KR101645409B1 - 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법 - Google Patents

네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법은 가입자 단말로부터 요청된 콘텐츠가 인기 콘텐츠(hit content)인지 판단하는 단계, 요청된 상기 콘텐츠가 인기 콘텐츠가 아닌 경우, 콘텐츠 제공 서버로 콘텐츠를 요청하는 단계, 상기 콘텐츠 제공 서버가 요청된 상기 콘텐츠의 특성 정보를 분석하고, 콘텐츠의 전송 단위를 결정하는 단계, 캐시 서버가 상기 콘텐츠 제공 서버로부터 콘텐츠를 수신받고, 수신된 상기 콘텐츠를 캐시 저장부에 저장하는 단계, 그리고 저장된 상기 콘텐츠를 캐싱(caching)하여 상기 가입자 단말로 제공하는 단계를 포함한다.

Description

네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법{CACHING METHOD TO REDUCE OF NETWORK TRAFFIC}
본 발명은 콘텐츠 전달망에서 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법에 관한 것이다.
인터넷을 통한 비디오 콘텐츠의 수요는 스마트TV, IPTV, 스마트폰 및 LTE 등의 활성화를 통해 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 그리고, 이러한 수요로 인해 콘텐츠 딜리버리(content delivery) 시장은 향후 지속적으로 고도성장을 할 것으로 예상된다.
그리고, 최근에는 네트워크 이용 패러다임이 콘텐츠 중심으로 변화함에 따라 콘텐츠 중심의 전송 망 연구가 세계적으로 활발히 이루어지고 있으나, 현재의 콘텐츠 전달망 시장은 글로벌 네트워크 장비회사와 인터넷 서비스 제공자 중심으로 구축되어 있다. 따라서, 콘텐츠 자체의 분석을 통한 네트워크 트래픽 감소를 위한 방안에 대한 연구는 미비한 실정이다.
또한, 비디오 콘텐츠 트래픽은 중복 콘텐츠가 다수를 차지하므로, 단순한 망의 증설이 아닌 소프트웨어 플랫폼에 의한 체계적 트래픽 관리 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는, 콘텐츠의 특성 및 소비 패턴을 분석해 네트워크의 트래픽을 감소시킬 수 있는 캐싱 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따른 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법은 가입자 단말로부터 요청된 콘텐츠가 인기 콘텐츠(hit content)인지 판단하는 단계, 요청된 상기 콘텐츠가 인기 콘텐츠가 아닌 경우, 콘텐츠 제공 서버로 콘텐츠를 요청하는 단계, 상기 콘텐츠 제공 서버가 요청된 상기 콘텐츠의 특성 정보를 분석하고, 콘텐츠의 전송 단위를 결정하는 단계, 캐시 서버가 상기 콘텐츠 제공 서버로부터 콘텐츠를 수신받고, 수신된 상기 콘텐츠를 캐시 저장부에 저장하는 단계, 그리고 저장된 상기 콘텐츠를 캐싱(caching)하여 상기 가입자 단말로 제공하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 콘텐츠 특성 및 사용 패턴 분석을 통해 사용 빈도가 높은 인기 콘텐츠(hot contents) 및 고해상의 콘텐츠를 네트워크의 가입자 구간으로 전진 배치해 저장함으로써, 전체 유발 트래픽을 획기적으로 절감할 수 있는 캐싱 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 사용자 위치를 기반으로 최적의 캐시 서버를 선정함으로써, 네트워크 유통 경로를 선정하고, 클라우드 및 가입자 구간에 배치된 캐시의 부하 분산을 통해 트래픽 절감 및 품질향상을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은 다단계 캐싱(Multi-layered caching) 및 다단계 캐싱 구조에서 같은 계층의 캐시간 정보 공유(cooperative caching) 알고리즘을 적용함으로써, 콘텐츠의 배포 및 검색 최적화하여 콘텐츠 적중율(Hit Ratio)을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 콘텐츠 전달망에서 네트워크 트래픽 감소를 위한 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 콘텐츠 전달망에서 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 캐싱 방법의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 캐싱 정책을 결정하기 위한 변수 구성도를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장치(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 콘텐츠 전달망에서 네트워크 트래픽 감소를 위한 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 트래픽 감소를 위한 시스템은 가입자 단말(100), 캐시 서버(200) 및, 콘텐츠 제공 서버(300)를 포함한다.
캐시 서버(200)는 가입자 단말(100)과 콘텐츠 제공 서버(300) 사이에서 콘텐츠의 송수신을 중계하는 서버로서, 가입자 단말(100) 구간으로 전진되어 배치되며, 인기 콘텐츠(hit content)를 저장한다.
여기서, 캐시 서버(200)는 본 발명의 일실시예에 따라 인기 콘텐츠를 저장하는 캐시 저장부(미도시), 콘텐츠를 가입자 단말(100) 및 콘텐츠 제공 서버(300)와 송수신하는 송수신부(미도시) 및, 인기 콘텐츠인지 판단하고 서버의 각종 동작을 제어 관리하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
그리고, 캐시 서버(200)는 가입자 단말(100)로부터 요청된 콘텐츠가 인기 콘텐츠로서 캐시 서버(200)에 저장되어 있는 경우, 이를 캐싱(caching)하여 가입자 단말(100)로 제공한다.
그리고, 가입자 단말(100)로부터 요청된 콘텐츠가 인기 콘텐츠가 아닌 경우에는, 캐시 서버(200)가 콘텐츠 제공 서버(300)로 해당 콘텐츠를 제공받아 상기 캐시 저장부에 저장한다.
이때, 캐시 서버(200)는 콘텐츠 스코어링(scoring) 기법을 통해 삭제 콘텐츠를 선정하여 가장 사용 빈도가 낮은 콘텐츠를 선택해 삭제하여 네트워크 재전송을 최소화하게 된다.
콘텐츠 제공 서버(300)는 캐시 서버(200)와 통신 네트워크로 연결되어 콘텐츠를 제공하는 서버이다. 그리고, 콘텐츠 제공 서버(300)는 콘텐츠의 특성을 분석하여 해상도, 실시간 네트워크 대역폭 사용정보 등을 기반으로 콘텐츠 전송 단위를 결정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 콘텐츠 전달망에서 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 캐싱 방법의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 2와 도 3를 참조하면, 가입자 단말(100)이 콘텐츠를 선택해 캐시 서버(200)로 요청한다(S100, S200, S202).
이때, 캐시 서버(200)는 캐시 저장부 내에 요청된 콘텐츠가 저장되어 있는지 여부를 판단하고(S102, S204), 캐시 메모리에 저장된 인기 콘텐츠인 경우 해당 콘텐츠를 가입자 단말로 전송한다(S114, S206).
그리고, 요청된 콘텐츠가 캐시 메모리에 저장된 인기 콘텐츠가 아닌 경우(Miss)에는 콘텐츠 제공 서버(300)로 콘테츠 전송을 요청한다(S104, S208).
콘텐츠 제공 서버(300)는 해당 콘텐츠의 특성 정보를 분석하여 해상도, 실시간 네트워크 대역폭 사용정보 등을 기반으로 해서 콘텐츠의 전송 단위를 결정한다(S106 S210). 그리고, 콘텐츠 제공 서버(300)는 결정된 전송 단위를 통해서 캐시 서버(200)로 콘텐츠를 전송한다(S108, S212).
또한, 캐시 서버(200)는 해당 콘텐츠를 캐싱하기 위해 캐시 공간을 체크한다(S110 S214). 캐시 서버(200)는 공간이 충분한 경우 해당 콘텐츠를 캐싱 후에 콘텐츠를 전송 완료한다(S112, S114, S218, S220). 그러나, 캐시내 공간이 충분치 않다면 캐시 서버(200)는 삭제할 콘텐츠를 선정한다(S116, S216). 그리고, 캐시 서버(200)는 선정된 콘텐츠를 삭제 후 다시 캐시 공간을 체크를 하게 된다(S118).
도 4는 본 발명의 캐싱 정책을 결정하기 위한 변수 구성도를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 캐시 서버(200) 내에 캐시 저장부가 풀(Full)이 되면, 다음에 전송되는 콘텐츠를 위해서 캐싱된 콘텐츠를 일부 삭제하는 기법이 필요하다. 이를 위해서 종래의 사용 빈도수 측정에 의한 콘텐츠 선정은 콘텐츠의 특성 및 사용 패턴을 무시한 산술적인 선정방식인데 반해서, 본 발명에서 제시하는 방법은 전진 배치되어 있는 캐시 서버(200)의 가입자 구간 정보, 스마트 캐시가 서비스 하는 가입자 특성 정보, 콘텐츠 서비스 사업자 설정 정보 및, 콘텐츠의 특성 정보를 기반으로 삭제 콘텐츠를 선정한다.
여기서, 가입자 구간 정보란 스마트 캐시가 배치되어 있는 가입자 구간의 지역 정보를 포함하며, 서비스되고 있는 구간의 트래픽을 모니터링하여 주기적으로 집중시간과, 최고 및 최저 트래픽 정보를 갱신하여 관리한다. 따라서, 가입자 구간 정보는 주기적으로 업데이트 되는 정보로써, 삭제 콘텐츠 선정시에 매번 새로운 정보를 제공한다.
그리고, 가입자 특성 정보는 해당 스마트 캐시가 서비스 대상으로 하는 가입자의 특성 정보이며, 가입자 선호도 정보, 연령, 서비스 가입 유형 정보 및, 콘텐츠 소비 패턴등과 같은 정보를 수집하여 관리한다,
또한, 서비스 사업자 설정 정보는 콘텐츠 서비스 사업자의 콘텐츠 배포 정책 및 계획, 서비스 유형정보를 포함한다. 콘텐츠 특성 정보는 콘텐츠의 해상도, 콘텐츠 내의 집중 소비구간 등의 정보를 포함하는 정보이다.
캐시 서버(200)는 가이러한 정보를 기반으로 해서 캐시내 메모리가 부족한 경우 캐싱되어 있는 콘텐츠 별로 콘텐츠 특성 정보를 기반으로 해서 가입자 구간 정보, 가입자 특성 정보, 서비스 사업자 설정 정보를 바탕으로 콘텐츠별 점수를 매긴다. 그리고, 캐시 서버(200)는 가장 점수가 낮은 콘텐츠를 삭제 콘텐츠로 선정하고, 이를 삭제하여 캐시 저정부의 공간을 확보한다.
이와 같이 본 발명은, 콘텐츠 특성 및 사용 패턴 분석을 통해 사용 빈도가 높은 인기 콘텐츠(hot contents) 및 고해상의 콘텐츠를 네트워크의 가입자 구간으로 전진 배치해 저장함으로써, 전체 유발 트래픽을 획기적으로 절감할 수 있다.
그리고, 본 발명은 사용자 위치를 기반으로 최적의 캐시 서버를 선정함으로써, 네트워크 유통 경로를 선정하고, 클라우드 및 가입자 구간에 배치된 캐시의 부하 분산을 통해 트래픽 절감 및 품질향상을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은 다단계 캐싱(Multi-layered caching) 및 다단계 캐싱 구조에서 같은 계층의 캐시간 정보 공유(cooperative caching) 알고리즘을 적용함으로써, 콘텐츠의 배포 및 검색 최적화하여 콘텐츠 적중율(Hit Ratio)을 향상시키는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 가입자 200: 캐시 서버
300: 통신 네트워크 400: 콘텐츠 제공 서버

Claims (7)

  1. 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법에 있어서,
    단말로부터 콘텐츠 요청을 수신하는 단계,
    상기 요청된 콘텐츠가 캐시 서버에 저장된 콘텐츠가 아닌 경우, 상기 요청된 콘텐츠를 캐시 서버에 캐싱하는 단계, 그리고
    캐싱된 상기 콘텐츠를 상기 단말에 전송하는 단계
    를 포함하며,
    캐시 서버에 캐싱하는 단계는,
    캐시 서버에 공간이 충분하지 않는 경우, 삭제할 콘텐츠를 선정하는 단계를 포함하며,
    상기 삭제할 콘텐츠를 선정하는 단계는,
    캐시 서버에 저장된 콘텐츠의 특성 정보, 가입자 구간 정보 및 가입자 특성 정보를 기반으로 콘텐츠 별로 점수를 매기고, 상기 점수를 바탕으로 상기 삭제할 콘텐츠를 선정하고,
    상기 콘텐츠의 특성 정보는, 콘텐츠의 해상도를 포함하며,
    상기 가입자 구간 정보는, 캐시 서버가 배치된 가입자의 지역 정보를 포함하며,
    상기 가입자 특성 정보는, 가입자의 콘텐츠 선호도, 연령, 서비스 가입 유형 또는 콘텐츠 소비 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 캐시 서버에 캐싱하는 단계는,
    상기 캐시 서버에서 상기 선정된 콘텐츠를 삭제하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 캐시 서버에 캐싱하는 단계는,
    상기 캐시 서버에 공간이 충분한 경우, 상기 요청된 콘텐츠를 상기 캐시 서버에 저장하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 콘텐츠의 특성 정보는,
    콘텐츠의 사용 빈도를 더 포함하는 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 콘텐츠 요청을 수신하는 단계 이후에는,
    상기 단말로부터 요청된 콘텐츠가 인기 콘텐츠인 경우, 상기 요청된 콘텐츠가 상기 캐시 서버에 저장되어 있는지 여부를 확인하는 단계
    를 포함하는 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 캐시 서버는,
    상기 단말로부터 요청된 콘텐츠가 인기 콘텐츠이고, 상기 요청된 콘텐츠가 상기 캐시 서버에 저장되어 있는 경우, 상기 저장된 콘텐츠를 상기 단말로 전송하는 네트워크 트래픽 감소를 위한 캐싱 방법.
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