一種考慮終端能力的網(wǎng)絡(luò)緩存方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮終端能力的網(wǎng)絡(luò)緩存方法。
【背景技術(shù)】
[0002] CCN(Content Centric Networking，內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)）通過將內(nèi)容與位置分離，使得 網(wǎng)絡(luò)中的通信不再依賴于IP網(wǎng)絡(luò)中端到端的傳輸模式。CCN天然支持多播和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)場 景，通過解耦內(nèi)容與位置以及網(wǎng)內(nèi)緩存來提高內(nèi)容分發(fā)效率。因此，CCN被認(rèn)為是一種非常 具有前景的全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
[0003] 將CCN引入到ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，一方面，可以利用CCN網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容緩存、命名技術(shù)來 提高ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容分發(fā)效率，另一方面利用ad hoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性、無線信道 的廣播特性來進(jìn)一步發(fā)揮CCN緩存的作用。在內(nèi)容中心ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有安裝 了用于緩存內(nèi)容的CS (Content Store，緩存空間）、用于指導(dǎo)興趣包轉(zhuǎn)發(fā)的FIB (Forwarding Information Base，轉(zhuǎn)發(fā)信息表）以及記錄未被響應(yīng)的興趣包列表PIT (Pending Interest Table)。節(jié)點(diǎn)使用CCN中僅有的兩種包結(jié)構(gòu)興趣包和數(shù)據(jù)包來完成內(nèi)容請求與獲取。興趣 包攜帶著被請求的內(nèi)容名字，而數(shù)據(jù)包則攜帶著被請求的內(nèi)容。數(shù)據(jù)包和興趣包是以多跳 的方式轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)間的通信。
[0004] CCN網(wǎng)路的一個(gè)核心技術(shù)就是在網(wǎng)絡(luò)中使用內(nèi)置緩存技術(shù)。大規(guī)模的使用CCN 的內(nèi)置緩存技術(shù)對于節(jié)點(diǎn)緩存空間有限的ad hoc網(wǎng)絡(luò)場景，會導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻繁的緩存 替換，不僅會消耗節(jié)點(diǎn)有限的電池電量，而且會減小緩存的效用?；贑CN體系結(jié)構(gòu)的 MANET(Mobile Ad hoc Network，移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)）相關(guān)技術(shù)剛剛開始研發(fā)，目前并沒有較 為成熟的解決方案。
[0005] 在現(xiàn)有的內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)緩存經(jīng)過的數(shù)據(jù)包的內(nèi)容來為后續(xù)的請求服務(wù)， 從而減小網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)獲取內(nèi)容的時(shí)延，提高內(nèi)容分發(fā)效率。LCE(Leave Copy Everywhere) 是CCN中經(jīng)典的緩存策略，在數(shù)據(jù)包回傳路徑上的節(jié)點(diǎn)都要對內(nèi)容進(jìn)行緩存。雖然LCE部 署簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但是其不加選擇的緩存使得網(wǎng)絡(luò)中存在大量的緩存冗余。在節(jié)點(diǎn)緩存空 間有限的ad hoc網(wǎng)絡(luò)中會造成節(jié)點(diǎn)頻繁的緩存替換，從而降低緩存增益。概率緩存策略被 提出來以解決LCE緩存冗余較大的問題。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)概率性的對經(jīng)過的數(shù)據(jù)包中的內(nèi)容 進(jìn)行緩存。概率緩存的實(shí)現(xiàn)簡單，可以通過調(diào)整緩存概率來減小網(wǎng)絡(luò)中的緩存冗余，提高緩 存增益。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷：
[0007] 首先，現(xiàn)有的概率緩存策略并沒有給出一個(gè)選擇節(jié)點(diǎn)緩存概率的依據(jù)，即網(wǎng)絡(luò)中 每個(gè)節(jié)點(diǎn)緩存內(nèi)容的概率并沒有具體給出。
[0008] 其次，現(xiàn)有的概率緩存策略中所有的節(jié)點(diǎn)的緩存概率相同，并沒有考慮節(jié)點(diǎn)自身 屬性，如終端能力的差異性。
[0009] 第三，現(xiàn)有的概率緩存策略沒有考慮節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要性，網(wǎng)絡(luò)中所有位置的 節(jié)點(diǎn)的緩存概率相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N考慮終端能力的網(wǎng)絡(luò)緩存方法，其特征在于，具體包 括：
[0011] Stepl，根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間交互信息確認(rèn)鄰居節(jié)點(diǎn)信息；
[0012] Step2,節(jié)點(diǎn)計(jì)算自身剩余電池電量信息；
[0013] Step3,網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)獲取全網(wǎng)的拓?fù)湫畔⒁约肮?jié)點(diǎn)的電池電量信息；
[0014] Step4,網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的緩存概率；
[0015] Step5,網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)通知網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的緩存概率。
[0016] 在本申請一優(yōu)選實(shí)施例中，所述St印1包括：
[0017] Stepl-1，節(jié)點(diǎn)i向周圍節(jié)點(diǎn)廣播攜帶自身ID的hello信息；
[0018] Stepl-2,節(jié)點(diǎn)j接收到來自節(jié)點(diǎn)i的hello信息后，將節(jié)點(diǎn)i添加到其鄰居列表 中，并向節(jié)點(diǎn)i回復(fù)包含節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)jID信息的驗(yàn)證信息；
[0019] Stepl-3,節(jié)點(diǎn)i接收到節(jié)點(diǎn)j發(fā)送的驗(yàn)證信息后，將節(jié)點(diǎn)j添加到其鄰居列表中。
[0020] 在本申請一優(yōu)選實(shí)施例中，在所述Step2中通過對安培放電效率進(jìn)行積分的方式 計(jì)算電池的消耗電量，同時(shí)利用溫度補(bǔ)償系數(shù)對所消耗的電量進(jìn)行補(bǔ)償。
[0021] 在本申請一優(yōu)選實(shí)施例中，若節(jié)點(diǎn)i的安培放點(diǎn)效率為L，則其在時(shí)間（0, t)時(shí)間 內(nèi)消耗的電池電量為：
[0022]
[0023] 其中，^表示節(jié)點(diǎn)i的安培放電效率，單位是安培小時(shí)。K 1是溫度補(bǔ)償系數(shù)，與溫 度補(bǔ)償因子Kt以及充放電效率因子n ,相關(guān)，Kv=KtX 111;溫度補(bǔ)償因子與當(dāng)前溫度以及 標(biāo)準(zhǔn)溫度的差值有關(guān)，計(jì)算公式為：
[0024] Kt= 1+0. 008 (T a-Tt) \*MERGEF0RMAT (2)
[0025]其中Tt表示當(dāng)前溫度，Ta表示標(biāo)準(zhǔn)溫度，通常取值為Ta= 20°C;充放電效率因子 nv表示的節(jié)點(diǎn)i的充放電效率，表示的實(shí)際放電電流與標(biāo)準(zhǔn)放點(diǎn)電流的比值，取值范圍為 [0, 1]，節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)電池狀態(tài)計(jì)算公式為：
[0026]
[0027] 其中，S0C' 1表示節(jié)點(diǎn)i在0時(shí)刻的電池狀態(tài)，C 1表示節(jié)點(diǎn)i的電池總?cè)萘俊?br>[0028] 在本申請一優(yōu)選實(shí)施例中，所述St印3包括：
[0029] Step3_l，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)將自身鄰居列表以及自身電池狀態(tài)S0C上報(bào)給網(wǎng)絡(luò)管 理節(jié)點(diǎn)；
[0030] St印3-2,所述網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)接收網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)發(fā)送的鄰居列表信息以及電池狀 態(tài)fg息；
[0031] Step3_3,所述網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的節(jié)點(diǎn)鄰居列表信息形成小區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓 撲。
[0032] 在本申請一優(yōu)選實(shí)施例中，在所述Step4中根據(jù)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭輥頉Q定節(jié)點(diǎn)緩存概 率的大小，所述拓?fù)鋭荼硎镜氖枪?jié)點(diǎn)受到網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的影響。
[0033] 在本申請一優(yōu)選實(shí)施例中，所述St印4具體包括：
[0034] Step4_l，網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)根據(jù)全網(wǎng)拓?fù)湫畔⒂?jì)算節(jié)點(diǎn)間的最短路徑跳數(shù)；
[0035] St印4-2,所述網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭蒽兀x擇最優(yōu)的影響因子；
[0036] Step4_3,所述網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭葜担?br>[0037] Step4_4,所述網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的緩存概率。
[0038] 在本申請一優(yōu)選實(shí)施例中，所述St印5具體包括：網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)將計(jì)算出的節(jié)點(diǎn) 緩存概率發(fā)送給每個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送的緩存概率指示信息后 向所述網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)信息，并開始使用這一緩存概率對經(jīng)過的數(shù)據(jù)包中的內(nèi)容進(jìn) 行緩存，直到下一次接收到網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送的新的緩存概率。
【附圖說明】
[0039] 為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0040] 圖1是本申請所引用的系統(tǒng)場景圖；
[0041]圖2是本申請中考慮終端能力的網(wǎng)絡(luò)緩存方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 本發(fā)明提出了一種考慮終端能力的網(wǎng)絡(luò)緩存方法。本發(fā)明中提出的該方法解決了 現(xiàn)有技術(shù)中存在的以下問題：
[0043] 首先，在ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)的電池電量有限。然而，無論是為其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)興趣 包和數(shù)據(jù)包還是緩存內(nèi)容都會消耗節(jié)點(diǎn)的電池電量。一旦節(jié)點(diǎn)電池電量耗盡，則要退出網(wǎng) 絡(luò)，其緩存的內(nèi)容也不能再為其他節(jié)點(diǎn)服務(wù)。因此，節(jié)點(diǎn)的緩存過程中，需要考慮自身的電 池電量狀態(tài)，若電池充滿，則具有較大的概率緩存內(nèi)容，否則，緩存內(nèi)容的概率會相應(yīng)變小。
[0044] 其次，考慮到節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲校煌恢玫墓?jié)點(diǎn)所發(fā)揮的作用不同。節(jié)點(diǎn)距 離其他節(jié)點(diǎn)越近，鄰居節(jié)點(diǎn)越多其緩存內(nèi)容發(fā)揮的作用越大，因此，其相應(yīng)的緩存概率也應(yīng) 該增大。而網(wǎng)絡(luò)中比較邊緣的節(jié)點(diǎn)緩存的作用相應(yīng)較小。因此其緩存概率也可以相應(yīng)減小。
[0045] 本發(fā)明中提出內(nèi)容為中心ad hoc網(wǎng)絡(luò)下的內(nèi)容緩存方法。內(nèi)容中心adhoc網(wǎng) 絡(luò)由具有管理控制功能的網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)以及具有內(nèi)容緩存與中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能的移動(dòng)節(jié)點(diǎn) 構(gòu)成（如圖1所示）。在內(nèi)容中心ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有安裝了用于緩存內(nèi)容的 CS(Content Store，緩存空間）、用于指導(dǎo)興趣包轉(zhuǎn)發(fā)的 FIB(Forwarding Information Base，轉(zhuǎn)發(fā)信息表）以及記錄未被響應(yīng)的興趣包列表PIT (Pending Interest Table)。節(jié)點(diǎn) 使用CCN中僅有的兩種包結(jié)構(gòu)興趣包和數(shù)據(jù)包來完成內(nèi)容請求與獲取。興趣包攜帶著被請 求的內(nèi)容名字，而數(shù)據(jù)包則攜帶著被請求的內(nèi)容。數(shù)據(jù)包和興趣包是以多跳的方式轉(zhuǎn)發(fā)，從 而實(shí)現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)間的通信。本發(fā)明所提出的緩存策略是需要網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)中的所有移 動(dòng)節(jié)點(diǎn)共同實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)周期性的根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约肮?jié)點(diǎn)的電池電量計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的 緩存概率并通知相應(yīng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)計(jì)算出的緩存概率緩存請過 的數(shù)據(jù)包中的內(nèi)容副本。
[0046] 本發(fā)明提出的一種考慮終端能力的網(wǎng)絡(luò)緩存方法是基于拓?fù)鋭莸母怕示彺娣椒ǎ?其實(shí)現(xiàn)的流程如圖2所示，包括以下五個(gè)步驟：
[0047] St印1 :節(jié)點(diǎn)之間交互信息確認(rèn)鄰居節(jié)點(diǎn)信息；
[0048] Step2 :節(jié)點(diǎn)計(jì)算自身剩余電池電量信息
[0049] Step3 :網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)獲取全網(wǎng)的拓?fù)湫畔⒁约肮?jié)點(diǎn)的電池電量信息；
[0050] Step4 :網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的緩存概率；
[0051] Step5 :網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)通知網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的緩存概率。
[0052] 下面詳細(xì)介紹每一步的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0053] St印1的優(yōu)選實(shí)施方式