Techno-economic analysis of Internet content delivery

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Smura, Timo, Ph.D.
dc.contributor.author Zhang, Nan
dc.date.accessioned 2016-06-14T09:01:24Z
dc.date.available 2016-06-14T09:01:24Z
dc.date.issued 2016
dc.identifier.isbn 978-952-60-6827-5 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-6826-8 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/20776
dc.description.abstract The Internet traffic volume, especially of heavy content, has increased fivefold in the past five years and is estimated to grow threefold in the next five years. At the same time, traffic volume originating from cellular data is growing three times faster than fixed IP traffic. Caching is utilized to efficiently cope with the growing traffic volume, and new in-network caching solutions enabled by, for example, information-centric networking (ICN) or software-defined networking (SDN) are being researched by the Internet community. For the in-network caching solution to be successfully adopted, it needs to efficiently solve the technical traffic optimization problem, but also meet the demand of the relevant market actors. This work complements the technical development of in-network caching by analyzing its economic feasibility from the perspectives of the different market actors. First, this research analyzes the changing Internet content delivery ecosystem by identifying the relevant market actors and their respective relationships as well as constructs different scenarios for the future Internet content delivery market. The second part of the research quantitatively models the cost efficiency of SDN-enabled in-network caching compared with the current caching solutions. Several methods and theories are utilized in the research process. Value network analysis is used to study the relationships between the relevant actors, whereas scenario planning is used to analyze alternative industry scenarios. The net benefit of SDN-enabled in-network caching is quantified with techno-economic modeling. In addition, data collection is based on interviews, brainstorming sessions and literature as well as network simulations. The qualitative analysis shows that the success of content delivery networks (CDNs) is highly dependent on the existence of a two-sided platform, which induces cross-side network effects and provides quality guarantees, centralized billing and ease of use to the content providers. Distributed in-network caching solutions, such as ICN, need to solve the coordination problems in order to be widely deployed by the Internet service providers, mobile network operators and content providers. On the other hand, the SDN solution has a centralized controller platform, which potentially provides similar two-sided market benefits to the actors as the CDN solution. In addition, SDN-enabled in-network caching is shown to be cost efficient compared with current caching technologies in mobile networks. en
dc.description.abstract Internet-liikenne, erityisesti raskas sisältö, on viisinkertaistunut viimeisen viiden vuoden aikana ja sen odotetaan kolminkertaistuvan seuraavan viiden vuoden aikana. Samaan aikaan, mobiililiikenne on kasvanut kolme kertaa nopeammin kuin kiinteän verkon liikenne. Välimuistiteknologia on yksi ratkaisu kasvavasta liikennemäärästä selviytymiseen ja uusia verkkovälimuistiteknologioita (engl. in-network caching) on kehitteillä käyttäen, esimerkiksi, tietokeskeisiä verkkoja (engl. information-centric networking, ICN) tai ohjelmistopohjaisia verkkoja (engl. Software-defined networking, SDN). Onnistunut käyttöönotto edellyttää, että verkkovälimuistiteknologiat ratkaisevat liikenteen optimointiongelman ja vastaavat markkinatoimijoiden tarpeisiin. Tämä väitöskirja täydentää verkkovälimuistiteknologioiden teknistä tutkimusta analysoimalla niiden taloudellista kannattavuutta eri markkinatoimijoiden näkökulmasta. Muuttuvaa sisällönjakelun ekosysteemiä analysoidaan tunnistamalla olennaiset markkinatoimijat ja heidän keskinäiset suhteensa, jonka jälkeen muodostetaan mahdollisia tulevaisuuden skenaarioita. Tutkimuksen toinen osa vertaa kvantitatiivisesti SDN-pohjaisen verkkovälimuistiratkaisun kustannustehokkuutta nykyisiin välimuistiratkaisuihin. Työssä käytetään useita menetelmiä. Markkinatoimijoiden keskinäiset suhteet on selvitetty arvoverkkoanalyysin avulla ja skenaariosuunnittelumenetelmällä analysoidaan tulevaisuuden skenaarioita. SDN-verkkovälimuistiratkaisun nettohyötyä kvantifioidaan teknis-taloudellisen mallinnuksen avulla. Lisäksi tiedonkeruussa on hyödynnetty haastatteluja, aivoriihiä, kirjallisuutta ja verkon simulointia. Kvalitatiivisen analyysin tulokset osoittavat, että sisällönjakeluverkkojen (engl. content delivery networks, CDN) menestys perustuu osittain kaksipuolisten markkinoiden verkkovaikutuksiin. Lisäksi sisällöntarjoajien näkökulmasta CDN tuo lisäarvoa tarjoamalla laatutakuuta, keskitettyä laskutusta ja käytön helppoutta. Hajautettujen verkkovälimuistiratkaisujen, kuten ICN:n, täytyy ratkaista nämä koordinaatio-ongelmat, jotta Internet-operaattorit, mobiilioperaattorit ja sisällöntarjoajat ottaisivat teknologian laajalti käyttöönsä. Toisaalta, SDN-ratkaisulla on keskitetty ohjainrakenne, joka mahdollistaa kaksipuolisten markkinoiden tuomat edut eri markkinatoimijoille. Lisäksi SDN-pohjainen verkkovälimuistiteknologia on todettu kustannustehokkaaksi verrattuna nykyisiin välimuistiteknologioihin mobiiliverkossa. fi
dc.format.extent 99 + app. 98
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 100/2016
dc.relation.haspart [Publication 1]: N. Zhang, T. Levä and H. Hämmäinen, “Value Networks and Two-Sided Markets of Internet Content Delivery,” Telecommunications Policy, vol. 38, no. 5-6, pp. 460-472, 2014. DOI: 10.1016/j.telpol.2013.03.004
dc.relation.haspart [Publication 2]: N. Zhang, T. Smura, B. Grönvall and H. Hämmäinen, “Scenario Analysis for Commercial Internet Content Delivery,” Info: The Journal of Policy, Regulation and Strategy for Telecommunications, Information and Media, vol. 16, no. 3, pp. 54-71, 2014. DOI: 10.1108/info-06-2013-0038
dc.relation.haspart [Publication 3]: N. Zhang, T. Levä and H. Hämmäinen, “SDMN: Industry Architecture Evolution Paths,” in Liyanage, M., Gurtov, A. and Ylianttila, M. (eds.), Software Defined Mobile Networks (SDMN): Beyond LTE Network Architecture, Wiley Publishers, 2015.
dc.relation.haspart [Publication 4]: M. Dramitinos, N. Zhang, M. Kantor, J. Costa-Requena and I. Papafili, “Video Delivery over Next Generation Cellular Networks,” in Proceedings of 9th International Conference on Network and Service Management, Zurich, Switzerland, October 18, 2013.
dc.relation.haspart [Publication 5]: N. Zhang, H. Hämmäinen, Heikki and H. Flinck, “Cost Efficiency of SDN-enabled Service Function Chaining,” Submitted to a journal.
dc.relation.haspart [Publication 6]: N. Zhang and H. Hämmäinen, “Cost Efficiency of SDN in LTE-based Mobile Networks: Case Finland,” in: Proceedings of Workshop on Software-Defined Networking and Network Function Virtualization for Flexible Network Management, Cottbus, Germany, March 12, 2015.
dc.relation.haspart [Publication 7]: N. Zhang, M. Kimmerlin, J. Costa-Requena and H. Hämmäinen, “Cost Efficiency of Mobile in-Network Caching,” International Journal on Network Management Special Issue on SDN and NFV for Flexible Network Management, vol. 26, no. 1, pp. 44-55, 2016. DOI: 10.1002/nem.1916
dc.subject.other Economics en
dc.subject.other Telecommunications engineering en
dc.title Techno-economic analysis of Internet content delivery en
dc.title Internetin sisällönjakelun teknis-taloudellinen analyysi fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Electrical Engineering en
dc.contributor.department Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Communications and Networking en
dc.subject.keyword content delivery en
dc.subject.keyword internet en
dc.subject.keyword mobile data en
dc.subject.keyword techno-economic analysis en
dc.subject.keyword sisällönjakelu fi
dc.subject.keyword internet fi
dc.subject.keyword mobiilidata fi
dc.subject.keyword teknis-taloudellinen analyysi fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-6827-5
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Hämmäinen, Heikki, Prof., Aalto University, Department of Communications and Networking, Finland
dc.opn Reichl, Peter, Prof., University of Vienna, Austria
dc.contributor.lab Network Economics en
dc.rev Hausheer, David, Prof., Technische Universität Darmstadt, Germany
dc.rev Harju, Jarmo, Prof., Tampere University of Technology, Finland
dc.date.defence 2016-06-22


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account