분산 이동컴퓨팅 연구실

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DDS 기반 통신 성능 분석
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■ 영상 전송을 위한 인코딩 및 통신 방식 비교 연구

개요

본 연구에서는 영상 인코딩 방식과 통신 구조가 전송 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다. 기존 소켓 기반(TCP/UDP) 구조는 고해상도 영상 전송 시 대역폭 부담, 지연 확산, 패킷 손실, 확장성 부족 등의 한계를 보였다. 이를 극복하기 위해 **DDS(Data Distribution Service)**를 적용하여 Publish–Subscribe 구조와 QoS 제어 기능을 활용한 실험을 진행하였다. 또한 H.264, H.265, JPEG, AV1, H.264 Intra-only 등 다양한 코덱과 청크·프레임 단위 전송을 포함한 실험을 통해 실시간성과 안정성을 동시에 만족할 수 있는 최적 조합을 검증하였다.

주요 연구 내용

● 인코딩 방식별 성능 비교 (H.264, H.265, JPEG, AV1 등)
● 소켓 vs DDS 통신 구조 성능 분석 (1:1, 1:N 환경)
● 청크 단위 vs 프레임 단위 전송 성능 비교
● DDS QoS 정책이 지연·신뢰성·확장성에 미치는 효과 검증

실험 환경

● 송신자(Publisher): Intel Core i7-12700F, 32GB RAM, NVIDIA GTX 1660 SUPER, Windows 11 Pro
● 수신자(Subscriber): Intel Core i5-1135G7, 32GB RAM, Intel Iris Xe, Windows 11 Pro
● 네트워크: 동일 LAN, 1Gbps 유선 이더넷, 외부 트래픽 없음
● 소프트웨어: Python 3.12, RTI Connext DDS 7.3.0, QoS 프로파일 적용(History=KEEP_LAST, depth=1)
● 영상 데이터: 1920×1080, 30fps, 총 205초(약 486MB)

연구 결과

1:1 통신

● 소켓 기반: H.264 평균 36.33초, AV1 239.8초 → AV1은 실시간 전송에 부적합하다.
● DDS 기반: H.264 평균 28.21초로 소켓 대비 약 20~30% 단축되었다.
● 청크 전송: 소켓 19.23초 vs DDS 23.72초 → 소켓이 빠르지만 DDS는 안정적이였다.
● 프레임 전송: DDS(41.17초)가 소켓(53.53초)보다 효율적이였다.

1:N 통신 (수신자 1~20 증가)

● 소켓 기반: 수신자 수 증가에 따라 지연 시간이 기하급수적으로 증가하였다 (예: H.264 36초 → 389초, AV1 240초 → 3477초).
● DDS 기반: 수신자 증가에도 지연 시간 거의 일정했다. (예: H.264 28초 → 29초, AV1 252초 → 263초).

활용 분야

● 실시간 CCTV/ITS 도로 감시 시스템
● 대규모 IoT 센서 네트워크 통신 최적화
● 자율주행차 V2X 통신 및 군사/항공 미션 데이터 전송

분산 이동컴퓨팅 연구실

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99, Daehak-ro, Yuseong-gu, Daejeon, 34134, Korea

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