This paper analyzed the quality of service performance of server-based overlay multicast (SOM) for real-time applications such as video conferencing. In the server-based overlay multicast, servers with high capacities play the role of routers in the application level and they form an overlay multicast network. Due to their technical difficulties such as excessive bandwidth consumption and so on, supporting them using overlay multicast has rarely been considered. First, we analyzed bandwidth consumptions and delay for server-based many-to-many overlay multicast, which were validated through simulations. Second, we propose two-layer server based overlay multicast to reduce end-to-end delay and excessive bandwidth consumption. We show the effectiveness of our scheme using NS-2 simulation.
일반적인 오버레이 멀티캐스트의 참여자는 종단 호스트인 반면 서버 기반의 오버레이(SOM) 멀티캐스트 참여자는 서버이다. 응용 계층 에서 패킷을 복사하여 멀티캐스팅 하기 때문에 멀티캐스트에 참여하는 종단 시스템에서의 지연이 큰 영향을 미친다. 또한 기존의 호스트 기반의 오버레이 멀티캐스트는 상이한 프로세싱 능력과 적은 대역폭을 갖는 종단 호스트 들이 참여하기 때문에 종단 시스템 상에서 겪게 되는 지연(Delay)이 큰 영향을 미친다. 특히 호스트 기반의 오버레이 멀티캐스트 기법은 서버기반의 오버레이 멀티캐스트 기법보다 전송 트리 내에 송신자(Root)와 말단 수신자(Terminal node) 사이에 더 많은 중간 노드들(Intermediate nodes)이 존재 함으로써 더 큰 지연이 존재한다. 서버 기반의 오버레이 멀티캐스트는 큰 대역폭을 가진 고성능의 서버들로 오버레이 네트웍이 구성된다. 또한 서버 클라이언트 기법을 이용하여 전송 트리 내에 중간 노드 수를 줄임으로써 더 빠른 서비스가 가능하다. 하지만 이러한 서버기반의 다대다 오버레이 멀티캐스트 기법은 서버당 지원하는 클라이언트 수가 증가함에 따라 서비스를 제공하기 위해 요구되는 대역폭이 매우 크다. 따라서 우리는 이러한 문제들을 개선하고 효율적인 서비스를 제공하기 위해 Delay Model과 Bandwidth Consumption Model 을 세워 참여자에게서 겪게 되는 큐잉 지연과 대역폭 요구사항을 분석하였다. 이러한 분석을 기반으로 2 계층 서버기반의 오버레이 멀티캐스트 기법(2-SOM)을 제안하였다. 첫 번째, 계층 1(Layer 1)은 큐잉 지연 모델을 이용하여 통신이 가능한 Tolerable Delay 내에 최대한 많은 참여자들이 참여하는 오버레이 네트워크를 형성한다. 두 번째, 계층 0(Layer 0)는 서버의 대역폭 모델을 적용하여 이용 가능한 대역폭 내에서 서버가 직접 지원 가능한 클라이언트 수를 결정한다. 서버로부터 직접 지원 받지 못하는 클라이언트는 기존의 자신의 서버로부터 서비스를 받고 있는 다른 클라이언트들로부터 서비스를 받는다. Layer 0 상에서 전송 트리의 루트는 서버가 되며 서버의 차수(Degree)는 이용 가능한 대역폭 내에서 지원 가능한 클라이언트 수와 동일 하다. 트리의 깊이는 Tolerable Delay 내에서 결정되며 클라이언트들의 Degree 는 2 이내이인 균형 트리를 유지한다. 특별히 복잡한 트리 관리 기법이 필요 없으며 OMNI 에 우리 모델을 추가 및 수정하였다. 따라서 서버 클라이언트 기법과 Overlay Multicast 기법이 혼용된 간단하지만 매우 효율적인 기법이다.
본 논문에서는 서버기반의 다대다 오버레이 멀티캐스트을 이용한 멀티미디어 서비스를 효율적으로 지원하기 위하여 종단 시스템에서 겪게 되는 큐잉 지연과 각 참여자에게 요구되는 대역폭을 분석하였다. 이러한 분석을 기반으로 종단 시스템에서의 지연 문제와 대역폭 문제를 개선하여 효율적인 실시간 멀티미디어 스트리밍 서비스를 지원하기 위한 2-SOM 기법을 제안하였다. NS-2 기반의 시뮬레이션을 통해 지연과 대역폭 분석을 입증하였고 제안된 기법을 기존의 기법과 비교하여 더욱 효율적이고 성능이 뛰어난 점을 입증하였다.
