内容中心网络中基于协同缓存和链路速率动态适应的能耗优化策略

摘要

内容中心网络(Content-Centric Networking，CCN)是下一代互联网体系结构的典型代表，把当前Internet以主机为中心的传输模式进化成为以内容为中心的传输模式，即网络中的用户只需要根据内容的命名就可以在网络中任意存放此内容的节点中获取。网络中任意一个节点都有内容缓存的能力是该网络非常重要的一个特点。节点缓存内容产生缓存能耗，内容在节点之间传输产生传输能耗，CCN中的能耗主要由这两部分能耗组成。因此，本文从优化缓存内容放置和节点之间的传输这两个方面展开对CCN能耗优化的研究。
　　当前CCN缓存决策策略研究中，大都没有综合考虑请求热点、网络能耗、内容流行度和节点协同等相关要素。本文提出一种基于内容流行度协同缓存策略来优化CCN能耗。该策略将CCN的一个自治区域网络中的所有内容路由器节点当作一个协同缓存组，并把协同缓存组中每个节点的缓存容量分为两部分，一部分用于自身节点和其他节点协同缓存内容;另一部分用于自身节点独立缓存本地最流行内容，以提高协同缓存组中内容副本种类的多样性，减少网络中内容的重复传输，从而实现网络能耗的优化。并建立相应的能耗优化模型，采用一种改进的遗传算法求解出该协同缓存组能耗优化问题的最优解。实验结果表明，与当前相关的缓存决策策略相比，本文所提出的策略可以有效地降低CCN的能耗。
　　当前对于CCN节点之间的传输研究，大都认为网络中的传输服务组件以峰值的速率提供内容传输服务，长时间高速传输服务状态将会产生较高的能耗。网络传输服务组件可以根据链路的负载动态地调整传输服务速率，避免组件一直处于峰值状态，实现网络传输能耗的优化。根据CCN的传输特点，本文研究分析链路速率动态适应策略对于网络传输能耗的影响，根据传输服务组件工作状态的概率分布以及在传输服务过程状态切换的次数，得出整个网络系统所产生的传输能耗。经过实验验证，在同样条件下High-performance的能效低于该策略的能效。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究工作

1．4 论文的组织结构

第二章 相关研究综述

2．1 内容中心网络

2．2 内容中心网络的三大要素

2．2．1 内容中心网络内容的命名

2．2．2 内容中心网络的路由工作流程

2．2．3 网络内缓存系统

2．3 网络能耗评价

2．3．1 CCN的能耗模型

2．3．2 CCN的能效机制

2．3．3 动态速率调节机制

2．4 本章小结

第三章 基于协同缓存的能耗优化策略

3．1 CCN的自治区域网络模型

3．2 协同缓存的能耗优化策略及能耗模型分析

3．2．1 CCN网络能耗优化策略

3．2．2 CCN能耗模型

3．2．3 CCN能耗优化模型的建立

3．3 能耗优化问题的求解

3．4 实验数据和结果分析

3．5 本章小结

第四章 链路速率动态适应的能耗优化策略

4．1 CCN请求服务单元的定义

4．2 请求服务单元速率动态适应规则

4．3 请求服务单元的能耗模型

4．4 仿真实验与性能分析

4．4．1 仿真实验参数设计

4．4．2 实验结果及分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 未来的研究方向

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的科研项目

攻读硕士学位期间发表的学术论文