KR100460842B1 - iSCSI를 이용한 주문형 비디오 시스템 - Google Patents

iSCSI를 이용한 주문형 비디오 시스템 Download PDF

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KR100460842B1 KR10-2002-0066102A KR20020066102A KR100460842B1 KR 100460842 B1 KR100460842 B1 KR 100460842B1 KR 20020066102 A KR20020066102 A KR 20020066102A KR 100460842 B1 KR100460842 B1 KR 100460842B1
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Abstract

본 발명은 iSCSI를 이용한 주문형 비디오 서비스 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 VOD 전용 서버를 사용하지 않고 서버와 저장장치간에 IP 망을 이용한 iSCSI로 연결하여 구현한 VOD 서비스 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 주문형 비디오 시스템은 IP망을 이용한 iSCSI 방식으로 연결되어, 주문형 비디오 서비스를 제공받는 복수의 클라이언트; IP망을 이용한 iSCSI 방식으로 연결되어, 상기 복수의 클라이언트에게 전송할 멀티미디어 컨텐츠를 저장하고 있는 복수의 컨텐츠 서버; 및 실시간으로 제공하는 스트리밍 서비스, 소정의 시간동안 대기하였다가 서비스를 제공하는 비실시간-대기 서비스 및 소정의 예약시간 전에 컨텐츠를 미리 저장하였다가 예약시간에 서비스를 제공하는 예약 서비스로 상기 주문형 비디오 서비스를 분류하고, 그중 사용자가 요구하는 서비스를 제공하는 제어서버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 서버 보유에 따른 구입 및 유지보수 비용 등을 절감시켰으며, IP-SAN 표준기술인 iSCSI 기술을 사용하였으므로 호환성의 문제를 최소화시켰고, IP 망의 차별화 기능을 이용하여 망 이용 효율의 극대화와 다양한 특성의 서비스를 제공할 수 있도록 하였다.

Description

iSCSI를 이용한 주문형 비디오 시스템{Video on demand system using iSCSI}
본 발명은 iSCSI(Internet Small Computer System Interface)를 이용한 주문형 비디오(Video on Demand : VOD) 서비스 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 VOD 전용 서버를 사용하지 않고 서버와 저장장치간에 IP 망을 이용한 iSCSI로 연결하여 구현한 VOD 서비스 시스템에 관한 것이다.
종래의 인터넷을 이용한 VOD 서비스 시스템은 시스템의 대역(bandwidth)이 낮고, 서비스의 품질도 좋지 않았다. 또한 고품질의 서비스를 제공하기 위해서는 망의 QoS(Quality of Service)를 보장하여야 하는데, 이를 위해 지역내에 전용 서버를 사용하여야 하는 등의 문제점이 있어서 제한적인 서비스만을 할 수밖에 없었다.
일반적으로 인터넷을 이용한 VOD 서비스는 여러 가지가 있다. 컨텐츠가 저장되어 있는 전용서버에 접속하여 셋탑박스(Set Top Box : STB)로 컨텐츠를 소정의 일정시간동안 다운로드 받은 후에 재생하는 방식의 VOD 서비스가 있다. 다른 한가지 방법은 다운로드 받은 후에 재생하는 것이 아니라 컨텐츠가 저장되어 있는 전용 서버로부터 실시간으로 스트리밍 데이터(streaming data)를 수신하여 셋탑박스(STB)에서 재생하는 방식이다.
그러나 이러한 종래의 VOD 서비스 시스템은 서버 중심의 저장장치를 사용기 때문에 성능상의 병목(Performance Bottleneck) 문제, 저장장치와 컴퓨팅 파워의 한계로 인한 확장성의 문제 및 가용성 저하 등 다양한 문제점을 가지고 있다. 또한 필수 구성요소인 서버의 성능은 VOD 서비스 시스템의 규모에 따라 서비스 품질에 큰 영향을 미치고, 대용량 서버를 사용하면 보유 및 유지보수의 비용이 증가하므로 적절히 선택되어야 한다는 문제점이 있다.
그리고 종래의 방법은 VOD 서비스 컨텐츠를 스토리지에 저장하고, 전용서버가 스토리지에 저장된 컨텐츠의 내용을 읽어 사용자에게 서비스하는 방식으로, 콘텐츠 스토리지는 VOD 서버만 접속할 수 있고, 인터페이스는 인터넷 프로토콜(IP)을 사용하거나 스토리지 전용의 프로토콜인 광 채널(Fibre Channel)을 사용할 수 있다. 따라서 종래의 VOD 서버를 통한 간접 접속 방식은 사용자가 원하는 비디오를 시청시 VOD 서비스를 위한 전용 스트리밍 서버를 사용하여야 하므로 비용이 많이 들어 비경제적이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크 기반의 SAN(Storage Area Network) 기술을 이용하여 VOD 서버를 통한 간접 접속 방식이 아닌 가입자가 스토리지에 직접 접속하는 방식의 VOD 서비스 시스템을 제공하는데 있다.
최근 가입자망이 고속화 및 고품질화되고, 고성능 프로세서와 대용량 저장장치가 일반화됨에 따라 고성능의 셋탑박스(STB)의 대중화가 가능하게되었고, IP-SAN 과 같은 새로운 기술이 등장하여 새로운 개념의 VOD 서비스가 가능하게 되었다.
도 1은 일반적인 SAN 의 구성도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 IP-SAN 기술을 이용하여 구현한 VOD 서비스 시스템의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 IP-SAN 기술을 이용하여 VOD 서비스를 제공하는 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 4는 도 3에서 도시한 주문형 비디오 서비스 제공방법을 제어서버의 입장에서 도시한 플로우차트이다.
도 5는 도 3에서 도시한 주문형 비디오 서비스 제공방법을 클라이언트의 입장에서 도시한 플로우차트이다.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 주문형 비디오 서비스 시스템은, IP망을 이용한 iSCSI 방식으로 연결되어, 주문형 비디오 서비스를 제공받는 복수의 클라이언트; IP망을 이용한 iSCSI 방식으로 연결되어, 상기 복수의 클라이언트에게 전송할 멀티미디어 컨텐츠를 저장하고 있는 복수의 컨텐츠 서버; 및 실시간으로 제공하는 스트리밍 서비스, 소정의 시간동안 대기하였다가 서비스를 제공하는 비실시간-대기 서비스 및 소정의 예약시간 전에 컨텐츠를 미리 저장하였다가 예약시간에 서비스를 제공하는 예약 서비스로 상기 주문형 비디오 서비스를 분류하고, 그중 사용자가 요구하는 서비스를 제공하는 제어서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 제어서버가 주문형 비디오 서비스를 제공하는 방법은, IP망을 이용한 iSCSI 방식에 의해 연결되어 있는 클라이언트로부터 주문형 비디오 서비스 제공요구를 수신하는 단계; 실시간으로 제공하는 스트리밍 서비스, 소정의 시간동안 대기하였다가 서비스를 제공하는 비실시간-대기 서비스 및 소정의 예약시간 전에 컨텐츠를 미리 저장하였다가 예약 시간에 서비스를 제공하는 예약 서비스로 상기 주문형 비디오 서비스를 분류하여, 그 내용을 상기 클라이언트에게 제공하여 원하는 서비스를 선택할 수 있도록 하는 단계; 상기 클라이언트가 선택한 서비스와 이에 대응되는 인증요구를 수신하는 단계; 상기 수신한 인증요구에 대한 인증여부를 결정하는 단계; 상기 인증이 이루어지면, IP망을 이용한 iSCSI 방식에 의해 연결되어 컨텐츠를 저장하고 있는 컨텐츠 서버에 상기 클라이언트를 접속시키는 단계; 및 상기 컨텐츠 서버가 상기 클라이언트에게 상기 선택한 멀티미디어 데이터를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 클라이언트가 주문형 비디오 서비스를 수신하는 방법은, 주문형 비디오 서비스 요구 메시지를 제어서버에 송신하는 단계; 실시간으로 제공하는 스트리밍 서비스, 소정의 시간동안 대기하였다가 서비스를 제공하는 비실시간-대기 서비스 및 소정의 예약시간 전에 컨텐츠를 미리 저장하였다가 예약 시간에 서비스를 제공하는 예약 서비스로 상기 주문형 비디오 서비스를 분류한 주문형 비디오 서비스의 종류와 내용이 담긴 메뉴를 상기 제어서버로부터 수신하는 단계; 상기 수신한 메뉴에서 서비스를 선택하고 이에 대응되는 인증요구를 제어서버에 전송하는 단계; 상기 제어서버로부터 인증 결정을 수신하고, IP망을 이용한 iSCSI 방식에 의해 연결되어 컨텐츠를 저장하고 있는 컨텐츠 서버에 접속하는 단계; 및 상기 컨텐츠 서버로부터 멀티미디어 컨텐츠를 제공받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
인터넷을 이용하는데 TCP/IP라는 프로토콜을 사용하는 것처럼, 스토리지 네트워크(storage network)에서도 데이터를 액세스할 수 있는 프로토콜이 필요하다. 스토리지에 연결된 서버(server)가 유닉스(UNIX)나 윈도우즈 NT와 같은운영체계(Operating System)를 가지고 있는 경우에는 SCSI 또는 파이버 채널(fibre channel)을 사용하고, 메인 프레임(main frame)의 경우에는 IBM이 개발한 광섬유 채널인 ESCON(Enterprise Systems Connection)을 사용하여 서버와 스토리지간의 통신을 수행한다. 그리고, 랜(LAN)을 통해 스토리지에 액세스할 경우 중간에 통신 매개체의 역할을 수행하는 파일 서버가 필요한데, 그 이유는 TCP/IP와 스토리지 네트워크 프로토콜이 서로 다르기 때문이다.
기존의 스토리지 네트워크는 밀폐된 공간에 고립된 상태로 운영되었다. 그 이유는 스토리지 네트워크를 통해 서버와 스토리지 장비를 연결하는 인터페이스라 할 수 있는 SCSI, 파이버 채널 및 ESCON 등이 전송 거리에 한계가 있기 때문에 TCP/IP 프로토콜 기반의 인터넷 영역까지 네트워크를 구현할 수 없었기 때문이다. 또한 멀티미디어 데이터 수요가 급속히 증가하고 저장 용량이 점차 늘어나게 되면서 다수의 스토리지를 효율적으로 관리하고 운영하기 위해 스토리지들도 네트워크로 구성해야 할 필요성이 커졌다.
인터넷 사용자가 급격히 증가함에 따라 자연히 스토리지 수요도 늘어났으며, 기업들은 유닉스나 윈도우와 같은 이기종의 서버에 분산돼 있는 정보 공유에 어려움을 겪게된다. 뿐만 아니라 서로 다른 다양한 시스템을 운영하다보니 자연히 데이터를 수정할 경우 다른 시스템의 데이터와도 동기화시켜야 하는 문제가 발생하기 시작했다.
도 1은 일반적인 SAN 의 구성도를 도시한 도면이다.
SAN은 크게 IP 프런트 엔드 네트워크(IP front end network)(110) 및 광 채널 백엔드 네트워크(fibre channel back end network)(120)로 구성되어 있고, 이들 사이를 연결하는 데이터 베이스 서버(database server)(130)가 있다. IP 프런트 엔드 네트워크(IP front end network)(110)에는 인트라넷을 통하여 사용자 단말(140)들이 연결되어 있고, 광 채널 백엔드 네트워크(fibre channel back end network)(120)에는 FC 스위치(150), 기억장치로 테이프(160)나 스토리지(170)가 연결되어 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 SAN 기술이 개발되었다. SAN은 허브나 스위치를 이용해 파이버 채널(Fibre Channel)로 연결된 다수의 스토리지에 접근할 수 있도록 함으로써 데이터와 자원을 편리하게 공유하고 액세스할 수 있도록 할 수 있을 뿐 아니라 중앙 집중식 관리 기능을 가지고 있다. 이러한 SAN 기술중에서 iSCSI와 FCIP(Fibre Channel over IP) 등의 스토리지 기술이 있다. 이중에서 iSCSI 기술은 SAN 에서의 스토리지와 데이터를 주고 받는데 사용하는 SCSI 인터페이스를 TCP에 캡슐화하여 IP로 라우팅함으로써 사용자가 원하는 스토리지에 액세스할 수 있도록 한다. 이 기술을 사용하면 인터넷을 통해 원거리 백업이 가능할 뿐만 아니라, 기존의 SAN 개념에서의 파이버 채널을 이용한 스토리지 네트워크에서 한계점으로 지적됐던 전송거리의 한계를 극복할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 IP-SAN 기술을 이용하여 구현한 VOD 서비스 시스템의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 VOD 서비스 시스템은 복수의 클라이언트(210)와 컨텐츠 데이터베이스(220) 및 제어서버(230)로 구성되어 있다. 각 클라이언트(210)는 TV(211)나 PC(212) 등의 사용자 장치가 있고, TV(211)와 인터넷망을 연결하기 위한 iSCSI STB(213)도 존재한다. iSCSI STB(213)는 기존의 셋탑박스(STB)에 비해 iSCSI 인터페이스 기능이 추가된 장치로서 기능은 기존의 셋탑박스(STB)와 동일하다.
콘텐츠 데이터베이스(220)는 인터넷망을 통해 상기 복수의 클라이언트(210)로 멀티미디어 콘텐츠 데이터를 제공하기 위한 저장장치이다. 콘텐츠 데이터베이스(220)는 효율적인 서비스와 관리 등을 위해 적정 규모로 지역에 따라 분산시켜 구성될 수 있다. 인증과금을 위한 제어 서버(230)가 원격지에서 다수의 콘텐츠 데이터베이스를 관리할 수 있다. 그리고 컨텐츠 데이터베이스(220)는 iSCSI 게이트웨이(221), iSCSI 저장장치(222) 및 FC 저장장치(223)로 구성된다.
FC 저장장치(223)는 기존의 SAN에서 널리 사용되는 FC 프로토콜(Protocol)을 사용하는 저장장치이다. FC 저장장치(223)는 인터넷과 호환이 되지 않으므로 인터넷망에 직접 접속이 불가능하다. 따라서 iSCSI 게이트웨이(221)가 존재한다. iSCSI 게이트웨이(221)는 FC 프로토콜을 iSCSI로 변환시키는 기능을 수행한다. iSCSI 저장장치(222)는 iSCSI 기술을 이용하여 사용할 수 있는 저장장치로서 인터넷 망을 통해 직접 접속할 수 있다.
제어서버(230)는 서비스 유형별 인증 현황을 관리하고, 인증된 서비스의 적정 품질 유지가 가능한 경우에 한해 사용자로부터 추가로 요구되는 서비스에 대한 인증 여부를 결정한다. 즉 제어서버(230)는 복수의 콘텐츠 데이터베이스(220)의 이용을 위한 인증, 과금 및 관리 기능을 수행한다.
본 발명에서는 iSCSI 기술을 사용하기 때문에 목적지로 하는 스토리지에 클라이언트(210)가 직접 액세스할 수 있다. 따라서 PC에서의 내부 하드 디스크를 사용하는 것처럼, 네트워크를 통해 원거리에 있는 스토리지를 직접 사용할 수 있다. 이렇게 PC(212), iSCSI STB(213), iSCSI 게이트웨이(221), iSCSI 저장장치(222) 등에 iSCSI 기술을 이용할 수 있도록 TCP/IP 계층위에 iSCSI 기능의 계층이 하나 더 존재한다. 종래에서는 TCP/IP만을 사용하며, 스토리지 직접 접속이 불가능하므로 스토리지를 이용하기 위한 별도의 전용 서버를 사용하였다.
도 3은 본 발명의 IP-SAN 기술을 이용하여 VOD 서비스를 제공받는 방법을 도시한 플로우차트이다.
VOD 서비스 사업자에 접속하여 멀티미디어 데이터를 받고자 하는 클라이언트는 인터넷망을 통해 일반적인 웹 브라우저를 사용하여 제어서버에 접속한다(S310). 제어서버는 접속한 클라이언트에게 초기 메뉴를 전송하여, 클라이언트로 하여금 콘텐츠 및 서비스 방법 등을 선택하도록 한다(S320). 클라이언트가 콘텐츠 및 서비스를 선택하면, 이 선택한 내용에 따른 인증 요구가 제어서버로 전송되고(S330), 제어서버는 클라이언트의 인증 여부를 결정하여 클라이언트에 통보한다(S340). 인증이 이루어지면 클라이언트는 컨텐츠 서버에 접속하여 선택한 서비스에 해당하는 멀티미디어 컨텐츠를 요구하고(S350), 컨텐츠 서버는 멀티미디어 컨텐츠를 전송한다(S360). 사용자가 선택한 서비스가 종료할 때까지 상술한 컨텐츠 서버에 접속하여 멀티미디어 데이터를 수신하는 과정을 반복한다(S370).
이때 제어서버는 콘텐츠 데이터베이스의 서비스 상태를 관리하여 제한된 자원이 적절히 분배되도록 한다. 이하에서는 제어서버의 서비스관리 방법을 상세히 설명한다.
콘텐츠 데이터베이스의 서비스 상태에 따라 실시간(streaming) 서비스, 비실시간-대기 서비스, 예약 서비스 등으로 VOD 서비스를 분류하고, 사용자가 요구하는 서비스를 제공한다. 이때 비실시간-대기 서비스의 일례로 5분 정도 대기하는 것을 생각할 수 있다.
실시간 서비스에서 원하는 품질을 보장하기 위해서는 허용 가능한 지터 (jitter) 범위 등을 고려하여, 네트워크에서 사용 가능한 전체 대역(bandwidth)중에서 일부 대역으로 제한하여야 한다. 이때 지터는 실시간 서비스의 전달지연변이를 말한다. 실시간 서비스의 경우에, 전송되는 데이터가 약속된 일정한 시간 간격으로 전송되는 것이 서비스에 큰 영향을 미친다. 일반적으로는 지연만을 생각할 수 있으나 지연뿐만 아니라 지연변이가 중요한 요소이다. 지연 변이를 흡수하기 위한 버퍼를 쓰는 경우 지연이 발생할 수 있으며, 지나친 지연 변이가 발생하는 경우 데이터가 전송이 되더라도 전송된 데이터는 버려야 할 경우가 발생하므로 결과적으로 데이터의 손실이 발생한 것과 같은 결과가 얻어진다. 이와 같이 간격을 지키지 못하면 비디오와 오디오의 경우 화면과 음성의 끊김 등의 현상이 일어난다.
전체 대역에 대해 실시간 서비스, 비실시간-대기 서비스, 예약 서비스 등으로 서비스 특성에 따라 구분하여 대역(Bandwidth)을 할당하면 약속된 서비스의 품질을 만족시킬 수 있다. 서비스 특성별 최적의 구성비는 실시간 서비스에 대한 지터 허용치, 비실시간 서비스의 경우 최대 대기시간 허용치 등 서비스의 조건에 의해 달라지므로, 별도의 방법으로 정한다.
다시 말하면, 전체 대역중 실시간 특성의 서비스와 비 실시간 서비스의 적절한 조합으로 통계적 다중화 효과에 의한 이익이 극대화 될 수 있다. 실시간과 비실시간 서비스의 구성 비, 비 실시간의 대기가능 시간 등은 사업자의 사업 방법에 따라 달라질 수 있는 요소이다.
예를 들면 보급형 실시간 서비스 위주의 사업을 하는 A사업자의 경우 실시간 서비스의 비율을 50%로, 지연변이를 50msec로, 시간당 요금은 1000원으로 하고 나머지는 비 실시간 서비스를 제공할 수도 있고, 고급형 실시간 서비스를 위주로 하는 B사업자의 경우 실시간 서비스의 비율을 20%로, 지연변이 20msec로, 시간당 요금을 2000원으로 할 수 있다.
실시간(streaming) 서비스의 경우 최소한의 지연변이 흡수를 위한 버퍼를 사용한 후 재생하는 서비스로서 VCR과 유사한 서비스이다. 이 서비스는 지연과 지연 변이를 최소화하기 위하여 최고 우선순위를 할당한다.
지연변이는 통계학에서의 분산과 같은 의미로, 네트워크에서 실시간 서비스에 민감한 요소로서 송신단에서 일정 시간간격으로 송신한 정보가 송신한 시간 간격을 유지하면서 도착해야 하나, 그렇지 못하여 평균보다 빨리 도착하는 정보와 늦게 도착하는 정보의 지연차를 말한다. 수신단에서 정보 사용을 위해서는 다시 일정시간 간격을 유지해야 하므로 이 지연변이를 흡수하기 위해 지연의 원인이 되는 버퍼를 사용케 되며, 지연 변이가 심한 경우 사용 시기를 놓쳐 폐기시키므로 정보가 잘 도착하더라도 정보가 손실된 것과 같은 결과로 나타난다.
그리고, 인터넷망의 데이터는 버스트(burst)한 특성을 가지므로 특정 노드에서 손실이 발생하거나 과도한 지연이 발생하게 되는데, 특정 트래픽에 대해서는 우선권을 주어 이러한 영향을 최소화시키기 위해서 최고 우선 순위를 할당한다.
비실시간-대기 서비스는 미리 정해진 소정의 짧은 시간 후에 서비스를 시작하는 것으로, 일정시간 분량의 콘텐츠를 셋탑박스(STB)에 저장한 후 재생된다. 여유 대역은 존재하나 실시간 서비스 수준의 서비스를 위한 지연과 지연변이가 보장되지 못하는 경우에 적합하며, 대역의 효율적인 활용이 가능하다.
예약 서비스는 미리 정해진 소정의 장시간의 예약시간 후 언제든 서비스가 가능하게 되는 서비스로, 예약 시간 전까지 예약된 콘텐츠 전량이 셋탑박스(STB)에 저장된다. 실시간 서비스, 비실시간-대기(단기간) 서비스 모두가 불가능한 경우 즉, 여유 대역이 없는 경우에도 서비스가 가능하며, 대역의 효율적인 활용이 가능하다.
상술한 모든 서비스는 서비스를 위해 수신한 콘텐츠를 셋탑박스(STB)의 하드디스크와 같은 저장 장치에 일정기간 저장한다. 일단 셋탑박스(STB)에 저장된 콘텐츠의 재방송은 제어서버에 접속한 후 재방송의 과금을 위한 인증만이 필요하고, 컨텐츠는 이미 수신하였으므로 컨텐츠 데이터베이스를 다시 접속할 필요는 없다. 즉, 이미 셋탑박스(STB)에 저장되어 네트워크 자원을 사용치 않는 컨텐츠도 재방송을 위해서는 별도 정해진 과금 등을 통해 통제할 수 있도록 한다. 예를 들어 셋탑박스(STB)의 정보 이용을 위해 필요한 인증키의 발급을 통해 정보의 무단 이용을 방지할 수 있다.
이제 이하에서는 본 발명을 IP 망에 적용하기 위한 방법을 설명한다.
IP 망에서 서비스 특성에 따른 차별화를 위한 방법은 차등화 서비스(Differentiated Service : DiffServ)를 사용하고, IP SAN기술은 현재 표준화가 거의 완료단계이며, 향후 가장 널리 사용될 예정인 iSCSI기술을 적용한다. DiffServ는 음성 등과 같이 데이터의 흐름이 끊어지면 안 되는 비교적 특별한 형식의 트래픽들에 대해, 다른 종류의 일반 트래픽에 비해 우선권을 갖도록 네트워크 트래픽을 등급별로 지정하고 제어하기 위한 프로토콜이다. 따라서, 기존의 인터넷은 모든 데이터를 평등하게 처리하였으나, 본 발명에서는 중요성에 대해 차별화하여 중요 데이터와 그렇지 않은 데이터를 구분하여 서비스 품질을 보장한다.
서비스 종류에 따른 DiffServ 서비스 적용 방법을 설명한다. 실시간(streaming) 서비스의 경우 항등 비트율(Constant Bit Rate : CBR) 특성의 Expedited Forwarding을 적용한다. 즉, DiffServ 적용에 따라 실시간 서비스가 필요한 가장 우선순위가 높은 서비스 그룹에 적용하는 우선순위로, 인터넷이 패킷 네트워크이지만 전용선을 사용하는 것과 같은 개념의 서비스 품질을 제공하기 위한 우선순위이다.
일정한 시간차를 두고 서비스를 제공하는 비실시간-대기 서비스는 지터 흡수를 위한 버퍼링 시간 이후 실시간 서비스와 같은 특성을 가지므로 실시간-가변비트율(Real-time variable bit rate)특성의 Assured Forwarding class 1을 적용한다. 즉 DiffServ 적용에 따라 Expedited Forwarding 다음으로 우선순위가 높은 서비스 그룹에 적용하는 우선순위이다.
예약 서비스의 경우 비 실시간 서비스로서 비실시간-가변비트율(Non real-time variable bit rate)특성으로 Assured Forwarding class 2를 적용한다. 즉, DiffServ 적용에 따라 Assured Forwarding class 1 다음으로 우선순위가 높은 서비스 그룹에 적용하는 우선순위로 Assured Forwarding class 1과 특징이 같다. Assured Forwarding에 대해 우선 순위를 둘로 나누어 좀더 세밀한 구분을 하기 위한 것이다.
iSCSI 규격은 UDP를 제외한 TCP만의 사용을 규정하고 있다. TCP는 비실시간 서비스에는 효과적이나 실시간 서비스에 대해 직접 적용하기 위해서는 TCP 혼잡 제어(Congestion Control) 방법 등의 문제가 있다. TCP의 혼잡 제어(Congestion Control)를 위한 기존의 방법은 연속된 3번의 동일 ACK(Three duplicate ACKs)를 수신하는 경우, 송신한 세그먼트(Segment)의 손실로 인식하고 그 세그먼트를 재전송한다. 이때 TCP 송신 창크기(Window size)는 1/2로 줄인다. 이 방법은 비실시간 서비스에 적절한 방법으로 널리 쓰이고 있다.
그러나 항등비트율 특성의 실시간 서비스의 경우,3번의 동일 ACK 수신은 홉 바이 홉(Hop-by-hop) TCP 계층 재전송을 위한 지연이 증가하고, TCP 송신 창크기를 1/2로 줄이는 경우 항등비트율 서비스를 위해 확보된 대역을 보장할 수 없게 된다.
iSCSI 규격은 호환성을 고려하여 반드시 지켜야 하고, IP-SAN의 규격은 iSCSI가 현재 유일하다. 그리고, iSCSI는 현재 TCP만을 사용하고 있다. 따라서 iSCSI 규격을 따르는 경우 실시간 트래픽에 유리한 UDP를 사용할 수 없고 TCP만을 사용해야 한다. 그러므로 호환성을 유지하기 위해 기존에 사용중인 장비 또는 다른규격을 변경하지 않고 실시간 서비스를 가능하게 할 수 있는 TCP 방법이 필요하다.
이하 호환성을 유지하며 항등비트율 실시간 서비스를 제공하기 위한 TCP 방법을 설명한다. 항등비트율 실시간 서비스를 위한 TCP 방법은 항등비트율 실시간 서비스의 대역 제한조건을 만족하는 In Packet에 대해서 적용된다. 상술한 DiffServ를 적용하는 경우 미리 결정된 Expedited Forwarding, Assured Forwarding의 서비스를 받을 사용자 데이터 중 서비스 약속된 용량까지는 In Packet으로, 약속된 양을 초과한 양은 Out으로 하여 In 패킷에 대해서만 보장을 하겠다는 것이다.
항등비트율 실시간 서비스 유형의 TCP의 혼잡제어(Congestion Control)를 위하여 연속된 2번의 동일 ACK(Three duplicate ACKs)만으로 송신한 세그먼트(Segment)의 손실로 인식하고, 세그먼트를 재전송한다. 이 방법의 핵심은 가급적 빨리 재전송하여 가능한 손실에 대해 신속히 복구하여 실시간성을 손상시키지 않는다는 것이다. 항등비트율 실시간 서비스 유형은 대역 효율성보다 실시간성이 우선되는 서비스이므로 적절하다고 할 수 있다.
TCP 송신 창크기(Window size)는 송신 버퍼에 데이터가 있는 경우 위의 동일 ACK 수신으로 인한 연속된 3번의 재전송까지는 동일하게 유지하고, 연속된 4번째, 즉 연속된 8번의 동일 세그먼트를 수신한 경우에 대해 3/4으로 줄인다. 이 방법은 항등비트율 서비스의 경우 TCP 송신 창크기(Window size) 축소 조건을 보다 엄격히 하고, 상대적으로 비실시간 또는 가변 비트율의 서비스에 대해 대역 양보를 유도하는 방법으로 기존 장비의 경우 항등 비트율 서비스에 대한 별도 처리가 곤란하여 동일시하는 경우에 효과적이다. 항등비트율 서비스는 항상 일정한 데이터 발생률을유지하는 서비스로서, 망의 상황에 따라 요구하는 대역을 제한하는 경우 서비스의 제한으로 나타나므로 대역 제한에 신중해야 한다. TCP 송신 창크기(Window size)의 축소는 대역의 축소로 직접 나타나므로, 항등비트율 서비스에 부적합한 기존 TCP 송신 창크기(Window size) 조절 방안에 대한 수정방안으로 적합하다.
도 4는 도 3에서 도시한 주문형 비디오 서비스 제공방법을 제어서버의 입장에서 도시한 플로우차트이다.
우선 제어서버는 클라이언트로부터 주문형 비디오 서비스 제공요구를 수신한다(S410). 제공요구는 로그인등의 절차를 통해서 할 수 있다. 오류없이 로그인되었으면 제공하는 서비스의 내용을 인터넷 홈 페이지의 형태로 제공할 수 있다. 따라서 상기 요구받은 주문형 비디오 서비스의 종류와 내용을 상기 클라이언트에게 제공하여 원하는 서비스를 선택할 수 있도록 한다(S420). 클라이언트가 일정한 서비스를 선택하였으면 이에 대응되는 인증요구도 전송하므로 이를 수신한다(S430).
제어서버는 수신한 인증요구에 대한 인증여부를 결정한다(S440). 이와 함께 과금 등의 관리도 같이 한다. 인증이 이루어지면 컨텐츠가 저장되어 있는 컨텐츠 서버에 상기 클라이언트를 접속시킨다(S450). 이렇게 접속이 되면 이제부터 클라이언트와 컨텐츠 서버는 iSCSI 방식을 통해 직접 연결된다.
따라서, 컨텐츠 서버가 상기 클라이언트에게 상기 선택한 멀티미디어 데이터를 제공한다(S460)
도 5는 도 3에서 도시한 주문형 비디오 서비스 제공방법을 클라이언트의 입장에서 도시한 플로우차트이다.
우선 클라이언트가 주문형 비디오 서비스 요구 메시지를 제어서버에 송신한다(S510). 그리고 제어서버로부터 주문형 비디오 서비스의 종류와 내용이 담긴 메뉴를 수신한다(S520). 메뉴를 수신한 후 서비스를 선택하고 이에 대응되는 인증요구를 제어서버에 전송한다(S530). 그리고, 제어서버로부터 인증 결정을 수신하고 컨텐츠가 저장되어 있는 컨텐츠 서버에 접속한다(S540). 그러면 서비스를 종료할 때까지 컨텐츠 서버로부터 멀티미디어 컨텐츠를 제공받는다(S550).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은, iSCSI를 이용한 VOD 서비스 시스템에 관한 것으로서, 사업자가 VOD 전용 서버를 사용하지 않고 IP망을 이용하여 서비스를 제공함에 따라 서버 보유에 따른 구입 및 유지보수 비용 등을 절감할 수 있으며, 본 발명에 따른 클라이언트와 콘텐츠 데이터베이스간 직접 접속기능을 위한 IP-SAN 표준기술인 iSCSI기술을 사용하여 호환성의 문제를 최소화하며, IP 망의 차별화 기능을 이용하여 망 이용 효율의 극대화와 다양한 특성의 서비스를 제공할 수 있는 효과가있다.
또한 표준 iSCSI기술을 위해 반드시 필요한 TCP를 실시간 서비스에 적합하게 수정하여 모든 항등비트율 실시간 서비스에 적용할 수 있는 TCP방법을 제공하는 효과가 있다. 그리고, 본 발명의 서비스 관리 방법에 의한 네트워크 자원의 적절한 분류로 효율적인 자원의 활용과 고가의 고급 서비스와 저가의 보급형 서비스 등 다양한 품질의 서비스가 가능하고, 이미 셋탑박스(STB)에 저장되어 서비스 자원을 사용치 않는 컨텐츠도 재방송의 경우 과금 등의 정책을 통한 통제가 가능하여 자원의 활용성과 사업성을 극대화 할 수 있다.

Claims (14)

  1. IP망을 이용한 iSCSI 방식으로 연결되어, 주문형 비디오 서비스를 제공받는 복수의 클라이언트;
    IP망을 이용한 iSCSI 방식으로 연결되어, 상기 복수의 클라이언트에게 전송할 멀티미디어 컨텐츠를 저장하고 있는 복수의 컨텐츠 서버; 및
    실시간으로 제공하는 스트리밍 서비스, 소정의 시간동안 대기하였다가 서비스를 제공하는 비실시간-대기 서비스 및 소정의 예약시간 전에 컨텐츠를 미리 저장하였다가 예약시간에 서비스를 제공하는 예약 서비스로 상기 주문형 비디오 서비스를 분류하고, 그중 사용자가 요구하는 서비스를 제공하는 제어서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 주문형 비디오 서비스 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 스트리밍 서비스는
    항등 비트율 특성을 갖는 Expedited Forwarding을 적용하는 것을 특징으로 하는 주문형 비디오 서비스 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비실시간-대기 서비스는
    실시간-가변비트율 특성을 갖는 Assured Forwarding class 1을 적용하는 것을 특징으로 하는 주문형 비디오 서비스 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 예약 서비스는
    비 실시간 서비스로서 비실시간-가변비트율 특성을 갖는 Assured Forwarding class 2를 적용하는 것을 특징으로 하는 주문형 비디오 서비스 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스트리밍 서비스는
    TCP를 사용함에 있어서 실시간성 보장을 위해 클라이언트로부터 연속하여 2번 이상의 동일한 액크 메시지(ACK)를 수신한 경우, 송신한 데이터 세그먼트의 손실로 인식하고, 상기 손실된 데이터 세그먼트를 재전송하는 것을 특징으로 하는 주문형 비디오 서비스 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스트리밍 서비스는
    네트워크 트래픽에 우선권을 두어 각 트래픽에 대하여 등급을 지정하여 네트워크 트래픽을 제어하는 프로토콜인 DiffServ를 사용하는 망에서 수행되는 것을 특징으로 하는 주문형 비디오 서비스 시스템.
  8. 제3항에 있어서, 상기 스트리밍 서비스는
    TCP를 사용함에 있어서 서비스 등급에 따라 합의된 서비스 대역을 보장하기 위해 창크기 축소 조건을 차별화하여, 우선권이 높은 송신 버퍼에 데이터가 있는 경우에는 동일한 액크 메시지 수신으로 인한 연속된 3번의 재전송까지는 TCP 데이터 송신시의 창크기를 동일하게 유지하고, 연속하여 4번째 동일 데이터 세그먼트를 수신한 경우에는 상기 창크기를 3/4으로 줄이는 것을 특징으로 하는 주문형 비디오 서비스 시스템.
  9. IP망을 이용한 iSCSI 방식에 의해 연결되어 있는 클라이언트로부터 주문형 비디오 서비스 제공요구를 수신하는 단계;
    실시간으로 제공하는 스트리밍 서비스, 소정의 시간동안 대기하였다가 서비스를 제공하는 비실시간-대기 서비스 및 소정의 예약시간 전에 컨텐츠를 미리 저장하였다가 예약 시간에 서비스를 제공하는 예약 서비스로 상기 주문형 비디오 서비스를 분류하여, 그 내용을 상기 클라이언트에게 제공하여 원하는 서비스를 선택할 수 있도록 하는 단계;
    상기 클라이언트가 선택한 서비스와 이에 대응되는 인증요구를 수신하는 단계;
    상기 수신한 인증요구에 대한 인증여부를 결정하는 단계;
    상기 인증이 이루어지면, IP망을 이용한 iSCSI 방식에 의해 연결되어 컨텐츠를 저장하고 있는 컨텐츠 서버에 상기 클라이언트를 접속시키는 단계; 및
    상기 컨텐츠 서버가 상기 클라이언트에게 상기 선택한 멀티미디어 데이터를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어서버가 주문형 비디오 서비스를 제공하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 스트리밍 서비스는
    상기 제어서버가 상기 컨텐츠 서버 및 네트워크 자원을 관리하여 실시간 서비스에 적합한 조건을 만족하는 경우 항등 비트율 특성을 갖는 Expedited Forwarding을 적용하는 것을 특징으로 하는 주문형 비디오 서비스를 제공하는 방법.
  12. 주문형 비디오 서비스 요구 메시지를 제어서버에 송신하는 단계;
    실시간으로 제공하는 스트리밍 서비스, 소정의 시간동안 대기하였다가 서비스를 제공하는 비실시간-대기 서비스 및 소정의 예약시간 전에 컨텐츠를 미리 저장하였다가 예약 시간에 서비스를 제공하는 예약 서비스로 상기 주문형 비디오 서비스를 분류한 주문형 비디오 서비스의 종류와 내용이 담긴 메뉴를 상기 제어서버로부터 수신하는 단계;
    상기 수신한 메뉴에서 서비스를 선택하고 이에 대응되는 인증요구를 제어서버에 전송하는 단계;
    상기 제어서버로부터 인증 결정을 수신하고, IP망을 이용한 iSCSI 방식에 의해 연결되어 컨텐츠를 저장하고 있는 컨텐츠 서버에 접속하는 단계; 및
    상기 컨텐츠 서버로부터 멀티미디어 컨텐츠를 제공받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클라이언트가 주문형 비디오 서비스를 수신하는 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 스트리밍 서비스는
    상기 제어서버가 상기 컨텐츠 서버 및 네트워크 자원을 관리하여 실시간 서비스에 적합한 조건을 만족하는 경우 항등 비트율 특성을 갖는 Expedited Forwarding을 적용하는 것을 특징으로 하는 클라이언트가 주문형 비디오 서비스를 수신하는 방법.
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