Abstract
With the deployment of 5G infrastructure, content delivery network (CDN) will be a key role to provide explosive growing services for the independent media and YouTube which contain high-speed mobile contents. Without a local cache, the mobile backhaul and fronthaul should endure huge burden of bandwidth request for users as the increase number of direct accesses from contents providers. To deal with this issue, this paper fist presents both fronthaul solutions for CDN that use dark fibers and a passive optical network (PON). On top of that, we propose the aggregated content request specialized for PON caching and evaluate and compare its performance to legacy schemes through the simulation. The proposed PON caching scheme can reduce average access time of up to 0.5 seconds, 1/n received request packets, and save 60% of backhaul bandwidth compared to the no caching scheme. This work can be a useful reference for service providers and will be extended to further improve the hit ratio of cache in the future.
5G 인프라 보급과 더불어 기하급수적으로 증가하는 1인 미디어 방송, 유튜브와 같은 모바일 콘텐츠 서비스를 안정적으로 제공하기 위해서는 사용자 부근에 캐시 서버를 분산 배치하는 콘텐츠 전송 네트워크(CDN:Content Delivery Network) 도입이 필수적이다. 지역 캐시 없이 사용자가 콘텐츠 사업자(Content Provider)로부터 직접 서비스를 받는 트래픽이 늘어날수록 모바일 백홀(Backhaul)과 프론트홀(Fronthaul)에서 감당해야 할 부담은 상당히 증가하게 된다. 본 연구는 광기반 5G 프론트홀 구조와 캐싱 방법을 제안하여 모바일 백홀의 대역폭 및 서비스 품질을 개선하는 데 목적이 있다. 이를 위해 우선 전용 광케이블을 프론트홀로 사용하는 콘텐츠 전송 네트워크와 수동광가입자망(PON:Passive Optical Network)을 사용하는 구조를 제안한다. 그 위에 PON 캐싱에 특화된 집화된 콘텐츠 요청 방법을 제안하고 모델링과 시뮬레이션을 통해 그 성능을 기존의 방식과 비교한다. 제안된 PON 캐싱은 기존 캐싱이 없는 구조에 비해 최대 0.5초의 평균접근시간 감소, 1/n개의 수신된 요청 패킷 감소, 약 60% 백홀 대역폭 절감 효과를 나타냈다. 이 연구는 모바일 백홀 비용과 서비스 품질 사이에서 고민하는 통신사업자들에게 하나의 참고 자료가 될 수 있으며, 추후 캐시 적중률을 더욱 끌어올리는 방안으로 확장될 것이다.