다를 포함한다.
개방형 시스템 상호연결(Open System Interconnection; OSI) 참조모델의 네트워크 계층(layer)은 네트워크 상의 장치들의 네트워크 주소들을 정의하여 네트워크 상의 한 장치에서 형성된 데이터 패킷의 네트워크 상의 다른 장치와의 교환을 제어한다. 인터넷 프로토콜(IP)은 인터넷 상의 네트워크 계층에 대한 논리 네트워크 주소들을 정의한다.
OSI 모델의 전송계층은 제1 장치 상의 운영체계로부터의 데이터를 다른 장치의 운영체계로 교환하는 것을 제어한다. 전송계층은 각 데이터 패킷 내의 데이터가 수신하기에 너무 크지 않고, 또한 오류 없이 그리고 올바른 순서대로 전달되도록 확인하는 일을 담당한다.
두 전송 모델들, 즉 전송제어프로토콜(Transport Control Protocol; TCP) 및 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol; UDP) 중 하나에 기반한 전송계층에 대하여 여러 가지 전송 프로토콜들이 개발되어 왔다. TCP는 패킷들에 대한 다중 재전송을 필요한만큼 허용함으로써 패킷 손실을 최소화하려는 것이며, 이러한 프로세스에 따르는 지연을 수용한다. UDP는 일반적으로 지연을 최소화하고 재전송을 허용하지 않으려는 것이다. 서버로부터 데이터 패킷을 보내는 것과 클라이언트에서 패킷을 수신하는 것 사이의 지연은 네트워크 대기시간(network latency)이라고 불린다. TCP는 긴 대기시간을 허용하는(high-latency-tolerant) 데이터 트래픽(data traffic)에 대하여 좋은 프로토콜이다. UDP는 긴 대기시간을 허용하지 않는 통신망에 보다 적합하다.
본 발명에 따르면, 라스트 마일의 하나 이상의 매체 프로세스들(132, 112)과 네트워크 프로토콜들(176, 156)이 종래의 시스템에 사용되는 것들로부터 수정된다.상기 수정은 매체 클라이언트장치(110)에서의 멀티미디어 표현(multi-media presentations)의 품질을 개선하기 위한 것이다.
본 발명은 클라이언트 및 서버장치간의 서비스 품질 시그널링 시스템 및 서비스 품질 시그널링 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 사용자 스티어링(user-steering) 및 시스템 성능(system capabilities)에 기반한 파라미터들을 조정하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명을 더 잘 이해할 수 있도록 하기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 도움이 된다.
도 1은 종래 기술에 따라 컴퓨터 하드웨어를 이용하여 네트워크를 통해 멀티미디어 데이터를 전달하기 위한 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전문가시스템(201)의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 QoS 시그널링의 흐름을 나타낸다.
도 4는 소스 코딩(Source Coding; SC), 채널 코딩(Channel Coding; CC), 네트워크 코딩(Network Coding; NC), 및 대역폭 확장(Bandwidth Enhancement; BW)의 조합 설계(joint design)를 위한 전문가시스템을 형성하고 사용하기 위한 예시적인 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 QoS 원시함수(Primitives)의 QoS 파라미터로의 맵핑(mapping)을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 전문가시스템이 어떻게 통합 아키텍쳐(integrated architecture)의 다른 구성요소들에 QoS 시그널링을 제공할 수 있는지를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예가 구현된 예시적인 컴퓨터 시스템을 도시하는 블록도이다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 제한과 단점들에 기인한 문제점들 중 하나 이상을 실질적으로 제거하는 클라이언트 및 서버장치간의 서비스 품질 시그널링 시스템 및 서비스 품질 시그널링 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 한 가지 이점은 네트워크의 사용자 스티어링을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 이점은 서비스 품질을 위해 최적자원배분을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은 아래의 상세한 설명에 개시될 것이며, 부분적으로는 아래의 상세한 설명으로부터 쉽게 알 수 있거나 또는 발명의 실시에 의해 깨닫게 될 것이다. 본 발명의 목적들과 다른 이점들은 첨부도면을 포함하여 본 명세서의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 구체적으로 적시된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.
본 발명의 목적에 따라 그리고 이들 및 이외의 장점들을 달성하기 위해, 구현되고 포괄적으로 서술되는 바와 같이, 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법은, 탄성 소스 코딩 컴포넌트, 탄성 채널 코딩 컴포넌트, 탄성 네트워크 컴포넌트, 및 탄성 대역폭 향상 컴포넌트 중 적어도 하나를 어셈블하는 단계; 클라이언트 디바이스 및 네트워크에 대한 정보를 획득하는 단계; 서비스 필요조건들의 사용자 품질을 수신하는 단계; 및 탄성 소스 코딩 컴포넌트, 탄성 채널 코딩 컴포넌트,탄성 네트워크 컴포넌트, 및 탄성 대역폭 향상 컴포넌트 중 상기 적어도 하나 중 적어도 하나를 서비스 필요조건들의 사용자 품질을 기초로 하여 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 태양에 따르면, 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법은, 조정될 복수의 시스템 컴포넌트들을 결정하는 단계; 사용자 환경설정 및 클라이언트 디바이스 제약조건들을 제공하는 단계; 네트워크 상황을 결정하는 단계; 사용자 환경설정 및 클라이언트 디바이스 제약조건들을 네트워크 디자인 특성들로 변환하는 단계; 최적의 광대역을 결정하기 위해 다양한 소스 코딩 컴포넌트들을 위한 광대역 마진들 및 파라미터 값들을 계산하는 단계; 및 일련의 소스 코딩 컴포넌트들 및 파라미터 값들을 시스템 컴포넌트들에 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 태양에 따르면, 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키기 위한 시스템, 사용자; 클라이언트; 소스; 클라이언트 및 소스 간의 통신 매체; 네트워크 및 소스 중 어느 것에 제어를 제공하기 위해 사용자, 클라이언트, 통신 매체 중 적어도 2개에 연결되는 전문가 시스템; 및 사용자 및 클라이언트 중 적어도 하나로부터의 프리미티브들을 엔지니어링 디자인 파라미터들로 변환하기 위해 사용자, 클라이언트, 소스, 및 통신 매체 중 적어도 하나와 전문가 시스템 사이에 있는 변환기를 포함한다.
상기 개괄적인 설명 및 아래의 상세한 설명은 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구범위에 기재된 바와 같은 발명에 대한 보다 자세한 설명을 제공하기 위한 것임을 이해하여야 한다.
이하 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명할 것이며, 그 예는 첨부도면에 도시되어 있다.
본 발명에 따르면, 데이터를 소스/발신자로부터 클라이언트/사용자에게로 전송하는 것과 관련된 하나 이상의 프로세스들이 사용자 및 클라이언트 서비스 품질 요건에 기반하여 수정된다. 수정될 수 있는 프로세스들은 잘 알려진 프로세스들 및 기타 신규 프로세스들을 다수 포함한다. 이러한 신규 프로세서들 중 일부는 2002년 9월 26일자로 출원된 "소스로부터 목적지로의 전송을 위한 통신시스템 및 기술(Communication System and Techniques for Transmission from Source to Destination)"이란 명칭으로 동시계류중인 미국 특허출원 제 / , 에 기술되어 있다. 본 발명에 의해 수정될 수 있는 프로세스들의 예로는 네트워크 전송 프로토콜(network transport protocol), 매체 서버 프로세스(media server process), 모뎀 개선 프로세스(modem enhancement process), 손실 검출 프로세스(loss detection process), 동적 우선순위매김 프로세스(dynamic prioritization process), 버퍼 관리 프로세스(buffer management process), 흐름 제어(flow control), 오류정정 부호화(error correction coding), 데이터 인터리빙(data interleaving), 손실 회복(loss recovery), 속도 제어(rate control) 등이 있다.
일부 실시예들에 따르면, 멀티미디어 데이터를 구내 네트워크를 가로질러 전송하기 위하여 멀티미디어 데이터를 압축하고(pack) 압축을 해제하는(unpack) 네트워크 전송 프로토콜이 성능을 최적화하도록 수정된다.
네트워크 프로토콜 프로세스의 변화는 수신된 패킷들에 적용되는 오류 점검프로세스들에 대한 변화를 수반할 것으로 예상된다. 오류 점검은 종종 오류 보호 코딩에 기반하며, 채널 코딩이라고도 불린다. 채널 코딩의 한 예는 패킷 헤더(packet header)에 패리티 비트(parity bit)를 포함하고 패리티 비트의 내용을 변경하여 임의의 패킷의 합계가 짝수(짝수 패리티의 경우) 또는 홀수(홀수 패리티의 경우)가 되도록 보장하는 것이다. 따라서 본 발명의 예들에 따르면, 네트워크 프로토콜 프로세스들 각각에 포함된 채널 코딩 프로세스에 대하여 수정이 고려된다.
일부 실시예들에서는, 네트워크 프로토콜 프로세스들은 별개의 프로세스로서 구현된다. 다른 실시예들에서는, 네트워크 프로토콜 프로세스들은 매체 표현 프로세스(media presentation process)와 매체 서버 프로세스 각각의 부프로세스(sub-process)로서 구현되며, 이들에 포함된다.
네트워크 프로토콜 프로세스들의 최적 패킷 크기와 기타 특징들은 매체 서버 프로세스의 부호화 프로세스(encoding process)와 매체 표현 프로세스의 상보적 복호화 프로세스(complementary decoding process)에 의해 수행되는 멀티미디어 데이터의 부호화 및 복호화에 의해 어느 정도 좌우될 것으로 예상된다. 전송 이전에 일어나는 부호화는 멀티미디어 데이터 사전 필터링(pre-filtering) 및 (멀티미디어 데이터 내의 중요한 정보를 지니는데 필요한 비트의 수를 줄이는) 압축을 일반적으로 수반한다. 전송 후에 일어나는 복호화는 (표현 프로세스에 의해 사용되는 형태로 데이터를 복원하는) 멀티미디어 압축해제와 사후 필터링(post-filtering)을 일반적으로 수반한다. 예를 들어, 최적 패킷 크기는 비디오 데이터에 대해 MPEG 부호화가 수행되었느냐 AVI 부호화가 수행되었느냐에 좌우될 수 있다. 특히, 인간 지각 모델링(human perception modeling)을 사용하면 멀티미디어 데이터 내의 정보의 여러 부분들에 대한 중요도가 서로 다르게 결정되고, 부호화, 전송 프로토콜 및 오류 점검 모두가 서로 다른 수준의 중요도를 반영하기 위해 수정될 수 있을 것으로 예상된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 부호화 프로세스, 복호화 프로세스에 대한, 또한 매체 서버장치 및 매체 클라이언트장치 각각에 대한 네트워크 프로토콜 프로세스들과 채널 코딩 프로세스들에 대한 통합 설계를 구성하는 전문가시스템이 개발된다. 이렇게 해서 만들어진 프로세스들은 또한 전송 시스템 전체에 걸쳐 유용성을 찾을 수 있을 것이다. 예를 들어, 전문가시스템 설계는 광역 네트워크를 통한 전송을 위해 서버장치에 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전문가시스템(201)의 블록도이다. 본 발명의 전문가시스템은 소스 또는 목적지에 갖추어질 수 있고 또는 분산된 시스템일 수도 있다. 전문가시스템은, 아래에 설명하는 바와 같이 통신 링크가 존재하여 신호들이 여러 노드(node)들로 및 노드들로부터 전송될 수 있는 한, 어느 곳에 위치하여도 무방하다.
본 명세서에서 사용되는 "탄성(적)"라는 것은 구성요소들이 다른 구성요소들과의 링크를 통하여 설정될 수 있는 조정가능한 파라미터들을 구비하도록 설계된 것을 지칭한다. 파라미터들은 클라이언트측에서의 서비스 품질(QoS) 파라미터들과 네트워크 가용성(availability) 파라미터들을 포함하는 여러 인자들 중 임의의 것에 기반하여 조정될 수 있다. 파라미터 값들의 여러 구성요소들은 구성요소들이 네트워크의 크기와 사용자의 수에 맞춰 증감될 수 있도록 한다. 적절한 값들을 파라미터들로 선정함으로써, 구성요소들의 시스템 내부의 단일 구성요소 또는 다중 구성요소들의 성능이 최적화될 수 있다.
전문가 시스템(201)은 하나 이상의 탄성 소스 코딩(ESC) 구성 요소들(211, 212 등)을 저장하는 데이타 구조(210)를 포함한다. 탄성 재료 구성 요소들은 클라이언트 장치 또는 서버 장치 또는 양자에서 연산 처리 장치가 소스 코딩을 수행하게 하는 프로그램 명령을 포함한다. 생략부호(219)는 다른 ESC 구성 요소들이 데이타 구조(210)에 포함될 수 있다는 것을 나타낸다. 도 2에서 사용된대로, 소스 인코딩은 멀티-미티어 데이타가 될 수 있는 인코딩 및 디코딩 데이타의 의미한다. 예를 들어, 비디오 인코딩/디코딩은 구성 요소(211)로 나타나고 AVI 인코딩/디코딩은 구성 요소(212)로 나타난다. 본 발명의 실시예들에 따라, 링크(218)는 모든 ESC 구성요소들(211, 212, 219)에 대해 표준화된다.
전문가 시스템(201)은 하나 이상의 탄성 채널 코딩(ECC) 구성요소들(211, 212 등)을 저장하는 데이타 구조(210)를 포함한다. 탄성 채널 구성 요소들은 클라이언트 장치 및 서버 장치에서 연산 처리 장치가 채널 코딩을 수행하게 하는 프로그램 명령을 포함한다. 생략부호(219)는 다른 ECC 구성 요소들이 데이타 구조(220)에 포함될 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 잉여 비트 채널 코딩(parity bit channel coding)은 구성 요소(221)로 나타난다. 본 발명의 실시예들에 따라, 링크(228)는 모든 ECC 구성요소들(211, 212, 219)에 대해 표준화된다.
전문가 시스템(201)은 하나 이상의 탄성 네트워크 코딩(ENC) 구성요소들(231, 232 등)을 저장하는 데이타 구조(230)를 포함한다. 탄성 네트워크 구성 요소들은 클라이언트 장치 또는 서버 장치 또는 양자에서 연산 처리 장치가 네트워크 코딩을 수행하게 하는 프로그램 명령을 포함한다. 생략부호(239)는 다른 ECC 구성 요소들이 데이타 구조(230)에 포함될 수 있다는 것을 나타낸다. 네트워크 코딩은 TCP 및 UDP와 같은 멀티미티어 데이타용 수송 프로토콜을 포함하고 구성 요소들(231 및 232)로 나타난다. 다른 패킷 길이를 갖게 하고 미디어 서버 장치로부터 반대 방향으로 트래픽이 가게 하는 미디어 클라이언트 장치로 이동하는 트래픽에 대한 다른 프로토콜 특성을 허용하는 다른 수송 프로토콜이 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 선택된 수송 프로토콜은 멀티-미티어 데이타를 만드는 비트 스트림으로 만들어진 데이타 스트림 또는 패킷을 결정한다. 본 발명의 실시예들에 따라, 링크(238)는 모든 ESC 구성요소들(211, 212, 219)에 대해 표준화된다.
전문가 시스템(201)은 하나 이상의 탄성 대역폭 증대(EBW) 구성 요소들(241, 242 등)을 저장하는 데이타 구조(210)를 포함한다. 탄성 대역폭 구성 요소들은 클라이언트 장치 또는 서버 장치 또는 양자에서 연산 처리 장치가 대역폭 증대를 수행하게 하는 프로그램 명령을 포함한다. 생략부호(249)는 다른 EBW 구성 요소들이 데이타 구조(240)에 포함될 수 있다는 것을 나타낸다. 대역폭 증대는 모뎀 효율 및 대역폭을 조절하는 프로세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구성 요소(241)은 패킷을 서열화하기 위한 탄성 알고리즘을 제공한다. 본 발명의 실시예들에 따라, 링크(248)는 모든 ESC 구성요소들(241, 242, 249)에 대해 표준화된다.
전문가 시스템(201)은 구성 요소 선택 프로세스(202)를 포함한다. 이 구성 요소 선택 프로세스는 상기 ESC, ECC, ENC 및 EBW 구성 요소들의 최상의 가능한 조합을 결정하고 그런 후에 조합을 배열하고 영향받은 서버 및 클라이언트 장치들을 통해 최상의 조합의 구성 요소들을 사용한다. 구성 요소 선택 프로세스(202)에 의해 결정된 상기 결정은 어플리케이션 또는 사용자와의 통신 세션의 필요를 기초로 한다.
본 발명의 양태에 따라, 상기 구성 요소 선택 프로세스는 BBM을 산출하는 광대역 마진(BBM) 프로세스를 포함한다. BBM은 주어진 어플리케이션을 위해 필요한 데이타 속도로 분할된 인간 사용자가 본 데이타 속도의 비율로 계산될 수 있다. 상기 BBM은 구성 요소들의 주어진 조합에 대한 거리(metric)로 사용된다. 이것은 구성 요소들을 구체화하는 주어진 디자인을 평가하는데 사용되고 최적의 조합을 선택하는데 유효한 수단으로 사용된다.
구성 요소 선택 프로세서(201)에 의해 고려된 BBM 및 다른 인자들의 계산에 사용된 데이타를 얻기 위하여, 전문가 시스템은 사용자 클라이언트 프로세스(205), 네트워크 상태 프로세스(207) 및 서비스(QoS) 번역 프로세스(206)의 품질을 포함한다. 한 실시예에서, 상기 프로세스들(205, 206, 207)은 아래에서 보다 상세하게 기술될 전문가 시스템으로 구현된다.
사용자 클라이언트 프로세스(205)는 미디어 클라이언트 장치에 의해 부여된 제약(constraint)과 인간 사용자의 선호도에 대한 정보를 제공하기 위해 미디어 클라이언트에 설치된다. 예를 들어, 사용자 클라이언트 프로세스(205)는 미디어 클라이언트 장치가 핸드홀드, 랩탑 또는 데스크탑 컴퓨터 또는 휴대폰, PDA, 전자 오디오 플레이 장치 등과 같은 서버와 클라이언트 사이의 통신을 가능하게 하는 전자 플랫폼인지를 결정한다.
네트워크 상태 프로세스(207)는 미디어 서버 정치에서 수행될 수 있고 물리적 채널 데이타 및 사용가능한 데이타 속도 또는 대역폭을 포함하는 로컬 네트워크의 상태를 결정한다.
QoS 번역기 프로세스(206)는 비디오 품질 및 디스플레이 크기와 같이, 사용자가 인식하는 양들을 비트 속도 및 에러 속도와 같이 네트워크 설계자에 의해 사용될 수 있는 처리 파라미터들의 값을 조사한다. QoS 프리미티브(primitive)는 클라이언트 용량, 사용자 요구 또는 네트워트 상태를 기초로 할 수 있다. 이 정보는 BBM 계산에 사용되는 주어진 어플리케이션에 필요한 데이타 속도를 결정하기 위하여 사용자 클라이언트(205)에 의해 사용자로부터 제공된 정보와 함께 사용된다. 표 1은 예시 QoS 프리미티브 및 얻어진 네트워크 디자인 파라미터들의 목록을 제공한다.
QoS 프리미티브 및 네트워크 디자인 파라미터(QoS 파라미터들)
QoS 프리미티브 QoS 파라미터
비디오 품질공간 해상도순간 해상도디스플레이 크기오디오 품질대역폭공간 리얼리즘보이스 컨트롤 및 피드백 비디오 비트 속도비디오 비트 에러 속도 프로파일비디오 패킷 손실 프로파일오디오 비트 속도오디오 비트 에러 속도 프로파일오디오 패킷 손실 프로파일가변/상수/적응 비트 비트 속도글로벌 디스플레이-변화 프로파일미분 변화 프로파일* * *
QoS 번역기는 파라미터들을 설계하기 위하여 QoS 프리미티브를 배열한 참조 표를 사용할 수 있다. QoS 파라미터들은 네트워크 내 또는 소스 또는 목적의 임의의 시스템 또는 하부시스템에 적용될 수 있다.
전문가 시스템은 ESC 구성 요소, ECC 구성 요소, ENC 구성 요소 및 EBW 구성 요소들에서 정보가 공유되게 하는 구성 요소 링커 프로세스(204)를 포함한다. 상기 구성 요소 링커 프로세스(204)는 선택하는 동안 및 장치들의 배열을 위한 구성 요소들을 만들 때 BBM의 계산을 위한 구성 요소들을 조합하기 위한 구성 요소 선택 프로세스(202)에 의해 이용된다. 상기 구성 요소 링커 프로세스(204)는 성분들 사이의 정보를 전달하기 위해 구성 요소들의 각각에 대해 표준화된 링커들을 사용한다. 즉, 상기 구성 요소 링커(204)는 ESC 구성 요소에 대한 링크(251), ECC 구성 요소에 대한 링크(252), ENC 구성 요소들에 대한 링크(253) 및 EBW 구성 요소들에 대한 링크(254)를 포함한다.
예를 들어, 만일 구성 요소 선택 프로세스(202)가 구성 요소들의 각각에 대한 효율을 2배로 할 수 있다면, 효율의 16배의 증가는 ESC, ECC, ENC 또는 EBW 구성 요소들의 각각을 사용하여 성취될 수 있다. 상기 전문가 시스템(201)은 서버-클라이언트 시스템이 사용되기 전에, 증가는 알맞게 조합되고 한 구성 요소에 가해진 변화는 다른 구성 요소에서 얻어진 증가와 상반되거나 없애지 않는다는 것을 결정한다.
전문가 시스템(201)은 구성 요소 선택 프로세스(202)에 기초한 배열된 구성 요소들을 출력한다. 또한 상기 전문가 시스템은 디스플레이된 사진의 크기와 같은 유용한 다른 정보를 네트워크 설계자에게 전달한다.
도 3에 도시된대로, 사용자(304), 클라이언트(308), 소스/서버(312) 및 네트워크(316)의 각각과 상응하는 QoS 프리미티브가 있을 수 있다. 사용자(304), 클라이언트(308), 소스/서버(312) 및 네트워크(316)의 각각에 QoS 파라미터들을 전문가 시스템(301)에 제공하는 QoS 번역기(320a, 320b, 320c 및 320d)가 각각 제공될 수 있다. 상기 전문가 시스템(301)은 요청된 QoS에 대한 최적의 시스템 파라미터들을 결정하고 서버 및 클라이언트에서의 인접 ESCs(324a 및 324b);ECC(328a 및 328b), ENCs(332a 및 332b), 및 EBWs(336a 및 336b)에 컨트롤 데이타(322)를 제공한다. 전문가 시스템(301)에 의해 제공된 컨트롤 데이타(322)가 예정된 신택스(syntax)이기 때문에, 컨트롤 데이타(322)를 시스템 내의 다양한 구성 요소들에 의해 실행된 제어 또는 작동 언어로 번역하기 위해 전문가 시스템(301)과 서버 및 클라이언트 사이에 번역기 또는 번역기들을 제공하는 것이 필요할 수 있다.
QoS 파라미터들은 세션을 당 실시간 신호, 사용자 또는 클라이언트 당 한 시간 세업 등으로 전문가 시스템에 전송될 수 있다. 클라이언트 또는 사용자에 의해 입력된 상기 QoS 프리미티브는 반정량적일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 "VHS 품질"과 같이 공지된 수준의 품질을 제공할 수 있고 QoS 번역기는 반-정량적인 값을 1Mbps 데이타 속도와 같은 숫자 파라미터로 해석할 수 있다.
도 4는 소스 코딩(SC), 채널 코딩(CC), 네트워크 코딩(NC) 및 대역폭 증대(BW)의 결합 디자인을 위한 전문가 시스템을 형성하고 사용하는 예시적 프로세스를 도시하는 플로 차트이다.
단계 410에서, 구성 요소들은 수집되고, 하나 이상의 파라미터들이 조절되게 함으써 탄성적이되고, 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)와 같은 표준화된 링크와 결합된다.
단계 420에서, 클라이언트 사용자 프로세스(205)는 사용자 선호도 및 클라이언트 장치 제약을 제공하기 위해 미디어 클라이언트 장치에 설치되고 수행된다. 또한 네트워크 상태 프로세스(207)는 서버 장치 및 클라이언트 장치 사이의 물리적 채널에 대한 정보와 같은 네트워크 상태를 결정하기 위해 로컬 네트워크에 연결된 장치에 설치되고 수행된다.
단계 430에서, QoS 번역기 프로세스(206)는 사용자로부터 데이타를 BBM을 계산하고 구성 요소들 및 이들의 파라미터 값들을 선택하는데 사용되는 네트워크 설계 특성들로 번역하도록 수행된다.
단계 440에서, 구성 요소 링커 프로세스(204)를 사용하여, 다양한 소스 코딩 구성 요소 및 파라미터 값들에 대한 BBM을 계산하기 위해 어플리케이션에 대한 출력은 QoS 번역기로부터의 사용자 정보와 결합된다. BBM을 최적화하는 파라미터 값들과 상응하는 구성 요소는 배열된 SC 구성 요소로 선택된다. 만일 소스 코딩 알고리즘만이 선택된다면, 단계 442에서, 배열된 SC 구성 성분이 발생되고 적절한 장치들에 배열된다.
단계 450에서, 다중속도 비트 스트림은 배열된 SC 구성 요소로부터 이용할 수 있고, 구성 요소 링커 프로세스(204)를 사용하여, 다양한 채널 코딩 구성 요소 및 파라미터 값들에 대한 BBM을 계산하기 위해 QoS 번역기(206) 및 네트워크 상태 프로세스(207)로부터의 정보와 함께 사용된다. 일부 실시예에서, SC 구성 요소 또는 이의 파라미터 또는 이 모두는 최적화된 BBM을 얻기 위해 변한다. BBM을 최적화나는 상응하는 파라미터 값들을 가진 구성 요소는 배열된 CC 구성 요소로서 선택된다. 만일 소스 코딩 및 채널 코딩 알고리즘만이 선택된다면, 단계 452에서, 배열된 SC 및 CC 구성 요소들이 발생되고 적절한 장치들에 배열된다.
단계 460에서, 거친 다중속도 비트 스트림은 배열된 SC 구성 요소로부터 이용할 수 있고, 구성 요소 링커 프로세스(204)를 사용하여, 다양한 네트워크 코딩 구성 요소 및 파라미터 값들에 대한 BBM을 계산하기 위해 QoS 번역기(206) 및 네트워크 상태 프로세스(207)로부터의 정보와 함께 사용된다. 일부 실시예에서, CC 구성 요소 또는 이의 파라미터 또는 SC 구성 요소 또는 이의 파라미터 또는 일부 조합은 최적화된 BBM을 얻기 위해 변한다. BBM을 최적화하는 상응하는 파라미터 값들을 가진 구성 요소는 배열된 NC 구성 요소로서 선택된다. 만일 소스 코딩 및 채널 코딩 및 네트워크 코딩 알고리즘만이 선택된다면, 단계 462에서, 배열된 SC 및 CC 구성 요소들이 발생되고 적절한 장치들에 배열된다.
단계 470에서, 거친 다중속도 패킷 서열은 배열된 NC 구성 요소로부터 이용할 수 있고, 구성 요소 링커 프로세스(204)를 사용하여, 다양한 대역폭 증대 구성 요소 및 파라미터 값들에 대한 BBM을 계산하기 위해 QoS 번역기(206) 및 네트워크 상태 프로세스(207)로부터의 정보와 함께 사용된다. 일부 실시예에서, CC 구성 요소 또는 이의 파라미터 또는 SC 구성 요소 또는 이의 파라미터 또는 일부 조합은 최적화된 BBM을 얻기 위해 변한다. BBM을 최적화나는 상응하는 파라미터 값들을 가진 구성 요소는 배열된 BW 구성 요소로서 선택된다. 단계 462에서, 배열된 SC, CC , NC 및 BW 구성 요소들이 발생되고 적절한 장치들에 배열된다.
배열된 SC, CC, NC 및 BW 구성 요소들, 실제 네트워크 상에서 사용자 및 어플리케이션의 면에서 최적인 거친 서열화된 다중속도 패킷이 제조된다. 다양한 실시예에서, 구성 요소들은 광대역 채널 또는 멀티-사용자 네트워크 또는 둘다에 배열된다. 선택이 실제 네트워크 상태에 의존하기 때문에, 배열된 조합은 사용자 및 네트워크 용량 변화에 따라 최적이다. 네트워트의 크기를 가진 스케일이 해결책이다.
도 5에서 도시된대로, QoS 프리미티브(504)는 번역되거나 상응하는 QoS 파라미터(508) 속에 배열될 수 있다. 이런 매핑(mapping)은 클라이언트 또는 소스에서 수행될 수 있다. 또한, 이런 매핑은 "N" 비트(512)를 갖는 디지털 신호와 같은 분야의 예정된 수의 신호로 암호화될 수 있다. N 비트 신호에 의해 제공된 코드는 전문가 시스템에 의해 결정된 최적화를 수행하기 위하여 전문가 시스템 또는 사용자, 클라이언트, 네트워크 또는 소스/서버의 실제 파라미터들을 조절하는 통신 네트워크의 임의의 구성 요소들에 시그널링을 제공하는데 사용될 수 있다. 비트 "N"의 수는 QoS 파라미터들의 각각에 대한 상태들의 수 또는 전문가 시스템의 컨트롤 상태의 수 또는 양자에 의존할 수 있다. 예를 들어, 4 비트를 갖는 2진 코드 시스템을 사용하면, 16개 상태는 N 비트 신호로 나타낼 수 있다.
도 6에서 도시된대로, QoS 파라미터들은 통신 시스템의 여러 다른 구성 요소들을 채울 수 있다. 예를 들어, QoS 파라미터들은 어플리케이션층 속도 형성, 동역학적 서열화, 패킷 복제, 손실 탐지 및 회복, 패킷 인터리빙, 손실 프로파일링 및 회복, 버퍼 조절, 속도 제어에 직접 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, QoS 파라미터들에 영향을 받을 수 있는 클라이언트 용량은 스크린 크기, 해상도, 미디어 처리 기술(에러 숨기기, 후처리, 사용자 파라미터 등)을 포함한다; 영향을 받을 수 있는 사용자 요구들은 사진 크기, 최소 품질 조건(예를 들어, 속도, 색), 비용, 출발 지연, 상호작용 조건들을 포함한다; 영향을 받을 수 있는 전달 인프라는 최종-마일 접근 매체(예를 들어, 케이블, DSL, 모뎀, 무선)을 포함한다. 어플리케이션 서버에서, 속도 제어, 적응 복제, 전처리 및 프로파일링은 전문가 시스템에 의해 영향을 받을 수 있다.
도 7에 도시된대로, QoS 전문가 시스템은 어플리케이션층, 동적 우선순위 계산, 패킷 복제, 패킷 인터리빙, 버퍼 매니지먼트 및 속조 제어에 시그널링을 제공한다. 예를 들어, 어플리케이션층은 에러 수정 기술 또는 출발 지연을 조절하는 QoS 정보를 받을 수 있다; 동적 우선순위 계산은 디스플레이 속도, 출발 지연 또는 E2E 지연을 조절하는 정보를 받을 수 있다. 패킷 복제기는 네트워크 손실 속도에 대한 QoS 정보를 포함할 수 있다. 손실 회복은 디스플레이 속도 및 품질과 같은QoS 정보에 의해 영향을 받을 수 있다. 속도 제어는 사용자 및 최종 거리 접근 매체가 요청한 품질에 대한 QoS 정보에 따라 조절될 수 있다.
도 7은 본 발명으로 구현되는 전형적인 컴퓨터 시스템(700)에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어 로컬 네트워크(LAN) 범위에서 설명하였으나, 본 발명의 개념은 소스 컴포넌트(source components), 네트워크 컴포넌트(network components), 대역폭 컴포넌트(bandwidth components) 또는 코딩 컴포넌트(coding components)가 적용되는 어떠한 클라이언트 네트워크(client network)에서도 적용가능함은 자명하다 할 것이다.
도 7에 의하면, 컴퓨터 시스템(700)은 내부 또는 외부 컴포넌트 사이에 정보를 주고받을 수 있는 버스(710)를 구비하고 있다. 상기 정보는 측정가능한 물리적인 신호, 예를 들어 전압(electric voltage)으로 표현되는 것이 일반적이지만, 이외에도 자기, 전자기, 압력, 화학적, 분자 및 원자적 상호작용으로도 표현 가능하다 할 것이다. 예를 들어, 자기장의 두 자극(north and south), 또는 제로(zero)/넌-제로(non zero) 전압으로 바이너리 디지트(bit)인 2가지 상태("0" 또는 "1")를 표현하는 것이 가능하다. 연속적인 상기 바이너리 디지트(bit)는 특정의 특징을 표현하는 수(number)나 코드(code)로 사용되는 디지털 데이터를 구성하게 된다. 상기 버스(710)는 버스(710)에 연결된 다양한 디바이스간에 정보가 빠르게 전달 될 수 있도록 많은 병렬적 요소(conductors)를 포함하고 있다. 또한 정보 처리를 위한 적어도 하나이상의 프로세스(702)가 상기 버스(710)에 연결되어 있고, 상기 프로세스(702)는 정보처리를 위한 오퍼레이션 셋(a set of operation)을 수행하게되는 바, 상기 오퍼레이션 셋(a set of operation)은 버스(710)로부터 정보를 가져오거나, 버스(710)에 정보를 올리는 동작을 포함하고 있다. 또한, 상기 오퍼레이션 셋(a set of operation)은 2가지 이상의 정보 단위를 상호 비교하거나, 정보 단위의 위치를 이동시키거나, 2가지 이상의 정보 단위를 더하거나 곱하여 합성하는 전형적인 기능을 포함하고 있다. 프로세스(702)에 의해 수행되는 연속적인 오퍼레이션 동작은 컴퓨터 명령을 구성하게 된다.
컴퓨터 시스템(700)은 버스(710)에 연결된 메모리(704)를 또한 구비하고 있다. 상기 메모리(704)는 컴퓨터 명령을 포함한 정보를 저장하는 것으로, RAM 또는 다아나믹 스토리지(dynamic storage)가 이에 해당될 수 있다. 다아나믹 메모리는 저장된 정보가 컴퓨터 시스템(700)에 의해 변경되는 것을 허용하며, RAM은 메모리내 특정위치 즉, 메모리 어드레스에 저장된 정보 단위가 주변 어드레스 정보와는 독립적으로 저장되고, 추출되는 것을 허용한다. 상기 메모리(704)는 컴퓨터 명령이 수행되는 동안 프로세스(702)에 의해 일시적인 값을 저장하는 용도로도 사용된다. 컴퓨터 시스템(700)은 버스(710)에 연결된 ROM(706) 또는 스태틱 스토리지(static storage)를 구비하고 있으며, 이에는 컴퓨터 시스템(700)에 의해 변경되지 않는 명령어 등과 같은 정보를 저장하게 된다. 또한 버스(710)에는 자기 디스크, 또는 광디스크와 같은 스토리지 디바이스(708)가 연결되어 명령어를 포함한 정보를 저장할 수 있으며, 상기 스토리지 디바이스(708)에 저장된 정보는 컴퓨터 시스템(700)의 전원 오프와 같은 전원 차단시에도 지워지지 않고 계속 유지되게 된다.
외부의 입력수단(712, 예를 들어 사용자 또는 센서가 조작가능한 알파벳 키를 가진 키보드(keyboard)등)으로부터 생성된 명령어를 포함한 정보는 프로세스(702)에서 사용되기 위해 버스(710)로 제공되어 진다. 센서(sensor)는 주변의 조건을 검출하고, 검출된 조건을 컴퓨터 시스템(700)에서 사용가능한 정보로 활용되는 신호로 변환하게 된다. 버스(710)에 연결되는 또 다른 외부 디바이스들(devices)로는 사용자와의 상호작용을 위해 사용되는 것들로서, CRT(Cathode ray tube), LCD(Liquid crystal display)와 같은 디스플레이 수단(714)과, 마우스, 트랙볼, 커서 키 등과 같이 상기 디스플레이 수단(714)상에 위치를 표현하거나 디스플레이 수단(714)상의 그랙픽 요소와 결합된 커맨드(command)를 수행하기 위한 포인팅 수단(716) 등이 있다.
제시된 실시예에서는 특별한 목적의 하드웨어로서, 특정 응용을 위한 IC(Intergrated Circuit)가 버스(710)에 연결되어 있다. 상기 특수 목적의 하드웨어는 프로세스 (702)에 의해 수행되지 않는 특수 목적의 동작을 수행하기 위해 구비된 것이다. 예를 들어 상기 특수 목적의 IC로는, 디스플레이 수단(714)에 이미지를 생성하는 그래픽 카드(graphics accelerator cards)이거나, 네트워크를 통해 전달된 메시지를 암호화(encrypting)하거나 암호해독(decrypting)하는 암호그래픽 보드(cryptographic board)이거나, 음성인식수단이거나, 또는 특수 목적으로 구비된 외부 수단으로 예를 들어 로봇팔(robotic arms) 또는 의료스캔장비 등과 같이 반복적이고 복잡한 기능을 수행하는 외부 수단의 효율적인 동작을 지원하는 하드웨어가 이에 해당된다.
또한 컴퓨터 시스템(700)내에는 하나이상의 커뮤니케이션 인터페이스(770)가버스(710)에 연결되어 있다. 커뮤니케이션 인터페이스(770)는 자체적으로 프로세스를 구비한 프린터, 스캐너, 외부디스크 등과 같은 다양한 외부수단과의 양방향 통신을 지원한다. 일반적으로 네트워크 링크(778)에 연결된 로컬 네트워크(780)에 의해 자체적으로 프로세스를 구비한 다양한 외부수단이 재연결되는 구조가 된다. 예를 들어, 커뮤니케이션 인터페이스(770)는 개인용 컴퓨터에 구비되는 병렬포트 또는 직렬포트 또는 USB(Universal serial bus)가 해당된다. 다른 실시예로는 커뮤니케이션 인터페이스(770)는 ISDN(integrated services digital network) 카드 또는 DSL(digital subscriber line)카드 또는 전화선으로 정보전달을 제공하는 전화선 모뎀이 될 수 있을 것이다. 또한, 또 다른 실시예로는 커뮤니케이션 인터페이스(770)는, 버스(710)사의 신호를 광축케이블용 신호나 광섬유 케이블용 광신호로 변환하는 케이블 모뎀이 될 수도 있다. 또 다른 예로서, 커뮤니케이션 인터페이스(770)는 에더넷(Ethernet)과 같은 호환성 있는 LAN과의 통신을 가능케하는 LAN카드일수 도 있다. 상기 커뮤니케이션 인터페이스(770)는 무선링크(wireless link)로 구현될 수도 있으며, 이 경우 커뮤니케이션 인터페이스(770)는 디지털 데이터와 같은 스트림 정보를 전달하기 위해, 적외선 또는 광신호를 포함하여 전기적 신호 또는 전자기적인 음파를 전송하거나 수신하게 된다. 상기 신호들은 반송파(carrier wave)의 예가 될 것이다.
컴퓨터 리더블(computer-readable) 매체(medium)라는 용어는 여기서 어떠한 매체, 즉 실행을 위한 프로세스(702)로의 명령 전달에 참여하는 매체에 사용된다. 상기 매체는 많은 폼들을 갖고, 포함하나 비휘발성 미디어, 휘발성 미디어 및전송(transmission) 미디어에 제한되지 않는다. 비휘발성 미디어는 예를 들면, 저장 디바이스(708)와 같은 광(optical) 혹은 자기(magnetic) 디스크들을 포함한다. 휘발성 미디어는 예를 들어, 동적(dynamic) 메모리(704)를 포함한다. 전송 미디어는 예를 들면, 동축케이블, 음파나 전자기적 파형이나, 무선 광 및 적외선 파형을 포함한다. 전송 미디어로 재전송되는 신호들은 여기서 반송파(carrier wave)라 부른다.
컴퓨터-리더블 미디어의 일반적인 폼들은 예를 들어 플로피 디스크, 플렉서블 디스크(flexible disk), 하드 디스크, 자기 테잎, 혹은 다른 어떤 자기적 매체(magnetic media), 컴팩트 디스크 ROM(CD-ROM), 혹은 다른 어떤 광 매체(optical medium), 펀치 카드, 페이퍼 테입, 혹은 다른 어떤 홀 패턴(hole pattern)을 갖는 물리적 매체, 렘(RAM), 프로그래머블 롬(programmable ROM)(PROM), 이레이저블 PROM(EPROM), FLASH-EPROM, 혹은 다른 어떤 메모리 칩이나 카트리지, 반송파, 혹은 다른 어떤 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체를 포함한다.
네트워크 링크(778)는 일반적으로 하나 혹은 그 이상의 네트웍에서 다른 디바이스들로의 통신 정보를 제공한다. 예를 들면, 네트웍 링크(778)는 로컬 네트웍 (780)에서 호스트 컴퓨터(782) 혹은 인터넷 서비스 제공자(ISP : Internet Service Provider)가 운영하는 장비(784)로의 연결을 제공한다. ISP 장비(784)는 공중(public), 월드 와이드 패킷 스위칭 통신 네트워크(현재 일반적으로 사용되는 인터넷 790)로의 데이터 통신 서비스를 제공한다. 인터넷에 연결된 서버(792)로 불리는 컴퓨터는 인터넷으로부터 수신 받는 응답 정보(response information) 서비스를 제공한다. 예를 들면 서버(792)는 디스플레이(714)에서의 프리젠테이션을 위한 표본(representing) 비디오 데이터를 제공한다.
본 발명은 여기서 기술하는 테크닉의 구현을 위한 컴퓨터 시스템(700)의 사용과 연관되어 있다. 발명의 하나의 실시예에 따르면, 그러한 테크닉들은 메모리 (704)에 포함된 하나 혹은 그 이상의 명령에 의한 하나 혹은 그 이상의 시퀀스들을 실행하는 프로세스(702)에 응답하는 컴퓨터 시스템(700)에 의해 수행된다. 그러한 명령들은 -또한 소프트웨어 및 프로그램 코드라 불리는- 스토리지(708)와 같은 다른 컴퓨터-리더블 매체로부터 메모리(704)로 읽혀진다. 메모리(704)에 포함된 명령들의 시퀀스들의 실행은 여기서 기술하는 방법에 의해 프로세스(702)에서 수행된다. 다른 실시예에서는 하드웨어, 특수목적의 IC(720)에서 나타나는 그러한 어플리케이션, 대신 사용되거나, 발명에서 구현하는 소프트웨어와 조합을 이룬다. 따라서, 발명의 실시예들은 어떠한 하드웨어나 소프트웨어의 특별한 조합에 한정하지 않는다.
네트워크 링크(778)로 전송되는 신호 및 커뮤니케이션 인터페이스(770)를 통한 다른 네트웍들(컴퓨터 시스템 700으로(부터)의 전송 정보)은 반송파의 전형적인 폼이다. 컴퓨터 시스템(700)은 프로그램 코드를 포함하고, 네트웍(780) 또는 다른 수단에 의하여, 네트워크 링크(778) 및 커뮤니케이션 인터페이스(770)에 의해 정보의 전송 혹은 수신이 가능하다. 인터넷(790)을 사용한 예에서 서버(792)는 특별한 어플리케이션, 컴퓨터 시스템(700)으로부터 전송된 메시지에 의한 요청, 인터넷(790), ISP 장비(784), 로컬 네트웍(780) 및 커뮤니케이션 인터페이스(770)을 위해 프로그램 코드를 전송한다. 수신된 코드는 프로세스(702)에 의해 실행되거나, 스토리지 디바이스(708) 혹은 다음의 실행을 위한 다른 비휘발성 스토리지에 저장되거나, 혹은 상기 작업이 모두 수행되기도 한다. 이러한 방법으로 컴퓨터 시스템(700)은 반송파 형태로 어플리케이션 프로그램 코드를 얻는다.
하나 또는 그 이상의 명령 시퀀스 또는 데이터 또는 둘 다를 프로세서(702)로 운반하여 실행될 수 있도록 하는 작업에 다양한 형식의 컴퓨터 읽기가능 매체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 명령들과 데이터는 처음에 호스트(782)와 같은 원격 컴퓨터의 자기 디스크에 담길 수 있다. 상기 원격 컴퓨터는 상기 명령들과 데이터를 자신의 다이나믹 메모리로 읽어들인 후 모뎀을 이용하여 전화선을 통해 송신한다. 컴퓨터 시스템(700)과 직접 연결된 모뎀은 전화선을 통해 상기 명령들과 데이터를 수신하고 적외선 송신기를 이용하여 상기 명령들과 데이터를 적외선 신호로 변환하며, 이때 반송파는 네트워크 링크(778) 역할을 한다. 통신 인터페이스(770) 역할을 수행하는 적외선 검출기는 적외선 신호로 전송되는 명령들과 데이터를 수신하고 상기 명령들과 데이터가 나타내는 정보를 버스(710)상에 위치시킨다. 버스(710)는 상기 정보를 메모리(704)로 전송하고, 프로세서(702)는 상기 명령들과 함께 전송된 데이터의 일부를 이용하여 메모리(704)로부터 명령들을 가져오고 이들을 실행한다. 상기 메모리(704)로부터 수신된 명령들과 데이터는 상기 프로세서(702)에 의한 실행이전 또는 이후에 선택적으로 저장소자(708)에 저장될 수 있다.
본 발명의 시스템은 포인트 투 포인트(point-to-point) 통신 시스템, 유니케스트(unicasts), 멀티케스트(multicast), 투웨이 멀티 케스트(two-way multicast), 멀티 유저 멀티케스트(multi-user multicast) 등과 같은 다양한 환경에 적용될 수 있다. 멀티 유저 환경에서는, 시스템 노드들 중의 하나가 피드백 메시지들을 정리하고 트랜슬레이터를 호스트하거나 또는 전문가 시스템이 분산될 수도 있다. 상기 프로세스들은 한 방향 이상으로 흐르는 데이터 시스템들 및 한 방향 이상으로 흐르는 시그널 시스템들에 적용될 수 있다. 게다가 본 발명의 시스템은 모든 환경 및 모든 전송 매체에 적용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 원리들은 탄력적인 시스템을 제공한다. 이와 같은 탄력성은 큐오에스(QoS) 시그널링 원리들의 보다 넓은 응용을 가능하게 한다. 예를 들어, 큐오에스(QoS) 신호의 발생 위치가 사용자와 같은 위치가 될 수도 있지만, 다수의 사용자들을 위해서, 또는 사용자 요구, 네트워크 성능 및 수신기 성능 등과 같은 스티어링 입력들을 위해서 분산 시스템내에 존재할 수도 있다.
더욱이, 서버는 티브이 체험을 통한 인터넷(월드 와이드 웹:World Wide Web) 컨텐츠 관람과 같은 다양한 대화형의 형태들 및 오버레이를 제공하는 메타데이터(metadata)를 포함할 수 있다. 그러므로 본 발명의 원리들은 최종적으로 소비되는 컨텐츠를 포함하는 프리젠테이션 및 컨텐츠를 포함하는 다양한 형태의 스티어링을 제공할 수 있다. 이런 식으로 본 발명의 원리들을 대화형 비디오 및 대화형 텔레비전에 적용할 수 있다.
예를 들어, 셋탑 박스(set top box)와 같은 클라이언트 장치는 사용자 프로필을 이용하여 정보를 평가하고 필터링을 제공함으로써 전송 또는 방송된 정보 전체 및 서버로부터의 메타 데이터를 효율적으로 사용할 수도 있다.
본 발명의 한 관점에 따르면, QoS 시그널링은 출발과 도착 사이의 다른 위치들에 저장될 수 있고, 피드포워드 또는 피드백으로서 전송될 수도 있으며, DOCSIS 케이블과 분배 컴퓨팅 및 통신과 같은 상위 링크의 장점을 취할 수도 있다.
본 발명에 따른 기술들은 수신기/목적지/클라이언트에서 필요로 하거나 요청된 서비스품질에 따른 신호전송을 최적화하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 최적화는 실제 사용자 요구, 인체 지각 최소요구 또는 적용 세부 요구들을 고려할 수 있다. 스케일링 역시 네트워크 상의 사용자 수 또는 네트워크 크기를 기초로하여 제공될 수 있다. 서비스 요구의 품질은 트레이드 오프 또는 균형 품질, 복잡도, 지연 및 데이터 레이트를 찾고자 하는 것이다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 서비스 품질(QOS) 기술은 지연을 최소화하고 작업처리량을 최대화하기 위한 것이다. 즉, 제한범위내에서 품질을 최대화하기 위한 것이다.
전문가시스템이 서비스 품질(QOS)을 위한 입력들을 취합하기 위해 제공될 수도 있다. 예를 들어, 서비스 품질(QOS) 요구를 위한 입력은 전송자와 수신자(네트워크, 소스, 클라이언트 응용 프로그램 또는 클라이언트 장치 및 사용자) 사이의 통신의 네가지 다른 레벨이 될 수 있다. 이러한 입력은 실시간 피드백 또는 세션 베이시스(session basis), 마켓(customer) 베이시스 또는 마켓(domain) 베이시스에 대해 제공될 수도 있다.
서비스 품질(QOS)의 기본모델(예를 들어, 통신 품질의 요소는 송신기, 수신기, 클라이언트 응용 프로그램 및 사용자 능력과 요구에 의해 조정될 수 있다.)은예를 들어, 비디오 품질, 공간 분해능, 시간 분해능, 표시 크기, 품질 및 분해능, 오디오 품질, 대역폭, 공간적 사실성, 음성 제어 및 피드백, 시작 지연 내구력, 중간스트림 잠복(latency) 등과 같은 것을 포함할 수 있다. 상기 서비스 품질(QOS)의 기본모델은 통신 시스템의 다양한 구성요소들에 의해 실질적으로 실행될 수 있는 시스템 변수들 또는 네트워크로 변형될 수 있다. 이러한 변수들은 비디오 비트 레이트, 비디오 비트 에러 레이트 프로파일, 비디오 패킷 로스 프로파일, 오디오 비트 레이트, 오디오 비트 에러 레이트 프로파일, 오디오 패킷 로스 프로파일, 베리어블/콘스탄트/어뎁티브 비트 레이트, 글로벌 딜레이 지터 프로파일, 디퍼렌셜 지터 프로파일 등 또는 이와 유사한 것들을 포함한다.
상기 서비스 품질(QOS)의 기본모델은 다른 측면들, 기술 또는 본 발명의 구성요소들에 대해 입력을 제공할 수 있는 전문 시스템에 따라 접근 및 변형될 수 있다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 본 발명에 대한 다양한 변형 및 변화가 이루어질 수 있음은 동일 기술분야의 종사자들에게는 명백하다. 그러므로 본 발명은 부가된 청구항 및 그 동등물의 범위내에서 본 발명의 변형 및 변화들이 포함될 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 탄성 소스 코딩 컴포넌트, 탄성 채널 코딩 컴포넌트, 탄성 네트워크 컴포넌트, 및 탄성 대역폭 향상 컴포넌트 중 적어도 하나를 어셈블하는 단계;
    클라이언트 디바이스 및 네트워크에 대한 정보를 획득하는 단계;
    서비스 필요조건들의 사용자 품질을 수신하는 단계; 및
    탄성 소스 코딩 컴포넌트, 탄성 채널 코딩 컴포넌트, 탄성 네트워크 컴포넌트, 및 탄성 대역폭 향상 컴포넌트 중 상기 적어도 하나 중 적어도 하나를 서비스 필요조건들의 사용자 품질을 기초로 하여 조정하는 단계를 포함하는, 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광대역 마진을 계산하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    광대역 마진은 소정의 애플리케이션을 위한 필요한 데이터 레이트에 의해 나누어지는 사람에 의해 보여지는 바와 같은 데이터 레이트의 비율인 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    탄성 소스 컴포넌트는 클라이언트 디바이스 및 서버 디바이스 중 적어도 하나에서 소스 코딩을 실행하도록 프로세서에 작용하는 프로그램 인스트럭션을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    탄성 채널 컴포넌트는 클라이언트 디바이스 및 서버 디바이스 중 적어도 하나에서 채널 코딩을 실행하도록 프로세서에 작용하는 프로그램 인스트럭션을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    탄성 네트워크 컴포넌트는 클라이언트 디바이스 및 서버 디바이스 중 적어도 하나에서 네트워크 코딩을 실행하도록 프로세서에 작용하는 프로그램 인스트럭션을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    네트워크 코딩은 멀티미디어 데이터를 위한 트랜스포트 프로토콜을 적용하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    탄성 대역폭 향상 컴포넌트는 클라이언트 디바이스 및 서버 디바이스 중 적어도 하나에서 대역폭 향상을 실행하도록 프로세서에 작용하는 프로그램 인스트럭션을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    탄성 대역폭 향상 컴포넌트를 조정하는 단계는 모뎀 효율을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    탄성 대역폭 향상 컴포넌트를 조정하는 단계는 대역폭을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    사용자로부터 서비스 품질 프리미티브들을 수신하는 단계;
    서비스 품질 프리미티브들을 엔지니어링 파라미터들에 맵핑하는 단계; 및
    탄성 소스 코딩 컴포넌트, 탄성 채널 코딩 컴포넌트, 탄성 네트워크 컴포넌트, 및 탄성 대역폭 향상 컴포넌트 중 상기 적어도 하나의 엔지니어링 파라미터들을 변경함으로써, 탄성 소스 코딩 컴포넌트, 탄성 채널 코딩 컴포넌트, 탄성 네트워크 컴포넌트, 및 탄성 대역폭 향상 컴포넌트 중 상기 적어도 하나 중의 상기 적어도 하나를 조정하는 것을 실행하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    서비스 품질 프리미티브들은 비디오 품질, 공간 해상도(spatial resolution), 시기 해상도(temporal resolution), 디스플레이 사이즈, 오디오 품질, 대역폭, 공간적 사실감(spatial realism), 보이스 제어 및 피드백 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    엔지니어링 파라미터들은 비디오 비트 레이트, 비디오 비트 에러 레이트 프로파일, 비디오 패킷 손실 프로파일, 오디오 비트 레이트, 오디오 비트 에러 레이트 프로파일, 오디오 패킷 손실 프로파일, 가변 비트 레이트, 고정 비트 레이트, 적응 비트 레이트, 글로벌 딜레이-지터 프로파일(global delay-jitter profile), 및 디퍼렌셜 지터 프로파일(differential jitter profile) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    서비스 품질 프리미티브들은 사용자, 클라이언트 디바이스, 소스 및 네트워크 중 적어도 하나에 대응되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    서비스 품질 프리미티브들은, 복수의 상태들을 나타내도록 N 필드들을 갖는 신호로서 엔지니어링 파라미터들에 맵핑되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  16. 조정될 복수의 시스템 컴포넌트들을 결정하는 단계;
    사용자 환경설정 및 클라이언트 디바이스 제약조건들을 제공하는 단계;
    네트워크 상황을 결정하는 단계;
    사용자 환경설정 및 클라이언트 디바이스 제약조건들을 네트워크 디자인 특성들로 변환하는 단계;
    최적의 광대역을 결정하기 위해 다양한 소스 코딩 컴포넌트들을 위한 광대역 마진들 및 파라미터 값들을 계산하는 단계; 및
    일련의 소스 코딩 컴포넌트들 및 파라미터 값들을 시스템 컴포넌트들에 적용하는 단계를 포함하는, 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    네트워크 디자인 특성들은 비디오 비트 레이트, 비디오 비트 에러 레이트 프로파일, 비디오 패킷 손실 프로파일, 오디오 비트 레이트, 오디오 비트 에러 레이트 프로파일, 오디오 패킷 손실 프로파일, 가변 비트 레이트, 고정 비트 레이트, 적응 비트 레이트, 글로벌 딜레이-지터 프로파일(global delay-jitter profile), 및 디퍼렌셜 지터 프로파일(differential jitter profile) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키는 방법.
  18. 사용자;
    클라이언트;
    소스;
    클라이언트 및 소스 간의 통신 매체;
    네트워크 및 소스 중 어느 것에 제어를 제공하기 위해 사용자, 클라이언트, 통신 매체 중 적어도 2개에 연결되는 전문가 시스템; 및
    사용자 및 클라이언트 중 적어도 하나로부터의 프리미티브들을 엔지니어링 디자인 파라미터들로 변환하기 위해 사용자, 클라이언트, 소스, 및 통신 매체 중 적어도 하나와 전문가 시스템 사이에 있는 변환기를 포함하는, 통신 시스템의 컴포넌트들을 적응시키기 위한 시스템.
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