패칭은 새로운 비디오 요청들에 대하여 이미 전송중인 동일 비디오 스트림을 공유함으로써 비디오 서버의 네트워크 대역폭 요구를 감소시키며 true VOD를 지원하는 멀티캐스트 기법이다. 본 논문에서는 탐욕 패칭과 점진 패칭의 성능을 향상시키기 위해 두 가지 방법의 장점을 취할 수 있는 혼성 패칭 방법을 제안한다. 혼성 패칭은 탐욕 패칭을 기본으로 하고 있으나 새로운 요청과 동일 비디오에 대한 최근의 정규 멀티캐스트간의 스큐가 패칭 윈도우보다는 크지만 최근의 패칭 멀티캐스트와의 스큐가 패칭 윈도우보다 작은 경우에는 최근의 패칭 멀티캐스트를 정규 멀티캐스트가 되도록 확장함으로써 새로운 요청을 위한 패칭 채널의 시간을 대폭 감소시켜 VOD 시스템의 성능을 향상시키고자 한다.
본 논문에서는 VOD 비디오 서버의 제한된 네트워크-입출력 대역폭을 효율적으로 사용하기 위해 탐욕 패칭과 점진 패칭의 장점을 취하여 VOD 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 동적 혼성 패칭 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 요청 도착 간격이 패칭 윈도우의 크기보다 작은 비디오 요청은 점진 패칭을 사용하며 나머지 비디오 요청은 탐욕 패칭을 사용한다. 더욱이 제안한 패칭 기법은 탐욕 패칭을 개선시키기 위해 최근의 특정 패칭 멀티캐스트를 정규 멀티캐스트로 확장한다. 그 결과 새로운 요청을 위한 패칭 멀티캐스트 데이터가 비디오의 시작부터 스큐 지점까지로 되어 디스패치된 채널의 사용 시간이 대폭 감소된다. 시뮬레이션 결과는 제안한 기법이 점진 패칭보다 이탈율과 평균 서비스 지연시간에 있어서 우수함을 보여준다.
더블 패칭은 VoD 시스템을 위한 멀티캐스트 기법으로 클라이언트에게 정규 스트림뿐만 아니라 긴 패칭 스트림도 공유하게 하여 true VoD 서비스를 제공하기 위해 제안되었다. 이 기법은 뒤이어 발생하는 짧은 패칭 스트림들을 위해 긴 패칭 스트림이 항상 패칭 창의 두 배 기간 동안 재생될 여분의 데이터를 갖도록 한다. 본 논문에서는 마지막 짧은 패칭 스트림의 시작 시간을 이용하여 긴 패칭 스트림의 패칭 창이 끝날 때 긴 패칭 스트림에 포함된 쓸모없는 데이터를 제거하여 더블 패칭을 최적화하는 기법을 제안한다. 서버가 true VoD 서비스를 제공하기 위해 필요한 평균 대역폭 요구량을 성능 척도로 사용하여, 요청 도착 간격, 클라이언트의 로컬 버퍼 크기, 비디오 길이가 평균 대역폭 요구량에 미치는 영향을 평가한다. 성능 평가 결과는 제안한 기법이 모든 경우에 더블 패칭을 최적화함을 보여 준다.
VoD 시스템의 병목현상의 주요원인은 저장장치 또는 네트워크 입출력으로 인한 대역폭 요구량과 디지털 비디오의 장시간 서비스로 인한 높은 대역폭 요구량 때문이다. 패칭은 멀티캐스트 사용하여 VoD 시스템의 병목 현상을 극복한 가장 효과적인 기술 중 하나이다. 본 논문에서는 클라이언트를 이용한 프리픽스 패칭 사용과 함께 서버로부터 정규 멀티캐스트 스트림을 사용하여 기존의 패칭 기법을 개선하기 위한 P2Prefix 패칭 기법을 제안한다. 제안된 기법에서 각 클라이언트는 동일한 비디오 스트림을 요청하는 다른 클라이언트에게 프리픽스 스트림을 제공하기 위한 패칭 서버로서의 역할을 한다. 그 결과, 서버 대역폭 요구량은 서버로부터 패칭 채널을 제거하는 것으로 줄일 수 있다. 성능 평가에서 본 논문에서 제안한 패칭 기법이 기존의 패칭 기법과 비교해 볼 때 서버 대역폭 요구를 줄일 수 있음을 보인다.
본 논문은 프록시의 prefix 패칭 기법을 적용하는 서버-프록시-클라이언트로 이루어진 VOD 시스템 상에서 서버에 대한 부하의 집중을 줄이기 위하여 클라이언트 시스템의 버퍼링과 재전송을 이용하는 P2P 프록시 패칭 기법을 제안한다. 제안된 기법은 패칭 윈도우의 크기를 벗어나는 요청에 대하여 VOD 서버가 새로운 정규 채널을 생성하는 대신 이전의 패칭 그룹에 속한 클라이언트로부터 정규 스트림을 전송받음으로써 서버로 집중되는 부하를 줄인다. 또한 프록시 서버를 기반으로 한 LAN 환경내에서 클라이언트들의 상태 정보로 활용하기 위해 패칭 그룹에 대한 인덱스를 구성하였다. 시뮬레이션을 통해 prefix 크기와 비디오의 접근 패턴, 그리고 평균 요청 간격에 따른 서버의 대역폭 요구량을 측정한 결과 제안된 기법이 기존의 패칭 기법보다 서버의 대역폭 요구량이 현저히 감소함을 보인다.
본 논문은 클라이언트 버퍼 확장 기법과 프록시 프리픽스 캐싱을 응용하여 기존의 패칭 기법의 성능을 향상시키기 위한 새로운 패칭 기법을 제안한다. 제안된 기법은 프록시에서 비디오의 프리픽스를 캐싱하여 패칭 윈도우 크기를 확장한다. 또한 클라이언트의 버퍼로 부터 오버플로우된 스트림을 공유하고 저장하기 위해 프록시 버퍼를 통해 클라이언트의 버퍼 공간을 확장한다. 프록시에서 프리픽스와 패칭 윈도우 크기가 확장되므로 기존의 패칭 기법보다 서버의 대역폭 요구량이 현저히 줄어들게 된다. 성능 평가를 통해 제안된 기법이 서버의 대역폭 요구량을 줄일 수 있음을 보인다.
VOD 시스템에서 비디오 서버가 지원할 수 있는 채널의 개수는 서버의 통신 대역폭에 의해 결정되므로 비디오 서버의 가용채널 수는 제한되어 있다. 멀티캐스트 데이터를 공유함으로써 비디오 서버의 네트워크 입출력 대역폭을 절감하기 위해 일괄처리, 패칭, 배치-패칭과 같은 멀티캐스트 방법들이 제안되 었다. 본 논문에서는 인기 비디오 요청들에 대해 먼저 배칭 방법을 적용한 후 배치들에 대해 패칭 방법을 수행하는 채널 예약 배치-패칭 방법을 제안한다. 그리고 제안하는 방법은 많은 인기 비디오 요청을 위하여 비디오 서버의 채널 용량 중 일부를 예약하므로 인기 비디오 요청들을 이탈없이 서비스할 수 있다. 제안하는 방법의 성능을 시뮬레이션을 통하여 평균 서비스 지연 시간, 이탈율, 공평성, 프레임 절감율 항목에 대해 패칭 방법과 배치-패칭 방법의 성능과 비교한다.
VOD 서비스는 멀티미디어의 특성인 높은 대역폭과 긴 재생시간으로 인해 서버와 네트워크의 자원 소비가 높다. 패칭과 채널 예약 패칭 같은 여러 가지 기법들이 네트워크 입출력 대역폭 요구를 감소시키기 위해 제안되었다. 패칭은 True VOD의 실현을 위하여 새로운 클라이언트들을 기존의 멀티캐스트와 결합하는 것을 허용하고, 채널 예약 패칭은 사용자들의 요청이 집중되어 있는 인기 비디오 요청을 서비스하기 위하여 비디오 서버의 전체 채널 용량의 일부를 예약한다. 본 논문에서는 채널 예약 패칭의 성능을 개선시키기 위하여 비디오 서버의 예약 채널 용량을 결정하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법의 성능은 시뮬레이션을 통해 평균 서비스 지연시간, 이탈율 그리고 공평성으로 평가하고, 패칭과 다른 채널 예약 패칭의 성능과 비교한다.
VOD 서비스는 멀티미디어의 특성인 높은 대역폭과 긴 재생시간으로 인해 비디오 서버의 네트워크 자원 소비가 많다. 비디오 서버의 네트워크 입출력 대역폭을 절약하기 위해 패칭이 제안되었다. 패칭은 True VOD를 실현하기 위해 멀티캐스트를 사용하여 비디오 스트림을 공유하고, 사용자에게 서비스지연 없이 즉시 VOD 서비스를 제공한다. 패칭에서 통신 채널은 정규 채널로서 하나의 비디오 전체를 멀티캐스트하기 위해 또는 패칭 채널로서 비디오의 앞부분만을 멀티캐스트하기 위해 사용된다. 본 논문에서는 패칭에서 사용되는 정규 채널의 사용 시간을 단축시키기 위해 부정규 채널과 정규 채널로 구분하는 버퍼링 패칭 기법을 제안한다. 제안하는 기법에서 부정규 채널은 정규 채널과 달리 비디오의 전체 데이타중에서 버퍼링 윈도우에 해당하는 비디오의 끝 부분을 전송하지 않으며, 이 비디오의 끝 부분은 최근의 정규 채널로부터 다운로드 되어 사용자 버퍼에 저장된다. 제안하는 기법의 성능을 패칭과 비교하기 위해 시뮬레이션을 수행하였으며 시뮬레이션 결과 제안한 기법이 사용자 스테이션에서 버퍼링 되는 비디오 데이터의 양은 패칭보다 많지만, 이탈율, 평균 서비스 지연시간, 공평성에 있어서 패칭보다 우수함을 보여주었다.
본 논문에서는 패칭 방식의 멀티캐스트 주문형 비디오 시스템에서 VCR 서비스를 지원하는 방법을 제시한다. 지원하는 VCR 서비스로는 점프와 일시 정지/해제가 있으며, 각 서비스에 대하여 채널 및 세션 관리에 대한 허용제어 알고리즘을 제안한다. VCR 서비스를 지원하는 과정에서 채널 조인이 필요한 경우, 서비스되고 있는 정규 채널을 공유하게 하고 공유 불가능한 부분에 대하여 패칭 채널을 할당하는 패칭 기법을 적용함으로써 서비스에 대한 대기시간을 줄였다. 이 방법은 VCR 서비스 지원을 위해 별도의 전용 채널을 사용하는 기존의 연구와 비교하여 공유 가능한 채널 크기만큼 네트워크 대역폭을 절약할 수 있다. 또한 패칭 과정에서 디스크에 저장된 데이타를 우선적으로 사용하여 불필요한 패칭 채널의 할당을 방지함으로써 네트워크 대역폭을 추가로 절감하였다. 이를 위하여 기존의 패칭 기법에서 관리해야 하는 정보를 확장하여 디스크 데이타의 유효성을 검사할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 논문에서는 선착순 스케줄링을 사용하여 허용 제어 단계에서 VCR 동작에 필요한 대기시간을 클라이언트에게 즉시 알려주는 방식을 사용한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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