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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정광수
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 광운대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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비디오 스트리밍 서비스에 대한 수요가 증가하면서 HTTP 적응적 스트리
밍 (HTTP Adaptive Streaming, HAS) 서비스가 널리 활용되고 있다. 최근에
는 모바일 기기들이 다중 네트워크 인터페이스를 지원하고 UHD (Ultra High
Definition) 비디오 콘텐츠와 같이 높은 네트워크 대역폭을 요구하는 서비스들
이 등장하면서 복수의 네트워크 경로를 동시에 사용하여 비디오 콘텐츠를 스
트리밍하는 다중경로 기반 HAS (Multi-Path based HAS, MPHAS)에 대한
연구가 활발하게 진행되어 왔다.
MPHAS는 비디오 세그먼트를 요청하는 방식에 따라 세그먼트 요청 방식
의 다중경로 기반 HAS (Segment Request based MPHAS, SR-MPHAS)와
블록 요청 방식의 다중경로 기반 HAS (Block Request based MPHAS,
BR-MPHAS)로 구분된다. SR-MPHAS는 다중경로를 통해 하나의 세그먼트
를 다운로드한 후 그 다음 세그먼트를 요청하는 방식으로 동작한다.
BR-MPHAS는 다중경로를 통해 서로 같은 품질을 갖는 다수의 세그먼트 집
합인 블록을 다운로드한 후 그 다음 블록을 요청하는 방식으로 동작한다.
기존의 MPHAS 기법들은 다중 무선 네트워크 환경에서 QoE (Quality of
Experience)가 저하되는 문제점이 있다. SR-MPHAS는 세그먼트 요청의 주
기가 짧기 때문에 네트워크 변화에 빠르게 반응할 수 있어 영상을 끊김 없이
재생하는 데 유리하다. 그러나 무선 네트워크와 같이 대역폭이 빈번하게 변
하는 환경에서 SR-MPHAS는 품질 변경을 잦게 수행하는 문제가 있다.
BR-MPHAS는 품질을 결정하는 주기가 SR-MPHAS보다 길기 때문에 무선
네트워크 환경에서 빈번한 품질 변경 문제를 줄이는 데 효과적이다. 그러나
대역폭이 급격하게 변하는 경우 BR-MPHAS는 네트워크 변화에 느린 반응
성 문제로 인해 재생 끊김 및 비효율적인 대역폭 활용 문제를 일으킬 수 있
다.
본 논문에서는 다중 무선 네트워크 환경에서 기존 MPHAS의 빈번한 품질
변경 문제 및 네트워크 변화에 느린 반응성 문제를 해결하여 QoE를 향상시
키기 위해 블록 요청 기반의 HTTP 적응적 스트리밍 기법인 BRAS (Block
Request based MPHAS)를 제안한다. BRAS는 다중 무선 네트워크 환경에서
빈번한 품질 변경 문제를 줄이고 대역폭이 급격하게 변하는 네트워크 환경에
서도 적응을 빠르게 하기 위해 버퍼 기반의 블록 길이 조절 기법과 네트워크
상태, 버퍼 정보, 콘텐츠 특성을 고려한 블록 품질 조절 기법을 제안한다. 또
한 세그먼트 재정렬 문제를 완화하기 위해 분할 요청 기반의 블록 스케줄링
기법을 제안한다.
제안하는 기법의 성능을 평가하기 위해 NS-3 (Network Simulator) 시뮬
레이터를 사용해 기존 MPHAS 기법들과 비교하였다. 실험 결과를 통해 제안
하는 기법이 급격한 대역폭 변화에 빠르게 적응하고 품질 변경 빈도를 줄임
으로써 QoE를 향상시키는 것을 확인하였다.
밍 (HTTP Adaptive Streaming, HAS) 서비스가 널리 활용되고 있다. 최근에
는 모바일 기기들이 다중 네트워크 인터페이스를 지원하고 UHD (Ultra High
Definition) 비디오 콘텐츠와 같이 높은 네트워크 대역폭을 요구하는 서비스들
이 등장하면서 복수의 네트워크 경로를 동시에 사용하여 비디오 콘텐츠를 스
트리밍하는 다중경로 기반 HAS (Multi-Path based HAS, MPHAS)에 대한
연구가 활발하게 진행되어 왔다.
MPHAS는 비디오 세그먼트를 요청하는 방식에 따라 세그먼트 요청 방식
의 다중경로 기반 HAS (Segment Request based MPHAS, SR-MPHAS)와
블록 요청 방식의 다중경로 기반 HAS (Block Request based MPHAS,
BR-MPHAS)로 구분된다. SR-MPHAS는 다중경로를 통해 하나의 세그먼트
를 다운로드한 후 그 다음 세그먼트를 요청하는 방식으로 동작한다.
BR-MPHAS는 다중경로를 통해 서로 같은 품질을 갖는 다수의 세그먼트 집
합인 블록을 다운로드한 후 그 다음 블록을 요청하는 방식으로 동작한다.
기존의 MPHAS 기법들은 다중 무선 네트워크 환경에서 QoE (Quality of
Experience)가 저하되는 문제점이 있다. SR-MPHAS는 세그먼트 요청의 주
기가 짧기 때문에 네트워크 변화에 빠르게 반응할 수 있어 영상을 끊김 없이
재생하는 데 유리하다. 그러나 무선 네트워크와 같이 대역폭이 빈번하게 변
하는 환경에서 SR-MPHAS는 품질 변경을 잦게 수행하는 문제가 있다.
BR-MPHAS는 품질을 결정하는 주기가 SR-MPHAS보다 길기 때문에 무선
네트워크 환경에서 빈번한 품질 변경 문제를 줄이는 데 효과적이다. 그러나
대역폭이 급격하게 변하는 경우 BR-MPHAS는 네트워크 변화에 느린 반응
성 문제로 인해 재생 끊김 및 비효율적인 대역폭 활용 문제를 일으킬 수 있
다.
본 논문에서는 다중 무선 네트워크 환경에서 기존 MPHAS의 빈번한 품질
변경 문제 및 네트워크 변화에 느린 반응성 문제를 해결하여 QoE를 향상시
키기 위해 블록 요청 기반의 HTTP 적응적 스트리밍 기법인 BRAS (Block
Request based MPHAS)를 제안한다. BRAS는 다중 무선 네트워크 환경에서
빈번한 품질 변경 문제를 줄이고 대역폭이 급격하게 변하는 네트워크 환경에
서도 적응을 빠르게 하기 위해 버퍼 기반의 블록 길이 조절 기법과 네트워크
상태, 버퍼 정보, 콘텐츠 특성을 고려한 블록 품질 조절 기법을 제안한다. 또
한 세그먼트 재정렬 문제를 완화하기 위해 분할 요청 기반의 블록 스케줄링
기법을 제안한다.
제안하는 기법의 성능을 평가하기 위해 NS-3 (Network Simulator) 시뮬
레이터를 사용해 기존 MPHAS 기법들과 비교하였다. 실험 결과를 통해 제안
하는 기법이 급격한 대역폭 변화에 빠르게 적응하고 품질 변경 빈도를 줄임
으로써 QoE를 향상시키는 것을 확인하였다.
목차
제 1 장 서 론 1제 2 장 관련 연구 32.1 HTTP 적응적 스트리밍 서비스 32.2 HTTP 적응적 스트리밍 서비스의 QoE 인자 52.3 다중경로 기반의 HTTP 적응적 스트리밍 서비스 6제 3 장 제안하는 BRAS 기법 143.1 BRAS의 개요 143.2 분할 요청 기반의 블록 스케줄러 183.3 다중경로 환경에서 블록 기반의 대역폭 측정 기법 203.4 버퍼 기반의 블록 길이 조절 기법 213.5 QoE 향상을 위한 블록 품질 조절 기법 24제 4 장 실험 및 성능 평가 274.1 실험 환경 274.2 시나리오 1: 대역폭이 빈번하게 변화하는 환경 304.3 시나리오 2: 대역폭이 급격하게 변화하는 환경 324.4 정량적 성능 평가 34제 5 장 결 론 37참 고 문 헌 39
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