KR20130057232A - 에지 노드를 포함한 컨텐츠 분배 네트워크 시스템 및 에지 노드의 컨텐츠 캐싱 및 관리방법 - Google Patents

에지 노드를 포함한 컨텐츠 분배 네트워크 시스템 및 에지 노드의 컨텐츠 캐싱 및 관리방법 Download PDF

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에지 노드를 포함한 컨텐츠 분배 네트워크 시스템 및 에지 노드의 컨텐츠 캐싱 및 관리방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨텐츠 분배 네트워크에 있어서 중앙 서버에 비해 상대적으로 제한된 캐싱 용량을 갖는 에지 노드가 네트워크 특성과 사용자 단말 특성에 기초하여 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱함에 따라 과도한 컨텐츠 트래픽으로 인한 네트워크 부하를 감소시킬 수 있다.

Description

에지 노드를 포함한 컨텐츠 분배 네트워크 시스템 및 에지 노드의 컨텐츠 캐싱 및 관리방법 {Contents delivery network system having edge node and method for caching and managing contents}
본 발명의 일 양상은 네트워크 관리 및 서비스 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컨텐츠 분배 네트워크 기술에 관한 것이다.
UCC와 WEB 2.0과 같은 사용자 제작 컨텐츠의 폭발적인 증가를 비롯하여 대부분의 인터넷 서비스가 컨텐츠 제공을 목적으로 하면서 인터넷 트래픽의 상당 부분을 컨텐츠 배포가 차지하고 있다. 이런 상황에서 빈번히 발생하는 트래픽 집중이나 병목현상으로 인해 컨텐츠 제공자(Content Provider: 이하 'CP'라 칭함)들은 컨텐츠 사용자들에게 컨텐츠를 빠르고 안전하게 전달하기 위한 기술을 요구하게 되었다.
이러한 기술적 요구사항은 컨텐츠 분배 네트워크(Contents Delivery Network: 이하 'CDN'이라 칭함) 서비스라는 새로운 비즈니스 모델을 제시하였다. 일반적으로 CP는 자사의 컨텐츠 서버를 ISP(Internet Service Provider)에 독립적으로 운영하고, 사용자들은 ISP의 백본 네트워크, IX(Internet Exchange), 가입자 망 등 복잡한 경로를 통해 컨텐츠 서버에 접속해야 한다. 따라서 컨텐츠 사용이 증가할수록 컨텐츠 서버에 접속하는 속도는 기하급수적으로 지체될 수밖에 없다.
CDN 서비스는 캐싱(caching) 기술과 미러링(mirroring) 기술을 기반으로 컨텐츠를 사전에 ISP 내에서 사용자와 가장 근접한 지점에 위치한 특정 서버(통상 CDN 서버라 불림)에 저장하고 CDN 서버를 통해 컨텐츠 서비스를 제공함으로써, 복잡한 경로를 통하지 않고 사용자에게 빠르고 안전하게 컨텐츠를 전송하는 기술이다.
도 1은 CDN 시스템(1a)을 도시한 네트워크 구조도이다.
도 1을 참조하면, CDN 시스템(1a)은 CDN 서비스를 클라우드 서비스(cloud service) 형태로 제공한다. Amazon에서 CloudFront라는 이름으로 제공되는 이 클라우드 서비스를 위한 CDN 시스템(1a)은 중앙 서버(central server)(12a)와 다수의 에지 노드(Edge Node)(10a)를 포함한다.
중앙 서버(12a)는 컨텐츠 프로바이더(Contents Provider: 이하 'CP'라 칭함)로부터 컨텐츠를 제공받아 이를 저장한다. 에지 노드(10a)는 네트워크 상에서 사용자 단말(16a)에 근접한 지점(예를 들어, 사용자 가입자 구간)에 위치하여 중앙 서버(12a)에 저장된 컨텐츠를 캐싱하여 저장 및 관리한다. CloudFront 서비스에서 사용자 단말(16a)은 클라우드의 에지 노드(10a)에 컨텐츠를 요청하여 제공받는다. 만일 에지 노드(10a)가 사용자 단말(16a)이 요청한 컨텐츠를 보유하고 있지 못한 경우에, 에지 노드(10a)는 중앙 서버(12a)에게 해당 컨텐츠를 요청하여 이를 사용자 단말(16a)에 제공할 수 있다.
한편, 최근 컨텐츠 사용의 특성을 살펴보면, 컨텐츠 사용자들은 스마트 폰, Netbook, 스마트 패드, Laptop, Desktop PC, 스마트 TV 등과 같이 다양한 형태의 사용자 단말을 이용하여 컨텐츠를 소비하고 이러한 사용자 단말들은 각각 접속 가능한 네트워크의 형태나 내부적으로 컨텐츠를 처리할 수 있는 용량(예를 들어, CPU 사양), 화면의 크기 등에서 상이한 특성을 보인다. 따라서 동일한 영상 컨텐츠를 일률적인 해상도(Resolution)로 제공하는 것보다는, 사전에 다양한 해상도로 인코딩(Encoding) 한 후 각 사용자 단말들의 특성에 적합하게 최적의 해상도로 인코딩 된 컨텐츠를 선택하여 제공할 필요가 있다. 예를 들면, 대표적 UCC 사이트인 YouTube는 동일한 영상 컨텐츠를 다양한 해상도로 인코딩하여 제공하고 있다.
사용자 단말의 다양성 외에도 지역 및 시간적으로 가변적인 네트워크 상황에 따라 최적의 해상도로 인코딩된 컨텐츠를 제공할 필요가 있다. 최근에는 단말에 설치된 컨텐츠 플레이어가 네트워크의 상황을 판단하고 판단된 네트워크의 상태에 따라 컨텐츠 서버에 적절한 해상도의 컨텐츠를 동적으로 요청하는 기술이 상용화되고 있다.
한편, 선행기술 미국 공개특허 2009-0113068은 CDN 시스템에서 캐시 서버가 캐싱된 컨텐츠를 삭제하는 방법에 대해, 한국 공개특허 2011-0050432는 CDN에서 캐싱을 위하여 컨텐츠를 요청하는 방법에 대해 각각 개시하고 있다.
일 양상에 따라, 컨텐츠가 다수의 해상도로 인코딩되어 저장 및 관리되는 경우, 컨텐츠 분배 네트워크 시스템에서 상대적으로 캐싱 용량이 적은 에지 노드가 컨텐츠를 효율적으로 캐싱 및 관리하기 위한 방법 및 에지 노드를 포함하는 컨텐츠 분배 네트워크 시스템을 제안한다.
일 양상에 따른 컨텐츠 분배 네트워크의 에지 노드는, 네트워크 정보와 사용자 단말 정보를 획득하는 정보 수집부와, 정보 수집부에서 획득한 정보를 분석하여 네트워크 특성과 사용자 단말 특성을 파악하고 파악결과에 따라 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱하는 컨텐츠 캐싱부와, 사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 컨텐츠 캐싱부에 캐싱된 컨텐츠를 사용자 단말에 제공하는 컨텐츠 제공부를 포함한다.
다른 양상에 따른 컨텐츠 분배 네트워크 시스템은, 컨텐츠 프로바이더로부터 컨텐츠를 제공받아 제공받은 컨텐츠를 저장 및 관리하는 중앙 서버와, 중앙 서버로부터 컨텐츠를 제공받아 컨텐츠를 캐싱 및 관리하고 사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 캐싱된 컨텐츠를 사용자 단말에 제공하되, 네트워크 정보와 사용자 단말 정보를 분석하여 네트워크 특성과 사용자 단말 특성을 파악하고 파악결과에 따라 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱하여 사용자 단말에 제공하는 에지 노드를 포함한다.
또 다른 양상에 따른 에지 노드의 컨텐츠 캐싱 및 관리방법은, 네트워크 정보와 사용자 단말 정보를 획득하는 단계와, 획득한 정보를 분석하여 네트워크 특성과 사용자 단말 특성을 파악하고 파악결과에 따라 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱하는 단계와, 사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 캐싱된 컨텐츠를 사용자 단말에 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 컨텐츠 분배 네트워크에 있어서 중앙 서버에 비해 상대적으로 제한된 캐싱 용량을 갖는 에지 노드가 컨텐츠를 효율적으로 캐싱 및 관리할 수 있다. 이때, 네트워크 특성과 사용자 단말 특성에 기초하여 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱함에 따라 과도한 컨텐츠 트래픽으로 인한 네트워크 부하를 감소시킬 수 있다. 또한, 컨텐츠의 종류가 많아질 경우 규모의 확장성을 확보하기에 유리하다.
나아가, 다양한 해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 주변 에지 노드들로 분산하는 효과를 얻을 수 있어, 중앙 서버로부터 해당 컨텐츠를 제공받지 않고도 주변 에지 노드를 통해 컨텐츠를 사용자 단말에 제공함에 따라 코어 네트워크의 트래픽 증가를 절감할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 에지 노드가 고해상도로 인코딩된 컨텐츠를 우선적으로 캐싱하여 저장할 수 있음에 따라, 다량의 컨텐츠 제공시 우선적으로 캐싱된 컨텐츠를 사용자 단말에 제공하여 네트워크 부하를 절감시킬 수 있다.
도 1은 컨텐츠 분배 네트워크 시스템을 도시한 네트워크 구조도,
도 2는 본 발명이 적용되는 하이브리드 컨텐츠 분배 네트워크 시스템을 도시한 네트워크 구조도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 노드의 세부 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 노드의 네트워크 특성 및 사용자 단말 특성 설정 예를 도시한 참조도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 에지 노드가 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱하는 프로세스를 설명하기 위한 예시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 컨텐츠 분배 네트워크에 형성된 에지 노드의 컨텐츠 캐싱 및 관리방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 하이브리드 CDN 시스템(1b)을 도시한 네트워크 구조도이다.
도 2를 참조하면, 하이브리드 CDN 시스템(1b)은 다수의 에지 노드(10b)들로 구성된 에지 네트워크(14)와, 중앙 서버(12b)와, 다수의 에지 노드(10b)와 연결되는 다수의 사용자 단말(16b)을 포함한다.
중앙 서버(12b)는 CP로부터 컨텐츠를 제공받아 이를 저장 및 관리하는 컨텐츠 서버이다. 중앙 서버(12b)는 CP로부터 제공받아 저장한 컨텐츠를 사용자 단말(16b)에 직접 제공하거나, 에지 노드(10b)를 통해 사용자 단말(16b)에 제공할 수 있다. 이때, 제공 형태는 비디오 스트리밍(Streaming) 전송이나 파일 전송 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
에지 노드(10b)는 에지 네트워크(14) 상에서 사용자 단말(16b)에 근접한 지점(예를 들면, 사용자 가입구간)에 위치하여, 중앙 서버(12b)로부터 컨텐츠를 제공받아 관리하고, 사용자 단말(16b) 요청시 컨텐츠를 사용자 단말(16b)에 제공한다. 에지 네트워크(14)는 다수의 에지노드(14b)들로 구성된 네트워크로, 에지노드들 간 통신을 위해 사용되는 전용 네트워크이다. 컨텐츠 제공 형태는 비디오 스트리밍(Streaming) 전송이나 파일 전송 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 에지 노드(10b)는 서버 또는 라우터일 수 있다. 하이브리드 CDN 시스템(1b)에 있어서, 다수 개의 에지 노드(10b)들은 서로 정보를 공유하며 유기적인 네트워크를 형성할 수 있다. 에지 노드(10b)는 중앙 서버(12b)와 사용자 단말(16b) 간 데이터 이동 경로 상에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에지 노드(10b)는 하나의 사용자 단말이 요청한 컨텐츠를, 이후에 하나 이상의 다른 사용자 단말로 전달하기 위해서 캐시에 저장한다. 이런 식으로, 동일한 에지 노드에 의해 서비스를 제공받는 다른 사용자 단말들이 그 캐시로부터 컨텐츠를 획득할 수 있다. 중앙 서버(12b)는 모든 컨텐츠를 저장할 만한 충분한 크기의 저장 용량을 가지지만, 에지 노드(10b)는 제한된 캐싱 용량을 갖는다. 따라서, 본 발명은 중앙 서버(12b)에 비해 상대적으로 제한된 캐싱 용량을 갖는 에지 노드(10b)가 컨텐츠를 효율적으로 캐싱 및 관리하는 기술을 제안한다. 에지 노드(10b)의 컨텐츠 캐싱 및 관리 기술은 도 3의 세부 구성요소 설명을 통해 상세히 후술한다.
일 양상에 따르면, 에지 노드(10b)는 사용자 단말(16b)이 요청한 컨텐츠를 저장하고 있지 못한 경우에, 중앙 서버(12b)에 해당 컨텐츠를 요청하여 이를 사용자 단말(16b)에 제공할 수 있다. 또는 에지 네트워크(14)를 구성하는 다른 이웃 에지 노드들에 해당 컨텐츠를 요청하고 제공받는 프로세스를 통해 해당 컨텐츠를 사용자 단말(16b)에 제공할 수도 있다. 나아가, 에지 노드(10b)의 중앙 서버(12b)를 이용한 컨텐츠 제공 프로세스와 이웃 에지 노드를 이용한 컨텐츠 제공 프로세스는 선택적으로 수행될 수 있다.
사용자 단말(16b)은 에지 네트워크(14)의 에지 노드(10b)에 접속하여 컨텐츠를 요청하고, 에지 노드(10b)로부터 컨텐츠를 수신한다. 사용자 단말(16b)은 수신한 컨텐츠를 재생할 수 있는 스트리밍 플레이어(Streaming Player)를 내장할 수 있다. 스트리밍 플레이어는 예를 들면 리얼플레이어(Realplayer) 또는 윈도우 미디어 플레이어(Window Media Player) 등이 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 사용자 단말(16b)은 무선통신을 지원하는 스마트폰, 스마트 패드, 넷북 등을 포함하는 다기능 휴대용 통신장치일 수 있고, 유선통신을 지원하는 노트북, 데스크톱 PC, 스마트 TV 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 노드(10)의 세부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 에지 노드(10)는 정보 수집부(100), 컨텐츠 캐싱부(110) 및 컨텐츠 제공부(120)를 포함하며, 컨텐츠 관리부(130)와 컨텐츠 요청부(140)를 더 포함할 수 있다.
정보 수집부(100)는 네트워크 정보와 사용자 단말 정보를 획득한다. 네트워크 정보는 네트워크 상의 에지 노드(10)가 사용자 단말에 근접한 지점(예를 들면 사용자 가입구간) 내의 네트워크 전송관련 정보이다. 예를 들면, 액세스 네트워크의 QoS, 대역폭, 딜레이 및 지터 관련 정보일 수 있다. 사용자 단말 정보는 단말의 종류, 컨텐츠 처리용량, 디스플레이 크기, 이동성 및 위치정보를 포함한다. 한편, 정보 수집부(100)의 네트워크 정보와 사용자 단말 정보 수집 방법은 특정 방법에 국한되지 않는다.
컨텐츠 캐싱부(110)는 정보 수집부(100)에서 획득한 정보를 분석하여 네트워크 특성과 사용자 단말 특성을 파악하고, 파악결과에 기초하여 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 최적의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱한다. 여기서 캐싱은 사용자가 컨텐츠를 요구하여 에지 노드(10)가 이를 전달하는 과정에서 동적으로 해당 컨텐츠를 저장하는 동작뿐만 아니라 사용자가 컨텐츠를 요구하지 않은 상태에서 CP가 특정 컨텐츠를 에지 노드(10)에 사전에 저장시키는 동작도 포함한다.
네트워크 특성과 사용자 단말 특성에 따라 최적의 해상도로 인코딩된 컨텐츠를 선택하여 이를 사용자 단말에 제공하기 위해서는, 사전에 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 저장해 두어야 한다. 예를 들어, 중앙 서버와 다수의 에지 노드(10)는 동일한 영상 컨텐츠를 아래와 같이 다수의 해상도로 저장 및 관리해 둔다.
- 해상도 1: 1280 × 720 (2,750,000 bps)
- 해상도 2: 640 × 480 (1,200,000 bps)
- 해상도 3: 320 × 176 (350,000 bps)
그러나, 중앙 서버에 비해 상대적으로 저장용량이 부족한 에지 노드(10)는 다수의 컨텐츠를 캐싱하기 어려울 수 있다. 따라서, 본 발명은 다양한 해상도를 갖는 컨텐츠를 저장 및 관리해야 하는 컨텐츠 분배 네트워크 시스템에서 에지 노드(10)의 컨텐츠 캐싱부(110)를 통해 효과적으로 컨텐츠를 캐싱할 수 있는 방안을 제시한다.
일 실시예에 따르면, 컨텐츠 캐싱부(110)는 네트워크 정보 분석결과, 네트워크 상태가 미리 설정된 기준을 만족하면, 네트워크 특성을 "Excellent"로 설정한다. 이어서, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이상으로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한다. 이에 비해, 네트워크 상태가 미리 설정된 기준을 만족하지 못하면, 네트워크 특성을 "Poor"로 설정한다. 이어서, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이하로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한다. 이때, 미리 설정된 기준은 사용자 가입구간 내의 네트워크 전송관련 평가지수일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 컨텐츠 캐싱부(110)는 사용자 단말 정보 분석 결과, 사용자 단말 상태가 미리 설정된 기준을 만족하면, 사용자 단말 특성을 "Mobile"로 설정한다. 이어서, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이하로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한다. 이에 비해, 사용자 단말 상태가 미리 설정된 기준을 만족하지 못하면, 사용자 단말 특성을 "Fixed"로 설정한다. 이어서, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이상으로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한다. 이때, 미리 설정된 기준은 사용자 단말의 종류, 컨텐츠 처리용량, 디스플레이 크기, 이동성 및 위치 요건 중 적어도 하나에 대한 평가지수일 수 있다. 전술한 컨텐츠 캐싱부(110)의 컨텐츠 캐싱 실시예는 도 4 및 도 5에서 후술한다.
컨텐츠 제공부(120)는 사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 컨텐츠 캐싱부(110)에 캐싱된 컨텐츠를 사용자 단말에 제공한다. 컨텐츠 관리부(130)는 컨텐츠 캐싱부(110)가 캐싱하여 저장공간에 저장한 컨텐츠가, 이웃 에지 노드가 캐싱하여 저장한 컨텐츠와 중복되는지 여부를 판단하여, 판단 결과 컨텐츠가 중복된 경우 자신의 저장공간에 중복 저장된 컨텐츠를 삭제한다.
컨텐츠 요청부(140)는 수직적 컨텐츠 요청부(1400)와 수평적 컨텐츠 요청부(1410)를 포함한다. 수직적 컨텐츠 요청부(1400)는 사용자 단말(16)이 요청한 컨텐츠가 컨텐츠 캐싱부(110)에 캐싱되어 있는지 여부를 판단하여, 컨텐츠 캐싱부(110)에 캐싱되어 있지 않으면 중앙 서버에 해당 컨텐츠를 요청하여, 컨텐츠 제공부(120)를 통해 사용자 단말에 제공한다. 이에 비해, 수평적 컨텐츠 요청부(1410)는 컨텐츠 캐싱부(110)에 캐싱되어 있지 않은 경우 적어도 하나의 이웃 에지 노드에 해당 컨텐츠를 요청하여, 컨텐츠 제공부(120)를 통해 사용자 단말에 제공한다. 전술한 수직적 컨텐츠 요청부(1400)와 수평적 컨텐츠 요청부(1410)의 기능은 선택적으로 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 노드의 네트워크 특성 및 사용자 단말 특성 설정 예를 도시한 참조도이다.
도 4를 참조하면, "네트워크 특성 : Excellent"(400)은 네트워크가 고속의 데이터 전송률을 제공하는 액세스 네트워크이거나, 평균적으로 전송 상태가 안전하고 고속의 데이터 전송 속도를 제공하는 경우이다. 일반적으로 유선 액세스 네트워크가 이에 해당한다.
"네트워크 특성 : Poor"(410)는 네트워크가 저속의 데이터 전송률을 제공하는 액세스 네트워크이거나, 평균적으로 데이터 전송 속도가 상대적으로 낮고 전송상태가 불안한 경우이다. 일반적인 무선 액세스 네트워크가 이에 해당한다.
"사용자 단말 특성 : Mobile"(420)은 최종 사용자가 휴대용 이동 단말(예를 들어, 스마트폰, Netbook, 스마트 패드, Laptop)을 사용하여 컨텐츠를 소비하는 사용자인 경우이다. 유동 인구가 많은 상업지역에서 쉽게 볼 수 있다. 3GPP LTE, Mobile WiMAX 와 같은 이동 통신망을 통해 접속하는 컨텐츠 사용자들이 이에 해당한다.
"사용자 단말 특성 : Fixed"(430)은 최종 사용자가 거치형 단말(스마트 TV, IP TV, Desktop PC)을 사용하여 컨텐츠를 소비하는 사용자인 경우이다. 유동 인구가 적은 주거지역에서 쉽게 볼 수 있다.
이하, 전술한 네트워크 특성 및 사용자 단말 특성(400 내지 430)에 따른 에지 노드의 캐싱 프로세스를 후술한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 액세스 네트워크의 특성이 "Excellent"(400)인 경우, 에지 노드(10)는 상대적으로 고해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 위주로 캐싱 프로세스를 수행한다. 즉, "Excellent" 상태는 고화질의 컨텐츠를 전달하기에 용이하므로, 에지 노드(10)는 다양한 해상도로 인코딩된 컨텐츠들 중에서 상대적으로 고해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 위주로 캐싱 프로세스를 수행한다.
이에 비해, 액세스 네트워크의 특성이 "Poor"(410)인 경우, 에지 노드(10)는 상대적으로 저해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 위주로 캐싱 프로세스를 수행한다. 즉, "Poor" 상태는 고화질의 컨텐츠를 전달하기에 무리가 있으므로, 에지 노드(10)는 다양한 해상도로 인코딩된 컨텐츠들 중에서 상대적으로 저해상도로 인코딩 된 컨텐츠들을 위주로 캐싱 프로세스를 수행한다.
사용자 단말 특성이 "Mobile"(420)인 경우, 에지 노드(10)는 상대적으로 저해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 위주로 캐싱 프로세스를 수행한다. 즉, "Mobile" 상태는 사용자 단말이 고화질의 컨텐츠를 디스플레이 하기에 무리가 있으므로, 에지 노드(10)는 다양한 해상도로 인코딩된 컨텐츠들 중에서 상대적으로 저해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 위주로 캐싱 프로세스를 수행한다. 예를 들어, 3GPP EPC(Evolved Packet Core)와 같은 이동통신 코어 네트워크에 위치하는 에지 노드 들은 상대적으로 저해상도로 인코딩된 컨텐츠들 위주로 캐싱 프로세스를 수행하는 것이 효과적이다.
사용자 단말 특성이 "Fixed"(430)인 경우, 에지 노드(10)는 상대적으로 고해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 위주로 캐싱 프로세스를 수행한다. 즉, "Fixed" 상태는 사용자 단말이 고화질의 컨텐츠를 디스플레이 하기에 용이하므로, 에지 노드(10)는 다양한 해상도로 인코딩된 컨텐츠들 중에서 상대적으로 고해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 위주로 캐싱 프로세스를 수행한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 에지 노드(10)는 고해상도로 인코딩된 컨텐츠를 우선적으로 캐싱하여 저장한다. 고해상도로 인코딩된 컨텐츠가 중앙 서버에서 컨텐츠 사용자에게 전달되는 경우 다량의 데이터가 전송되는 상황이므로 네트워크 전반에 걸쳐 많은 부하를 줄 수 있다. 따라서 에지 노드(10)에서 상대적으로 고해상도로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한 후 이를 사용자 단말에 제공함으로써 네트워크의 부하를 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 에지 노드가 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱하는 프로세스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 컨텐츠 A와 컨텐츠 B가 A-1, A-2, A-3, A-4, B-1, B-2, B-3, B-4 와 같이 다양한 해상도로 사용자 단말에 제공되는 상황을 가정한다. 예를 들어, A-1, A-2, A-3, A-4는 각각 컨텐츠 A가 0.25Mbps, 0.5Mbps, 1Mbps, 2Mbps의 비트 레이트로 인코딩된 컨텐츠이다. 또한, B-1, B-2, B-3, B-4는 각각 컨텐츠 B가 0.25Mbps, 0.5Mbps, 1Mbps, 2Mbps의 비트 레이트로 인코딩된 컨텐츠이다.
일반적인 기술에 따르면, 각 에지 노드들은 다양한 해상도의 컨텐츠 A와 컨텐츠 B를 모두 캐싱하여 저장한다. 그러나, 에지 노드에서는 액세스 네트워크의 특성 및 컨텐츠 사용자들의 특성에 따라 특정 해상도의 컨텐츠들을 주로 사용하므로, 컨텐츠 캐싱의 효율성은 떨어진다. 예를 들면, 에지 노드 A가 무선구간이 많고 유동 인구가 많은 상업 지역을 서비스하는 경우에는, 0.25Mbps 와 같이 낮은 비트 레이트로 인코딩된 컨텐츠가 주로 사용되므로, 높은 비트 레이트인 1Mbps 및 2Mbps로 인코딩된 컨텐츠는 상대적으로 사용률이 줄어든다. 또한, 동일한 컨텐츠를 다양한 해상도로 저장 및 관리해야 하는 상황에서 에지 노드가 캐싱할 수 있는 컨텐츠의 종류가 상당히 제한적일 수 있다.
이에 비해, 본 발명의 프로세스를 따르면, 각 에지 노드들은 자신이 서비스하는 사용자 가입구간 내 액세스 네트워크의 특성 및 컨텐츠 사용자들의 특성에 따라 최적의 해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 중심으로 캐싱하여 저장한다. 따라서, 에지 노드들은 한정된 저장 용량에서 최대한 효율적인 캐싱 프로세스를 수행할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 에지 노드 A(10-1)가 저속의 불안정한 액세스 네트워크를 갖는 경우, 컨텐츠 사용자들은 0.25Mbps 및 0.5Mbps와 같이 상대적으로 낮은 비트 레이트로 인코딩된 컨텐츠를 선호한다. 따라서, 에지 노드 A(10-1)는 컨텐츠 A-1, A-2, B-1 및 B-2를 위주로 캐싱(1000-1)한다. 이에 비해 에지 노드 B(10-2)가 고속의 프리미엄 액세스 네트워크를 가진 경우, 컨텐츠 사용자들은 상대적으로 높은 비트 레이트인 1Mbps 및 2Mbps로 인코딩된 컨텐츠를 선호한다. 따라서, 에지 노드 B(10-2)는 컨텐츠 A-3, A-4, B-3 및 B-4를 위주로 캐싱(1000-2)한다.
전술한 프로세스에 따라 컨텐츠 캐싱의 효율성을 높일 수 있다. 또한, 컨텐츠의 종류가 많아질 경우 규모의 확장성을 확보하기에 유리하다. 나아가, 다양한 해상도로 인코딩된 컨텐츠들을 주변 에지 노드들로 분산하는 효과도 얻을 수 있어, 중앙 서버로부터 해당 컨텐츠를 제공받지 않고도 주변 에지 노드로부터 이를 제공받음에 따라 코어 네트워크의 트래픽을 절감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 컨텐츠 분배 네트워크에 형성된 에지 노드(10)의 컨텐츠 캐싱 및 관리방법을 도시한 흐름도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 에지 노드(10)는 네트워크 정보와 사용자 단말 정보를 획득한다(600).
이어서, 에지 노드(10)는 획득한 정보를 분석하여 네트워크 특성과 사용자 단말 특성을 파악하고, 파악결과에 따라 캐싱할 컨텐츠의 최적의 해상도를 결정하여 결정된 해상도로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한다(610).
일 실시예에 따르면, 에지 노드(10)는 네트워크 정보 분석결과, 네트워크 상태가 미리 설정된 기준을 만족하면, 네트워크 특성을 "Excellent"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이상으로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한다. 이에 비해, 네트워크 상태가 미리 설정된 기준을 만족하지 못하면, 네트워크 특성을 "Poor"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이하로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한다. 이때, 미리 설정된 기준은 사용자 가입구간 내의 네트워크 전송관련 평가지수일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 에지 노드(10)는 사용자 단말 정보 분석 결과, 사용자 단말 상태가 미리 설정된 기준을 만족하면, 사용자 단말 특성을 "Mobile"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이하로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한다. 이에 비해, 사용자 단말 상태가 미리 설정된 기준을 만족하지 못하면, 사용자 단말 특성을 "Fixed"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이상으로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱한다. 이때, 미리 설정된 기준은 사용자 단말의 종류, 컨텐츠 처리용량, 디스플레이 크기, 이동성 및 위치 요건 중 적어도 하나에 대한 평가지수일 수 있다.
이어서, 에지 노드(10)는 사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 캐싱된 컨텐츠를 사용자 단말(16)에 제공한다(620).
일 실시예에 따르면, 컨텐츠를 사용자 단말에 제공하는 단계(620)에서, 에지 노드(10)는 사용자 단말이 요청한 컨텐츠가 에지 노드(10)에 캐싱되어 있지 않으면 중앙 서버에 해당 컨텐츠를 요청하여 사용자 단말(16)에 제공한다. 다른 실시예에 따르면, 컨텐츠를 사용자 단말에 제공하는 단계(620)에서, 에지 노드(10)는 사용자 단말이 요청한 컨텐츠가 에지 노드(10)에 캐싱되어 있지 않으면 적어도 하나의 이웃 에지 노드에 해당 컨텐츠를 요청하여 사용자 단말에 제공한다.
본 발명의 추가양상에 따르면, 에지 노드(10)는 최적의 해상도로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 단계(610)를 통해 캐싱되어 저장공간에 저장한 컨텐츠가, 이웃 에지 노드가 캐싱하여 저장한 컨텐츠와 중복되는지 여부를 판단한다. 그리고, 판단 결과 컨텐츠가 중복된 경우 자신의 저장공간에 중복 저장된 컨텐츠를 삭제하고 해당 컨텐츠에 대해서는 이웃 에지 노드로부터 전송 받아 서비스 한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1a : 컨텐츠 분배 네트워크 시스템
1b : 하이브리드 컨텐츠 분배 네트워크 시스템
10, 10a, 10b : 에지 노드 12a, 12b : 중앙 서버
14 : 네트워크 16a, 16b : 사용자 단말
100 : 정보 수집부 110 : 컨텐츠 캐싱부
120 : 컨텐츠 제공부 130 : 컨텐츠 관리부
140 : 컨텐츠 요청부

Claims (15)

  1. 네트워크 정보와 사용자 단말 정보를 획득하는 정보 수집부;
    상기 정보 수집부에서 획득한 정보를 분석하여 네트워크 특성과 사용자 단말 특성을 파악하고, 상기 파악결과에 따라 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱하는 컨텐츠 캐싱부; 및
    사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 상기 컨텐츠 캐싱부에서 캐싱된 컨텐츠를 상기 사용자 단말에 제공하는 컨텐츠 제공부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 분배 네트워크의 에지 노드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 컨텐츠 캐싱부는,
    네트워크 정보 분석결과, 네트워크 상태가 미리 설정된 기준을 만족하면, 네트워크 특성을 "Excellent"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이상으로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하며,
    상기 네트워크 상태가 상기 미리 설정된 기준을 만족하지 못하면, 네트워크 특성을 "Poor"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 상기 미리 설정된 해상도 기준 이하로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 분배 네트워크의 에지 노드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 기준은 사용자 가입구간 내의 네트워크 전송관련 평가지수인 것을 특징으로 하는 컨텐츠 분배 네트워크의 에지 노드.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 컨텐츠 캐싱부는,
    사용자 단말 정보 분석 결과, 상기 사용자 단말 상태가 미리 설정된 기준을 만족하면, 사용자 단말 특성을 "Mobile"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이하로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하며,
    상기 사용자 단말 상태가 상기 미리 설정된 기준을 만족하지 못하면, 상기 사용자 단말 특성을 "Fixed"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 상기 미리 설정된 해상도 기준 이상으로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 분배 네트워크의 에지 노드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 기준은 상기 사용자 단말의 종류, 컨텐츠 처리용량, 디스플레이 크기, 이동성 및 위치 요건 중 적어도 하나에 대한 평가지수인 것을 특징으로 하는 컨텐츠 분배 네트워크의 에지 노드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨텐츠 캐싱부가 캐싱하여 저장공간에 저장한 컨텐츠가, 이웃 에지 노드가 캐싱하여 저장한 컨텐츠와 중복되는지 여부를 판단하여, 판단 결과 컨텐츠가 중복된 경우 상기 저장공간에 중복 저장된 컨텐츠를 삭제하는 컨텐츠 관리부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 분배 네트워크의 에지 노드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 단말이 요청한 컨텐츠가 상기 컨텐츠 캐싱부에 캐싱되어 있는지 여부를 판단하여, 상기 컨텐츠 캐싱부에 캐싱되어 있지 않으면 중앙 서버에 해당 컨텐츠를 요청하는 수직적 컨텐츠 요청부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 분배 네트워크의 에지 노드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 단말이 요청한 컨텐츠가 상기 컨텐츠 캐싱부에 캐싱되어 있는지 여부를 판단하여, 상기 컨텐츠 캐싱부에 캐싱되어 있지 않으면 적어도 하나의 이웃 에지 노드에 해당 컨텐츠를 요청하는 수평적 컨텐츠 요청부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 분배 네트워크의 에지 노드.
  9. 컨텐츠 프로바이더로부터 컨텐츠를 제공받아 제공받은 컨텐츠를 저장 및 관리하는 중앙 서버; 및
    상기 중앙 서버로부터 컨텐츠를 제공받아 컨텐츠를 캐싱 및 관리하고 상기 사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 상기 캐싱된 컨텐츠를 상기 사용자 단말에 제공하되, 네트워크 정보와 사용자 단말 정보를 분석하여 네트워크 특성과 사용자 단말 특성을 파악하고, 상기 파악결과에 따라 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱하여 상기 사용자 단말에 제공하는 에지 노드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 분배 네트워크 시스템.
  10. 컨텐츠 분배 네트워크에 형성된 에지 노드의 컨텐츠 캐싱 및 관리방법에 있어서,
    네트워크 정보와 사용자 단말 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득한 정보를 분석하여 네트워크 특성과 사용자 단말 특성을 파악하고, 상기 파악결과에 따라 다수의 해상도를 갖는 컨텐츠 중에서 소정의 해상도를 갖는 컨텐츠를 선택적으로 캐싱하는 단계; 및
    사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 상기 캐싱된 컨텐츠를 상기 사용자 단말에 제공하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 캐싱 및 관리방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 결정된 해상도로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 단계는,
    네트워크 정보 분석결과, 네트워크 상태가 미리 설정된 기준을 만족하면, 네트워크 특성을 "Excellent"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이상으로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 단계; 및
    상기 네트워크 상태가 상기 미리 설정된 기준을 만족하지 못하면, 네트워크 특성을 "Poor"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 상기 미리 설정된 해상도 기준 이하로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 캐싱 및 관리방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 결정된 해상도로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 단계는,
    상기 사용자 단말 정보 분석 결과, 상기 사용자 단말 상태가 미리 설정된 기준을 만족하면, 사용자 단말 특성을 "Mobile"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 미리 설정된 해상도 기준 이하로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 단계; 및
    상기 사용자 단말 상태가 상기 미리 설정된 기준을 만족하지 못하면, 상기 사용자 단말 특성을 "Fixed"로 설정하고, 다수의 해상도로 인코딩된 컨텐츠 중에 상기 미리 설정된 해상도 기준 이상으로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 캐싱 및 관리방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 결정된 해상도로 인코딩된 컨텐츠를 캐싱하는 단계를 통해 캐싱되어 저장공간에 저장한 컨텐츠가, 이웃 에지 노드가 캐싱하여 저장한 컨텐츠와 중복되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과 컨텐츠가 중복된 경우 상기 저장공간에 중복 저장된 컨텐츠를 삭제하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 캐싱 및 관리방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 상기 캐싱된 컨텐츠를 상기 사용자 단말에 제공하는 단계는,
    상기 사용자 단말이 요청한 컨텐츠가 상기 에지 노드에 캐싱되어 있지 않으면 중앙 서버에 해당 컨텐츠를 요청하여 상기 사용자 단말에 제공하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 캐싱 및 관리방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 사용자 단말의 컨텐츠 서비스 요청시 상기 캐싱된 컨텐츠를 상기 사용자 단말에 제공하는 단계는,
    상기 사용자 단말이 요청한 컨텐츠가 상기 에지 노드에 캐싱되어 있지 않으면 적어도 하나의 이웃 에지 노드에 해당 컨텐츠를 요청하여 상기 사용자 단말에 제공하는 단계;
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