信息中心网中移动性缓存策略研究

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1、信息中心网中移动性缓存策略研宄目前互联网的通信模式以主机为中心，大多数用户主要对访问信息木身感兴趣，而对信息实际位于何处不感兴趣。为了适应互联网应用由发送者驱动的端到端通信模式向接收者驱动的海量A容获取模式的转变，并从网络体系架构层面提供对可扩展和高效内容获取的原生支持，研宂界近年来提出以信息为中心的新型网络体系架构ICN(lnformation-CentricNetworking),其巾最具代表性的有CCN(Content-CentricNetworking)，NDN(NamedDataNetworkin

2、g)，PSIRP(Publish-SubscribeInternetRoutingParadigm)。ICN网络最主要的特点之一是网络内置缓存，由于名字的命名特征，ICN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的路由器上，而不仅仅缓存于服务器，这将加快信息的发送速率，减轻服务器负载。近年来，ICN领域中的内容缓存问题引起了国内外的广泛关注，大多数缓存方案针对固定网络，即只考虑有线场景下的内容缓存。据Cisco公司统计，2016年全球移动设备比2015年増加了近五十亿台，

3、其中智能手机增长比例最大。在2016年，全球移动数据流量较2015年增长了63%,其中移动视频流量片移动数据流量总量的60%,并且移动数据流量和移动视频流量在未来儿年内还将呈现持续增长趋势。同样地，ICN网络也将面临着大量移动用户接入的问题。当移动设备对内容发出请求，但是在接收所请求的数据之前断开或移动到新的附接点时，将会増加接收数据的时延，这对于具有严格时延要求的应用可能是至关重要的，并且用户的移动可能会对内容流行度造成影响，流行度的动态性将导致缓存内容的动态性。因此，ICN缓存方案的研究应该考虑移动性对

4、内容缓存造成的影响，从而设计出合理的缓存方案有效地提供移动性支持。但是目前的缓存方案很少考虑移动性对内容缓存造成的影响，本文正是以此为背景，对现冇的移动性缓存方案的研究成果进行归纳评述，并与ICN网络屮没有考虑移动性的缓存方案进行比较，指出移动性缓存未来的研宄方向。1移动性缓存概述随着Wi-Fi和4G、5G技术的快速发展，智能手机、平板电脑等移动设备已被广泛使用。在ICN网络中，用户既是内容请求方也是内容提供方，用户移动性的加入将带来内容请求时延、内容流行度变化等方面的影响，给ICN业务提供带来新的挑战。如

5、图1所示，当用户从4G网络移动到Wi-Fi热点(如user4)，或者从一个Wi-Fi热点移动到另一个Wi-Fi热点(如user5)，或者当用乍为内容源移动(如user6)等情况出现时，用广如何在新接入的无线访问点更快地请求到所需内容，以及移动性的加入会对ICN网络的缓存带来怎样的影响等都与ICN网络屮移动性缓存策略密切相关。目前，现有工作主要侧重于在ICN网络中提供有良好高速缓存命中率的缓存方案，或者探索移动网络中的用户移动性和内容源的移动性，部分工作考虑了ICN网络缓存方案中的用户移动性和内容提供方移动性

6、对内容缓存的影响。木文对近年来关于支持用户移动性和内容提供方移动性的缓存方案进行了概述及归纳。1.1ICN网络中的移动性情况在ICN网络中，移动性主耍包括两种，分别是用户移动性、内容提供方移动性。1.1.1用户移动性当用户移动时，用户在当前站点的下载将屮断，由于用户移动位置的不确定性，导致用户在到达下一个站点时，该站点可能没有缓存用户请求的内容，为了保证更高的缓存命中率，前期的缓存应该考虑用户的移动性，但是用户的移动的位置不确定也导致前期缓存位置的不确定性，这样就导致内容提供商在前期缓存内容时的复杂性。1.

7、1.2内容提供方移动性在ICN网络当中，具有缓存功能的移动设备也可充当内容提供方，来提高内容分发的效率。当用户在移动性内容提供方处下载内容时，内容提供方可能会发生移动，如果内容提供方附近的站点没有缓存用户请求的内容，此时用户正在进行的下载将会中断，为了保证更高的缓存命中率，前期的缓存应该考虑内容源移动。1.2移动性缓存的方法目前在ICN网络中对用户移动性的研究相对较多，对内容提供方的研究相对较少。接下来将分别从用户移动性、内容提供方移动性两部分来对移动性缓存方法进行归纳评述。1.2.1用户移动性缓存方法的研

8、宄用户移动性缓存方法的研宄可以广泛地分为四种：（1）反应型：用户离开时,旧连接点继续缓存用户所请求的内容，在用户重新连接到新连接点后，新连接点请求来自旧连接点所缓存的内容，过程如图2（a）。反应型存在明显缺点，旧连接点到新连接点的转发过程增加了传输时延。（2）持久订阅：代理维护移动用户的订阅，并且缓存与订阅匹配的项R,即使移动用户处于离线状态，过程如图2⑼。持久订阅必须支付内存使用中的显著成本。（3）主动型：内容