Nuoxus - um modelo de caching proativo de conteúdo multimídia para Fog Radio Access Networks (F-RANs)

Estima-se que até o ano de 2020, cerca de 50 bilhões de dispositivos móveis estarão conectados a redes sem fio e que 78% de todo o tráfego de dados gerado por esse tipo de dispositivos será conteúdo multimídia. Essas estimativas fomentam o desenvolvimento da quinta geração de redes móveis (5G). Uma das arquiteturas mais recentemente proposta, chamada de Fog Radio Access Networks (F-RAN), dá aos componentes localizados na borda da rede poder de processamento e armazenamento endereçados às atividades da rede. Um dos principais problemas dessa arquitetura é o intenso tráfego de dados no seu canal de comunicação centralizado chamado fronthaul, utilizado para conectar as antenas (F-APs) à rede externa. Dado esse contexto, esse trabalho apresenta o Nuoxus, um modelo de caching de conteúdo multimídia voltado para F-RANs que visa amenizar esse problema. Ao armazenar esse tipo de conteúdo nos nós de rede mais próximos ao usuário, o número de acessos concorrentes ao fronthaul é reduzido, sendo esse um dos fatores agravantes na latência de comunicação na rede. O Nuoxus pode ser executado em qualquer nó da rede que possua capacidade de armazenamento e processamento, ficando responsável por gerenciar o caching de conteúdo desse nó. Sua política de substituição de conteúdo utiliza a similaridade de requisições entre os nós filhos e o restante da rede como um fator para definir a relevância de armazenar o conteúdo requisitado em cache. Além disso, utilizando esse mesmo processo, o Nuoxus sugere, de forma proativa, aos demais nós filhos que apresentam um alto grau de similaridade que façam o caching desse conteúdo, visando um possível futuro acesso. A análise do estado da arte demonstra que até o momento não existe nenhum outro trabalho que explore o histórico de requisições para fazer caching de conteúdo em arquiteturas multicamadas para redes sem fio de forma proativa e sem utilizar algum componente centralizado para fazer coordenação e predição de caching. A fim de comprovar a eficiência do modelo, foi desenvolvido um protótipo utilizando o simulador ns-3. Os resultados obtidos demostram que a utilização do Nuoxus foi capaz de reduzir a latência de rede em cerca de 29.75%. Além disso, quando comparado com outras estratégias de caching, o número de acesso à cache dos componentes de rede aumentou em 53.16% em relação à estratégia que obteve o segundo melhor resultado.