WO2010090381A1 - 무선 피어투피어 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송을 위한 분산형 피어 발견 방법 - Google Patents

무선 피어투피어 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송을 위한 분산형 피어 발견 방법 Download PDF

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WO2010090381A1
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terminal
peer
request signal
signal
multimedia data
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PCT/KR2009/004374
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김종원
윤하영
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광주과학기술원
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless peer-to-peer network, and more particularly, to a distributed peer discovery method for transmitting multimedia data in a wireless peer-to-peer network.
  • Peer to Peer refers to a technology for sharing digital resources together through direct exchange without a server between other devices such as computers.
  • P2P services include file exchange and chat such as messenger.
  • Wireless P2P applies this P2P technology to wireless terminals such as mobile phones.
  • On-demand data distribution technology in wireless P2P environment is an essential element in the coming ubiquitous environment.
  • FIG. 1 is a reference diagram for briefly explaining a process of finding a peer for importing necessary data using a carrier sense multiple access / collision avoidance (CSMA / CA) scheme in a wireless peer-to-peer environment.
  • CSMA / CA carrier sense multiple access / collision avoidance
  • the mobile node MN requesting data transmits a signal requesting the data to the periphery thereof. Then, the terminals within the transmission range of the mobile node (MN) receives the signal, and the terminals (N1, ..., N5) having the data sends a response signal, respectively. The mobile node (MN) selects the terminal that sent the first response signal and receives data from the terminal. This approach is a contention-based media access control scheme.
  • an inappropriate peer may be selected.
  • a peer may be unable to guarantee QoS due to poor channel conditions, or may be limited in its original function due to insufficient capacity of an idle buffer by sending data to another device, or data transfer to another device due to low remaining battery capacity.
  • a peer that is not suitable for doing this may be selected.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is a wireless peer-to-peer network system, a distributed peer discovery method, which guarantees QoS in the transmission of multimedia data in a wireless peer-to-peer network, and considers the capacity of the idle buffer and the remaining battery capacity.
  • a method of responding to a request signal for requesting transmission of multimedia data is provided.
  • a distributed peer discovery method for multimedia data transmission in a wireless peer-to-peer network includes: (a) surrounding a request signal including information on multimedia data requested by the first terminal; Transmitting to the terminals; (b) when at least one second terminal having the requested multimedia data receives the request signal, the signal-to-interference noise ratio of the request signal, the idle playback buffer capacity of the second terminal, and the remaining battery capacity of the second terminal; Determining a backoff period according to at least one of the following: transmitting a response signal to the first terminal after waiting for the determined backoff period; And (c) transmitting a message requesting transmission of the multimedia data to a second terminal that has transmitted a response signal first received from the first terminal.
  • the backoff period may be shorter as the idle regeneration buffer capacity of the second terminal increases.
  • the backoff period may be shorter as the remaining battery capacity of the second terminal increases.
  • the backoff period may be determined by further considering at least one of the idle playback buffer capacity of the first terminal and the remaining battery capacity of the first terminal.
  • step (a) the first terminal transmits a parameter value reflecting at least one of the idle playback buffer capacity of the first terminal and the remaining battery capacity of the first terminal to the neighboring terminals through the request signal.
  • step (b) the backoff period may be determined according to the transmitted parameter value.
  • the backoff period may be shorter as the idle playback buffer capacity of the first terminal is smaller.
  • a method for responding to a request signal for requesting transmission of multimedia data in a wireless peer-to-peer network includes: (a) receiving the request signal at a wireless terminal; (b) calculating a backoff period according to at least one of a signal-to-interference noise ratio of the request signal, an idle refresh buffer capacity of the wireless terminal, and a residual battery capacity of the wireless terminal; And (c) transmitting a response signal to the requesting terminal that has transmitted the request signal after waiting for the calculated backoff period.
  • the backoff period is calculated to be inversely proportional to the signal-to-interference noise ratio of the request signal.
  • the backoff period may be calculated to be inversely proportional to the idle playback buffer capacity of the wireless terminal.
  • step (b) it is preferable to calculate the backoff period to be inversely proportional to the remaining battery capacity of the wireless terminal.
  • the request signal may include a parameter value proportional to an idle playback buffer capacity of the requesting terminal or a residual battery capacity of the requesting terminal, and the step (b) may calculate the backoff period to be proportional to the parameter value. have.
  • a wireless peer-to-peer network system includes: a first terminal for transmitting a request signal including information on multimedia data to request to neighboring terminals; And a terminal having the requested multimedia data, and upon receiving the request signal, a backoff period according to at least one of a signal-to-interference noise ratio of the request signal, an idle buffer capacity of the second terminal, and a residual battery capacity of the second terminal. And a second terminal transmitting a response signal to the first terminal after waiting for the determined backoff period, wherein the first terminal transmits the multimedia data to the second terminal transmitting the first received response signal. Characterized by transmitting a message requesting the transmission of.
  • a terminal for transmitting multimedia data may be selected in consideration of QoS of the idle buffer and remaining battery capacity when guaranteeing QoS when transmitting multimedia data in a wireless peer-to-peer network.
  • FIG. 1 is a reference diagram for briefly explaining a process of finding a peer for importing necessary data using a carrier sense multiple access / collision avoidance (CSMA / CA) scheme in a wireless peer-to-peer environment.
  • CSMA / CA carrier sense multiple access / collision avoidance
  • FIG. 2 is a reference diagram for describing a distributed peer discovery method in a wireless peer-to-peer network system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a reference diagram for explaining a distributed peer discovery method of two mobile nodes in a wireless peer-to-peer network system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of discovering a peer and requesting multimedia data in a requesting terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of responding to a request signal and providing multimedia data in a response terminal according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is an example of a timeline between one requesting terminal and three response terminals.
  • 7 is another example of a timeline between one requesting terminal and three response terminals.
  • the mobile node (MN) which is a terminal for requesting multimedia data, transmits a request signal including information on multimedia data to be requested to neighboring terminals.
  • the information about the multimedia data to be requested may include, for example, the segment number of the specific multimedia content.
  • the mobile node MN may broadcast a request signal to the surroundings.
  • Each of the neighboring terminals includes a backoff timer and independently determines a backoff duration.
  • the terminals N1, ..., N5 having the requested multimedia data wait for each independently determined backoff period and then respond that the terminal has corresponding multimedia data and can provide it to the mobile node MN.
  • the mobile node sends an ACK message, which is a message requesting the transmission of the multimedia data, to the terminal that transmits the response signal first received, thereby connecting to each other and downloading the multimedia data from the terminal.
  • a terminal requesting multimedia data is referred to as a "request terminal” and a terminal responding to the terminal is referred to as a “response terminal”.
  • the backoff period T n of each of the responding terminals N1, ..., N5 is first determined in accordance with the signal to interference noise ratio of the request signal. Since the higher the signal-to-interference noise ratio, the higher the QoS of the transmitted data, the mobile node (MN) should be able to select a terminal having a higher signal-to-interference noise ratio. Therefore, in this embodiment, the higher the signal-to-interference noise ratio of the request signal in each response terminal (N n ), the shorter the back off period is determined.
  • the backoff period T n is determined according to the idle playback buffer capacity of the response terminal N n .
  • each response terminal N n provides the multimedia data which it has to the requesting terminal MN, it is not limited to the service which it wishes to provide itself, for example, the function which reproduces multimedia data by itself. Therefore, the mobile node MN should be able to select a terminal having a larger idle playback buffer capacity.
  • the backoff period is determined to be shorter as the idle playback buffer capacity becomes larger in each response terminal N n .
  • the backoff period T n is determined according to the remaining battery capacity of each response terminal N n .
  • the remaining battery capacity is not sufficient, a situation in which all of the requested data cannot be transmitted occurs, or even if transmission is possible, the battery is consumed a lot, and as a result, the service of the terminal itself is limited. Therefore, the requesting terminal MN should be able to select a response terminal with more residual battery capacity.
  • the backoff period is determined to be shorter as the remaining battery capacity at each response terminal N n is larger.
  • the determination of the backoff period can be made in accordance with one or both of the above three factors. For example, if the battery capacity is sufficient, the backoff period may be determined by considering the signal-to-interference noise ratio and the idle regeneration buffer capacity.
  • a function for determining the backoff period will be referred to as a score function.
  • the signal-to-interference noise ratio of the request signal transmitted from the request terminal MN to the n-th response terminal N n is SINR n req
  • the idle buffer capacity and the remaining battery capacity of the n-th response terminal N n are respectively L n.
  • the score function can be represented by f (SINR n req , L n buffer , T n battery ), the relationship can be expressed as the following equation. That is, the score function is calculated to be inversely proportional to SINR n req , L n buffer and T n battery .
  • the requesting terminal MN receives a higher signal-to-interference noise ratio, a larger idle playback buffer capacity, and a larger residual battery capacity so that the response terminal can download the multimedia data. It is selected as a terminal.
  • the conventional concept of selecting a terminal that has sent a response signal that arrives first can be applied as it is.
  • the wireless peer-to-peer network there may be several terminal pairs that want to exchange multimedia data.
  • both terminals want to download data at a similar time in a limited channel, the priority needs to be appropriately selected.
  • the idle playback buffer is small during pseudo-streaming, it will be shorter to play without additional downloads. Therefore, for smooth playback, it is necessary to make such a terminal use the resource first.
  • the smaller the idle playback buffer capacity of the terminal requesting the multimedia data the shorter the backoff period of the terminal responding thereto is shorter so that the terminal having the smaller idle playback buffer capacity can download the data first.
  • a parameter value reflecting its idle playback buffer capacity is transmitted through the request signal.
  • the priority needs to be appropriately selected. At this time, it is necessary to give priority to the terminal with a small residual battery capacity. This is because the terminal, which has a short battery time, needs to provide a service first.
  • the smaller the remaining battery capacity of the terminal requesting the multimedia data the shorter the backoff period of the terminal responding thereto, so that the terminal having the smaller residual battery capacity can download the data first.
  • the terminal when a terminal requesting multimedia data broadcasts a request signal, the terminal transmits a parameter value reflecting the idle playback buffer capacity and the remaining battery capacity thereof through the request signal.
  • T req is f (L, T )
  • the relationship may be expressed as the following equation. That is, the parameter T req is calculated to be proportional to L and T, respectively.
  • the backoff period BD n of the nth response terminal may be determined by reflecting the above T req as shown in the following equation.
  • N score is a value calculated by the responding terminal itself
  • T req is a value received by the responding terminal through the request signal from the requesting terminal.
  • N score * T req is determined as an integer between 0 and the contention window (CW) value
  • MAC_SlotTime is slot time defined in the IEEE 802.11 PHYs standard
  • CW max [VO] is the maximum contention window value of AC-VO in IEEE 802.11e.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of discovering a peer and requesting multimedia data at a requesting terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a request signal and response to multimedia data at a response terminal according to an embodiment of the present invention. It is a flow chart showing a process for providing. Processes according to the present embodiment may be performed in a media access control layer (MAC) layer.
  • MAC media access control layer
  • T req is calculated according to these values (step 420). .
  • T req is determined to be larger as the idle regeneration buffer capacity and the remaining battery capacity are larger.
  • a request signal including a segment number, which is information about the multimedia data to be requested, and the calculated T req value is transmitted in a broadcast manner. Then, it is checked whether a response signal is received (step 440), and if it is not received after a predetermined time, the process returns to step 420 again and repeats steps 420 and 430.
  • an ACK message which is a message requesting transmission of data, is transmitted to the terminal that transmitted the response signal (step 450).
  • a backoff period is obtained with the T req value included in the request signal, the signal-to-interference noise ratio SINR req of the request signal, the idle regeneration buffer capacity L buffer , and the remaining battery capacity T req .
  • the embedded backoff timer is started in operation 530. If a response signal is received from the other terminal in response to the request signal before the backoff period elapses (step 540), the other terminal responds first, so the backoff timer is stopped (step 545). When the backoff timer has elapsed by the calculated backoff period (step 550), a response signal in response to the request signal is transmitted to the requesting terminal (step 560).
  • the request terminal transmits an Ack message requesting the transmission of data, and when the Ack message is received (step 570), the requested terminal transmits the requested data to the requesting terminal (step 580).
  • FIG. 6 illustrates an example of a timeline between one request terminal and three response terminals, wherein the three response terminals have different idle playback buffer capacity and remaining battery capacity.
  • the requesting terminal transmits the segment number and T req value of the data to be requested to the neighboring terminals through the request signal.
  • the signal-to-interference noise ratio of the request signal in the first to third response terminals is equal to 1 dB
  • the remaining battery capacity is the second and third response terminals
  • the idle regeneration buffer capacity is the first and third.
  • the answering terminal is the largest. Therefore, the backoff period calculated at each response terminal is calculated as the third response terminal is the shortest, and as shown, the backoff timer is set. Then, the third response terminal set to the shortest backoff period first transmits the response signal to the requesting terminal.
  • the response signals are also received by the first response terminal and the second response terminal, which stop the backoff timer and do not respond because the response signal was received before the elapse of the backoff period.
  • the request terminal receiving the response signal from the third responding terminal transmits the Ack message.
  • the third response terminal receiving the acknowledgment message transmits data to the requesting terminal after the synchronization with the requesting terminal is made. When the transmission of data is complete, the messages are exchanged with each other to disconnect.
  • FIG. 7 is another example of a timeline between one requesting terminal and three response terminals, wherein the three response terminals have the same idle playback buffer capacity and the remaining battery capacity and different signal-to-interference noise ratios.
  • the signal-to-interference noise ratio of the third response terminal is the highest as 3dB
  • the backoff period calculated at each response terminal is calculated to be the shortest in the third response terminal. Therefore, the third response terminal first transmits the response signal to the requesting terminal, and the rest of the operation is the same as that of FIG.
  • the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (for example, a CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (for example, the Internet). Storage medium).

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Abstract

무선 피어투피어 네트워크 시스템, 무선 피어투피어 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송을 위한 분산형 피어 발견 방법, 그리고 무선 피어투피어 네트워크에서 멀티미디어 데이터 전송을 요청하는 리퀘스트 신호에 응답하는 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 무선 피어투피어 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송을 위한 분산형 피어 발견 방법은, 제1 단말에서 요청할 멀티미디어 데이터에 관한 정보를 포함하는 리퀘스트 신호를 주변 단말들로 전송하는 단계; 상기 요청된 멀티미디어 데이터를 가지는 적어도 하나의 제2 단말이 상기 리퀘스트 신호를 수신하면, 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비와 상기 제2 단말의 유휴 재생버퍼 용량과 상기 제2 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나에 따라서 백오프 기간을 결정하고, 상기 결정된 백오프 기간 동안 대기한 후 리스폰스 신호를 상기 제1 단말로 전송하는 단계; 및 상기 제1 단말에서 최초로 수신되는 리스폰스 신호를 전송한 제2 단말로 상기 멀티미디어 데이터의 전송을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 피어투피어 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송을 위한 분산형 피어 발견 방법
본 발명은 무선 피어투피어 네트워크에 관한 것으로 보다 상세하게는 무선 피어투피어 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송을 위한 분산형 피어 발견 방법에 관한 것이다.
피어투피어(Peer to Peer : P2P)는 컴퓨터 등 다른 디바이스 간에 서버 없이 직접적인 교환을 통해 디지털 자원을 함께 공유하는 기술을 말한다. P2P 서비스로는 파일 교환, 메신저와 같은 채팅 등이 있다. 무선 P2P는 이러한 P2P기술을 휴대폰과 같은 무선 단말에 적용한 것이다. 무선 P2P 환경에서 요청 기반(on-demand) 데이터 분배 기술은 도래할 유비쿼터스 환경에서 필수적인 요소기술이다.
도 1은 무선 피어투피어 환경에서 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식을 이용하여 필요한 데이터를 가져올 피어를 발견하는 과정을 간략하게 설명하기 위한 참고도이다.
데이터를 요청하는 모바일 노드(MN)는 그 주변으로 해당 데이터를 요청하는 신호를 전송한다. 그러면, 모바일 노드(MN)의 전송 범위 안에 있는 단말들이 그 신호를 수신하고, 해당 데이터를 가지는 단말들(N1, ..., N5)이 각각 응답 신호를 보낸다. 모바일 노드(MN)는 최초로 도착한 응답 신호를 보낸 단말을 선택하여 그 단말로부터 데이터를 전송받는다. 이러한 방식이 경쟁 기반(contention-based) 매체 접근 제어 방식이다.
한편, 핸드폰 등 무선 단말의 성능 향상으로 인하여 유선 환경 뿐 아니라 무선 환경에서도 디지털 이미지와 동영상 등 멀티미디어 데이터의 사용이 증가되고 있으며 상호 교환 욕구 역시 늘어나고 있다. 이러한 멀티미디어 데이터의 경우 QoS(Quality of Service)가 보장되어야 하고, 다운로드 동안에 데이터를 확인하거나 재생을 수행하는 의사 스트리밍(pseudo streaming)이 지원되어야 한다.
상기된 방식에 따르면 적절하지 않은 피어가 선택될 수가 있다. 예를 들어 채널 상태가 열악하여 QoS를 보장하기 어렵거나, 다른 기기로 데이터를 전송함으로써 유휴 버퍼의 용량이 모자라 본래의 기능을 제한받게 될 수 있는 피어, 또는 잔류 배터리 용량이 작아서 다른 기기로 데이터 전송을 하기에 적합하지 않은 피어가 선택될 수 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 피어투피어 네트워크에서 멀티미디어 데이터의 전송 시에 QoS를 보장하고 유휴버퍼의 용량과 잔류 배터리 용량을 고려하는 무선 피어투피어 네트워크 시스템, 분산형 피어 발견 방법, 그리고 멀티미디어 데이터 전송을 요청하는 리퀘스트 신호에 응답하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 무선 피어투피어 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송을 위한 분산형 피어 발견 방법은, (a) 제1 단말에서 요청할 멀티미디어 데이터에 관한 정보를 포함하는 리퀘스트 신호를 주변 단말들로 전송하는 단계; (b) 상기 요청된 멀티미디어 데이터를 가지는 적어도 하나의 제2 단말이 상기 리퀘스트 신호를 수신하면, 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비와 상기 제2 단말의 유휴 재생버퍼 용량과 상기 제2 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나에 따라서 백오프 기간을 결정하고, 상기 결정된 백오프 기간 동안 대기한 후 리스폰스 신호를 상기 제1 단말로 전송하는 단계; 및 (c) 상기 제1 단말에서 최초로 수신되는 리스폰스 신호를 전송한 제2 단말로 상기 멀티미디어 데이터의 전송을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (b) 단계는 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비가 높을수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 제2 단말의 유휴 재생버퍼 용량이 클수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 제2 단말의 잔류 배터리 용량이 클수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 제1 단말의 유휴 재생버퍼 용량과 상기 제1 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 백오프 기간을 결정할 수 있다.
이때 상기 (a) 단계에서 상기 제1 단말은 상기 리퀘스트 신호를 통하여 상기 제1 단말의 유휴 재생버퍼 용량 및 상기 제1 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나가 반영된 파라미터 값을 상기 주변 단말들로 전송하고, 상기 (b) 단계는 상기 전송된 파라미터 값에 따라서 상기 백오프 기간을 결정할 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 제1 단말의 유휴 재생버퍼 용량이 작을수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 제1 단말의 잔류 배터리 용량이 작을수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 무선 피어투피어 네트워크에서 멀티미디어 데이터 전송을 요청하는 리퀘스트 신호에 응답하는 방법은, (a) 무선 단말에서 상기 리퀘스트 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비와 상기 무선 단말의 유휴 재생버퍼 용량과 상기 무선 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나에 따라서 백오프 기간을 계산하는 단계; 및 (c) 상기 계산된 백오프 기간 동안 대기한 후 상기 리퀘스트 신호를 전송한 요청 단말로 리스폰스 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (b) 단계는 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비에 반비례하도록 상기 백오프 기간을 계산하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 무선 단말의 유휴 재생버퍼 용량에 반비례하도록 상기 백오프 기간을 계산하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 무선 단말의 잔류 배터리 용량에 반비례하도록 상기 백오프 기간을 계산하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 리퀘스트 신호는 상기 요청 단말의 유휴 재생버퍼 용량 또는 상기 요청 단말의 잔류 배터리 용량에 비례하는 파라미터 값을 포함하고, 상기 (b) 단계는 상기 파라미터 값에 비례하도록 상기 백오프 기간을 계산할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 무선 피어투피어 네트워크 시스템은, 요청할 멀티미디어 데이터에 관한 정보를 포함하는 리퀘스트 신호를 주변 단말들로 전송하는 제1 단말; 및 상기 요청된 멀티미디어 데이터를 가지는 단말로서, 상기 리퀘스트 신호를 수신하면 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비와 상기 제2 단말의 유휴버퍼 용량과 상기 제2 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나에 따라서 백오프 기간을 결정하고, 상기 결정된 백오프 기간 동안 대기한 후 리스폰스 신호를 상기 제1 단말로 전송하는 제2 단말을 포함하고, 상기 제1 단말은 최초로 수신되는 리스폰스 신호를 전송한 제2 단말로 상기 멀티미디어 데이터의 전송을 요청하는 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기된 본 발명에 따르면 무선 피어투피어 네트워크에서 멀티미디어 데이터의 전송 시에 QoS를 보장하고 유휴버퍼의 용량과 잔류 배터리 용량을 고려하여 멀티미디어 데이터를 전송할 단말이 선택될 수 있다.
도 1은 무선 피어투피어 환경에서 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식을 이용하여 필요한 데이터를 가져올 피어를 발견하는 과정을 간략하게 설명하기 위한 참고도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 피어투피어 네트워크 시스템에서의 분산형 피어 발견 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 피어투피어 네트워크 시스템에서의 두 모바일 노드의 분산형 피어 발견 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 요청 단말에서 피어를 발견하고 멀티미디어 데이터를 요청하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 응답 단말에서 리퀘스트 신호에 응답하고 멀티미디어 데이터를 제공하는 과정을 나타낸 흐름도이다.]
도 6은 하나의 요청 단말과 세 응답 단말 간의 타임라인의 일 예이다.
도 7은 하나의 요청 단말과 세 응답 단말 간의 타임라인의 다른 예이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 피어투피어 네트워크 시스템에서의 분산형 피어 발견 방법을 설명하기 위한 참고도이다. 멀티미디어 데이터를 요청하는 단말인 모바일 노드(MN)는 그 주변 단말들로 요청할 멀티미디어 데이터에 관한 정보를 포함하는 리퀘스트 신호(request signal)를 전송한다. 요청할 멀티미디어 데이터에 관한 정보는 예를 들면 특정 멀티미디어 컨텐츠의 세그먼트 번호를 포함할 수 있다. 이때 모바일 노드(MN)는 리퀘스트 신호를 주변으로 브로드캐스트할 수 있다. 주변의 단말들 각각은 백오프 타이머를 구비하고 있으며, 독립적으로 백오프 기간(backoff duration)을 결정한다. 요청된 멀티미디어 데이터를 가지는 단말들(N1, ..., N5)은 각각 독립적으로 결정된 백오프 기간 동안 대기한 후 자신이 해당 멀티미디어 데이터를 가지고 있으며 모바일 노드(MN)로 제공할 수 있음을 나타내는 리스폰스 신호(response signal)를 전송한다. 그러면 모바일 노드(MN)는 최초로 수신되는 리스폰스 신호를 전송한 단말로 멀티미디어 데이터의 전송을 요청하는 메시지인 애크(ACK) 메시지를 보냄으로써 서로 간에 연결이 이루어져 멀티미디어 데이터를 그 단말로부터 다운로드받게 된다.
이하에서, 단말들(N1, ..., N5)이 백오프 기간을 결정하는 방식에 관하여 설명한다. 이하 설명에서 멀티미디어 데이터를 요청하는 단말을 "요청 단말"이라 부르고 그에 응답하는 단말을 "응답 단말"이라 부르기로 한다.
응답 단말들(N1, ..., N5) 각각의 백오프 기간(Tn)은, 첫째로 리퀘스트 신호의 신호대 간섭 잡음비(signal to interference noise ratio)에 따라 결정된다. 상기 신호대 간섭잡음비가 높을수록 전송되는 데이터의 QoS가 더 우수할 것이므로, 모바일 노드(MN)는 신호대 간섭잡음비가 더 높은 단말을 선택할 수 있어야 한다. 따라서 본 실시예에서는 각 응답 단말(Nn)에서 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비가 높을수록 백오프 기간이 짧게 결정되도록 한다.
둘째로, 백오프 기간(Tn)은 응답 단말(Nn)의 유휴 재생버퍼 용량에 따라 결정된다. 각 응답 단말(Nn)은 요청 단말(MN)로 자신이 가지는 멀티미디어 데이터를 제공하더라도 자체적으로 제공하고자 하는 서비스, 예를 들면 자체적으로 멀티미디어 데이터를 재생하는 기능에 제한을 받아서는 아니 된다. 따라서 모바일 노드(MN)는 유휴 재생버퍼 용량이 더 큰 단말을 선택할 수 있어야 한다. 본 실시예에서는 각 응답 단말(Nn)에서 유휴 재생버퍼 용량이 클수록 백오프 기간이 짧게 결정되도록 한다.
셋째로, 백오프 기간(Tn)은 각 응답 단말(Nn)의 잔류 배터리 용량에 따라 결정된다. 멀티미디어 데이터를 다른 단말로 전송하기 위해서는 배터리 소비가 늘어날 수 밖에 없다. 따라서 잔류 배터리 용량이 충분하지 않다면 요청된 데이터를 모두 전송하지 못하는 사태가 발생하거나, 전송이 가능하더라도 배터리를 많이 소비함으로써 결과적으로 그 단말 자체의 서비스 제공에 제한을 받게 된다. 따라서 요청 단말(MN)은 잔류 배터리 용량이 더 많은 응답 단말을 선택할 수 있어야 한다. 본 실시예에는 각 응답 단말(Nn)에서 잔류 배터리 용량이 클수록 백오프 기간이 짧게 결정되도록 한다.
백오프 기간의 결정은 상기된 세 가지 요인들 중 하나 또는 둘만에 따라서 결정되도록 할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 일반적으로 배터리의 용량이 충분한 환경이라면 신호대 간섭잡음비와 유휴 재생버퍼 용량을 함께 고려하여 백오프 기간을 결정할 수 있을 것이다.
본 실시예에서, 백오프 기간의 결정을 위한 함수를 스코어 펑션(score function)이라 명명하기로 하자. 요청 단말(MN)로부터 제n 응답 단말(Nn)로 전송된 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비를 SINRn req라 하고, 제n 응답 단말(Nn)의 유휴버퍼 용량 및 잔류 배터리 용량을 각각 Ln buffer 및 Tn battery 라 하면, 스코어 펑션은 f(SINRn req, Ln buffer, Tn battery)로 나타낼 수 있고, 그 관계는 다음 수학식과 같이 표현될 수 있다. 즉, 스코어 펑션은 SINRn req, Ln buffer 및 Tn battery 에 각각 반비례하도록 계산된다.
수학식 1
Figure PCTKR2009004374-appb-M000001
이러한 스코어 펑션에 비례하도록 백오프 기간을 결정한다면, 결과적으로 요청 단말(MN)에서는 신호대 간섭잡음비가 더 높고, 유휴 재생버퍼 용량이 더 크고, 잔류 배터리 용량이 더 많은 응답 단말이 멀티미디어 데이터를 다운로드받을 단말로 선택된다. 게다가, 네트워크에는 추가적인 오버헤드가 발생하지 않으며 먼저 도착한 리스폰스 신호를 보낸 단말을 선택하는 종래의 컨셉을 그대로 적용할 수 있게 된다.
한편, 무선 피어투피어 네트워크에서 멀티미디어 데이터를 주고 받기를 원하는 단말 쌍은 여러 개가 될 수 있다. 한정된 채널에서 비슷한 시간에 두 단말이 모두 데이터를 다운로드하고자 할 때 그 우선순위가 적절하게 선정될 필요가 있다. 의사 스트리밍 시에 유휴 재생버퍼의 용량이 적다면 추가적인 다운로드 없이 재생할 수 있는 시간이 짧게 된다. 따라서 원활한 재생을 위해서는 이러한 단말이 먼저 자원을 이용하도록 할 필요가 있다. 본 실시예에서는 멀티미디어 데이터를 요청하는 단말의 유휴 재생버퍼 용량이 작을수록 그에 응답하는 단말의 백오프 기간을 짧게 결정함으로써 유휴 재생버퍼 용량이 보다 작은 단말이 먼저 데이터를 다운로드받을 수 있도록 한다. 이를 위해서 본 실시예에서는 멀티미디어 데이터를 요청하는 단말이 리퀘스트 신호를 브로드캐스트할 때 자신의 유휴 재생버퍼 용량이 반영된 파라미터 값을 리퀘스트 신호를 통하여 전송한다.
도 3을 참조하면, 모바일 노드 MN1과 모바일 노드 MN2가 각각 리퀘스트 신호 1과 리퀘스트 신호 2를 브로드캐스트했다고 가정하고, MN1이 MN2보다 유휴버퍼 용량이 작다고 가정하자. 그리고 단말 Na는 리퀘스트 신호 1에, 단말 Nb는 리퀘스트 신호 2에 응답하여 리스폰스 신호를 보내려 한다. 본 실시예에 의하면 MN1이 MN2보다 유휴버퍼 용량이 작으므로, Na의 백오프 기간이 단말 Nb의 그것보다 짧게 결정되어 Na의 리스폰스 신호가 먼저 MN1로 전송되고, 따라서 Na와 MN1 간에 먼저 데이터의 송수신이 일어나게 된다.
나아가, 멀티미디어 데이터를 요청하는 두 단말의 잔류 배터리 용량이 다른 경우에도 그 우선순위가 적절하게 선정될 필요가 있다. 이때에는 잔류 배터리 용량이 적은 단말에게 우선순위를 부여할 필요가 있다. 왜냐하면 배터리 시간이 얼마 남지 않은 단말이 먼저 서비스를 제공할 필요가 있기 때문이다. 본 실시예에서는 멀티미디어 데이터를 요청하는 단말의 잔류 배터리 용량이 작을수록 그에 응답하는 단말의 백오프 기간을 짧게 결정함으로써 잔류 배터리 용량이 보다 작은 단말이 먼저데이터를 다운로드받을 수 있도록 한다. 이를 위해서 본 실시예에서는 멀티미디어 데이터를 요청하는 단말이 리퀘스트 신호를 브로드캐스트할 때 상기된 유휴 재생버퍼 용량과 더불어 자신의 잔류 배터리 용량이 반영된 파라미터 값을 리퀘스트 신호를 통하여 전송한다.
요청 단말의 유휴 재생버퍼 용량 및 잔류 배터리 용량을 각각 L 및 T라 하고, 리퀘스트 신호를 통하여 전송할 유휴 재생버퍼 용량과 잔류 배터리 용량이 반영된 파라미터 값을 Treq라 하면, Treq는 f(L, T)로 나타낼 수 있고, 그 관계는 다음 수학식과 같이 표현될 수 있다. 즉, 파라미터 Treq는 L 및 T에 각각 비례하도록 계산된다.
수학식 2
Figure PCTKR2009004374-appb-M000002
상기된 스코어 펑션(score function)의 값을 Nscore라 하면, 상기된 Treq를 함께 반영하여 다음 수학식과 같이 제 n 응답 단말의 백오프 기간 BDn을 결정할 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2009004374-appb-M000003
Nscore 는 응답 단말에서 자체적으로 계산되는 값이고, Treq 는 응답 단말이 요청 단말로부터 리퀘스트 신호를 통하여 받은 값이다. 상기 수학식에서 Nscore * Treq 가 0과 경쟁윈도(CW) 값 사이의 정수로 결정되고, SlotT는 전역변수로서 SlotT = MAC_SlotTime*CWmax[VO]가 될 수 있다. 여기서, MAC_SlotTime은 IEEE 802.11 PHYs 표준에서 정의되는 슬롯타임이며, CWmax[VO]는 IEEE 802.11e에서 AC-VO의 최대 경쟁윈도 값이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 요청 단말에서 피어를 발견하고 멀티미디어 데이터를 요청하는 과정을 나타낸 흐름도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 응답 단말에서 리퀘스트 신호에 응답하고 멀티미디어 데이터를 제공하는 과정을 나타낸 흐름도이다. 본 실시예에 따른 과정들은 매체 접근 제어(media access control layer : MAC) 계층에서 이루어질 수 있다.
도 4를 참조하여 요청 단말의 동작을 설명한다.
상위 계층으로부터 데이터의 전송 요청(예를 들어 특정 멀티미디어 컨텐츠의 세그먼트 번호)가 수신되면(410단계), 유휴 재생버퍼 용량과 잔류 배터리 용량을 체크하고 이들 값에 따라서 Treq를 계산한다(420단계). 이미 설명한 바와 같이 Treq는 유휴 재생버퍼 용량과 잔류 배터리 용량이 클수록 큰 값으로 결정된다.
그리고 요청할 멀티미디어 데이터에 관한 정보인 세그먼트 번호와 상기 계산된 Treq 값을 포함하는 리퀘스트 신호를 브로드캐스트 방식으로 전송한다(430단계). 그 다음, 리스폰스 신호가 수신되는지 체크하고(440단계), 일정 시간이 지난 후에도 수신되지 않는다면 다시 420단계로 돌아가서 420 단계 및 430단계를 반복한다.
리스폰스 신호가 수신되면, 그 리스폰스 신호를 전송한 단말로 데이터의 전송을 요청하는 메시지인 애크(ACK) 메시지를 전송한다(450단계).
도 5를 참조하여 응답 단말의 동작을 설명한다.
요청 단말로부터 리퀘스트 신호를 수신하면(510단계), 리퀘스트 신호에 포함된 Treq 값, 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비 SINRreq, 유휴 재생버퍼 용량 Lbuffer, 그리고 잔류 배터리 용량 Treq를 가지고 백오프 기간을 계산하고(520단계), 내장된 백오프 타이머를 스타트시킨다(530단계). 백오프 기간이 경과되기 전에 다른 단말로부터 리퀘스트 신호에 응답하는 리스폰스 신호가 수신되면(540단계), 다른 단말이 먼저 응답한 것이므로 백오프 타이머를 중지시키고(545단계) 종료한다. 계산된 백오프 기간만큼 백오프 타이머가 경과되면(550단계), 리퀘스트 신호에 응답하는 리스폰스 신호를 요청 단말로 전송한다(560단계). 요청 단말이 데이터의 전송을 요청하는 애크 메시지를 전송하고, 애크 메시지가 수신되면(570단계), 요청된 데이터를 요청 단말로 전송한다(580단계).
도 6은 하나의 요청 단말과 세 응답 단말 간의 타임라인의 일 예로서, 세 응답 단말이 유휴 재생버퍼 용량 및 잔류 배터리 용량이 서로 다른 경우이다.
요청 단말이 요청할 데이터의 세그먼트 번호와 Treq 값을 리퀘스트 신호를 통하여 주변 단말들로 전송한다. 도 6을 참조하면, 제1 내지 제3 응답 단말에서의 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비는 1dB로 동일하며, 잔류 배터리 용량은 제2 및 제3 응답 단말이, 유휴 재생버퍼 용량은 제1 및 제3 응답 단말이 가장 크다. 따라서 각 응답 단말에서 계산되는 백오프 기간은 제3 응답 단말이 가장 짧은 것으로 계산되고, 그에 따라 도시된 바와 같이 백오프 타이머가 설정된다. 그러면 가장 짧은 백오프 기간으로 설정된 제3 응답 단말이 가장 먼저 요청 단말로 리스폰스 신호를 전송하게 된다. 리스폰스 신호는 제1 응답 단말과 제2 응답 단말로도 수신되고, 이들은 백오프 기간의 경과 전에 리스폰스 신호가 수신되었으므로, 백오프 타이머를 중지하고 응답을 하지 않는다. 제3 응답 단말로부터 리스폰스 신호를 수신한 요청 단말은 애크 메시지를 전송한다. 애크 메시지를 수신한 제3 응답 단말은 요청 단말과 동기화를 수핸한 후 요청 단말로 데이터를 전송한다. 데이터의 전송이 완료되면, 서로 메시지를 교환하여 연결을 해제한다.
도 7은 하나의 요청 단말과 세 응답 단말 간의 타임라인의 다른 예로서, 세 응답 단말이 유휴 재생버퍼 용량 및 잔류 배터리 용량은 같고 신호대 간섭잡음비가 서로 다른 경우이다. 도시된 예에서는 제3 응답 단말의 신호대 간섭잡음비가 3dB로서 가장 높으므로 각 응답 단말에서 계산되는 백오프 기간은 제3 응답 단말이 가장 짧은 것으로 계산된다. 따라서 제3 응답 단말이 가장 먼저 요청 단말로 리스폰스 신호를 전송하며, 나머지 동작은 도 6과 마찬가지이므로 생략하기로 한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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.

Claims (14)

  1. 무선 피어투피어 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송을 위한 분산형 피어 발견 방법에 있어서,
    (a) 제1 단말에서 요청할 멀티미디어 데이터에 관한 정보를 포함하는 리퀘스트 신호를 주변 단말들로 전송하는 단계;
    (b) 상기 요청된 멀티미디어 데이터를 가지는 적어도 하나의 제2 단말이 상기 리퀘스트 신호를 수신하면, 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비와 상기 제2 단말의 유휴 재생버퍼 용량과 상기 제2 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나에 따라서 백오프 기간을 결정하고, 상기 결정된 백오프 기간 동안 대기한 후 리스폰스 신호를 상기 제1 단말로 전송하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 단말에서 최초로 수신되는 리스폰스 신호를 전송한 제2 단말로 상기 멀티미디어 데이터의 전송을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산형 피어 발견 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비가 높을수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 피어 발견 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 제2 단말의 유휴 재생버퍼 용량이 클수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 피어 발견 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 제2 단말의 잔류 배터리 용량이 클수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 피어 발견 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 제1 단말의 유휴 재생버퍼 용량과 상기 제1 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 백오프 기간을 결정하는 것을 특징으로 하는 분산형 피어 발견 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 제1 단말은 상기 리퀘스트 신호를 통하여 상기 제1 단말의 유휴 재생버퍼 용량 및 상기 제1 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나가 반영된 파라미터 값을 상기 주변 단말들로 전송하고,
    상기 (b) 단계는 상기 전송된 파라미터 값에 따라서 상기 백오프 기간을 결정하는 것을 특징으로 하는 분산형 피어 발견 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 제1 단말의 유휴 재생버퍼 용량이 작을수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 피어 발견 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 제1 단말의 잔류 배터리 용량이 작을수록 상기 백오프 기간이 짧게 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 분산형 피어 발견 방법.
  9. 무선 피어투피어 네트워크에서 멀티미디어 데이터 전송을 요청하는 리퀘스트 신호에 응답하는 방법에 있어서,
    (a) 무선 단말에서 상기 리퀘스트 신호를 수신하는 단계;
    (b) 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비와 상기 무선 단말의 유휴 재생버퍼 용량과 상기 무선 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나에 따라서 백오프 기간을 계산하는 단계; 및
    (c) 상기 계산된 백오프 기간 동안 대기한 후 상기 리퀘스트 신호를 전송한 요청 단말로 리스폰스 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 응답 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비에 반비례하도록 상기 백오프 기간을 계산하는 것을 특징으로 하는 응답 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 무선 단말의 유휴 재생버퍼 용량에 반비례하도록 상기 백오프 기간을 계산하는 것을 특징으로 하는 응답 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 무선 단말의 잔류 배터리 용량에 반비례하도록 상기 백오프 기간을 계산하는 것을 특징으로 하는 응답 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 리퀘스트 신호는 상기 요청 단말의 유휴 재생버퍼 용량 또는 상기 요청 단말의 잔류 배터리 용량에 비례하는 파라미터 값을 포함하고,
    상기 (b) 단계는 상기 파라미터 값에 비례하도록 상기 백오프 기간을 계산하는 것을 특징으로 하는 응답 방법.
  14. 무선 피어투피어 네트워크 시스템에 있어서,
    요청할 멀티미디어 데이터에 관한 정보를 포함하는 리퀘스트 신호를 주변 단말들로 전송하는 제1 단말; 및
    상기 요청된 멀티미디어 데이터를 가지는 단말로서, 상기 리퀘스트 신호를 수신하면 상기 리퀘스트 신호의 신호대 간섭잡음비와 상기 제2 단말의 유휴버퍼 용량과 상기 제2 단말의 잔류 배터리 용량 중 적어도 하나에 따라서 백오프 기간을 결정하고, 상기 결정된 백오프 기간 동안 대기한 후 리스폰스 신호를 상기 제1 단말로 전송하는 제2 단말을 포함하고,
    상기 제1 단말은 최초로 수신되는 리스폰스 신호를 전송한 제2 단말로 상기 멀티미디어 데이터의 전송을 요청하는 신호인 애크(ACK) 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 피어투피어 네트워크 시스템.
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