Hybrid Multicast/Broadcast Algorithm for Highly-Demanded Video Services with Low Complexity

With the deployment of broadband networking technology, many clients are enabled to receive various Video on Demand (VoD) services. To support many clients, the network should be designed by considering the following factors: viewer's waiting time, buffer requirement at each client, number of channel required for video delivery, and video segmentation complexity. Among the currently available VoD service approaches, the Polyharmonic and Staircase broadcasting approaches show best performance with respect to each viewer's waiting time and buffer requirement, respectively. However, these approaches have the problem of dividing a video into too many segments, which causes very many channels to be managed and used at a time. To overcome this problem, we propose Polyharmonic-Staircase-Staggered (PSS) broadcasting approach that uses the Polyharmonic and Staircase approaches for the head part transmission and the Staggered approach for the tail part transmission. It is simple and bandwidth efficient. The numerical results demonstrate that our approach shows viewer's waiting time is comparable to that in the Harmonic approach with a slight increase in the bandwidth requirement, and saves the buffer requirement by about 60\% compared to the Harmonic broadcasting approach by simply adjusting the video partitioning coefficient factor. More importantly, our approach shows the best performance in terms of the number of segments and the number of channels managed and used simultaneously, which is a critical factor in real operation of VoD services. Lastly, we present how to configure the system adaptively according to the video partitioning coefficient.

Highly-Demanded 비디오 서비스를 위한 낮은 복잡도의 혼합 멀티캐스트/브로드캐스트 알고리즘

광대역 네트워크 기술의 발전함에 따라 점점 더 많은 클라이언트들이 여러 가지 VoD (Video on Demand) 서비스를 사용할 수 있게 되었다. 많은 클라이언트들을 서포트하기 위하여, VoD 전송 방식을 설계할 때 아래의 몇가지 요소들을 고려하여야 한다. 즉 사용자 대기 시간 (Viewer's Waiting Time), 매 클라이언트에서 요구하는 최대 버퍼 요구량 (Buffer Requirement at Each Client ), 비디오 전송에 요구되는 채널개수(number of channel required for video delivery)와 비디오 분할 복잡도(video segmentation complexity) 등이다. 최근의 여러 가지 VoD 서비스들 중에서 Polyharmonic과 Staircase전송 방식이 사용자 대기 시간과 매 클라이언트에서 요구하는 최대 버퍼 요구량에서 제일 좋은 성능을 보여주고 있다. 그러나 이런 방식들은 하나의 비디오를 너무 많은 세그먼트들로 나누어야 하는데 이런 방식은 동시에 관리하고 사용하는 태널의 개수가 많아지게 한다. 이런 문제들을 해결하기 위하여 이 논문에서는 시스템 복잡도를 낮추면서 사용자 대기시간과 최대 버퍼 요구량의 성능을 동시에 향상시키기 위한 방법으로 Polyharmonic과 Staircase 모델을 헤드 파트에 적용하고 기존의 VoD 전송 방식들 가운데 가장 간단한 모델인 Staggered을 뒤 파트에 적용하여 Polyharmonic-Staircase-Staggered (PSS) 방식을 제안하고 있다. 이 방식은 간단하고 효율적이다. 수학적분석을 통해 사용자 대기시간은 기존의 Harmonic Broadcasting 방식과 비교했을 때 대역폭을 조금만 더 크게 차지하면 거의 동일한 성능을 나타내고 있고 최대 버퍼 요구량은 비디오 분할 계수의 조절에 의해 Harmonic Broadcasting보다 60% 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있다. 제일 중요한 것은 제안된 방식은 제안된 방식은 실제 용용에서 중요한 요소인 비디오 서브세그먼트의 수, 동시에 관리하는 채널의 수, 동시에 사용하는 채널의 수도 크게 감소시켰다는 것이다. 또한 다양한 환경에 따라 비디오 분할 계수를 어떻게 적절히 조정하는지도 서술하고 있다.