KR20070027803A - Ｉｐ기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법 - Google Patents

Ｉｐ기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IP(Internet Protocol) 기반의 네트워크에서의 방송에서 채널 변경에 따른 지연 시간을 개선하는 기술을 개시한다. 이를 위해 채널 변경이 요청되면, 소정의 시간 간격 내에서 발생한 빈번한 채널의 변경 즉, 재핑(zapping) 발생시, 사용자가 시청 가능한 모든 방송에 대해 해상도를 낮춘 저해상도의 재핑용 방송을 제공하여, 사용 가능한 채널에 대해 채널 변경에 따른 멀티캐스트 그룹 참여 및 탈퇴(IGMP join/leave)절차를 생략하고, 대역폭을 줄인 방송의 전송으로 전송량을 줄여 디코딩과 버퍼링에 소요되는 시간을 단축시켜 채널 변경에 따른 지연 시간을 개선한다.

Description

ＩＰ기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법{A method for improving delay time when changing channel in IP-based broadcasting}
도 1은 본 발명에 따른 IP기반 방송의 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 채널변경시 지연시간 개선 방법의 순서도.
본 발명은 IP기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 채널변경시 채널의 해상도를 줄여 대역폭을 감소시켜 전송하여 이를 제공함으로써 채널변경에 따른 지연시간을 감소시키는 기술이다.
IP(Internet Protocol)기반 네트워크의 전송 속도 및 전송 가능 용량의 증대와 더불어 다양한 서비스가 제공되고 있다. 이러한 서비스 중에서 IP기반의 네트워크를 이용한 방송서비스가 제공되고 있다. IP기반의 방송서비스는 IP기반의 네트워크를 이용하여 방송신호를 전달하는 것으로 멀티캐스트라는 기술을 사용하고 있다.
IP기반의 네트워크는 데이터를 패킷 단위로 나누어 수신단으로 전달한다. 이 과정에서 전송단이 하나의 수신단으로 패킷을 전달하는 경우를 유니캐스트(Unicast), 특정 네트워크의 모든 단말로 전달하는 경우를 브로드캐스트 (Broadcast)라고 한다. 멀티캐스트는(Multicast)는 이러한 전송 방식의 중간 방식으로 특정 구성원을 대상으로 하여 패킷을 전송하는 방식이다.
IP기반의 방송서비스는 특정 채널을 시청하는 사용자들을 특정 그룹으로 지정하고, 이 그룹의 구성원들에게 방송신호를 멀티캐스트 하는 방식으로 제공된다. 이러한 과정에서 IGMP(Internet Group Management Protocol 이하 IGMP)가 사용되며, IGMP를 이용하여 멀티캐스트 그룹의 구성원 정보를 관리한다.
채널의 시청 시작 또는 시청 중단에 따른 변경 사항은 그룹의 참여와 탈퇴를 필요로 한다. 사용자가 채널의 시청을 시작하게 되면, 사용자의 단말 또는 셋톱박스(Set-top box)는 멀티캐스트 그룹에 참여 메시지를 전송하여 해당 채널의 방송신호를 전송받게 된다. 전송된 방송신호는 패킷 용량을 줄이기 위해 일반적으로 MPEG(Moving Pictures Experts Group) 등을 이용하여 압축이 되어 있기 때문에 이에 대한 디코딩 작업 및 버퍼링 작업을 수행한다.
그러나 이러한 일련의 과정에서 소요되는 시간은 공중파 방송의 경우와 비교하여 그 시간 차이가 크다는 문제점이 있다. 기존의 공중파 또는 케이블 방송의 경우, 채널 변경에 따라 수신 튜너의 해당 채널에 해당하는 주파수 영역만 변경하면 되기 때문에 이와 같은 채널 변경 속도를 따라가기는 어렵다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 채널변경이 발생하면 사용자가 시청 가능한 채널에 해당하는 방송을 채널의 해상도를 감소시킨 저해상도의 방송신호를 전송하여 디코딩 및 버퍼링 시간을 줄여 채널변경시 지연시간을 감소시키 는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 IP기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법은, 채널 변경 요청이 사용자 단말로 입력되는 제 1단계; 채널 변경 요청에 따라 사용자별 시청가능 채널의 방송을 채널 변경용 방송으로 요청하는 제 2단계; 상기 제 2단계의 상기 채널 변경용 방송 요청에 따라 상기 시청가능 채널의 방송이 전송되어 시청가능한 형태로 제공되는 제 3단계; 만약, 상기 제 3단계에서 소정의 시간간격 동안 시청이 유지되는 경우, 시청중인 채널의 원 방송을 요청하는 제 4단계; 원 방송이 전송되어 시청가능한 형태로 제공되는 제 5단계; 및 만약, 상기 제 3단계에서 상기 소정의 시간간격 내에 채널 변경이 요청되는 경우, 상기 채널 변경 요청에 따라 상기 제 3단계에서 전송된 채널 변경용 방송을 이용하여 상기 요청된 채널을 제공하는 제 6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 IP 기반 방송의 구성도이다.
IP 기반의 방송은 방송 서버(100), 라우터(210), L2 스위치(220), 셋톱박스(320) 및 사용자 단말(310)로 구성된다.
방송 서버(100)는 IP 기반의 네트워크에서 방송을 제공하는 서버이다. 방송 서버(100)는 정상적인 해상도의 방송과 재핑(Zapping)을 위한 저해상도의 방송을 동시에 제공한다.
라우터(210)는 IP 기반의 네트워크에서 패킷의 라우팅을 위한 장비이며, 방송 서버(100)로부터 방송신호를 전송받아 멀티캐스트 그룹의 그룹원에게 방송을 제공하는 역할을 수행한다. 라우터(210)는 멀티캐스트 그룹원의 관리를 위해 IGMP 등의 프로토콜을 사용하여 멀티캐스트 그룹에 대한 관리를 수행한다.
L2 스위치(220)는 데이터링크계층의 장비로 단말을 연결하여 망으로 접속한다.
셋톱박스(320)는 사용자의 단말에 포함되어 구성되거나 혹은 별도로 사용자 단말(310)의 윗단에 구비되는 장비로, IP 기반 방송의 접속 및 방송의 디코딩 등의 동작을 수행한다. 본 실시예에서는 편의상 셋톱박스(320)가 사용자 단말(310)과 분리되어 동작하는 것을 일예로 설명하기로 한다.
사용자 단말(310)은 사용자에게 방송을 제공하는 장치로서 방송의 버퍼링 및 영상과 소리를 재현하는 장치이다. 사용자 단말(310)은 셋톱박스(320)를 포함하는 형태로 구현될 수 있는 등 당업자의 구현의도에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있으나, 본 실시예에서는 편의상 사용자 단말(310)의 동작을 영상과 음향의 재현에 국한되는 셋톱박스(320)가 분리된 형태를 일예로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 IP기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법의 순서도이다.
사용자 단말(310) 및 셋톱박스(320)가 구동되어 방송을 사용자에게 제공하는 도중(S2), 사용자 단말(310)로 채널 변경 요청이 입력된다(S4). 채널 변경 요청이 입력되면(S4), 셋톱박스(320)는 사용자 단말(310)로 입력된 채널 변경 요청이 이전 채널 변경 요청으로부터 제 1 표준시간(이하 T1 시간) 이내의 요청인가를 확인한다(S6). 채널 변경 요청이 T1 시간을 초과하여 발생한 경우, 채널 변경 요청은 짧은 시간 안에 발생한 빈번한 채널 변경 요청이 아니므로, 시청중이던 채널의 IGMP 그룹 탈퇴 메시지를 전송하고, 요청된 채널에 대한 IGMP 그룹 참여 메시지를 전송한다(S8). IGMP 그룹 참여 메시지를 전송받은 라우터(210)는 방송 서버(100)로부터 전송받은 채널을 시청하는 멀티캐스트 그룹에 채널을 요청한 사용자 단말(310)을 추가하고, 새로운 구성원이 추가된 멀티캐스트 그룹으로 방송을 전송한다. 셋톱박스(320)는 라우터(210)로부터 방송을 제공받아 이를 디코딩 및 버퍼링하여 사용자 단말(310)의 영상 및 음향 재현장치를 통해 방송을 제공한다(S10).
단계 S6에서 입력된 채널 변경 요청이 T1 시간 이내에 발생한 요청일 경우, 라우터(210)로 재핑을 위한 저해상도의 방송 채널을 요청하게 되고(S12), 셋톱박스(320)는 라우터(210)에서 멀티캐스트된 재핑용 방송을 수신한다(S14).
라우터(210)에서 제공되는 재핑을 위한 저해상도의 방송은 방송 서버(100)에서 정상적으로 방송되는 방송의 해상도를 낮추어 라우터(210)에 제공하는 방송으로, 적은 용량으로 인해 디코딩 및 버퍼링 시간을 줄이는 효과가 있다. 재핑을 위한 저해상도의 방송은 사용자 단말(310)에 따라 사용자 단말(310)이 시청 가능한 방송, 즉 유료 채널 등의 경우, 유료 채널 사용자만 방송을 제공받을 수 있으므로, 사용자 단말(310)에 따른 사용 가능한 채널에 대해서만 재핑용 방송을 제공한다.
셋톱박스(320)와 사용자 단말(310)은 수신된 재핑용 방송을 디코딩 및 버퍼링하여 영상과 음향으로 재현하여 방송을 제공한다(S16). 사용자 단말(310)은 저해 상도의 방송을 제공하는 과정에서 채널 변경이 재차 요청되었는가를 판단한다(S18). 채널 변경 요청이 다시 입력 되었는가를 판단하여(S18), 채널 요청이 입력되지 않은 경우, 사용자 단말(310)은 채널이 변경된 후로 제 2 표준시간(이하, T2 시간)이 지났는가를 판단한다(S20). 채널 변경 후, 일정 시간을 초과하여 시청을 계속할 경우는 재핑이 중단된 것이므로 정상적인 해상도의 방송 제공 여부를 판단하는 단계이다. T2 시간은 채널이 변경된 후로부터의 시간을 통해 채널의 재핑이 중단되었는가를 판단하기 위한 시간이다. 채널 재핑의 시작과 중단을 판단하는 기준 시간이 각기 상이한 이유는 채널 변경시 두 가지 경우가 발생할 수 있기 때문이다. 단순한 채널의 변경과 채널의 변경과 더불어 시청을 원하는 채널인가를 판단하는 경우가 있을 수 있기 때문이다. 사용자는 보통 단순히 채널을 돌리는 경우 방송의 내용을 확인하지 않으나 채널을 변경하는 도중, 자신이 시청을 원하거나 관심이 있는 채널은 확인을 위해 일정 시간 채널을 유지하게 된다. 그러나 이러한 경우 채널의 재핑이 완전히 중단된 것은 아니므로 재핑을 유지하는 시간이 필요하며 이러한 시간의 차이는 당업자의 구현 환경에 따라 상이할 수 있다.
단계 S20에서 T2 시간 이내인 경우, 재핑이 중단된 경우가 아니므로 단계 S14로 우회하여 재핑용 방송을 수신하여 계속 재핑용 저해상도의 방송을 제공하게 된다.
단계 S20을 통해 재핑이 중단된 것으로 판단될 경우, 저해상도로 시청중인 채널에 대해 라우터(210)로 정상적인 방송의 멀티캐스트 그룹의 참여를 요청하는 IGMP 참여 메시지와 재핑용 방송 전송의 중지를 요청하는 메시지를 전송한다(S22). 라우터(210)에서는 이러한 셋톱박스(320)의 채널 요청에 따라 재핑용 저해상도 방송의 전송을 중단하고 요청한 채널의 멀티캐스트 그룹에 사용자 단말(310)을 추가하여 요청한 채널의 방송을 멀티캐스트 해준다. 셋톱박스(320)와 사용자 단말(310)은 수신된 방송을 디코딩 및 버퍼링하고 이를 영상과 음향으로 제공한다(S24).
단계 S18에서 채널 변경이 발생한 경우, 채널 변경이 발생하기 이전까지 셋톱박스(320)는 단계 S14에서 단계 S20의 단계를 반복하고 있었다. 즉, 이전 채널 변경으로부터 새로운 채널 변경이 입력된 시간까지의 시간은 T2 시간 이내인 경우이다. 이런 경우는 채널의 재핑이 중단되지 않은 상태로 단계 S14로 우회하여 요청된 다른 채널의 저해상도 방송을 제공하게 된다.
IP기반의 방송 서버(100)에서 제공되는 방송이 100개의 채널이며 각 채널당 대역폭이 2Mbps, 재핑용 방송은 300Kbps 이며 각 채널의 멀티캐스트 주소를 224. 1. 1. 1~100, 재핑용 방송의 멀티캐스트 주소를 224. 1. 2. 1~100 경우로 가정하며, T1 시간이 3초, T2 시간이 20초인 경우를 일예로 설명하면 다음과 같다.
사용자 단말(310)이 멀티캐스트 주소 224. 1. 1. 10인 채널을 시청하고 있는 상황에서 재핑이 발생하여 224. 1. 1. 12로 채널 변경이 요청될 경우, 셋톱박스(320)는 224. 1. 1. 12 채널의 재핑용 채널인 224. 1. 2. 12로 매핑하여 라우터(210)로 방송을 요청한다. 이때 라우터(210)의 동작은 구현방법에 따라 다르나 본 실시예에서는 재핑 발생시 모든 재핑 채널을 전송하는 형태를 일예로 설명하기로 한다. 라우터(210)는 셋톱박스(320)의 재핑 방송의 요청에 의해 모든 재핑용 방송의 채널을 전송하게 된다. 이 경우, 100개 채널에 대한 전송 대역폭은 300Kbps * 100 개의 채널이므로 30Mbps로 정상적인 채널을 전송할 경우의 200Mbps에 비해 6분의 1 수준이다. 또한 재핑용 방송의 경우 라우터(210)에서 사용자 단말(310)이 사용가능한 모든 채널에 대한 방송을 전송하므로 채널 변경에 따른 멀티캐스트 그룹 참여 및 탈퇴 절차가 불필요하다. 변경된 채널을 시청하는 시간이 T2 시간인 20초를 경과하는 경우 셋톱박스(320)는 재핑이 중단된 것으로 판단하여 재핑용 방송이 아닌 정상적인 방송인 224. 1. 1. 12채널로 매핑(mapping)하여 멀티캐스트 그룹 참여 요청을 한다. 라우터(210)는 셋톱박스(320)의 이러한 요청이 입력되면 해당 채널의 멀티캐스트 그룹에 사용자 단말(310)을 추가하고 재핑용 방송의 전송을 중단한다.
재핑용 방송을 시청하는 도중 채널 변경이 다시 발생한 경우, 수신되고 있는 재핑용 채널 중 사용자 단말(310)에서 요청된 채널을 선택하여 제공하면 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 IP기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법은 채널 변경 시, 사용자가 시청 가능한 채널을 해상도를 대역폭이 작게 하여 이를 전송하여 제공하는 방법으로 IP 기반 방송의 채널 수신에 필요한 멀티캐스팅 참여 단계와 시청 중인 채널의 시청 그룹에 대한 탈퇴 단계를 거치지 않으며 적은 트래픽 양으로 인해 방송의 디코딩 및 버퍼링 시간을 단축하여 전체적인 채널 변경에 따른 지연 시간을 줄이는 효과가 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (3)

  1. IP 기반 방송의 채널변경시 지연시간을 개선하는 방법에 있어서,
    채널 변경 요청이 사용자 단말로 입력되는 제 1단계;
    채널 변경 요청에 따라 사용자별 시청가능 채널의 방송을 채널 변경용 방송으로 요청하는 제 2단계;
    상기 제 2단계의 상기 채널 변경용 방송 요청에 따라 상기 시청가능 채널의 방송이 전송되어 시청가능한 형태로 제공되는 제 3단계;
    만약, 상기 제 3단계에서 소정의 시간간격 동안 시청이 유지되는 경우, 시청중인 채널의 원 방송을 요청하는 제 4단계;
    원 방송이 전송되어 시청가능한 형태로 제공되는 제 5단계; 및
    만약, 상기 제 3단계에서 상기 소정의 시간간격 내에 채널 변경이 요청되는 경우, 상기 채널 변경 요청에 따라 상기 제 3단계에서 전송된 채널 변경용 방송을 이용하여 상기 요청된 채널을 제공하는 제 6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자별 시청가능 채널은 방송 서비스 가입 상태에 따라 사용자별로 다르게 제공되는 채널을 의미하는 것을 특징으로 하는 IP기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 변경용 방송은 원 방송의 소스 스트림(source stream)보다 적은 대역폭과 낮은 해상도의 방송을 의미하는 것을 특징으로 하는 IP기반 방송의 채널변경시 지연시간의 개선 방법.
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