동적 상호작용: 6G MEC/Cloud 지원 서비스에서의 서비스캐싱과 오프로딩 최적화

Abstract

서비스 캐싱은 사용자 근처에 위치한 MEC(Mobile Edge Computing) 서버로부터 컴퓨팅 및 스토리지 자원을 빌려 모바일 단말의 하드웨어적인 한계를 극복할 수 있는 핵심 기술로 알려져 있다. 이 기술은 가장 인기가 높은 컨텐츠를 캐싱해야 성능을 극대화할 수 있는 컨텐츠 캐싱과본질적으로 다름에도 불구하고, 여전히 많은 연구들에서 컨텐츠 캐싱과 서비스 캐싱의 특성을 유사하게 고려하고 있다. 일반적인 서비스는 컴퓨팅자원도 함께 사용해야 하기에, 너무 많은 사용자들의 서비스 요청이 하나의 MEC 서버에 몰리게 되면 해당 서비스를 해당 서버에 캐싱 하는 것이 사용자들의 지연 관점에서 최선의 선택이 아닐 수 있다. 뿐만 아니라, 서비스 캐싱이 최근 또 다른 엣지 컴퓨팅 기술인 코드 오프로딩과 함께 고려되면 더 해결하기 어렵고 새로운 문제가 된다. 이 논문에서 우리는 모바일/엣지/클라우드의 3계층 서비스 캐싱 구조에서 MEC 서버와 모바일 단말의 비용-지연을최소화하기 위하여 동적 서비스 캐싱 및 오프로딩 결정을 포함한 모바일의 자원 할당 문제를 다룬다. 이를 위해, 우리는 대기열(queue)을 기반으로하는 3계층 서비스 캐싱 시스템을 모델링 하였고, 서비스 캐싱 결정, 오프로딩 결정 및 모바일 자원을 동시에 그리고 동적으로 제어하는 알고리즘을제안하였다. 마지막으로 수식적 분석을 통해 우리의 알고리즘이 시간 평균 관점에서 사용자의 비용을 최소화하는 것을 증명하였고, 성능 평가를통해우리의 알고리즘이 가장 낮은 지연을 보장하면서 정적 서비스 캐싱 알고리즘에 비해 최대 49%의 비용 절감을 얻음을 확인하였다.