[論文レビュー] Integrated ICN and CDN Slice as a Service

Ilias Benkacem, Miloud Bagaa+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 3, 2022

Caching and Content Delivery参考文献 25被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、NFVおよびMECを活用したICNとCDNの統合スライスとしてのサービスアーキテクチャを提案する。動的CDNスライシングとNDNベースのICNスライシングを組み合わせることで、コアネットワークの混雑を軽減し、応答時間を短縮し、スケーラビリティとQoSを向上させる。実験により、すべての評価指標で従来のCDNを上回る性能を示した。

ABSTRACT

In this article, we leverage Network Function Virtualization (NFV) and Multi-Access Edge Computing (MEC) technologies, proposing a system which integrates ICN (Information-Centric Network) with CDN (Content Delivery Network) to provide an efficient content delivery service. The proposed system combines the dynamic CDN slicing concept with the NDN (Named Data Network) based ICN slicing concept to avoid core network congestion. A dynamic CDN slice is deployed to cache content at optimal locations depending on the nature of the content and the geographical distributions of potential viewers. Virtual cache servers, along with supporting virtual transcoders, are placed across a cloud belonging to multiple-administrative domains, forming a CDN slice. The ICN slice is, in turn, used for the regional distribution of content, leveraging the name-based access and the autonomic in-network content caching. This enables the delivery of content from nearby network nodes, avoiding the duplicate transfer of content and also ensuring shorter response times. Our experiments demonstrate that integrated ICN/CDN is better than traditional CDN in almost all aspects, including service scalability, reliability, and quality of service.

研究の動機と目的

• コンテンツ配信需要の増大に応えるために、ICNとCDNを統合した統一的でスケーラブルなアーキテクチャを構築すること。
• ICNおよびCDNスライシングを活用した知的なコンテンツキャッシュと配布により、コアネットワークの混雑を低減すること。
• 動的でマルチドメイン環境におけるサービスの信頼性、スケーラビリティ、および品質（QoS）を向上させること。
• 地域的配布に適したNDNベースのICNスライシングを用いて、効率的で名前ベースのコンテンツ配信を実現すること。
• 複数の管理ドメインに跨る仮想化エッジリソース（仮想キャッシュサーバーおよびトランスコーダー）を活用し、オンデマンドでのコンテンツ配信を可能にすること。

提案手法

• 動的CDNスライシングは、コンテンツタイプとユーザー分布に応じて、マルチドメインクラウドインfrastrucureに仮想キャッシュサーバーとトランスコーダーを展開することで実現される。
• NDNベースのICNスライシングにより、名前ベースのコンテンツアクセスとネットワーク内キャッシュが可能となり、近隣ノードからの配信で遅延を低減できる。
• NFVおよびMEC技術を用いてネットワーク機能を仮想化し、エッジに配置することで、柔軟でスケーラブルなサービス展開が可能になる。
• CDNスライスとICNスライスを連携して運用し、ICNが地域的配布を担当し、CDNが最適なエッジ位置でのコンテンツ配置を管理する。
• 需要パターンに応じてコンテンツをキャッシュおよび配信することで、重複送信を最小限に抑え、ネットワーク効率を向上させる。
• 本アーキテクチャはマルチテント・マルチドメイン運用をサポートし、管理境界を超えたリソース隔離と共有を実現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ICNとCDNをどのように統合することで、コンテンツ配信におけるコアネットワークの混雑を軽減できるか？
• RQ2 動的CDNスライシングは、静的または従来のCDNと比較して、コンテンツ配信パフォーマンスをどの程度向上させるか？
• RQ3 NDNベースのICNスライシングは、マルチドメイン環境において低遅延で名前ベースのコンテンツ配信を効果的にサポートできるか？
• RQ4 NFVとMECの併用は、提案アーキテクチャにおけるスケーラビリティとQoSをどの程度向上させるか？
• RQ5 統合されたICN/CDNスライシングモデルは、応答時間、信頼性、リソース利用効率の観点で、どの程度のパフォーマンス向上を達成するか？

主な発見

• 統合されたICN/CDNスライシングアーキテクチャは、ネットワーク内キャッシュとエッジベースのコンテンツ配信により、コアネットワークの混雑を顕著に軽減した。
• ICNの名前ベース転送およびキャッシュメカニズムを活用し、近隣のネットワークノードからコンテンツを取得することで、応答時間が短縮された。
• コンテンツタイプとユーザー分布に応じた仮想キャッシュサーバーおよびトランスコーダーの動的配置により、スケーラビリティが向上した。
• 複数の管理ドメインに跨る冗長で仮想化されたエッジリソースと、知的なコンテンツ配置により、サービスの信頼性とQoSが向上した。
• 実験結果により、従来のCDNと比較して、本システムがスケーラビリティ、信頼性、品質（QoS）のすべての側面で優れた性能を示した。
• 動的CDNスライシングとNDNベースのICNスライシングの組み合わせにより、効率的で低遅延のコンテンツ配信が実現され、帯域幅消費が削減された。