스마트 단말이 생활 저변에 확대된 시대에 스마트 단말의 다양한 센서들을 활용한 응용 서비스들의 연구 개발이 진행되고 있다. 스마트 단말에는 주변 환경을 수집할 수 있는 카메라, GPS, 마이크, 및 통신 모듈이 포함되어 있으며 이들을 이용한 응용서비스들은 사용자 중심의 컨텐츠 개발로 확산되고 있다. 본 논문에서는 다양한 센서들이 포함되어 있는 스마트 단말에서 다중 사용자에게 실시간 멀티미디어 스트림 전송을 위해 실시간 스트리밍 서비스 아키텍처를 설계하고, 동시 다중 사용자들을 수용하기 위한 백엔드 분산 서버 구조, 실시간 스트리밍과 미디어 저장 등을 처리하며, 설계된 아키텍처 기반으로 오픈소스 기반 단말용 앱과 서버를 통해 동작을 시험한다. 시험을 통해 초기 멀티미디어용 SIP(Session Initiation Protocol)의 호 연결지연과 미디어 스트리밍 전송 지연 및 종단간 플레이 타임 등을 측정하며, 측정 결과 국내에서는 모바일 환경에서 실시간 멀티미디어 서비스를 하기에 부족함이 없는 망 상황으로, 향후 초기 호 연결 지연시간을 단축시켜 종단간 플레이 타임을 향상시켜야 한다.
스마트 단말이 생활 저변에 확대된 시대에 스마트 단말의 다양한 센서들을 활용한 응용 서비스들의 연구 개발이 진행되고 있다. 스마트 단말에는 주변 환경을 수집할 수 있는 카메라, GPS, 마이크, 및 통신 모듈이 포함되어 있으며 이들을 이용한 응용서비스들은 사용자 중심의 컨텐츠 개발로 확산되고 있다. 본 논문에서는 다양한 센서들이 포함되어 있는 스마트 단말에서 다중 사용자에게 실시간 멀티미디어 스트림 전송을 위해 실시간 스트리밍 서비스 아키텍처를 설계하고, 동시 다중 사용자들을 수용하기 위한 백엔드 분산 서버 구조, 실시간 스트리밍과 미디어 저장 등을 처리하며, 설계된 아키텍처 기반으로 오픈소스 기반 단말용 앱과 서버를 통해 동작을 시험한다. 시험을 통해 초기 멀티미디어용 SIP(Session Initiation Protocol)의 호 연결지연과 미디어 스트리밍 전송 지연 및 종단간 플레이 타임 등을 측정하며, 측정 결과 국내에서는 모바일 환경에서 실시간 멀티미디어 서비스를 하기에 부족함이 없는 망 상황으로, 향후 초기 호 연결 지연시간을 단축시켜 종단간 플레이 타임을 향상시켜야 한다.
Thesedays, there are many smart device applications developed, especially on the using various sensors included in the smart device. Smart devices have several sensors which are camera, GPS, mike, and communication module for collecting ubiquitous environment, and many applications are developed by ...
Thesedays, there are many smart device applications developed, especially on the using various sensors included in the smart device. Smart devices have several sensors which are camera, GPS, mike, and communication module for collecting ubiquitous environment, and many applications are developed by using such sensors. In this paper, we developed the multimedia stream architecture and examined the smart device applications based on open source with front and back-end server clouds for developing the conceptual architecture. Also, we examined the back-end distributed servers, realtime multimedia stream transferring, multi-media store, and media relay for other server and smart devices. We test the examined architecture on the real target environment to collect the SIP initial setup time, media stream delay, and end-to-end play time. The test results show that there have good network operation environment to provide realtime multimedia services, and we need to improve the end-to-end play time by minimizing the initial setup time.
Thesedays, there are many smart device applications developed, especially on the using various sensors included in the smart device. Smart devices have several sensors which are camera, GPS, mike, and communication module for collecting ubiquitous environment, and many applications are developed by using such sensors. In this paper, we developed the multimedia stream architecture and examined the smart device applications based on open source with front and back-end server clouds for developing the conceptual architecture. Also, we examined the back-end distributed servers, realtime multimedia stream transferring, multi-media store, and media relay for other server and smart devices. We test the examined architecture on the real target environment to collect the SIP initial setup time, media stream delay, and end-to-end play time. The test results show that there have good network operation environment to provide realtime multimedia services, and we need to improve the end-to-end play time by minimizing the initial setup time.
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문제 정의
본 논문에서는 스마트 단말에서 실시간 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해 실시간 멀티미디어 서비스 아키텍처를 설계하고, 오픈 소스를 활용한 단말용 앱을 제작하였으며, 다중 사용자 환경을 제공하기 위하여 백엔드와 프론트 엔드 서버를 설계 개발하여 모바일 스마트 단말의 실시간 멀티미디어 서비스를 전송할 수 있도록 하였다.
본 논문에서는 이러한 통신환경과 단말의 환경을 반영하고, 저 대역 상황이 발생될 수 있는 모바일 스마트단말에서 활용할 수 있도록 오디오와 비디오 및 GPS 정보가 결합된 실시간 멀티미디어 스트림 전송에 대한 전체 구조와 단말, 서버의 설계 및 개념 모델을 최대한 오픈 소스를 기반으로 개발하여 설계된 아키텍처의 적용가능성을 확인한다. 개발된 개념모델의 단말용 앱과 서버들을 활용하여 국내 이동통신 환경에서 지역별, 시간대별, 단말별 종단간 연결 설정을 시험하며, 시험결과 초기 연결 설정 지연이나 미디어 전송 지연은 지역이나 사용 시간, 망 및 단말에 상관없이 일정한 지연이 보임을 알 수 있다.
제안 방법
개발된 결과를 시험하기 위하여 이미 국내에서 전국적으로 서비스 되고 있는 3G/LTE 망에서 시험하며, 미디어 스트림 실시간 전송을 위해 단말 접속 지연시간을 실측하며, 실측 자료를 기반으로 멀티미디어 스트림의 실시간 접속이 가능한지 검토하였다. 현재 개발된 초기 모델 접속지연시간은 평균 10초 정도로 기다릴 수준이긴 하지만 향후 프로토콜 분석과 지연 요소를 검토하여 향상된 접속지연 시간을 제공할 수 있도록 해야 한다.
개발된 스마트 단말의 앱을 사용하여 실제 한국의 3G/LTE 망 상황에서 세션의 접속 지연시간이나, 송수신 지연시간, 및 종단간 지연시간 들을 조사해 보며 개발된 앱들이 실 상황에서 동작 가능한지 검토하였다. 표 1은 시험을 위하여 사용된 항목과 사용된 값들이다.
국내에서 제공하는 3G와 LTE의 데이터 전송률은 대단히 높아 연결된 세션의 미디어 전송에 대한 지연시간 비교는 3G/LTE 셀 반경에 따른 셀 에지 효과에 의한 전송률 감소에 영향을 받으므로, 본 논문에서는 비교를 하지 않았다.
다중 사용자 환경을 제공하기 위한 다양한 방법 가운데 이동성을 살린 스마트 단말의 특성을 고려하여 서버 플랫폼 기반으로 재전송 기법을 적용하였으며, 실시간 서비스를 위한 릴레이 서버와 지난 방송의 재전송을 위한 VoD 파일 서버를 두고 있으며, 이를 통하여 실시간 중계와 저장된 팽 방송 중계 서비스를 제공한다.
표1의 실험환경을 바탕으로 2013년 봄, 여름동안 실측한 자료들이 아래 그림 5에 보여주고 있다. 단말 형태의 변경, 네트웍 접속망의 변경, 및 지리적위치 변경, 측정 시간대 변경에 따른 데이터를 검토하였다. 국내에서 서비스하는 3사를 기준으로 지리적 위치에 따른 초기 연결 지연시간의 비교와 사람들의 이동 등에 따른 라이프 사이클에 의한 연결지연시간 비교를 통해 국내 적용된 3G/LTE 망의 경우 지리적인 위치와 무관하며, 시간대와 무관한 지연시간을 보여주고 있음을 알 수 있다.
스마트 단말용 멀티미디어 스트림 전송을 위하여 송신 앱과 수신 앱이 제작되었으며, TCP/UDP 기반의 릴레이 서버, 외부 미디어 및 파일 서버를 이용한 통합 서비스를 구축하였다. 송 수신 단말용 앱의 경우 안드로이드 환경에서 현재 오픈 소스로 개발된 SPYDroid[8]를 기반으로 제작되었으며, SPYDroid의 경우 H.
그리고 수신단말의 버퍼링 지연, RTP 재순서화 및 디코딩 지연 등이 포함된다. 특히 수신 단말의 버퍼링 지연의 경우 3G와 LTE 망의 이동성을 고려하여 초기 2초 이상 버퍼링 지연 시간을 설정하였다.
표 1은 시험을 위하여 사용된 항목과 사용된 값들이다. 표 1에서는 국내 지역적인 위치에 따라 차이가 나는지 확인하기 위하여 안양, 수원, 서울, 천안과 같이 국선 전철을 따라 시험하며, 사람들이 활동하는 시간과 비활동 시간대별 시험을 위한 구분, 그리고 단말을 변경하며 시험 상황을 달리하는 과정을 되풀이 하였다.
성능/효과
본 논문에서는 이러한 통신환경과 단말의 환경을 반영하고, 저 대역 상황이 발생될 수 있는 모바일 스마트단말에서 활용할 수 있도록 오디오와 비디오 및 GPS 정보가 결합된 실시간 멀티미디어 스트림 전송에 대한 전체 구조와 단말, 서버의 설계 및 개념 모델을 최대한 오픈 소스를 기반으로 개발하여 설계된 아키텍처의 적용가능성을 확인한다. 개발된 개념모델의 단말용 앱과 서버들을 활용하여 국내 이동통신 환경에서 지역별, 시간대별, 단말별 종단간 연결 설정을 시험하며, 시험결과 초기 연결 설정 지연이나 미디어 전송 지연은 지역이나 사용 시간, 망 및 단말에 상관없이 일정한 지연이 보임을 알 수 있다.
단말 형태의 변경, 네트웍 접속망의 변경, 및 지리적위치 변경, 측정 시간대 변경에 따른 데이터를 검토하였다. 국내에서 서비스하는 3사를 기준으로 지리적 위치에 따른 초기 연결 지연시간의 비교와 사람들의 이동 등에 따른 라이프 사이클에 의한 연결지연시간 비교를 통해 국내 적용된 3G/LTE 망의 경우 지리적인 위치와 무관하며, 시간대와 무관한 지연시간을 보여주고 있음을 알 수 있다. 단말별 특성을 확인하기 위한 과정에서는 AP 프로세서의 하드웨어 코덱이 이용되므로 그 차이가 미미하며, 3G망과 LTE망의 경우 두 망간의 초기 접속지연이라거나 전송지연의 차이는 특이하지 않아 구분하기 어려워 채택하지 않았다.
후속연구
개발된 결과를 시험하기 위하여 이미 국내에서 전국적으로 서비스 되고 있는 3G/LTE 망에서 시험하며, 미디어 스트림 실시간 전송을 위해 단말 접속 지연시간을 실측하며, 실측 자료를 기반으로 멀티미디어 스트림의 실시간 접속이 가능한지 검토하였다. 현재 개발된 초기 모델 접속지연시간은 평균 10초 정도로 기다릴 수준이긴 하지만 향후 프로토콜 분석과 지연 요소를 검토하여 향상된 접속지연 시간을 제공할 수 있도록 해야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스마트 단말용 스트리밍 서비스를 위해 해결해야하는 숙제들은 무엇인가?
스마트 단말용 스트리밍 서비스를 위하여 송신 단말에서부터 프론트와 백엔드 서버 및 수신 단말에 이르기 까지 다양한 곳에서 해결할 숙제들이 많다. 호 연결을 위한 세션 제어, 미디어 스트림을 전송하기 위한 코덱, 코덱의 바이너리 결과들을 실시간으로 전송하기 위한 실시간 전송 기법, 그리고 다중 사용자들을 지원하기 위한 미디어 서버, 수신된 내용을 버퍼링하고 순서를 맞추며, 플레이 타임에 따라 디코딩 및 플레이 하는 기술 등 다양한 기술들이 융합되어야 한다.
실시간 멀티미디어 스트림을 전송하기 위하여 오픈 소스 기반의 다양한 전송 환경이 개발되고 있는데 어떤 기술들이 있는가?
실시간 멀티미디어 스트림을 전송하기 위하여 오픈 소스 기반의 다양한 전송 환경이 개발되었다. 장기간 개발된 VideoLAN의 VLC 기술, 다양한 P2P용 Video Cast 기술, 애플사의 다윈 스트리밍 솔루션, 플래쉬 기반 비디오 전송 기술, MS사의 윈도우 미디어 서비스 기술, 와우자 등의 웹 기반 스트리밍 기술 등 다양한 스트리밍 기술들이 공개 혹은 상용으로 제공되고 있다[6][9].
사용자 기반의 컨텐츠 유통은 무엇으로 나눌 수 있는가?
사용자 기반의 컨텐츠 유통은 오프라인 유통, 웹 기반 온라인 유통, 및 실시간 유통으로 나눌 수 있으며, 통신모듈의 기능이 낙후된 단말은 기존 PC 등과 같이 인터넷과 같은 통신 환경이 되는 곳에서 유통할 수 있고, 통신 기능이 강화된 단말은 실시간 온라인을 통한 유통이 이루어진다. 실시간 유통의 경우 다양한 기술들이 뒷받침되어야 하며 이를 위해 단말에서도 자유도가 높은 멀티미디어 코덱, 고성능 통신 모듈, 그리고 풍부한 메모리 버퍼 등의 리소스들이 요구된다[3][4].
참고문헌 (9)
Byung-joo Park, "Study on Next-Generation IPTV Multimedia Transmission Scheme," The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication(JIIBC), Vol. 9, No. 2, pp. 21-28, Apr. 2009.
Junho Hwang, et al., "A Design and Implementation of a Digital Television commerce System Downloading Multimedia Contents using a Mobile," The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication(JIIBC), Vol. 8, No. 1, Feb. 2008.
The comparison mobile data download speed among mobile operators(http://www.asiae.co.kr/ news/view.htm?idxno 2012011910533376466)
H. Jang and S. Hong, "Study on the OSMU (One-Source Multi-Use) Management for Smart Devices," International Journal of Smart Home, Vol. 7, No. 1, Jan. 2013.
D. Lee, "Designing the Multimedia Push Framework for Mobile Applications," International Journal of Advanced Science and Technology, Vol. 32, Jul. 2011.
Montes, W. et al., "Deployment of IP multimedia streaming services in third-generation mobile networks," Wireless Communications, IEEE Vol. 9, No. 5., pp 84-92, Oct. 2002.
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