To support distribution-style video multicast in a dynamic network environment like the Internet, many adaptation methods have been proposed. Layered multicast is well-known approach as a reasonable method to support this; video data are encoded into multiple layers - base layer and enhancement layers. Then source transmits the encoded data over separate multicast groups. On the basis of this layered multicast, in a receiver-driven approach, each receiver decides how many layers it accepts depending on its capability or desired level of quality of service. This approach has advantages with respect to performance or scalability, however, it can cause network fluctuation frequently due to the limitation in controlling with global view for dynamically changed network status. To overcome this limitation, as another approach, network driven approach is introduced. Network-based approach allows more rapid adaptation and can control network status in a timely manner, thereby achieving stability and fairness between multiple video sessions. However, network-based schemes proposed till now do not handle properly for TCP-fairness since they control for total traffic existing in a queue, no identifying individual session. Even though TCP-fairness, in video multicast, should be considered importantly to avoid the congestion collapse of the Internet, the existing solutions cannot be applied to a network-based approach since all schemes are RTT-based. Therefore, in this paper, we analyze the Network-based Layered Multicast (NLM) scheme, which is the most recently proposed network-based protocol, and then based on its result, we propose the enhanced algorithm that supports TCP-friendly and more stable video multicast in a network level and cooperates with receiver for improvement of link utilization. The proposed algorithm achieves TCP-fairness and stability using bandwidth occupation ratio and the number of video sessions in network traffic. It also achieves improved link utilization by cooperating with receiver. We demonstrate that our enhanced scheme is better performance comparing with NLM using ns-2 simulation tool.
인터넷과 같은 동적인 네트워크 상황에서 분배 방식의 비디오 멀티캐스트를 효율적으로 지원하기 위해 많은 적응 기법들이 들이 제안되어졌다. 이의 일환으로 계층 기반 멀티캐스트 방식은 송신측에서 비디오 데이터를 여러 개의 계층으로 나누어 각각을 별도의 멀티캐스트 그룹으로 전송하는 방법으로서 타당한 방법으로 인정되고 있다. 계층 기반의 수신자 적응 방식은 수신자들이 각자 수용 능력이나 비디오 품질 요구 사항에 맞도록 수신할 계층을 선택하는 방법으로서 제어가 송신자에게 집중되어 있는 방식보다 확장성이나 성능 면에서 우수하다. 그러나, 수신측에서는 동적으로 변화하는 네트워크의 상황을 알지 못하며, 신속하게 대처하기 어려운 점 때문에 잦은 네트워크 fluctuation 문제가 야기되고 있다. 이와 같은 수신자 제어 방식의 한계를 극복하기 위해, 최근 또 다른 접근 방법으로서 네트워크에서 적응을 수행하도록 하는 네트워크 제어 방식이 제안되어졌다. 네트워크 기반 적응 방식은 네트워크 변화를 전체적인 시각으로 판단할 수 있음으로써 트래픽 변화에 대해 신속하게 대응할 수 있으며, 이를 통해 여러 비디오 세션들 사이의 안정성과 공평성을 달성할 수 있다. 그러나, 네트워크 제어 방식은 개별 세션들을 구분하지 않고 큐에 존재하는 전체 트래픽을 단위로 제어하기 때문에 TCP-fairness를 적절하게 지원하지 못한다. 비디오 멀티캐스트에 있어서 TCP-fairness는 인터넷 붕괴를 막는다는 측면에서 최근 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 그러나, TCP-fairness 지원을 위해 채택되고 있는 일반적인 방법은 모두 왕복 지연 시간 (RTT)을 기반으로 하기 때문에 네트워크 제어 방식에 그대로 적용할 수가 없다. 따라서 본 논문에서는 가장 최근에 제안된 네트워크 기반 적응 방식인 NLM (Network-based Layered Multicast)을 분석하여, 분석된 결과를 바탕으로 TCP-friendly하고 보다 안정적인 방법을 제안한다. 제안된 방식은 트래픽 제어를 하는데 있어 네트워크 트래픽에서 비디오 세션의 수와 비디오 트래픽이 차지하는 대역폭 비율을 반영함으로써 TCP-fairness와 안정성을 달성한다. 또한 비디오 데이터를 네트워크와 수신자 간의 협동을 통해서 링크의 효율성도 향상시킨다. 제안한 방식은 ns-2시뮬레이션 도구를 사용하여 NLM과 성능 비교를 통해 우수성을 입증하였으며, RLC를 이용하여 최근에 제안된 TCP-friendly 방식과의 비교 분석을 하였다.
