KR102579413B1 - 다수의 디스플레이 기기에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법 - Google Patents

다수의 디스플레이 기기에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법 Download PDF

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Abstract

다수의 디스플레이 기기에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 연결 방법에 의하면, 콘텐츠의 배포를 위하여 상기 다수의 디스플레이 기기들을 구성원 피어로서 포함하는 피투피(P2P) 오버레이 네트워크를 구성한다. 이 경우에, 구성원 피어들 각각이 정해진 시간 동안에 상기 콘텐츠의 조각들을 전송할 수 있는 피어의 개수에 기초하여, 오버레이 관리 서버(Overlay Management Server, OMS)가 상기 콘텐츠를 제공하는 소스 피어를 루트 노드로 하는 트리 구조로 제1 구성원 피어들을 네트워크 연결하여 자식 피어에게 상기 콘텐츠의 조각들을 전송하며, 미리 결정되어 있는 홉 수(hop count)의 제한에 의하여 상기 구성원 피어들 중에서 상기 트리 구조에 포함되지 않는 제2 구성원 피어에게는 상기 소스 피어가 직접 상기 콘텐츠의 조각들을 전송한다.

Description

다수의 디스플레이 기기에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법{Method for connecting display devices for rapid data delivery to a plurality of display devices}
본 발명은 다수의 디스플레이 기기에서 동일한 콘텐츠를 표출하기 위하여 상기 다수의 디스플레이 기기에 한정 시간 이내에 신속하게 미디어 데이터를 전달할 수 있도록 디스플레이 기기를 연결하는 기술에 관한 것이다.
다수의 디스플레이 기기에서 동일한 재생 미디어(이하, '콘텐츠'라고도 한다)을 디스플레이하기 위해서는 무한 복제가 가능한 재생 미디어 파일을 다수의 디스플레이 기기에서 수신하여야 한다. 재생 미디어 파일의 수신과 디스플레이에는 스트리밍과 같은 실시간 전송 및 재생 기술은 물론 다운로드를 통한 사전 전송과 이를 적시에 재생하는 기술이 활용될 수 있다. 실시간 전송이든 사전 전송이든 다수의 디스플레이 기기가 동일한 재생 미디어 파일을 보유하기 위해서는 이들 사이에 소정의 네트워킹이 필요하다.
다수의 디스플레이 기기에서 동일한 재생 미디어(이하, '콘텐츠'라고도 한다)을 디스플레이하는 기술은 다양한 어플리케이션 분야에서 활용되고 있다. 그 일례가 디지털 사이니지 서비스이다. 디지털 사이니지 서비스에서는 복수의 디스플레이 기기가 사업자(즉, 콘텐츠 제공자)가 제공하는 동일한 재생 미디어를 실질적으로 동시에 디스플레이한다.
최근 복수의 수신자에게 콘텐츠를 배포하기 위한 콘텐츠 서비스로 피투피(Peer-to-Peer) 네트워크가 널리 활용되고 있다. 피투피 네트워크는 피어로 불리는 복수의 개별 단말이 특정 서버로부터 콘텐츠를 수신하는 것이 아니라 피어간에 직접적인 연결을 맺어 서로 콘텐츠를 송수신하여 배포할 수 있는 분산형 네트워크를 말한다. 이에 따라, 하나의 피어는 콘텐츠를 수신하는 클라이언트로서 기능하면서 동시에 콘텐츠를 제공하는 서버로서도 동작할 수 있다. 또한, 피투피 네트워크는 특정 서버를 중심으로 구성되지 않고 공유되는 콘텐츠를 중심으로 구성 알고리즘에 따라서 전달 채널 즉, 오버레이 네트워크를 형성하므로 피어간 연결이 유동적이고 네트워크의 크기도 유동적일 수 있다.
특히, 디지털 사이니지와 같이 복수의 단말들에게 복수의 콘텐츠를 배포함에 있어서, 피투피 네트워크를 통한 분할 다중경로 병열 전송 방식은 전송 효율이 높을 뿐만 아니라 콘텐츠 배포에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있다. 이 방식에 의하면, 다수의 단말들은 하나의 콘텐츠 전달 채널에 가입하면, 해당 채널에 포함된 단말들은 서로간 콘텐츠를 공유하도록 함으로써 콘텐츠 서버의 전송 부담을 경감시키고 전달 속도를 향상시킬 수가 있다. 피투피기반 분산 콘텐츠 전달 방식으로 비트토렌트(BitTorrent) 방식이나 ITU-T X.609 시리즈에 정의된 Managed 피투피 네트워킹에서의 분산 콘텐츠 전달 방식 등이 있다. 두 가지 방식은 별도의 토렌토 파일을 활용하는지 또는 인덱스 서버(index server) 등과 같은 서버를 활용하는지에서 차이가 있다.
이들과 같은 기존의 피투피기반 분산 콘텐츠 전달 방식에서는 하나의 오버레이 네트워크는 하나의 콘텐츠를 배포하기 위하여 구성된다. 따라서 오버레이 네트워크를 어떻게 구성하는지 그리고 해당 오버레이 네트워크에서 각 피어들에게 콘텐츠가 전달되는 경로에 따라서 특정 콘텐츠가 전체 피어들에게 배포되는데 소요되는 시간은 달라질 수 있다. 특히, 디지털 사이니지 서비스와 같이 디지털 사이니지 단말로 기능하는 피어들 모두에게 한정된 시간 이내에 신속한 콘텐츠의 배포가 요구되는 경우에는, 오버레이 네트워크를 어떻게 구성하는지와 함께 구성된 오버레이 네트워크에서 피어들 사이에서 어떤 방식으로 콘텐츠가 배포되도록 할 것인지가 상당히 중요하다.
한국공개특허 10-2012-0068314 한국공개특허 10-2010-0123146
본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 한정된 시간 이내에 다수의 디스플레이 기기에 콘텐츠의 신속한 배포를 보장할 수 있는 디스플레이 기기의 연결 방법 및 이를 통한 콘텐츠의 배포 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 소정의 시간 이내에 다수의 디스플레이 기기 모두에게 콘텐츠가 배포되는 것을 보장할 수 있는 디스플레이 기기의 연결 방법 및 이를 통한 콘텐츠의 배포 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 디스플레이 기기에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법은 콘텐츠의 배포를 위하여 상기 다수의 디스플레이 기기들을 구성원 피어로서 포함하는 피투피(P2P) 오버레이 네트워크를 구성하고, 구성원 피어들 각각이 정해진 시간 동안에 상기 콘텐츠의 조각들을 전송할 수 있는 피어의 개수에 기초하여, 오버레이 관리 서버(Overlay Management Server, OMS)가 상기 콘텐츠를 제공하는 소스 피어를 루트 노드로 하는 트리 구조로 제1 구성원 피어들을 네트워크 연결하여 자식 피어에게 상기 콘텐츠의 조각들을 전송하며, 미리 결정되어 있는 홉 수(hop count)의 제한에 의하여 상기 구성원 피어들 중에서 상기 트리 구조에 포함되지 않는 제2 구성원 피어에게는 상기 소스 피어가 직접 상기 콘텐츠의 조각들을 전송한다.
상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 제1 구성원 피어는 시블링(sibling) 피어에게도 상기 콘텐츠의 조각들을 전송할 수 있다.
상기 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 구성원 피어들 각각이 상기 소스 피어로부터 상기 콘텐츠의 조각들을 수신한다고 가정한 상태에서, 상기 오버레이 관리 서버는 상기 구성원 피어들 각각의 상기 피어의 개수를 구할 수 있다.
상기 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 구성원 피어 i의 상기 피어의 개수는 아래의 식 1에 따라 계산될 수 있다. 식 1에서, TCONST는 전송 요구 시간을 나타낼 수 있고, TELAPSED는 상기 소스 피어에서 상기 구성원 피어 i까지 상기 콘텐츠의 조각들이 전송되는데 소요되는 시간을 나타낼 수 있으며, TTOT는 상기 구성원 피어 i가 상기 구성원 피어 i의 자식들에게 상기 콘텐츠의 조각들을 전송하기 위한 총 요구 시간을 나타낼 수 있다.
피어의 개수(NCHILDREN) = (TCONST -TELAPSED)/TTOT (식 1)
이 때, 구성원 피어 i가 자식에게 상기 콘텐츠의 조각을 전송하는데 소요되는 시간(TSEND)는 하기 식 2에 따라 계산될 수 있다. 식 2에서 SFRAG는 배포될 콘텐츠의 조각들의 크기를 나타낼 수 있고, U는 상기 구성원 피어 i의 가용 업링크 용량(available uplink capacity)을 나타낼 수 있다.
소요 시간(TSEND) = SFRAG/U (식 2)
상기 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 상기 홉 수는 상기 구성원 피어들 전부에게 전송 요구 시간 이내에 상기 콘텐츠가 전송되는 것을 고려하여 결정될 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 다수의 디스플레이 기기에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법으로서, 콘텐츠의 배포를 위하여 오버레이 관리 서버(Overlay Management Server, OMS)가 상기 다수의 디스플레이 기기들을 구성원 피어로서 포함하는 피투피(P2P) 오버레이 네트워크를 구성하며, (a) 구성원 피어들 각각이 정해진 시간 동안에 상기 콘텐츠의 조각들을 전송할 수 있는 피어의 개수를 구하는 단계, (b) 상기 피어의 개수에 기초하여 상기 소스 피어를 루트 노드로 하고 상기 구성원 피어들의 전부 또는 일부인 제1 구성원 피어를 포함하는 트리 구조를 생성하여 연결하는 단계 및 (c) 상기 구성원 피어들 중에서 상기 트리 구조에 포함되지 않는 제2 구성원 피어는 상기 소스 피어에 직접 연결하는 단계를 포함하고, 상기 트리 구조에서는 동일한 티어(tier)에 속하는 제1 구성원 피어들은 서로 연결될 수 있다.
상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 단계 (b)에서는 상기 구성원 피어들 전부에게 전송 요구 시간 이내에 상기 콘텐츠가 전송되는 것을 고려하여 결정된 홉 수(hop count) 이내로 상기 트리 구조를 생성할 수 있다.
상기 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 단계 (a)에서는 상기 구성원 피어들 각각이 상기 소스 피어로부터 상기 콘텐츠의 조각들을 수신한다고 가정한 상태에서 상기 피어의 개수를 구할 수 있다.
이 때, 구성원 피어 i의 상기 피어의 개수는 아래의 식 3에 따라 계산될 수 있다. 식 3에서, TCONST는 전송 요구 시간을 나타낼 수 있고, TELAPSED는 상기 소스 피어에서 상기 구성원 피어 i까지 상기 콘텐츠의 조각들이 전송되는데 소요되는 시간을 나타낼 수 있으며, TTOT는 상기 구성원 피어 i가 상기 구성원 피어 i의 자식들에게 상기 콘텐츠의 조각들을 전송하기 위한 총 요구 시간을 나타낼 수 있다.
피어의 개수(NCHILDREN) = (TCONST -TELAPSED)/TTOT (식 3)
이 때, 구성원 피어 i가 자식에게 상기 콘텐츠의 조각을 전송하는데 소요되는 시간(TSEND)는 하기 식 4에 따라 계산될 수 있다. 식 4에서 SFRAG는 배포될 콘텐츠의 조각들의 크기를 나타낼 수 있고, U는 상기 구성원 피어 i의 가용 업링크 용량(available uplink capacity)을 나타낼 수 있다.
소요 시간(TSEND) = SFRAG/U (식 4)
전술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 트리 구조와 메쉬 구조가 함께 포함되며 또한 각 피어의 가용 업링크 용량과 전송 요구 시간을 고려하여 오버레이 네트워크를 구성하여 콘텐츠를 배포하기 때문에, 제한된 시간내에 신속하게 콘텐츠를 배포하는 것이 가능하다.
도 1은 사업자로부터의 콘텐츠 배포 요청이 구성 피어들에게 전달될 수 있도록 해당 오버레이 네트워크를 구성하는 서버단에서 진행되는 과정의 일례를 보여 주는 도면이다.
도 2는 사업자로부터의 콘텐츠 배포 요청을 오버레이 네트워크를 구성하는 피어들에게 전달되는 과정의 일례를 보여 주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라서 오버레이 네트워크를 구성하기 위하여 오버레이 관리 서버(OMS)가 수행하는 알고리즘의 일례를 보여 주는 도면이다.
도 4 및 도 5는 각각 전술한 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 네트워크의 구성 알고리즘에 따라서 구성한 오버레이 네트워크의 구조의 일례를 보여 주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 및 단어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후술하는 실시예에서 사용된 용어는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
특정한 서비스 시나리오에서는, 콘텐츠는 제한된 시간 이내에 배포될 것이 요구된다. 예를 들어, 비상 경보(emergency alert) 등과 같은 특정한 공표는 디지털 사이니지와 같은 특정한 타겟 디바이스(디스플레이 기기)에 배포되어야 하며, 가능한 빨리 디스플레이 되어야 한다. MP2P(Mobile Peer-to-Peer) 통신을 통한 콘텐츠 배포라는 목표를 달성하기 위하여, 피어들은 적절한 구성의 오버레이 네트워크로 구성될 필요가 있다. 서비스 제공자(사업자)에 의하여 특정되는 시간 제한이라는 목표와 피어들에 대한 정보에 기초하여 오버레이 네트워크의 구성은 이루어질 수 있다.
후술하는 본 발명의 실시예는 다음과 같은 세 가지 요구 사항이 충족되어야 하는 다수의 디스플레이 기기에 제한된 시간 이내에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법 특히, 피투피 방식을 통한 콘텐츠의 배포를 위한 다수의 디스플레이 기기를 연결하는 기술에 적용될 수 있다. 다수의 디스플레이를 연결하는 것은 새롭게 오버레이 네트워크를 구성하거나 또는 기존의 오버레이 네트워크를 활용하여 이루어질 수 있다. 다만, 이러한 요구 사항들은 본 발명의 실시예에 따른 피투피 오버레이 네트워크의 구성 방법 및 이를 통한 콘텐츠의 배포 방법에서 적용될 수 있는 각 구성 요소들의 동작을 설명하고, 한편으로는 본 발명의 실시예에 따른 효과를 강조하기 위한 것일 뿐 본 실시예가 반드시 해당 요구 사항들이 전부 충족되어야 하는 서비스나 어플리케이션에서만 적용되는 것은 아니다. 그리고 이러한 요구 사항들에서 규정하는 콘텐츠의 "제한된 시간 이내의 신속한" 배포는 상대적인 개념으로, 서비스나 어플리케이션의 종류, 이들의 서비스 품질(Quality of Service, QoS)나 적용 조건 등에 따라서 그 절대적인 수치는 달라질 수 있다는 것은 통상의 기술자에게 자명하다. 세 가지 요구 사항은 다음과 같으며, 이하 각각에 요구 사항에 따른 구성 요소들(서버와 피어들)의 동작 및 이에 따른 절차에 관하여 구체적으로 설명한다.
1. 사업자가 특정 콘텐츠의 신속한 배포를 요청한다.
2. 피투피 네트워크의 피어들에게 해당 요청이 전달된다.
3. 피어들이 신속하게 해당 콘텐츠를 수신 및 공유한다.
사업자에 의한 콘텐츠의 신속한 배포 요청
도 1은 사업자로부터의 콘텐츠 배포 요청이 구성 피어들에게 전달될 수 있도록 해당 오버레이 네트워크를 구성하는 서버단에서 진행되는 과정의 일례를 보여 주는 도면이다. 이 과정에는 소스가 콘텐츠 배포를 개시하는 것이 기술되어 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 이를 위하여 사업자는 직접 또는 소스(SRC)를 통하여 배포하고자 하는 콘텐츠의 인덱스 파일을 인덱스 서버에 미리 업로드한다. 인덱스 파일에는 오버레이 관리 서버(Overlay Management Server, OMS) 및 가상 관리 서버(Virtual Management Server, VMS)의 주소, 오버레이 네트워크 아이디, 디렉토리 구조(structure of directory), 파일 리스트, 조각 목록, 각 조각에 대한 해쉬 값(hash values for each file) 등의 정보가 포함될 수 있는데, 이것은 예시적인 것이다.
도 1을 참조하면, 소스(SRC)는 오버레이 관리 서버(OMS)에 접속하여 새로운 오버레이 네트워크를 설정할 것을 요청한다(S101). 만일, 기존의 오버레이 네트워크를 활용하고자 할 경우에는 기존의 오버레이 네트워크를 수정/변경할 것을 요청할 수 있다. 이러한 요청에는 오버레이 네트워크를 구성하려고 하는 타겟 피어들에 목록, 인증 정보(authentication information) 등이 포함되어 있다. 다시 말해, 단계 S101에서 소스(SRC)는 타겟 피어의 목록을 포함시켜서 오버레이 관리 서버(OMS)에게 전송하면서, 오버레이 네트워크를 신규로 구성하여 등록할 것을 요청하거나 또는 기존에 이미 구성되어 있는 오버레이 네트워크에 대한 수정을 요청한다.
그리고 오버레이 관리 서버(OMS)는 요청에 응답하여 확인 메시지(confirmation)을 소스(SRC)에게 전송한다(S102). 이 확인 메시지에는 신규로 설정되거나 또는 수정/변경된 오버레이 네트워크에 대한 정보가 포함되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 단계 S101에서의 요청이 신규로 오버레이 네트워크를 설정하는 것인 경우에는, 확인 메시지에는 오버레이 아이디와 같은 새로 설정된 오버레이 네트워크에 대한 정보가 포함될 수 있다.
그리고 소스(SRC)는 인덱스 서버(IXS)와 통신하여 새로운 오버레이 네트워크에 대한 인덱스 정보를 설정하거나 또는 기존의 인덱스 정보를 수정한다(S103 및 S104). 단계 S103에서의 소스(SRC)로부터의 요청은 콘텐츠의 타이틀, 오버레이 아이디 등이 포함되어 있을 수 있으며, 그 결과 인덱스 정보는 콘텐츠에 대한 적절한 기술을 포함할 수 있다.
계속해서 소스(SRC)는 버전 관리 서버(Version Management Server, VMS)에게 요청하여 버전 관리를 수행할 것을 요청한다(S105). 예를 들어, 단계 S105에서는 오버레이 네트워크를 구성하는 피어들 각각이 신규로 등록되거나 또는 버전 갱신된 오버레이 네트워크 정보를 획득할 수 있도록 오버레이 네트워크 정보의 신규 등록 또는 버전 갱신의 사실을 버전 관리 서버(VMS)에게 알리는 것을 포함할 수 있다. 그리고 버전 관리 서버(VMS)는 확인 메시지를 소스(SRC)에게 전송한다(S106).
피어들에게로 해당 요청을 전달
도 2는 사업자로부터의 콘텐츠 배포 요청을 오버레이 네트워크를 구성하는 피어들에게 전달되는 과정의 일례를 보여 주는 도면이다. 이러한 과정의 결과, 피어들은 콘텐츠의 배포에 참여하는 것을 통지받을 수 있다.
도 2를 참조하면, 전술한 도 1의 단계 S05에서 소스(SRC)로부터 요청을 수신한 버전 관리 서버(VMS)는, 오버레이 네트워크를 구성하는 피어들 각각에게 버전 관리를 통지한다(S201). 이러한 통지 과정은 버전 관리 서버(VMS)가 신규로 등록되거나 또는 버전 갱신된 오버레이 네트워크 정보를 획득할 수 있도록 오버레이 네트워크 정보의 신규 등록 또는 버전 갱신의 사실을 각 피어(Peer)에게 알리는 것을 포함할 수 있다. 그리고 이를 수신한 피어(Peer)는 요청에 따른 응답 메시지 또는 수신 확인 메시지를 버전 관리 서버(VMS)에게 전송한다(S202).
그 결과, 피어는 오버레이 네트워크를 통하여 배포되는 콘텐츠 등이 변경되었다는 사실을 인식할 수 있다. 여기서, 콘텐츠 등의 변경은 새로운 콘텐츠의 추가 또는 기존 콘텐츠의 삭제/수정 등을 가리킬 수 있다. 그리고 단계 S201에서의 통지는 이에 표시되어 있는 오버레이 네트워크에 결합할 필요가 있다는 것을 의미할 수도 있다.
어떠한 경우이든, 피어는 오버레이 관리 서버(OMS)에게 오버레이 네트워크에 대한 정보를 보내줄 것을 요청한다(S203). 피어가 요청하는 정보는 해당 오버레이 네트워크를 구성하는 피어들의 리스트를 포함한다. 그리고 오버레이 관리 서버(OMS)는 단계 S203에서 요청받은 정보를 해당 피어에게 제공한다(S204). 또한, 인덱스 정보를 획득하기 위하여, 피어는 또한 인덱스 서버(IXS)와 통신한다(S205 및 S206). 오버레이 관리 서버(OMS)로부터 획득한 정보를 이용하여, 피어는 콘텐츠 배포를 위하여 다른 피어들과 접속하여 상호 통신을 할 수 있다.
피어들에 의한 콘텐츠의 신속한 공유
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 디스플레이 기기에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법은 콘텐츠의 배포를 위하여 상기 다수의 디스플레이 기기들을 구성원 피어로서 포함하는 피투피(P2P) 오버레이 네트워크를 구성하는 것을 포함하는데, 미리 결정되어 있는 제한된 시간 내에 피어들 사이에서 콘텐츠 배포를 달성할 수 있도록 오버레이 네트워크를 구성하는 것과 관련된다. 신규로 등록되거나 또는 버전 갱신된 오버레이 네트워크를 구성하는 피어들이 해당 콘텐츠를 신속하게 공유하기 위해서는, 오버레이 네트워크를 어떻게 구성하는지가 문제가 되며 또한 구성된 오버레이 네트워크에서 각 피어들이 누구와 인터액션을 하며 또한 어떤 알고리즘에 따라서 동작을 하여 피투피 방식으로 콘텐츠를 배포 또는 공유할지도 문제가 된다. 그리고 이러한 두 가지 문제는 서로 별개의 것이 아니라 상호간에 영향을 미칠 수 있는 것이다. 왜냐하면, 피어들이 어떻게 동작하여 피어들 사이에서 콘텐츠를 배포 또는 공유할지는 특정한 구성의 오버레이 네트워크를 전제로 하는 것일 수 있으며, 따라서 오버레이 네트워크의 구체적인 구성과는 밀접하게 관련이 있기 때문이다. 따라서, 이하에서는 단순히 오버레이 네트워크를 구성하는 것이라고 지칭할지라도 이것은 구성된 오버레이 네트워크에서 피어들이 누구와 어떤 방식으로 인터액션을 하는지를 포함한다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 디스플레이 기기에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법에서는 콘텐츠의 배포를 위하여 상기 다수의 디스플레이 기기들을 구성원 피어로서 포함하는 피투피(P2P) 오버레이 네트워크를 구성한다. 피투피 오버레이 네트워크를 구성함에 있어서, 우선 오버레이 네트워크를 구성하는 구성원 피어들을 포함시켜서 트리 구조를 기초로 한 소정의 오버레이 네트워크를 구성한다. 트리 구조에서는 소스 피어가 루트 노드가 되며, 나머지 구성원 피어들의 전부 또는 일부가 포함된다. 다만, 트리 구조의 홉 수(hop count), 즉 트리 구조의 계층을 몇 단계로 구성할지는 미리 제한된다. 왜냐하면, 트리 구조의 홉 수가 늘어날수록 구성원 피어들의 개수가 급격하게 증가하며, 이에 따라서 피투피 방식으로 하위 계층의 구성원 피어들 모두, 즉 자식 피어나 손자 피어들 모두에게 콘텐츠가 배포 또는 공유되도록 하는 데에 소요되는 시간도 급격히 증가하기 때문이다. 따라서 본 발명의 실시예에 따라서 구성되는 오버레이 네트워크는 트리 구조를 기초로 하되, 정해진 시간 내에 콘텐츠의 신속한 배포가 이루어질 수 있도록, 트리 구조의 홉 수는 미리 제한된다. 디지털 사이니지 서비스와 같은 어플리케이션에서는 홉 수가 2가 될 수 있는데, 이것은 예시적이다. 트리 구조를 구성하는 구체적인 알고리즘에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다.
그리고 본 발명의 실시예에 의하면, 전술한 기준에 따라서 홉 수의 제한에 의하여 트리 구조를 구성할 경우에, 전체 구성원 피어가 트리 구조에 포함될 수도 있지만 경우에 따라서는 일부 구성원 피어는 상기 트리 구조에 포함되지 않을 수 있다. 이 경우에, 해당 구성원 피어들 각각은 트리 구조에는 포함되지 않되 소스 피어와 직접 연결이 되도록 오버레이 네트워크를 구성하되, 이들 구성원 피어들 사이에는 서로 연결이 이루어지지 않는다. 이에 의하면, 소스 피어와 직접 연결되는 구성원 피어들은 소스 피어로부터만 직접 콘텐츠의 조각들을 수신할 수 있으며, 이로 인하여 신속하게 콘텐츠를 수신하여 공유할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 트리 구조를 구성하는 알고리즘은 우선 오버레이 네트워크를 구성하는 구성원 피어들이 트리 구조에서 어떤 연결을 하여 콘텐츠의 조각들을 송수신하는지와 관련이 있다.
통상적으로 트리 구조에서는 부모 피어가 자신의 자식 피어에게만 콘텐츠의 조각을 전송한다. 반면, 본 발명의 실시예에 의한 트리 구조에서는 트리 구조에서 부모 세대를 구성하는 피어들 각각에서 자식 세대를 구성하는 피어들 각각으로 콘텐츠의 조각들의 전송이 이루어진다. 이에 의하면, 부모 세대에 속하는 어느 하나의 구성원 피어는 자식 세대에 속하는 모든 구성원 피어들 각각으로 콘텐츠의 조각들을 전송한다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 트리 구조에서는 동일한 세대 내에서 시블링(sibling) 피어들 사이에서도 콘텐츠의 조각 전송이 이루어질 수 있다. 이에 의하면, 특정 구성원 피어는 그 세대에 포함되어 있는 모든 구성원 피어들 각각과 콘텐츠의 조각을 송수신한다. 시블링 피어들 사이의 콘텐츠의 조각들의 송수신은 메쉬 네트워크에서 사용되는 통상적인 PULL 기반의 방식이 사용될 수 있다.
이와 같이 구성된 오버레이 네트워크의 트리 구조에 의하면, 단지 첫 번째 세대의 피어들만이 소스 피어로부터 콘텐츠의 조각들을 수신한다. 이 경우에, 피어들 각각은 서로 별개의 콘텐츠 조각을 수신하므로, 첫 번째 세대를 구성하는 피어들 전부는 오버레이 네트워크를 구성하는 모든 다른 피어들에게 자신이 소스 피어로부터 수신한 콘텐츠의 조각을 전송하며, 그 결과 오버레이 네트워크의 첫 번째 세대를 구성하는 피어들 각각은 수신된 모든 조각들을 합쳐서 전체 콘텐츠를 획득할 수 있다.
이하, 오버레이 네트워크의 구성 알고리즘의 일례에 대하여 구체적으로 설명한다.
트리 토폴로지(tree topology)를 포함하는 적절한 오버레이 네트워크를 구성하기 위하여, 오버레이 관리 서버(OMS)는 피어 활동 관리 서버(Peer Activity Management Server, PAMS)와 인터액션을 하여 제1 세대를 구성하는 피어의 개수(N1HOP)와 그 다음 세대를 구성할 자식 피어의 개수(NCHILDREN)를 계산한다. 상기 두 개의 값을 계산하기 위하여, 오버레이 관리 서버(OMS)는 도 3에 도시되어 있는 알고리즘을 수행한다. 그리고 도 3에 알고리즘에 사용되는 부호와 정의는 표 1와 같다.
도 3을 참조하면, OMS는 모든 피어들을 분류하여 정렬시킨다. 예를 들어, 정렬 방법은 오름차순(ascending order) 또는 내림 차순일 수 있는데, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 정렬 기준은 각 피어의 업링크 용량(uplink capacity) 또는 가용 업링크 용량일 수 있다. 그리고 OMS는 NCHILDREN를 계산한다. NCHILDREN 및 N1HOP-1 사이의 비교 결과에 기초하여, OMS는 N1HOP를 증가시킬지 여부를 결정할 수 있다. OMS는 NCHILDREN와 N1HOP를 결정한 이후에 트리 토폴로지의 오버레이 네트워크를 구성한다. 구성되는 오버레이 네트워크는 정렬된 리스트에서 상위 N1HOP 피어들을 포함한다. 만일, 상위 N1HOP 피어들의 최저 NCHILDREN가 N1HOP보다 크면, 해당 오버레이 네트워크는 (NCHILDREN - N1HOP)개의 피어를 추가로 포함할 수 있다. 결과적으로, 구성된 오버레이 네트워크는 많아야 NCHILDREN만큼의 피어들을 포함할 수 있다. 이러한 오버레이 네트워크의 구성에 의하면, 추가적인 피어들(additional peers)은 소스로부터 조각들을 수신하지 않으며, N1HOP개의 제1 세대의 피어들로부터 모든 조각들을 획득할 수 있다는 것에 유의해야 한다. 나머지 (NTOT - NCHILDREN)개의 피어들은 소스로부터 직접 전체 조각들을 획득한다. 다시 말하면, 트리 토폴로지의 오버레이 네트워크에 포함되지 않는 피어들은 소스로부터 직접 콘텐츠를 획득한다.
이하, 오버레이 네트워크의 구성 알고리즘의 다른 예에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 후술하는 예는 전술한 예를 다른 관점에서 기술한 것으로서, 실질적인 내용은 전술한 예와 동일할 수 있다.
우선, TCONST는 전송 요구 시간으로, 사업자 또는 콘텐츠 제공자가 해당 콘텐츠가 모든 피어들에게 전송될 것을 요구하는 시간 제한을 나타낼 수 있다. 특정 피어(피어 i)의 가용 업링크 용량(U)은 해당 피어가 지원할 수 있는 최대 업링크 용량을 가리킨다. SFRAG는 배포될 파일의 조각 크기를 나타낸다. 피어가 SFRAG의 크기를 갖는 조각을 전송하는데 소요되는 시간(TSEND)는 다음의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
그리고 피어가 SFRAG의 크기를 갖는 조각을 전송할 수 있는 피어의 수(NCHILDREN)는 다음의 수학식 2에 따라 계산될 수 있다. 그리고 수학식 2에 따라 계산된 피어의 수(NCHILDREN)에는 동일한 계층 또는 세대에 있는 나머지 피어들의 수도 포함한다. 즉, 특정 계층 또는 세대의 피어는 NCHILDREN만큼의 자식 피어 및 시블링 피어(즉, 동일한 계층 또는 세대에 속하는 피어)에게 조각을 전송한다.
여기서, TELAPSED는 소스로부터 피어 i까지 콘텐츠의 조각을 전송하는데 소요되는 시간을 가리킨다. TTOT는 피어 i로부터 해당 피어 i의 모든 자식들까지 조각들을 전송하기 위한 총 요구 시간을 나타내고 아래 수학식 3에 따라 계산될 수 있다. 즉, TTOT는 NPFRAG와 TSEND의 곱셈 결과에 해당한다. 그리고 소스는 선택된 N1HOP만큼 전체 조각을 나눠서 제1 구성원 피어들 각각에게 별개의 조각을 전송하며, 해당 제1 구성원 피어들 각각은 서로 통신하여 자신이 소스로부터 수신한 조각을 다른 제1 구성원 피어들과 교환할 필요가 있다.
상기 수학식 1 내지 수학식 3을 통해서 인자들을 계산하기 위하여, OMS는 PAMS와 연동하여 모든 피어들이 소스로부터 조각들을 수신한다고 가정하고, 피어 i가 SFRAG의 크기를 갖는 조각을 전송할 수 있는 피어의 수(NCHILDREN)를 계산한다. 그리고 OMS는 계산된 NCHILDREN에 기초하여 피어들을 내림정렬을 하거나 오름정렬을 한다. 그리고 OMS는 상위 NCHILDREN를 갖는 피어들의 개수를 계산할 수 있고, 피어들의 상위 N1HOP 개수를 선택할 수 있다. N1HOP은 소스로부터 직접 조각들을 수신하는 피어들의 개수를 나타내고, 1부터 시작할 수 있다. OMS는 N1HOP의 최대값을 찾을 수 있다. 위에서 설명한 것과 같이, NCHILDREN과 N1HOP이 결정되면 OMS는 트리 토폴로지의 오버레이 네트워크를 구성할 수 있다. 또한, 위에서 설명한 것과 같이, 오버레이 네트워크는 트리 토폴로지에 포함되지 않은 피어들이 소스로부터 직접 콘텐츠의 모든 조각을 수신할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각 전술한 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 네트워크의 구성 알고리즘에 따라서 구성한 오버레이 네트워크의 구조의 일례를 보여 주는 도면이다. 도 4 및 도 5에 따른 오버레이 네트워크를 구성하기 위해서는 상술한 인자들이 계산되거나 또는 주어질 필요가 있다. 도 4 및 도 5에서는 도시의 편의를 위하여 피어 2와 피어 3이 피어 1에게 전송하는 것은 도시하지 않았다. 도 4의 경우에는 제1 세대에 3개의 피어(피어 1 내지 피어 3)를 두게 되는 경우로서, 이 경우에는 트리 토폴로지에 포함되지 않는 1개의 피어(피어 7)는 소스로부터 직접 콘텐츠의 조각 전체를 수신한다. 또한, 도 4의 경우, 피어 1 내지 피어 3은 소스로부터 서로 다른 조각을 수신한다. 도 5의 경우에는 제1 세대에 4개의 피어(피어 1 내지 피어 4)를 두게 되는 경우로서, 이 경우에는 트리 토폴로지에 포함되지 않는 2개의 피어(피어 6 및 피어 7)이 소스로부터 직접 콘텐츠의 조각 전체를 수신한다. 또한, 도 5의 경우, 피어 1 내지 피어 4는 소스로부터 서로 다른 조각을 수신한다. 그리고 도 4와 도 5의 예를 비교하면, 도 5의 경우에는 서버, 즉 소스의 부하가 증가하는 것이 부담이 될 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 콘텐츠 배포 방법에 있어서,
    오버레이 관리 서버(Overlay Management Server, OMS)에 의해, 소스 피어와 구성원 피어들을 포함하는 트리 구조의 오버레이 네트워크를 구성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 구성원 피어들 중 제1 구성원 피어들 각각은 상기 오버레이 네트워크를 통해 상기 소스 피어로부터 콘텐츠의 별개 조각을 수신하고,
    미리 결정되어 있는 홉 수(hop count)의 제한에 의하여 상기 오버레이 네트워크에 포함되지 못한 피어는 상기 소스 피어로부터 직접 상기 콘텐츠의 전체 조각들을 수신하고,
    상기 오버레이 네트워크 내의 구성원 피어 i가 가지는 자식들의 개수는 미리 정의된 시간 제한(time constraint), 상기 소스 피어에서 상기 구성원 피어 i까지 상기 콘텐츠가 전송되는 예측 소요 시간, 및 상기 구성원 피어 i가 상기 구성원 피어 i의 자식들에게 상기 콘텐츠의 조각들을 전송하기 위한 총 요구 시간을 기초로 결정되는,
    콘텐츠 배포 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구성원 피어 i가 가지는 자식들의 개수(NCHILDREN)는 하기 식 1에 따라 계산되고,
    NCHILDREN = (TCONST -TELAPSED)/TTOT (식 1)
    상기 식 1에서, TCONST는 상기 미리 정의된 시간 제한을 나타내고, TELAPSED는 상기 예측 소요 시간을 나타내며, TTOT는 상기 구성원 피어 i가 상기 구성원 피어 i의 자식들에게 상기 콘텐츠의 조각들을 전송하기 위한 총 요구 시간을 나타내는,
    콘텐츠 배포 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구성원 피어 i가 자식 하나에게 상기 콘텐츠의 조각을 전송하는데 소요되는 시간(TSEND)는 하기 식 2에 따라 계산되고,
    소요 시간(TSEND) = SFRAG/U (식 2)
    상기 식 2에서, SFRAG는 배포될 콘텐츠의 조각들의 크기를 나타내고, U는 상기 구성원 피어 i의 가용 업링크 용량(available uplink capacity)을 나타내는,
    콘텐츠 배포 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 홉 수는 상기 구성원 피어들 전부에게 전송 요구 시간 이내에 상기 콘텐츠가 전송되는 것을 고려하여 결정되는, 콘텐츠 배포 방법.
  7. 다수의 디스플레이 기기에 신속한 데이터 전달을 위한 디스플레이 기기의 연결 방법에 있어서,
    콘텐츠의 배포를 위하여 오버레이 관리 서버(Overlay Management Server, OMS)가 구성원 피어들을 포함하는 피투피(P2P) 오버레이 네트워크를 구성하는 단계;
    상기 오버레이 관리 서버가 상기 구성원 피어들 각각이 정해진 시간 동안에 콘텐츠의 조각들을 전송하는 피어의 개수를 계산하는 단계; 및
    상기 오버레이 관리 서버가 상기 계산된 개수에 기초하여 소스 피어를 루트 노드로 하고 상기 구성원 피어들의 전부 또는 일부를 포함하는 트리 구조를 생성하여 연결하는 단계
    를 포함하고,
    상기 트리 구조에서 동일한 티어(tier)에 속하는 제1 구성원 피어들은 서로 연결되고,
    상기 제1 구성원 피어들 각각은 상기 P2P 오버레이 네트워크를 통해 상기 소스 피어로부터 상기 콘텐츠의 별개 조각을 수신하고,
    미리 결정되어 있는 홉 수(hop count)의 제한에 의하여 상기 P2P 오버레이 네트워크에 포함되지 못한 피어는 상기 소스 피어로부터 직접 상기 콘텐츠의 전체 조각들을 수신하고,
    상기 오버레이 네트워크 내의 구성원 피어 i가 가지는 자식들의 개수는 미리 정의된 시간 제한(time constraint), 상기 소스 피어에서 상기 구성원 피어 i까지 상기 콘텐츠가 전송되는 예측 소요 시간, 및 상기 구성원 피어 i가 상기 구성원 피어 i의 자식들에게 상기 콘텐츠의 조각들을 전송하기 위한 총 요구 시간을 기초로 결정되는, 디스플레이 기기의 연결 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결하는 단계는,
    상기 구성원 피어들 전부에게 전송 요구 시간 이내에 상기 콘텐츠가 전송되는 것을 고려하여 결정된 홉 수(hop count) 이내로 상기 트리 구조를 생성하는 단계
    를 포함하는, 디스플레이 기기의 연결 방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 구성원 피어 i가 가지는 자식들의 개수(NCHILDREN)는 하기 식 3에 따라 계산되고,
    NCHILDREN = (TCONST -TELAPSED)/TTOT (식 3)
    상기 식 3에서, TCONST는 상기 미리 정의된 시간 제한을 나타내고, TELAPSED는 상기 예측 소요 시간을 나타내며, TTOT는 상기 구성원 피어 i가 상기 구성원 피어 i의 자식들에게 상기 콘텐츠의 조각들을 전송하기 위한 총 요구 시간을 나타내는,
    디스플레이 기기의 연결 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 구성원 피어 i가 자식 하나에게 상기 콘텐츠의 조각을 전송하는데 소요되는 시간(TSEND)는 하기 식 4에 따라 계산되고,
    소요 시간(TSEND) = SFRAG/U (식 4)
    상기 식 4에서, SFRAG는 배포될 콘텐츠의 조각들의 크기를 나타내고, U는 상기 구성원 피어 i의 가용 업링크 용량(available uplink capacity)을 나타내는,
    디스플레이 기기의 연결 방법.
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