KR20050082499A - 무선 네트워크 서버 시스템 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 네트워크망을 통해 하나 이상의 클라이언트 기기와 영상 데이터 패킷을 송수신하는 서버기기를 포함하는 무선 네트워크 서버 시스템에 있어서, 상기 서버기기는 영상 데이터패킷을 인코딩하면서, 그 중 인트라 모드(intra mode)에 중요도를 우선 부여하는 인코딩부와, 상기 인코딩부에서 부여된 중요도 순위에 따라 패킷의 재전송 횟수의 증감, 버퍼 내에서의 패킷 전송순서의 결정, 전송 패킷사이즈의 조정을 수행하여 후순위 중요도를 가지는 패킷이 선택적으로 드랍핑되도록 하는 전송제어부를 포함하여 구성되어, 통신에러가 빈번하게 발생하는 무선 네트워크환경에서 데이터 패킷의 인코딩 단위마다 부여된 중요도가 낮은순위부터 우선적으로 드랍핑함에 따라 무선통신의 QoS를 확보함과 동시에, 네트워크망 상태에 따라 발생되는 전송 지연으로 인한 데이터 손실을 줄임으로써 AV 데이터의 실시간 재생시 화질을 보장할 수 있다.

Description

무선 네트워크 서버 시스템 및 그 동작방법{Server system communicating through the wireless network and the control method of the same}

본 발명은 무선 네트워크망을 이용하여 영상 데이터패킷을 전송할 때 패킷마다 부여된 중요도에 따라 재전송 횟수, 패킷 사이즈, 버퍼내 패킷 전송 순서를 재조정하여 후순위 데이터패킷을 선택적으로 드랍핑하면서 데이터패킷을 전송함으로써 전송지연으로 인한 중요 데이터 손실을 줄여 클라이언트 기기에서 재생되는 영상 데이터의 QoS를 향상시킬 수 있는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템에 관한 것이다.

기본적으로 종래 무선 네트워크 시스템은 서버기기와, 한 대 이상의 클라이언트 기기로 구성되고, 상기 서버 기기와 클라이언트 기기는 무선 네트워크망을 통해 데이터를 송수신 하므로 이를 위한 무선네트워크 모뎀이 각각 장착된다.

상기 서버기기는 라디오, TV 안테나 등의 외부매체와 연결되어 영상 데이터를 수신할 수 있고, 또한 케이블망 또는 인터넷망에 연결되어 특정 서버에서 전송하는 디지털 컨텐츠를 수신하여, 상기 클라이언트 기기의 요청에 따라 수신된 컨텐츠를 무선랜(802.11) 프로토콜을 기반으로 무선 전송한다.

이때 상기 서버기기에서 전송되는 영상 데이터 용량은 상당히 크기 때문에 압축을 하지 않을 경우에는 상기 서버기기의 저장공간을 많이 차지하게 될 뿐만 아니라, 상기 클라이언트 기기로 데이터 전송시 무선 네트워크망의 불안정성으로 인해 전송 부하를 가중시킨다.

만약, 상기 클라이언트 기기가 소정의 데이터 전송을 요청하면, 상기 서버기기 및 상기 클라이언트 기기는 무선 통신을 개시하는데, 이 때 클라이언트 기기가 통신 중에 이동하여 상기 서버기기와의 거리가 변경되는 경우 또는 전파통신을 수행하는 전파기기(핸드폰, 무선 전화기, 라디오 등)에 의한 주파수 간섭 및 전파장애가 발생하는 경우에는 무선 네트워크망의 전송가능 대역폭이 줄어들게 되고, 이로써 데이터 전송지연이 발생하게 된다.

이러한 데이터 전송지연으로 인해 데이터의 손실은 물론, 재생지연이 발생되며 상기 클라이언트 기기로부터 정상수신확인신호(ACK)를 받지 못하는 경우 상기 서버기기는 손실된 데이터를 중복적으로 재전송하게 되어 전송부하가 커지게 되며, 전송부하가 커질수록 송신단의 전송지연은 물론, 수신단에서의 재생지연이 야기될 수 있다.

따라서, 클라이언트 기기에서 재생되는 데이터가 왜곡되어 디스플레이될 수 있으므로, 무선 네트워크망을 통해 음성 또는 영상 데이터를 송수신하는 서버 및 클라이언트 시스템의 신뢰도가 저해된다는 문제점이 있다. 특히, 이러한 문제점은 상기 서버기기로부터 전송되는 데이터가 실시간 AOD, VOD와 같은 스트리밍 데이터(streaming data)인 경우에 더욱 극대화되었다.

결국, 종래 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템에 있어서는 무선 네트워크망의 자체적인 불안정성으로 인해 통신채널을 예측할 수 없었고, 전송지연이 가중되는 상황에서도 일정한 데이터 전송률로 데이터를 전송하기 때문에 갑자기 무선 네트워크망의 환경이 좋아지지 않는 한 데이터전송 오류가 발생될 수 있으며, 따라서 불필요한 재전송 시도횟수가 증가되어 전송지연이 가중된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 무선 LAN(802.11)환경에서 실시간 영상 데이터 스트리밍의 QoS를 향상시키기 위하여 데이터마다 부여된 중요도에 따라 패킷 드랍핑을 수행함으로써 전송 데이터의 양을 조정하고, 이로써 실시간 영상 데이터의 지연 에러를 감소시킬 수 있는 무선 네트워크 서버 시스템 및 그 동작방법을 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템의 특징에 따르면, 상기 서버기기는 영상 데이터패킷을 인코딩하면서, 그 중 인트라 모드(intra mode)에 중요도를 우선 부여하는 인코딩부와, 상기 인코딩부에서 부여된 중요도 순위에 따라 패킷의 재전송 횟수의 증감, 버퍼 내에서의 패킷 전송순서의 결정, 전송 패킷사이즈의 조정을 수행하여 후순위 중요도를 가지는 패킷이 선택적으로 드랍핑되도록 하는 전송제어부를 포함하여 구성된다.

또한 무선 네트워크망을 통해 하나 이상의 클라이언트 기기와 영상데이터패킷을 송수신하는 서버기기를 포함하는 무선 네트워크 서버 시스템의 동작 방법은 상기 클라이언트 기기로 전송될 소정의 영상 데이터패킷이 인트라 모드(intra mode)인지 또는 인터 모드(inter mode)인지를 감지하는 제 1 단계와, 상기 영상데이터 패킷이 인코딩됨과 동시에, 상기 인트라 모드인 경우 각 패킷마다 중요도 순위를 우선 부여하는 제 2 단계와, 상기 부여된 중요도 순위에 따라 패킷의 재전송 횟수, 버퍼내 패킷 전송순서, 전송시 패킷사이즈를 제어하는 제 3 단계와, 후순위 중요도를 가지는 패킷을 선택적으로 드랍핑하면서, 영상 데이터패킷을 무선 전송하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 무선 네트워크 서버 시스템이 적용될 수 있는 실시예를 도시한 것이고, 도 2 는 본 발명에 의한 무선 네트워크 서버 시스템의 구성이 도시된 구성도이다.

서버기기(100)는 가정내 구축된 네트워크망을 통해 연결된 하나 이상의 클라이언트 기기를 제어 또는 모니터링할 수 있는 기기로서, 라디오, TV 안테나 등의 외부매체와 연결되어 영상 데이터를 수신할 수 있고, 또한 케이블망 또는 인터넷망에 연결되어 특정 서버에서 전송하는 디지털 컨텐츠를 수신하고, 클라이언트 기기의 요청에 따라 수신된 컨텐츠를 무선랜을 사용하여 전송한다.

상기 서버기기(100)를 인터넷 냉장고와 같이 24시간 구동되는 가전기기로 예시할 수 있고, 상기 클라이언트 기기(200)를 상기 인터넷 냉장고와 같은 서버기기와 무선으로 데이터 통신을 수행함으로써 서버기기로부터 데이터를 수신하여 이를 디스플레이하는 웹패드, 휴대폰, PDA 등을 예로 들 수 있다.

또한, 상기 서버기기(100)와 상기 클라이언트 기기(200)는 패킷단위로 데이터 송수신이 이루어지는데, 본 실시예에서는 1 패킷당 단위 블락을 가지는 동영상(VOD) 데이터 또는 음성(AOD) 스트리밍 데이터패킷을 예시하기로 한다.

상기 서버기기(100)는 도 1 에 도시된 바와 같이, 영상 데이터패킷을 인코딩하면서, 그 중 인트라 모드(intra mode)에 중요도를 우선 부여하는 인코딩부(110)와, 상기 인코딩부에서 부여된 중요도 순위에 따라 패킷의 재전송 횟수의 증감, 버퍼 내에서의 패킷 전송순서의 결정, 전송 패킷사이즈의 조정을 수행하여 후순위 중요도를 가지는 패킷이 선택적으로 드랍핑되도록 하는 전송제어부(120)를 포함하여 구성된다. 또한 상기 서버기기(100)는 영상 데이터 패킷을 무선 전송하기 위한 무선 통신모듈(130)을 기본적으로 구비한다.

여기서, 상기 영상 데이터에는 프레임 내부(Intraframe)와 프레임 사이(Inter frame)의 두 가지 종류의 잉여성분(Redundancy)이 존재하는데, MPEG에서의 프레임 유형에는 크게 인트라 모드(Intra mode)와 인터 모드(Inter mode)로 구분될 수 있다.

상기 인트라 모드는 I 픽쳐 또는 I 블락 단위로 이루어지며, 자체 복구가 가능한 프레임 유형이고, 상기 인터 모드는 P 픽쳐 또는 P블락 단위로 이루어지며, 선행하는 I 픽쳐를 기반으로 움직임을 예측하여 프레임을 생성할 수 있으므로, 전송시 드랍핑되어도 복구 가능한 프레임 유형이다. 따라서, 상기 인코딩부(110)는 영상 데이터패킷가 인트라 모드인 경우 선순위 중요도를 부여하게 되는 것이다.

상기 서버기기(100)에서 전송된 영상 데이터패킷이 재생되는 클라이언트 기기(200)는 영상 데이터패킷을 무선 수신하기 위한 무선통신모듈(210)과 상기 무선통신모듈(210)을 통해 수신된 영상 데이터패킷이 재생되는 표시부(220)를 기본적으로 포함하여 구성된다.

상기 서버기기(100)의 구성을 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 인코딩부(110)는 도 2 에 도시된 바와 같이, 영상 데이터패킷이 인트라 모드(intra mode)인지 또는 인터 모드(inter mode)인지를 감지하는 모드감지모듈(111)과, 상기 영상 데이터패킷을 인코딩하는 동시에 상기 인트라 모드인 패킷에 중요도 순위를 우선 부여하는 인코딩수행모듈(112)과, 상기 인트라 모드 패킷의 출현주기를 단축 조정시키는 주기제어모듈(113)을 포함하여 구현된다.

또한 상기 전송제어부(120)는 패킷의 중요도 순위가 높을수록 재전송 횟수를 증가시키는 재전송횟수 제어모듈(212)과, 상기 패킷의 중요도 순위가 높을수록 우선 전송되도록 버퍼 내에서의 패킷 전송순서를 재조정하는 전송순서 제어모듈(122)과, 상기 패킷의 중요도 순위가 높을수록 전송시 패킷사이즈를 확대조정하는 패킷사이즈 제어모듈(123)을 포함하여 구현된다.

무선랜 802.11 프로토콜은 전송특성상 데이터 패킷 송수신시 에러가 빈번하게 발생하기 때문에, 상기 서버기기(100)는 블락단위로 데이터를 인코딩시키는 인코더부(110)에서 인코딩 데이터 패킷에 중요도를 부여하고, 무선 네트워크망의 상태에 따라 전송제어부(120)에서 후순위 중요도를 가지는 데이터 패킷을 선택적으로 드랍핑시켜 전송 지연 발생시 중요도가 높은 데이터 패킷의 손실을 줄여 보다 나은 QoS를 확보할 수 있다.

상기 모드감지모듈(111)의 감지 결과 데이터 패킷이 인트라 모드인 경우, 상기 인코딩 수행모듈(112)은 상기 인트라 모드 데이터 패킷에 우선순위 중요도를 부여하여 인코딩을 수행함과 동시에 무선 네트워크 상태에 따라 상기 주기제어모듈(113)은 상기 인트라 모드 데이터 패킷의 전송 주기를 조절한다.

이때, 상기 주기제어모듈(113)은 인트라 모드의 전송주기를 단축시킴으로써 인트라 모드 데이터 패킷이 보다 자주 전송되도록 한다. 이로써 선택적으로 드랍핑되었던 인터모드 데이터 패킷이 원활하게 복구될 수 있는 것이다.

즉, 무선 전송시 에러가 발생하더라도 참조가 되는 인트라 모드의 데이터 패킷을 확보함으로써 클라이언트 기기(200)에서 동영상 왜곡을 줄일 수 있게 된다.

또한, 상기 인코딩부(110)의 인코딩 결과에 따라 전송 제어부(120)는 상기 서버기기(100)에 내장된 802.11b 프래그먼트(fragment) 버퍼에서 무선 전송되는 데이터 패킷의 전송 순서를 제어한다. 여기서 상기 프래그먼트 버퍼란 영상 데이터 패킷을 네트워크망에 송출시, 송신단 호스트의 IP층에서 분할된 데이터 패킷이 저장되는 버퍼로써, 무선 전송된 데이터 패킷은 수신단 호스트의 IP층에서 재편집된다.

일반적으로, 무선 네트워크 환경에서 통신상태에 따라 전송실패시 재전송은 현재 최대 4번까지이며, 4번 이상 실패시에는 패킷을 버리게 되는데, 전송 제어부(120) 내의 재전송 횟수 제어모듈(121)은 인터모드의 데이터패킷의 경우 재전송 횟수를 줄임으로써 전송부하를 경감시키고, 반면 인트라 모드의 패킷은 재전송 횟수를 최대로 확보하여 클라이언트 기기측으로 안전하게 전송되도록 한다.

또한 전송지연이 발생되는 경우, 패킷 사이즈 제어모듈(123)에 의해 인트라 모드의 데이터 패킷 사이즈는 늘이고 인터 모드 데이터 패킷 사이즈는 줄이는 동시에 상기 전송순서 제어모듈(122)에 의해 인트라 모드 데이터 패킷을 우선 전송하도록 상기 프래그먼트 버퍼 내부의 데이터 패킷 순서를 제어한다.

이에 따라, 후순위 중요도를 갖는 인터 모드의 데이터패킷은 재전송 횟수가 줄어들고, 후순위 전송순서를 부여받으며, 패킷 사이즈가 줄어들게 됨으로써 네트워크망의 에러시 선택적인 드랍핑이 발생하게 되는 것이다.

즉, 본 발명의 홈서버는 제한된 전송 대역폭에서 중요도가 높은 데이터 패킷의 손실을 줄여 클라이언트 기기에서 재생되는 영상 데이터의 왜곡을 줄일 수 있다.

이처럼 같은 데이터 패킷이라도 인트라 또는 인터 모드냐에 따라 패킷의 중요도는 달라지며, 중요 파라미터의 손실 등은 전체 성능에 영향을 미친다. 따라서, 보다 중요한 패킷은 가능한 전송이 되도록 하는 선택적 패킷 드랍핑은 QoS를 향상시킨다.

상기와 같이 구성되는 무선 네트워크 서버 시스템의 동작방법은 도 3 에 도시된 바와 같이, 먼저 제 1 단게에서 클라이언트 기기로 전송될 소정의 영상 데이터패킷이 인트라 모드(intra mode)인지 또는 인터 모드(inter mode)인지를 감지한다. (S1)

제 2 단계에서는 상기 영상데이터 패킷이 인코딩됨과 동시에, 상기 인트라 모드인 경우 각 패킷마다 중요도 순위를 우선 부여한다. (S2)

제 3 단계에서는 상기 제 2 단계에서 부여된 중요도 순위에 따라 패킷의 재전송 횟수, 버퍼내 패킷 전송순서, 전송시 패킷사이즈를 제어한다. (S3)

즉, 선순위 중요도를 가지는 인트라 모드의 데이터 패킷은 재전송 횟수가 최대로 확보되고, 전송순서가 우선적으로 조정되며, 패킷 사이즈가 증가됨에 따라 보다 안정적으로 클라이언트 기기로 전송될 수 있게 되고, 반면 후순위 중요도를 가지는 인터 모드의 데이터 패킷은 재전송 횟수가 줄어들고, 전송순서가 후순위로 조정되며, 패킷 사이즈가 감소됨에 따라 전송에러시 드랍핑이 발생되도록 한다.

이때, 선순위 중요도를 갖는 상기 인트라 모드의 데이터 패킷 전송 주기를 짧게 조절하여 자주 전송함으로써 클라이언트 측에서 참조가 되는 인트라 모드의 데이터 패킷을 확보할 수 있어 수신된 영상데이터의 복구가 원활하게 이루어질 수 있고, 재생되는 영상 왜곡을 감소시킬 수 있게 된다.

제 4 단계에서는 후순위 중요도를 가지는 패킷을 선택적으로 드랍핑하면서, 영상 데이터패킷을 무선 전송한다. (S4)

따라서, 제한된 전송 대역폭에서 후순위 중요도를 갖는 데이터패킷을 무선 네트워크망의 상태에 따라 선택적으로 드랍핑하여 선순위 중요도를 가지는 데이터패킷을 우선 전송하여 중요도가 높은 데이터 패킷의 손실을 줄여 클라이언트 기기에서 재생되는 영상 데이터의 왜곡을 줄일 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 무선 네트워크 서버 시스템 및 그 동작방법은 무선 네트워크 환경에서 실시간 데이터 스트리밍 서비스를 위한 QoS가 향상되도록 인코딩되는 데이터 패킷마다 중요도를 부여하고, 후순위 중요도를 가지는 데이터 패킷을 선택적으로 드랍핑이 이루어지도록 함으로써 데이터 지연시 발생하는 중요 데이터 손실을 미연에 방지하고, 전송환경의 변동에도 데이터 데이터의 실시간 재생이 원활하게 이루어진다는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 무선 네트워크 서버 시스템의 개략도,

도 2 는 본 발명에 의한 무선 네트워크 서버 시스템의 상세 구성도,

도 3 은 본 발명에 의한 무선 네트워크 서버 시스템의 동작방법이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 서버기기 110: 인코딩부

111: 모드감지모듈 112: 인코딩수행모듈

113: 주기제어모듈 120: 전송제어부

130: 무선통신모듈 200: 클라이언트 기기

Claims (5)

1. 무선 네트워크망을 통해 하나 이상의 클라이언트 기기와 영상 데이터패킷을 송수신하는 서버기기를 포함하는 무선 네트워크 서버 시스템에 있어서,

   상기 서버기기는 영상 데이터패킷을 인코딩하면서, 그 중 인트라 모드(intra mode)에 중요도를 우선 부여하는 인코딩부와;

   상기 인코딩부에서 부여된 중요도 순위에 따라 패킷의 재전송 횟수의 증감, 버퍼 내에서의 패킷 전송순서의 결정, 전송 패킷사이즈의 조정을 수행하여 후순위 중요도를 가지는 패킷이 선택적으로 드랍핑되도록 하는 전송제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 서버 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인코딩부는 영상 데이터패킷이 인트라 모드(intra mode)인지 또는 인터 모드(inter mode)인지를 감지하는 모드감지모듈과; 상기 영상 데이터패킷을 인코딩하는 동시에 상기 인트라 모드인 패킷에 중요도 순위를 우선 부여하는 인코딩수행모듈과; 상기 인트라 모드 패킷의 출현주기를 단축 조정시키는 주기제어모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 서버 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전송제어부는 패킷의 중요도 순위가 높을수록 재전송 횟수를 증가시키는 재전송횟수 제어모듈과; 상기 패킷의 중요도 순위가 높을수록 우선 전송되도록 버퍼 내에서의 패킷 전송순서를 재조정하는 전송순서 제어모듈과; 상기 패킷의 중요도 순위가 높을수록 전송시 패킷사이즈를 확대조정하는 패킷사이즈 제어모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 서버 시스템.
4. 무선 네트워크망을 통해 하나 이상의 클라이언트 기기와 영상데이터패킷을 송수신하는 서버기기를 포함하는 무선 네트워크 서버 시스템에 있어서,

   상기 클라이언트 기기로 전송될 소정의 영상 데이터패킷이 인트라 모드(intra mode)인지 또는 인터 모드(inter mode)인지를 감지하는 제 1 단계와; 상기 영상데이터 패킷이 인코딩됨과 동시에, 상기 인트라 모드인 경우 각 패킷마다 중요도 순위를 우선 부여하는 제 2 단계와; 상기 부여된 중요도 순위에 따라 패킷의 재전송 횟수, 버퍼내 패킷 전송순서, 전송시 패킷사이즈를 제어하는 제 3 단계와; 후순위 중요도를 가지는 패킷을 선택적으로 드랍핑하면서, 영상 데이터패킷을 무선 전송하는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 서버 시스템의 동작방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 3 단계는 패킷의 중요도 순위가 높을수록 재전송 횟수를 증가시키고, 버퍼 내에서의 패킷 전송순서를 우선 조정하며, 전송시 패킷사이즈를 확대조정하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 서버 시스템의 동작방법.