A Case for Peering of Content Delivery Networks

The proliferation of Content Delivery Networks (CDN) reveals that existing content networks are owned and operated by individual companies. As a consequence, closed delivery networks are evolved which do not cooperate with other CDNs and in practice, islands of CDNs are formed. Moreover, the logical separation between contents and services in this context results in two content networking domains. But present trends in content networks and content networking capabilities give rise to the interest in interconnecting content networks. Finding ways for distinct content networks to coordinate and cooperate with other content networks is necessary for better overall service. In addition to that, meeting the QoS requirements of users according to the negotiated Service Level Agreements between the user and the content network is a burning issue in this perspective. In this article, we present an open, scalable and Service-Oriented Architecture based system to assist the creation of open Content and Service Delivery Networks (CSDN) that scale and support sharing of resources with other CSDNs.Comment: Short Article (Submitted in DS Online as Work in Progress

The Effect of Video Caching on Network Resource Planning - A Real-Case Study

Traffic Engineering is one of the building blocks for a correct network planning. Internet Service Providers are always trying to fulfill the user Quality of Experience (QoE). However, each technological advance brings new services to the user, with new challenges to be solved to maintain the QoE

Distribution of on line Contents on Servers with GA Approach

ABSTRACT: All the traffic seen by the internet is treated equally which is generally known as Internet neutrality. Internet Neutrality enforces that all network traffic should be treated as equal and Best effort routing policy should be followed. But with the advent of smart applications this is drastically changing. Each network application has its own bandwidth requirement. We face the problem when required bandwidth of critical applications does not match with internet bandwidth. Because of network neutrality principle, core router can't priorities one traffic over other and critical applications may get impacted. Such types of problems are still in re-search phase As a solution here we will see how application level routing optimization mechanism with GA approach at edge routers can be useful for such types of application

Intelligent File Distribution in CDN

Tato práce se zabývá algoritmy pro rozdělování obsahu v CDN na jednotlivé uzly systému. Srovnává lokální a globální algoritmy pro ukládání dat na zdrojové a cachovací servery, jednotlivé přístupy cachování a rychlost reakce a kvalitu případné předpovědi zátěže. Je vytvořen vysokoúrovňový simulátor CDN, navržen popis mapování pomocí matic a navrženo několik algoritmů včetně genetických k mapování souborů na jednotlivé serveryThis work deals with algorithms for distributing and mapping content on nodes in CDN system. Compares local and global algorithms for loading files on origin and edge servers. A high level CDN simulator is made. A matrix based approach for mapping content on CDN servers is proposed along with tranformation for solution of mapping optimalisation through genetic algorithms.

Videosisällön jakelu Internetin välityksellä

Popularity of multimedia streaming services has created great demand for reliable and effective content delivery over unreliable networks, such as the Internet. Currently, a significant part of the Internet data traffic is generated by video streaming applications. The multimedia streaming services are often bandwidth-heavy and are prone to delays or any other varying network conditions. In order to address high demands of real-time multimedia streaming applications, specialized solutions called content delivery networks, have emerged. A content delivery network consists of many geographically distributed replica servers, often deployed close to the end-users. This study consists of two parts and a set of interviews. First part explores development of video technologies and their relation to network bandwidth requirements. Second part proceeds to present the content delivery mechanisms related to video distribution over the Internet. Lastly, the interviews of selected experts was used to gain more relevant and realistic insights for two first parts. The results offer a wide overview of content delivery related findings ranging from streaming techniques to quality of experience. How the video related development progress would affect the future networks and what kind of content delivery models are mostly used in the modern Internet.Multimediapalveluiden suosio on noussut huomattavasti viime vuosina. Videoliikenteen osuus kaikesta tiedonsiirrosta Internetissä on kasvanut merkittävästi. Tämä on luonut suuren tarpeen luotettaville ja tehokkaille videosisällön siirtämisen keinoille epäluotettavien verkkojen yli. Videon suoratoistopalvelut ovat herkkiä verkossa tapahtuville häiriöille ja lisäksi ne vaativat usein verkolta paljon tiedonsiirtokapasiteettia. Ratkaistakseen multimedian reaaliaikaisen tiedonsiirron vaatimukset on kehitetty sisällönsiirtoon erikoistuneita verkkoja (eng. content deliver network - CDN). Nämä sisällönjakoon erikoistuneet verkot ovat fyysisesti hajautettuja kokonaisuuksia. Yleensä ne sijoitetaan mahdollisimman lähelle kohdekäyttäjäryhmää. Tämä työ koostuu kahdesta osasta ja asiantuntijahaastatteluista. Ensimmäinen osa keskittyy taustatietojen keräämiseen, videotekniikoiden kehitykseen ja sen siirtoon liittyviin haasteisiin. Toinen osa esittelee sisällönjaon toiminnot liittyen suoratoistopalveluiden toteutukseen. Haastatteluiden tarkoitus on tuoda esille asiantuntijoiden näkemyksiä kirjallisuuskatsauksen tueksi. Tulokset tarjoavat laajan katsauksen suoratoistopalveluiden sisällönjakotekniikoista, aina videon kehityksestä palvelun käyttökokemukseen saakka. Miten videon kuvanlaadun ja pakkaamisen kehitys voisi vaikuttaa tulevien verkkoteknologioiden kehitykseen Internet-pohjaisessa sisällönjakelussa

Concurrent Multipath Transferring in IP Networks: Two IP-level solutions for TCP and UDP

Having multiple network interfaces or gateways available, the Internet users can transfer their data through multiple paths to achieve load balancing, fault-tolerance, and more aggregate bandwidth. However, transferring the packets of the same flow over multiple paths with diverse delays could introduce reordering among the received packets at the destination. In TCP, fast-retransmit/recovery might mistake reordered packets for lost packets and hence degrades the throughput. In UDP, we require larger buffers to keep out-of-order received packets. In this thesis, we propose two approaches at the IP layer to address the reordering problem of TCP and UDP. In the case of TCP, the key observation is that the interleaved reception of the packets at the destination does not trigger the fast-retransmit/recovery mechanism, even though the packets are received reordered. Therefore, the IP layer who is in charge of alternating the packets among the multipath available paths needs to linger on the slower path for at least the delay difference between the paths. In the case of UDP, the proposed approach schedules the packets at the source to have them received in-order at the destination

Global evaluation of CDNs performance using PlanetLab

Since they were introduced in the market, Content Distribution Networks (CDNs) have been increasing their importance due to the “instantaneity” requirements pretended by nowadays web users. Thanks to the increment in the access speed, especially in the last mile with technologies such as xDSL, HFC, FTTH, the loading time has been reduced. However the “instantaneity” those users want could not be obtained without techniques such as caches and content distribution due to CDNs. These techniques aim to avoid fetching web objects from origin web server, especially in “heavy” objects such as multimedia files. CDN provides not only a clever way of distributing content in a globally, but also preventing problems such as the “flash crowd events”. This kind of situation could provoke huge monetary losses because it attacks the bottleneck introduced by clustering servers to reach scalability. The CDN leader provider is Akamai, and one of the most important decisions a CDN should perform is deciding witch of the available servers is the best one a user could use to be able to fetch a specific web object. This best server selection employs a technique based on DNS with the objective of mapping the IP address with the best available server in terms of latency. The current project presents a global performance of Akamai server selection technique using tools such as PlanetLab and Httperf. Different tests were done with the objective of comparing the results of the global distributed users to identify those areas where Akamai perform in a suitable way. To determinate this, the results obtained with Akamai were also compared with a non-CDN distribution web page. Finally a linear correlation between the latencies measured and the number of hops was identified.Castellà: Desde que fueron introducidas en el mercado las Redes de Distribución de Contenidos (CDN) ha incrementado su importancia debido a la tendencia de “instantaneidad” en la carga de las páginas web que actualmente pretenden los usuarios de Internet. Gracias al incremento en las velocidades de acceso sobretodo en la última milla con tecnologías como xDSL, HFC, FTTH, la velocidad de carga de las páginas webs se ha incrementado. Sin embargo esta “instantaneidad” ha sido posible gracias a diferentes técnicas como la utilización de caches y distribución de contenidos vía CDN. Estas técnicas tienen como objetivo evitar que la carga de los objetos web más “pesados” (como pueden ser los archivos multimedia) se haga desde el servidor origen. Las CDN proporcionan no sólo una forma efectiva de distribuir los contenidos de una manera global sino que también resuelven problemas como los “flash crowd events” que pueden llegar a ocasionar enormes perdidas monetarias debido a la inoperatividad que generan en la web origen. Uno de los proveedores más importantes de CDNs es Akamai y una de las decisiones más importantes que una CDN debe realizar es seleccionar el mejor servidor disponible en cierto instante de tiempo, para que un usuario pueda acceder al objeto web deseado. Para esto se utilizan técnicas basadas en DNS con el objetivo de “mappear” la dirección IP del servidor que presente mejor latencia. Este proyecto presenta una evaluación de performance, sobre la técnica de selección del mejor servidor que utiliza Akamai. Su comportamiento es evaluando de manera global gracias a la utilización de herramientas como PlanetLab y Httperf. En el mismo, se realizan diferentes pruebas que hacen hincapié en comparar los resultados desde puntos ubicados en diferentes zonas del planeta para así poder concluir en que zonas Akamai tiene mejor respuesta. Para ello se compararon los resultados obtenidos con una web que utiliza la CDN de Akamai con otra que no utiliza distribución de contenidos a través de CDN. Finalmente se trata de identificar una correlación entre las respuestas de latencia y cantidad de “hops”

Ontwerp en evaluatie van content distributie netwerken voor multimediale streaming diensten.

Traditionele Internetgebaseerde diensten voor het verspreiden van bestanden, zoals Web browsen en het versturen van e-mails, worden aangeboden via één centrale server. Meer recente netwerkdiensten zoals interactieve digitale televisie of video-op-aanvraag vereisen echter hoge kwaliteitsgaranties (QoS), zoals een lage en constante netwerkvertraging, en verbruiken een aanzienlijke hoeveelheid bandbreedte op het netwerk. Architecturen met één centrale server kunnen deze garanties moeilijk bieden en voldoen daarom niet meer aan de hoge eisen van de volgende generatie multimediatoepassingen. In dit onderzoek worden daarom nieuwe netwerkarchitecturen bestudeerd, die een dergelijke dienstkwaliteit kunnen ondersteunen. Zowel peer-to-peer mechanismes, zoals bij het uitwisselen van muziekbestanden tussen eindgebruikers, als servergebaseerde oplossingen, zoals gedistribueerde caches en content distributie netwerken (CDN's), komen aan bod. Afhankelijk van de bestudeerde dienst en de gebruikte netwerktechnologieën en -architectuur, worden gecentraliseerde algoritmen voor netwerkontwerp voorgesteld. Deze algoritmen optimaliseren de plaatsing van de servers of netwerkcaches en bepalen de nodige capaciteit van de servers en netwerklinks. De dynamische plaatsing van de aangeboden bestanden in de verschillende netwerkelementen wordt aangepast aan de heersende staat van het netwerk en aan de variërende aanvraagpatronen van de eindgebruikers. Serverselectie, herroutering van aanvragen en het verspreiden van de belasting over het hele netwerk komen hierbij ook aan bod

Design and Implementation of a Communication Protocol to Improve Multimedia QoS and QoE in Wireless Ad Hoc Networks

[EN] This dissertation addresses the problem of multimedia delivery over multi-hop ad hoc wireless networks, and especially over wireless sensor networks. Due to their characteristics of low power consumption, low processing capacity and low memory capacity, they have major difficulties in achieving optimal quality levels demanded by end users in such communications. In the first part of this work, it has been carried out a study to determine the behavior of a variety of multimedia streams and how they are affected by the network conditions when they are transmitted over topologies formed by devices of different technologies in multi hop wireless ad hoc mode. To achieve this goal, we have performed experimental tests using a test bench, which combine the main codecs used in audio and video streaming over IP networks with different sound and video captures representing the characteristic patterns of multimedia services such as phone calls, video communications, IPTV and video on demand (VOD). With the information gathered in the laboratory, we have been able to establish the correlation between the induced changes in the physical and logical topology and the network parameters that measure the quality of service (QoS) of a multimedia transmission, such as latency, jitter or packet loss. At this stage of the investigation, a study was performed to determine the state of the art of the proposed protocols, algorithms, and practical implementations that have been explicitly developed to optimize the multimedia transmission over wireless ad hoc networks, especially in ad hoc networks using clusters of nodes distributed over a geographic area and wireless sensor networks. Next step of this research was the development of an algorithm focused on the logical organization of clusters formed by nodes capable of adapting to the circumstances of real-time traffic. The stated goal was to achieve the maximum utilization of the resources offered by the set of nodes that forms the network, allowing simultaneously sending reliably and efficiently all types of content through them, and mixing conventional IP data traffic with multimedia traffic with stringent QoS and QoE requirements. Using the information gathered in the previous phase, we have developed a network architecture that improves overall network performance and multimedia streaming. In parallel, it has been designed and programmed a communication protocol that allows implementing the proposal and testing its operation on real network infrastructures. In the last phase of this thesis we have focused our work on sending multimedia in wireless sensor networks (WSN). Based on the above results, we have adapted both the architecture and the communication protocol for this particular type of network, whose use has been growing hugely in recent years.[ES] Esta tesis doctoral aborda el problema de la distribución de contenidos multimedia a través de redes inalámbricas ad hoc multisalto, especialmente las redes inalámbricas de sensores que, debido a sus características de bajo consumo energético, baja capacidad de procesamiento y baja capacidad de memoria, plantean grandes dificultades para alcanzar los niveles de calidad óptimos que exigen los usuarios finales en dicho tipo de comunicaciones. En la primera parte de este trabajo se ha llevado a cabo un estudio para determinar el comportamiento de una gran variedad de flujos multimedia y como se ven afectados por las condiciones de la red cuando son transmitidos a través topologías formadas por dispositivos de diferentes tecnologías que se comunican en modo ad hoc multisalto inalámbrico. Para ello, se han realizado pruebas experimentales sobre una maqueta de laboratorio, combinando los principales códecs empleados en la transmisión de audio y video a través de redes IP con diversas capturas de sonido y video que representan patrones característicos de servicios multimedia tales como las llamadas telefónicas, videoconferencias, IPTV o video bajo demanda (VOD). Con la información reunida en el laboratorio se ha podido establecer la correlación entre los cambios inducidos en la topología física y lógica de la red con los parámetros que miden la calidad de servicio (QoS) de una transmisión multimedia, tales como la latencia el jitter o la pérdida de paquetes. En esta fase de la investigación se realiza un estudio para determinar el estado del arte de las propuestas de desarrollo e implementación de protocolos y algoritmos que se han generado de forma explícita para optimizar la transmisión de tráfico multimedia sobre redes ad hoc inalámbricas, especialmente en las redes inalámbricas de sensores y redes ad hoc utilizando clústeres de nodos distribuidos en un espacio geográfico. El siguiente paso en la investigación ha consistido en el desarrollo de un algoritmo propio para la organización lógica de clústeres formados por nodos capaces de adaptarse a las circunstancias del tráfico en tiempo real. El objetivo planteado es conseguir un aprovechamiento máximo de los recursos ofrecidos por el conjunto de nodos que forman la red, permitiendo de forma simultánea el envío de todo tipo de contenidos a través de ellos de forma confiable y eficiente, permitiendo la convivencia de tráfico de datos IP convencional con tráfico multimedia con requisitos exigentes de QoS y QoE. A partir de la información conseguida en la fase anterior, se ha desarrollado una arquitectura de red que mejora el rendimiento general de la red y el de las transmisiones multimedia de audio y video en particular. De forma paralela, se ha diseñado y programado un protocolo de comunicación que permite implementar el modelo y testear su funcionamiento sobre infraestructuras de red reales. En la última fase de esta tesis se ha dirigido la atención hacia la transmisión multimedia en las redes de sensores inalámbricos (WSN). Partiendo de los resultados anteriores, se ha adaptado tanto la arquitectura como el protocolo de comunicaciones para este tipo concreto de red, cuyo uso se ha extendido en los últimos años de forma considerable[CA] Esta tesi doctoral aborda el problema de la distribució de continguts multimèdia a través de xarxes sense fil ad hoc multi salt, especialment les xarxes sense fil de sensors que, a causa de les seues característiques de baix consum energètic, baixa capacitat de processament i baixa capacitat de memòria, plantegen grans dificultats per a aconseguir els nivells de qualitat òptims que exigixen els usuaris finals en eixos tipus de comunicacions. En la primera part d'este treball s'ha dut a terme un estudi per a determinar el comportament d'una gran varietat de fluxos multimèdia i com es veuen afectats per les condicions de la xarxa quan són transmesos a través topologies formades per dispositius de diferents tecnologies que es comuniquen en mode ad hoc multi salt sense fil. Per a això, s'han realitzat proves experimentals sobre una maqueta de laboratori, combinant els principals códecs empleats en la transmissió d'àudio i vídeo a través de xarxes IP amb diverses captures de so i vídeo que representen patrons característics de serveis multimèdia com son les cridades telefòniques, videoconferències, IPTV o vídeo baix demanda (VOD). Amb la informació reunida en el laboratori s'ha pogut establir la correlació entre els canvis induïts en la topologia física i lògica de la xarxa amb els paràmetres que mesuren la qualitat de servei (QoS) d'una transmissió multimèdia, com la latència el jitter o la pèrdua de paquets. En esta fase de la investigació es realitza un estudi per a determinar l'estat de l'art de les propostes de desenvolupament i implementació de protocols i algoritmes que s'han generat de forma explícita per a optimitzar la transmissió de tràfic multimèdia sobre xarxes ad hoc sense fil, especialment en les xarxes sense fil de sensors and xarxes ad hoc utilitzant clusters de nodes distribuïts en un espai geogràfic. El següent pas en la investigació ha consistit en el desenvolupament d'un algoritme propi per a l'organització lògica de clusters formats per nodes capaços d'adaptar-se a les circumstàncies del tràfic en temps real. L'objectiu plantejat és aconseguir un aprofitament màxim dels recursos oferits pel conjunt de nodes que formen la xarxa, permetent de forma simultània l'enviament de qualsevol tipus de continguts a través d'ells de forma confiable i eficient, permetent la convivència de tràfic de dades IP convencional amb tràfic multimèdia amb requisits exigents de QoS i QoE. A partir de la informació aconseguida en la fase anterior, s'ha desenvolupat una arquitectura de xarxa que millora el rendiment general de la xarxa i el de les transmissions multimèdia d'àudio i vídeo en particular. De forma paral¿lela, s'ha dissenyat i programat un protocol de comunicació que permet implementar el model i testejar el seu funcionament sobre infraestructures de xarxa reals. En l'última fase d'esta tesi s'ha dirigit l'atenció cap a la transmissió multimèdia en les xarxes de sensors sense fil (WSN). Partint dels resultats anteriors, s'ha adaptat tant l'arquitectura com el protocol de comunicacions per a aquest tipus concret de xarxa, l'ús del qual s'ha estés en els últims anys de forma considerable.Díaz Santos, JR. (2016). Design and Implementation of a Communication Protocol to Improve Multimedia QoS and QoE in Wireless Ad Hoc Networks [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62162TESI