KR20100057828A - 무선 메시 네트워크들에서의 콘텐츠 서비스들에 관한 통합된 피어-투-피어 및 캐시 시스템 - Google Patents

무선 메시 네트워크들에서의 콘텐츠 서비스들에 관한 통합된 피어-투-피어 및 캐시 시스템 Download PDF

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Abstract

무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하기 위한 방법 및 장치가 설명되는데, 이 방법은 스트리밍될 콘텐츠 클립을 수신하는 제 1 서버를 결정하는 단계, 선택된 제 1 서버로부터 스트리밍될 콘텐츠 클립을 요청하는 단계, 선택된 제 1 서버로부터 스트리밍된 콘텐츠 클립을 수신하는 단계, 다운로드될 콘텐츠 클립을 수신하는 피어 디바이스를 결정하는 단계, 다운로드될 콘텐츠 클립을 요청하는 단계, 및 다운로드된 콘텐츠 클립을 수신하는 단계를 포함한다. 제 1 서버는 메시 콘텐츠 서버이다.

Description

무선 메시 네트워크들에서의 콘텐츠 서비스들에 관한 통합된 피어-투-피어 및 캐시 시스템{A UNIFIED PEER-TO-PEER AND CACHE SYSTEM FOR CONTENT SERVICES IN WIRELESS MESH NETWORKS}
본 발명은 무선 메시 네트워크에 관한 것으로, 특히 높은 품질의 콘텐츠 서비스를 클라이언트 디바이스에 전달하기 위한 기초구조의 멀티-홉(multi-hop) 무선 메시 네트워크의 사용에 관한 것이다.
일반적으로 콘텐츠는 인터넷을 통해, 콘텐츠 소스 서버로부터 직접 또는 콘텐츠 분산 네트워크(CDN: Content Distribution Network)에서의 가장자리(edge) 서버를 통해 간접적으로 최종(end) 사용자에게 스트리밍된다. 많은 가장자리 서버가 전략적으로 인터넷의 가장자리에 위치하도록 배치함으로써, CDN 접근법이 네트워크를 통한 트래픽을 감소시키고, 사용자의 시동(startup) 지연을 줄이며, 사용자의 시청(viewing) 품질을 개선시킬 수 있다. P2P 콘텐츠 스트리밍이 낮은 서버 기초구조 비용으로 인해 대안예로서 부상하였다. 사용자의/피어의 자원{업로드(upload) 대역폭, 저장 공간, 처리 능력 등)에 관여하는 것을 이용함으로써, 피어-투-피어 시스템에서 이용 가능한 자원들이 사용자/피어의 개수에 비례하여 증가한다. 본 명세서에서 사용된 "/"는 동일한 또는 유사한 행위 또는 성분에 관한 대안적인 이름을 나타낸다.
파일 공유를 위한 수단으로서 P2P 응용예가 먼저 소개되었다. BitTorrent와 KaZaa와 같은 응용예가 많은 사용자를 끌어들였고, 인터넷을 통한 많은 양의 네트워크 트래픽에 기여한다. P2P 파일 공유를 위한 다른 기술들 또한 개발되었다. 최근에, P2P 기술들이 또한 콘텐츠 스트리밍 서비스를 지원하기 위해 채택되었다. 하지만, 사용자 경험의 지위를 크게 떨어뜨릴 수 있는 긴 시동 지연 시간과 동요-유도된(churn-induced) 불안정성과 같은 문제들을 P2P 스트리밍이 경험하게 된다. 또한, 대부분의 P2P 스트리밍 작업은 유선 네트워크 설정으로 행해졌고, 무선 네트워크의 고유한 특징들의 영향을 고려하지 않았다. 제한된 대역폭, 공유된 매체로 인한 신호 간섭, 멀티-홉 경로 문제 때문에, 흐름의 개수와 각각의 흐름에 의해 얻어진 굳풋(goodput)의 개수가 귀로(backhaul) 무선 메시 네트워크(WMN: wireless mesh network)에서 제한된다. 굳풋은 수신기/클라이언트 디바이스/최종(end) 디바이스/최종(end) 사용자가 올바르게 수신한 초당 비트들의 개수이다. 무선 메시 네트워크 내에서 동일한 콘텐츠를 공유하는 피어의 개수는 제한된 네트워크 지리적 크기와 피어 개체수(population)로 인해 작을 수 있다. 무선 메시 네트워크에서의 각각의 피어가 유선 인터넷에서 다른 피어들과 상이한 콘텐츠를 공유하게 되면, 게이트웨이에 관한 많은 트래픽 부하가 초래된다. 또한, 통신 경로가 게이트웨이와 클라이언트 사이, 또는 메시 네트워크에서의 피어들 사이에 많은 홉(hop)을 포함하게 되면, 통신 경로는 특히 공유된 매체인 무선 매체에서 많은 무선 네트워크 대역폭 자원을 소비하게 된다. 무선 채널에서 2개의 노드 사이에 송신이 일어나게 되면, 간섭 범위 내의 모든 다른 노드가 간섭으로 인해 동일한 채널에서 임의의 데이터를 송신할 수 없다. 종래의 P2P 스트리밍 기술로는, 현재의 기초구조(infrastructure) WMN들에서의 합당한 개수의 콘텐츠 흐름에 관한 QoS(quality-of-service)를 보장하는 것이 어렵다.
인터넷 사용자들을 위한 마지막-마일(last-mile) 액세스 가능성을 제공하기 위해 IEEE 802.11 기반의 WMN들을 전개시 상당한 진전이 이루어졌다. 한편, IP 네트워크들을 통한 멀티미디어 콘텐츠의 스트리밍이 점차 인기를 끌고 있다. WMN들의 증가하는 전개와 WMN의 사용자들의 개수가 증가함에 따라, 무선 메시 네트워크를 통해 멀티미디어 스트리밍을 지원하는 것이 점점 중요해지고 있다.
모바일(mobile), 애드 혹(ad hoc) 네트워크와 무선 메시 네트워크들을 통한 콘텐츠 스트리밍이 연구되었다. 다중 설명 코딩과, 단일 서버로부터 수신기까지의 경로 다양성(diversity)과 같은 다양한 클라이언트-서버 기술이, 무선 네트워크들을 통한 콘텐츠 송신과 콘텐츠 서비스들의 전달을 위해 개발되었다. 무선 네트워크 성질들과 스트리밍 응용예들의 엄격한 요구 사항들을 고려하여, 단일 서버로부터 클라이언트 디바이스까지의 수송 효율을 개선하기 위해 교차-층(cross-layer) 접근법이 또한 탐구되었다. 하지만, 그러한 클라이언트-서버 방법들은 일정한 비율로 만들어지지 않아 서버 주위(또는 서버들이 유선 인터넷에 존재하는 경우에는 게이트웨이)에서 트래픽 혼잡(congestion)을 일으킬 수 있다.
무선 메시 네트워크들에서, 2개의 노드 사이에 확립된 경로는 몇몇 지연 노드/메시 액세스 포인트를 통과할 수 있다. 무선 매체에서의 자기-간섭으로 인해, 홉 카운트가 증가함에 따라 경로 용량이 감소한다. 게다가, 큰 홉 카운트들은 무선 신호 간섭의 기회를 증가시키고, 이는 그것 자체의 흐름 송신(자기 간섭)과 다른 확립된 연결(교차-간섭) 모두에 부정적인 영향을 미치고 전반적인 시스템 능력을 감소시킨다. 하지만, 홉 카운트는 경로 품질을 결정하는 유일한 요소가 아니다. 무선 링크의 품질은 수신된 무선 신호 세기, 패킷 손실율, 부근의 노드들 간의 회선 쟁탈(contention), 링크 데이터 속도, 및 링크에 걸리는 트래픽 부하에 의존한다. IEEE 802.11 라디오 링크는 링크 품질에 따른 다중-속도(multi-rate) 적응을 지원한다. 멀티-홉 고속 경로는 단일 홉의 낮은 속도 경로보다 더 나은 처리량과 더 짧은 지연을 달성할 수 있다. 무선 메시 네트워크를 통해 크기 조정 가능하고, 높은 품질을 지닌 매체/콘텐츠 스트리밍 서비스를 어떻게 제공할 것인가 하는 것이 도전적인 문제이다.
멀티-홉 WMN들이 메트로(metro)-영역 인터넷 액세스, 공공 안전, 및 일시적인 네트워크들에서의 적용 가능성을 지닌 유망한 기술로서 부상하고 있다. 클라이언트-메시 네트워크와 기초구조-메시 네트워크의 2가지 타입의 메시 네트워크가 존재한다. 클라이언트-메시 네트워크들 또는 애드 혹 네트워크들은 기초구조가 요구되지 않는 클라이언트 디바이스에 의해 형성된다. 클라이언트-메시 네트워크에서, 각각의 노드는 동일한 역할을 하고 패킷 라우팅과 발송에 관여한다. 대조적으로, 기초구조 WMN은 메시 액세스 포인트(MAP)/라우터, 및 클라이언트 디바이스로 이루어진다. MAP은 무선 링크들을 통해 상호 연결되어 멀티-홉 무선 메시 귀로 기초구조를 형성한다. 하나 이상의 MAP이 유선 인터넷에 연결되고 게이트웨이라고 불린다. 일반적으로, MAP은 2개 이상의 무선 인터페이스를 가진다. 하나는 클라이언트들의 네트워크 액세스를 위한 액세스 인터페이스이다. 다른 하나는 라우팅과 데이터 발송을 위한 지연 인터페이스이다. 클라이언트 디바이스{예컨대, 랩톱, 2중 모드 스마트 폰, PDA(personal digital assistant)}는 그것들을 부근의 MAP과 연관시켜 무선 메시 네트워크에 액세스한다. 클라이언트 디바이스/최종 디바이스는 패킷 지연 또는 라우팅 공정에 관여하지 않는다. 클라이언트 디바이스는 그것의 패킷을 연관된 MAP에 송신하고, 이로부터 패킷을 수신한다. WMN에서의 패킷 전달은 MAP에 의해 귀로 라우팅 프로토콜을 통해 처리된다.
본 발명은 기초구조 멀티-홉 무선 메시 네트워크(기초구조 WMN)들을 통한 콘텐츠 스트리밍과 주문형 비디오 서비스와 같은 고 품질의 콘텐츠 서비스들의 전달을 위한 UPAC{unified peer-to-peer(P2P) and cache} 프레임워크이다. 본 명세서에서 사용된 것처럼, 콘텐츠에는 오디오, 비디오, 데이터, 정보, 멀티미디어 등이 포함된다. 멀티-홉 무선 네트워크에서의 스트리밍 콘텐츠는 이용 가능한 가변적인 경로 대역폭, 공유된 매체로 인한 신호 간섭, 다중 지연 노드들의 영향 등과 같은 많은 도전에 직면하고 있다. 기초구조 WMN의 능력을 증가시키고, 높은 콘텐츠 품질 및 스트리밍 서비스들을 보장하기 위해, 본 발명은 콘텐츠를 멀티-홉 무선 메시 네트워크에서 선택된 무선 메시 액세스 포인트(MAP)에 저장한다. 게다가, 서버와 네트워크에 부과된 작업부하를 감소시키는 것을 최상의 노력 방식으로 돕는데 사용된다. 이러한 UPAC 프레임워크는 콘텐츠 분산 네트워크 접근과 피어-투-피어 네트워킹 접근 모두의 장점을 가진다. 본 발명의 UPAC은 시스템 성능을 최적화하기 위해 무선 메시 네트워크들에서 QoS 인식 콘텐츠 서비스들의 특정 특징들에 맞추어진다. UPAC에서, 최적의 콘텐츠 품질을 얻기 위해, 디바이스는 MAP 콘텐츠 캐시 서버와 다른 피어 디바이스와 피어-투-피어 관계를 형성할 수 있다. 한편, 디바이스는 MAP 콘텐츠 캐시 서버들과 클라이언트-서버 관계도 형성할 수 있다. 또한, 클라이언트 디바이스를 위해 서비스를 제공하는 캐시 서버와, 이러한 서버와 클라이언트 디바이스 사이의 엔드-투-엔드 루트를 선택하는 방법들이 설명된다.
무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하기 위한 방법 및 장치가 설명되는데, 이 방법은 스트리밍될 콘텐츠 클립을 수신하는 제 1 서버를 결정하는 단계, 선택된 제 1 서버로부터 스트리밍될 콘텐츠 클립을 요청하는 단계, 선택된 제 1 서버로부터 스트리밍된 콘텐츠 클립을 수신하는 단계, 다운로드될 콘텐츠 클립을 수신하는 피어 디바이스를 결정하는 단계, 다운로드될 콘텐츠 클립을 요청하는 단계, 및 다운로드된 콘텐츠 클립을 수신하는 단계를 포함한다. 제 1 서버는 메시 콘텐츠 서버이다.
본 발명은 첨부 도면과 함께 읽을 때 후속하는 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 도면들은 아래에 간략히 설명된 후속하는 그림을 포함한다.
본 발명의 UPAC을 사용함으로써, 기초구조 멀티-홉 무선 메시 네트워크(기초구조 WMN)들을 통한 콘텐츠 스트리밍과 주문형 비디오 서비스와 같은 고 품질의 콘텐츠 서비스들의 전달이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 원리들에 따른 콘텐츠 서비스 전달 시스템의 개략도.
도 2는 클라이언트 디바이스 측으로부터의 통합된 P2P(peer-to-peer) 및 캐시 서버(UPAC: unified peer-to-peer and cache server) 콘텐츠 서비스 공정의 흐름도.
도 3은 본 발명의 집중된 메시 콘텐츠 서버 선택 방법의 흐름도.
도 4는 선택 기준으로서 엔드-투-엔드 지연을 사용하는 본 발명의 오버레이 메시 콘텐츠 서버 선택 방법의 흐름도.
도 5는 선택 기준으로서 홉 카운트를 사용하는 본 발명의 분산된 메시 콘텐츠 서버 선택 방법의 흐름도.
도 6은 선택 기준으로서 라우팅 측정 규준을 사용하는 본 발명의 분산된 메시 콘텐츠 서버 선택 방법의 흐름도.
도 7은 본 발명의 원리들에 따른 메시 콘텐츠 서버의 블록도.
도 8은 본 발명의 원리들에 따른 클라이언트 디바이스의 블록도.
처리 능력과 저장소의 향상과 함께, WMN들에서의 기초구조로서 MAP들이 주어질 때, 본 발명은 선택된 무선 메시 액세스 포인트들에서 콘텐츠(오디오, 비디오, 및/또는 멀티미디어 콘텐츠)를 저장하거나, 비디오/멀티미디어 서비스들에 관한 시스템 용량을 증가시키고 높은 콘텐츠 서비스 품질을 보장하기 위해, 무선 메시 네트워크에서 선택된 MAP들을 지닌 캐시 서버를 같은 곳에 배치한다. 또한, 본 발명은 네트워크를 통해 작업부하(workload)의 균형을 맞추고, 가능하다면 소스와 싱크(sink)/클라이언트 디바이스/최종(end) 디바이스 사이의 경로를 따라 자원 소비를 감소시키기 위해 최상의 노력에 기초한 피어를 사용한다.
본 발명의 아키텍처와 기존의 인터넷 CDN 구조 사이의 주된 차이점은 다음과 같다.
1. 본 발명에서의 클라이언트 디바이스는 MAP 콘텐츠 캐시 서버들 및 다른 피어 디바이스들과의 P2P 관계뿐만 아니라 MAP 캐시 서버들과의 클라이언트-서버 관계를 동시에 형성할 수 있다.
2. 본 발명의 아키텍처에서의 MAP 콘텐츠 캐시 서버는 콘텐츠(오디오, 비디오, 및/또는 멀티미디어) 스트리밍과 P2P 데이터 다운로딩/페칭(fetching) 모두를 지원한다. 콘텐츠 스트리밍과 P2P 콘텐츠 페칭에 관한 스케줄링 구조가 상이하다는 점을 주목하는 것이 중요하다. 콘텐츠 스트리밍은 스트리밍된 콘텐츠/데이터의 순서대로의(in-order) 전달을 요구한다. P2P 콘텐츠 페칭은 피어들 중에서 상이한 유포 방침을 사용할 수 있다. 유포 방침은 패킷 유포의 순서 선택을 나타내는 방침이다. 예컨대, 유포된 그 다음 패킷은 네트워크에서 콘텐츠의 가장 드문 유닛일 수 있거나 네트워크에서 콘텐츠의 가장 요청된 유닛 또는 패킷 유포을 위한 일부 다른 기초일 수 있다.
3. 네트워크 환경이 상이하다. 인터넷에서, 서버나 클라이언트에서 병목(bottleneck)이 존재한다. 무선 메시 네트워크에서, 병목은 네트워크 내에 있을 수 있다. 클라이언트 디바이스에 관한 콘텐츠 세션(session)의 QoS를 최적화하기 위한 캐시 서버를 선택하기 위한 구조는 인터넷과 WMN에서 상이하다. 본 발명은 몇몇 대안적인 서버 선택 구조를 포함한다.
4. 무선이 공유된 매체이고, 그 자체로, 심지어 2개의 흐름이 상이한 콘텐츠 캐시 서버로부터 시작되고, 동일한 중간 지연 노드(들)를 통과하지 않는다면, 하나의 콘텐츠 흐름이 또 다른 흐름과 간섭할 수 있다. 본 발명의 서버 선택 구조들은 이러한 점을 고려한다.
5. 경로 품질은 WMN에서 시간에 따라 변한다. 이는 클라이언트 디바이스가 서버와 경로를 선택하고 갱신할 때, 본 발명에서 고려된다.
본 발명은 기초구조 WMN들을 통한 주문형 비디오와, 콘텐츠 스트리밍과 같은 고 품질의 콘텐츠(오디오, 비디오, 멀티미디어) 전달 서비스들을 위한 UPAC{unified peer-to-peer(P2P) and cache} 프레임워크/아키텍처이다. UPAC은 다수의 메시 콘텐츠 서버와 P2P 기술을 이용한다. "메시 콘텐츠 서버"라는 용어는 제한하려고 의도되는 것이 아니고, 오디오, 비디오, 데이터, 및 멀티미디어 콘텐츠를 포함하는 임의의 형태의 콘텐츠를 유포할 수 있다. 콘텐츠 서비스들의 시스템 용량을 증가시키고 높은 콘텐츠 품질을 보장하기 위해, 콘텐츠는 메시 네트워크에서의 선택된 무선 메시 액세스 포인트들에서 저장된다. 대안적으로, 콘텐츠 서버들은 무선 메시 네트워크 내의 선택된 MAP들과 같은 곳에 배치된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 메시 콘텐츠 서버는 캐시는 지닌 MAP 또는 같은 곳에 배치된 콘텐츠 서버를 지닌 MAP이다. 메시 콘텐츠 서버는 또한 인터넷으로의 게이트웨이(gateway)일 수 있다. UPAC에서의 메시 콘텐츠 서버들은 콘텐츠 서버와 피어의 2가지 역할을 수행한다. 콘텐츠 서버로서, 메시 콘텐츠 서버는 요청될 때 클라이언트 디바이스로의 콘텐츠를 스트리밍할 수 있다. 피어(peer)로서, 메시 콘텐츠 서버는 P2P 데이터 페칭을 위한 피어이다. 메시 콘텐츠 서버는 스트리밍과 데이터 페칭의 2가지 스케줄링 구조를 지원한다. 스트리밍은 스트리밍된 콘텐츠/데이터의 순서대로의 전달을 요구한다. P2P 데이터 페칭은, 예컨대 피어들 간에 데이터 이용 가능성을 최대화하기 위한 유포 방침과 같은 상이한 유포 방침을 사용할 수 있다. 메시에서 이용 가능하다면 클라이언트 디바이스는 서버와 네트워크에 부과된 트래픽 부하를 더 감소시키기 위해 최상의 노력 피어로서의 역할을 한다. 콘텐츠 서비스 품질을 최적화하기 위해, 클라이언트 디바이스는 메시 콘텐츠 서버들과 다른 피어 디바이스와 P2P 관계를 형성할 수 있다. 한편, 클라이언트 디바이스는 메시 콘텐츠 서버와 클라이언트-서버 관계를 확립할 수 있다.
이후 사용되는 바와 같이, MAP과 메시 콘텐츠 서버라는 용어는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 하지만, 전술한 바와 같이 메시 콘텐츠 서버는 캐시를 지닌 MAP이거나 같은 곳에 배치된 콘텐츠 서버를 지닌 MAP이다. 게이트웨이 메시 콘텐츠 서버는 캐시 또는 같은 곳에 배치된 콘텐츠 서버를 지닌 인터넷과 같은 유선 네트워크로의 게이트웨이이다. 게이트웨이 메시 콘텐츠 서버는 메시 콘텐츠 서버이고 또한 게이트웨이이다. 도 1은 WMN들을 통한 콘텐츠 서비스 시스템을 예시한다. 콘텐츠 서비스 시스템은 MAP(mesh access point), 메시 콘텐츠 서버, 및 클라이언트 디바이스를 포함한다. MAP과 메시 콘텐츠 서버는 무선 링크를 통해 상호 연결되어 무선 메시 멀티-홉(multi-hop) 귀로 기초구조를 형성한다. 유선 네트워크에 대한 하나 이상의 MAP 연결을 게이트웨이라고 부른다. MAP과 메시 콘텐츠 서버는 라우팅과 데이터 발송에 관여한다.
특히, 도 1에서 인터넷(105)은 게이트웨이 메시 콘텐츠 서버(110)와 연결되고 통신한다. 게이트웨이 메시 콘텐츠 서버(110)는 같은 곳에 배치된 콘텐츠 서버를 지닌 MAP(115a)에 연결된다. 같은 곳에 배치된 콘텐츠 서버들을 지닌 MAP에는 115b와 115c도 있다. 게이트웨이 메시 콘텐츠 서버(110)는 또한 콘텐츠 캐시를 지닌 MAP(120a)과 연결되고 통신한다. 콘텐츠 캐시를 지닌 MAP(120a)과 메시 콘텐츠 서버를 지닌 MAP(115a)은 모두 MAP(125a)과 연결되고 통신한다. MAP들은 또한 125b,125c 및 125d이다. 클라이언트 디바이스/엔드 디바이스(130)는 다양한 MAP과 메시 콘텐츠 서버에 연결된다.
MAP은 네트워크 액세스와 데이터 지연의 2가지 종류의 무선 기능을 지원한다. 네트워크 액세스 기능은 클라이언트 디바이스/엔드 디바이스에 관한 네트워크 액세스를 제공한다. 지연 기능은 멀티-홉 무선 메시 귀로와 목적지(destination)로의 지연 클라이언트 디바이스의 트래픽을 구성하기 위해 사용된다. 메시 클라이언트 디바이스/클라이언트 디바이스{예컨대, 랩톱(laptop), PDA 및 2중 모드(dual-mode) 스마트 폰 등}는 무선 메시 네트워크에 액세스하기 위해 가까운 MAP과 결합한다. 클라이언트 디바이스는 패킷 지연과 라우팅에 관여하지 않는다. 클라이언트 디바이스는 그것의 결합된 MAP에 패킷을 송신하고, 이로부터 패킷을 수신한다. 패킷 전달의 휴지(rest)는 귀로 라우팅 프로토콜을 통해 MAP에 의해 다루어진다.
UPAC에서는, 최초의 콘텐츠 소스인 주(main) 콘텐츠 서버가 존재한다고 가정된다. 주 콘텐츠 서버는 무선 메시 네트워크 외부 또는 무선 메시 네트워크 내부에 존재할 수 있다. 콘텐츠는 무선 메시 네트워크 내에 위치한 본 발명의 메시 콘텐츠 서버에 오프-피크 시간 전달(off-peak hours delivery)과 같은 메커니즘과 수단을 통해 전달된다고 또한 가정된다. 메시 콘텐츠 서버는 캐시 기능성을 가지거나 콘텐츠 서버와 같은 곳에 배치된다.
메시 콘텐츠 서버는, 각각의 메시 클라이언트가 몇몇 홉들 내의 적어도 하나의 메시 콘텐츠 서버에 액세스할 수 있다는 방침에 따라 배치된다. 이는 각각의 메시 콘텐츠 서버가 부근의 클라이언트 디바이스에 콘텐츠의 몇몇 부분을 공급하여 홉 카운트가 가능한 작게 되어야하기 때문이다. 이는 특히 단일 라디오(radio) 무선 메시 네트워크의 경우 그러한데, 이는 홉 카운트가 이용 가능한 대역폭에 큰 영향을 미치기 때문이다. 이는 무선 메시 네트워크가 IEEE 802.11 네트워크와 같은 공유된 매체이기 때문이다. 공유된 매체에서는, 하나의 홉으로부터 그 다음 홉으로 데이터를 발송하는 동안 흐름이 그 흐름 자체와 간섭할 수 있고, 또한 다른 이웃하는 흐름과 간섭할 수 있다. 그러므로, 무선 메시 네트워크에서는 종종 높은 대역폭이나 낮은 대기 시간(latency)을 요구하는 응용예의 경우 2개 또는 3개의 홉 이상으로 성능이 떨어진다.
UPAC에서, 콘텐츠 파일은 클립(clip)이라고 표시된, 다수의 크기가 같은 조각들로 나누어진다. 클립 시작의 재생 시간에서 시간 지연(D)을 뺀 것이 이 클립의 기한으로서 정의되는데, 즉 클립에 관한 기한은 클립 시작의 재생 시간 전의 시간(D)이다. D는 네트워크 송신과 처리 지연에 관련된 파라미터이다. 각각의 클립에 관해, 클라이언트 디바이스는 상이한 메시 콘텐츠 서버와 피어를 가질 수 있다. 클라이언트는 각각의 클립을 독립 파일로 취급하고, 그것의 기한 전에 그것들의 본래 순서대로 클립들을 얻는다. 큰 파일을 클립들로 분할함으로써, 클라이언트 디바이스는 동적인 네트워크 상황과 피어 접속 형태(topology)들에 더 잘 적응할 수 있다. 상이한 메시 콘텐츠 서버들은 상이한 콘텐츠 또는 동일한 콘텐츠의 상이한 클립들을 저장할 수 있다. 각각의 클립에 관해, 클라이언트 디바이스는 주 콘텐츠 서버를 통한 집중된 구조로 또는 분산된 방식으로 메시 콘텐츠 서버들을 발견한다. 그런 다음, 1차 메시 콘텐츠 서버와 2차 메시 콘텐츠 서버가 선택된다.
본 발명의 UPAC에서는, 트랙커 모듈(tracker module)(미도시)이 또한 존재한다. P2P 트랙커 모듈은 MAP 또는 메시 콘텐츠 서버 또는 완전히 분리된 디바이스일 수 있다. P2P 트랙커 모듈은 P2P 네트워크 디렉토리의 집중된 소스이고, 어느 디바이스가 어느 콘텐츠를 가지는 지와 같은 디렉토리 정보를 제공한다. 클라이언트 디바이스는 P2P 페칭이 활성화되면 P2P 트랙커 모듈로의 요청을 발행한다. P2P 트랙커 모듈은 시스템에서의 피어/사용자의 상태를 유지한다. 메시 콘텐츠 서버는 또한 P2P 프로토콜을 실행하고, 피어로서의 역할을 할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. P2P 트랙커 모듈은, 클라이언트 디바이스가 요청하는 것과 동일한 콘텐츠를 제공할 수 있는 피어/사용자 세트를 클라이언트 디바이스에게 통지하는 피드백 메시지를 클라이언트 디바이스에 보낸다. 그런 다음, 클라이언트 디바이스는 선택된 피어와의 피어 관계를 설정하여 데이터/콘텐츠를 선택된 피어와 다른 피어에 페칭하고 제공하도록 한다.
각각의 피어가 가질 수 있는 제한된 콘텐츠, 네트워크와 처리 자원, 및 역학(dynamics) 때문에, 클라이언트 디바이스가 다른 피어로부터 때를 맞춰 데이터를 얻을 수 있다는 보장이 없다. 클라이언트 디바이스는 그 클라이언트 디바이스가 원하는 콘텐츠/데이터가 이용 가능하고 시동 지연이 최소화된다는 것을 보장하기 위해, 하나 이상의 메시 콘텐츠 서버로부터 처음 N개의 콘텐츠 클립(N≥1)이 스트리밍될 것을 요청할 수 있다. 클라이언트 디바이스는 그것의 첫 번째 클립의 지정된/선택된 1차 메시 콘텐츠 서버로부터 제 1 클립(클립 i=1)을 요청한다. 1차 메시 콘텐츠 서버가 이용 가능하지 않게 되면, 클라이언트 디바이스는 바로 그것의 지정된/선택된 2차 메시 콘텐츠 서버로부터 제 1 클립을 요청한다. 그런 다음, 클라이언트 디바이스는 그것의 제 2 클립의 1차(또는 1차가 이용 가능하지 않거나 사용 가능하지 않은 경우 2차) 메시 콘텐츠 서버로부터 제 2 클립(클립 i=2)을 요청한다. 이러한 공정은 클립 i(i=N)가 그 클립 i의 1차(또는 2차) 메시 콘텐츠 서버로부터 수신될 때까지 계속된다.
한편, 클라이언트 디바이스는 그것의 피어들로부터 콘텐츠의 다른 클립(i>N)을 요청하고 페칭한 다음 가능한 많이 피어 자원을 사용하려고 한다. UPAC에서 각 클립의 P2P 데이터 페칭의 경우, 클립은 더 작은 덩어리(chunk) 또는 하위 클립(sub-clip)들로 또한 나누어진다. 이들 작은 덩어리는 피어들 사이에서 교환된다(페칭하거나 제공된다). 클립 내에서, 유포 방침의 일 예는 가장 드문 데이터 청크가 피어들로부터 제일 먼저 페칭된다는 것이다. P2P 데이터 페칭에 관한 다른 유포 방침도 사용될 수 있다.
클립 내의 콘텐츠/데이터가 재생 기한 전에 피어로부터 페칭될 수 없으면, 클라이언트 디바이스는 그것의 1차 메시 콘텐츠 서버로부터 직접 잃어버린 데이터를 요청한다. 게다가, 1차 메시 콘텐츠 서버가 이용 가능하지 않게 되면, 클라이언트는 즉시 그것의 2차 메시 콘텐츠 서버로부터 잃어버린 데이터를 요청한다. 1차 메시 콘텐츠 서버 또는 2차 메시 콘텐츠 서버는 그것의 본래 순서대로 클라이언트 디바이스로 잃어버리는 콘텐츠/데이터를 스트리밍한다.
일반적으로, 메시 콘텐츠 서버는 3가지 주 임무를 가진다. 첫 번째는 메시 콘텐츠 서버가 요청하는 클라이언트 디바이스로 요청된 콘텐츠의 처음 N개의 클립을 스트리밍하는 책임을 진다는 것이다. 두 번째는, 메시 콘텐츠 서버가 클립의 재생 기한 전에 잃어버리는 데이터에 관한 보충 스트리밍을 제공한다는 점이다. 세 번째는 메시 콘텐츠 서버가 콘텐츠/데이터에 관한 P2P 시드(seed)로서의 역할을 한다는 점이다. 클라이언트 디바이스가 콘텐츠를 요청할 때, 그 클라이언트 디바이스는 피어들로의 루트를 확립하고 바라는 콘텐츠의 위치를 정하는데 일부 시간을 소비한다. 실시간 응용예에서는, 긴 시동 지연이 바람직하지 않다. 또한 다른 피어가 요청된 콘텐츠/데이터를 가진다고 보장할 수 없어, 시동 지연이 감소되도록 선택된 메시 콘텐츠 서버가 콘텐츠/데이터의 처음 N개의 클립들을 송신한다. 콘텐츠의 각 클립은 그것의 재생 시간 전에 페칭되어야 한다. 일반 클립의 재생 기간에 도달하게 되면, 새롭게 다운로드된 데이터가 낡은 것이 될 수 있기 때문에, 재생 클립의 어떠한 P2P 페칭도 허용되지 않는다. 메시 콘텐츠 서버로부터의 보충 스트리밍이 시작되는데, 이는 보충 스트리밍이 적은 대기 시간으로 그것의 본래 순서대로 콘텐츠/데이터를 제공하기 때문이다. 보충 스트리밍은 클라이언트 디바이스가 때를 맞춰 다른 피어로부터 페칭될 수 없는 데이터를 얻는 것을 돕는다.
P2P 트랙커 모듈이 P2P 데이터 페칭을 위해 사용된다. 콘텐츠/콘텐츠 클립들에 관한 P2P 트랙커 모듈은 클라이언트 디바이스들에 의해 미리 알려진다. 각각의 피어는 P2P 트랙커 모듈로 그것들의 상태를 주기적으로 갱신하여, P2P 트랙커 모듈이 콘텐츠/콘텐츠 클립들에 관한 P2P 네트워크에서 피어들에 관한 가장 근래의/최근의(recent/up-to-date) 정보를 가지게 된다. 일단 클라이언트 디바이스가 콘텐츠/데이터/클립들을 요청하게 되면, 클라이언트 디바이스가 먼저 P2P 트랙커 모듈과 통신하게 되고, 그 P2P 트랙커 모듈에 그 클라이언트 디바이스가 필요로 하는/바라는 콘텐츠를 얻을 수 있는 피어들에 대해 질문한다. 그런 다음, 클라이언트 디바이스는 P2P 트랙커 모듈에 의해 제공된 목록에서 피어들과의 P2P 관계를 확립한다(또는 확립하려고 시도한다). 클라이언트 디바이스는 오직 MAP들 중 하나와 연관되고, 기초구조 WMN 내에서의 라우팅에는 관여하지 않는다. 클라이언트 디바이스는 그 클라이언트 디바이스가 연관되는 MAP을 통해 피어에 피어 요청 패킷을 보낸다. MAP이 그것이 연관되는 클라이언트 디바이스로부터 피어 요청 패킷(또는 또 다른 패킷에 관해 예정된 임의의 패킷)을 수신하면, 그 MAP은 요구가 있는(on-demand) 또는 사전 행동(proactive) 라우팅 프로토콜과 라우팅 측정 규준을 사용하여 피어 요청 패킷에서 목적지 어드레스에 기초하여 클라이언트 디바이스 대신 피어로의 가장 양호한 루트를 발견, 확립, 및 지속한다.
P2P 데이터 페칭 성능을 개선하도록 교차-층(cross-layer) 설계를 용이하게 하기 위해, 본 발명의 UPAC은 각각의 MAP에서 프록시(proxy)를 구현한다. MAP은 클라이언트 디바이스의 피어들에 대한 경로 비용을 연관된 클라이언트 디바이스에 통지하고, 그 피어가 요청하는 클라이언트 디바이스와 동일한 MAP과 연관되는지를 통지한다. 그러므로, 클라이언트 디바이스는 그 클라이언트 디바이스가 콘텐츠를 교환할 목적으로 통신을 확립하기를 바라는 각 피어에 대한 경로 비용 정보를 가진다. 클라이언트 디바이스가 그것의 연관된 피어들로부터 데이터를 페칭하면, 그 클라이언트 디바이스는 동일한 MAP 또는 더 나은 경로 비용과 연관된 피어들에 비해 더 높은 우선 순위를 제공한다.
메시 콘텐츠 서버는 네트워크 용량을 증가시키고 기초구조 WMN에서 콘텐츠(오디오, 비디오 및/또는 멀티미디어) 서비스에 관한 QoS를 개선하는데 있어서 중요한 역할을 한다. 본 발명에서는, 다음과 같이 메시 콘텐츠 서버 발견과 선택에 관한 몇몇 구조가 존재한다.
(1) 선택 측정 규준(집중된-부하 구조)으로서의 서버 부하를 지닌 집중화된 구조. 이 구조에서는, 클라이언트 디바이스가 주 서버에 요청을 보낸다. 주 서버는 이러한 클라이언트 디바이스에 서비스를 제공할 1차 메시 콘텐츠 서버와 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택한다. 주 서버는 클라이언트 디바이스에 선택된 메시 콘텐츠 서버들을 알린다. 최소의 부하 또는 서비스가 제공되는 최소 개수의 클라이언트 디바이스를 지닌 2개의 메시 콘텐츠 서버는, 각각 1차 메시 콘텐츠 서버와 2차 메시 콘텐츠 서버로서 클라이언트 디바이스를 위해 선택된다. 이러한 메커니즘은 클라이언트 디바이스가 서버 부하와 그 서버에 관한 경로 품질에 대한 정보를 가질 것을 요구하지 않는다. 하지만, 메시 콘텐츠 서버들이 그것들의 부하를 주 서버에 주기적으로 보고할 것을 요구한다.
(2) 선택 측정 규준으로서 엔드-투-엔드 지연을 지닌 오버레이(overlay) 구조(오버레이-지연 구조). 이 구조에서는, 주 서버가 클라이언트 디바이스로부터 요청을 수신한 후 클라이언트 디바이스에 후보 메시 콘텐츠 서버들의 목록을 보낸다. 클라이언트 디바이스는 프로빙(probing) 패킷들을 사용하여 각각의 후보 메시 콘텐츠 서버에 엔드-투-엔드 지연을 측정한다. 클라이언트 디바이스는 1차 메시 콘텐츠 서버로서 최소의 지연을 지닌 메시 콘텐츠 서버를 선택하고, 2차 메시 콘텐츠 서버로서 두 번째로 최소인 엔드-투-엔드 지연을 지닌 메시 콘텐츠 서버를 선택한다.
(3) 선택 측정 규준으로서 홉 카운트를 지닌 분산된 구조(분산된-홉 카운트 구조). 이 구조에서는, 클라이언트 디바이스가 무선 메시 네트워크에 콘텐츠 클립에 관한 메시 콘텐츠 서버 요청 메시지가 넘치게 한다. 요청된 콘텐츠 클립을 지닌 각각의 메시 콘텐츠 서버는 요청하는 클라이언트 디바이스에 서버 응답을 보낸다. 클라이언트 디바이스는 MAP과 연관되고, 라우팅에는 관여하지 않는다는 점을 주목하라. 하지만, 기초가 되는 라우팅 프로토콜을 통해, 메시 콘텐츠 서버들은 메시 콘텐츠 서버로부터 요청하는 클라이언트 디바이스가 연관되는 MAP까지의 홉 카운터 정보를 가진다. 메시 콘텐츠 서버와, 클라이언트 디바이스가 연관되는 MAP 사이에 이용 가능한 다수의 경로가 존재할 수 있다. 최소 홉 카운트를 지닌 경로만이 선택되고, 라우팅 메커니즘에 의해 사용된다. 각각의 메시 콘텐츠 서버는 그것의 라우팅 층 정보를 사용하고, 클라이언트 디바이스에 서버 응답에서 그 클라이언트 디바이스가 연관된 MAP에 관한 최소 홉 카운트를 통지한다. 클라이언트 디바이스는 1차 메시 콘텐츠 서버로서 최소 홉 카운트의 최소값을 지닌 메시 콘텐츠 서버를 선택하고, 2차 메시 콘텐츠 서버로서 두 번째로 최소인 홉 카운트를 지닌 메시 콘텐츠 서버를 선택한다.
(4) 선택 측정 규준으로서 라우팅 측정 규준을 지닌 분산된 구조(분산된-라우팅 측정 규준 구조). 무선 메시 네트워크는 라우팅 측정 규준을 지닌 라우팅 프로토콜을 실행할 수 있다. 예컨대, ETT(expected transmission time)는 그러한 메시 라우팅 측정 규준이다. 링크(L)에 관한 ETT는 링크를 통해 패킷을 성공적으로 전달하기 위한 예상된 MAC 층 지속 기간으로서 정의된다.
Figure pct00001
이고, 여기서
Figure pct00002
이 패킷 에러 속도이며,
Figure pct00003
은 링크(L)의 송신 송도이고, s는 패킷 크기이다. 경로(p)의 비용은 단순히 그 경로를 따라 존재하는 모든 링크의 ETT의 합이다. ETT 측정 규준은 그 경로의 성능에 대한 패킷 손실과 링크 데이터 속도의 영향을 획득한다. 최소 경로 ETT 비용을 지닌 경로가 라우팅 프로토콜에 의해 사용된다. 본 발명의 분산된-ETT 메시 서버 선택 구조에서, 메시 서버 선택을 위해 교차-층 접근법이 이용된다. 분산된-홉 카운트 구조와 유사하게, 클라이언트 디바이스는 무선 메시 네트워크에 메시 서버 요청 메시지가 넘쳐나게 한다. 기초가 되는 라우팅 프로토콜을 통해, 메시 콘텐츠 서버는 메시 콘텐츠 서버로부터 클라이언트 디바이스가 연관되는 MAP까지의 가장 양호한 경로의 경로 ETT 비용을 얻는다. 가장 양호한 경로는 최소 ETT 경로 비용을 지닌 경로이다. 각각의 메시 콘텐츠 서버는 그것의 라우팅 층 정보를 사용하고, 클라이언트 디바이스가 메시 서버 응답에서 연관되는 MAP까지의 가장 양호한 경로의 ETT 비용을 그 클라이언트 디바이스에 통지한다. 그런 다음 클라이언트 디바이스는 1차 메시 콘텐츠 서버로서 경로 ETT 비용의 최소값을 지닌 메시 콘텐츠 서버를 선택하고, 2차 메시 콘텐츠 서버로서 두 번째로 최소인 경로 ETT 비용을 지닌 메시 콘텐츠 서버를 선택한다.
도 2는 클라이언트 디바이스 측으로부터의 통합된 P2P 및 캐시 서버(UPAC) 콘텐츠 서비스 공정의 흐름도이다. 205에서, 클라이언트 디바이스는 스트리밍될 필요가 있는 클립들의 개수(N)를 추정한다. 그런 다음 210에서 클라이언트 디바이스는 처음 N개의 클립을 수신할 하나 이상의 메시 콘텐츠 서버를 발견하고 선택한다. 215에서는, 클라이언트 디바이스가 선택된 메시 콘텐츠 서버(들)로부터 처음 N개의 클립을 요청한다. 220에서 클라이언트 디바이스는 선택된 메시 콘텐츠 서버(들)로부터 요청된 N개의 클립을 수신한다. 각각의 클립은 독립적인 파일로서 취급되어, 이 공정은 N번 반복될 수 있다. 25에서 클립 카운터는 N보다 1만큼 크게 초기화된다. 230에서, 콘텐츠에 관한 모든 클립이 수신되었는지를 결정하기 위해 테스트가 수행된다. 콘텐츠에 관한 모든 클립이 수신되면, 공정이 끝난다. 콘텐츠에 관한 모든 클립이 수신되지 않았으면, 235에서 그 다음 클립에 관한 메시 콘텐츠 서버의 위치가 정해지고 선택된다. 240에서는 클라이언트 디바이스가 그 다음 클립을 가지는 피어 디바이스의 위치를 정하려고 시도한다. 245에서 클라이언트 디바이스는 그 다음 클립을 다운로드하기 위해 P2P 네트워크에 연결한다(클라이언트 디바이스가 이미 P2P 네트워크의 멤버가 아니라면). 250에서는 그 다음 클립을 수신할 시간이 기한을 초과하였는지를 결정하는 테스트가 수행된다. 255에서는 기한이 초과되지 않았다면, 콘텐츠 클립이 계속해서 다운로드된다. 그런 다음 260에서 클립 다운로드가 완료되었는지를 결정하는 테스트가 수행된다. 클립 다운로드가 완료되지 않았으면, 공정은 250으로 되돌아간다. 클립 다운로드가 완료되면, 275에서 클립 카운터가 증가된다. 클립 다운로드에 관한 기한이 초과하였으면, 265에서 그 클립 다운로드로부터 잃어버리는 임의의 데이터/콘텐츠가 존재하는지를 결정하기 위한 테스트가 수행된다. 잃어버리는 데이터/콘텐츠가 존재한다면, 그 클라이언트 디바이스는 270에서 메시 콘텐츠 서버로부터 잃어버리는 데이터/콘텐츠를 요청한다. 잃어버리는 데이터/콘텐츠가 존재하지 않는다면 275에서 클립 카운터가 증가된다. 위의 예시적인 실시예는 업(up)-카운터를 사용하였지만, 감소하게 되는 다운(down)-카운터와 같은 다른 카운터가 사용될 수 있음이 주목되어야 한다.
도 3은 본 발명의 집중된 메시 콘텐츠 서버 선택 방법의 흐름도이다. 이 집중된 메시 콘텐츠 서버 선택 구조는 메시 콘텐츠 서버(들)를 발견하는 몇몇 가능한 방법들 중 하나이다. 클라이언트 디바이스에 의해 사용된 구조는 네트워크 접속 형태, 주 서버의 이용 가능성, 측정 규준 정보의 이용 가능성 등에 의존한다. 집중된 구조에서, 305에서는 클라이언트 디바이스가 주 서버에 1차 메시 콘텐츠 서버와 2차 메시 콘텐츠 서버를 할당/지정할 것을 요청하는 요청을 주 서버에 보낸다. 주 서버는 네트워크에서 이용 가능한 메시 콘텐츠 서버들의 부하에 기초하여 1차 메시 콘텐츠 서버와 2차 메시 콘텐츠 서버를 할당/지정한다. 부하는 메시 콘텐츠 서버가 서비스를 제공하는 클라이언트 디바이스들의 개수일 수 있다. 310에서 클라이언트 디바이스는 주 서버로부터 할당된/지정된 메시 콘텐츠 서버들을 수신하고, 315에서 할당된/지정된 메시 콘텐츠 서버들과의 연결을 확립하려고 시도한다.
도 4는 선택 기준으로서 엔드-투-엔드 지연을 사용하는 본 발명의 오버레이 메시 콘텐츠 서버 선택 방법의 흐름도이다. 오버레이 메시 콘텐츠 서버 선택 구조는 메시 콘텐츠 서버(들)를 발견하는 몇몇 가능한 방법 중 하나이다. 클라이언트 디바이스에 의해 사용된 구조는 네트워크 접속 형태, 주 서버의 이용 가능성, 측정 규준 정보의 이용 가능성 등에 의존한다. 오버레이 구조에서, 405에서는 클라이언트 디바이스가 주 서버에게 후보 메시 콘텐츠 서버들의 목록에 관한 정보를 제공하라는 요청을 주 서버에 보낸다. 410에서 클라이언트 디바이스는 주 서버로부터 요청된 정보를 수신한다. 그런 다음 클라이언트 디바이스는 415에서 각각의 후보 메시 콘텐츠 서버에 대한 엔드-투-엔드 지연을 결정한다. 그런 다음 클라이언트 디바이스는 420에서 최소 엔드-투-엔드 지연에 기초하여 1차 메시 콘텐츠 서버를 선택한다. 425에서는, 클라이언트 디바이스가 그 다음 최소인 엔드-투-엔드 지연에 기초하여 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택한다. 430에서는, 클라이언트 디바이스가 선택된 메시 콘텐츠 서버들과의 연결을 확립하려고 시도한다.
도 5는 선택 기준으로서 홉 카운트를 사용하는 본 발명의 분산된 메시 콘텐츠 서버 선택 방법의 흐름도이다. 선택 기준으로서 홉 카운트를 사용하는 본 발명의 분산된 메시 콘텐츠 서버 선택 방법은, 메시 콘텐츠 서버(들)를 발견하는 몇몇 가능한 방법 중 하나이다. 클라이언트 디바이스에 의해 사용된 구조는 네트워크 접속 형태, 주 서버의 이용 가능성, 측정 규준 정보의 이용 가능성 등에 의존한다. 505에서는 클라이언트 디바이스가 무선 메시 네트워크를 통해 메시 서버 요청 메시지를 방송한다. 이 메시 서버 요청 메시지는 홉 카운트, 콘텐츠 이용 가능성 등을 포함하는 무선 메시 네트워크에 있는 메시 콘텐츠 서버들에 대한 정보를 모으기 위해 사용된다. 클라이언트 디바이스는 510에서 무선 메시 네트워크에서 다수의 메시 콘텐츠 서버로부터의 응답을 수신한다. 그런 다음 515에서, 클라이언트 디바이스는 최소 홉 카운트를 가지는 메시 콘텐츠 서버에 기초하여, 1차 메시 콘텐츠 서버를 선택한다. 520에서는, 클라이언트 디바이스가 그 다음 최소인 홉 카운트에 기초하여 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택한다. 525에서는, 클라이언트 디바이스가 선택된 메시 콘텐츠 서버들과의 연결을 확립하려고 시도한다.
도 6은 선택 기준으로서 라우팅 측정 규준을 사용하는 본 발명의 분산된 메시 콘텐츠 서버 선택 방법의 흐름도이다. 선택 기준으로서 라우팅 측정 규준을 사용하는 본 발명의 분산된 메시 콘텐츠 서버 선택 방법은, 메시 콘텐츠 서버(들)를 발견하는 몇몇 가능한 방법 중 하나이다. 클라이언트 디바이스에 의해 사용된 구조는 네트워크 접속 형태, 주 서버의 이용 가능성, 측정 규준 정보의 이용 가능성 등에 의존한다. 605에서, 클라이언트 디바이스는 무선 메시 네트워크를 통해 메시 서버 요청 메시지를 방송한다. 메시 서버 요청 메시지는 라우팅 측정 규준, 콘텐츠 이용 가능성 등을 포함하는 무선 메시 네트워크에 존재하는 메시 콘텐츠 서버들에 대한 정보를 모으는데 사용된다. 610에서는, 클라이언트 디바이스가 무선 메시 네트워크에서 다수의 메시 콘텐츠 서버들로부터 응답을 수신한다. 그런 다음, 클라이언트 디바이스는 615에서 가장 양호한 루트를 가지는 메시 콘텐츠 서버에 기초하여 1차 메시 콘텐츠 서버를 선택한다. 620에서는, 클라이언트 디바이스가 그 다음으로 양호한 루트에 기초하여 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택한다. 625에서는, 클라이언트 디바이스가 선택된 메시 콘텐츠 서버들과의 연결을 확립하려고 시도한다.
전술한 바와 같이, 클라이언트 디바이스는 콘텐츠의 각각의 클립을 동적인 네트워크 상태에 적응하기 위한 분리된 파일로서 취급한다. 클라이언트 디바이스는 각 클립에 관한 1차 메시 콘텐츠 서버와 2차 메시 콘텐츠 서버를 독립적으로 발견하고 선택한다. 각각의 콘텐츠 클립의 서비스 제공 시간 동안, 1차 메시 콘텐츠 서버가 이용 가능하지 않게 된다면, 클라이언트 디바이스가 그 콘텐츠를 얻기 위해 2차 메시 콘텐츠 서버로 스위칭하게 된다. 한편, 클라이언트 디바이스는 새로운 2차 메시 콘텐츠 서버를 식별하기 위해, 위 구조들 중 하나를 사용하여 서버 발견과 선택 공정을 다시 시작하게 된다.
도 7은 본 발명의 메시 콘텐츠 서버의 블록도이다. 메시 콘텐츠 서버는 캐시, 스트리밍 서비스 모듈, P2P 서비스 모듈, 및 하나 이상의 무선 통신 인터페이스를 포함한다. 무선 통신 인터페이스는 클라이언트 디바이스를 위한 네트워크 액세스를 제공한다. 또 다른 무선 통신 인터페이스는 다른 메시 콘텐츠 서버, MAP 또는 라우터로 무선 메시 귀로 네트워크에 관여하기 위해 사용된다. 무선 메시 귀로 네트워크는 라우팅과 데이터 발송을 위해 제공된다. 콘텐츠는 캐시 유닛에 저장된다. 스트리밍 서비스 모듈은 클라이언트 디바이스로부터 요청을 수신하고 콘텐츠를 클라이언트 디바이스에 스트리밍한다. P2P 서비스 모듈은 다른 메시 콘텐츠 서버들과 클라이언트 디바이스로 P2P 네트워킹된 시스템을 형성한다.
도 8은 본 발명의 클라이언트 디바이스이다. 클라이언트 디바이스는 P2P 서비스 모듈, 스트리밍 클라이언트 모듈, 버퍼, 재생기, 및 하나 이상의 무선 (radio) 인터페이스를 포함한다. 클라이언트 디바이스는 그것의 무선 인터페이스를 통해 MAP 또는 메시 콘텐츠 서버와 연관된다. P2P 서비스 모듈은 데이터를 페칭/제공하기 위해 피어로서 작용하는 메시 콘텐츠 서버와 다른 클라이언트 디바이스와 P2P 네트워킹된 시스템을 형성한다. 스트리밍 클라이언트 모듈은 메시 콘텐츠 서버로부터 스트리밍된 데이터를 요청하고 수신한다. 수신한 데이터는 버퍼에 저장된다. 버퍼에 있는 데이터는 재생기에 의해 디스플레이되고 P2P 시스템에서 다른 피어들에 의해 페칭될 수 있다. 클라이언트 디바이스{예컨대, 랩톱, 2중 모드 스마트 폰, PDA 등}는 근처의 MAP과 연관되어 무선 메시 네트워크에 액세스한다. 클라이언트 디바이스/최종(end) 디바이스는 패킷 지연이나 라우팅 공정에 관여하지 않는다. 클라이언트 디바이스는 그것과 연관된 MAP에 패킷을 송신하고 그것과 연관된 MAP으로부터 패킷을 수신한다. 패킷 전달은 MAP에 의해 귀로 라우팅 프로토콜을 통해 처리된다.
본 발명은 다양한 형태의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특별한 목적의 프로세서들, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있음이 이해되어야 한다. 바람직하게, 본 발명은 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로서 구현된다. 게다가, 소프트웨어는 바람직하게는 프로그램 저장 디바이스에 명백히 구현된 응용 프로그램으로서 구현된다. 응용 프로그램은, 임의의 적합한 아키텍처를 포함하는 기계에 업로드되거나 그러한 기계에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게, 그 기계는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(CPU), RAM(random access memory), 및 입출력(I/O: input/output) 인터페이스(들)와 같은 하드웨어를 가지는 컴퓨터 플랫폼에서 구현된다. 컴퓨터 플랫폼은 또한 운영 체제와 마이크로인스트럭션 코드를 포함한다. 본 명세서에서 설명된 다양한 공정과 기능은, 마이크로인스트럭션 코드의 부분 또는 운영 체제를 통해 실행되는 응용 프로그램의 부분(또는 이들의 결합)일 수 있다. 또한, 추가 데이터 저장 디바이스와 인쇄 디바이스와 같은 다양한 다른 주변 디바이스가 컴퓨터 플랫폼에 연결될 수 있다.
첨부 도면에 도시된 시스템을 구성하는 성분들과 방법 단계들의 일부는 바람직하게는 소프트웨어로 구현되기 때문에, 시스템 성분들(또는 공정 단계들) 사이의 실제 연결은 본 발명이 프로그래밍되는 방식에 따라 상이할 수 있다는 점이 또한 이해되어야 한다. 본 명세서의 가르침이 주어지면, 당업자는 본 발명의 이들 및 유사한 구현예 또는 구성예를 예측할 수 있게 된다.

Claims (35)

  1. 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법으로서,
    스트리밍될 콘텐츠 클립(clip)을 수신할 제 1 서버를 결정하는 단계,
    상기 선택된 제 1 서버로부터 스트리밍될 상기 콘텐츠 클립을 요청하는 단계,
    상기 선택된 제 1 서버로부터 상기 스트리밍된 콘텐츠 클립을 수신하는 단계,
    다운로드될 콘텐츠 클립을 수신할 피어 디바이스를 결정하는 단계,
    다운로드될 상기 콘텐츠 클립을 요청하는 단계, 및
    상기 다운로드될 콘텐츠 클립을 수신하는 단계를
    포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 서버는 메시 콘텐츠 서버인, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피어 서비스에 관한 정보를 얻는 단계와,
    상기 피어 서비스를 포함하는 피어-투-피어 네트워크에 연결하는 단계를
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 다운로드된 콘텐츠 클립이 기한(deadline) 전에 수신되었는지를 결정하는 단계와,
    상기 메시 콘텐츠 서버로부터 상기 기한 전에 수신되지 않은 상기 다운로드된 콘텐츠 클립의 잃어버린 부분의 스트리밍을 요청하는 단계를
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버는 콘텐츠 저장소 및 처리 용량을 지닌 메시 액세스 포인트인, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버는 메시 액세스 포인트와 같은 곳에 배치되는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    스트리밍될 콘텐츠 클립들의 개수를 계산하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    스트리밍될 각각의 콘텐츠 클립에 관한 상기 메시 콘텐츠 서버는 상이한, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    스트리밍될 일부 콘텐츠 클립들에 관한 상기 메시 콘텐츠 서버는 상이한, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 스트리밍된 콘텐츠 클립에서의 수신된 패킷들은 순서대로 수신되는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 다운로드된 콘텐츠 클립에서의 수신된 패킷들은 순서를 벗어나 수신되는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 순서를 벗어나 다운로드된 콘텐츠 클립에서의 상기 수신된 패킷들은 버퍼링되는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  13. 제 2항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버를 결정하는 단계는
    요청 메시지를 제 2 서버에 보내는 단계,
    상기 제 2 서버로부터 1차 메시 콘텐츠 서버와 2차 메시 콘텐츠 서버에 대한 정보를 수신하는 단계, 및
    상기 1차 메시 콘텐츠 서버와 상기 2차 메시 콘텐츠 서버와의 연결을 확립하는 단계를
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 서버는 주(main) 서버인, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  15. 제 2항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버를 결정하는 단계는
    요청 메시지를 제 2 서버에 보내는 단계,
    상기 제 2 서버로부터 후보 메시 콘텐츠 서버들의 목록에 대한 정보를 수신하는 단계,
    각각의 후보 메시 콘텐츠 서버에 대한 엔드-투-엔드(end-to-end) 지연을 결정하는 단계,
    최소 엔드-투-엔드 지연에 기초하여 1차 메시 콘텐츠 서버를 선택하는 단계,
    그 다음으로 최소인 엔드-투-엔드 지연에 기초하여 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택하는 단계,
    상기 1차 메시 콘텐츠 서버와 상기 2차 메시 콘텐츠 서버와의 연결을 확립하는 단계를
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2 서버는 주 서버인, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  17. 제 2항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버를 결정하는 것은,
    상기 무선 네트워크를 통해 메시 콘텐츠 서버 요청 메시지를 방송하는 단계,
    복수의 메시 콘텐츠 서버로부터 응답을 수신하는 단계,
    상기 요청기와 상기 대응하는 메시 콘텐츠 서버 사이의 가장 낮은 홉 카운트(hop count)에 기초하여 1차 메시 콘텐츠 서버를 선택하는 단계,
    상기 요청기와 상기 대응하는 메시 콘텐츠 서버 사이의 그 다음으로 낮은 홉 카운트에 기초하여 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택하는 단계, 및
    상기 1차 메시 콘텐츠 서버와 상기 2차 메시 콘텐츠 서버와의 연결을 확립하는 단계를
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  18. 제 2항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버를 결정하는 것은,
    상기 무선 네트워크를 통해 메시 콘텐츠 서버 요청 메시지를 방송하는 단계,
    복수의 메시 콘텐츠 서버로부터 응답을 수신하는 단계,
    상기 요청기와 상기 대응하는 메시 콘텐츠 서버 사이의 가장 양호한 루트(route)에 기초하여 1차 메시 콘텐츠 서버를 선택하는 단계,
    상기 요청기와 상기 대응하는 메시 콘텐츠 서버 사이의 그 다음으로 가장 양호한 루트에 기초하여 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택하는 단계, 및
    상기 1차 메시 콘텐츠 서버와 상기 2차 메시 콘텐츠 서버와의 연결을 확립하는 단계를
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 방법.
  19. 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스로서,
    스트리밍될 콘텐츠 클립을 수신하는 제 1 서버를 결정하기 위한 수단,
    상기 선택된 제 1 서버로부터 스트리밍될 상기 콘텐츠 클립을 요청하기 위한 수단,
    상기 선택된 제 1 서버로부터 상기 스트리밍된 콘텐츠 클립을 수신하기 위한 수단,
    다운로드될 콘텐츠 클립을 수신하는 피어(peer) 디바이스를 결정하기 위한 수단,
    다운로드될 상기 콘텐츠 클립을 요청하기 위한 수단, 및
    상기 다운로드된 콘텐츠 클립을 수신하기 위한 수단을
    포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 서버는 메시 콘텐츠 서버인, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 피어 디바이스에 관한 정보를 얻기 위한 수단과,
    상기 피어 디바이스를 포함하는 피어-투-피어 네트워크에 연결하기 위한 수단을
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 다운로드된 콘텐츠 클립이 기한 전에 수신되었는지를 결정하기 위한 수단과,
    상기 메시 콘텐츠 서버로부터 상기 기한 전에 수신되지 않은 상기 다운로드된 콘텐츠 클립의 잃어버린 부분의 스트리밍을 요청하기 위한 수단을
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  23. 제 20항에 있어서,
    스트리밍될 콘텐츠 클립들의 개수를 계산하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  24. 제 20항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버와 상기 피어 디바이스는 동일한 것인, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  25. 제 20항에 있어서,
    스트리밍될 각각의 콘텐츠 클립에 관한 상기 메시 콘텐츠 서버는 상이한, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  26. 제 20항에 있어서,
    스트리밍될 일부 콘텐츠 클립들에 관한 상기 메시 콘텐츠 서버는 상이한, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  27. 제 19항에 있어서,
    상기 스트리밍된 콘텐츠 클립에서 수신된 패킷들은 순서대로 수신되는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  28. 제 19항에 있어서,
    상기 다운로드된 콘텐츠 클립에서 수신된 패킷들은 순서를 벗어나 수신되는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 순서를 벗어나 다운로드된 콘텐츠 클립에서의 상기 수신된 패킷들은 버퍼링되는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  30. 제 20항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버를 결정하기 위한 상기 수단은
    제 2 서버에 요청 메시지를 보내기 위한 수단,
    상기 제 2 서버로부터 1차 메시 콘텐츠 서버와 2차 메시 콘텐츠 서버에 대한 정보를 수신하기 위한 수단, 및
    상기 1차 메시 콘텐츠 서버와 상기 2차 메시 콘텐츠 서버와의 연결을 확립하기 위한 수단을
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 제 2 서버는 주(main) 서버인, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  32. 제 20항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버를 결정하기 위한 상기 수단은
    제 2 서버에 요청 메시지를 보내기 위한 수단,
    상기 제 2 서버로부터 후보 메시 콘텐츠 서버들의 목록에 대한 정보를 수신하기 위한 수단,
    각각의 후보 메시 콘텐츠 서버에 대한 엔드-투-엔드 지연을 결정하기 위한 수단,
    최소 엔드-투-엔드 지연에 기초하여 1차 메시 콘텐츠 서버를 선택하기 위한 수단,
    그 다음으로 최소인 엔드-투-엔드 지연에 기초하여 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택하기 위한 수단, 및
    1차 메시 콘텐츠 서버와, 상기 2차 메시 콘텐츠 서버와의 연결을 확립하기 위한 수단을
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 제 2 서버는 주 서버인, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  34. 제 20항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버를 결정하기 위한 상기 수단은
    상기 무선 네트워크를 통해 메시 콘텐츠 서버 요청 메시지를 방송하기 위한 수단,
    복수의 메시 콘텐츠 서버로부터 응답을 수신하기 위한 수단,
    상기 디바이스와 상기 대응하는 메시 콘텐츠 서버 사이의 가장 낮은 홉 카운트에 기초하여 1차 메시 콘텐츠 서버를 선택하기 위한 수단,
    상기 디바이스와 상기 대응하는 메시 콘텐츠 서버들 사이의 그 다음으로 낮은 홉 카운트에 기초하여 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택하기 위한 수단, 및
    상기 1차 메시 콘텐츠 서버와 상기 2차 메시 콘텐츠 서버와의 연결을 확립하기 위한 수단을
    더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 수신하는 디바이스.
  35. 제 20항에 있어서,
    상기 메시 콘텐츠 서버를 결정하기 위한 상기 수단은
    상기 무선 네트워크를 통해 메시 콘텐츠 서버 요청 메시지를 방송하기 위한 수단,
    복수의 메시 콘텐츠 서버로부터 응답을 수신하기 위한 수단,
    상기 디바이스와 상기 대응하는 메시 콘텐츠 서버 사이의 가장 양호한 루트에 기초하여 1차 메시 콘텐츠 서버를 선택하기 위한 수단,
    상기 디바이스와 상기 대응하는 메시 콘텐츠 서버들 사이의 그 다음으로 가장 양호한 루트에 기초하여 2차 메시 콘텐츠 서버를 선택하기 위한 수단, 및
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