차세대 광대역 무선 네트워크의 성능이 급격히 증가함에 따라 스마트 모바일 플랫폼 기반으로 다양한 서비스 (교육, 비디오 컨퍼런싱, 온라인 게임 등)가 사용자에게 제공되고 있다. 하지만, 대부분의 이러한 서비스들은 중앙 집중식 구조로 서비스가 제공되고 있기 때문에, 트래픽 관리에 대한 확장성 있는 통신 서비스를 제공하는데 어려움이 있다. 기존의 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 스마트 이동 단말을 이용한 P2P 기반 그룹 통신 관리 서비스 구조를 제시한다. 좀 더 구체적으로, P2P 기반의 그룹 사용자 관리와 트래픽 관리를 위한 그룹 통신 관리 프로토콜과 알고리즘을 설계하였다. 제안된 방법을 통해 확장성 있는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 사용자에게 제공할 수 있다. 이를 증명하기 위해 평균 전송 지연시간 (Average Transmission Delay) 및 대역폭 이용률 (Bandwidth Utilization) 에 대한 수학적인 분석을 수행하였다.
차세대 광대역 무선 네트워크의 성능이 급격히 증가함에 따라 스마트 모바일 플랫폼 기반으로 다양한 서비스 (교육, 비디오 컨퍼런싱, 온라인 게임 등)가 사용자에게 제공되고 있다. 하지만, 대부분의 이러한 서비스들은 중앙 집중식 구조로 서비스가 제공되고 있기 때문에, 트래픽 관리에 대한 확장성 있는 통신 서비스를 제공하는데 어려움이 있다. 기존의 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 스마트 이동 단말을 이용한 P2P 기반 그룹 통신 관리 서비스 구조를 제시한다. 좀 더 구체적으로, P2P 기반의 그룹 사용자 관리와 트래픽 관리를 위한 그룹 통신 관리 프로토콜과 알고리즘을 설계하였다. 제안된 방법을 통해 확장성 있는 멀티미디어 스트리밍 서비스를 사용자에게 제공할 수 있다. 이를 증명하기 위해 평균 전송 지연시간 (Average Transmission Delay) 및 대역폭 이용률 (Bandwidth Utilization) 에 대한 수학적인 분석을 수행하였다.
As the performance of the next-generation broadband wireless networks is dramatically enhanced, various services (i.e., education, video conferencing, online games, etc.) have been provided to users through a smart mobile platform. Since those services are usually provided by using the centralized a...
As the performance of the next-generation broadband wireless networks is dramatically enhanced, various services (i.e., education, video conferencing, online games, etc.) have been provided to users through a smart mobile platform. Since those services are usually provided by using the centralized architecture, it is difficult for a lot of users to provide the scalable communication service with regard to traffic management. To solve these problems, we have proposed an architecture of P2P-based group communication management scheme using smart mobile device. More specifically, we design the group management protocol and algorithm for the group member management and the traffic management. By using these methods, the mobile multimedia streaming service can be provided with scalability. In order to verify the performance of the proposed scheme, we have mathematically analyzed the performance in terms of the average transmission delay and bandwidth utilization.
As the performance of the next-generation broadband wireless networks is dramatically enhanced, various services (i.e., education, video conferencing, online games, etc.) have been provided to users through a smart mobile platform. Since those services are usually provided by using the centralized architecture, it is difficult for a lot of users to provide the scalable communication service with regard to traffic management. To solve these problems, we have proposed an architecture of P2P-based group communication management scheme using smart mobile device. More specifically, we design the group management protocol and algorithm for the group member management and the traffic management. By using these methods, the mobile multimedia streaming service can be provided with scalability. In order to verify the performance of the proposed scheme, we have mathematically analyzed the performance in terms of the average transmission delay and bandwidth utilization.
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문제 정의
근래 들어, 차세대 광대역 무선 네트워크의 성능이 급격히 증가하고 있으며, 이러한 무선 네트워크를 지원하고, 모바일 플랫폼 기반의 스마트 이동 단말을 이용한 다양한 모바일 멀티미디어 스트리밍 서비스가 많은 인기를 받고 있다. 본 논문에서는 끊김 없이 언제, 어디서나 확장성 있는 멀티미디어 서비스를 지원할 수 있는 스마트 이동 단말을 이용한 P2P 기반 그룹 관리 구조및 프로토콜을 제안하였다. 이를 증명하기 위해 대역폭 이용률 및 평균 전송 지연시간에 대한 성능 분석을 하였다.
좀 더 구체적으로, P2P 기반의 그룹 사용자 관리와 트래픽 관리를 위한 그룹 통신 관리 프로토콜과 알고리즘을 설계하였다. 이 논문의 중요한 특징은 통신 서버는 그룹 이동 단말 관리에 관리만을 수행하고, 이동 단말은 지역 그룹 이동 단말들의 관리와 멀티미디어 스트리밍 전송 관리만을 수행하는 것이다. 이와 같은 방법을 통해 멀티미디어 스트리밍 트래픽은 다른 이동 단말로 끊김 없이 제공될 수 있으며, 또한 확장성 있는 서비스를 제공할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 본 논문에서는 스마트 이동 단말을 이용한 P2P 기반 그룹 통신 관리 서비스 구조를 제시한다. 좀 더 구체적으로, P2P 기반의 그룹 사용자 관리와 트래픽 관리를 위한 그룹 통신 관리 프로토콜과 알고리즘을 설계하였다.
가설 설정
1. P1과 P2는 시작인이며, P3 와 P5는 P1에 참가한 참가자들이며 Group 1로 가정한다. 또한 P4 와 P6은 P2에 참가하고 있는 참가자들이며, Group 2로 가정한다.
3. 시작인의 허락된 참가자의 수는 시작인의 이용 가능한 대역폭에 따라 결정된다. 하지만 본 논문에서는 최대 허락 가능한 참가자의 수를 20으로 가정한다.
성능 파라미터에서 비디오 스트리밍 MPEG-4 [13]으로 설정하였다. 초당 15 프레임인 Quarter Common Intermediate Format (QCIF)으로 가정하였으며, 다른 파라미터들에 대해서는 표 1에 나타내었다. 표 1에서 믹싱 지연시간 Smixer (Mixing delay)은 중복 패킷을 만드는데 소요되는 시간을 말한다.
시작인의 허락된 참가자의 수는 시작인의 이용 가능한 대역폭에 따라 결정된다. 하지만 본 논문에서는 최대 허락 가능한 참가자의 수를 20으로 가정한다.
제안 방법
• 마지막으로, 대역폭 이용률 (Bandwidth Utilization) 및 평균 전송 지연시간 (Average Transmission Delay)에 대한 수학적인 분석을 하였다.
2. 성능 분석에서 그림 6에 보이는 것과 같이 참가자와 시작인이 동일한 영역에 있을 경우와 서로 다른 영역에 있을 경우로 구분하여 성능 분석하였다.
동일 영역에 있는 경우와 서로 다른 영역에 있는 경우로 구분하여 성능 분석하였다.
본 절에서 평균 전송 지연시간 및 대역폭 이용률에 대한 성능을 분석하였다. 그림 7은 참가자의 수가 증가 함에 따른 서비스 관리 서버와 시작인에서의 대역폭 이용률의 변화를 나타낸다.
표 1은 성능 분석을 위한 파라미터, 설명, 값을 나타낸다. 성능 파라미터에서 비디오 스트리밍 MPEG-4 [13]으로 설정하였다. 초당 15 프레임인 Quarter Common Intermediate Format (QCIF)으로 가정하였으며, 다른 파라미터들에 대해서는 표 1에 나타내었다.
그림 6은 성능 분석을 위한 네트워크 모델을 보여준다. 이 모델에서 중앙 집중식 구조와 제안된 시스템 구조간의 대역폭 이용률 (Bandwidth Utilization) 및 평균 전송 지연시간 (Average Transmission Delay) 에 대한 성능 분석을 수행하였다. 대역폭 이용률은 서버 또는 이동 단말에서 참가자의 수가 증가함에 따라 트래픽의 부하 상태 (Load)를 나타낸다.
본 논문에서는 끊김 없이 언제, 어디서나 확장성 있는 멀티미디어 서비스를 지원할 수 있는 스마트 이동 단말을 이용한 P2P 기반 그룹 관리 구조및 프로토콜을 제안하였다. 이를 증명하기 위해 대역폭 이용률 및 평균 전송 지연시간에 대한 성능 분석을 하였다. 성능 결과는 제안된 P2P 기반 그룹 관리 구조는 중앙 집중식 구조에 비교하여 확장성 있는 비디오 스트리밍 서비스를 제공할 수 있는 것을 보여준다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 본 논문에서는 스마트 이동 단말을 이용한 P2P 기반 그룹 통신 관리 서비스 구조를 제시한다. 좀 더 구체적으로, P2P 기반의 그룹 사용자 관리와 트래픽 관리를 위한 그룹 통신 관리 프로토콜과 알고리즘을 설계하였다. 이 논문의 중요한 특징은 통신 서버는 그룹 이동 단말 관리에 관리만을 수행하고, 이동 단말은 지역 그룹 이동 단말들의 관리와 멀티미디어 스트리밍 전송 관리만을 수행하는 것이다.
성능/효과
특히, 이동 단말이 핸드오버가 빈번히 발생할 때 IP 주소의 변경 등을 위한 큰 핸드오버 시그널링이 유발될 수 있다. 결과적으로, 이동 단말이 증가하게 되면 심각한 성능의 감쇠를 유발할 수 있다.
이를 증명하기 위해 대역폭 이용률 및 평균 전송 지연시간에 대한 성능 분석을 하였다. 성능 결과는 제안된 P2P 기반 그룹 관리 구조는 중앙 집중식 구조에 비교하여 확장성 있는 비디오 스트리밍 서비스를 제공할 수 있는 것을 보여준다.
그림 8은 시작인과 참가자가 동일한 영역에 존재하고 참가자의 수가 증가에 따른 평균 전송 지연시간의 변화를 나타낸다. 제안된 시스템에서 비디오 스트리밍 트래픽이 서버를 거치지 않고 직접적으로 전송되기 때문에 중앙 집중식 구조에 비해 평균 지연 시간이 작다.
후속연구
이에 반해, 중앙 집중식 구조의 경우, 약 60명의 참가자에게 멀티미디이서 서비스를 지원할 수 있다. 비록 제한된 무선 대역폭으로 인해 많은 수의 참가자에게 서비스 할 수는 없지만, 차세대 무선 네트워크의 성능 (대역폭)이 증가하고 있기 때문에 추후에 개선될 수 있을 것으로 예상된다. 이에 반해, 중앙 집중식 구조에서는 대역폭 이용률이 증가하게 되면, 서버의 수를 증설해야만 한다.
기존의 P2P 구조 연구들은 유선 단말 환경에서만이 고려되었다. 스마트 이동 단말의 보급이 급격히 증가함에 따라 P2P 기반의 무선 이동 단말에 대한 연구가 반드시 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대부분의 멀티미디어 서비스 스트리밍 서비스들은 어떻게 제공되고 있는가?
대부분의 존재하는 멀티미디어 서비스 스트리밍 서비스 (채팅 서비스 또는 멀티미디어 비디오 컨퍼런싱 서비스)들은 중앙 집중식 구조 (클라이언트-서버 구조) 로 제공되고 있다. 이러한 중앙 집중식 기반으로 컨퍼런싱 서비스를 지원하기 위해, IETF (Internet Task Force) Centralized Conferencing (XCON) 워킹 그룹[1]은 중앙 집중식 구조 기반의 데이터 모델과 미팅 구조들을 명시하고 있다.
P2P 기반 멀티미디어 서비스 모델이란?
P2P 기반 멀티미디어 서비스 모델은 사용자 또는 사용자 단말 (Peer) 가 클라이언트와 서버 역할의 두 기능을 모두 가지는 것을 말한다. P2P 네트워크에서 피어는 네트워크를 통해 다른 사용자들로부터 멀티미디어 트래픽을 직접적으로 수신할 수 있다.
클라이언트-서버 구조의 문제점은 무엇인가?
이러한 중앙 집중식 기반으로 컨퍼런싱 서비스를 지원하기 위해, IETF (Internet Task Force) Centralized Conferencing (XCON) 워킹 그룹[1]은 중앙 집중식 구조 기반의 데이터 모델과 미팅 구조들을 명시하고 있다. 하지만, 이러한 중앙 집중식 구조는 서비스 받는 사용자의 수가 급격히 증가하게 되면, 트래픽이 서버에 집중화되어 서비스 확정성 문제를 유발하게 된다. 또한 이러한 중앙 집중식 구조에서는 안정화된 멀티미디어 트래픽 지원 및 세션의 관리가 어렵다. 이러한 기존의 문제점을 해결하기위해, P2P (Peer-to-Peer) 기반 멀티미디어 서비스 모델이 대두되 었다[2].
참고문헌 (13)
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X.Wu, K.D. hara, and V. Krishnaswamy, "Enhancing Application-LayerMulticast for P2P Conferencing," in Proc. of IEEE ConsumerCommunications and Networking Conference, pp. 986-990, 2007.
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Motorola, Video Solutions: Understanding Video Quality, White paper.
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