인터넷을 통하여 비디오, 오디오 등 미디어 데이터를 실시간으로 전승 받아 실시간으로 재생할 수 있는 기술은 미디어 데이터를 처리하는 클라이언트 측의 필수적인 기능으로 요구되고 있으며, PC 등의 데스크탑 뿐만 아니라 PDA, 핸드폰, 유무선 통신 단말기 등의 모바일 단말에서도 활용 범위를 넓혀가고 있다. 본 논문에서는 모바일 단말에 적합한 MPEG-4 기반의 다채널 실시간 미디어 데이터 처리 시스템을 설계하고, 4개의 채널로 입력되는 비디오 데이터를 서버로부터 전송받아 재생하는 Pocket PC 기반의 PDA용 MPEG-4 미디어 데이터 처리기를 구현한다. 본 처리기는 네트워크의 부하를 감소시키고, 모바일 단말의 자원 부족으로 인한 문제점을 해결하면서 실시간으로 전송되는 미디어 데이터를 처리한다.
본 논문에서는 VGA 해상도의 컴퓨터 영상을 무선으로 전송하여 빔프로젝터로 전달하는 저비용 실시간 시스템을 설계 및 구현하는 것을 목표로 한다. 본 시스템의 기능은, 컴퓨터영상 정보의 획득, 영상정보의 압축, 압축된 정보의 실시간 송수신, 압축해제 및 영상 정보복원, 영상데이터의 외부출력으로 구성된다. 영상 전송의 속도를 최대로 높이기 위하여 무선 전송은 IEEE 802.11g를 사용하고, 전송 데이터의 크기를 줄이기 위하여 표준 정지영상 압축 정보의 생성과 정보 표시 형식을 변형하여 사용한다. 변형된 정지영상 압축방식을 사용한 결과 압축을 하지 않고 전송한 경우에 비해서 약 4배가 빨라졌으며, 한 프레임의 영상을 전송하는데 평균 600ms가량 소요되었다. 이는 일반적 강의에서 사용하는 화면전환 속도로 합리적이라고 볼 수 있다.
본 논문에서는 일대일 전송에 국한되어 사용되는 전이중 패스트 이더넷 방식을 응용하여 고속 브로드 캐스팅 통신망을 구성하고 실시간 전송을 요구하는 데이터를 효율적으로 전달할 수 있는 알고리듬을 제시한다. 제안된 통신망의 세부구조와 통신망의 데이터 송수신 동작 등을 설명하고, 실시간 데이터 전송을 보장하기 위하여 실시간 메시지 스케줄링 알고리듬을 제시한다. 제시된 알고리듬을 적용하였을 때의 각종 시변수들에 대한 수학적인 분석을 통하여 실시간성 보장에 대한 성능평가를 포함한 통신망 성능 평가를 수행한다. 제안된 통신망 FER(Full-duplex Ethernet networks for Real-time communication)의 실제 구현 및 응용 대상에 대해서 언급한다.
e-VLBI(electronic VLBI)는 각 관측 사이트에서 얻은 대용량의 VLBI 데이터를 영상합성처리 센터로 전송하기 위하여 네트워크를 이용하는 기술이다. 이는 전세계의 관측소에서 얻어낸 막대한 용량의 데이터를 실시간, 준-실시간 형태로서 데이터센터에 전송할 수 있는 유일한 방법으로서 초고속정보통신망을 적극적으로 활용하는 애플리케이션이라 할 수 있다. 한국천문연구원에서는 현재 2007년 완공을 목표로 연세대, 울산대, 탐라대에 건설되는 20m 안테나와 대덕전파천문대의 14m 안테나를 네트워크로 연결하는 e-KVN(Korean VLBI Network) 계획을 추진중에 있으며 이는 각 관측소에서 얻은 VLBI 데이터를 네트워크를 통하여 1024Mbps로 데이터센터까지 실시간으로 전송하는 것을 그 궁극적 목표로 하고 있다. 이러한 e-VLBI를 구현함에 있어서 첨단화된 네트워크 및 하드웨어 기술은 필수라고 할 수 있는데 본 연구에서는 e-KVN의 백본망으로서 예상되고 있는 KOREN과 10GbE으로 구성된 네트워크 토폴로지에 대해 간략히 기술하고 e-KVN의 향후 전망 및 보완해야 할 네트워크 기술에 대해 살펴보고자 한다.
한국천문연구원에서는 연세대, 울산대, 탐라대에 건설되는 20m 전파망원경과 대덕전파천문대의 14m 안테나를 광 네트워크로로 연결하는 e-VLBI(electronic VLBI) 계획을 추진중에 있으며 이는 각 관측소에서 얻은 VLBI 데이터를 초고속정보망을 통하여 1024Mbps로 데이터센터까지 실시간 전송하는 것을 그 궁극적 목표로 하고 있다. e-VLBI는 각 관측 사이트에서 얻은 대용량의 VLBI 데이터를 영상합성처리 센터로 전송하기 위하여 초고속정보망(high-speed gobal network)을 이용하는 획기적인 기술이다. 뿐만 아니라 이는 전세계의 관측소에서 얻어낸 막대한 용량의 데이터를 실시간, 준-실시간 형태로서 데이터센터에 전송할 수 있는 유일한 방법으로 전세계에 걸쳐 구축된 초고속정보망을 적극적으로 활용하는 애플리케이션이라 할 수 있다.
DDS 미들웨어는 네트워크에 분산되어 있는 단말개체를 탐색하거나 단말개체 간에 정보를 실시간으로 교환하기 위해 멀티캐스트 또는 유니캐스트 패킷 전송 방식을 사용한다. 교환되는 패킷은 상황에 따라 표준에서 미리 정의된 프로토콜에 의해 일괄적으로 전송 방식이 고정되어 있다. 이와 같이 고정된 패킷 전송 방식은 전송대상이 되는 단말개체의 개수 및 데이터 전송 상태가 동적으로 변경되는 환경에서 필요한 노드의 리소스 사용량 증가에 적절히 대처하지 못하는 문제가 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 데이터 분배 서비스에서의 참여자 간에 정보 교환 시 노드 리소스 사용 비용을 최소화하고 네트워크 대역폭 활용을 최대화 할 수 있도록 패킷 전송방식을 실시간으로 조정하기 위한 기법을 제안하고자 한다.
멀티미디어를 실시간으로 서비스하는 비디오 서버의 설계 시, 네크워크 가용공간, 버퍼 공간 및 디스크 전송률 등이 고려되어야 하며, 특히 버퍼 공간과 디스크 전송률을 동시게 고려하는 기법이 제시되었지만, VOD 서버에서는 보통 MPEG데이터가 VBR 형식으로 되어 있기 때문에 CBR로 모델링하면 시스템의 가용성이 떨어지게 된다. 또한 수용제어를 위한 버퍼 예약기법에서는 VBR 형태로 데이터를 모델링하는 기법들이 제시되었지만, 이 경우에도 디스크 전송률을 계산할 때는 CBR형식으로 가정하거나 아예 고려를 하지 않기 때문에 역시 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 없다. 본 논문에서는 VBR 비디오 서버의 설계를 위하여 서버에서 처리되는 각 스트림들을 하드 실시간 태스크 모델로 모델링하고 실시간 태스크들을 효율적으로 처리할 수 있는 실시간 스케쥴링 알고리즘을 제안한다. 이 실시간 스케쥴링 알고리즘을 디스크 액세스의 승인제어, 디스크 스케쥴링, 버퍼 관리에 이용하므로서 연속성을 보장할 수 있는 효율적인 VBR 연속 미디어 서버를 설계할 수 있다. 비디오 서버의 성능은 시뮬레이션을 이용하여 분석하였다.
DSP(Digital Signal Processor)는 신호처리의 응용에 있어서 실시간 처리가 요구되는 경우 탁월한 성능을 나타낸다. 멀티미디어 서비스를 위해서는 전송되어 들어오는 데이터를 빠른 시간에 처리를 하여 원하는 서비스를 제공해야 한다. 따라서 사용자 측에서는 전송된 데이터의 실시간 처리를 위한 특별한 장치가 요구된다. 본 논문에서는 이러한 용도를 위해 DSP를 이용하여 MSP(Multimedia Signal Processor)를 설계한다.
향후 전개될 멀티미디어 정보화 사회 구축을 위한 가장 적합한 통신 방식은 ATM (비동기 전송 방식)으로 음성, 영상, 데이터를 실시간, 비실시간 데이터로 구분하여 복합적으로 전송할 수 있다. 또한 유선 ATM 망은 이동성을 보장하는 무선 ATM 망으로 확장되어질 수 있다. 유선 ATM 망과 무선 ATM 망의 차이점은 이동성과 전송 환경의 특성으로 발생하는 오류 확율이다. 현재 무선 ATM 망에서 증가된 오류율을 유선 ATM 망의 수준으로 감소시키기 위한 여러 연구들이 진행되고 있다. 본 논문에서는 무선 전송 환경의 버스트 오류에 효과적인 인터리빙 기법을 무선 전송단의 한정된 대역폭에 할당되는 ATM 셀의 가상 회선/경로의 수만 감소시켜 일반 ATM 셀과의 연동성을 보장하는 Modified 셀에 적용을 제안하였고 일반 ATM 셀 전송과 비교하여 성능 향상에 대하여 평가하였다. 모의실험 결과 제안된 기법은 버스트 오류 환경에서 셀 손실율이 버스트 오류의 크기에 따라 효율적으로 감소되며 또한 이중 헤더 적용으로 셀 손실율을 감소시킴을 알 수 있었다. 본 기법은 인터리빙과 이중헤더의 사용으로 추가되는 오버헤더가 없으며, H-ARQ를 적용했을 때 불가능한 실시간 데이터 서비스에도 적합하다는 장점이 있다.
비디오 데이터를 실시간으로 스트리밍 할 때, 전송되는 데이터의 손실을 최소화 하고, 안정적인 전송을 가능하도록 하는 것은 매우 중요하다. 무선으로 동작하는 사용자 디바이스가 위치한 환경이 통신을 하기에 적합하지 않은 상황에 놓인 경우에도 위급한 상황을 탈출하기 위한 끊어짐 없는 비디오 스트리밍이 필요할 수 있다. 이를 위해 네트워크의 상태에 따라서 실시간성을 보장하기 위한 적응적 스트리밍 기법이 필요하다. 이 논문에서는 다가올 U-City 환경에서 다양한 형태의 사용자 디바이스를 지원하고 비디오 데이터를 통한 통합형 관리 체계를 위한 네트워크 적응적인 실시간 미디어 데이터 전송 기법을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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