[發明專利]節點與消息狀態聯合感知的分布式協作緩存方法

有效

• 申請號: 201410792346.X
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104394236B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 王汝言;楊慧娉;謝毅;張炎;吳大鵬;張洪沛
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學;重慶電信研究院
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于機會網絡分布式協作緩存技術領域，涉及一種節點與消息狀態聯合感知的分布式協作緩存方法。

背景技術

隨著普適計算技術的發展和移動應用環境的逐漸成熟，機會網絡得到了廣泛的關注。機會網絡是無線移動自組網中的一種特殊場景，網絡中的節點分布比較稀疏并且頻繁的移動造成了節點之間間歇性的連接，源節點和目的節點之間可能不存在端到端的路徑。在這種情況下，人們提出了使用“存儲-攜帶-轉發”的異步路由方式來傳送消息，即節點在緩存中存儲需要發送的消息，利用隨機運動過程中與其他節點的相遇機會，將消息副本轉發給合適的節點，重復這樣的動作，直到將消息成功傳遞給目標節點。但是由于節點移動頻繁且范圍較大，使得消息端到端的延時較長，導致消息在網絡中滯留較長時間，中繼節點的存儲空間消耗較快，顯然，對于節點處理能力、存儲空間等比較有限的情況下，合理高效的節點協作緩存機制能夠提高網絡整體性能。

由于機會網絡的間斷時間往往比連接時間還長，節點間不能實時建立連接通路，相比端到端連接的傳統網絡而言，機會網絡對節點有限緩存資源的合理利用更敏感。因為現有的機會網絡路由協議中大多采用“存儲-攜帶-轉發”機制，在節點緩存有限的情況下，節點攜帶信息量大，常常發生節點緩存溢出，盲目刪除消息，直接導致消息投遞率急劇下降和網絡負載急劇增加，因此對機會網絡中緩存的管理尤為重要。由于機會網絡中節點的社會屬性會使彼此之間存在或強或弱的關系，節點之間可以進行協作緩存，在當前節點緩存已滿的情況下，可以進一步利用協作節點的緩存空間。然而機會網絡的移動性和資源的有限，因此有線網絡中的協作緩存機制并不適用于機會網絡。

目前，國內外研究人員已提出多種基于無線環境下的協作緩存機制。Honglong Chen,Wei Lou在“GAR:Group aware cooperative routing protocol for resource-constraint opportunistic networks”【Computer Communications,vol.48,pp.20-29,2014】中利用幽靈消息和消息投遞前后的差值賦予消息不同的傳輸優先級和存儲優先級，以此在有限的相遇持續時間內最大限度地轉發消息。同時以消息副本數為參數，衡量消息的重要程度，避免刪除重要的消息。GaoW,Cao G,Iyengar A在“Cooperative caching for efficient data access in disruption tolerant networks”【IEEE Transactions on Mobile Computing,vol.3,no.13,pp.611-625,2014】中根據消息的轉發概率來確定網絡中心節點范圍，并基于歷史相遇信息動態選取最優緩存節點，進而協調多個緩存節點之間消息有效傳輸，以確保節點緩存效率與緩存開銷之間的均衡。Zhuo X,Li Q,Cao G在“Social-based cooperative caching in DTNs:a contact duration aware approach”【Proceedings of the 8th IEEE International Conference on Mobile Ad-hoc and Sensor Systems(MASS 2011),Valencia,Spain,pp.92-101,2011】中利用社區結構中節點間的社會關系估計節點的緩存能力，從而確定消息的協作緩存節點，并利用邊際緩存機制自適應控制消息副本數。Wang T,HuiP,Kulkarni S R在“Cooperative Caching based on File Popularity Ranking in Delay Tolerant Networks”【Proceedings of the 4th Extreme Conference on Communication,Zurich,Switzerland,2012】中構建了基于DTN特點的網絡模型，驗證了消息的知名度服從齊普夫定律分布，并對消息進行排名，從而制定了基于消息排名的協作緩存機制。