KR20030070797A - Developing of VOD Server using Distributed Proxy - Google Patents

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KR20030070797A
KR20030070797A KR1020020010339A KR20020010339A KR20030070797A KR 20030070797 A KR20030070797 A KR 20030070797A KR 1020020010339 A KR1020020010339 A KR 1020020010339A KR 20020010339 A KR20020010339 A KR 20020010339A KR 20030070797 A KR20030070797 A KR 20030070797A
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Abstract

PURPOSE: A VOD(Video On Demand) server is provided to transmit high definition video and audio data to clients by using low priced distributed proxy servers which does not impose a large load on a network. CONSTITUTION: The system comprises a VOD multicast transmission server, and a switching agent. The VOD multicast transmission server includes a HEN(Head End Node) near a client side which stores data requested by one client, and instantly transmits the stored data to other client without connecting the client to a server if the stored data is requested. The switching agent checks the video data stored at all the HENs and the data on the clients requesting the video data, and plans a proper HEN rearrangement strategy.

Description

분산 프락시를 사용한 VOD 서버 구현{Developing of VOD Server using Distributed Proxy}Developing VOD Server using Distributed Proxy

사용자가 보고 싶은 비디오를 요청했다면 서버와 사용자는 데이터를 주고받기 위한 준비를 해야한다. 이때 웹-캐슁을 사용해서 전송을 하게되면 사용자가 불필요한 서버와의 접속을 없앨 수 있다. HEN은 서버에서 전송된 데이터를 사용자에게 보내주기 전에 일부분의 데이터를 저장하고 있는 사용자측에 가까운 캐슁 장치이다. 이 캐슁 동작을 설명하면 사용자가 요청한 비디오 데이터가 지역 HEN에 있다면 바로 요청한 데이터를 서버까지 연결하지 않아도 전송 받을 수 있다. 하지만 지역 HEN에 없을 경우, 다른 지역 HEN에 사용자가 요청한 데이터가 있는지 알아봐야 한다. 이때 SA에서 이러한 데이터들을 저장하고 있다가 검색을 해주고 주소를 사용자에게 가르쳐주게 된다. 다른 HEN에 있다면 사용자는 역시 서버까지 접속을 하지않아도 데이터를 전송 받을 수 있다. 하지만 동일한 영화지만 다른 부분, 즉 처음 부분이 아닌 몇 분의 시간차가 나는 데이터를 가지고 있다면 그 부분은 받고 모자란 처음 부분 데이터를 서버에 접속해서 받게 된다. 이때 SA는 모든 데이터의 움직임을 기록해 두고 제어한다.Once the user has requested a video to watch, the server and the user must prepare to send and receive data. At this time, if you use web-caching, you can eliminate unnecessary server connection. HEN is a near-caching device that stores some data before sending the data sent from the server to the user. In this caching operation, if the video data requested by the user is in the local HEN, the requested data can be transmitted without connecting to the server. However, if it is not in the local HEN, you need to find out if the user requested data is in another local HEN. The SA stores this data, searches it, and teaches the user the address. If you are in another HEN, you can also receive data without connecting to the server. But if you have the same movie, but the other part, that is, a few minutes of time difference, not the first part, you will receive that part and receive the first part of the data on the server. At this time, the SA records and controls the movement of all data.

위의 모든 경우에 해당되지 않는 다면 그것은 HEN중 어디에도 동일한 영화가 저장되어 있지 않은 경우이므로 서버까지 접속을 해서 데이터를 가져오게 된다.If none of the above is true, then the same movie is not stored in any of HEN, so it will connect to the server and retrieve the data.

본 발명은 복잡한 네트워크 환경에서 네트워크의 부하를 크게 하지 않고, 사용자에게 가격이 저렴한 서버를 사용하여 고화질의 비디오, 오디오 데이터를 전송하는 데에 있다.The present invention is to transmit high quality video and audio data to a user using an inexpensive server without increasing the network load in a complex network environment.

미디어의 발전은 계속 되어서 이전의 텍스트, 이미지를 주로 사용한 데이터 자료들이었던 반면, 기존의 미디어를 기본으로 오디오와 비디오까지 망라한 다양한 멀티미디어를 사용한 자료들이 늘어나고 있다. 이러한 다양한 형태의 데이터들이 사용되는 분야는 의료에서부터 교육, 오락, 금융등 산업 전 분야에 광범위하게 이용되고 있고, 현재도 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 더군다나 사용자들의 요구는 기존 텔레비전 방송 같은 일방적 전달이 아닌 양방향을 가진 데이터의 전달과 원하는 시간에 전달받을 수 있는 실시간성까지 요구하고 있어서 주문형(On-Demand) 서비스는 이제 불가피하다고 하겠다.Media development has continued to be data materials that mainly used text and images of the past, while materials that use various multimedia covering audio and video based on existing media are increasing. These various types of data are widely used in all fields of medicine, education, entertainment, finance, etc., and their usage is increasing rapidly. Moreover, on-demand service is inevitable, because users' demands are not only one-sided delivery like conventional television broadcasting but also two-way data delivery and real-time that can be delivered at a desired time.

주문형 서비스의 형태는 점차 다양해지고 있어서, 오락용의 Video On-Demand에서부터 뉴스와 강의를 시청할 수 News On-Demand, 교육용 Education On-Demand, 원격 영상회의, 홈쇼핑, 전자게임, 위치정보 시스템, 전자 서적 등 많은 멀티미디어 분야에서 개발되고 있다. 이 중 VOD 서비스는 사용자들이 원하는 영화를 원활히 제공하는 분야이다.On-demand services are becoming more diverse, allowing you to watch news and lectures from entertainment video on-demand, news on-demand, education on-demand, teleconference, home shopping, electronic games, location information systems, and electronic books. It is being developed in many multimedia fields. Among them, VOD service is a field that provides smoothly the movies that users want.

현재 제공되는 On-Demand 서비스는 영화, 뉴스를 중심으로 많은 개발을 하고 있지만 사용자들의 시선을 모으기엔 부족한 기술적 과제를 안고 있다. 사용자들이 가입하고 있는 네트워크는 아직 대용량의 데이터를 전송하는데 부족한 대역폭을 가지고 있으며, 사용자들의 요구를 처리하고 데이터를 저장하며 알맞은 데이터를 전송해야 할 서버의 능력도 매우 중요하며, 사용자의 요구를 충족시키기 위해 실시간 검색이나 데이터 압축, 대용량의 데이터 저장기술과 같은 기술이 선행되어야 함은 마땅하다. 이 때문에 프락시를 사용하게 되었는데 프락시가 하는 일은 사용자와 서버간에 데이터의 요구가 있을 때, 서버에 있는 몇몇 데이터를 프락시가 가지고 있다가 사용자가 바로 그 데이터를 요청한 경우에, 서버까지 데이터를 요청할 필요가 없다는 것이다. 기존엔 이 프락시를 서버와 가까운 쪽에 두어 속도 개선이 두드러지지 않아서 사용자에게는 별 이익이 없었고, 네트워크 대역도 사용자-프락시 구간보다 비교적 짧은 프락시-서버 구간만 절약되는 수준이었다.The on-demand service currently provided is mainly developed for movies and news, but it has technical challenges that are not enough to attract users' attention. The networks that users subscribe to still have insufficient bandwidth to transmit large amounts of data, and the server's ability to handle users' needs, store data, and transmit appropriate data is very important. For this reason, technologies such as real-time search, data compression, and large data storage technology should be preceded. This led to the use of proxies. What the proxy does is when there is a request for data between the user and the server, and if the proxy has some data on the server and the user requests the data, the server needs to request the data. It is not. In the past, this proxy was placed near the server, so the speed improvement was not noticeable, so there was no benefit for the user, and the network bandwidth was saved only in the proxy-server section, which is relatively shorter than the user-proxy section.

위의 종래 기술의 한계를 극복하고자 사용자측에 가까운 다수의 분산 프락시를 두게 되면 사용자-프락시간 거리가 짧아져 서비스 속도 개선의 효과가 있을 뿐만 아니라, 사용자가 service를 제공받기 위해 server에 연결되지 않고 인근의 proxy에만 연결되어 서비스가 제공되기 때문에 프락시와 서버사이 구간의 네트워크 대역의 절약 효과가 두드러지게 된다.In order to overcome the limitations of the prior art, having a large number of distributed proximities close to the user side shortens the user-proxy time distance, thereby improving the service speed, as well as allowing users to connect to the server to provide services. Since the service is provided only by connecting to the proxy of, the saving effect of the network bandwidth between the proxy and the server becomes prominent.

부족한 네트워크 자원을 고갈시키지 않고 다수의 사용자가 동시에 서비스를 제공받을 수 있는 특징을 갖는 네트워크를 통해 멀티캐스팅 전송 기법을 사용한 VOD 서버의 구현은 서버와 대용량의 저장장치 및 스위칭 에이전트(Switching Agent)로 구성되는 서버 측과 데이터의 전송을 담당하는 네트워크 부분 및 수신장치로 이루어진 클라이언트 부분으로 구성될 수 있으며, 이를 [도1.]에, 작용은 [도3.]에 나타냈다.The implementation of the VOD server using the multicasting transmission method through a network that allows multiple users to be serviced simultaneously without depleting scarce network resources consists of a server, a large storage device, and a switching agent. It can be composed of a client side consisting of the server side and the network portion responsible for the transmission of data and the receiving device, which is shown in [Fig. 1], the action is shown in [Fig.

1. 비디오 서버 및 저장장치1. Video server and storage

비디오 서버 및 저장장치는 비디오의 특성 또는 사용자의 취향에 맞는 다양한 동영상이 저장되어 있고 또한 네트워크에 데이터 스트림을 전송한다. 사용자들이 요청한 데이터를 처리할 수 있는 능력이 필요하다.The video server and the storage device store various moving images according to the characteristics of the video or the user's taste and also transmit a data stream to the network. You need the ability to process the data that users have requested.

2. 스위칭 에이전트(SA)2. Switching Agent (SA)

VOD 시스템에서 데이터를 다수의 사용자들에게 전송하려면 여러 가지 제어들이 필요하다. 어떤 프락시에 어떤 비디오 데이터가 저장되어 있는지 알아야 하고, 사용자가 요청한 비디오가 어떤 영화에 대한 것인지 등등 많은 정보를 저장하고 처리해야할 필요가 생긴다. 이러한 정보를 서버에게 맡긴다면, 다수의 사용자 요구에 대한 비디오 데이터를 전송해야하는 서버에 더욱 큰 능력이 요구된다. 따라서 SA가 이러한 데이터 전송 제어를 맡게 되며, 사용자의 요구를 받게 되면 어떤 영화를 신청했는지 확인하고 이 데이터가 분산 프락시에 있는지 알아보고, 있으면 그 프락시에서 데이터를 제공하게끔 하여 서버와 프락시간 네트워크 대역을 소비하지 않게 하고, 그 데이터가 없으면 서버에서 데이터를 전송 받게 한다.Transmitting data to multiple users in a VOD system requires several controls. There is a need to know which video data is stored in which proxy, which video the user requested is about which movie, and so on. If this information is left to the server, greater capacity is required of the server to transmit video data for multiple user requests. Therefore, the SA is in charge of this data transfer control, and when requested by the user, it checks which movies are subscribed to, finds out if the data is in a distributed proxy, and if so, consumes server and proxy time network bandwidth by letting the proxy provide data. If no data is found, the server sends the data.

3. 네트워크3. Network

효과적인 멀티캐스트 전송을 구현하고, 사용자에게 서비스될 수 있는 QoS를 제공하기 위한 충분한 대역폭을 확보해야 한다. 여기서 충분한 대역폭이란 서버로부터 서비스되는 채널 당 소요되는 대역폭을 의미하며, VOD 서버는 수백 개 이상의 채널을 지원할 수 있어야 한다. 이와 더불어 클라이언트로부터의 비디오 서비스의 요청, 정지 및 취소 기능과 같은 제어신호의 전달과 요청된 스트림에 대해 서버로부터의 데이터 전송과 서비스 요청의 허가 및 다른 채널로 전송되는 다른 스트림의 캐슁과 같은 제반 제어신호를 전달할 수 있도록 양방향 통신을 제공한다.You need to implement effective multicast transmissions and have enough bandwidth to provide QoS to your users. Sufficient bandwidth here means bandwidth required per channel serviced from the server, and the VOD server must be able to support hundreds of channels. In addition, control of transmission of control signals such as video service request, stop and cancel functions from the client, transmission of data from the server to the requested stream, authorization of service requests, and caching of other streams transmitted on different channels. It provides bidirectional communication to carry signals.

4. 수신장치4. Receiver

수신장치는 전송된 데이터 스트림을 수신하여 버퍼에 저장하고, 수신된 압축 스트림을 디코드하며 비디오 스트림을 각각 모니터에 디스플레이 함과 동시에 스피커를 구동한다. 수신장치는 버퍼가 장착되어야 하며 버퍼는 서버 측에 서비스 요청을 한 사용자 그룹의 예약된 비디오들이 다른 채널에서 서비스될 경우 서버 측의 제어에 의해 이들을 캐슁(caching)하고, 현재 unicast 채널로부터 서비스되고 있는 요청된 비디오가 종료될 경우 네트워크를 통해 서버에 연결하지 않고 부가된 버퍼로부터 요청된 비디오 데이터를 디스플레이 하도록 한다.The receiver receives the transmitted data stream, stores it in a buffer, decodes the received compressed stream, displays the video streams on a monitor, and simultaneously drives the speaker. The receiving device must be equipped with a buffer that buffers the reserved video of the user group that made the service request to the server when it is serviced on another channel, and caches them under the control of the server, and is currently being served from the unicast channel. When the requested video ends, the requested video data is displayed from the added buffer without being connected to the server through the network.

따라서 제안된 방식은 부족한 네트워크 자원을 고갈시키지 않고, 즉 새로운 채널의 할당 없이 예약된 비디오 데이터를 버퍼로부터 직접 서비스 받을수 있으며, 이때 서버는 버퍼에 이미 저장되어 있는 비디오 데이터에 대해 새로이 디스크 접근을 하지 않게 되므로 서버의 부하도 크게 경감시키게 된다.Therefore, the proposed method can directly service the reserved video data from the buffer without depleting the scarce network resources, i.e. without allocating a new channel, so that the server does not have a new disk access to the video data already stored in the buffer. This greatly reduces the load on the server.

도 1은 VOD 서버와 연결된 HEN들, 이를 관리하는 SA에 대한 전체도.1 is an overall view of the HENs connected to the VOD server, SA management thereof.

도 2은 각 HEN에 스트림이 분산 저장되는 모습.2 is a view in which streams are distributed and stored in each HEN.

도 3은 사용자 요청에 대한 처리 프로시저3 is a processing procedure for a user request

서버는 소수의 서버급 컴퓨터로 구성되며, 사용자들의 서비스 요청이 있을 경우에 전송할 데이터를 저장하고, 전송하며, 이 서버는 네트워크를 통해 SA(스위칭 에이전트)와 연결되어 있다. 이 부분에서 프락시에 사용자 요청 비디오가 존재 할 경우네트워크 부하가 크게 절약된다. SA는 각 HEN(Head-End-Node)과 연결되어 있고, 각 HEN들은 다수의 사용자들과 연결되어 있다. 사용자는 자신이 연결된 HEN에 데이터를 요청하여 그 비디오 데이터가 그 HEN에 존재할 경우에 바로 전송 받고 HEN은 그 사실만 SA로 전달하면 된다. 데이터가 존재하지 않는 경우에는 SA에게 데이터를 가지고 있는 HEN의 유무를 물어보고 다른 HEN에도 없을 경우 서버로부터 전송 받지만 다른 HEN에 이미 cache 되어 있을 경우에는 네트워크를 통해 서버로 연결되지 않고 이들 HEN들로부터 부분적으로 저장되어 있는 데이터를 교호적으로 서비스 받게 된다. 이와 같은 구성을 [도2.]에 나타내었다.The server consists of a few server-class computers, which store and transmit data to be sent when a user requests a service, which is connected to a switching agent (SA) through a network. In this part, the network load is greatly saved if there is user request video in the proxy. SA is connected to each HEN (Head-End-Node), each HEN is connected to a number of users. The user requests data from the HEN to which he is connected, and if the video data exists in the HEN, the user is sent immediately and the HEN only needs to transmit the fact to the SA. If the data does not exist, the SA is asked if there is an HEN that has the data. If it is not present in another HEN, it is transmitted from the server. If it is already cached in another HEN, it is not connected to the server through the network. The data stored in the system will be serviced alternately. Such a configuration is shown in [Fig.

분산 프락시를 이용해 네트워크를 통한 VOD 서비스는 부족한 네트워크자원을 감소시키고, 이와 동시에 단말노드들에게 데이터 분산을 통한 부하분배를 적용함으로 서버의 부하도 크게 감소시킨다. 사용자와 프락시 사이의 네트워크에서 많은 양의 데이터가 이동하므로 서버까지의 네트워크 대역이 절감되는 것이다. 특히 사용자들이 요청하는 데이터가 인기 있는 데이터인 경우 요청하는 횟수가 늘어나게 되고, 사용자측에 위치한 프락시에 저장되어 있는 확률이 증가하므로 보다 네트워크 대역의 절감을 가져올 수 있고, 사용되는 버퍼의 용량이 작기 때문에 VOD 시스템구현에 경제적으로도 이점이 있다고 판단된다.Using distributed proxy, VOD service through network reduces scarce network resources, and at the same time, it greatly reduces server load by applying load distribution through data distribution to terminal nodes. A large amount of data travels in the network between the user and the proxy, saving network bandwidth to the server. In particular, if the data requested by users is popular data, the number of requests is increased, and the probability stored in the proxy located on the user side increases, resulting in a reduction in network bandwidth, and the VOD because the buffer size used is small. We believe that there is an economic advantage to the system implementation.

Claims (1)

사용자가 요청한 데이터를 저장해 두었다가 다른 사용자가 이 데이터를 요청했을 경우 서버까지 접속하지 아니하고 빠르게 전송 받을 수 있는 HEN 를 사용자측에 위치시킨 VOD 멀티캐스트 전송 서버.VOD multicast transmission server that stores the data requested by the user and places HEN on the user's side for quick transmission without accessing the server when another user requests this data. 이때 모든 HEN의 영화 데이터 저장 정보, 데이터를 요청한 사용자 파악, 알맞은 재배치 전략을 수립하는 SA(switching agent).At this time, all HEN movie data storage information, identifying the user who requested the data, and a switching agent (SA) to establish a proper relocation strategy.
KR1020020010339A 2002-02-26 2002-02-26 Developing of VOD Server using Distributed Proxy KR20030070797A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110104697A (en) * 2010-03-17 2011-09-23 주식회사 케이티 System and method for providing contents with cluster
US9888062B2 (en) 2010-12-24 2018-02-06 Kt Corporation Distributed storage system including a plurality of proxy servers and method for managing objects

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