基于节点动态内容流行度的缓存管理策略

针对命名数据网络中节点无法感知内容流行度变化的缺陷,提出了基于缓存内容流行度动态变化的内容管理策略.将缓存分为主缓存（Primary Cache,PC）和副缓存（Secondary Cache,SC）,分别用于识别和保护流行内容;采用标准布鲁姆过滤器（Standard Bloom Filter,SBF）过滤流行内容请求;引入滑动时间窗口算法和HASH表对副缓存内容进行细粒度的统计分析,进而管理缓存内容.仿真显示,与现有算法相比,该策略以增加少量复杂度为代价,延长高流行度内容的缓存驻留时间,提高了缓存命中率,减轻了服务器负载,并具有可扩展性,具备单线路40Gbit/s的报文处理能力.     

基于内容迁移的ICN缓存负载均衡机制

信息中心网络(ICN)具有请求-响应模型、位置独立性和网内缓存的特点.缓存节点的缓存空间有限,缓存内容的管理和放置尤为重要.针对现有缓存机制造成负载不均衡的问题进行研究,提出一种基于内容迁移的负载均衡机制.将节点负载区分为服务负载和缓存负载,分别设计了负载的衡量方式以及负载均衡机制触发条件,设计了迁移内容和迁移节点选择...     

基于内容价值的缓存替换策略

缓存替换机制是内容中心网络的重要研究问题之一,考虑到缓存空间的有限性,合理地对缓存内容进行置换,成为影响网络整体性能的关键因素。因此,设计了一种基于内容价值的缓存替换方案。该方案综合考虑了内容的动态流行度、缓存代价以及最近被请求的时间,构建了更实际的内容价值函数,并依据该内容价值函数,设计了有效的内容存储与置换方案。具体地,当缓存空间不足时,对已有缓存内容按照价值从小到大进行置换。仿真结果表明,相比于传统替换算法 LRU、LFU 和 FIFO,本文提出的方案有效地提升了网络节点的内容缓存命中率,降低了用户获取内容的平均跳数。     

内容中心网络中基于内容迁移的协作缓存机制

内容中心网络(CCN)是为了适应未来网络通信模式的转变,提供对可扩展和高效内容获取的原生支持而提出一种新型的网络体系架构,内容缓存机制是其研究的关键问题之一。现有机制在缓存节点的选择时往往过于集中,缓存负载分布严重不均,大大降低了网络资源利用率以及系统的缓存性能。该文提出一种基于缓存迁移的协作缓存机制,首先在缓存节点选择时考虑节点的中心性保证内容尽可能缓存在位置更重要的节点。同时,在缓存压力过大时,通过可用缓存空间大小、缓存替换率以及网络连接的稳定性等信息选择合适的邻居节点进行缓存内容的转移,充分利用邻居资源实现负载分担。仿真结果表明该机制能有效地改善缓存负载在节点上分布的均衡性,提高缓存命中率和缓存资源利用率并降低平均接入代价。     

一种面向邻近缓存的引导式内容路由机制

针对命名数据网络(NDN)内容请求节点容易忽略邻近节点缓存的问题,基于节点兴趣集群思想,提出一种面向邻近缓存的引导式便捷内容路由机制。首先通过构建节点兴趣集群将节点分为若干区域进行缓存通告;然后设计报文与便捷路由转发表项;最后选择最优路径发送请求数据。理论分析与仿真结果表明,该机制能够充分利用邻近节点缓存,有效地降低了用户平均时延,服务器负载减少约30%。     

基于节点介数和替换率的内容中心网络网内缓存策略

网内缓存技术是内容中心网络(CCN)的关键技术之一,CCN采用传统的ALWAYS缓存策略,会造成较大冗余。改进的Betw方案仅考虑了节点介数,容易造成高介数节点缓存更替频繁,内容可用性下降。为了解决这个问题,该文提出一种综合使用网络节点介数和节点缓存内容更替速率作为缓存决策度量的新型网内缓存策略BetwRep,通过权衡节点位置重要性和缓存内容时效性实现回传内容的最佳放置。最后,基于ndnSIM平台进行的网络仿真表明,该文提出的BetwRep缓存策略取得了比Betw方案和ALWAYS方案更低的源端请求负载和更少的平均跳数。     

基于内容预期价值的内容中心网络缓存替换策略

缓存替换技术是内容中心网络的研究内容之一。相对于海量的内容数据,缓存空间总是有限的,良好的缓存替换策略可以提高缓存收益。考虑到内容在将来被请求的概率越大,预期访问时间距离当前时刻越近,其留存价值就越大,提出了一种基于内容预期价值的替换策略。该方案通过考虑内容流行度和预期访问时间到当前时刻的时间距离,构建内容预期价值函数,并据此将价值最小的内容替换出去。仿真实验证明,该策略相对于传统的缓存替换策略,可以有效提高缓存命中率、降低请求跳数,提高网络性能。     

命名数据网络中基于内容请求相关性的协作缓存算法

针对命名数据网络(Named Data Networking, NDN)存储空间的有效利用和应答内容的高效缓存问题,该文采用差异化缓存的方式,提出一种依据内容请求序列相关性的协作缓存算法。在内容请求中,预先发送对于后续相关数据单元的并行预测请求,增大内容请求的就近响应概率;缓存决策时,提出联合空间存储位置与缓存驻留时间的2维差异化缓存策略。根据内容活跃度的变化趋势,空间维度上逐跳推进内容存储位置,时间维度上动态调整内容缓存时间,以渐进式的方式将真正流行的请求内容推送至网络边缘存储。该算法减小了内容请求时延和缓存冗余,提高了缓存命中率,仿真结果验证了其有效性。     

基于互助域的内容分发研究

在“三网融合”形势下,大量的用户选择网络视频业务,用户请求在内容分发网络边缘节点未命中的情况越来越多.为了减少该现象对网络的冲击,本文提出在内容分发网络内部构建互助域的思想.通过P2P和三角传输技术,在边缘节点之间的互助实现内容平级调度.同时采用分片技术,解决节点负载不均衡问题,有效提高边缘节点的服务能力和命中率.     

一种基于SDN的CCN集中控制缓存决策方法

在软件定义网络(SDN)和内容中心网络(CCN)融合架构下,为了充分利用控制层对网络拓扑和缓存资源的全局感知,在全网中实现缓存资源的优化使用,提出了一种集中控制的缓存决策优化方案.在该方案中,应用粒子群优化算法(PSO)并且根据节点边缘度、节点重要度以及内容流行度对缓存资源和内容进行集中缓存决策,使得内容在不同的节点进行合理的缓存.仿真结果表明,通过评估缓存大小对缓存性能的影响,PSO缓存决策方法取得了比LCE、PROB缓存决策策略更优的缓存命中率和路径延展率,明显降低了缓存节点的缓存替换数,使得缓存达到了整体缓存优化.     

Design of in-network caching scheme in CCN based on grey relational analysis

In-network caching is one of the most important issues in content centric networking （CCN）, which may extremely influence the performance of the caching system. Although much work has been done for in-network caching scheme design in CCN, most of them have not addressed the multiple network attribute parameters jointly during caching algorithm design. Hence, to fill this gap, a new in-network caching based on grey relational analysis （GRA） is proposed. The authors firstly define two newly metric parameters named request influence degree （RID） and cache replacement rate, respectively. The RID indicates the importance of one node along the content delivery path from the view of the interest packets arriving The cache replacement rate is used to denote the caching load of the node. Then combining hops a request traveling from the users and the node traffic, four network attribute parameters are considered during the in-network caching algorithm design. Based on these four network parameters, a GRA based in-network caching algorithm is proposed, which can significantly improve the performance of CCN. Finally, extensive simulation based on ndnSIM is demonstrated that the GRA-based caching scheme can achieve the lower load in the source server and the less average hops than the existing the betweeness （Betw） scheme and the ALWAYS scheme.     

Cooperative caching algorithm of UAV and user in UAV-assisted cellular network

Aiming at the problem of mass data content transmission and limited wireless backhaul resource of UAV in UAV-assisted cellular network,a cooperative caching algorithm for cache-enabled UAV and user was proposed.By deploying caches on UAV and user device,the popular content requested by user was cached and delivered,which alleviated the backhaul resource and energy consumption of UAV,reduced the traffic load and user delay.A joint optimization problem of UAV and user caching was established with the goal of minimizing user content acquisition delay,and decomposed into UAV caching sub-problem and user caching sub-problem,which were solved based on alternating direction method of multiplier and global greedy algorithm respectively.The iterative way was used to obtain convergent optimization result,and the cooperative caching of UAV and user was realized.Simulation results show that the proposed algorithm can effectively reduce user content acquisition delay and improve system performance.     

一种结构化P2P协议中的负载均衡方法

提出一种适合于路由表大小为O(logN) 的结构化P2P协议的负载均衡方法,该方法采用负载感知的被动式路由表维护算法和路由算法提高轻载结点作为路由中继结点的概率,并通过一种缓存机制来降低承载热点文件的结点的请求负载.实验结果表明,在用户查询服从Zipf分布的环境下,该负载均衡方法可使系统达到较好的负载均衡.     

CCN中基于业务类型的多样化内容分发机制

针对内容中心网络(Content Centric Networking,CCN)如何提供差异化的业务需求服务的问题,采用区分服务的思想,从内容传输和缓存决策的角度出发,提出了一种基于业务类型的多样化内容分发机制.该机制依据不同的业务请求特征,分别设计了持久推送、并行预测和逐包请求的数据分发模式,对应提出了透明转发、边缘概率缓存和渐进式推进的沿途存储策略,实现了内容传递对于业务类型的感知和匹配.仿真结果表明,该机制减小了内容请求时延,提高了缓存命中率,以少量额外的控制开销提升了CCN网络整体的内容分发性能.     

雾无线接入网中基于Q-learning的协作式内容缓存策略

为了提高雾无线接入网（Fog-Radio Access Networks,F-RAN）的边缘缓存效率,提出一种基于用户偏好预测和内容流行度预测的协作式内容缓存策略。首先,利用主题模型中隐含狄利克雷分布（Latent Dirichlet Allocation,LDA）模型动态的预测用户偏好;其次,利用网络中不同设备之间的拓扑关系和已预测的用户偏好以在线的方式预测内容流行度的变化,然后再结合基站之间的相关度,以减少缓存内容文件的重复率;最后,以最大化缓存命中率为目标,利用强化学习中的Q-learning算法获得了最优的内容缓存策略。仿真结果表明,与其他内容缓存策略相比,该内容缓存策略能有效的提高缓存命中率。      

基于收益感知的信息中心网络缓存机制

针对信息中心网络（ICN）内置缓存系统中的海量内容块流行度获取和存储资源高效利用问题,以最大化节省内容访问总代价为目标,建立针对内容块流行度的缓存收益优化模型,提出了一种基于收益感知的缓存机制。该机制利用缓存对请求流的过滤效应,在最大化单点缓存收益的同时潜在地实现节点间协作和多样化缓存;使用基于布隆过滤器的滑动窗口策略,在检测请求到达间隔时间的同时兼顾从源服务器获取内容的代价,捕获缓存收益高的内容块。分析表明,该方法能够大幅压缩获取内容流行度的存储空间开销;仿真结果表明,该方法能够较为准确地实现基于流行度的缓存收益感知,且在内容流行度动态变化的情况下,在带宽节省和缓存命中率方面更具优势。     

QoE-aware video cooperative caching and transmission mechanism based on TWDM-PON and C-RAN

The quality of user experience suffers from performance deterioration dramatically due to the explosively growing data traffic.To improve the poor performance of cell-edge users and heavy-load cell users,which caused by dense network and load imbalance respectively,an QoE-aware video cooperative caching and transmission mechanism in cloud radio access network was proposed.Cooperative gain-aware virtual passive optical network was established to provide cooperative caching and transmission for video streaming by adopting collaborative approach in optical domain and wireless domain.Furthermore,user experience for video streaming,bandwidth provisioning and caching strategy were jointly optimized to improve QoE,which utilized the methods of dynamic caching in optical domain and buffer level-aware bandwidth configuration in wireless domain.The results show that the proposed mechanism enhances the quality of user experience and effectively improves the cache hit rate.     

CCN中基于替换率的缓存空间动态借调机制

针对内容中心网络(CCN, content centric networking)节点存储资源的有效利用和优化配给问题,在同质化缓存分配的基础上,提出了一种基于替换率的缓存空间动态借调机制。该机制从节点存储空间使用状态的动态差异性出发,首先对于缓存资源借调的合理性给予证明,进而,依据节点对于存储资源的需求程度,动态地执行缓存借调,将相对空闲的存储资源分配给需求程度更大的节点支配,换取过载节点缓存性能的提升。该机制减小了内容请求跳数,提高了缓存命中率,以少量额外的代价换取了内容请求开销的显著下降,提升了存储资源整体利用率,仿真结果验证了其有效性。     

软件定义小蜂窝网络中平衡调度缓存方案

在软件定义小蜂窝网络(Software-defined Small Cell Network, SDCN)中,面对小蜂窝间的干扰问题,现有基于编码和协作的缓存资源管理方案均未结合网络拓扑进行研究,也未考虑用户设备(User Equipment, UE)的接收缓存数,使得资源分配依旧面临不平衡的严峻挑战。针对上述问题,基于SDCN中的拓扑管理功能,运用贪婪算法以是否存在重叠干扰为判定条件对小基站(Small Base Station, SBS)进行划分。此外,以平衡UE接收编码缓存数量为目标,建立平衡调度缓存模型来调节不同区域SBS的分发时间,并借助二分搜索算法寻找其最优解。最后,通过设计自适应编码缓存策略,以应对网络负载的变化。仿真结果表明,所提方案在平衡资源分配与自适应方面性能优势明显,节约了网络资源,增加了网络的吞吐量。