[發明專利]一種用于無線網絡的低開銷緩存數據發現機制

無效

• 申請號: 201110409117.1
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102497646A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 吳維剛;劉享;黃一飛
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W28/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及計算機網絡技術、數據管理技術兩大領域。

背景技術：

隨著現代網絡技術的發展，有線網絡環境和設備的要求逐漸制約著人們的通信，而無線網絡可以達到“任何人在任何時間，任何地點以任何方式與任何人通信”，加上無線網絡組網靈活快捷，更新方便，這將逐漸成為未來人們通信的主要方式。

在無線網絡中最為寶貴的資源之一就是帶寬，現在雖然有些無線網絡已經達到10Mbps，但仍然無法與有線網絡相比。在有限的帶寬資源下，如何有效的減少訪問和數據傳輸距離而又不影響用戶使用是無線網絡中亟待解決的問題之一。協作式緩存技術是降低無線網絡中數據訪問開銷的有效技術。網絡中的節點可以把經常訪問的數據的副本保存在緩存空間中。將來在訪問數據時，不但可以使用節點自身緩存的數據副本，還可以通過協作，使用其它網絡節點所保存的數據副本。這樣就可以大大減少訪問外網的次數，提高數據訪問速度并節約帶寬等資源。

緩存發現是協作式緩存中的一個重要問題，涉及到如何維護網絡節點中的緩存數據信息，并且在需要時能夠發現最近的緩存節點。以往的緩存發現多是通過廣播方式主動推送緩存數據信息或查詢目標緩存數據的位置，消息開銷大，帶寬浪費嚴重。本發明通過基于樹的結構，降低緩存信息的更新開銷，降低緩存操作對網絡帶寬資源的占用，具有重要的應用價值。

發明內容：

本發明是協作式緩存下的緩存發現技術，適用于網絡規模較大，拓撲穩定的無線自組織網絡(Ad?hoc網絡)。此技術能夠有效的降低緩存信息的更新開銷和加快緩存發現的速度。

在本發明所描述的無線網絡中，當一個網絡節點N1收到本地數據查詢Q后，首先檢查本地緩存數據中是否有所需要的數據。如果有，則訪問本地緩存；否則，節點N1發出數據查詢請求Q，根據網絡中節點的組織結構將同時沿著橫向和縱向搜索無線網絡，這樣可以盡可能的在最短跳數內找到目標緩存數據。

本發明中的無線網絡節點在邏輯上維持一種樹結構。樹的根節點即是連接外網的網關(GW)，以后所有與GW一跳可達的節點成為GW的孩子(CR)，與CR一跳可達的且還未連入網絡的將成為CR的孩子，以此類推，所有的網絡節點將在邏輯上成為一個樹結構。基于現有技術，可以將無線自組織網絡構造成以上描述的樹結構。這種樹結構保存在無線網絡中所有節點中，即網絡中任何一個節點保存整個網絡的邏輯結構。

本發明中，每個網絡節點維護一個緩存映射表，表項基本結構為(關鍵字，所屬主機IP)。在使用上述樹結構的無線網絡中，每個父節點包含其所有孩子節點的緩存映射信息，也就是說，任何一個節點保存的緩存映射信息是其所在整個子樹所有節點的緩存映射信息，GW保存整個網絡的緩存映射信息。當有網絡節點更新緩存信息時，更新信息將沿著其父節點到GW依次逐跳更新。

本發明關鍵點在于緩存數據的發現，當一個網絡節點N1需要使用數據時，若數據不在其本地，N1將向網絡發出緩存查詢Q。這里將根據網絡中的樹結構分為縱向查詢和橫向查詢。縱向查詢是從N1到GW逐跳查詢。橫向查詢是N1將Q發向其所有一跳可達的且邏輯上是遠親的鄰節點NN，NN中查詢失敗后如上繼續發送Q。

因為GW將保存整個網絡的緩存映射信息，當縱向查詢到GW時，橫向查詢已無意義，所以設定橫向查詢的跳數不超過N1到GW的總跳數TTL，TTL保存在Q中，若橫向查詢跳數達到TTL次時，所接收查詢請求Q的節點將自動丟棄Q，不再進行查詢和轉發。

本發明主要內容是在一個無線自組網絡中，由一個節點N1發出數據查詢請求Q，通過查詢快速定位數據所在，并進行數據傳輸，繼而更新緩存信息的過程，其步驟主要包括：查詢，應答，數據請求，返回數據，緩存信息更新。這將在具體實施方式中一一展開論述。

附圖說明：

圖1是無線網絡中緩存查詢示意圖。空心箭頭表示縱向查詢路徑，實心箭頭表示部分橫向查詢路徑。

圖2是無線網絡中發現目標緩存后，請求點發出數據請求，并獲取數據示意圖。

上下文中符號意義：

N1：發出數據查詢請求的網絡節點

N2：保存有目標緩存的網絡節點

Q：源節點發出的查詢請求

GW：網關

NN：鄰節點

DQ：節點發出的數據請求

TTL：最大查詢跳數

具體實施方式：