• ETRI Journal
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• 제43권3호
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• pp.447-458
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• 2021

The quality of experience (QoE) of video streaming is degraded by playback interruptions, which can be mitigated by the playout buffers of end users. To analyze the impact of playout buffer dynamics on the QoE of wireless adaptive hypertext transfer protocol (HTTP) progressive video, we model the playout buffer as a G/D/1 queue with an arbitrary packet arrival rate and deterministic service time. Because all video packets within a block must be available in the playout buffer before that block is decoded, playback interruption can occur even when the playout buffer is non-empty. We analyze the queue length evolution of the playout buffer using diffusion approximation. Closed-form expressions for user-perceived video quality are derived in terms of the buffering delay, playback duration, and interruption probability for an infinite buffer size, the packet loss probability and re-buffering probability for a finite buffer size. Simulation results verify our theoretical analysis and reveal that the impact of playout buffer dynamics on QoE is content dependent, which can contribute to the design of QoE-driven wireless adaptive HTTP progressive video management.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권8호
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• pp.3856-3872
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• 2018

HTTP-based adaptive streaming (HAS) has recently been widely deployed on the Internet. In the HAS system, a video content is encoded at multiple bitrates and the encoded video content is segmented into small parts of fixed durations. The HAS client requests a video segment and stores it in the playout buffer. The rate adaptation algorithm employed in HAS clients dynamically determines the video bitrate depending on the time-varying bandwidth. Many studies have shown that an efficient rate adaptation algorithm is critical to ensuring quality-of-experience in HAS systems. However, existing algorithms have problems estimating the network bandwidth because bandwidth estimation is performed on the client-side application stack. Without the help of transport layer protocols, it is difficult to achieve accurate bandwidth estimation due to the inherent segment-based transmission of the HAS. In this paper, we propose an alternative approach that utilizes the playout buffer occupancy rather than using bandwidth estimates obtained from the application layer. We start with a queueing analysis of the playout buffer. Then, we present a buffer-aware rate adaptation algorithm that is solely based on the mean buffer occupancy. Our simulation results show that compared to conventional algorithms, the proposed algorithm achieves very smooth video quality while delivering a similar average video bitrate.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권7호
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• pp.1330-1338
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• 2015

무선통신 네트워크에서 비디오 스트리밍 서비스를 제공 할 때 수신측 재생 버퍼에 있는 비디오 스트리밍 패킷 정보량은 네트워크의 상태에 따라 가변한다. 패킷 정보량이 특정 버퍼량보다 작아지면 버퍼 언더플로우(buffer underflow)문제가 발생하게 된다. 반대로 패킷 정보량이 특정 버퍼량보다 많아지면 버퍼 오버플로우(buffer overflow)문제가 발생한다. 목적지 수신 버퍼에서 비디오 스트리밍을 재생 할 때 이러한 버퍼 언더플로우와 오버플로우 문제는 영상의 멈춤이나 프레임 손실로 인한 스킵 현상을 유발하여 재생의 불연속성을 발생시킨다. 따라서 본 논문에서는 무선통신 환경에서 비디오 스트리밍의 버퍼 언더플로우와 오버플로우 문제를 해결하기 위하여 군집 트래픽을 제어하기 위한 토큰 버킷(Token Bucket)기법과 수신측 재생 속도를 가변적으로 변화시키는 AMP(Adaptive Media Playout)기법을 결합하여 그 효과를 비교 분석하였다. 모의실험을 통하여 2가지 방법의 결합이 언더플로우와 오버플로우 발생 회수, 언더플로우와 오버플로우로 인해 발생된 재생의 멈춤 지속시간 및 제거되는 프레임 수 및 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)측면에서 우수함을 확인 할 수 있었다.

• 한국정보처리학회논문지
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• 제7권2S호
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• pp.721-732
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• 2000

Multimedia communication systems require not only high-performance computer hardwares and high-speed networks, but also a buffer management mechanism to process many data efficiently. Two buffer handling methods, Push and Pull, are commonly used. In the Push method, a server controls the flow of dat to a client, while in the Pull method, a client controls the flow of data from a server. Those buffering schemes can be applied to the data transfer between the packet receiving buffer, which receives media data from a network server, and media playout devices, which play the recived media data. However, the buffer management mechanism in client-sides mainly support either one of the Push or the Pull method. Consequently, they have some limitations to support various media playout devices. Futhermore, even though some of them support both methods, it is difficult to use since they can't provide a unified structure. To resolved these problems, in this paper, we propose an efficient and flexible Push/Pull buffer management mechanism at client-side. The proposed buffer management scheme supports both Push and Pull method to provide various media playout devices and to support buffering function to absorb network jitter. The proposed scheme can support the various media playback devices using a single buffer space which in consequence, saves memory space compared to the case that a client keeps tow types of buffers. Moreover, it facilitates the single buffer as a mechanism for the absorbing network jitter effectively and efficiently. The proposed scheme has been implemented in an existing multimedia communication system, so called ISSA (Integrated Streaming Service Architecture), and it shows a good performance result compared to the conventional buffering methods in multimedia communication environments.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2006년도 추계 종합학술대회 논문집
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• pp.75-79
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• 2006

실시간 음성 서비스를 지원하는 VoIP(Voice over IP) 시스템에서 음성 품질은 지연, 지터, 손실, 그리고 역전된 패킷 순서에 의해 손상된다. 본 논문에서는 적응 재생 알고리즘에 의해 지터를 보상하고 패킷 손실 보상을 수행하며 패킷 순서를 정렬하는 수신단의 적응 재생 버퍼 제어 기법(Adaptive Playout Buffer Control: APBC)을 제안하였다. 또한 임베디드 VoIP 시스템을 구현하여 구현 시스템에서의 APBC 성능을 측정한 결과, 처리속도는 257$\mu$sec로 실시간으로 처리하기에 적합하고 MOS(Mean Opinion Score)에 의한 음성 품질은 고정 재생 지연 알고리즘에 비해 18% 개선되었다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2009년도 IWAIT
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• pp.413-417
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• 2009

The use of scalable video coding scheme has been regarded as a promising solution for guaranteeing the quality of service of the video streaming over the Internet because it is a capable coding scheme to perform quality adaptation depending on network conditions. In this paper, we use a streaming model that transmits base layer using TCP and enhancement layers using DCCP, which try to provide transmission reliability of the BL and TCP friendliness. Unlike pervious works, the proposed algorithm performs rate adaptation based on playout buffer status. The PoB status of the client is sent back periodically to the server and serves as a network congestion indicator. Experimental results show that our scheme improves streaming quality comparing with pervious scheme in the case of not only constant/dynamic background flows but also VBR-encoded video sequence.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권5C호
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• pp.493-505
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• 2003

본 논문에서는 1:N 멀티캐스트 미디어 스트리밍을 위한 적응형 재생제어 기법을 제안한다. 제안된 적응형 재생 제어에서는 음성의 시간규모 변환(time-scale modification)을 통해 음성과 영상이 함께 있는 미디어의 재생속도를 조절한다. 수신자의 동기화 상태 및 버퍼 점유율에 기초해 재생속도가 조절되며 재생 품질에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 속도 변화가 가해지게 된다. 이를 통하여 시스템의 불안정성 및 네트워크 혼잡에 의해 발생할 수 있는 미디어 재생의 끊김 현상을 최소화하고 멀티미디어 품질을 극대화시킬 수 있다. 또한 적응형 재생제어 기법은 재전송에 의한 손실 복구 시 복구를 위한 가용 시간을 보상해 줄 수 있다. 네트워크 시뮬레이터에 기초한 모의실험을 통해 제안된 멀티캐스트 스트리밍 기법이 재생 시 발생하는 끊김 현상을 줄이고 그룹 참가자들 간의 이질성을 완화시킴을 확인한다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제11권3호
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• pp.48-54
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• 2012

텔레메틱스 기반의 VoIP 음성통화는 지연, 지터 그리고 패킷손실과 같은 네트워크 장애요소로 인해 품질저하가 발생된다. 본 논문에서는 이런 장애요소로 인한 통화품질 문제를 해결하기 위하여 수신단 기반의 통화품질 향상 알고리즘을 제안한다. 제안된 방식은 손실은닉, 역동적인 지터추정을 이용한 적응적인 플레이아웃 버퍼 스케줄링, 그리고 전이영역에 존재하는 두 신호간의 스무딩 방법으로 구성된 플레이아웃 콘트롤 및 신호합성부를 통해 고품질의 음성통화를 가능하게 한다. 성능 측정 결과, 제안된 알고리즘은 기존 알고리즘에 비해 높은 PESQ와 낮은 버퍼링 지연을 보여주었다.

• 전자공학회논문지A
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• 제33A권4호
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• pp.57-67
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• 1996

This paper aims to support delay-sensitive multimedia applications by suggesting a mechanism in which maintains almost constant end-to-end delay thus providing the optimum playout synchronization. For this task the sum of network delay and buffering delay is entiredly managed and to eliminate little delay fluctuations and instantaneous delays at a buffer and a network, a low pass filter is used. Furthermore the correction function, which is used for maintaining the buffering level ot a reference value, is a non-linear step function, unlike the existing linear and continuous function. it has a different step sizes adapting to a traffic characteristics of a network congestion. the proposed mechanism has been confirmed of it sefficiency through SLAM-II netowrk.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권10호
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• pp.1976-1985
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• 2015

비디오 스트리밍 수신기의 재생 버퍼에 있는 패킷량은 네트워크 상태에 따라 변화되며 지연 및 지터의 영향으로 인해 포화 및 고갈 현상이 일어날 수 있다. 특히, 유입되는 비디오 트래픽의 양이 재생 버퍼의 최대 양을 넘으면 버퍼 오버플로우(buffer overflow)문제가 발생된다. 버퍼 오버플로우는 화질의 열화를 발생시키고 스킵(skip) 현상으로 인해 재생의 불연속성을 발생시킨다. 또한 네트워크 혼잡으로 인하여 패킷의 유입이 늦어지면 버퍼 언더플로우(buffer underflow) 문제에 의한 버퍼링에 의해 영상의 멈춤 현상이 일어날 수 있다. 상기 문제들을 해결하기 위하여 본 논문에서는 토큰버킷(Token Bucket)의 주요 파라미터인 토큰 발생률 파라메타와 버킷의 최대 용량 파라미터를 각각의 비디오 패킷들의 패턴에 따라서 자동적으로 설정하는 토큰버킷 기법을 장착한 비디오 스트리밍 수신기를 제안한다. NS-2(Network Simulator-2)와 JSVM(Joint Scalable Video Model)을 이용하는 시뮬레이션 결과는 제안하는 토큰버킷 파라메타 자동설정 기법이 기존의 수동설정 기법보다 3개의 시험 비디오 시퀀스들에 대해 오버플로우/언더플로우 횟수와 패킷 손실 비율 및 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)측면에서 우수한 성능을 제공함을 확인 할 수 있었다.