본 논문에서는 멀티미디어 데이터와 실시간 특성을 가진 데이터의 end-to-end 전달기능과 QoS 감시기능 등을 지원하기 위해 개발된 RTP를 분석하고 개선방안을 제시한다 기존의 RTP 구현 모듈은 실시간 전달기능은 지원하나, 상세한 QoS 파라미터 보장측면에서는 해결해야 할 사항이 존재한다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 서버에서 보낸 데이터에 대한 전송 정보를 클라이언트로부터 제공 받아, 이를 토대로 네트워크의 상태를 3단계로 분류하여 네트워크에서의 QoS 보장할 수 있는 새로운 SRARC(Selective Repeat Adaptive Rate Control) 멀티미디어 데이터 전송기법을 제안하였다. SRARC는 서버와 클라이언트에서 데이터의 송수신과정에서 계산되는 정보인 대역폭, 손실률 그리고 전송지연을 파라미터로하여 선택적 재전송과 전송율 동적 제어를 수행하는 기법이다. 제안한 SRARC 기법의 성능을 검증하기 위하여 LAN 상에서 이를 구현하여 선택적 재전송 기법 및 RTP 기법의 QoS 파라미터들과 비교하였다. 실험 결과, 대역폭 이용률과 패킷 손실률 그리고 지연 시간 등의 다양한 QoS 파라미터 측면에서 기존의 RTP 기법들에 비해 우수한 결과를 나타냄을 확인하였다.
본 논문에서는 멀티미디어 데이터와 실시간 특성을 가진 데이터의 end-to-end 전달기능과 QoS 감시기능 등을 지원하기 위해 개발된 RTP를 분석하고 개선방안을 제시한다 기존의 RTP 구현 모듈은 실시간 전달기능은 지원하나, 상세한 QoS 파라미터 보장측면에서는 해결해야 할 사항이 존재한다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 서버에서 보낸 데이터에 대한 전송 정보를 클라이언트로부터 제공 받아, 이를 토대로 네트워크의 상태를 3단계로 분류하여 네트워크에서의 QoS 보장할 수 있는 새로운 SRARC(Selective Repeat Adaptive Rate Control) 멀티미디어 데이터 전송기법을 제안하였다. SRARC는 서버와 클라이언트에서 데이터의 송수신과정에서 계산되는 정보인 대역폭, 손실률 그리고 전송지연을 파라미터로하여 선택적 재전송과 전송율 동적 제어를 수행하는 기법이다. 제안한 SRARC 기법의 성능을 검증하기 위하여 LAN 상에서 이를 구현하여 선택적 재전송 기법 및 RTP 기법의 QoS 파라미터들과 비교하였다. 실험 결과, 대역폭 이용률과 패킷 손실률 그리고 지연 시간 등의 다양한 QoS 파라미터 측면에서 기존의 RTP 기법들에 비해 우수한 결과를 나타냄을 확인하였다.
This paper analyzes and proposes a scheme that improves the performance of the RTP that is developed to support the end-to-end transmission function and QoS monitor function for real-time multimedia data transmission. Although the existing RTP module supports real-time transmission, it has some prob...
This paper analyzes and proposes a scheme that improves the performance of the RTP that is developed to support the end-to-end transmission function and QoS monitor function for real-time multimedia data transmission. Although the existing RTP module supports real-time transmission, it has some problems in guaranteeing QoS parameters. To solve this problem, we propose a new Selective Repeat Adaptive Rate Control (SRARC). The SRARC can support QoS by referring to the data transmission status from the client and then classifying the network status into three levels. It selectively transmits multimedia data and dynamically controls transmission rates based on such information as bandwidth, packet loss rate, and latency that can be calculated in data transfer phase. To verify the SRARC, we implement it in real local area networks and compare the QoS parameters of the SRARC with those of the SR and RTP By the experimental results, the SRARC shows better performance in the aspects of bandwidth usage rate, packet loss rates, and transmission delays than the existing RTP schemes.
This paper analyzes and proposes a scheme that improves the performance of the RTP that is developed to support the end-to-end transmission function and QoS monitor function for real-time multimedia data transmission. Although the existing RTP module supports real-time transmission, it has some problems in guaranteeing QoS parameters. To solve this problem, we propose a new Selective Repeat Adaptive Rate Control (SRARC). The SRARC can support QoS by referring to the data transmission status from the client and then classifying the network status into three levels. It selectively transmits multimedia data and dynamically controls transmission rates based on such information as bandwidth, packet loss rate, and latency that can be calculated in data transfer phase. To verify the SRARC, we implement it in real local area networks and compare the QoS parameters of the SRARC with those of the SR and RTP By the experimental results, the SRARC shows better performance in the aspects of bandwidth usage rate, packet loss rates, and transmission delays than the existing RTP schemes.
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문제 정의
이러한 상용의 서버는 프로토콜의 구조나 전송 방식을 공개 하지 않기 때문에 비교에 어려움이있다. 따라서 본 논문에서는 스트리밍의 기반이 되는 프로토콜인 RTP와 선택적 재전송을 추가한 RTP를 구현하여 SRARC의 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 새로운 네트워크를 구성하지 않고, 다양한 통신 방식을 수용할 수 있는 기존에 구축된 네트워크 인프라 구조를 사용하기 위해, RTP/RTCP를 이용하여 멀티미디어 데이터의 QoS를 제공하기 위한 방안으로 QoS 관리 모듈과 전송률 동적제어 모듈을 주가하였다. QoS 관리 모듈은 데이터의 송신자와 수신자의 부가 정보를 분석하여 테이블을 작성하고, 전송률 동적제어 모듈에서는 QoS 관리 모듈에서 수집한 정보를 기반으로 각 사용자별로 차별화된 서비스를 제공한다.
그러나 RTP는 안정적인 멀티미디어 서비스 제공을 위해 꼭 필요한 QoS 제공에서는 많은 취약점을 드러내고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 논문에서는 실시간전송기능을 지원하고, 멀티미디어 데이터 전송 시에 발생하는 관리 정보를 통해 QoS를 제공할 수 있는 개선된 SRARC 를 제안하였다. RTP를 이용하여 멀티미디어 데이터를 전송하는데 있어, QoS를 제공하기 위해 전송율을 동적으로 제어하는 모듈과 문제가 되는 패킷을 선택적으로 재전송하는 모듈을 추가하는 방안을 제안하였으며, 이를 이용하여 네트워크에서 데이터의 손실율이 낮아지는 것을 실험을 통하여 검증하였다.
이런 손실을 줄이기 위해 TCP를 사용하면 패킷의 재전송에 의해 실시간 데이터의 특성을 잃게 된다. 이에 대한 대안으로 RTP를 컨트롤하는데 있어 TCP에서 사용되는 기법을 적용하는 것이다. 즉 RTP/UDP를 이용하되 패킷 손실이나 RTT등의 파라미터를 가지고 플로우 컨트롤을 하는 것이다.
이러한 실시간 전송 시 발생하는 성능의 문제를 해결하기 위해서 일반적으로 두 가지 관점에서 접근하고 있다. 첫째, 멀티미디어 서비스가 요구하는 성능을 보장하기 위해 기존의 전송계층의 프로토콜을 확장하거나 수정하는 것이다. 둘째, 기존의 네트워크에서 제공되는 서비스에 부합되도록 애플리케이션 서비스를 조정하는 방법이다.
가설 설정
. 프레임의 수신은 순차적이어야 한다. .
제안 방법
RTP를 기반으로 하는 IP 네트워크에서 선택적 재전송기법을 사용하여 패킷을 전송하는 실험을 수행하였다. 패킷의 데이터 크기는 1024bytes로 하였고, 3000개의 패킷을 보내 네트워크의 대역폭과, 패킷의 손실율, 지연시간을 계산하였다.
RTP를 사용하여 재전송 없이 서버에서 클라이언트로 보내는 실험을 하였다. 패킷의 데이터 크기는 1024bytes로 하였으며, 3000개의 패킷을 보내 사용된 대역폭과 손실율, 그리고 지연시간을 측정하였다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 논문에서는 실시간전송기능을 지원하고, 멀티미디어 데이터 전송 시에 발생하는 관리 정보를 통해 QoS를 제공할 수 있는 개선된 SRARC 를 제안하였다. RTP를 이용하여 멀티미디어 데이터를 전송하는데 있어, QoS를 제공하기 위해 전송율을 동적으로 제어하는 모듈과 문제가 되는 패킷을 선택적으로 재전송하는 모듈을 추가하는 방안을 제안하였으며, 이를 이용하여 네트워크에서 데이터의 손실율이 낮아지는 것을 실험을 통하여 검증하였다. SRARC 기법의 적용을 통하여 멀티미디어 서비스의 품질을 높일 수 있고, 현재의 네트워크에서 안정적인 멀티미디어 데이터 전송을 기대할 수 있다.
SRARC 실험에서는 선택적 재전송과 마찬가지로 RTP를 기반으로 하였으며, 패킷의 데이터 크기는 1024bytes로 하였고, 3000개의 패킷을 서버에서 클라이언트로 보내 네트워크의 대역폭과, 패킷의 손실율, 지연시간을 계산하였다. 클라이 언트에 서 는 순서 번호를 확인하여 재 전송을 요구하였으며, 재전송을 요구할 때 대역폭과, 손실율 그리고 지연시간의 정보를 함께 전송한다.
동적 QoS를 제공하기 위하여 네트워크, 서버 그리고 클라이언트의 상태에 관한 자료를 수집하고, 수집된 자료에 서 패킷손실률, 지연시간, 대역폭등을 계산하여 QoS 파라미터 테이블을 만들게 된다. 이렇게 작성된 파라미터 테이블의 정보를 기준으로 데이터 서비스를 진행하게 되는 것이다.
멀티미디어 데이터 전송 시 수신측에서의 패킷 손실을 미리 생각하고 오류를 복구할 수 있는 정보를 데이터에 추가하여 전송한다. 단점으로는 앞에서 보낸 패킷에 대한 부가정보를 후속 패킷에 추가함에 따라 시스템의 추가적인 처리 시간과 중복 데이터 전송에 따른 대역폭의 낭비를 초래한다 [7].
본 논문에서 사용된 동적 버퍼는 데이터를 보내기 전에 패킷을 송수신 함으로써 네트워크의 상태를 파악한다. 클라이언트의 초기 버퍼 크기는 클라이언트에서 서버로 패킷을 보내고 패킷의 왕복 시간을 측정하여 계산한다[15].
수신자는 RTP 패킷을 송신자로부터 받으며, 받은 정보를 분석하여 패킷 손실, 지연여부를 계산하여, 이를 바탕으로 QoS 테이블을 작성한다. 작성된 QoS 테이블은 RTCP를 이용하여 송신측에 전달한다.
패킷의 데이터 크기는 1024bytes로 하였고, 3000개의 패킷을 보내 네트워크의 대역폭과, 패킷의 손실율, 지연시간을 계산하였다. 서버에서 클라이언트로 데이터를 전송하고 클라이언트에서 순서 번호를 확인하여 손실된 데이터를 서버에게 요청하여 재전송한다.
실험을 하였다. 패킷의 데이터 크기는 1024bytes로 하였으며, 3000개의 패킷을 보내 사용된 대역폭과 손실율, 그리고 지연시간을 측정하였다.
대상 데이터
실험에 사용된 파일은 약 3Mbytes의 MP3 파일을 사용하였다. 이 MP3 파일은 128kbps의 비트율을 가지며, 44khz 의 샘플링 주파수를 가지고 있다.
성능/효과
결국, 본 논문에서 제안한 SRARC는 기존의 방법에 비해지연 시간은 증가하지만 패킷 손실은 약 5% 정도 감소하였고, 대역폭 또한 더 효육적으로 사용하고 있음을 확인할수 있었다. 이러한 결과는 SRARC 기법이 멀티미디어 데이터 전송에 있어서 기존의 SR 및 RTP 기법에 비하여 훨씬더 좋은 서비스 품질을 제공할 수 있다는 사실을 입증한다.
있었다. 이러한 결과는 SRARC 기법이 멀티미디어 데이터 전송에 있어서 기존의 SR 및 RTP 기법에 비하여 훨씬더 좋은 서비스 품질을 제공할 수 있다는 사실을 입증한다.
본 논문에서 제안하는 동적 QoS 제공방안은 다음과 같이 세가지 기능적 특징을 가지고 있다. 첫째, QoS 정보 관리에 의한 전송률 동적 제어, 둘째 선택적 재전송, 셋째 클라이언트의 동적 버퍼 관리 등이다.
후속연구
향후 본 논문에서 제안한 SRARC를 WAN 구간을 포함한 인터넷 망에 적용하여 QoS 제공에 대한 품질 평가를 실험할 계획이며, 나아가 고품질의 멀티미디어 데이터를 여러 사용자에게 송수신할 수 있는 서비스에 대한 연구를 지속할 예정에 있다.
참고문헌 (16)
H. Schulzrinne, 'Realtime Streaming Protocol,' IETF RFC 2326, 1998
I. B. Busse, B. Deffner, H. schulzrinne, 'Dynamic QoS Control of Multimedia Applications based on RTP,' R2116 TOMQAT, 1995
ITU-T Draft Recommendation H.323, 'Visual Telephone Systms and Equipment for Local Area Networks which Provide a Nov-Guaranteed Quality of Service,' May, 1996
H. Schulzrinne, 'RTP : A Transport Protocol for Realtime Application,' RFC 1889, 1996
H. Schulzrinne, 'RTP Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control,' RFC 1890, 1996
A. Basso, G. L. Cash, M. R. Civanlar, 'Real-time MPEG-2 delivery based on RTP,' IEEE, 1999
강민규, 궁상환, 김동규, 'RTP/RTCP를 이용한 영상회의시스템에서 오디오 패킷 손실 보상을 위한 동적 부가 전송 매커니즘 개발 및 성능 분석,' 한국정보처리학회, 1998
모수정, 안종석, 'RTP/RTCP를 위한 확장성 있는 피드백 제어 기법,' 한국정보과학회, 1998
James F. Kuros, Keith W., 'Compter Neworking : A Top-Down Approach Featuring the Internet,' addison Wesley Press, 2001
Seung-Gu Na and Jong-Suk Ahn, 'TCP-Like Flow Control Algorithm for RealTime Aplication,' IEEE, 2000
Yeali S. Sun, F-M Tsou, Meng Chang Chen, Zsehong Tsai, 'A TCP-Friendly Congestion Control Scheme for Real-time Packet Video Using Prediction,' IEEE, 1999
Dorham Sisalem, adam Wolisz, 'Towards TCP-Friendly Adaptive Multimedia Application Based on RTP,' IEEE, 1999
Yeali S. Sun, Fu-Ming Tsou, Meng Chang Chen, 'Predictive flow control for TCP-friendly end-to-end real-time video on the Internet,' IEEE, 2002
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