3G 방송망에서의 효율적인 멀티미디어 전송을 위한 유틸리티 기반 하이브리드 에러 복구 기법

Abstract

cdma2000 1xEV-DO 이동통신 시스템은 멀티미디어 데이타 전송에 대한 요구 증가를 수용하기 위하여 브로드캐스트와 멀티캐스트 서비스(BCMCS)를 제공한다. 이러한 데이타 브로드캐스트 서비스를 제공하기 위해서는 무선 전송 채널의 특성 즉 유선에 비해서 에러 발생 빈도가 높고 신뢰성이 떨어진다는 사실을 고려해야 한다. 따라서 전송 에러의 복구를 위해 MAC 계층에서 순방향 에러 교정(FEC: Forward Error Correction)을 사용하며, BCMCS에서는 순방향 에러 교정을 위해 리드-솔로몬(Reed-Solomon) 코딩을 사용한다. 본 논문에서는 먼저 리드-솔로몬 코딩의 성능을 분석하였고, 그 결과이 방식이 천천히 움직이는 모바일 노드에 대해 취약함을 확인하였다. 따라서 이러한 점을 해결하고 에러 복구 성능을 향상시켜서 MPEG-4 FGS 비디오의 재생 품질을 개선하기 위하여 리드-솔로몬 코딩과 재전송 방법을 혼용한 하이브리드 방식의 에러 복구 기법을 제안하였다. 이는 리드-솔로몬의 코딩 오버헤드를 줄이는 대신, 그 결과로 얻어진 전송 슬롯을 활용하는 방법이다. 이렇게 얻어진 전송 슬롯은 제한적이기 때문에 활용도가 큰 패킷을 우선적으로 재전송 할 필요가 있다. 이를 위해 유틸리티 함수를 제안하였으며, 함수 값은 각 모바일 노드의 에러 제어 블록(ECB: Error Control Block)을 이용해서 계산할 수 있다. 또한 하이브리드 방식의 에러 복구 기법은 MPEG-4 FGS의 특징을 활용하며, 이를 통해 채널의 상태가 불리할 경우는 물론 그렇지 않은 경우에 대해서도 비디오의 평균 재생 품질을 크게 향상시킬 수 있다.

The cdma2000 1xEV-DO mobile communication system provides broadcast and multicast services (BCMCS) to meet an increasing demand from multimedia data services. The servicing of video streams over a BCMCS network must, however, face a challenge from the unreliable and error-prone nature of the radio channel. The BCMCS network uses Reed-Solomon coding integrated with the MAC protocol for error recovery. We analyze this coding technique and show that it is not effective in the case of slowly moving mobiles. To improve the playback quality of an MPEG-4 FGS video stream, we propose the Hybrid error recovery scheme, which combines Reed-Solomon with ARQ, using slots which are saved by reducing the Reed-Solomon coding overhead. The target packets to be retransmitted are prioritized by a utility function to reduce the packet error rate in the application layer within a fixed retransmission budget. This is achieved by considering of the map of the error control block at each mobile node. The proposed Hybrid error recovery scheme also uses the characteristics of MPEG-4 FGS (fine granularity scalability) to improve the video quality even when conditions are adverse: slow-moving nodes and a high error rate in the physical channel.