Mobile Ad Hoc 네트워크를 위한 계층적 오버레이 멀티캐스트 구조 연구

김갑동,박준희,이광일,김학영,김상하,Kim, Kap-Dong,Park, Jun-Hee,Lee, Kwang-Il,Kim, Hag-Young,Kim, Sang-Ha 한국정보처리학회 2006 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.13 No.5

오버레이 네트워크는 하부계층의 네트워크에 변화가 있어도 응용계층의 트리에는 변화를 줄 필요가 없으며, 오버레이 네트워크가 멀티캐스트를 지원하지 않는 노드들이 존재하는 환경에서도 만들어질 수 있게 해준다. 오버레이 프로토콜은 동적인 그룹을 모니터링하는 반면, 하부계층의 유니캐스트 프로토콜은 동적인 네트워크를 책임짐으로써, 동적인 환경에서도 제어 오버헤드를 줄이고, 프로토콜의 오퍼레이션을 안정적으로 만든다. 그러나, 만약 오버레이 멀티캐스트 프로토콜이 구성원의 위치정보를 모른다면, 효율적인 멀티캐스트 트리를 만드는 것은 매우 어렵다. 그래서, 위치정보를 이용한 계층적 오버레이 멀티캐스트 구조(HOMA: Hierarchical Overlay Multicast Architecture)를 본 논문에서 제안한다. 제안된 구조는 멀티캐스트에 참여하는 호스트들만으로 정적인 지역을 기반으로 동적 그룹을 만들어서 상위 계층에서는 그룹을 대표하는 호스트들 간의 오버레이 멀티캐스트 망을 형성하근 하위 계층에서는 지역에 속한 멀티캐스트 호스트들 간의 멀티캐스트를 지원하는 응용 계층의 2-계층 오버레이 멀티캐스트이다. 이것은 GPS를 사용하고, 지리적 영역을 활용하며 노드의 이동에 크게 영향을 받지 않는 지역 기반의 상위 계층의 오버레이 멀티캐스트 트리를 보여준다. 시뮬레이션 결과는 멀티캐스트의 효율성의 문제를 효과적으로 해결하였음을 보여준다. Overlay network eliminates the need to change the application-layer tree when the underlying network changes and enables the overlay network to survive in environments where nonmember nodes do not support multicast functionality. An overlay protocol monitors group dynamics, while underlying unicast protocols track network dynamics, resulting in more stable protocol operation and low control overhead even in a highly dynamic environment. But, if overlay multicast protocols does not know the location information of node, this makes it very difficult to build an efficient multicasting tree. So, we propose a Hierarchical Overlay Multicast Architecture (HOMA) with the location information. Because proposed architecture makes static region-based dynamic group by multicast members, it is 2-tired overlay multicasts of application layer that higher layer forms overlay multicast network between members that represent group, and support multicast between multicast members belonging to region at lower layer. This use GPS, take advantage of geographical region, and realizes a region-sensitive higher layer overlay multicast tree which is impervious to the movements of nodes. The simulation results show that our approach solves the efficiency problem effectively.

Mobile IP에서 멀티캐스트 트리 확장 방법

Kim, Byung-Soon,Han, Ki-Jun Korean Institute of Information Scientists and Eng 2003 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.30 No.3

이 논문은 IP 기반의 무선망에서 멀티캐스트를 위한 멀티캐스트 트리 확장(MTE) 방법을 제안한다. 그룹의 수신자가 방문한 외부망에서 멀티캐스트 그룹에 가입하고자 할 때, 만일 그 외부망이 멀티캐스트 라우터를 가지고 있지 않으면 멀티캐스트 서비스는 중단될 것이다. 따라서 멀티캐스트 패킷의 중단을 피하기 위해서 우리의 방법은 만일 이동 노드가 멀티캐스트 능력을 갖는 외부망으로부터 멀티캐스트 능력이 없는 외부망으로 이동하면, 이전의 외부 에이전트와 새로운 외부 에이전트사이에 양방향 터널을 만든다 따라서 이동 노드는 이전의 외부 에이전트로부터 터널을 통해 멀티캐스트 패킷을 계속해서 수신한다. 우리의 방법은 이동노드가 멀티캐스트 능력이 없는 외부망으로 이동하더라도 그룹 멤버쉽에 대한 긴 터널에 따른 지연과 멀티캐스트 서비스 중단을 피한 수 있다. 시뮬레이션 결과를 통해 멀티캐스트 패킷 배달, 터널링 그리고 핸드오프 지연에 대해 기존의 방법보다 더 낮은 비용을 제공할 수 있음을 보인다. This paper proposes a Multicast Tree Extension (MTE) scheme for multicast in IP-based wireless networks. If a group receiver Joins a multicast group in a visited foreign network, multicast service may be disrupted when the foreign network does not have a multicast router. To avoid disruption, our scheme creates a bi-directional tunnel between the previous foreign agent (FA) and new foreign agent, if a mobile node (MN) moves from a foreign network with multicast capability to another foreign network with non-multicast capability. The MN thus continues to receive the multicast packets through the tunnel from the previous FA. Our scheme can avoid a long latency due to a long tunneling for group membership as well as multicast service disruption, even if the MN enters foreign networks with non-multicast capability. Simulation results show that our scheme offers lower costs for multicast delivery, tunneling and handoff latency than the existing scheme.

Implementation of UDP-Tunneling Based Multicast Connectivity Solution for Multi-Party Collaborative Environments

김남곤(Namgon Kim),김종원(Jongwon Kim) 한국정보과학회 2007 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.13 No.3

다자간 분산 협업 시스템인 Access Grid(AG)는 원격지에 존재하는 다수의 사용자들 사이에 멀티미디어 정보를 효율적으로 주고받기 위해 IP 멀티캐스트를 활용한다. 하지만 아직까지 많은 네트워크들이 IP멀티캐스트를 지원하지 않고 있어, AG 기반의 원격 협업 환경을 실제 활용하는 데 어려움을 겪고 있다. 이러한 IP멀티캐스트 연결성에 대한 해결책으로 AG 커뮤니티에서는 IP 멀티캐스트 네트워크내에 릴레이 서버를 두고 이 서버와 UDP연결을 통해 멀티캐스트 데이타를 전달받는 형태의 멀티캐스트 브리지를 활용하고 있다. 하지만 멀티캐스트 브리지는 각각의 유니캐스트 피어에게 동일한 데이타를 중복해서 전송하기 때문에, 시스템과 네트워크 활용 측면에서 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 AG의 IP멀티캐스트 연결성 문제에 대한 대안으로 UMTP(UDP multicast tunneling protocol)에 기반한 멀티캐스트 연결성 솔루션을 제안한다. UMTP는 응용 계층의 멀티캐스트 터널링 프로토콜로, 멀티캐스트 네트워크에 존재하는 노드와 멀티캐스트가 불가능한 네트워크에 존재하는 노드를 UDP터널을 이용해 연결하고, 멀티캐스트 데이타를 캡슐화 하여 전달, 상호 간에 멀티캐스트 연결성을 제공한다. UMTP의 장점들을 취하여 제안된 솔루션은 시스템과 네트워크 활용에 효율성을 높이고, 또한 방화벽 환경에 적용 가능하도록 설계되었다. 본 논문에서는 이러한 설계를 기반으로 AG에 활용 가능한 멀티캐스트 연결성 솔루션인 AG Connector를 구현, 검증한 결과를 보인다. The Access Grid (AG) provides collaboration environments over the IP multicast networks by enabling efficient exchange of multimedia contents among remote users; however, since lots of current networks are still multicast-disabled, it is not easy to deploy this multicast-based multi-party AG. For this problem, the AG provides multicast bridges as a solution by putting a relay server into the multicast networks. Multicast-disabled clients make UDP connections with this relay server and receive forwarded multicast traffics in unicast UDP packets. This solution is facing several limitations since it requires duplicate forwarding of the same packet for each unicast peer. Thus, in this paper, we propose an alternate solution for the multicast connectivity problem of the AG based on the UMTP (UDP multicast tunneling protocol). By taking advantage of flexibilities of UMTP, the proposed solution is designed to improve the efficiency of network and system utilization, to allow reuse of multicast-based AG applications without modification, and to partially address the NAT/firewall traversal issues. To verify the feasibility of proposed solution, we have implemented a prototype AG connectivity tool based on the UMTP, named as the AG Connector.

QoS 멀티캐스트 라우팅을 위한 계획된 트리 재구성 방법

한승재(Seungjae Han),박선주(Sunju Park) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.34 No.2

전송-수신 쌍들을 연결하는 많은 수의 경로들로 이루어진 멀티캐스트 트리에서 네트워크 구성요소의 실패는 멀티캐스트 트리의 일부를 손상시킬 수 있다. 그러나 하나의 구성요소의 실패를 복구하기 위해 전체 멀티캐스트 트리를 다시 만드는 것은, 실패의 영향을 받지 않은 경로를 사용하는 그룹 멤버들까지도 서비스의 중단을 겪어야 하기 때문에 바람직하지 않다. 본 논문은 QoS 멀티캐스트 트리에서 재구성해야 할 영역을 줄이면서 재구성의 성공 가능성을 최대화하는 계획된 재구성(Pre-Planned Reconfiguration: PPR) 정책을 제안한다. PPR 방식은 멀티캐스트 트리의 전송-수신 쌍을 연결하는 각 경로에 재구성 경로를 미리 만들고, 이들 경로에 필요한 자원을 미리 예약해 둔다. 이를 위해 우리는 기존 멀티캐스트 트리의 변화를 최소화 하며 손상되지 않은 부분들의 서비스를 최대한 유지하는 재구성 경로의 라우팅 방법을 고안하였으며, 효율적 자원 공유 방법을 사용하여 재구성 경로들을 위해 예약된(실패가 일어나지 않을 경우 사용되지 않는) 자원의 양을 줄인다. PPR 방식은 실패 복구를 위해 여러 멀티캐스트 세션들이 동시에 엄청난 경쟁을 하는 것을 막을 수 있다. 시물레이션을 통해 최단경로 라우팅을 사용하는 전송자 중심 멀티캐스트 트리와 공유 멀티캐스트 트리에서 각각 성능을 평가한 결과, PPR 방식은 적당한 오버헤드내에서 모든 그룹 멤버들에게 성공적인 재구성을 제공한다. 또한 PPR 방식은 그룹 멤버쉽이 동적으로 변화할 때에도 잘 적응한다. A multicast tree includes several, possibly a large number of, paths connecting source-receiver pairs, and network failure may disable part of the multicast tree. Reconstruction of the entire multicast tree to recover from a component failure is highly undesirable, because some group members have to suffer service disruptions even though the communication paths to/from them are not affected by the failure. To limit reconfiguration region and to maximize the likelihood of successful reconfiguration, we propose and evaluate a pre-planned reconfiguration policy for QoS multicast sessions. Specifically, we equip a reconfiguration path (RP) with each end-to-end path that connects a source-receiver pair in the multicast tree, and reserve resources in advance along the RPs. Efficient resource-sharing techniques are applied to reduce the amount of resources reserved for RPs but not used in the absence of failures. This way, we prevent uncontrolled competition among different multicast sessions which may simultaneously try to recover from failures. We evaluate the performance of the proposed scheme using simulation on randomly-generated networks. We use the shortest-path routing for QoS multicast sessions, and simulate both source-based and shared multicast trees. The evaluation results indicates that successful pre-planned reconfiguration can be achieved for all group members with reasonable overhead. Our scheme is also shown to adapt well to dynamic changes of group membership.

QoS를 위한 오버레이 멀티캐스트의 복원경로에 관한 연구

김현기(Hyen-Ki Kim) 한국산업정보학회 2009 한국산업정보학회논문지 Vol.14 No.4

최근 멀티미디어 스트리밍 분야에서 멀티미디어 콘텐츠를 효율적으로 전송하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 응용층에서 구현할 수 있는 오버레이 멀티캐스트는 멀티미디어 콘텐츠를 효율적으로 전송하기 위한 방법이다. 오버레이 멀티캐스트는 물리 층의 변경 없이 멀티캐스트 전송을 구현 할 수 있고 알고리즘에 따라 적용방식을 다양하게 할 수 있는 특징이 있다. 본 연구에서는 멀티미디어 콘텐츠의 안정된 전송을 위한 오버레이 멀티캐스트의 복원경로 구성 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 오버레이 멀티캐스트에서 QoS를 보장하기 위하여 최소한의 검색방법으로 복원경로를 구성함으로써 빠르고 간단한 복원경로를 구성할 수 있다. Recently, studies for effective multimedia contents delivery have been widely performed in the multimedia streaming area. Overlay multicast, which can be implemented in the application layer, is method to transmit multimedia content’s effectively. The Overlay multicast method can implement multicast transmission without changing the physical layer, and it has the characteristic that the application method can be diversify according to the algorithm. This paper has proposed the backup path construction method of overlay multicast for stabilized multimedia contents transmission. The proposed method can construct a backup path with the minimum searching method for guaranteed QoS(Quality of Service) and in overlay multicast so a fast and simple backup path can be constructed.

A Hierarchical Multicast Routing Protocol based on Zone Routing Technique for Wireless multi-hop Network

계이기(Yi-Qi Gui),장걸(Jie Zhang),양동일(Dong-Il Yang) 한국컴퓨터정보학회 2011 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.16 No.3

멀티캐스트 라우팅은 무선 다중 홉 네트워크에서 일대다 통신을 위하여 많은 영역에서 이용되며 멀티캐스트 그룹 멤버에게 효율적이고 공평한 통신 환경을 마련한다. 하지만 그룹 멤버의 통신 관리, 각 전송 경로간의 신호간섭 등 요인은 멀티캐스트 소스 노드에게 비교적 큰 부하를 발생시키고 전체 멀티캐스팅의 효율을 저하시킨다. 본 논문에서는 "지역 기반의 계층적 멀티캐스트 라우팅 기법"이라고 하는 새로운 라우팅 기법을 제안하였다. 이 라우팅 기법은 지역 기반 라우팅 프로토콜의 속성을 기반으로 프로액티브 라우팅 기법을 지역 내부 노드 레벌의 멀티캐스팅에서, 리액티브 라우팅 기법을 지역 레벌의 경로 설정에 적용하여 설계하였다. 계층적이고 독립적인 멀티캐스팅이 서로 분리된 지역에서 작동함으로서 멀티캐스트 소스 노드의 부하를 분산시켰고 다중 경로사이의 신호 간섭을 최대한 회피하여 이상적인 멀티캐스트 전송률을 실현할 수 있었다. In wireless multi-hop network, many applications need multicast communication where the group leader needs to send data to all members of the group. Multicast routing provides a balanced, efficient, and fairness network environment for the group members. However, large load for transmission management to leader node and signal interference between several paths for multi-hop links always took long transmission delay and low throughput efficiency. In this paper, we propose a Zone-based Hierarchical Multicast Routing Protocol (ZHMP). This routing protocol is designed based on zone routing schemes, where proactive routing is applied for intra-zone node level multicasting and reactive routing is used for searching inter-zone paths. By each hierarchical and independent multicast working in separated zones, load of multicast source node will be distributed by several zone-level routings for a better load balance and signal interference between each multi-hop paths will be resisted for a maximum multicast throughput.

멀티캐스트를 이용한 사용자 기반의 비디오 주문형 시스템 구현

황태준 ( Hwang Tae June ),김백현 ( Kim Back Hyun ),김익수 ( Kim Ik Soo ) 한국인터넷정보학회 2005 인터넷정보학회논문지 Vol.6 No.6

본 논문은 멀티캐스트 전송을 이용한 사용자 기반의 VOD 서비스를 구현하였다. 기존의 서버 기반의 멀티캐스트 시스템을 제공하였지만 구현된 시스템은 사용자 요구 기반의 멀티캐스트 시스템을 제공한다. 멀티캐스트 에이전트 스케줄러(Multicast Agent Scheduler : MAS)는 사용자의 요구를 수집하고 요구된 비디오 아이템과 서비스 시간에 따라서 멀티캐스트 그룹과 포트 번호를 발생한다. 그러면 그것은 VOD서버와 서비스를 요구한 사용자에게 즉시 멀티캐스트 주소와 포트 번호를 전송한다. 그리고 VOD서버는 멀티캐스트 그룹 주소로 요구한 스트림을 전송하고, 사용자는 자동으로 그룹 주소에 가입한다. 멀티캐스트 에이전트 스케줄러는 같은 스케줄링 시간 안에 있는 다른 사용자들이 동일한 비디오를 요구하였을 때 같은 멀티캐스트 그룹 주소를 할당한다. 제안된 VOD 시스템은 동시에 많은 사용자에게 서비스할 뿐 아니라 서버의 부하를 크게 줄일 수 있음을 확인하였고, 이것을 마이크로 소프트의 WMT(Windows Media Technology)에 적용하였다. This paper presents implementation of client-based VOD service using multicast delivery. Conventional system provide server-based system in multicast delivery but implemented system provides on-demand client-based multicast system. The Multicast Agent Scheduler aggregates clients` request and it generate multicast group addresses and port numbers according to requested video items and service request time. Then it transmits immediately multicast address to VOD server and client who request service. And then VOD server transmits requested streams with a multicast group address and the client joins the group automatically. The Multicast Agent Scheduler assigns the same multicast group address when other clients request an identical video within the same scheduling duration. The proposed system can reduce load of server and support many clients at the same time and applies it to WMT(window media technology) of Microsoft.

재전송 Agent를 이용한 유무선 융합망에서의 신뢰성 있는 멀티캐스트 전송 방식

염성관,유선진 한국융합학회 2016 한국융합학회논문지 Vol.7 No.4

본 논문에서는 무선 기지국에서 멀티캐스트 패킷 재전송을 담당하는 Agent를 설치하여 신뢰성있는 멀티캐스트 프로토콜인 MFTP에서의 재전송률을 낮추고자 한다. 유무선 통합 환경에서 신뢰성 있는 멀티캐스트 프로토콜 사용 시, 무선 링크의 비트 에러와 단말의 이동성을 보장하기 위한 핸드오프로 오류가 많이 발생한다. 이런 오류때문에 멀티캐스트 그룹에 제어 및 재전송 패킷이 증가하게 되며, 또한 멀티캐스트 그룹 세션 전체 성능이 저하된다. 본 논문은 기지국에 무선 환경에 있는 단말의 복구 요구 패킷에 대한 복구 패킷 전송을 담당하는 Agent을 도입하는 방식을 제안하고 있다. MATLAB를 이용하여 제안한 방법이 멀티캐스트 세션에 복구 요구 및 복구 패킷의 수을 줄일 수 있고 멀티캐스트 그룹 세션 전체의 성능을 향상시킬 수 있음을 검증하였다. When using reliable multicast protocol over air links, the multicast packets lost in the air link cause the initiation of retransmission request packets and the implosion of retransmission packets, which deteriorate multicast session performance. This paper proposes on the efficient reliable multicast mechanism in wireless networks utilizing the Agents. In this paper we show the design of a retransmission agent which improves the performance of reliable multicast sessions in wireless network. The main idea is to cache reliable multicast packets at the base station and perform local retransmissions across the wireless link. MATLAB has been used to simulate and to get performance results for signaling overhead and processing delay through the comparison of the proposed agent model to the Multicast File Transfer Protocol. It has been proven from the simulation results that the proxy module make pass trials shorter in Multicast File Transfer Protocol.

QoS와 신뢰성을 제공하는 확장성 있는 오버레이 멀티캐스트

이춘성,송정욱,최병욱,한선영,Rhee, Choon-Sung,Song, Jung-Wook,Choi, Byoung-Uk,Han, Sun-Young 한국정보처리학회 2006 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.13 No.6

본 논문에서는 확장성 있고 신뢰성 있는 오버레이 멀티캐스트를 지원하기 위하여 새로운 멀티캐스트 트리 구성 방법과 지역적인 멀티캐스트를 도입하였다. 본 논문에서 제안하는 구조는 멀티캐스트 네트워크와 멀티캐스트를 지원하지 않는 네트워크가 혼합된 환경에서 멀티캐스트소스로부터 사용자들에게 스트리밍 데이터를 효율적으로 전달할 수 있다 새로운 멀티캐스트 트리 구성 방식은 서브넷에 릴레이가 존재하지 않는 경우에 최적의 조건인 원격 릴레이와 접속을 가능하게 한다. 또한, IPv6 헤더의 Traffic Class에 새로운 서비스 타입을 정의하여 릴레이에서 선택적인 FEC 적용과 차별화 된 전송을 가능하게 하였다. 우리가 제시한 해결책의 효과를 검증하기 위하여, 실제 서비스 환경과 유사한 환경을 시뮬레이터로 구현하고 테스트하였으며, 그 테스트 결과는 전통적인 유니캐스트 접근 방식과 기존의 오버레이 멀티캐스트 방식보다 훨씬 더 효율적인 것으로 판명되었다. In order to support overlay multicast with scalability and reliability, in this paper, we introduced a new multicast tree construction method and a regional multicast. The architecture we introduce efficiently transmits streaming data to the users from multicast source in an environment in which non-multicast network and multicast network. The new multicast tree construction method enables the connection with a remote relay which is an optimum condition in case there is no relay in subnet. Besides, by defining a new service type to traffic class of IPv6 header, a selective adoption or FEC and a distinctive transmission became possible. In order to verify the effect of the solution we suggested, we embodied an environment which is similar to the actual service environment by a simulator and tested it. The result of the test shows that the proposed method is more efficient than the traditional unicast approach method and the existing overlay multicast.

오버레이 멀티캐스트에서의 트래픽 에이전트에 관한 고찰

고주영,심재창,김현기,Ko Joo-Young,Shim Jae-Chang,Kim Hyun-Ki 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지B Vol.12 No.6

최근 멀티미디어 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이 중에서 인터넷 방송은 다양한 멀티미디어 데이터를 인터넷을 통해 동시에 많은 고객들에 전송하는 기술이다. 인터넷 방송과 같은 대용량의 멀티미디어 데이터를 전송하기 위해서는 효율적인 데이터 전송방법이 필요하다. 일대일 전송방법인 유니캐스트 방식의 단점을 극복하고 멀티캐스트 방식의 대안으로 응용계층 멀티캐스트 애플리케이션(application)인 오버레이 멀티캐스트(overlay multicast) 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 인터넷의 망 환경이나 물리적인 개선의 필요 없이 응용 프로그램만으로 구현이 가능한 오버레이 멀티캐스트에서의 트래픽 에이전트 시스템에 관해 분류하고 고찰하였다. Recently, studies for effective multimedia data delivery have been widely performed. Among those researches, internet broadcasting is a technology to transmit various multimedia contents to variety of costumers on the internet simultaneously. To deliver large scale multimedia data such as internet broadcasting, efficient data delivery method is required. Therefore, technologies based on the overlay multicast of application larger multicast application are actively studied as an alternative for multicast overcoming shortcoming of uni-cast based technologies, which we one to one transmission methods. In this paper, we classify and study on the overlay multicasting for internet broadcasting, which can be implemented by application programs without modification in physical layer of the internet.