KR20150021437A - 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법 - Google Patents

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KR20150021437A
KR20150021437A KR20140038213A KR20140038213A KR20150021437A KR 20150021437 A KR20150021437 A KR 20150021437A KR 20140038213 A KR20140038213 A KR 20140038213A KR 20140038213 A KR20140038213 A KR 20140038213A KR 20150021437 A KR20150021437 A KR 20150021437A
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이타이 아히라즈
오프리 길
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 무선 데이터 네트워크를 통해 검색된 콘텐츠를 전달하는 풀 혹은 푸시 기반 캐싱 관리(pull or push based caching management) 방법에 관한 것으로서, 무선 데이터 네트워크를 통해 검색된 콘텐츠를 전달하는 콘텐츠 캐싱 관리 방법에 있어서, 분산된 캐시 엔터티들 각각이 배치된 적어도 하나의 액세스 엔터티에서 콘텐츠에 대한 요구를 수신하는 과정; 상기 액세스 엔터티에서 매핑 엔터티로 콘텐츠 매핑 요구 메시지를 전송하는 과정; 상기 액세스 엔터티에서 상기 매핑 엔터티로부터 적어도 하나의 타켓 캐싱 엔터티들의 식별자를 포함하는 콘텐츠 매핑 응답 메시지를 수신하는 과정; 상기 액세스 엔터티에서 상기 적어도 하나의 타겟 캐싱 엔터티들로 상기 서비스 품질(QoS) 타입 식별자를 포함하는 콘텐츠 검색 요구 메시지를 전송하는 과정; 및 상기 적어도 하나의 타겟 캐싱 엔터티들로부터 상기 서비스 품질(QoS) 타입 식별자에 따라 검색된 콘텐츠를 포함하는 콘텐츠 검색 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법{METHOD OF MANAGING CONTENT CACHING FOR WIRELESS NETWORKS}
본 발명은 분산된 캐싱 시스템(distributed caching system)들의 기술 분야에 관한 것으로, 분산 캐싱 시스템 내에서 서비스의 품질을 보장하는 방법에 관한 것이다.
데이터 서비스들, 특히 실시간 및 비디오 온 디맨드(Video on Demand: VoD) 비디오 서비스들의 급속한 성장은 무선 네트워크 운영자들이 상기 네트워크 내에서 콘텐츠 캐싱 솔루션들을 배치하도록 하도록 하고 있다. 캐싱 서버들이 네트워크 엔터티(network entity)들을 따라 고도로 분산되어 있는 분산 캐싱 구조 시스템은 잘 알려진 솔루션 접근 방식들 중 하나이다.
분산된 캐싱 시스템을 배치하는 것은 중요한 이점들을 가진다. 첫 번째로, 상기 분산된 캐싱 시스템을 배치하는 것은 네트워크 에지들에 가까운 콘텐츠를 캐시하고, 따라서 전체 레이턴시(latency)와 최종 사용자(end user)들에 의해 겪을 수 있는 응답 시간을 감소시킨다. 두 번째로, 상기 콘텐츠가 첫 번째 시간에 대해 액세스된 후, 동일한 콘텐츠에 대한 추가적인 액세스들은 상기 캐싱 엔터티로부터 지역적으로 서비스되고, 따라서 데이터 트래픽이 일반적으로 보다 혼잡한 코어 네트워크로부터 오프로드(offload)되는 것을 허용한다.
셀룰라 네트워크들, 혹은 다른 무선 네트워크들에 대한 기존 기술 캐싱 시스템들은 상기 네트워크의 내부 계층들 내의 혹은 상기 셀룰라 네트워크를 상기 인터넷에 연결하는 에지 게이트웨이(edge gateway)에 대해 내부적으로 캐싱을 수반한다. 상기 최종 사용자로부터 특정 콘텐츠에 대한 요구를 수신할 경우, 상기 요구는 상기 콘텐츠가 전달되는 적정 캐시에 도달할 때까지 패킷들이 우선 순위를 분류하기 위해 검사되는 상기 네트워크 내의 어그리게이션 포인트(aggregation point)들을 통해 상기 네트워크의 상위 계층들을 따라 전달된다. 그러나, 상기 네트워크 내에서 어그리게이션 포인트들 깊이를 배치하는 것은, 더 높은 오버헤드, 즉 상기 요구에 대한 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 레벨을 식별하기 위해 그리고 상기 식별된 QoS 레벨과 호환성을 가지는 방식을 사용하여 상기 캐싱 프로세스를 관리하기 위해 소모되는 자원들의 양을 초래하게 된다.
4G 롱-텀 에볼루션(4G Long-Term Evolution: 4G LTE)(4G LTE는 이동 전화기들 및 데이터 단말기들을 위한 고속 데이터 무선 통신을 위한 표준이다) 및 WiMax와 같은 4G 네트워크들에서, 데이터 플로우에 대한 우선 순위 혹은 성능 레벨을 정의하는 QoS 지원은 상기 표준 내의 기본적인 속성(attribute)이고, 따라서 각 서비스 플로우는 서비스 클래스로 분류된다. 이 서비스 클래스는 상기 액세스 및 네트워크 레벨들 모두에서 서비스들의 우선 순위 부여를 위해 사용된다. 그러나, 상기 고도로 분산된 캐싱 시스템 내에서 다른 콘텐츠 서비스 타입들 혹은 다른 사용자들 프로파일들(일 예로, 프리미엄 대 기본) 간의 QoS 인식 스케줄링의 공통 솔루션은 존재하지 않는다. QoS가 현재 상기 네트워크 엘리먼트들 및 기술들의 다른 레벨들에서만 지원되고 있기 때문에, 분산 네트워크 내의 캐시된 콘텐츠를 발견하고, 상기 발견한 분산 네트워크 내의 캐시된 콘텐츠를 상기 요구 노드로 전달하는 프로세스 모두는 단순한 QoS 인식이 아니다.
WiFi 네트워크들에서, 무선 멀티미디어(Wireless Multimedia: WMM) 확장은 에어 인터페이스를 통해 상기 액세스 포인트(Access Point)들 및 단말기들 내의 서비스들의 다른 타입들의 지원들을 추가시킨다.
상기 네트워크 레벨에서 통합 서비스(Integrated Services: IntServ) 및 차등 서비스(Differentiated Services: DiffServ)의 2개의 QoS 기반 프로토콜들이 정의되어 있다. 통합 서비스에서 엔드-호스트(end-host)들이 상기 엔드-호스트들의 QoS 요구들을 상기 네트워크로 시그널링하는 동안, 차등 서비스는 프로비젼된-QoS 모델(provisioned-QoS model)에서 동작한다. 여기서 네트워크 엘리먼트들은 QoS 요구 사항들을 변경시키는 다수의 클래스들의 트래픽을 서비스하기 위해 셋업된다.
엔드 투 엔드(end to end) QoS를 보장하기 위한 대부분의 솔루션들은 아래 예들에서와 같이 데이터 트래픽을 서비스들로 분류하기 위한 프레임 삽입 및 패킷의 다른 레벨들을 필요로 한다.
- 와이맥스(WiMax)에서 제네릭 라우팅 인캡슐레이션(Generic Routing Encapsulation; GRE)(GRE는 인터넷 프로토콜을 통한 가상 포인트-투-포인트 링크(point-to-point link)들 내부에서 다양한 네트워크 계층 프로토콜(network layer protocol)을 인캡슐레이트할 수 있는 터널링 프로토콜(tunneling protocol)이다) 헤더(header)는 패킷을 미리 결정되어 있는 서비스 플로우로 분류하는 것을 가능하게 한다.
- 상기 IP 헤더 내의 서비스 타입(Type of Service; ToS) 필드는 액세스 레벨 및 네트워크 레벨 모두에서 서비스 타입들을 차별화시키기 위해 매체 액세스 제어(Media Access Control; MAC) 헤더(패킷을 송신될 프레임으로 변경시키기 위해서 패킷의 시작에서 추가되는 데이터 필드들인)내에서 패킷들에 우선순위를 부여하기 위해 사용될 수 있다.
- 잘 알려진 TCP/UDP 포트들은 패킷(비디오, VoIP 등)에 대한 서비스를 할당하는 것에 도움을 줄 수 있다.
QoS 기반 시스템의 기본적인 생성 블록은 상기 요구되는 속성(attribute)들을 기반으로, 서비스들을 카테고리들로 분할하는 것이다. QoS 관련 속성들의 예들은 최소 최선(committed) 비트 레이트와, 최소 지속 비트 레이트와, 최대 레이턴시 등을 포함한다. 이런 속성들을 기반으로, 서비스 타입들은 다른 우선 순위들을 가지는 네트워크 엘리먼트들 내에서 핸들링되기 위해 스케줄링되고, 따라서 엄격한 QoS 제한들을 가지는 서비스들이 먼저 핸들링되도록 스케줄링되고, 이에 반해 덜 엄격한 요구들을 가지는 서비스들이 이후에 스케줄링된다. 일 예로, 802.11e 기반 WiFi 시스템에서, VoIP(AC_VI), 비디오(Video (AC_VO)), 베스트 에포트(Best effort (AC_BE)), 및 백그라운드(background (AC_BK)) 등과 같은 서비스 타입들의 4개의 카테고리들이 정의된다. QoS 인식 스케줄링 프로세스는 서비스 타입들 우선 순위에 따라(높은 우선 순위에서 낮은 우선 순위로) VI -> VO -> BE -> BG 등의 순으로 핸들링될 서비스 플로우들을 스케줄링한다. 유사한 서비스 타입 카테고리들이 LTE 및 와이맥스(WiMax)와 같은 다른 QoS 기반 시스템들에 대해서 정의되어 있다.
엔드-투-엔드 QoS 기반 시스템 및 기술들에서, 상기 QoS 스케줄링 프로세스는 라우터들과, 게이트웨이들 및 서버들과 같은 다른 네트워크 엘리먼트들로 통합되고, 따라서 QoS 지원은 전체 네트워크를 걸쳐(즉, 엔드-투-엔드로) 달성된다.
QoS 기반 시스템들을 조정하고, 그 엔드 투 엔드 QoS를 유지하기 위해서, 분산된 콘텐츠 전달 시스템이 QoS 측면들을 그 발견 서브 시스템 및 전달 서브 시스템으로 통합하는 것이 바람직할 수 있고, 따라서 QoS 인식이 될 수 있고, 따라서 상기 운영자의 네트워크의 상기 엔드 투 엔드 QoS 지원을 개선시킬 수 있다.
분산된 캐싱은 QoS 요구 사항들을 부합시키기 위해, 인터넷 데이터 트래픽(Internet data traffic)을 관리하기 위해 알려진 기술이다. 그러나, 최소 데이터 레이트와, 대역폭 및 채널들의 개수를 포함하는 최소 QoS 레벨에서 상기 인터넷을 통한 콘텐츠를 전달하기 위한 약정(commitment)은 비싸지 않은, 혹은 심지어 무료인 상기 전달된 데이터에 액세스하는 상기 최종 사용자들이 아닌, 그 서비스를 위해 지불하는 콘텐츠 제공자에 대해 생성된다. 한편, 무선 이동 네트워크들에서는 최소 QoS 레벨에 대한 약정이 상기 서비스 제공자로부터 그 QoS 레벨을 수신하기 위해 지불하는 가입자(상기 최종 사용자)에 대해 생성된다. 상기 인터넷을 통한 콘텐츠 전달의 QoS 레벨 인식은 셀룰라 네트워크, 혹은 어떤 다른 무선 네트워크를 통한 콘텐츠 전달의 요구되는 QoS 레벨 인식보다 낮기 때문에 이는 매우 중요한 차이점이다.
상기에서 설명한 바와 같은 QoS 기반 솔루션들 중 어떤 QoS 기반 솔루션도 고도로 분산된 캐싱 시스템을 4G 네트워크에서 상기 엔드 투 엔드 QoS 체인(chain)의 파트가 되도록 통합하지 않는다.
본 발명의 목적은 미리 결정되어 있는 QoS 레벨에서 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 전달하는 분산된 캐싱 관리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 현저하게 저렴하고 종래 시스템들에 비해 현저하게 적은 오버헤드를 수반하는 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 전달하는 분산된 캐싱 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 미리 결정되어 있는 QoS 레벨에서 무선 네트워크를 통해 콘텐츠의 전달에 우선 순위를 부여하는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적들 및 이득들은 하기의 상세한 설명과 같이 명백해질 것이다.
본 발명은 무선 데이터 네트워크를 통해 검색된 콘텐츠를 전달하는 풀 기반 캐싱 관리(pull based caching management) 방법에 관한 것으로서, 복수의 분산된 캐시(distributed cache)들 각각이 무선 네트워크의 에지(edge)에 위치된 해당 액세스 노드(corresponding access node)(액세스 엔터티(access entity))들에 배치되고, 매핑 노드들은 상기 캐시된 콘텐츠의 위치를 매핑하기 위해 배치된다. 이동 디바이스로부터 요구 노드로서 서비스하는 상기 액세스 노드들 중 하나에서 콘텐츠에 대한 요구가 수신될 경우, 상기 요구는 상기 이동 디바이스의 사용자와 연관되는 서비스 품질(quality of service: QoS) 타입 식별자를 생성하기 위해 각 사용자에 대해 한 번 QoS로 분류된다. 상기 요구 노드에서, 상기 서비스 품질(quality of service: QoS) 타입 식별자가 수신되고, 상기 수신된 QoS 타입 식별자와 상기 요구된 콘텐츠의 식별자는 콘텐츠 매핑 요구 메시지에 첨부된다. 상기 매핑 노드(매핑 엔터티)에서, 상기 매핑 요구 메시지의 처리는 상기 QoS 타입에 상응하는 우선 순위를 기반으로 스케줄링된다. 그리고 나서, 상기 콘텐츠 매핑 요구 메시지는 상응하는 QoS 식별자를 가지는 선택된 매핑 노드로 송신되고, 상기 요구 노드에서는 상기 선택된 매핑 노드로부터 상기 요구된 콘텐츠가 저장되는 하나 이상의 타겟 캐싱 노드(target caching node)(타겟 캐싱 엔터티)들의 식별자를 포함하는 콘텐츠 매핑 응답 메시지가 수신된다. 상기 캐싱 노드에서 상기 콘텐츠 요구의 처리는 상기 QoS 타입에 상응하는 우선 순위를 기반으로 스케줄링되고, 상기 요구 노드로부터 상기 하나 이상의 타겟 캐싱 노드들로 상기 QoS 식별자 및 상기 요구 콘텐츠 식별자를 포함하는 콘텐츠 검색 요구 메시지가 송신된다. 마지막으로, 상기 요구 노드에서, 상기 QoS 식별자에 따라 검색된 콘텐츠와 함께 콘텐츠 검색 응답 메시지가 순차적으로 수신된다.
상기 요구 노드는 서비스 타입 카테고리(service type category)에 따라 상기 콘텐츠 요구를 상기 수신된 QoS 타입 식별자를 참조하여 분류하고, 상기 분류된 콘텐츠 요구를 상기 콘텐츠 매핑 요구 메시지를 송신하기 전에 우선 순위 기반 매핑 테이블 저장소(mapping table repository)에 추가시키도록 적용될 수 있다. 상기 선택된 매핑 노드(매핑 엔터티)는 다른 요구 노드들로부터 수신된 콘텐츠 매핑 요구들에 대해 상기 콘텐츠 매핑 요구의 우선 순위 레벨(priority level)을 분류하고, 상기 분류된 콘텐츠 매핑 요구를 상기 콘텐츠 매핑 응답 메시지를 송신하기 전에 우선 순위 기반 매핑 테이블 저장소에 추가시키도록 적용될 수 있다.
상기 매핑 노드에서, 상기 매핑 요구의 핸들링은 상기 QoS 타입에 상응하는 우선 순위를 기반으로 스케줄링될 수 있고, 상기 요구 노드에서, 상기 매핑 요구의 핸들링은 상기 QoS 타입에 상응하는 우선 순위를 기반으로 스케줄링될 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 데이터 네트워크 데이터를 통해 검색된 콘텐츠를 전달하는 푸시 기반 캐싱 관리 방법에 관한 것으로서, 무선 네트워크의 에지(edge)에 위치하는 대응 액세스 노드(corresponding access node)(액세스 엔터티)들에 다수의 분산된 캐시(distributed cache)들 각각이 배치되고, 대응 액세스 노드들에서, 상기 캐시된 콘텐츠의 위치를 매핑하기 위해 다수의 매핑 노드(매핑 엔터티)들이 배치되고, 또한 상기 매핑 노드들 각각에는 미리 결정되어 있는 사용자들에 대한 미리 결정되어 있는 사용자-특정 명령어들이 제공되고, 상기 사용자-특정 명령어들은 콘텐츠 검색 동작을 트리거(trigger)하기 위한 명령어들 및 QoS 파라미터(parameter)들을 포함한다. 상기 매핑 노드들의 첫 번째 매핑 노드에서, 콘텐츠 업데이트 트리거링 이벤트(content update triggering event) 메시지가 수신되고, 상기 첫 번째 매핑 노드로부터 하나 혹은 그 이상의 다른 매핑 노드들로 상기 업데이트된 콘텐츠의 매핑 정보가 전파된다. 그리고 나서, 요구 노드로서 서비스하는 상기 액세스 노드들 중 하나에서, 상기 다수의 매핑 노드들 중 하나로부터 상기 업데이트된 콘텐츠와 연관되는 콘텐츠 식별자와, 상기 업데이트된 콘텐츠가 저장되어 있는 하나 혹은 그 이상의 타겟 캐싱 노드(target caching node)(타겟 캐싱 엔터티)들의 식별자와, 상기 사용자-특정 QoS 파라미터들을 포함하는 콘텐츠 매핑 요구 메시지가 수신된다. 상기 QoS 파라미터들 및 상기 콘텐츠 식별자를 포함하는 콘텐츠 검색 요구 메시지가 상기 요구 노드로부터 상기 하나 혹은 그 이상의 타겟 캐싱 노드들로 송신되고, 그에 대한 응답으로, 상기 요구 노드에서, 상기 QoS 파라미터들에 따라 검색된 콘텐츠와 함께 콘텐츠 검색 응답 메시지가 수신된다.
상기 매핑 노드는 불연속 시간 주기들에서 수행될, 로컬 및 다른 피어(peer)의 콘텐츠 매핑 테이블들의 전파의 우선 순위 레벨(priority level)을 분류하도록 적용될 수 있다. 미리 정의되어 있는 매구간에서 한번 수행될, 로컬 및 다른 피어(peer)의 콘텐츠 매핑 테이블들의 전파가 스케줄링될 수 있다.
두 모드들에서, 상기 매핑 노드는 가장 높은 우선 순위 매핑 요구에 대해 상기 콘텐츠가 저장되어 있는 캐싱 노드들의 리스트(list)를 획득하고, 상기 리스트를 상기 콘텐츠 매핑 응답 메시지와 함께 송신하도록 적용될 수 있다.
두 모드들에서, 발견 단계 동안, 캐시된 아이템(cached item)을 유지하는 피어(peer)는 서비스 품질 타입들에 따라 요구 노드들에 대한 콘텐츠 전달에 대해 우선 순위를 부여할 수 있다. 상기 관리 시스템 내에서 운영자는 다른 노드들을 통해 우선 순위가 부여될 임의의 노드들을 정의할 수 있다.
전달 단계 동안, 캐시된 아이템(cached item)을 유지하는 피어(peer)는 서비스 품질 타입들에 따라 요구 노드들에 대한 콘텐츠 전달에 대해 우선 순위를 부여할 수 있다. 우선 순위 부여는 중앙 데이터베이스(database)에 의해 보조될 수 있으며, 상기 중앙 데이터베이스는 모든 최종 사용자(end user)들에 대한 QoS 관련 데이터를 저장한다.
상기 전파 프로세스는 불연속 시간 주기들에서 수행되거나, 혹은 그렇지 않다면 미리 정의되어 있는 매구간에서 한번 수행될 수 있다. 상기 전파 프로세스는 일 예로 노드들에서 콘텐츠 매핑 표시를 위한 효율적인 블룸 필터(bloom filter)를 기반으로 할 수 있다.
상기 매핑 테이블들의 전파는 먼저 상기 가장 높은 우선 순위 콘텐츠를 가지는 매핑 테이블들이 전파될 것이고, 그리고 나서 그 대응하는 우선 순위들의 내림 차순에 따라 상기 반환 매핑 테이블(remanding mapping table)이 전파될 것이라는 것에 따라 콘텐츠의 QoS 레벨을 기반으로 할 수 있다.
두 모드들에서, 분류는 상기 시스템 내에서 정의 및 사용되고 있는 상기 QoS 카테고리들 및 분류와, QoS 에 대한 지원을 추가하기 위한 스탠드얼론(standalone) 시스템과, 다른 사용자 프로파일(user profile)들과, 콘텐츠 제공자들 프로파일들과, 엔터티(entity)들의 지역적/물리적 위치의 임의의 결합을 기반으로 할 수 있다. 상기 스케줄링 프로세스는 상기 요구 사용자의 관련 QoS 클래스를 기반으로, 발견 및 전달 단계들 내에서 임의의 요구 및 응답 노드들에서 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 미리 결정되어 있는 QoS 레벨에서 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 전달하는 효율적인 분산된 캐싱 관리 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 현저하게 저렴하고 종래 시스템들에 비해 현저하게 적은 오버헤드를 수반하는 무선 네트워크를 통해 콘텐츠를 전달하는 분산된 캐싱 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 미리 결정되어 있는 QoS 레벨에서 무선 네트워크를 통해 콘텐츠의 전달에 우선 순위를 부여하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐싱 관리 시스템의 개략적인 구조를 도시하고 있는 도면이다;
도 2는 풀 기반 캐싱 관리 방법에서 액세스 노드(액세스 엔터티)와 매핑 노드(매핑 엔터티)간의 통신을 도시하고 있는 블록 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 3은 도 2의 방법을 위한 요구 노드에서 분류 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 4는 도 2의 방법을 위한 요구 노드에서 스케줄링 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 5는 도 2의 방법을 위한 선택된 매핑 노드에서 분류 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 6은 도 2의 방법을 위한 선택된 매핑 노드에서 QoS 인식 스케줄링 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 7은 푸시 기반 캐싱 관리 방법에서 매핑 노드에서 분류 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 8은 도 7의 방법을 위한 매핑 노드에서 스케줄링 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 9는 콘텐츠 전달 단계 동안 액세스 노드와 캐싱 노드간의 통신을 도시하고 있는 블록 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 10은 도 9의 방법을 위한 요구 노드에서 분류 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 11은 도 9의 방법을 위한 요구 노드에서 스케줄링 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 12는 도 9의 방법을 위한 캐싱 노드에서 분류 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다;
도 13은 도 9의 방법을 위한 캐싱 노드에서 스케줄링 프로세스의 플로우 다이아그램을 도시하고 있는 도면이다.
본 발명의 캐싱 관리(caching management) 시스템은 셀룰라 네트워크에 대해서는 일반적으로 기지국인 네트워크 에지(network edge) 근처 혹은 상기 네트워크 에지에서 무선 네트워크의 대응하는 액세스 노드(corresponding access node)('액세스 엔터티'라고도 한다.)에 모두 위치하는 다수의 분산된 캐시(distributed cache)들을 포함한다. QoS 지원은 상기 캐시된 아이템(cached item)의 발견 및 전달과 통합된다.
지금까지는, 이런 액세스 노드들이 일반적으로 상기 최종 사용자(end user)들과의 상기 RF(무선) 연결, 즉 상기 이동 디바이스들과의 연결만을 핸들링하였고, 어떤 캐싱 서비스들도 핸들링하거나 혹은 관리하지 않았었다. 콘텐츠에 대한 요구는 필수적으로 네트워크간 어그리게이션 포인트(aggregation point)로 향하게 되었고, 그 결과로 상기 요구는 보장된 사용자-특정 QoS에 따라 분류되고, 상기 라우팅의 결과인 심각한 초과 오버헤드를 수반하고, 크게 자원들을 소모하는 동작들을 처리하는 캐시로부터의 콘텐츠가 삽입되었다.
본 발명의 캐싱 관리 시스템은 캐싱 서비스들을 제공하기 위해 상기 네트워크 액세스 노드들에서 기존 통신 시설을 이용한다. 상기 각 최종 사용자들에 대한 RF 통신 채널들을 할당할 경우, 상기 액세스 노드는 이미 이전의 전용(committed) 사용자-특정 QoS를 고려하도록 구성되었기 때문에(이하, “QoS 인식(QoS aware)”이라 칭함), 상기 액세스 노드들에 위치하고 있는 상기 분산된 캐시들을 관리하는 것은 상기 무선 네트워크에 대한 최소의 초과 오버헤드를 요구로 한다. 이런 접근 방식에 따르면, 원하는 콘텐츠를 수신하기 위해서 상기 최종 사용자에 의해 상기 무선 네트워크로 연결이 성립될 경우, 상기 액세스 노드는 이미 상기 이전의 전용(committed) 사용자-특정 QoS 레벨과 부합시키기 위해 필요로 되는 상기 콘텐츠 관련 QoS 파라미터들에 액세스하고 있다. 이는 하나 혹은 그 이상의 캐싱 노드들을 선택하고 상기 선택된 노드들로부터의 콘텐츠 전달을 스케줄링함으로써 상기 최종 사용자에 대한 콘텐츠 전달에 대해 우선 순위를 부여하는 것 뿐만 아니라, 상기 요구를 처리하는 것, 즉, 상기 콘텐츠가 획득될 수 있는 캐싱 노드들을 검색 및 위치시키는 것 모두에 대한 적합한 우선 순위 및 자원들을 부여하는 것을 허여한다.
상기 캐싱 관리 시스템은 바람직하게 고도로 분산되어 있는 방식으로 온 디맨드 콘텐츠 전달 네트워크(on demand content delivery network)로서 설계되고, 여기서, 상기 캐시된 아이템(cached item) 위치 매핑 및 상기 캐시된 아이템들 위치들 모두는 상기 오버레이 네트워크(overlay network)에서 다수의 분산된 엔터티(distributed entity)들을 통해 분할된다. 이런 배열은 가장 가까운 선택, 즉 최소 비용 함수, 응답 및 레이턴시(latency) 시간들의 감소를 가지는 콘텐츠의 발견 및 전달 모두에 대한 오버레이 네트워크 엔터티들 하의 선택을 보장한다. 또한, 로드 밸런싱(load balancing)은 상기 높은 분산된 접근으로 인해 성취된다. 마지막으로, 분산된 시스템은 시스템 신뢰성 및 유용성 모두를 가능하게 한다.
일반적으로, 상기 시스템 설계는 주로 3개의 높은 분산 단계들, 상기 발견(매핑) 서브 시스템에 의해 수행되는 발견 단계와, 상기 전달 서브 시스템에 의해 수행되는 전달 단계와, 스케줄링 단계에서 동작 가능하다. QoS 클래스들에 대한 사용자 요구들의 분류는 상기 초기 사용자 요구에 대해서 한번 수행되고, 그리고 나서 상기 발견 단계 및 전달 단계 모두에 대해서 사용되다(메시지들 내의 교환). 상기 스케줄링 단계는 상기 요구 사용자의 관련 QoS 클래스를 기반으로 발견 단계 및 전달 단계 모두 내에서 임의의 요구 노드 및 응답 노드에서 수행된다.
상기 분류 단계는 상기 콘텐츠 요구들의 서비스 타입 카테고리(service type category)들로의 분류를 핸들링한다. 상기 서비스 타입 카테고리들은 다음의 발견 단계 및 전달 단계들 동안 처리될 요구의 우선 순위를 결정하기 위해 사용된다.
LTE/WiMax 기지국들과 WiFi 액세스 포인트(access point)들과 같은 액세스 엔터티들을 통한 고도로 분산된 솔루션의 주요 이점들 중의 하나는 상기 분류 단계 아이템이 상기 액세스 엔터티 내의 서비스 플로우(service flow) 식별자 내에서 전달되기 때문에 상기 분류 단계 아이템이 각 요구의 QoS 레벨에 노출된다는 것이다. 따라서, 상기 액세스 노드는 상기 요구 관련 서비스 플로우에 따라 콘텐츠 요구 타입을 분류하고, 그 QoS 카테고리 혹은 우선 순위에 따라 인바운드 우선 순위 큐(inbound priority queue)들을 사용하여 요구들의 핸들링에 우선 순위를 부여할 수 있다.
상기 분류는 하기와 같은 임의의 결합을 사용하여 수행될 수 있다:
- 상기 시스템 내에서 정의되고 사용되는 상기 QoS 카테고리들 및 분류를 기반으로. 일 예로, 서비스 타입들이 정의되어 있는 WiFi 네트워크들 및 4G에 대한 무선 멀티미디어 확장(LTE/WiMax) 스탠다드에 정의되어 있는 바와 같이, 혹은 다른 QoS 기반 시스템에서와 같이.
- QoS에 대한 지원을 추가하기 위한 스탠드얼론(standalone) 시스템에서와 같이. 상기와 같은 경우, 상기 시스템은 서비스 타입들의 정의와 매 요구/응답을 관련 서비스 타입으로 분류하기 위한 분류 기준들을 포함한다.
- 다른 사용자 프로파일(user profile)들을 기반으로. 일 예로, 프리미엄 서비스 프로파일(premium services profile)(높은 우선 순위) 및 기본 서비스 프로파일(낮은 우선 순위)로의 구분.
- 콘텐츠 제공자들 프로파일들을 기반으로. 일 예로, 프리미엄 서비스들 프로파일(높은 우선 순위) 및 기본 서비스 프로파일(낮은 우선 순위)로의 구분.
- 엔터티들의 지역적/물리적 위치를 기반으로. 일 예로, 운영자가 그 배치에서 특정 지역/클러스터(cluster)의 핸들링에 우선 순위를 부여하고자 할 경우.
상기 분류 프로세스의 마지막에서, 상기 분류된 요구는 우선 순위 기반 저장소 테이블(priority based repository table)에 삽입된다. 순차적으로, 상기 QoS 인식 스케줄링 프로세스는 그 우선 순위 기반 저장소를 통해 실행되고, 그 우선 순위를 기반으로 핸들링하기 위해 이벤트들을 스케줄링하고, 따라서 높은 우선 순위 이벤트들이 먼저 핸들링된다. 이 스케줄링 프로세스는 상기 요구 사용자의 관련 QoS를 기반으로, 발견 및 전달 단계들 내에서 임의의 요구 및 응답 노드들에서 수행된다.
따라서, 상기 발견 단계에서, 콘텐츠 매핑 요구 피어 및 콘텐츠 매핑 피어는 매핑 요구들 및 응답들 핸들링에 서비스 품질 타입들을 기반으로 우선 순위를 부여할 것이다. 따라서, 레이턴시 민감 콘텐츠는 콘텐츠와, 매핑 요구들 및 응답들에 대한 우선 순위 부여에 따라, 상기 캐시된 매핑 테이블을 가지는 상기 요구 노드 및 상기 피어 모두에서 베스트 에포트 유사 콘텐츠(best effort like content)보다 미리 핸들링될 것이다. 운영자는 다른 노드들을 통해 우선 순위가 부여될 노드들을 상기 관리 시스템 내에서 정의할 수 있다.
콘텐츠가 다수의 세그먼트(segment)들로 세그먼트되는 멀티-세션 멀티-유니캐스트 멀티미디어(multi-session multi-unicast multimedia) 송신에서, 각 세그먼트는 가능한한 다른 소스(source)들로부터, 다른 세그먼트들로부터 독립적으로 발견 및 패치(fetch)된다. 콘텐츠의 이런 세그멘테이션은 다수의 소스들로부터 다수의 세그먼트들을 발견 및 검색하는 동안, 높은 효율적 전달 시스템이 다른 콘텐츠 소스들을 선택함으로써 네트워크 상태들에 동적으로 적응하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 상기 전달 단계에서, 캐시된 아이템을 보유하는 요구 피어 및 피어는 서비스 품질 타입들을 기반으로 요구 노드들에 대한 상기 콘텐츠 요구 및 전달에 대해 우선 순위를 부여할 것이다. 이는 비디오 트래픽과 같은 레이턴시 민감 콘텐츠가 상기 캐시된 아이템을 가지는 상기 요구 노드와 피어 모두에서 인터넷 트래픽과 같은 베스트 에포트 유사 콘텐츠 보다 미리 핸들링 및 전달될 것이다. 게다가, 운용자는 다른 노드들을 통해 우선 순이가 부여될 임의의 노드들을 상기 관리 시스템 내에서 정의할 수 있다.
콘텐츠가 다수의 세그먼트들로 세그먼트되는, HTTP 라이브 스트리밍(HTTP Live Streaming: HLS)과 같은 멀티-세션 멀티-유니캐스트 멀티미디어 송신에서, 각 세그먼트는 순차적으로 가능한한 다른 소스들로부터, 다른 세그먼트들로부터 독립적으로 발견 및 패치된다. 콘텐츠의 중요한 세그먼테이션 속성은 긴 라이브(live) 송신들 동안, 다른 콘텐츠 소스들을 선택함으로써 네트워크 상태들에 동적으로 적응할 수 있는 높은 효율 전달 시스템을 가능하게 한다. 그러나, 이런 유연성은 다수의 소스들로부터 다수의 세그먼트들을 발견 및 검색하기 위해 요구되는 제어 정보 오버헤드의 비용이 따르게 된다.
QoS를 지원하는 상기 WiFi 네트워크들이 기존 스탠다드에 대한 확장으로서 추가되는 것에 반해, 4G 무선 네트워크들은 기본적으로 QoS를 지원하기 위해 설계된 것이다.
그 자체적으로 높은 효율 전달 시스템이 된다고 할지라도, 4G LTE 및 WiMax 혹은 캐리어 WiFi 솔루션들에서 진보한 이동 운영자들을 위한 것과 같은, QoS 기반 네트워크가 사용자들의 다른 서비스 타입들 카테고리화를 지원하는 엔드 투 엔드 QoS 기반 시스템을 지원하기 위해 요구된다. 기지국들과, 액세스 노드(access node)들과 게이트웨이(gateway)들과 같은 네트워크 엘리먼트(network element)들이 이런 요구들에 직면한다고 할지라도, CDN과 같은 전달 시스템들은 일반적으로 가입자 단말기들간 혹은 동일한 가입자의 다른 서비스 타입들 간보다는 콘텐츠 제공자들간에 우선 순위를 부여한다.
QoS 기반 네트워크 운영자들이 그 서비스 라이센스 계약(Service Licensed Agreement: SLA)에 따라 가입자들에 대한 적합한 QoS 레벨을 보장하는 것이 요구될 경우, 본 발명의 상기 캐싱 관리 시스템의 상기 QoS 지원은 운영자 네트워크들을 통한 엔드 투 엔드 QoS 서비스를 보장 및 관리하기 위해 매우 중요하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 참조 번호 10으로 지정된, 캐싱 관리 시스템의 레이아웃을 개략적으로 도시하고 있는 도면이다. 시스템(10)은 캐시로부터의 데이터 콘텐츠 검색을 관리하고, 무선 네트워크(5)를 통해 동작하는 이동 디바이스(7)로 상기 데이터 콘텐츠의 전달을 관리한다.
상기 무선 네트워크(5)의 경계가 에지들(6)에 의해 정해지고, 상기 에지들(6)은 점선으로 표현되어 있다. 코어 영역(9)는 네트워크(5)의 중심 부분 내에서 제공되고, 높은 용량 스위치들 및 송신 장치를 포함한다. 상기 네트워크 에지들(6)을 따라 다수의 액세스 노드들(3a-j)(액세스 엔터티)이 배치되고, 상기 다수의 액세스 노드들(3a-j) 각각은 이동 디바이스(7)와 네트워크(5)간에 무선 연결이 성립을 성립하는, 셀룰라 네트워크를 위한 기지국 혹은 다른 적합한 게이트웨이가 될 수 있다. 상기 액세스 노드들은 이해를 돕기 위해 액세스 엔터티(access entity)라고도 칭할 수 있다. 멀티-채널 연결들을 라우팅 및 성립하기 위한 다수의 네트워크간 통신 디바이스들(inter-network communication devices: INCD)(12)은 코어 영역(9)와 상기 액세스 노드들 각각간의 상기 데이터 플로우를 관리한다.
액세스 노드들(3a-j)은 기존 통신 설비들에 추가하여, 캐싱 관리 시스템(10)의 컴포넌트(component)를 구비하고 있다. 대부분의 상기 액세스 노드들, 일 예로, 액세스 노드들(3a-c) 및 액세스 노드들(3e-i)에는 데이터 콘텐츠가 동적으로 저장 가능하고, 상기 캐시된 콘텐츠가 검색 가능한 하나 혹은 그 이상의 대응 캐시(corresponding cache)들(11)(캐시 엔터티)이 제공된다. 동일한 콘텐츠의 부분들은 다른 캐시들에 저장될 수 있고, 그리고 나서 전달 전에 재조립될 수도 있다. 다른 액세스 노드들, 일 예로, 액세스 노드들(3d, 3j)에는 상기 캐시된 콘텐츠의 위치를 매핑하고, 최종 사용자에 대한 상기 캐시된 콘텐츠의 전달에 우선 순위를 부여하기 위한 캐싱 관련 프로세싱 장치(14)가 제공되고, 이하 상기 다른 액세스 노드들을 “매핑 노드(mapping node)”들이라 칭하기로 한다. 또한, 상기 매핑 노드를 매핑 엔터티라 칭할 수 있다. 일반적으로, 그러나 필수적이지는 않게, 매핑 노드는 미리 결정되어 있는 액세스 노드들을 통해 상기 캐시된 콘텐츠의 전달에 우선 순위를 부여할 수 있다. 매핑 노드는 캐시로서 동일한 액세스 노드에 위치될 수 있다.
또한, 분산된 캐싱 시스템의 성능을 향상시키기 위해서, 콘텐츠는 캐시들(11) 간에 공유될 수 있고, 따라서 최적 유용 캐싱 엔터티로부터 검색될 수 있다. 또한, 이는 응답 시간을 개선시킬 것이고, 또한 일반적으로 더 적게 충돌되는 에지 엔터티들간의 추가적인 로드의 경우에서 코어 영역(9)에서의 로드를 감소시킬 것이다.
상기 우선 순위 부여는 모든 최종 사용자들에 대한 QoS 관련 데이터가 저장되는 코어 영역(9) 내에 위치하는 중앙 데이터베이스(16)에 의해 도움을 받을 수 있다. 상기 QoS 관련 데이터는 일반적으로 사용자-특정 서비스 타입 식별자이다. 상기 서비스 타입 식별자는 최소 데이터 레이트와, 대역폭과, 해상도(resolution)와, 무선 네트워크(5)를 통한 콘텐츠 전달 동안 상기 최종 사용자에게 보장되어 있는 채널들의 개수와 같은 다양한 QoS 파라미터 값들을 프로세싱하는 알고리즘의 출력이고, 여기서, 상기 출력되는 식별자는 보장된 파라미터 값들의 결합을 나타내는, 미리 결정되어 있는 서비스 타입 클래스이다. 이동 디바이스(7)로부터 콘텐츠 요구(content request) CR을 수신할 경우, 상기 콘텐츠 요구를 수신한, 혹은 최종 사용자로 검색된 콘텐츠를 전달하는 상기 액세스 노드의 서버(이후, “요구 노드(requesting node)”)는 데이터베이스(16)로부터 상기 콘텐츠 요구를 제출한 상기 최종 사용자와 연관되는 상기 서비스 타입 식별자(service type identifier) STI에 액세스하고, 상기 서비스 타입 식별자 STI를 프로세싱을 위해 매핑 노드로 포워딩한다. 이와는 달리, 각 액세스 노드에는 대응 서비스 타입 식별자 데이터베이스(16)가 제공될 수 있다.
<QoS 인식 콘텐츠 발견 단계(QoS Aware Content Discovery Phase)>
상기 캐싱 관리 내의 상기 콘텐츠 발견 단계는 풀 기반 모드에서 수행될 수 있고, 또한 푸시 기반 모드에서 수행될 수 있고, 혹은 상기 풀 기반 모드 및 푸시 기반 모드의 결합에 의해 수행될 수 있다.
<풀 모드(Pull Mode)>
풀 기반 콘텐츠 발견 동작은 도 2에 도시되어 있다. 요구 노드(18)가 지역 캐시(local cache)에 저장되어 있지 않은 콘텐츠에 대한 요구를 수신한 후, 요구 노드(18)는 명료한(explicit) 콘텐츠 매핑 요구 메시지를 매핑 노드(19)로 송신하고, 그리고 나서 그에 대한 응답으로 콘텐츠 응답 메시지를 수신한다. 상기 요구 노드는 상기 콘텐츠 요구를 제출한 최종 사용자와 연관되는 상기 서비스 타입 식별자를 수신하고, 상기 서비스 타입 식별자를 상기 콘텐츠 매핑 요구 메시지에 첨부한다. 또한, 콘텐츠 식별자는 상기 콘텐츠 매핑 요구 메시지에 첨부된다. 상기 응답 메시지는 상기 요구되는 콘텐츠가 저장되는 노드들의 식별자를 포함한다.
도 3은 요구 노드(18)에서의 상기 분류 프로세스를 도시하고 있는 도면이다.
새로운 콘텐츠 요구의 수신시:
1. 상기 요구된 콘텐츠, 바람직하게는 콘텐츠 타입과 committed resolution를 포함하는 상기 요구된 콘텐츠가 단계 21에서 지역적으로 캐시될 경우(로컬 캐시 히트(local cache hit)), 상기 프로세스는 종료된다, 그렇지 않다면,
2. 단계 22에서 상기 검색된 서비스 타입 식별자를 참조하여 상기 콘텐츠 요구를 서비스 타입 카테고리로 분류.
3. 상기 분류된 콘텐츠 요구를 "waiting to be handled", 우선 순위 기반 저장소 테이블에 추가시킴. 상기 저장소 테이블은 상기 QoS 인식 스케줄링 프로세스에 의해 사용될 것이다.
도 4는 상기 요구 노드(18)에서의 상기 QoS 인식 스케줄링 프로세스를 도시하고 있는 도면이다.
상기 스케줄링 프로세스의 시작시:
1. 상기 저장소 테이블에 더 이상의 콘텐츠 요구들이 남아있지 않을 경우, 상기 프로세스는 단계 31에서 종료된다. 그렇지 않다면,
2. 단계 32에서, 서비스 타입 카테고리를 기반으로 가장 높은 우선 순위를 가지는 상기 콘텐츠 요구를 선택.
3. 단계 33에서, 콘텐츠 매핑 요구 메시지를 프로세싱하기 위해 분산된 해시 테이블(Distributed Hash Table: DHT) 메카니즘 혹은 일부 다른 선택 메카니즘을 기반으로 매핑 노드를 선택.
4. 단계 34에서 상기 연관된 서비스 타입 식별자가 첨부되는 상기 콘텐츠 매핑 요구 메시지를 상기 선택된 매핑 노드로 송신. 상기 서비스 타입 식별자는 그 분류 동작 동안 상기 선택된 매핑 노드에 의해 사용될 것이다.
도 5는 상기 선택된 매핑 노드(19)에서의 상기 분류 프로세스를 도시하고 있는 도면이고, 다음과 같은 단계들을 포함한다:
1. 단계 36에서, 상기 수신된 매핑 메시지에 포함되어 있는 상기 서비스 클래스 식별자를 사용하여 상기 콘텐츠 요구의 우선 순위 레벨을 다른 요구 노드들로부터 수신된 매핑 메시지들에 대해 분류.
2. 단계 37에서, 상기 분류된 매핑된 요구를 "waiting to be handled", 우선 순위 기반 매핑 요구 저장소 테이블로 추가시킴. 상기 저장소 테이블은 상기 QoS 인식 스케줄링 프로세스에 의해 사용될 것이다.
도 6은 상기 매핑 노드(19)에서의 상기 QoS 인식 스케줄링 프로세스를 도시하고 있는 도면이다.
상기 스케줄링 프로세스의 시작시:
1. 상기 저장소 테이블에 더 이상의 펜딩 매핑 요구들이 남아있지 않을 경우, 상기 프로세스는 단계 41에서 종료된다. 그렇지 않다면,
2. 단계 42에서, 상기 서비스 클래스 식별자를 기반으로 가장 높은 우선 순위를 가지는 상기 매핑 요구를 선택.
3. 단계 43에서, 검색 후에, 상기 요구된 콘텐츠가 저장되는 캐시와 연관되는 노드들의 리스트를 획득.
4. 단계 44에서, 상기 캐싱 엔터티들의 리스트와 함께 상기 콘텐츠 매핑 응답 메시지를 상기 요구 노드로 송신.
<푸시 모드(Push Mode)>
푸시 기반 콘텐츠 발견 동작은 암시된(implicit) 매핑 절차들을 사용한다. 각 매핑 노드로는 QoS 파라미터들을 기반으로 콘텐츠 매핑 동작을 트리거링하기 위한 명령어들을 포함하는, 미리 정의되어 있는 사용자-특정 명령어들이 제공된다. 일 예로, 콘텐츠가 상기 캐시들 중 하나로 상기 인터넷을 통해 송신되고, 상기 캐시들 중 하나에 저장된 후, 콘텐츠 저장 이벤트는 상기 푸시 기반 콘텐츠 발견 동작을 개시할 수 있다. 상기 콘텐츠 저장 이벤트 이후, 트리거링 이벤트 메시지는 매핑 노드로 송신되고, 그리고 나서 모든 매핑 노드는 상기 매핑 노드의 알고 있는 콘텐츠 매핑 테이블들(지역적으로 그리고 다른 노드들에 대해서)을 다른 매핑 노드들로 전파한다. 또한, 트리거링 이벤트는 새로운, 유용한 캐시된 콘텐츠를 기반으로 하는 지역적 업데이트(local update)들 뿐만 아니라 다른 노드들로부터 수신되는 업데이트들을 기반으로 할 수 있다.
또한, 상기 매핑 테이블들의 전파는 가장 높은 우선 순위 콘텐츠를 가지는 상기 매핑 테이블들이 먼저 전파될 것이고, 그리고 나서 그 대응하는 우선 순위들의 내림 차순에 따라 상기 반환 매핑 테이블들이 전파될 것이라는 것에 따라 콘텐츠의 QoS 레벨을 기반으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 전파 프로세스는 네트워크 자원들의 사용을 최소화시키기 위해 연속적이지는 않다. 상기 네트워크를 통해 오버헤드가 제어될 것이기 때문에, 상기 전파 프로세스는 불연속 시간들에서, 혹은 이와는 달리 미리 정의되어 있는 매 구간에서 수행될 수 있다. 상기 전파 절차는 일 예로 노드들에서 콘텐츠 매핑 표시를 위해 효율적인 블룸 필터(bloom filter)들을 기반으로 할 수 있다.
상기 QoS 기반 시스템에 맞춰 조정하기 위해서, 상기 전파 프로세스는 콘텐츠 타입 카테고리들을 기반으로 다른 구간들에서 개시될 수 있고, 따라서 높은 우선 순위 콘텐츠 카테고리들, 일 예로, 비디오와 연관되는 데이터는 보다 짧은 구간들에서 전파될 것이고, 이와는 달리 보다 덜 중요하고, 보다 낮은 우선 순위 콘텐츠와 연관되는 데이터는 상대적으로 긴 구간들에서 전파될 것이다.
도 7은 매핑 노드 내의 상기 분류 프로세스를 도시하고 있는 도면이다. 트리거링 이벤트 이후에,
1. 단계 51에서 상기 콘텐츠 검색 동작들을 특정 서비스 타입 카테고리 내의 보조 분류(secondary classification)를 제공하기 위해 상기 검색될 콘텐츠를 수신하기 위해 타겟화되는 사용자의 서비스 타입 카테고리에 따라, 그리고 트리거링 이벤트 메시지에 포함되어 있는 콘텐츠 타입 식별자에 따라 분류함.
2. 단계 52에서, 상기 분류된 콘텐츠 검색 동작들을 "waiting to be handled", 우선 순위 기반 콘텐츠 검색 동작 저장소 테이블에 추가시킴.
도 8은 매핑 노드 내의 상기 QoS 인식 스케줄링 프로세스를 도시하고 있는 도면이다. 모든 서비스 타입 카테고리들에 대해서:
1. 단계 61에서 모든 서비스 타입 카테고리들이 처리되었을 경우 프로세스를 종료함. 그렇지 않다면,
2. 단계 62에서 다음-우선 순위 서비스 타입 카테고리들에 액세스.
3. 단계 63에서 상기 미리 결정되어 있는 서비스 타입 카테고리 구간이 경과되지 않았을 경우 다음-우선 순위 서비스 타입에 액세스. 그렇지 않다면,
4. 단계 64에서 현재 액세스되어 있는 서비스 타입 카테고리에 관련된 콘텐츠의 매핑 정보를 전파.
매핑 노드는 사용자 요구들 및 이벤트 조건들을 기반으로, 적합하게 조정될 수 있도록 프로세싱되는 상기 스케줄링을 요구하는 푸시 모드 및 풀 모드 모두에서 동작할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
<QoS 인식 콘텐츠 전달 단계(QoS Aware Content Delivery Phase)>
상기 전달 단계 동안, 우선 순위 부여 프로세스는 사용자들의 대응 QoS 파라미터들을 기반으로, 상기 사용자들간에 우선 순위를 부여하도록 수행된다. 또한, 우선 순위 부여는 다른 사용자들에 의해 요구되는, 다른 타입들의 콘텐츠에 따라 수행될 수 있다.
콘텐츠 전달 스케줄링은 알려져 있는 QoS 파라미터들에 따라 수행된다. 상기 매핑 프로세스의 완료 이후, 상기 액세스 노드는 검색될 상기 요구된 콘텐츠가 저장되는 캐싱 노드를 선택한다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 명료학(explicit) 콘텐츠 검색 요구 메시지 및 콘텐츠 검색 응답 메시지는 요구 노드(66) 및 캐싱 노드(67) 간에 교환된다. 매핑 노드로부터 매핑 정보를 수신한 후, 요구 노드(66)는 상기 콘텐츠 검색 요구 메시지를 캐싱 노드(67)로 송신하고, 그리고 나서 그 응답으로 상기 콘텐츠 검색 응답 메시지를 수신한다. 상기 요구 메시지는 상기 요구된 콘텐츠 식별자와 서비스 타입 식별자를 포함하고, 그리고 나서 상기 검색된 콘텐츠는 상기 응답 메시지와 함께 송신된다.
분류 및 스케줄링 절차들은 요구 노드(66) 및 캐싱 노드(67) 모두에서 프로세싱된다.
요구 노드 내의 상기 분류 프로세스는 도 10에 도시되어 있다. 상기 풀 모드에서 매핑 노드로부터 콘텐츠 응답 메시지의 수신 후에, 혹은 상기 푸시 모드에서 전파된 매핑 정보의 수신 후에:
1. 단계 71, 에서 상기 콘텐츠 검색 요구를 상기 풀 모드 혹은 상기 푸시 모드에서, 상기 사용자-특정 서비스 타입 식별자에 따라 분류.
2. 분류된 콘텐츠 검색 요구 메시지를 "waiting to be handled" 우선 순위 기반, 콘텐츠 요구 저장소 테이블에 추가시킴. 상기 저장소 테이블은 상기 QoS 인식 스케줄링 프로세스에 의해 사용될 것이다.
도 11은 상기 액세스 노드 내의 QoS 인식 스케줄링 프로세스를 도시하고 있는 도면이다. 상기 스케줄링 프로세스의 시작시:
1. 상기 저장소 테이블에 더 이상의 펜딩 콘텐츠 검색 요구들이 남아있지 않을 경우, 상기 프로세스는 단계 75에서 종료된다. 그렇지 않다면,
2. 단계 76에서, 서비스 타입 카테고리를 기반으로 가장 높은 우선 순위를 가지는 상기 콘텐츠 검색 요구를 선택함.
3. 단계 77에서 상기 콘텐츠 검색 요구 메시지를 상기 콘텐츠 식별자와 서비스 타입 식별자와 함께 상기 콘텐츠 매핑 응답 메시지에서 식별된 상기 캐싱 노드로 송신함.
도 12는 상기 타겟으로 되는 캐싱 노드 내에서의 상기 분류 프로세스를 도시하고 있는 도면이다. 상기 콘텐츠 검색 요구들에는 상기 캐싱 노드가 다수의 액세스 노드들로 콘텐츠를 송신하기 때문에 우선 순위가 부여되어야만 한다. 콘텐츠 검색 요구가 수신될 경우:
1. 단계 81에서 상기 메시지에서 수신된 상기 서비스 타입 식별자에 따라 상기 콘텐츠 검색 요구를 분류.
2. 상기 분류된 콘텐츠 검색 요구를 "waiting to be handled" 우선 순위 기반, 콘텐츠 검색 요구 저장소 테이블에 추가시킴. 상기 저장소 테이블은 상기 QoS 인식 스케줄링 프로세스에 의해 사용될 것이다.
도 13은 상기 캐시 노드 내의 상기 QoS 인식 스케줄링 프로세스를 도시하고 있는 도면이다.
상기 스케줄링 프로세스의 시작시:
1. 상기 저장소 테이블에 더 이상의 펜딩 콘텐츠 검색 요구들이 남아있지 않을 경우, 상기 프로세스는 단계 91에서 종료된다. 그렇지 않다면,
2. 단계 92에서 서비스 타입 카테고리를 기반으로 가장 높은 우선 순위를 가지는 상기 콘텐츠 검색 요구를 선택.
3. 단계 93에서, 상기 최종 사용자로의 전달을 위해 상기 요구 노드로 상기 검색된 콘텐츠와 함께 상기 콘텐츠 검색 응답 메시지를 송신.
또한, 우선 순위 부여는 하나 이상의 최종 사용자가 동일한 콘텐츠를 수신하도록 기대될 경우 제한된 대역폭을 사용하기 위해서 상기 전달 단계 동안 수행된다.
상기의 설명으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 캐싱 관리 방법은 RF 목적들을 위한 QoS 관련 정보를 획득하기 위해 기존 통신 시설을 기반으로 함으로써, 상기 이전에 보장되어 있는 사용자-특정 우선 순위를 상기 검색된 콘텐츠에 할당하는 것 뿐만 아니라, 효율적으로, 비용 효율적으로, 그리고 빠르게 캐시된 관련 콘텐츠 검색 및 전달을 관리한다. 따라서, 상기 QoS 인식 RF 연결은 QoS 인식 캐싱을 가능하게 한다. 이런 방식으로, 매핑 노드에 도착되는 각 콘텐츠 요구는 상기 대응 최종 사용자에게 보장될 우선 순위를 나타내는 식별자를 포함할 것이다. 이런 접근 방식은 상기 정확한 우선 순위를 상기 검색된 콘텐츠에 할당하기 위해 종래 기술의 캐싱 관리 방법들에서 요구되는 네트워크간 패킷 검사 형태로 오버헤드를 피하게 된다.
본 발명의 일부 실시예들은 오직 도시를 위한 목적으로 설명된 것이며, 본 발명은 많은 수정들과, 변경들 및 적용들과 함께 수행될 수 있으며, 청구항들의 범위를 초과하지 않으면서, 해당 기술 분야의 당업자들의 범위 내에서 많은 균등물들 혹은 대체 솔루션들과 함께 수행될 수 있다.
3 : 액세스 노드 5 : 무선 네트워크
6 : 에지 7 : 이동 디바이스
9 : 코어 영역 11 : 캐시
12 : 네트워크 간 통신 디바이스 14 : 캐싱 관련 프로세스 장치

Claims (18)

  1. 무선 데이터 네트워크를 통해 검색된 콘텐츠를 전달하는 콘텐츠 캐싱 관리 방법에 있어서,
    분산된 캐시 엔터티들 각각이 배치된 적어도 하나의 액세스 엔터티에서 콘텐츠에 대한 요구를 수신하는 과정;
    상기 액세스 엔터티에서 매핑 엔터티로 콘텐츠 매핑 요구 메시지를 전송하는 과정;
    상기 액세스 엔터티에서 상기 매핑 엔터티로부터 적어도 하나의 타켓 캐싱 엔터티들의 식별자를 포함하는 콘텐츠 매핑 응답 메시지를 수신하는 과정;
    상기 액세스 엔터티에서 상기 적어도 하나의 타겟 캐싱 엔터티들로 상기 서비스 품질(QoS) 타입 식별자를 포함하는 콘텐츠 검색 요구 메시지를 전송하는 과정; 및
    상기 적어도 하나의 타겟 캐싱 엔터티들로부터 상기 서비스 품질(QoS) 타입 식별자에 따라 검색된 콘텐츠를 포함하는 콘텐츠 검색 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 콘텐츠 매핑 요구 메시지는,
    서비스 품질 타입 식별자를 포함하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 매핑 엔터티는,
    각 대응하는 엑세스 노드에 배치되어, 상기 캐시된 콘텐츠의 위치를 매핑하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 콘텐츠에 대한 요구를 수신하는 과정 이후에,
    이동 디바이스의 사용자와 관련된 서비스 품질 타입 식별자를 생성하기 위해 각 사용자를 위한 서비스 품질에 대한 요구를 분류하는 과정을 더 포함하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 매핑 엔터티는,
    상기 콘텐츠 매핑 요구 메시지의 처리를 상기 서비스 품질 타입에 상응하는 우선 순위를 기반으로 스케쥴링하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 타겟 캐싱 엔터티는,
    상기 콘텐츠 요구의 처리를 상기 서비스 품질 타입에 상응하는 우선 순위를 기반으로 스케쥴링하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액세스 엔터티는 서비스 타입 카테고리(service type category)에 따라 상기 콘텐츠 요구를 상기 수신된 서비스 품질 타입 식별자를 참조하여 분류하고, 상기 분류된 콘텐츠 요구를 상기 콘텐츠 매핑 요구 메시지를 송신하기 전에 우선 순위 기반 매핑 테이블 저장소(mapping table repository)에 추가시킴을 특징으로 하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 매핑 엔터티는 다른 액세스 엔터티들로부터 수신된 콘텐츠 매핑 요구들에 대해 상기 콘텐츠 매핑 요구의 우선 순위 레벨(priority level)을 분류하고, 상기 분류된 콘텐츠 매핑 요구를 상기 콘텐츠 매핑 응답 메시지를 송신하기 전에 우선 순위 기반 매핑 테이블 저장소에 추가시킴을 특징으로 하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 매핑 엔터티에서, 상기 매핑 요구의 처리를 상기 서비스 품질 타입에 상응하는 우선 순위를 기반으로 스케줄링하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 액세스 엔터티에서, 상기 매핑 요구의 처리를 상기 서비스 품질 타입에 상응하는 우선 순위를 기반으로 스케줄링하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 선택된 매핑 액세스는 가장 높은 우선순위 매핑 요구에 대해 상기 요구된 콘텐츠가 저장되어 있는 캐싱 엔터티들의 리스트(list)를 획득하고, 상기 리스트를 상기 콘텐츠 매핑 응답 메시지와 함께 송신함을 특징으로, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  12. 무선 데이터 네트워크를 통해 검색된 콘텐츠를 전달하는 콘텐츠 캐싱 관리 방법에 있어서,
    분산된 캐시 엔터티들 각각이 배치된 적어도 하나의 액세스 엔터티에서 캐시된 콘텐츠의 위치를 매핑하기 위해 복수의 매핑 엔터티들을 배치하는 과정;
    상기 매핑 엔터티들 중 제1 매핑 엔터티에서, 콘텐츠 업데이트 트리거링 메시지를 수신하는 과정;
    상기 제1 매핑 엔터티로부터 하나 이상의 다른 매핑 엔터티들로 업데이트된 콘텐츠의 매핑 정보를 전달하는 과정;
    상기 액세스 엔터티들 중 하나에서, 콘텐츠 매핑 요구 메시지를 수신하는 과정;
    상기 액세스 엔터티에서 상기 적어도 하나의 타겟 캐싱 엔터티들로 상기 서비스 품질(QoS) 타입 식별자를 포함하는 콘텐츠 검색 요구 메시지를 전송하는 과정; 및
    상기 적어도 하나의 타겟 캐싱 엔터티들로부터 상기 서비스 품질(QoS) 타입 식별자에 따라 검색된 콘텐츠를 포함하는 콘텐츠 검색 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 매핑 엔터티들 각각에는 미리 결정되어 있는 사용자들에 대한 미리 결정되어 있는 사용자-특정 명령어들이 제공되고, 상기 사용자-특정 명령어들은 콘텐츠 검색 동작을 트리거(trigger)하기 위한 명령어들 및 서비스 품질 파라미터(parameter)들을 포함하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 콘텐츠 매핑 요구 메시지는,
    상기 다수의 매핑 엔터티들 중 적어도 하나로부터 상기 업데이트된 콘텐츠와 연관되는 콘텐츠 식별자, 상기 업데이트된 콘텐츠가 저장되어 있는 적어도 하나의 타겟 캐싱 엔터티들의 식별자, 및 상기 사용자-특정 QoS 파라미터들 중에서 적어도 하나를 포함하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 콘텐츠 검색 요구 메시지는,
    상기 서비스 품질 파라미터 및 상기 콘텐츠 식별자를 포함하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 매핑 엔터티는 불연속 시간 주기들에서 수행될, 로컬 및 다른 피어(peer)의 콘텐츠 매핑 테이블들의 전파의 우선 순위 레벨(priority level)을 분류함을 특징으로 하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 매핑 엔터티는, 미리 정의되어 있는 매구간에서 한번 수행될, 로컬 및 다른 피어(peer)의 콘텐츠 매핑 테이블들의 전파를 스케줄링하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 매핑 엔터티는 가장 높은 우선 순위 매핑 요구에 대해 상기 콘텐츠가 저장되어 있는 캐싱 엔터티들의 리스트(list)를 획득하고, 상기 리스트를 상기 콘텐츠 매핑 응답 메시지와 함께 송신함을 특징으로 하는, 무선 네트워크를 위한 콘텐츠 캐싱 관리 방법.
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