KR20130122953A - 통신 네트워크에서 지능적인 폐기를 위해 데이터에 우선권을 할당하는 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
패킷을 선택적으로 폐기하는 것에 의해 용량과 스펙트럼이 한정된 다중 액세스 통신 시스템의 시스템 성능을 최적화하는 시스템 및 방법이 제공된다. 본 명세서에 제공된 시스템 및 방법은 제어 응답을 사용하여 통신 시스템의 변화를 구동할 수 있다. 이러한 하나의 제어 응답은 용량이 한정된 조건 하에서 네트워크 패킷의 최적화된 폐기(이는 본 명세서에서 또한 "지능적인 폐기"라고도 지칭됨)를 포함한다. 시스템 및 방법은 패킷에 우선권을 부여하고 이 우선권에 기초하여 폐기 결정을 한다. 일부 실시예는 인식된 실제 시스템 처리량을 개선하도록 패킷을 선택적으로 폐기하는 것에 의해 상호작용식 응답을 제공하고, 다른 실시예는 초과 가입을 완화하기 위해 서비스 품질에 대한 상대적인 영향에 기초하여 데이터 패킷을 선택적으로 폐기하는 것에 의해 반응식 응답을 제공하고, 또 다른 실시예는 예상된 초과 가입에 기초하여 패킷을 폐기하는 것에 의해 사전 활동식 응답을 제공하고, 더 다른 실시예는 이들의 조합을 제공한다.
Description
본 발명은 일반적으로 통신 시스템 분야에 관한 것이며, 보다 구체적으로 용량과 스펙트럼이 한정된 다중 액세스 통신 시스템에서 패킷을 선택적으로 폐기하는 것에 의해 시스템 성능을 최적화하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
용량과 스펙트럼이 한정된 다중 액세스 통신 시스템에서는, 2개의 목표가 동시에 편재한다: 정보의 성공적인 전달 및 그 송신이 다른 전달을 교란하는 것을 최소화하는 것. 종종 이들 목표는 서로 상충되며, 이에 따라 시스템 최적화를 위한 기회를 제시한다.
예를 들어, 셀룰러 네트워크에서, 긍정적인 유저 경험의 생성은 정보의 전송을 위한 성공 기준이다. 종종 이러한 메트릭(metric)은 특정 유저 작업 또는 애플리케이션의 서비스의 품질로 더 한정된다. 이에 비해, 이러한 활동은 구체적으로 제한된 시스템 자원의 사용을 통해 그리고 채널 간섭의 생성을 통해 다른 네트워크 유저에 대한 영향으로 볼 수 있다.
용량 및 스펙트럼이 한정된 다중 액세스 통신 시스템의 시스템 성능을 패킷을 선택적으로 폐기하는 것에 의해 최적화하는 시스템 및 방법이 제공된다. 본 명세서에 제공된 시스템 및 방법은 제어 응답을 사용하여 통신 시스템에서 변화를 구동할 수 있다. 하나의 이러한 제어 응답은 용량 한정된 조건 하에서 네트워크 패킷의 최적화된 폐기(이는 또한 "지능적인 폐기"라고도 지칭됨)를 포함한다.
일 측면에서, 네트워크 상태에 응답하여 비디오 송신을 관리하는 시스템은 비디오 스트림에서 각 프레임에 대해 우선권 값을 결정하도록 구성된 결정 모듈과; 및 상기 프레임의 우선권 값에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 이상의 프레임을 폐기하도록 구성된 선택 모듈을 포함하며, 각 프레임은 프레임 유형을 구비하고, 각 프레임의 우선권 값은 프레임 유형에 적어도 부분적으로 기초한다.
다른 측면에서, 각 프레임은 슬라이스 유형을 가지는 하나 이상의 슬라이스를 포함하며, 상기 결정 모듈은 슬라이스 유형에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 이상의 슬라이스에 대해 우선권 값을 결정하도록 구성된다. 추가적으로, 선택 모듈은 슬라이스의 우선권 값에 기초하여 하나 이상의 슬라이스를 폐기하도록 구성된다. 폐기된 슬라이스는 중복 슬라이스일 수 있다. 나아가, 슬라이스를 스위칭하는 우선권 값의 결정은 동적일 수 있다. 다른 측면에서, 각 슬라이스는 복수의 데이터 파티션을 포함하고, 각 데이터 파티션은 유형을 구비하며, 상기 결정 모듈은 각 데이터 파티션에 대해 우선권 값을 결정하도록 구성되고, 각 데이터 파티션의 우선권 값은 프레임 유형에 적어도 부분적으로 기초한다.
다른 측면에서, 결정 모듈은 프레임에서 슬라이스에 대해 우선권 값에 적어도 부분적으로 기초하여 각 프레임에 대해 우선권 값을 결정하도록 구성된다.
또 다른 측면에서, 각 슬라이스는 매크로블록 유형을 가지는 하나 이상의 매크로블록을 포함하며, 각 슬라이스의 우선권은 슬라이스에서 매크로블록의 매크로블록 유형에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다. 대안적으로, 각 슬라이스에 대한 우선권 값은 슬라이스의 사이즈에 적어도 부분적으로 기초한다. 추가적으로, 각 프레임에 대한 우선권 값은 프레임의 사이즈에 적어도 부분적으로 기초한다. 나아가, 각 프레임에 대한 우선권 값은 인접한 프레임이 폐기되었는지 여부에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.
다른 측면에서, 각 프레임은 매크로블록 유형을 가지는 하나 이상의 매크로블록을 포함하며, 각 슬라이스의 우선권은 슬라이스에서 매크로블록의 매크로블록 유형에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다.
다른 측면은 화상 그룹(GOP: group of pictures)에서 각 프레임에 대해 우선권 값을 결정하도록 구성된 결정 모듈을 구비하는 네트워크 상태에 응답하여 비디오 송신을 관리하는 시스템에 관한 것으로서, 하나 이상의 상기 프레임은 디코딩을 하는데 다른 프레임에 의존하고, 각 프레임의 우선권 값은 프레임으로부터 의존하는 프레임의 수에 적어도 부분적으로 기초한다.
다른 측면에서, 네트워크 상태에 응답하여 비디오 송신을 관리하는 컴퓨터로 구현된 방법은 하나 이상의 디바이스로 송신될 화상 그룹(GOP)으로 복수의 프레임을 수신하는 단계; 상기 GOP로 각 프레임을 송신하는데 이용가능한 대역폭이 불충분한지를 결정하는 단계; 상기 GOP의 각 프레임에 대해 우선권 값을 결정하는 단계로서, 상기 하나 이상의 프레임은 디코딩을 하는데 다른 프레임에 의존하며, 각 프레임의 우선권 값은 프레임으로부터 의존하는 프레임의 수에 적어도 부분적으로 기초하는 것인, 우선권 값을 결정하는 단계; 각 프레임의 우선권 값에 기초하여 하나 이상의 프레임을 폐기하는 단계; 및 비폐기된 프레임을 상기 하나 이상의 디바이스로 송신하는 단계를 포함한다.
또 다른 측면에서 네트워크 상태에 응답하여 비디오 송신을 관리하는 컴퓨터로 구현되는 방법은 하나 이상의 디바이스로 송신될 비디오 스트림으로 복수의 프레임을 수신하는 단계; 상기 비디오 스트림으로 각 프레임을 송신하는데 이용가능한 대역폭이 불충분한지를 결정하는 단계; 상기 비디오 프레임의 각 프레임에 대한 우선권 값을 결정하는 단계로서, 각 프레임은 프레임 유형을 구비하고, 각 프레임의 우선권 값은 상기 프레임 유형에 적어도 부분적으로 기초하는 것인, 우선권 값을 결정하는 단계; 각 프레임의 우선권 값에 기초하여 하나 이상의 프레임을 폐기하는 단계; 및 비폐기된 프레임을 상기 하나 이상의 디바이스로 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징과 이점은 예로서 본 발명의 측면들을 예시하는 이하 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
본 발명의 구조와 동작에 관한 본 발명의 상세는 동일한 참조 부호가 동일한 부분을 나타내는 첨부 도면의 판독을 통해 부분적으로 획득될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서에 개시된 시스템과 방법이 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 무선 통신 네트워크의 블록도;
도 2a는 본 명세서에 개시된 시스템과 방법이 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 다른 무선 통신 네트워크의 블록도;
도 2b는 일 실시예에 따라 도 3 내지 도 6에 도시된 시스템과 방법을 구현하는데 사용될 수 있는 액세스 포인트 또는 기지국의 블록도;
도 3은 일 실시예에 따라 무선 통신 네트워크에서 간섭 시나리오의 영향을 완화하는 시스템의 논리 블록도;
도 4는 일 실시예에 따라 도 3에 도시된 시스템을 사용하여 무선 주파수(RF) 네트워크 및 시스템 환경의 피드포워드 및 피드백 조절을 생성하는데 사용될 수 있는 방법의 흐름도;
도 5는 일 실시예에 따라 무선 통신 네트워크에서 간섭 시나리오의 영향을 완화시키는 방법의 흐름도;
도 6은 일 실시예에 따라 무선 통신 네트워크에서 간섭 시나리오의 영향을 완화시키는 방법의 흐름도;
도 7은 일 실시예에 따라 무선 통신 네트워크에서 간섭 시나리오의 영향을 완화시키는 시스템의 논리 블록도;
도 8a는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 8b는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 9는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 프레임에 대한 우선권을 결정하는 방법의 흐름도;
도 10은 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 11은 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 12는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 13은 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 14는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 15는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 프레임에 대한 부담을 결정하는 방법의 흐름도;
도 16은 일 실시예에 따라 가중 인자 벡터를 도시한 도면;
도 17은 일 실시예에 따라 가중 인자 벡터를 도시한 도면;
도 18은 일 실시예에 따라 프레임 부담 테이블 및 프레임 우선권 벡터를 도시한 도면;
도 19는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 프레임에 대한 부담을 결정하는 방법의 흐름도;
도 20은 일 실시예에 따라 프레임 부담 테이블 및 프레임 우선권 벡터를 도시한 도면;
도 21은 일 실시예에 따라 가중 인자 테이블을 도시한 도면;
도 22는 일 실시예에 따라 프레임의 우선권을 결정하는 방법의 흐름도;
도 23은 일 실시예에 따라 프레임의 우선권을 결정하는 방법의 흐름도;
도 24는 어느 데이터 패킷을 폐기할지 그리고 어느 데이터 패킷을 최종 수신자에게 송신할지를 결정하기 위해 우선권을 사용하는 시스템의 일 실시예의 기능 블록도;
도 25는 패킷이 스케줄러에 의해 대기 중일 때 패킷을 폐기하는 방법의 흐름도;
도 26은 패킷이 스케줄러에 의해 사용되는 버퍼에 배치된 후에 패킷을 폐기하는 방법의 흐름도;
도 27은 GOP 구조 및 평균 사이즈를 결정하는 방법의 흐름도;
도 28은 N=12, M=3 GOP에 대해 상대적인 프레임 사이즈의 예를 그래프로 도시한 도면;
도 29는 선택된 프레임이 폐기되는 것인 도 28로부터 N=12, M=3 GOP에 대해 상대적인 프레임 사이즈의 예를 그래프로 도시한 도면;
도 30은 더 선택된 프레임이 폐기되는 것인 도 28로부터 N=12, M=3 GOP에 대해 상대적인 프레임 사이즈의 예를 그래프로 도시한 도면;
도 31은 여전히 더 선택된 프레임이 폐기되는 것인 도 28로부터 N=12, M=3 GOP에 대해 상대적인 프레임 사이즈의 예를 그래프로 도시한 도면;
도 32는 호출 허가 방법의 흐름도;
도 33은 자원 감소 상황에서 서비스의 우아한 저하를 가능하게 하는 방법의 흐름도.
도 1은 본 명세서에 개시된 시스템과 방법이 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 무선 통신 네트워크의 블록도;
도 2a는 본 명세서에 개시된 시스템과 방법이 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 다른 무선 통신 네트워크의 블록도;
도 2b는 일 실시예에 따라 도 3 내지 도 6에 도시된 시스템과 방법을 구현하는데 사용될 수 있는 액세스 포인트 또는 기지국의 블록도;
도 3은 일 실시예에 따라 무선 통신 네트워크에서 간섭 시나리오의 영향을 완화하는 시스템의 논리 블록도;
도 4는 일 실시예에 따라 도 3에 도시된 시스템을 사용하여 무선 주파수(RF) 네트워크 및 시스템 환경의 피드포워드 및 피드백 조절을 생성하는데 사용될 수 있는 방법의 흐름도;
도 5는 일 실시예에 따라 무선 통신 네트워크에서 간섭 시나리오의 영향을 완화시키는 방법의 흐름도;
도 6은 일 실시예에 따라 무선 통신 네트워크에서 간섭 시나리오의 영향을 완화시키는 방법의 흐름도;
도 7은 일 실시예에 따라 무선 통신 네트워크에서 간섭 시나리오의 영향을 완화시키는 시스템의 논리 블록도;
도 8a는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 8b는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 9는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 프레임에 대한 우선권을 결정하는 방법의 흐름도;
도 10은 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 11은 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 12는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 13은 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 14는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 복수의 프레임을 도시한 도면;
도 15는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 프레임에 대한 부담을 결정하는 방법의 흐름도;
도 16은 일 실시예에 따라 가중 인자 벡터를 도시한 도면;
도 17은 일 실시예에 따라 가중 인자 벡터를 도시한 도면;
도 18은 일 실시예에 따라 프레임 부담 테이블 및 프레임 우선권 벡터를 도시한 도면;
도 19는 일 실시예에 따라 화상 그룹에 있는 프레임에 대한 부담을 결정하는 방법의 흐름도;
도 20은 일 실시예에 따라 프레임 부담 테이블 및 프레임 우선권 벡터를 도시한 도면;
도 21은 일 실시예에 따라 가중 인자 테이블을 도시한 도면;
도 22는 일 실시예에 따라 프레임의 우선권을 결정하는 방법의 흐름도;
도 23은 일 실시예에 따라 프레임의 우선권을 결정하는 방법의 흐름도;
도 24는 어느 데이터 패킷을 폐기할지 그리고 어느 데이터 패킷을 최종 수신자에게 송신할지를 결정하기 위해 우선권을 사용하는 시스템의 일 실시예의 기능 블록도;
도 25는 패킷이 스케줄러에 의해 대기 중일 때 패킷을 폐기하는 방법의 흐름도;
도 26은 패킷이 스케줄러에 의해 사용되는 버퍼에 배치된 후에 패킷을 폐기하는 방법의 흐름도;
도 27은 GOP 구조 및 평균 사이즈를 결정하는 방법의 흐름도;
도 28은 N=12, M=3 GOP에 대해 상대적인 프레임 사이즈의 예를 그래프로 도시한 도면;
도 29는 선택된 프레임이 폐기되는 것인 도 28로부터 N=12, M=3 GOP에 대해 상대적인 프레임 사이즈의 예를 그래프로 도시한 도면;
도 30은 더 선택된 프레임이 폐기되는 것인 도 28로부터 N=12, M=3 GOP에 대해 상대적인 프레임 사이즈의 예를 그래프로 도시한 도면;
도 31은 여전히 더 선택된 프레임이 폐기되는 것인 도 28로부터 N=12, M=3 GOP에 대해 상대적인 프레임 사이즈의 예를 그래프로 도시한 도면;
도 32는 호출 허가 방법의 흐름도;
도 33은 자원 감소 상황에서 서비스의 우아한 저하를 가능하게 하는 방법의 흐름도.
일부 실시예는 기지국이나 다른 디바이스에서 구현될 수 있는 다변수 제어 시스템을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 제어 시스템은 용량과 스펙트럼이 한정된 다중 액세스 통신 네트워크에서 여러 간섭 시나리오의 영향을 완화하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 시스템은 전체 대역폭 요구량을 변경하거나 이를 조절하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 제공된 시스템 및 방법은 제어 응답을 사용하여 통신 시스템에서 변화를 구동할 수 있다. 하나의 이러한 제어 응답은 용량이 한정된 조건 하에서 네트워크 패킷의 최적인 폐기(이는 또한"지능적인 폐기"라고도 지칭됨)를 포함한다. 일부 실시예는 인식된 실제 시스템 처리량을 개선시키기 위하여 패킷을 선택적으로 폐기하는 것에 의해 상호작용식 응답(interactive response)을 제공하며, 다른 실시예는 초과 가입을 완화하기 위해 서비스 품질에 대한 상대적인 영향에 기초하여 데이터 패킷을 선택적으로 폐기하는 것에 의해 반응식 응답(reactive response)을 제공하며, 다른 실시예는 예측된 초과 가입에 기초하여 패킷을 폐기하는 것에 의해 사전 활동식 응답(proactive response)을 제공하며, 다른 실시예는 이들의 조합을 제공한다.
일 실시예에 따라, 상호작용식 응답 기술은 송신 및 무선 액세스 네트워크(RAN)/무선 주파수(RF) 파라미터들이 인접한 셀과의 간섭에의 강인함을 위해 최적화되게 하고 또 인접한 셀과의 간섭을 완화시키기 위해 최적화되게 하는 것으로 제공된다. 이들 최적화는 능동 서비스 세트에 대한 처리량 레벨과 이와 연관된 품질 스코어를 결정하고 고려하는 것에 의해 수행된다. 높은 품질의 유저 경험은 인식된 실제 시스템 처리량이 패킷을 선택적으로 폐기하는 것에 의해 제어되는 경우 유지될 수 있다.
일 실시예에 따라, 반응식 응답 기술은 인접한 셀들 사이에 간섭을 완화시키기 위해 RAN/RF 파라미터를 변경하는 것에 의해 또는 송신 파라미터를 변경하는 것에 의해 야기된 초과 가입을 완화시키기 위해 서비스 품질에 대한 상대적인 영향에 기초하여 선택된 데이터 패킷이 폐기될 수 있게 하는 것으로 제공된다. 이용가능한 대역폭의 변경에 반응하여 패킷을 반응적으로 폐기하는 것은 주어진 양의 대역폭에서 유저 경험의 인식된 품질을 증가시킬 수 있고, 주어진 양의 대역폭에서 유지될 수 있는 서비스의 수를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 사전 활동식 응답 기술은 예상된 초과 가입에 앞서 초과 가입을 예측하고 효과적인 폐기를 위해 패킷을 선택적으로 폐기하거나 패킷을 표시하는 것에 의해 유저 경험의 품질과 시스템 처리량을 개선할 수 있는 것으로 제공된다. 예상된 초과 가입에 반응하여 사전 활동으로 패킷을 폐기하는 것은 주어진 양의 대역폭에서 유저 경험의 인식된 품질을 증가시킬 수 있고 또 주어진 양의 대역폭과 주어진 양의 대역폭의 변화에 대해 유지될 수 있는 서비스의 수를 증가시킬 수 있다. 일 실시예에서, 패킷을 선택적으로 사전 활동으로 폐기하는 것은 인접한 셀과의 간섭에 대한 강인함을 증가시키고 이 파라미터에 변화를 필요로 하는 이벤트가 예상되는 경우 인접한 셀과의 간섭을 완화시키기 위해 송신 및 RAN/RF 파라미터를 최적화시키는데 사용될 수 있다. 지능적인 폐기를 사전 활동으로 적용하고 대역폭 제한 이벤트가 일어나기 전에 송신 및 RAN/RF 파라미터를 사전 활동으로 수정하기 위해 지능적인 폐기를 고려하는 것은 지능적인 폐기를 적용하는 것과 이 대역폭 제한 이벤트 후까지 송신 및 RAN/RF 파라미터를 수정하는 것을 대기하는 것에 의해 달성될 수 있는 것보다 더 우수한 유저 경험의 전이(transition)를 제공할 수 있다.
일부 시스템은 기지국에서 구현될 수 있는 다변수 제어 시스템을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 제어 시스템은 용량과 스펙트럼이 한정된 다중 액세스 통신 네트워크에서 여러 간섭 시나리오의 영향을 완화시키도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 시스템은 전체 대역폭 요구량을 변경하거나 이를 조절하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템과 방법은 유선 및 무선 기술을 포함하나 이로 제한되지 않는 여러 용량 제한된 통신 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 시스템과 방법은 셀룰러 2G, 3G, 4G("LTE"(Long Term Evolution), LTE 어드밴스트(Advanced), WiMax를 포함), WiFi, "UMB"(Ultra Mobile Broadband), 케이블 모뎀 및 다른 유선 또는 무선 기술과 사용될 수 있다. 특정 실시예를 기술하기 위해 본 명세서에 사용된 어구와 용어는 특정 기술이나 표준에 적용될 수 있다 하더라도, 본 명세서에 설명된 시스템과 방법은 이들 특정 표준으로 제한되는 것은 아니다.
특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 어구와 용어는 특정 기술이나 표준에 적용될 수 있다 하더라도, 설명된 방법은 모든 기술에 걸쳐 적용가능하다.
일 실시예에 따라, 패킷의 지능적인 폐기를 포함하는 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 스케줄링을 수행하는 통신 시스템 내에 있는 임의의 개체 내에서 실행될 수 있다. 이것은 매크로 셀(macro cell), 피코 셀(Pico cell), 기업 펨토셀(enterprise Femtocell), 주거 펨토셀(residential Femtocell), 릴레이 또는 임의의 다른 형태의 기지국을 포함하는 임의의 형태의 기지국에 의해 다운링크 대역폭을 스케줄링하는 것을 포함한다. 일 실시예에 따라, 지능적인 폐기는 고정식과 이동식 유저 디바이스 및 릴레이 디바이스를 포함하는 업링크 방향으로 송신하는 임의의 형태의 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에 따라, 지능적인 폐기는 디바이스의 동작을 중앙에서 지시하는 코어 네트워크에 수용된 스케줄링 알고리즘 또는 모듈에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에 따라, 지능적인 폐기는 지능적인 폐기를 할 수 있는 것으로 알려진 유저 디바이스와 같은 다른 개체에 의해 사용하기 위한 업링크 대역폭을 할당하는 기지국과 같은 개체에 의해 서술적으로(predicatively) 수행될 수 있다. 기지국과 유저 디바이스는 유저 디바이스가 지능적인 폐기 능력을 가지고 있는지 여부를 협상할 수 있으며, 또는 일부 실시예에서, 유저 디바이스가 지능적인 폐기 능력을 가지고 있는지 여부는 유저 디바이스의 모델 식별자에 기초하여 결정될 수 있다.
기본 전개
도 1은 본 명세서에 개시된 시스템과 방법이 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 무선 통신 네트워크의 블록도이다. 도 1은 매크로 셀, 피코 셀 및 기업 펨토셀을 포함하는 통신 시스템의 일반적인 기본 전개를 도시한다. 일반적인 전개에서, 매크로 셀은 작은 형상 인자(SFF: small form factor) 기지국(피코 셀과 기업 또는 주거 펨토셀을 포함하는)에 의해 사용되는 하나 또는 많은 주파수 채널과는 분리된 하나 또는 많은 주파수 채널에서 송신하고 수신할 수 있다. 다른 실시예에서, 매크로 셀과 SFF 기지국은 동일한 주파수 채널을 공유할 수 있다. 지리적 위치와 채널 이용가능성의 여러 조합은 통신 시스템의 처리량에 영향을 미칠 수 있는 여러 간섭 시나리오를 생성할 수 있다.
도 1은 통신 네트워크(100)에서 일반적인 피코 셀과 기업 펨토셀 전개를 도시한다. 매크로 기지국(110)은 표준 백홀(backhaul)(170)을 통해 코어 네트워크(102)에 연결된다. 가입자 국(150(1) 및 150(4))은 매크로 기지국(110)을 통해 네트워크에 연결될 수 있다. 도 1에 도시된 네트워크 구성에서, 사무실 빌딩(120(1))은 커버리지 섀도우(104)를 야기한다. 코어 네트워크(102)에 표준 백홀(170)을 통해 연결될 수 있는 피코 국(130)은 커버리지 섀도우(104)에 있는 가입자 국((150(2) 및 150(5))에 커버리지를 제공할 수 있다.
사무실 빌딩(120(2))에서, 기업 펨토셀(140)은 가입자 국(150(3) 및 150(6))에 빌딩내 커버리지를 제공한다. 기업 펨토셀(140)은 기업 게이트웨이(103)에 의해 제공된 광대역 연결(160)을 사용하는 것에 의해 ISP 네트워크(101)를 통해 코어 네트워크(102)에 연결될 수 있다.
도 2a는 본 명세서에 개시된 시스템과 방법이 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 다른 무선 통신 네트워크의 블록도이다. 도 2a는 주거 환경에서 전개되는 매크로셀과 주거 펨토셀을 포함하는 통신 네트워크(200)에서 일반적인 기본 전개를 도시한다. 매크로 셀 기지국(110)은 표준 백홀(170)을 통해 코어 네트워크(102)에 연결될 수 있다. 가입자 국(150(1) 및 150(4))은 매크로 기지국(110)을 통해 네트워크에 연결될 수 있다. 주거(220) 내 주거 펨토셀(240)은 가입자 국(150(7) 및 150(8))에 홈 내 커버리지를 제공할 수 있다. 주거 펨토셀(240)은 케이블 모뎀이나 DSL 모뎀(203)에 의해 제공되는 광대역 연결(260)을 사용하는 것에 의해 ISP 네트워크(101)를 통해 코어 네트워크(102)에 연결될 수 있다.
도 2b는 액세스 포인트 또는 기지국의 하이 레벨의 기능 블록도이다. 동일하거나 유사한 기능 블록이 또한 무선 통신 시스템의 다른 요소(예를 들어, 매크로 셀, 피코셀, 기업 펨토셀 및 가입자 국)에도 존재하며 도 2b에 도시된 시스템에 대한 참조는 이러한 다른 요소들에게도 적용하기 위해 의도된 것이라는 것이 주지되어야 한다. 기지국은 무선 신호를 송신하고 수신하는 모뎀부(272)를 포함한다. 이 모뎀(272)은 또한 종종 RF 카드라고도 지칭된다. 이 모뎀은 또한 수신된 신호의 여러 특성을 측정하고 결정할 수도 있다. 제어 및 관리부(270)는 일반적으로 기지국의 동작을 담당한다. 제어 및 관리부(270)는 더 높은 레벨의 제어부(274)와 하나 이상의 MAC(medium access control) 계층 또는 모듈(276) 및 PHY(physical) 계층 또는 모듈(280)을 포함한다. 일반적으로, MAC 계층(276)은 공유된 무선 채널에 대한 액세스를 협력하고 무선 매체를 통한 통신을 개선하는 프로토콜을 이용하는 것에 의해 국들(가입자 국 액세스 포인트/기지국) 사이에 통신을 관리하고 유지한다. MAC 계층(276) 내에는 스케줄러(278)가 있다. 일반적으로, PHY 계층(280)은 무선 링크를 통해 비트를 송신하는 일을 담당한다. 본 명세서에 설명된 일부 실시예에서, 제어 및 관리부(270)는 본 명세서에 설명된 시스템 및 방법을 구현한다.
간섭 시나리오
여러 간섭 시나리오가 통신 네트워크의 인식된 실제 성능의 감소를 초래할 수 있다. 예를 들어, 3세대 파트너십 프로젝트(3GPP)는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된 기술 보고서(3GPP TR 25.967)에 있는 다수의 간섭 시나리오를 식별한다. 일부 예시적인 간섭 시나리오는, (1) 가입자 국으로부터 매크로셀 기지국의 업링크(UL)와 간섭하는 SFF 기지국으로 업링크(UL) 송신; (2) 매크로셀 기지국(DL)과 간섭하는 SFF 기지국의 다운링크(DL) 송신; (3) 가입자 국으로부터 SFF 기지국 업링크와 간섭하는 매크로 셀 기지국으로 UL 송신; (4) SFF 기지국(DL)과 간섭하는 매크로 기지국의 DL 송신; (5) 가입자 국으로부터 SFF 국의 UL과 간섭하는 SFF 기지국으로 UL 송신; (6) SFF 기지국(DL)과 간섭하는 SFF 기지국의 DL 송신; 및 (7) 다른 기술의 시스템으로 및 다른 기술의 시스템으로부터의 간섭을 포함한다.
회피 및 완화 기술
도 3은 일 실시예에 따라 전술한 바와 같은 용량 및 스펙트럼이 한정된 다중 액세스 통신 네트워크에서 여러 간섭 시나리오의 영향을 완화하는 다변수 제어 시스템의 기능 요소들의 일례를 도시하는 논리 블록도이다. 시스템의 기능은 도 3에서 제어 시스템의 기능을 보다 명확히 도시하기 위해 모듈로 분해하여 도시되어 있다. 제어 시스템은 도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 매크로셀 기지국(110), 피코국(130) 및 주거 펨토셀(240)과 같은 매크로 셀 기지국, 피코셀 또는 펨토셀로 구현될 수 있다. 대안적으로, 기지국 제어기(BSC) 또는 코어 네트워크(102)의 다른 요소에 부분들이 분배될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 시스템은 도 2b에 도시된 기지국의 MAC 계층(276)에 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템은 다음 영역에서 최적화된 응답, 즉 (1) 간섭 회피 및 (2) 간섭 완화를 제공하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은 RF/RAN 파라미터의 최적화된 제어를 통해 무선 주파수(RF) 인터페이스를 회피할 수 있다. 제어 시스템은 또한 간섭이 회피되지 않을 때 또는 간섭 회피 또는 완화가 감소된 대역폭 이용을 초래할 때 패킷의 서비스 품질("QoS")을 보존할 수 있다.
일 실시예에 따라, 여러 유형의 입력 파라미터가 제어 시스템에 의해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 이들 입력 파라미터는 정책 파라미터와 환경 파라미터로 분리될 수 있다. 정책 파라미터 모듈(310)은 정책 파라미터를 수신하도록 구성될 수 있고, 환경 파라미터 모듈(320)은 환경 파라미터를 수신하도록 구성될 수 있다. 정책 파라미터 모듈(310)에 의해 수신된 정책 파라미터는 예를 들어 네트워크 제공자에 의해 한정된 동작 요구조건이다. 이들 정책 파라미터는 시스템 요구조건, 즉 QoS 정책 및 간섭 정책의 2개의 그룹으로 분해될 수 있다. 일 실시예에서, 정책 파라미터는 애플리케이션 레벨에서, 시간/날짜에 의해, 서비스 레벨 합의(SLA)에 의해, 수동으로 한정된 QoS 파라미터 또는 이들의 조합에 의해 QoS 정책을 포함할 수 있다. 정책 파라미터는 또한 수신된 신호 강도 지시기(RSSI), 비트당 에너지 대 잡음 전력 스펙트럼 밀도 비(Eb/N0), 반송파 대 간섭파 비(C/I), 잡음 플로어(잡음 소스와 원치않는 신호를 전부 합한 것으로부터 생성된 신호의 측정치) 또는 다른 간섭 관련 파라미터와 같은 여러 간섭 관련 파라미터와 관련된 정책을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 간섭을 회피하고 간섭이 회피될 수 없을 때 간섭을 완화하기 위해 취해질 수 있는 동작의 유형을 결정하기 위해 정책 파라미터를 사용할 수 있다.
환경 파라미터 모듈(320)에 의해 수신된 환경 입력 파라미터는 RF 네트워크 및 시스템 환경의 동작 상태를 설명하는 실시간 정보를 포함한다. 이 정보는 기지국(예를 들어, 도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 매크로셀, 피코셀, 또는 펨토셀)에서 획득되거나 가입자 국에 의해 보고될 수 있으며 또한 인접한 셀에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이 환경 입력 파라미터(320)는 2개의 카테고리의 입력 파라미터, 즉 자체 환경 파라미터와 원격 환경 파라미터로 더 분리될 수 있다. 자체 환경 파라미터는 제어 시스템이 구현되는 국과 관련되거나 이 국에 의해 얻어지는 환경 파라미터이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 자체 환경 파라미터는 RF 및 백홀 펨토셀 또는 피코셀 포트의 계층(Layer) 1 내지 7 파라미터를 포함할 수 있다. 원격 환경 파라미터는 기지국의 동작 환경에 영향을 미칠 수 있는 기지국 인근에서 동작하는 다른 셀 및/또는 유저 장비와 관련되거나 이로부터 얻어진다. 예를 들어, 일 실시예에서, 원격 환경 파라미터는 유저 장비(UE), 코어 네트워크 및 진화된 노드 B(eNB 또는 eNodeB)와 같은 기지국, 및 진화된 홈 노드 B 디바이스(eHNB 또는 Home eNodeB), 집합적으로 e(H)NB 디바이스와 같은 피코 국과 펨토셀에 의해 한정된 다른 인접 셀의 계층 1 내지 7을 포함할 수 있다.
정책 파라미터와 환경 파라미터로부터, 제어 설정 포인트, 실시간 프로파일 및 패턴을 포함하는 추가적인 파라미터 세트가 유도될 수 있다. 제어 설정 포인트 모듈(315)은 네트워크 제공자로부터 정책 파라미터 모듈(310)에 의해 수신된 정책 입력으로부터 제어 설정 포인트를 유도하도록 구성되거나 수동으로 유도될 수 있다. 제어 설정 포인트는 제어 루프 타깃 값으로 사용될 수 있는 정량적 파라미터를 포함한다. 이들 정량적 파라미터는 QoS 파라미터와 간섭 파라미터로 분리될 수 있다. QoS 파리미터의 일부 예는 프레임 사이즈와 프레임 율 및 비디오 컨텐츠에 대한 패킷 유형에 의한 프레임 에러 율(FER)을 포함한다. QoS 파라미터의 일부 추가적인 예는 평균 의견 스코어("MOS"), 지연 및 음성 컨텐츠에 대한 지터를 포함한다. QoS 파라미터의 추가적인 예는 데이터 컨텐츠에 대한 처리량과 비트 에러율(BER)이다. 간섭 관련 파라미터는 수신된 신호 강도 지시기(RSSI), 비트당 에너지 대 잡음 전력 스펙트럼 밀도 비(Eb/N0), 반송파 대 간섭파 비(C/I), 및 잡음 플로어(잡음 소스와 원치않는 신호를 전부 합한 것으로부터 생성된 신호의 측정)와 같은 여러 간섭 관련 파라미터를 포함할 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다. 제어 설정 포인트는 RF 네트워크와 시스템 환경의 실시간 프로파일(325)에 기초하여 통신 네트워크의 현재 상태를 평가하고 네트워크의 동작 상태를 조절하기 위해 피드백 신호가 생성되어야 하는지의 여부를 결정하기 위해 제어 시스템의 평가 모듈(330)에 의해 사용될 수 있다.
실시간 프로파일 모듈(325)은 환경 파라미터 모듈(320)에 의해 수신된 환경 입력 파라미터에 기초하여 통신 시스템의 실시간 프로파일을 생성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 실시간 프로파일은 통신 네트워크의 현재 동작 조건을 반영하는 정량적 파라미터를 포함한다. 실시간 프로파일은 QoS 및 간섭 관련 파라미터를 포함할 수 있다. QoS 관련 파라미터의 일부 예는 BER, 처리량, 지연/지터, 프로토콜 관련 파라미터 및 애플리케이션 관련 파라미터를 포함한다. 간섭 관련 파라미터는 수신된 신호 강도 지시기(RSSI), 비트당 에너지 대 잡음 전력 스펙트럼 밀도 비(Eb/N0), 반송파 대 간섭파 비(C/I), 및 잡음 플로어(잡음 소스와 원치않는 신호를 전부 합한 것으로부터 생성된 신호의 측정)와 여러 간섭 관련 파라미터를 포함할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에 따라, 실시간 프로파일은 통신 네트워크의 현재 동작 조건의 데이터그램, 스프레드시트 또는 다른 표현을 포함할 수 있다.
패턴 모듈(335)은 피드포워드 제어 응답을 생성하는데 사용될 수 있는 히스토리적 정량적 파라미터 패턴의 세트를 포함하는 패턴을 생성하도록 구성된다. 이 패턴은 환경 파라미터 모듈(320)에 의해 수신된 환경 파라미터와, 실시간 프로파일 모듈(325)에 의해 생성된 실시간 프로파일로부터 유도될 수 있다. 이들 패턴은 네트워크에서 사용 패턴을 반영할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 패턴은 날짜 및/또는 시간, 특정 애플리케이션 또는 프로토콜, 및/또는 특정 UE와 관련된 특정 드라이버를 포함할 수 있다.
제어 설정 포인트 모듈(315)에 의해 생성된 제어 설정 포인트와 실시간 프로파일 모듈(325)에 의해 생성된 실시간 프로파일은 평가 모듈(330)에 의해 평가되어 실시간 프로파일로 표현된 통신 네트워크의 현재 동작 파라미터를 제어 설정 포인트와 비교하여 네트워크의 현재 동작 조건이 정책 파라미터에 포함된 동작 요구조건을 충족시키는지 여부를 결정할 수 있다. 네트워크의 현재 동작 조건이 정책 파라미터에 개시된 요구조건을 충족시키지 못한다면, 평가 모듈(330)은 통신 시스템의 동작 파라미터가 조절될 필요가 있다는 것을 나타내는 피드백 신호를 생성할 수 있다.
제어 응답 모듈은 평가 모듈(330)로부터 피드백 신호를 수신하도록 구성된다. 제어 응답 모듈(340)(또한 본 명세서에서 최적화 모듈이라고도 지칭됨)은 오퍼레이터의 정책 요구조건을 충족시키기 위하여 통신 네트워크의 동작 파라미터를 최적화하도록 구성된다. 제어 응답 모듈(340)은 평가 모듈(330)로부터 수신된 피드백 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 제어 신호는 2개의 카테고리, 즉 "자체" 및 "원격"으로 분리된다. 자체 제어 신호는 기지국 자체(e(H)NB)에 적용되어 기지국의 동작 파라미터를 변화시킬 수 있고, 원격 제어 신호는 UE, 코어 네트워크 및 다른 e(H)NB를 포함하는 네트워크의 원격 디바이스 또는 성분에 적용되어 네트워크의 원격 디바이스나 성분의 동작 파라미터를 변화시킬 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따라 도 3에 도시된 시스템을 사용하여 RF 네트워크 및 시스템 환경의 피드포워드 및 피드백 조절을 생성하는데 사용될 수 있는 방법의 흐름도이다. RF 네트워크와 시스템 환경의 현재 상태 또는 새로운 현재 상태를 나타내는 업데이트된 환경 입력이 획득된다(단계 410). 이 환경 입력은 통신 시스템의 환경 파라미터 모듈(320)에 의해 생성된 환경 파라미터에 대응한다. 전술한 바와 같이, 환경 파라미터는 피코셀이나 펨토셀, 가입자 국, 및 매크로셀, 피코셀 및 펨토셀을 포함하는 인접한 셀로부터 획득된 RF 네트워크 및 시스템 환경과 관련된 실시간 정보를 포함할 수 있다. 실시간 프로파일은 또한 업데이트된 환경 입력으로부터 유도된다(단계 415). 일 실시예에서, 실시간 프로파일은 실시간 프로파일 모듈(325)에 의해 생성된 실시간 프로파일에 대응하며, 단계(410)에서 획득된 환경 입력 파라미터로부터 생성될 수 있다.
실시간 프로파일이 제어 설정 포인트 모듈(315)에 의해 생성된 설정 포인트와 일치하는지의 여부가 결정될 수 있다(단계 420). 전술한 바와 같이, 제어 설정 포인트는 제어 루프 타깃 값으로 사용될 수 있는 정량적 파라미터를 포함한다. 제어 설정 포인트는 네트워크 제공자에 의해 한정된 정책 파라미터로부터 유도될 수 있다. 실시간 프로파일이 설정 포인트와 일치하지 않는다면, RF 네트워크 및 시스템 환경과 관련된 수집된 실시간 정보는 네트워크의 동작 상태가 네트워크 제공자의 오퍼레이터 정책으로부터 유도된 설정 포인트로부터 벗어났다는 것을 지시한다. 이에 응답하여, 정책 파라미터와 일치하는 동작 상태 쪽으로 통신 네트워크를 조향하는 피드백 조절 제어 신호가 생성될 수 있다(단계 440).
패턴 모듈(335)은 실시간 프로파일과 환경 입력 파라미터(단계 425)로부터 패턴을 유도할 수 있다. 일 실시예에서, 패턴은 히스토리적 정량적 파라미터 패턴의 세트를 포함한다. 패턴이 변하였는지 여부가 결정되며(단계 430), 만약 패턴이 변하였다면, 히스토리적 정량적 파라미터 패턴이 원하는 상태 쪽으로 통신 네트워크를 조향하는데 사용될 수 있는 여러 동작 파라미터를 조절하는데 사용될 수 있는 피드포워드 제어 응답을 생성(단계 435)하는데 사용될 수 있다.
단계(440)에서 생성된 피드백 신호와 단계(435)에서 생성된 피드포워드 신호는 UE, 코어 네트워크 및 다른 e(H)NB를 포함하는'자체' e(H)NB 및 원격 디바이스에 적용될 수 있는 제어 신호의 세트를 생성(단계 450)하는데 사용될 수 있다.
네트워크 제공자가 오퍼레이터 정책을 변화시켰는지 여부가 결정된다(단계 470). 네트워크 오퍼레이터가 정책 파라미터에 변화를 가한 경우, 새로운 설정 포인트가 단계(410)로 되돌아가기 전에 오퍼레이터 정책으로부터 제어 설정 포인트 모듈(315)에 의해 생성(단계 475)될 수 있다. 그렇지 않으면, 본 방법은 환경 입력이 수집되는 단계(410)로 되돌아간다.
입력
SFF 기지국은 제어 응답 모듈(340)에 대한 피드백 및 피드포워드 신호를 생성하는데 사용될 수 있는 여러 환경 정보에 액세스를 할 수 있다. 이 정보는 실시간 프로파일 모듈(325)에 의해 생성된 실시간 프로파일과 패턴 모듈(335)에 의해 생성된 패턴을 생성하는데 사용될 수 있는 환경 파라미터(320)의 일부일 수 있다. 이 정보는 도 4에 도시된 방법의 단계(410) 동안 SFF 기지국에 의해 수집될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따라, 이하 환경 입력 데이터, 즉 (1) 매크로 BTS(들)로부터 신호 강도, (2) 다른 SFF 기지국(들)으로부터 신호 강도, (3) 매크로 기지국과 SFF 기지국이 공동 채널(또는 인접한 채널)인지 여부에 대한 지식; (4) 인접한 셀 식별 데이터; 및 (5) 매크로 네트워크 특정 정보 및 시스템 파라미터 임계값이 일반적으로 SFF 기지국에 이용가능하다(감지되고, 보고되고, 등). SFF 기지국에 이용가능할 수 있는 추가적인 정보의 일부 예는 DL 공동 채널 반송파 RSSI, LD 인접 채널 반송파 RSSI, 공통 파일럿 채널(CPICH) 칩당 에너지 대 총 잡음 전력(Ec/No), 수신된 총 광대역 전력(RTWP), PLMN(public land mobile network) ID, 셀 ID, LAC(Local Area Code), RAC(Routing Area Code), 스크램블링 코드, 공동 채널 CPICH 수신된 신호 코드 전력(RSCP), 인접 채널 CPICH RSCP, P-CHICH Tx 전력, 매크로 셀 데이터 율 및 매크로 셀 데드존 커버리지를 포함한다. 매크로셀 데이터 율과 매크로셀 데드존 커버리지는 매크로 국 부하, 활성 SFF 기지국의 수, SFF 기지국에서 매크로 국으로의 거리, 페이딩 환경 및 시각을 포함하는 여러 정보를 고려할 수 있다. SFF 기지국은 타깃 SNR, 측정된 SNR 및 수신된 전력을 포함하는 SFF 기지국에 이용가능한 매크로 국 파라미터 정보를 가질 수 있다.
조절
이하 항목은 (1) DL 전력, (2) UL 잡음 상승 타깃(UL 스케줄러), (3) UL 전력, (4) 제어 채널/데이터 채널 전력 비, (5) 수신기 이득, (6) 반송파 주파수, (7) DL 스크램블링 코드, (8) LAC, 및 (9) RAC를 감지하는 것을 통해 수신된 환경 정보에 응답하여 SFF 기지국에 의해 단계(450)에서 조절될 수 있는 파라미터의 유형의 일부 예이다.
추가적인 입력
SFF 기지국은 추가적인 입력 정보에 액세스를 할 수 있다. 이 정보는 실시간 프로파일(325)과 패턴(335)을 생성하는데 사용될 수 있는 환경 파라미터(320)의 일부일 수 있다. 이 정보는 도 4에 도시된 방법의 단계(410) 동안 SFF 기지국에 의해 수집될 수 있다. 예를 들어, 실시간 트래픽 메트릭과 같은 추가적인 입력은 또한 SFF 기지국에 이용가능할 수 있으며 실시간 프로파일(325)을 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 활성 UE의 수, 휴지 UE의 수, UE 이동성 및 위치 변화 지시기, 총 UL 사용량, 총 DL 사용량, 계층 4 내지 7 프로파일(음성, 비디오, 웹, FTP 등), 백홀 용량 및 연결에 따른 BER과 같은 실시간 트래픽 메트릭. 연결에 따른 BER 데이터는 하이브리드 자동 반복 요청(HARQ) 또는 다른 재시도 메커니즘 전에 또는 HARQ 또는 다른 재시도 메커니즘 후에 얻어질 수 있다. 일부 실시예에서, 연결에 따른 BER이 HARQ 없이 얻어질 수 있다. 일부 실시예에서, 연결에 따른 BER 데이터는 재시도시에 통계값을 포함할 수 있다.
(패턴(335)과 같은) 히스토리적 패턴 데이터는 또한 시각 데이터, 요일 데이터, 국지적 휴일 데이터, 네트워크를 입력하는 알려진/알려지지 않은 UE, 일반적인 사용 율, 및 일반적인 사용 지속시간과 같은 것으로 SFF 기지국에 이용가능할 수 있다. 이 히스토리적 데이터는 패턴(335)을 생성하는데 사용될 수 있으며, 이는 전술한 바와 같이 피드포워드 제어 신호를 생성하는데 사용될 수 있다.
정책 입력 데이터는 또한 QoS 요구조건 데이터, 우선권 데이터, 패킷 검사 데이터 및 개선된 안테나 입력과 같은 것으로 SFF 기지국에 이용가능할 수 있다. 이 정책 정보는 전술한 오퍼레이터 정책 데이터(310)의 일부일 수 있다. QoS 요구조건 데이터는 지연 공차 데이터 지터 공차 데이터, BER/PER 공차 데이터, 최소 허용 율 데이터 및/또는 다른 QoS 관련 데이터를 포함할 수 있다. 우선권 입력 데이터는 유저들 사이에, 서비스 분류들 사이에, 연결들 사이에, 및/또는 동일한 서비스 분류로부터 오는 패킷들 사이에 우선권과 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 패킷 검사 데이터 및 개선된 안테나 입력 데이터는 또한 SFF 기지국에 이용가능할 수 있다.
추가적인 파라미터 조절
추가적인 파라미터는 초과 가입을 개선하기 위하여 단계(450)에서 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 변조 및 코딩, 서브채널화, 프레임 내 시간, 서브 채널 및 시간 홉핑, 다중 입력 다중 출력(MIMO) 파라미터 및 빔 성형과 같은 RAN/RF 파라미터가 통신 시스템에서 초과 가입을 개선하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 트래픽 정책이 초과 가입을 개선하는데 사용될 수 있다. 율 제한, 패킷 차단, 패킷 누락 및/또는 지능적인 폐기를 포함하는 여러 유형의 트래픽 정책 유형이 사용될 수 있다. 초과 가입을 개선하는데 사용될 수 있는 지능적인 폐기를 위한 여러 기술이 이하에 설명된다.
성능 최적화
일 실시예에서, 설명된 시스템 및 방법은 QoS, 우선권 및 정책에 기초하여 확장된 RAN/RF 파라미터를 변화시켜서 성능을 최적화하도록 최적화 모듈(또한 본 명세서에서"최적화 모듈"이라고도 지칭됨)을 포함한다. 일 실시예에 따라, 최적화 모듈은 매크로 셀, 피코 셀 또는 펨토셀 기지국을 포함하는 기지국에 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 최적화 모듈은 각 서비스 분류(CoS) 또는 연결을 위한 BER/PER 또는 다른 품질 메트릭 레벨을 수립하도록 구성된다. 일 실시예에서, 품질 메트릭은 알려진/알려지지 않은 유저 장비에 기초하여 우선권이 할당될 수 있으며, 여기서 알려진 유저 장비에는 알려지지 않은 유저 장비에 비해 우선권이 주어질 수 있다. 유저 장비는 이동 가입자 국, 과도적인 가입자 국, 및 정지 가입자 국을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 품질 메트릭은 특정 UE 신분에 기초하여 우선권이 할당될 수 있으며, 또 다른 실시예에서, 품질 메트릭은 애플리케이션에 기초하여 우선권이 할당될 수 있다.
일 실시예에 따라, 최적화 모듈은 각 서비스 분류 또는 연결을 위해 요구되는/원하는 처리량을 수립하도록 구성된다. 요구되는/원하는 처리량은 UE가 알려져 있거나 알려져 있지 않은 것인지 여부에 기초하여, 특정 UE 신분에 기초하여, 또는 특정 애플리케이션에 기초하여 선택적으로 변경될 수 있다.
일 실시예에 따라, 최적화 모듈은 베이스라인 간섭 시나리오 및 베이스라인 RAN/RF 파라미터를 유도하는 표준 기반 방안을 사용하도록 구성된다.
일 실시예에 따라, 베이스라인 간섭 시나리오 및 베이스라인 RAN/RF 파라미터는 상태가 통신 네트워크에서 변할 때 실시간으로 변할 수 있다. 예를 들어, 변하는 상태의 일부는 활성/비활성 UE의 수, 인접한 셀 내 트래픽 및 라운드 트립 지연, RSSI 및 수신 빔 성형을 통한 추적과 같은 UE의 위치 변화 지시기를 포함한다.
일 실시예에 따라, 최적화 모듈은 상태가 변할 때 실제 시나리오 및 실제 RAN/RF 파라미터를 실시간으로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, BER 또는 서비스 품질 메트릭이 임계값 미만으로 떨어지면, 요구되는 물리적 서비스 파라미터는 베이스라인 값보다 더 강하게 설정될 수 있다. 예를 들어, MIMO는 변할 수 있으며 빔 성형 개선된 안테나 기술이 적용될 수 있다. 나아가, 변조 및 코딩 변화가 강인함을 개선하기 위하여 이루어질 수 있다. 대안적으로, 베이스라인 간섭 시나리오 및/또는 RAN/RF 파라미터를 초과하는지의 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 이 결정은 감지 데이터, 중앙 제어기로부터 허가/중앙 제어기와의 협상, 인접한 BTS로부터 허가/BTS와의 협상, 또는 간섭을 최소화하기 위한 사용 공간적 다중화(빔 성형 등)에 기초할 수 있다. 대안적으로, 서브 채널 및 프레임 내 시간 위치(예를 들어 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼, 시간 슬롯 등)가 정규 간섭을 피하도록 선택될 수 있다. 대안적으로, 서브 채널과 프레임 내 시간 위치는 통계적으로 간섭을 피하거나 선택적으로 또는 잠재적으로 야기된 간섭을 증가시키지만 영향의 랜덤화를 통해 완화하도록 랜덤화될 수 있다.
일 실시예에서, 요구량이 새로운 최대 총 처리량(활성 UE 및 휴지 UE를 관리하기 위한 대역폭을 포함하는, DL 또는 UL)을 초과한다면, 최적화 모듈은 초과 가입을 완화하기 위한 단계를 취할 수 있다. 일 실시예에서, 지연 공차 트래픽이 요구량을 일시적으로 감소시키려고 지연될 수 있다. 예를 들어, 하나의 방안은 라이브 비디오와 같은 컨텐츠를 지연하는 것과 버퍼링하는 것을 포함한다. 라이브 비디오는, 지연(지터)의 변동이 지연/지터 버퍼의 용량/시간 제한 내에 유지되는 한, 지연되고 버퍼링될 수 있다. 다른 실시예에서, 컨텐츠를 "차후 사용을 위해 다운로드"하는 것의 상당한 지연이 네트워크에 대한 요구량을 감소시키기 위해 사용된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 컨텐츠가 수신될 때 소비되지 않고 있는 음악 및/또는 비디오 컨텐츠(예를 들어, 비스트리밍 컨텐츠(non-streaming content))의 다운로드는 네트워크에 대한 요구량이 감소할 때까지 일시적으로 지연될 수 있다.
다른 실시예에서, 요구량이 새로운 최대 총 처리량을 초과하는 경우, 최적화 모듈은 네트워크에 대한 요구량을 감소시키기 위해 서비스 내 프레임을 선택적으로 폐기할 수 있다. 예를 들어, 일부 MPEG(Moving Picture Experts Group) 프레임이 다른 프레임보다 덜 중요하며 통신 시스템에 대한 요구량을 감소시키기 위하여 선택적으로 폐기될 수 있다. 다른 예에서, 서비스를 위한 최소 허용가능한 율을 초과하는 패킷이 요구량을 감소시키기 위해 폐기될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 요구량이 새로운 최대 총 처리량을 초과하는 경우, 호출 허가 제어(CAC: call admission control)가 서비스를 줄이는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 서비스는 우선권에 기초하여 줄어들 수 있는 반면, 일부 실시예에서 서비스는 애플리케이션에 기초하여 줄어들 수 있다.
일 실시예에 따라, 요구량이 새로운 최대 총 처리량을 초과하는 경우 취해진 여러 완화 조치들은 상태가 개선되는 경우에는 역전될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 히스테리시스가 반응을 원활화하기 위해 사용될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따라 QoS, 우선권 및 정책에 기초하여 확장된 RAN/RF 파라미터를 변화시키는 것에 의해 성능을 최적화하는 전술한 최적화 모듈에 의해 구현될 수 있는 방법을 도시하는 흐름도이다. 일 실시예에서, 도 5에 도시된 방법은 예를 들어 MAC 및 PHY 부에 있는 도 3에 도시된 제어 시스템에 의해 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 도 5의 방법은 도 4의 단계(450)에서 구현될 수 있다.
본 방법은 단계(501)에서 시작하며, 여기서 본 방법은 시스템의 RAN/RF 측면(단계 510, 512 및 514)과 시스템의 QoS 및 트래픽 관리 측면(단계 520, 522, 524 및 526)을 병렬로 결정한다.
단계(510)에서, 베이스라인 간섭 시나리오가 유도되고 모니터링되고 RAF/RF 파라미터 설정을 위한 베이스라인이 생성된다. 일 실시예에서, 베이스라인 간섭 시나리오를 유도하는데 사용된 입력은 3GPP TS 25.967에서 제안된 것과 같은 일반적인 입력과, 이 문헌에서 제안된 것과 같은 추가적인 입력 또는 이들 둘 모두를 포함할 수 있다. RAN/RF 파라미터 조절은 3GPP TS 25.967에서 제안된 것과 같은 일반적인 입력과, 이 문헌에서 제안된 것과 같은 추가적인 RAN/RF 파라미터 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 단계(510)는 평가 모듈(330)에 의해 수행될 수 있다.
단계(512)에서, 간섭 시나리오에 영향을 미치는 인자와 RF 네트워크와 시스템 환경의 현재 상태를 나타내는 RAN/RF 파라미터 중 어느 것이 변하였는지가 실시간으로 결정된다. 이들 인자가 변하지 않았다면, 이러한 병렬 활동은 단계(530)로 나아가는 방법으로 계속된다. 인자가 변하였다면, 방법은 단계(514)로 진행하며, 여기서 베이스라인 간섭과 RAN/RF 파라미터가 관찰된 변화를 고려하도록 변경되고, 본 방법은 결정 단계(530)로 진행한다. 일 실시예에서, 단계(512)는 평가 모듈(330)에 의해 수행될 수 있고, 단계(514)는 제어 응답 모듈(340)에 의해 수행될 수 있다.
서비스의 분류와 개별 연결에 대한 영향을 관리하고 그 역으로 인터페이스 환경에 대해 개별 서비스 및 이와 연관된 서비스 분류의 영향을 관리하는 공정이 단계(510)와 병렬로 시작될 수 있다. 단계(520)에서, 최대 또는 타깃 비트 에러 율(BER) 또는 패킷 에러 율(PER)(또는 다른 품질 메트릭)이 각 서비스 분류 또는 각 개별 서비스 또는 연결을 위해 수립된다. 각 개별 서비스 또는 연결의 실제 BER, PER 또는 다른 품질 메트릭이 모니터링될 수 있다. 최대 또는 타깃 BER 및 PER 값이 네트워크 제공자에 의해 제공된 오퍼레이터 정책 정보(310)에 기초하여 결정될 수 있다. 추가적으로, 단계(520)에서, 서비스의 처리량 요구 또는 타깃이 또한 결정될 수 있다. 이들 처리량 타깃은 처리량의 상이한 레벨을 요구하는 QoS의 다수의 레벨에 대응하는 다수의 레벨을 가질 수 있다. 처리량 타깃은 통신 프로토콜의 여러 계층에서 사용되는 애플리케이션이나 전송 메커니즘의 지식에 기초하여 예상되는 재송신을 고려할 수 있다. 일 실시예에서, 단계(520)는 제어 설정 포인트 모듈(315)에 의해 수행될 수 있다.
단계(522)에서, BER 또는 PER와 같은 실제 에러 율 또는 다른 실제 품질 메트릭이 단계(510)에서 결정된 연결을 위한 타깃 임계값을 초과하는지의 여부가 결정된다. BER 또는 다른 품질 메트릭이 연결을 위한 임계값을 초과한다면, 본 방법은 교정 동작을 취하는 공정을 시작하기 위해 결정 단계(524)로 진행한다. 그렇지 않으면, 품질 메트릭이 타깃보다 더 악화되지 않으면, 본 방법은 결정 단계(530)로 진행한다. 일 실시예에서, 단계(522)는 평가 모듈(330)에 의해 수행될 수 있다.
단계(524)에서, 영향을 받은 서비스 제공자가 인접한 셀에서 활성인 서비스와 더 큰 간섭을 야기할 수 있는 베이스라인 간섭 시나리오와 베이스라인 RAN/RF 파라미터를 초과할 수 있는 방식으로 동작하는 것이 허용가능한지 여부가 결정된다. 예를 들어, 송신 전력에 있어서의 시간적으로 약간의 증가(예를 들어, 0.5dB)는 인접한 셀에서의 서비스와의 간섭에 있어서의 허용가능한 증가를 추가할 수 있다. 베이스라인 간섭 시나리오와 베이스라인 RAN/RF 파라미터를 초과할 수 있는 방식으로 영향을 받은 서비스 제공자가 동작하는 것이 허용가능하다면, 본 방법은 단계(514)로 진행하며 여기서 베이스라인 간섭 시나리오와 RAN/RF 파라미터가 서비스를 위한 개선된 QoS를 위한 요구를 수용하도록 시간적으로 조절될 수 있다. 일 실시예에 따라, 이 조절은 영향을 받은 서비스 또는 연결에 대해서만 허용될 수 있으며 또는 셀을 위해 일반적으로 허용될 수 있다. 일 실시예에서, 단계(524)는 평가 모듈(330) 및/또는 제어 응답 모듈(340)에 의해 수행될 수 있다.
결정 단계(524)에서, 베이스라인 간섭 시나리오가 초과되지 않은 것으로 결정되면, 본 방법은 단계(526)로 진행하며, 여기서 서비스 송신 파라미터가 현재 베이스라인 간섭 시나리오를 어김이 없이 타깃 BER/PER 또는 품질 메트릭을 달성하도록 변경된다. 일 실시예에서, 이것은 변조 및 코딩의 변화, 송신 전력 또는 다른 조절가능한 송신 파라미터의 임의의 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 단계(526)는 제어 응답 모듈(340)에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에 따라, 파라미터가 조절될 때, 요구량을 충족시키기 위한 대역폭 요구조건이 셀의 현재 이용가능한 총 처리량을 초과할 수 있을 가능성이 있다. 그리하여 본 방법의 두 병렬 경로가 결정 단계(530)로 진행하며, 여기서 요구량이 현재 이용가능한 총 처리량을 초과하는지의 여부에 대해 결정된다. 셀의 현재 이용가능한 총 처리량이 초과되지 않는다면, 방법은 단계(501)로 되돌아가며 계속적으로 반복될 수 있다. 만약 그렇지 않으면, 방법은 반복하기 위해 단계(501)로 가기 전에 단계(540)로 이어진다. 단계(540)에서, 초과 가입을 완화하는 방법이 선택되고 적용된다. 초과 가입을 완화하는 여러 방법이 아래에 설명된다. 일 실시예에서, 단계(530, 540)는 제어 응답 모듈(340)에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에 따라, 도 5에 도시된 방법은 예를 들어 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 시스템에서 독립적으로 동작하는 업링크 경우와 다운링크 경우를 포함할 수 있다. 그 역으로, 다른 실시예에서, 업링크 및 다운링크 경우는 시분할 듀플렉스(TDD) 시스템에서 정보를 공유할 필요가 있으며 여기서 업링크와 다운링크가 동일한 주파수에 있으며 그리하여 특정 상황에서 간섭에 기여할 수 있다. 이것은 업링크/다운링크 비를 동적으로 적응시키는 TDD 시스템에서 특히 그러할 수 있다.
일 실시예에서, 최적화 모듈은 또한 잠재적인 초과 가입을 감소시키기 위해 예상된 적응을 수행하기 위해 히스토리 데이터에 기초하여 성능을 최적화하는 다른 방법을 구현할 수 있다. 일 실시예에서, 최적화 모듈은 오퍼레이터 정책(310)을 업데이트하는데 사용될 수 있는 이 제2 방법을 구현할 수 있다. 간섭 히스토리는 다른 네트워크 요소(예를 들어, 코어 네트워크, BTS, UE)로부터 수신된 공유 메트릭의 사용을 통해 및/또는 감지를 통해 형성될 수 있다. 간섭 데이터는 여러 시간 프레임에 대한 간섭 패턴의 화상을 형성하기 위하여 날짜 및/또는 시간에 의해 그룹화될 수 있다. 예를 들어, 간섭 데이터는 시각, 요일에 의해 또는 휴일이나 비휴일로 데이터를 표시하는 것에 의해 그룹화될 수 있다. 감지 및/또는 공유 메트릭은 또 SFF 기지국의 셀 및/또는 인접한 셀에 대해 트래픽 메트릭을 더 포함할 수 있다. 이는 또한 가중된 평균, 지수 평균(exponential averaging) 또는 일부 다른 방법이 보다 최근의 데이터에 더 높은 중요성을 제공하는데 사용되는"메모리 감소(memory trail off)를 통한 업데이트"를 포함할 수도 있다.
형성된 간섭의 히스토리에 기초하여 우선권 결정(Preemptive decision)이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 더 많이 또는 더 적게 엄격한 CAC, 정책 및/또는 전력 제어가 초과 가입 가능성을 감소시키는데 도움이 될 수 있는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 강인함 대 BER/PER를 트레이드오프할 수 있는지에 대해 결정이 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따라, 도 5에 도시된 전술한 제1 방법에 기초하여 실시간 모니터링이 예상치 못한 사용 패턴이 제2 방법에서 설명된 예상 간섭 방법을 파괴하는 경우에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 예상 데이터는 베이스라인 시나리오에서 사용될 수 있으며 제1 방법은 시스템의 실시간 최적화를 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 방법을 사용하여 생성된 예상 데이터는 오퍼레이터 정책(310)을 업데이트하는데 사용될 수 있고 제1 방법은 업데이트된 정책을 적용하는데 사용될 수 있다.
지능적인 폐기
도 5를 참조하면, 지능적인 폐기가 단계(526)에서 송신 파라미터의 변형에 의하여 야기된 또는 단계(514)에서 간섭 시나리오 및 RAN/RF 파라미터를 변화시키는 것에 의해 야기된 초과 가입을 완화시키기 위해 방법 단계(540)의 기술들 중 하나의 기술로서 사용될 수 있다. 이것은 지능적인 폐기의 반응 형태이다. 대안적으로, 이용가능한 지능적인 폐기 기술의 지식은 단계(520)에서 처리량 레벨 타깃, 단계(526)에서 송신 파라미터 변경, 및 단계(514)에서 간섭 시나리오 및 RAN/RF 파라미터의 변화에 영향을 미치는데 사용될 수 있다. 이것은 지능적 폐기의 상호작용 형태이다. 상호작용 형태는 대역폭의 미래의 초과 가입을 예상하기 위해 다른 시스템 정보를 사용하는 것에 의해 사전 활동으로 더 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 지능적인 폐기는 스케줄링을 수행하는 통신 네트워크의 임의의 개체에 의해 실행될 수 있다. 이것은 매크로 셀, 피코셀, 기업 펨토셀, 주거 펨토셀, 릴레이, 또는 임의의 다른 형태의 스케줄링을 포함하는 임의의 형태의 베이스 스테이션에 의해 다운링크 대역폭의 스케줄링을 포함할 수 있다. 지능적인 폐기는 고정된 것이든 이동하는 것이든 유저 디바이스 그리고 릴레이 디바이스를 포함하는 업링크 방향으로 송신하는 임의의 형태의 디바이스에 의해 실행될 수 있다. 일 실시예에서, 지능적인 폐기는 디바이스의 동작을 중앙에서 지시하는 코어 네트워크에서 구현되는 스케줄링 알고리즘이나 모듈에 의해 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 지능적인 폐기는 또한 지능적인 폐기를 할 수 있는 유저 디바이스와 같은 다른 개체에 의해 사용하기 위한 업링크 대역폭을 할당하는 기지국과 같은 개체에 의해 예상적으로 수행될 수 있다. 기지국과 유저 디바이스는 유저 디바이스가 지능적인 폐기 능력을 가지는지 또는 유저 디바이스의 모델 식별자에 기초하여 알려질 수 있는지를 협상할 수 있다. 일 실시예에 따라, 지능적인 폐기를 할 수 있는 네트워크에서 다른 개체에 의해 사용하기 위한 대역폭을 할당하는 기지국과 같은 개체가 유저 디바이스와 같은 다른 개체로 협력할 수 있는 이 방안은 협력식 지능적인 폐기라고 지칭될 수 있다.
반응식 지능적인 폐기
도 5의 단계(530)에서, 대역폭에 대한 애플리케이션 계층 처리량이 현재 이용가능한 총 처리량을 초과하는지의 여부 또는 특정 세션이나 연결이 그 할당된 처리량을 초과하는지의 여부에 대해 결정이 이루어진다. 예를 들어, 단계(520)에서, 처리량 레벨 타깃은 해당 기지국에 의해 서비스되고 있는 활성 연결을 위해 구축될 수 있다. 이들 타깃 레벨은 초당 바이트 또는 초당 비트로서 정량적인 용어로 표현될 수 있다. 일 실시예에서, 이들 타깃 레벨은 재송신을 위해 허용을 포함할 수 있다. 단계(526)에서 선택된 송신 파라미터와 단계(510, 514)에서 선택된 RAN/RF 파라미터에 기초하여, 처리량 레벨은 3GPP LTE에서 사용되는 자원 블록, QAM 심볼, OFDM 심볼, 서브 채널, UL/DL 비, 또는 이들의 조합과 같은 요구되는 물리적 계층 자원으로 변환될 수 있다. 요구되는 물리적 계층 자원은 HARQ 또는 다른 재송신을 위한 허용을 포함할 수 있다. 물리적 계층 자원으로 일단 변환되면, 처리량 레벨 타깃이나 요구량은 단계(530)에서 지시된 바와 같이 이용가능한 물리적 계층 자원과 비교될 수 있다. 이 비교는 현재 물리적 자원에 대한 요구량이 이용가능한 물리적 자원을 초과하는 것을 나타내는 결과를 리턴할 수 있다. 이 경우에, 물리적 자원 요구량의 감소는 이용가능한 물리적 자원을 초과하지 않게 하기 위하여 필요하다. 이것은 이어서 세션, 연결 및/또는 애플리케이션에서 대역폭에 대한 현재 요구량에서 필요한 감소량을 결정한다.
대안적인 실시예에 따라, 다른 방법을 사용하여 물리적 자원에 대한 요구량이 반응식 지능적인 폐기를 위해 사용될 수 있는 이용가능한 처리량 메트릭을 제공할 수 있는 이용가능한 물리적 자원을 초과하는지의 여부를 결정할 수 있다.
일단 애플리케이션 계층 처리량 요구량이 이용가능한 물리적 자원을 초과하는 것으로 결정이 이루어지면, 지능적인 폐기가 단계(540)에서 사용되어 개별 서비스를 줄일 필요를 최소화하면서 최종 유저에 의해 인식된 품질을 최대화하며 요구량을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, VoIP 서비스를 위한 자원 요구량이 이용가능한 물리적 자원을 10% 초과하는 경우, 랜덤한 (비지능적인) 폐기가 연속적이거나 거의 연속적인 VoIP 패킷이 폐기되게 할 수 있다. 이와 대조적으로, 반응식 지능적인 폐기는 호의 인식된 품질을 보존하면서 대역폭에 대한 초과 요구량의 적어도 일부분을 감소시키기 위하여 누락될 수 있는 패킷의 수를 식별할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 지능적인 폐기 시스템에서, 스케줄러(278)(도 2b 참조)가 매 10번째 패킷을 폐기할 수 있다. 이것은 스케줄러에 의해 이미 대기된 패킷이거나 또는 대기하려고 하고 있는 패킷이거나 이들 둘 모두의 패킷을 포함할 수 있다. 지능적인 폐기 방법에 의해 폐기된 패킷의 균일한 분배는 랜덤한 폐기 알고리즘에 의해 폐기된 패킷을 응집시키는 것보다 최종 유저에게 덜 눈에 띌 수 있다. 일 실시예에 따라, 선택된 패턴이 폐기되는 연속적 및 거의 연속적인 패킷의 수를 최소화하는 한, 폐기될 패킷을 선택하는데 다른 패턴이 사용될 수 있다.
일 실시예에 따라, 폐기 방법은 또한 사용되고 있는 특정 음성 프로토콜 및 코덱에 따라 조정될 수 있다. 지능적인 폐기는 품질 스코어에 의해 결정되고 오퍼레이터, 시스템 또는 로컬 정책과 비교해서 허용가능한 품질을 가지는 호(call)가 계속될 수 있게 한다.
다른 예에서, MPEG-2 송신시에, 사람은 MPEG-2 송신에서 비디오 품질의 변화를 인식하는 것보다 오디오 패킷의 변화를 더 용이하게 인식하기 때문에 비디오 패킷보다 오디오 패킷이 더 중요하다. 추가적으로, 비디오 패킷은 인트라 코딩된 프레임("I 프레임"), 예측 코딩된 프레임("P 프레임") 및 양방향 예측 코딩된 프레임("B 프레임")으로 구성된다. I 프레임의 손실은 일반적으로 P 프레임이나 B 프레임의 손실보다 MPEG-2 송신의 품질에 보다 치명적이다. 사실, I 프레임이 손실되면 P 프레임이 올바르게 수신된다고 하더라도 수신 디바이스가 P 프레임을 사용할 수 없게 된다. 그래서, MPEG-2에서 지능적인 폐기는 I 프레임에 우선하여 P 프레임과 B 프레임을 폐기하고 오디오 프레임에 우선하여 모든 형태의 비디오 프레임을 폐기할 수 있다.
MPEG-4 송신에서, MPEG-2로부터 유래된 프레임들 사이에 구분에 더하여, 11개 레벨의 공간적 스케일러빌리티(spatial scalability), 3개 레벨의 시간적 스케일러빌리티, 및 비디오 애플리케이션에 따라 가변적인 개수의 레벨의 품질 스케일러빌리티가 있다. 정교한 입도(fine grain)의 스케일러빌리티는 이들을 11개 레벨의 스케일러빌리티로 결합시킨다. 일 실시예에서, 정보로 패킷을 "표시"하는 것이 수행될 수 있고 이 표시는 이용가능한 물리적 자원이 변할 때 정교한 입도의 품질 변화를 가능하게 하는 지능적인 폐기에 의해 사용될 수 있다.
VoIP 예에서와 같이, MPEG 예에서, 지능적인 폐기는 스케줄링 큐(queue)에 입력 시에 폐기하는 것은 물론 이미 대기된 패킷을 폐기할 수 있다. 패킷의 퍼센트의 지능적인 폐기는 시스템의 호출 허가 제어(CAC) 방법에 의해 더 많은 서비스가 유지되고 허용될 수 있게 한다.
단계(540)에서, 물리적 계층 자원 제한을 충족시키는데 적용된 지능적인 폐기를 가질 수 있는 하나를 초과하는 서비스의 선택이 있을 수 있다. 지능적인 폐기를 적용할 서비스 또는 서비스들을 선택하는데 사용될 수 있는 기준이 다수 있다. 예를 들어, 지능적인 폐기는 유사하게 영향을 미치는 모든 서비스 또는 선택된 서비스의 분류 또는 세트 내에 있는 모든 서비스에 라운드 로빈 방식으로 적용될 수 있다. 지능적인 폐기는 일부 그룹에 있는 최종 유저 또는 최종 유저의 멤버십의 신분에 기초하여 적용될 수 있다. 예를 들어, 상이한 유저는 네트워크의 오퍼레이터와 상이한 서비스 레벨의 합의에 대해 더 많이 또는 더 적게 지불할 수 있다. 더 낮은 레벨의 합의를 가지는 유저는 더 높은 레벨의 합의를 가지는 유저에 우선하여 영향을 받을 수 있다. 다른 네트워크로부터 로밍하는 유저는 네트워크에 직접 가입하는 유저보다 우선하여 지능적인 폐기에 의해 영향을 받을 수 있다. 결정은 서비스 유형이나 애플리케이션에 기초할 수 있다. 예를 들어, Skype와 같은 제3 자의 애플리케이션을 통해 이루어지는 VoIP 호는 오퍼레이터에 의해 직접 제공되는 VoIP 서비스를 통해 이루어진 VoIP 호보다 우선하여 영향을 받을 수 있다. 어느 서비스가 영향을 받는지는 최대 총 처리량에 따라 알고리즘적으로 결정될 수 있다. 지능적인 폐기를 적용하는 방법에 대한 결정은 시스템, 오퍼레이터 또는 자율적인 정책에 기초한다. 예를 들어, 디바이스는 시스템이나 오퍼레이터 정책에 의해 변경되거나 오버라이드될 수 있는 디폴트 정책을 가질 수 있다.
어느 서비스가 영향을 받을지에 대한 결정은 상대적인 저하, 먼저 영향을 받는 것, 예를 들어 관찰된 품질이 폐기된 데이터의 상대적 품질에 상관없이 지능적인 폐기에 의해 거의 영향을 받지 않는 서비스에 기초할 수 있다. 이것을 용이하게 하기 위해, 단계(540)는 여러 서비스를 위한 가능한 처리량 레벨 각각에 대한 스코어를 계산할 수 있다. 이들 스코어는 각 처리량 레벨에 대해 관찰된 품질의 상대적 레벨을 나타낸다. 이들 스코어는 음성 품질을 스코어하는데 사용된 MOS 스코어와 같은 주관적인 기준에 기초하거나 서비스로부터 특징의 제거와 같은 정량적인 것일 수 있다. 이 스코어는 어느 서비스가 지능적인 폐기가 적용되는 것인지 그리고 어느 정도 적용되는 것인지 결정하는 것의 일부로서 단계(540)에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 서비스에 대해 가능한 처리량 레벨의 세트에 대해 스코어 세트가 대역폭을 요구하면, 타깃 대역폭 레벨이 여러 처리량 레벨에 대해 계산된 스코어 세트에 기초하여 하나 이상의 서비스에 대해 선택될 수 있고, 각 서비스와 연관된 패킷이 서비스와 연관된 타깃 처리량 레벨에 서비스 각각과 연관된 처리량을 감소시키기 위해 선택적으로 폐기될 수 있다.
반응식 지능적인 폐기는 패킷의 송신이나 배치에 관한 선택을 할 수 있는 시스템의 임의의 부분에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 기지국, 피코 국, 펨토 국 또는 릴레이 국은 패킷을 송신하고 수신하는 트랜시버를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에 따라, 이들 국은 업링크 및/또는 다운링크에 대역폭을 할당하는 일을 담당하는 MAC 계층(276)(도 2b 참조)을 포함할 수 있다. MAC 계층은 바람직하게는 스케줄러(예를 들어, 도 2b에 있는 스케줄러(278))와 송신 전에 패킷을 저장하는 버퍼를 포함하거나 이와 연관될 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에 개시된 지능적인 폐기 기술은 본 명세서에서 스케줄러라고도 지칭되는 패킷의 송신을 스케줄링하는 광고를 버퍼링하는 일을 담당하는 MAC 계층의 부분에서 구현될 수 있다. 대안적으로, MAC 스케줄러의 균등물이 중앙집중화된 스케줄링 및 가능하게는 버퍼링을 수행하는 코어 네트워크 요소에 존재할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, MAC 스케줄러의 균등물이 2개 이상의 기지국이나 다른 이와 유사한 디바이스에 방송 비디오 또는 오디오와 같은 데이터의 동시적인 송신을 협력하도록 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 지능적인 폐기 기술은 또한 업링크에서 송신 전에 데이터를 스케줄링하고 버퍼링하는 유저 디바이스의 MAC 스케줄러에서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따라, 코어 네트워크 또는 기지국(또는 균등 디바이스)은 다운링크 방향으로 폐기 결정을 더 순쉽게 하는 것을 용이하게 하기 위해 버퍼링 전에 패킷을 표시하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 유저 디바이스에 의해 업링크 송신을 위해 패킷의 버퍼링에 앞선 기능은 유저 디바이스에서 MAC 스케줄러 기능에 의해 더 손쉽게 폐기 결정을 하기 위해 패킷을 표시할 수 있다.
상호작용식 지능적인 폐기
이전에 설명된 반응식 지능적인 폐기에 더하여, 지능적인 폐기 방법은 개선된 성능을 얻기 위해 시스템 제어의 다른 측면과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 이제 도 5를 참조하면, 일 실시예에서, 단계(510)에서 최대 송신 전력을 낮추는 것과 같은 특정 RAN/RF 네트워크 동작 파라미터를 변화시키는 것은 인접한 셀의 관찰된 간섭을 줄이는 것에 의해 인접한 셀에 유익을 줄 수 있다.
대안적으로, 단계(526)에서 보다 강한 변조 구조를 선택하는 것은 또한 이와 유사한 효과를 가질 수 있다. 일반적인 시스템에서, 이들 변화는 이용가능한 물리적 자원의 감소를 유발하여 애플리케이션 계층 처리량 요구량이 이용가능한 대역폭을 초과하게 하는 것으로 인해 바람직하지 않을 수 있다. 이와 대조적으로, 단계(520)에서 상호작용식 지능적 폐기를 사용하는 시스템에서, 처리량 레벨의 세트는 활성 서비스에 대해 계산될 수 있다. 처리량 레벨의 세트는 단계(526)의 가능한 송신 파라미터 선택과 단계(510)의 가능한 RAN/RF 파라미터가 고려될 때 더 큰 범위의 물리적 자원 요구량을 나타낸다. 품질 레벨, 송신 및 RAN/RF 파라미터의 가능한 조합의 지식은 단계(510, 526)에서 시스템이 하나 이상의 서비스에 작은 양의 품질을 희생하여 일시적으로 또는 영구적으로 시스템의 강성을 실질적으로 증가시킬 수 있는 파라미터를 선택하게 한다.
상호작용식 지능적 폐기의 다른 구현예
도 6은 시스템 성능을 더 최적화하기 위해 지능적인 폐기를 이용하기 위하여 간섭 완화 및 전력 제어와 같은 네트워크 동작의 다른 측면을 가능하게 하는 도 5에 도시된 방법의 변경된 형태의 흐름도이다. 단계(620)에서, (도 5의 단계(520)에서와 같이) 서비스 또는 연결에 대해 단일 품질(예를 들어, BER 또는 PER) 및 처리량 레벨을 생성하는 대신에, 처리량 레벨 세트 및/또는 정량적인 품질 임계값(예를 들어, BER 및 PER)의 범위가 생성될 수 있다(605). 각 처리량 레벨에는 스코어가 적용될 수 있다. 스코어는 각 처리량 레벨에 대해 관찰된 품질의 상대적 레벨을 나타낸다. 일 실시예에 따라, 스코어는 각 처리량 레벨에 대해 관찰된 품질의 상대적 레벨을 나타내도록 각 처리량 레벨에 적용될 수 있다. 스코어는 음성 품질을 스코어 매기는데 사용되는 MOS 스코어와 같은 주관적인 기준에 기초할 수 있으며 또는 이 스코어는 서비스로부터 특징의 제거와 같은 정량적인 것일 수 있다. 스코어는 어느 서버가 지능적인 폐기가 적용될지 그리고 어느 정도까지 적용될지 결정하는 부분으로 단계(640)에서 사용될 수 있다.
데이터 블록(605)에 의해 예시된 처리량 레벨과 스코어의 세트는 단계(610), 결정 단계(612) 및 변경 단계(614)에 의해 사용되어 서비스 품질과 다른 시스템 동작 인자들 사이에 트레이드오프를 수행할 수 있다. 단계(626)와 같은 다른 단계들이 또한 성능 선택을 최적화하기 위해 처리량 레벨과 스코어의 세트를 사용할 수 있다. 예를 들어, 처리량 레벨과 스코어에 기초하여 단계(610)에서 방법은 개별 서비스에 대한 성능 저하가 인접한 셀에 야기된 간섭 감소에 비해 작을 수 있다는 지식을 가지고 서비스에 대해 더 많은 강한 변조와 더 작은 전력 베이스라인 파라미터를 적용하도록 선택할 수 있다. 사실, RAN/RF 파라미터의 변화는 인접한 셀로부터 간섭 감소 요청이나 네트워크 관리 개체 또는 다른 중앙에 위치된 제어 기능으로부터 간섭 감소나 잡음 플로어 감소 명령이나 요청 또는 네트워크 동작의 전력, 간섭 가능성 또는 일부 다른 측면을 감소시키는 자율적 결정에 대한 반응일 수 있다. 이런 방식으로 단계(610)와 이와 유사한 기능은 적절한 RAN/RF 파라미터를 선택하는 이전의 독립적인 작업에 적용될 수 있는 잠재적인 대안적인 동작으로부터 발생하는 처리량 영향에 의해 암시되는 품질 영향을 평가할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상호작용식 지능적 폐기 방법은 MAC 계층 스케줄러(예를 들어, 도 2b에서 스케줄러(278))의 균등물에서 폐기 기능과 상호작용식 지능적 폐기를 구현하는 국, 유저 디바이스 또는 네트워크 기능의 트랜시버에 의해 송신하기 전에 패킷 버퍼링 능력을 구현한다. 품질 임계값, 처리량 레벨 및 스코어의 세트의 편차는 코어 네트워크, 기지국(매크로, 피코 또는 펨토) 또는 유저 디바이스에서 구현될 수 있는 기능에 의해 수행될 수 있으며 지능적인 폐기를 수행하기 위해 MAC 계층에서 버퍼링과 스케줄링과 상호작용하는 상호작용식 지능적인 폐기 기능에 정보를 제공한다. 상호작용식 지능적인 폐기 기능은 또 RF 환경을 모니터링하는 물리적 계층 기능과 상호작용하고 코어 네트워크 기능과 상호작용하거나 인접한 셀의 RF 환경에 관한 정보를 교환하기 위해 다른 기지국이나 네트워크 요소에 있는 기능과 상호작용할 수 있다. 상호작용식 지능적인 폐기 내 네트워크 직면 기능은 서비스, 유저 디바이스 및 RF 환경에 관한 정보를 코어 네트워크 기능 또는 인접한 디바이스에 있는 상호작용식 지능적 폐기 기능에 제공할 수 있다. 상호작용식 지능적 폐기 방법은 특정 정보 패킷의 송신을 위해 RAN/RF 파라미터를 조절하는 RF 또는 물리적 계층(PHY) 제어 모듈에 정보를 제공할 수 있다.
사전 활동식 지능적 폐기
일 실시예에 따라, 사전 활동식 지능적 폐기는 초과 가입 조건이 예상될 때 지능적인 폐기를 서술적으로 수행하고 초과 가입 조건이 실제 발생하기 전에 폐기를 수행하는 기술이다. 사전 활동식 지능적 폐기는 네트워크 대역폭에 대한 예상된 요구량이 예상된 이용가능한 대역폭을 초과할 때 예상된 요구량을 감소시키는데 사용될 수 있다.
사전 활동식 지능적인 폐기는 반응적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 핸드오버의 예상은 더 많은 강한 변조의 예상을 생성하고 그리하여 이동국이 셀의 에지에 접근할 때 물리적 계층 자원 유닛당 처리량을 더 낮춘다. 사전 활동식 지능적 폐기는 실제 이벤트에 앞서 폐기하는데 사용될 수 있으며 이에 혼잡으로 인해 데이터의 랜덤한 손실이 아니라 데이터의 제어된 폐기로 더 원활한 핸드오버를 가능하게 한다.
사전 활동식 지능적 폐기는 상호작용식으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 이것은 인접한 셀에 간섭이나 인접한 셀로부터의 간섭이 특정 시간(통근 시간 등)에 증가한다는 히스토리 데이터로부터 알 수 있다. 사전 활동식 지능적 폐기에서 단계(612)는 RAN/RF 파라미터에 영향을 미치는 인자들이 변할 수 있는지를 결정하고 단계(614)에서 RAN/RF 파라미터들이 지능적 폐기가 품질과 처리량에 관한 시스템 정책에 기초하여 최적의 처리량과 품질을 보존할 수 있도록 시스템 파라미터를 사전 활동으로 변경하기 위하여 단계(620)에서 생성된 처리량 레벨과 스코어의 세트와 조합하여 변화가 요구된다는 가정에 기초하여 변경될 수 있다.
사전 활동식 지능적 폐기는 여러 자극이나 트리거 이벤트에 기초하여 수행될 수 있다. 사전 활동식 지능적 폐기의 실행을 트리거하는데 사용될 수 있는 자극이나 트리거 이벤츠의 유형의 일부예는,
(1) 움직임 - 디바이스가 고정되어 있지 않거나 일정 속도 임계값을 초과하는 것으로 결정되면, 사전 활동식 지능적 폐기가 처리량 이용가능성에 영향을 미치는 물리적 파라미터에 변화를 야기한 움직임 예상에 기초하여 지능적인 폐기를 수행할 필요성을 예상할 수 있다.
(2) 핸드오버의 예상 - 핸드오버의 가능성이 일정 임계값 메트릭을 초과하는 것으로 결정되면, 지능적인 폐기는 자원의 예상된 감소의 품질 영향을 최소화하기 위해 제어된 방식으로 데이터를 사전 활동으로 폐기할 수 있다.
(3) 시간, 요일 또는 다른 히스토리 패턴 - 히스토리 데이터는 자원의 감소가 예상가능한 시점에서 예상될 수 있는 것을 보여줄 수 있다. 사전 활동식 지능적 폐기는 더 낮은 자원으로 원활한 전이를 하기 위해 시스템을 준비할 수 있다.
(4) 셀 내 활성/비활성 유저 디바이스 - 셀 내 유저 디바이스의 수는 동작을 취하도록 반응식 지능적 폐기를 야기할 수 있는 요구량의 변동을 예상하는데 사용될 수 있다.
(5) 예비 자원 - 사전 활동식 지능적 폐기는 지능적 폐기가 적용되는 경우 더 활성인 호출을 서비스할 수 있는 호출 허가 제어(Call Admission Control)와 같은 다른 기능을 위한 자원을 예비로 보존하기 위하여 지능적 폐기를 사전 활동으로 수행하는 것에 의해 서비스 품질 보존을 도울 수 있다.
(6) 인접한 셀에의 변화 - 인접한 셀의 품질과 구성의 변화에 관한 정보는 인접한 셀의 수, 인접한 셀의 위치, 셀 오퍼레이터, 동작 주파수 및 대역폭, 활성/휴지 UE의 수, RF/RAN 파라미터를 포함하나 이로 제한되지 않는다.
추가적으로, 사전 활동식 지능적 폐기는 폐기의 하나의 레벨로부터 다른 레벨로 더 원활한 전이를 제공하여, 지터와 개별적인 패킷 지연과 같은 서비스 파라미터 품질에 대한 영향을 최소화시킬 수 있다.
일 실시예에서, 사전 활동식 지능적 폐기는 또한 요구되기 전에 폐기가 일어나서 자원 부족이 예상될 때 더 낮은 처리량을 적용하는 구현예에서 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 사전 활동식 지능적 폐기는 자원 부족이 예상되는 기간 동안 누락될 패킷이 신속한 폐기를 위해 태그되지만 예상된 자원 부족이 실제 발생하는 이벤트에서만 폐기되는 구현예에서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 지능적 폐기는 또한 그 반대 역할을 수행할 수도 있다, 즉 용량 제한이 일어나기 전에 채널에 패킷 송신을 가속시키는 것. 이것은 미래 단기 자원 한정의 회피를 가능하게 할 수 있다.
패턴을 생성하는데 사용되는 히스토리 또는 다른 데이터 또는 지능적 폐기를 사전 활동으로 구현하는데 사용되는 히스토리는 여러 자원으로부터 올 수 있다. 예를 들어 RF 모듈은 물리적 환경에 관한 정보를 수집할 수 있다. 다른 예에서, MAC 계층은 패킷 요구량과 처리량 및 활성 또는 비활성 유저 디바이스와 서비스의 수에 관한 정보를 수집할 수 있다. 일 실시예에서, 정보는 입력을 히스토리 트렌드로 변환하는 디바이스에서 로컬적으로 처리될 수 있으며 또는 다른 실시예에서, 정보는 히스토리 트렌드와 패턴으로 변환하기 위해 코어 네트워크 또는 임의의 다른 프로세서에 있는 기능으로 포워드될 수 있다. 히스토리 트렌드와 패턴은 디바이스에 의해 로컬적으로 사용될 수 있으며 또는 상호작용식 지능적 폐기가 사전 활동으로 적용되는 경우에서와 같이 디바이스들 사이에 공유될 수 있다.
이하 문단에서는 패킷을 폐기하는 것과 관련된 여러 추가적인 실시예가 설명된다. 일부 실시예는 특정 표준을 참조하여 설명된다. 그러나, 본 명세서에서 설명된 실시예는 다른 시스템과 표준에 적용될 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 또한 아래에 설명된 지능적인 폐기의 실시예는 반응식 지능적 폐기, 사전 활동식 지능적 폐기 및 상호작용식 지능적 폐기를 포함하는 전술한 시스템 및 방법을 사용하여 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 아래에 설명된 실시예는 도 4 내지 도 6을 참조하여 전술한 지능적인 폐기의 실시예와 관련하여 사용될 수 있다. 나아가, 아래에 설명된 실시예는 도 1 내지 도 3에 대하여 설명된 시스템과 같은 전술한 시스템의 실시예를 사용하여 구현될 수 있다.
특히, 아래에 설명된 실시예 중 하나 이상에 따라 패킷을 폐기하는 것은 스케줄링을 수행하는 통신 시스템 내에 있는 임의의 개체에서 실행될 수 있다. 이것은 매크로 셀, 피코 셀, 기업 펨토셀, 주거 펨토셀, 릴레이 또는 임의의 다른 형태의 기지국을 포함하는 임의의 형태의 기지국에 의해 다운링크 대역폭의 스케줄링을 포함한다. 다른 실시예에서, 아래에 설명된 실시예 중 하나 이상의 실시예에 따라 패킷을 폐기하는 것은 고정된 것이든 이동하는 것이든 유저 디바이스 및 릴레이 디바이스를 포함하는 업링크 방향으로 송신하는 임의의 형태의 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 아래에 설명된 실시예 중 하나 이상의 실시예에 따라 패킷을 폐기하는 것은 디바이스의 동작을 중앙에서 지시하고 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 비디오 서비스와 같은 다수의 최종 유저 디바이스에 공통인 서비스를 스케줄링하는 코어 네트워크에 수용된 스케줄링 알고리즘이나 모듈에 의하여 수행될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 아래에 설명된 실시예 중 하나 이상의 실시예에 따라 패킷을 폐기하는 것은 유저 디바이스와 같은 다른 개체에 의해 사용하기 위한 업링크 대역폭을 할당하는 기지국과 같은 개체에 의해 서술적으로 수행될 수 있다. 기지국과 유저 디바이스는 유저 디바이스가 본 명세서에 설명된 실시예 중 하나 이상에 따라 패킷을 폐기할 수 있는지를 협상할 수 있으며 또는 일부 실시예에서 유저 디바이스가 지능적인 폐기 능력을 가지는지 여부는 유저 디바이스의 모델 식별자에 기초하여 결정될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 아래에 설명된 패킷의 우선권 할당은 깊은 패킷 검사를 수행하는 디바이스와 같은 하나의 디바이스에서 수행될 수 있으며 이는 패킷의 표시를 초래할 수 있으며 여기서 이 표시는 지능적인 폐기를 수행하는 무선 기지국과 같은 다른 디바이스에 의해 사용된다.
도 7은 도 3의 제어 응답 모듈(340)의 일 실시예의 기능 블록도이다. 전술한 바와 같이, 일 실시예에서, 요구량이 네트워크에 대한 최대 총 처리량을 초과하는 경우, 제어 응답 모듈(340)은 네트워크에서 요구량을 감소시키기 위해 서비스 내 프레임을 선택적으로 폐기하는 것에 의해 응답할 수 있다. 도 7의 실시예에서, 제어 응답 모듈(340)은 우선권/부담 결정 모듈(744)("결정 모듈") 및 프레임/슬라이스 선택 모듈(746)("선택 모듈")을 포함한다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 프레임 또는 슬라이스 시 어느 프레임이나 어느 슬라이스를 폐기할지의 선택은 최종 비디오에서 시청 경험의 품질에 대해 상당한 영향을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 결정 모듈(744)은 다른 프레임에 비해 그 프레임의 상대적 중요성을 나타내는 값, 예를 들어 부담 또는 우선권을 결정한다. 선택 모듈(746)은 결정된 값에 기초하여 폐기 또는 누락할 하나 이상을 선택한다. 결정 모듈(744)과 선택 모듈(746)의 동작은 아래에 보다 상세하게 설명된다.
지능적인 폐기를 위한 우선권 할당
앞 부분에서 설명된 바와 같이, MPEG-2, MPEG-4, 및 H.264-AVC (MPEG-4 Part 10)에서, 비디오 스트림은 서로 다른 유형의 프레임, 즉 인트라 프레임이라고 종종 지칭되는 인트라 코드 프레임 또는 I 프레임, 예측 코딩된 프레임 또는 P 프레임 및 양방향 예측 코딩된 프레임 또는 B 프레임으로 인코딩된다. 프레임이란 시청 디바이스의 프레임 율로 시청 스크린에 디스플레이되는 것을 나타낸다. 예를 들어, 미국에서 사용되는 NTSC 표준은 초당 29.97개의 프레임으로 동작한다. 프레임은 매크로블록으로 구성된다. 매크로블록은 프레임의 16x16 픽셀 영역에 대응한다.
서로 다른 프레임 유형은 비디오 신호에서 에러 전파에 영향을 미칠 수 있는 서로 다른 종속성을 가진다. I 프레임은 임의의 다른 프레임에 의존하지 않도록 인코딩된다. 이것은 I 프레임이 일반적으로 최대 크기의 데이터를 포함하게 한다. P 프레임은 I 프레임 또는 종속하는 P 프레임에 기초하여 인코딩된다. 이것은 기본적으로 현재 P 프레임과 I 또는 P 프레임 사이에 차이를 인코딩하는 것을 가능하게 한다. 이것은 P 프레임이 일반적으로 I 프레임보다 더 적은 데이터를 포함하게 하는데 즉 이 P 프레임은 더 작아서 송신하는데 더 적은 대역폭을 소비한다. 그러나, P 프레임이 의존하는 프레임에서 에러는 이것이 에러 없이 수신된다 하더라도 P 프레임의 디코딩에 에러를 전파할 수 있다. B 프레임은 이전의 I 또는 P 프레임과 이후 I 또는 P 프레임에 모두 의존한다. 이 이중 종속성은 B 프레임이 I 프레임이나 P 프레임보다 더 작은 데이터를 일반적으로 포함하게 하지만 에러를 전파할 수 있게 한다. I 프레임과 P 프레임은 앵커 프레임 또는 참조 프레임이라고 종종 지칭된다.
이들 종속성은 매크로블록 레벨에서 실현된다. I 프레임은 다른 프레임에 있는 매크로블록에 종속함이 없이 인코딩된 I 매크로블록만을 포함한다. P 프레임은 I 매크로블록이나 P 매크로블록 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. P 매크로블록은 이전(또는 그 다음) I 프레임이나 P 프레임에 기초하여 인코딩된다. B 프레임은 I, P 또는 B 매크로블록 또는 임의의 조합을 포함할 수 있다. B 매크로블록은 이전 및 이후 I 또는 P 프레임 모두에 기초하여 양방향으로 인코딩된다.
I 프레임, P 프레임 및 B 프레임의 패턴과 이와 관련된 디코드 종속성은 화상 그룹(GOP) 또는 예측 구조라고 지칭된다. GOP 및 프레임 또는 프레임의 일부분의 상대적인 에러 전파 또는 정보 운반 가능성에 대한 지식이나 이를 예측하는 능력은 차후 설명된 바와 같이 이 폐기가 서비스와 다른 서비스에 대해 부여하는 서비스 품질에서의 저하를 고려하는 패킷을 폐기하는 규칙을 생성하는데 사용될 수 있다.
나아가, H.264-AVC는 P 프레임이 다중 I 또는 P 프레임에 종속할 수 있도록 다중 참조 예측 구조를 가지고 허용가능한 종속성을 증가시킨다. 이것은 또한 B 프레임이 I 및 P 프레임만이 아니라 다른 B 프레임에 종속하게 하는 계층적인 예측 구조를 추가한다. 베이스라인 구현예와 이러한 증가를 수반하는 실시예는 아래에서 설명된다.
GOP는 I 프레임으로 시작하고 2개의 수 M, 앵커 프레임(I 또는 P 프레임) 사이의 거리 및 N, I 프레임들 사이의 거리를 특징으로 할 수 있다. 앵커 프레임들 사이의 갭은 B 프레임으로 채워진다. 공통 GOP 구조는 도 8a에 도시된 M=3, N=12의 개방된 GOP이다. GOP는 GOP의 마지막 B 프레임이 현재 GOP의 마지막 P 프레임과 그 다음 GOP의 I 프레임에 종속하므로 개방이라고 고려된다.
도 8a는 GOP에서 프레임의 시청 순서를 도시한다. 이 시청 순서는 프레임 번호 1 내지 12로 표시된다. 프레임의 번호 (1')는 그 다음 GOP에서 제1 프레임임을 나타낸다. 각 시청 순서 프레임 번호 아래의 문자는 그 프레임 번호에서 프레임의 유형, I, P 또는 B를 나타낸다. 화살표는 특정 프레임이 어느 프레임에 종속하는지를 나타낸다. 예를 들어, 프레임(4)은 I 프레임(1)에 종속하는 P 프레임이다. 프레임(10)은 P 프레임(7)에 종속하는 P 프레임이다. 프레임(5,6)은 P 프레임(4, 7)에 종속하는 B 프레임이다. I 프레임(1)에서 에러는 GOP에서 모든 11개의 다른 프레임과 이전의 GOP의 마지막 2개의 B 프레임을 통해 전파될 수 있는 것을 볼 수 있다. 더 나쁘게는, 프레임(1)의 손실은 디코더에서 프레임(2 내지 12)과 이전의 GOP의 마지막 2개의 B 프레임을 쓸모없게 만든다. 디스플레이되는 시간을 지나 프레임(1)을 지연시키는 것은 프레임(1)의 손실과 동일한 효과를 가질 수 있다. 그 반대로, 이 예에서, B 프레임의 손실이나 에러 수신은 에러를 전파하지 않으며 개별 B 프레임에만 영향을 미친다. B 프레임이 더 복잡한 계층을 생성하는 다른 B 프레임에 종속할 수 있으나, 다른 프레임이 종속하지 않는 "리프 노드(leaf node)" 프레임이 있을 수 있는 H.264 내 모드가 있다는 것을 주지해야 한다.
일부 시스템에서, 제어 및 관리부(270)는 P 프레임과 B 프레임보다는 I 프레임에 더 큰 보호를 적용함으로써, 비디오를 디코딩하고 디스플레이하는 디코더의 능력에 불량한 신호 품질의 영향을 감소시키는 것에 의해 에러 전파의 이 문제를 해결한다. 그러나, 유리하지만, 이것은 이미 큰 I 프레임이 훨씬 더 큰 대역폭을 소비하게 한다. 이 방안은 많은 비디오 디코더에 의해 지원되지 않는 프레임의 비정렬 송신을 가지는 문제를 야기할 수 있다.
다른 시스템에서, 제어 응답 모듈(340)은 프레임을 누락시키는 것에 의해 응답할 수 있다. 하나의 방안은 제어 응답 모듈(340)이 송신되는 프레임의 유형에 기초하여 누락될 프레임을 선택하는 것이다. 예를 들어, I, P 및 B 프레임 사이에 선택이 주어지면, 제어 응답 모듈은 P 프레임 전에 B 프레임 그리고 I 프레임 전에 P 프레임을 누락시키도록 구성될 수 있다. 동일한 유형의 여러 개 중에서 어느 프레임의 결정이 예를 들어 랜덤하게 이루어질 수 있다.
이와 대조적으로, 본 명세서에 설명된 다른 실시예에서, 제어 응답 모듈(340)은 더 많은 비디오 또는 데이터 서비스를 매체에 동시에 가능하게 하기 위해 또는 송신 매체에서 혼잡에 반응하기 위해 더 적은 대역폭을 사용하기 위해 비디오 데이터의 송신의 서비스 품질(QoS)을 지능적으로 저하시키면서 시청자의 경험의 품질(QoE)을 보존하도록 프레임 종속성을 분석하고 이를 이용한다.
일 실시예에서, 제어 모듈(340)은 I, P 및 B 프레임의 단순한 분류를 넘어 프레임의 상대적 중요성을 결정한다. 전술한 바와 같이, 인코더가 후속하는 프레임을 사용하는 능력과 에러 전파에 기여할 수 있는 중요성이 있다. 그러나, 또한 동일한 에러 전파 중요성을 가지는 프레임의 분배에 기초하여 중요성의 요소가 있다. 이들은 모두 도 8b를 참조하여 설명된다. 프레임의 상대적인 중요성이 결정된 후에, 어느 프레임을 누락시킬지의 결정이 비디오 스트림에 대해 개별적으로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 후술되는 바와 같이, 제어 응답 모듈(340)은 단일 스트림에서 누락된 프레임의 영향만을 고려하는 것이 아니라 2개의 다른 스트림 중 하나 또는 다른 하나로부터 프레임의 누락의 상대적인 영향을 고려하여 최소 전체 영향을 가지는 것을 누락시키도록 선택할 수 있다.
도 8b는 도 8a에 사용된 것과 동일한 종속성을 가지는 동일한 GOP를 도시한다. 나아가, 각 프레임 순서 번호 및 프레임 유형을 가지는 열에서 우선권, 부담 및 부담의 다른 형식을 표시하는 값이다. 일 실시예에서, 우선권, 부담 및 다른 부담 값이 결정 모듈(744)에 의해 결정된다. 우선권 및 부담 값이 결정 모듈(744)에 의해 결정되는 방식은 아래에서 보다 상세히 설명된다.
일부 실시예에서, 도시된 프레임 우선권 및 부담 값은 예를 들어 송신 디바이스에 앞서 깊은 패킷 검사(DPI) 디바이스에 의해 표시하기에 적합하다. 따라서, 결정 모듈(744)에 대해 본 명세서에 설명된 기능은 도 3에 대해 설명된 시스템을 구비하는 디바이스와는 다른 디바이스를 포함하는 다른 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 이 경우에, 선택 모듈(746)은 누락될 프레임을 선택하기 위해 이전에 결정된 우선권 부담 값을 사용한다. 그러나, 설명을 위하여, 우선권 및 부담 결정 기능은 결정 모듈(744)에 대하여 설명된다. 일부 실시예에서, 결정 모듈(744)의 설명된 기능은 실시간 프로파일 모듈(325)에 포함되고 구현될 수 있으며 또는 예를 들어 데이터 스트림이 비디오 스트림이라고 결정할 수 있는 환경 파라미터 모듈(320), 예를 들어 비디오 프레임의 우선권의 실시간 평가를 할 수 있는 실시간 프로파일 모듈(325), 및 예를 들어 시간에 따라 관찰을 통해 GOP 구조를 결정할 수 있는 패턴 모듈(335) 사이에 분배된 기능을 유리하게 구비할 수 있다.
본 설명에서, 낮은 우선권 번호는 그 반대 관계가 사용될 수 있는 것이 자명하다 하더라도 더 큰 프레임 중요도를 나타낸다. 이들 우선권은 송신 매체의 혼잡이나 초과 가입에 직면할 때 송신 디바이스가 프레임을 지능적으로 폐기하게 하는 상대적인 중요도를 나타낸다. 더 높은 우선권 번호를 가지는 프레임은 더 낮은 우선권 번호를 가지는 프레임에 우선하여 폐기된다.
도 8b의 GOP에 대해, 일 실시예에서, I 프레임은 유용한 모든 다른 프레임에 대해 송신될 필요가 있으며 이에 결정 모듈은 1의 우선권 값을 프레임(1) 내 I 프레임에 할당한다. P 프레임은 I 프레임과 종속성을 끊으며, 이에 따라 결정 모듈은 I 프레임보다 더 낮은 우선권(더 높은 번호)을 제1 P 프레임에 할당하지만, 후속하는 P 프레임보다 더 높은 우선권(더 낮은 번호)을 할당한다. 이 패턴에 따라, 결정 모듈은 GOP 내 P 프레임에 우선권 번호 2,3 및 4를 각각 제공한다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 더 낮은 우선권 번호는 대신 더 낮은 실제 우선권으로 맵핑할 수 있고 더 높은 우선권 번호는 더 높은 실제 우선권으로 맵핑될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
일 실시예에서, B 프레임은 다른 프레임에 종속하므로, 결정 모듈은 B 프레임에 이들이 종속하는 임의의 프레임보다 더 낮은 우선권(더 높은 번호)을 할당한다. 이것은 8, 9, 11 및 12로 넘버링된 B 프레임이 우선권(4)을 가지고 가장 낮은 우선권 P 프레임인 P 프레임 번호(10)에 모두 종속하므로 송신 순서에서 8, 9, 11 및 12로 넘버링된 이들 B 프레임에 잘 작용한다. 그러나, 2 및 3으로 넘버링된 B 프레임은 이것에 종속하지 않는다 하더라도 P 프레임(4)보다 덜 중요하다. 이것은 2가지 이유 때문이다. 첫째, 전술한 바와 같이, B 프레임(2) 또는 B 프레임(3)의 폐기는 에러를 전파하지 않는 반면, P 프레임(4)의 폐기는 B 프레임(8, 9, 11, 12)의 폐기를 또한 요구한다. 둘째, P 프레임은 GOP에서 균일하게 분배된다. P 프레임을 폐기하는 것은 행에 하나만이 아니라 행에 다수의 프레임이 누락하게 하는 경향이 있다. 그래서, 일 실시예에서, 결정 모듈은 임의의 P 프레임보다 더 낮은 우선권(더 높은 번호)을 B 프레임에 할당한다.
중요하게는 모든 B 프레임은 전체적으로 동일하게 중요한 것은 아니다. 특히, B 프레임의 중요도는 인접한 B 프레임이 폐기되는지 여부에 기초하여 변할 수 있다. 이것은 특정 상황에서 다수의 연속하는 프레임을 누락하는 것이 연속하지 않는 프레임을 누락하는 것보다 비디오 품질에 더 악영향을 미치기 때문에 발생한다. 예를 들어, B 프레임(5)이 폐기되는 경우, 후속적으로 B 프레임(6)을 폐기하는 것은 행에서 2개의 프레임이 폐기되게 할 수 있다. 그러나, B 프레임(12)의 후속하는 폐기는 이 대신 이것이 발생하게 하지 않는다.
유리하게는, 결정 모듈은 이 중요도의 변화를 예측하고 고려할 수 있다. 그렇게 하기 위해, 일 실시예에서, 결정 모듈은 GOP에서 모든 B 프레임에 5의 초기 우선권 번호를 할당한다. 그러나, 연속하는 B 프레임이 있는 경우 GOP에서 더 높은 프레임 번호를 가지는 B 프레임은 결정 모듈에 의해 더 낮은 우선권(더 높은 번호)이 할당된다. 따라서, 도 8b의 예에서 결정 모듈은 인접한 B 프레임이 폐기된 후에 중요도의 변화를 예측하기 위해 5 및 6의 교번하는 우선권을 B 프레임에 할당한다. 다른 실시예에서 결정 모듈은 동일한 우선권 값을 모든 B 프레임에 할당하며 선택 모듈(746)은 폐기가 필요한 경우 클러스터가 아니라 균일하게 폐기하기 위해 B 프레임을 선택할 수 있다.
우선권을 결정하는 결정 모듈의 기능은 다음과 같이 요약될 수 있다: I 프레임은 우선권 1이 할당된다. 우선권(y)를 가지는 프레임에 종속하는 P 프레임은 우선권(y+1)이 할당된다. z가 P 프레임의 최대 우선권 번호인 경우 모든 B 프레임은 우선권(z+1)이 할당되거나 또는 2개의 앵커 프레임 사이 B 프레임은 우선권(z+1, z+2, ... z+(M-1))이 할당되며, 여기서 M은 앵커 프레임들 사이의 간격이다. 대안적으로, 2개의 앵커 프레임들 사이의 B 프레임은 우선권(z+(M-1), z+(M-2), …, z+1)이 할당된다.
다른 실시예에서, 결정 모듈은 얼마나 많은 다른 프레임이 종속하는지에 적어도 부분적으로 기초하여 프레임의 중요도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 8b의 GOP에서 위치 1에 있는 I 프레임은 직접 종속하거나 간접 종속하는 13개의 다른 프레임을 구비한다. 이것은 이 GOP에서 다른 11개의 프레임을 포함하며 이 GOP가 개방이므로 이전 GOP의 마지막 2개의 B 프레임은 I 프레임에 종속한다. B 프레임은 전부 종속하는 다른 프레임이 없다. P 프레임(4,7,10)은 종속하는 10, 7 및 4 프레임을 구비한다. 종속성에 기초하여 이 값을 결정하는 것은 부담(burden)이라고 본 명세서에 지칭된다. 도 8b는 GOP에서 프레임에 대한 부담 값을 도시한다.
도 9는 GOP에서 프레임에 대한 부담을 결정하는 방법(910)의 일 실시예를 설명한다. 전술한 바와 같이, 본 방법은 결정 모듈(744)에 의해 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 방법은 다른 디바이스 또는 모듈에 의해 구현될 수 있다. 설명을 위하여 본 방법은 결정 모듈에 대하여 설명된다. 단계(915)에서, 결정 모듈은 값(N), GOP 내 프레임의 수, 및 GOP 내 앵커(I 또는 P) 프레임들 사이의 거리를 결정한다. 도 8b의 예시적인 GOP에서, N=12이고 M=3이다. 이 결정은 GOP에 있는 프레임을 분석하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 대안적으로, 이들 값이 이전에 결정되었다면 결정 모듈은 이전에 결정된 값을 획득할 수 있다.
결정 단계(920)에서, 결정 모듈은 고려되고 있는 현재 프레임이 B 프레임인지를 결정한다. 그렇다면, 본 방법은 단계(925)로 진행하고 결정 모듈은 현재 B 프레임에 0의 부담을 할당한다. 일 실시예에서, 할당된 부담은 프레임이나 GOP와 연관된 데이터 구조에 저장될 수 있다. 할당 후에, GOP에 있는 그 다음 프레임이 현재 프레임으로 되고 본 방법은 결정 단계(920) 전 포인트(927)로 되돌아간다.
결정 단계(920)로 되돌아가서, 현재 프레임이 B 프레임이 아니라면, 본 방법은 단계(930)로 진행한다. 단계(930)에서, 결정 모듈은 현재 프레임의 프레임 시청 순서(FVO)를 결정한다. 다시 이 값은 GOP에 있는 프레임을 분석하는 것에 의해 또는 이전에 결정된 FVO를 획득하는 것에 의해 결정될 수 있다. 단계(935)에서, 결정 모듈은 수식 1의 결과와 같은 부담을 현재 프레임에 할당한다:
수식 1) 부담 = (N-1) + M - FVO
할당 후에, GOP에 있는 그 다음 프레임은 현재 프레임이 되고 본 방법은 결정 단계(920) 전 포인트(927)로 되돌아간다. 이 공정은 결정 모듈이 GOP에 있는 각 프레임에 부담 값을 할당할 때까지 계속된다.
도 8b에 도시된 바와 같이 부담을 결정할 때 결정 모듈은 대안적으로 부담 그 자체로서 각 프레임을 카운트할 수 있다. 이 실시예에서, 결정 모듈은 각 B 프레임에 1의 부담을 할당한다. 앵커 프레임은 수식 2에 따라 부담이 할당된다:
수식 2) 부담 = N + M - FVO
부담 계산을 사용하여 선택 모듈(746)은 최하위 부담을 가지는 것을 먼저 폐기하는 것에 의해 폐기하는 프레임을 지능적으로 선택할 수 있다. 동일한 부담을 가지는 프레임에 대해서는 선택 모듈은 균일하게 폐기할 수 있는데, 즉 폐기가 필요할 때 인접한 프레임들이 응집된 것을 폐기하지 않을 수 있다. 대안적으로, 선택 모듈은 사이즈에 기초하여 폐기를 위해 동일한 부담의 프레임들 중에서 선택할 수 있다. 예를 들어, 2개의 B 프레임 중 하나의 프레임이 다른 프레임 보다 더 많은 I 또는 P 매크로블록을 포함하는 것으로 인해 2개의 B 프레임이 상이한 사이즈일 수 있다. 이용가능한 대역폭 자원이 더 큰 B 프레임의 송신을 가능하게 한다면, 선택 모듈은 더 적은 정보를 포함하고 그 손실이 더 큰 B 프레임을 폐기하는 것보다 비디오 품질을 저하시킬 수 있으므로 더 큰 B 프레임에 비해 더 작은 B 프레임을 폐기하게 우선적으로 선택할 수 있다. 그러나, 이용가능한 대역폭 자원이 그 사이즈로 인해 더 큰 B 프레임의 송신을 수용할 수 없다면 선택 모듈은 더 작은 B 프레임 대신에 더 큰 B 프레임을 폐기할 수 있다.
도 10은 B 프레임을 포함하지 않는 GOP를 도시한다. 도 9에 대해 전술한 방법은 B 프레임에 의해 야기된 엑스트라 디코딩 지연을 원치 않는 애플리케이션에서 MPEG-1 및 H.264-AVC 베이스라인 프로파일 또는 MPEG-2, MPEG-4, 또는 H.264-AVC GOP로부터 오는 것과 같은 GOP의 이들 유형에 작용한다. 이들 프레임은 양방향 종속성을 가지는 B 프레임이 없으므로 고유하게 개방적이지 않다. 결정 모듈은 이런 유형의 GOP를 분석하는데 동일한 방법을 사용할 수 있다.
도 11은 앵커 프레임들 사이에 3개의 B 프레임이 있는 GOP의 다른 유형(M=4)을 도시한다. 도 9에 대해 전술한 방법은 또한 GOP의 이들 유형에 작용한다. 특히, 결정 모듈은 이런 유형의 GOP를 분석하는데 동일한 방법을 사용할 수 있다.
계층적 및 다중 참조 예측 GOP 구조
전술한 바와 같이, 계층적 또는 다중 참조 GOP 예측 구조를 가능하게 하는 H.264-AVC와 같은 표준에는 특징이 존재한다. 계층적 GOP의 경우에 B 프레임은 이전 및/또는 이후 B 프레임에 종속할 수 있다. 다중 참조 GOP의 사용은 P 프레임이 하나 이상의 P 또는 I 프레임에 종속하게 한다.
도 12는 계층적 GOP의 일례를 도시한다. 특히, 도 12는 시청 순서에서 12프레임(N=12) 계층적 GOP 구조를 도시한다. 시퀀스는 I 프레임으로 시작하고 개방 GOP이며 그 다음 GOP의 I 프레임(1')에 대한 참조를 포함한다. P 프레임이 없으며 B 프레임의 서브세트는 다른 B 프레임을 참조한다. 예를 들어, B4는 I1 및 B7을 참조하고, B3은 I1 및 B4를 참조한다. 관계의 계층적 설정은 비계층적 GOP를 분석할 때 보이지 않는 B 프레임 중에서 중요성과 목적의 구별을 형성한다. 이것은 GOP를 통해 에러의 전파를 분석할 때 그리고 프레임 부담과 우선권을 계산할 때 결정 모듈이 고려하는 추가적인 정보를 제공한다.
예를 들어, 일 실시예에서, 제어 응답 모듈(340)은 단일 B 프레임이 이용가능한 용량을 충족시키기 위해 폐기될 것을 요구할 수 있으며 프레임(B2, B3, B5, B6, B8, B9, B11 또는 B12)은 그 이전 리스트가 폐기되어도 이후 프레임에 영향을 미치지 않는 모든 '리프' 노드를 포함하므로 프레임(B4, B7 및 B10)에 바람직할 수 있다. 이 실시예에서, 제어 응답 모듈(340)은 다른 프레임이 종속하는 노드 대신에 리프 노드를 폐기한다.
도 13은 다중 참조 GOP의 일례를 도시한다. 이 예에서, 프레임(P2)은 단 하나의 참조 프레임(I1)을 가진다. 그러나, 프레임(P3)은 2개의 이전 프레임(P2, I1)을 참조한다. 프레임(P4)은 P3, P2 및 I1을 참조한다. 이들 추가적인 참조는 데이터 압축을 개선시키며 GOP 내에 있는 차후 P 프레임의 사이즈를 감소시킨다.
일 실시예에서, 결정 모듈은 도 12 및 도 13의 GOP와 같은 계층적 및 다중 참조 GOP 구조에 대안적인 결정 공정을 적용한다. 일 실시예에서, 결정 모듈은 GOP 내에 종속하는 프레임의 품질에 기초하여 각 프레임에 부담을 할당한다. 이 평가시에, 결정 모듈은 2개의 종속성 분류, 즉 직접 및 간접을 고려한다. 도 14는 논의를 위하여 4개의 일반 프레임(F1 내지 F4)의 세트를 도시한다. 프레임(F2)은 프레임(F2)이 그 정보를 디코딩하기 위해 프레임(F1)을 직접 참조하므로 프레임(F1)의 직접 종속으로 고려된다. 프레임(F3)은 프레임(F3)이 프레임(F2)을 직접 참조하고 프레임(F2)이 프레임(F1)을 직접 참조하므로 프레임(F1)을 제1 레벨로 간접 종속한다. 확장에 의해 프레임(F4)은 프레임(F1)의 제2 레벨로 간접 종속한다.
도 15는 직접 프레임 부담을 계산하는 방법(1510)을 도시한다. 전술한 바와 같이, 본 방법은 결정 모듈(744)에 의해 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 방법은 다른 디바이스 또는 모듈에 의해 구현될 수 있다. 설명을 위하여, 본 방법은 결정 모듈에 대하여 설명된다.
단계(1520)에서, 결정 모듈은 현재 처리되고 있는 GOP의 길이 또는 사이즈인 N을 계산한다. 단계(1530)에서, 결정 모듈은 선두 I 프레임에 대해 1로 시작하여 각 프레임에 프레임 번호를 할당한다. 일 실시예에서, 이들 프레임 번호는 프레임의 프레임 시청 순서이다. 단계(1540)에서, 결정 모듈은 중간 부담 정보를 저장하기 위해 NxN 사이즈의 테이블(D)을 형성한다. 결정 모듈은 또한 사이즈 N의 가중 벡터(X)를 형성한다. 다른 실시예에서, 결정 모듈은 새로운 것을 형성하는 대신에 기존의 테이블과 벡터를 이용한다. 단계(1550)에서, 결정 모듈은 각 값을 제로 처리하는 것에 의해 테이블(D)을 초기화한다. 다른 실시예에서, 테이블은 이전에 초기화되었을 수 있다.
단계(1560)에서, 결정 모듈은 테이블(D)에서 서로 직접 종속하는 프레임들 사이에 맵핑을 형성한다. 구체적으로, GOP에 있는 각 프레임(i)에서 결정 모듈은 GOP에 있는 모든 다른 프레임(j)에 대한 종속성을 검사하고 기록한다. 프레임(j)에 대한 프레임(i)의 종속성이 식별되면, 1의 값이 위치(i,j)에서 테이블(D)에 할당되고, 여기서 i는 열을 나타내고 j 는 행을 나타낸다. 예를 들어, 프레임(2)이 고려하는 현재 프레임(i)이고 프레임(1)(j)을 종속한다면, 결정 모듈은 위치(2,1)에서 테이블(D)에 1의 값을 할당한다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 열로써 i와 행으로써 j를 가지는 표시 D(i,j)가 알고리즘을 통해 일관적으로 사용되는 한 표시 D(j,i)와 논리적으로 균등하다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
단계(1570)에서, 결정 모듈은 각 프레임에 대해 가중된 직접 프레임 우선권을 결정한다. 구체적으로, 각 프레임(j)에 대해 결정 모듈은 I의 모든 값에 대해 테이블 D(i,j)의 값을 더하고 1을 추가한다. 이 합은 프레임(j)에 대한 직접 종속도의 수이다. 결정 모듈은 가중 벡터(X)로부터 가중치(X(j))에 의해 이 합을 곱한다. 그 결과 값은 결정 모듈에 의해 길이 N 벡터에 저장될 수 있다. 이 결과 벡터의 값은 GOP에서 프레임의 가중된 직접 프레임 우선권을 나타낸다.
도 18은 직접 프레임 부담 테이블(D)을 도시한다. 도 18의 테이블(D)은 도 12에 도시된 GOP를 사용하여 도 15에 대해 설명된 방법에 따라 생성된다. 도시된 바와 같이 테이블(D)에 있는 각 엔트리(i,j)는 프레임(i)이 프레임(j)에 종속하는지의 여부를 나타낸다. 예를 들어, 프레임(B3)이 이 GOP에서 B4에 종속하므로, 1의 값이 D(3,4)에 위치된다. 각 프레임(j)에 대해 최종 가중된 직접 우선권이 또한 도 18에 도시된다. 그 결과는 그 프레임에 대한 값의 합, 즉 테이블(D)의 그 프레임의 행에 있는 것들의 합에 1을 더한 것을 도 16에 도시된 가중 벡터(X)로부터 대응하는 가중치로 곱한 것이다. 도시된 바와 같이, 프레임 I 프레임 I1은 최고 높은 우선권을 가진다. 그러나, 도 9에 대해 전술한 방법에 따라 결정 모듈에 의해 생성된 B 프레임의 부담과는 대조적으로, 도 18에 도시된 B 프레임의 부담은 종속도의 수에 기초한다. 따라서, 결정 모듈은 1, 5 또는 7 유닛의 부담을 B 프레임에 할당한다.
일 실시예에서, 결정 모듈은 단계(1560)에서 각 프레임이 자체 종속하는 것으로 고려한다. 이 실시예에서, 단계(1570)에서, 결정 모듈은 테이블(D)로부터 합산한 것에 1을 더할 필요가 없다.
다른 실시예에서, 직접 프레임 부담 테이블(D)은 결정 모듈에 의해 1xN 벡터(D')로 대체된다. 이 실시예에서, 단계(1590)에서 결정 모듈은 프레임(j)에 종속하는 각 프레임(i)에 대해 1만큼 D'(j)를 증분시킨다. 프레임(j)에 대해 가중된 직접 우선권은 각 요소(j)에 대해 X(j)를 D(j)에 곱하여 계산된다.
전술한 바와 같이 본 방법(1505)은 적어도 2개의 인자, 즉 (1) 직접 종속하는 프레임의 양 및 (2) 프레임 가중치에 기초하여 프레임들 사이에 우선권의 상대적 설명을 생성한다. 가중 벡터(X(j))는 다수의 방식으로 생성될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에서, 가중 벡터(X)는 I 프레임에 할당된 가중치가 B 프레임보다 더 큰 P 프레임보다 더 큰 값을 포함한다. 도 16은 도 12에 도시된 GOP에 대해 이 구조를 가지는 가중 벡터(X)를 도시한다. 이 예에서, 가중 벡터(X)는 I 프레임에 대해 3의 값, P 프레임에 대해 2의 값을 및 B 프레임에 대해 1의 값을 가진다. 따라서, 프레임(1), 단지 I 프레임은 3의 값이 할당되고 모두 B 프레임인 나머지 프레임은 1의 값이 할당된다.
다른 실시예에서, 가중 벡터(X)는 프레임의 사이즈에 기초한 값을 포함한다. 일부 상황에서 더 작은 프레임과 비교할 때 추가적인 장면 상세 또는 움직임을 포함할 수 있을 것 같으므로 더 큰 프레임의 우선권을 증가시키는 것이 유리하다. 가중시에 사이즈의 사용은 프레임(I, B 또는 P)의 유형과 독립적으로 수행될 수 있으며 또는 프레임의 사이즈와 유형이 고려될 수 있다. 예를 들어, 도 12의 GOP를 참조하여, 리프 프레임(B5, B6)이 중요한 장면 상세 또는 움직임을 포함할 수 있다. 이 경우에, 이들 B 프레임의 사이즈는 나머지 리프 및 비-리프(non-leaf) B 프레임보다 더 클 수 있다. 가중 벡터(X)는 프레임(B5, B6)에 대응하는 가중 값을 증가시키는 것에 의해 이를 고려할 수 있다.
일 실시예에서, 가중 벡터는 프레임의 상대적인 또는 절대적인 사이즈에 기초하여 상대적인 가중치(예를 들어, 1 내지 10)가 할당된다. 일 실시예에서, 할당은 폐쇄된 형태의 표현, 히스토그램 함수 또는 다른 유형의 함수를 사용하여 이루어진다. 일 실시예에서, 이 할당 함수는 정수 또는 실수 형태의 가중치를 생성한다. 이 함수는 선형 또는 비선형일 수 있다.
도 17은 가중 값이 전술한 바와 같이 프레임의 사이즈를 포함하는 가중 벡터(X)를 도시한다. 가중 벡터는 도 12에 도시된 GOP에 대응한다. 도 17에서 볼 수 있는 바와 같이 프레임(I1)은 그 사이즈로 인해 최대 큰 가중치를 가진다. 비-리프 노드 프레임(B7, B4 및 B10)은 이들 프레임의 더 큰 인코딩된 사이즈로 인해 1보다 더 큰 가중치를 가진다. 리프 노드(B5, B6)는 상당한 양의 상세 또는 움직임을 포함하므로, 더 큰 사이즈는 모든 다른 B 프레임보다 더 높은 가중치를 생성한다.
도 19는 직접 종속과 간접 종속에 기초한 부담을 결정하는 방법(1902)을 도시한다. 전술한 바와 같이, 본 방법은 결정 모듈(744)에 의해 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 방법은 다른 디바이스 또는 모듈에 의해 구현될 수 있다. 설명을 위하여, 본 방법은 결정 모듈에 대해 설명된다.
단계(1905, 1910, 1915, 1920, 1925, 및 1930)는 도 15와 관련하여 설명된 방법(1505)의 대응하는 단계와 유사하다. 이들 단계의 구현시 상세를 위하여, 도 15에 대한 설명을 다시 참조한다. 단계(1935)에서 계속하면, 결정 모듈은 총 부담 테이블(T)을 생성한다. 결정 모듈은 단계(1930)에서 생성된 테이블(D)의 값을 테이블(T)에 복사한다. 총 부담 테이블(T)은 부담에 대해 직접 및 간접 종속의 효과를 결정하기 위해 결정 모듈이 사용하는 NxN 테이블이다. 예를 들어, 도 12의 GOP에 대하여, 결정 모듈(744)은 프레임(I1)에 대해 (B7을 통해) 프레임(B9)의 종속성을 고려하는 이 트레이스백(trace-back) 접근법을 사용한다. 구체적으로, 결정 모듈은 프레임(I1)의 부담 값에서 프레임(I1)에 대한 프레임(B9)의 부담을 포함한다. 일 실시예에서, 결정 모듈은 하나의 프레임의 다른 프레임에 대한 간접 종속성을 고려하기 위하여 트레이스백 접근법을 사용한다.
단계(1940)에서, 결정 모듈은 2개의 지수, 즉 i와 j의 값을 1로 설정한다. 단계(1945)에서, 결정 모듈은 위치(i,j)에서 테이블(T)의 값이 제로보다 큰지 결정한다. 이런 방식으로, 결정 모듈은 프레임(j)이 종속 프레임을 가지는지를 결정한다. 그렇다면, 본 방법은 단계(1950)로 진행한다. 단계(1950)에서 결정 모듈은 종속하는 간접 부담 테이블(D)을 사용하여 프레임(j)에 대해 프레임(j)이 임의의 다른 프레임에 종속하는지의 여부를 결정한다. 그렇다면, 프레임(j)의 종속 프레임은 j가 종속하는 프레임의 부담에 포함된다. 예를 들어, 도 12에서 참조된 GOP와 도 18의 테이블(D)을 사용하여, B7에 대한 프레임(B9)의 직접 종속은 D(9,7)의 값을 1로 하여 직접 부담 테이블(D)에서 나타난다. 단계(1250)에서, 결정 모듈은 B7이 임의의 프레임에 종속하는지의 여부를 결정한다. 결정 모듈은 제로보다 더 큰 임의의 엔트리의 존재에 대해 테이블(D)의 열(7)을 조사하는 것에 의해 이 공정을 수행한다. 이 예에서, 1은 프레임(B7)이 프레임(I1)에 종속하는 것을 나타내는 테이블 위치 D(7,1)에서 발견된다. 그러므로, 정의에 따라 프레임(B9)은 프레임(I1)에 제1 레벨로 간접 종속한다. 이 정보는 위치 T(9,1)에서 총 부담 테이블(T)에 1을 배치하는 것에 의해 기록된다. 도 20은 도 19에 대하여 설명된 총 프레임 부담 테이블(T)을 도시한다. 테이블(T)에서 섀도우된 값은 도 19의 방법을 사용하는 결정 모듈에 의해 캡쳐된 간접 종속성을 나타낸 것이다.
단계(1950)로 진행하면, 또는 결정 단계(1945)의 결과가 아니오라면, 본 방법은 단계(1955)로 진행한다. 단계(1955)에서, 결정 모듈은 지수(j)를 값(N)과 비교한다. j가 N보다 더 작으면, 본 방법은 단계(1960)로 진행한다. 단계(1960)에서, 결정 모듈은 1만큼 지수(j)를 증분시키고 본 방법은 결정 단계(1945)로 되돌아간다. 결정 단계(1955)로 되돌아가서, 지수(j)가 N보다 작지 않다면, 본 방법은 단계(1965)로 진행한다. 단계(1965)에서 결정 모듈은 지수(j)를 1로 설정한다. 단계(1970)에서 계속해서 결정 모듈은 지수(i)가 N보다 더 작은지를 결정한다. i가 N보다 더 작다면, 본 방법은 단계(1975)로 진행한다. 단계(1975)에서 결정 모듈은 1만큼 지수(i)를 증분시키며 본 방법은 결정 단계(1945)로 되돌아간다. 결정 단계(1970)로 되돌아가서 지수(i)가 N보다 더 작지 않으면 본 방법은 단계(1985)로 진행한다.
단계(1940, 1955, 1960, 1965, 1970, 및 1975)의 효과는 결정 모듈이 2개의 레벨 '네스트된' 루프(nested loop)를 사용하여 GOP의 종속성을 평가하는 것이다. 따라서, 결정 모듈은 총 부담 테이블(T)에서 테이블화를 위해 직접 부담 테이블(D)에 있는 값들 전부를 조사한다.
네스트된 루프는 결정 모듈이 단계(1970)에서 '아니오'라고 결정한 후에 완료된다. 이 점에서, 총 부담 테이블(T)은 모든 GOP 프레임들 사이에 직접 및 제1 레벨의 간접 프레임 관계를 포함한다. 단계(1985)에서, 각 프레임(j)에 대해, 결정 모듈은 모든 i 값에 대해 테이블(T(i,j))의 값을 합산하고 1을 더한 후에 가중치 X(j)에 의해 그 결과를 곱셈한다. 1을 더하는 것은 부담이 비제로화되게 하여 이에 의해 상이한 가중치를 통해 차별화하는 것을 가능하게 하려는 것이라는 것을 주지해야 한다. 예를 들어, 종속성이 없는 (동일한 부담) 2개의 B 프레임이 상이한 가중치를 가지고 있다면(예를 들어, 이들이 상이한 사이즈라면), 1을 더하지 않는 것은 부담이 제로가 되게 하여 부담과 각 가중치의 곱이 두 B 프레임에 대해 제로가 되게 할 수 있다. 그러나, 1을 더하는 것은 부담과 가중치의 곱이 두 B 프레임에 대해 같지 않게 한다. 그 결과 N 길이 벡터는 GOP에 대해 가중된 총 프레임 우선권이다. 결정 모듈에 의해 결정된 총 프레임 우선권은 도 20에 도시되어 있으며 여기서 사용된 가중 벡터는 도 16에 도시된 가중 벡터이다.
도 19에 대해 설명된 '트레이스백' 방법은 직접 종속과 단일 레벨의 간접 종속에 기초하여 프레임 부담을 계산할 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 방법이 종속 레벨의 수로 제한됨이 없이 모든 간접 종속의 효과를 포함하도록 확장될 수 있다. 다시 말해, '트레이스백'은 결정 모듈이 루트로부터 리프 노드로 종속하는 것을 따라가도록 설계될 수 있다.
종속 트랙을 확장하는 일 실시예는 결정 모듈이 n-1개의 추가적인 부담 테이블(T2 내지 Tn)을 생성하게 하는 것이며 여기서 각 부담 테이블은 직접 종속으로부터 n번째 레벨의 간접 종속을 통해 모든 종속의 누적 표현을 나타낸다. 예를 들어 테이블(T3)은 직접 종속에 더하여 모든 제1, 제2, 및 제3 레벨의 간접 종속을 나타낼 수 있다. 도 19의 방법에 있어서, 단계(1935 내지 1975)는 각 테이블(Tn)에 대해 결정 모듈에 의해 수행될 수 있다. 이들 단계에서, Tn은 테이블(T)의 위치를 취하고 테이블 T(n-1)은 테이블(D)의 위치를 취한다. 결정 모듈은 테이블(Tn)의 모든 요소들이 테이블 T(n+1)의 모든 요소와 같아지면, 즉 새로운 종속이 추가적인 부담 테이블 T(n+1)의 생성에 의해 식별되지 않는다면 테이블 생성을 종료할 수 있다.
다른 실시예에서, 결정 모듈은 이중 종속을 고려할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 GOP에 기초하여 도 18의 테이블에 도시된 바와 같이, 전술한 방법은 하나를 초과하는 종속 경로가 프레임들 사이에 존재한다면 증가된 프레임 부담을 초래하지 않을 수 있다. 예를 들어, 프레임(I1)은 I1과 B3 사이에 2개의 종속 경로들이 존재한다는 사실에도 불구하고 종속 프레임(B3)으로 인해 1유닛의 부담이 주어진다. 하나는 직접이고; 다른 하나는 프레임(B4)을 통한 간접이다. 일 실시예에서, 결정 모듈은 프레임 부담 중에서 차이를 더 증폭하기 위하여 이들 이중 참조를 고려한다. 예를 들어, 상기 경우에, 프레임(I1)은 프레임(B3, I1)들 사이에 제2 이중 참조로 인해 하나의 추가적인 유닛의 부담이 주어질 수 있다.
도 15 및 도 19에 대해 설명된 방법은 인트라 GOP 종속을 고려한다. 다른 실시예에서, 결정 모듈은 개방 GOP 구조에 존재하는 인터 GOP 종속을 더 고려할 수 있다.
전술한 바와 같이, 다중 접근법은 총 프레임 우선권을 계산하는데 결정 모듈에 의해 사용하기 위해 유용한 가중 벡터(X)를 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 16 및 도 17에 대해 전술한 바와 같이 가중치는 프레임 유형(I, P 도는 B)에 기초하여, 프레임 사이즈에 의하여 또는 이들 둘의 일정 조합에 의하여 할당될 수 있다.
다른 실시예에서, 가중 벡터는 사이즈 NxN의 가중치 테이블(X)의 형태로 확장된다. 이 접근법에서 프레임 종속에 관한 추가적인 정보는 가중치를 할당하고 우선권을 계산할 때 고려된다. 일 실시예에서, 가중치는 고려되고 있는 프레임들 사이에 관계의 '직접성(directness)'에 기초한 종속에 적용된다. 즉, 직접 종속에 적용된 가중치는 간접 종속에 적용된 가중치보다 더 크다. 다른 실시예에서, 제1 레벨의 간접 종속은 제2 레벨의 간접 종속보다 더 높이 가중된다. 이와 유사하게 제2 레벨의 간접 종속은 제3 레벨보다 더 높이 가중되고 이와 같이 계속된다.
예를 들어, 3, 2 및 1의 가중치 값은 직접 종속, 제1 레벨의 간접 종속 및 제2 레벨의 간접 종속에 각각 적용될 수 있다. 도 21은 도 20의 총 프레임 부담 테이블(T)에 대해 이 가중 구조를 사용하는 가중치 테이블(X)을 도시한다.
사이즈 NxN의 가중치 테이블(X)은 도 19의 단계(1985)에서 사이즈(N)의 가중치 벡터(X)를 대체할 수 있다. 가중치 테이블(X)을 사용할 때, 가중된 총 프레임 우선권이 1 내지 N의 i의 모든 값에 대해 T(i,j) * X (i,j) 의 곱을 합산하는 것에 의해 각 프레임(j)에 대해 계산될 수 있다.
유리하게는 이 접근법은 프레임 에러가 GOP를 통해 전파할 때 에러의 전파가 I 매크로블록에 의해 완화될 수 있다는 것을 고려한다. 따라서, 종속의 중요성은 프레임들 사이에 '직접성'의 레벨이 더 감소될 때 감소될 수 있다.
슬라이스
MPEG-2, MPEG-4, 및 H.264에서, 프레임은 슬라이스로 더 분해될 수 있다. 슬라이스는 모두 동일한 프레임으로부터 온 정수개의 매크로블록을 포함한다. 프레임을 슬라이스로 분할하는 것은 프레임에 대해 단일 슬라이스를 사용하는 것에 의해 구현될 수 있다. 프레임은 j개의 슬라이스로 더 분리될 수 있으며 각 슬라이스는 고정된 개수의 매크로블록을 포함한다. 대안적으로, 프레임은 k개의 슬라이스로 분리될 수 있으며 각 슬라이스는 가변 개수의 매크로블록을 포함한다. 슬라이스 내 매크로블록은 동일한 프레임으로부터 다른 슬라이스에 있는 매크로블록에 종속하지 않는다. 슬라이스가 전체 프레임보다 더 작으면, 슬라이스의 손실은 전체 프레임의 손실보다 더 작게 비디오 품질에 영향을 미칠 수 있다.
프레임에서와 같이 I 슬라이스, P 슬라이스 및 B 슬라이스들이 있다. I 슬라이스만이 다른 프레임에 있는 매크로블록에 종속함이 없이 인코딩된 I 매크로블록을 포함한다. P 슬라이스는 I 매크로블록이나 P 매크로블록이나 이들 둘 모두를 포함할 수 있다. P 매크로블록은 이전(또는 그 다음) I 프레임이나 P 프레임에 기초하여 인코딩된다. B 슬라이스는 I, P 또는 B 매크로블록 또는 임의의 조합을 포함할 수 있다. B 매크로블록은 이전 및 이후 I 또는 P 프레임 모두에 기초하여 양방향으로 인코딩된다.
프레임에 대해 전술한 동일한 우선권 할당 방법이 슬라이스에 적용될 수 있다. 예를 들어, I 프레임의 일부인 I 슬라이스는 결정 모듈에 의해 원래의 I 프레임과 동일한 부담과 우선권이 할당될 수 있다. 이와 유사하게, P 슬라이스에 대한 부담과 우선권은 원래의 P 프레임과 동일한 부담과 우선권이 할당될 수 있다. B 슬라이스에 대한 부담과 우선권은 원래의 B 프레임과 동일한 부담과 우선권이 할당될 수 있다.
프레임의 하나의 슬라이스에서 매크로블록이 프레임을 포함하는 다른 슬라이스의 매크로블록에 독립하여 디코딩될 수 있으므로, 우선권 할당 슬라이스는 혼잡 시간 동안 또는 데이터 율의 감소가 필요하거나 유리한 다른 시간 동안 더 정교한 입도의 폐기를 가능하게 한다.
부담과 프레임이나 슬라이스 유형에 기초하여 우선권 할당하는 것에 더하여, 결정 모듈은 내부에 포함하는 매크로블록의 각 다양성의 상대적인 양에 기초하여 동일한 부담을 가지게 슬라이스를 더 차별화할 수 있다. 예를 들어, 2개의 P 슬라이스가 동일한 부담을 가지는 경우, 더 많은 I 매크로블록을 가지고 더 적은 P 매크로블록을 가지는 P 슬라이스는 더 적은 I 매크로블록이나 더 많은 P 매크로블록을 가지는 P 슬라이스에 비해 우선권이 주어질 수 있다. 대안적으로, 정교한 입도의 우선권 조절이 슬라이스 내 P 매크로블록에 대한 I 매크로블록의 비에 기초할 수 있다. 이와 유사하게 정교한 입도의 우선권 조절이 I, P, 및 B 매크로블록의 비나 카운트에 기초하여 B 슬라이스에 적용될 수 있다. 다른 실시예에서, I 매크로블록은 일반적으로 P 매크로블록보다 더 많은 데이터를 포함하고 P 매크로블록은 일반적으로 B 매크로블록보다 더 많은 데이터를 포함하므로, 결정 모듈은 슬라이스에 포함된 매크로블록의 평균 사이즈에 기초하여 우선권을 조절할 수 있다. 이것은 슬라이스에서 매크로블록의 수에 의해 바이크 단위로 슬라이스의 사이즈를 분할하는 것에 의해 계산될 수 있다.
일 실시예에서, 결정 모듈은 스코어 시스템을 구현한다. 예를 들어, 결정 모듈은 상이한 우선권 레벨이나 부담에 슬라이스가 교차하게 하지 않으면서 동일한 우선권 레벨이나 부담의 슬라이스에 있는 매크로블록의 차이를 고려하는 조절을 적용할 수 있다. 일 실시예에서, 결정 모듈은 우선권 값으로부터 수를 감산하거나 가산하는 것이 그 다음 더 낮거나 더 높은 우선권의 절반 보다 더 작은 우선권 값으로 이동하도록 수를 사용한다. 우선권 레벨들 사이에 차이가 정수 값(1)이라면, 제로보다 더 크지만 0.5보다 더 작은 임의의 수(x)가 사용될 수 있다. 예를 들어, x는 0.4일 수 있다.
도 22는 슬라이스에 있는 매크로블록에 기초한 슬라이스의 우선권을 변경하는 방법(2205)을 도시한다. 전술한 바와 같이, 본 방법은 결정 모듈(744)에 의해 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 방법은 다른 디바이스 또는 모듈에 의해 구현될 수 있다. 설명을 위하여, 본 방법은 결정 모듈에 대하여 설명된다. 나아가, 본 설명에서 더 낮은 우선권 번호는 더 높은 우선권을 의미한다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 방법이 프레임에서 매크로블록에 기초하여 프레임의 우선권을 변경하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
결정 단계(2210)에서, 결정 모듈은 프레임에 있는 현재 슬라이스가 I 슬라이스인지를 결정한다. 그렇다면, 현재 슬라이스의 평가가 종료되고 그 다음 슬라이스의 평가가 고려된다. 현재 슬라이스가 I 슬라이스가 아니라면, 본 방법은 단계(2220)로 진행한다. 단계(2220)에서 결정 모듈은 I 매크로블록인 현재 슬라이스에서 매크로블록의 퍼센트인 값(y)을 결정한다. 단계(2230)에서 계속해서 결정 모듈은 x와 y를 곱셈하고 이 곱셈 값을 슬라이스의 현재 우선권으로부터 감산하는 것에 의해 현재 슬라이스의 우선권을 조절한다. 이런 방식으로 슬라이스에 있는 I 매크로블록의 존재는 슬라이스에 대해 더 낮은 우선권 번호, 즉 더 높은 유효 우선권을 야기한다.
단계(2240)에서 계속해서, 결정 모듈은 현재 슬라이스가 P 슬라이스인지를 결정한다. 그렇다면, 현재 슬라이스의 평가가 종료하고 그 다음 슬라이스가 고려된다. 현재 슬라이스가 P 슬라이스가 아니라면, 본 방법은 단계(2250)로 진행한다. 단계(2250)에서 결정 모듈은 B 매크로블록인 현재 슬라이스에서 매크로블록의 퍼센트인 값(z)을 결정한다. 단계(2260)에서 계속해서, 결정 모듈은 x와 z를 곱셈하고 이 곱셈 값을 슬라이스의 현재 우선권에 더하는 것에 의해 현재 슬라이스의 우선권을 조절한다. 이런 방식으로 슬라이스에 있는 B 매크로블록의 존재는 슬라이스에 대해 더 높은 우선권 번호, 즉 더 낮은 유효 우선권을 야기한다. 다른 실시예에서, 상대적 우선권에 비해 더 큰 제어를 제공하기 위해 단계(2230)에서 사용된 것보다 x를 위해 상이한 값이 이 단계에서 사용될 수 있다. 언급된 바와 같이 결정 모듈은 슬라이스의 우선권에 대한 조절을 결정하기 위하여 각 슬라이스에 대해 이 공정을 반복할 수 있다.
도 23은 슬라이스에 있는 매크로블록에 기초하여 슬라이스의 우선권을 변경하는 방법(2305)을 도시한다. 전술한 바와 같이, 본 방법은 결정 모듈(744)에 의해 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 방법은 다른 디바이스 또는 모듈에 의해 구현될 수 있다. 설명을 위하여, 본 방법은 결정 모듈에 대하여 설명된다. 나아가, 본 설명에서 더 낮은 우선권 번호는 더 높은 우선권을 의미한다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 방법이 프레임에서 매크로블록에 기초하여 프레임의 우선권을 변경하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
단계(2310, 2320, 2330, 및 2340)는 도 22의 방법(2205)의 대응하는 단계와 동일하다. 이들 단계의 구현의 상세를 위해 도 22에 대하여 대응하는 단계의 설명을 참조한다. 단계(2350)에서 계속해서, 결정 모듈은 P 매크로블록인 현재 슬라이스에서 매크로블록의 퍼센트를 나타내는 수(z)를 결정한다. 단계(2360)에서 계속해서, 결정 모듈은 x'와 z를 곱셉하고 이 곱셈 값을 슬라이스의 현재 우선권에 감산하는 것에 의해 현재 슬라이스의 우선권을 조절한다. 이 단계에서, x'는 x 와 유사하게 계산되지만, B 슬라이스에 있는 I 매크로블록에 대해서보다 P 매크로블록에 대해 상이한 조절이 가능하게 한다.
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 다른 조절이 I, P 및 B 매크로블록의 수, 퍼센트 또는 사이즈에 기초하여 슬라이스 또는 프레임 우선권에 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
H.264-AVC와 같은 일부 비디오 표준이 중복 슬라이스를 가능하게 한다. 중복 슬라이스는 원래의 프레임이 손실되거나 손상된 경우에 중복 정보를 운반한다. 우선권 있는 폐기를 위하여, 중복 슬라이스는, 디코더에 의해 일반적으로 필요치 않으므로, B 슬라이스의 것보다 더 낮은 우선권 레벨이 할당된다.
H.264-AVC와 같은 일부 비디오 표준은 슬라이스 스위칭을 가능하게 하여 비디오 스트림들 사이에 스위칭을 더 용이하게 하거나 더 신속하게 한다. SI 슬라이스는 완전히 다른 스트림들 사이에 스위칭을 가능하게 한다. 일 실시예에서, 스트림 스위칭이 예상되지 않은 경우에, SI 슬라이스는 일반적으로 디코더에 의해 사용되지 않으므로 B 프레임보다 더 낮은 우선권이 할당된다. 그러나, 스트림을 스위칭하는 것이 다중 비디오 스트림을 동시에 스트리밍하는 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 시스템에서와 같이 일반적으로 예상되는 경우, 정책이 SI 슬라이스의 우선권을 지시할 수 있고 이들이 B 또는 P 슬라이스보다 더 위에 우선권이 할당되지만 일반적으로 I 슬라이스보다는 더 위에 할당되지 않을 수 있다. 이와 유사하게, SP 슬라이스는 상이한 율 또는 해상도로 인코딩된 동일한 비디오 컨텐츠의 스트림들 사이에 스위칭을 더 용이하게 하거나 더 신속하게 한다. 이 스위칭이 일어나지 않는다면 SP 슬라이스는 B 슬라이스보다 더 낮은 우선권이 할당된다. 그러나, 이 스위칭이 일어난다면, SP 슬라이스는 P 슬라이스와 동일한 방식으로 우선권이 할당된다.
SI 및 SP 슬라이스가 사람 시청자의 제어 하에 비디오 플레이백 및 관리 기능을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 사람은 현재 시청되고 있는 컨텐츠를 고속 전진하거나 되감기하도록 선택할 수 있다. 사람이 시청 스트림(또는 브로드캐스트 비디오에서 일반적으로 설명될 때에는 '채널')을 변경하도록 또는 플레이백이 시작되면 디스플레이된 해상도 및/또는 스크린 사이즈를 조절하도록 선택할 수 있다. 비디오 표준과 인코딩 방법에 따라, 이들 시청자는 SP 및/또는 SI 프레임의 사용이나 증가된 사용을 수반할 수 있다. 유저 제어 응답 시간이 비디오 전송 및 플레이백 시스템에 대해 중요한 성능 메트릭이므로, SP 및/또는 SI 프레임의 중요성은 유저 요청의 기간 동안 상당히 더 높다.
일 실시예에서, SI 및 SP 프레임에 대한 동적 우선권 할당은 유저 요청을 검출하고 SI 및 SP 프레임에 대한 프레임 우선권을 증가시키는 것에 의해 응답하는데 사용된다. 이것은 예를 들어 제어 응답 모듈(340)에 의해 구현될 수 있다. 요청 검출은 여러 형태를 취할 수 있다. 하나의 접근법은 특정 유저 요청을 검출하기 위하여 업링크 제어 트래픽(비디오 트래픽의 반대 방향으로 이동하는)을 모니터링하는 것이다. 다른 형태는 예를 들어 초당 프레임을 사용하여 측정된 SI 및 SP 프레임에 대해 베이스라인 프레임 율을 수립하고 현재 SI 또는 SP 프레임 율이 예를 들어 2x의 인자만큼 일정 미리 결정된 임계값만큼 이 베이스라인 율을 초과하는 기간을 검출하는 것이다. 유저 요청이 검출되었다면, SI 또는 SP 프레임에 대한 우선권 레벨이 상승되며 I 프레임에 현재 할당된 우선권 레벨을 휠씬 능가할 수 있다. 증가된 우선권 레벨은 유저 요청(들)의 지속기간에 일부 구성가능한 타임아웃 기간을 더한 기간 동안 유지될 수 있다.
데이터 분할
H.264-AVC와 같은 일부 비디오 표준에서, 슬라이스에서 데이터는 데이터 파티션으로 더 배열될 수 있다. 예를 들어, H.264-AVC에서 슬라이스는 3개의 데이터 파티션으로 분할될 수 있다. 데이터 파티션 1은 각 매크로블록에 대해 슬라이스 헤더와 헤더 데이터를 포함한다. 데이터 파티션 2는 슬라이스로부터 I 또는 SI 매크로블록의 데이터 부분을 포함한다. 데이터 파티션 3은 슬라이스로부터 P, B, 및 SP 매크로블록의 데이터 부분을 포함한다. 이들 데이터 파티션은 별도로 전송될 수 있다. 데이터 파티션 1 및 2는 I 매크로블록을 복구하는데 필요하며 그래서 이들은 결정 모듈에 의해 폐기 우선권에 함께 링크될 수 있다. 파티션 1 및 2의 우선권은 데이터 파티션 2에 슬라이스 우선권 조절 방법을 적용하고 동일한 우선권을 데이터 파티션 1에 할당하는 것에 의해 조절된 우선권을 가질 수 있다. 대안적으로, 데이터 파티션 1은 또한 데이터 파티션 3의 사용에 필요하므로, 데이터 파티션 1은 데이터 파티션 2의 우선권보다 약간 더 높은 우선권이 할당될 수 있다. 데이터 파티션 3의 우선권은 데이터 파티션 3에 슬라이스 우선권 조절 방법을 적용하는 것에 의해 조절된 우선권을 가질 수 있다.
비디오 프레임이 예를 들어 전술한 기술을 사용하여 우선권이 할당되면, 다운링크에서 무선 기지국이나 업링크에서 가입자국(예를 들어, 무선 고정된, 휴대용 또는 이동식 유저 디바이스)과 같은 송신 디바이스에서 스케줄러(예를 들어, 도 2b에서 스케줄러(278))는 이 정보를 사용하여 혼잡 기간 동안 지능적으로 폐기하거나 시스템에서 서비스와 호출의 허가를 최적화할 수 있다. 이들 시스템에서, 비디오 프레임은 인터넷 프로토콜(IP) 패킷과 같은 데이터 패킷으로 일반적으로 운반된다.
도 24는 이용가능한 대역폭이 모든 수신자에 모든 패킷을 송신하는데 필요한 것보다 더 작을 때 어느 데이터 패킷을 폐기할 지를 결정하기 위해 우선권 할당을 사용하는 시스템의 일 실시예의 기능 블록도이다. 시스템은 유저 경험의 저하를 최소화하는 방식으로 이들 서비스와 연관된 선택된 패킷을 누락하는 것에 의해 특정 서비스를 저하시킬 수 있다. 일 실시예에서, 전술한 비디오를 위한 우선권 할당 구조가 사용된다. 일 실시예에서, 도시된 시스템은 기지국이나 액세스 포인트의 MAC 계층(276)(도 2b 참조)이나 가입자 국의 스케줄러에서 구현된다. 그러나, 후술되는 바와 같이, 설명된 기능은 상이한 디바이스에서 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 우선권 할당 및 표시 모듈("결정 모듈")(2410), 스케줄러 큐(2420) 및 스케줄러(2440)는 도 3의 제어 응답 모듈(최적화 모듈)(340)과 연관하여 전술한 기능을 구현한다.
우선권 할당 및 표시 모듈(2410)은 폐기를 위한 패킷에 우선권 할당한다. 이것은 비디오 패킷에 우선권을 할당하기 위해 전술한 방법을 사용할 수 있지만 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 상이한 유형 방법이 상이한의 데이터 스트림, 예를 들어 비디오 대 음성에 사용될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 우선권 할당 및 표시 모듈(2410)은 송신 디바이스 그 자체에 위치될 수 있거나, 또는 송신 디바이스에 송신하기 전에 프레임에 표시하여, 예를 들어 비디오 프레임을 운반하는 패킷에 비트를 첨부하거나 삽입하는 DPI 디바이스와 같은 별개의 디바이스에 위치될 수 있다. 도 24에 도시된 시스템의 일 실시예에서, 우선권 할당 및 표시 모듈(2410)은 도 7의 우선권/부담 결정 모듈(744)과 연관하여 설명된 기능을 구현한다. 이와 유사하게, 도 24에 도시된 시스템의 일 실시예에서, 스케줄러(2440)는 도 7의 프레임/슬라이스 선택 모듈(746)과 연관하여 설명된 기능을 구현하고 그리하여 선택 모듈이라고 지칭될 수 있다. 이 우선권 할당은 아래에서 보다 충분히 설명되는 바와 같이 서비스의 유형(예를 들어, 비디오 또는 음성)과 연관된 패킷 누락과 이 서비스의 저하의 대응하는 양 사이에 트레이드오프의 평가를 가능하게 한다. 우선권 할당 후에 패킷은 스케줄러 또는 송신 큐(2420)로 송신된다.
패킷(예를 들어, 비디오 프레임)이 도 25에서 흐름도로 표시된 우선권 할당 및 표시 모듈(2410)에 의해 대기되어 있을 때 폐기가 발생할 수 있고 또는 도 26에 있는 흐름도로 표시된 스케줄러에 의해 사용된 큐(2420)에 패킷이 배치되어 있은 후에 스케줄러(2440)에 의해 패킷이 폐기될 수 있다. 도 25에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 백홀(170)을 통해 코어 네트워크(102)로부터 우선권 할당 및 표시 모듈에 의해 수신된(단계 2510) 패킷은 폐기를 위한 기준을 충족할지(단계 2520) 여부를 결정하기 위해 우선권 할당 및 표시 모듈(2410)에 의해 평가된다. 대안적으로, 이 기능은 스케줄러에서 구현될 수 있다. 폐기 기준을 충족하는 패킷은 단계(2540)에서 폐기되고 폐기 기준을 충족하지 않는 패킷은 단계(2530)에서 스케줄러의 큐(들)(2420)에 배치된다. 이후 흐름은 단계(2510)로 되돌아간다. 패킷이 도 25에 도시된 바와 같이 대기되어 있을 때 폐기되는 경우 우선권 할당 및 표시 기능(2410)에 의해 패킷을 표시하는 것은 필요치 않다.
도 26에 도시된 바와 같이, 폐기 공정은 또한 스케줄러의 큐(들)(2420)에 이미 대기되어 있는 패킷에 대해 폐기 공정이 수행될 수 있다. 단계(2610)에서, 스케줄러는 큐(들)에 패킷이 수신되기를 대기한다. 수신된 패킷을 체크하는 것은 예를 들어 1밀리초 타이머에 의해 구동되어 주기적일 수 있으며 또는 예를 들어 대기 중인 패킷의 수신에 의해 구동되는 비주기적일 수 있다. 패킷이 큐(들)에 있은 후에, 스케줄러는 단계(2630)에서 송신하기 위해 패킷을 스케줄링하는 시간을 대기한다. 스케줄러가 송신을 위해 패킷을 스케줄링하는 시간이 될 때 하나 이상의 패킷이 단계(2640)에서 큐로부터 추출된다. 단계(2650)에서 추출된 패킷은 폐기 기준에 대해 평가된다. 일 실시예에서, 패킷이 비디오 패킷이라면, 상기 우선권 할당 구조는 폐기 자격을 결정하기 위해 아래에 설명되는 방법에 따라 사용될 수 있다. 폐기 기준을 충족하는 패킷은 단계(2660)에서 폐기되고 폐기 기준을 충족하지 않는 패킷은 단계(2670)에서 송신을 위해 스케줄링된다. 이후 흐름은 단계(2630)로 되돌아간다. 대안적으로, 패킷이 대기된 후에, 혼잡과 같은 자극에 응답하여, 하나 이상의 큐 내에 있는 모든 패킷에 대해 검사가 이루어지며 이에 의해 폐기 기준을 충족하는 패킷이 제거되고 폐기 기준을 충족하지 않는 패킷이 남겨진다. 폐기되지 않는 패킷은 적절한 시간에 송신을 위해 스케줄링될 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 도 25 및 도 26의 방법이 조합으로 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 일부 패킷은 큐 진입에서 폐기되는 반면, 다른 패킷은 큐 진출에서 폐기를 위해 표시되거나 선택될 수 있다.
어느 패킷을 폐기할지에 대한 선택은 차후에 설명되는 바와 같은 바와 같이 데이터 율, 품질 및 시스템 자원의 함수인 폐기 레벨에 의해 영향을 받는다. 이 폐기 레벨은 전체 시스템 상태를 알고 있는 시스템 상태 모듈이나 기능부, 예를 들어, 도 24에 도시된 호출 허가 제어(CAC) 모듈(2460)에 의해 결정될 수 있다(또는 이로부터 수신된 정보에 기초할 수 있다). CAC 모듈은 새로운 호출 또는 서비스가 허용되어야 하는지의 여부를 결정하는 일을 담당하는 디바이스에 존재한다. 이것은 기지국이나 이와 균등한 것일 수 있으며 이는 서비스 게이트웨이와 같은 코어 네트워크에 있는 디바이스일 수 있다. CAC 기능은 다수의 네트워크 디바이스들 사이에 분배될 수 있다. CAC 기능은 송신 모듈(2450)로부터 PHY 파라미터 정보를 이용하여 이 송신 모듈(2450)이 바이트로부터 여러 서비스에 대한 물리적 자원으로 변환을 알게 할 수 있다.
스케줄러 모듈(2440)은 어느 데이터 패킷이 어느 순서로 언제 통신 네트워크를 통해 송신되어야 할지를 결정한다. 패킷의 우선권은 우선권 할당 및 표시 모듈(2410)에 의해 야기된 큐 할당, 큐(2420)에 있는 순서, 표시 또는 이들의 일정 조합에 기초하여 스케줄러(2440)로 전달될 수 있다. 패킷이 (도 26과 연관하여 전술한 바와 같이) 큐로부터 제거되어 폐기되면, 스케줄러(2440)는 우선권 할당 및 표시 모듈(2410)에 의해 생성된 큐 할당 및 순서 및 표시를 포함하는 소스로부터의 정보, CAC 모듈(2460)이나 이와 유사한 모듈로부터 폐기 레벨 및 전체 자원 이용가능성, 및 송신 모듈(2450)로부터 PHY 파라미터에 기초하여 이 폐기를 수행한다. 바람직한 실시예에서, 스케줄러는 기지국이나 이와 균등한 것과 같은 송신 디바이스에 존재하지만 송신 디바이스에 스케줄링 정보를 제공하는 디바이스에 존재할 수 있다.
송신 모듈(2450)은 공중을 통해 무선 전파와 같은 물리적 매체를 거쳐 패킷을 송신하는 일을 담당한다. 이 모듈은 도 2b의 PHY 계층(280)에서 구현될 수 있으며 또는 그 기능은 PHY 계층과 모뎀(272) 사이에서 분할될 수 있다. 나아가, 송신 모듈은 신뢰할만한 송신과 수신에 필요한 변조와 코딩 구조와 같은 PHY 파라미터에 관한 결정을 할 수 있다. 이들 파라미터는 시스템의 용량에 영향을 미치며 CAC 모듈(2460)과 스케줄러(2440)와 같은 이를 필요로 할 수 있는 다른 모듈로 제공될 수 있다.
환경 조건에 적응하는 물리적 계층(PHY)을 구비하는 무선 시스템에서, 시스템의 초당 비트 용량은 변조 구조와 포워드 에러 정정(FEC) 코딩과 같은 PHY 파라미터의 함수로서 변할 수 있다. 시트템의 초당 비트 용량은 또한 패킷 에러로 인해 재송신 율의 변동에 의해 영향을 받을 수 있다. 광대역 무선 시스템에서 RF 링크의 초당 비트 용량의 변동은 PHY 파라미터 변동을 나타내는 유저 디바이스에 또는 유저 디바이스로부터 오는 서비스만 아니라 링크 상에 있는 모든 서비스에 영향을 미칠 수 있다. 이것은 대역폭에 대한 요구량이 시스템의 새로운 초당 비트 용량을 초과하는 경우에 혼잡을 야기할 수 있다. 이것은 또한 초과 가입 상황을 야기할 수 있다. 다시 말해, 이것은 허가된 서비스의 총 시간 평균 요구량이 RF 링크의 용량을 초과하기 때문에 만성적 혼잡이 일어날 수 있는 상황을 야기할 수 있다.
서비스가 이 서비스에서 운반되는 모든 패킷에 대해 단일 우선권을 가지는 시스템에서, 이 만성적 혼잡은 일부 서비스의 종료를 야기할 수 있다. 대안적으로, 서비스로부터 오는 패킷이 상이한 애플리케이션에 대한 폐기의 영향이나 서비스에 운반되는 개별 패킷의 우선권이 아니라 서비스의 상대적 우선권만을 보고 폐기될 수 있다.
그러나, 비디오에서, 패킷이 전송하는 비디오 프레임의 유형에 기초하여 개별 패킷에 우선권을 할당하는 것은 시스템으로 하여금 개별 패킷의 상대적 중요성에 기초하여 패킷을 지능적으로 폐기할 수 있게 한다. 그러한 시스템은 또한 패킷 폐기 후에 유저가 비디오 스트림을 경험하는 품질의 정량적 예측을 할 수 있게 한다. 오퍼레이터 정책의 범위 내에서, 무선 네트워크는 랜덤한 폐기에서의 경우에서 있을 수 있는 바와 같은 수용할 수 없는 품질을 제공하는 방식으로 서비스를 저하하거나 서비스를 종료시키는 것이 아니라 비디오 서비스를 우아하게 저하시킬 수 있다.
비디오의 최적의 인코딩이 매우 가변적인 비트 스트림을 생성할 수 있으나, 그 변동은 일반적으로 제한된다. 이것에는 2가지 이유가 있다. 첫째, 셀 전화 시스템과 같은 많은 레거시 시스템은 주어진 시간 기간에 걸쳐 일정한 비트율(CBR)을 예상한다. 디코더가 버퍼 오버플로우나 언더플로우를 경험하지 않게 하기 위해, CBR 인코더는 I 프레임, P 프레임 및 B 프레임의 사이즈에 대해 선험적으로 비 최적인 선택을 할 수 있다. 이것은 예를 들어, GOP 및 이 GOP가 포함하는 프레임 종속 관계에 기초하여 인코더와 디코더에서 버퍼 사이즈 조절을 가능하게 한다. 둘째, 가변적인 비트 율(VBR) 인코더 및 디코더를 구현하는 시스템에서도, 비트율 변동과 프레임 사이즈는 통상 버퍼 오버플로우나 언더플로우를 방지하기 위해 제한된다.
I, P, 및 B 프레임 사이즈는 VBR 비디오 스트림에서 변할 수 있으나, CBR 비디오 스트림에 사용되는 관계와 유사한 최대 값으로 제한될 수 있다. 대안적으로, VBR 스트림에서 상이한 프레임 유형의 평균 사이즈는 예를 들어 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 지수 평균 또는 다른 기술을 사용하여 비디오 스트림에 대한 히스토리 데이터에 기초하여 계산될 수 있다. 이 방법은 또한 스트림의 대역폭 요구량에 관심이 있는 개체가 프레임 사이즈 범위를 알지 못하는 CBR 스트림에 사용될 수 있다. 프레임 사이즈 범위나 히스토리 평균 프레임 사이즈는 GOP에서 비디오 프레임의 각 유형에 의해 차지하는 대역폭을 예측하는데 사용될 수 있다.
이와 유사하게, GOP는 선험적으로 알려져 있거나 수신된 프레임에 기초하여 검출될 수 있다. 프레임 사이즈 및 GOP 구조의 결정은 GOP에 필요한 대역폭과 비디오 스트림의 비트율의 계산을 가능하게 한다. 비트 율과 평균 프레임 사이즈의 변동은 분산 또는 표준 편차를 계산하는 것에 의해 정량화될 수 있다.
도 27은 GOP 구조와 평균 사이즈를 결정하는 방법의 흐름도이다. 일 실시예에서, 본 방법은 우선권 할당 및 표시 모듈(2410)에 의해 구현된다. 단계(2710)에서, 비디오 프레임이 수신된다. 단계(2720)에서, 비디오 프레임의 유형이 결정된다. 이 결정은 비디오 프레임 또는 이에 포함된 전송 패킷의 헤더 또는 컨텐츠를 검사하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 대안적으로, 이것은 그 사이즈를 동일한 스트림에 있는 다른 패킷의 사이즈와 비교하고 일단 수립되면 각 프레임 유형에 대해 평균 프레임 사이즈와 비교하는 것과 같은 방법에 의해 학습법으로 결정될 수 있다. 프레임이 I 프레임이라면, 흐름은 단계(2730)로 진행하며 여기서 이 비디오 스트림에 대해 I 프레임의 평균 사이즈가 예를 들어 지수 평균을 사용하여 업데이트된다. 단계(2730)로부터 흐름은 단계(2740)로 진행하고 여기서 가장 최근의 I 프레임 이후 프레임의 수가 결정된다. 흐름은 단계(2790)로 진행하고 여기서 단계(2730, 2740)에서 수집되고 계산된 데이터가 GOP 구조와 평균 GOP 사이즈의 지식을 업데이트하기 위해 사용된다. 단계(2720)에서 비디오 프레임이 P 프레임인 것으로 결정되면, 흐름은 단계(2750)로 진행되고 여기서 이 비디오 스트림에 대한 P 프레임의 평균 사이즈가 업데이트 된다. 흐름은 단계(2780)로 진행하고 여기서 가장 최근에 수신된 앵커 프레임 이후 프레임의 수가 결정되고 앵커 프레임의 유형(I 또는 P 프레임)이 또한 결정된다. 흐름은 단계(2790)로 진행하고 여기서 단계(2750, 2780)에서 수집되고 계산된 데이터가 GOP 구조와 평균 GOP 사이즈의 지식을 업데이트하는데 사용된다. 단계(2720)에서, 비디오 프레임이 B 프레임인 것으로 결정되면, 흐름은 단계(2770)로 진행하고 여기서 이 비디오 스트림에 대해 B 프레임의 평균 사이즈가 업데이트된다. 흐름은 단계(2780)로 진행하고 여기서 가장 최근에 수신된 앵커 프레임 이후 프레임의 수가 결정되고 앵커 프레임의 유형(I 또는 P 프레임)이 또한 결정된다. 흐름은 단계(2790)로 진행하고 여기서 단계(2770), 2780)에서 수집되고 계산된 데이터가 GOP 구조와 평균 GOP 사이즈의 지식을 업데이트하기 위해 사용된다.
도 28은 N=12, M=3 GOP에 대해 상대적인 프레임 사이즈의 일례의 그래픽 표현(3000)이다. 이 예에서, P 프레임은 I 프레임의 사이즈의 평균 절반이고 B 프레임은 I 프레임의 사이즈의 평균 1/5이다. 이것은 단지 예시적인 것이며 다른 상대적인 프레임 사이즈가 인코딩에 따라 발생할 수 있다. 도 28의 좌측에서 프레임 사이즈 카운터는 1000바이트 유닛이다. 이 예에서, I 프레임(3001)은 평균 10,000바이트 사이즈이고, P 프레임(3015(1) 내지 3015(3))은 평균 5000바이트 사이즈이고, B 프레임(3005(1) 내지 3005(8))은 평균 2000바이트 사이즈이다. 이것은 GOP당 41,000바이트 평균을 제공한다. 이 예에서 GOP는 지속기간이 12프레임이고 이동 전화에서 디스플레이하는데 일반적인 프레임 율이 초당 25프레임이므로, 이것은 초당 약 85,417바이트 또는 초당 683킬로비트의 예시적인 평균 데이터 율을 제공한다. 이것은 단지 예시적인 것이며 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 다른 데이터 율이 또한 가능하고 일반적이라는 것을 알 수 있을 것이다. 이 서비스에 이용가능한 대역폭의 초당 79,000바이트만이 있게 하는 이벤트가 있을 경우에 더 오래된 시스템이 서비스를 종료시키거나 비디오 프레임을 수용불가능하게 지연시키거나 프레임을 랜덤하게 누락시킬 수 있다. 이들 시나리오들 모두는 유저에게 수용불가능한 품질을 초래할 수 있다.
그러나, 프레임이 비디오 서비스 내에 우선권 할당되면, 이들 프레임은 부담 또는 이와 유사한 메트릭과, 동일한 우선권의 프레임들 중에서 폐기를 균일한 간격으로 하고자 하는 요구의 조합에 기초하여 지능적으로 폐기될 수 있다. 비디오 스트림의 품질에 영향을 최소화하기 위해 새로운 대역폭 제한 내에 맞추는 것이 필요한 프레임의 최소 수를 폐기하는 것이 바람직하다. 균일한 방식으로 B 프레임의 25%를 폐기하는 것에 의해 요구량은 초당 77,083 바이트로 저하될 수 있으며 이 예에서 이용가능한 대역폭을 맞출 수 있다. 비디오 품질의 저하 가능성을 더 감소시키기 위하여, B 프레임은 균일하게 폐기될 수 있고 이에 따라 예를 들어 비디오 디코더에서 보간 시스템이 복구 결함을 최소화하게 한다. 이 예에서, B 프레임(3005(2) 및 3005(6))이 도 29에 도시된 바와 같이 폐기된다. 대안적으로, B 프레임(3005(4) 및 3005(8))을 폐기하는 것은 폐기에 있어 이와 유사한 균일한 분배를 제공한다. 이들 선택은 전술한 우선권 할당 방법을 사용하여 미리 결정될 수 있다.
비디오 스트림의 품질은 비디오 평균 의견 스코어(VMOS) 또는 대안적인 정량적인 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 폐기 정책으로 인한 VMOS의 저하는 시간에 따라 정교화될 수 있는 측정치에 기초하여 예측될 수 있다.
도 30 및 도 31에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 같은 비디오 스트림 내 패킷의 우선권 할당을 사용하여 점진적으로 더 많은 프레임이 비디오 품질의 저하를 최소화시키면서 필요하다면 폐기될 수 있다. 서비스가 종료되기 전에 얼마나 많이 품질이 저하될 수 있는지는 오퍼레이터의 정책이나 유저의 선호도에 의해 제어될 수 있다.
아래 표 1은 전술한 기술이 GOP에 있는 프레임만큼 많은 가능한 대역폭 요구량이나 폐기 레벨이 있는 것을 제공하는 것을 도시한다. 추가적으로, 다른 더 정교한 입도의 폐기 레벨이 슬라이스와 같은 프레임의 부분을 폐기하는 것에 의해 또는 하나 걸러 하나씩의 GOP마다 하나의 B 프레임을 폐기하는 것이나 매 3개의 GOP마다 2개의 B 프레임을 폐기하는 것과 같은 인터 GOP 기술을 사용하는 것에 의해 달성될 수 있다.
| 폐기 레벨 | GOP에서 데이터의 평균 바이트 | 대역폭 요구량의 % 감소량 | VMOS 저하 |
| 폐기 없음 | 41,000 | 0% | 없음 |
| 1 B 프레임 폐기 | 39,000 | 4.9% | △1 |
| 2 B 프레임 폐기 | 37,000 | 9.8% | △2 |
| 3 B 프레임 폐기 | 35,000 | 14.6% | △3 |
| 4 B 프레임 폐기 | 33,000 | 19.5% | △4 |
| 5 B 프레임 폐기 | 31,000 | 24.4% | △5 |
| 6 B 프레임 폐기 | 29,000 | 29.3% | △6 |
| 7 B 프레임 폐기 | 27,000 | 34.1% | △7 |
| 8 B 프레임 폐기 | 25,000 | 39.0% | △8 |
| 1 P 프레임(및 모든 8 B 프레임) 폐기 | 20,000 | 51.2% | △9 |
| 2 P 프레임 폐기 | 15,000 | 63.4% | △10 |
| 3 P 프레임 폐기 | 10,000 | 75.6% | △11 |
이들 폐기 레벨 각각은 비디오 서비스의 품질을 저하시키거나 감소시킨다. 그러나, 인코더와 디코더 성능이 VMOS와 같은 메트릭에 의해 정량화될 수 있는 바와 같이 지능적인 폐기로 인한 저하가 이들 메트릭을 사용하여 정량화될 수 있다. 이것은 공통 GOP의 수에 대해 전술한 바와 같은 폐기로 인해 VMOS 저하를 측정하고 VMOS 저하를 예측하는데 사용하기 위한 메트릭을 유도하는 것에 의해 달성될 수 있다.
이런 방식으로, 비디오 서비스는 품질 메트릭과 각각 쌍을 이루는 대역폭 요구조건의 연관된 세트를 구비할 수 있다. 오퍼레이터 정책이나 유저 선호도는 서비스가 수용불가능하게 고려되어 더 저하되는 것이 아니라 종료되는 품질 메트릭 값을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하나 걸러 하나를 초과하는 B 프레임의 손실이 수용불가능한 것으로 정책이 채택될 수 있다. 도 29에 도시된 이 예에서, GOP당 4개의 B 프레임이 대역폭 요구량에서 19.5% 감소를 고려하여 폐기될 수 있다. 대역폭에서 추가 감소가 필요한 경우, 서비스는 종료되거나 유보될 수 있으며 대안적으로 다른 서비스가 종료되거나 유보될 수 있으며 또는 그 요구량을 감소시켜 전체 시스템 요구량을 감소시키기 위하여 폐기가 적용될 수 있다. 폐기는 도 25 또는 도 26에 이전에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다.
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 품질 메트릭 값이 개별 비디오 스트림, 비디오 스트림 애플리케이션(예를 들어, Youtube 대 Netflix), 유저, 유저 SLA 카테고리, 서비스 등급, 스케줄러 큐 또는 그 조합에 상이하게 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
율과 VMOS 사이의 관계는 새로운 서비스를 허가하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 유저가 이전 예에서와 같이 초당 85,417바이트의 대역폭을 요구하는 비디오 스트림을 개시하기를 원하지만 초당 79,000바이트만이 이용가능하다면 시스템은 서비스가 여전히 허가될 수 있으나 GOP당 2개의 B프레임을 폐기하여 초당 77,083바이트의 대역폭 요구량을 달성하는 것에 의해 제공된 저하된 품질로 허가될 수 있다는 것을 알 것이다. 이 저하가 오퍼레이터 정책과 유저 선호도에서 허용가능하다면 이 서비스는 거부되지 않고 허가될 것이다. 대안적으로, 정책이 감소된 대역폭 요구량을 가지는 다른 서비스를 허용했다면 시스템은 새로운 서비스가 허가되도록 대역폭을 남기는 다른 서비스로 대역폭 감소를 적용할 수 있다. 이 호출 허가 제어(CAC) 방법은 도 32에 도시된 흐름도로 제공되고 일 실시예에서 도 24에 도시된 호출 허가 제어 모듈(2460)에 의해 구현된다.
단계(3205)에서, 새로운 서비스의 요청이 시스템에 의해 수신된다. 이 요청은 서비스를 요청하는 유저 디바이스로부터 올 수 있으며 또는 서비스를 개시하는 외부 개체로부터 올 수 있으며, 예를 들어 룸에 가득찬 사람들과 이동 핸드셋의 관계자 사이에 비디오 화상회의 호출이 무선 핸드셋의 유저에 의해 개시될 수 있으며 또는 회의 룸 비디오 화상 회의 장비에 부착된 지상선을 사용하여 개시될 수 있다. 단계(3210)에서, 서비스를 허가하는 시스템 자원이 충분한지를 결정하는 체크가 수행된다. 호출 허가 제어는 많은 통신 시스템에서 공통으로 사용되고 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 연관된 특정 통신 시스템에 대한 표준 방법을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 미국 특허 제7,529,204호(본 명세서에 참조 문헌으로 병합됨)는 적응적 변조를 사용하는 통신 시스템에 사용하기 위한 호출 허가 제어를 설명한다. 충분한 자원이 있다면, 서비스는 단계(3215)에서 허가된다. 단계(3210)에서 서비스를 허가할 자원이 불충분한 것으로 결정되면, 흐름은 단계(3230)로 진행하고 여기서 서비스가 저하된 형태로 허가될 수 있는지를 알아보는 체크가 수행된다. 서비스가 저하된 형태로 허가될 수 있다면, 흐름은 단계(3235)로 진행하고 여기서 서비스가 저하되는데 예를 들어 B 프레임의 25%가 저하되도록 폐기 레벨이 선택되며 이후 서비스는 단계(3240)에서 허가된다. 단계(3230)가 서비스가 자원 한정 내에서 맞추기 위해 정책 범위 내에서 충분히 저하될 수 없는 것으로 결정하면, 흐름은 단계(3270)로 진행하고 여기서 결정이 새로운 서비스를 포함하는 서로 다른 서비스 또는 서비스의 일정 조합이 새로운 서비스가 허가될 수 있을 만큼 충분히 저하될 수 있는지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 단계(3270)에서 서비스의 집합이 충분히 저하될 수 있는 것으로 결정되면, 흐름은 단계(3275)로 진행하고 여기서 식별된 서비스는 저하되고 새로운 서비스가 단계(3280)에서 허가된다. 단계(3270)에서, 서비스의 집합(collection)이 충분히 저하될 수 없는 것으로 결정되면, 흐름은 단계(3290)로 진행되고 여기서 새로운 서비스 요청이 거부된다.
대안적인 실시예에서, 단계(3230, 3235, 3240)의 세트는 본 방법으로부터 제거될 수 있다. 그 반대로, 단계(3270, 3275, 3280)는 본 방법으로부터 제거될 수 있다.
이 설명된 CAC 방법은 DOCSIS 케이블 모뎀 시스템에서 헤드 엔드와 같은 다른 네트워크에서 무선 기지국이나 이의 균등물에서 실행될 수 있다. 대안적으로, 이것은 서비스 게이트웨이와 같은 코어 네트워크에 있는 관리 개체에서 실행될 수 있다.
상기 CAC 방법은 본 발명의 방법을 사용하여 저하될 수 있는 비디오 서비스의 문맥에서 설명되어 있으나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이것이 최소 보장된 율을 가지지만 정책이 손실되거나 폐기되는 패킷의 특정 퍼센트, 예를 들어 5%를 허용할 수 있는 최대 데이터 율이나 VoIP(Voice over IP)로 버스트로 허용되는 데이터 서비스와 같은 저하될 수 있는 모든 서비스에 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
새로운 서비스가 허가될 수 있게 서비스에 대한 저하 레벨을 설정하는 것에 더하여, 유사한 접근법이 WiMAX 및 LTE와 같은 시스템에서 사용될 수 있으며, 여기서 시스템 자원은 환경 조건의 변화와 변조, 코딩 및 MIMO 모드와 같은 PHY 파라미터의 선택에 대한 영향으로 인해 동적으로 변할 수 있다. 도 33은 랜덤한 폐기 또는 과도한 보류 또는 서비스 종료를 회피하게 하는 자원 감소 상황에서 서비스의 우아한 저하를 가능하게 하는 방법의 흐름도이다. 일 실시예에서, 본 방법은 도 2b에 도시된 호출 허가 제어 모듈(2460)에 의해 구현된다.
단계(3310)에서 시스템 자원을 감소시키는 이벤트가 발생하고 시스템 자원의 감소가 인식된다. 이것은 예를 들어 호출의 에지로 이동하여 더 강한 코딩과 변조를 요구하는 이동 핸드셋에 의해 야기될 수 있다. 흐름은 단계(3320)로 진행하고 여기서 현재 상태에서 현재 서비스에 대한 자원이 여전히 충분히 있는지 결정하는 체크가 수행된다. 단계(3320)에서 현재 서비스에 대해 자원이 충분히 있는 것으로 결정되면, 흐름은 단계(3330)로 진행하며 여기서 더 이상 동작이 일어나지 않는다. 단계(3320)가 현재 상태에서 현재 서비스에 대해 충분한 자원이 더 이상 없는 것으로 결정하면 흐름은 단계(3340)로 진행한다. 단계(3340)에서 일정 서비스의 조합이 새로운 자원 한정 내에서 서비스의 계속된 동작을 가능하게 하기 위해 저하될 수 있는지를 결정하는 체크가 수행된다. 이 결정은 도 5의 단계(540)와 연관하여 설명된 바와 같이 진행될 수 있다. 일반적으로, 본 시스템은 서비스의 일정 조합이 미리 결정된 기준에 따라 전체 최소 서비스 저하를 부과하고 임의의 서비스에 최대 허용가능한 저하를 초과하지 않는 서비스의 일정 조합과 연관된 패킷의 선택적인 누락을 통해 저하될 수 있는지를 결정한다. 서비스의 동작을 계속 가능하게 하는, 저하될 수 있는 서비스의 조합이 있다면, 흐름은 단계(3350)로 진행하며 여기서 이들 서비스는 저하된다. 서비스의 동작을 계속 가능하게 하는, 저하될 수 있는 서비스의 조합이 존재하지 않는다면 흐름은 단계(3360)로 진행하고 여기서 서비스는 보류 또는 종료를 위해 식별된다. 어느 서비스가 보류되거나 종료될 것인지의 선택은 서비스의 유저에 대한 자유로운 자원의 양, 서비스의 우선권, 계약된 서비스 레벨의 합의 및 링크 품질을 포함하는 많은 인자에 기초할 수 있다. 단계(3360)는 보류나 종료를 요구하는 서비스의 수를 최소화하기 위해 다른 것의 보류나 종료를 일정 서비스의 저하와 선택적으로 조합할 수 있다.
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 서비스의 저하는 이완될 수 있고 보류된 서비스는 이동 핸드셋이 셀을 떠날 때 또는 보다 효율적인 변조 및 코딩 구조로 변할 때와 같이 시스템 자원의 증가 후에 재개될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
VBR 서비스에서는 자원의 품질 보존과 효과적인 사용이 훨씬 더 커질 수 있다. VBR 스트림에서, 프레임 사이즈의 상한은 제한될 수 있으나, 평균 프레임 사이즈는 더 작을 수 있다. 일정 GOP 동안 많은 프레임이 더 작아질 수 있다. 이것은 CBR 경우에서 폐기될 필요가 있는 일정 프레임이 유지될 수 있게 한다. 이것을 가능하게 하기 위하여, 바람직한 실시예는 도 26을 참조하여 설명된 바와 같이 진출 폐기를 사용한다. 도 26에 도시된 방법에서, 단계(2650)는 단계(2650)에서 패킷이 시스템 자원이 충분하다면 폐기 기준을 충족하는 것으로 결정하는 경우에도 단계(2670)에서 송신을 위해 패킷이 스케줄링될 수 있게 증가된다. 예를 들어 바이트 단위의 GOP의 평균 사이즈가 그 시간에 평균보다 충분히 더 작았다면 서비스에 대한 폐기 레벨이 설정되었을 때 예상된 것보다 더 작은 요구량을 생성하는 이벤트가 일어날 수 있다.
광대역 시스템에서 VBR 비디오 스트림의 통계적 다중화는 다른 스트림이 일시적으로 낮은 대역폭 요구량을 가지는 경우 하나의 스트림이 더 유리하게 해준다. 예를 들어, 일 실시예에서, 도 26의 증가된 단계(2650)는 상이한 서비스나 모든 서비스의 조합이 폐기 레벨이 결정되었을 때 예상된 더 적은 시스템 자원을 사용하였다면 결정된 단계(2650)가 하나의 서비스로부터 폐기 기준을 충족하는 비디오 프레임이 단계(2670)에 의해 송신을 위해 스케줄링되게 한다.
설명된 우선권 구조는 프레임 보유를 최대화하기 위해 마지막 결정을 하는 스케줄러에 또는 혼잡이 예상되는 때에 사전 활동으로 폐기를 수행하는 스케줄러에 사용될 수 있다. 우선권 구조는 또한 서비스에 대한 타깃 대역폭 소비량에 가깝게 사전 활동으로 폐기를 사용하고 타깃 대역폭 소비량을 넘어 유지되며 통계적 다중화 이득을 최대화하기 위해 마지막 폐기를 수행하는 스케줄러에 사용될 수 있다.
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 우선권 할당이 지능적인 폐기와는 다른 목적에 사용될 수 있으며 예를 들어 비디오 서비스로부터 얼마나 많은 데이터가 요구되는 서비스 품질을 유지하면서 폐기될 수 있는지에 관한 추가적인 정보를 제공하는 것에 의해 이 정보 없이 가능할 수 있었던 것보다 더 많은 서비스들이 허가될 수 있게 함으로써 호출 허가 제어를 개선하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 전술한 패킷 폐기와 프레임 분석은 액세스 포인트, 기지국, 매크로 셀, 피코셀, 기업 펨토셀, 주거 펨토셀, 릴레이, 작은 형태 인자 기지국, 가입자 국, 코어 네트워크 시스템 또는 다른 디바이스를 포함하나 이로 제한되지 않는 통신 디바이스 또는 시스템에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 통신 디바이스는 하나 이상의 프로세서, 트랜시버, 안테나 시스템 및 컴퓨터 판독가능한 메모리 또는 본 명세서에 설명된 기능을 달성하도록 동작하는 매체를 포함할 수 있다.
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 개시된 실시예와 관련하여 설명된 여러 예시적인 논리 블록, 모듈, 유닛 및 알고리즘과 방법 단계들이 종종 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이들 모두의 조합으로 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 교환 가능성을 명확히 예시하기 위하여, 여러 예시적인 성분, 유닛, 블록, 모듈 및 단계들이 그 기능면에서 일반적으로 전술되어 있다. 그 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 특정 시스템에 따라 좌우되며 전체 시스템에 부여된 디자인 제한에 따라 좌우된다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 각 특정 시스템에 여러 방식으로 전술한 기능을 구현할 수 있으나, 이 구현 결정은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 된다. 나아가, 유닛, 모듈, 블록 또는 단계 내에서 기능의 그룹은 설명의 편의를 위한 것이다. 특정 기능이나 단계는 본 발명을 벗어남이 없이 하나의 유닛, 모듈 또는 블록으로부터 이동될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예와 관련하여 설명된 여러 예시적인 논리 블록, 유닛, 단계 및 모듈은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC), 전계 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능한 논리 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 논리, 이산 하드웨어 성분, 또는 본 명세서에 설명된 기능을 수행하도록 설계된 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있으나, 대안적으로, 프로세서는 임의의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 상태 기계일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스의 조합, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 연관된 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 임의의 다른 이러한 구성으로 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예와 연관하여 설명된 블록이나 모듈의 방법이나 알고리즘과 공정의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈(또는 유닛)로 구현되거나 또는 이들 2개의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 제거가능한 디스크, CD-ROM 또는 임의의 다른 형태의 기계 또는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로 존재할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 연결되어 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC에 존재할 수 있다.
여러 실시예는 또한 기본적으로 예를 들어 애플리케이션 특정 집적 회로("ASIC") 또는 전계 프로그래밍 가능한 게이트 어레이("FPGA")와 같은 부품을 사용하여 하드웨어로 구현될 수 있다.
개시된 실시예의 상기 설명은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 제조하거나 사용할 수 있게 하기 위해 제공된 것이다. 이들 실시예에 대한 여러 변형은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 명백할 것이며 본 명세서에 설명된 일반 원리는 본 발명의 사상이나 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예에 적용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 제공된 상세한 설명과 도면은 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 제공하는 것이므로 본 발명에 의해 넓게 고려되는 주제를 나타내는 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 나아가, 본 발명의 범위는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 수 있는 다른 실시예를 모두 포함하는 것이라는 것이 더 이해될 것이다.
Claims (18)
- 복수의 가입자 스테이션과, 상이한 대역폭과 지연 요구조건을 가지는 복수의 통신 서비스를 구비하는 통신 네트워크의 상태에 응답하여 패킷 폐기를 관리하는 시스템으로서,
연관된 서비스의 품질에서 패킷을 폐기하는 영향을 고려하여 폐기하기 위한 우선권 레벨로 패킷을 우선권 할당하도록 구성된 결정 모듈;
선택 모듈로서,
이용가능한 대역폭의 양이 감소하였다는 표시를 수신하고,
현재 상태에서 현재 서비스에 대해 대역폭 자원이 충분한지의 여부를 결정하며,
이용가능한 대역폭의 감소를 고려하여 폐기할 하나 이상의 서비스와 연관된 패킷의 우선권 레벨을 선택하되, 해당 선택은 상기 하나 이상의 서비스에 최대로 허용가능한 저하를 초과하지 않고,
상기 선택된 패킷을 하나 이상의 유저 장비에 송신하기 전에 폐기하도록 구성된 선택 모듈; 및
이용가능한 대역폭의 양의 변화를 모니터링하고 이용가능한 대역폭의 양이 감소할 때 상기 선택 모듈에 통지하도록 구성된 시스템 상태 모듈을 포함하는 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 선택 모듈은 미리 결정된 기준에 따라 전체 최소 서비스 저하를 가지는 폐기하기 위한 패킷의 우선권 레벨을 선택하도록 더 구성된 것인 시스템.
- 제1항에 있어서, 송신하기 위해 상기 결정 모듈로부터 우선권 부여된 패킷을 유지하기 위한 하나 이상의 송신 큐(transmission queue)를 더 포함하되, 상기 선택 모듈은 상기 하나 이상의 송신 큐로부터 선택된 패킷을 폐기하는 것인 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 결정 모듈은 상기 하나 이상의 송신 큐에 특정 패킷을 배치하기 전에 특정 패킷을 폐기하도록 더 구성된 것인 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 결정 모듈은 상기 하나 이상의 송신 큐에 상기 패킷의 분류의 식별자를 제공하는 것인 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 시스템 상태 모듈은 폐기할 하나 이상의 서비스와 연관된 패킷의 우선권 레벨을 결정하고 이 결정을 상기 선택 모듈에 제공하는 것인 시스템.
- 복수의 가입자 스테이션과, 상이한 대역폭과 지연 요구조건을 가지는 복수의 통신 서비스를 구비하는 통신 네트워크의 상태에 응답하여 패킷 폐기를 관리하는 방법으로서,
연관된 서비스의 서비스 품질에서 패킷을 폐기하는 영향에 따라 송신할 패킷을 폐기 레벨로 분류하는 단계;
이용가능한 대역폭 자원의 감소를 인식하는 단계;
현재 상태에서 현재 동작하는 서비스에 대해 대역폭 자원이 충분한지 여부를 결정하는 단계;
상기 현재 상태에서 현재 서비스에 대해 대역폭 자원이 충분치 않은 경우, 서비스의 일부 조합이 미리 결정된 기준에 따라 전체 최소 서비스 저하를 가지면서 임의의 서비스에 최대로 허용가능한 저하를 초과하지 않는 서비스의 일부 조합과 연관된 패킷을 선택적으로 누락시키는 것을 통해 저하될 수 있는지 여부를 결정하는 단계;
폐기에 의하여 결정된 서비스 그룹을 저하시키는 단계; 및
결정된 서비스 그룹이 결정될 수 없는 경우, 결정된 서비스 양을 유보하는 단계를 포함하는 방법. - 제7항에 있어서,
새로운 서비스 요청을 수신하는 단계;
상기 서비스를 허가하는데 시스템 자원이 충분한지 여부를 결정하는 단계;
상기 서비스를 허가하는데 자원이 충분치 않은 경우, 상기 서비스가 저하된 형태로 허가될 수 있는지 여부를 결정하는 단계;
상기 서비스가 저하된 형태로 허가될 수 있는 경우, 저하된 형태로 상기 서비스를 허가하는 단계;
상기 서비스가 상기 자원의 제약에 맞도록 허용가능하게 저하될 수 없는 경우, 하나 이상의 기존의 서비스를 충분히 저하시켜 새로운 서비스를 허가할 수 있는지 여부를 결정하는 단계; 및
하나 이상의 기존의 서비스를 충분히 저하시켜 상기 새로운 서비스를 허가할 수 있는 경우, 상기 기존의 서비스를 저하시키고 상기 새로운 서비스를 허가하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제7항에 있어서, 하나 이상의 송신 큐에 우선권이 부여된 패킷을 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제9항에 있어서, 패킷에는 상기 하나 이상의 송신 큐에 폐기 레벨이 표시되는 것인 방법.
- 제10항에 있어서, 패킷은 상기 하나 이상의 송신 큐에 배치된 후에 폐기되는 것인 방법.
- 복수의 가입자 스테이션과, 상이한 대역폭과 지연 요구조건을 가지는 복수의 통신 서비스를 구비하는 통신 네트워크의 상태에 응답하여 패킷 폐기를 관리하는 시스템으로서,
연관된 서비스의 품질에서 패킷을 폐기하는 영향을 고려하여 폐기하기 위한 우선권 레벨로 패킷을 우선권 할당하는 우선권 할당 모듈;
상기 우선권 할당 모듈로부터 패킷을 수신하는 하나 이상의 스케줄러 큐; 및
스케줄러 모듈로서,
이용가능한 대역폭의 양이 감소되었다는 표시를 수신하고, 현재 상태에서 현재 서비스에 대해 대역폭 자원이 충분한지 여부를 결정하고, 이용가능한 대역폭의 감소를 고려하여 폐기할 하나 이상의 서비스와 연관된 패킷의 우선권 레벨을 선택하되, 해당 선택은 상기 하나 이상의 서비스에 최대로 허용가능한 저하를 초과하지 않으며, 하나 이상의 유저 장비에 송신하기 전에 상기 하나 이상의 스케줄러 큐로부터 상기 선택된 패킷을 폐기하는 스케줄러 모듈을 포함하는 시스템. - 제12항에 있어서, 상기 우선권 할당 모듈은 상기 하나 이상의 스케줄러 큐에 특정 패킷을 배치되기 전에 특정 패킷을 폐기하는 것인 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 스케줄러 모듈은 미리 결정된 기준에 따라 전체 최소 서비스 저하를 가지는 폐기하기 위한 패킷의 우선권 레벨을 선택하는 것인 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 우선권 할당 모듈은 상기 하나 이상의 스케줄러 큐에 패킷을 특정 배치하기 전에 특정 패킷을 폐기하도록 더 구성된 것인 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 우선권 할당 모듈은 상기 하나 이상의 스케줄러 큐에 상기 패킷의 우선권 레벨의 식별자를 제공하는 것인 시스템.
- 제12항에 있어서, 이용가능한 대역폭의 양의 변화를 모니터링하고, 이용가능한 대역폭의 양이 감소할 때 상기 스케줄러 모듈에게 통지하며, 폐기할 하나 이상의 서비스와 연관된 패킷의 우선권 레벨을 결정하고, 이 결정을 상기 스케줄러 모듈에 제공하는 시스템 상태 모듈을 더 포함하는 시스템.
- 제12항에 있어서, 호출 허가 제어 모듈을 더 포함하며, 상기 호출 허가 제어 모듈은,
새로운 서비스 요청을 수신하고,
상기 서비스를 허가하는데 시스템 자원이 충분한지 여부를 결정하며,
상기 서비스를 허가하는데 자원이 충분치 않은 경우, 상기 서비스가 저하된 형태로 허가될 수 있는지 여부를 결정하고,
상기 서비스가 저하된 형태로 허가될 수 있는 경우, 상기 서비스를 저하된 형태로 허가하며,
상기 서비스가 자원의 제약에 맞도록 허용가능하게 저하될 수 없는 경우, 하나 이상의 기존의 서비스를 충분히 저하시켜 상기 새로운 서비스를 허가할 수 있는지 여부를 결정하고,
하나 이상의 기존의 서비스를 충분히 저하시켜 상기 새로운 서비스를 허가할 수 있는 경우, 상기 기존의 서비스를 저하시켜 상기 새로운 서비스를 허가하도록 구성된 것인 시스템.
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