IPTV 오버레이 네트워킹의 도입 배경

IPTV 서비스는 단순히 비디오 스트리밍 정보 및 기존의 TV 정보를 IP 망을 통하여 전달하는 서비스로 머물러 있지 않고, 음성, 데이터 및 비디오 정보가 다양한 형태로 융합되어 제공되는 멀티미디어 서비스(TPS: Triple Play Service)로 이미 발전하여 제공되고 있으며, 최근에는 유선 및 무선의 환경에서 제공되는 유무선 통합 멀티미디어 서비스(QPS: Quadruple Play Service)로 IPTV 서비스가 발전되고 있다. 이렇듯 앞으로 IPTV는 우리들이 예상하지 못하는 다양한 종류 및 형태의 정보들이 IPTV를 통하여 이용자들에게 전달될 것으로 전망되며, IPTV 서비스는 u-Home 환경의 가속화에 따라 더욱 다양한 모습으로 나타나게 될 것이다. 이렇듯, 급속한 IPTV 서비스 기능의 변화 및 요구사항 등이 기존의 유선 및 무선 네트워크 환경에서 만족되기 위해서는 네트워크의 전달 특성 및 서비스 제어 기능 등에서 많은 변화가 요구될 것이고, IPTV 서비스에서 중요하게 여기는 QoS/QoE를 충분히 만족시키기 위해서는 IP 기반의 현재의 네트워크 환경에 네트워크 자원제어 기능 등이 추가되어야 할 것이다.

IPTV 서비스 네트워킹 환경에서 비디오 스트리밍 정보를 비롯한 다양한 응용 서비스를 전송하기 위해 IP 멀티캐스트 메커니즘이 요구된다. IPTV 서비스를 위하여 기존의 IP 멀티캐스트 라우팅을 위해서 기존 장비를 대체하는 신규 투자비용, 멀티캐스트 서비스 수익 모델의 부재라는 ISP(Internet Service Provider) 입장, 투자 대비 수익성의 불확실성의 사업적 측면, 스트리밍 서비스를 위한 광대역 트래픽을 일정 기간 유지하여야 하므로 기존 유니캐스트 트래픽과의 형평성, 트래픽 제어의 안정성과 같은 기술적 문제 등이 IPTV 서비스의 멀티캐스트에서 문제점으로 여겨진다. 즉, 다양한 콘텐츠를 가공 처리 및 전달하는 복합적인 IPTV 서비스 기능이 제대로 제공되기는 IP 기반의 멀티캐스트 네트워킹 기능만으로 충족시키기는 역부족일 것이다.

IPTV 서비스의 스트리밍 애플리케이션은 보통 수백 혹은 수천의 이용자까지 동시에 같은 네트워크에서 대규모로 운영되기 때문에 멀티캐스트 기법은 대규모 그룹까지 확장이 가능해야 한다. IPTV 서비스에서의 멀티캐스트 기능은 네트워크 자원을 효율적으로 이용하도록 함과 동시에 수신자에게 적합한 데이터 전송 특성의 QoS를 만족시켜 주어야 한다. IPTV 서비스가 이동환경에서도 제공되는 서비스로 진화됨에 따라 사용자의 이동성을 고려한 멀티캐스트 기술이 제공되어야 하므로 이동 한경에서의 IPTV 서비스의 멀티캐스트를 효과적으로 제공하기 위해 오버레이 멀티캐스트 메커니즘이 필요하게 되었다.

이러한 요구사항을 위하여 오버레이(Overlay) 네트워킹 기능이 IPTV를 표준화하는 국제표준화 기구인 ITU-T IPTV FG(Focus Group)에서 구체적으로 도입 논의하게 되었다. 오버레이 네트워킹은 이미 오래 전부터 분산 컴퓨팅 환경에서 많이 이용하여 왔던 기술이며, 물리적인 전달 네트워크 환경 위에 응용 서비스 레벨의 서비스 제어기능 및 이용자 용구사항을 추가로 제공하는 서비스 레벨의 네트워킹 기능이다.

다른 측면에서 오버레이 네트워킹을 표준화하는 이유로는 IPTV 서비스가 네트워크를 가진 사업자에 지나치게 종속되어 다양한 통방 융합의 멀티미디어 콘텐츠 산업의 활성화 및 IPYTV 서비스 기능을 촉진시키지 못하는 경우도 IPTV 관리 및 규제 측면에서 예상할 수 있다. 즉, IPTV 서비스 사업에서 공정경쟁 환경을 구축한다는 의미에서 망을 소유하지 않은 제3자 혹은 개인도 다양한 IPTV 서비스 기능 및 콘텐츠를 이용하여 사업화 할 수 있는 환경이 필요할 것이다. 그리고 망을 소유한 사업자들에게도 부가적인 IPTV 서비스 기능을 부여하는 데 있어서도 IPTV 오버레이 네트워킹 기능을 매우 유용할 것이다.

오버레이 네트워킹의 구조

오버레이 네트워크는 이미 존재하는 전달망 기능의 물리적인 네트워크를 바탕으로 그 위에 구성된 또 다른 가상의 서비스 라우팅 기능을 가상 네트워크라고 볼 수 있다. 즉, 네트워크의 전달망 기능 위에 별도의 노드(node) 기능과 논리적 링크들(logical links)을 구성하여 이루어진 가상 네트워크이다. 오버레이 네트워크에서 이웃 노드들은 물리적인 이웃 노드가 아니라 논리적인 이웃노드이기 때문에 기존의 네트워크를 최대한 활용하여 보다 효율적인 네트워크 서비스를 제공할 수 있다. 오버레이 네트워킹의 토폴로지는 기존의 물리적 및 논리적인 토폴로지 위에 추가로 논리적인 토폴로지를 재구성하여 서비스 성능을 개선하고, 효율을 높이며 또한 다양한 기능을 제공하는 방안을 제공한다.

IPTV를 위한 오버레이 네트워크의 구성은 필요한 데이터의 탐지, 이웃 노드들과의 오버레이 라우팅 정보 교환 및 물리적인 경로 구성을 이한 멀티캐스트 토폴로지 최적화 경로 탐지 등을 중점 수행한다. 특히, 세션 매니저는 오버레이 노드로부터 받은 정보를 이용하여 해당 도메인의 전체적인 세션 구성, 이용자 및 서비스 요구사항에 적응하는 최적화 세션 구성 등이 중점 관리하는 기능을 수행할 것이다.

그리고 하부 물리적인 전달망의 멀티캐스트 및 유니캐스트 경로에 대한 자원 관리 및 제어를 위한 Resource Manager의 기능이 요구된다. IPTV 오버레이 네트워킹을 위한 Resource Manager는 IPTV 서비스 이용자 및 서비스의 요구사항, 세션 매니저의 IPTV 서비스 세션 요구사항 등을 하부 전달망 경로 설정 및 관리를 위하여 요구되는 주요 기능을 중점 수행한다.

IPTV 서비스의 오버레이 네트워킹을 위한 전체적인 구조는 다음 <그림 1>과 같으며, 이 그림에서 제안하는 구조 및 구성 요소는 현재 진행중인 ITU-T IPTV FG에서 잠정적으로 표준화된 구조이다,

<그림 1> IPTV에서 오버레이 네트워크 및 서비스

<그림 1>의 IPTV 오버레이 네트워크는 이용자 서비스 요구 사항 밑 네트워킹 요구사항 등에 따라 오버레이 멀티캐스트 네트워크를 구성하고, 이를 유지하며 관리하는 기능을 제공할 뿐만 아니라 다양한 토폴로지를 만들어 서비스 유무선 통합 환경에서 Application-Aware, QoS-Enabled 서비스를 효울적으로 제공할 수 있게 된다. 예를 들어, CoD(Contents on Demand)와 같은 일대일, 일대다중 전송 서비스와 IPTV 멀티캐스트 전송 서비스를 제공한다.

오버레이 네트워킹의 응용 및 표준화: 오버레이 멀티캐스트

IPTV 오버레이 멀티캐스트는 IPTV 서비스 수익 모델의 개발, 투자 대비 수익성의 증대 등의 사업적 측면, 스트리밍 서비스를 위한 광대역 트래픽 제어의 안정성과 같은 기술적 문제의 해결 가능성을 가질 수 있으므로 IPTV 멀티캐스트 서비스 모델이 대안으로 제시되었다.

오버레이 멀티캐스트 기술은 서비스/자원의 연결성 제공, 자기 적응성, 가상화 등을 할 수 있으므로 최근 부분적으로 이용되고 있는 P2P 기반멀티캐스트 서비스 네트워크로 응용할 수 있으며, 서로 다른 서비스/자원은 분산된 방법을 통해 자연스럽게 관리, 이용 및 발견되는 통합 ID 공간을 가지게 되며, 동적으로 다양한 가상의 네트워크를 구성하여 복수의 네트워크 서비스를 제공할 수 있다. <그림 2>는 물리적 네트워크 구성 요소들 중에서 일부 요소들만을 필요에 따라 동적으로 선택하여 오버레이 네트워크를 구성하는 예를 보여주고 있으며, 스스로 자원을 관리하거나, 서비스/자원에 따라서 다른 오버레이 네트워크 구성 요소가 될 수도 있다.

또한 IPTV 오버레이 멀티캐스트 네트워킹은 IPTV 애플리케이션 서비스를 위한 서비스 제어 능력, 정책 관리, 구성, 서비스 요소 모니터링을 포함함. 오버레이 처리 요소들은 사용자 요구 사항과 정보를 위한 서비스 처리를 수행한다.

<그림 2> IPTV 오버레이 멀티캐스트 네트워킹 구조

IPTV 멀티캐스트의 표준화에서 오버레이 멀티캐스트 구조는 IPTV기반 네트워크 및 NGN/BcN의 새로운 방향을 제시하는 구조로 주목을 받고 있으며, 이에 대한 표준화는 우리나라가 주도적으로 추진하고 있다. <그림 2>에서 나타나는 오버레이 네트워킹 기능 구조로부터 IPTV 서비스 제공자 또는 사업자가 망을 소유하지 않아도 last mile에서 서비스 레벨 멀티캐스트를 구현함으로써 IPTV 서비스 제공자 및 사업자의 다양성이 제공될 수 있다는 점은 IPTV 멀티캐스트 및 네트워킹 표준화에 새로운 반향을 일으키고 있다고 여겨진다. 나아가, QPS 등 새로운 IPTV 기능 활성화를 위하여 필요한 능동적인 IPTV 서비스 제어 기능 부여 및 지능적인 멀티캐스트 기능의 활용 가능성을 증대시키는 데 있어서 IPTV 오버레이 네트워킹 기능은 능동적인 IPTV 서비스 네트워크 구성 및 정책 설정 등에 적극 활용되고, 이를 위한 표준화가 구체적으로 이루어질 것이다.