KR20050055820A - 실시간 트리밍 서비스 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 QoS가 보장되지 않는 인터넷상에서 다수의 가입자를 경제적으로 수용하여 모든 사용자에게 끊김 없는 동영상 서비스를 동시에 제공할 수 있는 실시간 스트리밍 서비스 제공 장치를 제공하기 위한 것으로서, 상기 장치는 외부로부터 생방송 비디오 데이터를 입력받거나 혹은 저장된 비디오 데이터를 불러들여 할당된 가입자까지의 트래픽 상태에 맞는 수준으로 트랜스코딩 및 스트리밍처리하는 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈; 외부로부터 입력된 생방송 비디오 데이터를 저장하는 비디오 스토리지 모듈; 상기 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈과 비디오 스토리지 모듈간의 비디오 스트림 데이터 및 제어데이터의 상호 교환을 수행하고, 상기 트랜스코딩/스트리밍 모듈로부터 출력된 비디오스트림 데이터를 가입자측으로 전송하는 비디오 스트림 스위칭 모듈; 및 상기 비디오 스트림 스위칭 모듈의 스위칭 기능을 제어하는 제어 모듈로 이루어진다.

Description

실시간 트리밍 서비스 장치{Real-time streaming service apparatus}
본 발명은 서비스 품질이 균일하지 않은 인터넷상에서 생방송중인 동영상 콘텐츠를 네트워크 트래픽이 증가하더라도 사용자 측까지 실시간으로 끊김 없이 제공할 수 있는 실시간 스트리밍 서비스 장치에 관한 것이다.
인터넷(INTERNET)은 전 세계를 연결하는 컴퓨터 통신망으로서, 망의 망(network of networks) 형태로 되어, 호스트 같은 중심이 되는 컴퓨터가 없이 인터넷상의 어떤 컴퓨터 또는 망에 이상이 발생하더라도 망 전체에는 영향을 주지 않도록 실제의 관리와 접속이 세계 각지에서 분산적으로 행해지는 것으로서, 일반 사용자들은 인터넷 접속 서비스를 제공하는 ISP(Internet Service Provider)를 통해 인터넷 접속 서비스를 받고 있다.
그런데, 상기 인터넷망은 best-effort 망이기 때문에, 트래픽 량 등에 따라서 네트워크 상태(즉, 전송속도나 대역폭)가 악화될 수 있다는 단점이 있다.
그리고 네트워크 상에서 전체 파일을 다운로드받지 않고도 사용자 측에서 동영상 재생을 가능케 하는 멀티미디어 스트리밍 (Streaming) 서비스는 방대한 동영상 자료를 인터넷상에서 바로 재생하기 위한 서비스 시간을 최소한으로 줄일 수 있다는 장점이 있는데 반하여, 네트워크의 대역폭에 따라 서비스 품질이 크게 달라진다는 단점이 있다.
현재, 인터넷 기반 동영상 스트리밍 서비스는 대략 300kbps ~ 2Mbps 수준의 VoD 및 영화서비스가 주류를 이루고 있으며, QoS가 보장되지 못하는 인터넷상에서 안정된 서비스를 제공하기 위하여, 비트율이 다른 다수의 동영상 소스를 사전에 준비하고, 서비스 이용자가 회선상태에 따라 선택 이용토록 하고 있다.
이 경우, 사용자가 자신의 가용대역폭에 맞는 비트율의 동영상 소스를 선택하더라도, 트래픽 집중으로 인하여, 가용대역폭이 더 좁아질 경우, 영상 끊김 등의 문제가 발생하며, 서비스 제공자 측에서 볼 때, 동일한 동영상을 다수 개 준비하는데 따른 경제적 손실이 상당하며, 더불어, 서버용량 등의 경제적인 이유로 준비 가능한 동영상 수준에 한계가 있기 때문에, 네트워크 트래픽 상황이 준비된 동영상 수준보다 더 악화될 경우, 해당 동영상 서비스의 끊어짐이나 서비스 정지 등이 발생될 수 있다.
특히, 생방송으로 제공되는 동영상에 대해서는, 여러 수준의 동영상 소스를 미리 준비하여 제공할 수 없기 때문에, 안정된 동영상 서비스의 제공이 어려웠다.
또한, 40 Mbps, 200 Mbps, 1.5 Gbps등의 고화질의 동영상 콘텐츠는 초고속 인터넷 접속 서비스에 가입한 일부 가입자에게만 제공 가능하고, 더불어, 초고속 인터넷 서비스에 가입한 사용자라도 네트워크의 상황에 따라서 끊김 현상이 빈번하게 발생하게 때문에, 안정적인 QoS를 보장할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 QoS가 보장되지 않는 인터넷상에서 다수의 가입자를 경제적으로 수용하여 모든 사용자에게 끊김 없는 동영상 서비스를 동시에 제공할 수 있는 실시간 스트리밍 서비스 제공 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 외부로부터 생방송 데이터를 입력받거나 혹은 저장된 멀티미디어 데이터를 불러들여 할당된 가입자까지의 트래픽 상태에 맞는 수준으로 트랜스코딩 및 스트리밍 처리하는 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈; 외부로부터 입력된 생방송 비디오 데이터를 저장하는 비디오 스토리지 모듈; 상기 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈과 비디오 스토리지 모듈간의 비디오 스트림 데이터 및 제어데이터의 상호 교환을 수행하고, 상기 트랜스코딩/스트리밍 모듈로부터 출력된 비디오스트림 데이터를 가입자 측으로 전송하는 비디오 스트림 스위칭 모듈; 및 상기 비디오 스트림 스위칭 모듈의 스위칭 기능을 제어하는 제어 모듈로 이루어진 실시간 스트리밍 서비스 장치를 제공한다.
더불어, 본 발명에 의한 실시간 스트리밍 서비스 장치에 있어서, 상기 다수 트랜스코딩/스트리밍 모듈은 각각 실시간 스트리밍 서비스 제공 장치에서 해당 가입자로 전송되는 비디오 스트림의 전송상태를 모니터링하여 가입자까지의 네트워크 트래픽 량을 검출하는 트래픽 모니터링 수단; 외부로부터 생방송 비디오 데이터 혹은 스트리밍 수단으로부터 비디오 데이터를 입력받아, 입력된 비디오 데이터에 대하여 상기 트래픽 모니터링 수단에서 검출된 트래픽 량에 대응되는 수준으로 트랜스코딩하는 트랜스코딩 수단; 및, 상기 비디오 스트림 스위치를 통해 비디오 스토리지 모듈에 저장된 비디오 데이터를 불러들여 상기 트랜스코딩 수단으로 전달하며, 상기 트랜스코딩 수단으로부터 출력된 비디오 데이터를 상기 트래픽 모니터링 수단에서 체크된 가입자까지의 트래픽 량에 따른 비트율로 스트리밍 처리하는 스트리밍 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더불어, 본 발명에 의한 실시간 스트리밍 서비스 장치에 있어서, 상기 트랜스코딩 수단은 상기 트래픽 모니터링 수단으로부터 검출된 가입자까지의 트래픽 량에 따라서, 비디오 데이터에 대한 해상도 변환, 프레임 크기변환, 프레임 수 변환, 비디오 포맷 변환을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인터넷 IP(Internet Protocol)를 기반으로 한 실시간 스트리밍 서비스 장치의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 실시간 스트리밍 서비스 제공 장치의 구성도로서, 상기 장치는 외부로부터 생방송 비디오신호를 입력받거나 저장된 비디오신호를 불러들여 가입자까지의 가용대역폭에 적합한 수준으로 트랜스코딩 및 스트리밍을 수행하는 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)과, 외부에서 입력된 생방송 비디오 데이터(live video data)를 저장하였다가 상기 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)로 제공하는 비디오스토리지 모듈(14)과, 상기 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)의 입출력신호, 즉, 비디오 스트림 데이터와 제어데이터를 상호 교환하기 위한 비디오 스트림 스위칭 모듈(15)과, 상기 비디오스트림 스위칭 모듈(15)을 제어하는 제어모듈(16)로 구성된다.
상기에서, 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)은 제어모듈(16)의 제어에 따라서, 서비스를 요청한 다수의 가입자들에게 적절하게 할당되며, 이에 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)은 입력된 비디오 스트림에 대하여 할당된 가입자까지의 네트워크 상태에 맞는 수준으로 트랜스코딩 및 스트리밍하는 것으로서, 각각 할당된 가입자까지의 네트워크 상태에 적합한 수준으로, 입력된 비디오 스트림에 대한 해상도변환, 프레임 크기 변환, 프레임 수 변환, 비디오 포맷 변환 및 비트율 변환을 수행한다. 그리고, 상기 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)은 동영상 스트리밍 서비스를 수행하는 중에도 가입자까지의 트래픽 량을 실시간 체크하여, 트래픽 량의 변환에 맞춰 트랜스코딩 및 스트리밍 수준을 가변시킨다.
따라서, 외부로부터 입력된 동일한 생방송 비디오 신호는 상기 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)을 통하여 각 가입자까지의 네트워크 상태에 맞는 여러 수준의 비디오 스트림으로 변환된다.
상기 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)로부터 출력된 비디오 스트림은 비디오 스트림 스위칭 모듈(15)에 의하여 인터넷을 통해 해당 가입자에게 전송된다. 상기 비디오 스트림 스위칭 모듈(15)은 연결된 네트워크와의 정합을 수행하면서, 상기 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)들의 입출력 데이터의 교환을 수행한다.
따라서 인터넷 접속 환경이 상이한 다수의 가입자가 생방송 동영상 콘텐츠를 각각의 네트워크 상태에 적합한 수준으로 서비스 받을 수 있게 된다. 더불어, 각 가입자로 제공되는 비디오 스트림은 해당 가입자까지의 트래픽 변화에 따라서 해상도, 프레임, 포맷, 비트율 등이 가변 됨으로서, 가입자가 끊김 없이 동영상 콘텐츠를 제공받을 수 있게 된다.
더불어, 본 발명에 의한 비디오 스트리밍 서비스 장치로 실시간 입력된 생방송 비디오신호는 후에 필요시 이용될 수 있도록 비디오스토리지 모듈(14)에 저장되고, 필요시 다시 트랜스코딩/스트리밍모듈(11~13)로 보내져, 반복적인 트랜스코딩을 가능케 한다.
상기 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)은 서로 독립적으로 동작하는 것으로서, 가입자의 수에 따라서 단순 증감될 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 실시간 스트리밍 서비스 장치는 가입자의 증가시 상기 트랜스코딩/스트리밍 모듈(11~13)의 수를 필요한 만큼 증가시킴으로서, 용이하게 시스템의 크기를 가변시킬 수 있다.
더불어, 상기 비디오 스트리밍 서비스 장치는, 가입자에 따라서 혹은 제공될 비디오 컨텐츠에 따라서 방송기능이나 멀티캐스팅 기능이 필요할 수도 있으며, 또한, 상기 비디오 스토리지(14)에 저장된 비디오 데이터를 비디오 스트림 스위치(15)를 통해 트랜스코딩/스트리밍모듈(11~13)로 보내어 트랜스코딩할 수 도 있다.
따라서, 상기 비디오 스트림 스위치(15)에 접속된 각 모듈들과 가입자간의 상호 데이터의 교환은 다양한 형태로 이루어져야 한다.
본 발명에 의한 비디오 스트리밍 서비스 제공 장치에서는 데이터의 적절한 교환을 위하여 상기 제어기(16)에서 상기 비디오 스트림 스위치(15)를 통한 데이터 교환을 제어토록 한다.
다음으로, 도 2는 상기 트랜스코딩/스트리밍 엔진(11~13)의 상세 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
상기 도 2를 참조하면, 트랜스코딩/스트리밍 엔진(11~13)은 각각 트랜스코더(21)와, 스트리머(streamer)(22)와, 트래픽모니터(23)로 구성된다.
상기에서, 트래픽 모니터(23)는 해당 서비스 제공 장치에서 가입자까지의 네트워크 트래픽 상태를 실시간으로 모니터링하는 모듈로서, 모니터링 결과를 상기 트랜스코더(21)와 스트리머(22)로 출력한다. 여기서, 서비스 제공 장치에서 가입자까지의 네트워크의 상태를 모니터링하는 주기는 전체 가입자의 수 또는 서비스 형태에 따라 가변적으로 수행될 수 있다.
그리고 상기 트랜스코더(21)는 외부로부터 생방송 비디오 신호를 입력받거나, 상기 스트리머(22)로부터 비디오신호를 입력받아, 상기 트래픽 모니터(23)의 모니터링 결과, 즉, 해당 가입자까지의 네트워크 트래픽 상태에 따라서, 입력된 비디오 데이터에 대한, 해상도 변환, 프레임 변환 또는 포맷 변환까지를 수행하여, 변환된 데이터를 스트리머(22)로 출력한다.
상기 트랜스 코더(21)의 기능은 모두 실시간으로 수행되며, 이 성능은 입력 데이터의 처리 능력을 결정한다. 따라서 상기 트랜스코더(21)에서 상기 변환기능을 모두 하드웨어적으로 구현시키는 것이 바람직하고, 최소한 HDTV 급의 고화질 비디오 데이터를 처리할 수 있도록 함으로서 비디오 스트리밍 서비스 제공 장치 전체의 성능은 향상시킬 수 있다.
그리고 스트리머(22)는 상기 트랜스코더(21)로부터의 변환되어 입력된 동영상 데이터를 가입자에게 연속적으로 전송하는 기능을 담당한다. 이때, 상기 스트리머(22)에서의 전송 속도는 상기 트래픽 모니터(23)로부터 제공된 가입자까지의 네트워크 트래픽 량에 대략 반비례하여 설정된다. 더불어, 상기 스트리머(22)는 상기 스트리밍 기능 외에 상기 비디오 스트림 스위치(15)를 통해 비디오 스토리지(14)로부터의 입력된 비디오 데이터를 상기 트랜스코더(21)로 전송하는 기능을 수행한다. 이러한 스트리머(22)의 양방향 스트리밍 기능은 비디오스트림 스위치(15)와 더불어 전체 시스템의 기능이 효율적으로 동작할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 실시간 스트리밍 서비스 제공 장치는 QoS가 보장되지 않는 인터넷상에서 동영상을 스트리밍 기술로 전송 시, 사용자측에서 네트워크 상태와 관계없이 끊김 없는 영상을 볼 수 있도록 하는 것으로서, 서비스 제공자가 경제적으로 서로 다른 네트워크 환경의 사용자들에게 생방송 동영상 콘텐츠를 안정되게 제공할 수 있도록 하는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 실시간 스트리밍 서비스 제공 장치의 전체 구성을 보인 블록 구성도이다.
도 2는 도 1에 보인 스트리밍 서비스 제공 장치에 있어서 트랜스코딩/스트리밍 모듈의 상세 구성을 보인 논리적 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11 ~ 13 : 트랜스코딩/스트리밍 모듈
14 : 비디오 스토리지 모듈
15 : 비디오 스트림 스위칭 모듈
16 : 제어모듈

Claims (5)

  1. 외부로부터 생방송 데이터를 입력받거나 혹은 저장된 데이터를 불러들여 할당된 가입자까지의 트래픽상태에 맞는 수준으로 트랜스코딩 및 스트리밍처리하는 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈;
    외부로부터 입력된 생방송 데이터를 저장하는 비디오 스토리지 모듈;
    상기 다수의 트랜스코딩/스트리밍 모듈과 비디오 스토리지 모듈간의 스트림 데이터 및 제어데이터의 상호 교환을 수행하고, 상기 트랜스코딩/스트리밍 모듈로부터 출력된 스트림 데이터를 가입자측으로 전송하는 비디오 스트림 스위칭 모듈; 및
    상기 비디오 스트림 스위칭 모듈의 스위칭 기능을 제어하는 제어 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실시간 스트리밍 서비스 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다수 트랜스코딩/스트리밍 모듈은 각각
    해당 가입자까지의 네트워크 상태를 소정 주기로 모니터하여 가입자까지의 네트워크의 트래픽 량을 모니터링하는 트래픽 모니터링 수단;
    외부로부터 생방송 비디오 데이터 혹은 스트리밍 수단으로부터 비디오 데이터를 입력받아, 입력된 비디오 데이터에 대하여 상기 트래픽 모니터링 수단에서 검출된 트래픽 량에 대응되는 수준으로 트랜스코딩하는 트랜스코딩 수단; 및
    상기 비디오 스트림 스위칭 모듈을 통해 비디오 스토리지 모듈에 저장된 비디오 데이터를 불러들여 상기 트랜스코딩 수단으로 전달하며, 상기 트랜스코딩 수단으로부터 출력된 비디오 데이터를 상기 트래픽 모니터링 수단에서 체크된 가입자까지의 트래픽 량에 따른 비트율로 스트리밍처리하는 스트리밍 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실시간 스트리밍 서비스 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 트랜스코딩 수단은
    상기 트래픽 모니터링 수단으로부터 검출된 가입자까지의 트래픽에 따라서, 비디오 데이터에 대한 해상도 변환, 프레임 크기변환, 프레임 수 변환, 비디오 포맷 변환을 가변시키는 것을 특징으로 하는 실시간 스트리밍 서비스 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 트래픽 모니터링 수단은 주기적으로 가입자 측까지의 네트워크 상태를 측정하는 시험 패킷을 보내고 이에 대한 회신을 받음으로서 가입자 측까지의 네트워크 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 실시간 스트리밍 서비스 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어모듈은 가입자로부터 요구되는 화상 데이터의 수준과 가입자 측까지의 네트워크 상태 및 트랜스코딩/스트리밍 모듈의 상태에 따라서 가입자에게 적합한 조건을 갖는 트랜스코딩/스트리밍 모듈을 할당하는 것을 특징으로 하는 실시간 스트리밍 서비스 장치.
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