[发明专利]一种减小移动内容中心网络中内容获取时延的解决方法

说明书

本发明请求保护一种减小移动内容中心网络中内容获取时延的解决方案，属于通信技术领域。该方案主要包括内容流行度列表的建立、预取列表的建立、拥塞控制、预取具体操作等几个关键步骤。内容流行度列表与预取列表确定了需要预取的内容，缓存节点根据预取触发方式对内容进行预取，同时根据网络状态采用显式拥塞控制对内容预取窗口进行动态调节，结合预取具体操作完成对内容的预取。该方案利用内容中心网络中内容能被进一步分割成多个分块的特点，对给定内容的后续分块进行预取，把后续内容分块逐渐推送到离用户较近的节点，降低用户获取内容的时延。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种移动内容中心网络中内容目标的预取操作策略。

背景技术

内容中心网络(Content-Centric Networks，CCN)是一种以内容为中心的网络，是未来网络架构的重要组成部分。内容中心网络以内容为中心而不再以主机为中心，即整个网络的核心是内容，并且通过命名的方式来对不同的内容进行标识。CCN的主要职责在于对整个网络中的内容进行有效缓存和高效分发，从而快速地将正确的内容返回给用户。CCN网络最主要的特点之一是网络内置缓存，由于对网络中的内容采用基于名字的命名方式，CCN缓存路由器可以识别内容并对其进行标识和转发等操作，因此，部分内容可缓存在网络中具有缓存功能的路由器上，而不仅仅缓存于服务器，这将加快内容分发速度，减轻服务器负载。

CCN中内容对象可以被划分为细粒度分块，因此可以基于分块进行数据传输，CCN中存在两种典型包：Interest包(兴趣包)和Data包(数据包)，两种包的类型结构如图1所示。请求者通过发送Interest包来请求内容，节点收到该包时，若缓存中存有相应内容则进行响应，否则将该包转发至下一跳节点。CCN中Interest包和Data包都与位置无关，因此，用户发送的请求能被其他对此内容感兴趣的请求者共享。CCN中缓存节点对Data包的处理与IP中类似，具体地，当Interest包到达路由器端口时，路由器利用Interest包中带有的名字进行最长前缀匹配，根据匹配结果做出相应的操作：返回相应的Data包或继续转发Interest包。移动CCN网络即CCN网络的无线场景模型如图2所示，在该网络模型中，一个区域由一个站点提供内容分发服务。其中，每个站点由多个无线接入点(Access Point，AP)覆盖，称缓存流行内容的站点为CH(CH：Cluster Head)。如果站点内的用户请求内容，并且CH已经缓存了相应内容，则CH将通过快速Wi-Fi连接将其发送给用户。否则，请求将被转发到远程服务器(外部互联网)，远程服务器保持有所有内容的副本。

移动CCN网络中，站点处的用户由AP接入CCN网络请求内容，网络中用户可以在不同CH之间移动，很显然，用户的移动性会导致内容请求中断，用户移动性的加入还将会导致如下问题：

从运营商的角度来看，当移动用户转移到其他缓存节点时，网络中其他缓存节点都没有缓存移动用户请求的内容，这将极大地降低网络服务质量，导致客源流失。从用户的角度来看，当移动用户请求中断后，用户需要重新发送对相同内容的请求，这将会增加用户获取内容的时延，严重降低用户体验。

根据上述分析可知，CCN中用户移动性的加入会对运营商和用户产生严重影响。针对上述问题，为了保证用户在移动后依然能够很快地请求到内容，现有的解决方法主要有三种：(1)反应型：当用户移动后，其旧接入点继续保持对请求内容的缓存，等用户到达新接入点后，新接入点将从旧接入点请求内容。反应型的优点是缓存冗余度较低，因为反应型方法是在旧接入点进行内容缓存，所以比主动型及持久订阅的缓冗余度都要低。但用户获取的内容需要从旧接入点传输到新接入点，因此内容的获取时延相对较长。(2)持久订阅：无论用户是在线还是离线状态，代理都会保持对用户感兴趣内容的订阅，同时代理会一直缓存与订阅匹配的内容。由于必须维持用户的订阅和持久缓存，因此会造成内存使用成本很高。(3)主动型：在用户移动之前，将用户请求的内容提前主动缓存在新接入点，用户在连接到新接入点后可马上请求到想要的内容。主动型的优点是内容获取时延较低，因为主动型是在新接入点进行内容的缓存，但同时也带来了缓存冗余度较高的缺点。