Demand for mobile data traffic by a rapid proliferation of mobile devices has explosively increased. According to the Cisco VNI report, mobile video will increase 13-fold between 2015 and 2020, taking a share of 72% of the total mobile data traffic in 2020. This growth of mobile video services has introduced a significant challenge for efficient delivery of video content in wireless networks while satisfying user quality of service (QoS) expectations. Content delivery networks (CDNs) have rapidly grown in popularity as a primary alternative to improve content accessibility and QoS as well as to alleviate network congestion. A number of previous research efforts have focused on addressing design and control strategies for efficient CDN systems. They have been mainly studied in the context of wired networks. Unfortunately, the issues in wireless networks have gone relatively unexplored. This strongly motivated us to tackle an intriguing problem of how to design and control an efficient CDN system to achieve optimal performance in wireless environment. As a clue to the fundamental solution of the problem, we note the deep caching concept that is a advanced CDN variant in which content caches are installed within networks (not at borders or edges) closer to users. As feasible approaches to realize deep caching, we consider two candidates widely known as low-cost networking solutions: small-cell mesh networking and device-to-device (D2D) communication networking. In the first part of this thesis, we address cache placement design issues in a wireless CDN with small-cell mesh networking and propose efficient design strategies for the system. In the second part, we consider a network-assisted D2D CDN where a cellular network assists and controls D2D communication processes and propose efficient content placement design and request routing control algorithms.
최근 모바일 단말들의 대중화로 인해 다양한 무선 멀티미디어 콘텐츠 수요가 급증함에 따라, 망 과부하 문제를 해결하고 원활한 콘텐츠 서비스를 제공할 수 있도록 하는 기술에 대한 필요성이 대두되어 왔다. 대표적인 대응 기술로써 주목받고 있는 콘텐츠 전달망 기술은 콘텐츠를 요청하는 사용자 가까이에 있는 캐시서버로부터 콘텐츠 서비스를 제공함으로써 네트워크 자원소모를 줄이고 서비스 품질을 개선시킬 수 있도록 하는 네트워크 기술이다. 하지만 기존 콘텐츠 전달망 기술에 관한 대부분의 연구들에서는 유선망 구간에서의 콘텐츠 전달망을 주로 고려하고 있거나 무선망 구간 콘텐츠 전달망을 고려하고 있다고 하더라도 무선망 고유특성을 제대로 반영하고 있지 못하고 있다. 본 학위논문에서는 딥 캐싱 개념을 활용하여 이러한 기존 연구의 한계를 극복하고 적은 비용으로 좋은 서비스 품질을 제공할 수 있는 효율적인 무선 콘텐츠 전달망 디자인 및 제어 이슈에 관한 근본적인 문제를 다루고, 이에 대한 솔루션을 제시한다.
