[論文レビュー] Optimization and Evaluation of a Multimedia Streaming Service on Hybrid Telco cloud

Trong Duong Quoc, Heiko Perkuhn+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 7, 2011

Advanced Wireless Network Optimization参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、動的でオンデマンドのリソース割り当てを可能にする通信インfraストラクチャを活用して、ハイブリッドテレコクラウド環境におけるマルチメディアストリーミングサービスの展開を最適化するコストベースの数学的モデルを提案する。ネットワークトポロジーと展開戦略を評価し、リソース使用量とコストを最小化する。数値解析による数理的精度と動的サービス動作を示すプロトタイプにより検証された。

ABSTRACT

With recent developments in cloud computing, a paradigm shift from rather static deployment of resources to more dynamic, on-demand practices means more flexibility and better utilization of resources. This demands new ways to efficiently configure networks. In this paper, we will characterize a class of competitive cloud services that telecom operators could provide based on the characteristics of telecom infrastructure through an applicable streaming service architecture. Then, we will model this architecture as a cost-based mathematic model. This model provides a tool to evaluate and compare the cost of software services for different telecom network topologies and deployment strategies. Additionally, with each topology it acts as a means to characterize the deployment solution that yields the lowest resource usage over the entire network. These applications are illustrated through numerical analysis. Finally, a proof-of-concept prototype is deployed to shows dynamic properties of the service in the architecture and the model above.

研究の動機と目的

• ハイブリッドクラウド環境における通信インfraストラクチャを活用したスケーラブルで動的なストリーミングサービスアーキテクチャの設計。
• 異なるネットワークトポロジーにおける展開戦略を評価・比較するためのコストベースの数学的モデルの開発。
• 全体のネットワークリソース使用量を最小化する最適な展開ソリューションの特定。
• 動的サービス動作の予測精度を検証するプロトタイプによるモデル効果の検証。

提案手法

• 数学的プログラミングを用いてストリーミングサービスアーキテクチャをコストベースの最適化問題としてモデル化する。
• ハイブリッドテレコクラウドノードにおけるリソース割り当て、帯域幅、処理コストの変数を定義する。
• ネットワークトポロジー、サービス需要、QoS要件に基づく制約を定式化する。
• 複数の展開構成におけるコストとリソース効率を評価するため、数値解析を実施する。
• リアルタイムでの適応と動的スケーリングを実証するプロトタイプを実装する。
• 各トポロジーごとに最も効率的な展開ソリューションを同定するためにモデルを適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハイブリッドテレコクラウドにおいて、リソース消費量と運用コストを最小化するマルチメディアストリーミングサービスの効率的展開方法は何か？
• RQ2 このようなサービスにおいて、異なるネットワークトポロジーにおけるコストとパフォーマンスに影響を与える主な要因は何か？
• RQ3 提案されたコストベースのモデルは、最適な展開戦略の比較と選定をどのように可能にするか？
• RQ4 プロトタイプは、モデルが予測する動的かつスケーラブルな動作をどの程度実証しているか？

主な発見

• コストベースのモデルは、さまざまなネットワークトポロジーにおいて総合的なリソース使用量を最小化する展開構成を的確に同定した。
• 数値解析により、静的構成と比較して、動的でオンデマンドのリソース割り当てが運用コストを顕著に削減することが確認された。
• プロトタイプはリアルタイムでの適応性を示し、モデルの動的スケーリング予測精度の妥当性が検証された。
• 最適な展開ソリューションはトポロジーによって異なるため、ハイブリッドテレコクラウドにおけるトポロジーに配慮した設定の重要性が浮き彫りになった。
• モデルにより、通信事業者が展開前のインfraストラクチャレイアウトの違いによるサービスコストを評価・比較できるようになった。