[논문]병렬 전송을 이용한 향상된 콘텐츠 배포 및 관리 시스템

최오훈; 임정은; 권주흠; 정연기

병렬 전송을 이용한 향상된 콘텐츠 배포 및 관리 시스템
An Advanced Content Distribution and Management System using Parallel Transmission 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 컴퓨팅의 실제 및 레터, v.15 no.10, 2009년, pp.766 - 770

최오훈 (삼성전자 SYS.LSI) , 임정은 (고려대학교 컴퓨터학과) , 권주흠 (공군 군수사령부 전산실) , 정연기 (경일대학교 컴퓨터공학부)

초록
AI-Helper

인터넷 망은 대역폭이 일정치 않기 때문에 대용량 콘텐츠의 전송 QoS를 보장하기 어렵다. 현재 QoS를 보장하기 위해 사용되는 보편적인 방법은 콘텐츠 전송 네트워크인 CDN(Content Delivery Network)을 사용하는 방법이다. 본 논문에서는 기존 CDN에 적용할 수 있는 메타데이터를 이용한 콘텐츠 배포 및 관리(CDM: Content Distribution and Management using Metadata) 시스템을 제안한다. CDM 시스템은 전송률을 높이기 위하여 파일 단위로 전송되는 기존 방법 대신 병렬 전송이 가능한 세그먼트 단위 전송 방법을 지원한다. 또한, 사용자가 요구하는 내용의 콘텐츠를 우선 배포하기 위한 내용 기반 검색을 통한 배포방법을 지원한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, users of multimedia files demand a high capacity file via internet. However, it is difficult to guarantee QoS for high capacity files on internet because of its inconstant bandwidth. For guaranteeing the QoS, CDN (Content Delivery Network) is generally used for contents delivery service. Based on CDN, we propose Content Distribution and Management using Metadata (CDM) system which provides advanced transmission method and searching method. To enhance the transmission rate, CDM system supports segment-unit-based transmission method that enables parallel transmission. Also, we propose a distribution method through content based search.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

CDNe 대역폭이 일정치 않은 인터넷 환경에서 사용자에게 고품질의 콘텐츠를 제공하기 위해 사용되는 콘텐츠 배포 및 관리를 위한 네트워크이다. 본 논문에서는 기존 CDN이 갖고 있는 전송 시간 증대 문제를 해결하기 위하여 CDN을 위한 콘텐츠 배포 및 관리 시스템 제안하고 세그먼트 단위 파일 전송 방법을 적용하였다.
CDN을 효과적으로 운영하고 관리하기 위해서 여러 대의 서버에 효율적으로 콘텐츠를 배포하고 관리할 수 있는 통합 원격 관리 방법이 필요하며, 이를 본 논문에서는 콘텐츠 배포 및 관리(CDM: Content Distribution & Management) 시스템으로 제안하였다.
배포 및 관리를 위한 네트워크이다. 본 논문에서는 기존 CDN이 갖고 있는 전송 시간 증대 문제를 해결하기 위하여 CDN을 위한 콘텐츠 배포 및 관리 시스템 제안하고 세그먼트 단위 파일 전송 방법을 적용하였다. 또한, 콘텐츠 배포의 효율성을 높이고 관리의 편리성을 증대하기 위하여 메타데이터를 이용한 관리 기법을 제안하고 이를 콘텐츠 메타데이터 관리 인터페이스로 구현하였다.
위에서 제시한 문제점을 해결하여 CDN을 효율적으로 이용하기 위하여 본 논문에서는 CDN에서 운용할 수 있는 메타데이터를 이용한 콘텐츠 배포 및 관리(CDM: Content Distribution and Management) 시스템을 제안한다. 제안하는 콘텐츠 배포 기능은 파일 단위로 전송되는 대용량 콘텐츠를 세그먼트 단위로 전송하는 방식을 의미한다.

제안 방법

CDN에서 메타데이터를 이용한 향상된 콘텐츠 분배관리를 위한 콘텐츠 배포 및 관리 시스템을 구현하여 이를 시뮬레이션을 통하여 평가하였다. 시뮬레이터는 복잡한 네트워크를 시뮬레이션할 수 있는 그래픽 유저 인터페이스 기반의 시뮬레이터인 GNS3U1]를 사용하였다.
CDN에서 파일 단위의 콘텐츠 배포 시 단점을 해결하고 병렬 전송 및 전송 오류가 발생한 경우 부분 재전송을 할 수 있도록' 본 논문에서는 세그먼트 단위 파일전송 방법을 적용한다. 세그먼트 단위로 콘텐츠를 전송하기 위해서는 파일 단위의 전송 방법과는 달리 전송요청에 파일을 구분할 수 있는 File ID 뿐만 아니라 전송의 시작 지점을 알 수 있는 Offset과 전송량에 대한정보를 계산하기 위한 File Size가 함께 제공되어야 한다.
배포 시간으로 구분하였다. 기존 CDNe 서비스제공자가 삽입한 키워드를 통한 내용 검색을 하였으며, CDMe 콘텐츠 메타데이터 관리 인터페이스를 통해 추가된 키워드를 통해 내용 검색을 하였다. 인터페이스를 통해 스테이징 서버에 저장된 4개의 대용량 콘텐츠 파일은 그 내용에 따라 Subchapter로 구분되어 알맞은 정보를 삽입하였다.
대용량 콘텐츠 파일의 효율적인 배포 및 관리를 위하여 콘텐츠 제공자에게서 제공받은 콘텐츠 파일을 메타 데이터를 이용하여 콘텐츠 파일에 내용을 삽입하여 가상의 소용량 콘텐츠 파일로 분할한다. 이를 위하여 CDN 스테이징 서버에서 사용할 수 있는 콘텐츠 메타데이터 관리 인터페이스를 제공한다.
제안하는 콘텐츠 배포 기능은 파일 단위로 전송되는 대용량 콘텐츠를 세그먼트 단위로 전송하는 방식을 의미한다. 또한 콘텐츠 관리 기능은 분산되어 있는 콘텐츠 파일들을 사용자의 요구 시 우선 배포할 수 있도록 대용량 콘텐츠를 내용에 따라 메타데이터를 삽입하여 소용량의 콘텐츠로 구분한다. 관리자는 메타데이터에 콘텐츠 정보를 통하여 콘텐츠 배포 시 사용자의 요구에 알맞은 콘텐兰를 우선적으로 배포할 수 있다.
본 논문에서는 기존 CDN이 갖고 있는 전송 시간 증대 문제를 해결하기 위하여 CDN을 위한 콘텐츠 배포 및 관리 시스템 제안하고 세그먼트 단위 파일 전송 방법을 적용하였다. 또한, 콘텐츠 배포의 효율성을 높이고 관리의 편리성을 증대하기 위하여 메타데이터를 이용한 관리 기법을 제안하고 이를 콘텐츠 메타데이터 관리 인터페이스로 구현하였다. 제안된 CDM 시스템을 CDN에 적용할 경우, 동일한 크기의 대용량 콘텐츠를 48%이상 빨리 배포할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
본 시뮬레이션에서는 4개의 대용량 콘텐츠 파일을 사용하여 기존 CDN을 통한 배포 시간과 CDM 시스템을 이용한 배포 시간으로 구분하였다. 기존 CDNe 서비스제공자가 삽입한 키워드를 통한 내용 검색을 하였으며, CDMe 콘텐츠 메타데이터 관리 인터페이스를 통해 추가된 키워드를 통해 내용 검색을 하였다.
배포를 위한 네트워크 구조는 배포 대상 에지 서버 2 대를 2 단계 계층 구조로 구성한다. 성능 측정 방법은 동일한 콘텐츠 파일을 에지 서버까지 배포하는 시간을 즉정하였으며, 전송률은 100Mbps로 동일하다.
"사용자는 메타데이터에 관한 설명이 들어있는 콘텐츠를 우선적으로 제공받고 싶다”. 시나리오는 파일 단위 전송을 사용하는 CDN과 세그먼트 단위 전송을 사용하는 CDM 시스템으로 나누어 시뮬레이션 한다. CDM 시스템을 사용하는 경우는 4개의 소용량 콘텐츠 파일인 Chapter 1-1, Chapter 3-1, Chapter 3-3, Chapter 4-4들이 전송 대상이 된다.
소용량 콘텐츠 파일로 분할한다. 이를 위하여 CDN 스테이징 서버에서 사용할 수 있는 콘텐츠 메타데이터 관리 인터페이스를 제공한다. 인터페이스를 통해 콘텐츠 내용에 알맞은 부가 정보를 메타데이터에 삽입, 삭제 및 저장할 수 있다.
측정한다. 이를 위하여 가상 서버를 작성하여 여러 대의 에지 서버 역할을 할 수 있도록 하였다 시뮬레이션 주요 파라메터로는 전송 파일의 크기(MB), 전송 파일의 분할 개수, 사용자 메타데이터 사용 여부를 사용하여 시뮬레이션 하였다.
기존 CDNe 서비스제공자가 삽입한 키워드를 통한 내용 검색을 하였으며, CDMe 콘텐츠 메타데이터 관리 인터페이스를 통해 추가된 키워드를 통해 내용 검색을 하였다. 인터페이스를 통해 스테이징 서버에 저장된 4개의 대용량 콘텐츠 파일은 그 내용에 따라 Subchapter로 구분되어 알맞은 정보를 삽입하였다. 표 1은 총 14개의 주제를 갖는 소용량콘텐츠 파일의 크기와 삽입된 정보의 일부를 나타내고 있다.

대상 데이터

본 논문에서는 표 1의 콘텐츠 파일을 대상으로 콘텐츠 배포 시뮬레이션을 실행한다.
CDN을 사용하는 경우 메타데이터 키워드를 포함하는 파일은 파일명 chapter 3이다. 본 파일은 540MB 크기이다. 두 가지 경우를 시뮬레이션 하기 위해 동일한 테스트 베드를 사용한다.
CDM 시스템을 사용하는 경우는 4개의 소용량 콘텐츠 파일인 Chapter 1-1, Chapter 3-1, Chapter 3-3, Chapter 4-4들이 전송 대상이 된다. 선택된 파일의 크기는 650MB이다. CDN을 사용하는 경우 메타데이터 키워드를 포함하는 파일은 파일명 chapter 3이다.
시뮬레이션을 통하여 평가하였다. 시뮬레이터는 복잡한 네트워크를 시뮬레이션할 수 있는 그래픽 유저 인터페이스 기반의 시뮬레이터인 GNS3U1]를 사용하였다.
파일 단위 전송과 세그먼트 단위 전송을 통한배포 시뮬레이션을 위하여 표 1의 콘텐츠 파일 320MB, 690MB, 540MB, 570MB 의 네 가지 파일을 사용한다. 배포를 위한 네트워크 구조는 배포 대상 에지 서버 2 대를 2 단계 계층 구조로 구성한다.

이론/모형

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 세그먼트 단위 파일 전송 방법을 사용한다.

성능/효과

논문에서 제안한 세그먼트 기반 계층적 콘텐츠 전송방법에 대한 배포 소요 시간 결과는 표 3과 같다. 내용기반 검색을 통해 사용자 요구사항을 중족하는 많은 수의 소용량 콘텐츠를 빠른 시간 안에 사용자에게 우선 배포할 수 있음이 시뮬레이션을 통해 확인되었다.
제안된 CDM 시스템을 CDN에 적용할 경우, 동일한 크기의 대용량 콘텐츠를 48%이상 빨리 배포할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 또한, 메타데이터 기반 내용 검색을 통한 배포 방법을 사용할 경우, CDN을 이용한 방식보다 4.8배 빠른 전송 속도를 나타내었다. CDM 시스템은 사용자가 원하는 내용을 소용량콘텐츠로 분할하여 사용자에게 우선적으로 제공하여 사용자의 QoS 를 향상시킬 수 있다
또한, 콘텐츠 배포의 효율성을 높이고 관리의 편리성을 증대하기 위하여 메타데이터를 이용한 관리 기법을 제안하고 이를 콘텐츠 메타데이터 관리 인터페이스로 구현하였다. 제안된 CDM 시스템을 CDN에 적용할 경우, 동일한 크기의 대용량 콘텐츠를 48%이상 빨리 배포할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 또한, 메타데이터 기반 내용 검색을 통한 배포 방법을 사용할 경우, CDN을 이용한 방식보다 4.
있다. 하나의 파일이 모두 전송되어야 다른 에지 서버로 전송하는 파일 단위 전송방식에 비해 병렬전송이 가능한 세그먼트 단위 전송방식이 48% 빠른 것을 알 수 있다.

참고문헌 (11)

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상세보기
O-Hoon Choi, Jung-Eun Urn, Doo-Kwon Baik, "MDR-based Framework for Sharing Metadata in Ubiquitous Computing Environment," Lecture Notes in Computer Science (LNCS), vol.3824, pp.858-866, Dec. 2005
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Missier, P., Alper, P., Corcho, O., Dunlop, I. and Goble, C., “Requirements and Services for Meta-data Management,” IEEE Transactions on Inter-net Computing. vol.11, Issue 5, pp.17-25, Sept. 2007

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Nishimoto, Y., Baba, A., Kimura, T., Imaizumi, H. and Fujita, Y., "Advanced Conditional Access System for Digital Broadcasting Receivers Using Metadata," IEEE Transactions on Broadcasting, vol.53, Issue 3, pp.697-702, Sept. 2007

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http://www.gns3.net/

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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