信息中心网络中移动切换技术的研究与实现

发布时间：2020-09-08 07:47

　　 近年来网络中移动设备的数量不断增多,设备移动性是未来互联网的一个核心特点,将信息中心网络(ICN)应用在无线通信环境具有必要性。在ICN中,请求节点移动使得内容无法及时到达请求节点处,导致内容的获取时间增加。同时,请求内容的获取过程中,中间节点移动将使回传的数据包无法找到下一跳转发节点,造成数据包的回传路径中断。所以,在无线通信环境中,研究ICN请求节点和中间节点的移动切换方法具有重要的研究价值。本文首先分析ICN中请求节点和中间节点移动管理的研究现状,针对请求节点移动造成的内容获取时延大的问题,设计了一种基于分布式缓存的请求节点移动切换方法,该方法中请求节点移动前,内容源将被请求内容分布式地缓存在网路边缘接入路由器中,保证请求节点每次移动到新位置后可以从接入路由器获得内容。本文对内容的缓存放置方案建立了数学模型,模型的目标是请求节点获得内容的时延开销和缓存操作造成的缓存开销最小,并且提出了内容更新算法,该算法提高了节点缓存的利用率。针对中间节点移动造成的数据包转发路径中断的问题,设计了一种基于节点选择的中间节点移动切换方法,该方法在节点转发数据包时,首先通过转发概率计算方法获得节点的转发概率,然后选择转发概率最大的节点进行数据包的转发,防止了丢包现象的发生。本文基于ndnSIM仿真实现了上述方法的重要功能,包括:内容缓存方案的确定,数据包转发策略的制定等,在仿真平台进行的实验表明所提方案在请求节点获取内容的时延和请求效率等方面具有更好的性能。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP393.0
【部分图文】：

ｃｏｐｐｅｒ邋ｆｉｂｅｒ邋ｒａｄｉｏ．．．逦ｃｏｐｐｅｒ邋ｆｉｂｅｒ邋ｒａｄｉｏ．．．逡逑图２－１邋ＩＰ与ＩＣＮ架构对比逡逑ＩＣＮ中将内容提升为网络的核心，因为正如刚才提到的，网络用户仅仅关注自己逡逑要请求的内容是什么，而不想关注请求内容在网络中的哪个位置，所以ＩＣＮ为网络逡逑用户进行高效快速的内容获取提供了内在的支持。同时，ＩＣＮ为内容分配网络中唯一逡逑的内容名字，为内容提供唯一的索引，ＩＣＮ中的命名机制也很健全，包括层次化命名逡逑方式和扁平化命名方式。ＩＣＮ中还有一个核心的特性，中间节点可以缓存内容，这样，逡逑无形中增加了内容在网络中的副本数量，具有缓存内容的中间节点可以作为另外的逡逑内容提供方为内容请求方发送数据包。所以，ＩＣＮ对于内容的获取具有很好的支持性。逡逑８逡逑

最后，只要请求包和内容在网络中被匹配上，内容源或者拥有内容的中间逡逑节点就发送含有内容的数据包返回请求节点，数据包的返回路径是请求节点的逆路逡逑径。信息中心网络中的通信模式图２－４所示。逡逑内容源逡逑ａｔ邋＆逡逑ｓ逡逑逦？内容请求消息逡逑请求者逡逑——＾内容应答消息逡逑图２－４丨ＣＮ中的通信模式逡逑１）邋ＮＤＮ逡逑命名数据网络架构的通信模式是以接收端为驱动的，这种通信模式是通过请求包逡逑和数据包实现的，ＮＤＮ中请求包和数据包的数据结构如图２－５所示。命名数据网络中逡逑１２逡逑

请求者Ｎ逡逑图３－１请求节点移动场景逡逑如图３－１所示，请求节点在网络中多次的发生移动，比如请求节点在向内容源Ｐ逡逑请求资源（可以是图片，文字或者视频）［５］，但是请求资源的过程中发生了移动，使逡逑得资源无法及时到达请求节点处。具体过程可以描述为：当请求节点在原位置未发逡逑生移动时，根据自己的需要向内容源发送请求包请求内容，当数据包还未转发到请逡逑求节点处时，请求节点开始发生移动。则在请求节点切换期间，请求节点己经离开逡逑了原接入路由器，原接入路由器仍然将回传的数据包按照ＰＩＴ中记录的接口进行转逡逑发，导致请求节点无法获得回传的数据包，同时会造成回传的数据包丢失。当请求逡逑节点接入到新位置后，由于之前请求的内容在请求包超时后还未转发到请求节点处，逡逑默认的处理机制是重新发送请求包至内容源处请求所需内容。在请求节点接入到新逡逑位置的一段时间后，请求节点又开始发生移动，则会重复上面描述的过程。当请求逡逑节点再次接入到新位置后

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本文编号：2813908