[논문]임베디드 리눅스 기반의 휴대용 Http 라이브 스트리밍 전송기 구현에 관한 연구

이재희; 조태경

doi:10.14400/jdc.2015.13.11.141

임베디드 리눅스 기반의 휴대용 Http 라이브 스트리밍 전송기 구현에 관한 연구
The Study on the implementation of Portable Http Live Streaming Transmitter based the Embedded Linux 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.13 no.11, 2015년, pp.141 - 148

이재희 (동서울대학교 정보통신공학과) , 조태경 (상명대학교 국방정보공학과)

초록
AI-Helper

기존 비디오 라이브 스트리머에 비해서 매우 저렴하고 저전력으로 휴대용으로 쉽게 동작하는 HLS(Http Live Streaming) 전송기를 임베디드 리눅스 기반으로 개발 및 구현하였다. HLS 전송기를 저렴하게 구현하기 위해 Arm11 프로세서 위에 임베디드 리눅스를 운영체제로 포팅 하였고 오픈 소스인 FFmpeg와 Segmenter을 이용하여 HLS 프로토콜을 구현하였다. 노트북, iPhone, android phone, 노트북을 수신단말기로 이용하여 개발한 임베디드 리눅스 기반의 휴대용 HLS 전송기의 성능을 평가하였다. 본 논문에서 개발한 HLS 전송기는 애플사가 제안한 HLS 권고 규격 이상의 성능을 구현하였음을 성능평가 실험을 통해 확인하였다. 본 논문에서 개발한 제품의 활용분야는 실시간으로 현장의 위급상황을 현지 지휘소나 원거리 사령부에 전달해야하는 경우 HLS를 개인이 착용하여 이동하면서 실시간으로 상황영상을 전달하는 분야에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, for developing and implementing the HLS(Http Live Streaming) transmitter based embedded linux which is operated easily and cheap and lower power, portable in all networks and client environments compared to exist video live streaming transmitters. We design the developed HLS transmitter hardware using the Arm11 core and then porting the Embedded Linux OS(Operating System) and implementing the HLS protocol using the open source FFmpeg and Segmenter. For proving the performance of developed HLS transmitter, we make the testing environment for testing the performance of HLS transmitter including the notebook, iPhone, android Phone, Notebook and then analysis the received video in the client displayer. In this paper, we suggest the developed HLS transmitter performance data values higher than the Apple company's HLS recommended specification values and the picture of developed HLS transmitter operation in the testing environment. The application field of this paper result is that the man who works in the emergency situation take HLS and transmit the live emergency situation to the head quarter using this portable HLS.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 저가격, 저 전력소모 이면서도 휴대 가능한 HLS 전송기를 구현하기 위해 Http Live Streaming 전송방식에 대해 연구·분석하였고, 실제로 경량화 및 저비용화를 위해 Arm11 프로세서를 사용하여 하드웨어를 개발하였다.

제안 방법

HLS 전송기의 성능평가는 Cable TV 방송을 수신세탑박스를 통해 실시간으로 수신하여 AV출력단자를 바로 본 논문에서 개발한 HLS 전송기의 입력신호로 입력하고 HLS 전송기에서 무유선 인터넷망을 통해 영상데이터를 전송하였고 수신단에서는 iPhone, 노트북, 아드에서 동시에 재생하여 HLS 전송기의 성능을 확인하였다. [Fig.
[Table 5]에 따라 설계한 하드웨어에 임베디드 리눅스 커널 2.6.2를 탑재하였고 FFMpeg와 오픈소스 세그먼트 (Open Source Segmenter)을 사용하여 HLS 프로토콜을 구현하였다. 클라이언트 디스플레이는 iPhone, Android phone, 노트북 등에서 별도의 앱 또는 응용 프로그램 없이도 동작할 수 있도록 설계하였다.
개발한 HLS 전송기의 성능을 검증하기 위해 성능평가 실험환경을 [Fig. 8]같이 구축하였고, CATV에서 수신한 실시간 영상을 개발한 HLS 전송기에 입력하고 HLS전송기가 Http 라이브 비디오 스트림을 유무선 인터넷망으로 전송한 후에 수신단에서 WiFi 무선망과 3G 통신망으로 iPhone, 안드로이드 폰, 노트북을 이용하여 수신한 영상을 재생하여 영상의 동작 및 품질을 평가 및 확인하였다.
즉, 본 논문에서 개발한 HLS 전송기를 사용해 전송한 동영상을 수신단에서 분석한 결과, Apple사의 HLS 서비스 권고안을 충분히 만족하는 성능을 얻었다. 그리고 실제 전송기와 다양한 클라이언트에서의 동작 화면을 제시하였다. 본 논문에서 개발한 제품의 활용분야는 실시간으로 현장의 위급상황을 현지 지휘소나 원거리 사령부에 전달해야하는 경우 각 현장참여 인원이 개발한 HLS를 개인이 착용하여 이동하면서 실시간으로 상황영상을 전달하는 분야에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
본 논문에서는 저가격, 저 전력소모 이면서도 휴대 가능한 HLS 전송기를 구현하기 위해 Http Live Streaming 전송방식에 대해 연구·분석하였고, 실제로 경량화 및 저비용화를 위해 Arm11 프로세서를 사용하여 하드웨어를 개발하였다. 또한 소프트웨어 비용을 최소화 하기 위해 운영체제로는 임베디드 리눅스를 적용하였고 오픈 소스인 FFMpeg와 Open Source Segmenter을 이용하여 HLS 전송기를 구현하였다.
본 논문에서 구현한 HLS 전송기의 성능평가의 기준 규격은 [Table 4]의 Apple사에서 권장하는 HLS 서비스를 위한 최소한의 권장규격을 만족하가를 검증하기 위해 수신단에서 3G망과 WiFi망을 통해 수신된 영상을 분석하여 확인하였다. 본 논문에서 개발한 HLS의 성능 결과를 [Table 7]에 나타내었다.
본 논문에서는 휴대가 가능하고 가격 경쟁력이 있고 전력소모를 최소화 하는 HLS 전송기를 구현하기 위해 ARM사의 RISC 칩인 Arm11 코어 프로세서를 사용하였으며, 하드웨어의 상세한 규격은 [Table 5]에 나타냈다.
2를 탑재하였고 FFMpeg와 오픈소스 세그먼트 (Open Source Segmenter)을 사용하여 HLS 프로토콜을 구현하였다. 클라이언트 디스플레이는 iPhone, Android phone, 노트북 등에서 별도의 앱 또는 응용 프로그램 없이도 동작할 수 있도록 설계하였다.

성능/효과

[Table 7]에 나타낸 바와 같이 본 논문에서 개발한 HLS 전송기의 성능이 Apple사의 최소 권고안을 충분히 만족하는 결과를 보였다. [Fig.
즉, 본 논문에서 개발한 HLS 전송기를 사용해 전송한 동영상을 수신단에서 분석한 결과, Apple사의 HLS 서비스 권고안을 충분히 만족하는 성능을 얻었다. 그리고 실제 전송기와 다양한 클라이언트에서의 동작 화면을 제시하였다.

후속연구

그리고 실제 전송기와 다양한 클라이언트에서의 동작 화면을 제시하였다. 본 논문에서 개발한 제품의 활용분야는 실시간으로 현장의 위급상황을 현지 지휘소나 원거리 사령부에 전달해야하는 경우 각 현장참여 인원이 개발한 HLS를 개인이 착용하여 이동하면서 실시간으로 상황영상을 전달하는 분야에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Http 방식의 단점은 무엇인가?	따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 방법은 Http 프로토콜을 전송 채널로 이용하는 것이다. Http 방식은 양방향 전송방식이 아니므로 라이브 스트리밍을 위해서는 추가적인 기술이 요구되지만, 방화벽에서 Http 서버로의 요청만 통과시키면 되므로 방화벽의 설정이 매우 간단하다. 또한 Http 방식은 웹 서비스를 위한 캐시 구조를 변경 없이 사용할 수 있고, 기 구축되어 있는 CDN(Content Delivery Network)을 변경하지 않고 그대로 이용할 수 있다는 장점이 있다[6,7].
	비디오 라이브 스트리밍은 무엇인가?	비디오 라이브 스트리밍(Video Live Streaming)이란 촬영한 동영상을 실시간으로 사용자에게 전송하여, 사용자 단말에서 재생할 수 있도록 하는 것을 의미한다. 온디맨드 스트리밍(On-Demand Streaming) 방식은 촬영한 영상을 편집 과정을 거친 후 사용자가 요구했을 경우에만 동영상을 전송하지만 라이브 스트리밍에서는 비디오와 오디오 정보를 실시간으로 인코딩하여 많은 사용자에게 동시에 보내야 한다.
	라이브 스트리밍 서버에는 어떤 기능이 필요한가?	이와 같은 방식을 사용하는 스트리밍 서버는 동영상 영상 데이터의 전송 이외에도 동영상의 정보 값을 보내야 하며 또한 전송규격에 맞추어 동영상 파일을 변형하는 기능도 제공하여야 한다. 이러한 기능을 구현하려면 일반 웹 서버에 비해 도입 비용이 상대적으로 높고 RTSP/RTP의 경우에는 RTSP와 RTP가 서로 다른 통신망을 통해 정보를 교환하기 때문에 방화벽 또는 NAT(Network Address Translator)를 사용하고 있는 통신망에서는 서비스가 원활하게 동작하지 않는다는 문제점이 있다[4,5].

참고문헌 (18)

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Schulzrinne. H., RTP: ATransport Protocol for Real-Time Applications, RFC 1889, 1996.
Squid Web Proxy Cache, http://www.squid-cache.org
Asit Dan, Daniel M. Dias, Rajat Mukherejee, Dinkar Sitaram and Renu Tewari, "Buffering and Caching in Large-Sacle Video Servers," Proceeding of IEEE CompCon, Los Alamitor, pp.217-224, 2002
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carson "iPhone HTTP Streaming with FFMpeg and Open Source Segmenter" 2009.
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http://www.solvusoft.com/ko/file-extensions/-file-extension-m3u8/
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International Standard ISO/IEC 13818-1 Information Technology - General Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information: Systems, 2000.
Text of ISO/IEC FDIS 23002-3" Information technology- MPEG video technologies - Part3:Representation of auxiliary video and supple-mental information" , 2007.
Text of ISO/IEC 13818-1:2007/FDAM 4 - Transport of Multiview Video over ITU-T Rec H.222.0 $\mid$ ISO/IEC 1381-1, ISO/IECJTC1/SC29-/WGL1/N10745, London, UK, 2009.
https://developer.apple.com/library/ios/documen--tation/NetworkingInternet/Conceptual/StreamingMediaGuide/UsingHTTPLiveStreaming/UsingHTTPLiveStreaming.html#//apple_ref/doc/uid/TP40008332-CH102-SW1
Jea-Hee, L. Chang-Jin, S. The Study on the video Quality Estimation of IPTV using the European Digital Video Quality Standard Estimate method ETSI TR 101 209. Journal of Digital Convergence v.10, no.6, 197-203, 2012
Jang-Nak, C. Sang-Hee, L. A Multi-Antenna Mobile Measurement System for DTV Coverage Measurement Journal of Digital Convergence v.11, no.11, 85-94, 2013

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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