확장가능한 미디어의 분산형 스트리밍을 위한 시스템 및방법 document_id A220517008091

본 발명은 느슨하게 연결된 피어-투-피어(peer-to-peer: P2P) 네트워크에서의 수신자 구동형 P2P 미디어 스트리밍에 관한 것으로, 보다 상세히는 P2P 협력을 제공할 필요 없이 클라이언트의 제어 및 실시간 조정 하에 복수의 피어로부터 클라이언트에게 미디어를 스트리밍하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 최근 시장 조사는 2004년에 미국 내의 인터넷 사용자의 절반 이상이 몇 가지 형태의 스트리밍 미디어를 액세스해 왔음을 나타낸다. 스트리밍 음악으로의 액세스는 매우 인기있는 활동인 한편, 스트리밍 비디오의 인기도가 빠르게 증가하고 있다. 그러나 불행하게도, 통상적인 웹 페이지와는 다르게, 스트리밍 미디어 파일은 일반적으로 크기면에서 매우 크다. 예를 들면, 2 Mbps로 인코딩된 3분 영화 예고편은 사용되는 코덱에 따라 45 MB 미디어 파일이 생성될 수 있다. 스트리밍 미디어가 해결해야 하는 다른 문제는 패킷 전달의 임계 시점이다. 결과적으로, 스트리밍 미디어 파일의 대형 사이즈 및 패킷 전달 시점 요건으로 인해, 통상적인 스트리밍 미디어 서버는 설정 및 실행에 있어 상대적으로 비싸지게 된다. 예를 들면, 한 유통 추정치로 스트리밍 미디어의 획득 비용을 서비스 트래픽의 1GB 당 10 달러로 산정한다. 45 MB 파일 사이즈를 예로 들면, 이 파일의 대역폭 비용은 배포된 영화 예고편 당 0.45 달러가 될 수 있다. 분명히 이러한 비용은 미디어 스트리밍 양이 증가함에 따라 빠르게 상승할 수 있다. 미디어 스트리밍의 상대적으로 높은 비용에 대한 하나의 해결책은 P2P 네트워크를 사용하여 개개의 클라이언트에게 미디어 스트리밍을 제공하는 것이다. 일반적으로, P2P 네트워크의 기본 개념은 스트리밍 미디어를 분산시키는 데 있어서 각 피어 노드가 미디어 서버를 돕도록 하는 것이다. 미디어를 스트리밍하는 P2P 네트워크의 성공은 P2P 네트워크를 구현하는 다수의 종래의 접근법을 발생시켰다. 예를 들면, "말단 시스템 멀티캐스트" 및 "피어캐스트"라 칭하는 종래의 P2P 스킴은 미디어 스트리밍을 위한 애플리케이션-레벨 멀티캐스트(ALM)를 이용한다. 보다 상세히는, ESM 및 피어캐스트 모두에서, 피어 노드는 기존의 IP 네트워크를 통해 스스로 오버레이(overlay) 트리로 구성될 수 있다. 그 다음 스트리밍 데이터는 오퍼레이 트리를 따라 분산된다. 그러면 대역폭을 제공하는 비용은 피어 노드들 간에서 공유되므로, 미디어 서버를 실행시키는 대역폭 부담(즉 달러 비용)을 감소시킨다. 그러나, ESM 및 피어캐스트 모두에서, 분산 트리의 단말 노드(leaf node)는 스트리밍 미디어를 수신할 뿐이여서 컨텐츠 분산에 기여하지 않는다. 2개의 다른 종래의 스킴, "CoopNet" 및 "SplitStream"은 소스에서 피어 노드에 이르는 복수의 분산 트리를 이용함으로써 ESM 및 피어캐스트와 같은 스킴의 컨텐츠 분산 한계를 해결한다. 그러면 CoopNet 및 SplitStream 내의 각 트리는 스트리밍 미디어의 개별 조각을 전송할 수 있다. 결과적으로, 모든 트리 노드는 컨텐츠 분산에 포함될 수 있다. 종래의 P2P 미디어 스트리밍 해결책의 추가적인 예는 "OStream"이라 칭하는 스트리밍 스킴을 포함한다. OStream은 피어 노드가 이전에 자신의 캐쉬로부터 분산된 미디어로 클라이언트를 서비스하는 "캐쉬-엔드-릴레이(cache-and-relay)" 접근법을 이용한다. 다른 종래의 시스템인, "GnuStream"은 잘 알려진 "그누텔라(Gnutella)" 시스템의 최상부에 작성된 수신자 구동형 P2P 미디어 스트리밍 시스템을 제공한다. "컬렉트캐스트(CollectCast)"라 칭하는 또 다른 종래의 스킴은 최상의 스트리밍 품질을 달성할 가능성이 가장 높은, 서빙 피어를 활발히 탐색하면서, 네트워크 변동 및 피어 장애에 동적으로 적응한다. 다른 유형의 종래의 스킴은 파일의 조각들이 복수의 피어에 걸쳐 널리 분산된 한 유형의 분산형 파일 공유를 제공한다. 그러면, 클라이언트가 그 파일의 다운로드를 요청할 때마다, 그 요청은 서버로부터 직접 서비스되기 보다는 복수의 피어로부터 서비스된다. 예를 들면, "스웜캐스트(Swarmcast)"라 칭하는 한 이러한 스킴은 파일들을 훨씬 적은 조각들로 쪼갬으로써 다운로드가능한 인기있는 컨텐츠를 제공하는 웹 사이트에 위치되는 부하를 분산시킨다. 일단 사용자가 스웜캐스트 클라이언트 프로그램을 설치했다면, 이들의 컴퓨터는 이들이 이미 다운로드하였던 데이터의 조각을 곳곳에 전달(즉, 서비스)함으로써 자동적으로 다른 사용자들의 컴퓨터와 상호동작하므로, 중앙 서버 상의 전체적인 서비스 부하를 감소시킨다. "빗토런트(BitTorrent)"라 칭하는 유사한 스킴은 매우 유사한 원리에 따라 동작한다. 보다 상세히는, 부하가 적을 때, 빗토런트 스킴을 이용하여 대형 파일을 서비스하는 웹 싸이트는 이 싸이트가 직접 서비스 대부분을 수행하기 때문에 통상적인 http 서버와 매우 유사하게 행동할 것이다. 그러나, 서버 부하가 어느 정도 비교적 높은 레벨에 도달할 때, 빗토런트는 다른 다운로드하는 클라이언트를 서비스하기 위한 대부분의 업로드 부담이 다운로드하는 클라이언트로부터 직접 지원되는 상태로 전환될 것이다. 불행하게도, 스웜캐스트 및 빗토런트와 같은 스킴이 P2P 네트워크 사이즈의 함수로서 급격하게 증가하는 서버 용량에 대하여 파일들의 조각을 분산시키는 데에 매우 유용하지만, 이들 시스템은 효과적인 미디어 스트리밍에 적합하지 않다. 상세히는, 스웜캐스트 및 빗토런트와 같은 스킴은 파일 또는 다운로드되고 있는 파일을 구성하는 데이터 패킷의 전달 순서 또는 시점에 대하여 주의를 기울이지 않는다. 파일은 단순히 다양한 피어로부터 클라이언트에게 조각들로 브로드캐스팅되고, 그러면 국부적으로 클라이언트 컴퓨터 상에서 본래의 파일을 재구성하기 위해 단순히 올바른 순서로 다시 조립된다. 그러나, 스트리밍 미디어의 경우에서, 데이터 패킷의 시점 및 순서는 그 미디어의 효과적인 스트리밍을 제공하기 위하여 주의깊게 고려되고 제어되어야 한다. 그러므로, 느슨하게 연결된 피어들의 컬렉션으로부터 클라이언트로의 미디어 스트리밍의 수신자 구동형 제어를 위한 시스템 및 방법이 필요하다. 이러한 시스템은 피어들 간의 통신 또는 협력을 요구해서는 안된다. 또한, 이러한 시스템 및 방법은 클라이언트에게 대량의 임의의 필요한 계산 동작을 수행할 것을 요구함으로써 피어 상에 부여되는 계산 요구를 최소화해야 한다.