KR100741885B1 - 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성방법 - Google Patents

다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 응용계층 멀티캐스트 시스템에서 응용계층 멀티캐스트 그룹을 구성함에 있어서 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성원간의 데이터 전송률에 근거하여 2진 트리를 포함하는 다진 트리의 구조적인 특징을 이용하여 멀티캐스트 그룹의 구성을 동적으로 관리하는 방법과 응용계층 멀티캐스트 그룹의 구성을 ISP 별로 구성하는 방법을 이용하여 응용계층 멀티캐스트 시스템의 효율을 증가시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
응용계층 멀티캐스트, 멀티캐스트, 멀티캐스트 그룹, 대용량 데이터, tree, ISP, 스트리밍

Description

다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법{method for constructing application layer multicast group using tree structure and the method thereof}
도 1은 종래의 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법의 문제점을 설명하기 위한 그림이다.
도 2는 종래의 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법의 또 다른 문제점을 설명하기 위한 그림이다.
도 3은 본 발명의 응용계층 멀티캐스트 시스템을 사용하여 구현될 수 있는 스트리밍 서버로 동작하는 단말기를 이용한 스트리밍 전송망을 나타낸 그림이다.
도 4는 도 3에서 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기이다.
도 5는 도 3의 스트리밍 시스템에서 스트리밍 전송 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다진 트리의 구조적 특성을 이용한 멀티캐스트 그룹의 구성 방법을 나타내는 그림이다.
도 7은 도 6의 다진 트리의 구조에서 데이터 전송률에 의해 실시간으로 네트워크 환경에 적응하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 응용계층 멀티캐스트 그룹에서 ISP별 그룹의 구성을 이용 한 멀티캐스트 그룹 구성 방법을 나타내는 그림이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
400: 스트리밍 데이터 재생기 410: 위치정보 검색모듈
420: 스트리밍 모듈 422: 스트리밍 제어모듈/버퍼
424: 스트리밍 데이터 버퍼
MDS: 멀티캐스트 데이터 소스 C1-C7: 클라이언트
R1-R3: ISP간 라우터 AS: 관리서버
PNCG: 부모노드 클라이언트 그룹 TNCG: 단말노드 클라이언트 그룹
본 발명은 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법에 관한 것으로, 특히 응용계층 멀티캐스트 그룹을 구성함에 있어서 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성원간의 데이터 전송률에 근거하여 다진 트리 구조를 갖는 응용계층 멀티캐스트 그룹을 구성하도록 한 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법에 관한 것이다.
특허등록 제460938호(발명의 명칭: 스트리밍 서버로 동작하는 스트리밍 단말기를 포함한 스트리밍 시스템 및 그 동작방법; 이하 간단히 '선등록특허'라 한다) 및 응용계층 멀티캐스트는 기존의 네트워크 계층인 IP 멀티캐스트를 대체하는 기술인바, 기존의 IP 멀티캐스트 기술은 멀티캐스트를 지원하는 M-라우터를 기반으로 하고 있기 때문에 실제 인터넷에서 상용화를 위해서는 주소부족, 라우터간의 호환성 문제, ISP(Internet Service Provider)간의 과금 등의 문제점이 있다.
이러한 IP 멀티캐스트에서의 문제점들을 극복하기 위하여 최근 응용계층 멀티캐스트 및 오버레이(Overlay) 멀티캐스트라는 기술들이 P2P 전송 방식에 근거하여 개발되고 있다. 현재 개발되고 있는 응용계층 멀티캐스트 기술 및 오버레이 멀티캐스트들은 정적인 구성 관리 방식으로 그룹에 가입 및 탈퇴를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹의 구성방식으로 이용되고 있는 실정이다. 그러나 정적인 구성 방식은 데이터 전송률이 높아지게 되면 실제 인터넷 환경에 적응하지 못한다는 단점 이 있다.
이는 응용계층 멀티캐스트 방식에서 그룹을 구성하는 상위 클라이언트에서 업로드 대역폭의 부족과, 클라이언트 단말기에서 다른 작업으로 인한 부하에 의하여 하위 구성원들에게 원활한 데이터의 전송을 할 수 없는 상황이 발생된다. 실제 인터넷 환경에서 ADSL이나 케이블 모뎀을 사용하는 클라이언트의 대역폭은 업로드의 경우에 평균 600Kbps를 유지하고, VDSL급 이상을 사용하는 클라이언트의 대역폭은 업로드의 경우에 1.5Mbps 이상을 유지한다. 그러므로 ADSL급 사용자들이 상대적으로 그룹의 상위에 위치하게 되면 하위 클라이언트로 데이터 전송이 원활하지 못하게 된다. 또한 VDSL 사용자라 하더라도 시스템 상에서 다른 작업의 영향으로 시스템 부하나 네트워크 대역폭의 부족 현상이 발생 할 수 있으므로 이러한 요소들은 응용계층 멀티캐스트 전체 시스템에 영향을 미치는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 극복하기 위하여 동적인 관리 기법을 이용한 방법들로 네트워크 속도를 측정한 후 응용계층 멀티캐스트 그룹에 가입하는 방법들 및 데이터 전송 중에 네트워크 상황을 이용하여 동적으로 관리하는 방법들이 개발되고 있다. 그러나 네트워크 속도를 측정한 후 그룹에 가입하는 방법은 사용자 환경이 변경될 경우 대처할 수 없는 문제점이 있다. 그리고 데이터 전송 중에 네트워크 상황을 이용하여 동적으로 관리하는 방법들은 대개 그룹의 구성을 클라이언트들이 단일 계통으로 수직 계열화된 리스트 방식으로 수행하는데, 도 1은 종래의 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법의 문제점을 설명하기 위한 그림이다. 도 1에서 참조부호 MDS는 멀티캐스트 데이터 소스(Multicast Data Source)를 나타내고, C1-C7은 단일의 클라이언트들이 리스트 방식으로 수직 계열화되어 그룹핑된 클라이언트들을 나타낸다. 그러나 이러한 리스트 방식은 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 7개의 클라이언트(C1-C7)로 구성된 응용계층 멀티캐스트 그룹이 있을 때, 예를 들어 클라이언트 #4(C4)의 업로드 능력이 떨어지게 되면, 하위 클라이언트 전체에 그 영향을 미치게 된다. 그리고 클라이언트 #4(C4)를 다른 하위 클라이언트 중에서 대체를 한다고 해도 능력이 떨어지는 하위 클라이언트로 대체를 시킨다면 계속해서 하위 클라이언트들은 정상적인 데이터를 수신할 수 없는 문제점이 있다.
도 2는 종래의 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법의 또 다른 문제점을 설명하기 위한 그림인바, 참조부호 MDS는 멀티캐스트 데이터 소스를 나타내고, C1-C7은 클라이언트들이 단일 계통으로 수직 계열화되어 그룹핑된 클라이언트들을 나타내며, R1-R3은 ISP간 라우터를 나타낸다. 도 2에 도시한 바와 같이, 리스트 방식으로 응용계층 멀티캐스트 그룹이 구성된 예에 있어서 그룹에 속한 모든 클라이언트(C1-C7)들의 업로드 능력이 탁월하다 하더라도 이들이 서로 다른 ISP에 속해 있는 경우에는 중간에 ISP간 라우터(R1-R3)를 경유해야 하기 때문에 데이터 전송에 있어서 시간 지연 및 에러가 발생할 확률이 높다. 그리고 이와 같이 데이터 전송에 있어서 시간 지연과 에러 발생 확률이 높아지게 되면 전체 시스템에 영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 응용계층 멀티캐스트 및 오버레이 멀티캐스트 방식으로 구현된 스트리밍 시스템에서 사용되는 각각 의 스트리밍 클라이언트들의 멀티캐스트 그룹을 다진 트리 구조로 구성하되, 상위 멀티캐스트 그룹에는 네트워크 환경이 상대적으로 하위 멀티캐스트 그룹의 구성원보다 상태가 좋은 구성원들을 배치시킴으로써 응용계층 멀티캐스트 및 오버레이 멀티캐스트에서의 데이터 전송을 효율적으로 할 수 있도록 한 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 응용계층 멀티캐스트 및 오버레이 멀티캐스트 방식으로 구현된 스트리밍 시스템에서 사용되는 각각의 스트리밍 클라이언트들의 멀티캐스트 그룹을 다진 트리 구조로 구성하되, 다진 트리 구조를 ISP별로 구성함으로써 데이터의 전송 지연과 에러 발생을 최소화시킬 수 있도록 한 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 이루기 위하여 본 발명의 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법은 스트리밍 데이터를 수신하여 자체적으로 스트리밍 재생을 수행하거나 상기 스트리밍 재생 또는 다른 스트리밍 재생 단말기로 스트리밍 제어를 통한 데이터 스트리밍을 수행하는 다수의 스트리밍 서버용 클라이언트와 소정의 스트리밍 데이터를 보유하고 있어 상기 스트리밍 서버용 클라이언트로 스트리밍 제어를 통한 스트리밍을 수행하는 스트리밍 데이터 근원서버로 이루어진 스트리밍 시스템에서 상기 스트리밍 서버용 클라이언트에 대해 응용계층 멀티캐스트 그룹을 구성하되, 임의의 상기 스트리밍 서버용 클라이언트에 대해 적어도 2 이상의 상기 스트리밍 서버용 클라이언트가 연결되도록 다진 트리 구조를 구성하고, 상기 스 트리밍 서버용 클라이언트들을 상기 다진 트리 구조의 최하위에 위치한 클라이언트들로 이루어진 단말노드 클라이언트 그룹과 상기 최하위에 위치하지 않은 클라이언트들로 이루어진 부모노드 클라이언트 그룹으로 구분하며, 각각의 데이터의 전송률에 의거하여 상기 스트리밍 서버용 클라이언트들을 상기 부모노드 클라이언트 그룹과 상기 단말노드 클라이언트 그룹 중 어느 하나의 그룹에 소속시켜서 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하는데, 설명에 앞서서 상기 선등록특허에 대해 설명한다. 이러한 선등록특허는 스트리밍 단말기가 스트리밍 데이터를 제어, 분배하는 스트리밍 서버로도 동작하도록 함으로써 종래에 중앙 집중적인 서버의 네트워크 대역폭과 부하를 분산시키면서도 일정한 스트리밍 속도를 유지하도록 하여 양질의 스트리밍 데이터 서비스를 가능하도록 하기 위해 제안되었다.
도 3은 선등록특허에서 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기를 이용한 스트리밍 데이터의 전송 모습을 도시한 그림이다. 도 3에서, 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기라 함은 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(또는 스트리밍 데이터 근원서버)로부터 데이터를 스트리밍 받아 재생하는 클라이언트 단말기로서, 스트리밍 데이터의 재생 이외에도 스트리밍 받은 데이터를 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기로 스트리밍해 주는 스트리밍 서버의 기능을 함께 가지는 클라이언트 단말기이다. 이하에서 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기라 함은 스트리밍 데이터를 다른 단말기로 스트리밍해 주는 상위 노드(300)에 놓인 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기를 일컫는 개념으로 사용하는바, 도 3에서는 설명의 편의를 위해 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기 대신 스트리밍 데이터 근원서버(302)를 도시하였다. 결국, 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기라 함은 스트리밍 데이터를 제공해주는 단말기 또는 스트리밍 데이터 근원서버가 된다. 마찬가지로, 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기라 함은 중계노드(310)에 놓여서 재생과 동시에 하위노드로 스트리밍 해주는 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기를 말하고, 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기는 다른 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기로부터 데이터를 스트리밍 받는 단말기를 말한다. 따라서 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기는 각 상호간의 동작에서는 상위노드(300), 중계노드(310), 하위노드(320)로 동작될 수 있다.
선등록특허의의 일 실시예로 도 3에 도시한 바와 같이, 중계노드(310)에 놓인 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(310a,310b)가 파일서버(File Server), 미디어 인코더(Media Encoder), 리모트 서버(Remote Server) 등의 스트리밍 데이터 근원서버(302)로부터 데이터를 스트리밍 받아 이를 재생하는 동시에 하위노드(320)에 놓인 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(제1-1 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기 .... 제1-m 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기; 320a,320b,320c,320d)에 이를 스트리밍해 준다.
예를 들어, 제1 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(310a)가 스트리밍 재생 중에 하위노드(320)에 있는 제1-1 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(320a)로부터 스트리밍 요청을 받으면 제1 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(310a)는 하위 제1-1 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(320a)로 데이터를 스트리밍한다. 결국, 하 위노드에 놓인 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기들(320a,320b,320c,320d)은 스트리밍 서버에 접속하여 스트리밍 데이터를 스트리밍 받는 것과 동일한 결과가 되어, 종래의 프레임 분할에 의한 멀티캐스팅 전송과 달리 스트리밍 데이터 근원 그대로를 스트리밍 받을 수 있어 양질의 데이터 전송이 보장된다. 즉, 종래의 P2P, 오버레이(overlay), 어플리케이션 멀티캐스팅 방법들에서 중계 노드들의 역할은 상위에서 전달받은 데이터를 하위 노드로 전달하는 의미이기 때문에 스트리밍 서버의 기능과 비교할 때 지원되는 기능들이 제한적일 수밖에 없으며, 에러 체킹(error checking)이나 재전송의 경우 스트리밍을 받아 이를 재생하는 단말기 쪽에서 관리되기 때문에 전송되는 데이터의 질이 낮아질 수 있다.
반면에, 선등록특허에 따른 멀티캐스팅 방법은 각 단말기가 스트리밍 서버로서의 기능을 수행하기 때문에 고품질의 스트리밍 서비스를 제공한다. 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기가 스트리밍 서버로서의 역할을 할 수 있기 때문에 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기로 일정한 비트 레이트(bit rate)로 전송할 수 있어, 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기 입장에서는 버퍼링이 필요 없어지므로 스트리밍 데이터 서비스 질을 높일 수 있다. 또한, 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기는 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기로 스트리밍 해 줄 때에 여러 종류의 비트 레이트(bit rate)로 스트리밍해 줄 수 있기 때문에 사용자들의 네트워크 환경에 맞는 스트리밍 데이터 전송이 가능하다.
한편, 하위노드(320)에 있는 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(320a,320b,320c,320d)가 중계노드(310)에 있는 스트리밍 서버 클라이언트 단말기 (310a,310b)에 접속하여 스트리밍 받기 위해서는, 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(310a,310b)의 위치 정보를 알고 있어야 한다. 스트리밍 서버 클라이언트의 특성상 스트리밍 요청 및 종료가 동적으로 자주 발생하기 때문에 스트리밍 받을 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기의 위치 정보를 관리해야 하기 때문이다.
이를 구현하기 위한 방안으로서 다음 3가지 방법을 제시한다.
첫 번째 방법은, 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기가 별도의 위치정보 관리서버에 자신 상위에 있는 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기 위치정보를 문의하여 해당 위치정보를 받아낸 후 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기에 스트리밍 요청을 하는 방법이다. 여기서, 위치정보라 함은 프로토콜에 따른 위치정보로서, 인터넷 프로토콜에 따른 접속일 경우에는 그에 따른 고유 식별주소(IP 주소)가 된다. 위치정보 관리서버로부터 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기의 위치정보를 알아내어 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기에 접속하여 스트리밍 받는 예는 본 출원인에 의해 출원된 '스트리밍 데이터 전송을 위한 P2P 방식의 소프트웨어적인 멀티캐스팅 방법 및 장치'(국내 출원번호: 10-2002-0061321)에 기술되어 있으므로 여기서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
두 번째 방법으로는, 각 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기 위치정보를 스트리밍 데이터 근원 서버에 등록해놓아 각 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기가 필요한 위치정보를 알 수 있도록 한다.
세 번째 방법으로는, 각 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기에 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기의 위치정보를 설정 등록해 놓아 하위 스트리밍 서버 용 클라이언트 단말기가 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기에 접속할 수 있게 한다.
도 4는 도 3의 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기의 내부 구성 블록도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기는 기본적으로 스트리밍 데이터 재생을 위한 스트리밍 데이터 재생기(400)와 스트리밍 모듈(420), 위치정보 검색모듈(410)을 구비한다. 스트리밍 데이터 재생기(400)는 전송된 스트리밍 데이터를 재생하는 기능을 수행하는데, 종래의 스트리밍 단말기와 동일한 동작을 수행하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
위치정보 검색모듈(410)은 별도의 위치정보 관리서버에 접속하여 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기의 위치정보를 얻어오는 기능을 한다. 위치정보는 상기 위치정보 관리서버가 아니라 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기로부터 얻어올 수 있는데, 위치정보 검색방법에 대해서는 상기에서 상세히 설명한 바 있다.
스트리밍 모듈(420)은 스트리밍 요청한 하위노드에 있는 클라이언트 단말기에 데이터를 스트리밍해 주며, 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(또는 스트리밍 데이터 근원서버; 430)부터 전송받은 스트리밍 데이터를 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(440)로 전송하는 기능을 한다. 스트리밍 방식은 종래의 스트리밍 서버의 스트리밍 방식과 동일하게 수행되므로 본 상세 설명에서는 스트리밍 방법에 대한 설명은 생략하고 본 발명을 위해 필요한 모듈만 간략히 설명한다.
스트리밍 모듈(420)은 크게 스트리밍 제어 모듈/버퍼(422), 스트리밍 데이터 버퍼(424)를 포함하는데 이들은 각각 수신되는 데이터를 스트리밍 제어 채널(432) 과 스트리밍 채널(434)로 나누어 입력받아 처리를 한다. 스트리밍 제어 모듈/버퍼(422)는 스트리밍 제어 채널(432) 상에서 전송제어 프로토콜인 TCP/IP 통신을 함으로써, 각각의 제어신호, 제어 프레임을 수신하여 버퍼링한 후 이를 바탕으로 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(440)로의 스트리밍을 수행한다. 상기 TCP/IP 프로토콜을 이용함으로써, 제어신호 및 제어 프레임의 전송 신뢰성을 확보할 수 있다. 스트리밍 데이터 버퍼(424)는 스트리밍 채널(434) 상에서 사용자 데이터그램 프로토콜인 UDP/IP 통신을 함으로써, 스트리밍 데이터 근원 서버 또는 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(430)로부터 수신한 스트리밍 데이터를 버퍼링하여 이를 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(440)에 스트리밍한다. 상기 UDP/IP 프로토콜 통신을 함으로써, 보다 빠른 스트리밍이 이루어질 수 있다. 상기 스트리밍 데이터 버퍼내의 버퍼링 및 데이터 스트리밍은 상기에서 설명한 바와 같이 종래 스트리밍 멀티캐스팅을 위한 단순한 데이터 중계 버퍼링이 아니라, 스트리밍 서버에서 스트리밍하는 것과 마찬가지로 스트리밍 제어를 통한 스트리밍과 동일한 방법으로 이루어짐으로써 좀더 고품질의 데이터 전송이 이루어 질 수 있다.
한편, 일반적으로 스트리밍 서버에서 클라이언트로의 데이터 스트리밍 전송방식은 크게 푸쉬(push) 방식과 풀(pull)방식으로 구현될 수 있다. 푸쉬 방식은 스트리밍 서버가 데이터 흐름의 주도권을 가지고 주기적으로 적절한 데이터를 클라이언트로 전송하는 방식으로서, 브로드캐스트 서비스에 적합하나 데이터를 공급하는 서버에서 데이터 전달 속도(bit-rate)를 적절하게 조정해야만 클라이언트에서의 버퍼 오버플로우 및 버퍼 언더플로우를 방지할 수 있다는 단점이 있다. 이와 반대로, 풀 방식은 클라이언트가 데이터 흐름의 주도권을 가지고 서버에 원하는 데이터를 요청하면 스트리밍 서버는 요청된 데이터를 클라이언트로 전달하는 요청/응답 형식을 가지는 일종의 폴링 방식으로서, 클라이언트에서 데이터 전송량을 조정할 수 있기 때문에 안정적인 스트리밍을 제공할 수 있으나 빈번한 컨트롤 메시지 전송이 발생하며 스트리밍 서버 쪽에서 스트리밍 스케쥴링을 수행해야 하는 오버헤드가 발생한다.
선등록특허도 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(440)가 스트리밍 데이터 흐름 제어 주도권을 가지고 데이터 전송량을 조정하여 스트리밍 서비스를 받도록 구현하는 풀 방식과, 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(450)가 스트리밍 데이터 흐름 제어 주도권을 가지고 주기적으로 적절한 데이터를 하위 스트리밍 서버용 클라이언트로 전송하는 푸쉬 방식으로 구현할 수 있다.
그런데, 상기 풀 방식을 구현하기 위해서는 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(450)가 전송 속도 제어를 위한 빈번한 제어 메시지를 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(440)로 전송해야하는 오버헤드가 발생하며, 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(450) 입장에서도 자신에게 접속되어 있는 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(440)들의 스트리밍 전송 속도 제어 요청에 따라 스트리밍 스케줄링을 해야 하는 오버헤드가 발생한다. 따라서 상기 풀 방식의 스트리밍은 클라이언트 단말기가 진정한 스트리밍 서버 기능을 수행한다고 볼 수 없을 것이며, 이에 따라 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(450)에서 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(440)로의 전송방식은 푸쉬 방식이 바람직할 것이다.
따라서 상기의 푸쉬 방식을 적용할 경우 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(450)가 적절한 스트리밍 전달속도 제어를 통하여 자신에게 접속되어 있는 각각의 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(440)들에게 버퍼 오버 플로우/언더 플로우 없는 안정적인 스트리밍을 제공할 수 있다. 특히 상기 푸쉬 방식이 바람직한 이유는 스트리밍 서비스 부하의 분산이 이루어질 수 있어, 중계 서버용 클라이언트 단말기(450)가 스트리밍 서버로서 전달속도 제어를 수행하기가 용이하기 때문이다.
한편, 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(440)에서 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(450)로의 스트리밍이 푸쉬 방식(또는 풀 방식)으로 구현되는 거와 마찬가지로 스트리밍 데이터 근원서버 또는 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(430)에서 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(450)로의 스트리밍이 푸쉬 방식(또는 풀 방식)으로 구현됨은 자명한 사실일 것이다.
도 5는 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기가 스트리밍 재생과 동시에 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기로 스트리밍하는 과정을 도시한 흐름도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 스트리밍을 받아 재생하고자 하는 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(502; 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기)는 스트리밍 데이터 근원 서버 또는 상위에 있는 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(500; 상위 스트리밍 서버용클라이언트 단말기)에 스트리밍 데이터 전송 요청(S510)을 한다. 그런데, 상기 스트리밍 요청을 위해서는 중계 스트리밍 서버 클라이언트(502)가 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(500) 위치정보를 알고 있어야 하는데, 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(500)의 위치정보는 별도의 위치정보 관리서버(또는, 위치정보를 가지고 있는 단말기)로부터 수신함으로써 알 수 있다. 상기에서 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(500)는 고정적으로 정해져 있는 것이 아니고, 현재 스트리밍 재생 작업을 하고 있는 단말기 중에서 특정 하나가 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기로 정해진다. 이러한 상위 스트리밍 서버 클라이언트로의 검색 및 접속 과정은 본 출원인에 의해 출원된 '스트리밍 데이터 전송을 위한 P2P 방식의 소프트웨어적인 멀티캐스팅 방법 및 장치'(국내출원번호: 10-2002-0061321)에 상세히 설명되어 있으므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
다시 도 5로 돌아가서, 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기에 성공적인 접속이 이루어지면, 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기는 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기로부터 데이터를 스트리밍 받아 이를 재생(S514)한다.
한편, 또 다른 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(504; 하위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기)가 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(502)가 스트리밍 받고 있는 데이터를 다시 스트리밍 받고자 할 경우, 마찬가지로 위치정보 관리서버로부터 자신에게 스트리밍 해줄 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기의 위치정보를 얻어낸 후 해당 중계 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기(502)로부터 데이터를 스트리밍 받아 이를 재생(S516,S518,S520)한다.
한편, 특정 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기로부터 스트리밍 받던 중에 해당 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기의 접속이 종료되거나 비정상적으로 접속 끊김이 발생했을 때는 해당 상위 스트리밍 서버 클라이언트 단말기와의 접속을 종료하고, 새로운 스트리밍 서버 클라이언트 단말기를 찾아 이로부터 데이터 스트리밍을 이어 받는다.
이러한 비정상적 종료에 대한 동작 방법 역시 본 출원인에 의해 출원된 '스트리밍 데이터 전송을 위한 P2P 방식의 소프트웨어적인 멀티캐스팅 방법 및 장치'(국내출원번호: 10-2002-0061321)에 상세히 설명되어 있으므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하에서는 전술한 선등록특허의 스트리밍 시스템에 이용될 수 있는 다진 트리 구조를 갖는 응용계층의 멀티캐스팅 시스템에 대해 상세하게 설명하는데, 여기에서 '그룹'이라 함은 응용계층 멀티캐스트 그룹을 말하며, '구성원'이라 함은 응용계층 멀티캐스트의 구성원을 말한다.
도 6은 본 발명의 다진 트리의 구조적 특성을 이용한 멀티캐스트 그룹 구성 방법을 나타내는 그림인바, 참조부호 MDS는 멀티캐스트 데이터 소스를 나타내고, C1-C7은 클라이언트를 나타내며, PNCG는 부모노드 클라이언트 그룹을 나타내고, 마지막으로 TNCG는 단말노드 클라이언트 그룹을 나타낸다. 그런데, 이를 선등록특허의 스트리밍 시스템에 이용할 경우에 멀티캐스트 데이터 소스(MDS)는 상위노드(300)를 구성하는 스트리밍 데이터 근원서버(302)가 될 수 있을 것이고, 단말노드 클라이언트 그룹(TNCG)은 선등록특허의 하위노드(320) 중에서도 최하위층에 속한 클라이언트들로 이루어질 수 있으며, 부모노드 클라이언트 그룹(PNCG)은 선등록특허의 최하위층에 속한 클라이언트들을 제외한 하위노드와 중계노드(310)에 속한 클라이언트 그룹을 포함하여 이루어질 수 있을 것이다. 즉, 단말노드 클라이언트 그 룹(TNCG)은 스트리밍 데이터의 업로드는 하지 않고 단지 다운로드하기만 하는 클라이언트 그룹을 말하며, 부모노드 클라이언트 그룹(PNCG)은 복수 층위의 클라이언트들로 이루어질 수 있으며 멀트캐스트 데이터 소스(MDS)와 단말노드 클라이언트 그룹(TNCG)의 사이에 위치하여 스트리밍 데이터의 업로드와 다운로드를 함께 수행하는 그룹을 말한다.
한편, 도 6에서는 각각의 부모 클라이언트가 2개의 자식 클라이언트를 갖는 2진 트리 구조를 예시하고 있으나, 각각의 부모노드 클라이언트가 3개(3진의 경우) 또는 그 이상의 자식 클라이언트를 갖도록 구성할 수도 있을 것이다. 그런데, 다진 트리 구조에서 클라이언트들의 50% 이상은 이론적으로 언제나 단말노드로 기능하게 된다. 즉, 응용계층 멀티캐스트 시스템에서 그룹의 구성을 예를 들어 2진 트리 구조로 구성하면 50% 이상의 클라이언트가 단말노드 클라이언트 그룹(TNCG)에 포함되는 반면에 상위의 부모노드 클라이언트 그룹(PNCG)에는 50% 미만의 클라이언트가 속하게 된다. 이에 따라 단말노드 클라이언트 그룹(TNCG)에 속한 클라이언트들은 부모노드 클라이언트 그룹(PNCG)에 속한 클라이언트들로부터 데이터를 다운로드만 하게 되고, 결과적으로 도 1에서와는 달리 클라이언트 #4, #5, #6 및 #7(C4, C5, C6, C7)이 업로드 능력이 전혀 없다고 할지라도 전체 응용계층 멀티캐스트 시스템의 데이터 전송에는 아무런 영향을 미치지 않는다.
도 7은 도 6의 다진 트리의 구조에서 데이터 전송률에 의해 실시간으로 네트워크 환경에 적응하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 응용계층 멀티캐스트 시스템에서는 응용계층 멀티캐스트 그룹을 관리하는 전 용의 관리서버(AS)나 이러한 관리서버(AS)에 준하는 단말에 의해 트리 구조가 구성되고 관리된다. 즉, 각각의 부모노드 클라이언트들은 데이터의 송수신 및 네트워크 상황을 미리 정해진 시간 간격으로 자체적으로 기록함과 아울러 네트워크 상황을 관리서버(AS)에 전송하고, 단말노드 클리어언트들 역시 데이터의 수신 및 네트워크 상황을 미리 정해진 시간 간격으로 자체적으로 기록함과 아울러 네트워크 상황, 예를 들어 데이터 전송률, 에러율 또는 RTT(Round Trip Time)(이하 총괄적인 개념으로 '데이터 전송률'이라는 용어를 사용한다) 등을 관리서버(AS)에 전송하게 된다. 그러면, 관리서버(AS)는 이들 네트워크 상황을 구성하는 요소 중에서 어느 하나 또는 이들을 적절하게 조합하여 연산한 통계값에 의해 각각의 클라이언트들의 데이터 전송률을 구한 후에 데이터 전송률이 우수한 클라이언트들을 부모노드 클라이언트 그룹(PNCG)에 배치하고, 업로드 능력이 떨어지는 클라이언트의 경우는 단말노드 클라이언트 그룹(TNCG)에 배치하게 되는데, 이러한 변경 작업 역시 미리 정해진 시간 간격마다 수행될 수 있을 것이다.
그러므로 ADSL과 VDSL이 혼재되어 있는 현재 인터넷 상황에서 응용계층 멀티캐스트 그룹의 구성을 ADSL을 이용하는 단말기들은 단말노드 클라이언트 그룹(TNCG)에 배치시켜 데이터 다운로드만을 하게 되고, VDSL이나 네트워크 환경이 좋은 클라이언트들은 부모노드 클라이언트 그룹(PNCG)에 배치시켜 데이터를 다운로드하면서 업로드 또한 수행하게 함으로써 응용계층 멀티캐스트 시스템 전체의 데이터의 전송률을 획기적으로 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 응용계층 멀티캐스트 그룹에서 ISP별 그룹의 구성을 이용 한 멀티캐스트 그룹 구성 방법을 나타내는 그림인바, 참조부호 MDS는 멀티캐스트 데이터 소스를 나타내고, ISP A 및 ISP B는 서로 다른 인터넷 서비스 프로바이더(Internet Service Provider)를 나타내며, C1-C7은 각각의 ISP에 속한 클라이언트들을 나타내며, PNCG 및 TNCG는 각각 부모노드 클라이언트 그룹과 단말노드 클리어언트 그룹을 나타낸다. 도 8에 도시한 바와 같이, 응용계층 멀티캐스트 그룹을 다진 트리 구조, 본 실시예에서는 2진 트리 구조로 구성함에 있어서도 가급적 동일한 ISP에 속한 클라이언트들끼리 묶어서 구성하고 있는데, 이에 따라 ISP간 라우터를 거침으로써 발생하는 데이터 전송에 있어서의 시간 지연 및 오류를 최소화시킬 수가 있다. 물론, 다진 트리 구조의 응용계층 멀티캐스트 시스템을 구성함에 있어서 동일 ISP에 속한 클라이언트들이 부족한 경우에는 부득이 다른 ISP에 속한 클라이언트들로 채우는 수밖에 없으나 이 경우에도 최소한의 ISP가 관여되게 하고, 나아가 경유해야 하는 ISP간 라우터의 수를 최소화시킬 수 있도록 시스템을 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것으로서, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법에 따르면, 스트리밍 시스템 등에 적용되어 보다 안정적인 시스템의 구축이 가능해지고, 나아가 데이터 전송률을 획기적으로 높이는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 스트리밍 데이터 근원 역할을 하는 상위 스트리밍 서버용 클라이언트에 대한 위치정보를 찾아내는 위치정보검색모듈과, 상기 상위 스트리밍 서버용 클라이언트로부터 스트리밍되는 데이터를 재생하는 스트리밍 데이터 재생기와, 전송된 스트리밍 데이터를 재생과 함께 하위 스트리밍 서버용 클라이언트로 스트리밍해주는 스트리밍 모듈을 구비하여 수신된 스트리밍 데이터를 자체적으로 스트리밍 재생하거나 다른 스트리밍 재생 단말기로 스트리밍 제어를 통한 데이터 스트리밍을 수행하는 다수의 스트리밍 서버용 클라이언트와 소정의 스트리밍 데이터를 보유하고 있어 상기 스트리밍 서버용 클라이언트로 스트리밍 제어를 통한 스트리밍을 수행하는 스트리밍 데이터 근원서버로 이루어진 스트리밍 시스템에서 상기 스트리밍 서버용 클라이언트에 대해 응용계층 멀티캐스트 그룹을 구성하되,
    임의의 상기 스트리밍 서버용 클라이언트에 대해 적어도 2 이상의 상기 스트리밍 서버용 클라이언트가 연결되도록 다진 트리 구조를 구성하고,
    상기 스트리밍 서버용 클라이언트들을 상기 다진 트리 구조의 최하위에 위치한 클라이언트들로 이루어진 단말노드 클라이언트 그룹과 상기 최하위에 위치하지 않은 클라이언트들로 이루어진 부모노드 클라이언트 그룹으로 구분하며,
    각각의 데이터 전송률을 파악한 후 상기 데이터 전송률이 상대적으로 양호한 상기 스트리밍 서버용 클라이언트들을 상기 부모노드 클라이언트 그룹에 배치하고, 상기 데이터 전송률이 상대적으로 불량한 상기 스트리밍 서버용 클라이언트들을 상기 단말노드 클라이언트 그룹에 배치하도록 된 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 위치정보 검색모듈에서 상기 스트리밍 서버용 클라이언트의 위치정보는 별도의 위치정보 관리서버로부터 얻어오는 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 위치정보 검색모듈은 자체의 스트리밍 서버용 클라이언트에 미리 설정 등록된 상기 상위 스트리밍 서버용 클라이언트의 위치정보에 의해 상기 상위 스트리밍 서버용 클라이언트의 위치정보를 찾아내는 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 위치정보 검색모듈에서 상기 스트리밍 서버용 클라이언트의 위치정보는 스트리밍 데이터가 저장되어 있는 상기 스트리밍 데이터 근원서버로부터 얻어오는 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 스트리밍 모듈은 상위 스트리밍 서버용 클라이언트로부터 스트리밍 제어신호 및 제어프레임을 수신하여 이를 바탕으로 하위 스트리밍 서버용 클라이언트로의 스트리밍을 제어하는 스트리밍 제어 모듈/버퍼와, 상위 스트리밍 서버용 클라이언트로부터 수신한 스트리밍 데이터를 버퍼링하여 이를 하위 스트리밍 서버용 클라이언트에 스트리밍해주는 스트리밍 데이터 버퍼를 구비한 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스트리밍 제어 모듈/버퍼에서의 스트리밍 제어신호 및 제어프레임 수신은 전송 신뢰성을 유지할 수 있는 전송 제어 프로토콜을 사용하여 수신되는 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 스트리밍 데이터 버퍼에서의 버퍼링은 빠른 스트리밍을 위한 사용자 데이터그램 프로토콜을 사용하여 버퍼링 되는 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  9. 제 2 항에 있어서, 스트리밍 데이터를 저장하고 있는 상기 스트리밍 데이터 근원서버가 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 스트리밍 데이터 근원서버는 파일서버, 미디어 인코더 또는 리모트 서버인 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  11. 삭제
  12. 제 2 항에 있어서, 스트리밍 데이터를 수신하는 방식은 상위 스트리밍 서버용 클라이언트 단말기가 스트리밍 전송 흐름 제어를 주도하는 푸쉬 방식인 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  13. 삭제
  14. 제 2 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부모노드 클라이언트 그룹에 속한 상기 클라이언트들을 데이터 전송률이 우수한 순으로 계층적으로 배치하는 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
  15. 제 2 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응용계층 멀티캐스트 그룹 그룹을 ISP 별로 구성하는 것을 특징으로 하는 다진 트리 구조를 이용한 응용계층 멀티캐스트 그룹 구성 방법.
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