KR20140031433A - 컨텐츠 전송 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 네트워크의 트래픽 증가 없이 단말 장치와 컨텐츠 제공 서버 간에 전송되는 트래픽을 캐시 장치로 우회하여 컨텐츠 캐싱 및 캐시 히트 판단을 수행할 수 있도록 하는 컨텐츠 전송 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 단말 장치와의 통신을 수행하는 다수의 접속망과, 상기 다수의 접속망 간을 연결하는 코어망을 포함하는 네트워크에 있어서, 상기 코어망의 패킷 코어 장치와 특정 접속망 사이에 배치되어, 상기 패킷 코어 장치에서 상기 특정 접속망으로 전송되는 데이터를 분배하여 캐시 장치로 전송하는 신호 분배기와, 하나 이상의 컨텐츠의 일부 또는 전부를 저장하고, 상기 신호 분배기를 통해 입력된 데이터를 모니터링하여, 상기 단말 장치가 요청한 컨텐츠의 캐시 히트 여부를 판단하고, 캐시 히트시 저장한 해당 컨텐츠를 상기 접속망을 통해 상기 단말 장치로 전송하는 캐시 장치를 개시한다.

Description

컨텐츠 전송 시스템 및 방법{Contents Delivery System and method}
본 발명은 컨텐츠 전송 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 네트워크에서의 트래픽 증가 없이 단말 장치와 컨텐츠 제공 서버 간에 전송되는 트래픽을 캐시 장치가 모니터링하여 컨텐츠 캐싱 및 캐시 히트 판단을 수행할 수 있도록 하는 컨텐츠 전송 시스템 및 방법에 관한 것이다.
CDN(Contents Delivery network) 서비스는 영화, 뮤직 비디오 등과 같은 동영상을 포함하는 다양한 컨텐츠를 사용자에게 안정적으로 전달하기 위한 서비스로서, 네트워크에서의 데이터 손실, 병목 현상, 전송 속도 저하, 데이터 끊김과 같은 불안전성 등을 해결하도록 구현된다.
이러한 CDN 서비스는, 네트워크에 분산 배치된 다수의 캐시 장치에 컨텐츠를 저장하여 두고, GLB(Global Load Balance) 서버와 같은 부하 분산 장치를 통해서 다수의 캐시 장치 중에서 최적의 캐시 장치를 선택하여, 선택된 캐시 장치를 통해 요청된 컨텐츠가 사용자의 단말로 전달하도록 구현된다.
아울러, CDN 기술의 발달에 따라서, 근래 상기 네트워크에 분산 배치된 다수의 캐시 장치가 컨텐츠 제공 서버로부터 사용자에게 전송되는 컨텐츠를 저장하고, 이후 사용자로부터 동일 컨텐츠가 요청될 경우, 상기 캐시 장치가 단말 장치로 영상을 전송하도록 하는 Transparent Caching 기술도 등장하였다.
그런데 Transparent Caching 기술을 적용하기 위해서는, 상기 캐시 장치가 컨텐츠를 캐싱하고, 사용자가 요청한 컨텐츠의 캐시 히트 여부를 판정하기 위하여, 네트워크 상의 트래픽을 모니터링할 필요가 없으며, 특히, 네트워크를 통해 전송되는 트래픽 중에서 컨텐츠 요청 및 전송과 관련된 트래픽을 캐시 서버로 우회시킬 필요가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 네트워크의 트래픽 증가 없이 단말 장치와 컨텐츠 제공 서버 간에 전송되는 트래픽을 캐시 장치로 우회하여 컨텐츠 캐싱 및 캐시 히트 판단을 수행할 수 있도록 하는 컨텐츠 전송 시스템 및 방법에 관한 것이다.
상술한 과제의 해결 수단으로서, 본 발명은 단말 장치와의 통신을 수행하는 다수의 접속망과, 상기 다수의 접속망 간을 연결하는 코어망을 포함하는 네트워크에 있어서, 상기 코어망의 패킷 코어 장치와 특정 접속망 사이에 배치되어, 상기 패킷 코어 장치에서 상기 특정 접속망으로 전송되는 데이터를 분배하여 캐시 장치로 전송하는 신호 분배기; 하나 이상의 컨텐츠의 일부 또는 전부를 저장하고, 상기 신호 분배기를 통해 입력된 데이터를 모니터링하여, 상기 단말 장치가 요청한 컨텐츠의 캐시 히트 여부를 판단하고, 캐시 히트시 저장한 해당 컨텐츠를 상기 접속망을 통해 상기 단말 장치로 전송하는 상기 캐시 장치를 포함하는 컨텐츠 전송 시스템을 제공한다.
상기 컨텐츠 전송 시스템에 있어서, 상기 신호 분배기는 광 분배기로 구현될 수 있다.
또한, 상기 컨텐츠 전송 시스템은, 상기 신호 분배기를 통해 상기 캐시 장치로부터 캐시 히트를 통지받아, 청크 단위 컨텐츠의 전송을 위한 레이블 정보를 상기 신호 분배기를 통해 상기 캐시 장치로 전송하는 캐시 콘트롤러를 더 포함하고, 상기 캐시 장치는 캐시 히트를 통지한 후, 상기 캐시 콘트롤러로부터 전송되는 레이블 정보에 따라서 대응하는 컨텐츠의 청크 데이터를 생성하여 상기 단말 장치로 전송할 수 있다.
또한, 상기 컨텐츠 전송 시스템은, 상기 신호 분배기를 통해 상기 캐시 장치로부터 캐시 히트를 통지받으면, 상기 단말 장치가 요청한 컨텐츠를 제공하는 컨텐츠 제공 서버로 컨텐츠 전송 중단을 요청하는 캐시 콘트롤러를 더 포함하고, 이때, 상기 캐시 장치는 캐시 히트를 통지한 후, 상기 단말 장치로부터의 응답에 따라서 상기 저장한 해당 컨텐츠를 상기 단말 장치로 전송할 수 있다.
또한, 상기 컨텐츠 전송 시스템에 있어서, 상기 캐시 장치는 컨텐츠 주소 정보 기반 또는 기 설정된 길이의 컨텐츠 데이터를 이용한 컨텐츠 내용 기반으로 상기 캐시 히트를 판단할 수 있다.
더하여, 본 발명에 의한 캐시 장치는, 하나 이상의 컨텐츠의 일부 또는 전부를 저장하는 저장부; 네트워크의 코어망과 접속망 사이에 배치되는 신호 분배기를 통해 상기 네트워크에서 전송되는 데이터를 입력 받고, 상기 신호 분배기를 통해서 상기 네트워크로 데이터를 전송하는 제1 통신부; 상기 접속망을 통해, 상기 접속망에 접속한 단말 장치가 송신한 데이터를 입력받고, 상기 단말장치로 데이터를 전송하기 위한 제2 통신부; 상기 제1 통신부 및 제2 통신부를 상기 네트워크를 통해 컨텐츠 제공 서버와 단말 장치 사이에 전송되는 데이터를 모니터링하여, 상기 단말 장치가 요청한 컨텐츠에 대한 캐시 히트 여부를 판단하고, 캐시 히트시 상기 컨텐츠 제공 서버를 대신하여 저장부에 저장된 컨텐츠를 상기 제2 통신부를 통해 상기 단말 장치로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 캐시 장치의 제어부는, 캐시 히트가 아닌 경우, 상기 컨텐츠 제공 서버로부터 상기 단말 장치로 전송하는 컨텐츠를 상기 제1 통신부를 통해 검출하여 상기 저장부에 저장할 수 있으며, 또한, 캐시 히트인 경우, 상기 제1 통신부를 통해서 캐시 콘트롤러로 캐시 히트를 통지하고, 상기 캐시 콘트롤러로부터 전송된 레이블 정보를 입력받아, 레이블 정보에 따라서 상기 컨텐츠를 단말 장치로 전송하거나, 상기 제2 통신부를 통해서 수신되는 상기 단말 장치의 응답 메시지에 따라서 상기 저장된 컨텐츠를 상기 단말 장치로 전송할 수 있다.
상술한 해결 수단을 통해서, 본 발명은 다수의 접속망과 코어망으로 이루어지는 네트워크에 있어서, 접속망의 부하를 증가시키거나, 트래픽 부하를 증가시키지 않고, 상기 컨텐츠 제공 서버와 단말 장치 사이에 교환되는 컨텐츠 전송 관련 메시지를 모니터링하여 안정적으로 캐싱 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 캐시 장치에 장애 발생시, 접속망에서의 필터링 및 우회 기능만을 해제시킴으로써, 서비스 단절없이, 캐시 장치의 장애를 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컨텐츠 전송 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 컨텐츠 전송 시스템에 있어서의 컨텐츠 전송을 위한 메시지 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 캐시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 캐시 장치의 컨텐츠 전송 방법을 나타낸 순서도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 컨텐츠 전송 시스템 및 방법과 이를 구성하는 장치들에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컨텐츠 전송 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도이다. 아울러, 도 1에 도시하고 이하에서 설명하는 각 구성들은 본 발명에 의한 컨텐츠 전송 서비스를 설명하는데 필요한 구성을 단순히 기능 단위로 구분하여 나타낸 것일 뿐이며, 각 장치가 하드웨어적으로 독립된 장치를 의미하지는 않는다. 따라서, 실제 구현 시에는 경우에 따라서 둘 이상의 장치가 하드웨어적으로 하나의 서버로 통합 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 컨텐츠 전송 시스템은, 네트워크(10)를 통해 전송되는 데이터를 모니터링하여 단말 장치(100)의 컨텐트 요청을 확인하고, 단말 장치(100)가 요청한 컨텐츠를 컨텐츠 제공 서버(500)를 대신하여 단말 장치(100)로 전송하는 하나 이상의 캐시 장치(200)와, 상기 네트워크(10)를 통해 전송되는 데이터를 나누어 상기 캐시 장치(200)로 전송하는 신호 분배기(300)와, 상기 하나 이상의 캐시 장치(200)의 캐싱 서비스를 제어하는 캐시 콘트롤러(400)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 본 발명이 적용되는 네트워크(10)는, 인터넷 망과 같은 IP 기반의 유선 통신망뿐만 아니라, LTE(Long term evolution) 망, WCDMA 망과 같은 이동통신망, Wi-Fi망과 같은 다양한 종류의 무선망, 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 컨텐츠 전송 시스템은, 유무선 통신망에 구별 없이 모두 적용될 수 있다.
구체적으로 상기 네트워크(10)는 사용자의 단말 장치(100)가 접속되는 하나 이상의 무선 또는 유선의 접속망(12)과 상기 접속망(12) 간을 연결하는 코어망(11)을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 접속망(12)은, 무선의 다양한 통신 방식으로 단말 장치(100)와 데이터를 송수신할 수 있는 가입자망을 의미하는 것으로서, 이동통신망, Wi-Fi망, 광통신방식의 FTTH와 같은 유선 엑세스망을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크(10)가 이동 통신 망인 경우, 접속망(12)은 BS(Base Station), BTS(Base Transceiver Station), 노드B, e노드B 등과 같은 다수의 기지국과, BSC(Base Station Controller), RNC(Radio Network Controller)와 같은 기지국 제어기로 구현될 수 있으며, 최근에는, 다수의 기지국에 일체로 구현되어 있던 디지털 신호 처리부를 분리하여 통합한 DU(DU: Digital Unit) 집중국(12a)과, 다수 기지국의 무선 신호 처리부분에 해당하며 각각의 영역에서 무선 신호를 송수신하는 무선 유니트(RU: Radio Unit)(12b)를 포함하여 이루어질 수 있다.
아울러, 코어망(11)은 다수의 접속망(12)을 연결하고, 호 처리, 이동성 제어, 트래픽 제어 및 스위치 등을 수행하는 것으로서, 패킷 코어 장치(EPC: Evolved Packet Core)(11a)를 포함할 수 있다. 패킷 코어 장치(11a)는 패킷 흐름을 관리 및 제어한다. 이외에 코어망(11)의 다수의 교환기를 포함할 수 있다.
그리고, 단말 장치(100)는 본 발명에 따른 컨텐츠 전송 시스템을 통해서 컨텐츠를 전송 받는 사용자의 단말 장치로서, 컨텐츠 요청 메시지를 송신하고, 요청된 컨텐츠를 포함하는 응답 메시지를 수신한다. 이러한 단말 장치(100)는 예를 들어, 데스크톱 PC, 노트북 컴퓨터, 태블릿 PC, 스마트 폰, PDA(Personal Digital Assistant), 인터넷 TV(스마트 TV) 등 통신 기능을 포함하고 있는 전자/정보 통신 기기라면 어떤 것이라도 될 수 있다.
그리고, 컨텐츠 제공 서버(500)는 본 발명에 따른 컨텐츠 전송 시스템을 통해서 사용자에게 컨텐츠를 전송하고자 하는 컨텐츠 제공자(CP: Contents Provider)의 서버 장치로서, 예를 들어, VOD(Video On Demand), 다양한 동영상 데이터, 인터넷 방송과 같은 Live Streaming을 제공하는 서비스 서버일 수 있다.
이러한 통신 환경에 있어서, 하나 이상의 캐시 장치(200)는 상술한 네트워크(10)의 에지 노드에 분산 배치될 수 있다. 더 구체적으로 설명하면, 접속망(12) 단위로 할당되어, 할당된 접속망(12)에 직접 연결되거나, 상기 접속망(12)과 연결되는 코어망(11)의 에지에 스위치 장치 등을 통해 연결될 수 있다.
도 1의 실시 예에서, 상기 캐시 장치(200)는 스위치 장치(12c)를 통해서 해당 접속망(12)의 DU 집중국(12a)에 연결된다.
아울러, 본 발명에 의한 신호 분배기(300)는 상기 네트워크(10)에 있어서, 코어망(11)과 접속망(12)을 연결하는 선로, 더 구체적으로 코어망(11)의 패킷 코어 장치(11a)와 접속망(12)의 DU 집중국(12a)을 연결하는 선로에 배치되어, 해당 선로를 통해서 접속망(12)으로 전달되는 신호(데이터 트래픽)를 분배하여 상기 캐시 장치(200)로 전송한다. 이러한 신호 분배기(300)는 입력된 신호를 둘 이상의 선로로 분기시키기 위한 것으로서, 상기 네트워크(10)의 코어망(11)의 구조에 따라서 다양한 종류의 소자로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 상기 코어망(11)의 패킷 코어 장치(11a)와 DU 집중국(12a)가 광 선로로 연결되는 경우, 광 분배기(Optical splitter)로 구현될 수 있다. 광 분배기는 입력 신호의 에너지를 나누어 출력하는 소자로서, 동일한 신호를 복제하는 효과를 제공할 수 있다. 이러한 광 분배기(300)에서 분배된 신호중 하나는 정상 경로를 따라서 접속망(12)의 DU 집중국(12a)으로 전송되고, 나머지 하나는 본 발명에 의한 캐시 장치(200)로 전송된다. 여기서, DU 집중국(12a)으로 전달되는 신호와 캐시 장치(200)로 전달되는 신호는 동일하다. 아울러, 상기 신호 분배기(300)는 분기된 두 경로로부터 입력되는 신호, 즉, 접속망(12)의 DU 집중국(12a)로부터 전송된 신호와 캐시 장치(200)로부터 전송되는 신호를 결합하여 상위 노드, 즉, 패킷 코어 장치(11a)로 전송한다.
그리고, 상기 캐시 콘트롤러(400)는 상기 코어망(11)의 패킷 코어 장치(11a)에 연결될 수 있으며, 예를 들어, 코어망(11)과 외부 통신망(예를 들어, 인터넷망)과의 사이에 스위치 수단(11b)을 통해 연결되어, 네트워크(10)로 유입되거나 유출되는 데이터를 모니터링하여, 컨텐츠 데이터의 흐름을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 컨텐츠 전송 시스템은, 단말 장치(100)가 네트워크(10)를 통해서 컨텐츠 제공 서버(500)에 접속하여, 컨텐츠 제공 서버(500)가 제공하는 컨텐츠를 이용한다고 할 때, 캐시 장치(200)는 상기 네트워크(10)를 통해서 전송되는 데이터를 모니터링하여 단말 장치(100)의 컨텐츠 요청 검출, 요청된 컨텐츠에 대한 캐시 히트 여부 판단, 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 단말 장치(100)로 제공되는 컨텐츠 데이터에 대한 캐싱, 캐시 히트된 컨텐츠의 전송을 수행하여야 한다.
이러한 과정에서, 상기 신호 분배기(300)는 네트워크(10)를 통해 전송되는 데이터, 특히, 코어망(11)에서 접속망(12)으로 전송되는 모든 데이터를 분배하여 캐시 장치(200)로 전송한다.
아울러, 접속망(12)의 DU 집중국(12a)은 단말 장치(100)로부터 상향 전송되는 데이터 중에서, 컨텐츠 전송과 관련된 데이터, 즉, 특정 포트(예를 들어, HTTP 서비스에 할당된 포트 번호 80)의 트래픽만을 필터링하여 상기 캐시 장치(200)로 우회시킬 수 있다.
이에 캐시 장치(200)는 신호 분배기(300)를 통해 전달되는 데이터 및 DU 집중국(12a)로부터 우회된 데이터를 모니터링하여, 컨텐츠 전송과 관련된 메시지(예를 들어, HTTP GET, HTTP RESPONSE 등)를 검출한다. 그리고, 상기 검출된 메시지를 분석하여, 요청된 컨텐츠에 대한 정보(예를 들어, 컨텐츠 주소 정보, 프리픽스 데이터 등)를 추출하고, 상기 추출한 정보를 이용하여 요청된 컨텐츠를 자신이 저장하고 있는 지, 즉, 캐시 히트 여부를 판단한다. 캐시 히트인 경우, 상기 캐시 장치(200)는 저장된 해당 컨텐츠를 읽어와 DU 집중국(12a)을 통해서 단말 장치(100)로 전송한다. 이때, 캐시 콘트롤러(400)로 캐시 히트를 통지할 수 있다. 반면, 캐시 히트가 아닌 경우, 상기 캐시 장치(200)는 이후에 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 단말 장치(100)로 전송되는 컨텐츠 데이터를 검출하여 저장한다.
상술한 과정에서, 캐시 장치(200)는 DU 집중국(12a)으로부터 우회된 데이터를 처리한 후, 필요에 따라서 신호 분배기(300)를 통해 패킷 코어 장치(11b)로 전송할 수 있다.
캐시 콘트롤러(400)는 상기 캐시 장치(200)로부터 캐시 히트가 통지되면, 해당 컨텐츠에 대하여 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 단말 장치(100)로 전송되는 트래픽이 네트워크(10)에서 발생되지 않도록 제어한다. 이를 위하여, 캐시 콘트롤러(400)는 단말 장치(100)의 컨텐츠 요청 메시지가 컨텐츠 제공 서버(500)로 전달되지 않도록 차단하거나, 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 전달된 트래픽이 네트워크(10)에 유입되지 못하도록 차단하거나, 컨텐츠 제공 서버(500)에 컨텐츠 전송 중단을 요청할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 캐시 콘트롤러(400)는 상기 캐시 장치(200)로부터 캐시 히트가 통지되면, 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 수신된 컨텐츠 데이터를 일정 크기의 청크 데이터로 나눌 때, 전송해야 할 청크 데이터를 나타내는 레이블 정보를 상기 캐시 장치(200)로 전송할 수 있다. 여기서, 상기 캐시 콘트롤러(400)로부터 전송되는 레이블 정보는 신호 분배기(300)를 통해 분배되어 DU 집중국(12a) 및 캐시 장치(200)로 전송된다. 이 경우, 캐시 장치(200)는 신호 분배기(300)를 통해서 상기 캐시 콘트롤러(400)로부터 전송할 청크 데이터에 대한 레이블 정보를 실시간으로 수신하고, 수신된 레이블 정보에 대응하는 청크 데이터를 단말 장치(100)로 전송할 수 있다. 이때, DU 집중국(12a)으로 전송되는 레이블 정보는, 스위치 장치(12c) 또는 DU 집중국(12a)에서 필터링되어 단말 장치(100)까지 전달되지 못하도록 할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 캐시 콘트롤러(400)는 상기 캐시 장치(200)로부터 캐시 히트가 통지되면, 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 컨텐츠가 전송되지 않도록 컨텐츠 전송 중단을 요청하고, 이때, 캐시 장치(200)는 저장된 컨텐츠를 집중국(12a)을 통해서 단말 장치(100)로 전송하되, 상기 집중국(12a)을 통해 단말 장치(100)로부터의 응답 메시지에 따라서 상기 컨텐츠를 전송할 수 있다.
이러한 구성에 있어서, 상기 캐시 장치(200)의 장애는 DU 집중국(12a)에서 캐시 장치(200)로 별도의 확인 신호(Keep alive)를 보내는 등의 방법을 통해서 확인할 수 있다.
이와 같이 구현된 본 발명의 컨텐츠 전송 시스템은, 네트워크(10)의 구성 요소를 크게 변경하지 않고 구현할 수 있으며, 아울러, 접속망(12)의 DU 집중국(12a)에 대한 부하 및 트래픽 증가가 적게 발생 된다. 또한, 캐시 장치(200)에 장애가 발생하더라도 서비스 단절 없이 장애 처리가 가능하다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 컨텐츠 전송 시스템에 있어서의 컨텐츠 전송을 위한 메시지 흐름도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 단말 장치(100)는 특정 컨텐츠에 대한 컨텐츠 요청 메시지(예를 들어, HTTP GET 메시지)를 네트워크(10)를 통해서 컨텐츠 제공 서버(500)로 전송할 수 있다(S101). 여기서, 컨텐츠 요청 메시지는 요청된 컨텐츠에 대한 컨텐츠 주소 정보를 포함한다.
이렇게 전송되는 단말 장치(100)의 컨텐츠 요청 메시지는 DU 집중국(12a)를 통해서 캐시 장치(200)로 우회될 수 있으며, 상기 캐시 장치(200)로부터 신호 분배기(300)를 통해 패킷 코어 장치(11a)로 전달되어, 컨텐츠 제공 서버(500)로 전송될 수 있다. 이때, 캐시 장치(200)와 캐시 콘트롤러(400)는 상기 컨텐츠 요청 메시지를 모니터링할 수 있다.
그리고, 상기 컨텐츠 요청 메시지를 수신한 컨텐츠 제공 서버(500)는 요청된 컨텐츠 데이터를 컨텐츠 응답 메시지에 포함하여 단말 장치(100)로 전송하는데(S103), 이때, 상기 컨텐츠 응답 메시지는 신호 분배기(300)까지 전송된 후, 상기 신호 분배기(300)에서 두개로 분배되어 캐시 장치(200) 및 단말 장치(100)에 동시에 전송된다(S105, S107).
이렇게 컨텐츠 응답 메시지를 수신한 캐시 장치(200)는 해당 컨텐츠에 대한 캐시 히트 여부를 판단한다(S109). 이때 상기 S109 단계는 도 2에 도시된 바와 같이, 컨텐츠 응답 메시지가 전송되는 시점에 이루어질 수도 있으나, 이와 달리, 컨텐츠 요청 메시지가 전송되는 시점에 이루어질 수도 있다. 즉, 상기 S101 단계에서, 캐시 장치(200)가 상기 컨텐츠 요청 메시지를 검출하는 시점에서 이루어질 수 있다. 다만, 컨텐츠 응답 메시지를 통해 캐시 히트를 판정하는 경우에는, 상기 컨텐츠 응답 메시지로부터 일정 길이의 컨텐츠 데이터를 추출하고, 추출한 컨텐츠를 데이터를 자신이 저장하고 있는 컨텐츠들과 비교함에 의해 캐시 히트 여부를 판정하며, 컨텐츠 요청 메시지를 통해 캐시 히트를 판정하는 경우에는, 컨텐츠 요청 메시지에 포함된 컨텐츠 주소 정보를 추출하고, 추출한 컨텐츠 주소 정보와 동일한 컨텐츠 주소 정보를 갖는 컨텐츠가 저장되어 있는 지를 확인함에 의해 캐시 히트 판정이 이루어질 수 있다.
상기 판단 결과, 캐시 히트이면, 캐시 장치(200)는 캐시 콘트롤러(400)로 해당 컨텐츠에 대한 캐시 히트를 통지한다(S111).
상기 과정이 이루어지는 동안 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 단말 장치(100)로 컨텐츠는 전송 된다(S103).
이에 캐시 콘트롤러(400)는 상기 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 전송된 컨텐츠를 수신하여, 전송할 청크 데이터를 계산하고, 대응하는 레이블 정보를 신호 분배기(300)를 통해 캐시 장치(200)로 전송하며(S113, S114), 상기 캐시 장치(200)는 수신한 레이블 정보를 기반으로 대응하는 컨텐츠의 청크 데이터를 추출하여 단말 장치(100)로 전송한다(S117). 이때, 상기 캐시 콘트롤러(400)는 상기 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 수신한 컨텐츠가 네트워크(10)로 유입되지 않도록 차단한다.
한편, 상기 레이블 정보는 신호 분배기(300)를 통해 접속망(12)으로도 전달되나(S115), 접속망(12)의 DU 집중국(12a) 또는 스위치 장치(12c)가 상기 레이브 정보를 필터링하여 단말 장치(100)로 전달되지 않도록 한다(S116).
그리고, 상기 캐시 장치(200)로부터 컨텐츠를 전송받은 단말 장치(100)는 응답 메시지를 전송하게 되는데(S119), 이는 네트워크(10)를 통해서 컨텐츠 제공 서버(500)로 전송된다(S119). 그리고, 상기 컨텐츠 제공 서버(500)는 상기 단말 장치(100)로부터의 응답 메시지에 따라서 컨텐츠를 계속 전송하며, 상기 전송된 컨텐츠에 대하여, 상술한 S113 단계 내지 S117 단계가 반복적으로 수행된다.
한편, 상기 S109 단계에서 캐시 히트가 아닌 경우, 캐시 장치(200)는 신호 분배기(300)을 통해 유입되는 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 단말 장치(100)로 전송되는 컨텐츠 응답 메시지로부터 컨텐츠 데이터를 추출하여 캐싱할 수 있다.
또한, 도 2b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컨텐츠 전송 과정을 나타낸 메시지 흐름도로서, 앞서 설명한 S101 단계 내지 S111 단계까지 도 2a에 보인 실시 예에서와 동일하게 이루어지되, 캐시 장치(200)로부터 단말 장치(100)로 컨텐츠가 전송되는 방법에 있어서만 차이가 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 캐시 콘트롤러(400)는 상기 S111 단계를 통해서 캐시 장치(200)로부터 캐시 히트를 통지 받으면, 상술한 청크 계산 및 레이블 정보를 전송하지 않고, 컨텐츠 제공 서버(500)로 컨텐츠 전송 중단을 요청한다(S125). 이에, 상기 컨텐츠 제공 서버(500)는 상기 S103 단계를 통해 전송하던 컨텐츠의 전송을 중단한다.
그리고, 상기 캐시 콘트롤러(400)로 캐시 히트를 통지한 캐시 장치(200)는, 저장한 컨텐츠를 단말 장치(100)로 전송한다(S127).
그리고, 상기 컨텐츠를 수신한 단말 장치(100)는 수신 상태에 따라서 다음 시퀀스를 요청하거나 특정 시퀀스의 재전송을 요청하는 응답 메시지를 전송하게 되며(S129), 이러한 단말 장치(100)의 응답 메시지는 접속망(12)에 의해 필터링되어(S131), 캐시 장치(200)로 전달된다(S133).
이에 캐시 장치(200)는 단말 장치(100)의 응답 메시지를 확인하고, 상기 응답 메시지에 따라서, 컨텐츠를 단말 장치(100)로 전송하게 된다.
이어서, 상술한 처리를 수행하는 각 캐시 장치(200)에 대하여 더 구체적을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 캐시 장치(200)의 구성을 나타낸 블록도이다. 이를 참조하면, 캐시 장치(200)는 제1 통신부(210)와, 제2 통신부(220)와, 저장부(230)와, 제어부(240)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제1 통신부(210)와 제2 통신부(220)는 네트워크(10)를 통해서 전송되는 데이터를 수집하거나, 캐시 콘트롤러(400) 및 단말 장치(100)로 데이터를 송신하기 위한 수단이다.
특히, 제1 통신부(210)는 신호 분배기(300)를 통해 분배되어 전달되는 패킷 코어 장치(11a)로부터 DU 집중국(12a)로 전송된 데이터를 입력받고, 제어부(240)의 제어에 따라서 소정의 데이터를 상기 신호 분배기(300)를 통해서 캐시 콘트롤러(400)로 전송하기 위한 수단이다. 이러한 제1 통신부(210)는 신호 분배기(300)가 광분배기로 구현되는 경우, 광 신호에 대한 송수신기 및, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광전 변환기를 포함할 수 있다.
그리고, 제2 통신부(220)는 DU 집중국(12a)에서 우회된 데이터를 스위치 장치(12c)를 통해서 입력받고, 제어부(240)의 제어에 따라서 소정의 컨텐츠 데이터를 상기 DU 집중국(12a)을 통해 단말 장치(100)로 전송하기 위한 수단이다.
저장부(230)는 서비스 대상 컨텐츠의 일부 또는 전부를 저장하는 구성이다. 여기서, 저장부(230)에 저장되는 컨텐츠는, 별도의 배포 장치를 통해서 배포되거나, 캐시 장치(200)가 단말 장치(100)로 전송되는 컨텐츠 데이터를 신호 분배기(300)를 통해서 전달받아 캐싱함에 의해 이루어질 수 있다.
제어부(240)는 캐시 장치(200)에 의한 캐싱 서비스 동작의 전반을 제어하는 수단으로서, 캐시 관리 모듈(241)과 모니터링 모듈(242)과 컨텐츠 전송 모듈(243)을 포함할 수 있다.
캐시 관리 모듈(241)은 캐시 장치(200)에 컨텐츠 캐싱하거나 캐싱된 컨텐츠를 관리한다. 더 구체적으로, 상기 캐시 관리 모듈(241)은 미리 설정된 정책에 따라 저장부(230)에 캐싱된 컨텐츠를 관리할 수 있다. 이때, 미리 설정된 정책은 캐시 동기화 방식, 컨텐츠를 캐싱하는 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 캐시 관리 모듈(241)은 상기 설정된 정책에 따라서 제1 통신부(210)를 통해 입력된 컨텐츠 제공자의 컨텐츠를 저장한다.
모니터링 모듈(242)은 네트워크(10)를 통해서 전송되는 데이터를 모니터링하기 위한 것으로서, 제1 통신부(210) 및 제2 통신부(220)를 통해 입력된 데이터를 모니터링하여, 컨텐츠 전송과 관련된 메시지를 검출한다. 아울러, 모니터링 모듈(242)은 상기 검출한 메시지로부터 컨텐츠 주소 정보 혹은 기 설정된 길이의 컨텐츠 데이터를 추출하여 상기 캐시 관리 모듈(241)에 제공한다.
이에 캐시 관리 모듈(241)은 상기 모니터링 모듈(242)로부터 전달된 컨텐츠 주소 정보 혹은 기 설정된 길이의 컨텐츠 데이터를 이용하여 대응하는 컨텐츠가 저장되어 있는 지(즉, 캐시 히트 여부)를 확인한다.
컨텐츠 전송 모듈(243)은 캐시 히트된 컨텐츠의 데이터를 해당 컨텐츠를 요청한 단말 장치(100)로 제공하는 수단으로서, 상기 캐시 관리 모듈(241)에서 캐시 히트로 판정된 컨텐츠의 데이터를 단말 장치(100)를 목적지로 하는 데이터로 재구성하여 상기 단말 장치(10)로 전송한다. 특히, 상기 컨텐츠 전송 모듈(243)은 상기 캐시 콘트롤러(400)로부터 전송되는 레이블 정보를 기반으로 대응하는 해당 청크 데이터를 추출하여 제2 통신부(220)를 통해 단말 장치(100)로 전송하거나, 제2 통신부(220)를 통해서 수신되는 단말 장치(100)의 응답 메시지에 따라서 컨텐츠 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 캐시 장치(200)가 이동통신망에 적용된 경우, 상기 컨텐츠 전송 모듈(243)은, 상기 단말 장치(100)로의 하향 전송을 위해 할당된 터널링 식별 정보(TEID)를 획득하고, 상기 단말 장치(100)의 IP 주소 및 터널링 식별 정보(TEID)를 사용해 컨텐츠의 데이터를 상기 컨텐츠 제공 서버(500) 혹은 컨텐츠 관리 서버(400)로부터 단말 장치(100)로 전달되는 모바일 패킷으로 구성하고, 상기 모바일 패킷을 접속망(12)의 DU 집중국(12a)로 전송한다. 여기서, 모바일 패킷은, 이동통신망에 있어서 기지국과 서비스 게이트웨이 간의 GTP 터널을 통해 전송되는 것으로서, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 단말 장치(100)를 목적지로 하는 IP 패킷에, 상기 단말 장치(100)의 터널링 식별 정보를 포함하는 GTP 헤더, UDP 헤더, 및 기지국과 서비스 게이트웨이 간의 GTP 터널링을 위한 IP 헤더를 더 부가함에 의해 생성될 수 있다. 상기 DU 집중국(12a)는 상기 모바일 패킷을 IP 패킷으로 변환하여 단말 장치(100)로 전송한다.
이와 같이 구성된 제어부(240)의 동작을 도 4의 순서도를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 캐시 장치의 컨텐츠 전송 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 캐시 장치(200)의 제어부(240)는 제1 통신부(210) 및 제2 통신부(220)를 통해서 입력된 데이터를 모니터링하여(S201), 컨텐츠 전송과 관련된 메시지(컨텐츠 요청 메시지 및 컨텐츠 응답 메시지를 포함함)를 검출한다(S203).
그리고, 컨텐츠 전송과 관련된 메시지가 검출되면, 검출된 메시지로부터 추출된 컨텐츠 주소 정보 혹은 소정 길이의 컨텐츠 데이터를 기반으로 캐시 히트 여부를 판단한다(S205).
판단 결과, 캐시 히트인 경우, 제어부(240)는 제1 통신부(210)를 통해 캐시 콘트롤러(400)로 해당 컨텐츠에 대한 캐시 히트를 통지할 수 있다(S207).
이에 캐시 콘트롤러(400)는 해당 컨텐츠와 관련하여 컨텐츠 제공 서버(500)로부터 전송된 트래픽이 네트워크(10)으로 유입되지 않도록 제어할 수 있으며, 캐시 장치(200)의 컨텐츠 전송 흐름을 제어하기 위해 컨텐츠 데이터를 일정 크기의 청크 데이터로 구분할 때 각 청크 데이터를 나타낸 레이블 정보를 생성하여 전송할 수 있다.
이에 상기 캐시 장치(200)의 제어부(240)는 상기 제1 통신부(210)를 통해서 캐시 콘트롤러(400)가 전송한 레이블 정보를 수신하고, 수신한 레이블 정보에 따라서 해당 컨텐츠 데이터를 추출하여 청크 데이터로 변환한다(S211).
그리고, 상기 청크 데이터를 제2 통신부(220)를 통해서 상기 단말 장치(100)로 전송한다(S213).
상술한 S209 단계 내지 S213 단계는 컨텐츠 전송이 완료되거나, 단말 장치(100)로부터 중단이 요청될 때까지 반복수행된다(S215).
아울러, 도 4에는 도시하지 않았으나, S205 단계에서, 캐시 히트가 아닌 경우, 제어부(240)는 상기 제1 통신부(210)를 통해 입력된 컨텐츠 응답 메시지로부터 컨텐츠 데이터를 추출하여 저장부(230)에 저장할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 캐시 장치(200)는 S207 단계에서 캐시 히트를 통지한 후, S209 단계 내지 S211를 수행하지 않고, 저장부(230)에 저장되어 있는 해당 컨텐츠를 가져와 순차적으로 제2 통신부(220)를 통해서 단말 장치(100)로 전송할 수 있다. 이 경우, 단말 장치(100)로부터 전송되는 컨텐츠 수신에 대한 응답 메시지는 접속망(12)을 통해 필터링되어 캐시 장치(200)의 제2 통신부(220)로 수신된다. 따라서, 캐시 장치(200)의 제어부(240)는 제2 통신부(220)를 통해서 수신된 단말 장치(100)의 응답 메시지에 따라서 상기 컨텐츠를 순차적으로 전송하게 된다.
본 발명에 따른 컨텐츠 전송 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 소프트웨어 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명은 컨텐츠 전송 서비스(CDN: Contents Delivery Network)에 관한 것으로서, 특히, 다수의 접속망과 코어망으로 이루어지는 네트워크에 있어서, 접속망에 구비된 DU 집중국의 부하를 증가시키거나, 트래픽 부하를 증가시키지 않고, 상기 컨텐츠 제공 서버와 단말 장치 사이에 교환되는 컨텐츠 전송 관련 메시지를 모니터링하여 안정적으로 캐싱 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 캐시 장치에 장애 발생시, DU 집중국의 필터링 및 우회 기능만을 해제시킴으로써, 서비스 단절없이, 캐시 장치의 장애를 처리할 수 있다.
100: 단말 장치
200: 캐시 장치
300: 신호 분배기
400: 캐시 콘트롤러
500: 컨텐츠 제공 서버

Claims (9)

  1. 단말 장치와의 통신을 수행하는 다수의 접속망과, 상기 다수의 접속망 간을 연결하는 코어망을 포함하는 네트워크에 있어서, 상기 코어망의 패킷 코어 장치와 특정 접속망 사이에 배치되어, 상기 패킷 코어 장치에서 상기 특정 접속망으로 전송되는 데이터를 분배하여 캐시 장치로 전송하는 신호 분배기;
    하나 이상의 컨텐츠의 일부 또는 전부를 저장하고, 상기 신호 분배기를 통해 입력된 데이터를 모니터링하여, 상기 단말 장치가 요청한 컨텐츠의 캐시 히트 여부를 판단하고, 캐시 히트시 저장한 해당 컨텐츠를 상기 접속망을 통해 상기 단말 장치로 전송하는 캐시 장치를 포함하는 컨텐츠 전송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 분배기는 광 분배기인 것을 특징으로 하는 컨텐츠 전송 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 분배기를 통해 상기 캐시 장치로부터 캐시 히트를 통지받아, 청크 단위 컨텐츠의 전송을 위한 레이블 정보를 상기 신호 분배기를 통해 상기 캐시 장치로 전송하는 캐시 콘트롤러를 더 포함하고,
    상기 캐시 장치는 캐시 히트를 통지한 후, 상기 캐시 콘트롤러로부터 전송되는 레이블 정보에 따라서 대응하는 컨텐츠의 청크 데이터를 생성하여 상기 단말 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 전송 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 분배기를 통해 상기 캐시 장치로부터 캐시 히트를 통지받으면, 상기 단말 장치가 요청한 컨텐츠를 제공하는 컨텐츠 제공 서버로 컨텐츠 전송 중단을 요청하는 캐시 콘트롤러를 더 포함하고,
    상기 캐시 장치는 캐시 히트를 통지한 후, 상기 단말 장치로부터의 응답에 따라서 상기 저장한 해당 컨텐츠를 상기 단말 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 전송 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 캐시 장치는
    컨텐츠 주소 정보 기반 또는 기 설정된 길이의 컨텐츠 데이터를 이용한 컨텐츠 내용 기반으로 상기 캐시 히트를 판단하는 것을 특징으로 하는 컨텐츠 전송 시스템.
  6. 하나 이상의 컨텐츠의 일부 또는 전부를 저장하는 저장부;
    네트워크의 코어망과 접속망 사이에 배치되는 신호 분배기를 통해 상기 네트워크에서 전송되는 데이터를 입력 받고, 상기 신호 분배기를 통해서 상기 네트워크로 데이터를 전송하는 제1 통신부;
    상기 접속망을 통해, 상기 접속망에 접속한 단말 장치가 송신한 데이터를 입력받고 상기 단말 장치로 데이터를 전송하기 위한 제2 통신부;
    상기 제1 통신부 및 제2 통신부를 상기 네트워크를 통해 컨텐츠 제공 서버와 단말 장치 사이에 전송되는 데이터를 모니터링하여, 상기 단말 장치가 요청한 컨텐츠에 대한 캐시 히트 여부를 판단하고, 캐시 히트시 상기 컨텐츠 제공 서버를 대신하여 저장부에 저장된 컨텐츠를 상기 제2 통신부를 통해 상기 단말 장치로 전송하도록 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는
    캐시 히트가 아닌 경우, 상기 컨텐츠 제공 서버로부터 상기 단말 장치로 전송하는 컨텐츠를 상기 제1 통신부를 통해 검출하여 상기 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 캐시 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제어부는
    캐시 히트인 경우, 상기 제1 통신부를 통해서 캐시 콘트롤러로 캐시 히트를 통지하고, 상기 캐시 콘트롤러로부터 전송된 레이블 정보를 입력받아, 레이블 정보에 따라서 상기 컨텐츠를 단말 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 캐시 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제어부는
    캐시 히트인 경우, 상기 제2 통신부를 통해서 수신되는 상기 단말 장치의 응답 메시지에 따라서 상기 저장된 컨텐츠를 상기 단말 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 캐시 장치.
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