KR101883282B1 - P2p vod 시스템, 이의 서버 및 하이브리드 버퍼링 방법 - Google Patents

P2p vod 시스템, 이의 서버 및 하이브리드 버퍼링 방법 Download PDF

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Abstract

선행 피어의 이탈 확률에 따라 메시 구조 기반의 풀 방식 또는 푸시 방식의 구간 캐싱을 결정하여 데이터를 전송/버퍼링하는 P2P VOD 시스템, 이의 서버 및 하이브리드 버퍼링 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 서버는 데이터 전송을 요청한 제1 피어의 선행 피어들 중 상기 제1 피어가 요청한 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 선행 피어의 수에 기초하여, 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 전송방식 결정부를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 푸시 방식의 장점을 활용하면서, 푸시 방식의 단점을 메시-풀 방식으로 보완할 수 있다.

Description

P2P VOD 시스템, 이의 서버 및 하이브리드 버퍼링 방법{P2P VOD SYSTEM, SERVER AND HIBRID BUFFERING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 P2P VOD 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선행 피어의 이탈 확률에 따라 메시 구조 기반의 풀 방식 또는 푸시 방식의 구간 캐싱을 결정하여 데이터를 효율적으로 전송할 수 있는 P2P VOD 시스템의 서버 및 하이브리드 버퍼링 방법에 관한 것이다.
최근 컴퓨터 네트워크와 디지털 기술의 발전으로 VOD와 같은 개인화된 서비스가 일반화되고 있다. 하지만 현재의 클라이언트/서버 기반의 CDN(Content Distribution Network) 구조는 추가적인 높은 설치비용으로 인해 확장성에 한계가 발생할 수 있다. 따라서 이에 대한 대안으로 확장성이 높고 낮은 설치비용으로 구현할 수 있는 P2P 기반의 VOD 시스템이 주목받고 있다.
P2P 스트리밍 기법은 크게 푸시(Push) 방식의 구간 캐싱(Interval Caching)과, 메시(Mesh) 기반의 풀(Pull) 방식으로 나눌 수 있다. P2P 시스템에서 구간 캐싱 기법은 데이터를 저장하고 있는 서버나 다른 피어가 일대일로 연결되어 데이터를 요청한 피어에게 푸시 방식으로 데이터를 전송하는 방식이다. 따라서 후행 피어는 선행 피어에서 캐싱된 데이터를 별도의 추가 요청 없이 전송받을 수 있기 때문에 메시지 교환에 대한 오버헤드가 적고 초기 지연 시간이 짧으며 전송받은 데이터가 중복될 우려가 없는 장점이 있다.
하지만 구간 캐싱 기법은 선행 피어가 이탈할 경우에는 후행 피어를 다른 선행 피어와 연결하거나 메시 구조로 전환해야 하므로, 선행 피어 이탈 시 오버레이를 재구성하는 오버헤드가 크고 지연 시간이 길어지는 단점을 갖는다. 또한 후행 역할만 수행하는 피어의 경우, 업로드 대역폭을 전혀 사용하지 못하는 단점도 있다. 특히 트리 구조 기반의 P2P 스트리밍 시스템은 중앙 서버를 중심으로 피어들이 트리를 형성하므로, 이탈한 피어가 서버와 가까울수록 트리 재구성이 복잡하여 지연 시간이 길어진다.
반면 메시 구조 기반 풀 방식의 P2P 스트리밍 시스템의 경우, 트래커 서버(tracker server)는 특정 데이터를 보유하고 있는 피어들을 리스트에서 효과적으로 탐색하여 서로 연결시키며, 피어들은 각자 저장하고 있는 데이터에 대한 정보인 버퍼 맵(buffer map)을 이웃 피어들과 교환하여 필요한 데이터를 보유하고 있는 피어를 파악하고, 데이터를 보유하고 있는 피어에 전송을 요청하여 데이터를 확보한다.
메시 구조 기반의 풀 방식은 피어들의 참여/이탈에 안정적으로 동작하고, 모든 피어들의 대역폭을 효율적으로 활용할 수 있으며, 피어 수가 많을수록 성능이 향상된다. 하지만, 동일한 데이터를 서로 다른 피어에게 전송받아 데이터 중복이 발생할 수 있으며, 푸시 방식과 달리 데이터를 순서대로 받을 수 없기 때문에 상대적으로 초기 지연 시간이 긴 단점을 갖는다.
본 발명은 P2P VOD 시스템에서 푸시 방식의 장점을 활용하면서, 푸시 방식의 단점을 메시-풀 방식으로 보완할 수 있는 P2P VOD 시스템, 이의 서버 및 하이브리드 버퍼링 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 선행 피어의 이탈 확률에 따라 메시 구조 기반의 풀 방식 또는 푸시 방식의 구간 캐싱을 결정하여, 선행 피어의 이탈 확률이 비교적 낮은 경우 푸시 방식의 구간 캐싱 기법으로 데이터를 버퍼링하여 재생 연속성 성능이 우수하고 초기 지연 시간이 짧으며 데이터 중복 전송 문제가 없는 푸시 방식의 장점을 얻고, 선행 피어의 이탈 확률이 높은 경우 메시 구조 기반의 풀 방식으로 데이터를 버퍼링하여 푸시 방식의 오버레이 재구성 및 오버헤드 단점을 해소할 수 있는 P2P VOD 시스템, 이의 서버 및 하이브리드 버퍼링 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, P2P VOD 시스템에서 피어들 간의 데이터 전송을 관리하는 서버에 있어서, 데이터 전송을 요청한 제1 피어의 선행 피어들 중 상기 제1 피어가 요청한 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 선행 피어의 수에 기초하여, 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 전송방식 결정부를 포함하는 서버가 제공된다.
상기 서버는 상기 피어들의 평균 이탈율에 기초하여, 상기 구간 캐싱의 적용 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 최소 선행피어수를 산출하는 최소선행피어수 산출부를 더 포함하고, 상기 전송방식 결정부는: 상기 선행 피어의 수를 상기 최소 선행피어수와 비교하여 상기 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 상기 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정할 수 있다.
상기 서버는 상기 피어들의 참여 및 이탈에 대한 정보, 그리고 상기 피어들의 ID와 상기 피어들의 선행 피어의 ID 및 캐싱 구간이 되는 선행 피어와의 거리 정보를 포함하는 IC 맵을 저장하는 메모리를 더 포함하고, 상기 전송방식 결정부는: 상기 IC 맵의 정보를 이용하여, 상기 제1 피어로 상기 구간 캐싱에 의해 상기 데이터를 전송할 수 있는 상기 선행 피어의 수를 산출할 수 있다.
상기 전송방식 결정부는: 상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 이상인 경우, 상기 푸시 방식의 구간 캐싱을 선택하고, 상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 미만인 경우, 상기 메시 구조 기반의 풀 방식을 선택할 수 있다.
상기 전송방식 결정부는: 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제1 피어로 상기 데이터를 전송하는 제1 선행 피어가 이탈하는 경우, 상기 제1 선행 피어의 선행 피어들 중에서 상기 제1 피어에서 재생되는 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 제2 선행 피어가 존재하는지를 판단하고, 상기 제2 선행 피어가 존재하는 경우 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제2 선행 피어로부터 상기 제1 피어로 상기 데이터가 전송되도록 관리할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, P2P VOD 시스템에서 피어들 간의 데이터 전송을 관리하기 위한 방법으로서, 데이터 전송을 요청한 제1 피어의 선행 피어들 중 상기 제1 피어가 요청한 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 선행 피어의 수에 기초하여, 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것을 포함하는 하이브리드 버퍼링 방법이 제공된다.
상기 하이브리드 버퍼링 방법은 상기 피어들의 평균 이탈율에 기초하여, 상기 구간 캐싱의 적용 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 최소 선행피어수를 산출하는 것을 더 포함하고, 상기 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것은: 상기 선행 피어의 수를 상기 최소 선행피어수와 비교하여 상기 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 상기 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것은: 상기 피어들의 참여 및 이탈에 대한 정보와, 상기 피어들의 ID와 상기 피어들의 선행 피어의 ID 및 캐싱 구간이 되는 선행 피어와의 거리 정보를 포함하는 IC 맵의 정보를 이용하여, 상기 제1 피어로 상기 구간 캐싱에 의해 상기 데이터를 전송할 수 있는 상기 선행 피어의 수를 산출할 수 있다.
상기 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것은: 상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 이상인 경우, 상기 상기 푸시 방식의 구간 캐싱을 선택하는 것; 그리고 상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 미만인 경우, 메시 구조 기반의 풀 방식을 선택하는 것을 포함할 수 있다.
상기 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것은: 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제1 피어로 상기 데이터를 전송하는 제1 선행 피어가 이탈하는 경우, 상기 제1 선행 피어의 선행 피어들 중에서 상기 제1 피어에서 재생되는 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 제2 선행 피어가 존재하는지를 판단하는 것; 그리고 상기 선행 피어들 중 상기 제2 선행 피어가 존재하는 경우, 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제2 선행 피어로부터 상기 제1 피어로 상기 데이터가 전송되도록 관리하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 피어들 간의 데이터 전송을 지원하는 P2P VOD 시스템에 있어서, 상기 피어들의 참여 및 이탈에 대한 정보와, 상기 피어들의 ID와 상기 피어들의 선행 피어의 ID 및 캐싱 구간이 되는 선행 피어와의 거리 정보를 포함하는 IC 맵을 저장하고, 상기 IC 맵의 정보를 이용하여 데이터 전송을 요청한 제1 피어의 선행 피어들 중 상기 제1 피어가 요청한 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 선행 피어의 수를 산출하고, 상기 선행 피어의 수에 기초하여 메시 구조 기반의 풀 방식 및 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 트래커 서버; 및 상기 트래커 서버에 의해 상기 푸시 방식의 구간 캐싱이 결정된 경우, 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 제1 선행 피어로부터 데이터를 전송받고, 상기 트래커 서버에 의해 상기 메시 구조 기반의 풀 방식이 결정된 경우, 상기 메시 구조 기반의 풀 방식에 의해 이웃 피어로부터 데이터를 전송받는 피어를 포함하는 P2P VOD 시스템이 제공된다.
상기 트래커 서버는: 상기 피어들의 평균 이탈율에 기초하여, 상기 구간 캐싱의 적용 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 최소 선행피어수를 산출하고, 상기 선행 피어의 수를 상기 최소 선행피어수와 비교하여 상기 메시 구조 기반의 풀 방식 및 상기 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정할 수 있다.
상기 트래커 서버는: 상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 이상인 경우, 상기 푸시 방식의 구간 캐싱을 선택하고, 상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 미만인 경우, 상기 메시 구조 기반의 풀 방식을 선택할 수 있다.
상기 트래커 서버는: 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제1 피어로 상기 데이터를 전송하는 제1 선행 피어가 이탈하는 경우, 상기 제1 선행 피어의 선행 피어들 중에서 상기 제1 피어에서 재생되는 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 제2 선행 피어가 존재하는지를 판단하고, 상기 제2 선행 피어가 존재하는 경우 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제2 선행 피어로부터 상기 제1 피어로 상기 데이터가 전송되도록 관리할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, P2P VOD 시스템에서 푸시 방식의 장점을 활용하면서, 푸시 방식의 단점을 메시-풀 방식으로 보완할 수 있는 P2P VOD 시스템, 이의 서버 및 하이브리드 버퍼링 방법이 제공된다.
또한 본 발명의 실시 예에 의하면, 선행 피어의 이탈 확률에 따라 메시 구조 기반의 풀 방식 또는 푸시 방식의 구간 캐싱을 결정하여, 선행 피어의 이탈 확률이 비교적 낮은 경우 푸시 방식의 구간 캐싱 기법으로 데이터를 버퍼링하여 재생 연속성 성능이 우수하고 초기 지연 시간이 짧으며 데이터 중복 전송 문제가 없는 푸시 방식의 장점을 얻고, 선행 피어의 이탈 확률이 높은 경우 메시 구조 기반의 풀 방식으로 데이터를 버퍼링하여 푸시 방식의 오버레이 재구성 및 오버헤드 단점을 해소할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P VOD 시스템(10)의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래커 서버(100)의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래커 서버에 저장된 IC 맵을 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 버퍼링 방법의 흐름도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 버퍼링 방법을 설명하기 위한 도면으로, 새로운 피어가 P2P VOD 시스템에 참여한 것을 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 버퍼링 방법을 설명하기 위한 도면으로, 선행 피어가 P2P VOD 시스템에서 이탈한 것을 보여주는 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 전체에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.
본 발명은 P2P VOD(Peer to Peer Video On Demand) 시스템에서 푸시(Push) 방식의 구간 캐싱(Interval Caching) 기법과 메시-풀(mesh pull) 방식의 장점을 동시에 활용할 수 있으며, 푸시 방식의 구간 캐싱 기법을 기반으로 하면서 동시에 푸시 방식의 단점을 메시-풀 방식으로 보완할 수 있는 하이브리드 버퍼링 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 버퍼링 방법은 P2P VOD 시스템에 새로운 피어가 참여할 때, 향후 선행 피어가 이탈이 발생할 가능성이 높아서 재생 완료 시점까지 푸시 방식을 유지하기 힘든 경우에는 메시 방식으로 데이터를 전송받고, 그렇지 않을 경우에는 푸시 방식의 구간 캐싱 기법으로 데이터를 전송받는다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 선행 피어의 이탈 확률이 비교적 낮은 경우에는 푸시 방식의 구간 캐싱 기법으로 데이터를 버퍼링하여 재생 연속성 성능이 우수하고 초기 지연 시간이 짧으며 데이터 중복 전송 문제가 없는 푸시 방식의 장점을 얻을 수 있으며, 선행 피어의 이탈 확률이 높은 경우에는 메시 구조 기반의 풀 방식으로 데이터를 버퍼링하여 푸시 방식의 오버레이 재구성 및 오버헤드 단점을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P VOD 시스템(10)의 구성도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P VOD 시스템(10)은 피어(200)들 간의 데이터 전송 및 버퍼링(buffering)을 관리하는 트래커 서버(tracker server)(100)와, 피어(peer)(200)들, 그리고 미디어 서버(media server)(300)를 포함한다. 트래커 서버(100)와 미디어 서버(300)는 피어(200)들과 유/무선 네트워크로 연결된다.
도 1에는 피어(200)들이 메시 기반의 구조로 연결되어 있는 예가 도시되어 있으나, 하이브리드 버퍼링 방법을 지원하는 트래커 서버(100)에 의해, 피어(200)들은 선행 피어와 후행 피어 간에 푸시 방식으로 연결될 수도 있다. 또는 일부 피어들은 푸시 방식으로 연결되고, 나머지 피어들은 메시 방식으로 연결될 수도 있다.
미디어 서버(300)는 VOD 콘텐츠의 모든 데이터를 저장한다. 예를 들어, 피어들의 수가 작거나, 시청 시점의 차이가 큰 경우, 혹은 처음 가입한 피어와 같이, 이웃 피어로부터 데이터를 전송받을 수 없는 경우, 미디어 서버(300)가 직접 해당 피어에게 푸시 방식으로 데이터를 전송한다. 이와 같은 경우들을 제외하면, 피어(200)들 사이에서 버퍼에 있는 데이터가 푸시 방식 또는 메시 방식으로 전송될 수 있다.
도시되지 않았으나, 피어(200)의 단말에는 유/무선 네트워크를 통해 다른 피어 혹은 서버(100)와 통신하기 위한 통신 인터페이스부와, 버퍼링을 위한 프로그램이나 각종 정보를 저장하는 메모리부, 피어(200)의 단말의 기능 및 동작을 제어하기 위한 제어부(하나 이상의 프로세서), 사용자의 입력과 정보 출력을 위한 입출력 인터페이스부(예컨대, 키보드, 마우스, LCD 화면) 등이 구비될 수 있다. 피어(200)는 고정형 PC나, 노트북, 스마트폰 등의 이동 단말 등으로 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트래커 서버(100)의 구성도이다. 트래커 서버(100)는 최소선행피어수 산출부(120)와, 전송방식 결정부(140) 및 메모리(160)를 포함할 수 있다. 최소선행피어수 산출부(120)는 피어들의 평균 이탈율에 기초하여, 구간 캐싱의 적용 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 최소 선행피어수를 산출할 수 있다.
피어들의 평균 이탈율(평균 이탈 확률)은 0 ~ 1 사이의 값을 가질 수 있다. 피어들의 평균 이탈율이 높을수록, 즉 1에 가까워질수록, 피어들의 이탈 가능성이 높아지므로, 푸시 방식의 구간 캐싱 또는 메시 방식의 풀 방식을 결정하기 위한 기준인 최소 선행피어수는 증가하게 된다. 반대로, 피어들의 평균 이탈율이 낮을수록, 즉 0에 가까워질수록, 피어들의 이탈 가능성이 낮아지므로, 데이터 전송/버퍼링 방식을 결정하기 위한 기준인 최소 선행피어수는 증가하게 된다.
최소선행피어수 산출부(120)는 메모리(160)에 저장된 정보를 이용하여 피어들의 평균 이탈율을 인식하고, 최소 선행피어수를 산출할 수 있다. 메모리(160)에는 피어들의 참여 및 이탈에 대한 정보, 생존하고 있는 피어들에 대한 정보를 리스트의 형태로 확보하고 있으며, 또한 하이브리드 버퍼링을 위한 IC 맵을 저장할 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버에 저장된 IC 맵을 예시하는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, IC 맵은 피어들의 ID와, 피어들의 선행 피어의 ID, 및 캐싱 구간이 되는 선행 피어와의 거리 정보(데이터 요청 시점의 차이)를 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 전송방식 결정부(140)는 P2P VOD 시스템에 새로 참여하여 데이터 전송을 요청한 제1 피어의 선행 피어들 중, 제1 피어가 요청한 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 선행 피어의 수에 기초하여, 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정할 수 있다.
일 실시 예로, 전송방식 결정부(140)는 메모리(160)에 저장된 IC 맵의 정보를 이용하여 제1 피어로 구간 캐싱에 의해 데이터를 전송할 수 있는 선행 피어의 수를 산출하고, 산출한 상기 선행 피어의 수를 최소선행피어수 산출부(120)에 의해 산출된 최소 선행피어수와 비교하여, 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식(버퍼링 방식)을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 전송방식 결정부(140)는 상기 선행 피어의 수가 최소선행피어수 산출부(120)에 의해 산출된 최소 선행피어수 이상인 경우, 푸시 방식의 구간 캐싱을 선택할 수 있다. 반대로, 전송방식 결정부(140)는 상기 선행 피어의 수가 최소 선행피어수 미만인 경우, 메시 구조 기반의 풀 방식을 선택할 수 있다.
전송방식 결정부(140)에 의해 푸시 방식의 구간 캐싱이 선택된 경우, 선행 피어로부터 후행 피어로 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 데이터가 전송되어 후행 피어(제1 피어)에서 데이터가 재생된다. 반대로, 전송방식 결정부(140)에 의해 메시 기반의 풀 방식이 선택된 경우, 메시 구조 기반으로 버퍼맵에 의해 피어들 간을 연결하고 연결된 피어들 간에 데이터를 전송하게 된다.
푸시 방식의 구간 캐싱에 의한 데이터 전송/버퍼링 방식이 결정된 이후에, 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 제1 피어로 데이터를 전송하는 제1 선행 피어가 P2P 시스템에서 이탈하는 경우, 전송방식 결정부(140)는 제1 선행 피어의 선행 피어들 중에서, 제1 피어에서 재생되는 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 제2 선행 피어가 존재하는지를 판단한다.
이때, 상기 제1 선행 피어의 선행 피어들 중에서 상기 제2 선행 피어가 존재하는 경우, 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제2 선행 피어로부터 상기 제1 피어로 데이터가 전송될 수 있다. 만약, 상기 제1 선행 피어의 선행 피어들 중에서 제1 피어에서 재생되는 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 선행 피어가 존재하지 않는 경우, 메시 구조 기반의 풀 방식으로 상기 제1 피어로 데이터를 전송하거나, 미디어 서버(300)가 직접 상기 제1 피어로 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 데이터를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 버퍼링 방법의 흐름도이다.도 4를 참조하면, P2P VOD 시스템에 새로운 피어(제1 피어)가 참여하면(S10), 푸시 방식의 구간 캐싱과 메시 방식 중에서 어떤 방식으로 데이터를 전송받을지 결정하기 위하여, 피어들의 이탈율에 기초하여 최소 선행피어수를 산출하고(S20), 구간 캐싱 방식으로 제1 피어로 데이터 전송이 가능한 선행 피어들의 수를 판단한다(S30). 이때, 새로 참여하는 제1 피어의 최소 선행피어수는 예를 들어, 아래의 식 1 및/또는 식 2에 따라 산출될 수 있다.
[식 1]
Figure 112016065977397-pat00001
[식 2]
Figure 112016065977397-pat00002
식 1 및 식 2에서, λ는 피어들의 평균 이탈율, P는 제1 피어의 최소 선행피어수이다. P2P VOD 시스템에서, 피어들의 평균 이탈율(λ)은 트래커 서버에 의해 피어들의 참여/이탈 정보로부터 산출될 수 있다. 식 1 및/또는 식 2는 최소한 하나의 선행 피어가 재생 완료 시점까지 이탈하지 않기 위한 조건에 해당한다. 즉, 평균 이탈율(λ)을 통해, 선행 피어가 이탈하지 않을 확률(1-λ)에 최소 선행피어수(P)를 곱한 값, 즉, 새로 참여한 제1 피어의 재생 완료 시점까지 하나 이상의 선행 피어가 이탈하지 않고 남아 있을 기대값이 1 이상이 되어야 구간 캐싱 기법을 선택하는 것이다.
제1 피어에게 구간 캐싱 기법으로 데이터를 전송해 줄 수 있는 선행 피어들의 수는, 제1 피어의 선행 피어들 중 자신의 버퍼 범위 내에 제1 피어의 재생 시점을 포함하는 피어들의 수로 산출될 수 있다. 만약 제1 피어에게 구간 캐싱으로 데이터를 전송할 수 있는 선행 피어들의 수가 최소 선행피어수 이상인 경우, 구간 캐싱 기법을 선택하게 되고(S40,S70), 그 반대의 경우에는 메시 방식을 선택하게 된다(S40~S60).
즉, 푸시 방식으로 재생 완료 시점까지 데이터를 전송받을 수 있는 확률이 일정 수준 이상인 경우에만 구간 캐싱 기법을 선택함으로써, 선행 피어의 이탈시 오버레이 구조를 재구성하는 오버헤드를 최대한 줄일 수 있도록 한다. 제1 피어가 재생을 완료하기 전에 선행 피어의 이탈이 발생할 가능성이 높으면, 선행 피어의 이탈로 인한 오버헤드를 방지하기 위해 메시 방식으로 전송을 받고, 그렇지 않을 경우에는 푸시 방식의 구간 캐싱으로 전송받게 된다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 최소 선행피어수를 산출하는 대신, 제1 피어에서 요청한 재생 시점이 버퍼 범위 내에 포함되어 있는 선행 피어의 수와, 피어들의 평균 이탈율의 연산 값, 예를 들어 상기 식 2의 P×(1-λ) 연산 값을 구하고, 해당 연산 값을 설정된 기준 값(예를 들어, 상기 식 2의 기준 값 1)과 비교하여, 메시 방식 또는 푸시 방식의 전송 방식을 결정하는 것도 가능하다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 버퍼링 방법을 설명하기 위한 도면으로, 새로운 피어가 P2P VOD 시스템에 참여한 것을 보여주는 도면이다. 도 5는 피어 A, 피어 B, 피어 C, 피어 D가 각각 10초, 70초, 140초, 250초에 P2P VOD 시스템에 참여한 경우를 나타내고, 도 6은 피어 A, 피어 B, 피어 C, 피어 D가 각각 10초, 70초, 140초, 210초에 P2P VOD 시스템에 참여한 경우를 나타낸다.
피어들의 평균 이탈율이 50%인 경우, 상기 식 1에 따라, 새로 참여한 피어 D(제1 피어)의 최소 선행 피어 수(P)는 2이다. 도 5의 경우, 새로운 피어 D는 250초에 참여하여, 피어 D가 요청한 재생 시점이 버퍼 범위 내에 포함되어 있는 선행 피어는 피어 C 하나뿐이다. 따라서, 현재 피어 D에 구간 캐싱에 의해 데이터를 전송할 수 있는 선행 피어가 피어 C 하나뿐이므로, 피어 D는 메시 기반의 풀 방식으로 데이터를 전송받게 된다.
반면, 도 6의 경우, 새로운 피어 D는 210초에 참여하여, 피어 D가 요청한 재생 시점이 버퍼 범위 내에 포함되어 있는 선행 피어는 피어 B, 피어 C 2개가 존재하며, 피어 B와 피어 C가 모두 피어 D에게 구간 캐싱에 의해 데이터를 전송할 수 있는 선행 피어가 될 수 있다. 따라서, 구간 캐싱에 의해 데이터를 전송할 수 있는 선행 피어들의 수(2개)가 평균 이탈율을 반영한 최소 선행 피어 수(2개) 이상이므로, 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 피어 C로부터 피어 D로 데이터가 전송/버퍼링된다.
도 6의 경우와 같이, 선행 피어의 이탈 확률이 낮아 푸시 방식의 구간 캐싱 기법이 선택되는 경우(S40), 피어들은 선행 피어와 후행 피어의 관계를 갖는 일대일 구조를 형성하고, 선행 피어(제1 선행 피어)가 후행 피어인 제1 피어에게 푸시 방식으로 데이터를 전송한다(S70).
구간 캐싱 기법은 동일한 콘텐츠에 대한 연속적인 요청들 사이의 간격(offset 길이)을 구간으로 정의하고, 구간 내에 있는 데이터만을 캐싱하는 방식이다. 즉 연속적인 피어들의 요청들을 선·후행 관계를 갖는 쌍으로 형성하고, 각 요청들의 메모리 요구량이 적은 순으로 정렬하여 우선순위가 높은 구간을 캐싱한다.
이로써 버퍼 공간을 적게 사용하면서 가능한 많은 후행 요청들을 디스크로부터의 입출력이 없이 직접 메모리에서 서비스할 수 있다. 또한 후행 피어는 선행 피어에서 캐싱된 데이터를 별도의 추가 요청이 없이 전송받을 수 있기 때문에 초기 지연 시간이 짧고, 동일한 데이터를 중복해서 전송받는 경우가 없으며, 메시지 교환에 대한 오버헤드가 적은 이점을 갖는다.
반대로, 선행 피어의 이탈 확률이 높아 메시 방식이 선택되는 경우(S40), 메시 구조는 피어들의 이탈에 영향을 크게 받지 않고 모든 피어들의 대역폭을 효율적으로 활용할 수 있으므로, 선행 피어의 이탈로 인한 재구성에 따른 오버헤드 및 지연 시간을 방지하고, 후행 역할을 수행하는 피어의 업로드 대역폭을 사용할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 버퍼링 방법을 설명하기 위한 도면으로, 선행 피어가 P2P VOD 시스템에서 이탈한 것을 보여주는 도면이다. 도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 7의 도시와 같이 P2P VOD 시스템에서 도 6에 도시된 피어 B(제1 선행 피어)가 이탈하는 경우(S80), 피어 B의 이탈로 인해 피어 C는 제1 선행 피어를 잃게 된다.
이런 경우, 트래커 서버는 IC 맵에서 피어 B(제1 선행 피어)의 선행 피어 정보를 활용하여 피어 C의 선행 피어들 중 피어 B로 구간 캐싱에 의해 데이터를 전송할 수 있는 제2 선행 피어가 있는지 확인한다(S100). 도 7의 경우, 피어 A의 버퍼 범위 내에 피어 C의 재생 시점이 포함되어 있으므로, 피어 A가 피어 C의 선행 피어가 될 수 있다. 따라서, 피어 C는 계속 구간 캐싱 기법에 의해 피어 A(제2 선행 피어)로부터 데이터를 전송받을 수 있게 된다(S110).
도 4, 도 7 및 도 8을 참조하면, 도 8의 도시와 같이 P2P VOD 시스템에서 도 7에 도시된 피어 C가 이탈한 경우, 트래커 서버는 동일한 방법으로 IC 맵을 탐색하여, 피어 D에 구간 캐싱 방식으로 데이터를 전송할 수 있는 선행 피어가 있는지 확인한다(S80). 도 8의 경우, 피어 D의 재생 시점은 피어 C의 선행 피어인 피어 A의 버퍼 범위 내에 존재하지 않기 때문에, 구간 캐싱 방식으로 데이터를 전송할 수 있는 선행 피어가 존재하지 않는다. 따라서 도 8의 경우, 피어 D는 메시 기반의 풀 방식으로 다른 피어들과 연결되어 데이터를 전송받는다(S120). 메시 기반의 풀 방식으로 연결하도록 결정되더라도, 해당 피어와 데이터 교환이 가능한 이웃 피어 수가 일정 수 이하인 경우에는 일정 수준 이상의 재생 품질이 보장되지 않게 되므로, 미디어 서버로부터 직접 푸시 방식으로 데이터를 전송받을 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은 예를 들어 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 트래커 서버
120: 최소 선행피어수 산출부
140: 전송방식 결정부
160: 메모리
200: 피어
300: 미디어 서버

Claims (15)

  1. P2P VOD 시스템에서 피어들 간의 데이터 전송을 관리하는 서버에 있어서,
    데이터 전송을 요청한 제1 피어의 선행 피어들 중 상기 제1 피어가 요청한 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 선행 피어의 수에 기초하여, 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 전송방식 결정부; 및
    상기 피어들의 평균 이탈율에 기초하여, 상기 구간 캐싱의 적용 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 최소 선행피어수를 산출하는 최소선행피어수 산출부를 포함하고,
    상기 전송방식 결정부는:
    상기 선행 피어의 수를 상기 최소 선행피어수와 비교하여 상기 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 상기 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 서버.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 피어들의 참여 및 이탈에 대한 정보, 그리고 상기 피어들의 ID와 상기 피어들의 선행 피어의 ID 및 캐싱 구간이 되는 선행 피어와의 거리 정보를 포함하는 IC 맵을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 전송방식 결정부는:
    상기 IC 맵의 정보를 이용하여, 상기 제1 피어로 상기 구간 캐싱에 의해 상기 데이터를 전송할 수 있는 상기 선행 피어의 수를 산출하는 서버.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전송방식 결정부는:
    상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 이상인 경우, 상기 푸시 방식의 구간 캐싱을 선택하고,
    상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 미만인 경우, 상기 메시 구조 기반의 풀 방식을 선택하는 서버.
  5. 제1 항, 제3 항 및 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전송방식 결정부는:
    상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제1 피어로 상기 데이터를 전송하는 제1 선행 피어가 이탈하는 경우, 상기 제1 선행 피어의 선행 피어들 중에서 상기 제1 피어에서 재생되는 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 제2 선행 피어가 존재하는지를 판단하고, 상기 제2 선행 피어가 존재하는 경우 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제2 선행 피어로부터 상기 제1 피어로 상기 데이터가 전송되도록 관리하는 서버.
  6. P2P VOD 시스템에서 피어들 간의 데이터 전송을 관리하기 위한 방법으로서,
    데이터 전송을 요청한 제1 피어의 선행 피어들 중 상기 제1 피어가 요청한 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 선행 피어의 수에 기초하여, 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것을 포함하되,
    상기 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것은,
    상기 피어들의 평균 이탈율에 기초하여, 상기 구간 캐싱의 적용 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 최소 선행피어수를 산출하는 것; 그리고
    상기 선행 피어의 수를 상기 최소 선행피어수와 비교하여 상기 메시 구조 기반의 풀 방식, 및 상기 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것을 포함하는 하이브리드 버퍼링 방법.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것은:
    상기 피어들의 참여 및 이탈에 대한 정보와, 상기 피어들의 ID와 상기 피어들의 선행 피어의 ID 및 캐싱 구간이 되는 선행 피어와의 거리 정보를 포함하는 IC 맵의 정보를 이용하여, 상기 제1 피어로 상기 구간 캐싱에 의해 상기 데이터를 전송할 수 있는 상기 선행 피어의 수를 산출하는 하이브리드 버퍼링 방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것은:
    상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 이상인 경우, 상기 푸시 방식의 구간 캐싱을 선택하는 것; 그리고
    상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 미만인 경우, 상기 메시 구조 기반의 풀 방식을 선택하는 것을 포함하는 하이브리드 버퍼링 방법.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 것은:
    상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제1 피어로 상기 데이터를 전송하는 제1 선행 피어가 이탈하는 경우, 상기 제1 선행 피어의 선행 피어들 중에서 상기 제1 피어에서 재생되는 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 제2 선행 피어가 존재하는지를 판단하는 것; 그리고
    상기 선행 피어들 중 상기 제2 선행 피어가 존재하는 경우, 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제2 선행 피어로부터 상기 제1 피어로 상기 데이터가 전송되도록 관리하는 것을 포함하는 하이브리드 버퍼링 방법.
  11. 제6 항, 제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항의 하이브리드 버퍼링 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  12. 피어들 간의 데이터 전송을 지원하는 P2P VOD 시스템에 있어서,
    상기 피어들의 참여 및 이탈에 대한 정보와, 상기 피어들의 ID와 상기 피어들의 선행 피어의 ID 및 캐싱 구간이 되는 선행 피어와의 거리 정보를 포함하는 IC 맵을 저장하고, 상기 IC 맵의 정보를 이용하여 데이터 전송을 요청한 제1 피어의 선행 피어들 중 상기 제1 피어가 요청한 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 선행 피어의 수를 산출하고, 상기 선행 피어의 수에 기초하여 메시 구조 기반의 풀 방식 및 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 트래커 서버; 및
    상기 트래커 서버에 의해 상기 푸시 방식의 구간 캐싱이 결정된 경우, 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 제1 선행 피어로부터 데이터를 전송받고, 상기 트래커 서버에 의해 상기 메시 구조 기반의 풀 방식이 결정된 경우, 상기 메시 구조 기반의 풀 방식에 의해 이웃 피어로부터 데이터를 전송받는 피어를 포함하고,
    상기 트래커 서버는:
    상기 피어들의 평균 이탈율에 기초하여, 상기 구간 캐싱의 적용 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 최소 선행피어수를 산출하고, 상기 선행 피어의 수를 상기 최소 선행피어수와 비교하여 상기 메시 구조 기반의 풀 방식 및 상기 푸시 방식의 구간 캐싱 중 어느 하나의 전송 방식을 결정하는 P2P VOD 시스템.
  13. 삭제
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 트래커 서버는:
    상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 이상인 경우, 상기 푸시 방식의 구간 캐싱을 선택하고,
    상기 선행 피어의 수가 상기 최소 선행피어수 미만인 경우, 상기 메시 구조 기반의 풀 방식을 선택하는 P2P VOD 시스템.
  15. 제12 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 트래커 서버는:
    상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제1 피어로 상기 데이터를 전송하는 상기 제1 선행 피어가 이탈하는 경우, 상기 제1 선행 피어의 선행 피어들 중에서 상기 제1 피어에서 재생되는 데이터의 재생 시점을 버퍼 범위에 포함하고 있는 제2 선행 피어가 존재하는지를 판단하고, 상기 제2 선행 피어가 존재하는 경우 상기 푸시 방식의 구간 캐싱에 의해 상기 제2 선행 피어로부터 상기 제1 피어로 상기 데이터가 전송되도록 관리하는 P2P VOD 시스템.
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