KR20080047341A - 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 유사 주문형 비디오전송방법 - Google Patents

Abstract

비디오 데이터를 정적인 채널(Static Channel)을 통해서 항상 일정한 간격으로 비디오를 반복해서 전송하고 비디오 데이터 반복 주기 시간 동안 채널을 덧대는 형태인 패칭 방식의 NVoD에서 시청자 대기시간을 유지하면서 채널 대역폭의 효율을 높이고, 간단한 방식으로 구성할 수 있게 하여 경제성을 향상시키게 하는 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 유사 주문형 비디오 전송방법이 제공된다.

부분 계단형 패칭 방식, 유사 주문형 비디오, NVoD, 스태거드 방식

Description

부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 유사 주문형 비디오 전송방법{Method for Near Video-on-Demand using partial staircase patching}

본 발명은 방송(Broadcasting) 또는 멀티미디어(Multi-media)에서 실시하기 위한 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 유사 주문형 비디오 전송방법에 관한 것이다.

일반적으로, 방송(Broadcasting) 또는 멀티미디어(Multi-media) 분야에서 실시되고 있는 주문형 비디오(Video-on-Demand)는 하나의 가입자 비디오 시청 요청이 있을 때 그 가입자에게 즉시 하나의 채널을 부여하게 하여 하나의 채널을 점유하고 사용하는 TVoD(True VoD)와, 항상 일정한 간격으로 특정한 비디오를 방송하고 여러 명의 가입자가 하나의 비디오를 동시에 시청할 수 있는 NVoD(Near VoD)로 구분된다.

상대적으로 NVoD가 TVoD에 비해 같은 채널 대역폭으로 많은 가입자를 수용할 수 있는 것으로, 근래에 NVoD의 성능개선을 위해 많은 연구가 진행되어 왔으며, 이러한 연구는 크게 배치(Batch) 방식과 패치(Patch) 방식으로 구분이 된다.

상기 배치 방식은 비디오 데이터를 대역폭과 길이를 기준으로 해서 다양한 방법으로 나누고 이를 서로 다른 채널에 주기적으로 브로드캐스트 하는 방식이고, 상기 패치 방식은 비디오 데이터를 정적인 채널(Static Channel)을 통해서 항상 일정한 간격으로 비디오를 반복해서 전송하고 비디오 데이터 반복 주기 시간 동안 채널을 덧대는 형태로 구성된다.

이에, 상기 배치 방식은 채널 대역폭 효율이 우수하다는 장점이 있지만 복잡성이 증가하기 때문에 실제 구현에는 많은 제약이 따른다는 문제점이 있고, 상기 패치 방식은 채널 대역폭 효율은 많이 떨어지고 한정된 시청자에게만 서비스가 가능하며, 시청자 수가 늘어나면 필요한 대역폭도 함께 늘어난다는 문제점이 있지만 구현이 간단하다는 장점이 있다.

상기의 배치 방식에 따른 NVoD 방식에는 Fast Broadcasting, Harmonic Broadcasting, Staircase Broadcasting, Pyramid Broadcasting, Skyscraper Broadcasting, Pagoda Broadcasting 방식 등이 있고, 이들은 크게 Pyramid 방식, Harmonic 방식, Pagoda 방식으로 분류된다.

또한, 상기의 패치 방식에 따른 NVoD 방식에는 비디오 데이터를 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(Staggered : 엇갈리게 전송) 방식으로 비디오가 전송될 때 시청자가 요청이 발생하면 유니캐스트(Unicast) 전송방식을 스태거드 방식과 연결해서 시청자 대기시간을 줄이는 Joint and Stream방식, 스태거드 방식으로 비디오가 전송될 때 시청자의 요청 발생 여부에 상관없이 스태거드 방식과의 연결을 위해서 필요한 데이터를 짧은 시간 동안 한꺼번에 여러 채널을 이용하여 전송을 하는 Stream bundling broadcasting 방식 등이 있다.

이에 따른, 각 기술들은 비디오 데이터의 분할 방법, 채널의 분할 방법 및 분할된 데이터의 전송방법에 따라 분류되고, 특히 상기의 방식들은 비디오 데이터의 분할과 시청자 단의 저장장치를 이용한 방식인 것이다.

상기의 방식들은 데이터의 분할을 이용하여 채널 대역폭의 효율을 높이거나 가입자의 대기시간을 줄였지만 시스템의 복잡성을 매우 증가시키는 원인이 된다.

특히, 비디오는 동영상과 음성 등의 대용량 데이터의 집합체로써, 이를 네트워크를 통하여 시청할 경우 대단히 큰 채널 대역폭이 필요하여 대역폭을 확보하기 위해 적지 않은 비용이 소요된다.

따라서, 상기의 문제들로 인해 종래에 실시하고 있는 전송방법은 어느 정도 그 효율성에 한계가 있어 경제성이 저하되는 문제점이 항상 있는 것이다.

본 발명은 비디오 데이터를 정적인 채널(Static Channel)을 통해서 항상 일정한 간격으로 비디오를 반복해서 전송하고 비디오 데이터 반복 주기 시간 동안 채널을 덧대는 형태인 패칭(Patching)방식의 NVoD에서 시청자 대기시간을 유지하면서 채널 대역폭의 효율을 높이고, 간단한 방식으로 구성할 수 있게 하여 경제성을 향상시키게 하는 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 유사 주문형 비디오 전송방법을 제공한다.

본 발명은 NVoD 서비스 업체가 가입자에게 종래의 NVoD와 같은 대기 시간, 같은 크기의 저장장치(버퍼)와 같은 수의 비디오를 서비스하면서 보다 적은 수의 채널로 서비스할 수 있게 하고, 간단한 구성으로 인한 패칭 방식의 NVoD 서비스에 대한 실효성을 향상시키게 하는 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 유사 주문형 비디오 전송방법을 제공한다.

본 발명은 전체적으로 전송방법에 대한 경제성 및 효율성을 향상시켜 이를 이용하여 실시하는 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화시키게 하는 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 유사 주문형 비디오 전송방법을 제공한다.

NVoD 방식에서 채널 대역폭 효율과 더불어 방식의 복잡성이 중요한 요소이나, 본 발명을 통한 NVoD 방식은 우수한 성능과 더불어 기존에 제안되었던 다양한 NVoD 방식들의 단점으로 알려진 비디오 데이터 세그먼트 수를 크게 줄이는 효과와, 복잡한 채널 관리를 많이 줄여주는 효과와, 한꺼번에 사용하는 채널의 수도 크게 줄여 기존 제안되었던 NVoD 방식보다 실용적인 방식을 갖는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기존의 일반적인 스태거드 방식의 NVoD 방식에서 조금의 변화만으로 우수한 성능을 얻을 수 있는 효과와, 시청자 수의 변화에 따라 성능의 변화가 없기 때문에 대규모의 서비스에도 적용이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스태거드 방식에 적용되는 채널의 수를 조정하여 시청자의 대기시간과 필요한 버퍼량을 조절할 수 있어 NVoD 방식이 적용되는 환경에 따라 이들을 용이하게 조절하여 적용이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 많은 시청자를 지원하는 NVoD 시스템에 적용이 가능하면서 우수한 성능과 동시에 간단한 구조를 유지하기 때문에 전체적으로 효율성이 향상되어 이를 통해 실시하는 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극대화되는 등의 여러 효과가 있다.

이하, 상기한 본 발명에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자, 사용자 및 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 발명에 의해 실시되고 있는 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 유사 주문형 비디오 전송방법은 NVoD(Near Video-on-Demand) 방식 중 비디오 데이터를 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(Staggered) 방식의 전송주기 부분을 채널 패칭 방식으로 스태거드 전송 방식과 같이 전송하는 것이다.

이에. 상기 비디오 데이터의 스태거드 전송주기 부분을 패칭 방식에 할당된 채널을 가지고 비디오 데이터를 분할하도록 실행하고, 상기에서 계단형 방식으로 분할된 스태거드 방식의 주기부분과 비디오 데이터 전체 부분에 대해 스태거드 방식의 전송 주기로 맞추(D_S=D_P+d, 여기서 D_s는 스태거드의 전송주기로 스태거드 방식에 할당된 채널의 수를 n개 라고 하면 D와 D_s의 관계는 D_s=D/n로 나타내고, D_p는 채널 패칭 방식에 사용되는 D_s부분으로 D_p=D_s-d로 나타내며, d는 부분 계단형 분할 패칭 방식을 적용하기 위해서 D_s가 동일하게 분할된 크기로 D_s부분을 전송하기 위해 할당된 채널의 수가 m일 경우 d=D_s/2^m 나타냄)도록 실행하게 된다.

이에 따른, 상기 비디오 데이터의 스태거드 전송 주기 중에서 D_P 부분에 채널이 m개 할당되고, 상기 D_P부분을 2^m-1개의 동일한 크기로 나누며, 채널

(여기서 i=0,...,m-1) 내에서 2ⁱ개 만큼의 비디오 데이터 세그먼트들이 주기적으로 브로드캐스트 되어 전송되고, 채널

에 있는 각각의 데이터 세그먼트들은 2ⁱ개의 하위 세그먼트들로 나누어지며, 상기 채널

에 있는 각각의 데이터 세그먼트들은 2ⁱ개의 하위 세그먼트들로 나누어진 데이터를 전송하기 위해서 채널

도 역시 2ⁱ개 동일한 크기의 하위 채널로 분할하되, 상기 분할된 하위 채널은

라고 나타내고, 이들의 대역폭은 b/2ⁱ 이며, 상기 하위 채널

(여기서, u=1,...,2ⁱ)에서는 하위 세그먼트(

)들을 주기적으로 전송하게 되는 것이다.

그리고, 상기 비디오 데이터의 스태거드 전송주기 부분을 이용하여 NVoD 시스템의 성능인 시청자 대기시간, 시청자 필요 버퍼량, 시청자 필요 채널 수, 채널대역폭을 조절하도록 실행하게 되는 것이다.

[실시예]

상기한 본 발명을 이루기 위한 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명에서는 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 것으로, 이 부분계단형 분할 패칭 방식은 NVoD 방식인 비디오 데이터를 일정한 주기로 반복해서 전송하는 스태거드(Staggered : 엇갈리게 전송) 방식을 이용하여 전송하고, 스태거드의 전송 주기에 해당되는 비디오 데이터 앞부분을 계단형 데이터 분할을 이용한 전송방식(Staircase Broadcasting 방식)으로 덧대어서 전송하는 방식이다.

이때, 각 부분은 주기적으로 브로드캐스트를 통해서 반복적으로 전송을 하고, 분할된 스태거드 전송 주기에 해당하는 비디오 데이터 앞부분을 스태거드 방식의 반복 주기와 일치하도록 맞추어서 전송을 하게 된다.

이러한, 패칭 방식의 NVoD 전송 구조는 구현을 쉽게 할 수 있고 채널 대역폭 활용도를 증가시킬 수 있게 한다.

이에 따른, 부분 계단형 분할 패칭 전송 방식이 서버(미도시)에서 송신하는 방법에 대해 살펴보면, 첨부도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 서버에서 NVoD 서비스로 전송되는 비디오의 길이(D), 비디오의 재생 소모율(b)에 대한 전체 비디 오의 크기(V)는 상기 비디오의 길이(D)와 비디오의 재생 소모율(b)을 곱한 상태(V=D×b)가 된다.

그리고, 비디오 전송에 할당된 대역폭의 크기(B=β×b)로 나타낸다.

따라서, 서버에서 자세한 부분 계단형 분할 전송 방법은 아래의 내용에 따라 전송이 되는 것이다.

첫 번째 단계, 길이(D)를 갖는 비디오를 스태거드 방식으로 전송을 할 때, 스태거드의 주기는 D_s로 나타내고, 스태거드 방식에 할당된 채널의 수를 n개라 하면(여기서 각 채널의 대역폭은 b이다), 이때 상기 스태거드의 주기(D_s)는 비디오의 길이(D)를 스태거드 방식에 할당된 채널의 수 n개를 나눈(D_s=D/n)것으로 나타낸다.

두 번째 단계, 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 전송 방식이 적용되는 D_P(D_s=D_P+d) 부분에 할당되는 채널의 개수를 m이라 하고, 스태거드 방식이 적용되는 비디오 데이터 전체 부분에 할당되는 채널의 개수를 n이라 하며, 이때

은 데이터 분할을 이용한 전송 방식이 적용되는 부분의 채널을 말하고,

은 스태거드 전송 방식이 적용되는 부분의 채널을 나타낸 것으로, 여기서 각 채널의 대역폭은 b이고, 상기 m,n은 항상 정수의 값을 가지며,

의 표기법은 a부분의 l번째 채널을 나타낸 것이다.

세 번째 단계, 스태거드 방식의 주기에 속하는 D_P는 2^m-1개의 동일한 크기를 가지는 세그먼트로 분할이 되고, 이 분할된 비디오는 S_i로 나타내고 i번째 비디오 세그먼트를 나타낸 것이며, 모든 세그먼트는 번호 순서대로 연결되어 있고, 모든 연결된 비디오를 합치면 D_P 부분의 비디오를 구성할 수 있으며, 비디오 D_P 부분에 속하는

부터

의 길이는 d로 동일하다.

네 번째 단계, 채널

(여기서 i=0,...,m-1) 내에서는 2ⁱ개 만큼의 비디오 데이터 세그먼트들(

)이 전송되는데, 이 채널

에 있는 각각의 데이터 세그먼트들은 2ⁱ개의 하위 세그먼트들로 나누어지고, 이때 하위 세그먼트의 크기는 동일하며, 채널

에 있는 2ⁱ개 세그먼트들을 {S_v｜v=2ⁱ,...,2ⁱ⁺¹-1}이라고 하고, S_v의 2ⁱ개 하위 세그먼트들을 {S_{v ,u}｜u=1,...,2ⁱ}라고 표시한다. 이러한 데이터들의 분할로 인해 전송해야할 채널들의 분할이 필요하게 되는데, 채널

도 역시 2ⁱ개 동일한 크기의 하위 채널로 분할 되고, 이때 분할된 하위 채널은

라고 표시를 하며, 이들의 대역폭은 b/2ⁱ이다. 여기서 데이터와 채널을 분할하고 저장하는 방법을 계단형 분할 방법이라 한다. 채널

(여기서, u=1,...,2ⁱ)에서는 하위 세그먼트(

)들이 주기적으로 전송된다.

(여기서 j=0,...,n-1) 내에서는 비디오의 전체 부분(V)이 스태거드 방식으로 주기적으로 브로드캐스트되어 전송되고, 이때 스태거드 방식의 반복주기 D_S는 계단형 분할을 이용한 전송 방식과 주기를 맞추기 위해서 D_S=D_P+d가 되어야 한다.

이에 대한, 첨부된 도 1 및 도 2는 부분 계단형 패칭 전송 방식의 서버 측면에서의 동작을 보여주고 있는 것으로, 비디오의 길이 D는 D_S의 전송 주기를 가지고 반복적으로 전송이 되고 있을 때, D_S를 D_S에 할당될 채널 m개로 분할될 데이터 세그먼트 길이 d만큼의 길이를 뺀 부분 D_P를 2^m-1만큼으로 나누어서 채널

에 2ⁱ개 만큼의 비디오 데이터 세그먼트들을 주기적으로 전송한다.(여기서 d의 길이는 D_S/2^m 이다)

의 표기법은 a부분의 l번째 채널을 나타내고,

(i=0,...,m-1, u=1,...,2ⁱ)의 표기법은 D_P 부분의 i번째 채널이면서 나u번째 서버 채널(sub-channel)을 나타낸 것이다.

상기 D_P 부분을 계단형 분할을 이용한 전송 방식으로 전송하기 위해서 할당된 채널의 개수 m은 3이고, V를 스태거드 방식으로 전송하기 위해서 할당된 채널의 개수 n도 3이다. 스태거드 방식이 적용되는 V의 전송주기 D_S는 D_P+d이고, 여기서 d는 D_S부분을 계단형 분할을 이용한 전송 방식으로 덧대어 전송하기 위해 D_P/(2^m-1)의 길이로 동일하게 분할한 세그먼트의 길이이다. 채널

에 주기적으로 반복되어 전송되는 비디오 데이터 세그먼트는

부터

까지이다.

또한, 부분 계단형 분할 패칭 전송 방식이 클라이언트에서 수신하는 방법을 살펴보면, 클라이언트에서 버퍼의 용량이 비디오 시청을 위해서 데이터를 저장하기에 충분하다고 할 때 비디오 데이터를 수신해서 시청하기 위해서는 아래와 같은 절차를 따라야 한다.

첫 번째 단계, 먼저 시청자가 비디오의 시청을 원하는 시점을 t라고 하고, 채널

(여기서 j=0,...,n-1)에서 비디오를 시작하는 시점을 t₀ 라고 하며, 이 때 t₀-d<t≤t₀ 경우에는 채널

에서 새로운 비디오가 시작하는 시간인 t₀부터 전체 비디오 데이터 V를 다운로드 받으면서 바로 시청할 수 있도록 하고, t₀<t≤t₀+(2^m-1)d 경우에는 채널

에서 시청가 요청 시점으로부터 가장 먼저 시작하는 비디오 데이터 세그먼트 S₁을 다운로드 받으면서 바로 시청할 수 있도록 하며, 이와 동시에 채널

부터 채널

사이에 있는 비디오 데이터 세그먼트들 중에서 가장 최근에 채널

에서 시작된 비디오 데이터에서 시청자가 원하는 시간 t에서 가정 먼저 시작되는 S₁보다 이전의 데이터를 다운로드 받는다. 이때 시청자가 시청을 원하는 시간 t에서 가장 먼저 시작되는 S₁의 시간과 동일한 시점에서 채널

에서 비디오 데이터 V를 다운로드 받는다.

두 번째 단계, D_S 부분의 데이터 세그먼트들은 다운로드 받으면서 비디오 시청 소모율에 맞게

부터

의 순서로 끊어지지 않고 시청이 가능하도록 하고, 또한 전체 비디오 데이터 V의 부분적인 데이터와 D_S 부분의 비디오 데이터 세그먼트들도 비디오 데이터를 다운로드 받으면서 비디오 시청 소모율에 맞 게 끊어지지 않고 시청이 가능하도록 한다.

세 번째 단계, 채널

에 있는 데이터 세그먼트를 S_v라고 하고, 채널

에 있는 하위 채널을

라고 할 경우 여기서 i=0,...,m-1, v=2ⁱ,...,2ⁱ⁺¹-1, u=1,...,2ⁱ 이다. 만약 채널

에서 비디오 시작 시점과 시청자의 비디오 시청요청에 의한 비디오 시작 시점이 다를 경우 다운로드 비디오 데이터 세그먼트 S₁을 t_k에서 다운로드 하기 시작하고 채널

내에서 S₁의 길이가 d이라고 하면 하위 채널

에서 녹화하여 재생해야 할 구간은 t_k+(u-1)d부터 t_k+(2ⁱ+u-1)d 까지 이고, 비디오 데이터 세그먼트들은 다운로드 받으면서 비디오 재생 소모율에 맞게 S₁부터 채널

를 통해서 다운받은 비디오 데이터와 끊어 지지 않고 시청을 위해서 필요한 부분까지 시청이 가능하도록 한다. 그 이후에는 채널

를 통해서 다운받은 비디오 데이터를 재생시킨다.

네 번째 단계, 채널

(여기서 i=0,...,m-1)에서는 2ⁱ번째 비디오 데 이터 세그먼트를 수신하게 되면 해당 채널에서는 다운로드를 멈추고,

(여기서 j=0,...,n-1)에서는 비디오 데이터 V를 해당되는 채널 한곳에서 수신을 마치게 되면 다운로드를 멈춘다. 이때 채널

를 통해서는 채널

를 통해서 다운로드 받을 수 없는 비디오 데이터 V부분에 대해서만 다운로드하고 나머지 부분은 다운로드 하지 않는다.

또한, 부분 계단형 분할 패칭 전송 방식에서 시청자 대기시간에 대해 살펴보면, 시청자 대기시간은 채널

에서 비디오 데이터 S₁의 길이이고, 그 이유는 만약 비디오의 첫 번째 데이터 세그먼트 S₁을 채널

에서 시청자가 놓치게 되면 비디오의 시작을 위해서 시청자는 S₁의 길이만큼 기다려야 비디오를 시청할 수 있으므로 최대 시청자 대기시간은 S₁의 길이이다.

예를 들면, 만약 비디오의 길이(D)가 100분, 비디오 전송을 위해서 할당된 전체 채널의 수는 8, 그리고 스태거드 D_S부분에 부분 게단형 분할 패칭 방식을 적용 하기 위해서 할당된 채널이 4로 조건이 주어지면, 부분 계단형 분할 패칭 전송 방식을 사용할 경우에는 최대 시청자 대기시간이 1.56분 정도의 시간이 된다(25분/2⁴=1.56분). 하지만 동일한 조건에서 스태거드 방식의 최대 시청자 대기시간은 12.5분으로 나타난다(100분/8=12.5분).

이와 같은 간단한 비교에서도 알 수 있는 바와 같이 부분 계단형 분할 패칭 전송 방식은 기존의 방식과 비교해서 간단한 구조로 대역폭 사용에 대한 효율성을 높이는 방법인 것이다.

또한, 부분 계단형 분할 패칭 전송 방식에서 시청자 버퍼 요구량에 대해 살펴보면, 부분 계단형 분할 패칭 방식에서 시청자 요구에 따라 비디오를 시청하기 위해서는 버퍼가 필요하게 되는 것으로, 이는 시청자 측면에서 보면 셋탑박스에서 비디오 데이터 재생 속도가 비디오 데이터의 수신 속도 보다 늦기 때문이다.

이에, 시청자 버퍼 요구량이 최대가 되는 경우는 시청자 비디오 시청 요구시간 t가 t₀-2d<t≤t₀-d일 때이고 이 경우에는 (2^m-1)d 만큼의 길이 동안의 D_S부분데이터를 셋탑박스에 저장을 해야 한다.

그리고, 시청자 버퍼 요구량이 최소가 되는 경우는 시청자 비디오 시청 요구시간 t가 t₀-d<t≤t₀ 일 때이고 이 경우에는 셋탑박스에 비디오 데이터를 저장해야할 필요가 없으므로, 따라서 최대 사용자 버퍼 요구량(Z)은 다음과 같은 식으로 나 타낼 수가 있다.

상기의 식에서 알 수 있는 바와 같이, 최대 버퍼 요구량(Z)은 스태거드 방식의 전송간격과 밀접한 관련이 있다.

상기에서 설명한 본 발명을 첨부도면 도 1 및 도 2에 도시된 구체적인 실시예를 통해 살펴보면, 부분 계단형 분할 패칭 방식이 D=24d, m=3 그리고 n=3인 경우를 나타낸 것으로, 이때 m=3이므로 D_P는 7개의 세그먼트로 분할되어서 3개의 채널(

,

그리고

)에서 주기적으로 브로드캐스트 된다. n=3 이므로 V부분은 채널(

,

그리고

)에서 스태거드 방식을 사용해서 전송을 한다. 이때 스태거드 방식의 주기 D_S는 8d이고, 여기서는 d가 D/24로 나타나고 이 크기는 시청자 최대 대기 시간이 된다. 비디오 데이터 세그먼트 S₁과 비디오 데이터 V는 분할되지 않는다. 하지만 S₂는 S_{2 ,1}과 S_{2 ,2}로 분할이 되고 S₃는 S_{3 ,1}과 S_{3 , 2}으로 S₄는 S_{4 ,1}, S_{4 ,2}, S_{4 ,3}, S_{4 ,4}의 형태로 분할된다. 나머지 비디오 데이터 세그먼트들도 이와 같은 형태로 분할이 된다. 채널

에서는 S₁이 주기적으로 전송되 고, 채널

에는 S_{2 ,1}과 S_{2 ,2}, 채널

에는 S_{3 ,1}과 S_{3 ,2}, 채널

에는 S_{4 ,1}, S_{4 ,2}, S_{4 ,3}, S_{4 ,4}가 주기적으로 전송된다. 나머지 채널에서도 이와 같은 형태로 분할되어 전송이 된다.

그리고, 시청자 버퍼 요구량이 최소가 될 때는 시청자가 요청 시간 t가 t₀-d<t≤t₀ 에서 이루어지고 비디오 데이터 세그먼트를 t₀에서부터 수신할 경우인데, 이 경우에는 단지

채널을 통해서 전체 비디오 데이터 수신 및 재생이 가능하기 때문에 버퍼가 필요 없게 된다.

또한, 시청자 버퍼 요구량이 최대가 될 때는 시청자가 요청 시간 t가 t₀-2d<t≤t₀-d에서 이루어지고 비디오 데이터 세그먼트를 t₀-d에서부터 수신할 경우인데, 이 경우에는 D_P부분을 다운로드 하는 동시에 시청이 가능하게 하면서 V부분에서 D_P이후 부분의 데이터도 함께 다운로드해야 끊김 없이 시청을 할 수 있는 것이다.

예를 들면, 시청자 버퍼 요구량이 최소가 될 때는 시청자가 요청 시간 t가 t₂<t≤t₃에서 이루어지면 t₃시작 시점에서 채널(

) 중에서 가장 최근에 시작된 한 채널에서 비디오 데이터 V를 다운로드 하면서 다운받는 비디오 데이터 V에서 이 미 지나간 부분인 S₁, S₂, S₃ 데이터를 채널(

)에서 S₁을 다운받으면서 재생하고, 채널(

)에서 S₂, S₃를 다운받아서 데이터의 순서대로 재생한다.

상기의 S₁, S₂, S₃ 데이터 부분을 다 재생하고 나면 t₃ 시작 시점에서 채널(

)에서 다운받아 놓은 비디오 데이터 V를 재생하고, 시청자의 요구시간 t가 다른 구간에 나타나도 같은 방법으로 재생이 되는 것이다.

첨부도면 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이는 비디오의 길이(D)를 100분으로 하고, 비디오 데이터를 스태거드 방식으로 전송하기 위해서 할당된 채널의 개수는 5로 하여 기존의 다른 방식들과 시청자 최대 대기시간(d)과 시청자 최대 버퍼 요구량(Z)에 대해 비교하여 나타낸 그래프이다.

즉, 도 3은 시청자 최대 대기시간(d)과 채널 대역폭과의 관계를 나타내고 있는 것으로, 여기서 비디오의 길이(D)는 100분이고, 비디오를 스태거드 방식으로 전송하는데 할당된 채널은 5로 하였으며, 이때 D_S는 20분이다.

그리고, Joint and Stream방식에서 도착율{Poisson arrival with rate, λ(req/min)}는 2로 하였고, 채널 대역폭은 스태거드 방식에 추가적으로 할당되는 채널의 수를 나타낸다.

이를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 부분 계단형 분할 패칭 방식의 시청자 최대 대기 시간은 채널이 증가할수록 Staggered Broadcasting, Joint and Stream, Stream bundling broadcasting 방식보다 현저하게 감소하는 것을 확인할 수가 있다.

또한, 도 4는 최대 버퍼 요구량(Z)과 채널 대역폭과의 관계를 나타내고 있는 것으로, 여기서 비디오를 스태거드 방식으로 전송하는데 할당된 채널은 5로 하였으며, 이때 D_S는 20분이다.

그리고, Joint and Stream방식에서 도착율{Poisson arrival with rate, λ (req/min)}는 2로 하였고, 채널 대역폭은 스태거드 방식에 추가적으로 할당되는 채널의 수를 나타낸다.

이를 통해 확인할 수 있는 바와 같이 부분 계단형 분할 패칭 방식의 최대 버퍼 요구량은 채널이 증가할수록 D_Sb에 수렴한다는 것을 확인할 수 있고, 다른 방식들과 비교에서는 덧대는 채널의 수가 적을 때에 Joint and Stream과 Stream bundling broadcasting 방식보다는 약간 많아지지만 덧대는 채널의 수가 증가할수록 D_Sb에 같이 수렴한다는 것을 확인할 수가 있다.

상기의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 패칭방식의 NVoD와 비교했을 때, 최대 버퍼 필요량은 변화하지 않으면서 시청자 대기시간은 많이 줄일 수 있다는 것을 확인할 수가 있다.

상기와 같은 본 발명을 따를 때, 일반적으로 주문형 비디오 서비스(VoD Service)를 구현함에 있어 가장 큰 문제는 서비스를 하기 위해서 과다한 채널 대역 폭이 필요하였고, 이 때문에 채널 대역폭 효율이 우수한 많은 주문형 비디오 방식들이 제안되었지만 이들의 구성은 복잡성 때문에 적용하기 무척 어려웠으나, 본 발명을 이용하여 주문형 비디오 서비스 시스템을 구축할 경우 동일한 조건(동일한 채널 대역폭, 동일한 지연시간, 동일한 저장장치)에서 시청자의 대기시간을 줄여서 채널 대역폭 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 기존의 방법들에 비해 복잡성{비디오 데이터 분할 수, 채널 호핑(Hopping) 수, 동시 채널 사용 수}를 많이 줄여 실용적으로 이용이 가능하게 된 것이다.

마지막으로, 본 발명을 실시하고 있는 부분 계단형 분할 패칭 방식을 이용한 유사 주문형 비디오 전송방법의 실행에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 부분 계단형 분할 패칭 전송방식의 채널 할당에 따른 비디오 데이터 분할방법을 구성한 예시도,

도 2는 본 발명에 따른 부분 계단형 분할 패칭 전송 방식을 설명하기 위해 보여주는 실시 예시도,

도 3은 부분 계단형 분할 패칭 전송 방식과 기존 NVoD 방식의 시청자 최대 대기시간을 비교한 결과를 나타낸 그래프,

도 4는 부분 계단형 분할 전송 방식과 기존 NVoD 방식의 시청자 최대 버퍼 요구량을 비교한 결과를 나타낸 그래프.

Claims (1)

1. 비디오 데이터의 스태거드 전송주기 부분을 패칭 방식에 할당된 채널을 가지고 비디오 데이터를 분할하도록 실행하는 것을 특징으로 하는 비디오 전송방법.

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