11
Joint server scheduling and proxy caching for video delivery Olivier Verscheure * , Chitra Venkatramani, Pascal Frossard, Lisa Amini IBM T.J. Watson Research Center, New York, USA Abstract We consider the delivery of video assets over a best-effort network, possibly through a caching proxy located close to the clients generating the requests. We are interested in the joint server scheduling and pre®x/partial caching strategy that minimizes the aggregate transmission rate over the backbone network i.e. average output server rate) under a cache of given capacity. We present multiple schemes to address various service levels and client resources by enabling bandwidth and cache space tradeoffs. We also propose an optimization algorithm selecting the working set of asset pre®xes. We detail algorithms for practical implementation of our schemes. Simulation results show that our scheme dramatically outperforms the full caching technique. q 2002 Published by Elsevier Science B.V. Keywords: Content distribution networks; Streaming media; Server scheduling; Partial caching; Batch patching; SLA 1. Introduction Streaming media represents a unique opportunity for Service Providers Ð unlike other web objects which are enhanced by edge delivery, quality video actually requires edge of network services to attain reasonable user experi- ence. As access providers roll out faster last-mile connec- tions, upstream congestion in the provider's backbone, peering links and best-effort Internet will limit their ability to meet customer expectations for these premium links. While streaming media brings additional complexities very large objects, isochronous delivery and interactivity), there are clearly many advantages of edge delivery. Attri- butes making it especially well-suited for edge delivery include its static nature, high value to Content Providers, distribution and delivery revenue potential to Content Delivery Service Providers and the potential for content services transcoding, ad insertion, digital rights manage- ment) best offered through decentralized techniques. Techniques to address the lack of end-to-end bandwidth to support streaming media include i) multicasting to groups of clients and ii) caching at streaming proxies located closer in the network to the end user. Multicast scheduling strategies, such as Periodic Broas- casting and Batching, have been proposed to simulate on- demand access. Although multicast signi®cantly reduces network bandwidth, it is often considered impractical due to its reliance on a fully multicast-enabled network. Addi- tional drawbacks of multicast scheduling strategies include client requirements for receiving multiple streams, large client buffers and lack of ¯exibility in providing user-level quality of service QoS). Because video distribution and delivery incurs high storage and transmission costs, and requires specialized servers at the edge, Service Providers will target valued content, for which QoS guarantees are a must and best-effort service is unacceptable. Caching audio/video objects in streaming proxies at the network edge is another attractive solution. Besides provid- ing improved performance to the end-user, caches save on network bandwidth between the access provider network and the origin server. Caching strategies for video objects range from caching of full video objects to caching partial video objects by segmenting the video in the temporal and/ or spatial domains). There are at least two issues with the caching of whole videos. First, the time and bandwidth required to bring an entire video into the cache associates a very high penalty with erroneous caching decisions. Second, ongoing streams may prevent deletion at cache replacement time causing the cache to be less reactive and to drift away from the optimal operating point. Therefore, our objective is to create a content distribution system for streaming media, as opposed to a best-effort video caching system. We achieve this by placing a stream- ing proxy in the path between the server and the clients. We develop a scheme, which combines stream scheduling at the origin server and caching at the proxy to minimize the aggregate transmission rate over the network while main- taining con®gured user-level QoS constraints. The QoS constraints are expressed in terms of maximum playback Computer Communications 25 2002) 413±423 0140-3664/02/$ - see front matter q 2002 Published by Elsevier Science B.V. PII: S0140-366401)00413-3 www.elsevier.com/locate/comcom * Corresponding author. E-mail address: [email protected] O. Verscheure).

Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

����� ����� ���� ���� ��� ����� ����� ��� ���� �������

������ ������ ���� ������ ������������� ����� ��������� ���� �����

��� ���� ���� ������ ������ ��� ����� ���

��������

� ������� ��� ������� �� ���� ������ ��� � !���"������ ���#���� �����!�� ���� �� � ����� ����� ������ ���� �� ��� ������ ����������

��� ��$ ����% � ��� ���������� �� ��� &���� ����� ���� ���� ��� ���'�(������� ����� �������� ���� ������)�� ��� ��������� ������������

���� ��� ��� !��!��� ���#��� *�%�% ������ � �� � ����� ����+ ���� � ��� �� ���� ������% � ������� � ������ ������ �� �������

���� � ����� ����� ��� ����� ���� ��� !� ���!���� !���#���� ��� ��� ���� ���������% � ���� ������� �� ������)����� ���������

�������� ��� #������ ��� �� ����� ���'���% � ������ ���������� ��� ������� �������������� �� � � ������% ,�� ������ ��� ��� ���# ����

� � ����� ����������� � ��������� ��� � �� ����� �����$ �% � -..- � !������ !� /������ ,���� 0%�%

�������1 ������� ������! ���� ���#����2 ,�������� �����2 ,���� ���� ����2 ������� �����2 0��� �������2 ,��

� ���� ������

,�������� ����� ���������� � ��$ � ������ ���� ���

,���� �������� 3 ����� ����� #�! �!&��� #��� ���

������� !� ���� �������� $ ����� ���� �� ���� ��$ ����

���� �� ���#��� ������ �� ������ �������!�� ��� ������"

���% �� ���� �������� ���� � � ������ ����"���� ����"

������ ������� ��������� �� ��� �������4� !��!����

������� ����� ��� !���"������ 5������� #��� ����� ����� �!�����

�� ���� ������ ����������� ��� ����� ����� � �����%

���� ��������� ����� !����� ���������� �����������

*��� ����� �!&���� �������� � ������� ��� �����������+�

����� ��� ������ ���� ��������� �� ���� �������% �����"

! ��� ������ �� ��������� #���"� ���� ��� ���� �������

��� �� ��� ����� ��� ��� ���� �� � �� ������� ���������

������! ���� ��� ������� ���� � ��������� �� �������

6������ ,���� �������� ��� ��� ��������� ��� ������

������ *����������� �� ���������� ������� ������ ������"

����+ !��� ������� ���� �� ���������)�� �����$ ��%

7����$ �� �� ������� ��� ��� �� ���"��"��� !���#����

�� � ����� ��������� ����� ��� �� *�+ � ��������� ��

��� �� �� ������ ��� *��+ ����� �� ��������� �������

������ ����� �� ��� ���#��� �� ��� ��� ���%

8 ������ ���� ���� ����������� � � �� �������� ����

����! ��� ������!� ��� !��� �������� �� ��� ���� ��"

������ ����% ����� �� � ������ �����'����� ��� ��

���#��� !���#����� �� �� ����� ��������� ��������� � �

�� ��� ������� �� � � ��� � ������"���!��� ���#���% ����"

������ ���#!��� �� � ������ ���� ���� ���������� ��� ��

����� ��$ �������� ��� ������� � ������ �������� �����

����� ! ����� ��� ��� �� 9���!����� �� �������� ���"����

$ ����� �� ����� *:�,+% 0�� �� ���� ������! ���� ���

������� �� �� ���� ������� ��� ������������ ����� ���

��$ ���� �������)�� ������ �� ��� ����� ,���� ��������

#��� ������ �� �� ������� ��� #��� :�, � �������� ��� �

� �� ��� !���"������ ����� �� ������!��%

������ � ���(���� �!&��� �� ��������� ������� �� ���

���#��� ���� �� ������� �������� ��� ����% 0������ �����"

��� ������� ���������� �� ��� ���" ���� ���� ��� ��

���#��� !���#���� !��#��� ��� ���� ������� ���#���

��� ��� ������ �����% ������ ���������� ��� ���� �!&���

����� ���� ����� �� � �� ���� �!&��� �� ����� �������

���� �!&��� !� ���������� ��� ���� �� ��� �������� ���(

�� ������� ������*�+% 7���� ��� �� ����� �#� ��� �� #��� ���

����� �� #���� �����% ������ ��� ���� ��� !���#����

��$ ���� �� !���� �� ������ ���� ���� ��� ��� ���������

� ��� ���� ������� #��� ������� � ����� ��������%

,����� ������� ������� ��� ������ �������� �� ���

���������� ���� � ���� ��� ��� �� !� ���� ������ ���

�� ����� �#�� ���� ��� ������� ��������� �����%

7��������� � � �!&���� �� �� ����� � ������ ������! ����

������ ��� ��������� ������ �� ������� �� � !���"������

���� ����� ������% � ����� ���� !� ������ � ������"

��� ����� �� ��� ���� !��#��� ��� ����� ��� ��� ������% �

������ � ������ #��� ��!���� ������ ���� ���� �� ���

������ ����� ��� ����� �� ��� ����� �� ������)� ���

��������� ������������ ���� ��� ��� ���#��� #���� ����"

������� ��'� ��� ���"���� :�, ����������% 7�� :�,

���������� ��� ��������� �� ����� �� ����� � ����!��

���� ��� ���� �������� -; *-..-+ <=>?<->

.=<.">@@<(.-(A " ��� ����� ������ � -..- � !������ !� /������ ,���� 0%�%

�551 ,.=<.">@@<*.=+..<=>">

###%�������%��(�����(����

� ������������� � ����%

" #��$ �����% �=B �%�!�%�� *�% ������ ��+%

Page 2: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

����� ��� ����������"���� ����� ���� ����� *��C+% �!&��

���'��� ��9����� ������ ��� ������ �� �������� �����

����� ��� ���������� �� ������� �� ��� � ����� � ��������

��� ���!�� ��"������ ����%

7�� ����� �� ������)�� �� �����#�% 5� ,����� -� #�

������� ������� ������� �� ��� � ������ ��� ���������

����� ����� �����% 5� ,����� >� #� ������� � � �����

��� ���� ������ ������� ����� #��� ��� ������ ��� ��� ����"

�������� ��� !���#���� ������ ��� ��� ���� ���� �����"

���� ���� ��������� ��������% ,����� < �����!�� � �������

��������� ���� �� !���� ����������� �� � � ��������� ���

��� ���� ������� ��� ��% �������� #� ������� � � ��� "

����� ��� � � �� #��� �� ,����� ;%

� ������ ����

,�������� ���� ��� � ������ ��� ��� ���� ���#���

!���#���� ��� ������� ���� �� � ���� �� ��� ������ ����

���� ��������� ���� ��� � ������ ����� �������%

����� ������ ���� ������� �� �������)� �� ��� !���'��

�� � ������ ��� ��6 ��� ����� !���� �� ��� ������� 0����"

��� ���� D=?<E 7�� ���� �� ������ ���� ���� ��������

#��� ��� ����� � ��� !������� ��� � ������ �������

��� ��� �� � � !���#���� ��'���� ���� #��� ��� ��$ ���

������ ���� �� ����% ������� �����$ � �� ��� ������ !������

����� #���� ��� ����� � � ����� ��$ ���� ��� � !���"

��� ������� ��� ������ � ��# � ������ ������ �� ��� ��� ��

��� ������� �� ����� #��� ��� ��$ ���� �� ��� !���% � ����

!���#���� ��'���� ����� �� ���� �� ������� D;�@E% 5� ����

������ ��� !��� �� ����� ��� ��� �� �#� ������� 3

������ � ��� ��� ������ *C�+ ����� �� ��� ��!������� �� �

C� ��� � ������� ������% � C� ������� ��� � �� ����

���� ����� �� '���� #���� � ������� ������ ������� ����

��� ������� ���� �� ��� ���� ���� ��� ����� ���� ��� ����� ��

#��� ��� ������ &��� ��� C�% 7�� ����� ������ !��� ���

���� ��� ��� ������� ������ ��� ! ����� ��� ������ #����

������� !�� ��� ������% ��� ��� ���� �� ���� ����� ���

����� �#����� �� ��� ! ������ ��� ��� � ������ *C8+% F �

�� ��% D;E ������� ��� ���������� �� ������� #��� ������

!������ ��� �� �� ���� ������� #�� �!�� �� � ����� �� �

��6 �� � � ������ ��$ ��� ����� ��� � ������ �����

��'� ������% � ����� ������� �� ���� ���� �� !� �� �� ��

C��% DGE� #���� ��� � ����� ������� ��� ������)�� �������

����� #��� ��'��� � ������� ����# !����� #��� ��

�� ���� ��'���� �� ����� � ��# C8 ������ ���� ��������

������% �������� C��% DHE ������� ��� �!�� �����$ � ��

����# �����"��������� ������(��� �����"��� �� ������

������ �� ����� !� ������ ��� !������ ������� *���% =+%

7�� ����� ������� !��� �� ������� �� ���� �� ���� ��"

���% 7����$ �� ����� ���� ����� #���� ����� *��������

���������� ������ ����� �����$ �� #��� ����'�"

����� �� �� �� ��� ��� ��)�+ �� ������� �!&��� ���������

�� ��� �������� ���(�� ������� ������*�+% ,����������� ��

��� �������� ������ �� ������ !� ��������� ��� ���� ����

������� ���� ������ *�7�+ �������� ��� ������������ ��

��� ������� ������ �� ������ !� ������� ����� �� � ���"

��� ����� �����%

� ��"����� ���������� ��� ���� �� � � ���� �� ���� ��

��������� �� C��% DIE% J�� ��� ����� ��� ���� �� ���������

�������� ���������� �� �������� �� �!&��� !���� �� �������

������� �� ��$ ��� ���$ ����� ������ ������ ��� �����

������ ���� ����� ��K �� �CK �� � ���"��$ ��� !����%

7��� �� �� ���� ��� ��� ���������� ����� *�CK ��

��K+ ��� ��� ���� ��� ��������� !�� �� ���� �����

��� ������� ������� ��� � �� ��� !� ����� ��� ������"

����% ��� ���� ������ ��� ��� ��� ���� !������� � ����� ����

'�� �� � ��� �� ��� ��������� ������� ����� *��� ����

���'� �����+ #��� ��������%

5� C��% D=.E� ��� � ����� ������� � ����� ����� ���

�������� ������� ���� *��������� �� ��� �������� ���

������� �������+ � � ���� ��� &'�$�� �� ��� ���� ������

�� ������������ �� ��� ��� ������% 7��� ���� ��!��� �� #��� �

'��"������� ��� ���������� �������� ���� ����� ���������

��� ����� �� ���� ��� ���������� ��� ����� ��� ��� ��������

�� ��� ����% 7�� ����� ��� !��� �������� #��� ��� ���� ��

!���� ������� �� ��� ���#��� ! � ��� #��� ��� ������� ����

�� ������)� ��� !���#���� �������� � � �� ��� ������ �����%

,������� ����� �� ���� ������ ��� ��� �� ����� ��� ����

��� ��� ����� �� � ����� ��� $ ����� �� ���� ����!�� ��

!� ����!�� ����� ��������� ��#��� �� ��� ���� �����

#��� ����� !� �������!��% �������� ��� ������� �����

#���� #��� #��� ������� ������� �� ������ #��� �� ���

�������� �� ���� ��� ��� �������% ������� #��� ����

�������� ������� ����� �� ����$���� D==E% 7��� �����

#���� ��� � � ���� �� ������� �� � ��L ��� ��� ��!����

���� �� ������� !� � ������ ����$���� #�� ���� ���

��� ���������� ��������% 7�� ���� ����� ���� ��

� � �� ��� �!&�� �� �� ������ !�� !� ��� �����% �����

���� ����� ������ ��� �� C��� ��"!���� ������

�� D=-E #��� �� ��� �� ��� ���������� �� ���� ���

�� ��� ���% C0� ���������� #��� �!&��� *������� ��

#����+ �� ��� � � ���� ��� ���� ��� !���#���� �� ���

��� ��� �������� ����)��% ���'� ����� �� �������� ��

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3<=<

���% =% 5�� �������� �� � � &���� ���� ���� ��� ����� ����� ��������%

Page 3: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

C���% D=>�=<E% ����� �� ����� ��� ���'� �� ���� ���

����� � ������ ��� &����� �� ��� ���#���� ���� ����� ����

��� ��� � ��� ��������� ������������ ���� ��� ������

�����%

5� ���� ������ #� ! ��� �� ���� �� ��� ����� �� ��� � ���"

��� ������� ���� �� ������)� ��� ��������� !���#����

�������� � � �� ��� ������ ����� ��� ���� ������� � �������

����� �� #��� ����� ��� ���� �� � ����� � � ���� ���

���� ��� !� ��� ���� �� !� ������������ �� ��� ��� ������

��� ��� �����!�� !���#���� �� ��� �����%

� ������� ������� �� ����� ��������

5� ���� ������� #� ������ � ����� #��� ��!����

��'���� ������ ���� ���� �� ��� ������ ��� !��� ���'�

��� ������� ����� �� � ����� ������ ���� �� ��� ������

���������� ��� ��$ ����%

� � ���� �!&���� ��� !� ���� ����� �� �����#�1 ���� �

��� �� ���� ������ ��� ����� �������� ������������� ����"

��)� ��� ������ ���� �������� � � �� ��� ������ ����� ����

� ��� �� '��� ������ � % � ��� �� ���� ��� ���#��� ������� *�%�% &�����" ��� �����"���� ����������+ ��� ���� ���

������ #��� �� !� ����� ����������� ��� *�%�% � �� ����!��

�����+% ,����� < �������� #�� ����� ���������� ������

��� ������� �� ��� ���� �� ��� ���� �� ����������%

7�� ��������� !����� ���� ���!��� ���� ������ ��� ���

���� ��� �����#��� �!��������1 ������)��� ��� ������

!��!��� ���� �� �$ ������ �� ������)��� ��� ������

!��� ��� ����� *0FC+ �� ��� ����� ���� � ���� ����� ���"

� ���� ��������% 7�� ���!��� ���� ������ �� ��'��� ��

,����� >%; ����� ��� ������� ���������� �� � � &���� �����"

���% 7�� �� �� �� '��� ��������� �� � ������ ���� �����%

7���� #� ������� � ����������� � ��� �� ���� ������ ���

������� ��$ ��� ��������% � ��# �����!� ��� ����� ���"

� ���� �������� #� ! ��� � � ����� ��%

3�2� (+�#�5�� 6��� +�����!

���� ��� ���#���� ��� ������� ������ �� ���

����� �� ������)�� !��� ������� DHE� #��� ���� ��

������)��� ��� ������ ����� � �� � ���� *�%�% !��!���

����+% 0�������� ����� ��$ ���� ��� !����� �������� �� ��

������� !���� !����� ��$ ������ ������ � ���� �� � C8 ����

��� �����% 7�� ������� �� '��� ��� ����� 6% �����#��� ���

��������� ���� C��% DGE� ����� �� �� ������� ������!

������� ������� ����� #��� �� �� ���� !���#���� ��'����

�� ����� � ��# C8 ������ ���� ���� ������%

7��� ����� �� �� C8"���� �� ��� �� #��� � C8 #��

������� ��� � ���"C8 ���� �� ��� �� #��� � C8 ��� ���

!����% 7�� ������ !��!��� ����� � �� �� ����� �� �����

�� ��� ���� �� ��� ��������� � �!�� �� !���� �������� ��

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3 <=;

���% -% ������)�� !��� ������� ��� � ������� �������% 7��� ����� ���#� ��# ��� �������)�� !��!��� ���� ����� #��� ��� ��)� �� ��� ������� #����#

� ��� ��������� ������ �����"������ ����� �����#��� � ������� ������! ���� � % 7�� � ������ �� ��� ���� ����� � �� I. ���% 7�� !������ ������� 6 �� ��� �� = ���%

Page 4: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

��� ������ �������� !��#��� �#� ��&���� C8 �����

����� �� ������ ��� ��� ���� ������� !��#��� C8 �����

� �=� �6���- � �=� �6�6�� � -�6�

-6� �-6-

=� �6

�=�

#���� �6 � �6�.� ������� ��� ���!�!����� �� ��������� )�����$ ��� �� � !��� �� � ������ 6 *����� !���+�� �� ��� � ������

�� ��� ���� ��� � ������� ��� ��������� ���� �� ��� ���� �����%

7�� ������� ������� #����#� �� ������ !� ���������������

��� ������� ��� ��� �� �$ �� �� .% 7��� ������

� � �6 ���������������������������66

- � -�=� �6�6��

6�=� �6� �-�

7��� ����� � ��������� ����� � ������"!���� �����"

$ �� �� ����� �� ������ !��!��� ���� ��� � ����� �����

�� ��$ ��� �����% ���% - ������� ��� �������)�� !��!���

���� *���� ��� ��+ ��$ ���� !� ���� ����� ��� � ��� �������

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3<=@

���% >% ������)�� !��� ������� #��� ���'� �����% � C�� ��� ������� �� � ������ 7"! ������ �� ���� �M�% � ����� ��$ ���� �� ����� �� ���� = � ���=� ���7�� ������� ����� � �� � � ���� � � � � �

���% <% ������)�� !��� ������� #��� ��� #���� � ���'� �����% 7��� ����� ���#� ��# ��� �������)�� !��!��� ���� ����� #��� ��� � ������ �� ���

!������ ������� 6 *� ������ �� ��� ���'�+ ��� ��������� ������ �����"������ ����� � �����#��� � ������� ������! ����% 7�� � ������ �� ��� ���� ����� �� I. ���%7�� ������� #����# �� ��� ��� ���� /$% *-+ #��� � !���� ������� !� � � 6 #��� � ���'� �� 6 �� ����%

Page 5: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

������� ��������� DGE ��� ��������� ������� ��$ ��� �����

*���� ��� �6 � ��6�+ ��� � !������ ������� 6 ��� �� = ���%

������)�� !��� ������� ������ � ��������� �������

�������� ��!��� �� ��� ������� �� ������ ������ *����!��

�����+% �� ����� ��� ������ ��� ������� 6 ��� #���

��$ ���� ��� !������ ��� !����� ��� ���������� ��% 7����"

����� ��� � ����� ���������� ��� ����� �� ������ �� �����

*��,+ �� ����� �����% 5� ��������� ����� � ������"!����

�����$ �� ���� �� � ������"���!��� �� ����% 5� ��� ������"

���� #� ������� �� ��������� �� ���� ����� #��� ���������

��� �!�� ���!���� ��� ��� ���� ���� 9���!�����%

3�,� �����$ ������! �++$��� � 6��� +�����!

� ! ��� �� ��� ������)�� !��� ������� ���� !� �����"

� ��� � ����� ��� �� ��� ���� ���� ��� ������ ����� ��

��� ������ �� �% � ����� ��� ��� ���� ������� ���������

�� ������� ��� '��� 6 ���� �� ���� �� ��� ����� ��� *�%�%

!������ ������+% 7��� ��� ��� ����� +��#����$� ���� �

+��78 �� 6 ���� �� ����% 8������� #� ������ ��� �����

��� �� ���� ��� ���� �� � ����� ��� ��� ������ �����% 7���

��� ��� ��� ������ ��� C8� �������� � � �� ��� ����� ���

��$ ����� !� ��� ����� ��� ��� �����!� �������� ���� �� ��%

7��� ������ ������� ��� ������ ��������� ����� #����

*�+ �� ���������� ��� ���� ��� ���#���"���� � ������� *��+ ��

����#� ��� �����"!���� ������ ���������� *����������� �

����� ���!�������+ ��� *���+ �� ��� ��� ��������� �� �������

��� � �!�� �� ������� �� ������� �������� �� � ����

�����% 7�� ������ ����� �� � ����� �� �����������% 5�

��� ���������� #� �� ��!'$�� ������$ ��� +��� ������$

������� �� ��� ��� ��� ���� � �������%

� � ������� �� ��� ������� !� ���% >% 7�� ����� ������ ���

���� ���� ���� �������� ���=� �� �� � ������ 6 ���� �� ����%

��� �� � ��$ ��� ������ �� ��� ����� �� ���� = � ���=� ���7�� ����� ����������� ������ ��������� ��� ��$ ����� �����

�� ��� �����% ��� �� ��� ���� ����� C� #�� ������� �� ����

�#��� � = �� �� �������� � �!�� �� 6 ���� �� ����% �9 � ��

� � ���� � � � � � ��� ����� &���� ��� C� �� ���� � ���

������� �� ���� �� �� ��� ������ #��� ! ����� ��� ������

#���� ������� !�� ��� ���'�% ���� �� ���� �� ��� �����

��$ ���� � ���� �� � ������ � � ��� ������ �� �� �� ���

�����% F�#��� �9 � � � � � � ��# C� �� ��� ����� ��

� ������ � � 6 *��� ���'� �� � ������ 6 �� ������� �� ���

�����+ �� ��$ ����� ���� ��� ����� �� ���� �� 5� �������

��� ������� ��$ ����� ���� ��� ����� ��� ����� �� ���

������ #��� ���������� � ������ �� ��� ���������� ����

�� ������ ��� ������ ��������� �!��%

7�� ������ !��!��� ���� �� ��� ��� ���� /$�% *=+ ���

*-+ !� �������� � #��� � � 6� ���% < ������� ��� ����"

��)�� !��� ������� �����$ � #��� ��� #���� � ���'�

����� �� ����� �� ��� ��$ ���� �������)�� !��!��� ����

��� � ��� � ������ �� ��� ���'� 6 �� ��� ���% � �����

��� �� � ������� ������ ������ � � ���� �6 � ��6�� 7��

�#� �����$ �� ������ ������������� ��� ���� �������)��

!��!��� ���� ��� ����� �� �� �� 6% 7�� ��������� !�����

������!�� ��� 6 � =. ���� ����� ��� �����$ � �������

��� ���� ���������� ����������� �� ��� ��$ ��� ���� ���

!������ �������� 6 � =; ���� L��� ���� ��������� 6 ��

�$ ������ �� ��������� ������ ��� ����� ����!�� �����

*#���� � ���'�+ �� ��� ��� � ���� *#��� ���'�+%

L��� ���� ���� ��� 6 � � �-� ��� ������� ������� #����#

�� )��� ����� � .� #��� � ���'� �� ����% 7��������� ����� �� ��

�� �� � 6��=� �6�

6� �=� �6��

7�� ���#!��� �� ���� �����������#��� ��������� ���

�#�����% :��� ��� ���� �������� ��� ��$ ������ ����� ��

��� ����� � �� ��������� � �� ����� �� �����

�������% 5����� ��� '��� ����� �� � !������ ������ #���

��� ������� ��������� ��� ��������� �� ��� C� ��� �� ���

����� #��� #��� !� ������ !� ��� ���� ������� �� ��� ����

!������ ������� #��� ��� ����� ������� !�� ��� ���'�%

������� ��� ����� ! ���� � �� ��������� � �� � � 6

���� �� ���� �� ��� ��������� ���� �% 5����� ��� ����� � ��

! ���� ��� ��"����� C� #���� ������� ��� ���� �� ����"

� � ��)� �% 5� ��������� ��� ���� ����� �� ��� !������

������� � �� ����� � �� 6 ����� ���� �� ����% 7� �� � ��� � 6��� #��� ��� ��� !� �������%7��������� #� ������ ���� '��� ������� !� ����������

��� �#+����� ������� ����� �� ������ *�+ ��� ���� ���� ��

*��+ ��� ���� ��� ��� C�% 5� ��� '��� ���� ��� ����� ����"

������ ��� ���� �� ������ ��� ���� �� ��� ������ !� �������"

���� ����� ��� ��!� �������� �� �� *��� ����� ������� ����

� �� �#� �� ����� �������+% 5� ��� ����� ���� ��� �����

���� #������ �� ����� �� ����# ��� ��$ ������ ��������� ��

��� ����� ���� !�������� �� ��� �� ��� ������ *��� �����

������� ���� � ������ ������+%

� ��# ������� ����� �#� ���������� ���������� ���

����� ��� �$ ������ ������� �� ��� ���������� �� ��� ������

!��!��� ���� � ��� ������ ��� � ���� ; ��� ���

����� ! ������� ��$ �������� �% 7�� ���������� �� ��� ���

�$ ������ ��� ��� ��������� ���� � � �� ���� ����������

��� �� !� �� �� �� C��% D=;E%

3�3� �����$ ������! �9 +��� ��$�

7�� ����� ���������� ��� ����� ������ �� ��� ����� !�

����� ��� ����% ��� ���=� �� ������ � !��� #�����$ ���� � ���� �� � ! ����� �� ��� ������� 6 �� �6% �� ��

��� ����� ���������� #��� ���� �������� ��� ��� ����=

��� ������ ������� ��� '��� ��$ ���� ������� ��� �������� ��

�� ��=� �� ���� ����� �� �� �#��� �� #������ �� ��� ����� ���

��$ ���� �� ��� ��=�� 5� ����� ��� ��$ ����� �� ���� ��� ���� ���! ���� #��� ��� ��� ��$ ���� �� ���=� �� ��� ������ ! �������� �� �� ����� ��$ ���� �� ��� ��=� ��� � !��$ ������")��� !�����% /��� ���� ����� �� � !��� #��� )���

��$ ����� ��� ! ���� �� �������� ��� �� ��� !��� ��������

�� ��� ��� ������ �� ��� ����� � !���%

0� ����� ��� ����� #� ������ ��� �� !���#���� ����

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3 <=G

= 5� ����� �� ���� �� ����� ��� ���� ������� #��� �� !��#��� �� � =�6 ���6%

Page 6: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

��� ����� ������� �� ��� ����� � �������% 7�� � �!��

�� ���� ! ����� �������� ���� ��� ������ �� ���� �� ����� ��

���� !� � *����� �� C��% D=;E ��� �������+

� � 6��6� �

��=��=� �6��

�-

� �6 �

��-

� �

<�=�-< � =��=� �6�-�<�=

6

�����

��>�

7�� �������)�� ������ !��!��� ���� �� �� �� �

�!������ ����

�� �� � �� � 6��

6�=� �� �

#���� � �� ��� ���� � �!�� �� !����� !��#��� �#� C��

��� �� ������ �� C��% DHE ��

� � �

6� �6�=� �6�

L��� ���� ��� ������ #�� #� ������ ��� �� � =� �����"��� ������� �� ��� ��� ������ � ������ �� ��� ������ �� ����

��� ���� ! ����� �!������ ��� ��� ������ �� � � = ����� !� ��� �� ��� ���� � � = �������% 7��� �� !�� �� �� ��� ������������� !������ ������� ���� �������� � C�% C�$ ���� ��

���� !������ ������� �� ��� ��$ ��� ��� ���� ��� #���

����$ ����� ������� ��� ! ���� �6� -6��#��� #��� !� ������

!� ��� ���� !������ �������% 7��� �������� � ��# ��� ��

���� !��� ��$ ���� �� ��� ����� �� �����!�� �������%

7�� ��� ! ���� � ����� #��� ��� ��� ��� ���'� ��

� ������ 6� �� ���� !� /$% *<+ !���# C��% D=;E%

; � 6 � 6�

6

� � =

� ��=� ��

��6� �

��=�=� ���� �

6� ���

�����

� �<�

7�� ����� ����� ����� �� ! ���� ��� ��"����� C� #����

������� !�� ��� ����% ���� ������ �� � !������ ������

! ���� �� ���������� 6 ���� �� ����% 7� �� � � �� � 6������% ; ���#� ��� ��� ���� �� ��� �������)�� !��!���

���� �� ��� � ��� � ������ �� ��� ������� #����#� ����

��������� ������ �����"������ ��$ ��� ����� � �����#��� �������� ������! ���� ��� !������ �������� 6% �������� ���

������ ��� ������� #����# ��� ��� ��#�� ��� !��!��� ����

��% 7��� ��� ��� !��!��� ���� ��� �� ������ ����!�� � ����"

� � �� � ��� � ������� #����# � ������ #����� �.� � �6�� 5����� ��� ������ ��� � ������ �� ��� ������ ��� ������"

��� ���� ! ���� ��)� ��$ ���� �� ��� �����%

���% @ ���������� ���� ������% L��� ���� ��� � � H� �6

����� �� )��� ��� ���������� � � � � 6 ����� �� ; � � *6

����������� ������ ��� � � 6 ���� �� ���� �����������

! ������+% 7�� �������� !��#��� ��������� *���'�+ ���

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3<=H

���% ;% ������� !��� ������� #��� ���'� ��� ���� �����% 7��� ����� ���#� ��# ��� �������)�� !��!��� ���� ����� #��� ��� � ������ �� ��� �������

#����# � ��� ��������� ������ �����"������ ����� � � NH� .�-;O ��$���� �����#��� � ������� ������! ����� ��� ���'� � ������� 6 � N=� =.O ����

Page 7: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

��������� ! ����� �� ���� ���#�% 5�������� ��� ���'� � ��"

���� ����� �� � ���� �� �������)�� ���� *��� ���% ;+ �� ���

������� �� ������ ! ���� � ���� *��� ���% @+% 7�� ��� ��

�$ ������ ������ �������� ���� ��� ������� ��� ���� �� � �

������)����� ���!��� �� � �� ����� ����� �� ��� ����� ���

�� ��������� ��� ��% � ���!����� �� ���� �� ,����� >%;%

�������� ���� ���� ��� ����� �� ����� �������� ����� �� �������

!� ��� ����� 6� %

3�1� �����$ ������! �9 +��� ��� ��!'$�� ������$

5� ���� ������ ��� ����� ������ � ������ ����� ������

���� ��� �����% 7�� ����� ���� ���� ���� ��� C� ���

���#���� �� �� ��� ������% 7�� ����� ! ���� ��$ ������� ��

)��� �� ���� ���% ,��� ��� ����� ����� ��� ��� ��$ ���� �� ��

������� �� � � 6 ���� � ������ C�� �� ��� �� �������� �

�� ��� ! ���� �� � �� �� � 6� ����� ����� � ��� ��������� ���� ��� C�� ��� ��� ������ � ������ �� ��� ����% 7���

! ���� �� ��$ ���� ��� ��� ������� �� ��� C�� #��� ��

��������� ���� �� � =� ��������% 7�� ��)� �� ���� ! ������� ��� C� ������� �� ��� !������ �������� ���� ���

���")��� ��$ ����% 5� ����� ��� ��$ ���� �� �� �������

���=� �� ���� ��$ ��� � ���� �� �� � =� ! ������ ���� �6

����� �� !� ! ������ ���� ��� ������� ������ #���� �����

��$ ���� ��� ������� !�� ��� ���� ���(�� ��� ���'�% 7��� ��

���������� �� #������ �� ��� ��� ����� � !������ �������

��� ��� ��$ ����%

7�� ����� �� !����� ��������� #��� �� �������% , �����

����� ��� '� !������ �������� *���= � ��� � � =� ;+ ��� �6� ���� ��� � � <6� 7�� ������� �.� =� �������� ��� C� �� =%7�� ����� ! ����� 6 ���� ��� C� �� ��������� ����

��$ ���� �� ���� ������� ���� ��� ������� !�� ��� ���'�%

, ����� �= � -� ��� ��$ ����� ���� �� - ��� ����� ����

������� ! ���� �� �� ��� ! ���� ��� ���� ��� ��$ ��� ���

����� ��� ��� ���� !����% , ����� ��� ���� �#� ��������

�� ��� ��� ��� ��$ ���� ��� ��� '��� ������� �< � ;� ��� ���$ ���% �� ;� ��� -6"���� �� ��� ! ���� �������� !� ���

'��� �#� �������� #� �� ��� ������ #��� ��� C� ���

#��� ������ ��� ������� �>6 � ;6�� 7�� '��� ���������$ ���� ��� ! ���� �� !� ;6 ���� ��� �� �� ���� ����� ����

! ����� �� ��)� 6� �� ��� �� ��� ! ����% 7�� ����� ����

������ ��� ������� ���� !���� �� ��� �������� �6 � -6���� �-6 � >6� ���� ��� ����� #���� ������� ��� ��������;6 � @6� ���� ��� C�%F��� ������ #� �� �� ! ����� ���� ��� �������� !� ���

������� �� � ��� � !��$ ��� ��������% /�� C� ��� ��� ��

��� ����� �� ��� ������ �$ ������ �� ��� �� ��� ! ����

*;+ �������� �� ��� �����!� ��� ��� ��� ������ �� ��� ������

�� !� ����������� !� ��� ����� !� ;% 7����� ���� ����

�� ��� ��� ������ !��!��� ���� �� ��� ��� ����� �����

� ������ �� ���� !� C��% D=;E

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3 <=I

���% @% ������� !��� ������� #��� ���'� ��� ���� �����% 7��� ����� ���#� ��� ��� � ���� ��� � ��� � ������ �� ��� ������� #����# ���

��������� ������ �����"������ ����� � � NH� .�-;O ��$����� �����#��� � ������� ������! ����� ��� ���'� � ������� 6 � N=� =.O ����

Page 8: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

��

�� � 6�� =

��=��� �� � 6�� �� � =�;��

#���� � �� �!������ ����

� � 6�=� �����6� �

��=

��

<�=<�<�=

��� ��� ��� � ���� ;� ��� ��� ��� �� � =� !���"��� �������� ��

;� � 6��6� �

��=��=� ��� �

6� ����

7� �!���� ��� ��� � ���� ;� ��� ��� ����� �����

� ������� #� ������ � ������ ;� !� � � 6�� � =� �� �� ����� ��� � ������ C�� ���� ��� ���� ��� ������ ���� ��� ��

#��� ��� � ������� �� ;�% 7��������� �� #� ��� � ��$ ���

�� ���� ������ ������� �� 6 *�%�% �6 � .+� #� ��� � �������� #���� ������ �� ������%

7�� ���� ��� ����� �!� � �� ��� �� ��� ��������� ����� 6� �� �� ��� ����� � ����� ���� �� ���� ����� �� #���%

F�#���� ���� ����� ������ ��� ���� ��������� ! ���� ��

��� ����� *������ ���������� �� � ��� ��� ��� ������+� #����

��������� ��� !��!��� ���� �����'�����% 8������� ����

����� ��� ��� �� � ������ ������ �� ��� ������ ��� ��$ ����

�� ������� ���� ��� ����� ���� *�%�% � � .+� #��� ��������� ������� #��� � ���� �� ��������� � �������� ������ ��

�������� �����% 7��� ����� �� ��� ������� �� 5������

������ D=@E #���� � � 6 �� ��� ������ �� �� �������% 7��

��������� �� ���� ���� ������� �� ���� �� ��� ����� ��� ��

������ ��� �� !� � � �� ��������%

3�-� �'$�+$� ��

7�� � ������ ������ ���!��� ��� !� ���� ����� ��

�����#�1 =�>�� � ��� �� ������ � � ��� � ��� �� � ����������� ��������)�� !� ����� ��������� ���� ��� � ������ ��

��� �������"!���� ��$ ��� ���!�!����� �6�7�� ��� � ���

N6����O�= � � � � ���� #���#�5� ��� ��������� !��!���

���� � ����= �� '���� ��� ���������

��� ;� � ��

�������� ���� ���!��� �� !� ����� �� �������� ������"

)����� �����$ ��% F�#���� ��� � ���"����������� ��� ��

����� �� ��� ���������� ��������% 7��������� #� �������

� ������'����� #��� ������ �� ��� ����� � �!��������

���� !��� �� ������� �� ��� ���'� � ������ 6� �� ��� �������

#����#�� ��� ����� � ��#��� ��� �� �� � ��#�� !��!��� ����

� ��� � ������������ ������� �� ��� ��������� ! ���� ;��

����� #� ��� ���#� ���� �� � �� !� � �� ��� 6� � ���-�

7���� �!��������� ���� �� ��� �����#��� ������'�����1 #�

�������� � 6� ��� ��� 6� � ���-� 7��� ������'����� ��������

�������� ��� ���������� �� � � ������ ! � �����������

�������� ��� ���������%

� ��# !���9� �����!� ��� ��������� !���� �� ��� �!��

������'�����1 ������ #� ������ � ���� ��� *�%�% � ��� �"

��"��� ���+ !� #��� ��� ���'��� 6� #��� ������ !� ��������

�� ��������% 7��� #� �� ���� ��� ���� ������ ��� ���� �

�� ��� ��� ������ !� ��� �������� ��)� *������� �� ��� ,�CK

�����$ �+% ��� �� ���� ��� ��� 6� ��� '��� ��� �� ��� �

��������� � � �!�� �� ���� ���� ���� ��� ���'� � ������

6�� 7��� � �!�� �� �������� ������������ �� ��� ���� �

�� � ��� ����� �% �������� #� ������� ���� ��� � ���

� ;� ��� � ������� ��� � �� ����� �����$ � #��� ��� �������

!��� ������� #��� ���'� ��� ���� ����� �������% �

��� ��� � ������� ������! ���� �� ��� ��$ ��� �����"������

������ � P��� ������! ���� �� ��� ����� ��� ������ #��� ���� �

���������� *���� #��� ��� �� ��� ������+� � ��� �� =..

����� #��� ������� ��������� ����� ��� � �������

�������� ������! ��� ��� ���������� �;@� =;..� �!�� ����=;� I.���� ���� ��� � ��� ��)� � ����� ����� ������� ������� � � �� ��� ��� ����� ��)��% ����������� ��� ��� ���# ����

��� ���� �� !��!��� ���� �� �������� � *���� �������"

������ < �� H ����� ��#�� ��������� �� ��� ��������� ��

��� P��� ������! ����+% 8������� � � ����� ������� ������

�� ������ �� ��$ ��� ���������� #���� ���� �� � ���#� ���#"

!�� �� � � �� ����� �������%

5� ��� ���������� #� ������ ���������� ��� ������� �����"

���������� �� ��� ������ �������� �� ���� ������%

� ��������� ������

5� ��� �� ��� ��������� ��� ����� ������ ��� �����

��$ ����� ����������� ������ ��������� ��� ���'� ��� ����

!����� ����� �� � ��� ����� !����% �� ��� ��� �� ��� !����

��� ����� ���������� �� � C� ����� �� !� ������� �� � ����

����� �� !� ��$ ����� ���� ��� ������ ������ !���� �� ���

�� � �� � ��� ��� ���� ��� ���������� �� ,����� >%

7�� ����� ���� � �� ��� ������)����� ��������� �����!��

�� ,����� >%; ����������� �� ��������� ��� ���'��� ����

���� �� !� ������ �� ��� ���% 5��������� ��� ��� ������

� � #��� �7� ���'��� �� ��� ���� ��� ��� �����% 7��

������)����� ��������� ��� !� ��������� ������ ������������

#��� ��� ���#��� ����)����� �� ��� ����� ����� !���# �

������ ��������� �� #��� ��� ���� ���!�!������� �� ������

����� �����'�����% 5� ��� ����� ��� ��������� ��$ ���� ��

�������� �� �6 ��� ��� �� ��� ������� �� ��������� ��� ������

�� ��� ���'� �� ��� ��� �����!� ������)� ��� 0FC% L���

���� ��� �� � �� �6 ������ #��� ��� �� � �� 6% 7�� !�����

��� ����� 6 ��� ��� ������� �� ��� ���!�!����� �� ����� )���

��$ ���� �� ��� !���% ����� � ������� �� ����� !� �������

�� ��������� ��� �� � �� �6� �� � ������ �������� #�

� �� ��� �� ��� �����"������ ��$ ��� ���� �����#� � �������

������! ���� ��� ���� ��� �����"������ ���� �� ��$ ���� ���

� ������ ���� #����#% � ���� � ���� ! � ������

������ #� �� !� �� ���� ��� �����"������ ������ '� �� �� �

#���"���#� ������! ���� ��� �� ��� ������������ �� ���

������! ���� �� �������� �6�

7�� ������)����� ��������� ���������� ��� �� � �� ���

���'� 6 ��� ��� ������ ���� ��� ���� ���!�!�������% 7��

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3<-.

Page 9: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

����� ���� ������ ��� ��� �� ��� ��# ����� ��� ��� !�

��� ���������% ��� ��� ���'��� ������ �� ��� ���� ��

������� ����� �� ������ ���� ��� �� ��� ����� ��������%

7�� �����#��� � !������� �����!� ��� ��������� �� ���

����� ��� ��� ����� ��������� ������ �����!�� �� ,����� >%

1�2� ����� +��78 ��$�

7�� ����� ���� ������ ���'��� �� �����% ��� � ��$ ���

�� ������� ��� ����� ��� ���� � �� ����� �� �����

������� �� ��� ����� 3 ��� ���'�� ��� ���� ������ ���

��� C�% 5� � � ������ �� ���������� ���� � ������ ��

��� �� ������ ��� ������ �#�% 7�� ����� ������� �� �����

����� ��� ������� ���� ��� ����� 3 ��� ���'�� ��� ����

��� ��� C8% ���� ������� !�� ��� ���'�� �� ���� ��

������ ���� ��� ���� ������� �� �� ���� ��� �� �� ���

���� ���� ��� ������� � ������% 7�� ! ���� ��� !� ���

����� �� �� ���� �� � 6���

1�,� ����� +��78 ��� +���

5� ���� �������� ��� ����� ���� ���� ���� ��� �����

!������ ��� ���'�� ��� ������� ����� �� ��� ����� �� � ��� "

��� ��� � �!�� �� ������� �� ��� ����� �� �#�% ��� ���

����� ���� ��� ������� �������� ��� ����� ��������� �� �����"

�� ��!��� #��� ����� ����������� �!� � #��� �������� ��

��� ���� ��� ������� ����% /�� ������� ! ���� �� 6 ����

���� ���� ��� �� �������� �� ���� �� ����� ��� ��$ ���� !����

����� ���� ��% ,��� � ���� �� !� �� ����� ���� ����� #�

�����6 �������� �� ��� ������� ��!��% 7�� ��� ����� ���

��� ����� �� ��������� �� ���% G%

/�� ���� � ��$ ��� �� ������ !� ��� ������ �� ����"

����� ��� ��$ ��� � �� ������� ��� �� ��� ���� ��������

���� ���� ��$ ��� �����% 8������� �� ��� ��� �� ��� !����

��� ����� ���� �� ��� �� ��� !��� �������� � C� �� � ����%

5� �� �������� � C�� ��� ����� ��$ ���� � ����� ������ ����

��� ������ ����� ��� ����������"���� � ������� �� �� ��� ���

������ �� ��� !���% 5� ���� �� ���������� #��� �� ���

��$ ���� ���� �������� ��� ������ ����� ��� ������ ���

��������� �������� ���� ��� ����� ��� � ����� ����

������% 7�� ������ ��� ��� � ������� ! � ��� ��������

�� ��� ����� ������ ���� ���� ���� ��� !� �� ���������

������ �� ��� ����!�� �� ��� ���'�% 7�� ����� ���� &����

��� ��� ��$ ���� �� ���� !��� �� ��� ������� C�%

7�� ����� ������ �#� ������� �� ���� ��� 3 ��� ����

��� ��� C�% 5� ! ����� ��� C� #���� ������� !�� ��� ����%

7�� ����� ��� ! ���� � ����� � ������� �� � � 6 ����

��� C� #���� �� �� ������� !�� ��� ���'� ��� ��� ����%

1�3� ����� +��78� +��� ��� ��!'$�� ������$

5� ��� ����� �������� #� ��� �����'����� �� ��� ��$ ����

����� ������� ��� ���� �� ��� � �!�� �� ��� ������ �

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3 <-=

���% G% ��������� �� ��� ����� ��� ������� -%

���% H% ��������� �� ��� ����� ��� ������� >

Page 10: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

������� �� ��� �����% 7�� ����� ����� �� ! ���� ������� ���

������ ���� ��� ����� ������ ���� ��� �����% 7�� �����

������ ���� ���� ��� C� ��� ����� ������ ���� ���� ! ����

������� �� ��$ ������ �� ���� ��� ������ �����% ����� �� ����

��� �� ��� !���#���� �������� ���� ��� ������ �� ��$ ����

� ������ ! ���� �� ��� ��� �� ������% ��� � ��� ����� ��

��� !���#����(! ���� ��������� ��� ,����� >%

7�� ��������� !��#��� ���� ������� ��� ��� ����� � ���

�� ����� �� ��� ����� � ���� �� �������� �� ��� ���'�� ����

���� ! ����� #��� !���� �������� �� ��� �����% �� ��� �����

����� �� !� � ����� � �� ��6 ! ����� ����% F�#����

#��� ���� �� ������ ���� ��� ������� ������� ��� ��� ���

�� ���� �� �� ��� ! ���� �������� �� ��� #����# ��� � 6�

��� ��� � ������ �� ��� ����� ����� � ��� ����� �����

���� ��� ������� ������% 7�� ���������2 #���� ��� ��"

��� �� ���� �� ���% H2 �� ������� !� ����� ���������� ���

��� C�%

�� ��� ��� �� ��� !���� ��� ����� ���������� ��# �����

��� ������� ��� ��% 5� #� �� ������ �� �� ���� �������� ��

#�� ��$ ���� !� ��� ���� ���")��� !��� �� ���� �������

#����#% 5� ���� �������� ��� �� ��� ! ���� �� !� �� !��

�� ��� ���� ��$ ���� ��� ���� !��� �� � ��� ����� 6% 7��� ��

!� !����� ��������� #��� �� �������% ��� ���� �� �������"

����� !��� 6� ������ �� � !��� #��� ��$ ���� � ���� �� 6�

��������% ��� �������� �� #� ��� �� ��� ��� �� !��� 6< �� ;6��� ��� ���� ���")��� !��� #�� 6-� ���� ��� ������� ���

��� ���� C� #� �� !� -6 � 6 ���� ��� ���� �� �� ����� ���

������� ������� ��� ! ���� #� �� ������ �������� -6 � >6�>6 � <6 ��� <6 � ;6� 0��� 6< ����� 6 � -6 �� � ���� ���! ���� ;6 � @6 ���� ��� C�% ,�� �� �������� �#� ! ����� ��������� ������� ��� ������� ������ �� ��� #���� ��� ���"

��� ��� '����� ��� ����� #��� ��� ���� 6 � -6 ���� ��������� ������ #���� ��� ������ ��� ������� !�� ��� ���'�%

��� ��� ��$ ���� ������� ��� ���'�� ��� ������� 6 � -6 �������!�� �� ��� ! ���� ��� ���� ����� � �� ���� !�� ���

������ ��� ����� � ���� �� ��� �� ��� ! ���� ���� ��� ���

�� ��� ������% L��� ���� �� ���� ������ ��� ����� ���� ��

������ �� ������ ��� �� � ����������"���� � ������ �� ���

����%

7�� � �!�� �� ���� �������� �� ��� � � 6 �� �� �����

�� ��� � �!�� �� ���")��� !�����% 5�� ������� �� ��� !�����

� ���� ��� � ������ �� ��� ������ ��� ���")��� ��$ �����

���� ���� �� ������ ��� ��� ��� #� � � ��� ��� ������

���� ��� ��� ��� �� ��$ ��� ��� ������ �����% 7��� �� ���

��� �� ��� ������)����� ��������� ������% 5� �� ���������� ����

��� ���� ��� !� ��� ���'� ��� ��� ������� ��� �� �� �����

�� ��� ������ ����� �� ����� �� ��� ����� �� �� � � ��"�����

�� ��� ����%

1�1� ?��'���

��� ��� ����� ��������� ���� ���� !������ ���

� ���������� �� �� ��������� �� ������� ��� �� � � ��

���#��� ������� &����� ��� ������ ������� *��C � ������+�

���� ���� � ��������� ������ �� ��� �������% 7�� ��� ����

� � ������ ��� ���������� ���� � ��������� ��������� ���

���#��� ����� ��� &����� ��� ��%

������ ���� ��� ��� ���� 9�#� ���� �� ��� ����� ��� ���

����� �� �#��� �� ��� ���#��� !���#���� �� ��� ����� ��� ��

��� ��� ������� �� �� ������� :�,"������� ����������� �� ���

������% � � �������������� �������� ���#��� ����������

�� �#� ������% 7�� ������)����� ��������� ���������� ���

���'� �� ��� ��� ��� ����� ��������� ��� ���� �� ���

��� ������ �� ��� ������ ! � ���� �� ��� !���#���� �����!��

�� ��� �����% 7�� ���'� ���� �� ��� �� �� ���� ���

���#��� ������ ��� &����� �� ������ ���� ��� �����% �����

#��� ��� ����� ���������� ���� �� ��� �� ��$ ��� � ������

���� ��� ����� *���� �� C�+� �� ���������� ��� �����!��

!���#���� �� ��� ���� ��� ��$ ���� ��� ������ ���� ���

����� � � ���� �������% 7�� ���� �������� � �� ���� !�

��9 ���� !� �������� ����� ����� ��� ���� �!&���%

������������� ��� ����� ��� ��� �!����� �� ���� �������

������ ���������� ������ �� ���� �� ����������� � ������%

�� ���� �� ������� #���� #� ��� ������������ ������ ��

� ����� ��C � ������ �� � � �����#���% ����� � ������

��� � �������� ��C � ������ �� � � ������"!���� ��6

������ ��� ��������� �� C���% D=G?=IE%

� �����������

5� ���� ������ #� ������� � &���� ����� ���� ���� ���

����� ����� ����� ����� �� ������)��� ��� !���#����

�������� ���� ��� ������ �����% 7�� ����� ��!���� ���

!���#����"����� ������ �� � ������ ��������� #��� :�,

��� ������ ���������� ����� ���!������� �� � �����% �

������� � ������ ������ #��� ��������� !���#���� ���

���"���� ��������� ���� ��� ������!�� �� ��������� �����"

��� #��� ��������� ����� ��$ ��������% � � ������ ���!��

��� �������� �� ����� ����� *,���+ �� ��� ���#���"����

��������� ������� !� �������� ��������� ��������� ��� ������

#��� ��������� ,���% ���� � � ��� �������� �� �� ������ ����

� � ����� ��� � ��������� � ��"����� ������ #���� ��

����� �� ���� � ��� �� ��� �� ���% � ��� #������ �� ���� �

������ �� ���� ����� �������� ��� �� #��� �� ��� � �����

��� ��C � ������% � ��� ���� �� ��� ������ �� ���������"

��� � ��������� ������ �� ���� �����$ � �� 508� �����"

������� ,���� D-.E%

����������

D=E �%�% �����#��� �%�% ���� �%,% Q � � ���� ������ !���� �������

!���������� ����� ��� 8����������� ��6 �������% ����������

�� ��� 5/// 5������������ ��������� �� 8 �������� ,������� � ��

=II@%

D-E �% 6��� 6% ,������� �% ,����! ����� ,��� ���� ������� ��� �� ��"

������ ���� ����� #��� !������% ���������� �� ��8 8 �����"

���� ���!�� =II<%

D>E J%�% F �� ,% ,�� � ,�������� !����������1 � ��# !����������

����� ��� ������������ ��6 �������% ���������� �� ��� ��8

,5R��88� =IIG%

D<E ,% ���#�������� 7% 5���������� 8����������� ���� �����"��"6�����

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3<--

Page 11: Joint server scheduling and proxy caching for video delivery

,���� ���� ������� 0����������� 8 �������� ,������� ��% <

=II@%

D;E J%�% F �� Q% ���� ,% ,�� � �������1 � � ������ �����$ � ��� �� � ��"

������ ������% ���������� �� ��88 ��������� ,�����!�� =IIH%

D@E ,% ,��� �% R��� �% C������� 6% 7�#����� ������� ������� ����� ���

��'���� � �������� ���������% ���������� �� ��� 5/// 5������������

��������� �� 8 �������� ���� ���� ��� ,������� � �� =II@%

DGE Q% ���� J% F �� J% � � ������)��� ������� ����������% ������"

���� �� ��8(,�5/ 8 �������� ���� ���� ��� L��#������� ��� ���

=III%

DHE �� � �% ����� ��� ���#����� ������)�� !��� ������� #��� ������

�� ������ ��8 ���� ��� ���� �������� C���# *-...+ ��� >.

��% <%

DIE 8% C��������� �% F�������� J% % C���� 5�������� ���� ���������

#��� ����� ������� �� ���������� �� ����� 5������������ ������� ��

5���������� 8 �������� ���� ���� ��� L��#������ *588�L+� �� *55+

;HH?;I=� ������� ����� L�� ��!� ��� -...%

D=.E C�)� C�&���� 8��� F������� F��!� Q � 6�!���� /������ ����� ��"

��� �������� ��� � �������� ����!�� ������� �� ��� ��������%

���������� �� ��� �� ��� 5������������ �! ������ ��������

8��� =III%

D==E ,��� ������� 0���� ,����� 8��������1 � ���� ����� �����

�����% ���������� �� L�,,6��� � �� -...%

D=-E C�� 7�#���� F����� ���� ���� 6��� 6����� ,������� C��� ��"!����

����� ��� #�! ������% ���������� �� 88�L� =IIH%

D=>E ,% ,��� �% C������� 6% 7�#����� ����� ���'� ����� ��� � ��������

�������� 5/// 5������ *=III+ ��� > �� =>=.?=>=I%

D=<E Q% ���� P"�% P����� 6% 6 � 6% , � � ���#��� ����� � ������� ��

���"��"��� ���� ������� ��� #��� ���� ���#���� ���� �����

������� 5/// 5������ *=IIH+ ��� - �� @@.?@@G%

D=;E �% ������ ��� �% ������������� �% ��������� �% ������ ����� �����

���� ���� ��� ����� ����� ��� ���� �������% 508 7������

C����� L �!�� C�-=IH=� -..=%

D=@E �% 6��� 6% ,������� � ��������)�� ������� ����� ����� ��� �����

��������� ��� ���� ���� �����������% ,�5/ 8 �������� ���� �"

��� ��� L��#������ ���������� ��� ��� =II@%

D=GE /%�% �!���"�������� J%R% ,���� �������� ���������� ��C � �"

����� �� � ������ ����"��"������ ������% 5/// 5������������

��������� �� 8 �������� ���� ���� ��� ,������� � �� =IIH%

D=HE J%�% ��������� 8%F% ������ 7�� �� �� � ������ ������� ��

������ � ����!�� ��� ��������� ����"��"������ ������ 5///

�� ���� �� ,������ ����� �� ���� �������� *=II@+ ��� =< *@+ ��

===.?==--%

D=IE P% ���� 5% J����� ,% 8 ����&��� 8% ������ �������� ���������

� ������ ��� ��������� � ������ ���� ����"��"������ �������

*�������� �!�����+% ���������� �� ��� 5/// 5������������ ������"

��� �� 8 �������� ���� ���� ��� ,������ *������ �����+� � ��

=III%

D-.E 508� 7�� 508 ������������ ,����� ������� �����!�� �� ����1((

###%�!�%��(����#���(����(����������(%

(� )�����'�� � �$� * ��#+'�� ��##'������� ,- .,//,0 12341,3 <->