[发明专利]车载内容中心网络下基于一致性哈希的移动感知协作缓存方法

说明书

本发明属于车载内容中心网络技术领域，提供了一种车载内容中心网络下基于一致性哈希的移动感知协作缓存方法。RSU根据车辆的历史移动路径来预测车辆在下一个时间片最有可能到达的位置，再将当前处在同一区块下并且具有相同预测目的地的车辆划分为一组。RSU通过一致性哈希将组内的车辆组成哈希环并加权配置虚拟节点，然后将哈希环广播给各车辆，从而形成内容与车辆间的映射关系。各车辆在接收到内容后根据流行度做出缓存决策，通过一致性哈希映射到当前车辆的内容将会获得额外的流行度加成。最后，车辆会将被替换的内容转发给合适的邻居节点以分摊缓存负载。

技术领域

本发明涉及一种车载内容中心网络下基于一致性哈希的移动感知协作缓存方法，属于车载内容中心网络技术领域。

背景技术

车载自组网(vehicular ad-hoc network，VANET)是一种特殊类型的移动自组网，它包含了若干固定的基础设施和车辆。在VANET中，每一辆车都可以与其他车辆或固定的路边基础单元进行通信。在过去的几十年里，VANET逐渐成为了一个无关来源的内容共享平台，即VANET更多的是关注内容本身，而不是内容的实际载体。面向内容的应用涵盖了诸如娱乐、体育、购物等不同领域。为满足VANET面向内容的特点，提出了一种新的网络结构——内容中心网络(content-centric networking，CCN)。与IP网络不同，内容名称是CCN中的基本元素，它的特征是内容请求包(称为“兴趣”)和内容响应包(称为“数据”)的基本交换。CCN的网络内缓存有助于在车辆的移动性和时断时续的连通性下有效地分发流行内容，从而产生了以内容为中心的车载网络(vehicular content centric network，VCCN)。VCCN可以在安全应用、流量应用和舒适应用(如文件共享和商业广告)下获得较好的网络性能。

然而，VCCN中的机会路由和车辆的移动性导致数据分组可能不会沿着相应兴趣的反向路径返回，而且在动态的环境下很难确定可信的第三方来对内容的分发进行管理，因此CCN的协作缓存架构不能在VCCN中直接部署或实现。现有的基于车载网络的协作缓存方案大致可以分为两类，集中式架构和分布式架构。集中式的架构中缓存监测和控制通常由计算和存储资源较多的RSU或更上层的控制服务器负责；分布式的缓存管理允许节点根据自身当前所处的环境和拥有的资源，独立地做出缓存决策。这些方案都根据自身的网络模型特点对基本的缓存策略进行了优化，但仍然存在一些普遍的问题。由于各个车辆根据自身的缓存策略进行缓存决策，这就导致请求次数较多、流行度高的内容会同时被大量车辆缓存，实质上造成了缓存冗余和缓存空间的浪费。同时，考虑到各个节点间的缓存能力不同，系统中缺乏统筹缓存资源的管理者或者相应的管理机制，可能导致缓存负载的不平衡。

发明内容

为了有效的提高车载内容中心网络下的缓存系统性能，本发明提出了一种基于一致性哈希的移动感知协作缓存方法。RSU根据车辆的历史移动路径来预测车辆在下一个时间片最有可能到达的位置，再将当前处在同一区块下并且具有相同预测目的地的车辆划分为一组。RSU通过一致性哈希将组内的车辆组成哈希环并加权配置虚拟节点，然后将哈希环广播给各车辆。车辆在接收到内容后根据流行度做出缓存决策，通过一致性哈希映射到当前车辆的内容将会获得额外的流行度加成。最后，车辆会将被替换的内容转发给合适的邻居节点以分摊缓存负载。

本发明的技术方案：

一种车载内容中心网络下基于一致性哈希的移动感知协作缓存方法，步骤如下：

(1)首先在车载网的动态环境下将车辆进行分组，通过移动预测的方式找出具有相同预测目的地的车辆并归为一组，使得分组内的车辆之间具有相对稳定的连接；

分组的生成与调整，具体过程如下：