시/공간적 예산 공유를 활용한 유연한 콘텐츠 캐싱 알고리즘 = Flexible Content Caching Exploiting Spatio-Temporal Budget Sharing

국문 초록 (Abstract)

미디어 콘텐츠의 소비가 늘어나면서 MEC 서버를 이용하여 콘텐츠를 짧은 지연시간으로 전달할 수 있는 콘텐츠 캐싱 기술이 중요해졌다. 하지만 콘텐츠 캐싱을 위한 MEC 서버의 캐싱 자원은 한정되어있으며 같은 양의 캐싱 자원을 사용하더라도 시간대 혹은 지역에 따라 얻을 수 있는 캐싱 효과는 달라진다. 본 연구에서는 시/공간적으로 캐싱 예산을 유연하게 활용하여 콘텐츠 캐싱의 효과를 극대화하는 ProCache 알고리즘을 제안한다. 특히, 콘텐츠별 데이터 크기와 원격 콘텐츠 서버의 위치가 다를 수 있는 환경에서 Lyapunov 최적화를 활용하여 주어진시간 평균 캐싱 예산 내에서 콘텐츠의 전달시간을 최소화한다. YouTube 데이터셋 기반 시뮬레이션을 이용하여 제안한 ProCache 알고리즘의 콘텐츠 요청당 평균 전달시간과 hit ratio를 평가한다. 시뮬레이션 결과를 통하여ProCache 알고리즘이 시/공간적 예산 공유를 통하여 기존 콘텐츠 캐싱 알고리즘의 성능을 상회함을 확인한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As media data consumption increases, the content caching technology that delivers content with low latency using an MEC server has been proposed. However, the caching resources of the MEC server are limited, and even if the same amount of caching resources are used, the effectiveness of content caching changes depending on the time zone or region. In this paper, we propose a ProCache that maximizes the effectiveness of content caching by using caching resources flexibly in spatial and temporal domains. In particular, when each content has a different size and location of remote content server, ProCache minimizes content delivery latency under a given time-average caching budget using Lyapunov optimization. Based on the simulation using the YouTube dataset, we evaluate the content delivery time per request and the cache hit ratio of the ProCache. The simulation results show that the proposed ProCache outperforms existing content caching algorithms by enabling spatio-temporal budget sharing.