다중 클라이언트 환경에서 HTTP 적응적 스트리밍의 효율적인 대역폭 활용을 위한 비디오 품질 조절 기법

김민수,김희광,정광수 한국정보과학회 2018 정보과학회논문지 Vol.45 No.1

When multiple clients share bandwidth and receive a streaming service, HTTP Adaptive Streaming has a problem in that the bandwidth is measured inaccurately due to the ON-OFF pattern of the segment request. To solve the problem caused by the ON-OFF pattern, the proposed PANDA (Probe AND Adapt) determines the quality of the segment to be requested while increasing the target bandwidth. However, since the target bandwidth is increased by a fixed amount, there is a problem in low bandwidth utilization and a slow response to changes in bandwidth. In this paper, we propose a video quality control scheme that improves the low bandwidth utilization and slow responsiveness of PANDA. The proposed scheme adjusts the amount of increase in the target bandwidth according to the bandwidth utilization after judging the bandwidth utilization by comparing the segment download time and the request interval. Experimental results show that the proposed scheme can fully utilize the bandwidth and can quickly respond to changes in bandwidth. 다수의 클라이언트가 대역폭을 공유해 스트리밍 서비스를 받는 경우 HTTP 적응적 스트리밍(HTTP Adaptive Streaming)은 세그먼트 요청의 ON-OFF 패턴으로 인해 대역폭을 부정확하게 측정하는 문제가 있다. ON-OFF 패턴으로 인한 문제를 해결하기 위해 제안된 PANDA (Probe AND Adapt)는 목표 대역폭을 증가시키면서 요청할 세그먼트의 품질을 결정한다. 하지만 목표 대역폭을 고정된 양만큼 증가시키기 때문에 대역폭 활용도가 낮고 대역폭 변화에 느리게 반응하는 문제가 있다. 본 논문에서는 PANDA의 낮은 대역폭 활용도와 느린 반응성을 개선하기 위한 비디오 품질 조절 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 세그먼트 다운로드 시간과 요청 간격을 비교해 대역폭 활용도를 판단한 후 대역폭 활용도에 따라 목표 대역폭을 증가시키는 양을 조절한다. 실험을 통하여 제안하는 기법이 대역폭을 충분히 활용하고 대역폭 변화에 빠르게 반응하는 것을 확인하였다.

효율적인 대역폭 이용과 정진폭 신호 전송을 위한 CACB-Q²PSK 변조

홍대기(Hong, Dae-Ki) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.1

본 논문에서는 정진폭 선호 특성을 갖는 기존의 정진폭 부호화된 다중 부호 이진 직교 (CACB: Constant Amplitude Coded Multicode Biorthogonal) 변조의 구조를 유지하면서 대역폭 효율을 증가시킴으로써 전송률을 높일 수 있는 방식을 제안한다. 높은 대역폭 효율을 얻기 위한 방식으로는 기존에 제안되었던 직교위상-직교위상 변조 (Q²PSK: Quadrature-Quadrature Phase Shift Keying), 그리고 정진폭 직교위상-직교위상 변조 (CA-Q²PSK: Constant Amplutde-O²PSK) 방식을 이용한다. 먼저 가장 간단한 결합 방식인 CACB-Q²PSK 방식을 제안한다. 이 방식은 대역 폭 효율은 증가하지만 정진폭 특성을 얻을 수는 없기 때문에 정진폭 특성을 유지하기 위한 새로운 첫 번째 CACB-CA-Q²PSK (CACB-CA-Q²PSK I) 변조 방식을 제안한다. 그러나 이 방식은 정진폭을 얻기 위해 여분의 부호화 과정이 필요하므로 대역폭 효율이 낭비되는 단점이 있다. 마지막으로 대역폭 효율을 감소시키지 않는 새로운 두 번째 CACB-CA-Q²PSK (CACB-CA-Q²PSK II) 변조 방식을 제안한다, 컴퓨터 모의실험을 통해 제안된 시스템의 성능을 평가함으로서 제안된 CACB-CA-Q²PSK II 변조 방식의 효율성을 보이도록 한다. In this paper, we propose new modulation schemes using the conventional CACB modulation with constant amplitude property. Also the proposed modulation schemes supports high transmission data rate by increasing the spectral efficiency. In order to obtain the high spectral efficiency, the Q²PSK and CA-Q²PSK are used. We explain the simplest combining modulation scheme of CACB and Q²PSK (i.e., CACB-Q²PSK). However, this modulation scheme cannot support the constant amplitude property. Hence the first CACB-CA-Q²PSK (or CACB-CA-Q²PSK I) modulation scheme is proposed for the constant amplitude property. In the modulation scheme, the redundant constant amplitude encoding (spectral efficiency decrease) is required. Therefore, the second CACB-CA-Q²PSK (or CACB-CA-Q²PSK Ⅱ) modulation scheme is proposed retaining the constant amplitude and the spectral efficiency. Computer simulations show that the proposed CACB-CA-Q²PSK Ⅱ is the efficient modulation scheme.

효율적인 스트리밍 서비스를 위한 가용대역폭 측정 기법

이희상(Heesang Lee),이선헌(Sunhun Lee),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.34 No.2

가용대역폭(Available Bandwidth) 측정 기법을 이용한 기존 스트리밍 프로토콜들(Streaming Protocol)은 가용대역폭을 측정하는 것에 있어서 정확성이 떨어지는 문제와 측정 속도가 느리다는 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 기존 가용대역폭 측정방법에 대한 연구가 가지고 있는 한계점을 극복하기 위해서 새로운 가용대역폭 측정 기법인 NABO(New Available Bandwidth measurement based on One-Way Delay)를 제안한다. NABO는 OWD(One-Way Delay)에 포함되어 있는 경쟁 트래픽이 없을 때의 전송 지연시간을 추출해 내고, 그 이후에 OWD에 반영하는 전송 지연시간을 제외한 경쟁트래픽에 의한 가변적인 지연을 측정함으로써 경쟁트래픽의 양을 측정한다. 이를 통해서 병목링크의 고정대역폭에서 경쟁트래픽의 대역폭을 제외한 가용대역폭을 정확하고 빠르게 산출한다. NABO의 성능을 검증하기 위한 실험 결과, 제안한 NABO가 다양한 네트워크 환경에서 스트리밍 서비스(Streaming Service)의 요구사항을 효율적으로 만족시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. Streaming protocol with the Available Bandwidth measurement scheme has problems that are to measure a Available Bandwidth uncorrectly and slowly. In this basis, in order to overcome limitations of the previous streaming protocols, we propose the NABO that is a New Available Bandwidth measurement scheme used by OWD(One-Way Delay). Proposed NABO(New Available Bandwidth measurement based on OWD) measures the constant transmission delay occurred by bottleneck link capacity and the variable delay. Competing traffic contribute to the variable delay. Through the measurement of the constant transmission delay and the competing traffic, a NABO can measure the Available Bandwidth correctly and fast in network. The simulation result proves that the proposed NABO has a performance that satisfies both accuracy viewpoint and measurement speed viewpoint.

리눅스의 네트워크 I/O 대역폭 보장을 위한 네트워크 및 CPU 자원관리 기법

임인구(Yin-Goo Yim),김주호(Jooho Kim),조중연(Joong-Yeon Cho),진현욱(Hyun-Wook Jin) 한국정보과학회 2018 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.24 No.12

리눅스의 네트워크 대역폭 예약 프레임워크는 자원의 보장성보다는 제약에 초점을 두고 있다. 따라서 네트워크 집중적인 실시간 응용을 지원하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 예약된 네트워크 대역폭을 보장하기 위한 도구를 제안한다. 제안된 도구는 네트워크 대역폭 예약이 물리네트워크가 제공하는 최대 대역폭을 넘지 않도록 스케줄링 가능성을 분석하며, 비실시간 네트워크 흐름에 의한 간섭을 막기 위해서 이들의 자원 사용량을 동적으로 제한한다. 또한, 실시간 네트워크 흐름의 CPU 대역폭 자원이 비실시간 네트워크 흐름의 CPU 자원 사용에 의해 간섭받지 않도록 제한한다. 실험결과 고성능 네트워크 환경에서도 대역폭 자원을 성공적으로 보장하는 것을 확인하였으며, CPU 자원에 대한 추가적인 고려를 통해 네트워크 대역폭 자원 보장성을 증대시킬 수 있음을 확인한다. Linux`s network bandwidth reservation framework focuses on restricting rather than on resource guarantee. Therefore, it is difficult to support network-intensive real-time applications. In order to solve this problem, we propose a tool that guarantees network I/O bandwidth resources. The proposed tool performs schedulability analysis so that the network bandwidth reservation does not exceed the maximum bandwidth provided by the physical network. In addition, it dynamically restricts the resource usage of competing tasks to prevent interference due to the non-real-time network flow. It also limits the CPU bandwidth resources of the real-time network flows from being interfered by the CPU resource usage of the non-real-time network flows. Experimental results confirm that bandwidth resource guarantee is throughput successfully even in high performance network environment. Also it is confirmed that network bandwidth resource can be increased by taking additional consideration of CPU resource to guarantee network bandwidth.

가용대역폭 관리를 통한 영상 스트리밍 서비스 품질 제어 시스템 설계 및 구현

이인선(In Sun Lee),김현종(Hyun Jong Kim),최성곤(Seong Gon Choi) 한국콘텐츠학회 2010 한국콘텐츠학회논문지 Vol.10 No.9

본 논문은 차세대 통합망 환경에서 IPTV와 같은 영상 스트리밍 서비스를 위해 종단간 가용대역폭 모니터링을 통하여 영상 품질을 제어할 수 있는 영상 품질 제어 시스템(VQCS)을 제안한다. IPTV 서비스를 통해 영상, 음성 및 게임과 같은 다양한 멀티미디어 서비스들을 제공할 수 있으며 이런 서비스들은 대용량의 대역폭을 소비하게 된다. 이때 네트워크 가용대역폭이 부족할 경우 영상 끊김, 형태 왜곡 및 잔상과 같은 영상 품질 저하가 발생하게 된다. 영상 스트리밍 서비스의 품질을 안정적으로 제어하기 위해서는 가용대역폭 모니터링 방안이 요구된다. 이에 우리는 단말 내의 영상 품질 제어 시스템에서 IP 헤더 내의 전체길이(Total Length) 필드를 이용하여 단위시간 동안 링크를 점유하고 있는 패킷 양 계산을 통해 가용 대역폭을 측정하였으며, 가용대역폭 정보를 기반으로 네트워크 내의 스케일러빌리티 추출기는 영상 스트림 데이터율을 적응적으로 선택하여 대역폭 부족으로 인한 영상 스트리밍의 품질 저하를 막아 서비스 품질을 향상시킬 수 있다. In this paper, we propose video quality control system(VQCS) which can control video service quality through the monitoring of end-to-end available bandwidth for video streaming service like IPTV in NGN convergence network. Various multimedia services such as video, voice and gaming service can be provided by IPTV, and these services require large amounts of bandwidth. At this time, video quality degradation like video jerkiness, block distortion and blurring is caused when network available bandwidth is insufficient. Available bandwidth monitoring method is need to stably control video streaming quality. So, we periodically calculate the amount of the packets in link and measure available bandwidth by using total length field in IP header at terminal. Scalability extractor in network selects suitable video streaming data rate based on available bandwidth and transports video streaming with adaptive data rate to prevent video quality deterioration.

Reconfigurable RF 대역통과 여파기 기술

윤상원,조영호 에스케이텔레콤 (주) 2010 Telecommunications Review Vol.20 No.5

Reconfigurable RF 대역통과 여파기는 중심주파수와 통과대역폭이 모두 가변되는 여파기로서 대역통과 여파기의중심주파수만이 가변되는 tunable RF 대역통과 여파기에서 더욱 발전된 여파기 형태이다. 최근 다중 모드/다중 대역통신 시스템에서 그 필요성이 크게 대두되고 있는 반면, 연구는 시작단계에 있는 상황이어서 아직 설계기술이 완전히정립되지 못한 단계에 있다. 따라서 전체적인 발전 방향을 알아보기 위해서는 먼저 reconfigurable RF 대역통과 여파기의 요소 기술이 되는 tunable RF 대역통과 여파기 설계기술에 대해 검토하는 것이 필요하다고 판단된다. 중심주파수를 가변시키는 여파기와 통과대역폭만이 가변되는 두 종류의 tunable RF 대역통과 여파기들의 설계방법과 그 연구결과들을 비교한다. 마지막으로 현재까지 발표된 중심주파수와 통과대역폭이 모두 가변되는 reconfigurable 대역통과여파기의 구조들을 소개함으로서 다중 대역/다중 모드 통신 시스템을 위한 RF 대역통과 여파기 설계 연구의 진화방향을 살펴본다.

다단 FSCS를 이용한 초광대역 특성의 대역저지 필터

윤태순(Tae-Soon Yun) 한국전자통신학회 2020 한국전자통신학회 논문지 Vol.15 No.3

본 논문에서는 결합선로와 개방형 스터브를 통해 간단히 구현되는 FSCS의 결합계수에 따른 특성을 분석하고, FSCS로 구현되는 대역저지 필터의 대역저지 대역폭을 향상시키고자 다단의 FSCS를 제안하였다. FSCS는 스터브에 의해 기본 공진 주파수가 결정되며 결합선로의 결합계수에 의해 대역폭을 조절할 수 있다. 논문에서는 결합선로와 스터브의 전기적 길이를 절반으로 하는 FSCS를 추가로 연결하여 다단 FSCS를 구현하였으며, 3단 FSCS로 구성된 대역저지 필터는 저지 대역 177.3% (1.15~12.72GHz)와 저지대역에서의 최대 반사 손실 1dB의 측정 결과를 보였다. In this paper, the analysis of the FSCS (frequency-selected coupling structure) as the coupling coefficient and multi-stage FSCS for enhanced bandstop bandwidth is suggested. The FSCS is composed by the connected coupled-line and open-stub. Basically, the resonance frequency of the FSCS is given by the electrical length of the stub, and the bandwidth is controlled by the coupling coefficient. Multi-stage FSCS is made by addition of another FSCS with the half electrical length. Manufactured bandstop filter using 3 stage FSCS is measured with the stopband of 177.3% and the maximum return loss of 1dB.

AMR 기반 저 전력 인공 대역 확장 기술 개발

구본강,박희완,주연재,강상원,Koo, Bon-Kang,Park, Hee-Wan,Ju, Yeon-Jae,Kang, Sang-Won 한국음향학회 2011 韓國音響學會誌 Vol.30 No.4

대역폭 확장 (Bandwidth Extension)은 300-3400 Hz 대역의 협대역 음성 신호를 50-7000 Hz 대역의 광대역 음성신호로 확장하여 협대역 음성신호의 음질과 명료도를 높이는 기술이다. 본 논문에서는 협대역 음성 정보만을 이용해서 광대역 음성신호를 추정하는 인공 대역폭 확장 기술을 설계하여, ITU-T 협대역 표준 음성 코덱인 AMR (adaptive multi-rate) 복호화기에 내장시킴 (embedded)으로써, 대역폭 확장 모듈에서의 LPC 분석 및 LSP 해석과 관련된 계산량을 감소시켰고, 알고리즘 지연도 줄였다. 그리고 SDS (single distance search) 고속 탐색 방식을 대역폭 확장 시스템의 코드북 매핑에 적용하여, 최종적으로 저 전력 대역 확장 AMR 복호화기를 설계하였다. 제안된 대역폭 확장 방법은 AMR 복호화기 후단에 독립적으로 설치되는 기존 DTE (decode then extend)방식에 비해 28 % 정도의 계산량을 줄이고 알고리즘 지연도 20 msec 줄였다. 또한 제안방식은 피치정보를 이용한 classified 코드북 매핑 방식을 사용하여 스펙트럼 포락선을 확장하였고, 코드 벡터 탐색 시 가중치를 적용하여 광대역 합성 음성의 성능을 향상시켰다. Bandwidth extension is a technique to improve speech quality and intelligibility, extending from 300-3400 Hz narrowband speech to 50-7000 Hz wideband speech. This paper designs an artificial bandwidth extension (ABE) module embedded in the AMR (adaptive multi-rate) decoder, reducing LPC/LSP analysis and algorithm delay of the ABE module. We also introduce a fast search codebook mapping method for ABE, and design a low power BWE technique based on the AMR decoder. The proposed ABE method reduces the computational complexity and the algorithm delay, respectively, by 28 % and 20 msec, compared to the traditional DTE (decode then extend) method. We also introduce a weighted classified codebook mapping method for constructing the spectral envelope of the wideband speech signal.

효율적이고 공정한 대역폭 할당을 위한 제휴 게임과 협상 게임의 성능 평가

박재성,Park, Jae-Sung 한국정보처리학회 2010 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.17 No.4

공리적 접근 방법을 이용한 제휴 (Coalition) 게임 이론과 협상 (Bargaining) 게임 이론을 이용하여 다수의 노드가 대역폭을 공유하는 환경에서 각 노드의 트래픽 입력율에 따라 공정하고 효율적으로 대역폭을 할당하는 방안들이 제시되어 왔다. 이들 기법들은 게임 이론이 제공하는 수학적 근거에 따라 공리적 공정성을 만족한다. 그러나 이들 게임들의 공리는 서로 다르기 때문에 동일 통신 환경에서도 각 송신 노드에게 할당되는 대역폭은 달라진다. 따라서 본 논문에서는 이들 게임 이론들을 이용하여 대역폭 할당 문제를 모델링하고 다양한 통신 환경에서 각 게임 기법들에 의해 송신 노드에 할당되는 대역폭과 이로 인한 손실율을 정량적으로 비교 분석하였다. 분석 결과 협상 게임은 입력율이 낮은 노드보다 입력율이 높은 노드에게 상대적으로 대역폭을 적게 할당하고 제휴 게임은 송신 노드들의 입력율에 비례하여 대역폭을 할당한다는 것을 보였다. Fair and efficient bandwidth allocation methods using the coalition game theory and the bargaining game theory following the axiomatic approach have been proposed when sending nodes with different traffic input rate try to share the bandwidth. These methods satisfy the axiomatic fairness provided by the mathematical ground of the game theories. However, since the axioms of the two game models are different from one another, the allocated bandwidths to each sending nodes become different even in the same communication environments. Thus, in this paper, we model the bandwidth allocation problem with these game theories, and quantitatively compare and analyze the allocated bandwidth and loss rate of each sending nodes in various communication environments. The results show that the bargaining game allocates relatively less bandwidth to a node with a higher sending rate than that with a lower sending rate while coalition game allocates bandwidth according to the sending rate of each node.

협력 게임 이론을 이용한 대역폭 할당 기법의 성능 비교

박재성,임유진,Park, Jae-Sung,Lim, Yu-Jin 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.18 No.2

게임 이론은 다수의 사용자에게 공유 자원을 효율적이고 공정하게 분배할 수 있는 이론적 기반을 제공하므로 이를 대역폭 할당에 이용하려는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 그러나 게임 이론에 의한 대역폭 할당 기법들은 적용한 게임 기법들에 따라 동일 조건에서 할당하는 대역폭이 달라진다. 그러나 현재까지 네트워크 분야에서는 게임 이론의 수학적 근거만을 차용하고 있으며 이들이 대역폭 할당 문제에 적용될 때 각 기법 별 특성에 대한 정량적 비교 분석은 이루어지고 있지 않다. 이에 따라 본 논문에서는 다수의 노드가 대역폭을 공유하는 경우 파산(Bankruptcy) 게임 이론과 협상(Bargaining) 게임 이론을 이용하여 송신 노드의 입력율에 따른 각 노드 별 대역폭 할당 기법들의 특성을 비교 분석하고 이에 따른 향후 연구 방향을 제시한다. Since the game theory provides a theoretical ground to distribute a shared resource between demanding users in a fair and efficient manner, it has been used for the bandwidth allocation problem in a network. However, the bandwidth allocation schemes with different game theory assign different amount of bandwidth in the same operational environments. However, only the mathematical framework is adopted when a bandwidth allocation scheme is devised without quantitatively comparing the results when they applied to the bandwidth allocation problem. Thus, in this paper, we compare the characteristics of the bandwidth allocation schemes using the bankrupt game theory and the bargaining game theory when they applied to the situation where nodes are competing for the bandwidth in a network. Based on the numerical results, we suggest the future research direction.