KR20140116489A - 적응식 비트 레이트 스트림들을 스케줄링하는 방법 및 장치 - Google Patents

적응식 비트 레이트 스트림들을 스케줄링하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

청구된 요지의 실시예들은 적응식 비트 레이트 스트림들을 스케줄링하는 방법 및 장치를 제공한다. 방법의 몇몇 실시예들은 사용자 장비에서 적응식 멀티미디어 스트림의 일 부분을 인코딩하기 위해 사용된 복수의 비트레이트들로부터 선택된 제 1 비트 레이트, 적응식 멀티미디어 스트림의 부분의 크기, 및 적응식 멀티미디어 스트림의 부분의 재생 지속 기간에 액세스하는 단계를 포함한다. 방법의 몇몇 실시예들은, 사용자 장비로부터, 제 1 비트 레이트, 크기 및 재생 지속 기간의 표시들을 제공하는 단계를 또한 포함한다.

Description

적응식 비트 레이트 스트림들을 스케줄링하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCHEDULING ADAPTIVE BIT RATE STREAMS}
본 출원은 일반적으로 통신 시스템들에 관한 것이고, 특히 무선 통신 시스템들에 관한 것이다.
무선 통신 시스템들은 일반적으로 기지국들의 네트워크 및 사용자 장비에 무선 접속성을 제공하는 이동성 관리 엔티티(MME), 서빙 게이트웨이(SGW), 또는 공중 데이터 네트워크(PDN) 게이트웨이와 같은 기지국 제어 네트워크 엔티티들을 포함한다. 예를 들면, 기지국 제어 엔티티들은 공중 인터페이스를 통해 사용자 장비에 대한 플로우들을 셋업할 수 있고 이후 기지국은 플로우 파라미터들에 기초하여 사용자 장비와의 통신을 스케줄링할 수 있다. 사용자 장비는 휴대 전화들, 스마트폰들, 태블릿들, 울트라북들, 랩탑들, 무선 인에이블 데스크탑 컴퓨터들 등과 같은 디바이스들을 포함할 수 있다. 무선 통신 시스템은 상이한 사용자들간의 통신, 예를 들면, 전화 통화들, 텍스트 메시징, 또는 이메일을 지원할 수 있다. 무선 통신 시스템은, 예를 들면, 하나 이상의 서버들로부터 사용자 장비로의 미디어의 스트리밍을 또한 지원할 수 있다. 예를 들면, 생방송 스포츠 경기들 또는 보관된 영화들 또는 텔레비전 쇼들과 같은 프로그래밍은 사용자들이 그들의 사용자 장비상으로 프로그래밍을 시청하거나 청취할 수 있도록 사용자 장비로 유니캐스트, 멀티캐스트, 또는 브로드캐스트될 수 있다.
적응식 비트-레이트 스트리밍은 프로그래밍 또는 다른 콘텐트를 사용자 장비에 제공하기 위해 사용될 수 있다. 적응식 비트 레이트 스트리밍은 소스 오디오, 비디오, 멀티미디어, 또는 다른 정보를 수신하기 위해 클라이언트 디바이스가 한 세트의 다수의 비트 레이트들 중 하나를 선택하도록 허용한다. 예를 들면, 인코더는 한 세트의 적응식 비트 레이트 스트림들을 형성하기 위해 비교적 낮은 비트 레이트로부터 비교적 높은 비트 레이트까지의 범위의 다수의 비트 레이트들로 소스 입력 스트림을 인코딩할 수 있다. 인코더 또는 개별적인 분할 기능은 상이한 비트-레이트 스트림들을 미리 결정된 지속 기간을 갖는 세그먼트들로 분할한다. 콘텐트는 미리 인코딩되고, 분할되고, 서버에 저장될 수 있거나(예를 들면, 보관된 영화들 또는 텔레비전 프로그램들에 대하여), 또는 인코딩되고, 분할되고, 실시간으로 서버에 제공될 수 있다(예를 들면, 생방송 프로그래밍). 클라이언트는 상이한 이용가능한 비트 레이트들 및 인코딩된 세그먼트들의 길이를 식별하는 정보를 포함하는 매니페스트 파일을 수신할 수 있다. 미디어 스트리밍 세션이 시작되면, 클라이언트는 스트림의 각각의 세그먼트에 대하여 상이한 비트레이트 인코딩들을 선택할 수 있다. 예를 들면, 클라이언트가 추정된 네트워크 처리량이 현재 세그먼트에 대해 선택된 비트레이트보다 크다는 것을 결정할 때, 다음의 세그먼트들에 대해 더 큰 비트 레이트 인코딩들을 요구할 수 있다. 클라이언트는 또한, 추정된 네트워크 처리량이 현재 세그먼트에 대해 선택된 비트 레이트보다 적은 경우, 더 낮은 비트 레이트 인코딩들을 요청할 수 있다. HTTP 적응식 스티리밍(HAS)은 빠르게 이동 장치들상에서 먼저 인코딩된 비디오 콘텐트를 시청하기 위한 바람직한 기술이 되고 있다.
다음은 개시된 요지의 몇몇 양태들의 기본 이해를 제공하기 위해 개시된 요지의 간략화된 요약을 제시한다. 이러한 요약은 개시된 요지의 철저한 개요는 아니다. 이는 개시된 요지의 필수적인 또는 중요한 요소들을 식별하거나 또는 개시된 요지의 범위를 기술하는 것이 의도되지 않는다. 그의 유일한 목적은 이후에 논의되는 더 상세한 설명에 대한 서문으로서 몇몇 개념들은 간략화된 형태로 제시하는 것이다.
무선 통신 시스템들에 의해 적응식 비트 레이트 스트림들로 송신된 데이터는 적어도 세 개의 상이한 독립 제어 루프들을 경험할 수 있다. 제 1 애플리케이션 레벨 제어 루프는 네트워크의 적응식 비트 레이트와 사용자 장비의 클라이언트 사이에 확립된다. 제 2 제어 루프는 TCP 혼잡 관리를 수행하기 위해 사용자 장비의 송신 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(TCP/IP) 스택들과 네트워크의 적응식 비트 레이트 서버 사이에 확립된다. 제 3 제어 루프는 공중 인터페이스를 통한 송신들의 스케줄링을 수행하기 위해 기지국과 사용자 장비 사이에 확립된다. 무선 통신 시스템들은 일반적으로 적응식 비트레이트 스트리밍 애플리케이션 콘텐트를 송신하기 위해 공중 인터페이스 접속들(플로우들)을 통한 최선 노력(서비스 품질 보증들을 제공하지 않는)을 사용한다. 특정 접속에 대한 오버-디-에어(over the air) 송신은 플로우 파라미터들에 따라 데이터의 송신을 스케줄링하는 기지국 스케줄러에 의해 통제된다. 최선 노력 트래픽의 최적이 아닌 스케줄링(예를 들면, 제 3 제어 루프에서)은 제 3 제어 루프가 제 1 및 제 2 제어 루프들과 동기화되지 않을 때 발생하고, 적응식 비트 레이트 서버로부터 수신된 미디어를 시청하는 사용자들의 경험의 질에 심각한 영향을 줄 수 있다.
적응식 비트 레이트 스트리밍은 또한 네트워크 혼잡에 기여할 수 있다. 예를 들면, 무선 서비스 제공자의 관점으로부터, 오버-더-탑(over-the-top) 적응식 비트 레이트 스트리밍 트래픽은 네트워크 혼잡에 대한 주요 기여자들 중 하나로 생각된다. 제 4 세대, 롱 텀 에볼루션(4G LTE) 표준들 또는 프로토콜들에 따라 동작하는 시스템들은 더 높은 해상도 비디오를 제공하기 위해 스마트폰들 및 태블릿들 상에 더 높은 해상도 및 더 큰 스크린들을 지원한다. 그러므로, 네트워크 혼잡의 가능성은 4G LTE 시스템들이 전개됨에 따라 오디오, 비디오, 또는 멀티미디어 트래픽(및 특히, 사전-인코딩된 비디오 콘텐트를 시청하는 우세한 형태로서, HAS)의 결과적인 증가에 따라 증가될 수 있다. 그러므로, 적응식 비트 레이트 스트리밍에 의해 야기된 혼잡을 해결하는 것은 더 더욱 중요해진다. 더욱이, 많은 클라이언트들은 데이터 스트림들을 수신하기 위한 동일한 공중 인터페이스 자원들을 사용할 수 있고, 공중 링크는 병목이 될 가능성이 있다. 각각의 클라이언트가 최대의 이용가능한 셀 처리량을 획득하기를 시도하는 탐욕스러운 비협력 클라이언트 행동(greedy non-cooperating client behavior)은 또한 문제에 대해 기여하고, 동시에 비디오 품질 분포의 불공평성을 추가한다.
개시된 요지는 상기에 설명된 문제들 중 하나 이상의 효과들을 처리하는 것을 지향한다.
일 실시예에서, 적응식 비트 레이트 스트림들의 스케줄링을 지원하기 위한 방법이 제공된다. 방법의 몇몇 실시예들은, 사용자 장비에서, 적응식 멀티미디어 스트림의 일 부분을 인코딩하기 위해 사용된 복수의 비트 레이트들로부터 선택된 제 1 비트 레이트, 적응식 멀티미디어 스트림의 부분의 크기, 및 적응식 멀티미디어 스트림의 부분의 재생 지속 기간에 액세스하는 단계를 포함한다. 방법의 몇몇 실시예들은, 사용자 장비로부터, 제 1 비트 레이트, 크기, 및 재생 지속 기간의 표시들을 제공하는 단계를 또한 포함한다.
다른 실시예에서, 적응식 비트 레이트 스트림들의 스케줄링을 지원하기 위한 방법이 제공된다. 방법의 몇몇 실시예들은, 기지국에서, 적응식 멀티미디어 스트림의 하나 이상의 부분들을 인코딩하기 위해 사용된 복수의 비트 레이트들로부터 하나 이상의 사용자 장비에 의해 선택된 하나 이상의 비트 레이트들, 적응식 멀티미디어 스트림의 부분(들)의 하나 이상의 크기들, 및 적응식 멀티미디어 스트림의 부분의 하나 이상의 재생 지속 기간들의 표시들을 수신하는 방법을 포함한다. 방법의 실시예들은 제 1 비트 레이트(들), 크기(들), 및 재생 지속 기간(들)의 표시들에 기초하여 적응식 멀티미디어 스트림의 부분(들)의 송신을 위해 하나 이상의 자원들을 사용자 장비에 할당하는 단계를 또한 포함한다.
또 다른 실시예에서, 사용자 장비가 적응식 비트 레이트 스트림들을 스케줄링하는 것을 돕기 위해 제공된다. 사용자 장비의 몇몇 실시예들은 적응식 멀티미디어 스트림의 일 부분을 인코딩하기 위해 사용된 복수의 비트레이트들로부터 선택된 제 1 비트 레이트, 적응식 멀티미디어 스트림의 부분의 크기, 및 적응식 멀티미디어 스트림의 부분의 재생 지속 기간에 액세스하도록 구성가능하다. 사용자 장비의 몇몇 실시예들은 또한 제 1 비트 레이트, 크기, 및 재생 지속 기간의 표시들을 제공하도록 구성가능하다.
다른 실시예에서, 적응식 비트 레이트 스트림들을 스케줄링하기 위한 기지국이 제공된다. 기지국의 몇몇 실시예들은 적응식 멀티미디어 스트림의 하나 이상의 부분들을 인코딩하기 위해 사용된 복수의 비트 레이트들로부터 하나 이상의 사용자 장비에 의해 선택된 하나 이상의 제 1 비트 레이트들, 적응식 멀티미디어 스트림의 부분(들)의 하나 이상의 크기들, 및 적응식 멀티미디어 스트림들의 하나 이상의 재생 지속 기간들의 표시들을 수신하도록 구성가능한 수신기를 포함한다. 기지국의 실시예들은 또한 제 1 비트 레이트(들), 크기(들), 및 재생 지속 기간(들)의 표시들에 기초하여 적응식 멀티미디어 스트림의 부분(들)의 송신을 위한 하나 이상의 자원들을 사용자 장비에 할당하도록 구성가능한 스케줄러를 포함한다.
본 발명은 적응식 비트 레이트 스트림들을 스케줄링하는 방법 및 장치를 제공한다.
도 1은 적응식 비트 레이트 스트리밍을 지원하는 무선 통신 시스템의 제 1 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
도 2는 적응식 비트 레이트 스트리밍을 지원하는 무선 통신 시스템의 제 2 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
도 3은 적응식 비트 레이트 스트리밍을 지원하는 무선 통신 시스템의 제 3 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
도 4는 트래픽을 스케줄링하고 적응식 비트 레이트 스트리밍의 혼잡을 검출하기 위한 방법의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시하는 도면.
개시된 요지는 첨부하는 도면들과 함께 취해진 다음의 설명에 대한 참조에 의해 이해될 수 있고, 유사한 참조 번호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
개시된 요지는 다수의 변형들 및 대안적인 형태들이 가능하고, 그의 특정 실시예들이 도면들에 예로서 도시되었고 여기에 상세하게 기술된다. 그러나, 여기에서의 특정 실시예들의 설명은 개시된 요지를 개시된 특정 형태들로 한정하는 것으로 의도되지 않고, 반대로, 본 발명은 첨부하는 청구항들의 범위 내에 속하는 모든 변형들, 균등물들, 및 대체물들을 포함하는 것임이 이해되어야 한다.
예시적인 실시예들이 이하에 기술된다. 명확성을 위하여, 실제 구현의 모든 특징들이 본 명세서에 기술되는 것은 아니다. 임의의 이러한 실제 실시예의 전개에서, 다수의 구현 특정 결정들이, 구현마다 변하는 시스템 관련 및 비지니스 관련 제약들을 준수하는 것과 같이, 개발자들의 특정 목표들을 달성하기 위해 행해질 것임이 물론 이해될 것이다. 더욱이, 이러한 개발 노력이 복잡하고 시간 소모적이지만, 그럼에도 불구하고 본 명세서의 이익을 갖는 본 기술의 숙련자들에게 관례적인 일일 것임이 이해될 것이다. 설명 및 도면들은 단순히 청구된 요지의 원리들을 예시한다. 따라서, 본 기술의 숙련자들이, 여기에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않았지만, 여기에서 기술된 원리들을 구현하고 청구된 요지의 범위 내에 포함될 수 있는 다수의 장치들을 생각할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 여기에 인용된 모든 예들은 주로 독자가 청구된 요지의 원리들 및 본 기술을 진보시키기 위해 발명자(들)에 의해 기여된 개념들을 이해하는 것을 돕기 위한 교육학적인 목적들을 위해서 의도되고, 이러한 특별히 인용된 예들 및 상태들에 대한 한정이 없는 것으로 해석되는 것이다.
개시된 요지는 첨부된 도면들을 참조하여 기술된다. 다수의 구조들, 시스템들, 및 디바이스들이 단지 설명의 목적들을 위해 및 본 기술의 숙련자들에게 잘 알려진 상세들로 기술을 불명확하게 하지 않기 위해서 도면들에 개략적으로 도시된다. 그럼에도 불구하고, 첨부된 도면들은 개시된 요지의 예시적인 예들을 기술하고 설명하는 것이 의도된다. 여기에 사용된 단어들 및 어구들은 관련 기술의 숙련자들에 의한 이들 단어들 및 어구들의 이해와 일치하는 의미를 갖는 것으로 이해되고 해석되어야 한다. 용어 또는 어구의 특정한 정의, 즉, 본 기술의 숙련자들에 의해 이해되는 보통의 및 관례적인 의미와 상이한 정의가 없는 것은, 여기에서 용어 또는 어구의 일치하는 사용에 의해 암시되는 것이 의도된다. 용어 또는 어구가 특정 의미, 즉, 숙련된 장인들에 의해 이해되는 것과 다른 의미를 갖는 것이 의도되는 경우, 이러한 특정한 정의는 용어 또는 어구에 대한 특정한 의미를 직접적이고 명백하게 제공하는 정의적인 방식으로 명세서에 분명히 설명된다. 추가적으로, 여기에 사용되는, 용어, "또는"은 그와 다르게 표시되지 않으면 배타적이지 않은 "또는"을 말한다(예를 들면, "또는 그렇지 않으면" 또는 "또는 대안적으로"). 또한, 여기에 기술된 다수의 실시예들은 반드시 상호 배타적이지 않고, 예컨대 몇몇 실시예들은 새로운 실시예들을 형성하기 위해 하나 이상의 다른 실시예들과 결합될 수 있다.
여기에 논의된 바와 같이, 적응식 비트 레이트 스트리밍에 포함된 다수의 제어 루프들은 기지국들로부터 사용자 장비로의 데이터 스트림들의 최선이 아닌 스케줄링을 초래할 수 있다. 적응식 비트 레이트 스트리밍은 또한 네트워크 혼잡에 기여할 수 있다. 그러므로, 여기에 기술된 사용자 장비의 실시예들은 상이한 비트 레이트들로 인코딩된 복수의 데이터 스트림들로부터 선택된 데이터 스트림의 세그먼트의 비트 레이트를 나타내는 정보를 기지국으로 송신하도록 구성될 수 있다. 사용자 장비는 또한 세그먼트의 크기 및 선택된 비트 레이트로 인코딩된 데이터 스트림의 일 부분의 지속 기간을 나타내는 정보를 송신한다. 예를 들면, 데이터 스트림의 세그먼트가 사용자 장비에 의해 재생될 때, 사용자 장비는 그의 재생 지속 기간을 나타내는 정보를 송신할 수 있다. 사용자 장비의 몇몇 실시예들은 또한 데이터 스트림 또는 정보의 요청된 부분의 지속 기간에 대한 허용 가능한 평균 처리량을 나타내는 정보를 송신할 수 있다. 사용자 장비의 몇몇 실시예들은 또한 사용자 장비상에 실행되는 클라이언트의 송신 제어 프로토콜(TCP) 윈도 상태를 나타내는 정보를 송신할 수 있다.
여기에 기술된 기지국들의 몇몇 실시예들은 선택된 데이터 스트림의 사용자 장비로의 송신을 스케줄링하기 위해 데이터 스트림의 일부의 지속 기간을 나타내는 정보를 사용하도록 구성될 수 있다. 기지국의 몇몇 실시예들은 또한 사용자 장비에 대한 송신들을 스케줄링하기 위해 허용가능한 평균 처리량 또는 클라이언트 TCP 윈도 상태를 나타내는 정보를 사용할 수 있다. 기지국은 요청된 비트 레이트에 기초하여 사용자 장비에 대한 스케줄링 가중치들을 결정하는 것, 최소 레이트 제한을 유지하는 것, 또는 그의 몇몇 조합에 의해 스케줄링을 수행할 수 있다. 기지국은 또한 모든 사용자들에 대한 요청된 비트 레이트들 및 대응하는 세그먼트들의 지속 기간들을 사용하여 미래의 혼잡, 또한 사용자들과 연관된 위치 및 환경 정보를 검출하거나 예측할 수 있다. 예를 들면, 기지국에 의해 서빙된 사용자 장비로부터 요청된 비트 레이트들의 가중된 합(개별적인 사용자들에 대한 처리량을 나타낼 수 있는 신호 품질 정보에 대해 조정될 수 있고, 기지국, 안테나의 기하학적 배열, 토폴로지 및 환경 정보에 관련된 사용자 위치를 고려할 수 있는)이 공중 인터페이스의 처리 용량을 초과할 때, 혼잡이 검출될 수 있다.
도 1은 적응식 비트 레이트 스트리밍을 지원하는 무선 통신 시스템(100)의 제 1 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 도시된 실시예에서, 무선 통신 시스템(100)은 오디오, 비디오, 또는 멀티미디어 정보를 포함하는 데이터 스트림(110)과 같은 입력 데이터 스트림(110)을 수신할 수 있는 인코더(105)를 포함한다. 인코더(105)는 상이한 비트 레이트들로 인코딩되는 출력 데이터 스트림들(115)을 형성하기 위해 상이한 비트 레이트들로 입력 데이터 스트림(110)을 인코딩할 수 있다. 예를 들면, 출력 데이터 스트림들(115)은 비교적 낮은 비트 레이트로부터 비교적 높은 비트 레이트까지의 범위에 있는 비트 레이트들로 인코딩될 수 있다. 더 높은 해상도는 더 양호한 화상 품질을 산출하고 더 높은 해상도 데이터를 전달하기 위해 사용된 더 높은 비트 레이트 스트림들을 지원하기 위해 더 많은 대역폭을 요구한다. 인코더(105)는 사용자에게 상영하기 전에 나중에 저장될 수 있는 콘텐트를 미리 인코딩하기 위해 사용될 수 있거나, 또는 인코더(105)는 실시간으로, 예를 들면, 생방송 프로그래밍의 상영을 위해 콘텐트를 인코딩할 수 있다. 인코더(105)의 몇몇 실시예들은 미리 인코딩되거나 또는 인코딩된 콘텐트를 분할하기 위한 분할 기능을 포함할 수 있다. 다른 실시예들은 개별적인 분할 기능을 실행할 수 있다(도 1에 도시되지 않음). 비트 레이트들의 값들, 상이한 비트 레이트들 또는 데이터 스트림들의 수들, 및 상이한 출력 데이터 스트림들(115)을 인코딩하기 위해 사용된 비트 레이트들간의 차이들은 설계 선택의 문제들이다. 예시적인 적응식 비트 레이트 기술들은 HTTP 적응식 스트리밍(HAS), HTTP를 통한 MPEG 동적 적응식 스트리밍(DASH), 마이크로소프트 IIS 스무스스트리밍, 애플 HTTP 라이브스트리밍, 및 어도비 플래시 기술들을 포함하지만, 그로 한정되지는 않는다.
무선 통신 시스템(100)은 또한 적응식 비트 레이트 스트리밍을 지원하는 서버(120)를 포함한다. 도 1에 도시된 서버(120)는 상이한 비트레이트 해상도들로 동일한 오디오, 비디오, 또는 다른 멀티미디어 콘텐트의 다중 인코딩들을 호스트한다. 예를 들면, 서버(120)는 인코더(105)로부터 상이한 비트레이트 스트림들(115)을 수신할 수 있고, 요청하는 사용자들에 대한 이후의 공급을 위해 비트 레이트 스트림들(115)의 부분들을 저장하거나 버퍼링할 수 있다. 예를 들면, 서버(120)는 요청시 상영을 위해 미리 인코딩된 콘텐트를 저장할 수 있거나, 또는 서버(120)는 생방송 프로그래밍을 제공하기 위해 사용된 실시간 데이터 스트림의 부분들을 버퍼링할 수 있다. 서버(120)의 몇몇 실시예들은, 예를 들면, 인코더(105)가 분할 기능을 포함하지 않는 경우, 각각의 해상도에서 콘텐트를 작은 비디오 세그먼트들로 분리하거나 분할할 수 있다. 예를 들면, 상이한 비트 레이트 스트림들(115)에 전달된 정보는 2 내지 5 초 길이의 세그먼트들로 분리될 수 있고 이후 세그먼트들은 서버(120)에 저장되거나 버퍼링될 수 있다. 서버(120)의 다른 실시예들은 인코더(105) 또는 개별적인 분할 기능으로부터 분할된 콘텐트를 수신하고 저장하거나 버퍼링할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "적응식 멀티미디어 스트림"은 사용자 장비에 의해 선택되는 인코딩된 비트 레이트로 오디오, 비디오, 또는 다른 멀티미디어 콘텐트를 사용자 장비로 제공하는 데이터 스트림을 말한다.
사용자 장비(125)는 적응식 비트 레이트 인코더(105) 및 서버(120)에 의해 지원되는 데이터 레이트들 중에서 선택함으로써 상이한 데이터 레이트들로 입력 데이터 스트림(110)에서 제공된 콘텐트를 수신할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 사용자 장비(125)에서 실행된 클라이언트 애플리케이션은 서버(120)에 저장된 콘텐트의 각각의 세그먼트에 대하여 상이한 비트 레이트를 선택할 수 있다. 그러므로, 사용자 장비(125)는 다음의 세그먼트가 상이한 비트레이트로 서버(120)로부터 사용자 장비(125)로 제공되는 것을 요청함으로써 비트레이트 해상도를 끊김없이 전환할 수 있다. 더 낮게 요청된 비트 레이트들은 사용자 장비(125)에서 더 낮은 오디오, 비디오, 또는 멀티미디어 품질을 초래하고, 네트워크상에 더 낮은 부하를 생성할 수 있는 동일한 재생 지속 기간에 대한 더 작은 세그먼트 크기를 초래한다. 각각의 사용자 장비(125)는 비트 레이트들 및 상기 비트 레이트에서 송신될 콘텐트의 일부의 재생 지속 기간(예를 들면, 선택된 비트 레이트에서 송신될 세그먼트들의 수)을 독립적으로 선택할 수 있다. 예를 들면, 사용자 장비(125(1))는 비교적 낮은 비트 레이트를 선택할 수 있고, 사용자 장비(125(2))는 중간 비트 레이트를 선택할 수 있고, 사용자 장비(125(3))는 비교적 높은 비트 레이트를 선택할 수 있다.
매니페스트 파일(128)은 적응식 비트 레이트 서비스에 관련된 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 매니페스트 파일(128)의 몇몇 실시예들은 이용가능한 비트레이트들, 인코딩들, 세그먼트들을 나타내는 정보(예를 들면, 세그먼트 식별자들 또는 세그먼트들의 지속 기간) 및 콘텐트에 요청하는 방법에 대한 명령들과 같은 정보(129)를 포함할 수 있다. 매니페스트 파일(128)은 이후 무선 통신 시스템(100) 내 엔티티들로 제공되거나 또는 그에 의해 액세스될 수 있다. 예를 들면, 인코더(105), 서버(120), 또는 사용자 장비(125)는 매니페스트 파일(128)에 저장된 정보(129)에 액세스할 수 있고 적응식 비트 레이트 서비스들을 제공하거나 수신하기 위해 이러한 정보를 사용할 수 있다. 매니페스트 파일(128)의 몇몇 실시예들은 인코더(105), 서버(120), 또는 사용자 장비(125)에 저장될 수 있다.
기지국(130)은 안테나(135)와 사용자 장비(125) 사이에 공중 인터페이스를 통해 정보를 송신하거나 수신하기 위해 사용될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "기지국"은 기지국들, eNodeB들, 기지국 라우터들, 액세스 네트워크들, 액세스 포인트들, 매크로셀들, 마이크로셀들, 피코셀들, 펨토셀들, 등을 말한다. 기지국(130)은 서버(120)로부터 적응식 비트 레이트 스트리밍 콘텐트를 수신한다. 본 발명의 이익을 갖는 본 기술의 숙련자들은 무선 통신 시스템(100)이 서버(120)와 기지국(130) 사이의 추가적인 네트워크들 또는 기능을 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 서버(120) 및 기지국(130)은 게이트웨이들, 네트워크들, 라우터들, 또는 다른 요소들을 통해 통신할 수 있다. 명확성을 위하여, 이들 종래의 요소들은 도 1에 도시되지 않는다.
기지국(130)의 예시적인 실시예는 사용자 장비(125)로부터 업링크를 통해 전달된 신호들을 수신하기 위한 수신기(RX)(140) 및 다운링크를 통해 사용자 장비(125)로 신호들을 송신하기 위한 송신기(TX)(145)를 포함한다. 예를 들면, 송신기(145)는 사용자 장비(125)에 의해 요청된 적응식 비트 레이트 스트리밍 콘텐트를 나타내는 신호들을 송신하기 위해 사용될 수 있다. 기지국(130)은 또한 공중 인터페이스를 통한 송신을 위해 송신 시간 슬롯들(또는 주파수들, 서브캐리어들, 톤들 등과 같은 다른 공중 인터페이스 자원들)을 할당하기 위해 사용되는 스케줄러(150)를 포함한다. 무선 링크 스케줄러(150)의 몇몇 실시예들은 채워진 송신 대기열을 갖는 연관된 사용자 장비(125)로 송신 시간 슬롯들을 할당한다. 예를 들면, 스케줄러(150)는 최대 레이트, 비례 공평(Proportional Fair) 및 알파 비례 공평(Alpha-Proportional Fair) 스케줄러들을 포함하지만, 그로 한정하지 않는 알고리즘을 사용하여 송신 시간 슬롯들 또는 다른 자원들을 할당할 수 있다.
도 1에 도시된 스케줄러(150)는 두 개의 입력 변수들을 수신할 수 있다. 먼저, 스케줄러(150)는 (예를 들면, 고정된 수의 QFDM 서브캐리어들 및 심볼들로서 정의된) 사용자당, 물리적 자원 블록당 이용가능한 용량을 나타내는 물리적 계층(PHY) 레이트들(예를 들면, 스펙트럼 효율)을 수신하거나 생성할 수 있다. 둘째로, 스케줄러(150)는 모바일 사용자당 공평 또는 서비스 품질(QoS) 제한들을 나타내는 가중치들을 수신하거나 또는 생성할 수 있다. 스케줄러(150)는 이후 두 개의 입력들에 기초하여 모든 I 사용자들을 통해 가중된 합계 레이트를 최대화하도록 시도할 수 있다. 예시된 실시예에서, 스케줄러(150)는 공평 및 QoS 제한들을 계산하기 위해 시변 가중치를 각각의 사용자에게 할당할 수 있다. 각각의 가중치는 전체 공평 파라미터
Figure pct00001
및 사용자 특정 QoS 가중치 ci에 기초한다. 상이한 공평 모드들은 일반적으로 임의의 사용자(i)의 평균 PHY 레이트(
Figure pct00002
)에 기초하여 분명하게 오목한 효용 함수
Figure pct00003
에 의해 반영된다.
Figure pct00004
에서 이러한 효용 함수의 도함수
Figure pct00005
를 취하면 사용자(i)의 전체 가중치
Figure pct00006
에 대하여
Figure pct00007
를 초래한다. 식(1)의 효용 함수는 α=1에 대하여 최대 레이트 스케줄링을 나타내고 α=0은 비례 공평 스케줄링 규칙을 초래한다. 이들 관련된 특정 경우들을 식(2)에 삽입하면, 비례 공평 스케줄링에 대하여 가중치들
Figure pct00008
및 최대 레이트 스케줄링에 대하여
Figure pct00009
를 초래한다.
스케줄러(150)는 또한 적응식 비트 레이트 송신들에 대하여 자원들을 할당하기 위해 사용자 장비(125)에 의해 제공된 정보를 사용할 수 있다. 스케줄러(150)의 몇몇 실시예들은 하나 이상의 사용자 장비(125)에 의해 선택된 비트 레이트(또는 비트 레이트들)을 나타내는 정보를 수신할 수 있다. 예를 들면, 각각의 사용자 장비(125)는 매니페스트 파일(128)에 나타낸 비트 레이트들 중에서 비트 레이트를 선택할 수 있다. 선택된 비트 레이트는, 레이트 요구 조건(예를 들면, 초당 비트 수)으로서, 또는 스케줄러(150)가, 예를 들면, 여기에 논의되는 가중된 효용 최대화 알고리즘을 사용하여 상이한 사용자 장비(125)를 스케줄링하는 가능성을 결정하기 위해 사용될 수 있는 통계적인 우선 순위로서 나타낼 수 있다. 사용자 장비(125)는 또한 선택된 비트 레이트로 데이터 스트림을 수신하기 위한 지속 기간(예를 들면, 세그먼트들의 수)을 선택할 수 있다. 스케줄러(150)는 이후 요청된 비트 레이트로 인코딩된 콘텐트를 송신하기 위해 다운링크 송신 자원들을 할당할 수 있다. 송신 자원들은 시간 간격들, 시간 슬롯들, 주파수들, 서브캐리어들, 톤들, 자원 블록들, 코드들 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 시분할 다중 액세스(TDMA)를 구현하는 무선 통신 시스템들(100)에서, 스케줄러(150)는 데이터 스트림의 하나 이상의 세그먼트들의 송신을 위한 시간 간격들을 할당할 수 있다. 다른 예에 대하여, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 구현하는 무선 통신 시스템들(100)에서, 스케줄러(150)는 데이터 스트림의 세그먼트들의 송신을 위해 서브캐리어 톤들(서브캐리어 주파수 및 시간 간격으로 정의되는)을 할당할 수 있다. 4G LTE의 경우에, 무선 통신 시스템(100)은 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA)를 구현하고, 이는 주파수 도메인 및 TDMA의 결합으로서 기술될 수 있다. OFDMA 시스템에서 자원들은 시간-주파수 공간으로 분할되고 스케줄러(150)는 OFDM 심볼 인덱스(예를 들면, 시간 차원) 및 OFDM 서브-캐리어 인덱스(예를 들면, 주파수 차원)에 따라 자원 슬롯들을 할당한다. 이후 기지국(130)은 할당된 자원들을 사용하여 선택된 지속 기간에 대해 선택된 비트 레이트에 대응하는 평균 비트 레이트로 데이터 스트림을 송신할 수 있다. 예를 들면, 스케줄러(150)는 1 밀리초로부터 10 밀로초까지의 범위인 시간 간격과 같은 다가오는 시간 간격 동안 데이터 스트림에서 데이터의 송신을 스케줄링할 수 있다. 스케줄링된 정보가 송신되는 동안, 스케줄러(150)는 다시 구동하고 다음 시간 간격 동안 데이터 스트림에서의 데이터의 송신을 스케줄링한다. 하나 이상의 시간 간격들을 통한 평균 데이터 레이트는 선택된 비트 레이트에 대응해야 한다.
스케줄러(150)의 몇몇 실시예들은 스케줄링을 개선하기 위해 상이한 사용자 장비(125)의 TCP 윈도 상태를 나타내는 정보를 사용할 수 있다. 예를 들면, TCP 윈도 상태 정보가 부족한 사용자 장비(125)(예를 들면, 선택된 시간 간격 동안 또는 할당된 송신 자원들의 임계량보다 적은 임의의 스케줄링된 송신들을 수신하지 않는 사용자)가 여전히 채워진 버퍼들을 갖고 따라서 중단되지 않는 서비스를 사용자 장비(125)로 계속해서 제공할 수 있는 것을 나타내는 경우, 스케줄러(150)는 이러한 사용자 장비(125)에 스케줄링에 대한 높은 우선 순위를 제공할 필요가 없다. 그러나, TCP 윈도 상태 정보가 부족한 사용자 장비(125)가 비어 있는 버퍼들 또는 임계치 이하로 채워진 버퍼들을 갖는 것을 나타내는 경우, 스케줄러(150)는 사용자 장비(125)에 스케줄링에 대한 높은 우선 순위를 제공한다.
도 2는 적응식 비트 레이트 스트리밍을 지원하는 무선 통신 시스템(200)의 제 2 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 도시된 실시예에서, 사용자 장비(205)는 적응식 비트 레이트 스트리밍을 사용하여 콘텐트를 수신하고 있고 그래서 사용자 장비(205)는 상이한 비트 레이트 스트림들(210) 사이에서 선택할 수 있다. 예를 들면, 비트 레이트 스트림들(210)은 비트 레이트 스트림들(210(1))에 대하여 비교적 낮은 비트 레이트로부터 비트 레이트 스트림들(210(N))에 대하여 비교적 높은 비트 레이트까지 증가하는 비트 레이트들을 가질 수 있다. 비트 레이트 스트림들(210)은 또한 세그먼트들(215)로 분할된다. 명확성을 위하여, 단지 4 개의 세그먼트들(215)만이 도 2에서 참조 번호로 표시된다.
사용자 장비(205)는 이용가능한 비트레이트들, 인코딩들, 세그먼트들, 및 콘텐트에 요청하는 방법에 대한 특정들에 관한 정보를 보유하는 매니페스트 파일(220)에 액세스하거나 저장할 수 있다. 사용자 장비(205)의 몇몇 실시예들은 도 1에 도시된 서버(120)와 같은 서버로부터 매니페스트 파일(220)을 검색하거나 다운로드할 수 있다. 사용자 장비(205)는 버퍼(225)에 저장된 데이터에 대한 프레젠테이션 시간을 제어하기 위해 사용될 수 있는 고정된 재생 버퍼와 같은 버퍼(222)를 실행하고 그에 의해 사용자 경험을 원활하게 한다. 버퍼(225)의 몇몇 실시예들은 버퍼(225)가 30초 내지 5분까지의 범위인 지속 기간을 갖는 콘텐트를 나타내는 정보를 저장하도록 허용하는 크기들을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 이점을 갖는 본 기술의 숙련자들은 버퍼(225)의 크기가 설계 선택의 문제이고 상이한 사용자 장비(225)가 상이한 크기들의 버퍼(225)를 실행할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
사용자 장비(205)는 또한 사용자(225)가 서버로부터 요청하는 각각의 세그먼트(또는 일 그룹의 세그먼트들)에 대한 비트레이트를 선택하기 위해 사용될 수 있는 레이트 결정 알고리즘(RDA; 230)을 실행한다. 레이트 결정 알고리즘(230)의 몇몇 실시예들은 프리셋 로직, 가득 찬 버퍼(225)의 현재 값들에 따른 휴리스틱스 또는 임계치들, 가득 찬 버퍼에 대한 이력 데이터, 또는 수신된 세그먼트들에 대한 추정된 이용가능한 처리량 대역폭을 사용하여 비트 레이트를 선택할 수 있다. 예를 들면, 레이트 결정 알고리즘(230)은 세그먼트(215(1))에 대한 낮은 비트 레이트 데이터 스트림(210(1)), 세그먼트(215(2))에 대한 더 높은 비트 레이트 데이터 스트림(210(2)), 세그먼트(215(N))에 대한 가장 높은 이용가능한 비트 레이트 데이터 스트림(210(N)), 및 이후 세그먼트(215(4))에 대한 더 낮은 비트 레이트 데이터 스트림(210(2))을 선택할 수 있다. 여기에 논의된 바와 같이, 선택된 비트 레이트들 및 선택된 지속 기간들 또는 세그먼트들은 기지국의 스케줄러가 콘텐트 요청의 다운링크 송신들을 스케줄링하거나 공중 인터페이스의 혼잡을 검출하기 위해 이러한 정보를 사용할 수 있도록 적절한 기지국과 통신될 수 있다.
사용자 장비(205)의 몇몇 실시예들은 다운로드 또는 그와 다르게는 액세스할 수 있고 사용자 장비(205)에서 실행된 운영 체계에 소프트웨어 부가물을 설치할 수 있다. 소프트웨어 부가물은 매니페스트(220), 버퍼(225), 또는 레이트 결정 알고리즘(230)과 같은 사용자 장비내 엔티티들로부터 제 1 비트 레이트, 크기, 및 재생 지속 기간의 표시들에 액세스하도록 구성가능할 수 있다. 소프트웨어 부가물은 여기에 논의된 바와 같이 공중 인터페이스를 통해 이러한 정보의 송신을 지원하는 기능을 또한 포함할 수 있다.
도 3은 적응식 비트 레이트 스트리밍을 지원하는 무선 통신 시스템(300)의 제 3 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 무선 통신 시스템(300)의 도시된 실시예는 콘텐트 서버(305)(도 1에 도시된 서버(120)에 대응할 수 있음), 기지국(310)(도 1에 도시된 기지국(130)에 대응할 수 있음), 및 사용자 장비(315)(도 1 및 도 2에 도시된 사용자 장비(125, 150)에 대응할 수 있음)를 포함한다. 도 3은 적응식 비트 레이트 스트리밍 동안 사용자 장비(315)와 함께 콘텐트 서버(305), 기지국(310)의 동작을 제어하고 조정하도록 사용될 수 있는 제어 루프들(320)의 예들을 도시한다.
제 1 제어 루프(320(1))는 적응식 비트 레이트 스트리밍을 제어하고 조정하기 위해 콘텐트 서버(305)와 사용자 장비(315) 사이의 시그널링을 전달한다. 도시된 실시예에서, 사용자 장비(315)는 적응식 비트 레이트 스트리밍에 관련된 기능들을 수행하기 위한 클라이언트(325)를 실행한다. 예를 들면, 클라이언트(325)는 도 2에 도시된 알고리즘(230)과 같은 레이트 결정 알고리즘을 실행할 수 있다. 콘텐트 서버(305)는 여기에 논의된 바와 같이 상이한 비트 레이트들로 인코딩된 다수의 스트림들을 수신하거나 호스트하고 데이터 스트림들을 세그먼트들로 분할하는 것을 포함하지만, 그로 한정되지 않는 기능을 실행하는 대응하는 적응식 비트 레이트 스트리밍 애플리케이션(330)을 실행한다. 제 1 제어 루프(320(1))를 통해 전달된 시그널링은 이용가능한 비트 레이트들을 나타내는 매니페스트 파일 및 선택된 세그먼트들 동안 특정 비트 레이트들에 대하여 클라이언트(325)로부터의 요청들과 같은 정보를 포함할 수 있다.
제 2 제어 루프(320(2))는 콘텐트 서버(305)와 사용자 장비(315) 사이의 옥텟들의 신뢰가능한 순서화된 전달을 제공하기 위해 사용되는 송신 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(TCP/IP)에 관련된 시그널링을 전달한다. 도시된 실시예에서, 콘텐트 서버(305) 및 사용자 장비(315)는 제 2 제어 루프(320(2))를 통해 시그널링을 교환함으로써 통신하는 대응하는 TCP/IP 스택들(335, 340)을 실행한다. 예를 들면, 제 2 제어 루프(320(2))를 통해 전달된 시그널링은 사용자 장비(315)와 콘텐트 서버(305) 사이의 TCP 혼잡 관리를 실행하기 위해 사용될 수 있다. TCP/IP 스택들(335, 340)의 몇몇 실시예들은 여기에 논의된 바와 같은 TCP 윈도 상태 정보를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
제 3 제어 루프(320(3))는 기지국(310)과 사용자 장비(315) 사이의 통신을 스케줄링하는 것에 관련된 시그널링을 전달한다. 도시된 실시예에서, 사용자 장비(315)는 공중 인터페이스를 통해 신호들을 송신하고 수신하기 위해 LTE 모뎀(345)을 실행하고 기지국(310)은 공중 인터페이스를 통한 송신들을 스케줄링하기 위해 스케줄러(350)를 실행한다. 스케줄러(350)의 몇몇 실시예들은 공중 인터페이스를 통해 송신들의 최선 노력의 스케줄링을 실행한다. (예를 들면, 제 1 제어 루프(320(1))에서) 클라이언트(325)와 애플리케이션(330) 사이의 애플리케이션 계층 시그널링은 인코딩된 데이터 스트림에 대한 선택된 비트 레이트를 클라이언트(325)에 의해 추정되는 이용가능한 대역폭과 매칭하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 여기에 논의된 바와 같이, 기지국(310)과 사용자 장비(315) 사이의 오버 디 에어 링크는 최선 노력의 트래픽의 최선이 아닌 스케줄링으로 인해 무선 통신에 대한 병목이 될 수 있다.
최적이 아닌 스케줄링은 제 3 제어 루프(320(3))가 제 1 또는 제 2 제어 루프들(320(1-2))과 동기되지 않을 때 발생할 수 있다. 종래의 제어 루프들(320(1-2))은 제어 루프(320(3))로부터 접속해제된다. 그러므로, 스케줄러(350)는 클라이언트(325)에 의해 선택된 비트레이트들 또는 클라이언트(325)에서 실행된 RDA의 상태로의 가시성을 가지지 않는다. 예를 들면, 스케줄러(350)는 경험의 질(QoE)의 안정성을 유지하기 위해 클라이언트(325)의 능력에 영향을 미칠 수 있는 패킷 전달시 지연들에 대해 클라이언트(325)가 얼마나 허용하는가를 알 수 없다. 다른 예에 대하여, 추정된 이용가능한 대역폭에 기초하여 선택된 비트 레이트는 스케줄러(350)가 기지국(310)과 사용자 장비(315) 사이의 송신들을 스케줄링하기 위해 사용하는 실제 이용가능한 대역폭과 동기되지 않을 수 있다. 결과적으로, 스케줄러(350)는 적응식 비트 레이트 스트리밍 서비스의 QoE의 불안정에 대한 기여자가 될 높은 확률을 갖는 "무지"일 수 있다. 최선이 아닌 스케줄링은 적응식 비트 레이트 스트리밍 서비스들에 대한 경험의 질에 심각한 영향을 줄 수 있다.
그러므로, 무선 통신 시스템(300)은 사용자 장비(315)와 기지국(310)에서 실행된 스케줄러(350) 사이의 직접적 또는 간접적 시그널링을 도입함으로써 도 3에 도시된 세 개의 제어 루프들(320) 사이의 조정을 지원하도록 변경될 수 있다. 무선 통신 시스템(300)의 몇몇 실시예들은 클라이언트(325)와 스케줄러(350) 사이의 인터페이스(355)를 실행한다. 인터페이스(355)는 클라이언트(325)와 스케줄러(350) 사이에 제어 루프들(320)과 연관된 정보를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 클라이언트(325)가 그의 RDA에 의해 선택된 비트레이트로 인코딩되는 적응식 비트 레이트 스트림에서 다음의 세그먼트를 요청할 때, 클라이언트(325)는 세그먼트 및 재생 지속 기간 T의 RDA 선택된 비트레이트(다음 시간 간격 T 동안 필요한 평균 공중 인터페이스 처리량을 나타냄)를 인터페이스(355)를 통해 기지국(310) 또는 스케줄러(350)로 시그널링한다. 여기에 논의된 바와 같이, 클라이언트(325)는 스케줄러에 대한 선택된 비트 레이트를 레이트 요구 조건, 통계적 우선 순위, 또는 그의 몇몇 조합으로 시그널링할 수 있다.
클라이언트(325)의 몇몇 실시예들은 또한 시간 간격 T 동안 허용 가능한 평균 처리량(예를 들면, 세그먼트가 선택된 레이트에 영향을 주지 않고 얼마나 느리게 전달될 수 있는지의 표시), 및 클라이언트(325)와 연관된 TCP 윈도 상태, 예를 들면, 클라이언트(325)와 연관된 혼잡 윈도 또는 수신 윈도의 크기의 표시들과 같은 추가의 정보를 인터페이스(355) 통해 제공할 수 있다. TCP 윈도의 상태에 관해 기지국(310) 또는 스케줄러(350)에 보고하는 것은 스케줄러(350)가 TCP 윈도 크기를 고려하도록 허용하고 TCP 윈도 리셋을 피하는 것을 도울 수 있고, 그에 의해 제어 루프(320(3))를 제어 루프(320(2))와 정렬시킨다.
기지국(310) 또는 스케줄러(350)는 사용자 장비(315)에 대한 인코딩된 데이터 스트림의 송신들의 스케줄링을 조정하기 위해 제공된 정보를 사용할 수 있다. 기지국(310) 또는 스케줄러(350)는 기지국(310)과 연관된 모든 클라이언트들(325)에 의해 요청된 비트레이트들의 합이 기지국(310)의 공중 인터페이스 용량을 초과할 때 발생할 수 있는 공중 인터페이스를 통해 혼잡을 검출하거나 예측하기 위해 이러한 정보를 또한 사용할 수 있다. 스케줄러(350)는 적응식 비트 레이트 스트림 흐름들의 혼잡을 감소시키거나 방지하기 위해 시간 슬롯들과 같은 공중 인터페이스 자원들을 할당함으로써 기존의 또는 예측된 혼잡에 응답할 수 있다. 예를 들면, 스케줄러(350)는 사용자 장비(315)로 송신될 것이 예측되는 데이터(예를 들면, 요청된 적응식 비트 레이트 스트림들에 표시된 데이터)의 양, 허용가능한 처리량 변동, 및 이러한 시간 간격 동안 제어 루프(320(3))를 제어 루프들(320(1-2))과 동기화하기 위해 다음의 T초 동안 각각의 클라이언트(325)에 대한 TCP 윈도 영향의 사전 지식을 사용할 수 있다.
도 4는 적응식 비트 레이트 스트리밍에서 트래픽을 스케줄링하고 혼잡을 검출하기 위한 방법의 일 예시적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 도 4에 도시된 방법(400)의 실시예는 사용자 장비에서 실행된 클라이언트, 기지국에서 실행된 스케줄러, 및 적응식 비트 레이트 스트리밍 콘텐트 서버에 의해 수행된 동작들 및 그들 사이의 통신을 도시한다. 방법(400)의 몇몇 실시예들은 도 3에 도시된 클라이언트(325), 스케줄러(350), 및 콘텐트 서버(305)에 의해 수행될 수 있다. 도시된 실시예에서, 적응식 비트 레이트 세션(405)은 클라이언트, 스케줄러, 및 서버 사이에 확립되었다. 예를 들면, 클라이언트는 오디오, 비디오, 또는 멀티미디어 세션의 세그먼트들을 수신 및 재생하거나 선택된 비트 레이트로 인코딩된 스트림을 사용하여 다른 콘텐트를 다운로딩할 수 있다.
클라이언트에서 실행된 레이트 결정 알고리즘(RDA)은 이후 여기에 논의된 바와 같이 다음의 시간 간격 동안 송신될 다음 세그먼트에 대한 비트 레이트를 결정할 수 있다(410에서). 그러므로, 클라이언트는 RDA에 의해 결정된 새로운 비트 레이트로 송신된 다음 세그먼트(및 가능하게는 추가의 세그먼트들)를 갖기 위해 서버에 요청을 송신할 수 있다(415에서). 클라이언트는 또한 선택된 비트 레이트, 요청된 세그먼트들의 크기, 및 선택된 비트 레이트로 송신의 재생 지속 기간(예를 들면, 세그먼트들의 수)를 나타내는 정보를 기지국에 송신한다(420에서). 예를 들면, 도 3에 도시된 제어 루프들(320(1-2))에 사용된 파라미터들을 나타내는 정보를 송신할 수 있다(420에서). 클라이언트로부터 기지국으로 송신될 수 있는(420에서) 예시적인 파라미터들은 새로 요청된 세그먼트(들)의 선택된 비트레이트, 다음 시간 간격(T) 동안 요청된 평균 처리량을 나타내는 세그먼트 재생 지속 기간(T), 후속하는 다음의 세그먼트들에 대한 예측된 비트레이트 선택에 영향을 주지 않고 세그먼트가 얼마나 느리게 전달될 수 있는지를 나타내는 시간 간격 T 동안의 허용 가능한 평균 처리량, 또는 클라이언트 TCP 윈도 상태를 포함하지만, 그로 한정되는 것은 아니다.
클라이언트로부터 서버 및 기지국으로의 적응식 비트 레이트 스트리밍 정보의 송신(415, 420에서)은 상이한 순서들로 발생할 수 있다. 몇몇 실시예들은 정보를 기지국으로 송신(420에서)하기 전에 정보를 서버로 송신(415에서)할 수 있다. 다른 실시예들은 정보를 기지국에 송신(420에서)함과 동시에 또는 함께 정보를 서버로 송신(415에서)할 수 있다. 정보의 송신(420에서)은 클라이언트와 기지국 사이의 미디어 액세스 제어(MAC) 레벨 시그널링, 사용자 장비에서 실행된 애플리케이션을 다운로드 가능한 무선 서비스 제공자(WSP)와 이러한 정보의 스케줄러로의 다른 전송을 갖는 WSP 네트워크의 전용 서버 사이의 애플리케이션 레벨 시그널링, 또는 그의 조합 또는 변형과 같은 기술들을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 정보는 사용자 장비와 기지국 사이에 송신된 IP 메시지들의 페이로드들에 포함될 수 있다.
서버는 요청된 적응식 비트 레이트 데이터 스트림을 기지국에 제공하고(425에서), 스케줄러는, 예를 들면, 클라이언트로의 적응식 비트 레이트 데이터 스트림의 송신을 위해 공중 인터페이스 자원들을 할당함으로써, 공중 인터페이스를 통한 클라이언트로의 트래픽의 송신을 스케줄링(430에서)할 수 있다. 스케줄러는 또한 기지국에 의해 서빙되는 클라이언트 및 임의의 다른 클라이언트들 또는 사용자 장비에 대한 혼잡 검출을 수행(435에서)할 수 있다. 스케줄러의 몇몇 실시예들은, 요청된 비트레이트들의 가중된 합(개별적인 사용자들에 대한 처리량을 나타낼 수 있는 신호 품질 정보에 적응될 수 있고 기지국에 관한 사용자 위치, 안테나 기하학적 구조, 토폴로지 및 환경 정보를 고려할 수 있음)이 기지국의 오버-디-에어 처리량 용량 또는 적응식 비트 레이트 스트리밍이 할당된 기지국들 처리량 용량의 적어도 일부를 초과하는 경우, 현재 또는 미래의 혼잡 상태를 검출할 수 있다(435에서). 스케줄링된 송신들은 이후 적응식 비트 레이트 스트림을 클라이언트에 제공(440에서)하도록 수행될 수 있다. 트래픽 또는 혼잡 검출(435에서)의 스케줄링(430에서)은 기지국이 인코딩된 적응식 비트 레이트 데이터 스트림의 요청된 세그먼트(들)를 수신한 후, 적응식 비트 레이트 스트림이 클라이언트에 제공(440에서)되기 전, 또는 요청된 세그먼트(들)의 진행중인 수신 또는 공급과 함께 발생할 수 있다.
스케줄러는 적응식 비트 레이트 스트리밍 플로우들이 감소되거나 회피되도록 다운링크 송신 시간 슬롯들과 같은 공중 인터페이스 자원들을 사용자들에게 할당할 수 있다. 스케줄러의 몇몇 실시예들은 식(1)에서와 같이 효용 최대화를 실행할 수 있고, QoS 가중치 c는 적응식 비트 레이트 스트리밍 흐름들의 요구 조건들에 따라 조정될 수 있다. 예를 들면, QoS 가중치 c는 요청된 세그먼트의 비트레이트에 비례하도록 선택될 수 있다. 모바일 사용자(i) 및 세그먼트(j)의 요청된 비트레이트가 Vij이고 송신 시간 간격(TTI) t에서 전체 셀 용량이 R(t)인 경우, 가중치는 ci :=Vij/R(t)로 선택될 수 있다. c가 식(2)에서 최종 가중치 w를 계산하기 위해 사용되고, 따라서, c에서 임의의 변화는 모바일 사용자가 현재 시간 슬롯에서 스케줄링된 확률에 영향을 준다는 것을 주의하라. 스케줄러의 몇몇 실시예들은, RDA가 QoS 가중치 c로 표현된 통계적인 우선 순위를 사용하여 비트 레이트를 규정할 경우, 사용자 장비에서 실행된 RDA로부터 QoS 가중치 c를 나타내는 정보를 수신할 수 있다.
스케줄러의 몇몇 실시예들은 또한 최소 레이트 제한들에 의해 식(1)에서와 같이 효용 최대화를 실행할 수 있다. 이러한 경우, 스케줄러는 현 상황에서 QoS 가중치 c를 사용하지만 식(1)에 의해 주어진 효용 함수를 최대화하고, 동시에 주어진 오버-디-에어 산출량을 특정 사용자들에게 보장한다. 형식상, 임의의 사용자(i)에 대하여, 스케줄러는 레이트 제한 ri≥Vij을 유지한다. 먼저의 실시예들과 다르게, 최소 레이트 제한 알고리즘들은, 충분한 채널 자원들이 기지국에 의해 서빙된 셀에서 이용가능한 한, 세그먼트(j)에 대한 비트레이트가 지원되는 것을 보장한다는 것을 주의하라. 다른 한편으로, 최소 레이트 제한 알고리즘은, 사용자가 나쁜 채널 상태들을 경험하는 경우, 비효율적인 채널 사용을 초래할 수 있다. 레이트 제한을 충족시키기 위해, 스케줄러는 나쁜 채널 상태들에 있는 사용자들에게 대량의 자원들을 할당할 수 있다. 이들 자원들이 다른 사용자들에게 더 큰 처리량을 제공할 가능성이 있을 때, 최소 레이트 제한들에 기초한 스케줄링은 셀에 대한 감소된 스펙트럼 효율을 희생할 수 있다. 처리량 보장들을 여전히 제공하면서 최소 레이트 제한들의 이러한 비효율성을 극복하기 위해, 몇몇 스케줄러들은 사용자들이 전체 스펙트럼 효율을 증가시키기 위해 현재 시간 슬롯에 대한 나쁜 채널 상태들을 경험하고 있다는 것을 무시할 수 있다. 이러한 실시예들은 몇몇 사용자들에 대한 조절가능한 QoS 가중치 및 다른 사용자들에 대한 최소 레이트 제한들을 실행할 수 있다. 예를 들면, 최소 레이트 제한은 비교적 높은 우선 순위 사용자들에 대해 바람직하게 선택될 수 있고 비교적 낮은 우선 순위들을 갖는 사용자들은 QoS 가중치 c를 사용하여 비교적 낮은 우선 순위 사용자들에 대하여 스케줄링 대기를 증가시킴으로써 실행될 수 있는 통계적인 보장을 수신할 수 있다. 이러한 방식을 실행하는 실시예들은 현재 스케줄러 설계들에 비해 큰 이익을 제공할 수 있고, 이는 그들의 최선 노력 트래픽 등급 이내의 사용자들에게 특별한 처리를 갖지 않는다.
개시된 요지 및 대응하는 상세한 설명의 부분들은 소프트웨어, 또는 알고리즘들 및 컴퓨터 메모리내 데이터 비트들에 의한 동작들의 기호적인 표현들에 의해 나타내어진다. 이들 설명들 및 표현들은 본 기술의 숙련자들이 그들의 연구의 핵심을 본 기술의 다른 숙련자들에게 효율적으로 전달하는 것들이다. 여기에 사용되고 일반적으로 사용되는 용어인, 알고리즘은 바람직한 결과를 초래하는 일관성 있는 일련의 단계들인 것이 이해된다. 단계들은 물리적 양들의 물리적 조작들을 요구하는 것들이다. 보통, 비록 필수적은 아니지만, 이들 양들은 저장되고, 이동되고, 결합되고, 비교되고, 그와 달리 조작될 수 있는 광, 전기, 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 주로 공통 용도의 이유들 때문에, 비트들, 값들, 요소들, 심볼들, 문자들, 용어들, 숫자들 등으로서 이들 신호들을 나타내는 것이 때때로 편리하다는 것이 입증되었다.
그러나, 이들 및 유사한 용어들 모두는 적절한 물리적 양들과 연관되는 것이고 이들 양들에 적용된 단순히 편리한 라벨들이라는 것이 주의되어야 한다. 특별히 다르게 언급되지 않거나 또는 논의로부터 명백할 때, "처리" 또는 "컴퓨팅" 또는 "계산" 또는 "결정" 또는 "디스플레이" 등과 같은 용어들은 컴퓨터 시스템, 또는 컴퓨터 시스템의 레지스트리들 및 메모리들내 물리적, 전자적 양들로서 표현된 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 이러한 정보 저장 장치, 송신 또는 디스플레이 디바이스들로 조작하고 변환하는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 동작 및 처리들을 나타낸다.
개시된 요지의 소프트웨어 구현된 양태들은 일반적으로 몇몇 형태의 프로그램 저장 매체의 상에 인코딩되거나 몇몇 형태의 송신 매체를 통해 실행되는 것을 또한 주의하라. 프로그램 저장 매체는 자기적(예를 들면, 플로피 디스크 또는 하드 드라이브) 또는 광학적(예를 들면, 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리, 즉, "CD ROM")일 수 있고, 판독 전용 또는 랜덤 액세스일 수 있다. 유사하게는, 송신 매체는 본 기술에 알려진 연선 쌍들, 동축 케이블, 광섬유, 또는 몇몇 다른 적절한 송신 매체일 수 있다. 개시된 요지는 임의의 주어진 구현의 이들 양태들로 한정되지 않는다.
상기에 개시된 특정 실시예들은 단지 예시적이고, 따라서, 개시된 요지는 여기서 교시들의 이점을 갖는 본 기술의 숙련자들에게 명백한 상이하지만 균등한 방식들로 변형되고 실시될 수 있다. 또한, 여기에 도시된 구성 또는 설계의 상세들에 대해 이하의 청구항들에서 기술된 것과 다른 한정들이 의도되지 않는다. 그러므로, 상기 개시된 특정 실시예들이 변경되거나 수정될 수 있고 모든 이러한 변형들은 개시된 요지의 범위 내에 고려되는 것이 분명하다. 따라서, 여기에 추구하는 보호는 이하의 청구항들에 설명되는 것이다.
100 : 무선 통신 시스템 105 : 인코더
120 : 서버 128 : 매니페스트 파일
130 : 기지국 135 : 안테나
150 : 스케줄러

Claims (10)

  1. 사용자 장비에서, 적응식 멀티미디어 스트림의 일 부분을 인코딩하기 위해 사용된 복수의 비트 레이트들로부터 선택된 제 1 비트 레이트, 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 부분의 크기, 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 부분의 재생 지속 기간에 액세스하는 단계; 및
    상기 사용자 장비로부터, 상기 제 1 비트 레이트, 상기 크기, 및 상기 재생 지속 기간의 표시들을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비트 레이트에 액세스하는 단계는 상기 사용자 장비에서 실행된 레이트 결정 알고리즘에 의해 선택된 제 1 비트 레이트에 액세스하는 단계를 포함하고, 상기 부분의 크기 및 상기 재생 지속 기간에 액세스하는 단계는 상기 사용자 장비에 제공된 매니페스트 파일로부터의 상기 크기 및 상기 재생 지속 기간에 액세스하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비트 레이트, 상기 크기, 또는 상기 재생 지속 기간의 표시들을 제공하는 단계는 상기 사용자 장비에 의해 생성된 미디어 액세스 제어(MAC) 레벨 시그널링 또는 상기 사용자 장비에 의해 송신된 IP 메시지 중 적어도 하나를 사용하여 상기 표시들을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 기지국에서, 적응식 멀티미디어 스트림의 적어도 일 부분을 인코딩하기 위해 사용된 복수의 비트 레이트들로부터 적어도 하나의 사용자 장비에 의해 선택된 적어도 하나의 제 1 비트 레이트, 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 부분의 적어도 하나의 크기, 및 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 부분의 적어도 하나의 재생 지속 기간의 표시들을 수신하는 단계; 및
    상기 기지국에서, 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 적어도 하나의 부분의 상기 적어도 하나의 사용자 장비로의 송신을 위한 적어도 하나의 자원을 상기 적어도 하나의 제 1 비트 레이트, 크기, 및 재생 지속 기간의 표시들에 기초하여 할당하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 1 비트 레이트의 표시를 수신하는 단계는 상기 적어도 하나의 사용자 장비에서 실행된 적어도 하나의 레이트 결정 알고리즘에 의해 선택된 적어도 하나의 제 1 비트 레이트의 표시를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 부분의 상기 적어도 하나의 크기 및 상기 적어도 하나의 재생 지속 기간의 표시를 수신하는 단계는 상기 기지국에 제공된 매니페스트 파일로부터 상기 적어도 하나의 크기 및 상기 적어도 하나의 재생 지속 기간의 표시들을 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    미디어 액세스 제어(MAC) 레벨 시그널링 및 IP 메시징 중 적어도 하나를 사용하여 상기 적어도 하나의 제 1 비트 레이트, 상기 적어도 하나의 크기, 또는 상기 적어도 하나의 재생 지속 기간의 표시들을 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 사용자 장비에 의해 요청된 상기 제 1 비트 레이트들의 가중된 합 및 상기 적어도 하나의 사용자 장비와 연관된 처리량들을 나타내는 신호 품질 정보에 기초하여 혼잡 상태를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자원을 할당하는 단계는 자원들을 할당하도록 변경되는 비례 공평 알고리즘 또는 최소 레이트 제한 알고리즘 중 적어도 하나를 사용하여 상기 적어도 하나의 자원을 상기 적어도 하나의 제 1 비트 레이트, 크기, 및 재생 지속 기간에 기초하여 할당하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 1 비트 레이트에 기초하여 상기 비례 공평 알고리즘에 대하여 가중치들을 할당하는 단계 또는 상기 적어도 하나의 제 1 비트 레이트에 기초하여 상기 최소 레이트 제한 알고리즘에 대하여 최소 레이트들을 결정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 할당된 자원을 사용하여 상기 적응식 멀티미디어 스트림을 상기 적어도 하나의 사용자 장비로 송신하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 사용자 장비에 있어서,
    적응식 멀티미디어 스트림의 일 부분을 인코딩하기 위해 사용된 복수의 비트레이트들로부터 선택된 제 1 비트 레이트, 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 부분의 크기, 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 부분의 재생 지속 기간에 액세스하고,
    상기 제 1 비트 레이트, 상기 크기, 및 상기 재생 지속 기간의 표시들을 제공하도록 구성가능한, 사용자 장비.
  10. 기지국에 있어서,
    적응식 멀티미디어 스트림의 적어도 하나의 부분을 인코딩하기 위해 사용된 복수의 비트 레이트들로부터 적어도 하나의 사용자 장비에 의해 선택된 적어도 하나의 제 1 비트 레이트, 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 부분의 적어도 하나의 크기, 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 부분의 적어도 하나의 재생 지속 기간의 표시들을 수신하도록 구성가능한 수신기, 및
    상기 적어도 하나의 제 1 비트 레이트, 크기, 및 재생 지속 기간의 상기 표시들에 기초하여 상기 적어도 하나의 사용자 장비에 대해 상기 적응식 멀티미디어 스트림의 상기 적어도 하나의 부분의 송신을 위한 적어도 하나의 자원을 할당하도록 구성된 스케줄러를 포함하는, 기지국.
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