Nieuwe Methode Verbeterd Draadloos Netwerksnelheid en Betrouwbaarheid

Computerwetenschappers hebben D-REC gemaakt, een optimalisatiemethode voor edge-caching die een "digitale tweeling" gebruikt om gegevensopslag in draadloze netwerken te voorspellen en te verbeteren, waardoor snelheid en betrouwbaarheid worden verhoogd.

Een nieuwe edge-cachingmethode met behulp van een "digitale tweeling" verbetert aanzienlijk de efficiëntie van draadloze netwerken door gebruikersgegevensbehoeften te voorspellen en gegevensopslag te optimaliseren, waardoor de betrouwbaarheid en snelheid van het netwerk worden verbeterd. Onderzoekers zijn van plan om deze methode in praktijksituaties te testen.

Computerwetenschapsonderzoekers hebben een nieuwe techniek bedacht om de gegevensbehoeften van draadloze computergebruikers te voorspellen voordat ze zich voordoen, waardoor de snelheid en betrouwbaarheid van draadloze netwerken worden verbeterd. Deze innovatieve methode maakt gebruik van een “digitale tweeling”-technologie, die het netwerk dat het ondersteunt, repliqueert, waardoor proactief gegevensbeheer mogelijk is.

Het probleem draait om iets dat edge-caching wordt genoemd. Caching verwijst naar het opslaan van gegevens op een server waarvan een systeem of netwerk denkt dat gebruikers deze in de nabije toekomst zullen gebruiken (of hergebruiken). Dit stelt het systeem in staat om sneller aan de eisen van de gebruiker te voldoen dan wanneer het systeem de gegevens van de oorspronkelijke bron zou moeten ophalen. Edge-caching is wanneer een systeem gegevens in de server cacht die het dichtst bij de eindgebruiker staan, zoals computers die zijn geïntegreerd in netwerkrouters of geplaatst nabij deze routers.

“Twee grote uitdagingen hier zijn het bepalen van welke gegevens gecacht moeten worden en hoeveel gegevens de edge-server op een bepaald moment moet opslaan,” zegt Yuchen Liu, corresponderend auteur van een paper over het werk en assistent-professor informatica aan de North Carolina State University. “Systemen kunnen niet alles in edge-caches plaatsen, en te veel overbodige gegevens op een edge-server opslaan kan de server vertragen als de gegevens te veel rekenbronnen gebruiken. Als gevolg hiervan nemen systemen voortdurend beslissingen over welke gegevenspakketten moeten worden opgeslagen en welke gegevenspakketten kunnen worden verwijderd.

“Hoe accurater een systeem is in het voorspellen van welke gegevens gebruikers daadwerkelijk willen, en hoeveel gegevens de edge-servers moeten opslaan, hoe beter de prestaties van het systeem zijn,” zegt Liu. “Ons werk richtte zich op het verbeteren van die voorspellingen.”

De nieuwe edge-cachingoptimalisatiemethode, genaamd D-REC, maakt gebruik van een rekenmodeltechniek genaamd een digitale tweeling. Een digitale tweeling is een virtueel model van een echt object. In het geval van D-REC is de digitale tweeling een virtueel model van een gedefinieerd draadloos netwerk - of dat nu een mobiel netwerk of een Wi-Fi-netwerk is.

“De methode kan worden toegepast op elk draadloos netwerk, afhankelijk van de behoeften van de systeembeheerder of netwerkoperator,” zegt Liu. “D-REC kan worden aangepast afhankelijk van de behoeften van de gebruiker.”

In D-REC neemt de digitale tweeling realtime gegevens van het draadloze netwerk en gebruikt het om simulaties uit te voeren om te voorspellen welke gegevens het meest waarschijnlijk door gebruikers worden opgevraagd. Deze voorspellingen worden vervolgens teruggestuurd naar het netwerk om de cachingbeslissingen aan de rand van het netwerk te informeren. Omdat de simulaties worden uitgevoerd door een computer die buiten het netwerk staat, wordt hierdoor de netwerkprestaties niet vertraagd.

De onderzoekers gebruikten open-source datasets om te bepalen of een draadloos netwerk efficiënter werkte met D-REC. De onderzoekers voerden uitgebreide experimenten uit die waren ontworpen om rekening te houden met veel variabelen, zoals de schaal van het netwerk, het aantal gebruikers op een netwerk, enzovoort.

“D-REC presteerde beter dan conventionele benaderingen,” zegt Liu. “Onze techniek verbeterde het vermogen van het netwerk om nauwkeurig te voorspellen welke gegevens op de rand gecachet moeten worden. D-REC hielp ook systemen om beter gegevensopslag over hun netwerken te balanceren.”

Bovendien kan de digitale tweeling van D-REC, omdat deze is gericht op het voorspellen van het netwerkgedrag, potentiële problemen van tevoren identificeren.

“Bijvoorbeeld, als de digitale tweeling denkt dat er een grote kans is dat een specifieke zendmast of server overbelast raakt, kan het netwerk op de hoogte worden gesteld - waardoor het gegevens over het netwerk kan herverdelen om de netwerkprestaties en betrouwbaarheid te behouden,” zegt Liu.

“Op dit moment staan we open voor samenwerking met netwerkoperators om te onderzoeken hoe D-REC de netwerkprestaties en betrouwbaarheid in praktijksituaties kan verbeteren.”