KR20050094240A - 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템 및 그동작방법 - Google Patents

무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템 및 그동작방법 Download PDF

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KR20050094240A
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Abstract

본 발명은 동영상 데이터를 전송하고자 하는 홈서버가 현재 네트워크망의 전송상태를 예측하여 압축률을 가변적으로 제어함으로써 데이터 스트림의 충분한 전송대역폭을 확보하고, 클라이언트 기기에서의 데이터 수신지연 및 재생지연을 방지할 수 있는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 건물내 구축된 무선 네트워크망을 통해 데이터를 송수신하고, 동영상 데이터의 재생시 사용자가 수용할 수 있는 화질감쇠레벨이 설정되는 하나 이상의 클라이언트 기기와, 상기 클라이언트 기기의 요청에 따라 외부 매체로부터 수신한 동영상 데이터를 현재 무선 네트워크망의 전송가능 대역폭 및 상기 화질감쇠레벨에 따라 가변적으로 제어되는 압축률로 압축한 후 이를 상기 클라이언트 기기로 무선 전송하는 서버 기기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하여, 무선 네트워크망을 통한 전송지연 및 재생지연을 방지하고, 전송 중 데이터 손실을 방지함으로써 안정적인 데이터 통신이 가능하도록 한다.

Description

무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템 및 그 동작방법{Server system communicating through the wireless network and its operating method}
본 발명은 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 동영상 데이터를 전송하고자 하는 홈서버가 현재 네트워크망의 전송상태를 예측하여 압축률을 가변적으로 제어함으로써 데이터 스트림의 전송률을 확보하고, 클라이언트 기기에서의 데이터 수신지연 및 재생지연을 방지할 수 있는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템 및 그 동작방법에 관한 것이다.
먼저, 도 1은 종래 발명에 의한 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템에 관한 것으로서, 이를 참조하여 종래 문제점을 살펴보기로 한다.
기본적으로 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템은 서버기기(10)와, 한 대 이상의 클라이언트 기기(20a,20b)로 구성되고, 상기 서버 기기(10)와 클라이언트 기기(20a,20b)는 무선 네트워크망을 통해 데이터를 송수신하므로 이를 위한 무선네트워크 모뎀이 각각 장착된다. 본 명세서의 종래 및 본 발명에서는 상기 서버 기기(10)를 가정내 구축된 홈 네트워크망을 관할 제어하는 홈서버(인터넷냉장고)를 예시하고, 상기 클라이언트 기기(20a)는 상기 홈서버로부터 동영상 데이터를 수신할 수 있는 웹패드를 예시로 하여 설명한다.
상기 홈서버(10)는 라디오, TV 안테나 등의 외부매체와 연결되어 동영상 데이터를 수신할 수 있고, 또한 케이블망 또는 인터넷망에 연결되어 특정 서버에서 전송하는 디지털 컨텐츠를 수신할 수 있다.
일반적으로 화상 또는 영상이 디지털 데이터로 전환되는 경우, 이 데이터의 양은 상당히 크기 때문에 압축을 하지 않을 경우에는 저장공간을 많이 차지하게 되고, 전송시 부하(load)를 가중시킨다. 따라서 상기 홈서버(10)는 디지털 데이터의 정보를 압축함으로써 저장공간의 활용 및 네트워크를 통한 전송기능을 향상시킨다.
만약, 상기 클라이언트 기기(20a)가 상기 동영상 데이터의 수신을 요청하면, 상기 홈서버(10) 및 클라이언트 기기(20a) 사이에는 무선 데이터 통신이 이루어지는데, 휴대 가능한 웹패드와 같은 클라이언트 기기가 통신 중에 이동하여 상기 홈서버(10)와 상당거리 이격되는 경우 또는 통신중 전파통신을 수행하는 핸드폰(20b)과 같은 기기에 의해 전파장애가 발생하는 경우, 그 데이터 전송시 이용되는 대역폭이 줄어들게 됨에 따라 데이터 전송지연이 발생하게 되며, 이는 결국 클라이언트 기기(20a)에서의 재생 지연을 야기한다.
특히, 상기 동영상 데이터가 실시간으로 전송되는 스트림 데이터(streaming data)인 경우에는 종래와 같이 일정한 데이터 압축률에 따라 압축되고, 압축된 데이터가 일정한 전송률로 클라이언트 기기(20a)로 전송되는 경우, 상기 압축률 및 전송률에 대비하여 충분한 수신대역폭이 보장되지 않는 한, 상기 클라이언트 기기(20a)의 수신지연으로 인한 데이터 손실 및 오류가 발생될 수 있고, 화질 QoS(quality of service)가 저하될 우려가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 무선 네트워크 환경에서 실시간으로 동영상 데이터 스트림을 전송하기 위한 방안으로서, 서버/클라이언트 기기 사이의 무선 네트워크망의 전송가능 대역폭 및 클라이언트 기기 사용자가 감수할 수 있는 화질감쇠레벨을 고려하여 데이터 압축률을 가변적으로 제어함에 따라 실시간 데이터의 전송이 안정적으로 이루어지도록 하고, 아울러 QoS를 향상시킬 수 있는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템 및 그 동작방법을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템의 특징에 따르면, 건물내 구축된 무선 네트워크망을 통해 데이터를 송수신하고, 동영상 데이터의 재생시 사용자가 수용할 수 있는 화질감쇠레벨이 설정되는 하나 이상의 클라이언트 기기와, 상기 클라이언트 기기의 요청에 따라 외부 매체로부터 수신한 동영상 데이터를 현재 무선 네트워크망의 전송가능 대역폭 및 상기 화질감쇠레벨에 따라 가변적으로 제어되는 압축률로 압축한 후 이를 상기 클라이언트 기기로 무선 전송하는 서버 기기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 구성을 가지는 서버 시스템의 동작방법의 특징에 따르면, 상기 서버기기는 외부 매체를 통해 전송된 동영상 데이터를 소정의 압축률로 압축하는 제 1 단계와, 상기 압축된 동영상 데이터를 상기 클라이언트 기기로 무선 송신하는 동시에 송신대역폭을 포함하는 송신시 네트워크상태정보를 생성하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 생성된 송신시 네트워크상태정보 및 상기 클라이언트 기기로부터 수신한 수신시 네트워크상태정보를 근거로 현재 네트워크망의 전송가능 대역폭을 판단하는 제 3 단계와, 상기 전송가능 대역폭 및 상기 클라이언트 기기의 사용자가 수용할 수 있는 화질감쇠레벨에 따라 상기 동영상 데이터의 압축률을 가변 제어하는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템을 이루는 서버기기와 클라이언트 기기의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
서버 기기(100)는 가정내 구축된 네트워크망을 통해 연결된 하나 이상의 클라이언트 기기(200)를 제어 또는 모니터링할 수 있는 기기로서, 본 실시예에서는 상기 서버 기기(100)를 인터넷 냉장고로 예시하고, 상기 클라이언트 기기(200)를 상기 인터넷 냉장고의 외면에 착탈 가능하도록 설치되는 착탈식 웹패드로 예시한다.
상기 웹패드가 부착된 상태에서는 상기 인터넷 냉장고의 모니터로 이용될 수 있고, 탈착시에는 상기 서버기기와 무선으로 데이터를 송수신하는 클라이언트 기기로서 이용된다. 이때, 상기 착탈식 웹패드는 휴대 가능하므로 상기 인터넷 냉장고를 중심으로 일정반경 내에서는 상기 서버 기기(인터넷냉장고)와 무선 통신할 수 있다.
서버 기기(100)는 케이블, 안테나를 통해 라디오, TV 등의 동영상 데이터를 수신하거나 인터넷망을 통해 디지털 컨텐츠를 수신한다. 수신된 동영상 데이터는 AV 저장부(110)에 저장된다.
상기 AV저장부(110)에 저장된 데이터는 소정의 압축률을 가지는 MPEG인코더(120)를 통과하면서 압축된다. 이때, 상기 MPEG 인코더(120)의 압축률은 후술하는 압축률 제어부(140)에 의해 가변적으로 제어되며, 실시간으로 전송되는 동영상 데이터를 압축한다.
네트워크 송신부(130)는 상기 MPEG 인코더(120)에서 MPEG 압축된 동영상 데이터를 전달받아 이를 무선 네트워크망을 통해 동영상 데이터의 시청을 요청한 클라이언트 기기(200)로 전송한다.
여기서, 상기 네트워크 송신부(130)는 송신상태정보를 생성하는데 이는 클라이언트 기기(200)로 송신한 동영상 데이터의 헤더정보 및 송신시 전송대역폭과 연관된 정보(Tx rate, RSSI, channel rate 등) 및 상기 서버 기기의 송신버퍼 상태, 압축 데이터율, 토탈 지연시간 등의 정보가 내장된 것이다.
무선 네트워크망을 통해 전송된 동영상 데이터는 클라이언트 기기(웹패드,200)의 네트워크 수신부(210)를 통해 수신되며, 수신된 데이터의 압축상태를 디코딩하기 위하여 MPEG 디코더(220)를 통과한다. 이때, 서버측의 MPEG 인코더(120)에서 가변적인 압축률을 적용하여 압축된 동영상 데이터가 역압축됨에 따라 재생가능하도록 한다.
디코딩된 동영상 데이터는 화면표시부(230)를 통해 외부 디스플레이된다. 상기 웹패드가 클라이언트 기기로 이용되는 경우, 상기 웹패드의 화면표시부(230)를 통해 사용자는 동영상 데이터를 시청할 수 있다.
이때, 상기 서버기기(100)의 MPEG 인코더(120)에 적용되는 압축률을 결정하는 인자로 이용되는 전송가능대역폭의 정확한 측정을 위하여 상기 네트워크 수신부(210)는 수신상태정보를 생성하고, 이러한 수신상태정보는 수신정보 피드백부(240)를 거쳐 서버 기기의 압축률 제어부(140)로 무선 전송된다.
상기 수신상태정보는 상기 네트워크 수신부(210)에서 수신된 데이터의 헤더정보(전송시간, 패킷번호, 압축율, 전송 지연시간 등)와, 클라이언트 기기(200)의 수신대역폭(bandwidth)과 관련된 정보(Rx data rate, RSSI(Received Signal Strenth Indication ,신호세기), 무선 Channel rate 등)와, 클라이언트 기기의 수신버퍼의 크기 및 재생지연 시간 등의 정보가 내장된 것이다.
즉, 상기 수신정보 피드백부(240)에서 전송된 수신상태정보와, 상기 네트워크 송신부(130)에서 생성된 송신상태정보는 상기 서버기기(100)의 압축률 제어부(140)로 전송되며, 상기 압축률 제어부(140)는 상기 클라이언트 기기(200)로부터 피드백된 수신상태정보와 상기 송신상태정보를 이용하여 현재 네트워크망의 전송가능대역폭을 예측한다. 이러한 전송가능한 통신대역폭이 전송률 가변제어를 위한 1번째 인자가 된다.
또한, 상기 동영상 데이터를 시청하고자 하는 사용자는 수용할 수 있는 화질감쇠정도를 의미하는 화질감쇠레벨을 입력할 수 있는데, 이는 2번째 인자로 작용하여 상기 MPEG 인코더(120)의 압축률을 가변제어시 이용된다.
만약, 현재 무선 네트워크망의 전송대역폭이 충분하여 A bps의 데이터 전송이 가능하고, 이때 사용자가 저화질의 수용이 가능한 화질감쇠레벨을 입력하였다면, 상기 압축률 제어부(140)는 데이터 압축률을 낮춘다. 만약 무선 네트워크망의 환경 변화로 인해 측정된 전송대역폭이 A/2 bps로 줄어들면 데이터 전송지연을 방지하기 위하여 상기 압축률 제어부(140)는 데이터 압축률을 2배로 높여 전송되는 동영상 데이터의 크기를 줄인다.
따라서, 현재 네트워크망의 전송가능 대역폭과 홈서버측의 데이터 압축률이 조화됨에 따라 클라이언트 기기(200)에서 실시간 재생이 가능하고, 전송중 데이터의 손실없이 사용자가 용인할 수 있는 화질을 보장할 수 있다.
무선 네트워크 환경에서는 전송가능 대역폭의 정확한 측정이 어려우므로, 본 발명에서는 데이터를 송신하는 측(서버기기,100)의 송신 대역폭뿐만 아니라, 수신측(클라이언트 기기,200)에서도 수신대역폭을 측정하여 이를 피드백함으로써 보다 정확한 전송가능 대역폭을 산출할 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템의 동작방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
클라이언트 기기(200)는 서버 기기(100)로 동영상 데이터의 수신을 요청하는 제어신호 및 상기 동영상 데이터의 재생시 사용자가 수용할 수 있는 화질감쇠정도가 입력된 화질감쇠레벨을 상기 서버기기(100)로 무선 전송한다.(L1)
서버기기(100)는 TV, 라디오, 컨텐츠 미디어 등의 동영상 데이터를 외부매체로부터 수신한다. 인터넷망, 케이블 등과 연결된 서버기기(100)는 상기 동영상 데이터를 수신받고, 이를 소정의 압축률에 따라 압축한다. (S1)
압축된 동영상 데이터를 네트워크 전송 프로토콜(TCP/IP,UDP/IP,RTP/IP,etc)을 이용하여 상기 클라이언트 기기로 전송한다. 상기 데이터를 요청하는 클라이언트는 단일개 또는 다수개일 수 있으며, 상기 무선 네트워크망은 무선LAN(802.1b) 또는 블루투스(bluetooth)를 이용할 수 있다.
이때, 상기 서버기기는 상기 동영상 데이터의 송신시 네트워크상태정보, 즉 송신상태정보를 생성한다. (S2)
상기 클라이언트 기기(200)는 상기 서버 기기(100)로부터 동영상 데이터를 수신하는 동시에, 수신대역폭을 포함하는 수신시 네트워크상태정보(수신상태정보)를 생성하여 이를 상기 서버 기기로 피드백한다. (L2)
상기 수신된 동영상 데이터를 역압축하여 압축상태를 해제하고(L3), 버퍼를 통해 전송되는 상기 동영상 데이터를 재생시킨다(L4).
상기 서버기기는 상기 송신상태정보 및 수신상태정보를 수신하여 이를 기반으로 현재 네트워크망의 전송가능 대역폭을 판단한다.(S3)
이때, 상기 서버기기는 전송망 상태 예측에 소요되는 시간지연과, 전송률 제어에 소요되는 시간지연, 그리고 디스플레이를 위해 버퍼에 수집되는데 소요되는 시간지연을 고려하여 데이터 압축률 가변제어를 위한 1번째 인자(factor)인 전송가능 대역폭을 판단하게 된다.
또한, 상기 클라이언트 기기로부터 전송된 화질감쇠레벨을 상기 데이터 압축률 가변제어를 위한 2번째 인자로 인식한다.
상기 서버기기는 현재 무선 네트워크망의 상태에 관한 전송가능대역폭과, 상기 화질감쇠레벨을 기반으로 하여 동영상 데이터의 압축률을 결정하고, 이렇게 가변적으로 제어되는 압축률에 따라 지속적으로 수신되는 동영상 데이터의 압축을 수행한다. (S4)
즉, 본 발명에 의해 가변적으로 변화되는 데이터 압축률은 현재 무선 네트워크망의 상태와 조화를 이루어 상기 동영상 데이터가 클라이언트 기기로 전송되도록 하며, 수신된 동영상 데이터의 실시간 재생시 발생되는 시간지연을 없애는 것은 물론 적합한 화질을 보장한다.
이상과 같이 본 발명에 의한 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템 및 그 동작방법을 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 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템 및 그 동작방법은 무선 네트워크망을 통해 데이터를 송수신하는 홈서버 및 클라이언트 기기에 있어서, 네트워크망의 전송가능 대역폭 및 클라이언트 기기 사용자의 화질감쇠레벨을 고려하여 데이터 압축률을 가변 제어함으로써 전송지연 및 재생지연을 방지하고, 전송 중 데이터 손실을 방지함으로써 무선 네트워크망을 통한 통신 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1 은 종래 발명에 의한 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템,
도 2 는 본 발명에 의한 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템의 블록 구성도,
도 3 은 본 발명에 의한 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템의 동작방법이 도시된 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 서버 기기 110: AV 저장부
120: MPEG 인코더 130: 네트워크 송신부
140: 압축률 제어부 200: 클라이언트 기기
210: 네트워크 수신부 220: MPEG 디코더

Claims (6)

  1. 건물내 구축된 무선 네트워크망을 통해 데이터를 송수신하고, 동영상 데이터의 재생시 사용자가 수용할 수 있는 화질감쇠레벨이 설정되는 하나 이상의 클라이언트 기기와;
    상기 클라이언트 기기의 요청에 따라 외부 매체로부터 수신한 동영상 데이터를 현재 무선 네트워크망의 전송가능 대역폭 및 상기 화질감쇠레벨에 따라 가변적으로 제어되는 압축률로 압축한 후 이를 상기 클라이언트 기기로 무선 전송하는 서버 기기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클라이언트 기기는 상기 서버 기기가 무선 전송하는 동영상 데이터를 수신하는 동시에 현재 수신대역폭을 포함하는 수신상태정보를 생성하는 네트워크 수신부와; 상기 네트워크 수신부에서 수신된 동영상 데이터의 역압축을 위하여 MPEG디코딩을 수행하는 MPEG 디코더와; 상기 MPEG 디코더에서 역압축된 데이터를 디스플레이하는 화면표시부와; 상기 네트워크 수신부에서 생성된 수신상태정보를 상기 서버 기기로 피드백하는 수신정보 피드백부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서버 기기는 케이블 안테나 또는 인터넷망을 통해 전송되는 동영상 데이터 스트림(stream)을 수신하여 이를 저장하는 AV 저장부와; 상기 AV 저장부에서 저장된 동영상 데이터를 소정의 압축률로 압축하는 MPEG 인코더와; 상기 MPEG 인코더에서 압축된 동영상 데이터를 상기 클라이언트 기기로 무선 송신하는 동시에, 현재 송신대역폭을 포함하는 송신상태정보를 생성하는 네트워크 송신부와; 상기 네트워크 송신부에서 생성된 송신상태정보 및 상기 클라이언트 기기에서 전송된 수신상태정보를 근거로 전송가능 대역폭을 산정하고, 산정된 전송가능 대역폭 및 상기 클라이언트 기기에서 설정된 화질감쇠레벨에 따라 상기 MPEG 인코더의 압축률을 가변 제어하는 압축률 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 네트워크망은 무선 LAN망이 이용되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템.
  5. 무선 네트워크망을 통해 데이터를 송수신하는 하나 이상의 클라이언트 기기와, 상기 클라이언트 기기의 요청에 따라 동영상 데이터를 소정의 압축률로 압축한 후 이를 상기 클라이언트 기기로 무선 전송하는 서버 기기를 포함하여 구성되는 서버 시스템에 있어서,
    상기 서버기기는 외부 매체를 통해 전송된 동영상 데이터를 소정의 압축률로 압축하는 제 1 단계와; 상기 압축된 동영상 데이터를 상기 클라이언트 기기로 무선 송신하는 동시에 송신대역폭을 포함하는 송신시 네트워크상태정보를 생성하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계에서 생성된 송신시 네트워크상태정보 및 상기 클라이언트 기기로부터 수신한 수신시 네트워크상태정보를 근거로 현재 네트워크망의 전송가능 대역폭을 판단하는 제 3 단계와; 상기 전송가능 대역폭 및 상기 클라이언트 기기의 사용자가 수용할 수 있는 화질감쇠레벨에 따라 상기 동영상 데이터의 압축률을 가변 제어하는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템의 동작방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 클라이언트 기기는 동영상 데이터의 재생을 요청하는 제어신호 및 사용자가 수용할 수 있는 화질감쇠정도가 입력된 화질감쇠레벨이 상기 서버 기기로 무선 전송하는 제 1 단계와; 상기 서버 기기로부터 동영상 데이터를 수신하는 동시에, 수신대역폭을 포함하는 수신시 네트워크상태정보를 생성하여 이를 상기 서버 기기로 피드백하는 제 2 단계와; 상기 수신된 동영상 데이터를 역압축하는 제 3 단계와; 상기 역압축된 동영상 데이터를 재생시키는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크망을 통해 통신하는 서버 시스템의 동작방법.
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