SDN-based Controllable-P2P-assisted CDN for HTTP adaptive live video streaming over edge access networks

Günümüzde OTT ve IPTV servisleri de dahil olmak üzere Internet üzerinden canlı video hizmetleri giderek daha popüler hale gelmektedir. Bu hizmetler, hiper metin aktarım protokolü (HTTP) uyarlamalı akış (HAS) kullanan kullanıcı-sunucu modeline dayanmaktadır. Bir sunucunun kullanabileceği eşzamanlı akış sayısında maksimum bir kısıt olduğundan, isteğe bağlı ölçeklenebilirlik sağlayan popüler çözümler arasında içerik dağıtım ağları (CDN) ve eşler arası (P2P) akış bulunmaktadır. Bugün OTT video hizmetleri, içeriği dağıtılmış uç noktalarda önbelleğe almak için bulut CDN çözümlerini kullanmaktadır. Bulut CDN'leri yalnızca kaynak sunucudaki yükü azaltmakla kalmayıp, aynı zamanda düşük gecikmeyle içerik dağıtımını hızlandırmaktadır. Ancak, CDN altyapısını barındırmak veya kiralamak pahalı olabilir. P2P ortamının ve veri kanallarının kullanımını kolaylaştıran WebRTC protokolündeki son gelişmeler, P2P video akışına olan ilginin artmasını sağlamıştır. Fakat, Internet üzerinden P2P video gönderiminin kontrolsüz doğası kritik bir problem olarak kalmaktadır. Bir yandan da, iki büyük endüstri trendi gözlemlenmektedir: i) bulut hizmeti sağlayıcıları düşük gecikme süresi ve daha yüksek bant genişliği erişimi için ağ kenarlarına doğru ilerlemektedir (sis bilişim olarak da bilinir), ii) ağ hizmeti sağlayıcıları (NSP) kenar erişim ağlarını yönetmek için kapalı ve özel donanım tabanlı erişim teknolojilerini kenar bulutlarda çalışan ayrıştırılmış ve sanallaştırılmış yazılım ile değiştirmektedir. Mevcut CDN ve P2P video çözümlerinin eksikliklerini ve SDN tabanlı bulut ve uçtan erişimli ağ teknolojilerinin potansiyelini kabul ederek, ağ servis sağlayıcıları tarafından işletilen kenar erişim veri merkezlerinde barındırılan hibrit bir P2P destekli CDN mimarisi öneriyoruz. Önerilen mimaride, NSP, her bir kenar ağ alanını yönetmek için SDN özellikli bir bulut platformu kullanmaktadır. Önerilen hibrit servis mimarisinin önemli bir özelliği, video servisi anahtar performans göstergelerini (KPI) optimize etmek için hem kullanıcılar tarafından CDN erişiminin hem de kullanıcılar arasında P2P video akışının, her bir SDN tabanlı uç ağ etki alanındaki ağ servis sağlayıcısı tarafından kontrol edilmesidir. Bu kontrol edilebilir P2P destekli kenar yönetimli video servisi, CDN sunucularındaki yükü azaltırken, akış başına deneyim kalitesi (QoE) dalgalanmalarının ve ayrılmış bir ağ dilimi üzerindeki birden fazla heterojen video çözünürlüğü kullanıcısı arasındaki adaletsizliğin üstesinden gelir. Bu hizmetin diğer avantajları şunlardır: i) daha iyi video kalitesi, düşük gecikme ve kullanıcılar için tamponlama olmaması; ii) çapraz ISS trafiğini en aza indirmesi; iii) P2P hizmetlerinin izinsiz kullanılmasından kaçınması. Deneysel sonuçlar, SDN destekli kenar ağ platformlarında çalıştırılan önerilen kontrol edilebilir P2P destekli CDN servisinin, KPI'mıza göre tek başına son teknoloji CDN veya P2P hizmetlerinden daha iyi performans gösterdiğini göstermektedir. Son olarak, SDN, WebRTC ve kenar bilişimini birleştiren P2P destekli servisleri kullanarak tüm bu sorunları gideren bir çözüm literatürde bulunmamaktadır.