KR100567328B1 - The HDTV media gateway system using layered multicasting and the method thereof - Google Patents
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Abstract
하나의 서비스 소스로부터 다양한 화질의 HDTV 서비스를 가능케 하는 미디어 게이트웨이 시스템과 이를 운용하는 방법에 대하여 개시한다. 상기 본 발명에 따른 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템 및 이를 운용하는 방법은, 수신 측에서의 가용대역 예측 기능과 이에 따른 비디오 송신 속도 조정을 수반하는 서비스 등급 변경 단계와 절차 및 수행 노드의 선정 장치 및 단계를 포함한다. 이와 같이 본 발명에 의하면, 수신자의 가용대역 내에서 사용자의 사전 서비스 계약에 따른 비디오 서비스를 트래픽 폭주 시에도 서비스의 중단 없이 시청이 가능하고, 클라이언트가 요청한 라이브 비디오에 대한 동일 비디오 레이어의 서브 셋을 서비스중인 인접 노드들을 발견하고 그로부터 필요한 비디오를 서비스 받음으로 소스에까지 요청하는 불필요한 시간을 배제하고 효과적인 멀티캐스팅 전송으로 서비스 성능 향상을 기하고 고속을 요구하는 주 게이트웨이 프로세서의 추가 부하를 경감시킬 수 있다. Disclosed are a media gateway system and a method of operating the same, which enable HDTV services of various image quality from one service source. The HDTV media gateway system and a method of operating the same according to the present invention include a service class changing step and a procedure and an apparatus for selecting a performing node, which include an available band prediction function at a reception side and adjustment of a video transmission rate accordingly. As described above, according to the present invention, the video service according to the user's prior service contract can be watched without interruption of service even when the traffic is congested within the available band of the receiver, and a subset of the same video layer for the live video requested by the client By discovering neighboring nodes in service and receiving the necessary video from them, it can eliminate unnecessary time to the source, improve service performance with effective multicasting transmission, and reduce the additional load of the main gateway processor requiring high speed.
미디어 게이트웨이(Media Gateway), 멀티캐스트(Multicast,트랜스코딩(Transcoding)Media Gateway, Multicast, Transcoding
Description
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
도 1은 종래에 사용 중인 HDTV(High Definition Television:고해상도 텔레비전) 서비스 네트워크에 대한 블록 다이어그램이다. 1 is a block diagram of a conventional High Definition Television (HDTV) service network in use.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템을 나타내는 블록 다이어그램이다.2 is a block diagram illustrating an HDTV media gateway system according to an exemplary embodiment.
도 3은 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템의 운용방법의 신호흐름도(flowchart)를 나타낸다. 3 is a flowchart illustrating a method of operating an HDTV media gateway system according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 비디오 스트리밍 서비스에 관한 것으로서, 특히, 하나의 서비스 소스로부터 다양한 화질의 HDTV 서비스를 가능케 하는 미디어 게이트웨이와 이와 관련된 망(network) 내부의 노드, 송수신 장치 및 수행 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a video streaming service, and more particularly, to a media gateway, a node, a transmission / reception apparatus, and a method for performing a media gateway for enabling HDTV services of various image quality from one service source and related networks.
기존의 스트리밍(streaming) 용량과는 다른 HDTV(High Definition TV) 급의 스트리밍을 인터넷을 통해 제공하기 위해, MPEG2(Moving Picture Experts Group 2) 영상 압축 기술을 통해 19.2 Mbps(Mega bit per second)로 데이터를 전송하는 기술이 만들어졌다. To provide High Definition TV (HDTV) streaming over the Internet, which is different from the existing streaming capacity, data is transferred at 19.2 Mbps (Mega bit per second) using Moving Picture Experts Group 2 (MPEG2) video compression technology. A technique for transmitting it was made.
그러나 현재 19.2Mbps의 스트리밍을 제공할 만한 특별한 네트워크가 없으므로, 하나의 소스를 이용하여 여러 개의 다른 퀄리티(quality)로 서비스를 하는 트랜스코딩 기술을 이용하여, 19.2Mbps의 원 영상을 현재의 네트워크에 맞게 384Kbps에서부터 19.2Mbps로 다양한 서비스를 제공한다. 이때 대역폭(bandwidth)의 효율적 활용을 위해 송신할 때 비디오 신호에 대한 레이어 압축기법의 트랜스코딩을 하여 전송하고, 수신 클라이언트에서 이를 재조립한다. However, since there is no special network currently capable of providing 19.2 Mbps of streaming, the original video of 19.2 Mbps can be adapted to the current network by using a transcoding technology that uses one source to service several different qualities. It offers various services from 384Kbps to 19.2Mbps. At this time, in order to efficiently use the bandwidth, when transmitting, transcoding of the video signal is transcoded using a layer compression method and reassembled by the receiving client.
도 1은 종래에 사용 중인 HDTV(High Definition Television:고해상도 텔레비전) 서비스 네트워크에 대한 블록 다이어그램이다. 1 is a block diagram of a conventional High Definition Television (HDTV) service network in use.
도 1을 참조하면, HDTV 서비스 네트워크는, HDTV 카메라(100), MPEG2 인코더(110), HDTV 스트리밍 서버(120), HDTV 미디어 게이트웨이(130), 인터넷 네트워크(140) 및 복수 개의 클라이언트(150 및 160)로 구성된다. Referring to FIG. 1, the HDTV service network includes an
HDTV 카메라(100)의 출력은 1.485 Gbps의 생방송 영상으로 DVB/ASI 인터페이스를 가지며, MPEG2 인코더(110)를 거치면서 19.2 Mbps의 MPEG2 영상으로 처리된다. HDTV 스트리밍 서버(120)는 HDTV 카메라(100)와는 달리 저장된 스트림 소스를 전달하는 기능을 담당한다. The output of the
HDTV 미디어 게이트웨이(130)는 MPEG2 인코더(encoder, 110)의 출력 스트림 을 수신하여 소정의 데이터 처리 절차를 거쳐 인터넷 네트워크(140)로 전송하거나, 클라이언트(150 및 160)들로부터의 요구 사항을 처리한다. The
인터넷 네트워크(140)는 복수 개의 라우터(미도시)를 구비하여 HDTV 미디어 게이트웨이(130) 및 복수 개의 클라이언트(150 및 160)들을 연결한다. The
도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 현재는 HDTV 서비스에 비해 저-품질의 스트림 소스(stream source)를 일 대 일로 네트워크를 통해 전송하는 유니-캐스트(Unicast) 기술을 이용하고 있기 때문에, 네트워크의 대역폭과 수용 가입자면에서 대용량의 스트리밍을 제공하는 새로운 기술을 적용하기에는 현재의 네트워크는 적합하지 않다. As described above with reference to FIG. 1, since the present invention uses a unicast technology that transmits a low-quality stream source on a one-to-one basis over a network as compared to an HDTV service, Today's networks are not suitable for applying new technologies that offer large amounts of streaming in terms of bandwidth and accepting subscribers.
이를 극복하기위하여 소스와 사용자 사이에 유니-캐스트를 이용하지 않고, 액세스 라우터(access router)에 도착할 때까지는 하나의 스트림으로만 처리하고, 마지막에 브로드캐스트(Broadcast)하는 기술인 IP 멀티캐스트(Internet Protocol Multicast) 기술이 이용되고 있으나 대용량 미디어의 특성상 종단에서의 IP 멀티캐스팅만으로는 원활한 서비스를 기대하기 어렵다. To overcome this, IP multicast (Internet Protocol) is a technology that does not use unicast between source and user, processes as one stream until it arrives to access router, and finally broadcasts. Multicast) technology is used, but due to the nature of large-capacity media, it is difficult to expect a smooth service only by IP multicasting at the end.
또한 IP 멀티캐스트는, 멀티캐스트 그룹 사용자들이 있는 곳까지 항상 멀티캐스트가 이루어짐으로 망 내 트래픽 량이 늘어나게 되며, 같은 그룹 내에 있는 사용자는 네트워크 속도에 상관없이 같은 속도로 서비스를 받게 되어 있기 때문에 망 트래픽 변화에 따라 대응하지 못한다. 무엇보다도 멀티캐스팅의 전송 프로토콜(transport protocol)의 신뢰성은 생(live)방송 같은 비-인터렉티브(interactive) 스트리밍의 경우 특히 해결해야 할 과제이다. In addition, IP multicast increases the amount of traffic in the network because multicast is always performed to the users of the multicast group, and network traffic changes because users in the same group are served at the same speed regardless of network speed. Can not respond accordingly. First of all, the reliability of the transport protocol of multicasting is a problem to be solved especially in the case of non-interactive streaming such as live broadcasting.
FEC(Forward Error Control) 방법조차 재 전송에 따른 오버헤드 등 처리할 사항이 상존하고, 송신 측에서 수신 측의 상태를 집중 관리하기에는 생방송 수신자가 다수일 경우 성능 유지가 어렵다. Even the Forward Error Control (FEC) method has a problem to be handled, such as overhead due to retransmission, and it is difficult to maintain performance when there are a large number of live broadcast receivers in order to centrally manage the receiver side.
본 발명이 이루고자하는 제1기술적 과제는, 사용 중인 네트워크의 속도에 따라 HDTV의 고용량 스트리밍 데이터를 전송하고, 트래픽이 폭주하는 경우에도 적절한 스트리밍 데이터 처리가 가능한 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템을 제공하는데 있다. The first technical problem to be achieved by the present invention is to provide a HDTV media gateway system capable of transmitting high-capacity streaming data of HDTV according to the speed of the network being used and processing the streaming data appropriately even when traffic is congested.
본 발명이 이루고자하는 제2기술적 과제는, 상기 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템을 운용하는 방법을 제공하는데 있다. A second technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for operating the HDTV media gateway system.
상기 제1기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템은, 트랜스코딩 모듈, 스위치 모듈, 스트리밍 프로토콜 처리모듈, 스트리밍 트래픽 제어모듈 및 데이터 베이스를 구비한다. The HDTV media gateway system according to the present invention for achieving the first technical problem comprises a transcoding module, a switch module, a streaming protocol processing module, a streaming traffic control module and a database.
상기 트랜스코딩 모듈은, HDTV 스트림이 MPEG-2 인코딩을 거쳐 19.2Mbps MPEG-2 영상 스트림으로 변환된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 서로 다른 전송속도를 가지는 데이터 스트림으로 변환시키는 트랜스코딩 엔진인 복수 개의 트랜스코딩 보드를 구비한다. The transcoding module is a plurality of transcoding engines that receive signals converted from a HDTV stream into a 19.2 Mbps MPEG-2 video stream through MPEG-2 encoding, and convert the received signals into data streams having different transmission rates. Two transcoding boards.
상기 스위치 모듈은, 클라이언트의 서비스 요구가 들어오면 이를 소정의 스트리밍 프로토콜 처리모듈에 전송하고, 상기 트랜스코딩 모듈의 출력 스트림을 클 라이언트에게 연결함으로써 멀티캐스트를 수행한다. The switch module, when a service request from the client comes in, transmits it to a predetermined streaming protocol processing module and performs multicast by connecting the output stream of the transcoding module to the client.
상기 스트리밍 프로토콜 처리모듈은, 클라이언트들이 요청한 세션(session)에 대한 실시간 스트리밍 프로토콜(Real Time Streaming Protocol, RTSP) 정보를 이용하여 상기 요청 메시지를 분석하며, 상기 클라이언트의 시청 요구 메시지를 분석한 정보를 이용하여 소정의 데이터베이스의 세션 정보를 갱신하고, 분석한 정보에 따른 해당 트랜스코딩 요구를 소정의 스트리밍 트래픽 제어 모듈에 전달한다. The streaming protocol processing module analyzes the request message using Real Time Streaming Protocol (RTSP) information about a session requested by clients, and uses the information analyzed by the client's viewing request message. Update the session information of the predetermined database, and transmit the corresponding transcoding request according to the analyzed information to the predetermined streaming traffic control module.
상기 스트리밍 트래픽 제어모듈은, 시스템의 시동 및 초기화를 담당하며, 상기 트랜스코딩 모듈로 클라이언트의 노드 주소, 서비스 등급, 트랜스코딩 레이어 정보와 함께 트랜스코딩을 요구하고, 변환된 요구 비디오 레이어가 상기 스위치 모듈 및 인터넷 네트워크의 경로를 통해 클라이언트들에게 전송되도록 시스템을 제어한다. The streaming traffic control module is responsible for starting and initializing the system, and requests transcoding with the node address, service level, and transcoding layer information of the client to the transcoding module, and the converted request video layer is the switch module. And control the system to be transmitted to clients via a path of the internet network.
상기 데이터베이스는, 상기 스트리밍 프로토콜 처리모듈이 수집한 네트워크 내부의 레이블 스위칭에 의한 루트 피닝(Route Pinning) 정보가 있다. The database includes route pinning information by label switching in a network collected by the streaming protocol processing module.
상기 스트리밍 트래픽 제어 모듈은, 레이어 멀티캐스트 그룹별 BtB 패킷 페어(Back-to-Back Packet Pair)를 매 초단위로 생성하고, 이를 토대로 클라이언트의 링크 대역 감시에 따른 결과를 반영하여, 트래픽의 폭주를 예방하는 조치를 취할 수 있도록 하는 스트리밍 레이트를 상기 트랜스 코딩 모듈에 요구하는 기능을 수행한다. The streaming traffic control module generates a BtB packet pair (Back-to-Back Packet Pair) for each layer multicast group every second, and reflects the result of monitoring the link band of the client based on this, thereby congesting traffic. It performs the function of requiring the transcoding module to have a streaming rate so that precautionary measures can be taken.
상기 복수 개의 트랜스코딩 보드는, 동일 속도의 스트림을 수신하지만 384 Kbps에서부터 19.2 Mbps까지의 전송속도가 서로 다른 비디오 스트림을 생성하도록 고안되었다. The plurality of transcoding boards are designed to generate video streams that receive streams of the same rate but differ in transmission rates from 384 Kbps to 19.2 Mbps.
상기 제2기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템 운용방법은, HDTV 고화질 스트리밍을 하기위한 트랜스코딩 모듈과 스위칭 모듈, 스트리밍 트래픽 제어 모듈 및 스트리밍 프로토콜처리 모듈을 포함하고 있는 미디어게이트웨이 시스템에서, HDTV media gateway system operating method according to the present invention for achieving the second technical problem, a media gateway system including a transcoding module and switching module, streaming traffic control module and streaming protocol processing module for HDTV high-definition streaming in,
망을 감시하고 QoS를 측정하며, 클라이언트의 서비스 요구에 대한 BtB 패킷 생성 및 레이어 타이머를 조절하게 하여 망 트래픽의 상황에 따라 데이터의 전송속도를 조정하여 망 내 폭주를 방지하기 위하여 출력되는 스트림의 흐름을 제어하고, 각 클라이언트의 변화하는 가용대역을 예측하여 고려한 서비스 등급에 맞는 비디오 서비스 제공을 가능하게 하는 망 감시 및 QoS를 처리하는 단계 및 클라이언트가 요구하는 비디오 스트림을, 상기 망 감시 및 QoS를 처리하는 단계에서의 판단결과에 따라 루트를 변경하거나 레이어 타이머를 구동하여, 해당 클라이언트에게 서비스로 제공하는 클라이언트 요구처리 단계를 구비한다. It monitors network, measures QoS, adjusts BtB packet generation and layer timer for client's service request, and adjusts data transmission rate according to network traffic situation to prevent congestion in network. Network monitoring and QoS processing to provide video services according to the service class considering and controlling the available bandwidth of each client and processing the video stream required by the client. And a client request processing step of changing a route or driving a layer timer according to the determination result in the step of providing the service as a service to the corresponding client.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings that illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템을 나타내는 블록 다이어그램이다.2 is a block diagram illustrating an HDTV media gateway system according to an exemplary embodiment.
도 2를 참조하면, HDTV 미디어 게이트웨이 시스템(200)은 트랜스코딩 모듈(210), 스위치 모듈(220), 스트리밍 트래픽 제어모듈(240) 및 스트리밍 프로토콜 처리모듈(230)을 구비한다. 데이터베이스(250)는 용도에 따라 적절하게 사용할 수 있다. Referring to FIG. 2, the HDTV
트랜스코딩 모듈(210)은, HDTV 스트림이 MPEG-2 인코딩을 거쳐 19.2Mbps MPEG-2 영상 스트림으로 변환된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 서로 다른 전송속도를 가지는 데이터 스트림으로 변환시키는 트랜스코딩 엔진인 복수 개의 트랜스코딩 보드(211 내지 213)를 구비한다. 각각의 트랜스코딩 보드(211 내지 213)는 동일 속도의 스트림을 수신하지만 384 Kbps에서부터 19.2 Mbps까지의 전송속도가 서로 다른 비디오 스트림을 생성하는 기능을 갖는다. The
스위치 모듈(220)은 멀티캐스트를 수행하는데, 클라이언트의 서비스 요구가 들어오면 이를 스트리밍 프로토콜 처리모듈(230)에 전송하고, 트랜스코딩 보드(211 내지 213)의 출력 스트림을 출력한다. The
스트리밍 프로토콜 처리모듈(230)은, 해당 프로토콜 스택 레이어(layer, 미도시)를 구비하며, 클라이언트들이 요청한 세션(session)에 대한 RTSP 정보를 이용하여 상기 요청 메시지를 상기 스택 레이어에서 분석한다. 상기 클라이언트의 시청 요구 메시지를 분석한 정보는 스트리밍 프로토콜 처리모듈(230)이 수집한 네트워크 내부의 레이블 스위칭에 의한 루트 피닝(Route Pinning) 정보가 있는 데이터베이스(250)의 세션 정보를 갱신하는데 사용된다. 스트리밍 프로토콜 처리모 듈(230)은, 분석한 정보에 따른 해당 트랜스코딩 요구를 스트리밍 트래픽 제어 모듈(240)에 전달한다. The streaming
스트리밍 트래픽 제어 모듈(240)은 트랜스코딩 모듈(210)로 클라이언트의 노드 주소, 서비스 등급, 트랜스코딩 레이어 정보와 함께 트랜스코딩을 요구한다. 변환된 요구 비디오 레이어는 스위치 모듈(220) 및 인터넷 네트워크의 경로를 통해 클라이언트(미도시)들에게 전송된다. 특히 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템(200)의 시동 및 초기화를 담당한다. The streaming
또한, 스트리밍 트래픽 제어 모듈(240)은 레이어 멀티캐스트 그룹별 BtB 패킷 페어(Back-to-Back Packet Pair)를 매 초단위로 생성하고, 이를 토대로 클라이언트의 링크 대역 감시에 따른 결과를 반영하여, 트래픽의 폭주를 예방하는 조치를 취할 수 있도록 하는 스트리밍 레이트(rate)를 트랜스 코딩 보드(211 내지 213)에 적절하게 요구하는 기능을 갖는다. In addition, the streaming
도 3은 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템의 운용방법의 신호흐름도(flowchart)를 나타낸다. 3 is a flowchart illustrating a method of operating an HDTV media gateway system according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 상기 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템의 운용방법은, 망 감시 및 QoS를 처리하는 단계(320) 및 클라이언트 요구처리 단계(340)를 구비하며, HDTV 고화질 스트리밍을 하기위한 트랜스코딩 모듈과 스위칭 모듈, 스트리밍 트래픽 제어 모듈 및 스트리밍 프로토콜처리 모듈을 포함하고 있는 미디어게이트웨이 시스템을 전제로 한다. Referring to FIG. 3, a method of operating the HDTV media gateway system includes a network monitoring and
망 감시 및 QoS를 처리하는 단계(320)는, 망을 감시하고 QoS을 측정하며, 클 라이언트의 서비스 요구에 대한 BtB 패킷 생성 및 레이어 타이머를 조절하게 하여 망 트래픽의 상황에 따라 데이터의 전송속도를 조정하여 망 내 폭주를 방지하기 위하여 출력되는 스트림의 흐름을 제어하고, 각 클라이언트의 변화하는 가용대역을 예측하여 고려한 서비스 등급에 맞는 비디오 서비스 제공을 가능하게 한다. The network monitoring and
이를 위하여 상기 망 감시 및 QoS를 처리하는 단계(320)는, To this end, the
망을 감시하고 QoS(Quality of Service)를 측정하는 단계(321), 복수 개의 등급을 가지는 BtB 패킷 페어를 생성하고, 생성된 BtB 패킷 페어 및 각 등급번호를 클라이언트에 전송하는 단계(323), 상기 패킷 페어 및 등급번호를 수신하여 가용대역을 산출하는 단계(325), 산출된 상기 가용대역을 이용하여 대역자원의 유무를 판단하여, 상기 대역자원이 있다고 판단되면 현재의 레이어 타이머의 값을 그대로 이용하여 상기 레이어 타이머를 구동하는 것을 지시하는 제1제어신호(C1)를 출력하는 단계(327) 및 상기 대역자원이 없는 것으로 판단되면 레이어 타이머의 값 조정 및 조정된 조건으로 레이어 타이머가 구동되게 하는 제2제어신호(C2)를 출력하는 레이어 타이머 조정요구단계(329)를 구비한다. Monitoring (321) a network and measuring a quality of service (QoS); generating a BtB packet pair having a plurality of classes, and transmitting the generated BtB packet pair and each class number to a client (323); Calculating a usable band by receiving a packet pair and a class number (325), determining whether there is a band resource using the calculated available band, and if the band resource is found, use the value of the current layer timer as it is. Outputting a first control signal C1 instructing to drive the
클라이언트 요구처리 단계(340)는, 클라이언트가 요구하는 비디오 스트림을, 상기 망 감시 및 QoS를 처리하는 단계(320)에서의 판단결과에 따라 루트를 변경하거나 레이어 타이머를 구동하여, 해당 클라이언트에게 서비스로 제공한다. In the client
이를 위하여, 상기 클라이언트 서비스 요구처리단계는, To this end, the client service request processing step,
클라이언트가 요구(341)하는 서비스 정보를 포함하는 세션 정보에 대응하는 레이트를 가진 트랜스 코딩 레이어를 요구하는 요구/수락 처리단계(343), 상기 레 이트로 코딩된 데이터 스트림에 대한 멀티캐스팅을 수행할 노드를 배정하는 노드배정단계(345), 상기 배정된 노드에 대하여, 제1제어신호(C1) 및 제2제어신호(C2)에 따라 상기 레이어 타이머를 구동시키는 레이어 타이머 구동단계(347), 클라이언트로부터의 요구(349)에 따라 서비스를 중지하거나, 상기 레이어 타이머에 따라 비디오 스트림을 처리하는 비디오 스트리밍 처리단계(351)를 구비한다. A request / accept
노드배정 단계(345)는, 요청한 서비스 등급을 구성할 수 있는 각 노드로부터 수신된 스트리밍 비디오 레이어의 정보를 동일 레이어의 경우 일정 타이머 안에 도착하는 적어도 2개 이상의 노드를 도착 순서대로 기록하고, 앞선 순위의 해당 노드로부터의 비디오를 요청하여 수신하며, 앞선 순위의 상기 노드로부터 서비스 동기가 어려운 경우 다음 순위의 노드에서 해당 레이어의 비디오를 수신하도록 노드를 배정하는 것이 바람직하다. The
망 감시 및 QoS 처리 단계(320)는, 루트 피닝(route pinning) 및 상기 루트 피닝의 결정에 의하여 데이터 트래픽 루트를 변경하도록 요구하는 신호(C3)를 출력하는 루트변경요구 단계(331)를 더 구비하고, 요구/수락 처리단계(343)는, 루트변경요구 신호(C3)에 대한 데이터 수정사항을 반영하여 서비스 요구를 수락하는 단계(343에 포함됨)를 더 구비하여, 레이블 스위칭에 의한 정보인 루트 피닝 데이터를 기반한 우회 루트를 산출하고 확정하게 할 수 있다. The network monitoring and
여기서 대역자원의 유무를 판단하는 단계(327)는, 수신한 가용대역과 현재 서비스 중인 대역 레이어 누계치를 비교하여 가입자 프로파일의 서비스 최대 등급 범위 내에서 가용 대역치가 적을 경우에는 대역 자원이 없는 것으로 판단하고 등급 번호를 하위로 낮추고, 반대의 경우에는 대역 자원이 있는 것으로 판단하여 등급번호를 상위로 높인다. Here, the
레이어 타이머 조정요구단계(329)는, 각 레이어가 사용하는 조인 타이머 및 탐색타이머를 구비하여, 생방송 수신 시 해당 레이어의 조인 타이머가 만료되면 상위로 조인하고 그 이후 사용자의 폭주가 탐색되면 하위로 조인하고 조인 타이머를 소정의 증가계수 만큼 증가시키고, 탐지 타이머가 만료된 경우에는 조인 타이머를 소정의 감소계수 만큼 감소시키며, 최 상위 레이어의 폭주가 소정의 임계 값을 초과할 경우, 노드 내 클라이언트의 레이어 등급이 하위로 조인되고 해소 시에는 각 클라이언트 서비스 등급에 따라 상위로 순차적으로 조인을 수행한다. The layer timer
클라이언트 서비스 요구처리단계(340)는, 노드 배정과 가용 대역 산출 결과 조정된 레이어 타이머 운용 중 획득된 운용 데이터와 요금부과 정보를 수집하여 망 감시 및 QoS 처리 단계(320)에 전달하는 단계(353)를 더 구비한다. The client service
상술한 본 발명에 따른 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템 운용방법(300)에 대하여 이하에서 약술한다. The HDTV media gateway
초기화 단계(310)는 HDTV 미디어 게이트웨이 시스템(200)의 시동 및 초기화를 수행하며, 스트리밍 트래픽 제어 모듈(240)이 이를 담당한다. 예를 들면, 시스템 운용 파라미터, 자원정보 초기치, QoS(Quality of Service)파라미터, MPLS(Multi Protocol Label Switching)관련 트래픽 엔지니어링 파라미터, 레이블 정보, 망 토폴로지(topology) 정보를 위한 데이터베이스를 초기화시킨다.
초기화 단계(310)가 완료되면, 링크 폭주에 대한 망 감시와 QoS 측정 프로세 스가 스트리밍 트래픽 제어 모듈(240)에 의해 구동되어 스트리밍 프로토콜 처리모듈(230)의 프로토콜 처리결과를 시스템 운용에 반영한다. When the
클라이언트는 HDTV 생방송을 시청하고자 하는 사용자 단말기의 소켓을 열고 소스 시스템인 HDTV 미디어 게이트웨이에 실시간 스트리밍 프로토콜(Real Time Streaming Protocol)을 사용하여 세션 정보를 스트리밍 프로토콜 처리모듈(230)로 전송한다(341). The client opens a socket of a user terminal to watch HDTV live broadcast and transmits session information to the streaming
이를 수신한 스트리밍 프로토콜처리 모듈(240)은 요청한 트랜스 코딩 레이어를 스트리밍 트래픽 제어 모듈(230)로 요구한다(343). The streaming
요구/수락 처리단계(343)에서 스트리밍 트래픽 제어 모듈(230)의 루트 피닝과 루트 변경 결정에 따른 루트변경 메시지처리(루트 피닝 및 루트 변경단계(331))에 대한 데이터 수정 사항을 반영하여 서비스 요구를 수락하여 처리한다. 그런 다음 상기 스트리밍 트래픽 제어 모듈(240)은 트랜스 코딩 보드(211 내지 213)에 트랜스 코딩 레이어 레이트를 생성케 하고 RTP(Real Time Protocol) 세션을 열어 단말 IP 어드레스로 UDP 포트 p(RTCP(Real Time Control Protocol)는 p+1 포트)상에 레이어 멀티캐스팅을 수행할 노드를 배정하고(345) 요청한 스트림을 전송한다. 이때 레이어 비디오 스트리밍을 위한 어드레스와 데이터 포트, 제어 포트는 순차적으로 연속해서 번호를 부여한다. In the request /
망 감시 및 QoS 측정단계(321)에서 BtB 패킷 페어를 생성 구동하는 프로세스로 생성된 패킷 페어를 전송하고(323) 이를 수신한 클라이언트는 가용대역을 산출 하며(325), 요구 레이어에 대한 대역 자원이 가능한지를 판단(327)한다. In the network monitoring and
요구 레이어에 대한 대역 자원이 불가한 경우 레이어 타이머를 조정(329)한 다. 대역 자원에 문제가 없는 경우 또는 레이어 타이머를 조정한 연 후에 수행되는 구동되는(347) 레이어 타이머 값에 의해, 배정된 노드(345)를 통해 클라이언트 서비스등급 프로파일별 생방송 비디오 서비스가 해당 레이어를 통해 스트리밍 처리되어 전송된다(351). If the bandwidth resource for the request layer is not available, the layer timer is adjusted (329). If there is no problem with the bandwidth resources or by the driven (347) layer timer value performed after opening the layer timer adjustment, the live video service for each client class of service profile is streamed through the layer through the assigned
생방송 비디오 서비스가 해당 레이어를 통해 스트리밍 처리되어 전송(351)되는 도중 클라이언트의 서비스 중지 요구(349)가 있으면, 스트리밍 서비스를 중지한다. If the client stops the service 349 while the live video service is being streamed and transmitted 351 through the corresponding layer, the streaming service is stopped.
레이어 타이머 운용(347)에 따른 운용 데이터와 서비스 등급별 레이어 사용별 과금 정보는 수집되어, 망 감시 및 QoS 측정 단계(320)로 이전(353)되어 망 운용관리 및 요금의 부과에 활용된다. Operational data according to the
가용 대역 산출(325)단계에서의 가용 대역은 다음과 같은 방식을 통해 구한다. 시스템 시동(310)과 함께 미디어 게이트웨이 시스템(200)은 트랜스코딩 장치 당 한 개의 라이브 방송 스테이션 별로, 저속에서 19.2M까지 N(N은 실수) 종의 스트리밍 비디오 레이어(등급0~N)를 생성한다. 이하 N을 4로 가정한다. The available band in the available
등급 번호(N이 2보다 큰 경우)와 동일한 개수의 BtB 패킷 페어를 생성주기마다 클라이언트로 송신한다. 클라이언트는 이를 수신하여 가용대역을 산출하고 해당 산출 결과와 현재 서비스중인 대역 레이어 누계치와를 비교하여 가입자 프로파일(profile)의 서비스 최대 등급 범위 내에서 가용 대역치가 적을 경우 하위로 드롭(drop)하고, 반대의 경우 상위 등급으로 변경시킨다. 가용대역(B )은 수학식 1로 표현된다. The same number of BtB packet pairs as the class number (if N is greater than 2) are transmitted to the client every generation period. The client receives this to calculate the available band and compares the result of the calculation with the cumulative band layer cumulative value in service, and drops it to the lower level if the available band is small within the maximum service class of the subscriber profile. In the opposite case, change to a higher level. The available band B is represented by Equation 1.
여기서 t(n) 은 패킷 페어 중 n번째의 입력 패킷에 대한 도착시간이다. 이러한 트래픽 정보는 망 조건을 추정하기 위하여 노드 간 RTCP 메시지를 통해 미디어 게이트웨이 시스템으로 수집된다. Where t (n) is the arrival time for the nth input packet of the packet pair. This traffic information is collected to the media gateway system through the RTCP message between nodes in order to estimate the network condition.
클라이언트에서는 레이어 변경에 따른 각 레이어가 사용하는 타이머로 조인 타이머(join-timer)와 탐색 타이머(detection-timer)를 운용한다. The client uses a join-timer and a detection-timer as a timer used by each layer as the layer changes.
라이브 방송 수신 시 해당 레이어의 조인 타이머가 만료되면 상위로 조인하고, 그 이후 폭주가 탐색되면 하위로 조인하고 조인 타이머를 증가 계수만큼 증가시킨다. If the join timer of the corresponding layer expires during live broadcast reception, join to the upper layer, and if congestion is detected, join to the lower layer and increase the join timer by an increase factor.
탐지 타이머가 만료된 경우에는 조인 타이머를 감소 계수만큼 감소시킨다. 이 때 노드 내 클라이언트의 공평성과 차등성 고려 정책에 따른 미디어 게이트웨이 시스템의 초기화 값에 의거하여 노드 내 클라이언트 간 레이어 변경 제어를 수행한다. 최 상위 레이어 폭주가 임계 치 초과 시 노드 내 클라이언트의 레이어 등급이 하위로 조인되고 해소 시에는 각 클라이언트 서비스 등급에 따라 상위로 순차적 조인을 수행한다. 여기서 각 레이어에 적용하는 동일 레이어의 등급별 조인 타이머 비는 미디어 게이트웨이 시스템의 스트리밍 트래픽 제어 모듈(240)에 의해 관리한다. If the detection timer expires, the join timer is decremented by a decrement factor. At this time, layer change control between clients in the node is performed based on the initialization value of the media gateway system according to the policy of fairness and differential consideration of the clients in the node. When the congestion of the uppermost layer exceeds the threshold, the client's layer grades are joined to the lower level, and when it is resolved, the joining is performed sequentially according to each client service grade. Here, the join timer ratio for each layer applied to each layer is managed by the streaming
레이어 k의 조인 타이머를 라 하면, 각 등급별 조인 타이머는 수학식 2를 만족한다. The join timer for layer k In this case, the join timer for each level satisfies Equation 2.
여기서, L은 서비스 등급(0~3)이다. 및 n은 클라이언트를 수용하는 종단 링크 측 타이머 보정계수 및 총 수용 클라이언트의 수, b 는 멀티캐스팅 분기 노드의 타이머 보정계수이다. 보정계수는 망운용 상황에 따른 미디어 게이트웨이 시스템의 트래픽 제어 모듈에 의해 할당된다. 이 값이 멀티캐스팅 분기 노드들에게 전송되고 노드 내 각 클라이언트 단말기는 이 값을 세팅하여 조인 타이머를 운용한다. Where L is a service grade (0-3). And n is the end link-side timer correction coefficient that accommodates the client and the total number of receiving clients, b is the timer correction coefficient of the multicasting branch node. The correction factor is assigned by the traffic control module of the media gateway system according to the network operation situation. This value is sent to the multicasting branch nodes and each client terminal in the node sets this value to run the join timer.
신규 가입 또는 변경된 등급의 서비스를 위해 클라이언트 측 액세스 라우터는 필요한 레이어의 비디오 서비스를 요청하는 브로드캐스트 메시지를 업 스트림으로 보낸다. 이때 이 메시지에는 스테이션 ID(IDentity), 비디오 타이틀 ID, 서비스 등급 ID가 포함된다. 업 스트림 노드에서 이에 해당하는 라이브 스트리밍 비디오가 서비스중이면 해당 비디오의 레이어 정보를 요청한 클라이언트에게 통보한다. 클라이언트는 요청한 서비스 등급을 구성할 수 있는 각 노드로부터 온 스트리밍 비디오 레이어의 수신 정보를 동일 레이어의 경우 일정 타이머 안에 도착하는 첫 번째와 ( 가능한 경우 두 번째 수신되는 것까지) 즉, 각 접속 노드 당 두개의 노드로부터 도착한 것을 도착 순서대로 기록하고 해당 노드로부터 비디오를 요청 수신한다. 첫 번째 수신 노드로부터 서비스 동기가 어려운 경우 두 번째 노드에서 해당 레이어의 비디오를 수신 받는다. For a new subscription or a modified class of service, the client-side access router sends a broadcast message upstream requesting the video service of the required layer. In this case, the message includes a station ID, a video title ID, and a service class ID. If the live stream video corresponding to the upstream node is in service, the client notifies the client of the layer information of the video. The client sends the received information of the streaming video layer from each node that can configure the requested class of service to the first and the second (if possible) received within a certain timer for the same layer, ie two for each access node. Arrives the arrivals of nodes in the order of arrival and receives video requests from the nodes. If service synchronization is difficult from the first receiving node, video of the corresponding layer is received at the second node.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the optimum embodiment has been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
상술한 바와 같이 본 발명은, 여러 개의 트랜스 코딩 모듈과 스위치 모듈의 구조를 갖는 미디어 게이트웨이 서버에서 IP 멀티캐스트 기능을 이용하지 않고도, 트랜스 코딩 모듈에 대한 성능 저하뿐만 아니라, 스위칭 모듈 및 망운용에서의 트래픽 폭주로 인한 병목 링크 발생으로 인한 성능 저하를 피할 수 있다. 또한 사용자 요구는 물론 트래픽 폭주와 해소에 따라 자동적으로 망 상황에 맞는 최적의 비디오 품질을 종단의 이종 클라이언트에 제공이 가능하다. 따라서 기존의 유니 캐스트로 인한 네트워크 대역 낭비도 줄일 수 있으며, 하나의 소스 스트림을 신뢰성을 갖춘 미디어 게이트웨이로서 다양한 레이트를 전달할 수 있는 기능을 수행할 수 있 다. As described above, the present invention can be applied to switching modules and network operations as well as performance degradation for the transcoding module without using the IP multicast function in a media gateway server having a structure of several transcoding modules and a switch module. Performance degradation due to bottleneck link generation due to traffic congestion can be avoided. In addition, it is possible to automatically provide optimal video quality to end-to-end heterogeneous clients according to network demands as well as traffic congestion and resolution. This reduces network bandwidth waste due to existing unicast and can deliver multiple rates as a reliable source gateway for one source stream.
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