Por favor, avalie esta postagem
Cientistas da computação criaram o D-REC, um método de otimização de cache de ponta que usa um “gêmeo digital” para prever e melhorar o armazenamento de dados em redes sem fio, aumentando assim a velocidade e a confiabilidade.
Um novo método de cache de borda usando um “gêmeo digital” melhora significativamente a eficiência da rede sem fio ao prever as necessidades de dados do usuário e otimizar o armazenamento de dados, aumentando assim a confiabilidade e a velocidade da rede. Os pesquisadores estão buscando testar esse método em aplicações do mundo real.
Pesquisadores de ciência da computação foram pioneiros em uma nova técnica para prever as necessidades de dados de usuários de computação sem fio antes que elas surjam, aumentando a velocidade e a confiabilidade das redes sem fio. Este método inovador emprega uma tecnologia de “gêmeo digital”, que replica a rede que suporta, permitindo o gerenciamento proativo de dados.
Em questão está algo chamado edge caching. Cache refere-se ao armazenamento de dados em um servidor que um sistema ou rede acha que os usuários usarão (ou reutilizarão) em um futuro próximo. Isso permite que o sistema atenda às demandas do usuário mais rapidamente do que se o sistema tivesse que recuperar os dados da fonte original. Edge caching é quando um sistema armazena dados em cache no servidor mais próximo do usuário final, como computadores que são incorporados em roteadores de rede ou colocados com esses roteadores.
“Dois grandes desafios aqui são determinar quais dados precisam ser armazenados em cache e quantos dados o servidor de borda deve armazenar em qualquer momento”, diz Yuchen Liu, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor assistente de ciência da computação na Universidade Estadual da Carolina do Norte. “Os sistemas não podem colocar tudo em caches de borda, e armazenar muitos dados redundantes em um servidor de borda pode deixar o servidor lento se os dados estiverem usando muitos recursos computacionais. Como resultado, os sistemas estão constantemente tomando decisões sobre quais pacotes de dados armazenar e quais pacotes de dados podem ser despejados.
“Quanto mais preciso um sistema for em prever quais dados os usuários realmente desejarão, e quantos dados os servidores de borda devem armazenar, melhor será o desempenho do sistema”, diz Liu. “Nosso trabalho aqui se concentrou em melhorar essas previsões.”
D-REC: Um novo método de otimização de cache de borda
O novo método de otimização de cache de borda, chamado D-REC, faz uso de uma técnica de modelagem computacional chamada gêmeo digital. Um gêmeo digital é um modelo virtual de um objeto real. No caso do D-REC, o gêmeo digital é um modelo virtual de uma rede sem fio definida – seja uma rede celular ou uma rede Wi-Fi.
“O método pode ser aplicado a qualquer rede sem fio, dependendo das necessidades do administrador do sistema ou da operadora de rede”, diz Liu. “O D-REC pode ser ajustado dependendo das necessidades do usuário.”
No D-REC, o gêmeo digital pega dados em tempo real da rede sem fio e os usa para conduzir simulações para prever quais dados têm mais probabilidade de serem solicitados pelos usuários. Essas previsões são então enviadas de volta à rede para informar as decisões de cache de borda da rede. Como as simulações são realizadas por um computador que está fora da rede, isso não diminui o desempenho da rede.
Eficiência e capacidades preditivas do D-REC
Os pesquisadores usaram conjuntos de dados de código aberto para determinar se uma rede sem fio operava de forma mais eficiente com D-REC. Os pesquisadores executaram experimentos extensivos projetados para levar em conta muitas variáveis, como a escala da rede, o número de usuários em uma rede e assim por diante.
“O D-REC superou as abordagens convencionais”, diz Liu. “Nossa técnica melhorou a capacidade da rede de prever com precisão quais dados deveriam ser armazenados em cache de ponta. O D-REC também ajudou os sistemas a fazer um trabalho melhor de balanceamento de armazenamento de dados em suas redes.”
Além disso, como o gêmeo digital do D-REC se concentra em prever o comportamento da rede, ele pode identificar possíveis problemas com antecedência.
“Por exemplo, se o gêmeo digital achar que há uma alta probabilidade de que uma estação base específica, ou servidor, fique sobrecarregado, a rede pode ser notificada, permitindo que ela redistribua os dados pela rede para preservar o desempenho e a confiabilidade da rede”, diz Liu.
“Neste momento, estamos abertos a trabalhar com operadoras de rede para explorar como o D-REC pode melhorar o desempenho e a confiabilidade da rede em situações do mundo real.”
Referência: “Digital Twin-Assisted Data-Driven Optimization for Reliable Edge Caching in Wireless Networks” por Zifan Zhang, Yuchen Liu, Zhiyuan Peng, Mingzhe Chen, Dongkuan Xu e Shuguang Cui, 22 de julho de 2024, Revista IEEE sobre áreas selecionadas em comunicações.
DOI: 10.1109/JSAC.2024.3431575
Este trabalho foi realizado com apoio da National Science Foundation sob as bolsas 2312138, 2312139 e 2332834.