信息中心网络虚拟化中内容缓存策略研究

发布时间：2020-04-15 22:10

【摘要】：互联网已经成为当今社会通信的重要基础设施,深刻地影响着人们的工作、生活和学习,不断地推进国家经济发展和社会进步。但是随着网络流量的爆炸式增长,越来越多的用户不再关注内容所在的位置,而是关注内容本身,现有基于TCP/IP网络架构在可扩展性、安全性、移动性和绿色节能等方面不断凸显弊端。为了从根本上解决这些问题,研究者们提出了以内容为中心的信息中心网络(InformationCentric Network,ICN)架构,其中网内缓存是ICN最主要的特征之一,即每一个路由节点具有缓存功能,且可以服务后续用户请求。由于在传统网络中运营商之间的物理资源不能共享,从而会增加内容分发的成本支出和维护支出。但是利用网络虚拟化(Network Virtualization,NV)技术不仅能实现服务提供商(Service Providers,SPs)之间共享基础设施资源,而且也能实现共享内容资源。因此为实现缓存内容共享于SPs之间,提高端到端的网络性能,研究者们提出了信息中心网络虚拟化(Information-Centric Network Virtualization,ICNV)架构。在ICNV中,利用ICN的网内缓存技术将内容资源缓存在节点中,可以更好地服务用户请求,提高资源利用率、降低内容分发的开销以及网络传输冗余和数据中心的服务负载等。因此缓存策略的研究同样成为了ICNV中的热点话题。本文主要研究了ICNV中内容缓存策略的制定,具体研究工作如下:1.针对节点对数据包存在两个动作:存包与丢包,以节点缓存内容个数作为节点的缓存状态,将节点缓存状态的转移看作一个马尔科夫链,利用节点缓存状态的转移,建立节点的缓存状态转移矩阵,通过考虑节点的响应概率,建立以响应用户平均跳数为目标函数。由于目标函数为集中式函数,本文提出了基于势博弈的分布式算法,在博弈过程中,节点会根据自身情况选择缓存策略,通过每一个节点对缓存策略的迭代更新得到缓存策略的纳什均衡点,最终得出最优缓存策略。2.考虑网络能量开销,以网络节能、环保作为出发点,能耗作为基础模型,通过考虑网络内容的访问频率以及内容的缓存距离,提出了基于内容访问频率和缓存距离的能效优化缓存策略。通过缓存策略,当网络的能效得到优化的同时,用户在网络中的体验也得到提升。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.01

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本文编号：2629036