KR20130019225A - 멀티미디어 통신에서 고화질의 끊김 없는 서비스 요청/요구사항을 위한 처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

멀티미디어 통신에서 고화질의 끊김 없는 서비스 요청/요구사항을 위한 처리 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 멀티미디어 통신에서 고화질의 끊김 없는 서비스 요청/요구사항을 위한 처리 방법은, 실시간 고품질 3차원 비디오의 끊김 및 화질저하를 개선하기 위하여 기본적으로 셋업된 베어러(bearer)에 추가하여 베어러를 하나 더 셋업함으로써 더블 베어러 셋업을 설정하는 단계; 및 소스(source)의 프레임 레이트(frame rate)를 오드(odd) 프레임과 이븐(even) 프레임으로 분리하여 프레임 레이트를 반으로 줄여서 각각 스트림별로 별도로 코딩하여 서로 다른 디스크립션(description)으로 코딩한 결과가 되게 하는 DDC(Double Description Coding) 기법으로 정보를 송수신하는 단계를 포함한다.

Description

멀티미디어 통신에서 고화질의 끊김 없는 서비스 요청/요구사항을 위한 처리 방법 및 장치{Processing Method and Apparatus For High Quality and Seamless Service Request/Requirement in Multimedia Communication}

본 발명은 유선, 무선, 또는 유무선 복합 통신망에서 고화질의 끊김 없는 멀티미디어 통신 서비스를 위한 기술이며, 사용자의 요청/요구사항을 만족시키면서, 저복잡도, 통신자원을 효율적으로 이용하는 방법과 기법에 관한 것으로, 정보 패킷 손실율 (PLR, Packet Ross Rate) 20%의 조건에서 최대 신호대 잡음비 (PSNR, Peak Signal to Noise Ratio)가 통상의 방법에 비해 최소 7 dB 이상 최대 15 dB까지 개선된 성능을 보인다.

특히, 본 명세서에서 예로 든 Internet 망과 3GPP LTE 망의 혼합 망에서 멀티미디어 서비스 제공에 적합한데, 그 이유는 IP 망과 같이 품질이 보증되지 않을 수 있는 Public 망을 통하여 고품질의 3D-video service를 끊김 없이 제공하기 위해서는 특별한 기법이 필요하며, 본 발명은 그 방법을 제공한다.

본 발명이 채택하는 방법에서는 DDC (Double Description Coding)이라 하는 특별한 소스코딩 방법과 Double Bearer라는 통신기법을 적용하는데, 이 원리는 다음과 같다. 즉, 3D Video와 같이 전송 데이터율 (Data Rate) 이 높은 경우, 특히 고품질 (High Quality)일 때는 망 (Network)의 전송용량 (Channel Capacity) 등의 문제가 발생할 수 있다. 본 발명이 제시하는 DDC기술은 최악의 경우 고화질이지만 끊김이 자주 발생하는 것보다는 화질이 조금 떨어질 수 있지만 끊김없이 자연스러운 Play가 가능하게 한다. 또한 DDC는 Double Bearer 방법과 공동상승효과적으로 (Synergically) 경로 다이버시티 효과를 얻어 품질이 더욱 향상될 수 있다.

본 기술은 MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast Service), PSS (Packet-Switched Streaming) 모두 사용 가능한 기법이지만, 실시간 (Real Time) 서비스가 필요한 MTSI (Multimedia Telephony Service for IMS, IMS = IP Multimedia Subsystem, IP = Internet Protocol) 및 원격 화상회의 시스템에 특히 적합한 기술이다.

그러나 본 기술은 상기 기술된 영역에 국한되지 않고 범용적으로 적용 가능한 기술이며, 특허의 권리 또한 범용적으로 적용할 수 있는 일체의 방법을 모두 포함한다. 본 문서에서는 편의상 비디오 계층을 포함하는 전체 유무선 망과 연동되는 순서로 기술되나, 본 기술은 부분적 혹은 전체 연동하여 사용될 수 있다.

본 발명을 설명하기 위해서 우선 시스템의 문제점 정의 및 통상의 해결 방법의 문제점들을 먼저 기술한다. 멀티미디어 패킷 통신에서는 유선 또는 무선채널 열화 시 Error Packet의 발생율이 증가할 수 있는데, 그 이유는 유선에서는 Traffic congestion이 발생한 router에 의해 delay가 발생 in-time에 도달하지 못한 경우 video display를 못하여 loss packet으로 처리되기 때문이고, 무선에서는 채널의 fading 등으로 packet의 error 증가로 Packet Loss가 증가할 수 있다. 이러한 경우 Packet Loss의 보완 방법으로서, ARQ (Automatic ReQuest) 또는 HARQ (Hybrid ARQ) 등의 방법으로 재전송 등으로 사용할 수 있는데, 이 경우 delay가 문제가 될 수 있다. 따라서, Download, Stored Video 등과 같이 비실시간 (non-real time) 서비스 경우는 문제가 되지 않지만, Conversational Video 혹은 Video Conference Call 등의 실시간 서비스에서는 문제가 될 수 있다.

예를 들어서, 공장 유지보수를 위한 감시, 공장 기계 전문가 간 3D Video 정보교환, 긴급 및 도서벽지를 환자들을 위한 E-Medical 3D-Video 등의 상대적으로 전송 데이터율이 높은 고화질 Real Time Video Service의 경우는 더욱 문제가 될 수 있다. 따라서 통신 채널에서 필연적으로 발생할 수밖에 없는 Packet Loss의 증가상황을 극복할 수 있는 특별한 기법이 필요하다.

Packet Loss에 대항하는 통상의 방법으로서, AL-FEC (Application Layer Forward Error Correction) 기법을 사용하는데, Packet Loss가 커짐에 따라서 Coding Rate를 증가시키기 위하여 Redundancy도 증가시킨다. Redundancy를 증가시키는 방법에는 Fountain Code 등의 Rate-less code를 이용하여 수신 단에서 채널에 적응적으로 code rate를 정하거나, 채널의 상태를 수신 Application Layer에서 혹은 Cross Layer 개념으로 하위 Layer에서 송신 단으로 Feedback하여 알려 주어서 송신 단의 AL-FEC의 Redundancy를 조절하는 방법을 사용한다. 그러나 이러한 방법은 AL-FEC를 포함한 전체 전송율은 일정하게 유지되어야 하므로 Source Video의 전송 Rate가 감소되고, 따라서 Source Video의 전송 Rate 감소로 화질 감소를 초래한다. 또한 Packet Error 증가 시 통신 채널 용량을 늘이기 위해 Bearer Setup시 할당되었던 DSCP 혹은 QCI를 상향 조정할 수도 있으나, 이보다는 Bearer를 추가하는 것이 Path diversity 효과까지 고려한다면 더 큰 이득이 있다.

전항에서 기술한 통상의 방법들의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 목적을 갖는다. 우선 본 발명은 유선 무선 채널 열화에 대하여 Source Video의 전송 Rate 감소 없이 Error Packet 증가에 대처 가능한 방법을 제공한다. 특히, 무선망에서 전파 음영지역 혹은 Deep fading 등에 의한 burst error에도 Diversity기술 등으로써 끊김 없는 Real Time 3D-Video 성능을 보장할 수 있다. 유선망에서는 MDC (Multi Description Coding) 기법으로 Congestion Router에 대한 경로를 극복할 수 있다. 다시 말해, Multi-Bearer에 의한 path의 다양성에서 각 path의 Delay difference는 무선에서는 수 ms가 발생하지만 유선에서는 수백 ms 차이가 발생하여, 이를 극복하는 방법으로 MDC 방법이 유리하며, 이 MDC는 기존의 상용 시스템인 Skype™ 에서 음성통화에 사용된 설계 기법이다. 본 발명은 MDC 방법 중에서 가장 복잡도가 낮으면서 고화질 3D Video 전송에 효과적인 방법을 제공하고, 특히 이러한 목적을 달성하기 위한 수신 방법 및 기구구조를 제공한다.

또한, 끊김 없는 Real Time 3D-Video 송수신을 위해서는 고속의 데이터를 송수신 해야하므로 망에서는 많은 자원을 필요로 할 수 있지만, 통신 대상의 위치 혹은 채널 상황 등에 따라서는 많은 자원을 필요치 않을 수 있다. 본 발명은 첫째, User가 소위 Real time multimedia (Quality) Enhancement 요청하는 경우와 둘째, System에서 Call History 등을 통해 자동적으로 Real time multimedia (Quality) Enhancement 모드로 동작하는 경우 및 각각의 구체적인 방법을 제시하여 통신자원을 효율적으로 사용함과 동시에 최고의 성능을 보장하는 방법을 제시하였다.

본 발명에 따른 멀티미디어 통신에서 고화질의 끊김 없는 서비스 요청/요구사항을 위한 처리 방법은, 실시간 고품질 3차원 비디오의 끊김 및 화질저하를 개선하기 위하여 기본적으로 셋업된 베어러(bearer)에 추가하여 베어러를 하나 더 셋업함으로써 더블 베어러 셋업을 설정하는 단계; 및 소스(source)의 프레임 레이트(frame rate)를 오드(odd) 프레임과 이븐(even) 프레임으로 분리하여 프레임 레이트를 반으로 줄여서 각각 스트림별로 별도로 코딩하여 서로 다른 디스크립션(description)으로 코딩한 결과가 되게 하는 DDC(Double Description Coding) 기법으로 정보를 송수신하는 단계를 포함한다.

본 발명은 Real Time High Quality 3D Video 등의 데이터를 송수신하기 위한 효과적인 방법을 제공한다. 고속의 데이터를 송수신하므로 망에서는 많은 자원을 필요로 할 수 있지만, 통신 대상의 위치 혹은 채널 상황 등에 따라서는 많은 자원을 필요치 않을 수 있다. 본 발명은 첫째, User가 소위 Real time multimedia (Quality) Enhancement 요청하는 경우와 둘째, System에서 Call History 등을 통해 자동적으로 Real time multimedia (Quality) Enhancement 모드로 동작하는 경우 및 각각의 구체적인 방법을 제시하여 통신자원을 효율적으로 사용함과 동시에 최고의 성능을 보장하는 방법을 제시하였다. 또한 Double Bearer Setup시 적합하게 사용할 수 있는 DDC 방법을 통하여 효율적으로 통신자원을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 최소 PSNR 8 dB 혹은 15 dB 이상 개선된 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

도 1은 IP망과 3GPP LTE망의 Hybrid망 에서 High Quality 3D Video Service System 구조에서 서버 - 단말기 간 통신을 도시한 도면이다.
도 2는 IP망과 3GPP LTE망의 Hybrid망 에서 High Quality 3D Video Service System 구조에서 단말기 - 단말기 간 통신을 도시한 도면이다.
도 3은 IP Address 체계를 도시한 도면이다.
도 4는 통신 상대방의 IP address를 통하여 double bearer를 할당할 지 판단하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 call history를 관리하는 Database를 통하여 double bearer를 할당할 지 판단하는 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 Additional Bearer의 Preliminary setup 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 Double Bearer with DDC (Double Description Coding, Even/Odd frame) System Architecture를 도시한 도면이다.
도 8은 Computer Simulation에서 본 발명의 성능분석을 비교 하기 위한Single Bearer with SDC (Single Description Coding) 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 Single Bearer와 Double Bearer (with Double Description Coding) 기법의 3D-video의 PSNR 성능을 도시한 도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

본 발명의 구성 및 동작 설명을 용이하게 하기 위하여 Real Time 3-D Video 유무선 전송시스템의 use case들을 먼저 기술한다. 단, 본 문서에 기술하는 모든 서비스는 Real time이 요구되는 서비스로 가정한다. 즉, Real time streaming 혹은 Real time conversation 등이 그 예이다.

Use case	Use case 설명	System Function 구현 방법
Use case 1: User가 서비스 전 혹은 도중 Video 끊김 혹은 화면불량 등 발생이 예상되거나 발생시 긴급 복구 (user request based) 버튼, 혹은 “Real time multimedia (Quality) Enhancement” button (hard or soft key) 사용	3D Video 송수신 서비스 도중 잦은 끊김 발생하거나 화질이 떨어지고 잡음이 증가하여 고화질 real time 3D-Video 긴급 복구 서비스를 요청하기 위하여 단말기의 “Real time multimedia (Quality) Enhancement” button (hard or soft key)을 누르고, 시스템은 가능한 범위 내에서 자원 할당 등의 방법 등을 통하여 Video 끊김 방지, 화질 개선 등의 기능을 최대한 제공	Event가 발생시, Bearer를 더 할당하고, 각 Bearer간의 중복성을 피하기 위하여 DDC와 같은 Coding 방법을 사용하여 효과적으로 통신자원을 이용한다.
Use Case 2: User가 Video 끊김 혹은 화면불량 확률이 현저히 적은 프리미엄 서비스에 가입	상대적으로 많은 통신자원을 필요로 하는 3D 경우, 시변하는 traffic 상황, 무선채널 상황에 따라서 끊김이 더 자주 발생할 수 있다. 이 때, user가 선택하여 premium service 차원에서 끊김 없이 display되도록 서비스 가입시 premium serive를 요청	System Function 구현방법은 상기 Use Case 1과 유사하다. 단, User의 요청 대신, 시스템 스스로 Video 끈김 발생 요인을 사전에 감지하여 끊김 발생 확률을 일정값 이하로 현저히 줄여서 premium service를 제공한다 (구체적인 방법은 본문 2)장 참고)
Use Case 3: 상기 Use Case 1, 2에 대한 서비스 제공에 대한 과금	서비스 제공자가 Actor가 되어 시스템으로부터 상기 Use Case 1과 Use Case 2에 대한 과금	하기 도 1.과 도. 2의 PCEF (Policy and Charging Enforcement Function)참고, Server 기능 참고

표 1은 Real time multimedia (Quality) Enhancement Use case 및 System 기능구현 방법에 관한 표이다.

예 1. 공장 등 생산현장에서 품질관리, 기계설비 maintenance를 위한 Surveillance 혹은 전문가들 간의 discussion을 위하여 기계의 동작상태, 구조변화 등의 고화질 Real Time 3D video 송수신 필요성 발생시 user가 자신의 단말기 (laptop 혹은 휴대폰) 에 장착된 (soft 또는 hard) 스위치를 눌러서 긴급 끊김 없는 고화질 3D video 전송 서비스 요청하거나 (Use Case 1) 혹은 Premium Service로 미리 가입된 user를 위하여 시스템에서 자동으로 서비스 상황을 판단하여 끊김 없는 고화질 3D video 전송 서비스를 제공한다 (Use Case 2). 서비스 업자는 과금한다 (Use case 3).

예 2. 도서/벽지 지역 혹은 긴급 구호 현장에서 의료 전문가에게 e-의료 고화질 3D video 송수신 필요성 발생시 user가 자신의 단말기 (laptop 혹은 휴대폰) 에 장착된 (soft 또는 hard) 스위치를 눌러서 긴급 끊김 없는 고화질 3D video 전송 서비스 요청하거나 (Use Case 1) 혹은 Premium Service로 미리 가입된 user를 위하여 시스템에서 자동으로 서비스 상황을 판단하여 끊김 없는 고화질 3D video 전송 서비스를 제공한다 (Use Case 2). 서비스 업자는 과금한다 (Use case 3).

예 3. 공장 및 생산현장에서 품질 관리, 기계설비 maintenance 담당 직원이 이상 동작이 의심되는 기계를 발견하고, 3D-video 휴대폰으로 기계설비 유지보수 관련 3D-video server에 접속하여 긴급으로 기계의 정상동작을 관찰하여 현재 관찰기계의 이상 여부 혹은 조치사항 등을 관찰한다. 이때, 경제적 손실을 최소화하기 위해서 이 직원의 단말기에는 긴급 끊김 없는 고화질 3D video 전송 서비스 요청 버튼 서비스로 요청하거나 (Use case 1), Premium Service 가입자로서, 시스템은 끊김 없는 고화질 3D video 전송 서비스를 제공해야 한다 (use case 2). 서비스 업자는 과금한다 (Use case 3).

예 4. 도서 벽지, 혹은 응급 상황 시 미숙련 의료 요원 등이 환자의 증상 혹은 환부 증상 등을 보고 진단을 위해 참고 3D-video를 보기 위하여 자신의 휴대폰으로 의료용 server에 접속하여 참고한다. 이때, 인명 손실을 최소화하기 위해서 이 직원의 단말기에는 긴급 끊김 없는 고화질 3D video 전송 서비스 요청 버튼 서비스로 요청하거나 (Use case 1), Premium Service 가입자로서, 시스템은 끊김 없는 고화질 3D video 전송 서비스를 제공해야 한다 (use case 2). 서비스 업자는 과금한다 (Use case 3).

Use case 1의 경우, 통화 도중 일정 기간만 high quality 3D video가 필요한 경우 user가 선택할 수 있도록 button (soft or hard)을 제공하고 서비스 제공자는 끊김 없는 고화질 3D Video 서비스를 제공하고, 이 서비스에 대하여 추가된 시스템기능만큼 과금(charging)을 할 수 있어야 한다. 또한 Use case 2의 경우에도, 시스템에서 자동으로 감지하여 끊김 없는 고화질 3D Video 서비스를 제공하므로 그에 해당되는 만큼 과금을 할 수 있어야 한다. 이를 자세히 보기 위해 IP망과 3GPP LTE 망의 Hybrid망 에서 High Quality 3D Video Service System 구조를 도 1과 도 2에 보였다. 상기의 서비스를 위해서는 통신 자원을 더 많이 사용하여야 하는데, 본 발명은 Double Bearer 방법을 제공한다. 3GPP LTE 시스템에서는 PCEF (Policy and Charging Enforcement Function)에서 이 기능을 담당하며, 유선뿐 아니라 무선에서의 자원도 더 많이 할당하므로 그에 대한 과금을 추가할 수 있다.

통신자원을 할당하는 방법으로서 본 발명에서 사용된 Double bearer setup인 경우 path diversity 효과를 얻을 수 있는 반면에, 각 path에서 수신되는 packet들의 synch. 문제, 송수신 encoding/decoding 복잡도 증가, 자원의 낭비기회 확대되는 단점을 갖는다. 따라서 서비스 품질과 상기 단점들 간에 trade off 점을 찾아야 한다. 본 발명은 구체적으로 optimum한 operation point를 찾아 운용하는 방법을 제공한다. 더불어 본 명세서에서는 상기 Use case 및 이를 위한 시스템 기능 및 기능 구현 방법을 도 1 및 도 2와 같이 제공한다.

도 1은 IP망과 3GPP LTE망의 Hybrid망에서 High Quality 3D Video Service System 구조에서 서버 - 단말기 간 통신을 도시한 도면이다. 도 2는 IP망과 3GPP LTE망의 Hybrid망 에서 High Quality 3D Video Service System 구조에서 단말기 - 단말기 간 통신을 도시한 도면이다. 도 1의 source는 3GPP TS23.203 Fig. 6.1-7이고, 도 2의 source는 3GPP TS23.203 Fig. 6.1-7이다.

1) Use case 1를 위한 시스템 기능구현 방법

Use에 의한 Real time high quality 3D video의 끊김 및 화질저하의 긴급 개선 버튼 혹은 “Real time multimedia (Quality) Enhancement” button (hard or soft key)가 눌려지면 System에서는 기본적으로 Setup된 Bearer에 추가하여 Bearer를 하나 더 Setup해야 한다 (double bearer setup 기법). 각각의 Bear를 운용한 송수신 기법은 본 명세서 장에 기술된 DDC (Double Description Coding) 방법을 적용한다.

2) Use case 2를 위한 시스템 기능구현 방법

Real time high quality 3D video의 끊김 및 화질저하의 최소 요구사항을 만족시키기 위해서 double bearer setup 및 DDC 기법을 사용한다. 그러나, 시스템에서 요구되는 자원과 시스템 복잡도가 증가하게 되므로, 필요 이상의 동작은 하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 시스템에서 “Real time multimedia (Quality) Enhancement” operation이 필요한 지를 판단하여 필요시만 double bearer setup 및 DDC 기법을 적용하게 한다. 따라서, 시스템에서 “Real time multimedia (Quality) Enhancement” operation이 필요한 지를 판단하는 방법 및 system의 준비 정도 등에 따라서 본 발명은 다음과 같은 방법을 제공한다.

(1) 통신 상대방의 IP 주소를 참고하는 방법

도 3은 IP Address 체계를 도시한 도면이다. 그리고 도 4는 통신 상대방의 IP address를 통하여 double bearer를 할당할지 판단하는 방법을 도시한 도면이다.

더블 베어러가 필요할지 아닐지 결정하는 방법의 첫 번째 방법은 IP 주소를 이용하는 방법이다. 도 3에서 보듯이 IP 주소에는 국적을 나타내는 부분이 있고, 국가간 더 나아가 대륙간 통신 등에서는 유선 구간에서 traffic이 증가되어 발생되는 congestion router에 의해 delay가 증가할 확률이 높아진다. 이런 경우 double bearer를 할당하여, path diversity 등으로 delay를 방지한다. 이 절차를 도 4에 나타내었다.

(2) Call history 를 참고하는 방법

도 5는 call history를 관리하는 Database를 통하여 double bearer를 할당할 지 판단하는 방법을 도시한 도면이다.

과거 Real time 통신 서비스시의 채널 (링크)의 quality의 history 또는 Bearer 할당 (Single or Double) history를 User의 Favorite or Bookmark (MBMS, PSS, HTTP, streaming 서비스 경우) 혹은 phone book (MTSI, Multimedia Telephony Service for IMS)에 기록 관리하거나 혹은 Service Provider가 관리하는 망의 data base에 history를 기록 관리하고 이러한 Real time 서비스 database를 이용하여 서비스 요청시마다, Single bearer setup을 제공할 것인지, Double bearer setup을 제공할 것 인지를 결정한다. Data base (DB)의 내용은 여러 가지 항목이 가능하겠으나, 가장 단순한 방법은 통신 상대방과의 bearer setup시 Real time 서비스이면서 동시에 single 혹은 double bearer였는지를 기록하였다가, 다음 Real time 통신에서 single or double bearer 판단에 이용한다. 이 방법을 도 5에 도시하였다.

(3) Additional bearer 의 Preliminary Set - up 방법

도 6은 Additional Bearer의 Preliminary setup 방법을 도시한 도면이다.

도 6에서는 call history 또는 현재 채널의 상황 등에 따라서, Preliminary setup의 정도를 결정한다.

더블 베어러가 필요할지 아닐지는 통계적 혹은 확률적인 계산으로 정하여 통계적 빈도 또는 더블 베어러가 필요한 확률(Likelyhood)에 따라서 추가되는 bearer의 가설정(Preliminary Bearer Setup) 정도를 정할 수도 있다. 이는 통신 자원을 절약함과 동시에, 추가 bearer가 필요시 재빨리 bearer setup을 제공하여 서비스 품질저하도 막을 수 있는 좋은 방법이 될 수 있다. 추가 bearer의 가설정의 구체적 절차 및 단계는 각 시스템의 bearer setup 절차를 따르되, 가설정 단계에서 미리 설정해야 할 절차와 본설정이 필요 시 추가되는 본설정 단계의 절차들은 다음 기준에 의한다. 즉, 가설정 절차는 가능한 시간적으로 많이 소요되는 절차들이면서 자원 할당은 필요하지 않은 절차들로 구성시키며, 본설정 절차는 시간적으로 적게 소요되면서 최종적으로 자원이 할당되는 절차들로 구성시킨다.

(4) Additional bearer 할당여부 결정에 필요한 정보를 Receiver 로부터 Feedback 받는 방법

수신측의 Video Display Buffer Status 등의 정보를 Feedback 받아서 송신측에서 double bearer setup을 수행할 지를 판단하는 방법이다. 이 방법은 서비스 도중 수신측에서 보내오는 receive buffer status message를 수신하여 추가 bearer가 필요한지 판단 후, 필요시 추가 bearer를 setup한다. 수신측의 buffer status 뿐 아니라, CLO등을 통하여 망계층, 링크계층, 혹은 물리계층에서 보내오는 링크품질 feedback 정보를 참고하여 추가 bearer가 필요한지 판단할 수도 있다. 본 방법을 설명하기 위해서 시스템 모델을 세우면, 하나의 통신 서비스에서 설정된 Bearer 개수를 System State로 정의할 수 있다. 초기 상태를 Single bearer상태로 정하고 Single bearer상태에서 double bearer 상태로 천이 되고, 반대의 방향도 가능하게 할 수 있으나, 너무 잦은 bearer setup과 bearer release는 system에 부담이 될 수 있으므로, hysteresis 특성 등을 이용하여 안정적인 동작이 되도록 하여야 한다.

3) Double Bearer Setup 시 각 Bearer 를 효율적으로 이용하는 방법 ( Double Description Coding )

Double Bearer Setup을 통하여 통신자원의 추가 확보 및 path diversity 효과를 얻을 수 있지만 동일 정보를 서로 다른 path를 통하여 보냄으로써 자원의 낭비를 초래할 수 있다. 이러한 점을 보완하기 위하여 본 발명은 MDC기법을 이용한다. 현재 MDC의 단점은 압축률이 떨어지는 문제점을 갖는데, 다음 두 가지 방향으로 계속 연구 중에 있다. 압축율 자체를 높이는 연구와 압축율이 떨어지는 원인인 자연 Redundancy를 Control Redundancy처럼 이용하는 방법도 연구되고 있다. 그러나, 여기서, Control Redundancy가 error correction code들의 최고의 upper bound이므로 이 보다 더 개선된 성능을 기대할 수는 없는 것도 사실이다. 하지만, 사용에 따라서 특히 real time service에서는 그 장점을 살려 이용할 수 있다.

MDC 기법의 가장 단순한 예는 source의 frame rate를 odd 와 even frame으로 분리하여 frame rate를 반으로 줄여서 각각 스트림별로 별도로 coding하여 서로 다른 description으로 coding한 결과가 되게 하는 방법으로서 본 발명에서는 DDC (Double Description Coding)라 명명한다. 도 7은 DDC 송수신 절차를 도시하였다.

도 7은 Double Bearer with DDC (Double Description Coding, Even/Odd frame) System Architecture를 도시한 도면이다. 도 7에서 중간의 Network Emulator는 Computer Simulation에서 필요한 블럭이며, worst case α값은 0.5로 설정한다.

도 7에서 송신단 (Video Server)에서의 동작은 위에 기술된 바와 같고, 수신단에서는 다음 표 2와 같은 Event에 따라서 각각 해당 operation을 수행한다.

Even MVC 출력 GOP 패킷의 에러여부	Odd MVC 출력 GOP 패킷의 에러여부	Display Buffer Controller의 동작
Good	Good	Even/Odd GOP Muxing
Good	Bad	Even GOP만 수신 (반복)
Bad	Good	Odd GOP만 수신 (반복)
Bad	Bad	해당 GOP에 대해 Error Concealment 등 동작

표 2는 DDC에서 수신단에서 발생 수 있는 수신 GOP packet event와 대응되는 operation 을 나타낸 표이다.

각 bearer로 전송되는 각 DDC stream은 동일 QoS를 갖게 할 수 있고, 첫째 bearer에 전송되는 한 DDC stream은 규격의 권고된 QoS를 다른 bearer에 전송되는 다른 DDC stream은 좀 더 높은 혹은 낮은 QoS를 설정하여 성능을 더 개선 시킬 수 있다. 또는 리얼타임 3D-Video를 위하여 더블 베어러를 서비스 할 경우, 전술한 DDC도 가능하고 Fountain Code 등과 같은 기법도 가능하다. 이 기법은 처음 Bearer와 두 번째 생성된 Bearer에 동일한 Source packet이 전달되고 AL-FEC 처리층에서 서로 다른 Fountain Code를 발생시킨 후, 수신시 어떤 Fountain Code를 수신해도 소스를 복원할 수 있는 기술로서, P2P에서 Path diversity 및 Fountain Code를 이용하는 경우와 유사한 방법으로 가능하다.

4) Single Bear 와 Double Bearer Setup 시 3D- video 의 품질비교 컴퓨터 모의시험

도 8은 Computer Simulation에서 본 발명의 성능분석을 비교 하기 위한Single Bearer with SDC (Single Description Coding) 구조를 도시한 도면이다.

본 장은 본 발명의 방법의 성능을 검증하기 위하여 3D Video의 Computer 모의 전송시험을 기술한다. 도 8은 도 7과 대응되는 구조로서 Computer Simulation에서 본 발명의 성능분석을 비교하기 위한 Single Bearer with SDC (Single Description Coding) 구조이다. Computer 모의 시험에서 packet loss는 다음과 같이 모델링 한다. 즉, packet 도착시간이 exponential distribution을 갖는다고 가정하고 패킷이 일정시간 이후에 도달할 경우, real time video diplay에서는 이미 의미 없는 데이터 이므로, 이러한 event 발생 확률을 Packet loss rate로 정한다.

표 3과 표 4는 각각 Single Bearer (with SDC) Service 경우 와 Double Bearer (with DDC) Service 제공시 Source data rate, Source Encoded (Chanel) data 속도 등의 정보를 나타낸다. 본 표들이 나타내고 있는 바와 같이 SDC와 DDC의 Code Rate를 비교해 보면, 2.1717 Mbps / 2.1691 Mbps = 1.001으로서 약 0.001의 미미한 양만큼 DDC의 Code rate가 높으나, 다음에 보여 줄 성능에서는 큰 차이로 우수하다.

Video Data	Fine name	Total size	Speed (Byte/sec)	Speed (Bit/sec)
Right Source	Balloons_0.yuv	50.625M/15sec	3.375 Mbyte/sec	27 Mbit/sec
Left Source	Balloons_1.yuv	50.625M/15sec	3.375 Mbyte/sec	27 Mbit/sec
Total		101.250M/15sec.	6.75 Mbyte/sec	54 Mbit/sec
MVC Encoded	Enc_test.264	4.052M/15sec	270.1 Kbyte/sec	2.1611 Mbit/sec
Packetized (Header Inserted)	test_mux.bs	4.067M/15sec	271.1 Kbyte/sec	2.1691 Mbit/sec

표 3은 Single Bearer (with SDC) Service 경우 Numerical values를 나타낸 표이다.

Video Data	Fine name		Total File size	Speed (Byte/sec)	Speed (Bit/sec)
Right Source (E)	Balloons_0_even.yuv		25.313M/15sec	1.6875 Mbyte/sec	13.5 Mbit/sec
(Odd)	Balloons_0_odd.yuv		25.313M/15sec	1.6875 Mbyte/sec	13.5 Mbit/sec
Left Source	Balloons_1_even.yuv		25.313M/15sec	1.6875 Mbyte/sec	13.5 Mbit/sec
(Odd)	Balloons_1_odd.yuv		25.313M/15sec	1.6875 Mbyte/sec	13.5 Mbit/sec
Total		101.252M/15sec.	6.7501 Mbyte/sec	54.0011 Mbit/sec
MVC Encoded	Enc_test_even.264		2.040M/15sec	136 Kbyte/sec	1.088 Mbit/sec
(Odd)	Enc_test_odd.264		2.016M/15sec	134.4 Kbyte/sec	1.0752 Mbit/sec
Total		4.056M/15sec	270.4 Kbyte/sec	2.1632 Mbit/sec
Packetized (Header Inserted)	test_mux_even.bs		2.048M/15sec	136.5 Kbyte/sec	1.0923 Mbit/sec
(Odd)	test_mux_odd.bs		2.024M/15sec	134.9 Kbyte/sec	1.0795 Mbit/sec
Total		4.072M/15sec	271.5 Kbyte/sec	2.1717 Mbit/sec

표 4는 Double Bearer (with DDC) Service 경우 Numerical values를 나타낸 표이다.

도 9는 Single Bearer와 Double Bearer (with Double Description Coding) 기법의 3D-video의 PSNR 성능 결과이다. 이 결과에서 보이 듯이, 10%의 Packet Error에서는 DDC가 약 8 dB 우수한 PSNR 성능을 보이고, 20%의 Packet Error에서는 DDC가 약 7 dB 우수한 PSNR 성능을 보이고 있다. 이때, α값은 0.5로 worst case이며, 통상 15dB 이상도 개선될 수 있다. 따라서, Real time multimedia (Quality) Enhancement 요청에 의한 Double Bearer Setup with DDC에서는 끊김 없이 고화질의 Real time 3D video 전송서비스를 제공할 수 있음이 증명된다.

참고적으로, 도 9에서 DDC가 약 7, 8 dB 우수한 PSNR 성능을 보이는 이유를 설명하기 위하여 Two Path diversity를 예로 들 수 있다. 즉, 각 path의 Error 혹은 요구되는 시간보다 늦게 도착되어 폐기되는 패킷 확률을 10%, 즉 0.1이라면 동시 delay되는 확률은 0.1 x 0.1 = 0.01 즉 1%로 감소한다. 따라서 Packet Loss Rate는 소수점 이하 확률값의 square oder로 감소하게 되기 때문이다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

Claims (1)

1. 실시간 고품질 3차원 비디오의 끊김 및 화질저하를 개선하기 위하여 기본적으로 셋업된 베어러(bearer)에 추가하여 베어러를 하나 더 셋업함으로써 더블 베어러 셋업을 설정하는 단계; 및
   소스(source)의 프레임 레이트(frame rate)를 오드(odd) 프레임과 이븐(even) 프레임으로 분리하여 프레임 레이트를 반으로 줄여서 각각 스트림별로 별도로 코딩하여 서로 다른 디스크립션(description)으로 코딩한 결과가 되게 하는 DDC(Double Description Coding) 기법으로 정보를 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 통신에서 고화질의 끊김 없는 서비스 요청/요구사항을 위한 처리 방법

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