KR102564057B1 - Congestion control apparatus and method for objectified data - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치는, 제 1 오브젝트를 구성하는 첫 번째 패킷과 마지막 패킷 간 수신 시간 차이를 기초로 단방향 지연 정보를 추출하는 지연 정보 추출부; 및 추출된 단방향 지연 정보를 기초로 상기 제 1 오브젝트 이후의 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 혼잡 제어부를 포함한다.An object level congestion control apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a delay information extractor extracting unidirectional delay information based on a reception time difference between a first packet and a last packet constituting a first object; and a congestion control unit that determines the size of a second object after the first object based on the extracted one-way delay information.
Description
본 발명은 오브젝트 레벨의 데이터 전송 시스템에서 전송 지연을 최소화하기 위한 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an object level congestion control apparatus and method for minimizing transmission delay in an object level data transmission system.
실시간 비디오 스트리밍(real-time video streaming)의 중요성은 점점 커지고 있다. 실시간 비디오 전송(real-time video delivery)이 대표적으로 필요한 라이브 비디오 회의(live video conferencing) 이외에도, VR 엣지 컴퓨팅(VR edge computing), 클라우드 게이밍, 원격 차량 제어 등 다양한 어플리케이션의 서비스를 위해서 신뢰할 수 있는 실시간 스트리밍(real-time streaming) 기술의 개발이 요구되고 있다.The importance of real-time video streaming is growing. In addition to live video conferencing, which typically requires real-time video delivery, reliable real-time video conferencing is provided for various application services such as VR edge computing, cloud gaming, and remote vehicle control. Development of real-time streaming technology is required.
이러한 실시간 스트리밍은 오브젝트 레벨의 데이터 전송 시스템에 의해 이루어진다. 통상적인 오브젝트 레벨의 데이터 전송은 네트워크를 블랙박스로 생각하고, 주어진 네트워크의 대역폭(bandwidth)을 추정한 다음, 이를 이용하여 비디오 프레임, 즉 오브젝트의 크기를 결정할 수 있다.This real-time streaming is performed by an object-level data transmission system. In a typical object-level data transmission, a network can be regarded as a black box, a bandwidth of a given network can be estimated, and then the size of a video frame, that is, an object can be determined using this.
그러나, 실제 데이터 전송 환경에서 오브젝트 레벨의 데이터 전송 시스템은 일반 데이터 플로우(data flow)를 전송하는 일반 데이터 전송 시스템 및 다른 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템들과 경쟁할 수밖에 없다. 따라서, 오브젝트 레벨의 데이터 전송 시스템은 각각의 데이터 플로우가 공정 배분(fair-share)에 가까운 상태로 사용 가능한 최대의 대역폭을 이용하며 낮은 수준의 오브젝트 전송 지연을 달성할 수 있는 오브젝트 레벨의 혼잡 제어 방법이 요구될 수 있다.However, in an actual data transmission environment, an object-level data transmission system cannot but compete with a general data transmission system that transmits a general data flow and other object-level data transmission systems. Therefore, the object-level data transmission system is an object-level congestion control method capable of achieving a low level of object transmission delay while each data flow uses the maximum available bandwidth in a state close to fair-share. this may be requested.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 오브젝트를 구성하는 첫 번째 패킷과 마지막 패킷 간 수신 시간 차이를 기초로 추출되는 단방향 지연 정보를 이용하여 다음 오브젝트의 크기를 결정하는 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide an object level congestion control apparatus and method for determining the size of the next object using unidirectional delay information extracted based on the difference in reception time between the first packet and the last packet constituting the object. is to do
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to those mentioned above, and another problem to be solved that is not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.
본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치는, 제 1 오브젝트를 구성하는 첫 번째 패킷과 마지막 패킷 간 수신 시간 차이를 기초로 단방향 지연 정보를 추출하는 지연 정보 추출부; 및 추출된 단방향 지연 정보를 기초로 상기 제 1 오브젝트 이후의 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 혼잡 제어부를 포함한다.An object level congestion control apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a delay information extractor extracting unidirectional delay information based on a reception time difference between a first packet and a last packet constituting a first object; and a congestion control unit that determines the size of a second object after the first object based on the extracted one-way delay information.
또한, 상기 단방향 지연 정보는, 상기 첫 번째 패킷과 상기 마지막 패킷 간 수신 시간 차이에 의해 추출되는 단방향 오브젝트 전송 지연 시간(one-way object transmission delay)을 포함할 수 있다.In addition, the one-way delay information may include a one-way object transmission delay extracted by a difference in reception time between the first packet and the last packet.
또한, 상기 혼잡 제어부는, 상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간을 목표 오브젝트 전송 지연 시간(target object transmission delay)과 비교하여 상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정할 수 있다.In addition, the congestion control unit may determine the size of the second object by comparing the extracted unidirectional object transmission delay time with a target object transmission delay time.
또한, 상기 혼잡 제어부는, 상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간의 비율을 기초로 상기 제 2 오브젝트의 크기 결정을 위한 혼잡 윈도우(congestion window)를 획득할 수 있다.Also, the congestion control unit may obtain a congestion window for determining the size of the second object based on a ratio of the target object transmission delay time to the extracted unidirectional object transmission delay time.
또한, 상기 혼잡 제어부는, 상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간과 상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간의 차이를 기초로 목표 전송률(target sending rate)을 결정할 수 있다.Also, the congestion control unit may determine a target sending rate based on a difference between the extracted unidirectional object transmission delay time and the target object transmission delay time.
또한, 상기 혼잡 제어부는, 상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 예상 전송률(expected sending rate)을 결정할 수 있다.Also, the congestion controller may determine an expected sending rate based on a ratio of the congestion window to the target object transmission delay time.
또한, 상기 혼잡 제어부는, 상기 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 플로우의 실제 처리량을 추정할 수 있다.Also, the congestion control unit may estimate an actual throughput of a flow based on a ratio of the congestion window to the unidirectional object transmission delay time.
본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법은, 제 1 오브젝트를 구성하는 첫 번째 패킷과 마지막 패킷 간 수신 시간 차이를 기초로 단방향 지연 정보를 추출하는 단계; 및 추출된 단방향 지연 정보를 기초로 상기 제 1 오브젝트 이후의 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계를 포함한다.An object level congestion control method according to an embodiment of the present invention includes extracting one-way delay information based on a reception time difference between a first packet and a last packet constituting a first object; and determining a size of a second object after the first object based on the extracted unidirectional delay information.
또한, 상기 단방향 지연 정보는, 상기 첫 번째 패킷과 상기 마지막 패킷 간 수신 시간 차이에 의해 추출되는 단방향 오브젝트 전송 지연 시간(one-way object transmission delay)을 포함할 수 있다.In addition, the one-way delay information may include a one-way object transmission delay extracted by a difference in reception time between the first packet and the last packet.
또한, 상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는, 상기 단방향 오브젝트 전송 지연 시간을 목표 오브젝트 전송 지연 시간(target object transmission delay)과 비교하여 상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정할 수 있다.In the step of determining the size of the second object, the size of the second object may be determined by comparing the unidirectional object transmission delay time with a target object transmission delay time.
또한, 상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는, 상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간의 비율을 기초로 상기 제 2 오브젝트의 크기 결정을 위한 혼잡 윈도우(congestion window)를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the determining of the size of the second object may include a congestion window for determining the size of the second object based on a ratio of the target object transmission delay time to the extracted unidirectional object transmission delay time It may include the step of obtaining.
또한, 상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는, 상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간과 상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간의 차이를 기초로 목표 전송률(target sending rate)을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The determining of the size of the second object may include obtaining a target sending rate based on a difference between the extracted unidirectional object transmission delay time and the target object transmission delay time. .
또한, 상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는, 상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 예상 전송률(expected sending rate)을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The determining of the size of the second object may further include obtaining an expected sending rate based on a ratio of the congestion window to the target object transmission delay time.
또한, 상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는, 상기 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 플로우의 실제 처리량을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The determining of the size of the second object may further include estimating an actual throughput of the flow based on a ratio of the congestion window to the unidirectional object transmission delay time.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 단방향 지연 정보를 시간 동기화 없이 추출하여 혼잡 제어에 이용함으로써, 오브젝트 레벨의 데이터 전송 시 네트워크 상의 각각의 데이터 플로우가 균분에 가까운 상태로 사용 가능한 최대의 대역폭을 이용하면서도, 낮은 수준의 오브젝트 전송 지연을 달성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by extracting one-way delay information without time synchronization and using it for congestion control, each data flow on the network is close to the equator when object-level data is transmitted, while using the maximum available bandwidth. , it is possible to achieve a low level of object transmission delay.
도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 종래 RTT 기반의 혼잡 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래 OTT 기반의 혼잡 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치의 제어 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법의 흐름도이다.1 is a schematic diagram of an object level data transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a conventional RTT-based congestion control method.
3 is a diagram for explaining a conventional OTT-based congestion control method.
4 is a control block diagram of an object level congestion control apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of an object level congestion control method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the embodiment of the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 '제 1', '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성 요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며, 이러한 서수사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안 될 것이다. 일예로, 이러한 서수와 결합된 구성 요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한 해석되어서는 안 된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.Also, in the present specification and claims, terms including ordinal numbers such as 'first' and 'second' may be used to distinguish between elements. These ordinal numbers are used to distinguish the same or similar components from each other, and the meaning of the term should not be construed as being limited due to the use of these ordinal numbers. For example, components combined with such ordinal numbers should not be construed as limiting the order of use or arrangement by the number. If necessary, each ordinal number may be used interchangeably.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다름을 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함하다' 또는 '구성하다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as 'comprise' or 'comprise' are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other It should be understood that the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Also, in an embodiment of the present invention, when a part is said to be connected to another part, this includes not only a direct connection but also an indirect connection through another medium. In addition, the meaning that a certain part includes a certain component means that it may further include other components rather than excluding other components unless otherwise specified.
도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템의 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram of an object level data transmission system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템(1)은 송신 서버 S와 수신 서버 R 간에 오브젝트 레벨의 데이터를 전송하는 모든 시스템으로서, 실시간 비디오 스트리밍 어플리케이션, VR, metaverse 등을 포함할 수 있다. 여기서 오브젝트란 응용 서비스에서 활용 가능한 최소 데이터 유닛을 의미할 수 있다.An object level data transmission system 1 according to an embodiment of the present invention is any system for transmitting object level data between a transmission server S and a reception server R, and may include a real-time video streaming application, VR, metaverse, etc. . Here, an object may mean a minimum data unit that can be utilized in an application service.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템(1)의 송신 서버 S가 오브젝트 o를 라우터 RO를 경유하여 수신 서버 R로 전송하고, 오브젝트 o를 수신한 수신 서버 R는 이에 대한 확인으로 ack 응답 a를 라우터 RO를 경유하여 송신 서버 S로 전송하는 일련의 동작을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a sending server S of an object level data transmission system 1 according to an embodiment of the present invention transmits an object o to a receiving server R via a router RO, and a receiving server R that receives the object o may perform a series of operations to transmit the ack response a to the transmission server S via the router RO as a confirmation of this.
이 때, 종래의 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템은 오브젝트가 아닌, 패킷 레벨에서의 전송률/지연 성능을 만족하도록 동작하였다. 또한, 종래의 방법들은 네트워크를 블랙박스로 간주하여 대역폭을 추정하고 및 이를 기초로 오브젝트의 크기를 결정하였다.At this time, the conventional object level data transmission system operates to satisfy transmission rate/delay performance at the packet level, not the object level. In addition, conventional methods regard the network as a black box to estimate the bandwidth and determine the size of the object based on this.
하지만, 이러한 경우에도 바틀넥 네트워크 상에서 복수의 플로우 들과 경쟁을 해야 하는 것은 동일하다. 따라서, 오브젝트 레벨의 경우에도 역시 가용 대역폭을 추정할 수 있도록 설계되어야만 각각의 플로우들이 공정 배분에 수렴함과 동시에 가용한 최대의 대역폭을 달성할 수 있으며, 낮은 수준의 오브젝트 전송 지연을 획득할 수 있다. 즉, 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템은 궁극적으로 일반적인 패킷 레벨에서도 중요한 세가지 조건인 대역폭 추정(bandwidth probing), 고속 전송(fast delivery), 및 공정 배분 수렴성(fair-share convergence)을 오브젝트 레벨에서도 동시에 만족할 필요가 있다.However, even in this case, it is the same to have to compete with a plurality of flows on the bottleneck network. Therefore, even in the case of the object level, the available bandwidth must be designed to be estimated, so that each flow can converge on the process distribution, achieve the maximum available bandwidth, and obtain a low level of object transmission delay. . That is, the object-level data transmission system ultimately needs to simultaneously satisfy three important conditions even at the general packet level: bandwidth probing, fast delivery, and fair-share convergence at the object level. there is.
지연(delay) 기반의 TCP 혼잡 제어 방법은 오브젝트 전송에서 중요한 위의 세가지 조건을 패킷 레벨에서 동시에 고려할 수 있음이 입증되었으나, 오브젝트 레벨 데이터 전송의 특수성에 의해 이를 그대로 적용하기에는 한계가 있을 수 있다.It has been proven that the delay-based TCP congestion control method can simultaneously consider the above three conditions, which are important in object transmission, at the packet level, but there may be limitations in applying them as they are due to the specificity of object level data transmission.
이하에서는 도 2 및 3을 참고하여, 종래 지연 기반 혼잡 제어 방법의 한계를 설명한다.Hereinafter, the limitations of the conventional delay-based congestion control method will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
도 2는 종래 RTT 기반의 혼잡 제어 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 종래 OTT 기반의 혼잡 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a conventional RTT-based congestion control method, and FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional OTT-based congestion control method.
종래의 지연 기반 혼잡 제어 방법은 왕복 시간(RTT, round trip time) 측정 값을 바탕으로 혼잡을 인지하고, 이를 기초로 윈도우 크기 등 혼잡 제어를 위한 주요 인자를 결정하며, 대표적으로 FAST TCP, Copa, 및 TCP Vegas 등이 있다. 아래의 수학식 1 은 FAST TCP에서 fast equation을 나타낸다.The conventional delay-based congestion control method recognizes congestion based on a round trip time (RTT) measurement value, and determines major factors for congestion control such as window size based on this, and representatively FAST TCP, Copa, and TCP Vegas. Equation 1 below represents a fast equation in FAST TCP.
여기서, wi는 i번째 타임 슬롯에서 혼잡 윈도우를 의미하고, RTTi는 i번째 타임 슬롯에서 측정된 왕복 시간을 의미하고, mRTTi는 i번째 타임 슬롯에서 측정된 최소 왕복 시간을 의미하고, α는 추가 증가 파라미터를 의미할 수 있다. Here, w i means the congestion window in the i-th time slot, RTT i means the round-trip time measured in the i-th time slot, mRTT i means the minimum round-trip time measured in the i-th time slot, and α may mean an additional increment parameter.
또한, 수학식 2는 Copa에서 Copa 혼잡 시그널을 나타낸다. Also, Equation 2 represents the Copa congestion signal in Copa.
여기서, λt는 전송 서버 S에서의 타겟 전송률을 의미하고, dq는 전송 서버 S에서 측정된 대기지연으로서, 측정된 왕복 시간과 최소 왕복 시간의 차이로 정의될 수 있다. 또한, δ는 어그레시브 파라미터(aggressive parameter)를 의미하고, tput은 주어진 플로우의 실제 처리량을 의미하고, CWND는 혼잡 윈도우로서 수학식 1의 wi와 동일한 의미일 수 있다.Here, λ t means the target transmission rate in the transmission server S, d q is the latency measured in the transmission server S, and can be defined as the difference between the measured round-trip time and the minimum round-trip time. In addition, δ means an aggressive parameter, t put means the actual throughput of a given flow, and CWND is a congestion window, which may have the same meaning as w i in Equation 1.
나아가, 수학식 3은 TCP Vegas에서 Vegas 혼잡 시그널을 나타낸다.Further, Equation 3 represents the Vegas congestion signal in TCP Vegas.
여기서, λexp는 전송 서버 S에서 예상되는 전송 속도를 의미하고, mRtt, CWND, tput, 및 RTT는 수학식 1 및 2에서와 같다.Here, λ exp means a transmission rate expected from the transmission server S, and mRtt, CWND, t put , and RTT are the same as in Equations 1 and 2.
이처럼, 알려진 지연 기반 혼잡 제어 방법들은 공통적으로 RTT 관련 정보를 혼잡 시그널로 적극 활용하고 있다. 그러나, RTT 관련 정보는 오브젝트 전송 시스템 관점에서는 더 이상 효과적인 혼잡 시그널이라고 보기 어렵다.As such, known delay-based congestion control methods commonly actively utilize RTT-related information as a congestion signal. However, RTT-related information is no longer considered an effective congestion signal from the viewpoint of an object transmission system.
도 2를 참고하면, RTT를 활용한 혼잡 제어 방법을 간단히 나타낸 것으로, RTT는 수학식 4에 의해 정의될 수 있다.Referring to FIG. 2, a congestion control method using RTT is simply shown, and RTT may be defined by Equation 4.
여기서, 는 전송 서버 S에서 패킷을 전송한 시간을 의미하고, 는 해당 패킷에 대한 확인 응답을 수신한 시간을 의미할 수 있다. here, denotes the time at which the transmission server S transmits the packet, may mean the time at which an acknowledgment for the corresponding packet is received.
즉, RTT는 전송 서버 S에서 패킷을 전송한 시간과 해당 패킷에 대한 확인 응답을 수신한 시간의 차이로 계산될 수 있다. 이 때, RTT는 서버와 클라이언트 사이에 존재하는 왕복 경로의 병목 큐에서 발생하는 큐잉 지연 정보를 모두 포함할 수 있다.That is, the RTT may be calculated as the difference between the time at which the transmission server S transmits the packet and the time at which an acknowledgment for the packet is received. At this time, the RTT may include all queuing delay information generated in the bottleneck queue of the round-trip path existing between the server and the client.
오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템의 QoE (quality of experience)는 수신 서버 R가 오브젝트를 완전히 수신하는 시간에 의해 결정되기 때문에, 전송 서버 S로부터 수신 서버 R로 패킷이 전송될 때 발생하는 단방향 지연 정보가 매우 중요할 수 있다. 그러나, RTT에 포함되는 수신 서버 R에서 전송 서버 S로 전달되는 확인 응답에 의한 단방향 큐잉 지연과 전파 지연에 의해, 단방향 지연을 정확히 파악하기 어려울 수 있다.Since the quality of experience (QoE) of an object-level data transmission system is determined by the time at which the receiving server R completely receives an object, one-way delay information generated when a packet is transmitted from the transmitting server S to the receiving server R is very important. can do. However, it may be difficult to accurately determine the one-way delay due to a one-way queuing delay and a propagation delay caused by an acknowledgment transmitted from the reception server R to the transmission server S included in the RTT.
따라서, 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템에서는 대역폭을 추정하기 위해 양방향 지연 정보에 대한 RTT 정보 보다는, 전송 서버 S로부터 수신 서버 R로 패킷이 전달되는 경로에서 발생하는 단방향 지연 정보를 혼잡 시그널로 활용하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 오브젝트 레벨에서는 단방향의 OTT(one-way trip time)가 혼잡 시그널이 될 수 있다.Therefore, in the object level data transmission system, it is preferable to use the one-way delay information generated on the path through which the packet is delivered from the transmitting server S to the receiving server R as a congestion signal rather than the RTT information on the bi-directional delay information to estimate the bandwidth. can That is, at the object level, a unidirectional one-way trip time (OTT) may be a congestion signal.
도 3은 OTT를 활용한 혼잡 제어 방법을 간단히 나타낸 것으로, OTT는 수학식 5에 의해 정의될 수 있다.3 simply shows a congestion control method using OTT, and OTT may be defined by Equation 5.
여기서, 는 전송 서버 S에서 패킷을 전송한 시간을 의미하고, 는 해당 패킷을 수신 서버 R에서 수신한 시간을 의미할 수 있다. 즉, OTT는 수신 서버 R에서 패킷을 수신한 시간과 전송 서버 S에서 패킷을 전송한 시간의 차이로 정의될 수 있다.here, denotes the time at which the transmission server S transmits the packet, may indicate the time at which the corresponding packet is received by the reception server R. That is, OTT may be defined as the difference between the time at which the receiving server R receives the packet and the time at which the transmitting server S transmits the packet.
이 때, OTT 측정을 위해서는 사전에 전송 서버 S와 수신 서버 R 간의 시간 동기화가 이루어질 필요가 있다. 공지의 시간 동기화 방법 중 하나인 NTP(network time protocol)의 경우 동기화 에러가 100 ms까지 발생할 수 있다. 일반적인 cellular network 나 wireless network 가 가지는 downlink 지연과 비교했을 때, 100 ms의 에러는 OTT 측정의 정확도에 영향을 미칠 수 있다.At this time, for OTT measurement, time synchronization between the transmitting server S and the receiving server R needs to be performed in advance. In the case of a network time protocol (NTP), which is one of the known time synchronization methods, a synchronization error may occur up to 100 ms. Compared to the downlink delay of a general cellular network or wireless network, an error of 100 ms can affect the accuracy of OTT measurement.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템(1)은 시간 동기화 없이 단방향 지연 정보를 추출하여 지연 기반 혼잡 제어 방법에 적용할 수 있다.To solve this problem, the object level data transmission system 1 according to an embodiment of the present invention may extract unidirectional delay information without time synchronization and apply it to a delay-based congestion control method.
이하에서는 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템(1)의 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치(100)를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the object level congestion control apparatus 100 of the object level data transmission system 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4 .
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치의 제어 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법의 흐름도이다.4 is a control block diagram of an object level congestion control apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart of an object level congestion control method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치(100)는 수신 서버 R 내부에 마련되거나, 수신 서버 R와 별개의 장치로 구비되어 시간 동기화 과정 없이 단방향 지연 정보를 추출함으로써 지연 기반 혼잡 제어를 수행할 수 있다.The object level congestion control device 100 according to an embodiment of the present invention is provided inside the receiving server R or provided as a separate device from the receiving server R to extract one-way delay information without a time synchronization process to perform delay-based congestion control. can be done
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치(100)는 지연 정보 추출부(110) 및 혼잡 제어부(120)를 포함할 수 있다.To this end, the object level congestion control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a delay information extraction unit 110 and a congestion control unit 120.
오브젝트 레벨 혼잡 제어를 수행하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치(100)의 지연 정보 추출부(110)는 제 1 오브젝트를 구성하는 첫 번째 패킷과 마지막 패킷 간 수신 시간 차이를 기초로 단방향 지연 정보를 추출할 수 있다(S210). 구체적으로, 지연 정보 추출부(110)는 제 1 오브젝트(i번째 오브젝트)를 구성하는 첫번째 패킷과 마지막 패킷이 수신 서버 R에 전달된 시간 차이로 계산되는 단방향 오브젝트 전송 지연 시간(OTD, one-way object transmission delay)을 단방향 지연 정보로서 추출할 수 있다. To perform object level congestion control, the delay information extractor 110 of the object level congestion control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention determines the difference in reception time between the first packet and the last packet constituting the first object. One-way delay information may be extracted based on (S210). Specifically, the delay information extractor 110 determines the unidirectional object transmission delay time (OTD, one-way object transmission delay) can be extracted as one-way delay information.
단방향 지연 정보가 추출되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치(100)의 혼잡 제어부(120)는 추출된 단방향 지연 정보를 기초로 제 1 오브젝트 이후의 제 2 오브젝트의 크기를 결정할 수 있다(S220). 구체적으로, 혼잡 제어부(120)는 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간을 목표 오브젝트 전송 지연 시간(target object transmission delay)과 비교하여 제 2 오브젝트(예를 들어, i+1번째 오브젝트)의 크기를 결정할 수 있다.When the one-way delay information is extracted, the congestion control unit 120 of the object level congestion control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention determines the size of the second object after the first object based on the extracted one-way delay information. It can (S220). Specifically, the congestion control unit 120 may determine the size of the second object (eg, the i+1th object) by comparing the extracted unidirectional object transmission delay time with the target object transmission delay time. there is.
이 때, 혼잡 제어부(120)는 앞서 설명한 지연 기반 혼잡 제어 방법 관련 수학식 1 내지 3의 RTT와 mRTT 각각을 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간, 즉 OTD와 타겟 OTD (이하 tOTD라 함)로 대체함으로써 제 2 오브젝트의 크기를 결정할 수 있다. At this time, the congestion control unit 120 replaces each of the RTT and mRTT in Equations 1 to 3 related to the delay-based congestion control method described above with the extracted unidirectional object transmission delay time, that is, the OTD and the target OTD (hereinafter referred to as tOTD). The size of the second object may be determined.
예를 들어, 혼잡 제어부(120)는 OTD에 대한 tOTD의 비율을 기초로 제 2 오브젝트의 크기 결정을 위한 혼잡 윈도우(congestion window)를 획득할 수 있다. 이를 위해, 혼잡 제어부(120)는 FAST TCP 관련 수학식 1의 equation을 수학식 6으로 대체할 수 있다.For example, the congestion control unit 120 may obtain a congestion window for determining the size of the second object based on the ratio of tOTD to OTD. To this end, the congestion control unit 120 may replace the equation of Equation 1 related to FAST TCP with Equation 6.
여기서, wi는 i번째 타임 슬롯에서 혼잡 윈도우를 의미하고, OTDi는 i번째 타임 슬롯에서 측정된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간을 의미하고, tOTDi는 i번째 타임 슬롯에서의 타겟 오브젝트 전송 지연 시간을 의미하고, α는 추가 증가 파라미터를 의미할 수 있다. Here, w i means the congestion window in the ith time slot, OTD i means the one-way object transmission delay time measured in the ith time slot, and tOTD i means the target object transmission delay time in the ith time slot mean, and α may mean an additional increase parameter.
또한, 혼잡 제어부(120)는 OTD과 tOTD의 차이를 기초로 목표 전송률(target sending rate)을 획득하고, OTD에 대한 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 주어진 플로우의 실제 처리량을 추정할 수 있다. 이를 위해, 혼잡 제어부(120)는 Copa 관련 수학식 2의 Copa 혼잡 시그널을 수학식 7로 대체할 수 있다.In addition, the congestion control unit 120 may obtain a target sending rate based on the difference between OTD and tOTD, and estimate the actual throughput of a given flow based on the ratio of the congestion window to the OTD. To this end, the congestion control unit 120 may replace the Copa congestion signal of Equation 2 related to Copa with Equation 7.
여기서, λt는 전송 서버에서의 타겟 전송률을 의미하고, OTDi와 tOTDi는 수학식 6에서와 같다. 또한, δ는 어그레시브 파라미터(aggressive parameter)를 의미하고, tput은 주어진 플로우의 실제 처리량을 의미하고, CWND는 혼잡 윈도우로서 수학식 6의 wi와 동일한 의미이다.Here, λ t means the target transmission rate in the transmission server, and OTD i and tOTD i are the same as in Equation 6. In addition, δ means an aggressive parameter, tput means the actual throughput of a given flow, and CWND is a congestion window, which has the same meaning as w i in Equation 6.
나아가, 혼잡 제어부(120)는 tOTD에 대한 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 예상 전송률(expected sending rate)을 획득하고, OTD에 대한 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 주어진 플로우의 실제 처리량을 추정할 수 있다. 이를 위해, 혼잡 제어부(120)는 TCP Vegas 관련 수학식 3의 Vegas 혼잡 시그널을 수학식 8로 대체할 수 있다.Furthermore, the congestion controller 120 may obtain an expected sending rate based on the ratio of the congestion window to tOTD, and estimate the actual throughput of a given flow based on the ratio of the congestion window to OTD. To this end, the congestion control unit 120 may replace the Vegas congestion signal of Equation 3 related to TCP Vegas with Equation 8.
여기서, λexp는 전송 서버에서 예상되는 전송 속도를 의미하고, tOTD, CWND, tput, 및 OST는 수학식 6 및 7에서와 같다.Here, λ exp means a transmission speed expected from the transmission server, and tOTD, CWND, tput, and OST are the same as in Equations 6 and 7.
상술한 바와 같이, 혼잡 제어부(120)는 OTD와 tOTD의 비율을 혼잡 시그널 관련 정보로 활용함으로써 다음 오브젝트의 크기를 결정할 수 있다.As described above, the congestion control unit 120 may determine the size of the next object by using the ratio of OTD to tOTD as congestion signal related information.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 단방향 지연 정보를 시간 동기화 없이 추출하여 혼잡 제어에 이용함으로써, 오브젝트 레벨의 데이터 전송 시 네트워크 상의 각각의 데이터 플로우가 균분에 가까운 상태로 사용 가능한 최대의 대역폭을 이용하면서도, 낮은 수준의 오브젝트 전송 지연을 달성할 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, by extracting unidirectional delay information without time synchronization and using it for congestion control, each data flow on the network when object-level data transmission is close to the equator, the maximum usable bandwidth While using, it is possible to achieve a low level of object transmission delay.
한편, 상술한 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법에 포함된 각각의 단계는, 이러한 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체에서 구현될 수 있다.Meanwhile, each step included in the object level congestion control method according to the above-described embodiment may be implemented in a computer readable recording medium recording a computer program programmed to perform these steps.
또한, 상술한 일 실시예에 따른 오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법에 포함된 각각의 단계는, 이러한 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수도 있다.In addition, each step included in the object level congestion control method according to the above-described embodiment may be implemented as a computer program programmed to perform these steps.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential qualities of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
1: 오브젝트 레벨 데이터 전송 시스템
100: 오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치
110: 지연 정보 추출부
120: 혼잡 제어부1: Object level data transfer system
100: object level congestion control device
110: delay information extraction unit
120: congestion control unit
Claims (16)
추출된 단방향 지연 정보를 기초로 상기 제 1 오브젝트 이후의 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 혼잡 제어부를 포함하고,
상기 단방향 지연 정보는,
상기 첫 번째 패킷과 상기 마지막 패킷 간 수신 시간 차이에 의해 추출되는 단방향 오브젝트 전송 지연 시간(one-way object transmission delay)을 포함하며,
상기 혼잡 제어부는,
상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 목표 오브젝트 전송 지연 시간(target object transmission delay)의 비율을 기초로 상기 제 2 오브젝트의 크기 결정을 위한 혼잡 윈도우(congestion window)를 획득하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치.a delay information extractor extracting unidirectional delay information based on a reception time difference between a first packet and a last packet constituting the first object without time synchronization with a transmission side; and
A congestion control unit determining the size of a second object after the first object based on the extracted one-way delay information;
The one-way delay information,
Includes a one-way object transmission delay extracted by a reception time difference between the first packet and the last packet,
The congestion control unit,
Obtaining a congestion window for determining the size of the second object based on a ratio of a target object transmission delay to the extracted unidirectional object transmission delay
Object level congestion control device.
상기 혼잡 제어부는,
상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간과 상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간의 차이를 기초로 목표 전송률(target sending rate)을 결정하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치.According to claim 4,
The congestion control unit,
Determining a target sending rate based on a difference between the extracted one-way object transmission delay time and the target object transmission delay time
Object level congestion control device.
상기 혼잡 제어부는,
상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 예상 전송률(expected sending rate)을 결정하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치.According to claim 4,
The congestion control unit,
Determining an expected sending rate based on the ratio of the congestion window to the target object transmission delay time
Object level congestion control device.
상기 혼잡 제어부는,
상기 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 플로우의 실제 처리량을 추정하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 장치.According to claim 4,
The congestion control unit,
Estimating the actual throughput of the flow based on the ratio of the congestion window to the one-way object transmission delay time
Object level congestion control device.
추출된 단방향 지연 정보를 기초로 상기 제 1 오브젝트 이후의 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 단방향 지연 정보는,
상기 첫 번째 패킷과 상기 마지막 패킷 간 수신 시간 차이에 의해 추출되는 단방향 오브젝트 전송 지연 시간(one-way object transmission delay)을 포함하며,
상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는,
상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 목표 오브젝트 전송 지연 시간(target object transmission delay)의 비율을 기초로 상기 제 2 오브젝트의 크기 결정을 위한 혼잡 윈도우(congestion window)를 획득하는 단계를 포함하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법.Extracting unidirectional delay information without time synchronization with a transmission side based on a reception time difference between a first packet and a last packet constituting a first object; and
Determining the size of a second object after the first object based on the extracted one-way delay information;
The one-way delay information,
Includes a one-way object transmission delay extracted by a reception time difference between the first packet and the last packet,
Determining the size of the second object,
Acquiring a congestion window for determining the size of the second object based on a ratio of a target object transmission delay to the extracted unidirectional object transmission delay time
Object level congestion control method.
상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는,
상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간과 상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간의 차이를 기초로 목표 전송률(target sending rate)을 획득하는 단계를 포함하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법.According to claim 11,
Determining the size of the second object,
Acquiring a target sending rate based on a difference between the extracted one-way object transmission delay time and the target object transmission delay time
Object level congestion control method.
상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는,
상기 목표 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 예상 전송률(expected sending rate)을 획득하는 단계를 더 포함하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법.According to claim 11,
Determining the size of the second object,
Further comprising obtaining an expected sending rate based on the ratio of the congestion window to the target object transmission delay time
Object level congestion control method.
상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는,
상기 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 상기 혼잡 윈도우의 비율을 기초로 플로우의 실제 처리량을 추정하는 단계를 더 포함하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법.According to claim 11,
Determining the size of the second object,
Estimating an actual throughput of a flow based on the ratio of the congestion window to the unidirectional object transmission delay time
Object level congestion control method.
제 1 오브젝트를 구성하는 첫 번째 패킷과 마지막 패킷 간 수신 시간 차이를 기초로 단방향 지연 정보를 전송측과의 시간 동기화 없이 추출하는 단계; 및
추출된 단방향 지연 정보를 기초로 상기 제 1 오브젝트 이후의 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 단방향 지연 정보는,
상기 첫 번째 패킷과 상기 마지막 패킷 간 수신 시간 차이에 의해 추출되는 단방향 오브젝트 전송 지연 시간(one-way object transmission delay)을 포함하며,
상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는,
상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 목표 오브젝트 전송 지연 시간(target object transmission delay)의 비율을 기초로 상기 제 2 오브젝트의 크기 결정을 위한 혼잡 윈도우(congestion window)를 획득하는 단계를 포함하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법을 수행하도록 프로그램된 상기 컴퓨터 프로그램이 저장되는
컴퓨터 판독 가능 기록매체. A computer-readable recording medium in which a computer program executed by a computer is stored,
Extracting unidirectional delay information without time synchronization with a transmission side based on a reception time difference between a first packet and a last packet constituting a first object; and
Determining the size of a second object after the first object based on the extracted one-way delay information;
The one-way delay information,
Includes a one-way object transmission delay extracted by a reception time difference between the first packet and the last packet,
Determining the size of the second object,
Acquiring a congestion window for determining the size of the second object based on a ratio of a target object transmission delay to the extracted unidirectional object transmission delay time
Where the computer program programmed to perform the object level congestion control method is stored
Computer readable recording media.
제 1 오브젝트를 구성하는 첫 번째 패킷과 마지막 패킷 간 수신 시간 차이를 기초로 단방향 지연 정보를 전송측과의 시간 동기화 없이 추출하는 단계; 및
추출된 단방향 지연 정보를 기초로 상기 제 1 오브젝트 이후의 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 단방향 지연 정보는,
상기 첫 번째 패킷과 상기 마지막 패킷 간 수신 시간 차이에 의해 추출되는 단방향 오브젝트 전송 지연 시간(one-way object transmission delay)을 포함하며,
상기 제 2 오브젝트의 크기를 결정하는 단계는,
상기 추출된 단방향 오브젝트 전송 지연 시간에 대한 목표 오브젝트 전송 지연 시간(target object transmission delay)의 비율을 기초로 상기 제 2 오브젝트의 크기 결정을 위한 혼잡 윈도우(congestion window)를 획득하는 단계를 포함하는
오브젝트 레벨 혼잡 제어 방법을 수행하도록 프로그램된
컴퓨터 프로그램. A computer program stored in a computer-readable recording medium and executed by a computer,
Extracting unidirectional delay information without time synchronization with a transmission side based on a reception time difference between a first packet and a last packet constituting a first object; and
Determining the size of a second object after the first object based on the extracted one-way delay information;
The one-way delay information,
Includes a one-way object transmission delay extracted by a reception time difference between the first packet and the last packet,
Determining the size of the second object,
Acquiring a congestion window for determining the size of the second object based on a ratio of a target object transmission delay to the extracted unidirectional object transmission delay time
programmed to perform object level congestion control methods.
computer program.
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Legal Events
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| GRNT | Written decision to grant |