Разработка моделей для расчета задержек доступа к контенту с учетом кеширования в сетях NDN

Аннотация

Введение: кеширование позволяет снизить задержку доступа к контенту с помощью его приближения к пользователям и разгрузки облачного уровня сети. Для этого применяются граничные серверы, однако стандартный стек TCP/IP не использует возможности кеширования полностью, поэтому необходимо рассмотреть модель кеша, который задействует более приспособленный для данной функции стек Named Data Networking. Цель: разработать модели для оценки задержек доступа к контенту с учетом особенностей кеширования на граничном узле в Named Data Networking. Результаты: предложены имитационная модель с реализацией алгоритма кеширования Least Recently Used на основе дискретно-событийного моделирования и математическая модель задержек получения контента. Модели дают возможность адекватно оценить задержку на каждом сегменте от пользователя до облака и в целом для системы, а также вычислить основные характеристики работы кеша: вероятность попадания в кеш, нагрузку на внешние и внутренние каналы. Кеширование на основе граничного сервера позволило снизить задержку доступа к контенту до 65 мс и уменьшить издержки оператора на обращения в удаленное облако до 60 %. Практическая значимость: результаты работы могут быть применены интернет-провайдерами и операторами связи для разгрузки магистральных каналов и повышения показателей качества обслуживания абонентов при скачивании популярного контента. Обсуждение: в исследовании рассмотрен сценарий с большим каталогом и пуассоновским потоком запросов на граничный кеш, что соответствует режиму, в котором вероятность агрегации запросов в таблице Pending Interest Table мала. Для изучения динамического эффекта агрегации на задержки доступа к контенту требуется более сложная модель трафика (например, ON-OFF или модель дробового шума), что является предметом дальнейших исследований.