Προσωρινή αποθήκευση και σύσταση περιεχομένου με επίγνωση της κινητικότητας των χρηστών στα άκρα του δικτύου

Abstract

Στη σημερινή κοινωνία, με την εμφάνιση της νέας τεχνολογίας 5G, ο όγκος δεδομένων και πληροφορίας που μεταδίδεται, αυξάνεται με εκθετικό ρυθμό. Ταυτόχρονα, οι απαιτήσεις των χρηστών για προσπέλαση μεγάλου όγκου πληροφορίας με μικρή καθυστέρηση και για λήψη εύστοχων προτάσεων αντικειμένων από παρόχους περιεχομένου (content providers), γίνονται αυστηρότερες. Ως αποτέλεσμα, στα πλαίσια των Δικτύων Διανομής Περιεχομένου (Content Delivery Networks), παρατηρείται αυξημένη συμφόρηση και επιβάρυνση του οπισθοζευκτικού δικτύου (backhaul) προκειμένου να προσπελαστεί περιεχόμενο ενδιαφέροντος από τους χρήστες. Η αποτελεσματική προσωρινή αποθήκευση περιεχομένου στα άκρα του δικτύου (mobile edge caching) και οι συστάσεις (recommendations) περιεχομένου με υψηλή συνάφεια ως προς τα ενδιαφέροντα των χρηστών, έχει προταθεί ως μια πολλά υποσχόμενη λύση στα προαναφερθέντα προβλήματα. Αξιοποιώντας τη συνεργασία των διαχειριστών δικτύου και των παρόχων περιεχομένου, η σύζευξη μεταξύ προσωρινής αποθήκευσης και συστάσεων αποτελεί μια νέα στρατηγική επίτευξης γρήγορης και ικανοποιητικής εξυπηρέτησης των χρηστών. Στη βιβλιογραφία, το πρόβλημα αυτό αναφέρεται ως Κοινό Πρόβλημα Αποθήκευσης και Συστάσεων (Joint Caching and Recommendations Problem). Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετάται το παραπάνω πρόβλημα λαμβάνοντας παράλληλα υπόψιν την κινητικότητα των χρηστών. Συγκεκριμένα, θεωρούμε ένα δίκτυο προσωρινής αποθήκευσης που αποτελείται από χρήστες που κινούνται στο χώρο και οι οποίοι μπορούν να αποθηκεύσουν περιεχόμενο στις συσκευές τους και να το παραδώσουν μέσω Device-to-Device (D2D) επικοινωνίας. Αρχικά, προσομοιώνουμε την κίνηση των χρηστών μέσω Τυχαίων Περιπάτων και προτείνουμε έναν τρόπο επιλογής των χρηστών, των οποίων οι συσκευές θα χρησιμοποιηθούν για προσωρινή αποθήκευση περιεχομένου. Στη συνέχεια, με στόχο τη βελτίωση της Ποιότητας Εμπειρίας (Quality Of Experience - QOE) του χρήστη, που εκφράζεται ως συνάρτηση της συνάφειας χρήστη-περιεχομένου και της αναμενόμενης καθυστέρησης παράδοσής του, αντιστοιχίζουμε τα προβλήματα της τοποθέτησης και σύστασης περιεχομένου σε γνωστά αλγοριθμικά προβλήματα, για την επίλυση των οποίων αξιοποιούμε αποδοτικούς αλγορίθμους με εγγυήσεις προσέγγισης και χρόνου εκτέλεσης.