[发明专利]一种基于轻量型的内容中心网络架构的公平资源分配方法

权利要求书

1.基于轻量型的内容中心网络架构的公平资源分配方法，其特征在于，包括：

简单的空旷地理环境下，设计二叉树型拓扑结构，构建网络通信结构；

根据所述的二叉树型网络拓扑结构，设计了公平资源分配模型；

根据设计的公平资源分配模型，运用动态规划算法，求出最优解，得到公平资源分配方案；

根据资源分配的公平性，提出缓存命中率这一评估指标；

所述二叉树型拓扑结构根据具体的地理位置按照二叉树结构安排通信节点的位置；具有层级关系,请求数据总是最先到达最高层级；划定同一父节点为一个相同的区块，不同的区块之间互不干扰，在不同的层级上增加新的分支而不影响其他分支，方便区块管理；同一层级的不同节点不能够互相通信，同一分支之间的不同层级节点可以互相通信，这样对不同的区块之间的内容可以相互保密；

所述公平资源分配模型设置节点缓存内容的权重是为了实现资源分配的公平性，原因是在不同层级的节点缓存相同的内容代价及获得的利益是不同的，其权重的算法是：

其中，m是指整个拓扑结构的层级数量；x是指当前节点的层级，不同分支的同一层级节点其权重是相同的；

所述公平资源分配模型以缓存利益最大化为目标：

其中，p_j缓存数据的流行度、b_ij是节点i缓存内容j所获得利益，Z₁代表整个系统所获得的最大利益，此处的利益是指当用户第一次向边缘节点请求内容f_i时，由于在由边缘节点到数据源节点的路径上，没有节点缓存了此内容，则请求兴趣包需要从边缘节点一直传输至数据源节点，并将请求数据包进行回传至边缘节点，用户得到所需数据，在此过程中，若边缘节点缓存了f_i内容，则当用户2再次向边缘节点请求此内容时，边缘节点则可将CS中缓存的f_i内容直接传递给用户2，而不需要向数据源节点请求内容，这一过程中节省的路由跳数，再结合相应的权重，则是所述的缓存利益；

命中率方差评估所有缓存节点的命中率差异并使之量化，以衡量资源分配的公平性；其命中率方差的算法为：

其中，h为每个节点的命中率；n为整个系统结构的缓存节点，此命中率方差的值越小，各个节点之间的命中率差异越小，系统的公平性越高。

2.根据权利要求1所述的基于轻量型的内容中心网络架构的公平资源分配方法，其特征在于，缓存利益b_ij，由缓存权重W_i×m和系统缓存决策矩阵X_m×j组成：

b_ij＝2*path＝2W_i×m·X_m×j

其中数字2是表示兴趣包的向上级传输与数据包向下传输两个过程，W_i×m表征节点i所在的层级m的网络结构的权重向量，X_m×j表征内容j缓存在i节点时的系统缓存决策矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于轻量型的内容中心网络架构的公平资源分配方法，其特征在于，所述系统缓存决策矩阵中每个值都是非0即1：