[국내논문]확장성 있는 P2P 실시간 비디오 스트리밍 통신을 위한 P2P 기반 그룹 서비스 관리 구조 P2P-based Group Communication Management For Scalable P2P Live Video Streaming Communication원문보기
차세대 광대역 무선 네트워크의 성능이 급격히 증가함에 따라 스마트 모바일 플랫폼 기반으로 다양한 서비스 (교육, 실시간 비디오 스트리밍 서비스, 실시간 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. 본 논문의 목적은 P2P 네트워크 기반으로 확장성 있는 실시간 비디오 멀티미디어 스트리밍 서비스를 그룹 스마트 단말 사용자에게 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 논문에서는 스마트 이동 단말을 이용한 확장성 있는 P2P 기반 그룹 통신 관리 서비스 구조 및 서비스 관리 프로토콜을 설계하였다. 제안된 서비스 구조에 대한 성능 분석을 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, 실시간 비디오 스트리밍 서비스, 실시간 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. 본 논문의 목적은 P2P 네트워크 기반으로 확장성 있는 실시간 비디오 멀티미디어 스트리밍 서비스를 그룹 스마트 단말 사용자에게 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 논문에서는 스마트 이동 단말을 이용한 확장성 있는 P2P 기반 그룹 통신 관리 서비스 구조 및 서비스 관리 프로토콜을 설계하였다. 제안된 서비스 구조에 대한 성능 분석을 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, Live video streaming, Live video conferencing, online games, etc.) have been provided to users through a smart mobile platform. Those services are usually provided by us...
As the performance of the next-generation broadband wireless networks is dramatically enhanced, various services (i.e., education, Live video streaming, Live video conferencing, online games, etc.) have been provided to users through a smart mobile platform. Those services are usually provided by using the centralized communication server. However, since all multimedia traffic is exchanged through a communication server, it often has the scalability problem with regard to traffic management. Our main purpose is for group smart users to provide scalable live multimedia streaming service based on P2P network. To do this, we have designed an architecture of P2P-based service management for mobile group communication management and service management protocol. In order to verify the performance of the proposed scheme, we have mathematically analyzed the performance in terms of the average transmission delay and bandwid th utilization.
As the performance of the next-generation broadband wireless networks is dramatically enhanced, various services (i.e., education, Live video streaming, Live video conferencing, online games, etc.) have been provided to users through a smart mobile platform. Those services are usually provided by using the centralized communication server. However, since all multimedia traffic is exchanged through a communication server, it often has the scalability problem with regard to traffic management. Our main purpose is for group smart users to provide scalable live multimedia streaming service based on P2P network. To do this, we have designed an architecture of P2P-based service management for mobile group communication management and service management protocol. In order to verify the performance of the proposed scheme, we have mathematically analyzed the performance in terms of the average transmission delay and bandwid th utilization.
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문제 정의
최근 들어, 사용자들은 이러한 서비스를 스마트폰을 통해 이러한 IP 기반 비디오 스트리밍 서비스를 제공 받고 있다. 본 논문에서는 IP 기반 Live 비디오 스트리밍 서비스를 다룬다. AfricaTV 비디오 스트리밍 서비스[1]는 방송을 하고자하는 스마트 사용자 단말의 스크린 뷰 (Screen View)에서 실시간으로 캡쳐된 화면 정보를 유/무선 통신 (WiFi, 3G/4G, WiBro 등)을 통해 뷰어 (Viewer) 들에게 제공하는 서비스이다.
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 끊김없이 언제, 어디서나 확장성 있는 멀티미디어 서비스를 지원할 수 있는 P2P 실시간 비디오 스트리밍 통신을 위한 P2P 기반 그룹 서비스 관리 구조 및 프로토콜을 제안하였다. 이를 증명하기 위해 대역폭 이용률 및 평균 전송 지연시간에 대한 성능 분석을 하였다.
본 목적의 목적은 모바일 멀티미디어 그룹 통신 서비스에서 비디오 스트리밍 서비스의 QoS 보장하는 확장성 있는 P2P 기반 서비스 관리 구조를 설계하는 것이다. 이에 대한 본 논문의 주요 내용을 다음과 같다.
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.
성능 파라미터에서 비디오 스트리밍 MPEG-4 [10]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.
제안 방법
2. 성능 분석에서 그림 4에 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.
표 1은 성능 분석을 위한 파라미터, 설명, 값을 나타낸다. 성능 파라미터에서 비디오 스트리밍 MPEG-4 [10]으로 설정하였다. 초당 15 프레임인 Quarter Common Intermediate Format (QCIF)으로 가정하였으며, 다른 파라미터들에 대해서는 표 1에 나타내었다.
그림 4는 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 끊김없이 언제, 어디서나 확장성 있는 멀티미디어 서비스를 지원할 수 있는 P2P 실시간 비디오 스트리밍 통신을 위한 P2P 기반 그룹 서비스 관리 구조 및 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.
데이터처리
• 마지막으로, 제안한 구조에 대한 성능 검증을 위해 평균 전송 지연시간에 대한 수학적인 분석을 수행 하였다.
성능/효과
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 6은 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
차세대 광대역 무선 네트워크의 성능이 급격히 증가함에 따른 변화는?
차세대 광대역 무선 네트워크의 성능이 급격히 증가함에 따라 스마트 모바일 플랫폼 기반으로 다양한 서비스 (교육, 실시간 비디오 스트리밍 서비스, 실시간 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.
스마트 모바일 플랫폼 기반으로 제공되는 서비스에서 나타나는 어려움은?
차세대 광대역 무선 네트워크의 성능이 급격히 증가함에 따라 스마트 모바일 플랫폼 기반으로 다양한 서비스 (교육, 실시간 비디오 스트리밍 서비스, 실시간 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. 본 논문의 목적은 P2P 네트워크 기반으로 확장성 있는 실시간 비디오 멀티미디어 스트리밍 서비스를 그룹 스마트 단말 사용자에게 제공하는 것이다.
스마트 이동 단말의 특징은?
오늘날 스마트폰 또는 Tablet PC 등과 같은 스마트 이동 단말은 고 메모리 용량, 고 전력, 높은 해상도 디스플레이 등의 강력한 하드웨어 특징들을 가지고 있다. 게다가 이러한 이동 단말은 대부분 3G/4G, WiFi, WiBro 등의 다중 네트워크 통신 인터페이스를 장착되어 있다.
참고문헌 (10)
AfricaTV, Http://afreeca.com.
Youtube, http://www.youtube.com.
M. Amad, Haddad, and L. Khenous, "A Scalable Based Multicast Model for P2P Conferencing Applications," In Proc. International Conference on Ultra Modern Telecommunications & Workshops 2009, Oct. 10-14, 2009, pp. 1-6.
Y. Liu, Y. Guo, and C. Liang, "A survey on peer-to-peer video streaming Systems," Peer-to-Peer Net. Appl., vol. 1, pp. 18-28, 2008.
J. Jannotti, DK. Gifford, K. L. Johnson, and M. F. Kaashoek, "overcast: reliable multicasting with an overlay network," In Proc. Of operating systems design and implementation, pp. 197-212, 2000.
N. Magharei, and R. Rejaie, "Prime: peer-to-peer receiver-driven mesh-based dtreaming," In Proc. of IEEE INFORCOM, 2007.
M. Amad, Haddad, and L. Khenous, "A Scalable Based Multicast Model for P2P Conferencing Applications," in Prof. International Conference on Ultra Modern Telecommunications & Workshops 2009, 2009, pp. 1-6, Oct. 10-14.
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C. Luo, J. Li, and S. Li. Digimetro, "An application-level multicast system for multi-party video conferencing," Microsoft Research Asia, Jun. 2004.
Motorola, Vodeo Solutions: Understanding Video Quality, White paper.
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