VBR MPEG 비디오 트래픽 전송을 위한 UPC 제어기법에 대한 연구

Abstract

문자, 음성 및 영상 등의 다양한 형태의 정보가 통합되는 추세에 따라 멀티미디어 응용에서 그 필요성이 급격히 대두되고 있는 VBR MPEG 비디오 트래픽 전송에 대한 ATM 망의 지원은 시급한 현안이라 할 수 있다. ATM 망은 다양한 트래픽 원에 대해 적절한 자원을 할당하기 위해서 사용자가 신고된 트래픽 특성을 준수하고 있는지를 감시하는 제어기능을 사용자 망 인터페이스(User Network Interface :UNI)상에 구현할 것을 권고하고 있으며 이러한 트래픽 제어 기법을 사용 상황 감시 제어 기법(Usage Parameter Control :UPC)라 한다. 그러나 VBR MPEG 비디오 트래픽은 시간에 따라 그 트래픽 특성과 요구 대역폭이 급격히 변화하기 때문에 고정된 매개변수를 사용하는 기존의 UPC 제어 기법을 사용할 경우 사용자 망 인터페이스 상에서 심각한 셀 손실이 발생하게 된다. 또한 MPEG에 사용된 압축 기법의 특징에 의해 MPEG에서 발생한 셀 손실은 손실이 발생한 프레임뿐 아니라 다른 프레임으로까지 전파되는 특성을 가지므로 MPEG 트래픽에서 적절한 UPC 제어 기법을 적용하여 사용자 망 인터페이스 상에서의 셀 손실을 방지하는 것은 매우 중요한 과제라고 할 수 있다. 본 논문에서는 기존의 UPC 제어 기법이 VBR MPEG 트래픽에 적용될 때의 장단점을 비교분석하고 이러한 결과를 토대로 VBR MPEG 트래픽을 효율적으로 전송하기 위해 변형된 UPC 제어 기법을 제안한다. 제안된 기법은 MPEG 트래픽이 I, B, P 세 가지 프레임 유형에 따라 그 중요도가 다르다는 사실을 이용하여 사용자 망 인터페이스 상에서의 상대적으로 중요한 정보를 포함하는 셀 폐기율을 감소시킨다. 시뮬레이션의 수행 결과 본 논문에서 제안된 방식이 사용자 망 인터페이스 상에서 상대적으로 중요한 정보의 손실을 줄이고 망 자원을 효율적으로 사용할 수 있음을 입증하였다.;In the near future, B-ISDN(Broadband Integrated Services Digital Network) based on ATM(Asynchronous Transfer Mode) will be used more and more for the transmission of VBR(Variable Bit Rate) video generated by multimedia applications. As video stream requires an excessive amount of bandwidth, several compression algorithms have been introduced. ISO/IEC MPEG(Moving Picture Expert Group) standard is one of the most promising algorithms and allows a remarkable data reduction. But video data encoded using MPEG produces a bursty and highly variable stream. Because such bursty and highly variable traffic sources can cause congestion problems within ATM networks, UPC(Usage Parameter Control) mechanism is required. Cell loss caused by the conventional UPC mechanism can have a severe effect on coded video, therefore it is important to develop a UPC mechanism which avoids or minimizes the effect of UPC cell loss. In this thesis, UPC mechanism considering characteristics of MPEG video traffic is proposed. It is based on Leaky Bucket scheme which has gained widespread acceptance as an UPC mechanism and uses the priority control scheme in discarding cell at UNI(User Network Interface). This priority scheme reduces the cell loss rate of the intraframes(I frames) at UNI which have higher priority than interframes(i.e, P frames and B frames), thus minimizes the effect of cell loss due to UPC mechanism. Simulation results show that the proposed mechanism minimizes the cell loss effect at UNI and efficiently uses network resources.