KR100456677B1 - 멀티캐스팅 통신에서 랑데부 포인트 선정 방법 - Google Patents

멀티캐스팅 통신에서 랑데부 포인트 선정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티캐스팅 통신을 위한 랑데부 포인트(Rendezvous point, RP) 선정 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 인터넷을 이용한 멀티캐스팅을 위한 라우팅 프로토콜을 통하여 RP을 선정하는 방법에 관한 것으로, RP 선정을 위한 별도의 프로토콜을 사용하지 않고 기존의 라우팅 프로토콜을 이용하여 RP를 선정할 수 있는 멀티캐스팅 통신을 위한 랑데부 포인트 선정 방법을 제공하며, 또한 RP 선정의 기준인 우선순위 값을 소정의 기준에 근거하여 설정시킴으로써 데이터 전송의 최적을 기할 수 있는 RP를 선정하는 멀티캐스팅 통신을 위한 랑데부 포인트 선정 방법을 제공한다.

Description

멀티캐스팅 통신에서 랑데부 포인트 선정 방법{Method for selecting rendezvous point in multi-casting communication}
본 발명은 멀티캐스팅 통신을 위한 랑데부 포인트(Rendezvous point, RP) 선정 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 인터넷을 이용한 멀티캐스팅을 위한 라우팅 프로토콜을 통하여 RP을 선정하는 방법에 관한 것이다.
인터넷을 이용한 방송 및 멀티미디어 서비스는 여러 수신자를 대상으로 하는 다자간 통신 서비스임에도 불구하고 현재 대부분의 인터넷 방송 및 멀티미디어 전송 시스템이 유니캐스트(unicast) 방식을 사용하고 있다. 이는 네트워크에서의 대역폭 사용을 증가시키게 되고 접속할 수 있는 사용자의 수도 제한이 되며 이로 인하여 통신 장비의 이용 효율을 저하시키는 커다란 원인으로 작용하고 있다. 또한, 유니캐스트 트래픽의 중복 전송으로 인해 네트워크의 과부하 및 병목 현상을 유발할 수 있으며 이로 인해 전체적인 서비스 품질 저하를 초래하고 있다.
이에 비해 멀티캐스트(multicast) 방식은 인터넷 방송 등과 같은 다자간 그룹 통신 서비스에 적합한 방식으로서 네트워크 자원과 통신 시스템을 효율적으로 이용할 수 있는 방식이다.
도 1은 멀티캐스팅 네트워크의 구성도이다.
멀티캐스트 도메인(10)은 멀티캐스트 서버(101), 다수의 멀티캐스트 라우터(MR, 102), 멀티캐스트 클라이언트(103)로 이루어진다.
MR(102)은 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 이용하여 멀티캐스트 트리를 구성하고 구성된 트리를 이용하여 멀티캐스트 포워딩 테이블을 구축하는 기능을 수행하며 구축된 멀티캐스팅 포워딩 테이블을 이용하여 멀티캐스트 트래픽을 해당 멀티캐스트 라우터 또는 멀티캐스팅 클라이언트(103)에 전달하는 기능도 수행하는 멀티캐스트 네트워크의 핵심이다. 이 때 MR(102)은 인트라 도메인 멀티캐스트 라우팅 프로토콜로 PIM(Protocol Independent Multicast)을 사용한다.
멀티캐스트 서버(101)는 멀티캐스트 서비스에 따라 해당 멀티캐스팅 트래픽을 생성하는 기능을 수행한다. 이 기능을 수행하기 위해 오디오 정보 혹은 비디오 정보 등의 데이터나 컨텐츠를 인터넷 데이터로 변경한다.
멀티캐스트 클라이언트(103)는 멀티캐스트 서비스에 따라 해당 멀티캐스팅 트래픽을 수신하여 일반 사용자에게 적합한 정보로 디코딩하는 기능을 수행한다. 멀티캐스트 클라이언트(103)는 또한 IGMP(Internet Group Management Protocol) 메시지를 이용하여 MR(102)에 해당 그룹으로의 참여와 탈퇴를 의뢰할 수 있다.
멀티캐스트는 서비스 제공자에 의한 멀티캐스트 주소 설정, 세션(session) 생성 및 공지 등과 각 가입자가 제공된 정보를 보고 원하는 멀티캐스트 그룹에 가입하여 데이터를 수신하는 절차로 이루어진다.
서비스 제공자는 데이터 또는 컨텐츠의 전송을 위해 먼저 각 컨텐츠 전송 스트림에 대한 멀티캐스트 주소를 설정한다. 멀티캐스트 주소는 다른 그룹 혹은 세션에서 사용되는 멀티캐스트 주소와 중복되지 않도록 설정되어야 한다. 다음으로, 서비스 제공자는 세션을 생성하고 멀티캐스트 주소와 함께 각종 컨텐츠 및 세션에 관한 정보를 고객에게 공지한다.
멀티캐스트 세션에 가입한 수신 호스트(고객)는 IGMP를 이용하여 MR(102)에게 자신이 원하는 멀티캐스트 그룹에 가입한 멤버임을 알리며 이를 바탕으로 MR은 상기 그룹에 해당하는 멀티캐스트 데이터를 수신하면 해당 멀티캐스트 그룹 가입자에게 데이터 또는 컨텐츠를 전송하게 된다. 이 때 멀티캐스트 가입자에게 데이터 송신을 위한 경로 설정 기술로는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜 및 수신 호스트에 대한 멀티캐스트 네트워크에 바인딩하는 기술이 이용될 수 있는데 주로 PIM이라는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜이 이용된다.
멀티캐스트 라우팅 프로토콜은 송신측과 수신측 사이의 전송 경로 또는 멀티캐스트 트리를 구성하는 일종의 시그널링 프로토콜이다. 라우팅 프로토콜에 의해 각 라우터들은 해당 그룹에 대한 멀티캐스트 포워딩 테이블을 설정하여 멀티캐스트 데이터 전송에 사용하게 된다.
본 발명은 이러한 멀티캐스팅을 수행하는데 있어서 멀티캐스트 라우팅 트리(tree)를 구성하여 멀티캐스팅을 수행하는 MR 중에서 RP를 선정하는 방법에 관한 것이다. RP는 구성된 라우팅 트리를 이용하여 멀티캐스트 트래픽을 수신자에 전달하는 기능을 수행한다.
종전의 RP 선정 방식으로는 라우터 관리자가 직접 RP를 선정하는 방식, Bootstrap 라우터(BSR)가 RP를 선정하는 방식 또는 RP 선정을 위한 별도의 라우팅 프로토콜을 이용하는 방식이 있었다.
관리자가 직접 RP을 선정할 경우는 선정한 RP의 이상이 발생시에 백업 RP로 대체할 능력이 저하되는 단점이 있으며 별도의 라우팅 프로토콜을 이용하는 경우에는 라우터에 요구되는 별도의 프로토콜의 설계에 대한 비용 증가와 RP 선정의 기준인 우선순위 값의 지정이 별다른 기준이 없이 일괄적, 임의적으로 되기 때문에 데이터 전송의 최적을 기할 수 있는 RP를 선정하는데 문제점으로 작용할 수 있는단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위해 창안된 것으로 본 발명이 이룩하고자 하는 목적 및 기술적 과제는 RP 선정을 위한 별도의 프로토콜을 사용하지 않고 기존의 라우팅 프로토콜을 이용하여 RP를 선정할 수 있는 멀티캐스팅 통신을 위한 랑데부 포인트 선정 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 이룩하고자 하는 또 다른 목적 및 기술적 과제는 RP 선정의 기준인 우선순위 값을 소정의 기준에 근거하여 설정시킴으로써 데이터 전송의 최적을 기할 수 있는 RP를 선정하는 멀티캐스팅 통신을 위한 랑데부 포인트 선정 방법을 제공함에 있다.
도 1은 멀티캐스팅 네트워크의 구성도이다.
도 2는 랑데부 포인트를 선정하기 위해 본 발명에서 새롭게 정의되는 라우팅 프로토콜의 메시지 포맷이다.
도 3은 랑데부 포인트를 선정하기 위해 새로 정의한 멀티캐스트 라우팅 프로토콜 메시지를 처리하는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
S301 : 멀티캐스팅 라우터가 라우팅 프로토콜 메시지를 수신하는 단계
S302 : 유효 메시지 여부 검사단계
S303 : 도메인 식별자 유효 여부 확인 단계
S304 : 그룹 주소 유효 여부 확인 단계
S305 : RP_m와 RP_MR을 비교하는 단계
S307 : 전송 유효 시간이 경과했는 지의 여부를 판별하는 단계
이와 같은 목적 및 기술적 과제를 이룩하기 위하여 본 발명이 제공하는 멀티캐스팅 통신을 위한 랑데부 포인트 선정 방법은 멀티캐스팅 라우팅 프로토콜 메시지를 새로 정의하며 이 메시지를 소정의 방식으로 처리하여 RP을 선정함에 그 특징이 있으며 상기 메시지의 처리는 상기 멀티캐스팅 라우터(MR)가 새롭게 정의된 라우팅 프로토콜 메시지를 수신하는 단계; 상기 메시지의 유효 여부를 판별하는 단계; 상기 메시지의 도메인 식별자를 판별하는 단계; 상기 메시지의 그룹 주소를 판별하는 단계; 및 상기 MR의 RP 선정 우선순위 값과 상기 메시지에 포함된 RP 선정 우선순위 값을 비교하는 단계를 포함함을 그 특징으로 한다.
바람직하게 상기 MR의 우선순위 값이 상기 메시지에 포함된 우선순위 값보다높을 경우 메시지의 발신 유효 시간이 경과했는 지의 여부를 판별하는 단계를 더 포함함을 그 특징으로 한다.
바람직하게 상기 우선순위 값은 상기 다수의 MP 중 다른 MR과의 인터페이스 대역폭이 가장 큰 MR에 최상의 우선순위 값이 설정되도록 정해짐을 그 특징으로 한다.
바람직하게 상기 우선순위 값은 상기 다수의 MP 중 상기 다른 MR에 비해 버퍼의 크기가 가장 큰 MR에 최상의 우선순위 값이 설정되도록 정해짐을 그 특징으로 한다.
바람직하게 상기 새로 정의된 멀티캐스팅 라우팅 프로토콜 메시지는 PIM 방식의 메시지 포맷을 이용하며 상기 PIM 방식의 메시지 포맷에 포함된 메시지 종류 영역의 값을 새로 지정하여 정의됨을 그 특징으로 한다.
이하 본 발명의 구성, 작용 및 최적의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 2는 RP를 선정하기 위해 본 발명에서 새롭게 정의되는 라우팅 프로토콜의 메시지 포맷이다.
이 메시지 포맷은 PIM 라우팅 프로토콜의 형식을 이용한 것이다.
Version(201)은 의미 그대로 메시지의 버전을 명시하는 부분으로 4비트의 크기이다. 현재 PIM에서는 버전 2를 사용하고 있다.
Type(202)은 4비트의 크기로 메시지의 종류를 명시하는 부분으로 현재 PIM에서는 메시지의 종류를 0~8까지 설정하여 9가지를 사용하고 있다. 상기에서 본 발명의 목적을 달성하기 위해 새로운 라우팅 프로토콜 메시지를 정의한다고 언급하였는데 Type(202)을 10으로 설정하여 새로운 종류의 메시지를 정의하여 사용하게 된다.
Reserved(203)은 예약 부분으로 8비트의 크기이고 0으로 설정되며 수신 시 처리되지 않는 영역이다.
Checksum(204)은 16비트 크기로 표준 인터넷 체크섬 규칙을 사용한다. 메시지의 내용을 비트 단위로 더한 후 16-비트 보수를 취하게 된다. 수신된 메시지의 체크섬을 검사했을 때 결과로 0을 얻게 되면 에러가 없는 것으로 판단한다.
Prefix Count(205)은 8비트 크기로 메시지가 포함하고 있는 멀티캐스트 그룹 주소의 수를 표시하는 부분이다. 8비트 크기를 가지므로 최대 256개의 그룹 주소를 가질 수 있게 된다.
Priority(206)은 8비트 크기로 RP의 우선순위 값을 명시하는 부분으로 0이 가장 높은 우선순위 값이다. 이 값은 RP를 선정하는데 있어서 기준이 되는 중요한 역할을 하며 도 4에 우선순위 값을 설정하는 방법을 나타내었다.
Holdtime(207)은 16비트 크기로 이 메시지의 전송 처리 유효 시간을 명시한다. 유효 시간이 지난 메시지는 처리하지 않고 폐기된다.
Unicast RP Address(208)은 32비트 크기로 RP로의 선정 가능성이 있는 MR의 인터페이스 IP 주소를 명시하는 부분이다.
Domain ID(209)은 32비트 크기로 멀티캐스트 도메인의 식별자를 명시하는 부분으로 이를 이용하여 멀티캐스트 서비스를 수행하는 해당 도메인을 확인하게 된다.
Group Address=1~Group Address=n(210)는 해당 도메인에서 사용하는 멀티캐스트 주소를 명시하는 부분으로 이 주소는 멀티캐스트 서비스에 따라 여러 개 사용될 수 있다.
도 3은 RP를 선정하기 위해 새로 정의한 멀티캐스트 라우팅 프로토콜 메시지를 처리하는 흐름도이다.
MR(102)이 라우팅 프로토콜 메시지를 수신하게 되면(S301) 메시지의 버전, 형식, 체크섬을 검사하여 유효 메시지인지를 검사한다(S302). 이 때 유효하지 않은 값이 발견되면 수신된 메시지를 폐기한다.
수신된 메시지가 유효 메시지인 경우에는 도메인 식별자와 그룹 주소의 유효 여부를 확인한다(S303,S304). 멀티캐스트 서비스를 수행하는 멀티캐스트 도메인 내에 유효하지 않은 도메인 식별자 혹은 그룹 주소인 경우 더 이상의 처리를 하지 않고 폐기한다.
도메인 식별자 혹은 그룹 주소가 유효한 경우 RP를 선정하기 위해 수신 메시지에 포함된 RP 선정 우선순위 값(RP_m)과 MR 자신의 RP 선정 우선순위 값(RP_MR)을 비교한다(S305). RP_MR??RP_m 이면 MR은 우선순위에서 후순위이므로 MR은 자신이 해당 멀티캐스트 그룹의 RP임을 알리는 메시지(RP 메시지)를 다른 MR이나 멀티캐스트 클라이언트(103)로 전송하지 않는다(S306). RP_MR??RP_m 이면 MR이 RP로 선정되며 RP 메시지를 다른 MR로 전송할 수 있는 것이다.
그러나 RP_MR??RP_m 라고 해서 RP 메시지가 무한한 시간 범위에서 전송됨은 문제점을 야기할 수 있는데 그것은 MR에는 또 다른 멀티캐스팅 라우터 메시지가 실시간으로 지속적으로 유입되고 그 다른 라우터 메시지의 내용에 따라 RP가 변경될 수 있기 때문이다. 만일 무한정 시간 범위로 RP 메시지를 전송한다면 이는 RP가 고정될 수 있는 종전의 문제점을 답습할 수 있다.
따라서 다른 MR로 RP메시지를 전송함에 있어서 MR에 멀티캐스팅 라우터 메시지가 수신된 시점으로부터 어떤 유한한 시간(전송 유효 시간)내에 RP 메시지를 전송할 조건이 필요하게 된다. MR(102)은 타이머(미도시)를 내장하여 RP 메시지 전송 유효 시간 경과 여부를 판별하게 된다.
따라서 본 방법 발명은 MR의 RP 선정 우선순위 값이 메시지에 포함된 RP 선정 우선순위 값보다 높을 경우(RP_MR??RP_m), RP메시지의 다른 MR로 전송 유효 시간 경과 여부를 판별하는 단계(S307)를 더 포함한다.
전송 유효 시간이 경과되지 않았다면 자신이 해당 멀티캐스트 그룹의 RP임을 알리는 메시지(RP 메시지)를 다른 MR로 전송하고(S309) 다른 메시지의 수신을 위해 대기(S310)하게 된다. 경과된 경우는 상기 MR은 자신을 RP로 등록한다(S308).
정리하면 멀티캐스트 라우터(102)는 후보 RP의 리스트와 멀티캐스트 그룹 주소들을 관리하는 기능을 수행하며 또한 자신이 RP 선정 우선순위 값이 높은 경우에 자신이 해당 멀티캐스트 그룹의 RP임을 알리는 메시지(RP 메시지)를 주기적으로 멀티캐스트 도메인 내의 다른 멀티캐스트 라우터에 전송한다.
표 1은 랑데부 포인트 선정을 위한 우선순위 값이 설정된 일례를 표로써 나타낸 것이다.
멀티캐스트 환경에서 RP는 유효한 멀티캐스팅 경로를 설정하기 위해 멀티캐스팅 트리를 구성하고, 멀티캐스트 트래픽을 해당 노드로 송수신하는 기능을 수행한다. 또한 멀티캐스팅 서비스에 따른 멀티캐스트 그룹 주소 리스트를 관리한다. 따라서 RP는 다른 멀티캐스트 라우터에 비해 인터페이스의 대역폭이 높고 MR의 자원이 우수한(버퍼의 크기가 큰) 멀티캐스트 라우터로 설정되어야 한다. 따라서 이러한 요소를 고려하여 우선순위가 설정되어야 한다. 표 1은 우선순위 값 설정의 일례로 멀티캐스트 인터페이스의 종류를 대역폭 및 버퍼의 크기를 고려하여 다음과 같이 분류하였다.
10GMbps의 대역폭(BW)을 갖는 인터페이스는 A, 10GMbps와 1GMbps 사이의 BW을 가지는 인터페이스는 B, 1GMbps와 100Mbps 사이의 BW을 가지는 인터페이스는 C, 100Mbps 미만의 BW을 가지는 인터페이스는 D로 분류한다. A의 경우는 버퍼 크기(BS)에 따라 우선순위를 11,12,13으로 설정하며 B의 경우는 버퍼 크기에 따라 우선순위를 21,22,23으로 C의 경우는 버퍼 크기에 따라 우선순위를 31,32,33으로 D의 경우는 버퍼 크기에 따라 우선순위를 41,42,43으로 설정한다.
이상 본 발명의 바람직한 동작 방식을 예를 들어 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞의 실시예의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
본 발명은 RP 선정을 위한 별도의 프로토콜을 사용하지 않고 기존의 라우팅 프로토콜을 이용하여 RP를 선정할 수 있어 멀티캐스트 라우터에 요구되는 별도의 프로토콜의 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 또한 RP 선정의 기준인 우선순위 값을 MR의 시스템 자원의 능력에 근거하여 설정시킴으로써 데이터 전송의 최적을 기할 수 있어 멀티캐스트 환경의 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 멀티캐스트 서버, 다수의 멀티캐스트 라우터(MR), 멀티캐스트 클라이언트로 이루어진 멀티캐스트 도메인상에서 상기 멀티캐스팅 서버로부터 새로 정의된 멀티캐스팅 라우팅 프로토콜 메시지를 수신받은 하나의 멀티캐스트 라우터가 상기 메시지를 분석하여 상기 다수의 MR 중에서 랑데부 포인트(RP)를 선정하며 상기 메시지의 분석은:
    상기 메시지의 유효 여부를 판별하는 단계;
    상기 메시지의 도메인 식별자의 유효 여부를 판별하는 단계;
    상기 메시지의 그룹 주소의 유효 여부를 판별하는 단계; 및
    상기 메시지를 수신받은 하나의 멀티캐스트 라우터가 자신의 RP 선정 우선순위 값(RP_MR)과 상기 메시지에 포함된 RP 선정 우선순위 값(RP_m)을 비교하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 멀티캐스팅 통신에서 랑데부 포인트 선정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RP_MR이 상기 RP_m보다 클 경우 상기 메시지를 수신받은 하나의 멀티캐스트 라우터가 자신이 RP임을 알리는 메시지를 다른 MR로 전송하는 전송 유효 시간의 경과 여부를 판별하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 멀티캐스팅 통신에서 랑데부 포인트 선정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 우선순위 값은
    상기 다수의 MP 중 다른 MR과의 인터페이스 대역폭이 가장 큰 MR에 최상의 우선순위 값이 설정되도록 정해짐을 특징으로 하는 멀티캐스팅 통신에서 랑데부 포인트 선정 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 우선순위 값은
    상기 다수의 MP 중 상기 다른 MR에 비해 버퍼의 크기가 가장 큰 MR에 최상의 우선순위 값이 설정되도록 정해짐을 특징으로 하는 멀티캐스팅 통신에서 랑데부 포인트 선정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 새로 정의된 멀티캐스팅 라우팅 프로토콜 메시지는
    PIM 방식의 메시지 포맷을 이용하며 상기 PIM 방식의 메시지 포맷에 포함된 메시지 종류 영역의 값을 새로 지정하여 정의됨을 특징으로 하는 멀티캐스팅 통신에서 랑데부 포인트 선정 방법.
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