KR20090075606A - Ｕｓｎ 망의 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜의 변환장치 및 그 방법 - Google Patents

Ｕｓｎ 망의 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜의 변환장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20090075606A KR1020080059406A KR20080059406A KR20090075606A KR 20090075606 A KR20090075606 A KR 20090075606A KR 1020080059406 A KR1020080059406 A KR 1020080059406A KR 20080059406 A KR20080059406 A KR 20080059406A KR 20090075606 A KR20090075606 A KR 20090075606A
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본 발명은 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜(LWRTP: Light-Weight Realtime Transport Protocol)를 공지의 인터넷 전송 프로토콜인 실시간 전송 프로토콜(RTP: Realtime Transport Protocol)로 변환하여 라우팅하는 장치에 관한 것으로, 유비쿼터스 센서 네트워크 환경하에서 영상 전송 및 대용량의 데이터 전송을 위한 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜의 패킷 구조를 제안하고, 이 제안된 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜을 공지의 인터넷 전송 프로토콜인 RTP로 변환하여 라우팅하는 장치에 관한 것이다.
지그비, 영상, 유비쿼터스, 센서 네트워크, 프로토콜, 패킷, 변환, 인터넷

Description

ＵＳＮ 망의 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜의 변환 장치 및 그 방법{The Apparatus For Converting Light Weight Realtime Transport Protocol And The Method Thereof}
본 발명은 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜(LWRTP: Light-Weight Realtime Transport Protocol)를 공지의 인터넷 전송 프로토콜인 실시간 전송 프로토콜(RTP: Realtime Transport Protocol)로 변환하여 라우팅하는 장치에 관한 것으로, 유비쿼터스 센서 네트워크 환경하에서 영상 전송 및 대용량의 데이터 전송을 위한 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜의 패킷 구조를 제안하고, 이 제안된 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜을 공지의 인터넷 전송 프로토콜인 RTP로 변환하여 라우팅하는 장치에 관한 것이다.
최근 정보통신 환경은 음성, 영상, 데이터 등의 모든 정보의 디지털화를 바탕으로 네트워크 기반이 대세를 이루고 있다. 그 중에서도 사물과 환경의 변화를 실시간 감지 또는 추적하기 위하여 센서, 안테나, 집적회로 등을 하나의 칩으로 만든 장치를 사물에 집어넣고, 이를 네트워크로 연결하여 구성한 유비쿼터스 센서 네트워크(USN,Ubiquitous Sensor Network)는 화재/방재, 방법 등 실시간 감시 시스 템, 홈 오토메이션 시스템, 물품 관리 시스템 등 다양한 분야로 응용이 되고 있는 실정이며, 현재 그 수요는 점차적으로 늘어가는 양상을 보이고 있다.
이러한 USN는 IEEE 802.1X의 무선 네트워크 표준을 따르는데, IEEE 802.15.4는 LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area)네트워크의 MAC과 PHY에 대해 작성된 국제표준이며 저속의 통신대역과 저전력을 목표로 하는 프로토콜로서 현재 센서 네트워크 구현에 가장 적합한 통신기술로 인식되고 있다. 이러한 IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 지그비 연합(ZigBee Alliance)은 네트워크 계층과 응용 계층과 같은 상위 계층에서의 프로토콜을 정의하고 있으며, 이러한 지그비 통신을 기반으로 상기에서 살펴본 다양한 분야에 센서 네트워크가 적용되고 있다.
그런데, 지그비 기반의 USN 망에서 영상 전송 및 대용량의 데이터 전송을 위한 전송 프로토콜에 대해서는 아직 표준화되어 있지 않으며, 현재로서 유일한 대안은 RTP/RTCP(Realtime Transport Protocol/Realtime Transport Control Protocol)가 될 수 있다. 하지만, 지그비 기반의 USN 망에서는 최대 250kbs의 대역폭과 130 옥테트의 패킷 구조를 가지므로, 상기와 같은 RTP/RTCP를 적용하기에는 상대적으로 큰 오버헤드로 인해 실제적이지 않다.
따라서, 지그비 기반의 USN망과 같은 저대역망에 사용될 수 있는 경량의 영상 및 대용량의 데이터 전송에 대한 프로토콜 개발 및 물리계층에서의 통신 효율 개선이 요구되고 있다.
이와 더불어, 이러한 전송 프로토콜을 공지의 인터넷 환경하에서 이루어지고 있는 RTP로 변환시켜 라우팅 할 수 있는 라우팅 장치에 대한 요구도 절실하다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 지그비 기반의 USN 망에서 적합하게 이용될 수 있는 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜(이하, 'LWRTP'라고 함: Light Weight Realtime Transport Protocol)을 제안하고, 상기 LWRTP를 공지의 인터넷 전송 프로토콜인 실시간 전송 프로토콜(RTP: Realtime Transport Protocol)로 변환하여 라우팅하는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하고 있는 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 지그비 기반의 USN망의 USN 노드와 외부 인터넷망의 단말 장치 간에 송신되는 패킷 데이터를 라우팅하기 위한 USN 라우팅 장치는 USN 노드로부터 제 1 프로토콜에 따른 제1 패킷 데이터를 수신하도록 동작하는 수신 유닛, 상기 제1 패킷 데이터를 상기 외부 인터넷망의 제2 프로토콜에 따른 제2 패킷 데이터로 변환하는 프로토콜 변환 유닛 및 상기 제2 패킷 데이터를 저장하여 상기 외부 인터넷망으로 송신하도록 동작하는 송신 유닛을 포함하고 있으며, 상기 프로토콜 변환 유닛은 상기 제1 패킷 데이터를 소정의 임계치 크기까지 저장하는 임계치 버퍼; 및 상기 임계치 버퍼에 저장된 상기 제1 패킷 데이터를 제2 프로토콜에 따른 제2 패킷 데이터로 변환하는 RTP 패킷 데이터 생성기 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일면에 의하면, 상기 제1 프로토콜은 LWRTP이고, 상기 제1 패킷 데이터는 영상 프레임의 시퀀스 넘버를 나타내는 시퀀스 넘버 필드, 상기 영상 프레임의 매크로 블록의 넘버를 나타내는 매크로블록 넘버 필드, 상기 패킷에 뒤따르는 패킷이 동일한 매크로블록에 대한 것인지를 표시하는 마커 필드를 포함하는 패킷 헤더를 포함하는 영상 데이터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일면에 의하면, 상기 RTP 패킷 데이터 생성기에서 생성된 제2 패킷 데이터를 저장하는 버퍼 세트를 더 포함하고 있으며, 상기 외부 인터넷망의 단말장치로부터의 재전송 요청에 대응하여 상기 버퍼 세트에 저장된 제2 패킷 데이터를 재전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일면에 의하면, 본 발명에 따른 지그비 기반의 USN망의 USN 노드와 외부 인터넷망의 단말 장치 간에 송신되는 패킷 데이터를 라우팅하기 위한 USN 라우팅 방법은 USN 노드로부터 제 1 프로토콜에 따른 제1 패킷 데이터를 수신하는 단계, 상기 제1 패킷 데이터를 상기 외부 인터넷망의 제2 프로토콜에 따른 제2 패킷 데이터로 변환하는 프로토콜 변환 단계, 및 상기 제2 패킷 데이터를 저장하여 상기 외부 인터넷망으로 송신하는 단계를 포함하고 있으며, 상기 프로토콜 변환 단계는 상기 제1 패킷 데이터를 소정의 임계치 크기까지 저장하는 단계, 및 상기 임계치 크기까지 저장되면 상기 제1 패킷 데이터를 상기 제2 프로토콜에 따른 제2 패킷 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 보는 바와 같이, 본 발명은 지그비 기반의 USN망에서 영상 전송 및 대용량의 데이터 전송을 위한 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜(LWRTP)의 패킷 구조를 제안하고, 이 제안된 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜(LWRTP)을 공지의 인터넷 전송 프로토콜인 RTP로 변환하는 장치를 제공함으로써, 지그비 기반의 USN망 및 인터넷망을 통하여 영상 데이터를 전송할 수 있고, 지그비 무선 통신망이 전달할 수 있는 거리 내에서 사람이 직접 확인하기 어려운 현장의 모니터링 장비와 영상 감시 장치에 응용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 통신망의 구성 예시도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 개별적인 센서의 역할을 수행하거나 감시 시스템의 CCD 카메라와 같은 영상 획득 장치(10)가 결합되어 있는 USN 노드(20)는 USN 망에서는 지그비 통신을 하고, 본 발명에 따른 USN 라우터(30)을 통해 인터넷망으로 영상 정보를 포함한 데이터를 전달할 수 있다. USN 망에서는 본 발명에 따른 경량의 실시간 미디어 전송 프로토콜(LWRTP:Light Weight Realtime Transport Protocol)에 따라 영상을 전송하고, USN 라우터(30) 이후의 인터넷 망에서는 공지의 RTP(Realtime Transport Protocol)에 따라 영상 전송을 수행한다.
도 3 은 본 발명에 따른 LWRTP의 영상 데이터의 패킷 헤더를 도시하고 있다.
PT(Payload Type: 페이로드 타입)의 길이는 7bit로서 송수신간의 비디오 코덱에 대한 종류를 비교한다. 아래의 표는 PT에 따른 비디오 코덱을 도시한다.
Figure 112008045060041-PAT00001
상기 표 1 과 같이 PT 번호 0 부터 6 까지 각각의 비디오 코덱을 정의하였다. PT를 통하여 송수신 ZigBee 단말기간 비디오 코덱을 비교하여 양쪽 모두 보유하고 있는 비디오 코덱을 통하여 영상 송수신을 한다.
그 다음에 있는 M(Maker:마커)은 1bit로서 뒤따르는 패킷이 동일한 매크로블록에 대한 것인지를 표시하는 데 이용된다. 즉, 뒤따르는 패킷이 동일한 매크로블록에 대한 것이면 M 필드의 값을 0으로 표시하고, 뒤따르는 패킷이 새로운 매크로블록에 대한 것이면 M 필드의 값을 1로 표시한다. 예를 들어 매크로블록의 크기가 300 바이트일 경우, 페이로드의 최대값이 124 바이트이므로 하나의 패킷으로 상기 매크로블록을 전송할 수 없다. 이 경우에는 124 바이트(제 1 패킷) + 124 바이트(제 2 패킷) + 52 바이트(제 3 패킷)의 3개의 패킷으로 나누어서 전송하고, 제1 패킷은 제2 패킷이 동일한 매크로블록에 대한 것이므로 M의 값은 0, 제2 패킷은 제3 패킷이 역시 동일한 매크로블록에 대한 것이므로 M의 값은 0, 제3 패킷은 뒤따르는 패킷이 새로운 매크로블록에 대한 것이므로 M의 값을 1로 표시한다. 동일한 매크로블록에 대한 정보를 가지는 마지막 패킷에 다른 매크로블록을 위한 공간이 존재하더라도 인접한 매크로블록간의 독립성을 유지하기 패딩(padding) 바이트로 채운다. 이와 같은 구성에 의하면, 후술하는 MN(Macroblock Number: 매크로블록 넘버)이 같고 M이 0인 패킷은 M이 1이 나올때까지 하나의 매크로블록으로 간주한다.
MN(Macroblock Number:매크로블럭 넘버)은 영상 데이터를 매크로블록 단위로 전송함에 있어서 각 매크로블록마다 번호를 부여하는 부분으로 길이는 16비트(2바이트)로 정의하고 하나의 프레임(frame)내에 있는 모든 매크로블록에 MN을 부여할 수 있다. 그리고 프레임이 바뀔때 마다 MN은 다시 0부터 순차적으로 증가하여 매크로블록에 MN을 부여한다.
SN(Sequence Number:시퀀스 넘버)는 8비트(1바이트) 길이로 프레임마다 순차적으로 1씩 증가하고 순환한다.
SSRC ID(Synchronization Source Identifier: 동기근원지 식별자)는 16비트(2바이트) 길이로 비디오 스트림의 근원지를 식별한다.
그리하여 지그비 단말기에서 6 바이트 크기의 헤더와 124 바이트의 실제 영상 데이터를 붙여 패킷화하여 하나의 패킷이 보낼수 있는 최대크기인 130바이트로 전송한다.
도 4 는 본 발명에 따른 LWRTP의 음성 데이터의 패킷 헤더를 도시하고 있다.
PT(Payload Type: 페이로드 타입)의 길이는 7bit로서 송수신간의 오디오 코덱에 대한 종류를 비교한다. 아래의 표는 PT에 따른 오디오 코덱을 도시한다.
Figure 112008045060041-PAT00002
상기 표 2 과 같이 PT 번호 0 부터 3 까지 각각의 비디오 코덱을 정의하였다. PT를 통하여 송수신 ZigBee 단말기간 오디오 코덱을 비교하여 양쪽 모두 보유하고 있는 오디오 코덱을 통하여 음성 송수신을 한다.
그 다음에 있는 M(Maker)은 1bit로서 1로 세팅한다. 하나의 음성 프레임을 의미하고 0일 경우에는 음성 프레임이 나뉘어져 있는 것을 의미한다.
SN(Sequence Number)은 음성 프레임당 순차적으로 1씩 증가하면 순환하는 구조로 이루어져 있다.
Source ID는 다수의 음성 통신시 알 수 있는 음성 발원지에 고유 인덱스이다.
그리하여 지그비 단말기에서 4 바이트 크기의 헤더와 126 바이트의 실제 음성 데이터를 붙여 패킷화하여 하나의 패킷이 보낼수 있는 최대크기인 130바이트로 전송한다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 USN 라우터의 구성을 도시하는 기능 블록도이다.
USN 라우터(500)는 지그비 기반의 USN망으로부터 LWRTP에 따른 패킷 데이터를 수신하기 위한 LWRTP 수신 유닛(510), LWRTP에 따른 패킷 데이터를 RTP에 따른 패킷 데이터로 변환하는 프로토콜 변환 유닛(520), 상기 RTP에 따른 패킷 데이터를 인터넷망으로 송신하기 위한 RTP 송신 유닛(530), RTCP 제어 패킷을 처리하는 RTCP 처리 유닛(560), 상기 프로토콜 변환 유닛에 의해 변환된 RTP에 따른 패킷 데이터를 저장하는 버퍼세트(550)를 포함한다. 또한 USN 노드와의 재전송을 위한 재전송 모듈(540)도 포함한다. 상기 도 5 의 기능 블록도에 도시된 구성요소들 각각은, 본 실시예의 설명을 위한 예이고, 본 발명에 따른 USN 라우터의 구성은 도 5 에 도시된 것에 한정되지 않는다.
상기 LWRTP 수신 유닛(510)은 지그비 기반의 USN망으로로부터 LWRTP에 따른 패킷 데이터를 수신하여 저장한다.
상기 프로토콜 변환 유닛(520)은 임계치 버퍼(522) 및 RTP 패킷 데이터 생성기(524)를 포함하여 이루어진다. 임계치 버퍼(522)는 상기 LWRTP 수신 유닛으로부터 LWRTP 헤드를 제거하여 추출한 데이타를 임의의 임계치까지 저장하기 위한 버퍼이다. 임의의 임계치까지 차면 상기 RTP 패킷 데이터 생성기(524)에서 상기 LWRTP를 토대로 만들어진 RTP 헤더가 추가되어 하나의 RTP 패킷 데이터로 생성된다.
상기 RTP 전송 유닛(530)은 상기 RTP 패킷 데이터 생성기로부터 생성된 RTP 패킷 데이터를 인터넷망을 통해 전송하는 역할을 한다.
상기 RTCP 처리 유닛(560)은 RTCP 제어 패킷을 처리하도록 하는 기능을 담당하고, 상기 버퍼세트(550)는 상기 프로토콜 변환 유닛(520)에 의해 변환된 RTP에 따른 패킷 데이터의 일정량을 저장하도록 하고, 목적 단말로부터의 재전송 요구가 있을 경우 상기 버퍼세트(550)에 저장된 데이타를 재전송할 수 있도록 한다. 이와 같은 구성으로 USN 노드와 본 발명에 따른 라우팅 장치와의 통신을 최소화할 수 있다.
본 발명은 상술된 바와 같은 라우팅 장치를 실현할 뿐만 아니라, 라우팅 장치 내에 포함된 유닛들을 단계들로서 가지는 라우팅 방법으로서 실현하거나, 상기 라우팅 방법을 컴퓨터 시스템 등에서 실현시키는 프로그램으로서 실현한다. 프로그램은 통신 네트워크 등과 같은 송신 매체는 물론 DVD, CD-ROM 등과 같은 기억 매체를 통하여 배송될 수 있다.
상기에서 본 발명을 구체적인 실시예로 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이나 수정이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1 은 RTP 패킷 헤더 필드를 도시하는 도면이고,
도 2 는 본 발명이 적용되는 통신망의 구성 예시도이고,
도 3 은 본 발명에 따른 LWRTP의 영상 데이터의 패킷 헤더를 도시하는 도면이고,
도 4 는 본 발명에 따른 LWRTP의 음성 데이터의 패킷 헤더를 도시하는 도면이고,
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 USN 라우터의 구성을 도시하는 기능 블록도이다.

Claims (8)

  1. 지그비 기반의 USN망의 USN 노드와 외부 인터넷망의 단말 장치 간에 송신되는 패킷 데이터를 라우팅하기 위한 USN 라우팅 장치에 있어서,
    USN 노드로부터 제 1 프로토콜에 따른 제1 패킷 데이터를 수신하도록 동작하는 수신 유닛;
    상기 제1 패킷 데이터를 상기 외부 인터넷망의 제2 프로토콜에 따른 제2 패킷 데이터로 변환하는 프로토콜 변환 유닛; 및
    상기 제2 패킷 데이터를 저장하여 상기 외부 인터넷망으로 송신하도록 동작하는 송신 유닛을 포함하고 있으며,
    상기 프로토콜 변환 유닛은
    상기 제1 패킷 데이터를 소정의 임계치 크기까지 저장하는 임계치 버퍼; 및
    상기 임계치 버퍼에 저장된 상기 제1 패킷 데이터를 제2 프로토콜에 따른 제2 패킷 데이터로 변환하는 RTP 패킷 데이터 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 USN 라우팅 장치.
  2. 제 1 항에서, 상기 제1 프로토콜은 LWRTP이고, 상기 제1 패킷 데이터는 영상 프레임의 시퀀스 넘버를 나타내는 시퀀스 넘버 필드, 상기 영상 프레임의 매크로 블록의 넘버를 나타내는 매크로블록 넘버 필드, 상기 패킷에 뒤따르는 패킷이 동일한 매크로블록에 대한 것인지를 표시하는 마커 필드를 포함하는 패킷 헤더를 포함 하는 영상 데이터인 것을 특징으로 하는 USN 라우팅 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 프로토콜은 RTP 프로토콜인 것을 특징으로 하는 USN 라우팅 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RTP 패킷 데이터 생성기에서 생성된 제2 패킷 데이터를 저장하는 버퍼 세트를 더 포함하고 있으며, 상기 외부 인터넷망의 단말장치로부터의 재전송 요청에 대응하여 상기 버퍼 세트에 저장된 제2 패킷 데이터를 재전송하는 것을 특징으로 하는 USN 라우팅 장치.
  5. 지그비 기반의 USN망의 USN 노드와 외부 인터넷망의 단말 장치 간에 송신되는 패킷 데이터를 라우팅하기 위한 USN 라우팅 방법에 있어서,
    USN 노드로부터 제 1 프로토콜에 따른 제1 패킷 데이터를 수신하는 단계;
    상기 제1 패킷 데이터를 상기 외부 인터넷망의 제2 프로토콜에 따른 제2 패킷 데이터로 변환하는 프로토콜 변환 단계; 및
    상기 제2 패킷 데이터를 저장하여 상기 외부 인터넷망으로 송신하는 단계를 포함하고 있으며,
    상기 프로토콜 변환 단계는
    상기 제1 패킷 데이터를 소정의 임계치 크기까지 저장하는 단계; 및
    상기 임계치 크기까지 저장되면 상기 제1 패킷 데이터를 상기 제2 프로토콜 에 따른 제2 패킷 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 USN 라우팅 방법.
  6. 제 5 항에서, 상기 제1 프로토콜은 LWRTP이고, 상기 제1 패킷 데이터는 영상 프레임의 시퀀스 넘버를 나타내는 시퀀스 넘버 필드, 상기 영상 프레임의 매크로 블록의 넘버를 나타내는 매크로블록 넘버 필드, 상기 패킷에 뒤따르는 패킷이 동일한 매크로블록에 대한 것인지를 표시하는 마커 필드를 포함하는 패킷 헤더를 포함하는 영상 데이터인 것을 특징으로 하는 USN 라우팅 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 프로토콜은 RTP 프로토콜인 것을 특징으로 하는 USN 라우팅 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변환된 제2 패킷 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하고 있으며, 상기 외부 인터넷망의 단말장치로부터의 재전송 요청에 대응하여 상기 저장된 제2 패킷 데이터를 재전송하는 것을 특징으로 하는 USN 라우팅 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL424056A1 (pl) * 2017-12-24 2019-07-01 Neosentio Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Sposób komunikacji w bezprzewodowej sieci pomiarowej

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PL424056A1 (pl) * 2017-12-24 2019-07-01 Neosentio Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Sposób komunikacji w bezprzewodowej sieci pomiarowej

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