Journal of Broadcast Engineering (방송공학회논문지)

The Korean Institute of Broadcast and Media Engineers (한국방송∙미디어공학회)
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Segment Scheduling Scheme for Efficient Bandwidth Utilization of UHD Contents Streaming in Wireless Environment

무선 환경에서 UHD 콘텐츠의 효율적인 대역폭 활용을 위한 세그먼트 스케줄링 기법

  • Kim, Heekwang (Kwangwoon University, Dept. Electronics and Communications Engineering) ;
  • Chung, Kwangsue (Kwangwoon University, Dept. Electronics and Communications Engineering)
  • 김희광 (광운대학교 전자통신공학과) ;
  • 정광수 (광운대학교 전자통신공학과)
  • Received : 2018.09.21
  • Accepted : 2018.10.19
  • Published : 2018.11.30
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Abstract

UHD content is characterized by higher bandwidth requirements to provide seamless playback. The existing HTTP adaptive streaming scheme periodically requests video segment of lower quality than the available bandwidth in the steady state. In the steady state, the On-Off pattern is repeated due to the difference of the available bandwidth and the encoding rate of the content. And the repeated Off interval is causing the problem that can not efficiently use the available bandwidth. In the wireless environment where the delay and loss rate are higher with large bandwidth fluctuations, this problem is exacerbated because the available bandwidth is estimated inaccurately. Therefore, in this paper, we propose a segment scheduling scheme for efficient bandwidth utilization of UHD contents streaming in wireless environment. Proposed scheme is a group segment that simultaneously reqeusts multiple segments in one request message in order to reduce frequency of OFF interval. Through simulation, Our scheme improves bandwidth utilization.

끊김 없는 UHD 콘텐츠 스트리밍 서비스를 제공하기 위해서는 많은 가용 대역폭이 필요하다. 기존의 HTTP 적응적 스트리밍 방식은 정상 상태에서 가용 대역폭보다 낮은 품질의 비디오 세그먼트를 주기적으로 요청하여 다운로드 받는다. 정상 상태에서는 가용 대역폭과 콘텐츠의 인코딩 율에 차이에 따라 On-Off 구간의 패턴이 반복되어 발생하고, 반복적인 Off 구간에 의해서 대역폭을 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있다. 지연과 손실률이 높고 대역폭 변화가 심한 무선 환경에서는 네트워크의 가용대역폭을 부정확하게 측정하기 때문에 문제점이 심화된다. 본 논문에서는 무선 환경에서 UHD 콘텐츠의 효율적인 대역폭 활용을 위한 HTTP 적응적 스트리밍의 세그먼트 스케줄링 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 OFF 구간의 빈도수를 줄이기 위해 한 번의 요청 메시지에 여러 세그먼트를 동시에 요청하는 집단 세그먼트 방식이다. 실험을 통해서 제안하는 기법이 대역폭 이용율을 향상시키는 것을 확인 하였다.

Keywords

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그림 1. HTTP 적응적 스트리밍 시스템의 구조 Fig. 1. Architecture of HTTP adaptive streaming system

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그림 2. HTTP 적응적 스트리밍 서비스의 세그먼트 스케줄링 기법 Fig. 2. Segment scheduling scheme of HTTP adaptive streaming system

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그림 3. 무선 환경에서의 처리량 기반 품질 조절 기법의 성능 Fig. 3. Performance of quality adaptation scheme based on throughput in wireless environment

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그림 4. 제안하는 세그먼트 스케줄링 기법 Fig. 4. Proposed segment scheduling scheme

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그림 5. 시뮬레이션 환경 Fig. 5. Simulation environment

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그림 6. 가용 대역폭 측정 기법 성능 비교 (a) EWMA 기법, (b) 제안기법 Fig. 6. Performance comparison of available bandwidth measurement (a) EWMA scheme (b) Proposed scheme

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그림 7. 비디오 품질 및 버퍼 점유량 성능 비교 (a) 비디오 품질 (b) 버퍼 점유량 Fig. 7. Performance comparison of video quality and buffer occupancy (a) Video quality (b) Buffer occupancy

표 1. 대역폭 이용율 성능 비교 Table 1. Performance comparison of bandwidth utilization

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