연속매체(Continuous Media : CM)와 같은 데이터를 온라인으로 상영해야 하는 멀티미디어 시스템에서는 연속매체의 시간제약성을 만족시켜 줄 수 있는 실시간 디스크 스케줄링 기법이 요구되며 이를 통해 상영중인 CM 스트림(stream)의 끊김현상(hiccup)을 막을 수 있다. 이런 디스크 스케줄링을 위해 주기성을 가지는 프리팻칭(prefetching) 기법이 널리 쓰이고 있으며, 이는 연속매체가 상당기간 동안 계속 상영된다는 특성에 기반한 것이다. 본 논문에서도 효과적인 디스크 프리팻칭을 위해, 정시도착채널이란 실시간 디스크 채널을 이용한 스케줄링 기법을 제안한다. 이런 디스크 채널의 생성을 위해 bulk-SCAN 기법이 사용되며 유연한 채널 할당을 위해 실시간 알고리즘인 EDF(earliest-deadline-first) 알고리즘이 이용된다. 제안한 기법은 기존 방법에서와 같이 끊김현상 없는 상영을 제공함은 물론이고, I/O 처리율과 서비스 응답시간 면에서 우수성을 가진다. 논문에서는 이런 성능상의 장점을 시뮬레이션을 통해 보인다.
PVR과 같은 멀티미디어 사용자단말과 안정적인 광대역 대역폭을 가진 FC-AL과 같은 네트워크 망을 사용하여 커뮤니티 네트워크를 위한 실시간 고화질 TV 컨텐츠 공유 아키텍처를 구성할 수 있다. 하지만, 7-bit 주소공간을 가지는 FC-AL 단일루프 구조로는 128 가구 수 이상인 커뮤니티 네트워크를 구성하기에는 어려움이 있다. 그래서 본 논문에서는 공유디스크를 이용하여, 값 비싸고 네트워크 트래픽이 집중되는 FC 스위치를 사용하지 않는 혁신적인 확장가능한 다중루프 기반의 실시간 고화질 TV 컨텐츠 공유 아키텍처를 제안한다. 제안된 아키텍처는 실시간 스트리밍 서비스에 적합한 20 msec이하의 우수한 시작지연 시간을 보여주며, 루프수를 추가함에 따라 선형증가하는 수용가능한 사용자수를 보여준다. 뿐만 아니라, 제안된 아키텍처를 채택한 1000 가구의 커뮤니티 네트워크에서 140시간의 시간이동 서비스를 지원한다. 따라서, 본 논문에서는 제안된 아키텍처는 뛰어난 확장가능성 제공 뿐만 아니라 커뮤니티 내에서 실시간 고화질 TV컨텐츠 공유가 가능한 우수한 네트워크 아키텍처임을 밝힌다.
네트워크를 통하여 멀티미디어 전송이 이루어지는 새로운 형태의 응용들은 기존의 네트워크 환경을 최대한 활용하여 효율적인 멀티미디어 전송이 이루어지도록 해야 하지만, 전송을 담당하고 있는 기존의 네트워크 구조 및 프로토콜은 멀티미디어 전송을 고려하여 설계되고 발전되어 온 형태가 아니므로 이를 활용하는 데는 여러 한계점이 발생하게 된다 이것은 정적인 데이터 전송에 초점을 둔 기존의 네트워크 환경이 시간적 개념이 포함된 멀티미디어 전송을 지원해야 하는 점에서 기인하게 된다. 본 논문에서는 멀티미디어 데이터 전송에 있어서 기존 네트워크의 한계점을 제시하고, 실시간 멀티미디어 트래픽을 지원하는 스트리밍 프로토콜에 대해 살펴보고자 한다. 또한 기존 네트워크 구조를 이용하여 MPEG-21 디지털 아이템을 전송하기 위한 프로토콜 구조에 대해 고찰해 보도록 한다.
현재의 인터넷은 최선형 서비스를 지향하고 있기 때문에 비트량이 많은 고품질 미디어의 스트리밍을 실현하기 위해서는 수시로 변화하는 네트워크 상황을 극복하기 위한 기법이 요구된다. 본 논문에서는 네트워크가 미디어의 요구 대역폭을 허용하는지를 신속히 판단하는 기법과 이를 통해 QoS를 제어하는 기법을 설계 및 구현한다. 요구대역 허용여부 판단은 상대적인 한 방향 전송지연(ROWD: Relative One-Way Delay)의 추세를 이용하며, QoS 제어 SVC(Scalable Video Coding)중 실시간성 적용이 용이한 시간적 부호화 부분만을 도입한다. 스트리밍 서버는 미디어를 몇 개의 비트율로 실시간 레벨화한 후 최상위 레벨부터 전송을 시작하고 클라이언트로부터 ROWD에 대한 추세를 주기적으로 보고받는다. '증가추세'를 보고 받았을 경우에만 현재의 레벨이 가용대역폭을 초과하고 있다고 판단하고 하향조정을 실시한다. 상향조정을 위해서는 목표 레벨과 현재 레벨간 차분의 탐지 패킷을 이용하는데 이때, 탐지 패킷의 ROWD에 대하여 '증가없음'을 보고 받았을 경우에만 상향조정이 이루어진다. FTTH 환경에서의 실험은 제안 시스템이 가용 대역폭의 변화에 빠르게 적응하는 과정을 보여주며 서비스 품질 또한 향상시켜줌을 보여준다.
본 논문에서는 라이브 멀티미디어 스트리밍의 서비스 품질을 지원할 수 있는 P4P(Proactive network Provider Participation for P2P) 기반의 P2P(Peer-to-Peer) 시스템을 제안한다. 라이브 멀티미디어의 엄격한 지연 요구를 지원하기 위해, 제안하는 방안에서는 P4P의 네트워크 제공자 측 서버가 네트워크 자원 활용 최적화를 위한 정보와 더불어 지연 및 혼잡 링크에 관한 네트워크 상태 정보를 수집하여 이를 명시적으로 P2P 시스템에 제시하도록 하고, 이에 기반하여 P2P 시스템 측 서버가 피어링 제의를 수행하도록 하였다. 또한 모든 피어들이 소스 피어의 재생 지점을 기준으로 일정 범위 내에서 재생을 시작하도록 하는 라이브 멀티미디어 스트리밍 재생 동기화 방안을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 성능을 평가한 결과, 제안 방안은 P4P의 기본 목적인 네트워크 자원 활용 문제를 효과적으로 다루면서 라이브 멀티미디어 스트리밍 서비스의 지속성을 향상시키고, 재생 시작 지연 및 제어 오버헤드를 줄임을 확인하였다. 또한 시스템 전체 피어들 간 재생 지점의 편차를 줄임으로써 실시간성을 개선함을 볼 수 있었다.
본 연구는 일반적인 성능의 PC와 모바일 디바이스를 사용하여 다양한 동영상 데이터, 문서 데이터, 각종 카메라 디바이스로부터 입력되는 비디오 스트리밍 데이터와 오디오 스트리밍 데이터를 실시간에 가까운 빠른 시간 안에 효율적으로 편집하고 방송하는 기술을 개발하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 두 개의 알고리즘을 개발하였는 데, 입력되는 여러 가지 형태의 여러 개의 동영상을 실시간에 합성하기 위하여 대략적 최적화 방법과 메모리 큐를 이용한 순차적 합성 방법이다. 본 연구에서 개발한 시스템은 강사가 동영상 강의 콘텐츠를 제작할 때 모바일 기기 또는 PC를 사용할 수 있으므로 보다 비용 측면에서 효율적이며 유용하다. 본 연구에서 개발한 시스템은 교육 분야뿐 만 아니라 동영상 합성 및 편집이 필요한 다양한 분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있으므로 응용 분야가 넓을 것으로 판단된다.
기존의 비디오 파일 시스템에서는 비디오 파일들이 대용량의 하드디스크 혹은 디스크 어레이를 보유한 고성능 서버에 저장되어 있다. 3D 인터넷 방송을 위해서는 비디오 파일을 다수의 클라이언트들에게 전송하는 과정에서 실시간 처리가 요구된다. 본 논문에서는 5G 환경에서 많은 사용자에게 실시간으로 서비스를 제공할 수 있는 3D 인터넷 방송 시스템의 설계를 보여준다. IP 멀티캐스트 기술은 라우터 환경의 제약으로 인하여 실제 대부분의 인터넷을 통한 동영상 콘텐츠 전송은 유니캐스트 기반의 서비스가 대부분이다. 또한 VOD와 같은 On-Demand 환경의 멀티미디어 방송 서비스 등은 서비스 제공자에게 막대한 시스템과 네트워크 자원을 요구하므로 3D 인터넷 방송 환경에 적용하기 어렵다. 사용자 시스템 자원을 통한 전송 방법으로서 활발히 연구가 진행되고 있는 오버레이 멀티캐스트 기법은 라이브 방송, 화상회의 등의 다수의 사용자 그룹 전송에 적합한 응용을 위해 최적화 되어 있어 IP 멀티캐스트 대안으로서 각광 받고 있다. 본 연구에서는 호스트 기반 멀티캐스트에서 발생하는 성능 저하 요인들을 최소화하여 효율적인 데이터 전송을 제공하는 3D 인터넷 방송 시스템을 구성한다.
최근 인터넷 서비스 중 가장 많은 비중을 차지하고 있는 것이 인터넷 방송 및 멀티미디어 원격교육, 화상채팅, 화상회의, 주변관찰 등 인터넷을 이용한 실시간 멀티미디어 전송 서비스이다. 이와 같이 인터넷을 이용한 여러 종류의 서비스가 제공되고 MPEG 기술과 스트리밍 처리 기술의 향상으로 그 응용분야 역시 점차 확대되고 있다. 그러나 현재의 인터넷 서비스는 위와 같은 서비스 중 각각의 독립된 기능을 제공하는 시스템만 개발되고 있는 실정이며, 하나 이상의 다용도로 서비스 할 수 있는 시스템의 연구 및 개발은 미진한 실정이다. 본 논문에서는 MPEG4 스트리밍을 기반으로 하여 다용도로 인터넷에서 영상 및 음성을 전송할 수 있는 시스템(RealCam SUN A/V)를 설계하고 구현한다. 그 결과 56Kbps에서는 160$\times$120 화면 크기로는 초당 15 프레임정도의 영상 전송을 할 수 있었으며, 512Kbps에서는 640$\times$480 크기를 초당 30프레임으로 서비스할 수 있었다. 뿐만 아니라 음성/영상/제어신호를 동시에 전송할 수 있어 인터넷을 이용한 주변 관찰 및 인터넷 방송 등에 다용도로 활용할 수 있었다.
유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 실시간 미디어의 공유 시, 정보단말들의 성능 편차로 인해, 종단 사용자 간에 전송 미디어의 품질 요구사항에 대한 갈등이 발생할 수 있다. 이러한 문제 해결을 위해 네트워크 또는 응용 측면에서 미디어 스트리밍의 QoS 보장 기법에 대한 많은 연구가 진행되어 왔으나, 높은 개발 비용 및 시스템 복잡도 등 각종 요인으로 인해 보급화에 난항을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 미디어 서비스 수준에서, 사용자별 요구사항에 맞도록 서비스들 간의 영상분배 그룹을 형성하여 향상된 미디어 품질을 제공하는 협상 방법을 제안한다. 이를 위해 동일한 시야를 전송하는 영상 서비스들을 하나의 집합으로 만든 후, 사용자별 품질 요구사항의 손해를 최소화하기 위하여 영상 제공자와 영상 수신자간의 적절한 대응관계를 도출하는 알고리즘을 제안한다. 결과적으로 사용자들은 개별적인 요구사항에 부합하는 수준의 영상 서비스를 이용할 수 있게 되어, 미디어 품질 측면에서 향상된 서비스를 기대할 수 있다.
본 논문에서는 Hybrid CDN/P2P 구조를 기반으로 최적화된 미디어 데이터 탐색과 전송을 수행하며 사용자의 요청 가능성 예측을 통한 선별적 저장을 통해 사용자로의 끊김없는 데이터 전송과 불필요한 트래픽의 감소를 가능하게 한다. 또한 전송지연 및 패킷 손실의 가능성을 최소화하여 실시간으로 미디어를 활용할 수 있도록 하는 새로운 미디어 관리 기법을 제안한다. 이를 위해 각 미디어를 논리적인 세그먼트로 나누어 구성하고 각 세그먼트에 대한 가중치를 지속적으로 계산하며 계산된 가중치에 따라 세그먼트 데이터의 저장 여부를 결정하도록 한다. 또한 네트워크상에 산재되어 있는 컴퓨팅 노드들을 거리에 따라 지역적 그룹으로 지정하고 해당 그룹 내에서 저장 공간을 효율적으로 공유하고 활용하도록 한다. 제안하는 기법의 효율성을 검증하기 위해 수행된 실험을 통해 제안하는 방식이 기존의 방법들에 비해 비교적 좋은 성능 평가가 도출되는 것을 확인하였으며 이는 전송과정에서 발생되는 초기 지연시간 감소와 끊김 없는 전송 모두를 가능하게 할 수 있음을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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