KR20180037527A - D2d 통신 기반의 데이터 오프로딩 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

D2D 통신 기반의 데이터 오프로딩 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 데이터 오프로딩 방법은 통신 네트워크의 제1 기지국에서 수행되는 데이터 오프로딩 방법으로서, 제1 기지국에 접속된 제1 단말로부터 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신하는 단계, 미리 저장된 핑거 테이블이 나타내는 라우팅 경로에 기초하여 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지를 전송하는 단계, 통신 네트워크에 포함된 제2 기지국으로부터 제1 컨텐츠의 메타데이터가 포함된 메시지를 수신하는 단계 및 제1 컨텐츠의 메타데이터를 기반으로 제1 컨텐츠를 보유한 제2 단말이 제1 단말로 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하는 단계를 포함한다.

Description

D2D 통신 기반의 데이터 오프로딩 방법 및 장치{METHOD FOR DATA OFFLOADING BASED ON DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 데이터 오프로딩 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 D2D 네트워크에서 스트리밍 서비스의 제공을 위해 단말들 간에 수행되는 데이터 오프로딩 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 스마트 모바일 단말이 확대 보급되고, 이를 통해 제공되는 모바일 멀티미디어 서비스(예를 들어, 모바일 비디오 스트리밍, 모바일 게임 및 소셜 네트워크 서비스 등)의 증가로 인해 모바일 데이터 트래픽이 크게 증가되었다. 이러한, 모바일 데이터 트래픽의 증가는 셀룰러 네트워크에서 트래픽 과부하와 관련하여 심각한 문제를 발생시키고 있다. 이와 같이, 트래픽 과부하와 관련된 문제를 해결하기 위해 LTE(Long Term Evolution), LTE-A(LTE-Advanced) 및 WiMAX(Worldwide interoperability for microwave access) 등과 같은 셀룰러 네트워크에 대한 기술들이 지속적으로 개발되고 있다. 또한, 5G(5th Generation) 통신과 관련된 기술도 채널 및 네트워크의 수용력을 증가시키기 위해 꾸준히 개발되고 있다.
그러나, 스마트 모바일 단말의 급격한 대중화 및 스마트 모바일 단말을 통해 실행되는 어플리케이션(예를 들어, 유트브 및 데일리모션 등)의 증가로 인한 모바일 데이터 트래픽과 관련된 문제는 여전히 해결되지 않고 있다. 한편, 모바일 데이터 트래픽의 증가를 해결하기 위한 방안으로 모바일 데이터 트래픽 오프로딩과 관련된 기술이 제안되고 있다.
구체적으로, 모바일 데이터 트래픽 오프로딩 기술은 셀룰러 네트워크의 모바일 데이터 트래픽의 일부를 가용한 다른 액세스 네트워크(예를 들어, 와이파이(Wi-Fi), 펨토셀(femtocell) 및 피코셀(picocell) 등을 통해 전달하는 기술을 의미한다. 최근에는 D2D(device to device) 통신 기술이 모바일 데이터 트래픽의 오프로딩을 위한 새로운 통신 기술로 부각되고 있다.
여기서, D2D 통신은 물리적으로 근접한 단말들 간의 직접 통신을 의미할 수 있다. D2D 통신은 물리적으로 근접한 단말들을 이용하여 셀룰러 네트워크의 모바일 데이터 트래픽을 현저하게 감소시킬 수 있다. 즉, D2D 통신은 셀룰러 네트워크의 모바일 데이터 트래픽 부하를 감소시키는데 중요한 역할을 할 수 있는 것이다. 이에 따라, 최근에는 D2D 통신을 기반으로 모바일 데이터 트래픽을 효율적으로 오프로딩하는 기술들이 개발되고 있다.
하지만, D2D 통신을 기반으로 모바일 데이터 트래픽을 오프로딩하는 기술은 복잡한 알고리즘을 요구하기 때문에 구현되기 어려운 문제가 있다. 또한, D2D 통신을 기반으로 모바일 데이터 트래픽을 오프로딩하는 기술은 D2D 통신을 수행하는 단말들 중에서 특정 단말로부터 요청된 컨텐츠를 보유한 단말을 탐색하기 위한 D2D 디스커버리 절차의 구현에 대한 문제가 여전히 남아있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 CCN(content centric networking) 환경에서 D2D 통신을 기반으로 모바일 데이터 트래픽의 오프로딩을 통해 컨텐츠 스트리밍 서비스를 제공하는 데이터 오프로딩 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신 기반의 데이터 오프로딩 방법은 통신 네트워크의 제1 기지국에서 수행되는 데이터 오프로딩 방법으로서, 상기 제1 기지국에 접속된 제1 단말로부터 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신하는 단계, 미리 저장된 핑거 테이블(finger table)이 나타내는 라우팅 경로(routing path)에 기초하여 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터(metadata)를 요청하는 메시지를 전송하는 단계, 상기 통신 네트워크에 포함된 제2 기지국으로부터 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터가 포함된 메시지를 수신하는 단계 및 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터를 기반으로 상기 제1 컨텐츠를 보유한 제2 단말이 상기 제1 단말로 상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지는 상기 제1 컨텐츠의 ID(identity), 상기 제1 컨텐츠의 이름, 상기 제1 단말의 IP 주소 및 상기 제1 기지국의 IP 주소를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하는 단계는 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 상기 제1 컨텐츠의 이름 및 상기 제1 컨텐츠를 보유한 상기 제2 단말의 IP 주소를 획득하는 단계, 상기 제1 컨텐츠의 이름 및 상기 제2 단말의 IP 주소를 맵핑하여 상기 제1 기지국의 FIB(fording information base) 리스트에 저장하는 단계 및 상기 FIB 리스트를 기반으로 상기 제1 컨텐츠와 맵핑된 상기 제2 단말의 IP 주소를 이용하여 상기 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 상기 제2 단말로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하는 단계는 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하는지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 오프로딩 방법은 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하는 경우, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말로 상기 D2D 통신의 수행을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 오프로딩 방법은 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하지 못하는 경우, 상기 제2 단말이 접속된 제3 기지국으로부터 상기 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 수신하는 단계 및 상기 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 상기 제1 단말로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 오프로딩 방법은 상기 제1 단말로부터 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지를 수신하는 단계 및 상기 핑거 테이블이 나타내는 라우팅 경로를 기반으로 상기 제2 컨텐츠의 메타데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 오프로딩 방법은 상기 제2 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 상기 제2 컨텐츠의 이름과 상기 제1 단말의 IP 주소를 맵핑하여 상기 제1 기지국의 FIB 리스트에 저장하는 단계 및 상기 제2 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신하는 경우, 상기 FIB 리스트를 기반으로 상기 제2 컨텐츠와 맵핑된 상기 제1 단말의 IP 주소를 이용하여 상기 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 상기 제1 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 D2D 통신 기반의 데이터 오프로딩 장치는 통신 네트워크에서 데이터 오프로딩 방법을 수행하는 제1 기지국으로서, 프로세서(processor) 및 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 제1 기지국에 접속된 제1 단말로부터 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신하고, 미리 저장된 핑거 테이블(finger table)이 나타내는 라우팅 경로(routing path)에 기초하여 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터(metadata)를 요청하는 메시지를 전송하고, 상기 통신 네트워크에 포함된 제2 기지국으로부터 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터가 포함된 메시지를 수신하고, 그리고 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터를 기반으로 상기 제1 컨텐츠를 보유한 제2 단말이 상기 제1 단말로 상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하도록 실행된다.
여기서, 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지는 상기 제1 컨텐츠의 ID(identity), 상기 제1 컨텐츠의 이름, 상기 제1 단말의 IP 주소 및 상기 제1 기지국의 IP 주소를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하는 경우, 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 상기 제1 컨텐츠의 이름 및 상기 제1 컨텐츠를 보유한 상기 제2 단말의 IP 주소를 획득하고, 상기 제1 컨텐츠의 이름 및 상기 제2 단말의 IP 주소를 맵핑하여 상기 제1 기지국의 FIB(fording information base) 리스트에 저장하고, 그리고 상기 FIB 리스트를 기반으로 상기 제1 컨텐츠와 맵핑된 상기 제2 단말의 IP 주소를 이용하여 상기 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 상기 제2 단말로 전송하도록 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하는지를 판단하도록 더 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하는 경우, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말로 상기 D2D 통신의 수행을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 전송하도록 더 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하지 못하는 경우, 상기 제2 단말이 접속된 제3 기지국으로부터 상기 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 수신하고, 그리고 상기 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 상기 제1 단말로 전송하도록 더 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 제1 단말로부터 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지를 수신하고, 그리고 상기 핑거 테이블이 나타내는 라우팅 경로를 기반으로 상기 제2 컨텐츠의 메타데이터를 전송하도록 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 제2 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 상기 제2 컨텐츠의 이름과 상기 제1 단말의 IP 주소를 맵핑하여 상기 제1 기지국의 FIB 리스트에 저장하고, 그리고 상기 제2 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신하는 경우, 상기 FIB 리스트를 기반으로 상기 제2 컨텐츠와 맵핑된 상기 제1 단말의 IP 주소를 이용하여 상기 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 상기 제1 단말로 전송하도록 더 실행될 수 있다.
본 발명에 의하면, 데이터 오프로딩 방법은 D2D 통신을 기반으로 모바일 데이터 트래픽을 오프로딩 하는 과정을 구현하는 알고리즘의 복잡도에 대한 문제를 해결할 수 있고, 이를 통해 사용자에게 원활한 컨텐츠 스트리밍 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법을 수행하는 제1 기지국을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법이 수행되는 과정을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법이 수행되는 통신 네트워크를 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법에서 협의 절차가 수행되는 방법을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법에서 수익 모델의 파라미터가 재설정되는 방법을 도시한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법을 수행하는 제1 기지국을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 데이터 오프로딩 방법을 수행하는 제1 기지국(100)은 적어도 하나의 프로세서(110), 메모리(120) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 네트워크 인터페이스 장치(130)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 기지국(100)은 입력 인터페이스 장치(140), 출력 인터페이스 장치(150), 저장 장치(160) 등을 더 포함할 수 있다. 제1 기지국(100)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(110)는 메모리(120) 및/또는 저장 장치(160)에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(110)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU) 또는 본 발명에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(120)와 저장 장치(160)는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM)로 구성될 수 있다. 여기서, 프로세서(110)를 통해 실행되는 프로그램 명령은 본 발명에서 제안하는 데이터 오프로딩 방법을 수행하는 복수의 단계들을 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 데이터 오프로딩 방법이 수행되는 과정과 기지국, D2D 서버 및 D2D 클라이언트의 논리적 구성이 설명될 수 있다. 여기서, 기지국, D2D 서버 및 D2D 클라이언트의 논리적 구성은 수행되는 동작에 따라 분류된 구성을 의미할 수 있다. 또한, 이하에서 설명되는 D2D 서버는 컨텐츠를 제공하는 단말과 동일한 의미일 수 있고, D2D 클라이언트는 컨텐츠를 요청하는 단말과 동일한 의미일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법이 수행되는 과정을 도시한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 데이터 오프로딩 방법은 D2D 클라이언트(210), 기지국(220) 및 D2D 서버(230)를 기반으로 수행될 수 있다. 여기서, D2D 클라이언트(210)는 기지국(220) 또는 D2D 서버(230)로 컨텐츠를 요청하는 단말을 의미할 수 있다. 또한, 기지국(220)은 D2D 서버(230)가 D2D 클라이언트(210)로 컨텐츠를 제공하는 과정에서 데이터 오프로딩 방법을 수행하는 기지국을 의미할 수 있다. 또한, D2D 서버(230)는 D2D 클라이언트(210)로 컨텐츠를 제공하는 단말 또는 기지국을 의미할 수 있다.
먼저, D2D 클라이언트(210)는 CCN(content centric networking) 포워딩 엔진 모듈(211), 코드(chord) 모듈(212), D2D 컨트롤러(213), 제1 인터페이스(214) 및 제2 인터페이스(215)를 포함할 수 있다.
구체적으로, D2D 클라이언트(210)의 CCN 포워딩 엔진 모듈(211)은 포워딩 정보 베이스(FIB, forwarding information base)(211-1), 컨텐츠 저장부(CS, contents stores)(211-2) 및 펜딩 인터레스트 테이블(PIT, pending interest table)(211-3)을 포함할 수 있다. 또한, D2D 클라이언트(210)의 코드 모듈(212)은 컨텐츠 관리부(212-1)를 포함할 수 있고, D2D 클라이언트(210)의 D2D 컨트롤러(213)는 인터레스트 패킷 할당부(interest packet assignment)(213-1)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 인터페이스(214) 및 제2 인터페이스(215)는 서로 다른 통신 방식을 지원하는 통신 인터페이스를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 인터페이스(214)는 셀룰러 통신 방식을 지원하는 통신 인터페이스를 의미할 수 있고, 제2 인터페이스(215)는 와이파이(wifi) 통신 방식을 지원하는 통신 인터페이스를 의미할 수 있다.
기지국(220)은 CCN 포워딩 엔진 모듈(221), 코드 모듈(222), D2D 컨트롤러(223) 및 인터페이스(224)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 기지국(220)의 CCN 포워딩 엔진 모듈(221)은 포워딩 정보 베이스(221-1), 컨텐츠 저장부(221-2) 및 펜딩 인터레스트 테이블(221-3)을 포함할 수 있다. 또한, 기지국(220)의 코드 모듈(222)는 컨텐츠 관리부(222-1)를 포함할 수 있고, 기지국(220)의 D2D 컨트롤러(223)는 트래픽 컨트롤러(223-1)를 포함할 수 있다.
또한, 인터페이스(224)는 기지국에 접속된 단말들(예를 들어, D2D 클라리언트 및 D2D 서버 등)과 통신을 수행하기 위한 통신 인터페이스를 의미할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(224)는 셀룰러 통신 방식을 지원하는 통신 인터페이스를 의미할 수 있다.
D2D 서버(230)는 CCN 포워딩 엔진 모듈(231), 코드 모듈(232), D2D 컨트롤러(233), 제1 인터페이스(234) 및 제2 인터페이스(235)를 포함할 수 있다. 구체적으로, D2D 서버(230)의 CCN 포워딩 엔진 모듈(231)은 포워딩 정보 베이스(231-1), 컨텐츠 저장부(231-2) 및 펜딩 인터레스트 테이블(231-3)을 포함할 수 있다. 또한, D2D 서버(230)의 코드 모듈(232)은 컨텐츠 관리부(232-1)를 포함할 수 있고, D2D 서버(230)의 D2D 컨트롤러(233)는 인센티브 모델 설정부(incentive model initializer)(233-1)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 인터페이스(234) 및 제2 인터페이스(235)는 서로 다른 통신 방식을 지원하는 통신 인터페이스를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 인터페이스(234)는 셀룰러 통신 방식을 지원하는 통신 인터페이스를 의미할 수 있고, 제2 인터페이스(235)는 와이파이(wifi) 통신 방식을 지원하는 통신 인터페이스를 의미할 수 있다.
상기에서 설명된 D2D 클라이언트(210), 기지국(220) 및 D2D 서버(230) 각각의 CCN 포워딩 엔진 모듈(211, 221, 231)은 포워딩 정보 베이스(211-1, 221-1, 231-1), 컨텐츠 저장부(211-2, 221-2, 231-2) 및 펜딩 인터레스트 테이블(211-3, 221-3, 231-3)을 기반으로 패킷 라우팅 및 컨텐츠 저장과 같이 CCN에서 수행되는 기본적인 동작을 수행할 수 있다.
또한, D2D 클라이언트(210), 기지국(220) 및 D2D 서버(230) 각각의 코드 모듈(212, 222, 232)은 컨텐츠 관리부(212-1, 222-1, 232-1)를 기반으로 컨텐츠 저장부(211-2, 221-2, 231-2)에 저장된 복수의 컨텐츠들을 관리할 수 있다. 여기서, 기지국(220)에 포함된 코드 모듈(222)의 핑거 테이블(222-2)은 컨텐츠를 탐색하기 위한 경로와 관련된 정보를 저장할 수 있다. 또한, 기지국(220)의 코드 모듈(220)은 D2D 디스커버리 절차를 수행할 수 있다.
또한, D2D 클라이언트(210), 기지국(220) 및 D2D 서버(230) 각각의 D2D 컨트롤러(213, 223, 233)는 D2D 클라이언트(210), 기지국(220) 및 D2D 서버(230) 간의 협의 절차(negotiation process)를 수행할 수 있다. 구체적으로, D2D 클라이언트(210)에 포함된 D2D 컨트롤러(213)의 인터레스트 패킷 할당부(213-1)는 기지국(220)에 포함된 D2D 컨트롤러(223)의 트래픽 컨트롤러(223-1) 및 D2D 서버(233)에 포함된 인센티브 모델 설정부(233-1)와의 협의 결과를 기반으로 셀룰러 네트워크(예를 들어, LTE 네트워크) 및 D2D 네트워크로 인터레스트 패킷을 할당할 수 있다. 여기서, D2D 클라이언트(210), 기지국(220) 및 D2D 서버(230) 간의 협의 절차와 관련된 설명은 이하에서 보다 구체적으로 후술될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법이 수행되는 통신 네트워크를 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법이 수행되는 통신 네트워크는 두 개의 계층을 가지는 네트워크로 형성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 하나의 계층으로 형성된 네트워크인 제1 네트워크(310)를 두 개의 계층을 가지는 제2 네트워크(320)로 형성할 수 있다.
여기서, 제1 네트워크(310)는 제1 기지국, 제2 기지국, 제3 기지국, 제4 기지국, 제5 기지국 및 제6 기지국을 포함할 수 있다. 여기서, 각 기지국은 서로 연결되어 통신을 수행할 수 있고, 자신에게 접속된 단말들이 다른 기지국에 접속된 단말과 통신을 수행하도록 지원할 수 있다.
예를 들어, 제1 단말 및 제2 단말은 제2 기지국에 접속될 수 있고, 제2 기지국을 통해 다른 기지국에 접속된 단말과 통신을 수행할 수 있다. 또한, 제3 단말은 제5 기지국에 접속될 수 있고, 제5 기지국을 통해 다른 기지국에 접속된 단말과 통신을 수행할 수 있다. 또한, 제4 단말은 제4 기지국에 접속될 수 있고, 제4 기지국을 통해 다른 기지국에 접속된 단말과 통신을 수행할 수 있다. 또한, 제5 단말은 제1 기지국에 접속될 수 있고, 제1 기지국을 통해 다른 기지국에 접속된 단말과 통신을 수행할 수 있다.
한편, 제2 네트워크(320)는 제1 계층(320-1) 및 제2 계층(320-2)을 포함할 수 있다. 제1 계층(320-1)은 복수의 기지국들(제1 기지국, 제2 기지국, 제3 기지국, 제4 기지국, 제5 기지국 및 제6 기지국)을 포함할 수 있고, 복수의 기지국들 및 복수의 단말들(제1 단말, 제2 단말, 제3 단말, 제4 단말, 제5 단말 및 제6 단말)에 포함된 복수의 컨텐츠들을 협력적으로 관리할 수 있다. 여기서, 복수의 기지국들은 분산 해쉬 테이블(DHT, distributed hash table) 알고리즘 중 하나인 코드(chord)를 기반으로 제1 계층(320-1)에 정렬될 수 있다. 즉, 제1 계층(320-1)은 코트 네트워크의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 제2 계층(320-2)은 복수의 단말들(제1 단말, 제2 단말, 제3 단말, 제4 단말, 제5 단말 및 제6 단말)을 포함할 수 있다. 또한, 각 단말은 자신이 보유한 컨텐츠를 자신이 접속된 기지국을 통해 제1 계층(320-1)으로 등록을 요청하거나, 컨텐츠의 탐색을 요청할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법은 제1 기지국(410)에서 수행될 수 있다. 여기서, 제1 기지국(410)은 도 1을 참조하여 설명된 기지국(100) 및 도 2를 참조하여 설명된 기지국(220)을 의미할 수 있고, 도 3을 참조하여 설명된 제1 계층(320-1)에 포함된 복수의 기지국들 중 하나를 의미할 수 있다.
먼저, 제1 단말(420)은 사용자에 의해 제1 컨텐츠의 이용에 대한 요청이 발생하는 경우, 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 제1 단말은 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 제1 기지국(410)으로 전송할 수 있다. 여기서, 제1 기지국은 제1 단말이 접속된 기지국을 의미할 수 있다. 여기서, 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지는 제1 컨텐츠의 ID(identity), 제1 컨텐츠의 이름 및 제1 단말의 IP 주소를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 컨텐츠의 ID는 해시 함수(hash function)를 기반으로 생성된 제1 컨텐츠의 키(key) 값을 의미할 수 있다.
한편, 제1 기지국(410)은 제1 단말(420)로부터 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신할 수 있다(S401). 여기서, 제1 단말(420)은 제1 기지국(410)에 접속된 단말을 의미할 수 있다. 또한, 제1 단말(420)은 도 2를 참조하여 설명된 D2D 클라이언트(210)를 의미할 수 있고, 도 3을 참조하여 설명된 제2 계층(320-2)에 포함된 복수의 단말들 중 하나의 단말을 의미할 수 있다. 이후, 제1 기지국(410)은 제1 기지국(410)에 제1 컨텐츠의 메타데이터가 존재하는 지를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨텐츠의 메타데이터는 제1 컨텐츠를 보유하고 있는 기지국의 IP 주소 또는 단말의 IP 주소를 의미할 수 있다.
이후, 제1 기지국(410)은 제1 기지국에 제1 컨텐츠의 메타데이터가 존재하는 것으로 판단된 경우, 제1 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 제1 컨텐츠를 보유하고 있는 기지국의 IP 주소 또는 단말의 IP를 확인할 수 있다. 이후, 제1 기지국(410)은 제1 컨텐츠를 보유하고 있는 기지국의 IP 주소 또는 단말의 IP를 기반으로 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 제1 컨텐츠를 보유하고 있는 기지국 또는 단말로 전송할 수 있다.
반면, 제1 기지국(410)은 제1 기지국(410)에 제1 컨텐츠의 메타데이터가 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지는 제1 컨텐츠의 ID, 제1 컨텐츠의 이름, 제1 단말(420)의 IP 주소 및 제1 기지국(410)의 IP 주소를 포함할 수 있다.
이후, 제1 기지국(410)은 미리 저장된 핑거 테이블(finger table)이 나타내는 라우팅 경로(routing path)에 기초하여 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지를 제2 기지국(430)으로 전송할 수 있다(S402). 여기서, 핑거 테이블은 해시 함수를 기반으로 생성된 복수의 기지국들, 복수의 단말들 및 복수의 컨텐츠들에 대한 키 값들을 포함할 수 있다. 제1 기지국(410)은 핑거 테이블에 포함된 복수의 키 값들을 기반으로 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지가 전송되는 라우팅 경로를 결정할 수 있다.
여기서, 제2 기지국(430)은 도 3을 참조하여 설명된 제1 계층(320-1)에 포함된 복수의 기지국들 중 하나일 수 있다. 한편, 제2 기지국(430)은 제1 기지국(410)으로부터 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 제2 기지국(430)은 제2 기지국(430)에 제2 컨텐츠의 메타데이터가 존재하는 지를 확인할 수 있다. 이후, 제2 기지국(430)은 제2 기지국(430)에 제1 컨텐츠의 메타데이터가 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 제2 기지국(430)에 미리 저장된 핑거 테이블이 나타내는 라우팅 경로에 기초하여 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지를 전송할 수 있다.
반면, 제2 기지국(430)은 제2 기지국(430)에 제1 컨텐츠의 메타데이터가 존재하는 것으로 판단된 경우, 제1 컨텐츠의 메타데이터가 포함된 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 제2 기지국(430)은 제1 컨텐츠의 메타데이터가 포함된 메시지를 제1 기지국(410)으로 전송할 수 있다(S403). 한편, 제1 기지국(410)은 제2 기지국(430)으로부터 제1 컨텐츠의 메타데이터가 포함된 메시지를 수신할 수 있다.
이후, 제1 기지국(410)은 제1 컨텐츠의 메타데이터를 기반으로 제1 컨텐츠를 보유한 제2 단말(440)이 제1 컨텐츠를 요청한 제1 단말(410)로 전송하도록 통신을 지원할 수 있다. 구체적으로, 제1 기지국(410)은 제1 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 제1 컨텐츠의 이름 및 제1 컨텐츠를 보유한 제2 단말(440)의 IP 주소를 획득할 수 있다(S404).
이후, 제1 기지국(410)은 제1 컨텐츠의 이름 및 제2 단말(440)의 IP 주소를 맵핑하여 제1 기지국의 FIB(forwarding information base) 리스트에 저장할 수 있다(S405). 여기서, FIB 리스트는 도 3을 참조하여 설명된 포워딩 정보 베이스에 포함된 리스트를 의미할 수 있다. 또한, FIB 리스트는 복수의 컨텐츠들의 이름 및 복수의 컨텐츠들 각각을 보유한 기지국의 IP 및 단말의 IP 주소가 맵핑되어 저장될 수 있다. 이후, 제1 기지국(410)은 FIB 리스트에서 제1 컨텐츠와 맵핑된 제2 단말(440)의 IP 주소를 확인할 수 있다. 이후, 제1 기지국(410)은 제2 단말(440)의 IP 주소를 이용하여 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 제2 단말(440)로 전송할 수 있다(S406).
이후, 제1 기지국(410)은 제1 단말(420) 및 제2 단말(440) 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하는 지를 판단할 수 있다(S407). 여기서, D2D 통신의 기준은 D2D 통신이 가능한 거리에 대한 기준을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 기지국(410)은 제1 단말(420) 및 제2 단말(440) 간의 거리가 D2D 통신이 가능한 최대 거리 이상인 경우, D2D 통신의 기준을 만족하지 못하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제1 기지국(410)은 제1 단말(420) 및 제2 단말(440) 간의 거리가 D2D 통신이 가능한 최대 거리 미만인 경우, D2D 통신의 기준을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 또는, 제1 기지국(410)에서 D2D 통신의 가능 여부를 판단하기 위해 기준이 되는 거리를 미리 설정할 수도 있다.
이때, 제1 기지국(410)은 제1 단말(420) 및 제2 단말(440) 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하지 못하는 경우, 제2 단말(440)이 접속된 제3 기지국으로부터 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 제1 기지국(410)은 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 제1 단말(420)로 전송할 수 있다.
반면, 제1 기지국(410)은 제1 단말(420) 및 제2 단말(440) 간의 거리가 D2D 통신을 만족하는 경우, 제1 단말(420) 및 제2 단말(440)로 D2D 통신의 수행을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 제1 기지국(410)은 제1 단말(420) 및 제2 단말(440)로 D2D 통신의 수행을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 전송할 수 있다(S408).
한편, 제1 단말(420)은 제1 기지국(410)으로부터 제2 단말(440)과 D2D 통신의 수행을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 제1 단말(420)은 제2 단말(440)과 D2D 통신 링크를 생성할 수 있다(S409). 이와 동일하게, 제2 단말(440)은 제1 기지국(410)으로부터 제1 단말(420)과 D2D 통신의 수행을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 제2 단말(440)은 제1 단말(420)과 D2D 통신 링크를 생성할 수 있다(S410).
여기서, 제1 단말(420) 및 제2 단말(440) 각각에서 D2D 통신 링크를 생성하는 단계가 수행되는 순서는 상기에서 설명된 순서에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 단말(420) 및 제2 단말(440)에서 D2D 링크를 생성하는 단계는 제1 기지국(410)으로부터 D2D 통신의 수행을 지시하는 메시지를 수신된 후, 동시에 수행될 수도 있다. 이후, 제2 단말(440)은 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 D2D 링크를 통해 제1 단말(420)로 전송할 수 있다(S411).
이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법을 수행하는 제1 기지국(410)에서 컨텐츠의 등록을 수행하는 과정이 설명될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 제1 단말(520)은 컨텐츠 저장부에 컨텐츠가 저장되는 것을 주기적으로 모니터링 할 수 있다. 여기서, 컨텐츠 저장부는 도 2를 참조하여 설명된 D2D 클라이언트(210)의 컨텐츠 저장부(211-2)를 의미할 수 있다. 이후, 제1 단말(520)은 컨텐츠 저장부에 제2 컨텐츠가 저장되는 경우, 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지는 제2 컨텐츠의 ID, 제2 컨텐츠의 이름 및 제1 단말(520)의 IP 주소를 포함할 수 있다. 이후, 제1 단말(520)은 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지를 제1 기지국(510)으로 전송할 수 있다.
이후, 제1 기지국(510)은 제1 단말(520)로부터 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지를 수신할 수 있다(S501). 이후, 제1 기지국(510)은 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지에서 제2 컨텐츠의 ID, 제2 컨텐츠의 이름 및 제1 단말(520)의 IP 주소를 획득할 수 있다. 이후, 제1 기지국(510)은 제2 컨텐츠의 메타데이터의 등록을 요청하는 메시지를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 컨텐츠의 메타데이터의 등록을 요청하는 메시지는 제2 컨텐츠의 ID, 제2 컨텐츠의 이름 및 제1 단말(520)의 IP 주소 및 제1 기지국(510)의 IP 주소를 포함할 수 있다.
이후, 제1 기지국(510)은 미리 저장된 핑거 테이블이 나타내는 라우팅 경로를 기반으로 제2 컨텐츠의 메타데이터의 등록을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다(S502). 여기서, 단계 S502가 수행되는 구체적인 방법은 도 3을 참조하여 설명된 단계 S402와 동일할 수 있다. 이후, 제1 기지국(510)은 제2 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 제2 컨텐츠의 이름과 제1 단말(520)의 IP 주소를 맵핑하여 FIB 리스트에 저장할 수 있다(S503). 여기서, 단계 S502 및 단계 503이 수행되는 순서는 상기의 설명에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 기지국(510)은 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지를 수신한 후, 단계 S503를 단계 S502 보다 먼저 수행할 수도 있다.
한편, 제2 단말(540)은 사용자에 의해 제2 컨텐츠의 이용에 대한 요청이 발생하는 경우, 제2 컨텐츠를 요청하는 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 제2 단말(540)은 제2 컨텐츠를 요청하는 메시지를 제1 기지국(510)으로 전송할 수 있다. 여기서, 제2 단말(540)은 제1 기지국(510)에 접속된 단말을 의미할 수 있다. 또한, 제2 컨텐츠를 요청하는 메시지는 제2 컨텐츠의 ID(identity), 제2 컨텐츠의 이름 및 제2 단말(540)의 IP 주소를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 컨텐츠의 ID는 해시 함수(hash function)를 기반으로 생성된 제2 컨텐츠의 키(key) 값을 의미할 수 있다.
이후, 제1 기지국(510)은 제2 단말(540)로부터 제2 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신할 수 있다(S504). 이후, 제1 기지국(510)은 제1 기지국(510)에 제2 컨텐츠의 메타데이터가 존재하는 지를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨텐츠의 메타데이터는 제2 컨텐츠를 보유하고 있는 기지국의 IP 주소 또는 단말의 IP 주소를 의미할 수 있다.
이후, 제1 기지국(510)은 단계 S501 내지 단계 S503을 통해 제2 컨텐츠의 메타데이터를 획득했으므로, 제2 컨텐츠의 메타데이터가 제1 기지국(510)에 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이후, 제1 기지국(510)은 제2 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 제2 컨텐츠를 보유하고 있는 기지국의 IP 주소 또는 단말의 IP를 확인할 수 있다. 즉, 제1 기지국(510)은 제2 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 제2 컨텐츠를 보유하고 있는 제1 단말(520)의 IP 주소를 확인할 수 있고, 이를 통해 제1 단말(520)이 제2 컨텐츠를 보유하고 있음을 확인할 수 있다.
이후, 제1 기지국(510)은 제2 컨텐츠를 보유하고 있는 제1 단말(520)의 IP 주소를 기반으로 제2 컨텐츠를 요청하는 메시지를 제2 컨텐츠를 보유하고 있는 제1 단말(520)로 전송할 수 있다(S505). 이후, 제1 기지국(510)은 도 3을 참조하여 설명된 단계 S407 내지 단계 S411과 동일한 방법으로 제2 단말(540)의 제2 컨텐츠 수신을 지원할 수 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법에서 기지국, D2D 클라이언트 및 D2D 서버 간의 협의 절차가 수행되는 과정이 구체적으로 설명될 수 있다. 이하에서 설명되는 기지국, D2D 클라이언트 및 D2D 서버 간의 협의 절차를 통해 D2D 클라이언트는 최소의 비용으로 컨텐츠를 이용할 수 있고, 기지국은 셀룰러 네트워크의 부하를 감소시킬 수 있다. 또한, 기지국, D2D 클라이언트 및 D2D 서버 간의 협의 절차는 D2D 클라이언트에서 컨텐츠를 수신하기 전에 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법에서 협의 절차가 수행되는 방법을 도시한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 기지국(610)은 자신이 지원하는 셀룰러 네트워크에 부하가 발생할 것으로 판단되는 경우, D2D 클라이언트(620) 및 D2D 서버(630) 간의 협의 절차를 시도할 수 있다. 예를 들어, 기지국(610)은 기지국(610)에 접속된 단말의 수 및 기지국(610)과 접속된 단말과의 데이터 전송 속도 등을 기반으로 셀룰러 네트워크의 부하를 감지할 수 있다.
이후, 기지국(610)은 D2D 클라이언트(620) 및 D2D 서버(630)로 협의 절차의 수행을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 D2D 클라이언트(620) 및 D2D 서버(630)로 전송할 수 있다. 이후, 기지국(610)은 수익 모델(revenue model)의 파라미터가 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 D2D 클라이언트(620)로 전송할 수 있다(S601). 구체적으로, 수익 모델은 하기의 수학식 1을 기반으로 정의될 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1의
Figure pat00002
는 패킷의 단위 가격을 의미할 수 있고,
Figure pat00003
는 수익 모델의 선형적 및 지수적 범위를 명시하는 패킷 임계값을 의미할 수 있고,
Figure pat00004
는 1 보다 큰 값으로 설정되는 지수적 요소를 의미할 수 있다. 또한,
Figure pat00005
는 i번째 D2D 클라이언트로 전송되는 패킷의 수를 의미할 수 있고,
Figure pat00006
은 단위 스텝 함수를 의미할 수 있다. 여기서,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
및
Figure pat00009
는 네트워크에 존재하는 모든 D2D 클라이언트에 동일하게 적용될 수 있고, 기지국(610)에서 전송되는 수익 모델의 파라미터를 의미할 수 있다.
한편, D2D 서버(630)는 인센티브 모델(incentive model)의 파라미터가 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 D2D 클라이언트(620)로 전송할 수 있다(S602). 구체적으로, 인센티브 모델은 하기의 수학식 2를 기반으로 정의될 수 있다.
Figure pat00010
상기 수학식 2의
Figure pat00011
는 패킷의 단위 가격을 의미할 수 있고,
Figure pat00012
는 인센티브 모델의 선형적 및 지수적 범위를 명시하는 패킷 임계값을 의미할 수 있고,
Figure pat00013
는 1 보다 큰 값으로 설정되는 지수적 요소를 의미할 수 있다. 또한,
Figure pat00014
는 i번째 D2D 클라이언트로 전송되는 패킷의 수를 의미할 수 있고,
Figure pat00015
은 단위 스텝 함수를 의미할 수 있다. 여기서,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
및
Figure pat00018
는 D2D 서버마다 다르게 적용될 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
및
Figure pat00021
는 D2D 서버(630)의 배터리 잔량에 기초하여 결정될 수 있고, 결정된
Figure pat00022
,
Figure pat00023
및
Figure pat00024
가 적용될 수 있다.
상기에서 설명된 단계 S601 및 단계 S602는 상기의 순서에 한정되는 것은 아니다. 즉, 기지국(610) 및 D2D 서버(630)는 협의 절차의 수행이 시작된 후, 단계 S601 내지 단계 S602는 동시에 수행되거나 단계 S602가 단계 S601 보다 먼저 수행될 수도 있다.
한편, D2D 클라이언트(620)는 기지국(610)으로부터 수익 모델의 파라미터가 포함된 메시지를 수신할 수 있고, 수신된 메시지에서 수익 모델의 파라미터를 획득할 수 있다. 또한, D2D 클라이언트(620)는 D2D 서버(630)로부터 인센티브 모델의 파라미터가 포함된 메시지를 수신할 수 있고, 수신된 메시지에서 인센티브 모델의 파라미터를 획득할 수 있다.
이후, D2D 클라이언트(620)는 인터레스트 패킷의 수를 결정하기 위해 수익 모델의 파라미터 및 인센티브 모델의 파라미터를 미리 설정된 알고리즘에 적용할 수 있다. 이후, D2D 클라이언트(620)는 미리 설정된 알고리즘의 결과를 산출하여 기지국(610) 및 D2D 서버(630)로 전송된 인터레스트 패킷의 수를 결정할 수 있다(S603). 구체적으로, D2D 클라이언트(620)는 하기의 수학식 3 및 수학식 4를 기반으로 패킷의 수신으로 인해 발생되는 비용이 최소화 되도록 인터레스트 패킷의 수를 결정할 수 있다.
Figure pat00025
Figure pat00026
상기 수학식 3의
Figure pat00027
및
Figure pat00028
는 셀룰러 네트워크 및 D2D 네트워크를 통해 기지국(610) 및 D2D 서버(630)로 전송되는 패킷의 수를 의미할 수 있고,
Figure pat00029
및
Figure pat00030
는 셀룰러 네트워크 및 D2D 네트워크 각각을 통해 측정된 대역폭을 의미할 수 있고,
Figure pat00031
및
Figure pat00032
는 셀룰러 네트워크 및 D2D 네트워크 각각의 RTT(round trip time)을 의미할 수 있고,
Figure pat00033
는 데이터 패킷의 사이즈를 의미할 수 있다. 또한, 상기 수학식 3의
Figure pat00034
은 컨텐츠 청크(chunk)의 전체 개수를 의미할 수 있고,
Figure pat00035
는 컨텐츠(예를 들어, 비디오 영상과 같은 스트리밍 컨텐츠)의 전체 구간을 의미할 수 있고,
Figure pat00036
은 기지국(610) 및 D2D 서버(630)에 동시에 전송되는 블록에 포함된 청크들의 개수를 의미할 수 있다.
또한, 상기 수학식 4는 D2D 클라이언트(620)가 끊김 없는(seamless) 컨텐츠를 이용하기 위해 요구되는 블록 다운로드 시간을 의미할 수 있다. 여기서, 블록 다운로드 시간을 산출하기 위한 셀룰러 네트워크 및 D2D 네트워크 각각의 대역폭인
Figure pat00037
및
Figure pat00038
는 하기의 수학식 5를 기반으로 산출될 수 있다.
Figure pat00039
상기 수학식 5의 k는 CCN 블록의 인덱스(index)를 의미할 수 있고,
Figure pat00040
및
Figure pat00041
각각은 D2D 클라이언트(620)가 컨텐츠를 수신하는 동안에 측정되는 셀룰러 네트워크 및 D2D 네트워크의 대역폭을 의미할 수 있다. 또한, 상기 수학식 5의
Figure pat00042
및
Figure pat00043
는 평균 파라미터(averaging parameter)를 의미할 수 있다.
D2D 클라이언트(620)는 상기에서 설명된 알고리즘을 통해 기지국(610) 및 D2D 서버(630) 각각에 전송될 인터레스트 패킷의 수를 결정할 수 있다. 이후, D2D 클라이언트(620)는 기지국(610)에서 전송될 인터레스트 패킷의 수가 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 기지국(610)으로 전송할 수 있다. 이후, 기지국(610)은 D2D 클라이언트(620)로부터 기지국(610)에서 전송될 인터레스트 패킷의 수가 포함된 메시지를 수신할 수 있다.
이후, 기지국(610)은 수신된 메시지를 통해 인터레스트 패킷의 수를 확인할 수 있다. 이후, 기지국(610)은 셀룰러 네트워크의 인터레스트 패킷의 수가 기지국(610)에서 지원 가능한 패킷의 수인지 판단할 수 있다. 이때, 기지국(610)은 인터레스트 패킷의 수가 기지국(610)에서 지원 가능한 패킷의 수인 경우, 지원 가능함을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 D2D 클라이언트로 전송할 수 있다.
반면, 기지국(610)은 인터레스트 패킷의 수가 기지국(610)에서 지원 불가능한 패킷의 수인 경우, 수익 모델의 파라미터를 재설정할 수 있도록, 재설정된 수익 모델의 파라미터가 포함된 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 기지국(610)은 재설정된 수익 모델의 파라미터가 포함된 메시지를 D2D 클라이언트(620)로 전송할 수 있다.
이하에서는, D2D 클라이언트(620)에서 상기 수학식 3을 기반으로 인터레스트 패킷의 수를 결정하기 위한 알고리즘이 수행되는 방법 및 기지국(610)으로부터 수신된 수익 모델의 파라미터를 기반으로 알고리즘이 수행되는 방법이 구체적으로 설명될 수 있다.
먼저, D2D 클라이언트(620)는 스텝 사이즈
Figure pat00044
를 초기 설정하고, 이하의 수학식 6을 기반으로
Figure pat00045
의 범위를 산출할 수 있다.
Figure pat00046
이후, D2D 클라이언트(620)는 초기 검색 포인트를 의미하는 p를
Figure pat00047
으로 설정할 수 있고, 네트워크 비용을 산출하기 위한 함수를 하기의 수학식 7을 기반으로 정의할 수 있다.
Figure pat00048
이후, D2D 클라이언트(620)는 초기에 산출된
Figure pat00049
를 기지국(610)으로 전송할 수 있고, 이에 대한 응답으로 기지국(610)으로부터 수익 모델의 재설정된 파라미터가 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, D2D 클라이언트(620)는 수익 모델의 재설정된 파라미터를 기반으로
Figure pat00050
,
Figure pat00051
및
Figure pat00052
각각을 재설정할 수 있다.
구체적으로, D2D 클라이언트(620)는
Figure pat00053
,
Figure pat00054
및
Figure pat00055
각각을
Figure pat00056
,
Figure pat00057
및
Figure pat00058
로 재설정할 수 있다. 이후, D2D 클라이언트(620)는 설정된
Figure pat00059
이 상기 수학식 5의 범위를 만족하는 경우,
Figure pat00060
를
Figure pat00061
로 대체할 수 있다. 또한, D2D 클라이언트(620)는
Figure pat00062
및
Figure pat00063
각각을
Figure pat00064
및
Figure pat00065
로 설정할 수 있다. 이후, D2D 클라이언트(620)는 인터레스트 패킷의 수를 결정하는 알고리즘을 종료할 수 있다.
또는, D2D 클라이언트(620)는 인터레스트 패킷의 수를 결정하는 알고리즘의 종료 기준인
Figure pat00066
을 만족하는 경우,
Figure pat00067
및
Figure pat00068
각각을
Figure pat00069
및
Figure pat00070
로 설정할 수 있다. 이후, D2D 클라이언트(620)는 인터레스트 패킷의 수를 결정하는 알고리즘을 종료하거나
Figure pat00071
,
Figure pat00072
및
Figure pat00073
각각을 재설정하는 단계로 돌아갈 수 있다.
이하에서는, 도 7을 참조하여 기지국(610)에서 수익 모델의 파라미터를 재설정하기 위해 미리 설정된 알고리즘이 수행되는 방법이 구체적으로 설명될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 오프로딩 방법에서 수익 모델의 파라미터가 재설정되는 방법을 도시한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 기지국(610)은 두 개의 PID(proportional integral derivative) 컨트롤러를 포함할 수 있고, 이를 기반으로 수익 모델의 파라미터를 재설정할 수 있다. 또한, 기지국(610)은 D2D 클라이언트(620)와 셀룰러 네트워크를 기반으로 통신을 수행할 수 있다. 또한, D2D 서버(630)는 D2D 클라이언트(620)와 D2D 네트워크를 기반으로 통신을 수행할 수 있다.
먼저, 기지국(610)은 수익 모델의 파라미터 및 두 개의 PID 컨트롤러의 상수를 초기 설정할 수 있다. 이후, 기지국(610)은 기지국(610)에서 지원 가능한 인터레스트 패킷의 최대 값인
Figure pat00074
을 설정할 수 있다.
이후, 기지국(610)은 초기 설정된 수익 모델의 파라미터가 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 D2D 클라이언트(620)로 전송할 수 있다. 이후, 기지국(610)은 D2D 클라이언트(620)로부터 기지국(610)에서 전송될 인터레스트 패킷의 수를 의미하는
Figure pat00075
가 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 기지국(610)은
Figure pat00076
를 기반으로
Figure pat00077
를 산출할 수 있다. 여기서,
Figure pat00078
는 D2D 클라이언트(620)로부터 수신된 인터레스트 패킷의 수인
Figure pat00079
가 기지국(610)에서 지원 가능한 지를 의미할 수 있다. 여기서,
Figure pat00080
는 하기의 수학식 8을 기반으로 산출될 수 있다.
Figure pat00081
상기 수학식 8의
Figure pat00082
는 기지국(610)에 접속된 D2D 클라이언트의 수를 의미할 수 있고, [n]은 수익 모델의 파라미터가 재설정된 횟수를 의미할 수 있다. 이후, 기지국(610)은 데이터 패킷의 단위 가격을 의미하는
Figure pat00083
를 하기의 수학식 9를 기반으로 재설정할 수 있다.
Figure pat00084
상기 수학식 9의
Figure pat00085
,
Figure pat00086
,
Figure pat00087
및
Figure pat00088
는 데이터 패킷의 단위 가격을 재설정하기 위한 망각 요소(forgetting factor)를 의미할 수 있다. 이후, 기지국(610)은
Figure pat00089
가 최대값인 경우, 하기의 수학식 10을 기반으로 패킷 임계값을 재설정할 수 있다.
Figure pat00090
상기 수학식 10
Figure pat00091
,
Figure pat00092
및
Figure pat00093
는 PID 상수를 의미할 수 있고,
Figure pat00094
는 패킷 임계값을 재설정하기 위한 망각 요소를 의미할 수 있다. 기지국(610)은 상술한 바와 같은 과정을
Figure pat00095
이 되는 경우까지 반복적으로 수행할 수 있다.
다시, 도 6을 참조하면 D2D 클라이언트(620)는 기지국(610)으로부터 반복적으로 수신되는 수익 모델의 파라미터를 기반으로 인터레스트 패킷의 수를 최종적으로 결정할 수 있다. 이후, D2D 클라이언트(620)는 최종적으로 결정된 인터레스트 패킷의 수를 기반으로 인터레스트 패킷을 기지국(610)으로 전송할 수 있다(S604). 이와 동시에, D2D 클라이언트(620)는 D2D 서버로 전송될 인터레스트 패킷의 수를 기반으로 인터레스트패킷을 D2D 서버(630)로 전송할 수 있다(S605). 여기서, 단계 S604 및 단계 S605는 동시에 수행되는 것으로 설명되었으나, 단계 S604 및 단계 S605가 수행되는 순서는 이에 한정되지 않는다.
이후, 기지국(610) 및 D2D 서버(630) 각각은 D2D 클라이언트(620)로부터 인터레스트 패킷이 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 기지국(610)은 인터레스트 패킷이 포함된 메시지에 대한 응답으로 데이터 패킷이 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 D2D 클라이언트(620)로 전송할 수 있다(S606). 이후, D2D 서버(630)는 인터레스트 패킷이 포함된 메시지에 대한 응답으로 데이터 패킷이 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 D2D 클라이언트(620)로 전송할 수 있다(S607). 이후, D2D 클라이언트(620)는 기지국(610) 및 D2D 서버(630) 각각으로부터 데이터 패킷이 포함된 메시지를 수신할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 통신 네트워크의 제1 기지국에서 수행되는 데이터 오프로딩 방법으로서,
    상기 제1 기지국에 접속된 제1 단말로부터 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신하는 단계;
    미리 저장된 핑거 테이블(finger table)이 나타내는 라우팅 경로(routing path)에 기초하여 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터(metadata)를 요청하는 메시지를 전송하는 단계;
    상기 통신 네트워크에 포함된 제2 기지국으로부터 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터가 포함된 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 컨텐츠의 메타데이터를 기반으로 상기 제1 컨텐츠를 보유한 제2 단말이 상기 제1 단말로 상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하는 단계를 포함하는 데이터 오프로딩 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지는,
    상기 제1 컨텐츠의 ID(identity), 상기 제1 컨텐츠의 이름, 상기 제1 단말의 IP 주소 및 상기 제1 기지국의 IP 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 오프로딩 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하는 단계는,
    상기 제1 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 상기 제1 컨텐츠의 이름 및 상기 제1 컨텐츠를 보유한 상기 제2 단말의 IP 주소를 획득하는 단계;
    상기 제1 컨텐츠의 이름 및 상기 제2 단말의 IP 주소를 맵핑하여 상기 제1 기지국의 FIB(fording information base) 리스트에 저장하는 단계; 및
    상기 FIB 리스트를 기반으로 상기 제1 컨텐츠와 맵핑된 상기 제2 단말의 IP 주소를 이용하여 상기 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 상기 제2 단말로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 오프로딩 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하는 단계는,
    상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 오프로딩 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 데이터 오프로딩 방법은,
    상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하는 경우, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말로 상기 D2D 통신의 수행을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 오프로딩 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 데이터 오프로딩 방법은,
    상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하지 못하는 경우, 상기 제2 단말이 접속된 제3 기지국으로부터 상기 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 상기 제1 단말로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 오프로딩 방법.
  7. 청구항 1 에 있어서,
    상기 데이터 오프로딩 방법은,
    상기 제1 단말로부터 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 핑거 테이블이 나타내는 라우팅 경로를 기반으로 상기 제2 컨텐츠의 메타데이터를 전송하는 단계를 포함하는 데이터 오프로딩 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 데이터 오프로딩 방법은,
    상기 제2 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 상기 제2 컨텐츠의 이름과 상기 제1 단말의 IP 주소를 맵핑하여 상기 제1 기지국의 FIB 리스트에 저장하는 단계; 및
    상기 제2 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신하는 경우, 상기 FIB 리스트를 기반으로 상기 제2 컨텐츠와 맵핑된 상기 제1 단말의 IP 주소를 이용하여 상기 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 상기 제1 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 오프로딩 방법.
  9. 통신 네트워크에서 데이터 오프로딩 방법을 수행하는 제1 기지국으로서,
    프로세서(processor); 및
    상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 제1 기지국에 접속된 제1 단말로부터 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신하고;
    미리 저장된 핑거 테이블(finger table)이 나타내는 라우팅 경로(routing path)에 기초하여 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터(metadata)를 요청하는 메시지를 전송하고;
    상기 통신 네트워크에 포함된 제2 기지국으로부터 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터가 포함된 메시지를 수신하고; 그리고
    상기 제1 컨텐츠의 메타데이터를 기반으로 상기 제1 컨텐츠를 보유한 제2 단말이 상기 제1 단말로 상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 컨텐츠의 메타데이터를 요청하는 메시지는,
    상기 제1 컨텐츠의 ID(identity), 상기 제1 컨텐츠의 이름, 상기 제1 단말의 IP 주소 및 상기 제1 기지국의 IP 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 제1 컨텐츠를 전송하도록 통신을 지원하는 경우, 상기 제1 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 상기 제1 컨텐츠의 이름 및 상기 제1 컨텐츠를 보유한 상기 제2 단말의 IP 주소를 획득하고;
    상기 제1 컨텐츠의 이름 및 상기 제2 단말의 IP 주소를 맵핑하여 상기 제1 기지국의 FIB(fording information base) 리스트에 저장하고; 그리고
    상기 FIB 리스트를 기반으로 상기 제1 컨텐츠와 맵핑된 상기 제2 단말의 IP 주소를 이용하여 상기 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 상기 제2 단말로 전송하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하는지를 판단하도록 더 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하는 경우, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말로 상기 D2D 통신의 수행을 지시하는 지시자가 포함된 메시지를 전송하도록 더 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 간의 거리가 D2D 통신의 기준을 만족하지 못하는 경우, 상기 제2 단말이 접속된 제3 기지국으로부터 상기 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 수신하고; 그리고
    상기 제1 컨텐츠가 포함된 메시지를 상기 제1 단말로 전송하도록 더 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  15. 청구항 9 에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 제1 단말로부터 제2 컨텐츠의 등록을 요청하는 메시지를 수신하고; 그리고
    상기 핑거 테이블이 나타내는 라우팅 경로를 기반으로 상기 제2 컨텐츠의 메타데이터를 전송하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 제2 컨텐츠의 메타데이터에 포함된 상기 제2 컨텐츠의 이름과 상기 제1 단말의 IP 주소를 맵핑하여 상기 제1 기지국의 FIB 리스트에 저장하고; 그리고
    상기 제2 컨텐츠를 요청하는 메시지를 수신하는 경우, 상기 FIB 리스트를 기반으로 상기 제2 컨텐츠와 맵핑된 상기 제1 단말의 IP 주소를 이용하여 상기 제1 컨텐츠를 요청하는 메시지를 상기 제1 단말로 전송하도록 더 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
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