KR20070070064A - 무선 환경에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를안정적으로 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 환경에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를안정적으로 전송하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 환경에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 안정적으로 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 무선 환경에서 데이터를 전송하는 장치로서, 복수의 수신 단말로 송출할 데이터 패킷을 신뢰전송 단위로 분할하여 분할 패킷을 생성하는 분할 패킷 생성부, 상기 분할 패킷에 대하여 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 수행하여 잉여 패킷을 생성하는 FEC 인코딩부, 상기 분할 패킷 및 상기 잉여 패킷에 대하여 패킷 분할 정보 및 FEC 인코딩 정보를 포함하는 신뢰전송 프로토콜 헤더를 추가하여 신뢰전송 단위 패킷을 생성하는 신뢰전송 단위 패킷 생성부, 상기 신뢰전송 단위 패킷에 전송 프로토콜 헤더 및 IP 헤더를 추가하여 신뢰전송 데이터 패킷을 생성하는 신뢰전송 데이터 패킷 생성부, 및 상기 수신 단말로부터 재전송 요청을 받은 신뢰전송 단위 패킷을 재전송하는 재전송부를 포함한다.
본 발명은 상위 계층에서 전송 오류를 보정함으로써 종래의 무선 프로토콜 및 네트워크 장치를 변경하지 않고 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 안정적으로 전송할 수 있는 효과가 있다.
무선랜, IEEE 802.11, 멀티캐스트, 브로드캐스트, Forward Error Correction

Description

무선 환경에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 안정적으로 전송하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RELIABLE MULTICASTING/BROADCASTING OVER WIRELESS ENVIRONMENT}
도 1은 종래 무선 LAN을 이용한 멀티캐스트 데이터 송출 시스템의 일실시예 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템의 일실시예 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템을 구성하는 각 장치들의 일실시예 스택 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 멀티캐스트 신뢰전송장치의 신뢰전송 프로토콜에 따른 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도,
도 5는 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따른 멀티캐스트 신뢰전송장치에서의 패킷 분할 과정 및 FEC 인코딩 과정을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따른 멀티캐스트 주소 변환 과정을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 멀티캐스트 신뢰수신장치의 신뢰전송 프로토콜에 따 른 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도,
도 8은 본 발명에 따른 재전송 요청을 수신한 멀티캐스트 신뢰전송장치의 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템 구성도,
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
210: 송출 서버 220: 멀티캐스트 신뢰전송장치
230: 무선접속장치(Access Point) 241~243: 멀티캐스트 신뢰수신장치
251~253: 무선 단말 520: 분할 패킷
530: 잉여 패킷
본 발명은 멀티캐스트/브로드캐스트 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 LAN 환경에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 안정적으로 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 LAN(Wireless Local Area Network)은 가정, 기업, 및 상용 네트워크 등에서 무선 인터넷 액세스(Access) 망으로 사용된다. IEEE 802.11(802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11w, 802.11e, 802.11n 등)로 대표되는 무선 LAN 기술은 기존의 유선 네트워크 연결을 전파를 사용하여 무선으로 접속할 수 있도록 한다.
하지만, 전파를 이용하는 무선 LAN은 무선신호의 특성상 유선 LAN에 비하여 신뢰 전송이 어렵다. 즉, 종래의 유선 LAN은 케이블을 이용하여 네트워크에 연결되므로 안정적인 데이터 전송이 보장되지만, 무선 LAN은 무선 전파 기술을 사용하므로 다중 경로(multi-path), 충돌(collision), 잡음(noise) 등의 다양한 간섭에 노출되어 있으므로 데이터의 신뢰 전송이 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 무선 LAN은 송신과 수신에 동일한 채널을 사용하는 반이중(half-duplex) 방식을 사용하고 있어 비효율적일 뿐만 아니라, 제한된 전파 도달 거리로 인해 네트워크에 연결된 다른 단말의 존재를 알 수 없게 되는 은닉 단말 문제(hidden terminal problem)를 비롯하여 유선 LAN에 비하여 안정적으로 데이터를 전송하는데 많은 장애 요인을 가지고 있다.
특히, 무선 LAN은 액세스 제어 방식(MAC)의 특성상 다수의 사용자에게 동시에 데이터를 전송하는 멀티캐스트(multicast)/브로드캐스트(broadcast)의 경우에 신뢰 전송이 더욱 어려워진다는 문제점이 있다. 무선 LAN의 MAC(Media Access Control) 프로토콜은 다중의 사용자가 하나의 채널을 공유하여 데이터를 전송하는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방법을 제공한다. 상기 CSMA/CA 방법은 단일의 송신자와 단일의 수신자가 데이터를 송수신하는 유니 캐스트 전송의 경우 데이터 전송이 성공적으로 이루어졌는지를 확인할 수 있도록 하며, 데이터 전송에 실패한 경우에는 지정된 회수 동안 재전송을 시도하도록 함으로써 완벽하지는 않지만 일정 수준의 신뢰 전송을 가능토록 한다. 하지만, 상기 CSMA/CA 방법은 다수의 수신자에게 데이터를 전송하는 멀티캐스트/브로드캐스트의 경우 전송된 데이터가 정상적으로 수신자에게 전달되었는지를 확인하는 방법을 제공하지 않으므로 신뢰전송 확률이 매우 떨어진다는 문제점이 있다.
한편, TCP/IP 프로토콜의 전송 계층에 해당하는 TCP 프로토콜은 완벽한 신뢰전송을 지원하지만 동일한 전송계층에 해당하는 UDP 프로토콜의 경우 신뢰전송을 지원하지 않는다. 따라서, UDP에 기반한 IP 멀티캐스트 프로토콜은 OSI 7 계층 가운데 2 계층인 MAC 프로토콜과 4 계층인 전송계층 모두 신뢰 전송을 지원하지 않기 때문에 패킷 손실 발생률이 현저하게 높아진다는 문제점이 있다. 이러한 UDP 기반 IP 멀티캐스트 프로토콜 및 무선 LAN을 이용하여 고품질 동영상을 전송하는 경우에는 높은 패킷 손실률로 인해 동영상 재생 품질이 현격하게 떨어져 서비스 자체가 불가능할 수 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 순방향 오류 정정 방법 및 재전송 방법을 사용하여 신뢰성이 떨어지는 무선 환경에서 안정적으로 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 데이터 전송방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 TCP/UDP의 상위 계층에서 전송 오류를 보정함으로써 종래의 무선 LAN 프로토콜을 변경하지 않고 안정적으로 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 데이터 전송방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선 환경에서 데이터를 전송하는 장치로서, 복수의 수신 단말로 송출할 데이터 패킷을 신뢰전송 단위로 분할하여 분할 패킷을 생성하는 분할 패킷 생성부, 상기 분할 패킷에 대하여 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 수행하여 잉여 패킷을 생성하는 FEC 인코딩부, 상기 분할 패킷 및 상기 잉여 패킷에 대하여 패킷 분할 정보 및 FEC 인코딩 정보를 포함하는 신뢰전송 프로토콜 헤더를 추가하여 신뢰전송 단위 패킷을 생성하는 신뢰전송 단위 패킷 생성부, 상기 신뢰전송 단위 패킷에 전송 프로토콜 헤더 및 IP 헤더를 추가하여 신뢰전송 데이터 패킷을 생성하는 신뢰전송 데이터 패킷 생성부, 및 상기 수신 단말로부터 재전송 요청을 받은 신뢰전송 단위 패킷을 재전송하는 재전송부를 포함한다.
상기 FEC 인코딩부는 서비스의 실시간성 및 무선환경에서의 데이터 송수신 상태에 따라 FEC 인코딩을 위한 분할 패킷의 개수 및 FEC 인코딩을 통해 생성할 잉여 패킷의 개수를 결정한다. 그리고, 상기 신뢰전송 프로토콜 헤더는 데이터 패킷의 일련번호, 분할 패킷의 일련번호, 신뢰전송 단위, FEC 인코딩에 사용된 분할 패킷 개수, FEC 인코딩을 통해 생성된 잉여 패킷 개수 및 신뢰전송 단위 패킷의 크기에 대한 정보를 포함한다.
또한, 분할 패킷 생성부는 데이터 패킷을 LAN의 최대 전송 단위(MTU)에서 신뢰전송 프로토콜 헤더, 전송 프로토콜 헤더 및 IP 헤더의 크기를 제외한 값 이하의 크기를 갖는 신뢰전송 단위로 분할하는 수단, 및 상기 분할된 패킷에 대하여 MD5 해쉬결과값을 삽입하는 수단을 포함한다.
상기 신뢰전송 데이터 패킷 생성부는 송출하고자 하는 수신 단말 그룹의 멀티캐스트 주소를 IP 주소로 설정한다. 또한, 상기 신뢰전송 데이터 패킷 생성부는 데이터 전송 장치가 데이터 패킷 송출 서버와 동일한 호스트에서 동작하는 경우의 오동작을 방지하기 위하여, 송출하고자 하는 수신 단말 그룹의 멀티캐스트 주소를 신뢰전송 멀티캐스트 주소로 변환하는 수단, 및 상기 변환된 신뢰전송 멀티캐스트 주소를 IP 주소로 설정하는 수단으로 구성될 수 있다.
한편, 재전송부는 상기 재전송 요청된 신뢰전송 단위 패킷을 유니캐스트 주소 또는 멀티캐스트 주소로 재전송한다. 상기 재전송부는 상기 신뢰전송 단위 패킷을 기설정된 시간 이내에 멀티캐스트로 재전송한 경우에는 상기 신뢰전송 단위 패킷을 재전송하지 않는다. 또한, 상기 재전송부는 상기 신뢰전송 단위 패킷을 기설정된 횟수 이상 멀티캐스트 주소로 재전송한 경우에는 상기 신뢰전송 단위 패킷 을 유니캐스트 주소로 재전송할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 환경에서 데이터를 수신하는 장치로서, 복수의 신뢰전송 단위 패킷을 수신하는 수신부, 상기 복수의 신뢰전송 단위 패킷으로부터 신뢰전송 프로토콜 헤더를 제거함으로써 데이터 패킷으로부터 신뢰전송 단위로 분할된 분할 패킷 및 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 통해 생성된 잉여 패킷을 추출하는 추출부, 상기 추출된 잉여 패킷을 이용하여 FEC 디코딩을 수행함으로써 손실된 분할 패킷을 복원하는 FEC 디코딩부, 상기 추출된 분할 패킷 및 상기 복원된 분할 패킷을 이용하여 데이터 패킷을 복원하는 데이터 패킷 복원부, 상기 수신된 신뢰전송 데이터 패킷의 멀티캐스트 주소를 상기 복원된 데이터 패킷의 멀티캐스트 주소로 복원하는 주소 복원부, 및 상기 FEC 디코딩을 위한 신뢰전송 단위 패킷을 수신하지 못한 경우 상기 수신하지 못한 손실된 신뢰전송 단위 패킷의 재전송을 요청하는 재전송 요청부를 포함한다. 상기 신뢰전송 프로토콜 헤더는 데이터 패킷의 일련번호, 분할 패킷의 일련번호, 신뢰전송 단위, FEC 인코딩에 사용된 분할 패킷 개수, FEC 인코딩을 통해 생성된 잉여 패킷 개수 및 신뢰전송 단위 패킷의 크기에 대한 정보를 포함한다.
상기 수신부는 멀티캐스트로 무선 송출된 신뢰전송 데이터 패킷을 수신하고, 상기 수신된 신뢰전송 데이터 패킷으로부터 IP 헤더 및 전송 프로토콜 헤더를 제거함으로써 신뢰전송 단위 패킷을 생성한다. 또한, 상기 FEC 디코딩부는 FEC 디코딩을 통해 복원된 분할 패킷에 삽입된 MD5 해쉬결과값을 이용하여 상기 분할 패킷이 성공적으로 복원되었는지 여부를 판단한다.
한편, 재전송 요청부는 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송을 유니캐스트 또는 멀티캐스트로 요청한다. 상기 재전송 요청부는 기설정된 대기 시간 내에 다른 데이터 수신장치로부터 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송 요청이 있는 경우에는 재전송을 요청하지 않는다. 또한, 상기 재전송 요청부는 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 멀티캐스트 재전송 요청을 기설정된 횟수 이상 수행한 경우에는 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송을 유니캐스트로 요청할 수 있다.
상술한 본 발명의 내용은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래 무선 LAN을 이용한 멀티캐스트 데이터 송출 시스템의 일실시예 구성도이다.
종래의 무선 LAN을 이용한 멀티캐스트 데이터 송출 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 멀티캐스트 패킷을 송출하는 송출 서버(110), 송출된 멀티캐스트 패킷을 무선 LAN 프로토콜에 따라 무선 전송하는 무선접속장치(120, Access Point) 및 상기 멀티캐스트 패킷을 무선 수신하여 재생하는 복수의 무선 단말(131~133)을 포함한다.
송출 서버(110)는 제공할 멀티미디어 스트림 데이터를 멀티캐스트 프로토콜에 따라 가공하여 멀티캐스트 패킷을 생성한다. 멀티캐스트 프로토콜은 멀티캐스트 전송을 위한 그룹 주소인 D-class IP 주소(224.0.0.0∼239.255.255.255)를 헤더에 추가한다. 무선접속장치(120)는 생성된 멀티캐스트 패킷을 무선 LAN 프로토콜에 따라 무선 단말(131~133)로 송신한다.
하지만, 무선 LAN 환경에서의 멀티캐스트 전송은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)의 적용을 받지 못하며, 멀티캐스트 프로토콜 역시 자체적으로 제공하는 신뢰전송 방법이 존재하지 않는다. 따라서, 신뢰성이 낮은 무선 환경에서는 신뢰 전송이 이루어지지 않아 멀티캐스트 패킷의 일부가 손상될 위험이 크며, 이에 따라 무선 단말(131~133)에서는 멀티미디어 스트림 데이터 재생에 있어 끊김 현상이 자주 발생하게 된다.
종래 다수의 연구논문 및 특허는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 링크 레이어에서의 보정 기법을 제안하고 있다. 하지만, 이러한 종래의 연구논문 및 특허는 기존의 IEEE 802.11의 프로토콜을 변경해야 하므로 기존의 무선 LAN 장비들을 교체해야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 무선 LAN 환경에서 손실된 패킷을 복구하기 위하여 순방향 오류 정정(FEC; Forward Error Correction) 방법 및 재전송(Re-transmission) 방법을 사용한다. 재전송 방법은 손실된 패킷을 완전히 복구할 수 있다는 장점을 가지지만, 재전송으로 인한 시간 지연의 문제가 있다. 또한, FEC 방법은 재전송으로 인한 전송 지연을 줄이기 위하여 송신자가 손실된 패킷을 재전송하지 않고 수신자 측에서 송신자가 보낸 잉여 정보로 손실된 패킷을 복구하도록 하는 방법이지만, 원본 패킷에 추가되는 잉여 정보가 많을수록 오버헤드가 발생하여 복구율이 저하될 위험이 존재한다. 따라서, 본 발명은 FEC 방법과 재전송 방법을 혼용하여 사용한다.
또한, 무선 LAN에서는 무선 주파수의 특성으로 인해 채널 간섭이나 다른 외부적 요인으로 수신율이 변화할 수 있다. 이러한 무선 환경에서 재전송량이 많아지면 시간 지연 역시 증가하게 되므로, 본 발명의 실시예에서는 손실률을 최소화하기 위하여 보정도가 서로 다른 FEC 단계 중 적합한 단계를 적용하는 동적 FEC 방법(Dynamic Forward Error Correction)을 사용한다. 따라서, 본 발명은 바람직하게는 동적 FEC 방법 및 재전송 방법을 혼용하여 사용한다.
이하 실시예에서는 D-class IP 주소(224.0.0.0∼239.255.255.255)를 갖는 멀티캐스트를 예로 들어 설명하나 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 신뢰 전송 방법 및 장치는 브로드캐스트 및 유니캐스트의 경우에도 적용될 수 있다. 또한, 데이터는 음성 데이터 및 동영상 데이터를 비롯하여 네트워크를 통해 전송되는 여러 형태의 데이터들을 포함한다. 또한, 본 발명은 무선 LAN(802.11) 뿐만 아니라 휴대인터 넷(WiBro), WMAN(Wireless Metropolitan Area Network), IEEE 802.15, IEEE 802.16, IEEE 802.20 등의 여러 무선 네트워크에 적용 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템의 일실시예 구성도이다.
본 발명에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 멀티캐스트 패킷을 송출하는 송출 서버(210), 송출된 멀티캐스트 패킷을 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따라 신뢰전송 멀티캐스트 패킷으로 변환하는 멀티캐스트 신뢰전송장치(220), 상기 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 무선 LAN 프로토콜에 따라 무선 전송하는 무선접속장치(230, Access Point), 상기 무선 전송된 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따라 멀티캐스트 패킷으로 변환하는 멀티캐스트 신뢰수신장치(241~243) 및 상기 변환된 멀티캐스트 패킷을 재생하는 복수의 무선 단말(251~253)을 포함한다.
송출 서버(210)는 종래의 송출 서버(110)와 마찬가지로 제공할 멀티미디어 스트림 데이터를 멀티캐스트 프로토콜에 따라 가공하여 멀티캐스트 패킷을 생성한다. 멀티캐스트 프로토콜은 멀티캐스트 전송을 위한 그룹 주소인 D-class IP 주소(224.0.0.0∼239.255.255.255)를 헤더에 추가한다.
멀티캐스트 신뢰전송장치(220)는 상기 송출 서버(210)에서 생성된 멀티캐스트 패킷을 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따라 신뢰전송 멀티캐스트 패킷으로 변 환한다. 더 구체적으로, 멀티캐스트 신뢰전송장치(220)는 원본 멀티미디어 데이터 패킷을 분할하여 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 수행하며, 이때 서비스의 실시간성에 따라 서로 다른 보정도가 적용되는 동적 FEC(Dynamic Forward Error Correction) 인코딩을 수행한다. 그리고 멀티캐스트 신뢰수신장치(241~243)가 수신 및 복구하지 못한 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 상기 멀티캐스트 신뢰수신장치(241~243)로 재전송한다. 상기 멀티캐스트 신뢰전송장치(220)에서 변환된 신뢰전송 멀티캐스트 패킷은 무선접속장치(230)에 전달되어 무선 LAN 프로토콜에 따라 멀티캐스트 신뢰수신장치(241~243)로 전송된다.
상기 멀티캐스트 신뢰전송장치(230)는 1) 송출 서버(210)와 독립적으로 동작하는 별도의 장치 형태, 2) 송출 서버(210) 내에서 별도의 실행 가능한 프로그램으로 동작하는 형태, 3) 송출 서버(210) 내에서 송출 응용 프로그램의 일부로 포함되어 동작하는 형태 등의 다양한 동작 형태를 가질 수 있다. 상기 멀티캐스트 신뢰전송장치(230)는 송출 서버(210)와 독립적으로 무선 랜 네트워크에서의 데이터 전송을 수행한다. 따라서, 송출 서버(210)와 멀티캐스트 신뢰전송장치(230)는 동일한 로컬 네트워크(LAN)에 위치하지 않는 경우에도 무선 랜 네트워크에서의 신뢰 전송을 책임지도록 활용될 수 있다.
멀티캐스트 신뢰수신장치(241~243)는 무선접속장치(230)로부터 무선 전송된 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 무선 랜카드(미도시)로 수신하여, 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따라 멀티캐스트 패킷으로 변환한다. 더 구체적으로, 멀티캐스트 신뢰수신장치(241~243)는 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 수신하여 손실된 패킷을 FEC(Forward Error Correction) 복구하며, 손실된 패킷을 복구하지 못한 경우에는 상기 멀티캐스트 신뢰전송장치(220)에 재전송을 요청한다. 그리고 수신 및 복구된 신뢰전송 멀티캐스트 패킷으로부터 원본 데이터 패킷을 복원하여 멀티캐스트 패킷을 생성한다. 상기 생성된 멀티캐스트 패킷은 무선 단말(251~253)에 전달되어 재생된다.
상기 멀티캐스트 신뢰수신장치(241~243)는 1) 무선 단말(251~253)과 독립적으로 동작하는 별도의 장치 형태, 2) 무선 단말(251~253) 내에서 별도의 실행 가능한 프로그램으로 동작하는 형태, 3) 무선 단말(251~253) 내에서 재생 응용 프로그램의 일부로 포함되어 동작하는 형태 등의 다양한 동작 형태를 가질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템을 구성하는 각 장치들의 일실시예 스택 구성도이다.
송출 서버(310)의 송출응용계층(314)은 동영상 데이터와 같은 원본 데이터 패킷을 생성한다. 송출 서버(310)는 전송계층(313)에서 전송 프로토콜(UDP/TCP) 헤더를 추가하며, 네트워크계층(312)에서 멀티캐스트 프로토콜에 따른 IP 헤더를 추가하여 멀티캐스트 패킷을 생성한다. 이때, 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)가 2) 송출 서버(310) 내에서 별도의 실행 가능한 프로그램으로 동작하는 형태 및 3) 송출 서버(310) 내에서 송출 응용 프로그램의 일부로 포함되어 동작하는 형태인 경우, 네트워크계층(312)은 멀티캐스트 프로토콜에 따라 TTL(Time To Live)를 0으로 설정 하거나 멀티캐스트 주소를 로컬 룹(Local Loop) 주소로 설정할 수 있다. 네트워크계층(312)에서 생성된 멀티캐스트 패킷은 유선 인터페이스(311)를 통해 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)로 전달된다.
멀티캐스트 신뢰전송장치(320)는 유선 인터페이스(322)를 통해 멀티캐스트 패킷을 수신하고, 네트워크계층(322) 및 전송계층(323)에서 IP 헤더 및 전송 프로토콜(UDP/TCP) 헤더를 제거하여 원본 데이터 패킷를 추출한다. RM(Reliable Multicast)처리계층(324)에서는 추출된 원본 데이터 패킷으로부터 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따라 신뢰전송 단위 패킷을 생성한다. 전송계층(323)에서는 생성된 신뢰전송 단위 패킷에 전송 프로토콜(UDP/TCP) 헤더를 추가하며, 네트워크계층(322)에서는 IP 헤더를 추가하여 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 생성한다. 이때, 네트워크계층(322)에서는 멀티캐스트 패킷의 멀티캐스트 주소(G)를 신뢰전송 멀티캐스트 주소(G')로 변환하여 IP 헤더에 추가한다. 생성된 신뢰전송 멀티캐스트 패킷은 유선 인터페이스(322)를 통해 무선접속장치(330)로 전달된다.
무선접속장치(330, Access Point)는 전달된 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 무선 LAN 프로토콜(802.11)에 따라 멀티캐스트 신뢰수신장치(340)로 전송한다.
멀티캐스트 신뢰수신장치(340)는 무선 인터페이스(341)를 통해 무선접속장치(330)로부터 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 수신하며, 네트워크계층(343) 및 전송계층(344)에서 IP 헤더 및 전송 프로토콜(UDP/TCP) 헤더를 제거하여 신뢰전송 단위 패킷을 추출한다. RM(Reliable Multicast)처리계층(345)에서는 추출된 신뢰전송 단위 패킷으로부터 본 발명의 신뢰 전송 프로토콜에 따라 원본 데이터 패킷을 복원한 다. 전송계층(344)에서는 복원된 원본 데이터 패킷에 전송 프로토콜(UDP/TCP) 헤더를 추가하며, 네트워크계층(343)에서는 IP 헤더를 추가하여 멀티캐스트 패킷을 복원한다. 이때, 네트워크계층(322)에서는 신뢰전송 멀티캐스트 주소(G')로부터 멀티캐스트 패킷의 멀티캐스트 주소(G)를 복원하여 IP 헤더에 추가한다. 복원된 멀티캐스트 패킷은 로컬 룹 인터페이스(342)를 통해 무선 단말(350)로 전달된다.
무선 단말(350)은 로컬 룹 인터페이스(351)를 통해 멀티캐스트 패킷을 수신하고, 네트워크계층 및 전송계층에서 IP 헤더 및 전송 프로토콜(UDP/TCP) 헤더를 제거하여 원본 데이터 패킷을 추출한다. 추출된 원본 데이터 패킷은 수신응용계층(354)에서 재생된다.
도 4는 본 발명에 따른 멀티캐스트 신뢰전송장치의 신뢰전송 프로토콜에 따른 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
멀티캐스트 신뢰전송장치(320)는 송출 서버(310)에서 생성된 멀티캐스트 패킷을 유선 인터페이스 또는 로컬 룹 인터페이스를 통하여 수신한다(S405). 그리고 네트워크 계층(322) 및 전송 계층(323)에서는 수신한 멀티캐스트 패킷에서 IP 헤더 및 UDP(TCP) 헤더를 제거하여 원본 데이터 패킷을 추출한다(S410).
RM(Reliable Multicast)처리 계층(324)에서는 추출된 원본 데이터 패킷을 신뢰전송 단위와 비교하여 패킷 분할 여부를 판단한다(S415). 상기 신뢰전송 단위는 랜(LAN)이 한 번에 전송할 수 있는 최대 전송 단위(MTU; Mixmum Transfer Unit)인 1500보다 작은 값으로서, IP 헤더 크기와 전송 프로토콕(UDP/TCP) 헤더 크기 및 본 발명의 신뢰전송 프로토콜 헤더 크기를 고려하여 아래의 [수학식 1]과 같이 결정된다.
Figure 112006092810651-PAT00001
상기 [수학식 1]에서 f는 패킷 분할 크기인 신뢰전송 단위, m은 최대 전송 단위(MTU)의 크기, i는 IP 헤더의 크기, t는 전송 프로토콜(UDP/TCP) 헤더의 크기, r은 신뢰 전송 프로토콜 헤더 및 기타 필요한 메타 정보의 크기이다. 패킷 분할 크기가 f보다 큰 값으로 선택되는 경우에는 신뢰전송 효율이 저하될 수 있다. 한편, 원본 데이터 패킷이 상기 신뢰전송 단위보다 작은 경우에는 복수의 패킷을 병합할 수 있으며, 상기 병합된 패킷은 다시 신뢰전송 단위로 분할될 수 있다.
상기 신뢰전송 단위로 분할된 분할 패킷에 대하여는 FEC 복구시 그 유효성을 확인하기 위하여 MD5 해쉬결과값이 상기 분할 패킷 앞에 삽입되며, 상기 MD5 해쉬결과값이 삽입된 각각의 패킷에 대하여는 일련번호([원본 데이터 패킷의 일련번호], [분할 패킷의 일련번호])가 부여되어 버퍼에 저장된다(S425).
상기 버퍼에 저장된 분할 패킷의 개수가 기설정된 FEC 인코딩을 위한 패킷 개수를 만족하는 경우, RM 처리계층(324)에서 FEC(Forward Error Correction) 인코 딩을 수행하여 잉여 패킷을 생성한다(S430, S435). 상기 생성된 잉여 패킷에는 단계 S425와 마찬가지로 일련번호([원본 데이터 패킷의 일련번호], [잉여 패킷의 일련번호])가 부여되어 버퍼에 저장된다(S440). 상기 버퍼의 크기, FEC 인코딩을 위한 패킷 개수 및 FEC 인코딩을 통해 생성할 잉여 패킷의 개수는 멀티캐스트 송수신 상태, 원본 데이터 및 요구되는 서비스의 실시간성에 따라 관리자 또는 관리 프로그램에 의하여 결정 또는 변경될 수 있다.
RM 처리계층(324)에서는 버퍼에 저장된 각각의 패킷(분할 패킷 및 잉여 패킷)에 대하여 본 발명에 따른 신뢰전송 프로토콜 헤더를 추가함으로써 신뢰전송 단위 패킷을 생성한다(S445). 상기 신뢰전송 프로토콜 헤더에는 각 패킷에 대한 일련번호(원본 데이터 패킷의 일련번호 및 분할 패킷(잉여 패킷)의 일련번호), 분할 패킷의 크기(신뢰전송 단위), 분할된 패킷의 개수, 잉여 패킷의 개수 및 신뢰전송 단위 패킷의 크기에 대한 정보가 포함된다.
멀티캐스트 신뢰전송장치(320)는 전송 계층(323)에서 상기 신뢰전송 단위 패킷에 전송 프로토콜(UDP/TCP) 헤더를 추가하고 네트워크 계층(322)에서 IP 헤더를 추가함으로써 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 생성한다. 이때, 네트워크 계층(322)에서는 패킷의 멀티캐스트 주소(G)를 신뢰전송 멀티캐스트 주소(G')로 변환하여 IP 헤더에 추가한다(S450).
마지막으로, 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)는 유선 인터페이스(321)를 통해 상기 생성된 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 무선접속장치(330)로 전송한다(S455). 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)가 초당 송출하는 패킷의 개수(p)로 1을 나눈 시간이 s초(s=1/p)이고 전송해야할 신뢰전송 멀티캐스트 패킷의 개수가 n인 경우, 상기 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)는 s/n 초 간격으로 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 전송함으로써 패킷이 동시에 전송되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따른 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)에서의 패킷 분할 과정 및 FEC 인코딩 과정을 설명하기 위한 도면이다.
멀티캐스트 신뢰전송장치(320)는 송출 서버(310)로부터 수신한 멀티캐스트 패킷으로부터 추출된 원본 데이터 패킷(510)을 신뢰전송 단위(f, [수학식 1] 참조)로 분할한다(S510).
그리고 신뢰전송 단위로 분할된 분할 패킷(520)에 대하여 MD 5 해쉬(hash)를 수행하여 그 해쉬결과값을 각각의 분할 패킷 앞에 삽입한다(S520). 멀티캐스트 신뢰수신장치(340)에서 FEC 복구시에는 상기 MD 5 해쉬결과값 역시 복구되므로 MD 5 결과를 비교함으로써 분할 패킷이 성공적으로 복구되었는지 여부를 확인할 수 있다.
상기 MD5 해쉬결과값이 삽입된 각각의 패킷에 대하여는 일련번호([원본 패킷 일련번호]-[분할 패킷 일련번호], 예를 들어 1-1, 1-2, 1-3)가 부여되어 버퍼에 저 장되며, 상기 버퍼에 저장된 분할 패킷의 개수가 기설정된 FEC 인코딩을 위한 패킷 개수를 만족하면 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 수행하여 잉여 패킷(530)을 생성한다(S530). 상기 생성된 잉여 패킷 역시 상기 분할 패킷과 마찬가지로 일련번호([원본 패킷 일련번호]-[잉여 패킷 일련번호], 예를 들어 1-4, 1-5)가 부여되어 버퍼에 저장된다.
한편, 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)는 분할 패킷의 개수 및 잉여 패킷의 개수를 원본 멀티캐스트 패킷 데이터에 따라 실시간으로 결정하여 동적 FEC(Dynamic Forward Error Correction) 인코딩을 수행할 수 있다. 그리고, 각각의 신뢰전송 멀티캐스트 패킷의 신뢰전송 프로토콜 헤더에는 상기 분할 패킷의 개수 및 잉여 패킷의 개수에 대한 정보가 포함된다.
도 6은 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따른 멀티캐스트 주소 변환 과정을 설명하기 위한 도면이다.
송출 서버(610)는 멀티캐스트 주소(G)를 가지는 멀티캐스트 패킷(615)을 송출한다. 상기 멀티캐스트 주소(G)는 멀티캐스트 프로토콜에 따라 멀티캐스트 전송을 위한 그룹 주소인 D-class IP 주소(224.0.0.0∼239.255.255.255)를 갖는다.
멀티캐스트 신뢰전송장치(620)는 송출 서버(610)로부터 수신한 멀티캐스트 패킷(615)의 멀티캐스트 주소(G)를 상기 멀티캐스트 주소(G)로부터 예측할 수 있는 신뢰전송 멀티캐스트 주소(G')로 변환한다. 그리고 변환된 신뢰전송 멀티캐스트 주 소(G')를 갖는 신뢰전송 멀티캐스트 패킷(625)을 무선 LAN을 통해 멀티캐스트 신뢰수신장치(630)로 전송한다.
멀티캐스트 신뢰수신장치(630)는 멀티캐스트 신뢰전송장치(620)로부터 수신한 신뢰전송 멀티캐스트 패킷(625)의 신뢰전송 멀티캐스트 주소(G')를 멀티캐스트 주소(G)로 복원하고, 복원된 멀티캐스트 주소(G)를 갖는 멀티캐스트 패킷(635)을 복원하여 무선 단말(640)로 전달한다.
멀티캐스트 주소(G)로부터 신뢰전송 멀티캐스트 주소(G')를 생성하는 방법으로는 멀티캐스트 주소(G)의 포트 번호에 0보다 큰 정수 n을 가감하여 변환하는 방법 등이 있다. 이와 같이 신뢰전송 멀티캐스트 주소(G')를 멀티캐스트 주소(G)와 다르게 설정함으로써 무선 단말(640)에서 동작하는 응용 프로그램이 원본 데이터가 아닌 신뢰전송 데이터를 수신하여 원래의 의도와 다른 동작을 수행하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 멀티캐스트 패킷과 신뢰전송 멀티캐스트 패킷 간의 주소 변환은 송출 서버(610)와 멀티캐스트 신뢰전송장치(620)가 동일한 호스트에서 동작하는 경우 및 멀티캐스트 신뢰수신장치(630)와 무선 단말(640)이 동일한 호스트에서 동작하는 경우에 특히 유용하다.
도 7은 본 발명에 따른 멀티캐스트 신뢰수신장치의 신뢰전송 프로토콜에 따른 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
멀티캐스트 신뢰수신장치(340)는 무선 인터페이스(341)을 통해 신뢰전송 멀 티캐스트 패킷을 수신한다(S705). 그리고 네트워크 계층(343) 및 전송 계층(344)에서는 수신한 신뢰전송 멀티캐스트 패킷에서 IP 헤더 및 UDP(TCP) 헤더를 제거함으로써 신뢰전송 단위 패킷을 추출하며, 추출된 신뢰전송 단위 패킷을 일련번호(원본 데이터 패킷의 일련번호 및 분할 패킷(잉여 패킷)의 일련번호)에 따라 버퍼에 저장한다(S710). 상기 버퍼의 크기는 멀티캐스트 송수신 상태에 따라 관리자 또는 관리 프로그램에 의하여 변경될 수 있다. 멀티캐스트 신뢰수신장치(340)는 패킷 손실이 발생한 경우에도 바로 재전송 요청을 하지 않고, FEC 복구 단위의 패킷이 모두 저장될 때까지 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 수신한다.
FEC 복구 단위 패킷들이 모두 수신되면 RM(Reliable Multicast)처리 계층(345)에서 패킷 손실이 발생하였는지를 점검한 후 FEC를 이용하여 복구가 가능한지 여부를 판단한다(S720).
FEC 복구 가능한 경우 멀티캐스트 신뢰수신장치(340)는 잉여 패킷을 이용하여 FEC 디코딩을 수행함으로써 손실된 패킷을 복구하고, 분할 패킷 앞에 삽입된 MD 5 해쉬결과값을 이용하여 패킷이 성공적으로 복구되었는지 여부를 확인한다. RM 처리계층(345)에서는 수신 및 복구된 분할 패킷들을 병합함으로써 원본 데이터 패킷을 복원한다(S725). 그리고 멀티캐스트 신뢰수신장치(340)는 전송 계층(344)에서 상기 복원된 원본 데이터 패킷에 전송 프로토콜(UDP/TCP) 헤더를 추가하고 네트워크 계층(343)에서 IP 헤더를 추가함으로써 멀티캐스트 패킷을 생성한다. 이때, 네트워크 계층(343)에서는 패킷의 신뢰전송 멀티캐스트 주소(G')를 멀티캐스트 주 소(G)로 변환하여 IP 헤더에 추가한다(S730). 마지막으로, 생성된 멀티캐스트 패킷은 로컬 룹 인터페이스(342)를 통해 무선 단말(350)로 전송된다(S735).
상기 단계 S720의 판단 결과 손실 패킷이 FEC를 이용하여 복구가 불가능한 경우에는 기설정된 지연 시간이 경과했는지 여부를 판단한다(S740). 상기 지연 시간이 경과한 경우에는 버퍼에 저장된 FEC 복구단위 패킷들을 폐기하며, 상기 지연 시간이 경과하지 않은 경우에는 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)로 재전송을 요청한다(S750, S745).
패킷 손실이 발생한 경우에 복수의 멀티캐스트 신뢰수신장치(340)가 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)로 재전송을 요청하는 경우에 재전송 요청 패킷과 재전송 패킷이 오히려 무선 LAN의 혼잡을 가중시키는 부작용을 초래할 수 있다. 이하, 무선 LAN의 혼잡 가중 정도를 줄일 수 있는 재전송 요청 방법 및 응답 방법을 설명한다.
(1) 멀티캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법
멀티캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법은 모든 멀티캐스트 신뢰수신장치가 멀티캐스트로 재전송을 요청하고 멀티캐스트 신뢰전송장치는 멀티캐스트로 재전송 응답하는 방법이다. 더 구체적으로, 멀티캐스트 신뢰수신장치는 패킷 손실을 감지한 경우 기설정된 짧은 대기시간 동안 다른 멀티캐스트 신뢰수신장치의 재전송 요청을 기다린다. 그리고, 상기 대기시간 동안 다른 멀티캐스트 신뢰수신장치로부터 재전송 요청이 없는 경우에는 멀티캐스트 방식으로 재전송을 요청한다. 이때, 모든 멀티캐스트 신뢰수신장치는 재전송 그룹 주소로 재전송을 요청함으로써 다른 멀티캐스트 신뢰수신장치가 재전송 요청 사실을 인지할 수 있도록 한다. 또한, 재전송 요청을 수신한 멀티캐스트 신뢰전송장치는 멀티캐스트를 이용하여 재전송 패킷을 전송함으로써 1회의 재전송으로 모든 멀티캐스트 신뢰수신장치가 상기 재전송 패킷을 수신할 수 있도록 한다. 이 방법은 재전송 요청 및 응답에 의한 데이터 전송 빈도를 줄여 네트워크 혼잡도의 증가를 방지할 수 있는 장점이 있다.
(2) 유니캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법
상기 멀티캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법은 재전송 요청 패킷 자체가 손실될 수 있는 가능성이 있으며 이로 인한 재전송 지연 문제가 발생할 수 있다. 이를 극복하기 위하여, 모든 멀티캐스트 신뢰수신장치가 개별적으로 유니캐스트를 통하여 재전송을 요청하고 멀티캐스트 신뢰전송장치의 재전송 응답은 멀티캐스트로 하는 유니캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법이 사용될 수 있다. 이러한 유니캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법은 모든 재전송 요청 및 응답을 유니캐스트로 하는 방법에 비하여 무선 LAN의 혼잡을 경감시킬 수 있다.
(3) 유니캐스트/멀티캐스트 혼합 사용 방법
상기 멀티캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법 및 상기 유니캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법은 네트워크 부하의 증가를 경감시킬 수 있는 장점이 있지만 모든 재전송 요청 및 응답을 유니캐스트로 하는 방법에 비하여 신뢰성이 떨어진다는 단점이 있다.
이를 극복하기 위하여, 신뢰성 확보를 위해 유니캐스트와 멀티캐스트를 혼합하여 사용하는 유니캐스트/멀티캐스트 혼합 사용 방법이 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 멀티캐스트 신뢰수신장치 및 멀티캐스트 신뢰전송장치는 상기 멀티캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법 또는 상기 유니캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법을 사용하여 재전송 요청과 재전송 응답을 정해진 회수(예를 들어, 3회)만큼 진행한다. 그리고, 상기 회수 동안 재전송이 성공적으로 이루어지지 않은 경우에는 멀티캐스트 신뢰수신장치가 유니캐스트를 이용하여 재전송을 요청하고 신뢰전송장치 또한 유니캐스트를 이용하여 재전송 응답하도록 함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 즉, 네트워크 혼잡 정도를 줄일 수 있는 재전송 방법(멀티캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법 및 유니캐스트 요청/멀티캐스트 응답 방법)을 n회 실시하고, 상기 재전송 방법을 통해 전송되지 못한 패킷들에 대해서는 다소 네트워크 부하율은 높지만 신뢰성이 높은 유니캐스트 요청/유니캐스트 응답 방법으로 m회 전송함으로써, 네트워크 부하를 경감함과 동시에 소정의 신뢰성을 확보할 수 있다(단, n과 m은 0과 같거나 0보다 큰 임의의 정수).
도 8은 본 발명에 따른 재전송 요청을 수신한 멀티캐스트 신뢰전송장치의 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
멀티캐스트 신뢰전송장치(320)는 멀티캐스트 신뢰수신장치(340)로부터 재전송 요청을 수신한 경우 버퍼를 검색하여 재전송 요청 패킷이 존재하는지 여부를 확인한다(S805, S810, S815).
재전송 요청 패킷이 버퍼에 존재하는 경우 재전송 시간을 기록하고 멀티캐스트를 이용하여 멀티캐스트 신뢰수신장치(340)로 전송한다(S830, S835). 이때, 상기 재전송 요청 패킷을 n초 이내에 전송한 경우에는 재전송 요청 패킷을 전송하지 않는다(S825). 무선 랜에 많은 사용자가 존재하고 네트워크 사용률이 증가하는 경우에는 무선 랜의 전송 에러 발생률이 증가하여 한 번의 재전송 요청 및 응답으로 모든 전송 에러를 보정할 수 없으므로, 일정 시간 간격을 두고 정해진 회수 동안 재전송을 반복함으로써 신뢰 전송률을 확보하여야 한다. 하지만, 반복적으로 재전송을 함에 있어서 무선 LAN의 부하 정도에 따라 반복 재전송 횟수를 제한할 필요가 있다. 따라서, 특정 시간(n초) 내에 동일한 재전송 요청을 수신한 경우에는 응답을 1회로 제한함으로써 네트워크의 부하를 경감시킬 수 있다.
한편, 멀티캐스트/유니캐스트 혼합 사용 방법의 경우, 멀티캐스트 신뢰전송장치(320)는 멀티캐스트 재전송이 정해진 회수를 초과하면 유니캐스트를 이용하여 재전송 패킷을 전송한다(S840).
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템 구성도이다. 도 9는 송출 서버(920)의 네트워크(910)와 종단 사용자 네트워크(940)가 분리된 경우의 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템을 보여준다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템은 도 9에 도시된 바와 같이, 멀티캐스트 패킷을 송출하는 송출 서버(920), 송출된 멀티캐스트 패킷의 네트워크 프로토콜을 캡슐화하여 인터넷(900)을 통해 전송하는 오버레이 멀티캐스트 장치(930), 전송된 멀티캐스트 패킷을 디캡슐화하고 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따라 신뢰전송 멀티캐스트 패킷으로 변환하는 오버레이 멀티캐스트 신뢰전송장치(950), 상기 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 무선 LAN 프로토콜에 따라 무선 전송하는 무선접속장치(960, Access Point) 및 상기 무선 전송된 신뢰전송 멀티캐스트 패킷을 본 발명의 신뢰전송 프로토콜에 따라 멀티캐스트 패킷으로 변환하고 상기 변환된 멀티캐스트 패킷을 재생하는 복수의 무선 단말(971~973)을 포함한다.
송출 서버(920)에서 송출된 멀티캐스트 패킷은 오버레이 멀티캐스트 장치(930)를 사용하여 터널링 방식으로 종단 네트워크(940)로 전송된다. 종단 네트워크(940)의 오버레이 멀티캐스트 신뢰전송 장치(950)는 디캡슐레이션 등의 오버레이 네트워크 기능을 구비하며, 본 발명의 신뢰전송 프로토콜 동작을 수행한다. 즉, 도 2에서 송출 서버(210)와 멀티캐스트 신뢰전송장치(220) 간의 통신이 로컬 네트워크 통신 또는 로컬 호스트를 통한 신뢰전송이었다면, 도 9에서는 송출 서버(920)와 멀티캐스트 신뢰전송장치(950) 간의 통신이 TCP 등에 기반한 신뢰전송 프로토콜로 대치되었다고 볼 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템 구성도이다. 도 10은 도 9와 달리 멀티캐스트가 지원되는 인터넷(1000)에 의하여 로컬 네트워크(LAN)가 연결되어 있는 경우의 멀티캐스트 데이터 신뢰전송 시스템을 보여준다.
도 10에 도시된 바와 같이 로컬 네트워크(LAN)가 멀티캐스트를 지원하는 인터넷(1000)으로 연결된 경우에는 수신 측의 각 네트워크 세그먼트에 무선 멀티캐스트 신뢰전송장치(1060)를 설치함으로써 도 2와 상황이 같아진다. 이 경우, 멀티캐스트 신뢰전송장치는 무선접속장치(Access Point)의 무선 LAN 기능을 자체적으로 구비할 수 있다. 또한, 상기 멀티캐스트 신뢰전송장치는 송출 서버(1020)에 설치될 수 있다.
따라서, 본 발명은 각 네트워크 세그먼트에 설치되는 무선 멀티캐스트 신뢰전송장치(1060)만으로 송출 서버와 무선 단말이 직접 통신을 하는 단대단(end-to-end) 방식이 아닌 각각의 랜 세그먼트에서의 무선 랜 신뢰 전송을 가능하게 한다. 즉, 실시간 멀티캐스트 데이터의 복원을 단대단 방식으로 하지 않고 각 네트워크 세그먼트에서 각각의 특징에 따라 복원할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기 로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 순방향 오류 정정 방법 및 재전송 방법을 사용함으로써 신뢰성이 떨어지는 무선 환경에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 안정적으로 전송할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 동적 FEC 방법을 사용함으로써 재전송에 의한 지연 시간을 줄이고, 멀티캐스트 및 유니캐스트를 이용한 재전송 방법을 사용함으로써 재전송에 따른 네트워크 부하를 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 TCP/UDP의 상위 계층에서 전송 오류를 보정토록 함으로써 종래의 무선 LAN 프로토콜 및 네트워크 장치를 변경하지 않고 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 안정적으로 전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims (40)

  1. 무선 환경에서 데이터를 전송하는 장치로서,
    복수의 수신 단말로 송출할 데이터 패킷을 신뢰전송 단위로 분할하여 분할 패킷을 생성하는 분할 패킷 생성부;
    상기 분할 패킷에 대하여 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 수행하여 잉여 패킷을 생성하는 FEC 인코딩부; 및
    상기 분할 패킷 및 상기 잉여 패킷에 대하여 패킷 분할 정보 및 FEC 인코딩 정보를 포함하는 신뢰전송 프로토콜 헤더를 추가하여 신뢰전송 단위 패킷을 생성하는 신뢰전송 단위 패킷 생성부를 포함하는
    데이터 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신뢰전송 단위 패킷에 전송 프로토콜 헤더 및 IP 헤더를 추가하여 신뢰전송 데이터 패킷을 생성하는 신뢰전송 데이터 패킷 생성부를 더 포함하는
    데이터 전송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신뢰전송 데이터 패킷 생성부는
    송출하고자 하는 수신 단말 그룹의 멀티캐스트 주소를 IP 주소로 설정하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신뢰전송 데이터 패킷 생성부는
    송출하고자 하는 수신 단말 그룹의 멀티캐스트 주소를 신뢰전송 멀티캐스트 주소로 변환하는 수단; 및
    상기 변환된 신뢰전송 멀티캐스트 주소를 IP 주소로 설정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할 패킷 생성부는,
    데이터 패킷을 LAN의 최대 전송 단위(MTU)에서 신뢰전송 프로토콜 헤더, 전송 프로토콜 헤더 및 IP 헤더의 크기를 제외한 값 이하의 크기를 갖는 신뢰전송 단위로 분할하는 수단; 및
    상기 분할된 패킷에 대하여 MD5 해쉬결과값을 삽입하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 FEC 인코딩부는,
    서비스의 실시간성 및 무선환경에서의 데이터 송수신 상태에 따라 FEC 인코딩을 위한 분할 패킷의 개수 및 FEC 인코딩을 통해 생성할 잉여 패킷의 개수를 결정하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신뢰전송 프로토콜 헤더는
    데이터 패킷의 일련번호, 분할 패킷의 일련번호, 신뢰전송 단위, FEC 인코딩에 사용된 분할 패킷 개수, FEC 인코딩을 통해 생성된 잉여 패킷 개수 및 신뢰전송 단위 패킷의 크기에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신 단말로부터 재전송 요청을 받은 신뢰전송 단위 패킷을 재전송하는 재전송부를 더 포함하는
    데이터 전송 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 재전송부는
    상기 신뢰전송 단위 패킷을 유니캐스트 주소로 재전송하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 재전송부는
    상기 신뢰전송 단위 패킷을 멀티캐스트 주소로 재전송하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 재전송부는
    상기 신뢰전송 단위 패킷을 기설정된 시간 이내에 재전송한 경우에는 상기 신뢰전송 단위 패킷을 재전송하지 않는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 재전송부는
    상기 신뢰전송 단위 패킷을 기설정된 횟수 이상 멀티캐스트 주소로 재전송한 경우에는 상기 신뢰전송 단위 패킷을 유니캐스트 주소로 재전송하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 장치.
  13. 무선 환경에서 데이터를 수신하는 장치로서,
    복수의 신뢰전송 단위 패킷을 수신하는 수신부;
    상기 복수의 신뢰전송 단위 패킷으로부터 신뢰전송 프로토콜 헤더를 제거함으로써 데이터 패킷으로부터 신뢰전송 단위로 분할된 분할 패킷 및 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 통해 생성된 잉여 패킷을 추출하는 추출부;
    상기 추출된 잉여 패킷을 이용하여 FEC 디코딩을 수행함으로써 손실된 분할 패킷을 복원하는 FEC 디코딩부; 및
    상기 추출된 분할 패킷 및 상기 복원된 분할 패킷을 이용하여 데이터 패킷을 복원하는 데이터 패킷 복원부를 포함하는
    데이터 수신 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수신부는
    멀티캐스트로 무선 송출된 신뢰전송 데이터 패킷을 수신하고, 상기 수신된 신뢰전송 데이터 패킷으로부터 IP 헤더 및 전송 프로토콜 헤더를 제거함으로써 신뢰전송 단위 패킷을 생성하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수신된 신뢰전송 데이터 패킷의 멀티캐스트 주소를 상기 복원된 데이터 패킷의 멀티캐스트 주소로 복원하는 주소 복원부를 더 포함하는
    데이터 수신 장치.
  16. 제13항 내지 제15항에 있어서,
    상기 신뢰전송 프로토콜 헤더는
    데이터 패킷의 일련번호, 분할 패킷의 일련번호, 신뢰전송 단위, FEC 인코딩에 사용된 분할 패킷 개수, FEC 인코딩을 통해 생성된 잉여 패킷 개수 및 신뢰전송 단위 패킷의 크기에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 장치.
  17. 제13항 내지 제15항에 있어서,
    상기 FEC 디코딩부는
    상기 복원된 분할 패킷에 삽입된 MD5 해쉬결과값을 이용하여 상기 분할 패킷이 성공적으로 복원되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 장치.
  18. 제13항 내지 제15항에 있어서,
    상기 FEC 디코딩을 위한 신뢰전송 단위 패킷을 수신하지 못한 경우 상기 수신하지 못한 손실된 신뢰전송 단위 패킷의 재전송을 요청하는 재전송 요청부
    를 더 포함하는 데이터 수신 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 재전송 요청부는
    상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송을 유니캐스트로 요청하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 재전송 요청부는
    상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송을 멀티캐스트로 요청하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 재전송 요청부는
    기설정된 대기 시간 내에 다른 데이터 수신장치로부터 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송 요청이 있는 경우에는 재전송을 요청하지 않는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 장치.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 재전송 요청부는
    상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송 요청을 기설정된 횟수 이상 수행한 경우에는 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송을 유니캐스트로 요청하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 장치.
  23. 무선 환경에서 데이터를 전송하는 방법으로서,
    복수의 수신 단말로 송출할 데이터 패킷을 신뢰전송 단위로 분할하여 분할 패킷을 생성하는 분할 패킷 생성 단계;
    상기 분할 패킷에 대하여 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 수행하여 잉여 패킷을 생성하는 FEC 인코딩 단계; 및
    상기 분할 패킷 및 상기 잉여 패킷에 대하여 패킷 분할 정보 및 FEC 인코딩 정보를 포함하는 신뢰전송 프로토콜 헤더를 추가하여 신뢰전송 단위 패킷을 생성하 는 신뢰전송 단위 패킷 생성단계를 포함하는
    데이터 전송 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 신뢰전송 단위 패킷에 전송 프로토콜 헤더 및 IP 헤더를 추가하여 신뢰전송 데이터 패킷을 생성하는 신뢰전송 데이터 패킷 생성단계를 더 포함하는
    데이터 전송 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 신뢰전송 데이터 패킷 생성단계는
    IP 주소를 송출하고자 하는 그룹의 멀티캐스트 주소로 설정하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 신뢰전송 데이터 패킷 생성 단계는
    송출하고자 하는 그룹의 멀티캐스트 주소를 신뢰전송 멀티캐스트 주소로 변 환하는 단계; 및
    상기 변환된 신뢰전송 멀티캐스트 주소를 IP 주소로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 방법.
  27. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할 패킷 생성단계는,
    데이터 패킷을 LAN의 최대 전송 단위(MTU)에서 신뢰전송 프로토콜 헤더, 전송 프로토콜 헤더 및 IP 헤더의 크기를 제외한 값 이하의 크기를 갖는 신뢰전송 단위로 분할하는 단계; 및
    상기 분할된 패킷에 대하여 MD5 해쉬결과값을 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 방법.
  28. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 FEC 인코딩 단계는,
    서비스의 실시간성 및 무선환경에서의 데이터 송수신 상태에 따라 FEC 인코딩을 위한 분할 패킷의 개수 및 FEC 인코딩을 통해 생성할 잉여 패킷의 개수를 결 정하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 방법.
  29. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신뢰전송 프로토콜 헤더는
    데이터 패킷의 일련번호, 분할 패킷의 일련번호, 신뢰전송 단위, FEC 인코딩에 사용된 분할 패킷 개수, FEC 인코딩을 통해 생성된 잉여 패킷 개수 및 신뢰전송 단위 패킷의 크기에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 방법.
  30. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신 단말로부터 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송 요청을 수신하는 재전송 요청 수신단계; 및
    상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷을 재전송하는 재전송 단계를 더 포함하는
    데이터 전송 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 재전송 단계는
    상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷을 멀티캐스트 주소로 재전송하되, 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷을 기설정된 시간 이내에 재전송한 경우에는 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷을 재전송하지 않는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 방법.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 재전송 단계는
    상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷을 멀티캐스트 주소로 재전송하되, 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷을 기설정된 회수 이상 멀티캐스트 주소로 재전송한 경우에는 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷을 유니캐스트 주소로 재전송하는 것을 특징으로 하는
    데이터 전송 방법.
  33. 무선 환경에서 데이터를 수신하는 방법으로서,
    복수의 신뢰전송 단위 패킷을 수신하는 수신단계;
    상기 복수의 신뢰전송 단위 패킷으로부터 신뢰전송 프로토콜 헤더를 제거함으로써 데이터 패킷으로부터 신뢰전송 단위로 분할된 분할 패킷 및 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 통해 생성된 잉여 패킷을 추출하는 추출단계;
    상기 추출된 잉여 패킷을 이용하여 FEC 디코딩을 수행함으로써 손실된 분할 패킷을 복원하는 FEC 디코딩 단계; 및
    상기 추출된 분할 패킷 및 상기 복원된 분할 패킷을 이용하여 데이터 패킷을 복원하는 데이터 패킷 복원단계를 포함하는
    데이터 수신 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 수신단계는
    멀티캐스트로 무선 송출된 신뢰전송 데이터 패킷을 수신하는 단계; 및
    상기 신뢰전송 데이터 패킷으로부터 IP 헤더 및 전송 프로토콜 헤더를 제거하여 신뢰전송 단위 패킷을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 수신된 신뢰전송 데이터 패킷의 멀티캐스트 주소를 상기 복원된 데이터 패킷의 멀티캐스트 주소로 복원하는 단계를 더 포함하는
    데이터 수신 방법.
  36. 제33항 내지 제35항에 있어서,
    상기 신뢰전송 프로토콜 헤더는
    데이터 패킷의 일련번호, 분할 패킷의 일련번호, 신뢰전송 단위, FEC 인코딩에 사용된 분할 패킷 개수, FEC 인코딩을 통해 생성된 잉여 패킷 개수 및 신뢰전송 단위 패킷의 크기에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 방법.
  37. 제33항 내지 제35항에 있어서,
    상기 FEC 디코딩 단계는
    상기 복원된 분할 패킷에 삽입된 MD5 해쉬결과값을 이용하여 상기 분할 패킷이 성공적으로 복원되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 방법.
  38. 제33항 내지 제35항에 있어서,
    상기 FEC 디코딩을 위한 신뢰전송 단위 패킷을 수신하지 못한 경우 상기 수신하지 못한 손실된 신뢰전송 단위 패킷의 재전송을 요청하는 재전송 요청단계
    를 더 포함하는 데이터 수신 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 재전송 요청 단계는
    상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송을 멀티캐스트로 요청하되, 기설정된 대기 시간 내에 다른 데이터 수신장치로부터 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송 요청이 있는 경우에는 재전송을 요청하지 않는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 방법.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 재전송 요청 단계는
    상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송을 멀티캐스트로 요청하되, 상기 재전송 요청을 기설정된 회수 이상 수행한 경우에는 상기 손실된 신뢰전송 단위 패킷에 대한 재전송을 유니캐스트로 요청하는 것을 특징으로 하는
    데이터 수신 방법.
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