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Theses Year : 2020

Joint modeling and optimization of caching and recommendation systems

Modélisation et optimisation conjointes des systèmes de mise en cache et de recommandation

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Abstract

Caching content closer to the users has been proposed as a win-win scenario in order to offer better rates to the users while saving costs from the operators. Nonetheless, caching can be successful if the cached files manage to attract a lot of requests. To this end, we take advantage of the fact that the internet is becoming more entertainment oriented and propose to bind recommendation systems and caching in order to increase the hit rate. We model a user who requests multiple contents from a network which is equipped with a cache. We propose a modeling framework for such a user which is based on Markov chains and depart from the IRM. We delve into different versions of the problem and derive optimal and suboptimal solutions according to the case we examine. Finally we examine the variation of the Recommendation aware caching problem and propose practical algorithms that come with performance guarantees. For the former, the results indicate that there are high gains for the operators and that myopic schemes without a vision, are heavily suboptimal. While for the latter, we conclude that the caching decisions can significantly improve when taking into consideration the underlying recommendations.
La mise en cache du contenu au plus près des utilisateurs a été proposée comme un scénario gagnant-gagnant afin d'offrir de meilleurs tarifs aux utilisateurs tout en économisant sur les coûts des opérateurs. Néanmoins, la mise en cache peut réussir si les fichiers mis en cache parviennent à attirer un grand nombre de demandes. À cette fin, nous profitons du fait qu'Internet est de plus en plus axé sur le divertissement et proposons de lier les systèmes de recommandation et la mise en cache afin d'augmenter le taux de réussite. Nous modélisons un utilisateur qui demande plusieurs contenus à partir d'un réseau équipé d'un cache. Nous proposons un cadre de modélisation pour un tel utilisateur qui est basé sur des chaînes de Markov et s'écarte de l'IRM. Nous explorons différentes versions du problème et dérivons des solutions optimales et sous-optimales selon le cas que nous examinons. Enfin, nous examinons la variation du problème de mise en cache prenant en compte la recommandation et proposons des algorithmes pratiques assortis de garanties de performances. Pour les premiers, les résultats indiquent qu'il y a des gains élevés pour les opérateurs et que les schémas myopes sans vision sont fortement sous-optimaux. Alors que pour ce dernier, nous concluons que les décisions de mise en cache peuvent considérablement s'améliorer en tenant compte des recommandations sous-jacentes.
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GIANNAKAS_Theodoros_2020.pdf (2.58 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03508454 , version 1 (03-01-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03508454 , version 1

Cite

Theodoros Giannakas. Joint modeling and optimization of caching and recommendation systems. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Sorbonne Université, 2020. English. ⟨NNT : 2020SORUS317⟩. ⟨tel-03508454⟩
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