Nowa metoda poprawia prędkość i niezawodność sieci bezprzewodowej

Informatycy stworzyli metodę optymalizacji cache'owania krawędziowego D-REC, która wykorzystuje "cyfrowy bliźniak" do prognozowania i poprawiania przechowywania danych w sieciach bezprzewodowych, zwiększając w ten sposób prędkość i niezawodność.

Nowa metoda cache'owania krawędziowego wykorzystująca "cyfrowego bliźniaka" znacząco poprawia wydajność sieci bezprzewodowej poprzez przewidywanie potrzeb danych użytkownika i optymalizację przechowywania danych, co z kolei zwiększa niezawodność i prędkość sieci. Badacze starają się przetestować tę metodę w rzeczywistych aplikacjach.

Informatycy opracowali nową technikę przewidywania potrzeb danych użytkowników komputerów bezprzewodowych przed ich pojawieniem się, co zwiększa prędkość i niezawodność sieci bezprzewodowych. Ta innowacyjna metoda wykorzystuje technologię "cyfrowego bliźniaka", który replikuje obsługiwaną sieć, umożliwiając zarządzanie danymi w sposób proaktywny.

Problematyczne jest tu coś, co nazywa się cache'owaniem krawędziowym. Cache'owanie polega na przechowywaniu danych na serwerze, które system lub sieć uważa, że użytkownicy będą używać (lub ponownie używać) w najbliższej przyszłości. Pozwala to systemowi szybciej zaspokajać wymagania użytkownika niż w przypadku pobierania danych ze źródła pierwotnego. Cache'owanie krawędziowe polega na tym, że system cache'uje dane na serwerze najbliższym końcowemu użytkownikowi, takim jak komputery wbudowane w routery sieciowe lub współlokowane z tymi routerami.

"Dwa duże wyzwania polegają na określeniu, które dane należy zcache'ować i ile danych serwer krawędziowy powinien przechowywać w danym momencie," mówi Yuchen Liu, autor korespondencyjny pracy i asystent profesora informatyki na North Carolina State University. "Systemy nie mogą umieścić wszystkiego w cache'ach krawędziowych, a przechowywanie zbyt dużej ilości zbędnych danych na serwerze krawędziowym może spowolnić jego działanie, gdy dane używają zbyt wielu zasobów obliczeniowych. W rezultacie systemy ciągle podejmują decyzje, które pakiety danych przechowywać, a które pakiety danych można usunąć.

"Im dokładniejszy jest system w przewidywaniu, które dane faktycznie będą chcieli użytkownicy, oraz ile danych serwery krawędziowe powinny przechowywać, tym lepsza jest wydajność systemu," mówi Liu. "Nasza praca skupiła się na poprawie tych przewidywań."

Nowa metoda optymalizacji cache'owania krawędziowego, o nazwie D-REC, wykorzystuje technikę modelowania obliczeniowego, którą jest cyfrowy bliźniak. Cyfrowy bliźniak to wirtualny model rzeczywistego obiektu. W przypadku D-REC cyfrowy bliźniak jest wirtualnym modelem określonej sieci bezprzewodowej – czy to sieci komórkowej czy sieci Wi-Fi.

"Metoda ta może być stosowana do dowolnej sieci bezprzewodowej, w zależności od potrzeb administratora systemu lub operatora sieci," mówi Liu. "D-REC może być dostosowany do potrzeb użytkownika."

W D-REC cyfrowy bliźniak pobiera dane z sieci bezprzewodowej w czasie rzeczywistym i używa ich do przeprowadzania symulacji w celu przewidzenia, które dane są najbardziej prawdopodobne do żądania przez użytkowników. Te przewidywania są następnie przesyłane z powrotem do sieci, aby informować o decyzjach cache'owania krawędziowego sieci. Ponieważ symulacje są wykonywane przez komputer spoza sieci, nie spowalnia to działania sieci.

Badacze wykorzystali zbiory danych typu open-source, aby określić, czy sieć bezprzewodowa działała efektywniej z wykorzystaniem D-REC. Badacze przeprowadzili liczne eksperymenty, uwzględniające wiele zmiennych, takich jak skala sieci, liczba użytkowników w sieci, itp.

"D-REC sprawdził się lepiej od tradycyjnych podejść," mówi Liu. "Nasza technika poprawiła zdolność sieci do dokładnego przewidywania, które dane powinny być cache'owane krawędziowo. D-REC pomógł również systemom lepiej zrównoważyć przechowywanie danych w swoich sieciach."

Ponadto, ponieważ cyfrowy bliźniak D-REC skupia się na przewidywaniu zachowania sieci, może on zidentyfikować potencjalne problemy z wyprzedzeniem.

"Na przykład, jeśli cyfrowy bliźniak uważa, że istnieje wysokie prawdopodobieństwo przeciążenia określonej stacji bazowej lub serwera, sieć może zostać powiadomiona – co pozwala jej na rozdzielenie danych w sieci w celu zachowania wydajności i niezawodności sieci," mówi Liu.

"W tej chwili jesteśmy otwarci na współpracę z operatorami sieci, aby zbadać, w jaki sposób D-REC może poprawić wydajność i niezawodność sieci w rzeczywistych sytuacjach."