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비디오 프록시 서버에서의 시간 제약 다중 요청 기법 기반 동영상 데이터 관리
Video Data Management based on Time Constraint Multiple Access Technique in Video Proxy Server 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.15 no.10, 2010년, pp.113 - 120  

이준표 (LIG 넥스원 지휘통제연구센터) ,  조철영 (LIG 넥스원 지휘통제연구센터) ,  권철희 (LIG 넥스원 지휘통제연구센터) ,  이종순 (LIG 넥스원 지휘통제연구센터) ,  김태영 (LIG 넥스원 지휘통제연구센터)

초록
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본 논문에서는 비디오 프록시 서버의 제한된 저장 공간을 효율적으로 활용하기 위한 시간 제약 다중 요청 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 요청된 동영상 데이터를 전송받아 사용자에게 전송하고 비디오 프록시 서버에 일시적으로 저장한다. 이때 일시적으로 저장된 동영상 데이터는 설정된 시간 내에서 발생되는 사용자의 요청의 상태에 따라 저장장치에서 삭제되거나 저장된다. 또한 새롭게 요청된 동영상의 저장 공간을 확보하기 위해서 저장장치에 저장되어 있는 동영상 세그먼트 중 요청 가능성이 가장 낮은 세그먼트를 선정하고 제거한다. 이를 위해 사용자에 의해 주로 요청되는 동영상 세그먼트 부분인 전방 클래스와 요청되지 않았거나 요청될 가능성이 적은 세그먼트 부분인 후방 클래스로 분리한다. 분리된 클래스 중 후방 클래스에서 가장 오래전에 요청된 세그먼트를 선정하여 삭제함으로써 제한된 공간을 효율적으로 활용한다. 실험을 통해 제안하는 방법이 기존의 방법들 보다 높은 적중률을 보이는 동시에 보다 적은 삭제 횟수를 보인다는 것을 확인한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Video proxy server which is located near clients can store the frequently requested video data in storage space in order to minimize initial latency and network traffic significantly. However, due to the limited storage space in video proxy server, an appropriate video selection method is needed to ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 비디오 프록시 서버는 비교적 제한된 용량을 가진다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 원격지에 위치하는 주 서버에 비해 상대적으로 제한된 저장 공간을 가지는 비디오 프록시 서버에 사용자들이 계속적으로 요청하게 되는 동영상 데이터만을 저장하는 시간 제약 다중 요청 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 사용자가 요청한 동영상 데이터를 주 서버로부터 전송받아 이후 사용자들이 요청한 시각의 최근성에 기초하여 해당 동영상 데이터를 비디오 프록시 서버에 이동하거나 삭제한다.
  • 만일 임의의 동영상에 대해 사용자의 요청이 감소하여 첫 번째 요청 세션이 중단되기 전에 새로운 세션이 설정되지 않는다면 해당 동영상은 어떠한 세그먼트도 저장되지 못한다. 따라서 본 논문에서는 저장 여유 공간에 따라 이전 시간 간격동안 각 동영상이 요청된 시간 간격들의 평균값인 평균 요청간격(mean request interval)을 활용하여 해당 간격동안 중단된 세션을 유지시키는 가상 연결(virtual bridge) 기법을 제안한다. 그림 3은 평균 요청 간격 값을 갖는 가상 연결을 활용하여 시간 제약 다중 요청 기법을 수행하는 것을 보인다.
  • 본 논문에서는 그림 1과 같이 비디오 프록시 서버를 사용자와 근거리에 위치시키고 이를 활용하여 주 서버의 부하 감소와 초기 전송 지연 및 동영상 패킷 손실의 문제점을 해결하고자 한다.
  • 따라서 비디오 프록시 서버 저장장치 여유 공간이 저장되어있는 가장 큰 세그먼트(s) 보다 작을 경우에 공간 확보 알고리즘을 수행한다. 본 논문에서는 사용자에 의해 주로 요청되는 동영상 세그먼트 부분과 요청되지 않았거나 요청될 가능성이 적은 세그먼트로 분리하기 위해 하나의 동영상 세그먼트들을 전방 클래스와 후방 클래스로 구분한다. 여기서 전방 클래스에 속한 세그먼트들을 비디오 프록시 서버의 저장 공간에 우선 저장하고 공간 부족 현상 발생 시에 후방 클래스에 속한 세그먼트들을 대상으로 하여 우선 제거를 수행한다.
  • 이는 곧 새로운 동영상 데이터의 저장을 위한 공간 부족 시에 과도한 동영상 데이터의 삭제가 수행되는 원인이 된다. 이러한 문제를 효율적으로 해결하기 위하여 본 논문에서는 사용자가 요청한 동영상 데이터를 비디오 프록시 서버의 주기억장치에 일단 적재한 후 해당 동영상이 설정된 시간 내에 지속적으로 요청되는 경우 이를 비디오 프록시 서버에 저장하는 시간 제약 다중 요청 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 사용자가 요청한 동영상 데이터들 중 사용자에 의해 계속 요청될 데이터들만을 선별하여 비디오 프록시 서버의 저장 공간으로 이동하게 한다.
  • 그러나 시간에 따른 사용자의 동영상 요청 패턴이 변화함에 따라서 지속적으로 요청될 것으로 판단되어 비디오 프록시 서버에 저장되어있는 동영상이 사용자에 의해 더 이상 요청되지 않아 삭제될 필요성이 발생하게 되며, 이 때 비디오 프록시 서버의 효율적인 저장 공간 관리가 요구된다. 이를 위해 본 논문에서는 새로운 동영상을 비디오 프록시 서버의 저장장치에 효율적으로 저장하고 기존에 저장된 동영상을 선별하여 제거함으로써 여유 공간을 확보하는 방법을 제안한다. 동영상의 효율적인 저장과 전송을 위해 본 논문에서는 하나의 동영상을 여러 개의 세그먼트로 구성하는 미디어 분할 기법을 활용한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
비디오 프록시 서버는 어떻게 데이터의 손실과 초기 전송 지연 문제를 해결하나? 사용자들과 근거리에 위치하는 비디오 프록시 서버(video proxy server)는 사용자들에 의해 요청되어지는 대용량의 동영상 데이터들을 복잡한 인터넷의 중간 경로를 거치지 않고 다수의 사용자들에게 직접 전달함으로써 데이터의 손실과 초기 전송 지연(initial latency)문제를 해결한다[1]-[6]. 그러나 비디오 프록시 서버는 주 서버(central video server)의 저장 공간에 비해 비교적 제한된 용량을 가진다는 단점이 있다.
PPC방법은 어떤 문제점이 있는가? 제안된 PPC 방법은 인기도에 따라서 비디오 프록시 서버에 저장될 동영상 데이터의 크기를 결정하고 해당 크기의 앞부분 동영상 데이터를 우선하여 저장한다. 그러나 이 방법은 접근 최근성(recentness)을 전혀 고려하지 않기 때문에 과거에 자주 요청되었던 동영상들로 인해 새롭게 요청되고 있는 동영상 데이터가 비디오 프록시 서버에 저장되지 못하는 문제점이 발생한다. 또 다른 연구에서 미리 설정된 횟수의 사용자 요청 시간 정보를 활용하는 LRU-k 알고리즘[9][10]과 사용자의 요청에 따른 우선순위를 고려하여 비디오 프록시 서버에 동영상의 저장과 삭제를 결정하는 Greedy- Dual 알고리즘[11]이 제안되었다.
비디오 프록시 서버는 어떤 단점이 있나? 사용자들과 근거리에 위치하는 비디오 프록시 서버(video proxy server)는 사용자들에 의해 요청되어지는 대용량의 동영상 데이터들을 복잡한 인터넷의 중간 경로를 거치지 않고 다수의 사용자들에게 직접 전달함으로써 데이터의 손실과 초기 전송 지연(initial latency)문제를 해결한다[1]-[6]. 그러나 비디오 프록시 서버는 주 서버(central video server)의 저장 공간에 비해 비교적 제한된 용량을 가진다는 단점이 있다. 따라서 사용자에 의해 앞으로 사용자에 의해 계속 요청될 동영상 데이터만을 저장하도록 하는 방법이 필요하다.
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참고문헌 (15)

  1. NimKar. A, mandal. C, and Reade C, "Video placement and disk load balancing algorithm for VoD proxy server," Proc. of IEEE Int. Conf. Internet Multimedia Services Architecture and Applications, pp. 1-6, Dec. 2009. 

  2. Jun Wu and Ravindran K., "Optimization algorithms for proxy server placement in content distribution networks," IEEE Int. Symp. on Integrated Network Management Workshop, pp. 193-198, June 2009. 

  3. BeomGu Kang, EunJo Lee, SungKwon Park, and HoSook Lee, "Popularity-based partial caching management scheme for streaming multimedia on proxy servers over IP networks," Proc. of IEEE Int. Conf. Network Infrastructure and Digital Content, pp. 586-590, Nov. 2009. 

  4. Chakareski. J, "Efficient proxy-driven multiple user video streaming," IEEE Int. Symp. on Multimedia Signal Processing," pp. 1-6, Oct. 2009. 

  5. 김은삼, "대규모 멀티미디어 서버에서 효율적인 데이터 이동/중복 기법," 한국컴퓨터정보학회논문지, 제 14권, 제 5호, 37-44쪽, 2009년 5월. 

  6. 정현식, "VOD 시스템에서의 실시간 응용 프로그램을 위한 디스크 배열 구조의 성능 분석," 한국컴퓨터정보학회논문지, 제 5권, 제 4호, 106-111쪽, 2000년 4월. 

  7. Kaihui Li, Changqiao Xu, Yuanhai Zhang, and Zhimei Wu, "Optimal Prefix Caching and Data Sharing Strategy," Proc. of IEEE Int.Conf. Multimedia and Expo, pp. 465-468, June 2008. 

  8. Seong Ho Park, Eun Ji Lim, Ki Dong Chung, "Popularity-based partial caching for VOD systems using a proxy server," Proc. of Parallel and Distributed Processing Symposium, pp. 1164- 1168, April 2001. 

  9. E. J. O'Neil, P.E. O'Neil, G. Weikum. "The LRU-K Page Replacement Algorithm For Database Disk Buffering," Proc. of the 1993 ACM SIGMOD Conference, pp. 297-306, 1993. 

  10. S. Acharya and B. Smith, "MiddleMan: A Video Caching Proxy Server," Proc. of 10th International Workshop on Network and Operating Systems Support for Digital Audio and Video, Chapel Hill, NC, June 2000. 

  11. S. Jin and A. Bestavros, "Popularity-aware greedy dual-size web proxy caching algorithms," Proc. of 20th IEEE Intl. Conf. Distributed Computing Systems (ICDCS), Taipei, Taiwan, pp. 254-261, April 2000. 

  12. Songqing Chen, Haining Wang, Xiaodong Zhang Shen B, and Wee S, "Segment-based proxy caching for Internet streaming media delivery," IEEE Trans. on Multimedia, Vol. 12, pp. 59-67, Sept. 2005. 

  13. Kuan-Sheng Hsueh and Sheng-De Wang, "A Packet- Based Caching Proxy with Loss Recovery for Video Streaming," Proc. of 2002 Pacific Rim Int. Symposium on Dependable Computing, pp. 185-190, Dec. 2002. 

  14. Songqing Chen, Bo Shen, Wee. S, and Xiaodong Zhang," Segment-based streaming media proxy: modeling and optimization," IEEE Trans. on Multimedia, Vol. 8, pp. 243-256, April 2006. 

  15. Christian Spielvogel and Laszlo Boszormenyi, "Quality- of-Service based Video Replication," Proc. of Int. Workshop on Semantic Media Adaptation and Personalization, pp. 21-26, Dec. 2007. 

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