네트워크 및 종단 노드의 시스템에 걸친 제한된 자원을 활용하여 실현되는 영상/음성 전달 서비스를 위한 멀티미디어 응용 프로그램의 품질을 보장하기 위해서는 지연, 지터, 손실과 같은 전송 상태와 CPU, 메모리의 사용량과 같은 시스템의 상태를 동시에 관찰하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 액세스그리드 (Access Grid) 경우와 같이 IP 멀티캐스트 상에 동작하는 RTP/RTCP에 기반한 실시간 미디어 응용 프로그램을 대상으로 동적/정적 모니터링 방식을 혼용하여 멀티캐스트 상태와 시스템 상태를 측정하는 혼성 모니터링 방식을 제안한다. 또한 종단간 전송 품질이 저하된 경우 제안한 모니터링 방식에서 측정된 결과를 비교/분석하여 품질 저하의 원인을 판단하고 원인에 적합한 대응방안을 연계하고i라 한다. 이 결과를 바탕으로 네트워크/시스템의 상태 변화에 적응적인 영상/음성 전송 서비스의 가능성을 타진하고 종단간 전송 품질 저하 방지를 위한 효과를 예상한다.
Mobile IP를 기반으로 하는 기존의 멀티캐스트 방식은 대규모 멀티캐스트 그룹을 제한된 개수만큼만 지원할 수 있는데 반하여, Xcast는 소규모 멀티캐스트 그룹을 여러개 지원하는 것이 가능한 방식이다. 하지만, Xcast에서는 송신 노드가 Xcast 헤더에 수신 노드들의 주소를 나열하는 방식을 사용하기 때문에 망에서의 최대 패킷 크기에 따라 하나의 Xcast 패킷이 갖는 수신 노드 주소의 개수에 제약을 받는다. 본 논문에서는 이동 노드들에게 멀티캐스트 서비스를 제공할 때 기존의 Xcast프로토콜이 갖고 있는 멀티캐스트 그룹 크기의 제약을 해결하기 위한 향상된 Xcast프로토콜을 제안한다. 또한, 제안된 멀티캐스트 방식은 SIP과의 통합을 통하여 응용 계층에서 이동성을 인식하도록 한다. 시뮬레이션 결과를 통하여 제안된 멀티캐스트 방식은 망에서의 패킷 전달율과 패킷 전송 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 패킷의 지연도 크게 낮출 수 있음을 알 수 있다.
인터넷 방송에서 그룹간의 통신을 위해서는 효율적이고 확장 가능한 멀티캐스트 메커니즘이 필요하다. 오버레이 멀티캐스트의 성능 향상을 위해서는 멀티캐스트 트리의 최적화가 요구된다. 이러한 최적화 문제는 NP-complete로 알려져 있다. 따라서 오버레이 멀티캐스트 트리의 각 노드들이 out-degree가 제한되어 있을 경우, 새로운 참여자는 이미 그룹에 참여된 사용자들 중 자신에게 적합한 부모노드를 효율적으로 찾아 그룹참여를 하여야 한다. 본 논문에서는 트리기반의 오버레이 멀티캐스트 구성 시, 새로운 사용자는 루트노드와의 지연시간을 측정하여 level을 설정한다. 이 후 새로운 사용자는 ACK-SEND기법을 사용하여 후보 부모노드를 효과적으로 찾고 level값을 비교하여 자신에 적합한 위치를 찾아 참여하게 된다. 각각의 노드들은 제공자 노드와 가까운 노드일수록 트리 깊이가 낮은 곳에 위치하게 된다. 또한 장애 발생 시, ACK-SEND기법을 사용하여 빠른 복구를 보장할 수 있다. 결국 신규 노드는 효율적이고 빠르게 멀티캐스트 트리에서 적합한 위치를 찾아 참여가 이뤄지는 장점이 있다.
스트림 재생의 질은 스트리밍 서버의 부과된 부하(loads)와 종단간의 전송경로의 트래픽에 의한 지터 (Jitter)의 두 가지 요인에 의해 결정된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제를 개선하기 위하여 적은 지연 레벨 멀티캐스트(Low Delay level multicast) 트리 구축 방법을 제안하고자 한다. 또한, 스트리밍 질을 고려하여 네트워크의 혼잡이 발생할 경우는 전송 경로를 동적으로 변경하는 기법을 안한다. 이 기법은 첫째, 서버의 과부하를 완화하기 위한 오버레이 구조를 구축하고 둘째, 클라이언트의 지터를 감소하기 위하여 종단 간 사용가능한 업로드(Upload) 대역폭과 지연(Latency)의 비가 균형을 이루도록 트리를 구성한다. 본 논문의 성능 평가를 위하여 본 논문과 유사한 P2CAST[4]와 비교하여 참여노드 평균 접속회수, 평균 대역폭 사용량, 서비스 요청 거부율, 노드 수에 따른 RTT 측정, 그리고 결함확률에 따른 평균 노드 접속 수 등을 실험한 결과, 약 $15%{\sim}24%$ 정도의 성능 향상을 보였다.
오버레이 멀티캐스트는 하드웨어적인 인프라의 구축 없이도 시스템의 자원과 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있는 기법이지만 IP 멀티캐스트와는 달리 중간 노드의 이탈이 발생하게 되어 멀티캐스트 트리의 복구가 필요하다. 본 논문에서는 이러한 결점을 보완하기 위해 각각의 노드가 가지는 Out Degree 자원을 사전에 예약하여 트리의 복구가 필요로 할 때 자원을 예약한 노드에게 바로 서비스를 요청하는 모델을 제안한다. 제안된 모델은 백업 노드의 도움으로 빠른 복구가 가능하고 복구된 노드들에게는 새로운 경로에서 발생한 지연시간의 영향을 최소화 했다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 모델이 기존의 기법들 보다 적은 복구 시간이 소요되고 부모 노드의 이탈로 인해 많은 수의 노드가 영향을 받는 상황일수록 더욱 효과적인 방안임을 보여주고 있다.
인터넷의 대부분의 데이터가 이미지, 음성, 비디오 등의 고용량 데이터임을 감안할 때 이를 고속으로 처리할 수 있는 네트워크 상에서의 멀티미디어 데이터의 처리 요구가 증가하고 있다. 네트워크 상에서 IP 멀티캐스트의 대안으로 고려되어지는 오버레이 멀티캐스트는 하드웨어적인 인프라의 구축 없이도 시스템의 자원과 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있는 기법이다. 하지만 고용량의 멀티미디어를 요구하는 다중 사용자들에 대한 요구서비스에 대한 적합한 모델과 중간 노드의 이탈 시 발생하게 되는 멀티캐스트 트리의 복구에 대한 적절한 모델이 필요하다 본 논문에서는 시간적 스케일링을 통해 패킷 간 지연(Jitter)을 적용하여 현재 네트워크 상태를 파악한다. 파악된 네트워크 정보에 따라 제안한 다중 사용자 서비스 제어 알고리즘을 적용함으로써 멀티미디어 요구에 대한 지연시간의 영향을 최소화하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 모델이 기존의 기법들 보다 적은 복구시간이 소요되고 멀티미디어 서비스 요구에 대한 다중 사용자 노드의 이탈로 인해 많은 수의 노드가 영향을 받는 상황일수록 더욱 효과적인 방안임을 보여주고 있다.
IP멀티캐스트가 현재 보편적 서비스로 사용되지 못하는 한계로 인하여 그 대안으로 응용 계층 멀티캐스트 기법들이 제안되고 있다. 기존의 응용 계층 멀티캐스트의 성능 분석 기준으로 네트워크 자원의 효율적 사용면을 고려하여 스트레스, 스트레치와 전송 트리 관리 비용등이 사용되었다. 그러나, 응용 계층 멀티캐스트는 데이터의 전송이 참가자인 종단 시스템에 의해 이루어지고, 종단 시스템은 범용 장비로서 데이터 전달에 최적화된 성능을 갖지 못한다. 따라서, 데이터 전달을 위해 종단 시스템에서의 처리 지연이 발생하고 이로 인한 종단간 데이터 전송 지연에 영향을 끼치게 된다. 본 논문에서는 종단 시스템에서의 데이터 전달을 위한 전달 지연 시간을 모델링 하고, 대표적 다대다 응용 계층 멀티캐스트 기법인 Endsystem Multicast와 NICE에 대하여 종단 시스템에서 발생하는 처리 지연 시간이 전체 참가자간의 데이터 전송 지연 시간에 미치는 영향을 분석한 결과를 기술한다.
Many distributed applications build overlays on top of the Internet. Several unsolved issues at the network layer can explain this trend to implement network services such as multicast, mobility, and security at the application layer. On one hand, overlays creating basic topologies are usually limited in flexibility and scalability. On the other hand, overlays creating complex topologies require some form of application level addressing, routing, and naming mechanisms. Our aim is to design an efficient and robust addressing, routing, and naming infrastructure for these complex overlays. Our only assumption is that they are deployed over the Internet topology. Applications that use our middleware will be relieved from managing their own overlay topologies. Our infrastructure is based on the separation of the naming and the addressing planes and provides a convergence plane for the current heterogeneous Internet environment. To implement this property, we have designed a scalable distributed k-resilient name to address binding system. This paper describes the design of our overlay infrastructure and presents performance results concerning its routing scalability, its path inflation efficiency and its resilience to network dynamics.
멀티미디어 콘텐츠의 소비가 활발하게 된 2000년 이후, 멀티미디어 콘텐츠의 효율적인 전송을 위해 휴대 방송 기술의 연구가 진행되었고, 관련 표준화의 완료 이후 한국, 일본, 미국, 유럽 등에서 상용 서비스가 시작되었다. 이를 1세대 휴대 방송 서비스라 하며, 현재는 유무선 단말기의 구별 없이 방송 서비스를 제공하는 3Screens(TV, PC, and Mobile)서비스를 위한 연구 및 표준이 진행되고 있다. 3 Screens 서비스를 위한 두 개의 핵심 기술 분야는 다양한 접속망들을 지원할 수 있는 핵심망 기술 및 단일 응용 계층 기술 이다. 본 논문에서는 휴대 방송 응용 계층 표준인 OMA BCAST(Open Mobile Alliance Mobile Broadcast Services Enabler Suite)와 IMS (IP Multimedia Subsystem)를 연동하여 상기 두 개의 핵심 기술 분야를 해결할 수 있는 기술적 제안을 한다. 또한 상기 제안 기술을 최소의 비용으로 현재의 멀티미디어 콘텐츠망에 제공할 수 있는 응용 계층 멀티케스트 방법을 제안하고, 이에 대한 성능 분석을 수행한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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