D2D et mise en cache augmenteraient le débit de vidéo des réseaux sans fil

Par 21 mai 2013
Vidéo mobile

La vidéo a été l'un des principaux moteurs du trafic de données sans fil. Son importance va d’ailleurs continuer à croître. Et l'un des principaux moteurs de ce trafic sera la vidéo mobile.

A l'origine, la vidéo mobile concernait surtout de courtes séquences vidéo sur les écrans de smartphones. Mais la popularité des tablettes et téléphones à grand écran a ouvert la possibilité de regarder des films à haute résolution sur les appareils mobiles, ayant pour conséquence d’augmenter la quantité de données devant être transmise. Ainsi, la vidéo va bientôt représenter la majorité du trafic de données sans fil et ces évolutions risquent de bloquer complètement les réseaux cellulaires déjà surchargés. Des chercheurs du département de génie électrique de l’University of Southern California ont introduit un nouveau modèle de diffusion du contenu vidéo sans fil sans coût supplémentaire d’infrastructures. Cette approche est en fait basée sur la mise en cache des fichiers vidéo les plus demandées par les utilisateurs, appelées populaires, dans les appareils mobiles. Les fichiers enregistrés sont transmis sur demande à un utilisateur grâce à une transmission device to device (D2D).

Le D2D permet d’augmenter le débit de vidéos des réseaux sans fil

Afin d’éviter autant que possible la duplication de fichiers, ce modèle exploite la redondance des demandes des utilisateurs, ainsi que la capacité de stockage des smartphones et tablettes. Les utilisateurs mettent en cache les fichiers vidéo et, après avoir reçu des demandes d'autres utilisateurs, y répondent grâce à un dispositif de transmission basé sur le D2D, qui permet à deux appareils mobiles à proximité les uns des autres d'établir un lien direct et local et de contourner la station de base ou point d'accès. La taille du réseau est un paramètre essentiel du système, et peut être contrôlée et optimisée par la puissance d'émission des terminaux mobiles. L'analyse des chercheurs est basée sur la subdivision d'une macro-cellule (cellule regroupant tous les éléments d'une fonction complexe spécifique, tels que mémoire ou microprocesseur) en petits groupes ou clusters virtuels qui peuvent échanger des informations,  et dans lesquels un lien D2D peut être activé. Deux systèmes de mise en cache sont étudiés : le premier a un contrôle central sur tous les périphériques (et une connaissance a priori de l'endroit où les appareils seront lorsque les fichiers sont demandés), le second est basé sur la mise en cache aléatoire, pour lequel chaque appareil stocke les fichiers sans aucun contrôle central.

Trouver la distance optimale

Le placement des fichiers est optimal quand un contrôle central connaît à priori les emplacements des appareils sans fil au moment où les demandes de fichiers se produisent. Cependant, même un système de mise en cache purement aléatoire ne montre qu’une perte de performance minime par rapport aux anciens modèles. En troquant la réutilisation des fréquences avec la probabilité de trouver un fichier demandé dans la distance de collaboration, les chercheurs ont montré que l'amélioration del'efficacité spectrale (ou le débit divisé par la bande passante du canal de transmission) est possible, même s’il n’y a pas de redondance élevée dans les demandes de films. Bien que cette étude présente un modèle simplifié de diffusion, les questions autour de la répartition de la mise en cache optimale, ainsi que des stratégies pour améliorer la distribution selon la demande sont encore à étudier.

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