[论文解读] 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 5

一句话总结

本文提出了一种基于NFV和MEC的集成ICN与CDN切片即服务架构，以优化内容分发。通过结合动态CDN切片与基于NDN的ICN切片，该系统减少了核心网络拥塞，提升了响应速度，并增强了可扩展性与QoS——实验结果表明，在所有评估指标上均优于传统CDN。

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.

研究动机与目标

• 通过将ICN与CDN整合为统一、可扩展的架构，以应对日益增长的内容分发需求。
• 通过利用ICN和CDN切片实现智能内容缓存与分发，减少核心网络拥塞。
• 在动态、多域环境中提升服务可靠性、可扩展性与服务质量（QoS）。
• 通过基于名称的NDN-ICN切片实现高效的内容分发，支持区域分发。
• 利用跨多管理域的虚拟化边缘资源（虚拟缓存服务器与转码器）实现按需内容分发。

提出的方法

• 通过在多域云基础设施中部署虚拟缓存服务器与转码器，实现动态CDN切片，以适应内容类型与用户分布。
• 基于NDN的ICN切片支持基于名称的内容访问与网络内缓存，允许从附近节点获取内容，从而降低延迟。
• 利用NFV与MEC技术虚拟化网络功能并将它们置于边缘，实现灵活且可扩展的服务部署。
• 系统协同编排CDN与ICN切片，ICN负责区域分发，CDN则管理内容在最优边缘位置的部署。
• 根据需求模式进行内容缓存与分发，减少冗余传输，提升网络效率。
• 该架构支持多租户、多域运行，实现跨管理边界的隔离与资源共享。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何整合ICN与CDN以减少内容分发中的核心网络拥塞？
• RQ2 与静态或传统CDN相比，动态CDN切片在多大程度上提升了内容分发性能？
• RQ3 基于NDN的ICN切片是否能有效支持多域环境中的低延迟、基于名称的内容分发？
• RQ4 NFV与MEC的联合使用如何增强所提架构的可扩展性与QoS？
• RQ5 集成ICN/CDN切片模型在响应时间、可靠性与资源利用率方面实现了哪些性能提升？

主要发现

• 集成ICN/CDN切片架构通过网络内缓存与边缘内容分发，显著减少了核心网络拥塞。
• 由于从附近网络节点检索内容，响应时间得以缩短，得益于ICN的基于名称的转发与缓存机制。
• 系统通过根据内容类型与用户分布动态部署虚拟缓存服务器与转码器，展现出更好的可扩展性。
• 通过在多个管理域中部署冗余的虚拟化边缘资源与智能内容分发，提升了服务可靠性与QoS。
• 实验结果证实，所提系统在所有评估方面（包括可扩展性、可靠性与服务质量）均优于传统CDN。
• 动态CDN切片与基于NDN的ICN切片的结合，实现了高效、低延迟的内容分发，并降低了带宽消耗。