최근 첨단 IT 분야 기반 기술들의 상용화가 시작되고 있다. 이들 기술들을 바탕으로 이동 단말에서 다양한 서비스를 즐길 수 있는 시대로 진입하고 있다. 이동 중인 사용자는 핸드오프가 빈번히 발생되는 환경에서 스트리밍 서비스를 받게 된다. 이러한 환경에서 스트리밍 미디어의 QoS를 만족시키기 위해서는 이동성이 고려된 미디어 데이터선인출이 사용되어야 한다. 본 논문에서는 미디어 서버에서 사용자 단말로 스트리밍 미디어가 서비스 될 때 빈번한 핸드오프에 의한 기지국(Base Station : BS) 스트리밍 서버의 자원낭비를 연구한다. 논문에서는 BS의 버퍼용량을 속도와 이동거리에 따라 변화하는 량을 조사하여 선인출 용량 변화가 버퍼 사용률에 영향을 미침을 지적한다.
스트리밍 비디오 시스템의 QoS에 관한 기존 연구가 네트워크의 관점에서 비디오 스트림의 전송률을 조절하는 기법위주로 이루어져 균일한 화질을 제공받고자 하는 사용자에게 VBR 스트리밍 비디오의 장점을 제공하기 어려웠다. 본 논문에서는 스트리밍 비디오 시스템에서 클라이언트의 대역폭 변화에도 사용자에게 균일한 화질을 제공하기 위하여 CBR 스트리밍 비디오의 장점을 VBR 스트리밍 비디오에 적용하는 비디오 코덱을 설계한다.
인터넷 스트리밍 시스템은 스트리밍 소스를 공급하는 미디어 서버와 이로부터 미디어 스트림을 받아 분배하는 스트리밍 서버, 그리고 스트리밍 단말기들로 구성되며, 기존에는 하나의 스트리밍 서버에 다수의 단말기들이 직접적으로 연결되는 방식을 취하고 있다. 이러한 클라이언트-서버 형태의 중앙 구조의 단점을 극복하여 확장성을 제공하기 위해 P2P 스트리밍 시스템에 대한 연구가 최근 들어 진행되고 있다. 그러나 P2P 방식을 이용한 인터넷 스트리밍 시스템을 설계, 구현, 테스트를하기 위해서 많은 비용이 소비되는 현실적인 어려움이 있다. 그러므로 본 논문에서는 P2P 스트리밍 시스템에 대한 다양한 연구 및 실험을 지원하기 위해, P2P 스트리밍 시스템을 정의하고, NS2 시뮬레이션 라이브러리를 이용하여 P2P 스트리밍 시스템 시뮬레이터 P2PStreamSim을 설계 및 구현하였다. 또한 테스트 P2P 스트리밍 시스템을 사례로 적용하여 P2PStreamSim의 동작을 검증하고 성능을 평가하였다.
디지털 컨버전스의 대표주자로서 전자 통신 업계의 첨단 아이템으로 부상하고 있는 홈 네트워크 기술은 가정 내의 전자기기가 네트워크로 구성되어 장치나 시간, 장소에 구애 받지 않고 사용자에게 다양한 서비스를 제공하는 기술이다. 이러한 기술 중의 디지털 엔터테인먼트 분야의 멀티미디어 영상 스트리밍 기술의 발전을 위해 홈 네트워크상에서의 미디어 스트리밍 서비스 제공시 사용자의 장치 간 이동성을 인식하고 무선 환경에서의 QoS를 지원하는 유무선 스트리밍 시스템을 구현하여 스트리밍 서비스를 받고 있는 사용자의 장치간 이동이 발생 하더라도 영상의 계속적인 재생이 가능하도록 하였으며, 무선 네트워크상의 스트리밍 영상 재생 시 대역폭 측정을 통해 효율적인 미디어 영상 전송이 가능하도록 하는 유무선 스트리밍 시스템을 구현 하였다.
최근 360 미디어 콘텐츠의 수요가 높아지면서 360 영상을 효율적으로 전송하기 위한 다양한 압축 및 전송 기법들이 연구되고 있다. 360 영상의 스트리밍 기법 중 하나인 타일 기반 적응적 스트리밍 기법은 360 비디오를 타일 그리드로 나누어 부호화 하고, 뷰포트(Viewport)에 해당하는 타일만 스트리밍 할 수 있도록 한다. 기존의 타일 기반 스트리밍 기법은 뷰포트가 전환될 때 서버에 새로운 인트라 프레임을 요구하고, 지연 시간을 줄이기 위해 빈번한 RAP(Random Access Point)가 요구된다는 단점이 있다. 본 논문은 기존의 타일 기반 스트리밍 방법에서 인트라 프레임의 공유를 통해 비트율의 효율을 높이는 IFS(Intra Frame Sharing) 알고리즘을 제안한다. 제안된 IFS 방법은 낮은 화질의 인트라 프레임을 높은 화질의 인트라 프레임 부호화 시 공유하여, 뷰포트 스위칭 시점에서 다른 화질 간의 뷰포트 전환 작업이 필요 없어 비트율의 증가를 최소화한다. 실험에서, IFS 방법은 기존의 MCTS 기반의 적응적 스트리밍 방식과 비교했을 때 BD-rate(%)가 약 13% 절감되었다.
본 논문에서는 기존의 비디오와 오디오 중심의 멀티미디어 스트리밍 방법과는 달리 정지 영상의 스케줄 정보도 고려하여 전체 스트리밍의 QoS (Quality of Service)를 높이는 스트리밍 방법을 제안한다. MP4 콘텐츠의 분량이 커지고 내용이 복잡해질수록 비디오와 오디오 이 외의 데이터들을 더 이상 무시할 수 없게 된다. MP4의 장면 구성 정보를 알면 임의의 시점에서 재생되는 화면과 소리를 알 수가 있고, 이 정보, 즉 스케줄 정보를, 고려하여 정지영상 객체를 전송한다면 보다 효율적인 스트리밍이 가능하다 또한, 비디오와 오디오에 스케일러블 부호화를 적용하면 QoS를 높일 수 있듯이, 정지영상의 경우 Progressive JPEG을 이용하면 스케일러블한 전송이 가능하다. 이에 제안된 스트리밍 서버에서는 정지 영상 스케줄 정보와 정지 영상 객체를 Progressive JPEG으로 변환하여 스트리밍 서비스를 제공하고 있다.
본 논문에서는 MPEG 스트리밍 시스템에서 실시간 미디어 필터링을 통하여 제한된네트웍 대역폭에서 미디어 서비스의 실시간 특성을 만족시킬 수 있는 소스 서버와 필터링 서버를 구현한다. 전형적인 스트리밍 시스템에서는 고정 대역폭에 근거한 사용자 수용 제어 정책을 사용하기 때문에 인터넷의 이형성 특징인 가변 대역폭에 대한 QoS 서비스 정책이 미비하다. 미디어 필터링에 의한 스트리밍 시스템은 동적으로 QoSf를 변경하기 때문에 다양한 서비스 정책을 지원할 수 있다.
본 논문은 MPEG-4 스트리밍을 위한 서버 디멀티플렉싱 기법을 제안한다. 일반적인 스트리밍 서비스에서 클라이언트가 수행하는 디멀티플렉싱을 서버에서 수행한다. 이 기법은 클라이언트의 부하를 감소시킨다. 또한, 다수의 클라이언트에게 스트리밍 서비스를 제공할 경우 데이터 중복 전송에 대한 네트워크 자원 낭비를 막고, 서버 시스템의 부하를 줄일 수 있다. 그러므로, 서버 디멀티플렉싱 기법을 사용할 경우, 기존의 PC 환경에서 뿐 만 아니라 무선환경과 같이 자원이 부족한 환경에서 동작하는 멀티미디어 재생기 개발에 응용될 수 있다.
본 논문에서는 통합 멀티미디어 스트리밍 프레임워크(ISSA)의 주요 모듈인 전송 및 세션 관리자에 대한 개발 경험을 소개한다. ISSA(Integrated Streaming Service Architectur)[1][2]는 유니캐스팅/멀티캐스팅 환경의 VOD 시스템과 실시간 방송시스템(라이브캐스팅)과 같은 통합 멀티미디어 스트리밍 서비스 응용을 개발하기 위한 스트리밍 프레임워크이며 RTP(Real-Time Protocol)/RTCP(Real-Time Control Protocol)[3][4], RTSP 등의 표준 실시간 전송 프로토콜을 사용함으로써 사용자에게 범용성을 제공한다. ISSA는 다양한 형태의 미디어를 지원하며, 이기종 운영체제와 네트워크에 독립적이며, 실시간 멀티미디어 데이터베이스와 연동하여 사용자에게 데이터베이스 서비스를 제공할 수 있다. 세션 관리자는 미디어 채널의 생성과 제어를 담당하는 기능과 멀티미디어 데이터베이스를 위한 트랜잭션 전송기능을 담당하는 기능을 제공하며 각각 RTSP와 RTTP 프로토콜을 이용하여 구현되었다.
인터넷 이용의 기하급수적인 증가와 정보통신 기술의 비약적인 발전으로 인하여 과거의 정적인 정보의 표현 및 전달에 비해 택스트, 이미지, 오디오 및 비디오가 결합된 멀티미디어 서비스의 요구가 급격히 증가하고 있다. 특히 최근 초고속 통신망의 발달로 인한 인터넷 망 (network)상에서의 방송과 통신이 융합되는 추세 또한 가속화되고 있다. 이에 스트리밍(Streaming) 기술을 기반으로 한 멀티미디어 데이터의 서비스와 데이터 정보의 푸시(push) 기술을 결합하여 인터넷과 고속망상에서의 원활한 실시간 전송 서비스를 위하여 3-tier 방식의 인터넷 방송 서버 시스템을 제시하였다. 본 논문에서는 JMF(Java Media Framework)와 RTP를 이용하여 전체 미디어 서비스를 제공하여, VOD(Video on Demand) 및 실시간 방송 서비스를 제공하는 분산 멀티미디어 스트리밍 전송 시스템을 구현하였다. VOD(Video on Demand) 및 실시간 방송 서비스를 제공하는 분산 멀티미디어 스트리밍 전송 시스템을 구현하였다. VOD 서버, 실시간 방송 서버 및 푸시 서버에서 멀티미디어 컨텐츠를 제공하고, 클라이언트로의 효율적이고 안정적인 서비스를 위하여 미들웨어에서의 부하분배 및 채널 정보의 관리를 가능하게 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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