KR20090027973A - 차세대 네트워크에서 멀티캐스트 서비스 제공방법 및 그시스템 - Google Patents

차세대 네트워크에서 멀티캐스트 서비스 제공방법 및 그시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차세대 네트워크(Next Generation Network)에서 멀티캐스트 서비스 제공방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 멀티캐스트 서비스 제공방법은 멀티미디어 방송 채널 설정시 라우팅 경로 계산 기능과 해당 경로의 자원 할당 기능의 수행을 멀티캐스트 라우터와 자원제어 서버로 분리하고, 자원제어 서버의 중앙 집중화된 자원 제어를 통하여 방송 서비스의 QoS(Quality of Service)를 보장해 줄 수 있도록 한다. 이를 위해 본 발명에서는 멀티미디어 방송 채널 설정 시 멀티캐스트 라우터에서 라우팅 경로를 계산하고, 경로 상의 멀티캐스트 라우터들이 멀티미디어 방송 채널에 대한 자원을 요청하면 자원제어 서버가 필요한 자원을 할당한다.
Figure P1020070093206
방송, 멀티캐스트, 차세대 네트워크, 자원 제어

Description

차세대 네트워크에서 멀티캐스트 서비스 제공방법 및 그 시스템{Method for providing multicast service in next generation network and system thereof}
본 발명은 차세대 네트워크에서 멀티미디어 방송채널 설정시 라우팅 경로 계산기능과 해당 경로의 자원 할당 기능을 분리하고, 중앙 집중화된 자원 제어를 통하여 방송 서비스의 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있는 멀티캐스트 서비스 제공방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-058-02, 과제명: ALL-IP기반 통합 네트워크 서비스 제어 기술 개발].
차세대 네트워크(NGN: Next Generation Network)는, 일반 전화망, 전용망, 무선통신망 등 모든 통신 네트워크를 패킷 기반의 공통 망으로 통합하여, 망 구축비용 및 운용비용의 절감은 물론, 유연하고 개방적인 네트워크 솔루션과 다양한 어플리케이션을 제공하기 위한 음성·데이터 통합망을 말한다.
이와 같은 차세대 네트워크에서 멀티미디어 방송을 시청하기 위해서는 셋톱박스(set-top box) 등과 같은 단말이 방송제어 서버로부터 EPG(Electronic Program Guide)를 제공받고, 사용자는 EPG를 조회하여 원하는 채널을 선택하게 된다. 사용자가 채널을 선택하게 되면, 단말에서는 그 채널에 할당된 멀티캐스트 그룹 ID를 가지고 멀티캐스트 그룹에 대한 가입 요청을 한다. 일반적인 멀티캐스트 프로토콜에서는 사용자의 멀티캐스트 그룹 가입 요청 메시지를 받았을 때, 멀티캐스트 라우터에서 라우팅 프로토콜이 동작하여 라우팅 경로가 계산되고, 동시에 경로가 설정됨으로써 멀티캐스트 트래픽이 전송된다.
그런데, 멀티캐스트 라우터에서는 네트워크 전체에 대한 자원 상태를 알 수 없으므로, 각각의 라우터 자원 상태를 기반으로 라우팅 경로를 계산하는 수밖에 없고, 자원 할당을 책임지는 네트워크 장비가 없으므로 네트워크 자원에 대한 보장이 이루어질 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은, 중앙 집중화된 자원 제어를 통하여 방송 서비스의 QoS(Quality of Service)를 보장해 줄 수 있는 멀티캐스트 서비스 제공방법 및 그 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티캐스트 서비스 제공방법은, 방송 프로그램의 송신측 네트워크 종단의 제1 멀티캐스트 라우터에서 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터까지 제1 라우팅 경로를 계산하는 단계, 자원제어 서버가 상기 제1 라우팅 경로 상의 라우터들로부터 자원 요청을 받아 필요한 자원을 할당하 는 단계, 시청을 원하는 방송 채널에 대한 자원 사용 인가를 받은 단말이 멀티캐스트 그룹에 가입을 요청하여, 상기 단말측 네트워크 종단의 제2 멀티캐스트 라우터에서 상기 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터까지 제2 라우팅 경로를 계산하는 단계, 상기 자원제어 서버가 상기 제2 라우팅 경로 상의 라우터들로부터 자원 요청을 받아 필요한 자원을 할당하는 단계, 및 상기 방송제어 서버가 상기 자원제어 서버로부터 자원 할당 결과를 보고받아, 상기 단말로 채널 설정 완료를 통보하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 멀티캐스트 서비스 제공시스템은, 방송 프로그램의 송신측 네트워크 종단에 위치하여, 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터까지의 제1 라우팅 경로 계산을 요청하는 적어도 하나의 송신측 멀티캐스터 라우터, 시청하고자 하는 방송 채널에 대한 설정을 요청하고, 상기 채널 설정이 완료되면 상기 방송 채널을 통해 수신한 방송 프로그램을 재생하는 단말, 상기 단말측 네트워크 종단에 위치하여, 상기 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터까지의 제2 라우팅 경로 계산을 시작하게 하는 적어도 하나의 단말측 멀티캐스트 라우터, 상기 제1 및 제2 라우팅 경로 상의 라우터들로부터 자원 요청을 받아 필요한 자원을 할당하는 자원제어 서버, 및 상기 단말로부터 방송 채널을 요청받아 상기 자원제어 서버로 자원사용 인가를 요청하여 그 결과를 단말로 통보하는 방송제어 서버를 포함한다.
본 발명에 따르면, 라우팅 경로 계산 기능과 해당 경로의 자원 할당 기능의 수행을 멀티캐스트 라우터와 자원제어 서버로 각각 분리하고, 자원제어 서버의 중 앙 집중화된 자원 제어를 통하여 방송 서비스의 QoS(Quality of Service)를 보장해 줄 수 있다. 또한, 본 발명은 단말과 방송제어 서버 간의 인터페이스를 특정 프로토콜로 규정하지 않으므로, SIP(Session Initiation Protocol) 기반의 차세대 네트워크이든 SIP 기반이 아닌 차세대 네트워크이든 모두 적용이 가능하다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 멀티캐스트 서비스 제공방법 및 그 시스템은, 기본적으로 SIP(Session Initiation Protocol) 기반의 차세대 네트워크(NGN) 환경에 적용되지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니며 본 발명에 따른 조건을 만족하는 다른 네트워크 환경에서도 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티캐스트 서비스 제공방법이 적용되는 시스템 구성의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 시스템은 단말(10), 방송제어 서버(20), 자원제어 서버(30), 제1 멀티캐스트 라우터(40a), 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b), 제2 멀티캐스트 라우터(40c), 및 방송 서버(50)를 포함한다.
단말(10)은 셋톱박스 등과 같이 멀티미디어 방송 서비스 채널 설정을 요청하고, 채널 설정이 완료되면 멀티미디어 방송을 시청할 수 있는 기기이다. 방송제어 서버(20)는 멀티미디어 방송 서비스를 제어하는 서버로서, EPG(Electronic Program Guide)를 단말(10)로 전송한다. 방송제어 서버(20)는 단말(10)이 방송 채널 요청 시 자원제어 서버(30)로 자원 사용에 대한 인가를 요청하고 그 결과를 보고받는다. 방송제어 서버(20)와 자원제어 서버(30)는 차세대 네트워크(NGN)에서 논의되고 있는 Rx 또는 Gq 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있다.
자원제어 서버(30)는 방송제어 서버(20)로부터 자원 사용에 대한 인가 요청에 대한 응답을 하고, 멀티캐스트 라우터(40a, 40b, 40c)에서 계산된 라우팅 경로 상의 라우터들로부터 자원 요청을 받아 필요한 자원을 할당한다. 자원 할당에 대한 결과는 방송제어 서버(50)로 보고한다. 멀티캐스트 라우터(40a, 40b, 40c)는 COPS(Common Open Policy Service) 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있다.
여기서, COPS는 PDP(Policy Decision Point)와 PEP(Policy Enforcement Point) 간에 정책 정보를 교환하기 위해 사용되는 TCP 기반의 질의-응답(query-and-response) 프로토콜이다. PEP는 라우터 혹은 IP 트래픽을 처리하는 장치들로써, PDP에서 결정한 정책을 실행하도록 구현되어 있다. PDP는 특정 클라이언트에 대한 네트워크 접근 인가 혹은 적절한 서비스 등을 제공하도록 하는 제어기라고 할 수 있다. 즉, PEP는 PDP에 대해 요청, 갱신, 및 삭제 명령을 보내고, PDP는 PEP에게 결정을 내려보내는 클라이언트/서버 모델이라고 할 수 있다.
멀티캐스트 라우터(40a, 40b, 40c)는 멀티캐스트 경로 계산을 위해 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 탑재한다. 이때, 탑재되는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜로는 PIM-SM(Protocol Independent Multicast-Sparse Mode)을 사용할 수 있다. PIM-SM은 유니캐스트 라우팅 정보를 이용하여 멀티캐스트 전달 트리(Multicast Forwarding Tree)를 구성하는 프로토콜이다. 이와 같은 PIM-SM의 특성상 방송 서버(50)로부터 송출되는 프로그램은 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b)까지 전 달되고, 여기에서 단말측 네트워크 종단의 제2 멀티캐스트 라우터(40c)까지 멀티캐스트 트리가 구성된다.
단말측 네트워크 종단에 위치하는 제2 멀티캐스트 라우터(40c)는 멀티캐스트 그룹 관리를 위해 멀티캐스트 그룹 관리 프로토콜을 탑재한다. 이때, 탑재되는 멀티캐스트 그룹 관리 프로토콜로는 IGMP(Internet Group Management Protocol)를 사용할 수 있다. IGMP는 가입자 단말과 가입자 종단 네트워크 장비간 그룹을 관리한다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 멀티캐스트 라우터(40a, 40b, 40c) 간에는 PIM-SM 방법을 사용하고, 단말측 네트워크 종단의 제2 멀티캐스트 라우터(40c)와 단말(10) 간에는 IGMP를 사용하여 IP 멀티캐스트를 전송할 수 있다.
그리고, 방송 서버(50)는 멀티미디어 방송 프로그램을 송신한다. PIM-SM 프로토콜을 사용하는 것으로 가정하는 경우, 단말(10)에서 방송 채널을 요청하지 않더라도 모든 프로그램이 랑데부 포인터 멀티캐스트 라우터(40b)까지 전송된다.
한편, 도 1에서는, 설명의 편의상, 3개의 멀티캐스트 라우터(40a, 40b, 40c) 만을 도시하고 있으나, 실제 멀티캐스트 패킷을 전송하는 경로 상에 존재하는 멀티캐스트 라우터는 이보다 많을 수도 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티캐스트 서비스 제공방법의 설명에 제공되는 신호 흐름도이다. 먼저, 도 3을 참조하면, 방송 서버(50)는 송출하고자 하는 방송 프로그램을 제1 멀티캐스트 라우터(40a)로 전송하고(S200), 제1 멀티캐스트 라우터(40a)는 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b)로 REGISTER 메시지를 송신한다(S202). 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b)는 PIM-SM 라우팅 프 로토콜을 이용하여 멀티캐스트 라우터(40c)까지의 라우팅 경로를 계산한다(S204).
계산된 경로 상에 위치하는 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b)와 제1 멀티캐스트 라우터(40a)는 각각 자원 제어 서버(30)로 COPS REQ 메시지를 전송하여, 계산된 경로에 대한 자원을 요청한다(S206, S208). 자원제어 서버(30)는 자원의 가용 여부를 확인하고, 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b)와 제1 멀티캐스트 라우터(40a)로 각각 COPS DEC(Decision) 메시지를 전송하여 자원을 할당한다(S210, S212). 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b)와 제1 멀티캐스트 라우터(40a)는 자원 할당에 대한 결과를 COPS RPT(Report State) 메시지로 응답한다(S214, 216).
이와 같은 절차가 완료되면, 제1 멀티캐스트 라우터(40a)에서 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b)까지 설정된 경로를 통해 방송 서버(50)의 프로그램이 전송된다(S218).
도 4를 참조하면, 방송제어 서버(20)는 방송 서버(50)가 송출하는 프로그램에 대한 정보인 EPG를 단말(10)로 보내고(S220), 단말(10)은 전송된 EPG를 참조하여, 시청하고자 하는 채널에 대한 방송 채널을 요청한다(S222). 방송제어 서버(20)는 Rx/Gq´AAR(AA-Request) 메시지를 이용하여 자원제어 서버(30)로 자원 사용에 대한 인가를 요청하고(S224), 자원제어 서버(30)는 AAA(Authentication, Authorization, Account) 메시지로 자원사용 인가에 대한 결과를 통보한다(S226). 방송제어 서버(20)는 단말(10)로 자원 사용 인가에 대한 결과를 알려준다(S228).
자원 사용에 대한 인가를 받으면, 단말(10)은 시청하고자 하는 방송 채널의 멀티캐스트 그룹 주소를 IGMP JOIN 메시지에 실어 제2 멀티캐스트 라우터(40c)로 전송한다(S230). 제2 멀티캐스트 라우터(40c)를 포함한 모든 멀티캐스트 라우터들은 PIM-SM 라우팅 프로토콜을 이용하여 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b)까지의 라우팅 경로를 계산한다(S232).
계산된 경로 상에 위치하는 모든 멀티캐스트 라우터들은 각각 자원제어 서버(30)로 COPS REQ 메시지를 전송하여(S234, S236), 계산된 경로에 대한 자원을 요청한다. 만일, 기존의 멀티캐스트 라우팅 트리가 존재하면, 새로 생성되는 트리의 분기점에 대응하는 멀티캐스트 라우터로부터 계산된 경로 상의 라우터들이 자원제어 서버(30)로 자원을 요청할 수 있다. 자원제어 서버(30)는 자원의 가용 여부를 확인하고, 경로 상에 위치하는 모든 멀티캐스트 라우터들에게 각각 COPS DEC 메시지를 보내어 자원을 할당하고(S238, S240). 멀티캐스트 라우터들은 자원 할당에 대한 결과를 COPS RPT(Report State) 메시지로 각각 응답한다(S242, S244).
이와 같은 절차가 완료되면, 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터(40b)에서 제2멀티캐스트 라우터(40c)까지 설정된 경로를 통해 방송 서버의 프로그램이 전송되며(S246), 제2 멀티캐스트 라우터(40c)는 단말(10)로 프로그램을 전송한다(S252).
자원제어 서버(30)는 동시에 Rx/Gq´RAR(Re-Auth-Request) 메시지를 방송제어 서버(20)로 보내어(S248), 자원 할당에 대한 결과를 보고하며, 방송제어 서버(20)는 RAA(Re-Auth-Answer) 메시지로 응답하며(S250), 단말(10)로 채널 설정이 완료되었음을 알린다(S254).
이와 같은 과정에 의해, 멀티캐스트 라우터에서 각각 경로를 계산하고, 자원 제어 서버(30)에 의한 중앙 집중화된 자원 제어를 통하여 방송 서비스의 QoS(Quality of Service)를 보장해줄 수 있다.
한편, 상기한 실시예에서는 3개의 멀티캐스트 라우터(40a, 40b, 40c)가 있는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 일반적으로 실제 멀티캐스트 패킷을 전송하는 경로 상에 존재하는 멀티캐스트 라우터는 이보다 많다. 이러한 경우, 라우팅 경로의 계산은, 경로상에 존재하는 모든 멀티캐스트 라우터에서 각각 계산되고, 각각의 멀티캐스터 라우터는 자원 제어 서버(30)로부터 계산된 경로에 대한 자원을 각각 요청하여 할당받는다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티캐스트 서비스 제공방법이 적용되는 시스템 구성의 일 예를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시한 시스템에서 멀티캐스트 패킷의 전송방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면, 그리고
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티캐스트 서비스 제공방법의 설명에 제공되는 신호 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 단말 20 : 방송제어 서버
30 : 자원제어 서버 40a : 제1 멀티캐스트 라우터
40b : 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터
40c: 제2 멀티캐스트 라우터 50 : 방송 서버

Claims (10)

  1. 방송 프로그램의 송신측 네트워크 종단의 제1 멀티캐스트 라우터에서 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터까지 제1 라우팅 경로를 계산하는 단계;
    자원제어 서버가 상기 제1 라우팅 경로 상의 라우터들로부터 자원 요청을 받아 필요한 자원을 할당하는 단계;
    시청을 원하는 방송 채널에 대한 자원 사용 인가를 받은 단말이 멀티캐스트 그룹에 가입을 요청하여, 상기 단말측 네트워크 종단의 제2 멀티캐스트 라우터에서 상기 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터까지 제2 라우팅 경로를 계산하는 단계;
    상기 자원제어 서버가 상기 제2 라우팅 경로 상의 라우터들로부터 자원 요청을 받아 필요한 자원을 할당하는 단계; 및
    상기 방송제어 서버가 상기 자원제어 서버로부터 자원 할당 결과를 보고받아, 상기 단말로 채널 설정 완료를 통보하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정된 방송 채널을 통해 멀티미디어 방송 프로그램을 수신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 라우팅 경로는, 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 라우팅 경로의 계산시, 기존의 멀티캐스트 라우팅 트리가 존재하면, 새로 생성되는 트리의 분기점에 대응하는 멀티캐스트 라우터로부터 계산된 경로 상의 라우터들이 상기 자원제어 서버로 자원을 요청하여 필요한 자원을 할당받는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 방송제어 서버로부터 수신한 EPG(Electronic Program Guide)를 조회하여, 상기 방송제어 서버로 상기 방송 채널을 요청하는 단계; 및
    상기 방송제어 서버가 상기 자원제어 서버로 자원 사용에 대한 인가를 요청하여 수신한 응답에 따라, 상기 단말로 상기 방송 채널에 대한 자원 사용 인가를 전달하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공방법.
  6. 방송 프로그램의 송신측 네트워크 종단에 위치하여, 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터까지의 제1 라우팅 경로 계산을 요청하는 적어도 하나의 송신측 멀티캐스터 라우터;
    시청하고자 하는 방송 채널에 대한 설정을 요청하고, 상기 채널 설정이 완료 되면 상기 방송 채널을 통해 수신한 방송 프로그램을 재생하는 단말;
    상기 단말측 네트워크 종단에 위치하여, 상기 랑데부 포인트 멀티캐스트 라우터까지의 제2 라우팅 경로 계산을 시작하게 하는 적어도 하나의 단말측 멀티캐스트 라우터;
    상기 제1 및 제2 라우팅 경로 상의 라우터들로부터 자원 요청을 받아 필요한 자원을 할당하는 자원제어 서버; 및
    상기 단말로부터 방송 채널을 요청받아 상기 자원제어 서버로 자원사용 인가를 요청하여 그 결과를 단말로 통보하는 방송제어 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방송 프로그램을 송출하는 방송 서버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 송신측 멀티캐스트 라우터 및 상기 단말측 멀티캐스터 라우터는, 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 이용하여 각각 제1 및 제2 라우팅 경로를 계산하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 방송제어 서버는, 상기 단말로부터 요청된 방송 채널에 대한 자원 사용 인가를 상기 자원제어 서버에 요청하고, 상기 자원제어 서버로부터 수신한 응답에 따라 상기 단말로 상기 방송 채널에 대한 자원 사용 인가를 통보하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 멀티캐스트 라우터는, 멀티캐스트 그룹 관리 프로토콜을 사용하여 멀티캐스트 그룹을 관리하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공시스템.
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