《電子技術(shù)應(yīng)用》
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信息中心網(wǎng)中移動性緩存策略研究
2018年電子技術(shù)應(yīng)用第1期
段 潔,韓 健,唐 紅
重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院,重慶 400065
摘要: 信息中心網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為下一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究的熱點(diǎn),ICN架構(gòu)的典型特征就是利用內(nèi)置緩存來提高內(nèi)容的傳播效率。隨著移動用戶數(shù)量的不斷增加,未來移動用戶也將訪問ICN網(wǎng)絡(luò),因此開展ICN網(wǎng)絡(luò)移動場景下的緩存研究是十分有意義的。在介紹了ICN網(wǎng)絡(luò)后,接著從多方面著重介紹支持移動性緩存的方案,隨后對ICN網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)緩存方案與移動性緩存方案進(jìn)行比較和歸納,最后對移動性緩存方案的發(fā)展與挑戰(zhàn)進(jìn)行展望,為移動性緩存后續(xù)研究提供有益參考。
中圖分類號: TP393
文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.172975
中文引用格式: 段潔,韓健,唐紅. 信息中心網(wǎng)中移動性緩存策略研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2018,44(1):3-8.
英文引用格式: Duan Jie,Han Jian,Tang Hong. Survey of mobility cache strategy in information-centric networks[J]. Application of Electronic Technique,2018,44(1):3-8.

Survey of mobility cache strategy in information-centric networks
Duan Jie,Han Jian,Tang Hong
School of Communication and Information Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065,China
Abstract: Information-Centric Networking(ICN) has become a hotspot in the research of next-generation network architecture. The typical feature of ICN is to use built-in cache to improve the propagation efficiency of content. With the increasing number of mobile users, future mobile users will also visit the ICN network, so the ICN network cache study under mobile scenarios is very meaningful. After introducing the ICN network, the scheme of mobility support caching is introduced, and then the traditional cache scheme and mobility cache scheme in ICN network are compared and summarized. Finally, the development and challenge of mobile cache scheme are prospected, for the follow-up study of mobile cache to provide a useful reference.
Key words : information-centric networks;caching;mobile users;mobility cache

0 引言

    當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的通信模式以主機(jī)為中心,大多數(shù)用戶主要對訪問信息本身感興趣,而對信息實(shí)際位于何處不感興趣。為了適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用由發(fā)送者驅(qū)動的端到端通信模式向接收者驅(qū)動的海量內(nèi)容獲取模式的轉(zhuǎn)變[1-3],并從網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)層面提供對可擴(kuò)展和高效內(nèi)容獲取的原生支持,研究界近年來提出以信息為中心的新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)[4-9]ICN(Information-Centric Networking),其中最具代表性的有CCN[5](Content-Centric Networking),NDN[6](Named Data Networking),PSIRP[9](Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm)。ICN網(wǎng)絡(luò)最主要的特點(diǎn)之一是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置緩存,由于名字的命名特征,ICN緩存路由器可以識別內(nèi)容并對其進(jìn)行標(biāo)識和轉(zhuǎn)發(fā)等操作,因此,部分內(nèi)容可緩存在網(wǎng)絡(luò)中的路由器上,而不僅僅緩存于服務(wù)器,這將加快信息的發(fā)送速率,減輕服務(wù)器負(fù)載。

    近年來,ICN領(lǐng)域中的內(nèi)容緩存問題引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,大多數(shù)緩存方案針對固定網(wǎng)絡(luò),即只考慮有線場景下的內(nèi)容緩存。據(jù)Cisco公司統(tǒng)計(jì)[10],2016年全球移動設(shè)備比2015年增加了近五十億臺,其中智能手機(jī)增長比例最大。在2016年,全球移動數(shù)據(jù)流量較2015年增長了63%,其中移動視頻流量占移動數(shù)據(jù)流量總量的60%,并且移動數(shù)據(jù)流量和移動視頻流量在未來幾年內(nèi)還將呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢。同樣地,ICN網(wǎng)絡(luò)也將面臨著大量移動用戶接入的問題。當(dāng)移動設(shè)備對內(nèi)容發(fā)出請求,但是在接收所請求的數(shù)據(jù)之前斷開或移動到新的附接點(diǎn)時,將會增加接收數(shù)據(jù)的時延,這對于具有嚴(yán)格時延要求的應(yīng)用可能是至關(guān)重要的,并且用戶的移動可能會對內(nèi)容流行度造成影響,流行度的動態(tài)性將導(dǎo)致緩存內(nèi)容的動態(tài)性。因此,ICN緩存方案的研究應(yīng)該考慮移動性對內(nèi)容緩存造成的影響,從而設(shè)計(jì)出合理的緩存方案有效地提供移動性支持。但是目前的緩存方案很少考慮移動性對內(nèi)容緩存造成的影響,本文正是以此為背景,對現(xiàn)有的移動性緩存方案的研究成果進(jìn)行歸納評述,并與ICN網(wǎng)絡(luò)中沒有考慮移動性的緩存方案進(jìn)行比較,指出移動性緩存未來的研究方向。

1 移動性緩存概述

    隨著Wi-Fi和4G、5G技術(shù)的快速發(fā)展,智能手機(jī)、平板電腦等移動設(shè)備已被廣泛使用。在ICN網(wǎng)絡(luò)中,用戶既是內(nèi)容請求方也是內(nèi)容提供方,用戶移動性的加入將帶來內(nèi)容請求時延、內(nèi)容流行度變化等方面的影響,給ICN業(yè)務(wù)提供帶來新的挑戰(zhàn)。如圖1所示,當(dāng)用戶從4G網(wǎng)絡(luò)移動到Wi-Fi熱點(diǎn)(如user4),或者從一個Wi-Fi熱點(diǎn)移動到另一個Wi-Fi熱點(diǎn)(如user5),或者當(dāng)用戶作為內(nèi)容源移動(如user6)等情況出現(xiàn)時,用戶如何在新接入的無線訪問點(diǎn)更快地請求到所需內(nèi)容,以及移動性的加入會對ICN網(wǎng)絡(luò)的緩存帶來怎樣的影響等都與ICN網(wǎng)絡(luò)中移動性緩存策略密切相關(guān)。

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    目前,現(xiàn)有工作主要側(cè)重于在ICN網(wǎng)絡(luò)中提供有良好高速緩存命中率的緩存方案,或者探索移動網(wǎng)絡(luò)中的用戶移動性和內(nèi)容源的移動性,部分工作考慮了ICN網(wǎng)絡(luò)緩存方案中的用戶移動性和內(nèi)容提供方移動性對內(nèi)容緩存的影響。本文對近年來關(guān)于支持用戶移動性和內(nèi)容提供方移動性的緩存方案進(jìn)行了概述及歸納。

1.1 ICN網(wǎng)絡(luò)中的移動性情況

    在ICN網(wǎng)絡(luò)中,移動性主要包括兩種,分別是用戶移動性、內(nèi)容提供方移動性。

1.1.1 用戶移動性

    當(dāng)用戶移動時,用戶在當(dāng)前站點(diǎn)的下載將中斷,由于用戶移動位置的不確定性,導(dǎo)致用戶在到達(dá)下一個站點(diǎn)時,該站點(diǎn)可能沒有緩存用戶請求的內(nèi)容,為了保證更高的緩存命中率,前期的緩存應(yīng)該考慮用戶的移動性,但是用戶的移動的位置不確定也導(dǎo)致前期緩存位置的不確定性,這樣就導(dǎo)致內(nèi)容提供商在前期緩存內(nèi)容時的復(fù)雜性。

1.1.2 內(nèi)容提供方移動性

    在ICN網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,具有緩存功能的移動設(shè)備也可充當(dāng)內(nèi)容提供方,來提高內(nèi)容分發(fā)的效率。當(dāng)用戶在移動性內(nèi)容提供方處下載內(nèi)容時,內(nèi)容提供方可能會發(fā)生移動,如果內(nèi)容提供方附近的站點(diǎn)沒有緩存用戶請求的內(nèi)容,此時用戶正在進(jìn)行的下載將會中斷,為了保證更高的緩存命中率,前期的緩存應(yīng)該考慮內(nèi)容源移動。

1.2 移動性緩存的方法

    目前在ICN網(wǎng)絡(luò)中對用戶移動性的研究相對較多,對內(nèi)容提供方的研究相對較少。接下來將分別從用戶移動性、內(nèi)容提供方移動性兩部分來對移動性緩存方法進(jìn)行歸納評述。

1.2.1 用戶移動性緩存方法的研究

    用戶移動性緩存方法的研究可以廣泛地分為四種:(1)反應(yīng)型:用戶離開時,舊連接點(diǎn)繼續(xù)緩存用戶所請求的內(nèi)容,在用戶重新連接到新連接點(diǎn)后,新連接點(diǎn)請求來自舊連接點(diǎn)所緩存的內(nèi)容,過程如圖2(a)。反應(yīng)型存在明顯缺點(diǎn),舊連接點(diǎn)到新連接點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)過程增加了傳輸時延。(2)持久訂閱:代理維護(hù)移動用戶的訂閱,并且緩存與訂閱匹配的項(xiàng)目,即使移動用戶處于離線狀態(tài),過程如圖2(b)。持久訂閱必須支付內(nèi)存使用中的顯著成本。(3)主動型:內(nèi)容被主動緩存在新連接點(diǎn),使用戶在重新連接到新連接點(diǎn)時立即獲得內(nèi)容,過程如圖2(c)。主動解決方案的關(guān)鍵問題首先是緩存,其次是在哪些鄰居緩存。(4)啟發(fā)型:移動用戶在移動過程中將對緩存策略產(chǎn)生影響,啟發(fā)型方法通過啟發(fā)原有的緩存策略來根據(jù)這種影響動態(tài)調(diào)整緩存內(nèi)容,借以提高本地網(wǎng)絡(luò)的緩存命中率,過程如圖2(d)。

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    反應(yīng)型:文獻(xiàn)[11]中在客戶端離開之前會提前發(fā)送分離請求給代理,其中包含客戶端的“id”,客戶端請求的內(nèi)容將繼續(xù)在該代理緩存,當(dāng)客戶端重新連接到網(wǎng)絡(luò)時,需要從新接入的代理發(fā)出請求消息,找到移動之前連接代理的“id”獲得內(nèi)容,但是尋找以前代理的開銷較大并且可能會產(chǎn)生較長的時延。文獻(xiàn)[12]對移動性支持基于移動服務(wù)代理實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)客戶端到達(dá)其目的地時,它使用移動接口與本地代理聯(lián)系,與其分離的遠(yuǎn)程代理進(jìn)行交互,將所有訂閱和所有緩存的消息從遠(yuǎn)程站點(diǎn)傳輸?shù)奖镜卣军c(diǎn),然后傳送到由客戶端庫,該方案需要對客戶端進(jìn)行設(shè)計(jì),并不具有普適性,并且整個方案需要大量服務(wù)代理,將進(jìn)一步加大開銷。文獻(xiàn)[13]方案引入地理位置,即基于用戶當(dāng)前位置提供相關(guān)的內(nèi)容服務(wù)。文獻(xiàn)[14]提出一種跨層網(wǎng)絡(luò)來輔助無縫移動性方案,總體設(shè)計(jì)目標(biāo)是切換場景下最小化一段時間內(nèi)的興趣包和數(shù)據(jù)包的丟失,但是方案中的控制開銷和轉(zhuǎn)發(fā)開銷是巨大的,需要進(jìn)一步優(yōu)化。

    持久訂閱:文獻(xiàn)[15]詳細(xì)研究了發(fā)布/訂閱中間件性能,文中的試驗(yàn)評估表明,中間件級切換可以使持久訂閱在無線環(huán)境中工作,但它們的吞吐量非常低。即使在固定網(wǎng)絡(luò)中,持久訂閱的吞吐量也低于不可持續(xù)訂閱。使用持久訂閱,代理維護(hù)移動設(shè)備的訂閱和與這些訂閱匹配的緩存項(xiàng)目,而與移動設(shè)備是否連接到代理無關(guān),這導(dǎo)致巨大的存儲成本。

    主動型:文獻(xiàn)[16]將基礎(chǔ)問題建模和公式化為一個整數(shù)線性規(guī)劃問題,旨在獲得內(nèi)容緩存和重定向之間的最佳平衡。文中未考慮基站相鄰而其相連的路由器不相鄰的情況,即切換之后無法使用所謂的鄰居代理。文獻(xiàn)[17]提出一種選擇性鄰居緩存方法,主動將請求的內(nèi)容緩存在距離當(dāng)前代理一跳的鄰居節(jié)點(diǎn)子集中,文中通過時延和緩存成本兩者的折中來選出合適的鄰居子集。文獻(xiàn)[18]采用位置和數(shù)據(jù)模式預(yù)測來主動支持消費(fèi)者在網(wǎng)絡(luò)中的移動,該方案最優(yōu)地高速緩存接近消費(fèi)者的預(yù)測內(nèi)容,使其將在切換之前得到滿足并避免興趣重傳,但是文中并沒有對位置和數(shù)據(jù)模式預(yù)測進(jìn)行相應(yīng)數(shù)學(xué)模型的建立和相關(guān)方法的設(shè)計(jì)。

    在主動型的緩存方案中,用戶的運(yùn)動行為很難預(yù)測,文獻(xiàn)[19]利用一種稱為鄰居圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),動態(tài)捕獲移動用戶的潛在移動性圖。隨著時間推移,每位代理都會了解到其近鄰,使這些鄰居代理在發(fā)生切換之前緩存用戶請求的內(nèi)容。該方法對于準(zhǔn)確預(yù)測用戶移動性的依賴性較高,并且如何平衡代理之間的負(fù)擔(dān)也是一個需要考慮的問題。文獻(xiàn)[20]提出一種分布式主動緩存方法來支持用戶無縫移動,并且方案中采用擁塞定價方案來有效利用本地路由器的緩存空間,該方法會在滿足用戶的移動請求之后會馬上刪除本地的內(nèi)容,可能會造成內(nèi)容的重復(fù)利用率不高。

    啟發(fā)型:文獻(xiàn)[21]提出一種移動性/流行度的緩存策略,根據(jù)移動性動態(tài)調(diào)整內(nèi)容流行度,即在原有流行度的基礎(chǔ)上加上從別處轉(zhuǎn)移過來的請求對應(yīng)的流行度,構(gòu)成新的流行度,依據(jù)新的流行度緩存內(nèi)容。方案將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同站點(diǎn),用戶切換于不同的站點(diǎn)之間,但是文中并沒有考慮數(shù)據(jù)重傳的持續(xù)開銷。文獻(xiàn)[22]提出一種基于分類的智能緩存方案,來動態(tài)適應(yīng)用戶需求的變化。方案根據(jù)不同地區(qū)用戶的需要合理組織緩存內(nèi)容,來提高對用戶的移動性支持。方案中需要對用戶數(shù)據(jù)和內(nèi)容數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析,但是文中并沒有具體給出相關(guān)的算法,只是簡要提到需要用到聚類分析。

1.2.2 內(nèi)容提供方移動性緩存方法的研究

    從查閱的國內(nèi)外文獻(xiàn)來看,目前內(nèi)容提供方移動性緩存方法的研究較少。其中,文獻(xiàn)[23]提出了向鄰居主動推送內(nèi)容的方法,當(dāng)提供商將要移動并且消費(fèi)者請求內(nèi)容時,內(nèi)容將被傳送到相鄰節(jié)點(diǎn),并且提供商會根據(jù)周邊條件和內(nèi)容受歡迎程度隨機(jī)傳輸內(nèi)容。同時,提供者探查相鄰節(jié)點(diǎn)是否具有內(nèi)容的副本,如果相鄰節(jié)點(diǎn)有重復(fù)內(nèi)容,則提供商移動時無需傳輸內(nèi)容。然而,當(dāng)移動設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換時,其性能不能達(dá)到最佳。此外,考慮鄰居只會限制資源利用率來管理生產(chǎn)者的移動性。文獻(xiàn)[24]提出一種OpCacheMob方法,基本思想是在切換發(fā)生之前主動將緩存期間要求的數(shù)據(jù)放置在高速緩存中,該方法需要知道兩條信息:第一個是移動的生產(chǎn)者的切換時間;第二個是知道在收斂時間內(nèi)從移動生產(chǎn)者那里請求什么數(shù)據(jù)。文中使用位置估計(jì)器和請求模式預(yù)測器來查找未來請求的時間,數(shù)據(jù)和消費(fèi)者。文中僅假設(shè)這樣的信息是可用和正確的,并不能保證其在真實(shí)環(huán)境中的適用性。

1.3 不同移動性緩存方法的比較與分析

    由于對內(nèi)容提供方的移動性緩存研究相對較少,本節(jié)首先對用戶移動性緩存方法進(jìn)行比較分析,隨后對用戶移動性、內(nèi)容提供方移動性兩類不同情況的移動性緩存方法進(jìn)行比較分析。

1.3.1 用戶移動性緩存方法的比較與分析

    表1從六個方面對不同類型的用戶移動性緩存方案進(jìn)行比較。

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    從表中可以看出,反應(yīng)型的特點(diǎn)是內(nèi)容來源為舊接入點(diǎn),其緩存冗余度相比持久訂閱與主動型相對較低,因?yàn)榉磻?yīng)型不需要重新在新接入點(diǎn)進(jìn)行緩存,但是相比主動型來說要付出時延較長的代價;持久訂閱目前的研究相對較少,因?yàn)槌志糜嗛喌娜秉c(diǎn)十分明顯,屬于機(jī)械式的緩存,無論用戶處于離線或在線狀態(tài),代理都將緩存用戶訂閱的內(nèi)容,造成緩存空間的匱乏;主動型緩存的特點(diǎn)是內(nèi)容源為新接入點(diǎn),但是與反應(yīng)型相比緩存冗余度相對較高,因?yàn)樾枰谛陆尤朦c(diǎn)重新緩存,但是相比反應(yīng)型來說,主動型的時延相對較低;啟發(fā)型緩存方案是根據(jù)移動屬性動態(tài)影響著緩存策略,來調(diào)整對內(nèi)容的緩存,具有更加廣泛的普適性。

1.3.2 用戶移動性、內(nèi)容提供方移動性的移動性緩存方法的比較與分析

    內(nèi)容提供方中移動性緩存的方法研究與用戶移動性中的主動緩存類似,都是提前在鄰近節(jié)點(diǎn)對內(nèi)容進(jìn)行預(yù)取,來滿足用戶服務(wù),從分析中可以看出,兩類移動性情況的緩存方法是相互聯(lián)系的,通過分析兩者之間的關(guān)系,有助于啟迪學(xué)者開展更加深入的研究。

2 ICN中傳統(tǒng)緩存與移動性緩存的比較與分析

    ICN中傳統(tǒng)緩存策略多數(shù)研究的是有線場景,部分考慮無線場景,而移動性緩存研究主要是考慮無線場景緩存、移動性對緩存的影響。

2.1 有線場景與無線場景

    有線場景:ICN傳統(tǒng)緩存主要考慮有線場景下的緩存,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬潭?,旨在使?nèi)容導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可行。

    無線場景:ICN移動性緩存主要考慮無線場景下的緩存,需要考慮用戶或內(nèi)容源的移動性,旨在減少請求內(nèi)容時延。

2.2 路徑緩存與任意路徑緩存

    路徑緩存:傳統(tǒng)緩存策略又稱作路徑緩存,本質(zhì)上,路徑緩存允許內(nèi)容沿傳播路由緩存,從而減少后續(xù)用戶獲取相同內(nèi)容的延遲。然而,對于高移動性的無線網(wǎng)絡(luò),這種方法可能導(dǎo)致移動網(wǎng)絡(luò)的低效率,原因是每當(dāng)移動用戶在附著點(diǎn)發(fā)生變化時,都需要將興趣包重新發(fā)送到內(nèi)容發(fā)布者,這可能會導(dǎo)致不可接受延遲和網(wǎng)絡(luò)重大開銷。

    任意路徑緩存:移動性緩存又稱任意路徑緩存,任意路徑緩存允許根據(jù)用戶移動性考慮內(nèi)容的緩存,盡可能把內(nèi)容緩存到離移動用戶較近的位置,從而減少移動用戶獲取請求內(nèi)容的延遲。然而移動性緩存中的啟發(fā)型緩存又與傳統(tǒng)緩存相似,簡單的來說可以認(rèn)為是在傳統(tǒng)緩存中把移動性的因素加入到原有緩存策略中,支持移動性。

    綜上所述,路徑緩存與任意路徑的緩存?zhèn)戎攸c(diǎn)不同,路徑緩存?zhèn)戎赜趦?nèi)容,任意路徑緩存?zhèn)戎赜谝苿佑脩簟?/p>

2.3 內(nèi)容屬性與用戶行為

    內(nèi)容屬性:傳統(tǒng)緩存策略中,文件內(nèi)容主要按照內(nèi)容的屬性來決定是否(如流行度、大小等)緩存在分布式ICN服務(wù)器上。由于跨服務(wù)器或傳出流量通常是昂貴的,所以ICN提供商嘗試通過適當(dāng)?shù)木彺娌呗员M可能地在本地服務(wù)器處理請求,即處于較高的緩存命中率。然而,用戶移動性對內(nèi)容的流行度有很大的影響。一個站點(diǎn)的不完整下載可能被移動用戶攜帶到另一個站點(diǎn),從而產(chǎn)生對相同內(nèi)容的新請求。因此,來自傳統(tǒng)ICN純粹的基于流行度的緩存方法對于接入移動用戶的ICN而言變得無效。

    用戶行為:現(xiàn)有的工作要么著重于在ICN中提供良好的緩存命中率[25],或者探討移動網(wǎng)絡(luò)中用戶移動性[26],部分工作考慮到ICN緩存方案中的用戶行為。移動性緩存主要考慮到內(nèi)容屬性與用戶行為的結(jié)合。在移動性緩存中,通常關(guān)注用戶行為,比如用戶的轉(zhuǎn)移概率、用戶將要請求的內(nèi)容、用戶在某個地理位置將會請求什么類型的內(nèi)容、用戶行為會對內(nèi)容屬性造成什么樣的影響等,盡可能實(shí)現(xiàn)一個全面的考慮,從而提高網(wǎng)絡(luò)的緩存命中率。

3 移動性緩存未來的研究方向和挑戰(zhàn)

    ICN中移動性緩存的研究取得了一定進(jìn)展,但是目前研究相對較少,因此,當(dāng)前仍然是一個充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的新興研究領(lǐng)域,可以進(jìn)行開拓式創(chuàng)新或繼承式研究,并且值得研究的方向還有很多,主要包括:

    (1)內(nèi)容源移動性的研究

    目前研究中大多數(shù)是關(guān)于用戶移動性的研究,對內(nèi)容源移動性的研究相對較少,如何建立內(nèi)容源移動與緩存方案的關(guān)聯(lián)模型,并根據(jù)此優(yōu)化緩存模型,是能夠有效提高無線場景下緩存命中率的潛在途徑,更進(jìn)一步來說,如何關(guān)聯(lián)內(nèi)容源的移動與用戶的移動,也是一個仍待解決的問題,并且目前的數(shù)學(xué)模型和實(shí)證研究十分缺乏。

    (2)用戶行為的研究

    移動性緩存策略的研究中,用戶行為即用戶的轉(zhuǎn)移概率都是假設(shè)值,部分文獻(xiàn)針對用戶移動性實(shí)現(xiàn)隨機(jī)游走模型,這對于調(diào)查真正的移動性跟蹤是不切實(shí)際的。有些文獻(xiàn)則側(cè)重于不同的場景或方法?,F(xiàn)有研究中,很少有針對用戶行為的研究,因?yàn)橛脩艮D(zhuǎn)移概率的不同會直接影響到緩存策略,所以開展真實(shí)有效的用戶行為研究是十分必要的。

    (3)數(shù)據(jù)重傳的持續(xù)開銷問題

    現(xiàn)有移動性緩存策略使用的技術(shù)是反應(yīng)型或主動式,其嘗試減少數(shù)據(jù)訪問時間,但是需要重傳。然而,在ICN設(shè)計(jì)中隱含的假設(shè),移動性由興趣包重傳支持發(fā)現(xiàn)是次優(yōu)的,這增加了數(shù)據(jù)訪問時間并降低網(wǎng)絡(luò)的總吞吐量。因此,針對數(shù)據(jù)重傳問題的研究對于成功的移動性緩存策略是非常有意義的。

    (4)緩存決策策略的研究

    在現(xiàn)有移動性緩存策略中,存在所有到達(dá)內(nèi)容項(xiàng)目都需要緩存的情況。然而,在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下,系統(tǒng)地緩存所有塊可能導(dǎo)致低緩存分集,從而降低ICN的效率。此外,由于緩存操作在路由器中必須是線速,因此大多數(shù)現(xiàn)有的緩存策略并不具有實(shí)際意義。上述結(jié)果表明,緩存決策策略對于提高緩存分集具有重要意義,可以通過與高速緩存替換策略的配合來大大優(yōu)化緩存性能。

    (5)多路徑轉(zhuǎn)發(fā)

    某些信息中心網(wǎng)絡(luò)(如CCN)支持多徑路由,即對同一內(nèi)容前綴的請求可以同時通過多條路徑在網(wǎng)絡(luò)中并行傳輸,請求可能會被發(fā)往所有匹配的前綴發(fā)布者。多徑轉(zhuǎn)發(fā)有助于解決移動性和多宿主等問題。

    當(dāng)然,未來研究工作中還有一些其他很有意義的工作,比如高速緩存成本和延遲之間的權(quán)衡、移動性緩存策略的計(jì)算復(fù)雜性和可擴(kuò)展性,引入指導(dǎo)啟發(fā)式技術(shù)來提供實(shí)時接近最優(yōu)的緩存決策,以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、業(yè)務(wù)需求、信息項(xiàng)大小、斷開周期持續(xù)時間和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)緩存如何影響緩存策略的性能,另一方面,較高級別的代理可能潛在地服務(wù)更大數(shù)量的移動附接點(diǎn),因此使用較高級別的代理可以減少需要主動緩存信息的代理數(shù)量,從而減少總高速緩存成本等。

4 結(jié)論

    隨著移動用戶的高速增長,開展對信息中心網(wǎng)絡(luò)的移動性緩存研究可以更好促進(jìn)未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。本文對近年來國內(nèi)外學(xué)者在移動性緩存領(lǐng)域的研究成果進(jìn)行了回顧、分析、比較、總結(jié),并比較了ICN網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)緩存策略與移動性緩存策略的特征與不同;同時也討論了移動緩存中若干主要問題的研究現(xiàn)狀,包括內(nèi)容源移動性的研究、用戶行為研究、數(shù)據(jù)重傳開銷、緩存決策策略等??傮w來說,對ICN網(wǎng)絡(luò)中移動性緩存的研究處于起步階段,具有廣闊的研究空間,無論在理論模型還是性能優(yōu)化方法方面都有大量關(guān)鍵問題需要進(jìn)行開拓性的探索和深入細(xì)致的研究。這些問題的解決和完善,對于設(shè)計(jì)、規(guī)劃和運(yùn)營未來的ICN網(wǎng)絡(luò)具有重要的理論價值和實(shí)踐指導(dǎo)意義。

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