스마트 단말(스마트폰, 태블릿 PC 등)들의 수가 증가함에 따라, 사용자들 간의 멀티미디어 콘텐츠 공유도 증가하고 있다. 스마트 단말 사용자들은 사용자 간 멀티미디어 콘텐츠 전송을 위해서 개별 앱들을 사용하고 있다. 하지만, WiFi나 3G에 연결되어 있는 단말들은 NAT(Network Address Translator)를 사용해 인터넷에 연결되기 때문에 단말 간의 직접적인 연결이 불가능하다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해서, 본 논문에서는 추가적으로 서버를 활용하지 않고 거리의 제약이 없도록 푸시 서비스 기반의 파일 전송 기법을 제안하고 있다. 두 번째로, 수신 단말의 링크 대역폭을 기반으로 송신 단말의 전송량을 조절하는 혼잡 제어 기법을 제안하고 있다. 세 번째로, 서로 다른 대역폭을 가진 송신자들을 위해 대역폭 인지 기반 전송 기법을 제안하고 있다. 마지막으로 본 논문에서는 앱을 구현하고 스마트 단말을 이용해 실험을 수행함으로써, 제안하는 기법의 성능을 검증하였다.
최근 무선 네트워크 서비스의 수요가 증가함에 따라 낮은 비용, 간편한 설치 그리고 높은 대역폭 특성을 가지는 무선랜 (WLAN)을 기반으로 한 사내 네트워크 구성이 학교 및 기업을 중심으로 증가하고 있다. 이로 인해 사내 네트워크를 통한 랩탑 (Laptop), 넷북 (Notebook), 스마트 폰 (Smart Phone), 그리고 UMPC (Ultra Mobile Personal Computer)등 휴대용 단말을 이용한 스트리밍 서비스의 수요가 증가하고 있다. 하지만 무선랜 환경은 사용자 이동에 의해 핸드오버가 발생할 경우, 이동할 대상 네트워크의 혼잡 상태를 고려하지 않는다. 따라서 이동할 네트워크에 빠르게 적응하지 못함으로써 패킷 손실에 의한 서비스의 불연속성 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 핸드오버 이전에 이동 대상 네트워크의 혼잡 상태를 인지하여 전송률을 조절함으로써, 스트리밍 서비스의 불연속성 문제를 해결하는 적응적인 스트리밍 시스템을 설계 및 구현하였다. 제안하는 시스템은 핸드오버 이전에 이동 대상 네트워크의 가용대역폭을 측정하여 혼잡 상태를 인지하고, 측정한 가용대역폭 값을 기반으로 전송하는 프레임의 수를 우선순위에 따라 차등적으로 조절하여 전송률을 조절하였다.
인터넷의 성장과 함께 인터넷 상의 비디오 스트리밍은 콘텐츠 전달에 중요한 수단이 되었다. 기존의 비디오 전송 방식은 사용자 터미널에 하나의 압축된 비디오를 스트리밍하는 것이었으나 최근 다중 뷰 비디오 코딩은 다른 시각 각도에 비디오 스트리밍 서비스를 지원하는 새로운 어플리케이션이 되었다. 따라서 단일 비디오는 다른 초점을 갖는 여러 독립된 비디오 스트림으로 구성되며 이는 더 많은 대역폭을 요구한다. 하지만 시간에 따라 네트워크의 대역폭이 변하는 경우, 계획된 비트율에 따라 콘텐츠의 비트량을 조절하여 양질의 콘텐츠 제공을 보장하기 어렵다. 따라서 트랜스코딩은 가변적인 네트워크의 대역폭에 적응하기 위한 필수적인 처리 단계가 되었다. 본 논문에서는 동시에 다중 비디오의 선택 및 트랜스코딩을 함께 고려하는 최적화 방법을 기반으로 한 스트리밍 다중 뷰 비디오의 최적 적응 프래임워크를 제안한다. 최적화된 비디오 스트림의 집합은 네트워크 대역폭, 트랜스코딩 코스트와 같은 제한을 만족하고 최적의 인지적 화질을 갖도록 선택되거나 트랜스코딩될 수 있으며 이는 MCKP로 모델링될 수 있다. 또한 트랜스코딩시 R-D 커브 상에 최적의 점을 얻기 위해 분리계획법이 적용하며 결과를 비교 분석한다.
적응 비트 레이트 (ABR) 스트리밍은, 이를 사용하는 넷플릭스나 아마존과 같은 콘텐츠 제공자와 더불어 대역폭 효율을 증가시키고, 채널 상태가 좋지 않은 경우에서도 최고의 사용자 실감을 제공한다는 측면에서, 많은 멀티미디어 전달 시스템 중에서 매우 중요한 기능이 되었다. 이러한 시스템에 의하여 대역폭 이용 효율의 개선이 이루어지는 분야는, 실시간 영상전송을 위한 인지형 폐루프 제어가 가능한 비디오 인코딩 분야이다. 본 연구에서는, 지능적으로 해상도를 결정하기 위하여, 사용자 선호도를 학습함으로써, 공간 및 시간적으로 채널 상태에 적응된 비디오 스트림을 제공하는 스트리밍 카메라 시스템을 제시한다. 제시된 시스템은 비디오 압축을 위하여 하드웨어 H.264 / AVC 인코더를 사용한다. 대역폭이 변동할 때 인코딩 매개변수는 사용자 또는 사용자를 대신할 수 있는 인지형 시스템에 의해 구성될 수 있다. 본 연구에서 개발된 인지형 비디오 클라이언트는, 시간이 지남에 따라 프레임 전송률 대비 비디오 크기와 같은 사용자 선호도를 학습하고, 채널 상태가 변동할 때 지능적으로 인코딩 매개변수를 적응 구성하게 된다. 개발된 인지형 해상도 결정 시스템에서는, 공간 및 시간적 해상도를 적절히 선택하여 비디오 대역폭을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 학습을 통하여 그 해상도를 적응적으로 결정할 수 있다는 것을 실험을 통하여 입증하였다.
유 무선환경에서 침입 패턴이 다양화되고, 모바일의 편리성이 강조되면서 네트워크 대역폭이 다양한 전송 기반을 요구하고 있다. 그리고 무선기반의 자료가 급증하고 있어, 무선환경에서의 침입탐지시스템 성능에 문제가 될 수 있다. 그러므로 게이트웨이를 근간으로 한 무선전송 기반을 보호하고, 컴퓨터 운영체제 상에 내재된 보안상의 결함을 보호하기 위하여 기존의 운영체제 내에 보안 기능을 추가한 운영체제이며, 커널의 핵심 부분을 인지하여 무선기반의 시스템 사용자에 대한 식별 및 인증, 강제적 접근 통제, 임의적 접근 통제, 해킹 대응 등의 보안 기능 요소들을 갖추게 하여 보안성에 강한 시스템 유지를 요구한다. 그러므로 감시대상의 정보를 미리 알고, WAP환경하에서 감시대상에 유효한 침입패턴만을 검사하도록 침입패턴 데이터베이스를 분리하는 모델을 제시하여, 이러한 문제점에 대한 해결책을 제시하고자 하였다. 따라서 기존 침입탐지시스템의 패턴 데이터베이스를 분석하였고, 이를 적절히 분리하여 이를 다시 운영체제에 반영하는 기법이다. 그리고 이를 제시한 모델을 검증하고자 실제 구현과 실험을 통해 이를 검증하였다.
본 논문은 적응형 오류제어 기법을 바탕으로 신뢰성 있는 UDP 기반의 미디어 고속 전송을 제안한다. 제안된 적응형 전송기법은 대역폭의 변화에 효과적으로 대처하기 위해서 네트워크 모니터링을 기반으로 잉여 데이터의 양을 제어한다. 수신측 피드백은 패킷 손실의 유형, 전송률 등의 수신 상황을 송신측이 인지하도록 하여 앞으로 발생될 네트워크 상황을 예측하고 이를 바탕으로 전송률과 적응형 FEC 코드 조합을 적응적으로 제어함으로써 신뢰성 있는 전송을 가능하게 한다. 제안된 시스템의 성능을 측정하기 위한 고속 네트워크에서의 전송 실험은 수백 Mbps의 전송 속도를 보이며 향상된 신뢰성을 보여준다.
본 논문은 능동네트워크 기술을 적용한 가상환경시스템에 대하여 논한다. 가상환경에서는 실시간 영상이 사용되면 대용량 실시간 영상 데이터의 전송에 따른 네트워크부하와, 데이터 렌더링에 따른 시스템 부하가 문제점으로 지적된다. 본 시스템에서는 능동네트워크기술을 적용하여 네트워크의 중간 라우터에서 실시간 영상 데이터의 프레임 레이트(Frame Rate)를 동적으로 변화시켜 이러한 문제점을 해결하였다. 가상환경상의 객체들 사이의 물리적인 거리를 고려한 인지모델에 따른 전송기법을 채택하고, 또한 멀티캐스트 그룹에 가입하고 있는 시스템의 네트워크대역폭 정보를 라우터에서 관리하여 각 시스템에 적합한 형태로 실시간 영상 데이터를 전송하는 방법을 사용하여 가상환경의 몰입도를 높힘과 통시에 네트워크의 부담을 감소시켰다. 이러한 시스템을 통하여 대용량의 영상 데이터의 전송을 실시간적으로 전송해야 하는 가상환경을 매우 효과적으로 지원한 수 있다.
본 논문은 TV 화이트 스페이스(TV white space) 대역에서 1차 우선 사용자인 DVB-T2(Digital Video Broadcasting - Second Generation Terrestrial) 차세대 유럽형 방송 서비스와 스펙트럼 인지 기능이 탑재된 IMT-Advanced LTE 기반 개인/휴대용 TVBD(TV Band Device) 무선기기와의 공존 가능성 파악을 위해 간섭분석을 수행하였다. 이를 위해 실제 유럽에서 적용되는 DVB-T2와 TVBD 각각에 대해 방사 및 블로킹 마스크, 안테나 높이 및 이득, 전송전력 및 대역폭, 송수신 링크에 대한 채널모델을 적용하였다. 이를 기반으로 DVB-T2의 인접채널에서 동작 가능한 TVBD 사용자의 허용가능 전송전력과 개수, 간섭환률 변화량에 대한 분석을 수행하였다. 또한 스펙트럼 인지 성능에 따른 허용가능 TVBD 총 개수의 변화량에 대해서도 분석을 수행하였다.
인터넷의 발달과 함께 멀티미디어 스트리밍은 비디오 콘텐츠를 전달하는데 중요한 수단이 되었으며 스트리밍 되는 데이타의 양도 점점 증가하고 있다. 하지만 스트리밍의 양이 증가함에 따라 가변적 네트워크 대역폭을 갖는 IP 네트워크 환경 상에서 실시간 QoS를 보장하기 어려워진다. 본 논문에서는 한정된 가용 대역폭과 트랜스코딩 코스트를 고려하면서 동시에 다중 앵글 콘텐츠의 인지적 화질을 최대화하는 최적화 적응 프레임워크를 제안한다. 제안된 다중 앵글 서비스 프래임워크에서 사용자는 같은 이벤트에 대해 다른 뷰 앵글로 캡쳐된 다중 비디오 스트림들 중에 사용자가 원하는 뷰를 선택할 수 있다. 이러한 향상된 서비스는 시간에 따른 네트워크 대역폭 변화와 같은 네트워크의 스트리밍 문제를 수반한다. 이를 위해 본 논문에서는 제안된 비디오 적응 프래임워크에서 다중 앵글 비디오 콘텐츠는 주어진 대역폭에 맞게 전달하기 위해 다른 비트율로 인코딩되며 적절한 비디오 스트림이 선택되거나 트랜스코딩 될 수 있다고 가정한다. 각 사용자의 선호도에 따른 다양한 위치에서 캡쳐된 콘텐츠의 선택적 소비를 위해, 각 앵글에 제공되는 비트스트림은 다양한 비트율로 인코딩될 수 있고, 제약된 대역폭 환경에서 실시간으로 변하는 비트율에 최적화된 콘텐츠를 전송하기 위해 콘텐츠를 트랜스 코딩되거나 서브 비트스트림이 선택되도록 한다. 이러한 가정을 기반으로 제안된 최적화 적응 프래임워크에서 트랜스 코딩하는데 걸리는 시간을 트랜스코딩 코스트로 정의하고 주어진 트랜스코딩 코스트와 제한된 네트워크 대역폭을 만족하며 동시에 인지적 화질을 최대화하는 방법을 수식화 한다. 또한 제안된 방법의 효율성을 증명하기 위한 다양한 실험 결과를 보인다.
최근 무선 센서 네트워크 환경에서 대용량 멀티미디어 데이터에 대한 요구가 증가하면서 통신 대역폭 및 한정적인 에너지의 한계를 극복하기 위한 대안으로 데이터 분할 및 다중 경로 기법들이 제안되었다. 기존 기법들은 데이터 전송 시에 발생하는 부하의 분산을 통해 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 증명하였지만, 데이터의 효율적인 분할과 악의적인 공격에 의한 보안성 문제에 대해서 고려하지 않았다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 비트평면 분할 기반의 보안성 있는 비-중첩 다중경로 라우팅 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 멀티미디어 데이터를 비트평면 단위로 분할하여 다중 경로로 전송함으로써 기존의 키 기반의 암호화 기법을 사용하지 않고도 전체 네트워크에 대한 보안성을 향상 시켰다. 또한 경로 상 노드들의 잔여 에너지를 고려하여 데이터 전송을 수행함으로써 전체 네트워크의 에너지 효율성을 향상시켰다. 성능평가 결과, 제안하는 기법은 기존 기법에 비해 노드의 생존율이 평균 50% 이상 향상되었고, 데이터가 노출되더라도 해당 패킷을 가지고 본래 이미지를 복구하는 것이 불가능하기 때문에 높은 보안성을 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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