[논문]WebRTC 기반 P2P 통신 병용 DASH 시스템을 위한 전달 이력 기반 피어 선택 알고리듬

서주호; 최성현; 김상진; 전재영; 김용한

doi:10.5909/jbe.2019.24.2.251

WebRTC 기반 P2P 통신 병용 DASH 시스템을 위한 전달 이력 기반 피어 선택 알고리듬
A transport-history-based peer selection algorithm for P2P-assisted DASH systems based on WebRTC 원문보기

방송공학회논문지 = Journal of broadcast engineering, v.24 no.2, 2019년, pp.251 - 263

서주호 (서울시립대학교 일반대학원 전자전기컴퓨터공학과) , 최성현 (서울시립대학교 일반대학원 전자전기컴퓨터공학과) , 김상진 ((주)SBS) , 전재영 ((주)SBS) , 김용한 (서울시립대학교 일반대학원 전자전기컴퓨터공학과)

초록
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최근 인터넷 미디어 스트리밍 수요의 증가로 인해 CDN(Content Delivery Network) 비용이 크게 증가하였으며 이를 절감하기 위한 방안의 필요성이 날로 증가하고 있다. 이러한 상황에 맞춰 최근 CDN 비용을 절감할 수 있는 WebRTC(Web Real-Time Communication) 표준 기반의 P2P(Peer-to-Peer) 통신을 병용하는 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) 기술이 등장하였다. 본 논문에서는, 전달 이력에 기반하여 피어(peer)를 선택하게 함으로써, 이 기술의 CDN 비용 절감 효과를 크게 개선할 수 있는 새로운 알고리듬을 제안하였다. 또한 실험실 내에서 실제 이 알고리듬을 구현하고 모바일 네트워크 환경과 유사한 환경 조건에서 실험을 시행하여 그 성능을 측정한 결과, 무작위로 피어를 선택하는 기존의 시스템과 비교하여 더 높은 CDN 비용 절감 효과를 달성할 수 있음을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently the huge demand for Internet media streaming has dramatically increased the cost of the CDN (Content Delivery Network) and the need for a means to reduce it is increasing day by day. In this situation, a P2P-assisted DASH technology has recently emerged, which uses P2P (Peer-to-Peer) communications based on WebRTC (Web Real-Time Communication) standards to reduce the CDN cost. This paper proposes an algorithm that can significantly improve CDN cost savings in this technology by selecting peers based on the transport history. Also we implemented this algorithm in an experimental system and, after setting experimental conditions that emulate the actual mobile network environment, we measured the performance of the experimental system. As a result, we demonstrated that the proposed algorithm can achieve higher CDN cost savings compared to the conventional algorithm where peers are selected at random.

주제어

표/그림 (8)

그림 그림 1. P2P 통신 병용 DASH를 위한 P2P 연결 과정 Fig. 1. P2P connection process for P2P-assisted DASH
그림 그림 2. P2P를 이용한 세그먼트 송수신 과정 Fig. 2. Transmission and reception process of DASH segments using P2P
그림 그림 3 Hive 시스템의 클라이언트 측 구조 Fig. 3. The client-side structure of the Hive system
그림 그림 4. 무작위 방법을 이용한 피어 선택 알고리듬 Fig. 4. Peer selection algorithm using random method
그림 그림 5. 우선순위에 의한 피어 선택 알고리듬 Fig. 5. Peer selection algorithm using priority
그림 그림 6. 두 알고리듬의 성능 비교 Fig. 6. Performance comparison of the two algorithms
그림 그림 7. 저속 피어 8개 실험에서 세그먼트 요청을 위해 선택된 피어 Fig. 7. Peers selected for segment requests in the experiment with 8 throttled peers
그림 그림 8. 추가 실험의 세그먼트 순서에 따른 전달 피어 Fig. 8. Delivering peers according to segment order of additional experiment

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 WebRTC 기반의 P2P 통신 병용 DASH 시스템에서 CDN 서버 부하 절감 효과를 크게 개선할 수있는 새로운 알고리듬을 제안하고 이를 구현하였으며 모바일 환경의 VoD(Video-on-Demand) 시나리오 하에서 네트워크 에뮬레이터를 활용한 실험을 통해 그 성능을 검증하였다. 무작위로 피어를 선택하여 세그먼트를 요청하는 기존 시스템과 달리, 제안한 알고리듬에서는 피어의 응답 지연시간과 세그먼트 전달 속도에 기반한 통신 이력을 활용 하여 세그먼트 전달에 성공할 가능성이 가장 높은 피어에게 세그먼트를 요청하게 하였다.
에서는 그림 4의 과정에 따라 세그먼트를 요청한다. 우선 자신이 관리하고 있는 세그먼트 인덱스 내에 원하는 세그먼트 ID가 있는지 조사한다. 만약 없다면, 이웃으로부터 전송 받는 것은 불가능하므로 소스 측으로부터 세그먼트를 받는다.
무작위로 피어를 선택하여 세그먼트를 요청하는 기존 시스템과 달리, 제안한 알고리듬에서는 피어의 응답 지연시간과 세그먼트 전달 속도에 기반한 통신 이력을 활용 하여 세그먼트 전달에 성공할 가능성이 가장 높은 피어에게 세그먼트를 요청하게 하였다. 제안하는 알고리듬은 CDN 비용을 최대한 절감하는 것을 목표로 고안되었다. 실험 결과, 기존 시스템에 비해 훨씬 나은 CDN 비용 절감 효과를 얻을 수 있었다.

제안 방법

그 후 클라이언트 피어가 미디어 사이트에 접속하여 콘텐츠를 재생을 완료한 후 클라이언트 피어 측의 ‘CDN 비용 절감비’(P2P를 통해 받은 데이터 양/총 받은 데이터 양) 를 측정하였다. 9개의 이웃들 중 각기 0, 2, 4, 6, 8개가 저속 피어가 되도록 네트워크 에뮬레이터를 설정한 5가지 실험을 시행하되, 각 실험은 3회 시행하여 CDN 비용 절감비의 평균값을 산출하였다. 이 때 네트워크 에뮬레이터는 정속 피어의 경우, 2017년 기준^[10]의 LTE 평균 속도 즉, 다운로드 속도 15.
그 후 클라이언트 피어가 미디어 사이트에 접속하여 콘텐츠를 재생을 완료한 후 클라이언트 피어 측의 ‘CDN 비용 절감비’(P2P를 통해 받은 데이터 양/총 받은 데이터 양) 를 측정하였다.
다만, RTT는 초기에만 사용되므로 알고 리듬의 전반적인 성능에 큰 영향을 끼치지는 않는다. 다만 V장의 실험에서는 세그먼트 전달 속도가 빠른 피어가 RTT 도 작도록 네트워크 에뮬레이터를 설정하고 실험을 시행하였다.
의 내용을 수정하여 사용하였다. 단, 제안하는 피어 선택 알고 리듬의 성능을 기존 Hive 시스템의 무작위 피어 선택 방법의 성능과 같은 조건에서 비교하기 위해, 트래킹 서버로부터 피어 목록을 전달받는 주기(15초), 이 때 전달 받는 피어 목록의 최대 피어 수(5개), 각 피어가 P2P 연결을 유지하는 최대 이웃의 수(10개), 이웃에게 세그먼트를 요청한 이후의 타임아웃 시간(5초), DASH 플레이어의 초기 버퍼링 양(10초) 등의 각종 파라미터는 Hive 시스템에서 사용하는 것을 그대로 사용하였다.
또, 스트리밍을 시작한 이후 이웃들의 상태가 동적으로 바뀌었을 때, 제안한 알고리듬이 정속 피어를 얼마나 신속히 찾아내는지를 확인하기 위해 추가적인 실험을 시행하였다. 이 실험에서는 초기에 9개의 이웃 중에서 4개는 정속 피어로, 5개는 저속 피어로 구성하되, 스트리밍 시작 2분 후 저속 피어는 모두 정속 피어로, 또 정속 피어는 모두 저속 피어로 전환시킴으로써 이웃들의 상태에 동적 변화를 주었다.
마지막으로, 일반적인 적응형 미디어 스트리밍 시스템과 P2P를 함께 사용하는 Hive 시스템에 대한 QoS 측면을 비교 검토하고자 한다. Hive 시스템에서 DASH 미디어 플레이어는 자신의 세그먼트 요청이 CDN 서버 또는 다른 피어중 어느 곳으로 향하게 될지 알지 못하는 상태로 동작하며, 자신의 미디어 버퍼의 점유도와 세그먼트 전달 속도를 기반으로 다음 세그먼트들을 요청한다.
SmoothCache 시스템^[4]과 Hive 시스템^[3]은 메시(mesh) 형태의 P2P 오버레이(overlay) 망을 사용하였으나, [7]의 시스템은 트리(tree) 구조의 P2P 망을 사용하였다. 메시 형태의 P2P 오버레이 망을 사용하는 경우, 여러 피어가 데이터를 제공할 수 있는 경우, 어떤 피어를 선택할지가 문제가 되는데, Hive 시스템에서는 무작위로 하나를 선택하였고, SmoothCache 시스템에서는 피어의 과거 쓰루풋(throughput)을 참조하여 성공가능성이 높은 피어를 선택하였다.
본 논문에서는 WebRTC 기반의 P2P 통신 병용 DASH 시스템에서 CDN 서버 부하 절감 효과를 크게 개선할 수있는 새로운 알고리듬을 제안하고 이를 구현하였으며 모바일 환경의 VoD(Video-on-Demand) 시나리오 하에서 네트워크 에뮬레이터를 활용한 실험을 통해 그 성능을 검증하였다. 무작위로 피어를 선택하여 세그먼트를 요청하는 기존 시스템과 달리, 제안한 알고리듬에서는 피어의 응답 지연시간과 세그먼트 전달 속도에 기반한 통신 이력을 활용 하여 세그먼트 전달에 성공할 가능성이 가장 높은 피어에게 세그먼트를 요청하게 하였다. 제안하는 알고리듬은 CDN 비용을 최대한 절감하는 것을 목표로 고안되었다.
본 논문에서 새롭게 구체적으로 제안하는 방법에서는 이웃들의 네트워크 상태 즉, RTT(Round-Trip Time)와 세그먼트 전달 속도에 대한 최근 이력 정보를 이용하여 전달성공 확률이 높은 이웃 측으로 세그먼트 요청을 보낸다. 제안하는 알고리듬을 그림 5에 보였다.
본 논문에서는, 클라이언트(client) 피어가 피어 목록에 있는 피어들의 미디어 데이터 전달 이력을 축적하여 통계 값으로 가지고 있다가 P2P 통신을 통해 미디어 데이터를 요청할 때 이를 활용하여 P2P 성공률이 가장 높을 것으로 기대되는 피어에게 우선적으로 미디어 데이터를 요청하는 알고리듬을 구체적으로 제안하고 이를 사용하여 Hive 시스템을 개선하였다. 본 논문에서 제안하는 알고리듬의 기본적인 피어 선택 아이디어는 SmoothCache의 그것과 유사하지만, SmoothCache의 해당 논문^[4]에서는 피어 선택 알고리듬을 구체적으로 제시하지 않았다. 또한 [5]에서도 피어 선택 방법에 대해서는 언급이 없었다.
본 논문에서는, 클라이언트(client) 피어가 피어 목록에 있는 피어들의 미디어 데이터 전달 이력을 축적하여 통계 값으로 가지고 있다가 P2P 통신을 통해 미디어 데이터를 요청할 때 이를 활용하여 P2P 성공률이 가장 높을 것으로 기대되는 피어에게 우선적으로 미디어 데이터를 요청하는 알고리듬을 구체적으로 제안하고 이를 사용하여 Hive 시스템을 개선하였다. 본 논문에서 제안하는 알고리듬의 기본적인 피어 선택 아이디어는 SmoothCache의 그것과 유사하지만, SmoothCache의 해당 논문^[4]에서는 피어 선택 알고리듬을 구체적으로 제시하지 않았다.
세그먼트를 전송 받은 후 ‘세그먼트 획득 속도’ 측정치(받은 데이터 양/요청 시작부터 완료에 걸린 시간)를 이용하여 해당 이웃의 우선순위를 조정한다.
이로 인해 CDN 비용 절감 효과가 감소하게 된다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 다음 장에서 저속 이웃을 선택할 가능성이 낮은 알고리듬을 새롭게 제안한다.
트래킹 서버가 관리하고 있는 피어 목록에 있는 피어의 GUID 전부를 한 번에 전달하지 않고 주기적으로 무작위로 선택된 최대 5개까지만 15초마다 전달하는 이유는, 이를 받은 새 피어가 한 번에 모든 피어와 연결을 설정 하려면 과도하게 긴 지연시간이 초래되기 때문이다. 이를 받은 후 새 피어는 자신과 연결된 최대 피어 수인 10개를 넘지 않는 범위 내에서 이미 연결된 피어를 제외한 피어들의 GUID를 추린다. 새 피어는 WebRTC API를 이용하여 SDP(Session Description Protocol)^[9] 형식의 메타데이터를 생성하는데 여기에 자신의 IP 주소로서 사용할 수 있는 후보 IP 주소들을 찾아 SDP 메타데이터에 기입한다.
이웃 1, 7, 8 또한 이후세그먼트 전달에 실패하여 우선순위가 3에서 1로 감소되어 추후 선택에서 배제된다. 이처럼 제안한 알고리듬은 세그먼트 전달 이력을 쌓아가며 저속 이웃을 구분해 나간다. 이후 정속 이웃인 이웃 9에게 세그먼트 요청을 하게 되면, 피어 9는 세그먼트 획득 속도가 문턱값 2,400KB/s를 넘으므로 우선순위가 4로 증가하여, 이웃들 중 가장 높은 우선순위를 갖게 된다.
콘텐츠 웹페이지의 자바스크립트, 트래킹 서버 프로그램, 시그널링 서버 프로그램 등은 Hive 시스템 오픈 소스^[13]의 내용을 수정하여 사용하였다. 단, 제안하는 피어 선택 알고 리듬의 성능을 기존 Hive 시스템의 무작위 피어 선택 방법의 성능과 같은 조건에서 비교하기 위해, 트래킹 서버로부터 피어 목록을 전달받는 주기(15초), 이 때 전달 받는 피어 목록의 최대 피어 수(5개), 각 피어가 P2P 연결을 유지하는 최대 이웃의 수(10개), 이웃에게 세그먼트를 요청한 이후의 타임아웃 시간(5초), DASH 플레이어의 초기 버퍼링 양(10초) 등의 각종 파라미터는 Hive 시스템에서 사용하는 것을 그대로 사용하였다.

대상 데이터

81 버전)이다. 실험에 사용된 미디어 서버는 별도로 구축하지 않았으며, DASH-IF(Industry Forum)에서 제공하는 미디어 서버를 직접 사용하였으며, 해당 서버에서 제공하는 크기가 91MB이고 재생시간이 260s인 Envivio사의 DASH 콘텐츠^[11]를 실험용으로 사용하였다. 또 피어들의 네트워크 환경을 에뮬레이션하기 위해 NetBalancer(9.
실험을 위해 사용한 웹 브라우저는 현재 WebRTC 표준이 가장 잘 지원되고 있는 크롬 브라우저(69.0.3497.81 버전)이다. 실험에 사용된 미디어 서버는 별도로 구축하지 않았으며, DASH-IF(Industry Forum)에서 제공하는 미디어 서버를 직접 사용하였으며, 해당 서버에서 제공하는 크기가 91MB이고 재생시간이 260s인 Envivio사의 DASH 콘텐츠^[11]를 실험용으로 사용하였다.
스트리밍 시작 시 모든 이웃의 우선순위는 3으로 같기 때문에 저속 이웃이 선택될 수 있으며, 그림 7에서는 그 중 RTT가 가장 빠른 것으로 측정된 이웃 3이 선택된다. 이 실험에서는, 저속 이웃의 추가 응답 지연시간이 네트워크 에뮬레이터에 의해 30msec로 설정되어 있음에도 불구하고, 첫 요청 대상 피어로서 이웃 3이 선택되었고, 이후 이웃 1, 7, 8을 거쳐 마침내 이웃 9가 선택되었다. 이는 이웃 들의 실제 상태에 따라 이웃 9의 RTT가 가장 작은 것으로 측정되지 못했기 때문이지만, 에뮬레이터가 부여한 추가 응답 지연시간으로 인해 정속 이웃인 이웃 9를 찾아가는 시간을 줄일 확률은 높아진다.

이론/모형

실험에 사용된 미디어 서버는 별도로 구축하지 않았으며, DASH-IF(Industry Forum)에서 제공하는 미디어 서버를 직접 사용하였으며, 해당 서버에서 제공하는 크기가 91MB이고 재생시간이 260s인 Envivio사의 DASH 콘텐츠^[11]를 실험용으로 사용하였다. 또 피어들의 네트워크 환경을 에뮬레이션하기 위해 NetBalancer(9.12.9버전)^[12]를 사용하였다.

성능/효과

그럼에도 불구하고 전체 실험 결과에서 우선순위를 이용하는 방법은 기존의 무작위 피어 선택 방법에 비해 매우 높은 성능을 보였다. 가장 큰 차이를 보이는 실험 결과는 저속 이웃 수가 8개일 때, 즉 정속 이웃이 하나뿐일 때인데, 무작위 피어 선택 방법은 약 10%, 우선순위에 의한 피어 선택 방법은 약 93%의 CDN 비용 절감비를 기록하였다. 이 결과로부터 새로운 알고리듬이 정속 이웃을 잘 찾아내 었음을 알 수 있다.
이러한 현상은 그림 6에서 저속 이웃 수가 8개일 때 확연히 관찰될수 있다. 그럼에도 불구하고 전체 실험 결과에서 우선순위를 이용하는 방법은 기존의 무작위 피어 선택 방법에 비해 매우 높은 성능을 보였다. 가장 큰 차이를 보이는 실험 결과는 저속 이웃 수가 8개일 때, 즉 정속 이웃이 하나뿐일 때인데, 무작위 피어 선택 방법은 약 10%, 우선순위에 의한 피어 선택 방법은 약 93%의 CDN 비용 절감비를 기록하였다.
이후 우선순위가 1로 낮아진 피어 5와 9를 제외한 이웃들은 모두 초기 우선순위 값인 3을 가지므로, 스트리밍 초기와 유사한 과정을 거쳐 이들 중 정속 이웃을 찾게 된다. 그림 7의 결과에서는 저속 이웃인 이웃 8, 6(DASH 미디어 플레이어가 2개 세그먼트를 한꺼번에 요청하여 모두 실패한 경우), 7에 대한 세그먼트 요청이 실패한 후, 정속 이웃인 이웃 1을 찾은 이후에는 세그먼트가 원활히 전달됨을 확인할 수 있다. 이와 같이 제안한 알고리듬은 이웃들의 네트워크 상황의 변화가 있을 때에도 효율적으로 새로운 정속 피어를 잘 찾아내며 CDN 비용을 절감함을 알 수 있다.
이는 이웃 들의 실제 상태에 따라 이웃 9의 RTT가 가장 작은 것으로 측정되지 못했기 때문이지만, 에뮬레이터가 부여한 추가 응답 지연시간으로 인해 정속 이웃인 이웃 9를 찾아가는 시간을 줄일 확률은 높아진다. 논문에 싣지는 않았으나, 다른 실험 결과들을 종합적으로 검토한 결과, 제안한 알고리듬에서 초기에 우선순위가 동일한 이웃 중에서 RTT가 작은 이웃을 선택하도록 함으로써, 정속 이웃을 빨리 찾을 확률이 높아짐을 알 수 있었다. 물론 이것은 이 부분의 가정즉, 전달 속도가 빠른 이웃의 RTT가 작다는 가정 하에서 네트워크 에뮬레이터를 그에 맞게 설정한 데에 따른 것으로서, 이러한 가정이 실제와 맞지 않는다고 하더라도 그 영향은 초기에 정속 이웃을 찾기까지의 과정 내로 국한된다.
만약 어떤 한 이웃의 상태가 좋다고 해서 여러 피어로부터 그 이웃에게 세그먼트 요청이 집중된다면, 해당 이웃은 결국 과부하 상태에 이를 것이고 자연스럽게 우선순위가 낮아져서 피어들은 다른 이웃에게 요청을 보내게될 것이다. 따라서 제안한 알고리듬은 가장 빠른 이웃에게 과부화가 걸릴 수 있는 문제 또한 자연스럽게 해결할 수 있다.
실험 결과, 기존 시스템에 비해 훨씬 나은 CDN 비용 절감 효과를 얻을 수 있었다. 또한 피어들의 상태가 동적으로 변하는 경우에도 제안하는 알고리듬이 잘 동작함을 확인하였다.
또한 [5]에서도 피어 선택 방법에 대해서는 언급이 없었다. 본 논문에서 제안하는 알고리듬에 의해 실험실 내 실험을 시행한 결과, 저속 피어들이 많은 환경에서도 무작위 피어 선택 방식을 사용하는 기존 Hive 시스템에 비해 CDN 비용을 더 크게 줄일수 있음을 보였다.
즉, 피어에 대한 요청 시작 시점부터 타임아웃이 발생하여 CDN 서버로부터 세그먼트를 획득 완료하는 시점까지의 경과 시간이 해당 세그먼트의 재생시간을 초과 하지 않는 한, 타임아웃 설정 시간이 누적되지 않는다. 본 논문의 실험에서는 Hive 시스템에 의한 QoS 저하 현상은 관측되지 않았다. 물론 이러한 내용은 최악의 경우에 대한 분석이며, Hive 시스템에서 이웃으로부터 세그먼트 전달이 매우 원활한 경우에는 CDN 서버 측으로 요청하였을 때 보다 세그먼트를 빠르게 획득할 가능성이 높으므로, 일반적인 적응형 미디어 스트리밍 시스템에 비해 더 좋은 QoS를 제공한다.
제안하는 알고리듬은 CDN 비용을 최대한 절감하는 것을 목표로 고안되었다. 실험 결과, 기존 시스템에 비해 훨씬 나은 CDN 비용 절감 효과를 얻을 수 있었다. 또한 피어들의 상태가 동적으로 변하는 경우에도 제안하는 알고리듬이 잘 동작함을 확인하였다.
이경우 클라이언트 피어는 소스 측으로 해당 세그먼트에 대한 요청을 다시 보내게 되는데 이로 인해 CDN 비용 절감 효과가 감소된다. 실험 결과에서도 저속 이웃 수가 많을수록 이 효과가 급격히 감소함을 알 수 있다.
우선순위를 이용한 피어 선택 방법의 실험 결과에서는 저속 이웃 수에 거의 무관하게 CDN 비용 절감비가 높게 유지되는 것을 관찰할 수 있다. 여기서 CDN 비용 절감비가 100%에 이르지 못하는 이유는 스트리밍 시작 직후부터 얼마 동안은 세그먼트 전달 이력이 축적되어 있지 않았기 때문이다.
또, 스트리밍을 시작한 이후 이웃들의 상태가 동적으로 바뀌었을 때, 제안한 알고리듬이 정속 피어를 얼마나 신속히 찾아내는지를 확인하기 위해 추가적인 실험을 시행하였다. 이 실험에서는 초기에 9개의 이웃 중에서 4개는 정속 피어로, 5개는 저속 피어로 구성하되, 스트리밍 시작 2분 후 저속 피어는 모두 정속 피어로, 또 정속 피어는 모두 저속 피어로 전환시킴으로써 이웃들의 상태에 동적 변화를 주었다.
또한 성공적인 세그먼트 전달로 인해 소스 측으로의 요청이 발생하지 않으므로 CDN 비용 절감이 이루어진다. 이를 통해 제안한 알고리듬이 전달 이력이 축적된 이후 이를 활용하여 정속 피어를 잘 선택하고 CDN 비용절감을 달성하는 것을 확인할 수 있다.
그림 7의 결과에서는 저속 이웃인 이웃 8, 6(DASH 미디어 플레이어가 2개 세그먼트를 한꺼번에 요청하여 모두 실패한 경우), 7에 대한 세그먼트 요청이 실패한 후, 정속 이웃인 이웃 1을 찾은 이후에는 세그먼트가 원활히 전달됨을 확인할 수 있다. 이와 같이 제안한 알고리듬은 이웃들의 네트워크 상황의 변화가 있을 때에도 효율적으로 새로운 정속 피어를 잘 찾아내며 CDN 비용을 절감함을 알 수 있다.
그림 8은 동적으로 이웃들의 상태를 변화시킨 실험의 결과이다. 해당 실험의 CDN 비용 절감비는, 동일한 실험을 3회 시행한 결과, 평균 86.53%로 측정되었다. 그림 8에서 스트리밍 시작 시 이웃 1 ~ 5는 저속 이웃으로, 이웃 6 ~ 9는 정속 이웃으로 설정하며, 시작 2분 후 이웃 1 ~ 5는 정속 이웃으로, 이웃 6 ~ 9는 저속 이웃으로 전환시켰다.
Hive 시스템에서는 어떤 클라이언트가 DASH 세그먼트 (segment)를 필요로 할 때, 이를 CDN 서버로 요청하기에 앞서, 동일한 콘텐츠를 시청하고 있는 다른 피어(peer)에게 해당 DASH 세그먼트를 요청함으로써 CDN 서버 또는 HTTP 캐시로부터의 트래픽을 크게 줄일 수 있다. 해당 연구는 미디어를 스트리밍할 때 QoS(Quality of Service)를 낮추지 않으면서 CDN 사업자의 비용을 현저하게 줄일 수 있음을 보였다. 또한, 기존 P2P 방식에 비해, WebRTC 표준을 지원하는 브라우저의 경우, 표준 API를 사용할 수 있으므로, 자바스크립트를 사용한 웹 프로그램 개발 비용이 절감 되고, 특별한 플러그인(plug-in)이나 추가 애플리케이션을 설치할 필요가 없으므로 사용자의 접근성 및 편의성이 증대된다.

후속연구

이를 위해서는 본 논문에서 제안하는 알고리듬만큼 CDN 비용 절감 비를 달성하지는 못하더라도 단기적으로라도 여러 이웃에게 세그먼트 요청을 분산시키는 새로운 알고리듬이 필요할 수도 있다. 결국 이러한 알고리듬은 CDN 비용 절감비와세그먼트 요청 분산 정도 사이의 적절한 맞바꾸기(tradeoff)를 목표로 하는 알고리듬이 될 것이다.
또한 모바일 네트워크 환경뿐만 아니라 다른 네트워크 환경까지 고려한 일반적인 형태로 알고리듬을 개선할 필요가 있다. 또 피어간 통신료가 문제가 되는 경우를 고려하여, CDN 비용 절감 효과를 다소 희생하더라도 단기적으로 세그먼트 요청이 소수의 피어에게 집중되는 것을 피하고 여러 피어에게 분산되도록 하는 새로운 알고리듬에 대한 연구도 필요하다. 보통의 적응형 미디어 스트리밍 시스템과 P2P를 병행하는 스트리밍 시스템 간의 QoS 비교도 더 구체적으로 연구할 필요가 있다.
우선 실시간(live) 스트리밍을 포함한 보다 더 다양한 시나리오에 대해 실험할 필요가 있다. 또한 모바일 네트워크 환경뿐만 아니라 다른 네트워크 환경까지 고려한 일반적인 형태로 알고리듬을 개선할 필요가 있다. 또 피어간 통신료가 문제가 되는 경우를 고려하여, CDN 비용 절감 효과를 다소 희생하더라도 단기적으로 세그먼트 요청이 소수의 피어에게 집중되는 것을 피하고 여러 피어에게 분산되도록 하는 새로운 알고리듬에 대한 연구도 필요하다.
본 논문의 실험에서는 피어의 상태를 저속과 정 속의 두 가지로 단순화하였으나, 실제 네트워크 환경에서는 피어들의 상태가 더 다양할 수 있으며 또 동적인 상태 변화도 여러 가지 형태로 나타날 수 있다는 점을 고려하여 이러한 네트워크 환경을 에뮬레이션한 상태에서 실험실 내 실험을 통해 제안한 알고리듬을 더 검증하고 필요 시 개선하여야 한다. 마지막으로, 다수 사용자가 참여하는 실제 네트워크 환경에서의 실험을 통해 제안하는 알고리듬의 성능을 검증할 필요가 있다.
또 피어간 통신료가 문제가 되는 경우를 고려하여, CDN 비용 절감 효과를 다소 희생하더라도 단기적으로 세그먼트 요청이 소수의 피어에게 집중되는 것을 피하고 여러 피어에게 분산되도록 하는 새로운 알고리듬에 대한 연구도 필요하다. 보통의 적응형 미디어 스트리밍 시스템과 P2P를 병행하는 스트리밍 시스템 간의 QoS 비교도 더 구체적으로 연구할 필요가 있다. 본 논문의 실험에서는 피어의 상태를 저속과 정 속의 두 가지로 단순화하였으나, 실제 네트워크 환경에서는 피어들의 상태가 더 다양할 수 있으며 또 동적인 상태 변화도 여러 가지 형태로 나타날 수 있다는 점을 고려하여 이러한 네트워크 환경을 에뮬레이션한 상태에서 실험실 내 실험을 통해 제안한 알고리듬을 더 검증하고 필요 시 개선하여야 한다.
보통의 적응형 미디어 스트리밍 시스템과 P2P를 병행하는 스트리밍 시스템 간의 QoS 비교도 더 구체적으로 연구할 필요가 있다. 본 논문의 실험에서는 피어의 상태를 저속과 정 속의 두 가지로 단순화하였으나, 실제 네트워크 환경에서는 피어들의 상태가 더 다양할 수 있으며 또 동적인 상태 변화도 여러 가지 형태로 나타날 수 있다는 점을 고려하여 이러한 네트워크 환경을 에뮬레이션한 상태에서 실험실 내 실험을 통해 제안한 알고리듬을 더 검증하고 필요 시 개선하여야 한다. 마지막으로, 다수 사용자가 참여하는 실제 네트워크 환경에서의 실험을 통해 제안하는 알고리듬의 성능을 검증할 필요가 있다.
이 알고리듬에서 초기에 RTT를 사용하는 것은 모든 피어가 동일한 우선순위를 갖도록 초기화된 상태에서 세그먼트 획득 속도 측정치가 없으므로, 다른 적절한 지표가 없기 때문이다. 실제 네트워크 환경에서는 RTT가 작다고 해서 반드시 세그먼트 전달 속도가 빠르다고 할 수는 없기 때문에, 초기에 RTT를 사용하는 것이 적절한가에 대해서는 더 연구가 필요하다. 다만, RTT는 초기에만 사용되므로 알고 리듬의 전반적인 성능에 큰 영향을 끼치지는 않는다.
이러한 결과를 바탕으로 향후 다양한 관련 연구가 더 필요하다. 우선 실시간(live) 스트리밍을 포함한 보다 더 다양한 시나리오에 대해 실험할 필요가 있다.
사용자가 동의한다 하더라도, 만약 사용자의 망 사용료가 문제가 되는 상황이라면, 단기적으로라도 하나의 이웃에게 세그먼트 요청이 집중되는 것에 대해 사용자의 불만이 제기될 수도 있다. 이를 위해서는 본 논문에서 제안하는 알고리듬만큼 CDN 비용 절감 비를 달성하지는 못하더라도 단기적으로라도 여러 이웃에게 세그먼트 요청을 분산시키는 새로운 알고리듬이 필요할 수도 있다. 결국 이러한 알고리듬은 CDN 비용 절감비와세그먼트 요청 분산 정도 사이의 적절한 맞바꾸기(tradeoff)를 목표로 하는 알고리듬이 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	WebRTC 기반의 P2P 통신 병용 DASH 시스템 구현을 위해 필요한 서버는 무엇인가?	WebRTC 기반의 P2P 통신 병용 DASH 시스템을 구현하기 위해서는 트래킹(tracking) 서버, 시그널링(signaling) 서버, 미디어 서버, 웹페이지 서버 등 총 4개의 서버가 필요하다.
	WebRTC란 무엇인가?	WebRTC는 웹 브라우저 간 실시간 통신을 가능케 하는 API(Application Programming Interface) 표준[2]으로서 WebRTC를 지원하는 웹 브라우저 간 실시간 영상 통신, 음성 통신, 채팅 등을 쉽게 구현할 수 있게 한다. 최근 WebRTC를 기반으로 P2P 통신을 병용함으로써 HTTP 기반 적응형 미디어 스트리밍 시스템의 효율을 높일 수 있는 기술이 연구되었다[3].
	HTTP를 기반으로 하는 적응형 미디어 스트리밍 기술에서는 어떻게 원활한 스트리밍을 달성할 수 있는가?	현재 인터넷 미디어 스트리밍은 대부분 HTTP를 기반으로 하는 적응형 미디어 스트리밍 기술에 의해 시행되고 있다. 이 기술에서는 클라이언트로 하여금 가능한 한 CDN(Content Delivery Network) 서버가 아니라 HTTP 캐시(cache)로부터 미디어 데이터를 가져오도록 함으로써, CDN 서버의 부하를 줄이고 원활한 스트리밍을 달성할 수 있도록 하고 있다. 이로 인해, 인터넷 미디어 스트리밍 서비스가 폭증함에 따라, ISP(Internet Service Provider)들은 HTTP 캐시를 증설해야 했고, 마침내 이러한 증설 비용 부담을 줄이기 위해 CDN 서버로부터의 트래픽뿐만 아니라 HTTP 캐시로부터의 트래픽에 대해서도 CDN 사업자에게 과금을 하기에 이르렀다.

참고문헌 (13)

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W3C, "WebRTC 1.0: Real-time Communication between Browsers," https://w3c.github.io/webrtc-pc/, Sept. 2018.
R. Roverso and M. Hogqvist, "Hive.js: Browser-Based Distributed Caching for Adaptive Video Streaming" in 2014 IEEE International Symposium on Multimedia, pp. 143-146, 2014.
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M. Varma, H. K. Yarnagula, and V. Tamarapalli, "WebRTC-based peer assisted framework for HTTP live streaming," Proceedings of the 9th International Conference on Communication Systems and Networks (COMSNETS), pp. 415-416, Jan., 2017.
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J. Liu, L. Shang, H. Jin, et al., "Bluetooth P2P Architecture for Transporting Streaming Media on the Internet," 2009 IEEE IMSAA, Dec. 2009.
B. Sredojev, D. Samardzija, and D. Posarac. "WebRTC technology overview and signaling solution design and implementation" in 2015 38th International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO), pp. 1006-1009, May 2015.
M. Handley, V. Jacobson, and C. Perkins, "SDP: Session Description Protocol," IETF RFC 4566, July 2006.
MSIT (Ministry of Science and Information Technology) Press Release, "Quality assessment results of 2017 telecommunication services," https://www.msit.go.kr/web/msipContents/contentsView.do?cateId mssw311&artId1371275, Dec. 26, 2017.
Dash media server, http://dash.edgesuite.net/envivio/.
Netbalancer, https://netbalancer.com/.
Https://github.com/Peerialism/hive.js.

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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