KR20150103789A - Contents prefetch scheme based on ip multicast for seamless screen switching - Google Patents

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KR20150103789A
KR20150103789A KR1020140025163A KR20140025163A KR20150103789A KR 20150103789 A KR20150103789 A KR 20150103789A KR 1020140025163 A KR1020140025163 A KR 1020140025163A KR 20140025163 A KR20140025163 A KR 20140025163A KR 20150103789 A KR20150103789 A KR 20150103789A
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screen
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screen switching
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KR1020140025163A
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김성조
김혜림
이형수
양첸
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is a contents prefetch method based on an IP multicast for a seamless screen switching. An N screen system is composed of a smart phone, a content server, an N screen support smart device, and a sensor. A set-top box buffers image content data by transmitting the image content data to a screen switching candidate device to perform the seamless screen switching.

Description

끊김 없는 화면 전환을 위한 아이피 멀티캐스트 기반 콘텐츠 프리페치 기법{CONTENTS PREFETCH SCHEME BASED ON IP MULTICAST FOR SEAMLESS SCREEN SWITCHING}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an IP multicast-based content pre-

하기의 실시예들은 끊김 없는 스크린 전환을 위한 기법에 관한 것이다.
The following embodiments are directed to techniques for seamless switching of screens.

AT&T의 3-스크린 플레이 서비스(3-Screen Play Service)에서 유래된 N-스크린 서비스는 사용자들이 언제 어디서 어떤 장치를 사용하여도 동일한 콘텐츠나 서비스를 끊김없이(seamless) 이용할 수 있도록 지원한다. 3-스크린은 사용자가 멀티미디어 콘텐츠를 모바일, TV 및 PC 환경에서 이용할 수 있도록 지원하며, 현재는 서비스 대상으로 태블릿, 게임 콘솔 등 다양한 디스플레이 장치들이 추가되어 확장된 N-스크린 서비스로 재정의 되었다.The N-Screen service, derived from AT & T's 3-Screen Play Service, allows users to seamlessly access the same content or service anytime, anywhere, on any device. The 3-screen enables users to use multimedia contents in mobile, TV and PC environments. Currently, various display devices such as tablets and game consoles have been added to the service, which has been redefined as an expanded N-screen service.

N-스크린 서비스는 방송 서비스가 양방향화, 융합화, 개인화, 지능화됨에 따라 개인이 소유하고 있는 다양한 유·무선 장치에 여러 콘텐츠 및 서비스를 제공하는 스마트 시대의 킬러 서비스이다. The N-Screen service is a smart-time killer service that provides various contents and services to various wired and wireless devices owned by individuals as broadcasting services are bidirectionally, converged, personalized, and intelligent.

콘텐츠를 재생시킬 수 있는 장치가 점차 늘어나면서 사용자들은 자신이 보유한 동일한 콘텐츠를 끊김 없이 여러 장치들에서 재생하거나 타인과 공유하고자 하는 요구가 증가하고 있다. As the number of devices capable of playing back content is increasing, users are increasingly demanding to play back the same content that they own on various devices or share with others.

스마트 장치 간 연동 인터페이스, 콘텐츠 스트리밍 및 관련 공유 서비스, 그리고 크로스 스크린 등을 통해 실시간 동영상 서비스를 제공해줄 수 있는 컴퓨팅 기술 개발은 반드시 필요하다.It is essential to develop computing technology that can provide real-time video service through interfacing interface between smart devices, content streaming and related shared services, and cross-screen.

N-스크린 서비스의 핵심 요소는 다양한 장치에서 동일한 콘텐츠나 서비스를 이용할 수 있도록 중재하는 플랫폼이다. 이를 위해 콘텐츠 제공자와의 인터페이스, 디스플레이 장치 간의 동기화 기술, 다양한 장치에 콘텐츠를 제공할 수 있는 클라우드 기술이 필수적으로 요구된다.
A key element of the N-Screen service is a platform that mediates the same content or services across multiple devices. To this end, it is essential to have an interface with a content provider, a synchronization technology between display devices, and a cloud technology capable of providing contents to various devices.

IP 멀티캐스트는 네트워크상의 IP 인프라를 통해 일대다 통신 기술이다. 한 개의 인터넷 주소로 특정 그룹에 참여하는 모든 사람에게 동일한 데이터를 전달함으로써 콘텐츠 제공자로부터 패킷을 한 번만 전송하게 함으로써 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용하며, 그러므로 하나의 콘텐츠를 여러 수신자들이 한꺼번에 특정 서버에 접속하여 대용량 멀티미디어 콘텐츠를 전송받을 때 겪게 되는 서버 트래픽을 감소시킬 수 있다.
IP multicast is a one-to-many communication technology through the IP infrastructure on the network. By transmitting the same data to all people participating in a specific group with one Internet address, the network bandwidth is efficiently used by transmitting the packet only once from the content provider. Therefore, when a plurality of receivers connect to a specific server at a time It is possible to reduce server traffic experienced when receiving large-capacity multimedia contents.

IP 멀티캐스트에서는 IGMP(Internet Group Management Protocol)이 포함되어 있어 호스트가 멀티캐스트 그룹에 가입(Join)하거나 탈퇴(Leave)할 수 있고, 그룹 멤버십 정보를 관리할 수 있다. 즉, 멀티캐스트 전송방식은 데이터 중복전송으로 인한 네트워크 자원낭비를 막고, 그 정보를 필요로 하지 않는 곳에는 부담을 주지 않으면서 실시간 공동 작업을 효율적으로 보장하는 전송기법이다.
IP multicast includes Internet Group Management Protocol (IGMP), so that a host can join or leave a multicast group and manage group membership information. In other words, the multicast transmission scheme is a transmission scheme that effectively prevents the waste of network resources due to the redundant data transmission and efficiently assures real-time collaborative work without imposing burden on the information that does not require the information.

OMA(Open Mobile Alliance)에서는 댁내(宅內) 장치 간 도메인 구성 후, 콘텐츠 이용 권한을 공유하여 여러 장치에서도 이러한 콘텐츠를 끊기는 현상 없이 사용할 수 있도록 지원하는 SCE(Secure Content Exchange)와 스마트카드 같은 이동 가능한 매체에서 콘텐츠를 끊김 없이 사용할 수 있도록 지원하는 SRM(Secure Removable Memory)을 제안하였다[3]. OMA (Open Mobile Alliance) is a mobile content exchange (SCE) that supports the use of content without disruption in various devices by sharing the right to use content after domain configuration between home devices. SRM (Secure Removable Memory) is proposed to support seamless use of content on media [3].

애플(Apple)은 애플 TV를 런칭 함으로써 N-스크린 전략을 위한 다양한 스크린 라인업을 완성했다. 애플은 아이팟, 아이폰, 아이패드, 매킨토시 PC 및 iTV까지 다양한 형태의 스크린을 제공하며, 이 모든 디스플레이 장치에 자사 서비스인 MobileMe를 탑재하여 사용자의 모든 콘텐츠를 모든 스크린 상에서 동기화할 수 있도록 하였다[4].Apple has launched a variety of screen line-ups for its N-Screen strategy by launching Apple TV. Apple offers a variety of screens ranging from iPods, iPhones, iPads, Macintosh PCs and iTVs to all of these display devices with MobileMe, a service that allows users to synchronize all their content on all screens [4] .

SKT는 모바일 단말, PC 및 TV 등에서 콘텐츠를 이어서 볼 수 있도록 '호핀(Hoppin)'이라는 N-스크린 서비스를 출시하였다. 호핀 서비스의 특징은 TV와 연결된 호핀 서비스 전용 단말기에 콘텐츠가 저장된 스마트폰을 물리적으로 연결하고 스마트폰을 셋톱박스화 시켜 콘텐츠 스트리밍 서비스를 제공하는 것이다[5].SKT has launched an 'N-Screen' service called 'Hoppin' that enables users to watch content on mobile devices, PCs and TVs. Hoppin service is characterized in that a smartphone in which a content is stored in a terminal dedicated to a service of a Hoppin service connected to a TV is physically connected and a smartphone is set up as a set-top box to provide a content streaming service [5].

KT는 전용 단말기가 없이도 N-스크린 서비스를 지원하는 ‘Playy’ 서비스를 출시하였다. 자사의 클라우드 서비스를 활용하여 스트리밍이나 파일 다운로드 방식을 이용하여 다른 디스플레이 장치로 콘텐츠를 이동시켜도 재생 시점을 유지함으로써 연속으로 콘텐츠를 감상할 수 있다.
KT has released 'Playy' service that supports N-Screen service without a dedicated terminal. Using the cloud service of the company, it is possible to enjoy the contents continuously by maintaining the reproduction point even if the contents are moved to the other display device by using the streaming or the file downloading method.

멀티캐스트(Multicast)의 경우 하나의 송신자가 동일한 데이터를 여러 수신자에게 중복 전송하여 생기는 네트워크 효율 저하를 해결 할 수 있다. 주로 스트리밍 미디어(오디오/비디오, 생방송 인터넷 강의), 공유 데이터 애플리케이션(화상회의), 인터액티브 게임(멀티 플레이어 게임)등이 있다. 그리고 스마트 장치들의 보급이 늘어남에 따라 무선 네트워크에서도 이러한 응용의 사용이 증가하고, 멀티캐스트 사용이 요구된다. 멀티캐스트를 사용한 콘텐츠 전송은 서버에 부하를 주지 않으면서도 사용자가 요구한 콘텐츠를 다수의 장치에게 보다 좋은 품질의 서비스를 제공한다. In the case of multicast, it is possible to solve the network efficiency degradation caused by a single sender transmitting the same data to multiple receivers redundantly. There are mainly streaming media (audio / video, live internet lectures), shared data applications (video conferencing), and interactive games (multiplayer games). And as the spread of smart devices grows, the use of such applications increases in wireless networks, and multicast usage is required. Multicast-based content delivery provides better quality of service to multiple devices without requiring additional load on the server.

기존 디스플레이 장치 간 연동 기술에서는 사용자가 N-스크린 서비스를 이용하고자 하는 디스플레이 장치들을 사용자가 물리적으로 연결하거나, 서버로부터 콘텐츠의 특정 부분부터 연속해서 스트리밍 데이터 수신을 통해 서비스 받는다.In the conventional inter-display-device interworking technique, a user physically connects display devices to use the N-screen service or receives streaming data from a server in a continuous manner from a specific portion of contents.

장치 간 물리적 연결인 경우, 사용자가 N-스크린 서비스 요청 후 실제 스크린 전환이 일어나도록 장치를 연결하는 번거로움과 사용자의 물리적 연결 행위 시간, 해당 서비스 애플리케이션 실행 및 인증 과정에서 지연 시간(latency time)이 발생한다.In case of a physical connection between the devices, it is troublesome to connect the device so that the actual screen switching occurs after the user requests the N-screen service, the time of the physical connection action of the user, latency time in the execution of the corresponding service application, Occurs.

기존 N-스크린 서비스에서 제공하는 콘텐츠의 끊김 없는 연결이란 이용 중인 콘텐츠의 재생 프레임 정보를 다른 디스플레이 장치로 전달하여, 재생했던 프레임의 다음 프레임부터 콘텐츠를 정확히(accuracy) 재생시키거나, 사용자의 업무 환경을 복잡한 절차 없이 쉽게 재생 시킬 수 있을 뿐, 장치 간 실시간(Realtime) 화면 전환 서비스는 제공할 수는 없다. The seamless connection of the content provided by the existing N-screen service means that the playback frame information of the content being used is transmitted to another display device so that the content is played back accurately from the next frame of the frame that has been played back, Can be easily reproduced without complicated procedures, and real-time screen switching service between devices can not be provided.

클라우드 서버로부터 대용량 멀티미디어 콘텐츠를 수신한 경우, 버퍼링(Buffering) 시간 때문에 스크린 전환으로 인한 지연 시간은 길어질 수 있다.
When a large amount of multimedia contents is received from a cloud server, the delay time due to screen switching may become longer due to the buffering time.

OMA(Open Mobile Alliance)에서는 스크린 전환 시간을 줄이기 위해, 디스플레이 장치마다 동일한 콘텐츠를 미리 저장한 후, 재생 시점만 동기화 시켜 스크린 전환을 빠르게 수행하였다. 이는 끊김 없는 스크린 전환을 가능하게 하지만 사용자가 미리 다운 받았던 콘텐츠를 이용하지 않을 수 있기 때문에 저장 공간 이용이 비효율적이다.
In the Open Mobile Alliance (OMA), in order to reduce the screen switching time, the same content was previously stored for each display device, and the screen switching was performed quickly by synchronizing only the playback time. This allows for seamless screen switching, but the use of storage space is inefficient because the user may not use the content previously downloaded.

기존에 제공 중인 N-스크린 서비스는 콘텐츠 스트리밍이 원활히 이루어지지 않아 콘텐츠 재생 중간에 재생이 중지되거나 음향 및 화질이 떨어지는 등 실제적으로 N-스크린 서비스가 추구하는 끊김 없는 화면전환을 하기에는 아직 기술적 환경이 온전히 마련되지 않아 사용자들의 불편을 야기하고 있다. 이와 같이 N-스크린 서비스의 본질이 충분히 구현되지 않은 데서 오는 불편함이 N-스크린 의 확산과 발전에 방해 요소가 되고 있다.
The existing N-Screen service is not smooth streaming of content, so playback stops in the midst of content playback, and sound and image quality deteriorate. Which is inconvenient for users. The inconvenience that the nature of the N-screen service is not fully realized is an obstacle to the spread and development of the N-screen.

기존에 제안했던 N-스크린 서비스는 끊김 없는 콘텐츠 재생을 위해 화면 전환 가능성이 높은 인근 장치들을 선정하고, 이 장치들에게 일부의 콘텐츠를 전달하였다. 이는 하나의 동일한 콘텐츠를 여러 수신자들에게 중복 전송할 경우 생기는 네트워크 효율 저하와, 전송 지연이 발생할 수 있다. 또한 콘텐츠 서버에서 각 장치들의 디스플레이가 지원하는 해상도를 고려하지 않고 전송 하였고, 콘텐츠 트렌스코딩을 진행하지 않아 전송 속도 또한 느려지는 단점이 있었다.
The existing N - Screen service selects nearby devices that are highly likely to switch screens for continuous content playback and delivers some content to these devices. This may result in degradation of network efficiency and transmission delay caused by duplicating one and the same content to multiple recipients. In addition, there is a disadvantage in that the content server transmits the content without considering the resolution supported by the display of each device, and the transmission speed is also slow because the content is not transcoded.

하기의 실시예들의 목적은 끊김 없는 스크린 전환을 수행하는 것이다.
The purpose of the following embodiments is to perform seamless screen switching.

하기의 실시예들에 따르면 스크린 전환 기법이 제공된다.
According to the following embodiments, a screen switching technique is provided.

하기의 실시예들에 따르면 끊김 없는 스크린 전환을 수행할 수 있다.
According to the following embodiments, it is possible to perform seamless screen switching.

도 1은 각 장치의 해상도에 따른 콘텐츠를 전송받는 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 끊김 없는 화면 전환을 위한 아이피 멀티캐스트 기반의 콘텐츠 프리패치 기법의 순서도이다.
1 is a diagram illustrating an embodiment of receiving content according to resolution of each device.
2 is a flowchart of an IP multicast-based content prefetch technique for seamless switching.

도면 1은 본 발명에서 제안하는 상황 인지 기반 스크린 전환 후보 장치 선정을 위한 장치 구성 및 멀티캐스트 기법을 통해 장치의 해상도에 따른 콘텐츠를 전송받는 예를 나타낸다. N스크린 시스템은 스마트 폰, 콘텐츠서버, N스크린 지원 스마트 장치, 그리고 센서로 구성되어 있으며, 각 스마트 장치 및 센서는 직비 모듈을 보유하고 있다.FIG. 1 shows an example of receiving content according to a resolution of a device through a device configuration and a multicast technique for selecting a context-based screen transition candidate device proposed in the present invention. The N screen system consists of a smart phone, a content server, a smart device with N screen, and a sensor. Each smart device and sensor has an intelligence module.

만약 스마트 폰을 보유하고 있는 사용자가 AP 인식범위에 등장하면, 스마트폰의 존재를 알 수 없는 콘텐츠 서버에게 자신의 IP Address를 전송하며, 집안 곳곳에 설치된 센서 근처에 사용자가 지나간 경우, 센서는 사용자의 움직임을 인지하여 직비의 브로드캐스트 메시지를 통해 주변의 스마트 장치의 직비에게 사용자의 움직임을 알린다. 직비를 통해 메시지를 전달 받은 스마트 장치는 콘텐츠 서버에게 스마트 폰의 IP Address를 요청하여 전달받아 스마트 폰과 연결한다. 자신이 전환 가능성이 있는 스마트 장치임을 스마트 폰에게 알려 자신을 장치 리스트에 등록을 요청한다. 스마트 폰은 상기 메시지를 전송해 온 스마트 장치를 콘텐츠 서버에게 전송하여 트렌스 코딩을 요청하고, 각 스마트 장치들은 라우터에게 멀티캐스트 그룹에 가입을 요청한다. If a user who has a smartphone appears in the AP recognition range, it transmits its own IP address to a content server that does not know the existence of the smartphone. If the user passes near the sensor installed in every place in the house, And notifies the movement of the user to the position of the nearby smart device through the broadcast message of the position. The smart device that receives the message via the home location requests the IP address of the smart phone to the content server, and receives the IP address of the smart phone to connect with the smart phone. It informs the smartphone that it is a smart device having a possibility of conversion and requests to register itself in the device list. The smart phone sends the smart device that has transmitted the message to the content server to request the transmission, and each smart device requests the router to join the multicast group.

셋톱박스는 추후 끊김 없이 화면전환이 이루어지도록 스크린 전환 후보 장치에게 영상 콘텐츠 데이터를 전송하여 버퍼링을 한다.
The set-top box transmits the image content data to the screen switching candidate device so that the screen switching can be performed without interruption.

도 1은 각 장치의 해상도에 따른 콘텐츠를 전송받는 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 끊김 없는 화면 전환을 위한 아이피 멀티캐스트 기반의 콘텐츠 프리패치 기법의 순서도이다.
1 is a diagram illustrating an embodiment of receiving content according to resolution of each device.
2 is a flowchart of an IP multicast-based content prefetch technique for seamless switching.

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스크린 전환 기법.Screen switching technique.
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