KR20070048021A - 미디어 스트림 전송 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토폴로지 망의 서버가 새로운 노드로부터 미디어 스트림 전송 메시지를 수신하는 단계; 상기 노드의 Tree ID 정보를 식별하여 상기 메시지를 처리하기 위한 해당 세션의 후보 부모 노드 정보를 검색하는 단계; 상기 검색된 후보 부모 노드 중 최대의 전송률을 갖는 부모 서브 넷 망을 선택하여 상기 새로운 노드와 연결되는 단계; 상기 연결된 노드가 상기 미디어 스트림 라우팅을 수행하는 단계를 포함하여 이루어진 오토메틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법 및 시스템에 관한 것으로, 오토메틱(Automatic) 트리구성 방식을 적용한 응용 계층 멀티캐스트 방식을 이용하여 미디어 스트림 데이터를 실시간으로 전송할 수 있는 서비스망 시스템을 구현하여 제공한다. 애플리케이션 레벨 멀티캐스트 서비스를 지원하기 위하여 세션망 가입, 세션망 탈퇴, 각 프로토콜에 대한 정의된 방식을 이용하여 토폴로지를 형성하고 결론적으로 응용 계층 멀티캐스트가 좀 더 효율적으로 미디어 스트림 전송에서 패킷 손실이 적고, 네트워크 부하가 작게 걸린다는 효과가 있다.
RMCP, 세션 가입, 탈퇴, 미디어 스트림

Description

오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 시스템 및 방법{System and method for transmitting media stream using automatic Tree RMCP}
도 1은 종래 기술에 의한 멀티 미디어 스트림 전송 방식을 나타낸 예시도.
도 2a는 종래 기술에 의한 RMCP를 이용한 미디어 스트림 전송 방식을 나타낸 구성도.
도 2b는 종래 기술에 의한 미디어 스트림 전송을 위한 RMCP 메시지를 나타낸 예시도.
도 2c는 종래 기술에 의한 미디어 스트림 전송을 위한 RMCP 세션망 관리를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 응용 계층 멀티 캐스트를 이용한 미디어 스트림 전송 시스템을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 오토매틱(Automatic) 전송 방식에 따른 Tree ID 설정을 나타낸 예시도.
도 5a는 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 응용 계층 멀티 캐스트를 이용한 미디어 전송 구조에서 Tree 정보 관리를 나타낸 구성도.
도 5b는 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 응용 계층 멀티 캐스트에서 SM 정보 테이블을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 응용 계층 멀티 캐스트에서 서브 넷 망의 DMA 정보 테이블을 나타낸 예시도.
도 7a는 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 트리 구성에서 First-Fit 방식을 따른 SM 테이블을 나타낸 예시도.
도 7b는 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 트리 구성에서 Best-Fit 방식을 따른 SM 테이블을 나타낸 예시도.
도 8은 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 트리 구성 방식에서 세션 탈퇴과정을 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 의한 오토매틱(Automatic) 트리 구성 방식을 적용하기 위한 transit stub 토폴러지 망을 나타낸 예시도.
도 10(a~d)은 본 발명의 실시 예에 의한 오토매틱(Automatic) RMCP의 효율을 측정한 결과도.
도 11a는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 이동통신망에서 오토매틱Automatic) RMCP를 이용한 이동통신 단말기로 미디어 스트림 전송 시스템을 나타낸 구성도.
도 11b는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 이동통신망에서 오토매틱Automatic) RMCP를 이용한 이동통신 단말기로 미디어 스트림 전송 방법을 나타낸 흐름도.
본 발명은 멀티 미디어 스트림 전송 기법에 관한 것으로, 특히 응용 계층 멀티 캐스트를 이용한 미디어 스트림 전송 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 멀티 미디어 스트림 전송 방식을 나타낸 예시도이다.
멀티 캐스트 서비스는 일대다, 다 대다 방식으로 스트림 데이터를 전송하는 방식이다. 이러한 전송 방식들은 주로 비디오 커퍼런싱, 분산 소프트웨어, 인터넷 TV, 공유 화이트 보드와 같은 프로그램에 사용된다. 그리고 단말기의 DMB, 화상 전송에 이용 가능성이 클 것으로 기대한다. 이와 같은 프로그램들은 다수의 수신자가 동시에 접속하여 서비스를 제공받기 때문에 많은 대역폭 할당량을 요구하게 된다. 그러므로 서비스를 제공하는 링크 상에 데이터 폭주로 인한 오버헤드가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 멀티캐스팅 라우터를 이용해 전달하는 방식과 내부적으로 유니 캐스트 방식을 이용하여 여러 수신 노드들에게 전송하는 방식을 이용한다. (a) 유니 캐스트 방식을 이용하여 멀티 캐스트 서비스를 지원하는 방식이다. 내부적으로 유니 캐스트를 이용하여 멀티 캐스팅 서비스를 이용할 경우, 동시 접속자가 너무 많아 송신 측 망의 게이트웨이를 통하여 나가는 부분에서 트래픽 혼잡으로 인한 많은 패킷 손실이 발생하게 된다. (b) IP 멀티캐스트 라우터를 이용하여 멀티 캐스트 서비스를 지원하는 방식이다. 멀티캐스팅 라우터를 이용할 경우, 멀티 캐스트 서비스에 대한 수익 모델 부재로 인한 사업적 측면의 문제점과 멀티 캐스트 라우터의 불안정성, 트래픽 제어의 불안정성에 관한 기술적 측면의 문제점이 있다. (c) 응용 계층 멀티 캐스트 서비스 지원 방식이다. 위의 두 가지 문제점을 해결하기 위해서 응용 계층 멀티캐스트(Application Level Multicast) 전송 방식을 이용한다. 릴레이(Relayed) 멀티캐스트(Multicast) 또는 오버레이(Overlay Multicast)라고 불린다. 이 전송 방식은 멀티 캐스팅 라우터에서 처리하는 데이터 복사, 경로 배정 같은 업무를 중간 노드의 애플리케이션 계층에서 처리하는 방식이다. 응용 계층 멀티 캐스트에 관한 연구는 중간 노드 간의 연결을 구성하는 방식에 따라서 메쉬, 트리 방식으로 나눈다. 메쉬 방식에는 Narada, ALMI, Scattercast 방식이 있으며, 트리 방식에는 TBCP, TAG, Peercast, Host Multicast, Overcast, Yoid 방식이 있다. 그리고 메쉬, 트리 방식이 아닌 특정한 방식으로 중간 노드들을 구성하는 NICE, CAN 방식이 있다. 이외에 가장 최근에 사용되는 기법인 응용 계층 멀티 캐스팅 토폴러지를 형성하여 미디어 서비스를 하는 RMCP(Relayed Multi-Cast Protocol) 기법이 있다. RMCP는 종래 기술과 달리 Data Plane과 Control Plane이 구분된다. 기존의 미디어 전송 프로그램, 즉 윈도우 미디어 플레이어, 리얼(Real) 플레이어와 같은 프로그램을 이용하여 미디어 전송을 담당하고, 별도로 제어를 담당하는 제어부분의 모듈을 제공함으로써 멀티캐스트 서비스를 제공할 수 있다.
도 2a는 종래 기술에 의한 RMCP를 이용한 미디어 스트림 전송 방식을 나타낸 구성도이다.
RMCP 기술은 범용적인 오버레이 멀티캐스트 네트워크를 구성하기 위한 방법으로써 서비스 토폴러지는 송수신 응용과 IP 멀티캐스트 라우터의 전송기능을 담당 하는 MA(Multicast Agent)와 그룹 멤버쉽 관리와 통신 상태 감시를 하기 위한 SM(Session Manager)으로 이루어진다. MA나 SM는 송수신자 호스트나 별도의 서비스를 통해 구현될 수 있다.
도 2b는 종래 기술에 의한 미디어 스트림 전송을 위한 RMCP 메시지를 나타낸 예시도이다.
도 2c는 종래 기술에 의한 미디어 스트림 전송을 위한 RMCP 세션망 관리를 나타낸 예시도이다.
응용 계층 멀티캐스트 서비스를 하는 과정을 나타낸다. 상위 서브 넷 망에 송신자와 SMA(Sender Multicast Agent)가 위치하고, 아래 서브 넷 망에는 중계 역활을 하는 MA와 수신자들이 위치하여 있다. SM의 위치는 송신 또는 수신 측 서브 넷 망에 위치하거나, 다른 서브 넷 망에 위치할 수 있다. 위의 그림에서 정적(Static) 트리 구성 방식을 이용하여 세션 망을 형성할 때 과정은 다음과 같다. 먼저, 새로운 노드가 세션 망에 진입 요청을 JR(Join Request) 메시지를 이용하여 SM에게 전송한다. 새로 진입하려는 노드가 A, B, C의 서브 넷 망 안에 위치하는지를 조사한다. 만일 세션 망 진입 노드가 A, B, C 서브 넷 망에 위치하고 있다면 해당 서브 넷 망에서 부모 노드를 검색한다. 만일 진입 노드가 A, B, C 서브 넷 망에 위치하지 않는다면, 독립적인 Subnet 망을 형성한다. 그런 다음 트리 레벨(Tree level)이 가장 작은 서브 넷 망을 부모 서브 넷 망으로 지정하고, 그 서브 넷 망 중 하나의 노드를 부모 노드로 지정한다. 부모 노드를 선택하는 조건은 다음과 같다. 자식 노드를 허용하는지 조사, 현재 부모 노드에 연결되어 있는 자식 노드의 수를 검사, 서브 넷 망의 트리 레벨(Tree level)을 검사하여 적절한 부모 노드를 선택하여 진입 노드에 부모 노드의 정보를 알려준다. 기존의 RMCP 기반의 미디어 스트림 전송 방식은 세션망 진입 노드에 대한 부모 노드를 하나만 지정하는 방식을 이용한다. 이러한 방식을 이용할 경우, 거리에 따른 전송 지연(Delay)이 더 길어질 수 있다. 예를 들어, 새로 진입하려는 노드가 B 서브 넷 망 근처에 있다고 가정할 때, SM에서는 C 서브 넷 망의 트리 레벨(Tree level)이 짧아서 C 서브 넷 망 중 하나의 노드를 부모 노드로 지정하였다. 이때, 새로 진입하려는 노드는 거리상 B 서브 넷 망에서 미디어 서비스를 받는다면 좀 더 빠른 속도로 전송이 가능하다. 이와 같이, 서브 넷 망의 Tree level을 기준으로 부모 노드를 지정한다면 hop수에 따른 전송 지연(Delay)이 발생할 수 있다. 그리고 하나의 SM 서버가 모든 MA와 연결하여 제어 메시지를 송수신하는 중앙 집중형 방식을 이용하고 있다. 이러한 방식은 SM에서 세션 내의 모든 MA들의 제어 메시지에 따른 제어 처리로 인하여 많은 부하가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이와 같은 문제점을 고려하여 오토매틱(Automatic) 트리구성 방식을 이용한 좀 더 효율적인 응용 계층 멀티캐스트 서비스를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 응용 계층 멀티캐스트 방식을 이용하여 미디어 스트림 데이터를 실시간으로 전송할 수 있는 서비스망 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. 일반적으로 IP 멀티캐스팅 서비스를 구현하기 위해서는 멀티캐스팅 라우터를 이용한다. 그러나 멀티캐스팅 라우터를 이용하여 멀티 캐스트를 서비스를 구현할 때, 사업적, 기술적 측면에서 많은 문제점을 가지게 된다. 예를 들어 멀티 캐스트 서비스에 대한 수익 모델 부재로 인한 사업적 측면의 문제점과 멀티 캐스트 라우터의 불안정성, 트래픽 제어의 불안정성에 관한 기술적 측면의 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 애플리케이션 레벨에서 중계 기능을 수행하는 모듈을 이용한다. 이 기능은 기존에 있는 네트웍망을 그대로 이용하면서, 멀티 캐스트 서비스를 제공한다. 본 발명에는 애플리케이션 레벨 멀티캐스트 서비스를 지원하기 위하여 세션망 가입, 세션망 탈퇴, 각 프로토콜에 대한 정의를 갖는다. 정의된 방식을 이용하여 토폴러지를 형성하고, IP 멀티캐스팅 서비스와 응용 계층 멀티캐스트를 이용하였을 때 패킷 손실의 차이를 NS2를 이용하여 알아볼 수 있다. 결론적으로 응용 계층 멀티캐스트가 좀 더 효율적으로 미디어 스트림 전송에서 패킷 손실이 적고, 네트워크 부하가 작게 걸린다는 효과가 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 멀티 미디어 스트림을 제공하기 위한 세션 매니저(SM) 정보 테이블을 저장하고 상기 미디어 스트림 서비스 요청에 대한 가입자 인증 및 서비스 그룹을 관리하는 세션 매니저(Session Manager) 서버; 상기 미디어 스트림 송수신을 수행하고 IP 멀티캐스트 라우터의 전송 기능을 담당하는 멀티캐스트 에이전트(Multicast Agent); 상기 미디어 스트림을 수신하여 출력하는 이동통신 단말기를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법에 있어서, 토폴러지 망의 서버가 새로운 노드로부터 미디어 스트림 전송 메시지를 수신하는 단계; 상기 노드의 Tree ID 정보를 식별하여 상기 메시지를 처리하기 위한 해당 세션의 후보 부모 노드 정보를 검색하는 단계; 상기 검색된 후보 부모 노드 중 최대의 전송률을 갖는 부모 서브 넷 망을 선택하여 상기 새로운 노드와 연결되는 단계; 상기 연결된 노드가 상기 미디어 스트림 라우팅을 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 응용 계층 멀티 캐스트를 이용한 미디어 스트림 전송 시스템을 나타낸 구성도이다.
기존의 정의된 RMCP 기법은 정적(Static) 트리(Tree) 방식을 이용하여 멀티캐스트 서비스를 제공한다. 이와 같은 방식의 문제점은 SM이 세션 내의 모든 노드에 대한 정보를 유지, 관리한다. 많은 노드를 관리할 경우, SM에 부하가 발생할 수 있다. 그리고 정적(Static) 방식에서는 새로운 노드에 부모 노드를 하나만 지정함으로써 거리에 따른 전송 지연이 발생한다. 이러한 문제점을 개선하기 위한 본 발명은 자동(Automatic) 전송 방식을 설명하고 그에 따른 Tree ID 설정, 테이블(Table) 정보 관리, 트리 형성에 따른 세션 가입, 탈퇴 절차에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 오토매틱(Automatic) 전송 방식에 따른 Tree ID 설정을 나타낸 예시도이다.
이진 트리 상에서 Tree ID를 부여한다. Tree ID는 Subnet Number, Level Number, Node Number로 구성되어 있다. Subnet Number는 Subnet 순번을 나타내고, Level Number는 Tree 상의 Level을 나타낸다. Node Number는 Node의 번호를 나타낸다. Node Number는 위의 조건을 적용하여 설정할 수 있다. 예를 들어, E노드의 경우 subnet number가 1, level number가 3이고, node number는 첫 번째 노드이기 때문에 Initial node number의 수식에 의해서 3이다. 그러므로 C 노드의 첫 번째 자식 노드는 1:3:3의 Tree ID를 부여한다. Fn은 트리 구성상의 fan-out을 나타낸다. Fan-out은 한 노드가 가질 수 있는 자식 노드의 개수를 나타낸다. Nupper는 부모 노드의 node number를 나타낸다. fan-out에 따른 node number의 범위를 구하여 Tree ID를 부여한다.
도 5a는 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 응용 계층 멀티 캐스트를 이용한 미디어 전송 구조에서 Tree 정보 관리를 나타낸 구성도이다.
도 5b는 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 응용 계층 멀티 캐스트에서 SM 정보 테이블을 나타낸 예시도이다.
From 필드는 미디어 정보의 송신 측을 나타낸다. To 필드는 미디어의 수신 측을 나타낸다. Tree ID 에 대한 내용은 앞에서 설명. IP Address와 Subnet mask 필드는 각각 수신 측의 주소 정보와 Subnet mask 정보를 기록한다. Aver bw 필드는 각 Subnet 망에서 사용되고 있는 평균 대역폭을 나타낸다. 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112005063388513-PAT00001
Average bw =
Nbw : Subnet 망에서 각 노드 간의 link의 사용 대역폭을 나타낸다.
Nn : Subnet 망에 속해 있는 노드 수이다.
Average bw는 새로운 노드가 세션 가입시 적절한 Subnet 망을 검색하기 위해서 사용한다.
도 6은 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 응용 계층 멀티 캐스트에서 서브 넷 망의 DMA 정보 테이블을 나타낸 예시도이다.
각 서브 넷 망의 최상에 해당하는 노드에서 유지, 관리하는 테이블을 DMA(Designated Multicast Agent) 정보 테이블이라고 한다. Tree ID는 노드의 식별 ID를 나타낸다. from, to 필드는 각각 송신 측, 수신 측의 Tree ID를 나타낸다. Transfer rate 필드는 송신 측에서 수신 측까지의 link상의 전송 속도를 나타낸다. SM, DMA 정보 테이블들은, RMCP의 제어 메시지 중 SR, SC 정보에 의해서 주기적으로 정보 교환이 이루어져서 지속적으로 데이터를 갱신하게 된다.
세션 내에서 미디어 스트림 서비스를 이용하기 위해서는 먼저 세션 멤버로 가입을 한다. <도 5a>에서 새로운 노드가 가입하는 절차에 대하여 설명한다. 세션 검색 절차를 인터 커넥션(Inter Connection), 서브 넷 망 내에서의 연결은 인트라 커넥션(Intra Connection)이라 한다. 인터 커넥션의 기법은 세션 망에 진입하려는 노드와 현재 액티브(active)한 MA들 중 동일한 서브 넷 망이 있는지를 검색한다. 동일한 서브 넷 망이 있을 경우, 인트라 커넥션(Intra Connection) 방식으로 접근 을 시도한다. 만일 동일한 서브 넷 망이 없을 경우, 오토매틱 트리(Automatic Tree) 구성 방식을 이용하여 적절한 서브 넷 망을 검색한다. 오토매틱 트리(Automatic Tree) 구성 방식에서는 <도 5b>를 이용하여 부모 노드 정보를 제공한다. 부모 노드 정보 제공 방법에는 First-Fit 및 Best-Fit 등이 있다.
도 7a는 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 트리 구성에서 First-Fit 방식을 따른 SM 테이블을 나타낸 예시도이다.
First-Fit 방식은 SM 테이블 상에서 최대 평균 속도를 가지는 서브 넷 망의 정보를 제공하는 방식이다. 예를 들어, SM의 정보 테이블을 참조하여 테이블 상의 현재 전송 속도가 빠른 서브 넷 망의 정보를 담아 응답하게 된다. 즉 <도 7a>과 같이 상위 3개의 서브 넷 망의 DMA의 정보를 세션 망에 진입하려는 노드에 보내게 된다.
도 7b는 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 트리 구성에서 Best-Fit 방식을 따른 SM 테이블을 나타낸 예시도이다.
Best-Fit 방식은 수신 측이 요구하는 속도를 가진 서브 넷 망의 정보를 제공하는 방식이다. 예를 들어 새로 진입하려는 노드가 250kb/s의 미디어 전송 속도를 요구한다면, 진입 노드의 전송 요구 속도와 유사한 평균 속도를 가진 서브 넷 망의 정보를 전달한다. 인트라 커넥션(Intra Connection) 기법은 새로 진입할 노드가 연결될 서브 넷 망을 선택한다. 선택된 서브 넷 망에서 부모 노드를 찾기 위해서, 진입 노드는 다시 서브 넷 망의 DMA에게 가입 요청을 하는 과정을 Intra Connection 기법이라 한다. 부모 노드를 찾기 위한 조건은 서브 넷 망 내에서 최대 의 전송률을 가진 link에 연결된 노드를 검색한다. child를 허용하는 노드이어야 한다. fan-out(자식 노드 허용 범위)를 검사한다. Tree level의 정도(depth)가 최소인 부모 노드를 찾는다. 예를 들면, DMA가 진입 노드에 진입 요청을 받으면, DMA의 정보 테이블에서 Transfer rate 필드 기반으로 전송 속도가 최고인 노드를 찾은 다음, 그 노드가 child 연결을 허용하는지, fan-out 범위에 속하는지를 조사하고, Tree level이 최소인 부모 노드를 찾는다. 만일 child 연결을 허용하지 않거나, fan-out 범위에 속하지 않는다면, 다시 서브 넷 망 내에서 최대의 전송률을 가진 link에 연결된 노드를 검색하여 차기 노드를 선택한다.
도 8은 본 발명에 의한 오토매틱(Automatic) 트리 구성 방식에서 세션 탈퇴과정을 나타낸 예시도이다.
세션 탈퇴는 정적 트리(Static Tree) 구성 방식에서는 탈퇴 노드가 먼저 SM에게 탈퇴 의사를 전달하고, 탈퇴 후 그 하위 노드들은 재연결되는 방식을 이용한다. 반면 오토매틱 트리(Automatic Tree) 방식에서는 탈퇴 노드 주변과 SM에게 탈퇴의사를 전달하고, 하위 노드들을 그룹으로 나누어서 전소율 합을 비교한 후, 전송률 합이 작은 그룹의 최상위 노드를 탈퇴 노드로 선택한다. 다음과 같은 알고리즘을 이용하여 노드 탈퇴가 이루어진다.
if(node leave){ // 노드 탈퇴 신청
Leave request(DMA); // DMA에게 탈퇴 신청 요청
parent_child_information = get_information(); // DMA로부터 부모 노드와 자식 노드의 정보를 수신
trans_message(parent, child); // 수신 정보에 따라 부모, 자식 노드에 leave 메시지 전파
while(! leaf node){
distribute_group() // 하위 노드 그룹 분산화
first_node = sort_group(); // 최상위 노드 선택
change_node(first_node) //탈퇴 노드와 위치 교체
}
}
<도 8>에 의한 B 노드가 탈퇴하는 과정을 나타낸다. B 노드는 DMA에게 탈퇴 신청을 한다. DMA는 테이블을 참조하여 B 노드 주변 노드(부모, 자식 노드)에 대한 정보를 전달한다. B 노드는 A, D, E(부모, 자식 노드)노드에게 leave signal을 보낸다. B 노드는 미디어 재생을 멈추고, 스트림의 라우팅 역활을 지속적으로 진행한다. B 노드를 기준으로 대역폭의 합이 작은 그룹의 최상위 노드를 찾는다. 도 8에서 E 노드의 그룹이 대역폭의 합이 작으므로 E 노드를 B 노드의 자리로 대치한다. E 노드는 D, H, I, J를 차례로 연결한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 의한 오토매틱(Automatic) 트리 구성 방식을 적용하기 위한 transit stub 토폴러지 망을 나타낸 예시도이다.
본 발명에 의한 Transit-Stub 토폴러지 망을 이용하여 6개의 transit domain을 형성하고, 각 transit domain은 15개의 라우터를 연결한다. 그리고 90개의 stub domain은 각각 20개의 라우터(router)를 연결한다. 본 발명에 의해서 토폴러지 상 에서 끝단의 라우터를 하나의 서브 넷 망으로 간주한다. 코어(Core) 영역은 대역폭 20Mb/s, 전송 지연 5ms, transit domain 영역은 대역폭 15Mb/s, 전송 지연 10ms, Stub domain 영역은 10Mb/s, 전송 지연 20ms으로 설정한다. 본 발명에 따른 정적(Static), 오토매틱(Automatic) 트리(Tree) 구성 방식을 이용할 때, SM에서 처리하는 메시지 복잡성(complexity)을 알아보고, SM에서 처리하는 오버헤드의 차이점을 확인한다.
도 10(a~d)은 본 발명의 실시 예에 의한 오토매틱(Automatic) RMCP의 효율을 측정한 결과도이다.
도 10a는 본 발명의 실시 예에 의한 트리 구성 방식에 따른 후보 부모 노드의 Start-up delay 측정 결과를 나타낸 그래프이다. transit-stub 토폴러지에서 하나의 서버가 미디어 스트림을 전송하고 있다면, 미디어 스트림을 전송받기 위한 1000개의 수신자가 토폴러지에 연결되어 start up-delay를 측정한다. 오토매틱Automatic) 트리(Tree) 구성 방식은 SM에서 후보 부모 노드의 수를 3, 5, 10, 50, 100개로 지정하면서 측정한다. 결과적으로 오토매틱(Automatic) 방식이 startup-delay가 더 작은 수치로 나오는 것을 확인할 수 있다. 정적(Static) 방식은 하나의 부모 노드를 지정하는 방식을 이용하는 반면에 오토매틱(Automatic) 방식은 여러 후보 부모 노드의 정보를 주고, 그 중 가까운 위치의 노드를 부모 노드로 설정함으로써 startup-delay가 더 줄어든다. 도 10b는 본 발명의 실시 예에 의한 트리 구성 방식에 따른 메시지 복잡성(complexity) 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 1분 마다 1000개의 노드가 토폴러지 참가 신청을 하고, 30초 마다 SR 메시지를 SM에게 상태 정보 메시지를 전송할 때, SM에서 처리하는 메시지의 복잡성(complexity)을 기준으로 정적(Static), 오토매틱(Automatic) 방식에서 측정한다. 본 발명의 실시 예에 의한 SM에서 JR, SR 메시지를 받아 처리하는 횟수를 측정한다. 10분 동안 총 1000개의 노드가 세션 망에 참가할 때, SM의 메시지 처리량을 측정하는 것이다. 도 10c는 본 발명의 실시 에에 의한 트리 구성 방식에 따른 부모 노드 선택 측정한 분포도이다. 응용 계층 멀티 캐스트의 효율을 측정하는 척도 중 하나가 노드들의 분포들이다. 본 발명에 따른 노드들은 고정 IP를 이용하므로 노드들의 유동 사항은 없다. 대신 세션 진입 시 부모 노드들을 선택하는데 있어서 분산적으로 선택되었는지를 측정할 수 있다. 결과 출력 상의 복잡도를 줄이기 위해 transit-stub 토폴러지를 축소하여 시도한다. 즉, transit domain의 라우터를 5개로 줄이고, stub 도메인의 라우터를 10으로 줄여서 측정한다. 1000개의 노드를 세션에 참가하고 X 축은 선택된 부모 노드가 있는 서브 넷 망의 번호를 나타내며, Y 축은 선택된 횟수를 나타낸다. 분포도를 통해 알 수 있듯이, First-Fit 방식이 산만하게 서브 넷 망을 선택하고 있으며, Best-Fit 방식이 가장 골고루 부모 서브 넷 망을 선택하고 있다. 도 10d는 본 발명의 실시 예에 의한 트리 구성 방식에 따른 가용 대역폭 사용률을 나타낸 그래프이다. 토폴러지에서 50000 개의 노드를 세션 망에 참가시킨다. 이때, 부모 노드로부터 할당된 대역폭과, 사용자가 요구하는 대역폭의 관계를 아래와 같은 식을 이용하여 가용 대역폭 사용률을 측정한다.
Figure 112005063388513-PAT00002
가용 대역폭 사용률 결과를 그래프에서 살펴보면 First-Fit 방식 같은 경우, SM 정보 테이블에서 상위의 대역폭을 가진 정보를 새로 진입하는 노드에 설정하는 방식을 이용하기 때문에 초기에는 세션 망 진입 노드의 가용 대역폭 사용률이 떨어지는 양상을 나타낸다. 반면, Best-Fit 방식과 정적(Static) 방식은 높은 대역폭 이용 만족 수치를 보이고 있음을 알 수 있다.
도 11a는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 이동통신망에서 오토매틱Automatic) RMCP를 이용한 이동통신 단말기로 미디어 스트림 전송 시스템을 나타낸 구성도이다.
IP 네트워크 망인 Ipv6를 이용한 망에서는 라우터를 비롯한 각종 네트워크 장비, 컴퓨터, 가전 제품뿐만 아니라 이동통신단말기에도 각각 IP를 부여받는다. 이러한 서비스가 이루어졌을 때, 오토매틱(Automatic) RMCP 기법을 이용하여 미디어 전송에 좀 더 효율적인 서비스를 기대할 수 있다. 콘텐츠 제공자는 SM 서버를 두어 단말기 사용자들을 관리하고, 서비스를 요청한 사람들에게 스트림 서비스를 제공한다. SM에서 미디어 사용자들을 관리하고, SMA을 통하여 각 MA로 전송한다. 이러한 방법으로 근접해 잇는 MA들로부터 미디어 전송을 받아 서비스를 제공받음으로써, 기존에 모바일 이동통신망에서 사용하는 Cell 정책에 따라 거리가 먼 곳에 있는 단말기에 서비스를 제공할 때 발생하는 전송 지연(Delay)시간을 줄일 수 있 다.
도 11b는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 이동통신망에서 오토매틱Automatic) RMCP를 이용한 이동통신 단말기로 미디어 스트림 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
콘텐츠 제공자(Contents Provider)는 멀티 미디어 스트림 프로그램을 제작하여 세션 매니저 서버(Session Manager Server; SM 서버)에 제공한다. SM 서버는 SM정보 테이블에 의해 그룹 서비스 멤버쉽을 관리하여 미디어 스트림 서비스 요청에 대한 단말기 인증 절차를 수행하고 통신 상태를 감시한다. SMA(Seder Multicast Agent)를 통해 송수신 응용 및 IP 멀티캐스트 라우터 전송 기능을 담당하여 미디어 스트림을 이동통신 단말기로 송신한다. 이동통신 단말기의 핸드 오버시, 서브 넷 망의 세션 가입 및 탈퇴 요청을 MA(Multicast Agent)로 송신하고 DMA(Designated Multicast Agent) 정보 테이블에 의해 MA(Multicast Agent)는 RMCP 제어 메시지를 해석, 교환하여 재구성된 Tree ID를 단말기로 제공한다.
본 발명은 오토매틱(Automatic) 트리구성 방식을 적용한 응용 계층 멀티캐스트 방식을 이용하여 미디어 스트림 데이터를 실시간으로 전송할 수 있는 서비스망 시스템을 구현하여 제공한다. 애플리케이션 레벨 멀티캐스트 서비스를 지원하기 위하여 세션망 가입, 세션망 탈퇴, 각 프로토콜에 대한 정의된 방식을 이용하여 토폴러지를 형성하고 결론적으로 응용 계층 멀티캐스트가 좀 더 효율적으로 미디어 스트림 전송에서 패킷 손실이 적고, 네트워크 부하가 작게 걸린다는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 토폴러지 망의 서버가 새로운 노드로부터 미디어 스트림 전송 메시지를 수신하는 단계;
    상기 노드의 Tree ID 정보를 식별하여 상기 메시지를 처리하기 위한 해당 세션의 후보 부모 노드 정보를 검색하는 단계;
    상기 검색된 후보 부모 노드 중 최대의 전송률을 갖는 부모 서브 넷 망을 선택하여 상기 새로운 노드와 연결되는 단계;
    상기 연결된 노드가 상기 미디어 스트림 라우팅을 수행하는 단계를 포함하여 이루어진 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 토폴러지 망은 Transit Stub 망인 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 Tree ID는 수신 측 IP Address, 서브 넷 매스크(Subnet mask) 정보를 기록하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 넷 망의 선택은 상기 새로운 노드의 가입 절차에 따른 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가입 절차는 상기 서브 넷 망을 검색하는 인터 커넥션(Inter connec tion)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 가입 절차는 동일한 서브 넷 망으로 연결되는 인트라 커넥션(Intra connection) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 후보 부모 노드의 검색은 최대 평균 속도를 가지는 서브 넷 망의 정보를 제공하는 First-Fit 방식인 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 후보 부모 노드의 검색은 수신 측의 요구 속도를 갖는 서브 넷 망의 정보를 제공하는 Best-Fit 방식은 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 넷 망의 DMA(Designated Multicast Agent) 정보를 상기 세션 망에 진입하는 상기 노드로 제공하는 단계를 더 포함하여 이루어진 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 부모 노드는 DMA 정보 테이블에서 Transfer rate 필드 기반으로 전송 속도가 최고인 노드를 선택하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 부모 노드는 fan-out(자식 노드 허용) 범위에 속하는 것을 선택하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 부모 노드는 Tree level의 정도(depth)가 최소인 것을 선택하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    노드의 탈퇴는 상기 노드 주변과 SM(Session Manager)에 탈퇴 메시지를 전송하고 하위 노드들을 그룹으로 나누어 전송률 합을 비교한 후 가장 작은 전송률 합을 갖는 상기 그룹의 최상위 노드가 탈퇴가 되는 단계를 더 포함하여 이루어진 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 노드 탈퇴는
    if(node leave){
    Leave request(DMA);
    parent_child_information = get_information();
    trans_message(parent, child);
    while(! leaf node){
    distribute_group()
    first_node = sort_group();
    change_node(first_node) }
    }의 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 Tree ID는 Subnet number, Level number, Node number로 구성된 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 방법.
  16. 멀티 미디어 스트림을 제공하기 위한 세션 매니저(SM) 정보 테이블을 저장하고 상기 미디어 스트림 서비스 요청에 대한 가입자 인증 및 서비스 그룹을 관리하는 세션 매니저(Session Manager) 서버;
    상기 미디어 스트림 송수신을 수행하고 IP 멀티캐스트 라우터의 전송 기능을 담당하는 멀티캐스트 에이전트(Multicast Agent);
    상기 미디어 스트림을 수신하여 출력하는 이동통신 단말기를 포함하여 이루어진 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 세션 매니저(SM) 서버는 통신 상태를 감시하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 시스템.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 에이전트(MA)는 상위 서브 넷 망에 SMA(Sender Multicast Agent)가, 하위 서브 넷 망의 중계역활을 하는 MA가 위치하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 시스템.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 에이전트(MA)는 각 서브 넷 망의 최상에 해당하는 노드의 유지, 관리를 위한 DMA(Designated Multicast Agent) 정보 테이블을 갱신하는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 시스템.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 SM 정보 테이블은 미디어 스트림 전송을 위한 SR(Status Report), SC(Status Confirm)의 제어 메시지 정보 교환에 의해 주기적으로 데이터를 갱신하 는 것을 특징으로 하는 오토매틱 트리 구성 방식을 이용한 응용 계층 멀티 캐스트의 미디어 스트림 전송 시스템.
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