Les informaticiens ont créé D-REC, une méthode d’optimisation de la mise en cache de périphérie qui utilise un « jumeau numérique » pour prévoir et améliorer le stockage des données dans les réseaux sans fil, augmentant ainsi la vitesse et la fiabilité.
Une nouvelle méthode de mise en cache de périphérie utilisant un « jumeau numérique » améliore considérablement l’efficacité du réseau sans fil en prévoyant les besoins en données des utilisateurs et en optimisant le stockage des données, améliorant ainsi la fiabilité et la vitesse du réseau. Les chercheurs cherchent à tester cette méthode dans des applications concrètes.
Des chercheurs en informatique ont mis au point une nouvelle technique permettant de prédire les besoins en données des utilisateurs de l’informatique sans fil avant qu’ils ne se manifestent, améliorant ainsi la vitesse et la fiabilité des réseaux sans fil. Cette méthode innovante utilise une technologie de « jumeau numérique », qui reproduit le réseau qu’il prend en charge, permettant ainsi une gestion proactive des données.
Le problème est ce que l'on appelle la mise en cache périphérique. La mise en cache consiste à stocker sur un serveur des données qu'un système ou un réseau pense que les utilisateurs utiliseront (ou réutiliseront) dans un avenir proche. Cela permet au système de répondre aux demandes des utilisateurs plus rapidement que s'il devait récupérer les données à partir de la source d'origine. La mise en cache périphérique consiste pour un système à mettre en cache des données sur le serveur le plus proche de l'utilisateur final, comme les ordinateurs intégrés à des routeurs réseau ou colocalisés avec ces routeurs.
« Deux grands défis ici sont de déterminer quelles données doivent être mises en cache et quelle quantité de données le serveur de périphérie doit stocker à un moment donné », explique Yuchen Liu, auteur correspondant d'un article sur le travail et professeur adjoint d'informatique à Université d'État de Caroline du Nord. « Les systèmes ne peuvent pas tout mettre dans des caches de périphérie, et le stockage d'une trop grande quantité de données redondantes sur un serveur de périphérie peut ralentir le serveur si les données utilisent trop de ressources de calcul. Par conséquent, les systèmes prennent constamment des décisions sur les paquets de données à stocker et ceux qui peuvent être supprimés.
« Plus un système est précis dans sa capacité à prédire les données que les utilisateurs souhaiteront réellement et la quantité de données que les serveurs périphériques doivent stocker, meilleures seront les performances du système », explique Liu. « Notre travail ici s'est concentré sur l'amélioration de ces prévisions. »
D-REC : une nouvelle méthode d'optimisation de la mise en cache de périphérie
La nouvelle méthode d'optimisation de la mise en cache de périphérie, appelée D-REC, utilise une technique de modélisation informatique appelée jumeau numérique. Un jumeau numérique est un modèle virtuel d'un objet réel. Dans le cas de D-REC, le jumeau numérique est un modèle virtuel d'un réseau sans fil défini, qu'il s'agisse d'un réseau cellulaire ou d'un réseau Wi-Fi.
« La méthode peut être appliquée à n'importe quel réseau sans fil, en fonction des besoins de l'administrateur système ou de l'opérateur réseau », explique Liu. « D-REC peut être ajusté en fonction des besoins de l'utilisateur. »
Dans D-REC, le jumeau numérique récupère des données en temps réel du réseau sans fil et les utilise pour effectuer des simulations afin de prédire quelles données sont les plus susceptibles d'être demandées par les utilisateurs. Ces prédictions sont ensuite renvoyées au réseau pour éclairer les décisions de mise en cache du réseau. Étant donné que les simulations sont effectuées par un ordinateur situé à l'extérieur du réseau, cela ne ralentit pas les performances du réseau.
Efficacité et capacités prédictives du D-REC
Les chercheurs ont utilisé des ensembles de données open source pour déterminer si un réseau sans fil fonctionnait plus efficacement avec D-REC. Les chercheurs ont mené des expériences approfondies conçues pour prendre en compte de nombreuses variables, telles que l'échelle du réseau, le nombre d'utilisateurs sur un réseau, etc.
« D-REC a surpassé les approches conventionnelles », explique Liu. « Notre technique a amélioré la capacité du réseau à prédire avec précision quelles données doivent être mises en cache en périphérie. D-REC a également aidé les systèmes à mieux équilibrer le stockage des données sur leurs réseaux. »
De plus, comme le jumeau numérique de D-REC se concentre sur la prédiction du comportement du réseau, il peut identifier les problèmes potentiels à l’avance.
« Par exemple, si le jumeau numérique pense qu'il existe une forte probabilité qu'une station de base ou un serveur spécifique soit surchargé, le réseau peut en être averti, ce qui lui permet de redistribuer les données sur le réseau afin de préserver les performances et la fiabilité du réseau », explique Liu.
« À ce stade, nous sommes ouverts à la collaboration avec les opérateurs de réseau pour étudier comment D-REC peut améliorer les performances et la fiabilité du réseau dans des situations réelles. »
Ce travail a été réalisé avec le soutien de la National Science Foundation dans le cadre des subventions 2312138, 2312139 et 2332834.
