무선 메쉬 네트워크에서 H.264 비디오 전송 품질 향상을 위한 Early Drop 기법

Abstract

IEEE 802.11기반 무선 메쉬 네트워크의 불안정한 채널 상태로 인해 발생하는 패킷 손실과 전송 지연은 실시간 멀티미디어 서비스 품질을 저하시킨다. 특히, 네트워크 혼잡 상황에서 대화형 멀티미디어 서비스는 제한된 재생시간(playout time)으로 인해 서비스 품질 보장이 어렵다. 본 논문에서는 무선 메쉬 네트워크에서 H.264 비디오 코딩을 이용한 대화형 멀티미디어 전송시 서비스 품질을 향상시키기 위한 Early Drop 기법을 제안한다. Early Drop 기법은 비디오 프레임의 재생시간과 H.264로 인코딩 된 비디오프레임의 중요도를 고려하여 네트워크 혼잡 시 발생하는 큐잉 지연(queuing delay)과 queue overflow로 인한 비디오 서비스 품질 저하를 효과적으로 개선하기 위해 개발되었다. 계층간 최적화(Cross-Layer)기법을 사용하여 각 비디오 패킷 별로 재생시간까지 남은 시간을 의미하는 delay budget을 할당하고 전송 중 재생시간 초과로 인해 목적지 노드에서 재생되지 못하는 비디오 패킷을 전송초기 손실 시켜 무선대역폭 낭비와 전송 지연을 최소화 한다. 또한, H.264 비디오 프레임 타입별 중요도를 고려하여 차별화 된 delay budget을 할당해 중요도가 높은 비디오 프레임의 전송을 보장하여 비디오 전송 품질을 높인다. 성능 검증을 위해서 네트워크 시뮬레이터인 EXATA를 통해 제안하는 기법을 구현하였고 OEFMON을 통해 실시간 비디오의 전송 및 서비스 품질을 평가했다. 네트워크 혼잡 시 Early Drop 기법은 기존에 제안된 IEEE 802.11e 기반의 H.264 비디오 전송기법과 비교 했을 때 전송지연과 프레임 손실률을 최소화 하여 보다 향상된 비디오 전송 품질을 보였다.