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문제 정의
- 본 논문에서는 인코딩된 비디오 스트림에 대한 스트리밍 서비스를 제공하기 위해, 현재의 네트워크 상태를 기반으로 TCP 친화적인 방법으로 전송률을 조절하는 새로운 품질 적응 기법에 대해서 제안한다. 제안하는 기법은 먼저 네트워크 상태 정보를 이용하여 TCP 친화적인 전송률을 계산하고 이를 기반으로 인코딩된 비디오 스트림의 품질을 결정함으로써 네트워크의 안정성 및 TCP 친화성을 향상시킨다.
- 본 장에서는 2장에서 설명한 기존의 네트워크 상태기반 적응적인 품질 적응 기법들과는 다른 관점에서 비디오 스트림의 시간적 확장성(Temporal Scalability), 즉 프레임율 조절을 통한 새로운 품질 적응 기법에 대해 기술한다. 제안하는 기법은 현재 네트워크 상태를 기반으로 TCP 친화적인 전송률을 계산하고, 계산된 전송률에 맞추어 인코딩된 비디오 스트림을 전송하기 위해프레임율을 조절함으로써 서비스되는 비디오 스트림의 품질을 변화시키게 된다.
- 일반적으로 계층적인 인코딩을 사용하는 방식은 다수의 클라이언트에 서비스를 제공하기 위한 프락시 모델에 적합하고, 다수의 인코딩 버전 사이에서 스위칭하는 방법에 비해 적은, 데이타 공간을 필요로 하므로 대부분의 품질 적응 기법들은 계층적으로 인코딩된 비디오 스트림을 기반으로 한다. 이러한 계층적인 인코딩을 사용하는 품질 적응 기법은 최소한의 비디오 스트림 품질을 보장하는 기본 레이어(Base- Layer) 데이타의 클라이언트측 버퍼 underflow를 예방하는 동시에 적절한 상위 레이어(Enhancement-Layer) 데이타의 추가 및 제거를 통해 사용자에게 제공되는 비디오 스트림 품질의 최대화를 목적으로 한다.
- 위해 품질 적응 기법이 제안이 되었다. 품질 적응 기법은 혼잡제어 메커니즘에 의해 수시로 변화하는 네트워크의 가용 대역폭에 적합하도록, 서비스되는 비디오 스트림의 품질을 결정하는 동시에 높은 품질의 서비스를 가능한 오랫동안 제공하는 것을 목적으로 가진다. 이러한 네트워크 상태 기반 품질 적응 기법은 오래전부터 연구되었던 주제로서, 이와 관련하여 여러 연구들이 수행되었다
가설 설정
- 프레임은 비디오 스트림의 기본적인 구성단위로서, I 프레임 사이에 존재하는 프레임들은 하나의 GOP(Group of Picture)를 구성하며, 이러한 GOP는 두 개의 I 프레임 사이에 존재하는 P 프레임의 수와, 두 개의 P 프레임 사이에 존재하는 B 프레임의 수를 파라미터로 갖는다. 각 프레임 타입별로 각기 다른 데이타 크기를 가지지만, 본 논문에서는 제안하는 품질 적응 기법의 알고리즘 전개를 위해 같은 크기를 가지는 것으로 가정하였다.
- 특성을 표 2에 기술하였다. 비디오 압축 기술을 통해 인코딩된 비디오 스트림은 초당 25 프레임률로, 1.4 Mbps의 데이타율을 갖는 것으로 가정하였으며 각각 다른 크기의 I, P, B 프레임으로 구성된다.
- 혼잡상황을 발생시키기 위해, 경쟁 트래픽으로 TCP 트래픽을 유입하였으며 전체 150초 동안 실험을 수행하였다. 일반적으로 비디오 스트리밍 응용에서는 끊김없는 서비스를 제공하기 위해 비디오 재생을 시작하기 전에 초기 버퍼링을 수행하며, 실험에서는 전체 버퍼의 50%를 초기 버퍼링 레벨로 가정하였다. 시뮬레이션 시작 후, 30초 동안은 품질 적응 기법을 적용한 세션만을 동작시켜 네트워크 전체대역폭을 점유하도록 하였다.
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