Journal of KIISE:Computing Practices and Letters (한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
권호 표지

Overlay Multicast Network for IPTV Service using Bandwidth Adaptive Distributed Streaming Scheme

대역폭 적응형 분산 스트리밍 기법을 이용한 IPTV 서비스용 오버레이 멀티캐스트 네트워크

  • 박은용 (주인네트 개발팀) ;
  • 유정 (건국대학교 정보통신 컴퓨터공학과) ;
  • 한선영 (건국대학교 정보통신 컴퓨터공학과) ;
  • 김진철 (한국정보화진흥원 디지털인프라단 융합서비스부) ;
  • 강상욱 (한국정보화진흥원 디지털인프라단 융합서비스부)
  • Received : 2010.03.03
  • Accepted : 2010.10.12
  • Published : 2010.12.15
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Abstract

This paper introduces ONLIS(Overlay Multicast Network for Live IPTV Service), a novel overlay multicast network optimized to deliver live broadcast IPTV stream. We analyzed IPTV reference model of ITU-T IPTV standardization group in terms of network and stream delivery from the source networks to the customer networks. Based on the analysis, we divide IPTV reference model into 3 networks; source network, core network and access network, ION(Infrastructure-based Overlay Multicast Network) is employed for the source and core networks and PON(P2P-based Overlay Multicast Network) is applied to the access networks. ION provides an efficient, reliable and stable stream distribution with very negligible delay while PON provides bandwidth efficient and cost effective streaming with a little tolerable delay. The most important challenge in live P2P streaming is to reduce end-to-end delay without sacrificing stream quality. Actually, there is always a trade-off between delay & stream quality in conventional live P2P streaming system. To solve this problem, we propose two approaches. Firstly, we propose DSPT(Distributed Streaming P2P Tree) which takes advantage of combinational overlay multicasting. In DSPT, a peer doesn't fully rely on SP(Supplying Peer) to get the live stream, but it cooperates with its local ANR(Access Network Relay) to reduce delay and improve stream quality. When RP detects bandwidth drop in SP, it immediately switches the connection from SP to ANR and continues to receive stream without any packet loss. DSPT uses distributed P2P streaming technique to let the peer share the stream to the extent of its available bandwidth. This means, if RP can't receive the whole stream from SP due to lack of SP's uploading bandwidth, then it receives only partial stream from SP and the rest from the ANR. The proposed distributed P2P streaming improves P2P networking efficiency.

본 논문에서는 IPTV 표준화 기구인 ITU-T IPTV FG(Focus Group)에서 제안한 IPTV 참조 모델을 기반으로 라이브 IPTV 방송이 고객에게 전달되는 과정을 네트워크 관점에서 분석하여 각 네트워크 특성에 맞는 멀티캐스트 기법을 적용한 혼합형 오버레이 멀티캐스트 네트워크인 ONLIS(Overlay Multicast Network for Live IPTV Service)를 제안한다. IPTV 방송사 네트워크와 네트워크 서비스 제공자의 백본 네트워크에는 안정적인 스트립 분산과 효율적인 트래픽 관리를 위해 전용 서버 기반의 오버레이 멀티캐스트 네트워크를 적용하고, 종단 사용자가 네트워크에 접속하는 구간인 액세스 네트워크 구간은 P2P 방식 오버레이 네트워크를 구성하여 서버 부하 절감효과를 얻을 수 있다. P2P 기술을 이용하여 라이브 스트림을 전송할 때 해결해야 할 가장 중요한 과제는 전송 지연 단축과 전송 스트림 품질 향상이다. 이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 P2P 관련 기술을 제시한다. 제안 기술은 서버 기반과 P2P 기반의 혼합형 오버레이 멀티캐스트 네트워크의 장점을 활용한 분산 스트리밍 P2P 트리(DSPT: Distributed Streaming P2P Tree)를 이용한 전송 기법이다. 제안하는 P2P 전송 방식은 전적으로 피어에 스트림 전송을 의존하지 않고 액세스 네트워크의 전용 오버레이 멀티캐스트 전송 장비인 릴레이(Relay)와 협조하는 방식으로, 피어에 장애가 발생하면 즉시 릴레이로부터 스트림 수신을 재개하여 끊김 없는 스트림 서비스를 받을 수 있다. 또한, 하나의 스트림을 여러 서버와 경로를 통해 전송할 수 있는 분산 스트리밍 기법을 적용하여 공급 피어의 전송 대역폭 허용하는 범위 내에서 스트림을 전송하고, 나머지는 로컬 액세스 네트워크의 오버레이 전송 장비로부터 수신하여 P2P 네트워크의 전송 효율성을 향상하였다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : Development and test a methodology of the network performance measurement of super broadband service

Supported by : NIA(National Information Society Agency)

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