Economics and resource management in content delivery networks
Authors: Βαθειάς Ηλίας 
Published: September 2022

Εστιάζουμε στη διαχείριση και τιμολόγηση των πόρων στα Δίκτυα Διανομής Περιεχομένου (CDN), τα οποία υιοθετούνται ευρέως στις μέρες μας ως ένας πολύ αποτελεσματικός μηχανισμός παροχής πληροφοριών στο Διαδίκτυο. Δημιουργούμε ένα μηχανισμό πολλαπλών σταδίων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους Διακομιστές Προέλευσης (OSs), δηλαδή από οντότητες που δημιουργούν περιεχόμενο, για τη διεκδίκηση και τη κράτηση πόρων CDN με λεπτομερή τρόπο. Η βάση της δουλειάς μας αφορά στη διαπραγμάτευση και στην τιμολόγηση των πόρων και έγκειται στη χρήση μετοχών, μιας Δευτερογενούς Αγοράς (SM) και Δικαιωμάτων Προαίρεσης Μετοχών (SOs), δηλαδή έννοιες, εργαλεία και προϊόντα που χρησιμοποιούνται συνήθως στις σύγχρονες κεφαλαιαγορές.Αντιμετωπίζουμε τους πόρους ως μετοχές. Χρησιμοποιώντας ένα Σύστημα Πρόβλεψης Κράτησης (PRS), οι πόροι δικτύου που προσφέρονται από ένα CDN παρακολουθούνται μέσω καθιερωμένων τεχνικών, π.χ. Εκτιμητών Παλινδρόμησης Πυρήνα (KREs), σε ένα δεδομένο χρονικό πλαίσιο (συνήθως της τάξης μιας ώρας). Αυτές οι πληροφορίες ενημερώνονται δυναμικά για να αντικατοπτρίζουν την παροδική συμπεριφορά αλλά και τις μακροπρόθεσμες τάσεις. Το μοντέλο που καθιερώνουμε βασίζεται αρχικά στην πρόβλεψη χρήσης πόρων που μπορούν να παρέχουν οι KRE αλλά και σε άλλες συμπληρωματικές τεχνικές. Για να αντιμετωπίσουμε αδυναμίες στην προγνωστική ικανότητα του Μηχανισμού Πρόβλεψης Φορτίου (LPM), αδυναμίες που θα συνεπάγονταν αναποτελεσματική χρήση των δεσμευμένων πόρων, καθιερώνουμε μία SM για τη διαπραγμάτευση μετοχών. Αυτό το σχήμα επιτρέπει τη γρήγορη εκφόρτωση αχρησιμοποίητων πόρων μεταξύ των OSs. Αυτή η ανταλλαγή πραγματοποιείται είτε με την εφαρμογή κοινωνικά βέλτιστων πρακτικών είτε επιτρέποντας αυτόματες ηλεκτρονικές διπλές δημοπρασίες στο τέλος της ημέρας (EoD) ή σε μικρότερα χρονικά διαστήματα. Στη συνέχεια, τα SOs χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπιση της πιθανής έλλειψης πόρων, που δεν αντιμετωπίστηκε επαρκώς από τις ανταλλαγές μετοχών στο SM. Τα SOs αγοράζονται και εξασκούνται ανάλογα με την έλλειψη πόρων στο τέλος της ημέρας. Τα SOs μπορούν επίσης να διαπραγματεύονται και να ανταλλάσσονται στο SM. Ως αποτέλεσμα, οι OSs μπορούν να αποκτούν πόρους (εάν απαιτούνται) σε μια τυπική τιμή, αποφεύγοντας αυξημένα κόστη για τα αιτήματα της τελευταίας στιγμής.Το προτεινόμενο πλαίσιο εξετάζεται μέσα από εκτενείς προσομοιώσεις, με τους μηχανισμούς που το αποτελούν να ενεργοποιούνται σταδιακά. Πραγματοποιούνται αντίστοιχες προσομοιώσεις και για τα πλάνα τιμολόγησης που κυριαρχούν στην αγορά, δηλαδή τα πλάνα Προ-Κοστολόγησης (PrC) και Πληρωμής Ανάλογα με τη Χρήση (PAYG). Διερευνώνται επίσης τα βέλτιστα όρια των πλάνων τιμολόγησης PrC και PAYG, καθώς και οι συνθήκες υπό τις οποίες μπορεί να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητά τους. Μεταξύ των μετρήσεων που εξετάζονται και λαμβάνονται υπόψη κατά τις προσομοιώσεις είναι α) το κόστος για τον OS, β) ο όγκος των δεσμευμένων πόρων και το ποσοστό αυτών που παραμένουν αχρησιμοποίητοι, γ) το κόστος για το CDN, δ) η κερδοφορία του CDN και ε) η αναλογία κόστους-οφέλους για το CDN.Ορίζοντας την αποτελεσματικότητα ενός εξεταζόμενου μηχανισμού ως την απόσταση των μετρήσεων του υπό εξέταση μηχανισμού από τις αντίστοιχες μετρήσεις του ιδανικού σχεδίου τιμολόγησης (IdP), συμπεραίνουμε ότι το προτεινόμενο PRS (με όλους τους υπομηχανισμούς ενεργοποιημένους) έχει την καλύτερη απόδοση μεταξύ όλων των εξεταζόμενων πλάνων τιμολόγησης. Ταυτόχρονα, το PRS είναι μια λύση Pareto - Optimal.