מדעני מחשב יצרו D-REC, שיטת אופטימיזציה של מטמון קצה המשתמשת ב"תאום דיגיטלי" כדי לחזות ולשפר את אחסון הנתונים ברשתות אלחוטיות, ובכך להגביר את המהירות והאמינות.
שיטת אחסון קצה חדשה באמצעות "תאום דיגיטלי" משפרת משמעותית את יעילות הרשת האלחוטית על ידי חיזוי צרכי נתוני המשתמש ואופטימיזציה של אחסון הנתונים, ובכך משפרת את אמינות הרשת והמהירות. חוקרים מבקשים לבדוק שיטה זו ביישומים בעולם האמיתי.
חוקרי מדעי המחשב היו חלוצים בטכניקה חדשה לניבוי צרכי הנתונים של משתמשי מחשוב אלחוטי לפני שהם מתעוררים, תוך שיפור המהירות והאמינות של רשתות אלחוטיות. שיטה חדשנית זו משתמשת בטכנולוגיית "תאומים דיגיטליים", המשכפלת את הרשת בה היא תומכת, ומאפשרת ניהול נתונים פרואקטיבי.
הבעייתיות היא משהו שנקרא edge caching. שמירה במטמון מתייחסת לאחסון נתונים בשרת שמערכת או רשת חושבים שמשתמשים ישתמשו בהם (או יעשו שימוש חוזר) בעתיד הקרוב. זה מאפשר למערכת לענות על דרישות המשתמשים מהר יותר מאשר אם המערכת הייתה צריכה לאחזר את הנתונים מהמקור המקורי. Edge caching הוא כאשר מערכת מאחסנת נתונים במטמון בשרת הקרוב ביותר למשתמש הקצה, כגון מחשבים המשולבים בנתבי רשת או ממוקמים יחד עם אותם נתבים.
"שני אתגרים גדולים כאן הם לקבוע אילו נתונים צריכים להיות מאוחסנים במטמון וכמה נתונים שרת הקצה צריך לאחסן בכל נקודת זמן נתונה", אומר Yuchen Liu, מחבר מקביל של מאמר על העבודה ועוזר פרופסור למדעי המחשב ב- אוניברסיטת צפון קרולינה סטייט. "מערכות לא יכולות להכניס הכל ל-Edge caches, ואחסון יותר מדי נתונים מיותרים בשרת Edge יכול להאט את השרת אם הנתונים משתמשים ביותר מדי משאבי חישוב. כתוצאה מכך, מערכות מקבלות כל הזמן החלטות לגבי אילו חבילות נתונים לאחסן ואילו חבילות נתונים ניתן לפנות.
"ככל שהמערכת מנבאת את הנתונים המדויקים יותר שמשתמשים באמת ירצו, וכמה נתונים שרתי הקצה צריכים לאחסן, כך ביצועי המערכת טובים יותר", אומר ליו. "העבודה שלנו כאן התמקדה בשיפור התחזיות האלה."
D-REC: שיטת אופטימיזציה חדשה ל-Edge Caching
שיטת האופטימיזציה החדשה של מטמון הקצה, הנקראת D-REC, עושה שימוש בטכניקת מידול חישובי הנקראת תאום דיגיטלי. תאום דיגיטלי הוא מודל וירטואלי של אובייקט אמיתי. במקרה של D-REC, התאום הדיגיטלי הוא דגם וירטואלי של רשת אלחוטית מוגדרת – בין אם זו רשת סלולרית או רשת Wi-Fi.
"ניתן ליישם את השיטה על כל רשת אלחוטית, בהתאם לצרכי מנהל המערכת או מפעיל הרשת", אומר ליו. "ניתן להתאים את D-REC בהתאם לצרכי המשתמש."
ב-D-REC, התאום הדיגיטלי לוקח נתונים בזמן אמת מהרשת האלחוטית ומשתמש בהם כדי לבצע סימולציות כדי לחזות אילו נתונים יש סיכוי גבוה יותר שיתבקשו על ידי המשתמשים. תחזיות אלו נשלחות בחזרה לרשת כדי ליידע את החלטות ה-Edge Cache של הרשת. מכיוון שהסימולציות מבוצעות על ידי מחשב שנמצא מחוץ לרשת, הדבר אינו מאט את ביצועי הרשת.
יעילות ויכולות חיזוי של D-REC
החוקרים השתמשו במערך נתונים בקוד פתוח כדי לקבוע אם רשת אלחוטית פעלה בצורה יעילה יותר עם D-REC. החוקרים ערכו ניסויים נרחבים שנועדו להסביר משתנים רבים, כמו קנה המידה של הרשת, מספר המשתמשים ברשת וכו'.
"D-REC עלה על הגישות הקונבנציונליות", אומר ליו. "הטכניקה שלנו שיפרה את היכולת של הרשת לחזות במדויק אילו נתונים צריכים להיות ב-Edge Cache. D-REC גם עזר למערכות לעשות עבודה טובה יותר באיזון אחסון הנתונים על פני הרשתות שלהן."
בנוסף, מכיוון שהתאום הדיגיטלי של D-REC מתמקד בניבוי התנהגות רשת, הוא יכול לזהות בעיות פוטנציאליות מראש.
"לדוגמה, אם התאום הדיגיטלי חושב שקיימת סבירות גבוהה שעומס יתר על תחנת בסיס, או שרת, ניתן להודיע לרשת – מה שמאפשר לה להפיץ מחדש נתונים ברחבי הרשת על מנת לשמר את ביצועי הרשת והאמינות, " אומר ליו.
"בשלב זה, אנו פתוחים לעבוד עם מפעילי רשת כדי לחקור כיצד D-REC יכול לשפר את ביצועי הרשת והאמינות במצבים אמיתיים."
עבודה זו נעשתה בתמיכת הקרן הלאומית למדע במסגרת מענקים 2312138, 2312139 ו-2332834.
