멀티미디어 네트워크 통신과 응용 2008. 11. 26 송 성도 송 성도 멀티미디어 데이터 전송의 품질 (1) 서비스 품질(Q S) 멀티미디어 데이터 전송의 품질 (1) 서비스 품질(QoS) 데이터율 전송 속도의 측정, 초당 킬로비트(kbp)나 메가비트(Mbps)로 표시 전송 속도의 측정, 초당 킬로비트(kbp)나 메가비트(Mbps)로 표시 대기 시간 전송에서 수신까지 걸리는 최대시간 밀리세컨드(msec)로 측정 전송에서 수신까지 걸리는 최대시간, 밀리세컨드(msec)로 측정 왕복 지연 시간이 50msec를 초과하면 에코(echo) 감지 일방향 지연이 250msec보다 길어지면 대화의 충돌 발생 패킷의 분실이나 에러 패킷화된 데이터 전송의 에러율의 측정 비압축 오디오/비디오에 대한 바람직한 패킷 손실은 1 2 비압축 오디오/비디오에 대한 바람직한 패킷 손실은 < 10 -2
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멀티미디어 네트워크 통신과 응용
2008. 11. 26
송 성도송 성도
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (1)
서비스 품질(Q S)
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (1)
서비스 품질(QoS)데이터율
전송 속도의 측정, 초당 킬로비트(kbp)나 메가비트(Mbps)로 표시전송 속도의 측정, 초당 킬로비트(kbp)나 메가비트(Mbps)로 표시
대기 시간
전송에서 수신까지 걸리는 최대시간 밀리세컨드(msec)로 측정전송에서 수신까지 걸리는 최대시간, 밀리세컨드(msec)로 측정
왕복 지연 시간이 50msec를 초과하면 에코(echo) 감지
일방향 지연이 250msec보다 길어지면 대화의 충돌 발생
패킷의 분실이나 에러
패킷화된 데이터 전송의 에러율의 측정
비압축 오디오/비디오에 대한 바람직한 패킷 손실은 1 2비압축 오디오/비디오에 대한 바람직한 패킷 손실은 < 10-2
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (2)
지터(지연 지터)
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (2)
지터(지연 지터)
오디오/비디오 재생에 대한 일정함의 측정
큰 버퍼(지터 버퍼)를 사용하면 충분한 프레임을 보관 할 수 있음 -> 대기 시간 증가
싱크 스큐(sync skew)
멀티미디어 데이터 동기화의 측정, 밀리세컨드(msec)로 표시
좋은 립 동기를 위한 오디오와 비디오 사이의 싱크 스큐의 한계는 ±80 msec
비디오가 음성을 앞지르면 120 msec, 음성이 앞지르면 20 msec
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (3)
멀티미디어 서비스 클래스
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (3)
멀티미디어 서비스 클래스
실시간(대화형)
양방향, 낮은 대기시간과 지터, 우선순위가 설정된 전송
우선권 데이터
우선순위가 설정된 전송에 있어서 양방 통행, 낮은 손실과 낮은 대기시간
은(Silver)은(Silver)
보통의 대기시간과 지터, 엄격한 순서와 싱크, 일방향 통행 혹은 양방향 통행
최선 노력(배경)
비실시간 요구비실시간 요구
동(Bronze)
전송에 대한 무보장
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (4)멀티미디어 데이터 전송의 품질 (4)
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (6)
감지된 Q
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (6)
감지된 Qos
ITU에서 정의
그 서비스를 사용하는 사람들의 만족도를 결정하는 서비스 성능에 대한 총체적인 효과
규칙성은 대기시간보다 더 중요
시간적인 바로잡음은 소리와 그림의 질보다 더 중요
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (5)
IP 프로토콜을 위한 Q S
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (5)
IP 프로토콜을 위한 QoSIP는 ”최선-노력” 통신 기술, 서로 다른 IP 응용을 구별하지 않음-> IP를 통한 QoS를 제공하기 어려움> IP를 통한 QoS를 제공하기 어려움
풍부한 대역폭이 QoS를 향상시키지만복잡한 네트워크에서 풍부한 대역폭이 항상 가능할 것 같지는 않음
차별화된 서비스(DiffServ)는 패킷을 분류하여차별화된 취급을 가능케 하기 위해DiffServ 코드를 사용
IPv4 패킷에 있는 서비스 형태(TOS)의 8개 항과IPv6 패킷에 있는 트래픽 클래스 8개 항목
단순하고 잘 확장될 수 있기 때문에 영역 간 네트워크와 기업 네트워크에 사용단순하고 잘 확장될 수 있기 때문에 영역 간 네트워크와 기업 네트워크에 사용
다른 QoS 기술과 연계해서 QoS 기술로 떠오르고 있음
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (8)
다중 프로토콜 라벨 스위칭(MPLS)
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (8)
다중 프로토콜 라벨 스위칭(MPLS)
IP 위에 프로토콜을 올려 놓음으로써 IP와 ATM과 같은 OSI 계층 2의 결합을 수용
라벨 스위치 패스(LSP)라 불리는 터널 생성라벨 스위치 패스 라 불리는 터널 생성
백본 IP 네트워크는 연결-발생적이 됨
장점
트래픽 엔지니어링(TE) - 통행 흐름 통제 가상 사설 네트워크(VPN) 지원트래픽 엔지니어링(TE) - 통행 흐름 통제, 가상 사설 네트워크(VPN) 지원
TE와 VPN 모두 멀티미디어 데이터에 대한 QoS의 전달을 도움
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (9)
우선순위를 갖는 배송
멀티미디어 데이터 전송의 품질 (9)
우선순위를 갖는 배송네트워크 혼잡의 상황에서 우선순위를 갖는 배송이 성능 감쇠의 감지를 경감시킴
미디어 형태에 대한 우선순위미디어 형태에 대한 우선순위
서로 다른 미디어에 대한 우선순위가 다른 배송을 제공
비압축 오디오의 우선순위
PCM 오디오 비트스트림은 매 n번째 샘플의 그룹으로 쪼갤 수 있음
JPEG 영상에 대한 우선순위
순차 JPEG에서 서로 다른 스캔과, 계층 JPEG에서 서로 다른 영상 해상도에 대해 서로 다른 우선순위를 부여
압축 비디오에 대한 우선순위압축 비디오에 대한 우선순위
I-프레임의 수신에 가장 높은 순위, B-프레임에 가장 낮은 순위-> 재생 지연과 지터를 최소화
IP를 통한 멀티미디어 (1)
IP 멀티캐스트
IP를 통한 멀티미디어 (1)
IP-멀티캐스트IP-멀티캐스트
인터넷에서 멀티캐스트를 가능케 함인터넷에서 멀티캐스트를 가능케 함
브로드캐스트 메시지 - 영역내의 모든 노드에 전달
유니캐스트 메시지 - 한 개의 노드에 전달
멀티캐스트 메시지 특정 노드 집단에 전달멀티캐스트 메시지 - 특정 노드 집단에 전달
문제점
너무 많은 패킷이 돌아다님
IP 패킷은 시간-대-생존(TTL) 필드를 가짐
MBone
IP-멀티캐스트 기술을 기반
인터넷의 오디오와 비디오의 회의에 사용
멀티캐스트를 지원하는 라우터의 서브네트워크(mrouters)를 사용멀티캐스트를 지원하는 라우터의 서브네트워크(mrouters)를 사용
IP를 통한 멀티미디어 (2)IP를 통한 멀티미디어 (2)
IP를 통한 멀티미디어 (3)
인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP)
IP를 통한 멀티미디어 (3)
인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP)
멀티캐스트 그룹의 관리를 돕기 위해 설계
IGMP 메시지의 두 가지 특별한 형태메시지의 두 가지 특별한 형태
Query 메시지가 라우터에 의해 모든 로컬 호스트에 멀티캐스트
Report는 질의에 답하고 그룹에 참여하기 위해 사용
질의를 받으면 회원들은 응답하기에 앞서 불확정 시간 동안 기다림질의를 받으면 회원들은 응답하기에 앞서 불확정 시간 동안 기다림
라우터는 정기적으로 그룹 멤버십을 질의
적어도 하나의 질의에 답변을 얻으면 그룹 회원으로 선포적어도 하나의 질의에 답변을 얻으면 그룹 회원으로 선포
응답이 없으면 비회원으로 선언
신뢰성 있는 멀티캐스트 트랜스포트
Paul - 라우트 집단화와 계층적인 라우팅을 지원하는신뢰성 있는 멀티캐스트 트랜스포트 프로토콜(RMTP) 발표신뢰성 있는 멀티캐스트 트랜스포트 프로토콜(RMTP) 발표
Whettern, Taskale - 순방향 에러 제어(FEC) 지원하는신뢰성 있는 멀티캐스트 트랜스포트 프로토콜Ⅱ의 개요를 발표
IP를 통한 멀티미디어 (4)
실시간 트랜스포트 프로토콜(RTP)
IP를 통한 멀티미디어 (4)
실시간 트랜스포트 프로토콜(RTP)실시간 데이터 전송, 오디오나 비디오 회의를 위해 설계
UDP 사용의 이유UDP 사용의 이유
TCP는 연결 지향의 트랜스포트 프로토콜 -> 확대의 어려움
TCP는 실종 패킷을 재전송함으로써 신뢰성을 확보 -> 신뢰성 이슈는 덜 중요
RTP 패킷의 헤더
페이로드 타입 - 부호화 방식이나 미디어 데이터 형태를 나타냄페이로드 타입 - 부호화 방식이나 미디어 데이터 형태를 나타냄
타임스탬프 - 가장 중요한 기법타임스탬프를 가지면 수신기는 적절한 시간 순서로 오디오/비디오 재생 가능복수의 스트림을 동기화 할 수 있음복수의 스트림을 동기화 할 수 있음
시퀀스 번호 - 타임스탬프 기능을 보충, 패킷이 수신기에 의해 순서대로 복원될 수 있다는보장을 위해 RTP 패킷이 전송될 때마다 하나씩 증가
동기 소스(SSRC) ID - 멀티미디어 데이터의 소스 확인
기여 소스(CSRC) ID - 오디오 회의에서 모든 화자들과 기여자들의 소스들을 확인
IP를 통한 멀티미디어 (5)IP를 통한 멀티미디어 (5)
비트 0과 1은 RTP의 버전, 비트 2(P)는 페이로드의 시그널링
비트 3(X)은 헤더에 대한 확장의 시그널링
비트 4에서 7은 CSRC ID의 개수
비트 8은 오디오 프레임의 첫 번째 패킷이나 비디오 프레임의 마지막 패킷비트 8은 오디오 프레임의 첫 번째 패킷이나 비디오 프레임의 마지막 패킷
비트 9에서 15는 페이로드의 형태
비트 16 에서 31은 시퀀스 번호
32비트 타임스탬프와 32 비트 동기 소스(SSRC) ID32비트 타임스탬프와 32 비트 동기 소스(SSRC) ID
IP를 통한 멀티미디어 (5)
실시간 제어 프로토콜(RTCP)
IP를 통한 멀티미디어 (5)
실시간 제어 프로토콜(RTCP)데이터 전송의 품질에 대해 서버에 피드백을 제공하여 QoS를 감시하고
회의의 참석자에 관한 정보도 전달회의의 참석자에 관한 정보도 전달
5가지 형태의 RTCP 패킷
수신자 보고(RR) - 품질 피드백을 제공
송신자 보고(SR) - RR의 수신, 송신된 패킷/바이트의 수 등에 관한 정보 제공
소스 서술(SDES) - 소스에 관한 정보 제공
Bye - 참가의 종료 표시Bye 참가의 종료 표시
응용 상세 기능(APP) - 새로운 특징의 향후 확장에 대해 제공
RTP와 RTCP 패킷은 다른 포트이지만 같은 IP 주소에 보내짐RTP와 RTCP 패킷은 다른 포트이지만 같은 IP 주소에 보내짐
IP를 통한 멀티미디어 (5)
자원 예약 프로토콜(RSVP)
IP를 통한 멀티미디어 (5)
자원 예약 프로토콜(RSVP)멀티캐스트를 위한 희망하는 QoS를보장하기 위해 개발보장하기 위해 개발
m 송신자와 n 수신자로 구성
여러 멀티캐스트 그룹도 가능
가장 중요한 메시지
Path - 송신자에 의해 시작멀티캐스트의 종착 주소를 향해 움직임멀티캐스트의 종착 주소를 향해 움직임수신자는 자원 예약을 위해 송신자에
대한 역경로를 알 수 있음
Resv - 예약을 원하는 수신자가 보냄 예약을 원하는 수신자가 보냄
S 는 수신자에 의해 촉발RSVP는 수신자에 의해 촉발
RSVP는 소프트 상태만을 생성
IP를 통한 멀티미디어 (5)
실시간 스트리밍 프로토콜(RTSP)
IP를 통한 멀티미디어 (5)
실시간 스트리밍 프로토콜(RTSP)오디오와 비디오 스트리밍
저장된 미디어 서버에서 대부분이 순간적으로 복호화되는 데이터그램으로 고객에게 전달저장된 미디어 서버에서 대부분이 순간적으로 복호화되는 데이터그램으로 고객에게 전달
RTSP 프로토콜
고객과 저장된 미디어 서버 사이의 통신을 위한 것
RTSP 동작의 가능 시나리오
보여줄 내용에 대한 서술 요구보여줄 내용에 대한 서술 요구
고객은 보여줄 내용에 대한 서술을 얻기 위해 DESCRIBE 요구를 저장된 미디어 서버에 보냄
세션 설정
고객은 서버에게 IP 주소, 포트 버호, 프로토콜, TTL을 알리기 위해 SETUP을 보냄고객은 서버에게 주소 포트 버호 프로토콜 을 알리기 위해 을 보냄
미디어를 요구하고 수신하기
PLAY를 받은 후, RTP를 이용해 스트리밍 오디오/비디오 데이터를 전송
세션 종료
TEARDOWN은 세션을 종료
IP를 통한 멀티미디어 (5)IP를 통한 멀티미디어 (5)
IP를 통한 멀티미디어 (6)
인터넷 전화
IP를 통한 멀티미디어 (6)
인터넷 전화공중 스위치 전화망(PSTN)은 아날로그 음성 신호인 구리선에 의존
PC와 인터넷의 증가로 인터넷 전화에 대한 관심 증가PC와 인터넷의 증가로 인터넷 전화에 대한 관심 증가
POTS를 통한 인터넷 전화의 장점
많은 유용성과 확장성
패킷 스위칭을 사용하므로 네트워크 사용이 훨씬 효과적임
멀티캐스트와 다점간 토인의 기술로 다자간 통화는 양자간 통화보다 어렵지 않음멀티캐스트와 다점간 토인의 기술로 다자간 통화는 양자간 통화보다 어렵지 않음
진보된 멀티미디어 데이터 압축 기술로 여러 QoS의 수준이 지원될 수 있음
좋은 그래픽 사용자 인터페이스가 개발 될 수 있음
IP를 통한 멀티미디어 (7)
인터넷 전화에서 실시간 오디오의 전송은
IP를 통한 멀티미디어 (7)
인터넷 전화에서 실시간 오디오의 전송은RTP에 의해 지원됨
스트리밍 미디어는 RTSP에 의해 다뤄지고스트리밍 미디어는 에 의해 다뤄지고인터넷 자원의 예약은 RSVP에 의해 처리
H 323H.323
제공되지 않는 네트워크를 통한 패킷 기반 멀티미디어 통신 서비스의 표준
H.323 시그널링 과정의 단계시그널링 과정의 단계
통화 설정
전화를 건 쪽에서 게이트키퍼(GK) 등록, 수용 및 상태(RAS) 수용 요청(ARQ) 메시지를 보냄
수용 능력 교환수용 능력 교환
전화를 건 쪽과 상대 쪽의 수용 능력을 교환하기 위해 H.245 제어 채널이 설정
IP를 통한 멀티미디어 (8)
시그널링과 제어
IP를 통한 멀티미디어 (8)
시그널링과 제어
H.225 - 통화 제어 프로토콜
H.245 - 멀티미디어 통신을 위한 제어 프로토콜멀티미디어 통신을 위한 제어 프로토콜
H.235 - H.323과 H.245 기반 멀티미디어 터미널을 위한 보안과 암호화
오디오 코덱오디오 코덱
G.711 - 48, 56, 64 kbps 채널을 통한 3.1kHz 오디오를 위한 코덱
G.722 - 48, 56, 64 kbps 채널을 통한 7kHz 오디오를 위한 코덱
G.723.1 - 5.3, 6.3 kbps 채널을 통한 3.1kHz 오디오를 위한 코덱
G.728 - 16 kbps 채널을 통한 3.1kHz 오디오를 위한 코덱
G 729 G 729a - 8kbps 채널을 통한 3 1kHz 오디오를 위한 코덱G.729, G.729a 8kbps 채널을 통한 3.1kHz 오디오를 위한 코덱
비디오 코덱
H.261 - p × 64kbps(p≥1)에서 비디오를 위한 코덱
H.263 - -GSTN을 통한 낮은 비트율 비디오(< 64kbps)를 위한 코덱
IP를 통한 멀티미디어 (9)
세션 개시 프로토콜(SIP) 시그널링 프로톨콜
IP를 통한 멀티미디어 (9)
세션 개시 프로토콜(SIP) - 시그널링 프로톨콜
세션을 설정하고 종료하는 일을 담당하는 응용 계층 제어 프로토콜
테스트 기반 프로토콜, 클라이언트-서버 프로토콜테스트 기반 프로토콜 클라이언트 서버 프로토콜
서버 형태
프록시 서버 - 요청을 넥스트-홉 서버에 전달
리다이렉 서버 - 넥스트-홉 서버의 주소를 클라이언트에 돌려줌리다이렉 서버 넥스트 홉 서버의 주소를 클라이언트에 돌려줌
로케이션 서버 - 사용자들의 현 위치를 파악
세션 공고 프로토콜(SAP)을 통해 자신의 세션을 홍보할 수 있음
클라이언트를 촉발시킬 수 있는 방법(명령)클라이언트를 촉발시킬 수 있는 방법(명령)
INVITE - 호에 참여할 수 있도록 호출 받는 자들을 초빙
ACT - 초빙을 인정
호를 설정하지 않고 미디어 수용 능력에 관해 문의OPTIONS - 호를 설정하지 않고 미디어 수용 능력에 관해 문의