응용 계층 멀티 캐스트는 IP 멀티 캐스트의 배치 문제를 효율적으로 해결하지만 각 응용 서비스의 다양한 요구 사항을 융통적으로 해결하지 못한다는 단점을 가진다. 본 연구에서는 응용 계층 멀티캐스트 서비스의 공통 기능과 응용 서비스의 다양한 요구 사항을 충족시킬 수 있는 단일화된 인터페이스를 제공함으로써 융통성 이 있고 재사용이 가능한 응용 계층 멀티캐스트 프래임웍을 설계하고 구현한다. 본 프레임웍은 응용 서비스의 요구에 따라 다양한 응용 계층 멀티 캐스트 기법을 선택적으로 재배치할 수 있으므로 쉽고 빠른 응용 서비스의 개발 및 구축을 가능하게 하고 기법 개발자에는 개별 기법을 응용 프로그램과 독립적으로 확장하거나 추가할 수 있도록 한다. 본 논문에서는 응용 계층 멀티 캐스트 서비스의 요구 사항 분석을 통해 본 프레임웍의 설계 및 구현에 대해 기술하며 그 효율성과 실제 적용성을 검증하기 위해 TBCP 프로토타입을 구현한 결과를 기술한다.
최근까지 네트워크 계층에서 수행되는 IP 멀티캐스트는 많은 관심과 연구가 진행되고 있다. 하지만 유니캐스트 라우터들로 구성된 현재의 인터넷 망에서 IP 멀티캐스트의 적용은 불가능한 상태이다. 때문에 응용계층 멀티캐스트가 IP 멀티캐스트의 대안으로 제시되고 있다. IP 멀티캐스트가 네트워크 라우터들에 의존적인 반면 응용계층 멀티캐스트는 네트워크 계층과 독립적으로 수행된다. 본 논문에서는 실시간 미디어의 효과적인 전송을 위한 source에서 end-system들에 이르는 평균 지연 시간을 최소화하는 응용계층 멀티캐스트 트리 구성 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 제어 변수로써 각 end-system들의 계산 수행능력과 네트워크 조건을 고려하며 트리를 구성하는 몇몇 end-system들에게만 부하가 집중되는 현상을 방지하도록 구성되었다. 제안하는 알고리즘에 의한 응용계층 멀티캐스트 트리는 clustering과 변형된 Dijkstra 알고리즘에 의해 구성된다. 즉, source와 proxy-sender들 사이의 트리와 각 cluster안에서 트리를 구성함으로써 전체 트리를 생성한다. 실험을 통하여 제안하는 알고리즘이 기존 알고리즘 보다 효과적임을 보였다.
IP 멀티캐스트 서비스 실현의 기술적, 비용적인 한계로 인하여 그에 대한 대안으로 응용 계층 멀티캐스트(Application Layer Multicast)가 대두되고 있다. 응용 계층 멀티캐스트 프로토콜은 현재까지 각 멀티캐스트 서비스의 요구사항에 맞게 다양하게 개발되어 왔으나, 지금까지의 연구는 각 응용 프로그램의 요구사항에 맞는 프로토콜의 디자인이나 효율적인 멀티캐스트 그룹 관리 기법에만 치중되어 왔을 뿐, 효율적인 프로토콜의 개발 방법에 관한 연구나 기존의 여러 프로토콜의 다중 사용에 관한 연구는 그 진척이 미비한 상황이었다. 본 논문에서는 새로운 응용 계층 멀티캐스트 프로토콜의 개발을 용이하게 하는 응용 계층 멀티캐스트 프로토콜의 개발을 위한 API를 제시하고, 한 시스템에서 여러 개의 응용 계층 멀티캐스트 프로토콜의 다중 동작과 관리를 용이하게 하는 프로토콜 통합 관리를 위한 API와 프레임워크를 제안한다.
IP 멀티캐스트가 현재 보편적 네트웍 서비스로 제공되지 못하고 있는 현실적인 한계로 인하여, 다중 수신자를 지원하기 위한 대안으로 응용 계층 멀티캐스트 기법들이 주목을 받고 있다. 응용 계층 멀티캐스트는 데이타의 전송이 참가자인 종단 시스템에 의해 이루어진다. 그러나 종단 시스템은 범용 장비이기 때문에 데이타 전달에 최적화되어 있지 않고, 응용 계층 멀티캐스트 세션에 참여하는 종단 시스템들의 컴퓨팅 능력과 네트워크 대역폭이 다양하기 때문에, 종단 시스템의 성능에 따라 처리 지연 시간이 발생하게 되어 종단 간 지연 시간에 영향을 끼치게 된다. 본 논문은 응용 계층 멀티캐스트 세션에 참여하는 종단 시스템에서의 지연 시간을 모델링하고 기존의 응용 계층 멀티캐스트의 성능에 미치는 영향을 분석한다. 나아가, 종단 시스템에서의 지연과 이들의 다양성을 고려하여 메쉬 기반의 응용 계층 멀티캐스트 세션 성능 향상 기법을 제안하고 이에 대한 성능 평가에서 제안하는 기법이 기존의 기법에 비해 종단 간 지연 시간을 감소시키는 것을 보인다.
IP멀티캐스트가 현재 보편적 서비스로 사용되지 못하는 한계로 인하여 그 대안으로 응용 계층 멀티캐스트 기법들이 제안되고 있다. 기존의 응용 계층 멀티캐스트의 성능 분석 기준으로 네트워크 자원의 효율적 사용면을 고려하여 스트레스, 스트레치와 전송 트리 관리 비용등이 사용되었다. 그러나, 응용 계층 멀티캐스트는 데이터의 전송이 참가자인 종단 시스템에 의해 이루어지고, 종단 시스템은 범용 장비로서 데이터 전달에 최적화된 성능을 갖지 못한다. 따라서, 데이터 전달을 위해 종단 시스템에서의 처리 지연이 발생하고 이로 인한 종단간 데이터 전송 지연에 영향을 끼치게 된다. 본 논문에서는 종단 시스템에서의 데이터 전달을 위한 전달 지연 시간을 모델링 하고, 대표적 다대다 응용 계층 멀티캐스트 기법인 Endsystem Multicast와 NICE에 대하여 종단 시스템에서 발생하는 처리 지연 시간이 전체 참가자간의 데이터 전송 지연 시간에 미치는 영향을 분석한 결과를 기술한다.
스트리밍 비디오를 다양한 수신자에게 전달하기 위해 비디오를 여러 계층으로 나누어 전송하고 이를 선택적으로 수신하는 계층형 비디오 멀티캐스트가 소개되었다. 계층형 비디오 멀티캐스트에서는 가용 대역폭을 측정하기 위해 가입 실험을 사용하는데, 가입 실험이 중복되거나 실패할 경우 수신 비디오의 품질을 저하시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 공유 학습 기법이 제안되었지만 응용 계층 멀티캐스트에 적용할 경우 많은 컨트롤 오버헤드와 높은 적응수렴 시간 문제를 야기한다. 따라서 본 논문에서는 응용 계층 멀티캐스트 기반의 계층형 비디오 멀티캐스트에서 가입실험이 영향을 주는 영역을 분석함으로써 컨트롤 오버헤드 및 수렴 시간을 최소화하는 새로운 공유 학습 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안 기법이 기존 연구와 비교하여 컨트롤 오버헤드와 수렴 시간 측면에서 더 좋은 성능을 나타냄을 확인하였다.
본 논문에서는 응용 계층 멀티캐스트 방식을 이용하여 미디어 스트림 데이터를 실시간으로 전송할 수 있는 서비스망을 구현하고자 한다. 일반적으로 IT 멀티캐스팅 서비스를 구현하기 위해서는 멀티캐스팅 라우터를 이용한다. 그러나 멀티캐스팅 라우터를 이용하여 멀티캐스트 서비스를 구현할 때, 사업적, 기술적 측면에서 많은 문제점을 가지게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 애플리케이션 레벨에서 중계 기능을 수행하는 모듈을 이용한다. 기존에 있는 네트웍망을 그대로 이용하면서, 멀티 캐스트 서비스를 제공한다. 본 논문에서는 애플리케이션 레벨 멀티캐스트 서비스를 지원하기 위하여 세션망 가입, 세션망 탈퇴, 각 프로토콜에 대해서 정의한다. 정의된 방식을 이용하여 토폴로지를 형성하고, IT 멀티캐스팅 서비스와 응용 계층 멀티캐스트를 이용 하였을 때 패킷 손실의 차이를 NS2를 이용하여 알아본다.
IP 멀티캐스트의 도입이 기존 인프라의 수정을 수반함으로 인해 그 실현 가능성이 희박한 가운데, 멀티캐스트의 기능을 응용계층에 둔 응용계층 멀티캐스트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 연구는 현재 표준을 거치지 못한 상태로 다양한 응용프로그램의 요구를 완벽하게 충족시키지는 못하고 있다. 본 논문에서는 확장성 있는 높은 대역폭을 요구하는 실시간 스트리밍 전송에 적합한 프로토콜을 개발하기 위해 고려해야 할 요소를 도출하여, 각 유형별 대표 프로토콜들을 비교 분석한다.
다자간 데이터 송수신을 필요로 하는 다자간 화상 회의, 일대다 스트리밍, 일대다 파일 전송 등의 응용에서는 멀티캐스트를 사용하여 데이터 전송 부담을 줄일 수 있다. 그러나 IP 멀티캐스트가 인터넷 상에서 널리 지원되지 않고 있기 때문에, 멀티캐스트를 응용 계층에 구현하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 일대다 대용량 파일 전송에서 효과적으로 전송시간을 단축할 수 있는 응용계층 멀티캐스트 기법을 제시한다. 신뢰적 전송을 위하여 Forward Error Correction (FEC)를 사용하여, 전송시간 단축을 위해 데이터 소스 외에 수신자들이 가상적으로 소스의 역할을 수행하도록 한다. 즉, 임의의 수신자는 데이터 소스뿐만 아니라, 다중 가상 소스로부터도 데이터를 수신할 수 있으므로 파일 수신 시간을 단축시킬 수 있다.
오버레이 멀티캐스트는 응용 계층을 기반으로 멀티캐스트 트리를 구성함으로써 서비스 보급을 위한 비용 소모를 최소화하고 확장성 있는 일대다 통신 구조를 지원한다. 그러나 이를 이동망에 적용하기 위해서는 이동성 지원 메커니즘과 패킷 손실 및 패킷 중복 수신 방지 기능을 함께 지원하는 오버레이 멀티캐스트 기법이 요구된다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 오버레이 멀티캐스트 기법인 mRMCP를 제안한다. 이 기법은 응용 계층 기반의 Advertisement 기능을 이용하여 하위계층의 지원 없이 단말의 이동성을 지원한다. 또한 중계기와 단말 간 데이터 전송 시 독립적인 멀티캐스트 채널을 활용함으로써 패킷 중복 수신을 최소화한다. 이와 같은 기능을 통해 mRMCP는 이동 환경에서 확장성 있는 멀티캐스트 서비스를 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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