Decoder buffer and cache management for D2D VoD service in cellular environment

Abstract

최근, 무선 네트워크 환경에서의 비디오에 대한 수요가 급증하고 있고 그에 따라 대역폭, 에너지와 같은 리소스 소모가 급증하고 있다. 이는 스마트폰, 태플릿 PC와 같은 무선 환경을 지원하는 단말기의 성능이 매우 좋아지고 있으며, 무선 네트워크의 전송속도가 증가함에 따라 고화질의 비디오를 시청하기에 적합한 환경이 구축되었기 때문이다. 비디오 중에서도 VoD 컨텐츠에 대한 수요가 Live 컨텐츠에 비해 급증하고 있다. 기존의 VoD 컨텐츠 스트리밍은 ‘Unicast’ 즉, 기지국과 단말기가 1대1로 통신하여 서비스를 받는 형태로 이뤄지고 있다. 하지만 ‘Unicast’ 방식은 1) 유저의 수와 요청한 비디오 화질에 비례해 기지국에 걸리는 부하가 급증하고, 2) 그에 따라 서버가 작동 불능 상태가 되기 쉽다. 이런 이유로 현재 비디오 서비스를 제공하는 업체는 다수의 서버를 지역별로 배치하는 형태로서 해결하고자 하지만, 무선 네트워크에 걸리는 부하를 직접적으로 해결할 수 없다. 뿐만 아니라 다수의 서버를 배치함으로써 발생하는 다른 문제점들이 야기되고 있다. 따라서 본 논문에서는 기기간 직접 통신 방식과 SVC를 사용하여 효율적인 VoD 컨텐츠 스트리밍 방식을 제안하고 효율성이 얼마나 증가하였는지 분석하였다. 같은 컨텐츠를 요구하는 둘 이상의 유저에 대해서 서로 다른 비디오 레이어를 전송 받게 된다. 이때 전송 받는 비디오 레이어는 각 유저의 QoS 수준을 만족시킨다. 서로 다르게 전송 받은 레이어는 기기간 직접 통신을 통해 교환하게 되고 각 유저는 요구 QoS 수준에 맞는 영상을 재생할 수 있다. 본 논문에서는 비디오 딜레이가 발생하지 않기 위한 조건을 추가함으로써 신뢰성이 높은 비디오 스트리밍을 보장하였다. 뿐만 아니라 각 유저는 캐시로서 역할을 해야 하기 때문에 충분한 크기로 할당된 캐시 사이즈가 보장되어야 한다. 이에 대한 캐시 사이즈를 유도하였다. 결과적으로, 본 논문에서 제안하는 전송 방식은 기존의 ‘Unicast’ 방식에 비해 대략 70% 에너지 소비를 감소시켰다. 뿐만 아니라 할당된 캐시 사이즈에 따른 에너지 소비량을 분석하여 어떤 유저의 캐시 사이즈가 시스템 효율성에 더 큰 의미를 가지는 지 분석하였다.