KR100500838B1 - 위성을 이용한 ｉｐ 멀티캐스팅 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ISP의 지역노드 즉 가입자 접속을 위한 라우터나 스위치가 있는 인터넷 망노드 단위로 IP 멀티캐스트 네트워크를 구축하고, 컨텐츠 제공자 측에서 송신되는 멀티캐스팅 패킷을 위성을 경유하여 로컬 IP 멀티캐스트 네트워크로 전달하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명은 ISP의 백본망, 멀티미디어 컨텐츠를 제공하는 컨텐츠 제공 수단, 상기 컨텐츠 제공수단으로부터 제공되는 컨텐츠를 위성을 경유하여 전송하며, 컨텐츠를 멀티캐스트 패킷으로 제공하는 위성망, 상기 백본망과 연동되며 상기 멀티캐스트 패킷을 라우터 또는 스위치에서 적절한 멀티캐스팅 프로토콜을 올리고 위성데이터 수신기에서 이더넷으로 연결되는 라우터와 가입자 라우터에 정적 멀티캐스팅 라우팅 설정 또는 위성데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하는 방법으로 리버스 패스 포워딩(Reverse Path Forwarding)을 수행하여 종단 클라이언트로 상기 멀티캐스트 패킷을 전달하는 로컬 네트워크를 구비한다.

Description

위성을 이용한 ＩＰ 멀티캐스팅 시스템 및 방법{Satellite IP multicasting system and method}
본 발명은 IP 멀티캐스팅 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 ISP의 지역노드 즉 가입자 접속을 위한 라우터나 스위치가 있는 인터넷 망노드 단위로 IP 멀티캐스트 네트워크를 구축하고, 컨텐츠 제공자 측에서 송신되는 멀티캐스팅 패킷을 위성을 경유하여 로컬 IP 멀티캐스트 네트워크로 전달하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 인터넛 관련 기술의 발전으로 인하여 컨텐츠 제공자(Contents Provider: 이하, "CP"라 함)가 등장하고 있으며, 일예로 인터넷 방송이나 사이버 대학,온라인상에서 디지털 콘텐츠의 자유롭고 투명한 유통을 목적으로 하는 디지털 콘텐츠 유통 전문 사이트 등이 있다.
이 중, 인터넷 방송은 인터넷을 통해 멀티미디어(Multimedia) 서비스를 제공하는 것으로 인터넷이 지니고 있는 특성과 방송의 특성이 결합된 방송매체라고 정의할 수 있다. 따라서 인터넷 방송을 달리 표현하자면, 불특정 다수에게 일방적으로 전달하는 방송이 아닌 쌍방향성과 멀티캐스팅의 의미를 함축하고 있는 웹 캐스팅이라는 단어가 가장 적절할 것이며, 이러한 점에서 인터넷 방송은 텔레비젼 방송을 시청하면서 동시에 인터넷을 이용할 수 있는 하드웨어 장비인 웹 텔레비젼과는 구별되어야 할 것이다.
현재 인터넷 방송에 사용되어지는 솔루션은 도 1과 같이 인터넷 방송국의 서버와 시청자가 1:1로 데이터를 주고 받는 유니캐스팅(Unicasting) 방식을 주로 이용한다. 그러나, 유니캐스팅 방식은 제한된 회선 용량을 동시 접속자들이 서로 나누어 가져야 하는 문제점을 갖는다.
예를 들어, 인터넷 방송 사업자가 155Mbps의 전송망을 통해 512K의 전송속도(실제 동영상 신호를 컴퓨터 모니터의 전체 화면으로 사이즈로 시청하는 경우 약 512k 정도의 데이터 속도가 요구됨)로 인터넷 방송을 한다고 가정할 때, 동시 접속자가 300명 이상일 경우 전송망의 용량은 한계에 도달한다.
따라서, 300명 초과시 화면이 중단되거나 화질이 나빠지며 정상적인 화면을 볼 수가 없게 된다.
도 1을 참조하면, 인터넷 방송 사업자와 같은 CP는 주노드를 이루는 라우터(10)에 관리서버(14)와 미디어서버(12)가 접속되고, 백본망(20)의 라우터(22)와 라우터(10)가 연결된다. 그리고, 백본망(20)의 다른 종단 라우터(24)에는 기업체나 게임방 등의 네트워크를 이루는 라우터(30)와 접속된다.
여기에서, CP측에서 512Kbps 동영상 전송 서비스를 하고 망 종단의 15명 가입자가 동시에 이 서비스에 접속한 경우, 유니캐스팅 프로토콜에서는 CP의 미디어서버(주서버)는 15개의 클라이언트 각각에게 개별적으로 데이터를 전송해야 한다. 따라서 실제 요구되는 전송망의 용량은 전송할 데이터와 동시 접속 가입자의 수에 비례하여 7.680Mbps(512Kbps ×15) 가 된다.
그래서 콘텐츠 제공자는 동시 접속자수가 항상 지연없이 서비스를 받기 위해서는 병목 구간(라우터(10)와 백본망(20)의 라우터(22) 사이)의 대역을 확보해야 한다. 현실적으로 충분한 대역을 확보하기 위해서는 비용이 과다하게 소요되므로, 컨텐츠 제공자는 동시접속자의 수를 제한하거나 컨텐츠 전송 속도를 제한할 수 밖에 없다.
예를 들어, 병목구간의 대역을 8Mbps를 확보한 경우, 동시접속자수가 15명을 초과하게 되면 8Mbps대역을 넘게 되어 정상적인 동영상서비스는 이루어질 수가 없다.
그러므로 유니캐스트 방식으로 인터넷 방송과 같은 컨텐츠를 제공하는 경우, 네트워크 회선의 병목 현상이 초래되어 효율적으로 회선을 사용할 수 없을 뿐만 아니라, 데이터를 클라이언트 수만큼 복사해야 하는 컨텐츠 제공자의 미디어 서버(12) 또는 라우터(10, 22)의 CPU 부하를 증가시키기 때문에 클라이언트가 많은 경우 적합하지 않다.
또한, 이와 같이 소요 전송 대역의 확보, 가입자 제한 및 서버 용량의 증설은 컨텐츠 제공자의 수익성을 저하시키는 주요 요인이 되고 있으며, 수익성 향상을 위하여 전송대역 이상의 가입자를 허용할 경우 전송지연이 발생하는 등 양질의 서비스를 제공할 수 없다. 아울러 컨텐츠 제공자 입장에서는 한정된 전송회선으로 가능한 많은 가입자 유치를 위해서 컨텐츠의 데이터량을 축소하여야 하므로 영상품질이 불만족스러울 뿐 아니라 컨텐츠 및 인터넷 방송사업의 발전을 저해하는 요인이 되고 있다.
상기한 바와 같은 유니캐스트 방식의 보완을 위하여 도 2와 같이 컨텐츠 전달 네트워크(Contents DELIVERY NETWORKS; 이하 'CDN' 이라 함) 솔루션이 제안된 바 있다.
CDN은 CP의 미디어서버(주서버)(12) 외에 백본망(20)에 포함된 여러 지역 노드(28)에 스트리밍 서버(26)를 별도로 두어 주요 컨텐츠를 사전에 지역 노드(28)의 스트리밍 서버(26)에 미러링함으로써 컨텐츠를 사용자와 가장 가까운 지역노드로부터 제공하는 방식이다. 이에 따라 CDN은 가입자가 접속하여 경유하는 시스템(서버, 스위치, 라우터) 경로를 줄여 네트워크의 트래픽에 의한 전송지연을 줄이고, 동시에 가입자들의 동시 접속에 대한 CP의 미디어서버(12)의 부하를 분산함으로써 전송속도 및 전송지연 등에 대한 QoS를 향상시키는 것을 도모한다.
구체적으로, 사용자가 CDN에 호스팅하고 있는 CP의 관리 서버(14)에 접속하여 동영상 시청을 선택하면, CP의 관리서버(14)는 백본망(20)의 주노드 관리시스템(미도시)에 있는 해당 Contents의 URL을 사용자에게 전송하고, 사용자는 전송된 URL을 가지고 CDN의 주노드 관리시스템에 해당 컨텐츠를 요청한다.
그러면 CDN의 주노드 관리시스템은 사용자의 위치를 판단하여 가장 최적의 지역노드 라우터(24)의 URL을 전송하고, 사용자는 CDN 관리시스템에서 전송된 URL에 해당되는 지역노드 라우터(24)에 컨텐츠를 요청하면, 지역노드 라우터(24)의 스트리밍 서버(26)는 컨텐츠를 요청한 사용자에게 동영상을 전송한다.
그러나 상기한 CDN 또한 Unicast 전송방식의 문제점을 완전히 해결하지 못하고 있다. 구체적으로 CP의 미디어서버(12)는 전용회선을 이용하여 지역노드의 수(예를 들면 11개)에 멀티미디어 컨텐츠를 푸쉬(PUSH)하기 위한 트래픽만 부담하면 되나, 지역노드 라우터(24)의 스트리밍 서버(26)에서 가입자까지는 도 1의 Unicast 전송방식에서의 문제점과 같이 네트워크의 한정된 제한된 회선용량을 접속자들이 공유하여야 하기 때문이다.
또한 보장하고자 하는 전송속도와 동시 접속자의 수에 비례하여 메인서버와 여러 지역노드 스트리밍 서버 간의 필요한 전송대역을 인터넷 접속서비스 사업자(ISP: Internet Service Provider) 또는 CDN 사업자로부터 임대하여야하는 문제점을 갖는다.
상기한 종래의 유니캐스트 전송 방식과 CDN 솔루션에서의 네트워크의 트래픽, 동시 접속자 수의 제한 및 임대회선 용량 확대에 따른 비용 등의 문제점에도 불구하고 이에 대한 솔루션으로서 인터넷망 전체에 IP 멀티캐스팅 솔루션을 구현하는 것은 기술적, 시간적, 비용적 측면에서 상당한 어려움이 있다.
따라서, 종래의 인터넷 망으로는 다중 접속이 이루어지는 인터넷 방송이나 인터넷 학습 등을 목표로 하는 컨텐츠 서비스가 원활히 이루어지기 어려운 문제점이 있다.
본 발명에 따른 목적은 지상 전송망과 위성망을 연동하여 컨텐츠 제공자에서 종단가입자까지 IP 멀티캐스팅 네트워크를 구현함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 위성을 이용하여 IP 멀티캐스팅 네트워크를 구현함으로써 컨텐츠 제공자의 전송로나 서버의 용량 증설 및 동시접속자 수에 대한 제한을 해소함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 로컬 IP 멀티캐스팅 네트워크를 구성하고, 이를 위성망과 연동하여 컨텐츠 제공자에서 종단 가입자까지 IP 멀티캐스팅 네트워크를 구현함에 있다.
본 발명에 따른 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템은 백본망, 상기 백본망의 경유가 선택적으로 이루어지는 멀티미디어 컨텐츠를 제공하는 컨텐츠 제공 수단, 상기 컨텐츠 제공수단으로부터 제공되는 컨텐츠를 위성을 경유하여 전송하며, 컨텐츠를 멀티캐스트 패킷으로 제공하는 위성망, 상기 백본망과 연동되며 상기 멀티캐스트 패킷을 라우터에서 적절한 멀티캐스팅 프로토콜을 올리고 위성데이터 수신기에서 이더넷으로 연결되는 라우터와 가입자 라우터에 정적 멀티캐스팅 라우팅 설정 또는 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하는 방법으로 리버스 패스 포워딩(Reverse Path Forwarding)을 수행하여 종단 클라이언트로 상기 멀티캐스트 패킷을 전달하는 로컬 네트워크를 구비한다.
여기에서, 상기 위성망은 유니캐스트 프로토콜로 전송되는 멀티미디어 패킷에 멀티캐스트 그룹 어드레스를 지정하는 멀티미디어 서버, 상기 멀티미더어 패킷을 트랜스포트 스트림 데이터로 변형하는 IP 게이트웨이, 상기 트랜스포트 스트림 데이터를 변조하는 모듈레이터 및 무선송신하는 위성송신기를 구비하는 위성송신 시스템; 위성; 및 상기 위성에서 위성변조신호를 수신받는 위성수신기 및 상기 위성변조신호에서 멀티미디어 서버에서 만든 멀티캐스트 패킷을 복조하여 미리 정해진 목적지로 전달하는 위성데이터 수신기를 구비하는 위성수신 시스템을 구비함이 바람직하다.
그리고, 상기 로컬 네트워크에 포함되는 라우터는 일반적인 멀티캐스팅 프로토콜뿐만 아니라 멀티캐스트 패킷에 대하여 출발지 소스에 대한 IP를 적절한 RPF체크를 위한 정적 멀티캐스트 라우팅 또는 위성 데이터 수신기의 출력포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤더 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하는 방법으로 선언함이 바람직하다.
본 발명에 따른 IP 멀티캐스팅 방법은 백본망에 연동되는 로컬 네트워크에 포함되는 라우터의 멀티캐스트 패킷에 대하여 상기 라우터의 정적 멀티캐스트 라우팅 선언 또는 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하는 방법이 상기 멀티캐스트 패킷의 출발지 소스에 대한 IP로 이루어짐으로써 리버스 패스 포워딩을 단방향성을 갖도록 상기 라우터에서 수행된다.
여기에 상기 라우터에 미리 설정된 그룹으로 표시한 채널 주소에 대하여 필터링을 수행하여 호스트가 센더로 동작되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 CP에서 위성송신 시스템으로 스트리밍하고자 하는 멀티미디어 컨텐츠(multimedia Contents)가 멀티미디어 패킷으로 전달되고, 위성송신 시스템은 위성을 경유하여 위성수신 시스템으로 멀티미디어 패킷에 대응되는 위성변조신호를 전송하며, 위성수신 시스템은 위성변조신호를 멀티미디어 패킷으로 복조하여 로컬 IP 멀티캐시팅 망으로 전달하고, 로컬 IP 멀티캐스팅 망은 멀티미디어 패킷을 종단 라우터까지 포워딩하는 시스템 구성을 갖는다.
구체적으로 도 3을 참조하면,
CP(100a, 100b)는 백본망(200)에 접속되는 인터넷 방송국이나 사이버 대학 등이 있으며, 이를 위하여 관리서버(102)와 스트리밍 서버(104) 및 라우터(106)를 구비한다.
관리서버(102)는 네트워크 제어, 인터넷 접속제어, 인증제어 및 스트리밍 제어를 수행하며, 스트리밍 서버(104)는 멀티미디어 컨텐츠를 가지며 관리서버(102)의 제어에 연동하여 멀티미디어 컨텐츠를 제공한다. 이때 멀티미디어 패킷은 유니캐스팅 또는 멀티캐스팅 프로토콜로 전송됨이 바람직하다.
그리고, 백본망(200)은 복수의 스위치(202)와 복수의 라우터(204) 등을 구비하여 이루어지며, 종단 라우터(204)는 CP(100a, 100b)의 라우터(106)와 연결되는 주노드를 이룬다. 또한 백본망(200)의 종단 라우터(206)는 로컬 네트워크(600)와 접속을 이룬다.
한편, CP(100a, 100b)로부터 유니캐스팅 프로토콜로 전송되는 멀티미디어 패킷은 백본망(200)의 주노드를 경유하여 위성송신 시스템(300)의 라우터(310)로 전달되며, 이때 백본망(200)은 멀티미디어 패킷의 목적지 주소를 확인하여 목적지 라우터(310)에 멀티미디어 패킷을 전달하는 역할을 수행한다.
상기한 멀티미디어 패킷은 위성송신 시스템(300)에서 위성변조신호로 변환되며, 이를 위하여 위성송신 시스템(300)은 라우터(310)에 멀티미디어 서버(312), IP 케이트웨이(314), 모듈레이터(316) 및 위성송신기(318)가 네트워크로 연결되는 구성을 가지며, 로컬 네트워크(600) 쪽으로 단방향 송신을 수행한다.
여기에서 멀티미디어 서버(312)는 유니캐스팅 프로토콜로 전송되는 멀티미디어 패킷을 멀티캐스팅 패킷으로 변환시키기 위한 멀티캐스트 그룹 어드레스를 지정하며, 패킷의 네트워크에서의 잔류기간 즉 TTL 값과 요구되는 서비스 품질에 따른 컨텐츠의 전송속도를 결정한다.
그리고, IP 게이트웨이(314)는 멀티미디어 서버(312)로부터 전달되는 멀티캐스트 데이터에 대한 통계적 다중화 기능과 CAS(Conditional Access System) 기능을 수행하며, 여러 개의 멀티캐스트 데이터에 프로그램 식별자(Program Identifier)를 부착하여 MPEG-2 트랜스포트 스트림(MPEG-2 Transport Stream)으로 만들고 모듈레이터(316)로 전송한다.
모듈레이터(316)는 위성(400)과 통신을 위하여 MPEG-2 트랜스포트 스트림 신호를 변조하여 DVB-S 신호를 변경하여 위성송신기(318)로 전송한다.
위성송신기(318)는 정해진 캐리어 주파수에 데이터를 실어 위성(400)으로 송출한다.
즉, 위성송신 시스템(300)에서 유니캐스트 프로토콜로 전송되는 멀티미디어 패킷은 멀티미디어 서버(312)에서 멀티캐스트 어드레스를 지정받으며, IP 게이트웨이(314)에서 트랜스포트 스트림 데이터로 변형되고, 모듈레이터(316)에서 변조된 후 위성송신기(318)에서 송출된다.
위성송신 시스템(300) 업링크를 이루고 위성수신 시스템(500)과 다운링크를 이루는 위성(400)은 주파수 대역이 L/S band(상향 1.5Ghz, 하향 1.5Ghz/ 2.5Ghz)인 INMARSAT 등이나, C band(상향 6Ghz, 하향 4Ghz)인 INTELSAT 등이나, Ku band(상향 14Ghz, 하향 12Ghz)인 무궁화 1,2호 위성 등이나, Ka 밴드(상향 30Ghz, 하향 20Ghz)인 무궁화 3호 위성 등이 이용될 수 있으며, 제작자의 의도에 따라 경제성과 시스템 적용의 용이성을 고려하여 최적의 주파수 대역을 갖는 위성이 선택될 수 있다.
한편, 위성수신 시스템(500)은 위성수신기(510)와 위성데이터수신기(520)를 구비하며, 위성수신기(510)는 위성(400)에서 수신된 신호를 지정된 위성데이터 수신기(520)로 전송하는 역할을 수행하며, 위성데이터수신기(520)는 위성변조신호에서 멀티미디어 서버(312)에서 만든 멀티캐스트 패킷을 복조하여 로컬 네트워크(600)에 전달하는 역할을 수행한다.
로컬 네트워크(600)는 백본망(200)에 접속되는 ISP의 지역노드 즉 가입자 접속을 위한 라우터나 스위치가 있는 인터넷 망노드(610)과 ISP의 지역노드 즉 가입자 접속을 위한 라우터나 스위치가 있는 인터넷 망노드(610)에 연결되는 광단국에 대응되는 서브 네트워크(650, 670) 또는 ISP의 지역노드 즉 가입자 접속을 위한 라우터나 스위치가 있는 인터넷 망노드(610)에 연결되는 게임방 등이 라우터(630, 640) 및 그와 네트워크를 이루는 가입자 단말(635, 645)들이 포함된다. 여기에서 서브 네트워크(650, 670)에는 광단국(620)에 대응되는 광단국(652, 672)이 포함되며, 광단국(652, 672)은 하부에 라우터(654, 574), 스위치(656, 676), 집선장치(678), 스위칭 허브(658), 모뎀(680) 및 LAN 카드(660, 682) 등이 구성된다.
그리고, ISP의 지역노드 즉 가입자 접속을 위한 라우터나 스위치가 있는 인터넷 망노드(610)은 백본망(200)과 연결되는 라우터(206), 복수의 스위치(612, 618) 및 가입자와 연결되는 라우터(614, 616)들이 포함된다.
상기한 로컬 네트워크(600)의 구성에서 위성데이터 수신기(520)에서 복조된 멀티캐스트 패킷은 ISP의 지역노드 즉 가입자 접속을 위한 라우터나 스위치가 있는 인터넷 망노드(610)의 스위치(612, 618)와 라우터(614, 616)를 거쳐서 해당 가입자 단말로 멀티캐스팅된다.
이때, 본 발명의 실시예는 로컬 네트워크(600)에서 멀티캐스트 패킷에 대한 소스 어드레스에 대한 라우팅을 정적으로 선언하는 방법과 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤더 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하는 방법이 있다.
구체적으로 ISP의 지역노드 즉 가입자 접속을 위한 라우터나 스위치가 있는 인터넷 망노드(610)의 라우터(614, 616) 및 하부 네트워크의 라우터(630, 640, 654, 674)는 멀티캐스트 패킷인지 판단하고, 멀티캐스트 패킷인 경우 소스 어드레스에 대한 IP에 대하여 정적 멀티캐스트 라우팅(Static multicast Routing)을 선언하는 방법 또는 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 L3 스위치 또는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤더 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하는 방법을 사용해야 한다.
이에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4에서 라우터 R1은 도 1의 첫 번째 라우터(614, 616)에 해당되고, R2는 도1의 두 번째 라우터(630, 640, 654, 674)에 해당된다.
일예를 들면, 라우터 R1은 멀티캐스트 패킷의 경우 위성데이터 수신기(520)의 출력포트의 IP로 정적 멀티캐스팅 라우팅을 선언하고, 라우터 R2는 소스 어드레스에 대한 멀티캐스팅 라우팅을 라우터 R1의 시리얼 인터페이스 IP에 대하여 정적 멀티캐스트 라우팅을 선언 또는 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤더 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하는 방법을 사용한다.
이는 시리얼 구간인 라우터 R1과 라우터 R2 사이에서 중복된 패킷 복사가 아닌 단 한 개의 패킷 복사로써 일정한 트래픽만 전송되도록 설정하는 것이다.
즉, 라우터 R2의 e0에서 모든 클라이언트가 동일한 멀티미디어 컨텐츠를 접속하더라도 단 한 개의 패킷의 복사가 발생되도록 설정하는 것이다.
참고로, 멀티캐스팅 라우팅에서 소스 어드레스는 멀티캐스트 주소로 표현되는 일군의 그룹에 트래픽을 보내기 위하여 사용되며, 멀티캐스트 라우터는 소스를 향한 방향과 클라이언트를 향한 방향을 결정해야 한다.
여기에서 수신쪽으로 전달을 위한 것이 RPF(Reverse Path Fowarding)이다.
즉, RPF는 라우터가 적정하게 트래픽을 수신쪽으로 분배하기 위한 것이며, 라우터는 멀티캐스트 패킷이 들어오면 RPF 체크를 하고, 체크결과 정상적이면 그 패킷을 포워딩하고 정상적이지 않으면 드롭(Drop) 시킨다.
그러나, 본 발명에서는 위성데이터 수신기(520)는 미디어서버(312)로부터 온 멀티캐스트 패킷을 라우터 R1로 전달하지만, 별도의 라우팅 설정없이는 라우터 R1는 그 멀티미디어 패킷에 대한 정상적인 RPF 체크를 수행할 수 없다.
이는 IP 게이트웨이(314)와 위성데이터 수신기(520) 사이 구간이 위성망을 경유하는 단방향 구간이므로, 라우터 R1와 미디어서버(312) 사이는 네트워크적인 단절상태이다. 따라서 라우터 R1까지 멀티캐스트 패킷이 도달하여도, 라우터 R1은 소스에 대한 유니캐스트 라우팅 테이블을 갖지 않아 멀티캐스팅프로토콜을 올린상태에서도 적절한 RPF과정을 수행할수 없기 때문에 멀티미디어 패킷을 포워딩 못하고 드롭시킨다.
따라서, 본 발명에서 미디어서버(312)에서 그룹으로 표시한 채널주소에 대하여 라우터 R1와 R2에서 필터링과 적절한 TTL값 설정을 통하여 모든 호스트가 센더(Sender)가 될 수 있는 문제점을 해결하여 가입자단에서의 멀티캐스트 패킷의 유입을 차단한다.
그리고, 라우터 R1, R2에 적절한 RPF체크를 위한 정적 멀티캐스트 라우팅 또는 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하는 방법으로 단방향 멀티캐스트 라우팅을 설정한다. 이로써 위성구간의 단방향성에 기인한 네트워크 단절 효과에 따른 RPF 드롭이 방지될 수 있다.
이를 위하여 라우터 R1[시스코라우터의 경우]의 경우 IP 멀티캐스팅 세팅은,
ip multicasting
int e0
ip pim sparse-mode
int e1
ip pim sparse-mode
int s0
ip pim sparse-mode
ip mroute [source ip address][위성데이터 수신기의 R1라우터에 이더넷 접속용 포트의 ip address]
로 이루어질 수 있다.
라우터 R2[시스코라우터인 경우] IP 멀티캐스팅 세팅은
ip multicasting
int e0
ip pim sparse-mode
int s0
ip pim sparse-mode
ip mroute [source ip address][R1의 R2라우터 접속용 포트의 ip address]
또는 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하는 방법으로 이루어질 수 있다.
상기에서 라우터의 설정예는 시스코라우터를 예로 든것이지만 장비 업체에 따라 설정표현은 바뀔수가 있지만 이론 자체는 동일하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 실시예에 의하면 도 5a의 A 경로와 같이 컨텐츠가 로컬 네트워크의 종단 가입자 클라이언트로 전달된다.
따라서, 특정 멀티캐스트 그룹으로 인증되어 있는 가입자가 도 5b의 B 경로를 통하여 광역전화국망(610)과 백본망(200)을 경유하여 CP(100a)의 관리서버(102)로 접속하여 IGMP(Internet Group Message Protocol) 리퀘스트(Request)할수 있는 권한을 요청하면, 관리서버(102)는 도 5c의 C 경로를 통하여 가입자가 정당한 경우 CP(100a)의 관리서버(102)는 인증을 수행하고 멀티캐스트 그룹에 참여할수 있는 권한을 부여한다. 상기한 인증절차를 거쳐서 정당한 사용자로 판정된 사용자는 도 5d의 경로 D와 같이 로컬 네트워크(600)의 LAN까지 도달된 멀티캐스트 패킷을 수신할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 도 6과 같이 CP의 스트리밍 서버(104)에서 라우터(106), 백복망(200)의 종단 라우터 및 위성송신 시스템(300)까지 유니캐스트 프로토콜에 따라 컨텐츠가 한 채널에 해당되어 일예로 512K의 동영상이 전송될 수 있으며, 위성송신 시스템(300)에서 위성수신 시스템(500) 간에는 위성신호의 전송이 단방향으로 이루어지고, 로컬 네트워크(600)에 포함되는 각 경로별로 종단 클라이언트까자 512K의 트래픽이 전달된다.
그러므로, 종단 클라이언트까지 단 한개의 멀티캐스트 패킷이 전송됨에 따라 동시 접속 가입자의 수에 제한이 없어지고, CP에서 인터넷 망까지 또는 로컬 네트워크의 각 구간 별로 동시 접속자 수의 과다로 인한 병목 현상이 발생되지 않는다. 따라서 네트워크 전체의 트래픽이 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 실시간 전송을 요하는 멀티미디어 컨텐츠의 경우에 선택적으로 적용될 수 있으며, 비실시간 전송에 대해서는 통상의 유니캐스트 전송 방식을 병행하여 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다른 실시예가 다양하게 제시될 수 있으며, 구체적으로 실시예에 따른 로컬 네트워크를 CDN에 적용한 경우가 예시될 수 있다. 즉, CDN에 적용되는 로컬 네트워크에서 정적 멀티캐스트 라우팅 선언이 이루어지면 종래의 유니캐스트 프로토콜로 전송되던 컨텐츠가 본 발명에 따른 멀티캐스트 프로토콜로 전송될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 통신 사업자의 입장에서 전체적인 네트워크 상의 멀티미디어 트래픽의 감소로 인한 망운용의 효율화와 안정화가 가능하며, 고용량의 양질의 서비스를 저렴한 비용으로 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 인터넷 방송이나 원격 교육 이나 다중 사용자 인터넷 게임과 같은 고용량 멀티미디어 데이터의 전송을 요구하는 CP에 만족할 만한 네트워크 환경을 제공할 수 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래의 유니캐스트 전송 방법을 설명하는 시스템을 나타내는 도면
도 2는 종래의 CDN 방식 서비스를 설명하는 시스템을 나타내는 도면
도 3은 본 발명에 따른 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템의 바람직한 실시예를 나타내는 도면
도 4는 실시예의 멀티캐스팅 패킷 전송 동작을 설명하기 위한 블록 다이어그램
도 5a 내지 도 5d는 실시예에 따른 멀티캐스팅 그룹 인증 절차를 설명하는 도면
도 6은 실시예에 따른 트래픽 상태를 설명하는 도면

Claims (28)

  1. 백본망;
    멀티미디어 컨텐츠를 제공하는 컨텐츠 제공 수단;
    상기 컨텐츠 제공수단으로부터 제공되는 컨텐츠를 위성을 경유하여 전송하며, 컨텐츠를 멀티캐스트 패킷으로 제공하는 위성망;
    상기 백본망과 연동되며 상기 멀티캐스트 패킷을 라우터에서 멀티캐스팅 프로토콜을 올리고 상기 위성망과 이더넷으로 연결되는 라우터와 가입자 라우터에 정적 멀티캐스팅 라우팅 설정으로 리버스 패스 포워딩(Reverse Path Forwarding)을 수행하여 종단 클라이언트로 상기 멀티캐스트 패킷을 전달하는 로컬 네트워크를 구비함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨텐츠 제공 수단은 상기 위성망으로 멀티미디어 패킷을 유니캐스트 프로토콜로 전송함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨텐츠 제공 수단은 상기 위성망으로 멀티미디어 패킷을 멀티캐스트 프로토콜로 전송함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 위성망은
    상기 멀티미디어 패킷에 멀티캐스트 어드레스를 지정하는 멀티미디어 서버, 상기 멀티미더어 패킷을 트랜스포트 스트림 데이터로 변형하는 IP 게이트웨이, 상기 트랜스포트 스트림 데이터를 변조하는 모듈레이터 및 무선송신하는 위성송신기를 구비하는 위성송신 시스템;
    위성; 및
    상기 위성에서 위성변조신호를 수신받는 위성수신기 및 상기 위성변조신호에서 멀티미디어 서버에서 만든 멀티캐스트 패킷을 복조하여 미리 정해진 목적지로 전달하는 위성데이터 수신기를 구비하는 위성수신 시스템;을 구비함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로컬 네트워크에 포함되는 라우터는 멀티캐스트 패킷에 대하여 출발지 소스 IP에 대한 정적 멀티캐스트 라우팅으로 선언함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 로컬 네트워크에 포함되는 라우터는 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    실시간성을 요하는 멀티미디어 패킷은 상기 위성망을 경유하여 상기 로컬 네트워크로 전송하고, 비실시간성 데이터는 상기 백본망을 경유하여 상기 로컬 네트워크로 전송됨을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  8. 백본망;
    멀티미디어 컨텐츠를 제공하는 컨텐츠 제공 수단;
    상기 컨텐츠 제공수단으로부터 제공되는 컨텐츠를 위성을 경유하여 전송하며, 컨텐츠를 멀티캐스트 패킷으로 제공하는 위성망;
    상기 백본망과 연동되며 상기 멀티캐스트 패킷을 라우터에서 멀티캐스팅 프로토콜을 올리고 위성 데이터 수신기의 출력포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하여 리버스 패스 포워딩(Reverse Path Forwarding)을 수행하여 종단 클라이언트로 상기 멀티캐스트 패킷을 전달하는 로컬 네트워크를 구비함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 컨텐츠 제공 수단은 상기 위성망으로 멀티미디어 패킷을 유니캐스트 프로토콜로 전송함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 컨텐츠 제공 수단은 상기 위성망으로 멀티미디어 패킷을 멀티캐스트 프로토콜로 전송함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 위성망은
    상기 멀티미디어 패킷에 멀티캐스트 어드레스를 지정하는 멀티미디어 서버, 상기 멀티미더어 패킷을 트랜스포트 스트림 데이터로 변형하는 IP 게이트웨이, 상기 트랜스포트 스트림 데이터를 변조하는 모듈레이터 및 무선송신하는 위성송신기를 구비하는 위성송신 시스템;
    위성; 및
    상기 위성에서 위성변조신호를 수신받는 위성수신기 및 상기 위성변조신호에서 멀티미디어 서버에서 만든 멀티캐스트 패킷을 복조하여 미리 정해진 목적지로 전달하는 위성데이터 수신기를 구비하는 위성수신 시스템;을 구비함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 로컬 네트워크에 포함되는 라우터는 멀티캐스트 패킷에 대하여 출발지 소스 IP에 대한 정적 멀티캐스트 라우팅으로 선언함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 로컬 네트워크에 포함되는 라우터는 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정함을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서,
    실시간성을 요하는 멀티미디어 패킷은 상기 위성망을 경유하여 상기 로컬 네트워크로 전송하고, 비실시간성 데이터는 상기 백본망을 경유하여 상기 로컬 네트워크로 전송됨을 특징으로 하는 위성을 이용한 IP 멀티캐스팅 시스템.
  15. 백본망에 연동되는 로컬 네트워크에 포함되는 라우터의 멀티캐스트 패킷의 IP 멀티캐스팅 방법에 있어서,
    상기 멀티캐스트 패킷에 대하여 상기 라우터의 정적 멀티캐스트 라우팅 선언이 상기 멀티캐스트 패킷의 출발지 미디어 서버의 소스 IP로 이루어짐으로써 리버스 패스 포워딩을 단방향성을 갖도록 상기 라우터에서 수행됨을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 라우터에 미리 설정된 그룹으로 표시한 채널 주소에 대하여 필터링 및 임의의 TTL값을 설정하여 호스트가 센더로 동작되는 것을 방지함을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 방법.
  17. 백본망에 연동되는 로컬 네트워크에 포함되는 라우터의 멀티캐스트 패킷의 IP 멀티캐스팅 방법에 있어서,
    상기 멀티캐스트 패킷에 대하여 상기 라우터의 위성 데이터 수신기의 출력포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정함을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 라우터에 미리 설정된 그룹으로 표시한 채널 주소에 대하여 필터링 및 임의의 TTL값을 설정하여 호스트가 센더로 동작되는 것을 방지함을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 방법.
  19. 백본망의 종단 라우터에 연결되어 소정 멀티미디어 컨텐츠의 스트리밍을 제공하는 컨텐츠 제공 수단;
    상기 백본망과 연동되며 상기 멀티캐스트 패킷을 라우터에서 멀티캐스팅 프로토콜을 올리고 상기 컨텐츠 제공수단과 이더넷으로 연결되는 라우터와 가입자 라우터에 정적 멀티캐스팅 라우팅 설정으로 리버스 패스 포워딩(Reverse Path Forwarding)을 수행하여 종단 클라이언트로 상기 멀티캐스트 패킷을 전달하는 로컬 네트워크를 구비함을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 컨텐츠 제공 수단은 상기 위성망으로부터 상기 멀티미디어 컨텐츠를 백업 받음을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 컨텐츠 제공 수단은 상기 백본망으로부터 상기 멀티미디어 컨텐츠를 백업 받음을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 로컬 네트워크에 포함되는 라우터는 멀티캐스트 패킷에 대하여 출발지 소스 IP에 대한 정적 멀티캐스트 라우팅으로 선언함을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 로컬 네트워크에 포함되는 라우터는 멀티캐스트 패킷에 대하여 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤더 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정함을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
  24. 백본망의 종단 라우터에 연결되어 소정 멀티미디어 컨텐츠의 스트리밍을 제공하는 컨텐츠 제공 수단;
    상기 백본망과 연동되며 상기 멀티캐스트 패킷을 라우터에서 멀티캐스팅 프로토콜을 올리고 상기 컨텐츠 제공수단과 이더넷으로 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤드 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정하여 리버스 패스 포워딩(Reverse Path Forwarding)을 수행하여 종단 클라이언트로 상기 멀티캐스트 패킷을 전달하는 로컬 네트워크를 구비함을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 컨텐츠 제공 수단은 상기 위성망으로부터 상기 멀티미디어 컨텐츠를 백업 받음을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 컨텐츠 제공 수단은 상기 백본망으로부터 상기 멀티미디어 컨텐츠를 백업 받음을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 로컬 네트워크에 포함되는 라우터는 멀티캐스트 패킷에 대하여 출발지 소스 IP에 대한 정적 멀티캐스트 라우팅으로 선언함을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 로컬 네트워크에 포함되는 라우터는 멀티캐스트 패킷에 대하여 위성 데이터 수신기의 출력 포트와 상기 위성 데이터 수신기와 연결되는 라우터의 포트에 멀티캐스트 패킷의 IP 헤더 내용 중 소스 어드레스와 동일한 서브넷의 IP를 지정함을 특징으로 하는 IP 멀티캐스팅 시스템.
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