multi-media networks - contents delivery systems and...

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SookMyung Women’s University

Multi-Media Networks

- Contents Delivery Systems and

Programming

2012년도 계절학기


멀티미디어 과학전공

Yong-Ik Yoon

[email protected] 010-5091-0388

mailto:[email protected]

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제 1부 학습목표

• Contents (Multi Media) Delivery Programming의 이해

– Contents Delivery 프로그래밍의 필요성을 위한 멀티미디어 응용 소프트웨어와의 Contents Delivery 시스템의 연관성을 터득하여 앞으로 해결할 문제의 기본 지식 습득

– Contents 의 개념

– Contents Delivery 개념

– Contents Delivery 시스템의 개념

– 멀티미디어 응용 소프트웨어

• Contents Delivery 응용 모델

• Contents Delivery 프로그램 필요성

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1.1 C-P-N-T(D)

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1.1 Contents (1/4)

• Multimedia Contents (Rich Media/Rich Internet)

. supports text, graphics, video, image, audio, etc

. in one system with multiple input/output devices

. multimedia services to be achieved via other systems

Video video

image Data

LAN/WAN/PSTN

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1.1 Contents (2/4)

Multimedia Contents representation

• Multimedia Contents

– blocks of digital data

– represented by a fixed number of binary digits (bits)

• bit per seconds (bps)

– a measurement unit for digital data communication

• Compression

– digitalization progress to represent the multimedia types in a digital form

• MPEG : Motion Picture Expert Group

• JPEG : Joint Photographic Experts Group

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1.1 Contents (3/4)

Contents Capabilities for Multimedia Services

• Audio

– 1.4 Mbps (each sample: 16 bits, 44.1 KHz sampling rate)

– stereo sound : 680 kbps, 340 kbps, or 170 kbps

• Voice/Phone

– 48-352 kbps: 8 kHz/8bits (mono)

• Video

– 27.7 MB/s: 640 x 480 x 24 pixels x 30 frames (24-bit color)

– (220 Mbps) each sample: 8 bits, 13.5 MHz luminence

• Image

– simple: 64 kB/image (uncompressed)

– detailed: 7.5 MB/image (uncompressed) 60 Mbps

• Text

– 1 MByte (500 page x 2 kBytes per page)

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1.1 Contents (4/4)

Service Name Bandwidth

Video telephony 2 Mbps - 40 Mbps

Video Conf erencing 2 Mbps - 130 Mbps

CATV 130 Mbps - 600 Mbps

HDTV

Telemdecine (X-ray ) 2 Mbps - 60 Mbps

Telev ision & v ideo serv ice2 Mbps - 600 Mbps

Voice 48 kbps - 400 kbps

Audio (Stereo) 0.2 Mbps - 1.4 Mbps

130 Mbps - 600 Mbps

Image 0.5 Mbps - 60 Mbps

Bandwidth for Multimedia Service

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1.2 Contents Delivery (1/4)

• Delivery

– is a sharing of information

• local communication: face to face

• remote communication: takes place over distance

– means of communication at a distance

• Contents

– refers to facts, concepts, and information

– are represented by multi media units

• Contents Delivery

– is the exchange of data between two devices via some form of

transmission medium

– Be considered both local and remote among devices

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• Five components

1. Contents • is the media information for delivery

2. Sender

• is the device that sends the Contents

3. Receiver • is the device that received the Contents

4. Medium

• is the physical path by which a content travels from sender to receiver

5. Protocol • is a set of rules that govern Contents Delivery

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Workstation Mac II

Contents

Sender Receiver

Protocol

Medium

Step 1 : ..

Step 2 : ..

Step 3: ..

:

Protocol

Step 1 : ..

Step 2 : ..

Step 3: ..

:


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1.3 Contents Delivery Networks (1/7)

• Networks

– A set of devices (referred to as nodes) connected by media links

• Node: a computer, printer, or any other device capable of sending

and/or receiving data generated by other nodes on the network

• Link: communication channels

• Distributed Processing based on Client/Server

– a task is divided among multiple computers like digital devices

– History of the distributed processing

• Intranet service

• Internet service

• Web service

• Grid computing service

• Ubiquitous Life service

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Network (PAN)

Network (CAN)

Ex) campus

Home Network

Network (BAN)

Network

(LAN)

Internet (WAN)

Backbone network

GW GW

GW GW

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CDN (WAN)

contents PMP

LAN

LAN

LAN

서비스 application

NIC

NIC WCDMA, HSDP, CDMA, Wibro

NIC (LAN용)

NIC

NIC (WAN용)

WAP GW

request

reply

Example of CDN’s Construction

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room room

room room

Gateway

WAN

HN

PAN

Example of CDN: Home network


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D-PC

N-PC

Pad

C.P

Gateway

책상

(1) PAN (personal area network) ; PAN은 대개 10 m 안팎의 개인 영역 내에 위치한 정보기술 장치들 간의 상호 통신을 말한다. 예를 들면 노트북 컴퓨터와 PDA 및 휴대용 프린터를 가지고 여행하는 사람은 일종의 무선 기술을 이용하여 서로 간에 플러그를 꼽지 않고서도 이 장치들을 상호 연결시킬 수 있게 되는 것이다. PAN은 일반적으로 인터넷이나 기타 다른 네트웍에도 회선 없이 연결시킬 수 있다. 무선이라는 의미의 Wireless라는 단어를 앞에 붙여 만든 WPAN이라는 용어도 PAN과 같은 뜻으로 사용되고 있는데, 그것은 어떤 종류의 PAN이라 하더라도 무선 기능을 갖추는 것은 기본이기 때문이다. 개념적으로 PAN과 무선 LAN과의 차이는 PAN이 한 개인을 지원하는 것에 초점을 맞춘 것에 비하여, 무선 LAN은 회선 연결 없이 다수의 사용자를 지원하는 것이다.

Example of CDN: PAN (personal area network


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Rich Internet Application(RIA)이란 전통적인 데스크톱 응용 프로그램의 특징과 기능을 가지는 웹 응용 프로그램이다. 웹 응용 프로그램의 많은 장점에도 불구하고 웹 초창기부터 서버/클라이언트 환경의 윈도우 프로그램에 비해 사용자 인터페이스가 부족하다고 지적되어왔다. 이런 단점을 극복하기 위해 Macromedia(현재 Adobe)는 2002년 리치 인터넷 애플리케이션(RIA)을 처음으로 소개하였다.

Example of CDN: RIA(Rich Internet Application)

Hand hold device

WAN LAN

R

Internet


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BcN은 광대역통합망(Broadband Convergence Network)의 약자로, 통신·방송·인터넷 등을 통합한 광 대역 멀티미디어 서비스를, 언제 어디서나 끊김 없이 안전하게 제공할 수 있는 품질 보장 형 통합 네트워크를 말한다

Example of CDN: BcN


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1.4 Contents Delivery Systems (1/5)

• 정의

– Client용 application부터 Server용 application까지 전체가 엮어져서

돌아가는 System

Client용 application

Client Server

CDS

CDN

서버용 application

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• CDS의 특성

Server

Service 를 위한 S/W

Network -CDS-

Client

Client 용 S/W

Contents

CDS -client용 S/W -server용 S/W -contents

CDS의 구성요소 -client (양방향성) -server -network -contents

CDS의 운영 -client와 server간 연결 -client와 server간 service 제공

요구

응답

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(1) Client

클라이언트는 클라이언트/서버 관계에서, 어떤 일을 요구하는 프로그램, 또는 사용을

말한다. 예를 들어, 인터넷 검색시 웹브라우저를 통해 페이지에 관한 요구를 웹 서버에게 할 수 있는데, 이때 브라우저 그 자체는 요구된 HTML 파일을 가져오고 돌려주는 관계에 있어 클라이언트의 역할을 수행한다. 반면에 HTML 파일을 보내고 받는 등 컴퓨터의 요구를 실제로 처리하는 것은 서버이다.

(2) Server

서버 근거리통신망(LAN)에서 집약적인 처리기능을 서비스하는 서브시스템. 일반적으로 서버 프로그램이 실행되고 있는 컴퓨터 하드웨어를 서버라고 부르며 다른 프로그램에게 서비스를 제공하는 컴퓨터 프로그램을 말하기도 한다.

(3) Network

통신망(通信網)은 서로 정보를 주고받을 수 있는 길이다. 여러 개체가 서로 소통하는 모든 범주를 네트워크로 다룰 수 있다. 예로, 항공 네트워크, 인터넷 네트워크, 전문가 집단의 인적 네트워크, 생체 내의 물질 전달 네트워크 등이 있다. 대부분은 컴퓨터 용어로 많이 쓰인다.

(4) Contents

인터넷이나 컴퓨터 통신 등을 통하여 제공되는 각종 정보나 그 내용물. 유무선 전기 통신망에서 사용하기 위하여 문자·부호·음성·음향·이미지·영상 등을 디지털 방식으로 제작해 처리·유통하는 각종 정보 또는 그 내용물을 통틀어 이르는 개념이다.

CDS구성요소와 운영

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• Effectiveness of a Contents Delivery Systems

– Delivery

• The system must deliver contents to the correct destination

• The contents must be received by the intended device or user

– Accuracy

• The system must deliver contents accurately

• The contents that have been altered in transmission and left

uncorrected are unusable.

– Timeliness

• The system must deliver contents in a timely manner

• The contents delivered latery are useless

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• Contents Delivery Systems의 Domain 정의

• Contents 의 정의

– Type, size, usage of contents

– What, who, when, why, how, where

• Delivery의 정의

– What, who, when, where, how, why

• Systems의 정의

– 소프트웨어

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1.5 Protocol and Standards (1/4)

• Protocols

– a set of rules that govern contents delivery in which occurs between

entities in different systems

• An entity: is capable of sending or receiving information

• Examples: application programs, browsers, contents server, and

e-mail server

– A system is a physical object that contains one or more entities

– Defines

• What is delivered,

• How it is delivered,

• When it is delivered

– Key elements: Syntax, Semantics, Timing

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• Syntax

– Refers to the structure or format of the data, meaning the order in which they are presented

– Example of a simple protocol

• the first eight bits of data is the address of the sender

• the second 8 bits is the address of the receiver

• the rest of the bit stream is the message itself

• Semantics

– Refers to the meaning of each section of bits

• How is a particular pattern to be interpreted?

• What action is to be taken based on that interpretation?

– Example: an address identifies the route to be taken or the destination

• Timing

– Refers to When data should be sent and How fast it can be sent

– Example: If sending data at 100Mbps and receiving at only 1Mbps

» the transmission will be largely lost

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• Standards

– Provides a model for development that makes it possible for a product to

work regardless of the individual manufacturer

– Guarantees national and international interoperability of data and

telecommunication technology and processes

– Provides guidelines to manufacturers., venders, government agencies,

and other service providers to ensure the kind of interconnectivity

– Two categories

• de jure (by law)

• de facto (by fact)

– proprietary: be invented by a commercial organization

» closed standards

– non-proprietary: be developed by groups or committees

» open standards

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Application

Presentation

Session

Network

Data Link

Physical

Transport

- Upper layers

- Lower layers

- Middle layers

OSI Model for Network Protocol

- Defined by ISO (International Standard Organization)

- 7 Layer Architecture

Support for application programs

Code and format translations

Dialogue management between users

Inter-network routing

Creating of frames

Transmission of signals

Quality control of packet transmissions


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1.6 Client의 특징 (1/2)

• Client Device Type

– Desk-Top PC

– Note-Book or Netbook

– Car Navigator

– PMP, UMPC (Ultra-Mobile Person Computers)

– eBook Reader

– Cell-phone : (DMB폰 , etc)

– Smart Phone

– Tablet PC (x-Pad)

서진영 정관숙 최보라

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1.6 Client의 특징 (2/2)

• Client의 특징

– 양방향성

– 멀티미디어 Contents의 재생 및 표현

– 망과의 연결(NIC)

• Client 응용 소프트웨어의 고려 사항

– QoS (Quality of Service)

– NIC – Network Interface Card/Chip

– Bandwidth

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1.7 멀티미디어 응용 (1/8)

• 멀티미디어 정보를 이용한 길안내 시스템

여기서 부터 숙명여자대학교까지 어떻게 갑니까 ?

앞에보이는 길을 따라가다가 2번째 사거리에서 왼쪽으로 30미터를 가면 됩니다.

각 구간별 멀티미디어

정보를 가지고 있는

길안내 시스템 서버

초고속 정보

통신망 실제 연상을 상영하는 클라이언트 시스템

진행 방향

지정용버튼

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1.7 멀티미디어 응용 (2/8)

• 화상 회의 (Video Conferencing)

• 상대방의 모습(얼굴, 제스쳐등)을 보며 회의 진행

• 동영상 및 음성 미디어 사용

밥 먹었니 ?

밥 먹었니 ?

초고속

정보통신망

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1.7 멀티미디어 응용 (3/8)

• 원격 공동 작업 (CSCW)

– 하나의 컴퓨터 프로그램을 공유하며 공동 작업

이 설계가 좋니 ?

초고속

정보통신망

이 설계가 좋니 ?

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1.7 멀티미디어 응용 (4/8)

• U-Health

– 멀리 떨어진 전문 의사로 부터 진료 가능

• X-Ray 사진 및 환자의 얼굴 상태 점검

안정을 취하십시요

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1.7 멀티미디어 응용 (5/8)

– 원격 교육 : 화상 회의 방식

• 화상회의 시스템을 이용하여 교사와 학생들간의 실시간 및 양방향 교육이 가능

이것은 전자현미경이다 !

사용법은 여기를 이렇게 ...

초고속

정보통신망

이것은 전자

현미경이다 !

사용법은

여기를 이렇게

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1.7 멀티미디어 응용 (6/8)

• 주문형 비디오 (Video-on-Demand)

– 초고속 정보 통신망을 통하여 보고 싶은 비디오 선택

• 보고 싶은 비디오를 언제나 볼 수 있는 서비스 가능

• IPTV

– 양방향 통신에 의한 능동적인 프로그램 선택 및 상영 방법 선택

– 예: 스포츠 중계

• 사용자의 취향에 맞는 카메라 위치 선정

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1.7 멀티미디어 응용 (7/8)

• 멀티미디어 게임

– 실제 영상을 이용한 게임

– 영화 시나리오를 선택하며 게임 진행

• 가상 현실 (Virtual Reality)

– 컴퓨터에 의하여 생성된 환경을 경험

– 응용 분야:

• 항공기 조정 연습

• 게임

• 주문형-음악 (Karaoke-on-Demand)

• 전자책

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1.7 멀티미디어 응용 (8/8)

• IPTV 서비스

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촬영 capture

buffer

view

Streaming Service

Service를 위한 S/W

contents

Network

Client용 S/W

CDS

Stream Media

server client

Internet Broadcast Systems

Stream Media

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