선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 IPTV Settop, OTT Settop과 같은 케이블 방송망 기반의 스트리밍 환경에서 360VR 영상과 같은 고품질 영상을 스트리밍 할 수 있도록 MPEG DASH 기반의 라이브 스트리밍 서버를 설계하고 구현하였다. 그리고 서버 처리 지연 시간을 줄이기 위해 저사양 환경에 맞추어 Dashing된 Segment, MPD 파일과 Index를 Memory에 Caching하여 서비스 하기 위한 구조를 제안하고, 구현하여 적용하였다.
- 본 논문에서는 기존 케이블에서 360 VR 스트리밍 서비스를 라이브로 IPTV 셋톱박스, OTT 단말과 같이 제한적인 자원으로 구성된 장치를 통해 다수의 유저에게 제공하기 위한 MPEG-DASH 라이브 스트리밍 서버를 설계하고 구현하였다. 그리고 전송 지연을 줄이기 위해 제한적인 자원에서 활용할 수 있는 MPEG-DASH 세그먼트 캐시(Segment Cache)를 설계하고 구현하여 적용하였다.
- 4 Mbps 대역폭이 요구된다. 본 논문에서는 안정적인 8K영상을 방송하기 위해서 3개의 Multi-Channel을 결합하여 전송하고 수신 받도록 설계 하였다.
제안 방법
- Client관리를 위하여 요청되는 Client의 ID를 통해 관리하도록 설계 하였으면 서버는 요청되는 클라이언트 별로 고유번호 UUID를 할당하여 관리하도록 구성하였다. 최초서버에 접속하고 스트리밍 통신을 하기위해서는 최초 MPD파일을 수신 받고 클라이언트의 요청에 따라 영상을 제공하게 된다.
- Client로 영상을 전송하기 위한 SegmentManager는 Dashing된 Segment 파일들을 Segment에 적재하고, Cache가 Full일 경우 시간별로 Cache의 관리하도록 설계하고 구현 하였다. 또한 클라이언트에서 Segment 파일의 요청이 있을 경우 해당 Segment 파일을 Cache 또는 파일 시스템에서 Load하여 제공하는 역할을 수행한다.
- HTTP 기반으로 Client와 통신하기 위한 DashLive Connector는 그림 7과 같이 설계 하고 구현 하였다. Client로부터 스트리밍 요청을 받은 시점부터 DashLiveConnection Thread 를 생성하고 요청된 파라미터에 따라 ClientID, IndexList, MPD 데이터와 영상 Segment 전송을 시작하도록 설계 하였다. 각각의 데이터는 별도의 Thread 모듈로 설계 하여 다수의 영상 Segment와 Client 관리가 용의 하도록 설계 하였다.
- Indexing 수신되는 영상 신호를 순서대로 스트리밍하고, 빠른 검색을 위해 Timestamp 단위로 관리 한다. Dasing 모듈은 케이블로부터 수신받은 영상을 타일 단위로 분할하는 역할을 수행하도록 설계 하였고 Caching 모듈은 각각의 전송파일들을 빠르게 응답하기 위해 MPD, Segment 파일을 메모리에 캐싱(Caching) 하여 클라이언트의 요청에 최대한 빠르게 응답할 수 있도록 구성하였다. 아래 그림 2는 MPEG-DASH기반 저지연 라이브 스트리밍을 위한 서버 구조도이다.
- HTTP기반 MPEG-DASH Live 스트리밍을 하기위해서 시간별로 연속적으로 들어오는 데이터를 연속적으로 스트리밍 하기위해 DashLiveConnectionThread에서는 Index Manager를 통해 MPD를 요청한 Client의 마지막 MPD Index를 확인하고, Next Index를 요청하도록 설계 하였다. 또한 다수의 Client가 각기 다른 시간의 스트리밍을 요청할 경우 설계된 IndexManager와Cache Manager를 활용하여 가장 최신 스트리밍 데이터를 유지하고 제공하도록 설계 하였다.
- 여기서 Key는 해당 MPD의 Index이며, Value는 MPD파일의 내용을 Byte Array(byte[])으로 저장한다. IndexList를 사용하여 MPD파일의 Caching 여부를 검색하고, IndexList의 마지막 번지의 해당하는 Index를 Delete Ptr로 정의하여, Cache가 Full인 경우 Delete Ptr의 Index에 해당하는 key/value Cache Data를 HashMap에서 삭제하도록 설계하였다.
- Client로 스트리밍하기 위해서 각각의 Client정보와 스트리밍 되는 영상의 Segment파일을 관리하기 위한 ClientIndexManager, SegmentIndexManger 를 그림 4와 같이 구성하였다. 각각의 ClientIndexMap은 최종 스트리밍 된 Last Segment Index를 저장하고 관리하여 스트리밍 흐름제어 및 관리에 적용할 수 있도록 설계 하였다.
- Client로부터 스트리밍 요청을 받은 시점부터 DashLiveConnection Thread 를 생성하고 요청된 파라미터에 따라 ClientID, IndexList, MPD 데이터와 영상 Segment 전송을 시작하도록 설계 하였다. 각각의 데이터는 별도의 Thread 모듈로 설계 하여 다수의 영상 Segment와 Client 관리가 용의 하도록 설계 하였다.
- 본 논문의 구성은 2장에서 사전 연구로 기존 케이블 망 기반의 고품질 360VR영상을 스트리밍하기 위한 시스템 구조를 확인한다. 그리고 3장에서 MPEG DASH 기반의 스트리밍 서버를 설계하고 구현하였으며, 지연 시간을 줄이기 위한 Dashing 파일들에 대한 Memory Cache 구조를 설계하고 적용하였다. 또한 MPEG DASH 기반의 라이브 서비스를 적용하기 위한 Index 기능을 추가하였다.
- 여기서 Key는 Index이며, Value는 다시 Key/Value형식의 HashMap 구조를 가지며, 그 구조는 Segment Data Structure와 같이 Key는 Filename, Value는 Byte Array(byte[]) 구조의 Data로 구성된다. 그리고 IndexList를 사용하여 Segments파일의 Caching 여부를 검색하고, IndexList의 마지막 번지의 해당하는 Index를 Delete Ptr로 정의하여, Cache가 Full인 경우 Delete Ptr의 Index에 해당하는 key/value를 삭제하도록 설계 하였다.
- 본 논문에서는 IPTV Settop, OTT Settop과 같은 케이블 방송망 기반의 스트리밍 환경에서 360VR 영상과 같은 고품질 영상을 스트리밍 할 수 있도록 MPEG DASH 기반의 라이브 스트리밍 서버를 설계하고 구현하였다. 그리고 서버 처리 지연 시간을 줄이기 위해 저사양 환경에 맞추어 Dashing된 Segment, MPD 파일과 Index를 Memory에 Caching하여 서비스 하기 위한 구조를 제안하고, 구현하여 적용하였다. 그리고 실험을 통해 8K@60P급의 고해상도, 고품질 분할 영상을 사용하여 성능을 측정하고 검증하였다.
- 이번 장에서는 케이블 방송 망 기반의 IPTV, OTT Settop 환경에서 360 VR 분할 영상을 라이브로 스트리밍 서비스하기 위한 MPEG-DASH 라이브 스트리밍 서버를 설계하고 구현하였다. 그리고 스트리밍 서버에서 HTTP 응답 지연 시간을 줄이기 위해 MPD, Segment File을 효율적으로 메모리상에서 관리할 수 있는 캐시 구조를 설계하고 적용하였다.
- 그리고 서버 처리 지연 시간을 줄이기 위해 저사양 환경에 맞추어 Dashing된 Segment, MPD 파일과 Index를 Memory에 Caching하여 서비스 하기 위한 구조를 제안하고, 구현하여 적용하였다. 그리고 실험을 통해 8K@60P급의 고해상도, 고품질 분할 영상을 사용하여 성능을 측정하고 검증하였다. 지속적으로 스트리밍 프로세싱 성능을 16K급 초고해상도 영상을 지원하고, 다수의 Client Connection Coverage를 지원할 수 있도록 연구 개발을 수행할 예정이다.
- 본 논문에서는 기존 케이블에서 360 VR 스트리밍 서비스를 라이브로 IPTV 셋톱박스, OTT 단말과 같이 제한적인 자원으로 구성된 장치를 통해 다수의 유저에게 제공하기 위한 MPEG-DASH 라이브 스트리밍 서버를 설계하고 구현하였다. 그리고 전송 지연을 줄이기 위해 제한적인 자원에서 활용할 수 있는 MPEG-DASH 세그먼트 캐시(Segment Cache)를 설계하고 구현하여 적용하였다. 그리고 실험을 통해 대싱(Dashing)된 세그먼트들의 전송 지연 시간이 단축 되는 것을 확인하였다.
- 그리고 3장에서 MPEG DASH 기반의 스트리밍 서버를 설계하고 구현하였으며, 지연 시간을 줄이기 위한 Dashing 파일들에 대한 Memory Cache 구조를 설계하고 적용하였다. 또한 MPEG DASH 기반의 라이브 서비스를 적용하기 위한 Index 기능을 추가하였다. 4장에서는 실험을 통해 스트리밍 서버의 처리 지연 시간을 측정하였다.
- HTTP기반 MPEG-DASH Live 스트리밍을 하기위해서 시간별로 연속적으로 들어오는 데이터를 연속적으로 스트리밍 하기위해 DashLiveConnectionThread에서는 Index Manager를 통해 MPD를 요청한 Client의 마지막 MPD Index를 확인하고, Next Index를 요청하도록 설계 하였다. 또한 다수의 Client가 각기 다른 시간의 스트리밍을 요청할 경우 설계된 IndexManager와Cache Manager를 활용하여 가장 최신 스트리밍 데이터를 유지하고 제공하도록 설계 하였다.
- 본 논문에서 설계 및 구현한 스트리밍 케이블 방송망으로부터 전송되는 영상신호를 MPEG-DASH 기반으로 Client에 스트리밍 하기 위해 일정 시간단위로 분할하여 클라이언트로 전송하도록 설계하였다. 또한 스트리밍까지의 전 과정을 기능 별(Indexing, Dashing, Caching 등)로 모듈화 하였다. Indexing 수신되는 영상 신호를 순서대로 스트리밍하고, 빠른 검색을 위해 Timestamp 단위로 관리 한다.
- 또한 빠른 응답속도를 위해 클라이언트에서 MPD파일의 요청이 있을 경우 필요한 MPD 파일을 Cache또는 파일에서 Load하여 Client로 전송한다. 만약 MPD 파일의 요청이 있을 경우 우선 Cache에서 탐색을 수행하고, Cache에 존재하지 않을 경우 파일 시스템에서 파일을 Cache에 적재하도록 설계 하였다. MPDCache는 아래 그림 5과 같이 Key/Value 형식의 HashMap으로 구성하였다.
- 메모리 캐싱을 통한 성능 향상을 확인하기 위해 같이 스트리밍 서버에서 메모리 캐싱 기능을 사용하였을 때와 사용하지 않았을 때 클라이언트로부터 Request Message를수신한 시점부터 Segment 파일을 클라이언트에 전송하기까지의 서버 프로세싱 시간을 아래 그림 11과 같이 측정하고 평균을 내어 비교하였다.
- 본 논문에서 설계 및 구현한 스트리밍 케이블 방송망으로부터 전송되는 영상신호를 MPEG-DASH 기반으로 Client에 스트리밍 하기 위해 일정 시간단위로 분할하여 클라이언트로 전송하도록 설계하였다. 또한 스트리밍까지의 전 과정을 기능 별(Indexing, Dashing, Caching 등)로 모듈화 하였다.
- 스트리밍 서비스 부는 Index와 Client 정보를 관리하기 위한 IndexManager, Dashing된 Segment파일을 관리하기 위한 SegmentManager, Dashing된 MPD파일을 관리하기 위한 MPDManager, 스트리밍 Connection(Response, Request)를 처리 하기 위한 DashLiveConnector, DashLive ConnectionThread 모듈로 설계 하였다.
- 이번 장에서는 본 논문에서 설계하고 구현한 스트리밍 서버의 기능 동작을 확인하고, 성능을 측정하였다.
- 이번 장에서는 케이블 방송 망 기반의 IPTV, OTT Settop 환경에서 360 VR 분할 영상을 라이브로 스트리밍 서비스하기 위한 MPEG-DASH 라이브 스트리밍 서버를 설계하고 구현하였다. 그리고 스트리밍 서버에서 HTTP 응답 지연 시간을 줄이기 위해 MPD, Segment File을 효율적으로 메모리상에서 관리할 수 있는 캐시 구조를 설계하고 적용하였다.
- 저지연 라이브 스트리밍을 위해 MPEG-DASH 기반 Streaming Protocol에 기반하여 클라이언트와 스트리밍 서버 간 통신하기 위한 Request URL에 해당하는 HTTP 1.1 Get Method 방식의 URI 구조와, 라이브 메시지 프로토콜을 설계 하고 구현하였다.
- 제안하는 스트리밍 서버의 구조는 위 그림 1과 같이 방송 케이블로부터 영상을 수신하고, 수신된 영상을 Dashing, Indexing하는 수신부와 Client로 영상을 스트리밍하기 위해 Dashing된 영상을 Caching하고, Client의 요청에 따라 MPD, Dash Segment를 전송하는 스트리밍 서비스부(송신부)로 구성되어 있다.
- 와 성능을 비교 측정하였다. 측정 방법은 클라이언트 단에서 1개의 화면을 구성하기 위해 Minimum Duration이 1000ms인 6개의 Segment Tiles로 구성된 Adaptation Set을 모두 수신하는데 걸리는 시간을 위 표 2의 각 시료 영상별로 측정하여 비교분석하였으며, 그 결과는 아래 그림 13과 같다. 성능 측정 환경은 표 1과 동일하다.
- 클라이언트에서 스트리밍 서버로 ClientID, MPD, Segment File을 요청하는 URL의 GET URI 구조를 설계하고 구현하였다.
- 클라이언트과 스트리밍 서버 간 Message 교환 프로토콜시퀀스는 위 그림 8과 같다. 클라이언트에서 스트리밍 서버로 초기 연결 시 Client ID를 획득하고, 그 이후 ClientID를매개변수로 하여 HTTP 1.1 기반의 GET방식 URL을 사용 하여 클라이언트에서 스트리밍 서버로 MPD, Segment 파일을 요청하도록 설계 하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 시료 영상은 위 표 2와 같이, 3x4 Tile로 분할되어 HEVC로 인코딩된 8K급 고화질 분할 영상을 사용하였다.
데이터처리
- 본 논문에서 제안한 저지연 스트리밍 서버의 성능 비교평가를 위해 Dash Low Latency Web Server [7] 와 성능을 비교 측정하였다. 측정 방법은 클라이언트 단에서 1개의 화면을 구성하기 위해 Minimum Duration이 1000ms인 6개의 Segment Tiles로 구성된 Adaptation Set을 모두 수신하는데 걸리는 시간을 위 표 2의 각 시료 영상별로 측정하여 비교분석하였으며, 그 결과는 아래 그림 13과 같다.
성능/효과
- 그리고 전송 지연을 줄이기 위해 제한적인 자원에서 활용할 수 있는 MPEG-DASH 세그먼트 캐시(Segment Cache)를 설계하고 구현하여 적용하였다. 그리고 실험을 통해 대싱(Dashing)된 세그먼트들의 전송 지연 시간이 단축 되는 것을 확인하였다.
- 각 영상 별 메모리 캐싱 사용 시, 미사용 시 Segment Tile 을 전송하기까지 걸린 서버 프로세싱 시간 측정 결과는 아래 그림 12와 같다. 메모리 캐싱을 사용하였을 때 Segment Tile별 전송 프로세싱 시간이 약 2~3ms 정도 단축 되는 것을 확인할 수 있었다.
- 성능 측정 결과 본 논문에서 설계하고 구현한 스트리밍 서버는 50,000kbps, 8K@60P급 이상의 고해상도, 고화질 분할 영상을 충분히 스트리밍 할 수 있음을 확인하였다.
후속연구
- 그리고 실험을 통해 8K@60P급의 고해상도, 고품질 분할 영상을 사용하여 성능을 측정하고 검증하였다. 지속적으로 스트리밍 프로세싱 성능을 16K급 초고해상도 영상을 지원하고, 다수의 Client Connection Coverage를 지원할 수 있도록 연구 개발을 수행할 예정이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.