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영상 스트리밍 서비스 트래픽의 안정적인 전달 지연변이 보장을 위한 스케줄링 방안

A Scheduling Method to Ensure a Stable Delay Variation of Video Streaming Service Traffic

  • 김현종 (한국전자통신연구원 LED통신연구팀) ;
  • 최원석 (충북대학교 전파공학과) ;
  • 최성곤 (충북대학교 전자정보대학)
  • 투고 : 2011.08.17
  • 심사 : 2011.11.14
  • 발행 : 2011.12.31

초록

본 논문은 IPTV, VoD와 같은 비디오 스트리밍 트래픽에 대해 큐 길이 변동을 최소화하여 안정적인 지연변이를 보장할 수 있는 스케줄링 방안을 제안한다. MPEG-4 및 H.264와 같은 코덱은 가변 비트율(VBR)로 영상 프레임을 전송하기 때문에 일정 시간 내에 전송되어야 하는 트래픽의 양이 매우 유동적이다. 기존 스케줄링 방안을 이용하여 영상 프레임을 전송할 경우 VBR 특성으로 인해 종단간 패킷 전달 지연변이의 증가를 초래한다. 이에 우리는 대량으로 유입되는 스트리밍 트래픽에 대하여 패킷의 대량 유입 크기와 도착률을 고려하여 서비스율을 적응적으로 제어함으로써 큐 길이 변화율을 최소화할 수 있는 스케줄링 방안을 제안한다. 제안 방안을 이용할 경우 큐 길이 변동의 최소화를 통해 보다 안정적으로 영상 서비스 패킷을 전달할 수 있다. 제안 방안의 유효성을 확인하기 위해 우리는 큐잉 모델을 이용하였으며, 또한 OPNET 시뮬레이션을 수행하였다.

In this paper, we propose a new scheduling method that can guarantee reliable jitter by minimizing the queue length variation in the streaming service provisioning such as IPTV and VoD. The amount of traffic to be delivered within a certain time is very fluid because MPEG-4 and H.264 encoders use VBR(Variable Bit Rate) for delivering video streaming traffic. This VBR characteristic increases the end-to-end propagation delay variation when existing scheduling methods are used for delivering video frames. Therefore, we propose the new scheduling method that can minimize change rate of queue length by adaptively controling service rate taking into account the size of bulk incoming packets and arrival rate for bulk streaming traffic. Video frames can be more reliably transmitted through the minimization of the queue length variation using the proposed method. We use the queueing model and also carry out OPNET simulation to validate the proposed method.

키워드

참고문헌

  1. EC-GIN Consortium, "Ns2 code for Grid network simulation Deliverable D2.1," Nov., 2008.
  2. Kwang-Jae Kim, Wan-Seon Shin, Dae-Kee Min, Hyun-Jin Kim, Jin-Sung Yoo, Hyun-Min Lim, Sook-Ran Lee, and Yong-Kee Jeong, "Service Quality Model for IPTV Service: Identification of Key Features and Their Relationship," INFORMS2008-Service Science, Washington D.C, Oct., 2008.
  3. DSL Forum Technical Report TR-126, "Triple-play Services Quality of Experience (QoE) Requirements," Dec., 2006.
  4. ITU-T Std. Recommendation Y.1541, "Network performance objectives for IP-based services," Feb., 2006.
  5. Cisco System, "Cisco Gigabit-Ethernet Optimized IPTV/Video over Broadband Solution Design and Implementation Guide, Release 1.0," 2005.
  6. ITU-T Recommendation Y.2111, "Resource and Admission Control Functions in Next Generation Networks," Nov., 2008.
  7. S. Blake, D. Black, M. Carlson, E. Davies, Z. Wang, W. Weiss, "An architecture for differentiated services," IETF Network Working Group RFC 2475, Dec., 1998.
  8. Amed E. Kamal, Samyukta Sankaran, "A combined delay and throughput proportional scheduling scheme for differentiated services," Computer communications, Vol.29, Issue 10, pp.1754-1771, Jul., 2006. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2005.10.012
  9. 김현종, 김종찬, 최성곤, "멀티클래스 서비스 환경에서 Active-WRED 기반의 혼잡 제어 메커니즘 및 성능 분석," 대한전자공학회 논문지 제 45권 CI편 제 5호, 2008년 8월.
  10. R. Fortuna, L. A. Grieco, G. Boggia, and P. Camarda, "Quality adaptive end-to-end packet scheduling to avoid playout interruptions in Internet video streaming systems," The Journal of Systems and Software, Vol.83, Issue 8, pp.1489-1499, Aug., 2010. https://doi.org/10.1016/j.jss.2010.03.037
  11. Jong-hwan Kim and Ikjun Yeom, "Reducing Queue Oscillation at a Congested Link," IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, Vol.19, No.3, pp.394-407, Mar., 2008. https://doi.org/10.1109/TPDS.2007.70733
  12. Yang Xiao, Moon Ho Lee, "Nonlinear Control of Active Queue Management for Multiple Bottleneck Network," IEICE Trans. Commun., Vol.E89-B, No.11, pp.3108-3113, Nov., 2006.
  13. M. Krunz, R. Sass, and H. Hughes, "Statistical characteristics and multiplexing of MPEG streams," INFOCOM'95, pp.455-462, 1995. https://doi.org/10.1109/INFCOM.1995.515909
  14. 김현종, 최성곤, "스트리밍 서비스를 위한 큐 길이 변화 최소화 스케줄링 방안 연구," 한국정보처리학회 춘계학술대회 논문집 제 18권 1호, pp.615-618, 2011년 5월.