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KR20030035138A - 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의전송 방법 - Google Patents

클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의전송 방법 Download PDF

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KR20030035138A
KR20030035138A KR1020010067068A KR20010067068A KR20030035138A KR 20030035138 A KR20030035138 A KR 20030035138A KR 1020010067068 A KR1020010067068 A KR 1020010067068A KR 20010067068 A KR20010067068 A KR 20010067068A KR 20030035138 A KR20030035138 A KR 20030035138A
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심광현
양광호
박일규
김종성
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법에 관한 것으로, 가상환경 내에서 공유객체와 클라이언트간의 거리를 감안하여 타이머의 이벤트 발생 주기를 조절하여 직접적으로 상태갱신정보의 전송율을 조절하거나 데드 레커닝 알고리즘의 문턱값을 조절하여 간접적으로 상태갱신정보의 전송율을 조절함으로써, 클라이언트 입장에서는 서비스의 저하를 느끼지 않도록 하면서 클라이언트와 서버간의 전체 전송율을 줄여 주어진 서버가 보다 많은 클라이언트에게 서비스를 제공할 수 있도록 하는 이점이 있다.

Description

클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법{TRANSMIT METHOD OF STATE MESSAGE IN CLIENT-SERVER-BASED NETWORKED VIRTUAL ENVIRONMENT}
본 발명은 클라이언트-서버 기반의 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공유객체와 클라이언트간의 거리를 감안하여 직접적으로 또는 간접적으로 상태갱신정보의 전송율을 조절하도록 한 상태정보의 전송 방법에 관한 것이다.
네트워크 가상환경(Networked Virtual Environment)이란 네트워크를 통해 분산되어 있는 데이터들을 기반으로 하여 컴퓨터에 의해 시뮬레이션 되는 가상의 세계를 의미한다. 공유된 3차원 가상공간에서 참여자들은 자유로이 돌아다니거나(walk-through) 다른 참여자들과의 대면을 통한 상호작용, 공유객체의 조작을 통한 상호작용 등을 수행한다. 이러한 기술은 군사 시뮬레이션, 공동 설계, 사이버 교육, 온라인 게임 등 다양한 분야에 응용되고 있다.
이러한 네트워크 가상환경은 종래에는 주로 피어-투-피어(Peer-To-Peer) 통신구조를 기반으로 소수의 참여자들만을 지원하였으나, 최근에는 클라이언트-서버(Client-Server) 구조를 채택하여 수천, 수만의 다중 사용자의 참여와 이들간의 효율적인 상호작용을 지원하기 위한 연구가 이루어지고 있다.
따라서, 네트워크 가상환경에서 하나의 서버는 수백 또는 수천의 클라이언트들을 처리하여야 하므로 과다한 네트워크 부하가 걸리게 되는데, 이를 줄이기 위한 방법들 중 대표적인 것이 데드 레커닝(Dead Reckoning) 알고리즘과 AOI(Area-Of-Interest) 관리 방법이다.
네트워크 가상환경의 공유공간에서 다중 참여자간의 원활한 상호작용을 위하여 상태 메시지의 전송이 요구되며, 클라이언트와 서버에서의 상태의 일관성을 위해서는 가능한 매 프레임마다 데이터를 전송하는 것이 좋다. 그러나 실제로 이와 같이 하기 위해서는 충분한 네트워크 대역폭이 필요하지만, 현실에서는 이것이 항상 만족되지는 않는다. 특히, 참여자가 많아질수록 제한된 대역폭에 비해 더욱 더 많은 네트워크 대역폭이 필요하게 된다.
따라서, 일반적으로 서버는 클라이언트들에게 공유객체들(클라이언트도 여기에 포함됨)의 상태갱신정보를 (프레임 주기에 비해 훨씬 큰 주기를 사용하여)주기적으로 또는 비주기적으로 계속 샘플링을 해서 보내며, 클라이언트들은 이 정보를 받아서 공유객체의 상태정보를 갱신하여 보여준다. 이에 따라 데이터가 보내지지 않는 프레임이 존재하게 되며, 이것은 가상환경상의 물체들이 끊기듯이 움직이게 보이는 현상을 낳는다.
그러므로, 데이터를 받지 못한 프레임의 예상되는 데이터를 계산해 내는 것이 필요하며 이것을 데드 레커닝이라 한다. 데드 레커닝 알고리즘에서는 클라이언트들은 한 공유객체의 새로운 상태정보를 받을 때까지는 그 공유객체의 가장 최근에 받은 상태정보에서 상태값과 그것의 변화율을 가지고 예측을 하여 연속적으로 예측값을 보여준다. 그러다가 새로운 상태정보가 들어오면 새롭게 갱신을 하고 이것으로부터 다시 예측을 하게 된다. 그리고 서버에서는 공유객체의 실제 상태값과 클라이언트에서의 예측된 상태값과의 차이(실제값과 예측값과의 차)가 문턱값 이상이 되었을 때만 상태갱신정보를 보낸다. 이러한 문턱값은 상태갱신정보의 전송율에 반비례한다.
AOI 관리 방법은 네트워크 가상환경의 전체 가상공간을 기하학적인 모양의일정영역으로 나누고 한 공유객체에 대한 상태갱신정보는 그것을 포함하는 일정영역(AOI 영역)내에 있는 클라이언트들에게만 보내는 것이다.
또한, 『Journal of Visual Languages and Computing』제 10 권 PP. 69∼85 (발행년:1999년, 저자: Sandeep K. Singhal)에 발표된 『대규모 가상환경을 위한 제어 기법(Control Mechanism for Large-Scale Virtual Environment)』에서는 데드 레커닝 알고리즘을 보완한 공유상태 제어 알고리즘이 제안되었다.
제안된 공유상태 제어 알고리즘은 가상환경의 현재 참여자의 수가 적을 때에는 서버가 사용자들로부터 받은 모든 갱신정보들을 모든 사용자들에게 전송함으로써 데드 레커닝을 사용하였을 때 생길 수 있는 공유상태의 오차를 최소화하였고, 참여자의 수가 많은 때에는 데드 레커닝 알고리즘을 사용하여 네트워크 부하를 최소화하는 등 참여자의 수에 따라 공유상태의 관리방법을 달리하여 전체적인 성능을 향상시켰다.
그런데, 전술한 바와 같은 데드 레커닝 알고리즘 및 상기 공유상태 제어 알고리즘에서 문턱값(상태갱신정보의 전송율에 반비례)은 공유객체와 클라이언트와의 거리에 상관없이 고정되어 있고, AOI 관리 방법에서도 상태갱신정보는 그 공유객체와 AOI 영역 내에 있는 클라이언트와의 거리와는 상관없이 특정 전송율로 보내진다.
그러나, 일반적으로 가상환경 내에서 한 공유객체에게서 멀리 떨어져 있는 클라이언트보다는 그 공유객체에 가까이에 있는 클라이언트에게 보다 자주 상태갱신정보를 보내는 것이 합리적이다. 이는 클라이언트가 가까이에 있는 공유객체일수록 자주 상호작용을 하며, 더 많은 상태 메시지를 수신 받을수록 클라이언트는 공유객체의 현재 상태를 좀더 정확하게 알 수 있으므로 더욱 정확한 상호작용을 할 수 있기 때문이다.
본 발명은 클라이언트-서버 기반의 네트워크 가상환경에서의 클라이언트와 공유객체와의 거리에 따라 상태갱신정보의 전송율을 조절하여 클라이언트 입장에서는 서비스의 저하를 느끼지 않도록 하면서 클라이언트와 서버간의 전체 전송율을 줄임으로써 주어진 서버가 보다 많은 클라이언트에게 서비스를 제공할 수 있도록 한다.
이를 위한 본 발명의 제 1 목적은, 클라이언트-서버 기반의 네트워크 가상환경에서 공유객체와 클라이언트간의 거리를 감안하여 타이머의 이벤트 발생 주기를 조절하여 직접적으로 상태갱신정보의 전송율을 조절하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 클라이언트-서버 기반의 네트워크 가상환경에서 공유객체와 클라이언트간의 거리를 감안하여 데드 레커닝 알고리즘의 문턱값을 조절하여 간접적으로 상태갱신정보의 전송율을 조절하는 방법을 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적들을 실현하기 위한 본 발명의 한 견지로서 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법은, 다수의 클라이언트 컴퓨터가 네트워크를 통하여 서버 컴퓨터에 연결되어진 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법에 있어서, 상기 가상환경 내에서 공유객체와 상기 다수의 클라이언트 컴퓨터에 대응하는 클라이언트 아바타와의 거리를 측정하는 단계와, 상기 측정된 거리에 따라 상기 서버 컴퓨터에서 상기 클라이언트 컴퓨터로의 상태갱신정보의 전송율을 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 견지로서 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법은, 다수의 클라이언트 컴퓨터가 네트워크를 통하여 서버 컴퓨터에 연결되어진 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법에 있어서, 상기 가상환경 내 공유객체의 상태 변화를 체크하여 상태변화가 발생되면 변화된 실제 상태값과 클라이언트 컴퓨터에 의한 예측값과의 오차값을 계산하는 단계와, 좌표값을 이용하여 상기 공유객체와 상기 클라이언트 컴퓨터에 대응하는 클라이언트 아바타와의 거리를 측정하는 단계와, 상기 측정된 거리에 따라 데드 레커닝 문턱값을 산출하는 단계와, 상기 계산된 오차값과 산출된 문턱값을 비교하여 그 비교 결과에 따라 선택적으로 상기 클라이언트 컴퓨터에게 상태갱신정보를 송신하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 클라이언트-서버 기반 네트워크 시스템의 구성도,
도 2는 도 1의 네트워크 시스템에서 네트워크 가상환경의 개념도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 서버 컴퓨터 20 : 네트워크
30/1∼30/n : 클라이언트 컴퓨터 100 : 가상환경
101∼104 : 클라이언트 아바타 109 : 공유객체
본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 클라이언트-서버 기반 네트워크 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 네트워크 시스템에서 네트워크 가상환경의 개념도이다.
다수의 클라이언트 컴퓨터(30/1∼30/n)는 네트워크(20)를 통하여 서버 컴퓨터(10)에 연결되며, 각각의 클라이언트 컴퓨터(30/1∼30/n)는 가상환경(100)내에서가상의 객체인 클라이언트 아바타들(101∼104)로 표현된다. 도면 중 미설명 부호 109는 공유객체이며, 아바타들(101∼104)은 다른 아바타와의 대면을 통한 상호작용 또는 공유객체(109)의 조작을 통한 상호작용 등을 수행한다.
이와 같은 클라이언트-서버 기반 네트워크 시스템에서 발생하는 통신 트래픽은 크게 상태(state) 메시지와 이벤트(event) 메시지, 그리고 세션(session) 메시지로 구분된다. 상태 메시지는 각 클라이언트들이 자신의 상태를 다른 클라이언트들에게 알려주는 메시지이다. 이벤트 메시지는 가상환경에서 클라이언트가 수행하거나 수행되는 액션을 알리기 위한 메시지이며, 세션 메시지는 클라이언트가 네트워크 기반 가상환경에 접속하거나 떠날 때 발생하는 메시지이다. 이 중에서 상태 메시지는 주기적 또는 비주기적으로 계속 전송되기 때문에 트래픽의 대부분을 차지한다. 더 많은 상태 메시지를 수신 받을수록 클라이언트는 다른 클라이언트들의 현재 상태를 좀더 정확하게 알 수 있으므로 더욱 정확한 상호작용을 할 수 있는 반면 네트워크의 대역폭을 많이 소모하게 된다.
<제 1 실시예>
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 3a는 서버 컴퓨터에서 행하여지는 세부 절차이며, 도 3b는 클라이언트 컴퓨터에서 행하여지는 세부 절차이다.
먼저, 서버 컴퓨터(10)는 주기적으로 이벤트 메시지를 발생시키는 타이머를체크하여 이벤트 발생 여부를 판단한다(S301∼S302).
이벤트 메시지가 발생했으면 좌표값을 이용하여 다수의 클라이언트 아바타(101∼104) 중에서 해당 클라이언트 아바타와 공유객체(109)와의 거리를 측정하며, 이벤트 메시지가 발생하지 않았으면 다시 타이머에 의한 이벤트 메시지 발생 여부를 체크한다(S303).
그리고, 측정된 거리를 감안하여 타이머의 이벤트 발생 주기를 산출하며, 산출된 값으로 타이머의 이벤트 발생 주기를 갱신한다(S304∼S305).
이후, 네트워크(20)를 통해 다수의 클라이언트 컴퓨터(30/1∼30/n) 중 해당 클라이언트 컴퓨터에게 상태갱신정보를 송신한다(S306).
여기서, 클라이언트 아바타(101∼104)와 공유객체(109)와의 거리가 가까울수록 타이머의 이벤트 발생 주기를 짧게 조절하며, 이로서 상태갱신정보의 전송율은 이벤트 발생 주기에 반비례하므로 해당 클라이언트 아바타의 상태갱신정보 전송율은 높아진다.
일예로, 도 2와 같이 가상환경(100)내에 4개의 클라이언트 아바타(101∼104)가 존재하며, 각 클라이언트 아바타(101∼104)와 공유객체(109)와의 거리가 아래의 수학식 1과 같을 때에 이벤트 발생 주기 또한 아래의 수학식 1과 같이 조절되고, 이로서 상태갱신정보의 전송율은 아래의 수학식 2와 같이 나타난다.
한편, 클라이언트 컴퓨터(30/1∼30/n)는 먼저 서버 컴퓨터(20)로부터 상태갱신정보가 수신되었는지를 체크하여 정보가 수신되었으면 상태정보를 갱신하며, 정보가 수신되지 않았으면 다시 서버 컴퓨터(20)로부터의 상태갱신정보 수신 여부를 체크한다(S351∼S353).
그리고, 갱신된 상태정보를 클라이언트에게 여러 가지 방법(그래프, 3차원 객체, 숫자 등)으로 보여준다(S354).
<제 2 실시예>
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 4a는 서버 컴퓨터에서 행하여지는 세부 절차이며, 도 4b는 클라이언트 컴퓨터에서 행하여지는 세부 절차이다.
먼저, 서버 컴퓨터는 공유객체(109)의 상태 변화를 체크하며, 상태변화가 발생되면 변화된 실제 상태값과 해당 클라이언트 컴퓨터에 의한 예측값과의 오차값을 계산한다(S401∼S403).
그리고, 좌표값을 이용하여 공유객체(109)와 해당 클라이언트 아바타와의 거리를 측정하며, 측정된 거리를 감안하여 데드 레커닝 문턱값을 산출한다(S404∼S405).
계산된 오차값과 산출된 문턱값을 비교하여 오차값이 문턱값보다 크면 해당 클라이언트에게 현재의 상태정보(상태값, 상태값의 변화율), 즉 상태갱신정보를 송신하며, 오차값이 문턱값보다 크지 않으면 단계 S401로 돌아가 다시 공유객체(109)의 상태 변화를 체크한다(S406∼S407).
여기서, 클라이언트 아바타(101∼104)와 공유객체(109)와의 거리가 가까울수록 데드 레커닝 문턱값을 작게 조절하며, 이로서 상태갱신정보의 전송율은 데드 레커닝 문턱값에 반비례하므로 해당 클라이언트 아바타의 상태갱신정보 전송율은 높아진다.
일예로, 도 2와 같이 가상환경(100)내에 4개의 클라이언트 아바타(101∼104)가 존재하며, 각 클라이언트 아바타(101∼104)와 공유객체(109)와의 거리가 아래의 수학식 3과 같을 때에 데드 레커닝 문턱값 또한 아래의 수학식 3과 같이 조절되고, 이로서 상태갱신정보의 전송율은 아래의 수학식 4와 같이 나타난다.
한편, 클라이언트 컴퓨터(30/1∼30/n)는 주기적으로 이벤트 메시지를 발생시키는 타이머를 체크하여 이벤트 발생 여부를 판단하며, 이벤트 메시지가 발생하면 가장 최근에 서버 컴퓨터(10)에서 받은 공유객체(109)의 상태정보를 가지고 데드레커닝 알고리즘에 의하여 현재시간의 상태값을 예측한다(S451∼S452).
데드 레커닝 알고리즘에 의하여 예측된 상태값은 클라이언트에게 여러 가지 방법(그래프, 3차원 객체, 숫자 등)으로 보여주며, 그런 다음 서버 컴퓨터(10)로부터 새로운 상태정보가 도착했는지를 검사한다(S453∼S454).
서버 컴퓨터(10)로부터 상태갱신정보가 도착했으면 현재 클라이언트 컴퓨터(30/1∼30/n)가 가지고 있는 공유객체(109)의 상태정보를 새롭게 받은 상태정보로 갱신하며, 서버 컴퓨터(10)로부터 상태갱신정보가 도착하지 않았으면 단계 S451로 돌아가 타이머에 의한 이벤트 발생 여부를 체크한다(S455∼S456).
상기에서는 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명은 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 공유객체와의 거리가 가까운 클라이언트들에게는 기존과 비슷하게 상태갱신정보의 전송율을 유지하고 공유객체와의 거리가 멀어질수록 해당 클라이언트들에게는 전송율을 급격하게 적게 하면 클라이언트 입장에서는 서비스의 저하를 느끼지 않도록 하면서 클라이언트와 서버간의 전체 전송율이 줄여들어 주어진 서버가 보다 많은 클라이언트에게 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 다수의 클라이언트 컴퓨터가 네트워크를 통하여 서버 컴퓨터에 연결되어진 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법에 있어서,
    상기 가상환경 내에서 공유객체와 상기 다수의 클라이언트 컴퓨터에 대응하는 클라이언트 아바타와의 거리를 측정하는 단계와,
    상기 측정된 거리에 따라 상기 서버 컴퓨터에서 상기 클라이언트 컴퓨터로의 상태갱신정보의 전송율을 조절하는 단계를 포함하는 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리 측정 단계는 주기적으로 이벤트 메시지를 발생시키는 타이머를 체크하여 이벤트 발생 여부를 판단한 결과에 따라 선택적으로 수행하며,
    상기 조절된 전송율에 의거하여 상기 네트워크를 통해 상기 클라이언트 컴퓨터에게 상태갱신정보를 송신하는 단계를 더 포함하는 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전송율 조절 단계는
    상기 측정된 거리에 따라 상기 타이머의 이벤트 발생 주기를 산출하는 단계와,
    상기 산출된 값으로 상기 타이머의 이벤트 발생 주기를 갱신하는 단계를 포함하는 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 이벤트 발생 주기 산출 단계는
    상기 측정된 거리가 가까울수록 타이머의 이벤트 발생 주기를 짧게 산출하여 해당 클라이언트 아바타의 상태갱신정보 전송율을 높이는 것을 특징으로 한 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법.
  5. 다수의 클라이언트 컴퓨터가 네트워크를 통하여 서버 컴퓨터에 연결되어진 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법에 있어서,
    상기 가상환경 내 공유객체의 상태 변화를 체크하여 상태변화가 발생되면 변화된 실제 상태값과 클라이언트 컴퓨터에 의한 예측값과의 오차값을 계산하는 단계와,
    좌표값을 이용하여 상기 공유객체와 상기 클라이언트 컴퓨터에 대응하는 클라이언트 아바타와의 거리를 측정하는 단계와,
    상기 측정된 거리에 따라 데드 레커닝 문턱값을 산출하는 단계와,
    상기 계산된 오차값과 산출된 문턱값을 비교하여 그 비교 결과에 따라 선택적으로 상기 클라이언트 컴퓨터에게 상태갱신정보를 송신하는 단계를 포함하는 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 문턱값 산출 단계는
    상기 측정된 거리가 가까울수록 상기 문턱값을 작게 산출하여 해당 클라이언트 아바타의 상태갱신정보 전송율을 높이는 것을 특징으로 한 클라이언트-서버 기반 네트워크 가상환경에서 상태정보의 전송 방법.
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