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제목 '등간격 UDP 패킷 전송 특허발명' 을 오픈스택 장비에 구현하다
글쓴이 최고관리자
날짜 2020-01-02

작년 7월 뉴스레터에서, 특허 출원한 '타이머 인터럽트 서비스 루틴을 이용한 패킷 송신 장치' 발명을 소개한 바 있다. 


2019년 6월 3일 출원한 상기 발명은 우선심사를 거쳐 2019년 10월 17일 등록됐다.

 - 국내 특허 출원번호 10-2019-0065619

 - 국내 특허 등록번호 제 10-2035740호


본 발명은 일본과 중국에 출원을 완료했고 미국 출원도 현재 진행 중이다. 



[ '타이머 인터럽트 서비스 루틴을 이용한 패킷 송신 장치' 특허증 ]


본 발명을 간략하게 소개하면, 특별한 하드웨어의 추가 없이 일반적인 CPU, 운영체제 그리고 이더넷 카드만으로 타 태스크를 방해하지 않으면서 데이터 패킷을 등간격으로 균일하게 전송하는 방법이다.


실시간 영상의 전송에는 오버 헤드가 상대적으로 낮은 UDP 방식의 전송을 선호하지만 이 방식은 패킷의 확실한 도달을 보장하지 못한다. 손실된 패킷은 ARQ(Automatic Repeat reQuest) 나 AL-FEC(Application Layer Forward Error Correction)의 방법으로 재전송 또는 복원하기도 하지만, 패킷의 손실 가능성을 줄이는 것이 보다 근본적인 방법이다.


멀티 태스킹 환경 아래에서 패킷의 전송은 대개 그림1과 비슷할 수밖에 없다.



[ 그림1. 멀티 태스킹 환경에서의 일반적인 패킷 전송 ]


본 특허발명에 의하면, 전송 태스크를 따로 두지 않고 TISR(타이머 인터럽트 서비스 루틴)을 이용하여 그림2와 같이 타 태스크를 수행하는 중에도 패킷을 등간격으로 계속 전송할 수 있다.



[ 그림2. 타이머 인터럽트 서비스 루틴을 이용한 패킷 전송 ]


그림 3은 본 특허발명을 오픈스택 장비에 적용하기 전후 패킷 사이의 간격을 직접 측정한 결과이다. 실제 상황을 단순화시킨 그림1과 달리, 본 특허를 적용하기 전에는 하나의 전송 태스크 내에서도 패킷 간격이 일정하지 않음을 알 수 있다.



[ 그림3. (좌) 본 발명을 적용하기 전의 UDP 패킷 사이 간격 (우) 적용한 경우의 간격]


같은 개수의 패킷이라도 그림 1과 같이 패킷이 몰려서 전송된다면 전송도중에 한번의 방해 원인으로 패킷 여러 개가 한꺼번에 손실될 수 있다. 본 발명에서 타이머 인터럽트 서비스 루틴을 이용하여 그림 2와 같이 타 태스크가 실행되는 동안에도 패킷을 전송함으로써 패킷 사이의 간격을 최대로 늘려 패킷 손실의 가능성을 줄였다. 


본 발명의 또 하나 특징은 패킷 전송 과정이 타 태스크에 주는 영향을 최소화 한 것이다. 이 특징은 하나의 장비에서 실시간 영상을 여러 곳으로 전송 할 때 확실히 나타난다.


여러 곳으로 전송해야 해서 대폭 늘어난 개수의 패킷을, 본 발명이 적용되지 않은 그림 1의 상황에서 안정적으로 전송하려면 전송 태스크가 CPU를 차지하는 시간이 늘어날 수밖에 없다. 안정적인 전송을 위해 패킷 사이 최소한의 간격을 확보하려면 더욱 그렇다. 이러면 타 태스크(예를 들면 인코딩 태스크)에 영향을 줄 수밖에 없다. 임베디스 시스템 같이 자원이 한정적인 경우 그 영향은 커진다.


본 발명 적용 이전에 오픈스택의 장비들은 최대 두 곳의 목적지 까지만 실시간 영상을 보낼 수 있었다. 그 이상 보내도록 하면 안정성에 영향이 있어 목적지 수에 제한을 둘 수밖에 없었다. 


그러나 오픈스택 장비에 본 특허 발명을 적용한 후에는 총 4 곳의 목적지에 실시간 영상을 보내고도 여유가 있다. 예를 들어 OSBE-2100 장비의 경우 총 4 곳의 목적지에 실시간 영상을 보내고 동시에 RF 출력도 가능하게 됐다.


필자가 아는 한도내에서는 이러한 성능은 전세계적으로도 찾아 볼 수 없는 획기적인 기술이다.


[그림4. 본 특허발명이 구현된 오픈스택 올인원 HD 모듈레이터 OSBE-2100]




[그림 5. OSBE-2100 설정 화면 (실시간 스트리밍을 네 곳에 보내면서 동시에 RF 출력 가능) ]


오픈스택(주)는 본 특허발명 외에도 항상 새로운 기술의 개발에 매진하고 있으며, 이를 적용하여 장비의 성능 및 안정성 개선에 최선을 다하고 있다.