NS2 based Simulator for Performance Evaluation of P2P Streaming Systems

Internet streaming systems consist of a media server, a streaming sewer, and terminals. The media server delivers multimedia contents such as video and/or audio to the streaming server, which distributes the contents to terminals as well. Existing Internet streaming systems have a bottleneck problem in the streaming server because of the limit of the processing capacity of the streaming server and therefore a streaming server can not accomodate more terminals than the limit. As a solution to this problem, P2P streaming systems have been lately proposed and investigated, using P2P distributed architectures. Actually, however, there exist many difficulties in the design and implementation of P2P streaming systems, because it needs many real computers and various network constructions. In this paper, we have proposed and defined a P2P streaming system model such as the architectural model, the timing model, the behavior model, and the performance metrics. And also we have implemented an NS2 based P2P streaming system simulator called P2PStreamSim. Finally, we have verified it through test simulations and analyzed the results.

P2P 스트리밍 시스템의 성능 평가를 위한 NS2 기반 시뮬레이터 개발

인터넷 스트리밍 시스템은 스트리밍 소스를 공급하는 미디어 서버와 이로부터 미디어 스트림을 받아 분배하는 스트리밍 서버, 그리고 스트리밍 단말기들로 구성되며, 기존에는 하나의 스트리밍 서버에 다수의 단말기들이 직접적으로 연결되는 방식을 취하고 있다. 이러한 클라이언트-서버 형태의 중앙 구조에서는 스트리밍 서버에 대한 트래픽 집중으로 병목 현상이 발생하며, 한 스트리밍 서버의 용량에 따라 스트리밍 단말기의 개수가 제한되는 등 확장성 및 수용 능력의 한계라는 단점을 근본적으로 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하여 확장성을 제공하기 위해 P2P 분산 아키텍처를 이용하는 P2P 스트리밍 시스템에 대한 연구가 최근 들어 진행되고 있다. 그러나 P2P 방식을 이용한 인터넷 스트리밍 시스템을 설계, 구현, 테스트하기 위해서는 실제 많은 컴퓨터들이 필요하며, 네트워크의 다양한 구성이나 트래픽 변화에 따른 실험을 하기에는 현실적인 어려움이 있다. 그러므로 본 논문에서는 P2P 스트리밍 시스템에 대한 다양한 연구 및 실험을 지원하기 위해, P2P 스트리밍 시스템에 대한 구조적 모델 및 동작 모델, 시간 모델, 성능 지수들을 정의하고, 네트워크 시뮬레이터를 지원하는 NS2 시뮬레이션 라이브러리를 이용하여 P2P 스트리밍 시스템 시뮬레이터 P2PStreamSim을 설계 및 구현하였다. 또한 테스트 P2P 스트리밍 시스템을 사례로 적용하여 P2PStreamSim 의 동작을 검증하고 성능을 평가하였다.