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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정광수
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 광운대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (8)
2016
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다양한 비디오 스트리밍 서비스들이 새롭게 출현하고 널리 사용됨에 따라 전체 인터넷 트래픽에서 비디오 트래픽이 차치하는 비율이 증가하고 있다. 급증하는 비디오 트래픽을 처리하기 위해 많은 비디오 서비스 제공자들은 적응적인 비트율 스트리밍 (Adaptive Bitrate Streaming) 기술을 채택하여 비디오 트래픽을 조절하고 있다. 최근 HTTP (Hypertext Transfer Protocol) 기반의 적응적인 비디오 스트리밍 서비스를 가능하게 해주는 HTTP 적응적 스트리밍 (HTTP Adaptive Streaming, HAS) 기술이 주목받고 있다. HAS는 동적으로 변화하는 네트워크 상황에 따라 비디오의 전송률을 조절함으로써 재생 중단을 줄이고 효율적으로 가용대역폭을 활용할 수 있는 스트리밍 방식이다. 다양한 미디어 소비 환경에 따른 HAS의 서비스 품질 (Quality of Service, QoS)과 사용자의 체감품질 (Quality of Experience, QoE)을 최대화하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
HAS 시스템의 전반적인 성능을 향상시키는 주요 요인은 효율적이고 정교한 전송률 적응 알고리즘이다. HAS 클라이언트는 네트워크의 대역폭 또는 재생 버퍼의 점유율을 기반으로 다음에 요청할 비디오의 비트율을 결정한다. 기존의 접근방식은 가용대역폭을 정확하게 측정하고 버퍼 점유량에 적절한 임계점을 설정함으로써 성능 향상을 기대하였다. 그러나 기존의 전송률 적응 알고리즘의 성능을 다양한 미디어 소비 환경에서 최대화하기 위해서는 파라미터의 수정이 동반된다는 한계가 존재한다. 본 논문에서는 기존 연구들의 문제점을 해결하기 위해 HAS의 비디오 전송률과 가용대역폭, 그리고 재생 버퍼 사이의 관계를 분석하였다. 또한, 다양한 상황에 대응할 수 있는 버퍼 점유율 기반의 비트율 선택 알고리즘을 제안하였다.
제안하는 기법은 대기행렬이론 (Queueing Theory)을 기반으로 재생 버퍼를 모델링하고 다양한 큐잉 모델 사이의 관계를 분석하여 평균 버퍼 점유량을 예측한다. HAS의 재생 버퍼 모델은 가용대역폭, 비디오 비트율, 버퍼 용량, 그리고 세그먼트 도착 시간의 변동 계수 (Coefficient of Variation)로 구성되며, 비디오 세그먼트의 다운로드가 완료될 때마다 모델을 업데이트한다. 또한, 평균 버퍼 점유율과 현재 버퍼 점유율의 차이를 줄이는 쪽으로 비디오 비트율을 선택함으로써 재생 버퍼가 일정한 길이로 수렴하게 만든다. 재생 버퍼 모델은 파라미터의 수정 없이 주변 상황에 따라 최적의 값을 계산하기 때문에 가변성이 높은 환경에서도 일관성 있게 HAS의 품질을 유지할 수 있다.
제안하는 기법의 성능을 평가하기 위해 ns-3 네트워크 시뮬레이터를 사용하여 성능 검증을 수행하였다. 제안 기법과 기존 기법들의 성능 비교를 통해 제안 기법이 버퍼 점유량을 일정하게 유지하면서 안정적으로 스트리밍을 수행하는 것을 확인하였다. 또한, 다양한 시나리오에서 제안 기법이 파라미터 조율 없이 일관된 품질을 제공하는 것을 확인하였다.
HAS 시스템의 전반적인 성능을 향상시키는 주요 요인은 효율적이고 정교한 전송률 적응 알고리즘이다. HAS 클라이언트는 네트워크의 대역폭 또는 재생 버퍼의 점유율을 기반으로 다음에 요청할 비디오의 비트율을 결정한다. 기존의 접근방식은 가용대역폭을 정확하게 측정하고 버퍼 점유량에 적절한 임계점을 설정함으로써 성능 향상을 기대하였다. 그러나 기존의 전송률 적응 알고리즘의 성능을 다양한 미디어 소비 환경에서 최대화하기 위해서는 파라미터의 수정이 동반된다는 한계가 존재한다. 본 논문에서는 기존 연구들의 문제점을 해결하기 위해 HAS의 비디오 전송률과 가용대역폭, 그리고 재생 버퍼 사이의 관계를 분석하였다. 또한, 다양한 상황에 대응할 수 있는 버퍼 점유율 기반의 비트율 선택 알고리즘을 제안하였다.
제안하는 기법은 대기행렬이론 (Queueing Theory)을 기반으로 재생 버퍼를 모델링하고 다양한 큐잉 모델 사이의 관계를 분석하여 평균 버퍼 점유량을 예측한다. HAS의 재생 버퍼 모델은 가용대역폭, 비디오 비트율, 버퍼 용량, 그리고 세그먼트 도착 시간의 변동 계수 (Coefficient of Variation)로 구성되며, 비디오 세그먼트의 다운로드가 완료될 때마다 모델을 업데이트한다. 또한, 평균 버퍼 점유율과 현재 버퍼 점유율의 차이를 줄이는 쪽으로 비디오 비트율을 선택함으로써 재생 버퍼가 일정한 길이로 수렴하게 만든다. 재생 버퍼 모델은 파라미터의 수정 없이 주변 상황에 따라 최적의 값을 계산하기 때문에 가변성이 높은 환경에서도 일관성 있게 HAS의 품질을 유지할 수 있다.
제안하는 기법의 성능을 평가하기 위해 ns-3 네트워크 시뮬레이터를 사용하여 성능 검증을 수행하였다. 제안 기법과 기존 기법들의 성능 비교를 통해 제안 기법이 버퍼 점유량을 일정하게 유지하면서 안정적으로 스트리밍을 수행하는 것을 확인하였다. 또한, 다양한 시나리오에서 제안 기법이 파라미터 조율 없이 일관된 품질을 제공하는 것을 확인하였다.
목차
제 1 장 서 론 1제 2 장 관련 연구 52.1 HTTP 적응적 스트리밍 시스템 52.2 전송률 적응 기법 14제 3 장 HAS의 재생 버퍼 모델 303.1 대기행렬이론 기반의 큐잉 모델 303.2 재생 버퍼의 큐잉 모델 46제 4 장 버퍼 기반의 전송률 적응 기법 514.1 제안하는 전송률 적응 기법의 구조 514.2 가용대역폭과 변동 계수 측정 554.3 큐잉 모델 업데이트 614.4 버퍼 점유율 기반의 비트율 선택 알고리즘 63제 5 장 성능 평가 및 고찰 715.1 시뮬레이션 환경 735.2 제안 기법의 동작 검증 755.3 제안 기법의 성능 평가 80제 6 장 결 론 91참고문헌 96
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