Performance evalution of VoD distribution in metro access networks with replicated servers

Internet traffic is increasingly being characterized by media-streaming traffic. Video-on-demand (VoD) services are pushing the demand for high capability bandwidth connections posing several challenges to network operators. Nowadays, fiber technology keep rising its deployment in the access network enabling future-proof high-bandwidth broadband access to the end-users. Nevertheless, core segment of the network is currently becoming the new bottleneck since more users keep join fiber access technologies and no cost-effective solution are available to adapt the core network to such an increasing high-bandwidth demand. In this scenario, content-delivery networks (CDNs) have been widely accepted as a solution for VoD delivery since their distributed deployment of caching servers ensures fast and decentralized delivery of contents and represents a more scalable architecture which meets high-bandwidth services demand by offloading the core segment of the network. Several researches have been done on evaluating and optimizing the distribution of such caching servers (surrogates) in order to reach better performance on content delivery. Most of works discuss how to distribute surrogates through the core and the access section of the network. Less attention has been put on the deployment of CDN through the metro section of the network. Such topic might have strong relevance since today's metro and access networks are evolving into a new integrated metro/access network which opens to new solutions on CDN surrogates' placement. In our work, we will focus on evaluating the performance of an integrated metro/access CDN over which VoD service is deployed. We will aim at analyzing performance for different configurations of such CDN in order to explore how they vary in relation to several CDN architectures and constraint on surrogate's characteristics. At this purpose, we developed a new network simulator to emulates a general network architecture in which several MSs meet the demand of VoD traffic. Our results will show which is the best performing configuration and which are the minimum requirements of such configuration in order to ensure better performance.

Attualmente, il traffico Internet è principalmente caratterizzato da servizi di tipo media-streaming. La forte crescita dei servizi video-on-demand (VoD), aumenta l'esigenza di connessioni ad alta capacità di banda. A tal proposito, la tecnologia ottica è sempre più utilizzata nella rete di accesso fornendo interconnessione ad elevate capacità. Ciononostante, il grande incremento di tale tecnologia in accesso sta spostando il collo di bottiglia nella rete core dell'operatore dove non esistono soluzioni efficienti e a basso costo per aumentarne la capacità. In questo scenario si collocano le content-delivery-networks (CDNs), largamente utilizzate come soluzioni efficienti per la distribuzione dei contenuti multimediali. L'architettura di una CDN è caratterizzata da server di cache distribuiti localmente in modo da fornire una erogazione ottimizzata del contenuto in base alla posizione geografica dell'utente. Grazie alle CDN, si può, inoltre, ridurre l'elevato traffico presente nella rete di core e trasferirlo in accesso. Numerose pubblicazioni hanno trattato la distribuzione dei nodi di cache di una CDN nella rete di accesso e core. L'area metro è stata meno interessata da questo tipo di studi, pur essendo, quest'ultima, oggetto di grande interesse in quanto oggi si assiste ad una progressiva integrazione tra tale rete e quella di accesso. Questa convergenza apre le porte a nuove soluzioni che potrebbero interessare la distribuzione dei server di cache. In questa tesi, ci focalizzeremo sul valutare le performance di una CDN i cui server sono distribuiti in una rete integrata di accesso/metropolitana e i cui servizi erogati sono di tipo video-on-demand (VoD). Analizzeremo le performance della CDN sulla base di diverse configurazioni della sua architettura e dei suoi server di cache. A tal fine, si è sviluppato un simulatore con l'obiettivo di emulare una CDN in cui viene trasferito traffico VoD. L'output della simulazione, dunque, mostrerà come le performance verranno influenzate dalle diverse configurazioni emulate. Infine, per ogni configurazione, il simulatore fornirà i requisiti minimi in termini di capacità al fine di ottenere le migliori prestazioni.