다수의 사용자 요구에 의한 비디오 타이틀을 실시간으로 제공해야 하는 VOD 서비스는 서버/클라이언트 양쪽에서 서로의 상태를 제어하여 비디오 프레임을 송수신하는 메카니즘이 필요하다. 본 논문에서는 VOD 서비스 구현의 일환으로 네트워크의 변화에 따라 동적으로 변하는 클라이언트의 버퍼 상태를 감시하여 서버에 제어신호를 발하고, 이에 따라 MPEG의 역 하이브리드 부호화로 프레임을 드로핑 전송하는 정책을 제시하여 최소한의 프레임 분실 및 파기를 방지하고자 한다.
VOD 시스템에서 비디오 서버가 지원할 수 있는 채널의 개수는 서버의 통신 대역폭에 의해 결정되므로 비디오 서버의 가용채널 수는 제한되어 있다. 멀티캐스트 데이터를 공유함으로써 비디오 서버의 네트워크 입출력 대역폭을 절감하기 위해 일괄처리, 패칭, 배치-패칭과 같은 멀티캐스트 방법들이 제안되 었다. 본 논문에서는 인기 비디오 요청들에 대해 먼저 배칭 방법을 적용한 후 배치들에 대해 패칭 방법을 수행하는 채널 예약 배치-패칭 방법을 제안한다. 그리고 제안하는 방법은 많은 인기 비디오 요청을 위하여 비디오 서버의 채널 용량 중 일부를 예약하므로 인기 비디오 요청들을 이탈없이 서비스할 수 있다. 제안하는 방법의 성능을 시뮬레이션을 통하여 평균 서비스 지연 시간, 이탈율, 공평성, 프레임 절감율 항목에 대해 패칭 방법과 배치-패칭 방법의 성능과 비교한다.
클러스터 서버는 front-end 노드와 여러 backend 노드로 구성된다. backend 노드 수의 증가로 더 많은 클라이언트들에게 QoS(Quality of Service)를 보장하는 스트리밍 서비스를 할 수 있지만, backend 노드의 오류 가능성도 이와 비례하여 증가한다. 서버의 장애는 모든 스트리밍 서비스를 중단시킬 뿐 아니라 현재 재생 위치 정보도 잃어버린다. 본 논문에서는 backend 노드가 오류 상태가 될 때, 끊이지 않는 스트리밍 서비스를 지원하기 위한 복구 방법을 제안한다. 클러스터 기반의 VOD 서버 구조를 고려하지 않고, 기본적인 장애복구 기술을 사용한 애플리케이션은 복구를 위한 내부 네트워크 성능의 병목현상과 backend 노드들의 비효율적인 CPU 사용을 야기시킨다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 파이프라인 개념을 이용한 새로운 장애 복구 방법을 제안한다.
여러 대의 PC를 활용하여 효율적이고 확장성이 뛰어난 고성능 서버를 구축하는 클러스터링 기술을 기반으로 저렴한 가격으로 동시에 수십 명부터 1,000명(MPEG-1, 1.544Mbps 기준)이상의 사용자에게 멀티미디어 서비스 제공이 가능한 클러스터 기반 대용량 VOD(Video on Demand) 서버 소프트웨어인 MovieRo 개발 내용이다.
아날로그방송 중단을 앞두고 케이블방송은 디지털 CATV 로 전환하기 위해 노력 중이다. 이를 위해 케이블방송은 단순히 방송의 디지털화 뿐만 아니라, PPV(Pay Per View), PVR(Personal Video Recorder), VOD(Video On Demand) 와 같은 서비스를 가입자에게 제공하기 시작했다. 이와 같은 서비스들은 대부분 유료서비스로 가입자의 수신권한을 확인하기 위해 다양한 종류의 CAS(Conditional Access System)를 사용하고 있다. 2008년 관련법의 정비와 함께 IPTV(Internet Protocol TV) 시범서비스가 시작 되었는데, IPTV 역시 실시간 방송, VOD 서비스를 기본 서비스로 규정하고 있기 때문에 CAS 의 사용이 필수적이다. 본 논문에서는 디지털 CATV 와 IPTV 에서 사용하는 수신제한시스템을 분석하고, 가입자와 방송사업자 모두에게 도움이 되는 발전방향이 무엇인지 제시하고자 한다.
최근 몇 년 동안 컴퓨터 사용자들의 멀티미디어 데이터에 대한 요구가 빠르게 증가하고 있다. 멀티미디어 데이터를 서비스하기 위해서는 대용량의 저장장치가 필요하며 연속재생이 가능하여야 한다. 이와 관련하여 데이터 압축기술과 스트리밍 기슬과 고성능 PC를 고속의 네트웍으로 연결하는 클러스터 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 클러스터 시스템은 비교적 저렴한 가격의 고성능 시스템으로 고가의 단일서버에 비해 확장성과 가격대 성능면에서 유리하다. 이에 본 연구에서는 리눅스 클러스터 기반의 오디오/비디오 실시간 및 VOD 스트리밍 서버와 일반적인 사용자에게 친숙한 윈도우 환경의 플레이어를 구현하였다. 또한 본 연구에서 구현한 시스템에서는 기존에 윈도우 NT계열에서만 스트리밍이 가능했던 ASF포맷의 멀티미디어 데이터를 리눅스 서버에서도 스트리밍 서비스가 가능하도록 하였다.
본 논문에서는 영화의 서비스 요구 빈도의 차이로 인하여 각 영화가 상대적으로 상이한 논리적 저장 장치 점유 비용을 가진다는 특징을 기반으로 대용량의 VOD 서버에서 FF(Fast Forward) 기능과 FR(Fast Reverse) 기능을 효율적으로 제공하기 위해 MPEG의 비트 스트림 구조와 프레임 특성을 분석하고, 그 특성을 이용하여 SDU(Separate Data Use) 방법과 EDU(Existing Data Use) 방법을 제안하고 구현하였다. 제안하는 방법은 각 영화의 서비스 요구 빈도에 따라 FF/FR 기능 제공 방법을 선택하여 적용함으로써 전체 영화에 대한 FF/FR 기능 제공 비용을 감소시킬 수 있다.
지상파 방송에서는 청각장애인을 위해 폐쇄자막(closed caption) 서비스가 제공되고 있지만, 이를 저장하여 VOD 서비스 등에 제공하고자 할 때는 영상과의 비동기화(desynchronization) 문제로 인해 활용할 수 없는 문제가 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 자동 음성인식(automatic speech recognition)과, 자막 동기화 문제에 맞게 변경된 동적계획법(modified dynamic programming)을 이용하는 방법을 제안한다. 문자열 정렬에서 삽입과 삭제 등 간격(gap)의 발생을 제어하는 제약조건과 그에 따른 점수 구조를 적용함으로써 문자열 정렬 성능을 개선한다. 또한 정렬된 폐쇄자막과 음성인식 문자열로부터 시간 동기정보를 복원하고 동기화된 자막을 생성하는 방법을 제안한다. 실제 TV 프로그램과 자막에 적용하여 기존 방법에 비해 성능의 향상이 있음을 확인하였다.
DTV 방송이 개시된 이후로 방송망의 비디오, 오디오 및 채널 정보들을 제외한 나머지 대역폭에 부가 정보를 전송하여 데이터 방송 등과 같은 서비스를 제공하고자 하는 노력이 있었다. 최근에는 이러한 대역폭에 장시간 동안 VOD 콘텐츠를 전송하여 수신기에 저장시키는 방법으로 콘텐츠를 제공하는 Push-VOD 서비스가 주목을 받고 있으며, ATSC에서도 NRT(Non-Real-Time)[1]라는 이름으로 해당 전송 방법을 규격화하는 작업을 진행하고 있다. 그러나 이러한 방식으로 콘텐츠를 전송할 때 DTV 수신환경이나 수신기의 문제 등으로 인해 한 번의 전송만으로는 콘텐츠가 에러없이 전송되지 않을 확률이 높다. 따라서 이를 극복하기 위해서는 방송망의 단방향적 특성상 콘텐츠를 여러 번 반복 전송하여 전송 신뢰도를 높여야 한다. 본 논문에서는 단방향 전송환경인 방송망으로 제한된 시간 내에 여러 콘텐츠를 수신기로 전송하고자 할 때, 마르코프 연쇄 모델링과 동적 계획 기법을 이용하여 전송된 콘텐츠들의 에러를 최소화하는 콘텐츠들의 최적 반복 전송 횟수를 구하는 방법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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