협력 P2P 기반 VOD 서비스를 위한 효율적인 멀티캐스트 기법

Abstract

본 연구는 P2P 환경에서 비동기 클라이언트들을 지원하기 위한 미디어 스트림 전송 기법 및 멀티캐스트 트리 구축 기법 그리고 다기능 구현 기법인 P2Patching을 제안한다. 이 기법은 비동기 클라이언트들의 스트리밍 전송을 위해 전통적 패칭 기법을 P2P 환경에 적합하도록 확장 및 개선한 것으로서 첫째, 피어들의 조인 초기에 조인 지연을 줄이기 위해 사용하고 둘째, 멀티캐스트 트리의 빈번한 단절로 발생하는 손실 스트림을 복원하기 위하여 사용하며 셋째, 다기능 수행 후에 피어의 재생점과 멀티캐스트 전송점 갭(Gap)에 해당하는 부분의 스트림을 패치하기 위하여 사용한다. 그리고 멀티캐스트 트리 구축 방법에 있어서 VOD 특성을 고려하여 가장 우선적으로 조인 지연을, 차선으로 사용 가능한 대역폭을 측정 요소로 설정하여 서버로부터 가장 적은 홉(hop) 수와 가장 큰 대역폭을 가진 하위 계층의 리프 노드에 조인하는 알고리즘을 사용한다. 패칭 서버 선택 알고리즘에서는 패칭 스트림을 원하는 노드의 멀티캐스트 트리에 조인된 위치와 후보 패칭 서버들 사이에 짧은 거리(Hop 혹은 Round Trip Time)를 가진 피어를 선택하는 방법을 사용한다. 또한, 다기능 수행 방법에서는 다기능 수행 클라이언트의 잦은 멀티캐스트 트리의 떠남과 조인 행위로 인한 문제를 개선하기 위하여 네트워크상에서 다수 피어들의 버퍼를 하나의 거대한 분산 메모리 형태로 구성된 버퍼 구조에서 이 클라이언트에게 다기능 스트림을 협력 제공하도록 하고, 다기능 수행을 완료한 클라이언트에게 원하는 위치의 트리로 점프를 허용하는 CISS(Collaborative Interaction Streaming Scheme)을 제안한다. P2Patching의 특징은 대역폭 파동(Bandwidth Fluctuation)과 피어의 유동성으로부터 스트리밍 서비스 질을 보장하는 정책과 빠른 조인 프로세스를 가능하고 네트워크상에서 트래픽을 분산시키며 프로세스 컨트롤 오버헤드를 줄일 수 있는 장점이 있다. 제안한 기법의 평가를 위하여 본 논문에서 제안하는 기법인 P2Patching과 P2Cast[19] 그리고 DSL[28]에 대한 전송 토플로지 성능 실험과 컨트롤 오버헤드 실험 그리고 Streaming Quality 성능 실험을 하였다. 이 실험 결과에서 본 논문의 기법이 전송 토플로지 성능 면에서는 서비스 요청 거부율이 타 기법보다 평균적으로 8% 정도의 우수성을 보였고 컨트롤 오버헤드 실험에서는 DSL 보다 전체적으로 30% 정도의 우수한 실험 결과를 보여주었다. 또한 스트리밍 서비스 질을 평가하는 GMR 측정에서도 대역폭 파동과 다기능 수행 주기의 변화를 주어 실험한 결과 P2Patching이 DSL보다 대략 30~35% 성능의 우수성을 입증해 보였다.