一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法，該方法包括：將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄鬄閹?quán)無向圖G，并計(jì)算圖G中每一節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭?shì)；任選初始節(jié)點(diǎn)ni，并基于拓?fù)鋭?shì)開始搜索，直至找到局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)；再?gòu)乃鼍植客負(fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索直至達(dá)到末梢節(jié)點(diǎn)；將沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索過程中所涉及到的節(jié)點(diǎn)劃分為一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)；當(dāng)所述圖G中所有節(jié)點(diǎn)均劃分完畢后，將每一虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)中局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)作為該虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的管理與控制節(jié)點(diǎn)。通過采用本發(fā)明專利技術(shù)公開的方法，縮短了社區(qū)中內(nèi)容搜索與反饋的時(shí)延，提升了全網(wǎng)通信服務(wù)質(zhì)量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法
本專利技術(shù)涉及無線通信
，尤其涉及一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法。
技術(shù)介紹
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資源有限性、僵化、管控能力差與網(wǎng)絡(luò)需求多樣性、突發(fā)性成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)面臨的主要矛盾。如何高效利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，最大化滿足用戶的業(yè)務(wù)需求和對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求成為一個(gè)亟待解決的重要問題。在對(duì)未來網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的研究中，內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)(CCN)針對(duì)用戶對(duì)內(nèi)容相關(guān)業(yè)務(wù)日益增長(zhǎng)的需求，研究以內(nèi)容作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，來替換現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)IP細(xì)腰的新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。研究通過采取網(wǎng)絡(luò)資源與位置分離的方式，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與資源的解耦，提高資源的利用率和使用靈活性。然而，隨著CCN網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，以洪泛模式轉(zhuǎn)發(fā)興趣包的搜索模式將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能陡降，必須通過拓?fù)湟?guī)劃與資源緩存等技術(shù)，一方面抑制洪泛數(shù)據(jù)的泛濫，另一方面提高內(nèi)容分發(fā)的成功率與效率。隨著用戶對(duì)于移動(dòng)辦公與隨身攜帶設(shè)備（BYOD）的廣泛使用，網(wǎng)絡(luò)中各終端的性能參差不齊，網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)特性逐漸顯著。同時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式與傳輸速率的有限性與差異性，限制了內(nèi)容分發(fā)效率，降低了用戶體驗(yàn)。這就需要?jiǎng)討B(tài)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)中各終端與鏈路的可用性，通過合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇適合的網(wǎng)絡(luò)緩存節(jié)點(diǎn)等技術(shù)手段，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式，改善用戶體驗(yàn)。現(xiàn)有技術(shù)中，提出了基于最小化網(wǎng)絡(luò)流量的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理/監(jiān)控節(jié)點(diǎn)選擇Pressure算法，通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中的信息收集節(jié)點(diǎn)(ICP)的部署，降低信息收集過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量，提高網(wǎng)絡(luò)的使用率，減少網(wǎng)絡(luò)擁。但是，該算法本質(zhì)上是對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的優(yōu)化配置策略。算法僅將流量壓力參數(shù)作為唯一單項(xiàng)指標(biāo)來選擇ICP節(jié)點(diǎn)，并未對(duì)節(jié)點(diǎn)的處理能力、存儲(chǔ)能力等其他屬性進(jìn)行綜合評(píng)估，無法保證被選中的ICP節(jié)點(diǎn)具備足夠的管理能力，從而導(dǎo)致監(jiān)控能力不足甚至失效。另外，算法僅考慮網(wǎng)絡(luò)總體流量，并未針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中具體各條鏈路的可用流量情況進(jìn)行具體分析，將會(huì)導(dǎo)致局部鏈路負(fù)載過大，降低傳輸質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法，縮短了社區(qū)中內(nèi)容搜索與反饋的時(shí)延，提升了全網(wǎng)通信服務(wù)質(zhì)量。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法，該方法包括：將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄鬄閹?quán)無向圖G，并計(jì)算圖G中每一節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭?shì)；任選初始節(jié)點(diǎn)ni，并基于拓?fù)鋭?shì)開始搜索，直至找到局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)；再?gòu)乃鼍植客負(fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索直至達(dá)到末梢節(jié)點(diǎn)；將沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索過程中所涉及到的節(jié)點(diǎn)劃分為一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)；當(dāng)所述圖G中所有節(jié)點(diǎn)均劃分完畢后，將每一虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)中局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)作為該虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的管理與控制節(jié)點(diǎn)。由上述本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案可以看出，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與鏈路的性能自發(fā)、動(dòng)態(tài)的構(gòu)造虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，從而縮小網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，減少興趣包轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù)；另外，實(shí)現(xiàn)管理與控制節(jié)點(diǎn)的選擇，能夠減少傳輸數(shù)據(jù)量，降低傳輸時(shí)延，同時(shí)又能夠在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，確保優(yōu)勢(shì)資源得到充分的利用，避免出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)和傳輸能力受限所引起的網(wǎng)絡(luò)擁塞。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例一提供的一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法的流程圖；圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例二提供的一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法的流程圖；圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例二提供的一種基于虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)管理與控制節(jié)點(diǎn)的分布式內(nèi)容搜索的流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。相對(duì)于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)依照固定路由將用戶的需求發(fā)送至指定的服務(wù)器，CCN網(wǎng)絡(luò)采用洪泛的方式發(fā)送興趣包，詢問網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否包含所需內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)所能夠提供的服務(wù)質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理能力以及網(wǎng)絡(luò)中各鏈路的可用帶寬密切相關(guān)。如何縮小興趣包在網(wǎng)絡(luò)中的傳播規(guī)模，選擇處理能力與傳輸帶寬較高的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，將直接影響內(nèi)容搜索的效率和用戶體驗(yàn)。考慮到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中用戶的接入與離開具有不確定性，因此需要研究能夠自發(fā)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)合理拆分為若干小規(guī)模的虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的方法，使得興趣包的轉(zhuǎn)發(fā)以及內(nèi)容的返回歷經(jīng)較少的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；進(jìn)一步在綜合考慮網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)性能及鏈路傳輸速率的情況下，選擇優(yōu)質(zhì)的節(jié)點(diǎn)作為局部網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容資源管理與控制節(jié)點(diǎn)（又稱管控節(jié)點(diǎn)），承擔(dān)內(nèi)容的緩存與分發(fā)職能，使得其它用戶節(jié)點(diǎn)得以快速、便捷的獲取資源。實(shí)施例一圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例一提供的一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法的流程圖。如圖1所示，該方法主要包括如下步驟：步驟11、將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄鬄閹?quán)無向圖G，并計(jì)算圖G中每一節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭?shì)。本專利技術(shù)實(shí)施例中，帶權(quán)無向圖G可表示為：G＝(N,E)，其中，N表示圖G的節(jié)點(diǎn)集，E為圖G的的邊集，eij表示節(jié)點(diǎn)ni與nj之間的鏈路；A＝(aij)K×K表示圖G的鄰接矩陣，其中，本專利技術(shù)實(shí)施例運(yùn)用場(chǎng)理論將網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與鏈路的可用資源進(jìn)行綜合評(píng)估和量化，根據(jù)加權(quán)拓?fù)鋭?shì)能的高低分布自發(fā)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成規(guī)模較小的若干虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，并選擇局部資源最優(yōu)節(jié)點(diǎn)對(duì)本社區(qū)進(jìn)行管理與控制，以保證社區(qū)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間能夠?qū)崿F(xiàn)低時(shí)延、高成功率的內(nèi)容傳輸。基于數(shù)據(jù)場(chǎng)理論，將網(wǎng)絡(luò)看作一個(gè)包含K個(gè)節(jié)點(diǎn)并相互作用的物理系統(tǒng)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)ni均存在一個(gè)場(chǎng)，所有節(jié)點(diǎn)nj＝{nj∈N,(i≠j)}都受到ni場(chǎng)的作用；且節(jié)點(diǎn)ni也受到網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)場(chǎng)的影響。根據(jù)場(chǎng)理論的特點(diǎn)可知，節(jié)點(diǎn)的作用力隨著節(jié)點(diǎn)自身質(zhì)量的增加而增大，而節(jié)點(diǎn)作用力的范圍隨著網(wǎng)絡(luò)距離的增長(zhǎng)而衰減。采用代表短程場(chǎng)且具有良好數(shù)學(xué)性質(zhì)的高斯勢(shì)函數(shù)描述網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的相互作用。定義節(jié)點(diǎn)ni的拓?fù)鋭?shì)W(ni)為：其中，是衡量物理網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)考慮設(shè)備處理能力與存儲(chǔ)能力的加權(quán)指標(biāo)，αj和βj分別表示節(jié)點(diǎn)設(shè)備nj的處理能力c(nj)與存儲(chǔ)能力v(nj)的加權(quán)系數(shù)；表示與物理節(jié)點(diǎn)nj相連的各條鏈路剩余可用傳輸速率總和，γj表示鏈路可用傳輸速率總和的加權(quán)系數(shù)；d{i,j}表示節(jié)點(diǎn)ni與nj間的距離。步驟12、任選初始節(jié)點(diǎn)ni，并基于拓?fù)鋭?shì)開始搜索，直至找到局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)；再?gòu)乃鼍植客負(fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索直至達(dá)到末梢節(jié)點(diǎn)；將沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索過程中所涉及到的節(jié)點(diǎn)劃分為一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)。本步驟的處理過程具體為：任選初始節(jié)點(diǎn)ni，通過查詢所述圖G的鄰接矩陣A，獲得與節(jié)點(diǎn)ni存在連接的相鄰節(jié)點(diǎn)集，比較節(jié)點(diǎn)ni與其相鄰節(jié)點(diǎn)集的拓?fù)鋭?shì)；選擇所述相鄰節(jié)點(diǎn)集中拓?fù)鋭?shì)最高的節(jié)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)ni點(diǎn)的爬山上升方向，直至找到一個(gè)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭?shì)高于其所有相鄰節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)為局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)；自獲得的局部極大勢(shì)值節(jié)點(diǎn)沿全部相鄰節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索，直至到達(dá)所有末梢節(jié)點(diǎn)，將沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索過程中所涉及到的節(jié)點(diǎn)劃分為一個(gè)虛擬網(wǎng)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法，其特征在于，該方法包括：將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄鬄閹?quán)無向圖G，并計(jì)算圖G中每一節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭?shì)；任選初始節(jié)點(diǎn)ni，并基于拓?fù)鋭?shì)開始搜索，直至找到局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)；再?gòu)乃鼍植客負(fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索直至達(dá)到末梢節(jié)點(diǎn)；將沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索過程中所涉及到的節(jié)點(diǎn)劃分為一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)；當(dāng)所述圖G中所有節(jié)點(diǎn)均劃分完畢后，將每一虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)中局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)作為該虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的管理與控制節(jié)點(diǎn)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種內(nèi)容中心無線網(wǎng)絡(luò)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)選擇方法，其特征在于，該方法包括：將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄鬄閹?quán)無向圖G，并計(jì)算圖G中每一節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭?shì)；任選一個(gè)初始節(jié)點(diǎn)ni，并基于拓?fù)鋭?shì)開始搜索，直至找到局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)；再?gòu)乃鼍植客負(fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索直至達(dá)到末梢節(jié)點(diǎn)；將沿拓?fù)鋭?shì)下降方向搜索過程中所涉及到的節(jié)點(diǎn)劃分為一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)；所述末梢節(jié)點(diǎn)包含若干個(gè)，每一末梢節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋭?shì)小于其相鄰節(jié)點(diǎn)拓?fù)鋭?shì)，且沿末梢節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行爬山搜索后，到達(dá)不同的局部拓?fù)鋭?shì)最大節(jié)點(diǎn)；當(dāng)所述圖G中所有節(jié)點(diǎn)均劃分完畢后，將每一虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)中局部拓?fù)鋭?shì)最大的節(jié)點(diǎn)作為該虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的管理與控制節(jié)點(diǎn)；所述虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的管理與控制節(jié)點(diǎn)，用于緩存本虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)內(nèi)的所有內(nèi)容資源，并響應(yīng)虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的資源需求；還用于在虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)形成之初，通過握手獲取相鄰虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)標(biāo)識(shí)，并緩存與相鄰虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的管理與控制節(jié)點(diǎn)之間的通信路由；該方法還包括基于所述管理與控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)容搜索的步驟，且該步驟包括：某一虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)中的節(jié)點(diǎn)根據(jù)內(nèi)容搜索指令，生成興趣包并沿拓?fù)鋭?shì)上升方向發(fā)送；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)收到該興趣包后，判斷本地是否緩存了所述興趣包對(duì)應(yīng)的內(nèi)容；若是，則按照興趣包發(fā)送的相反方向反饋對(duì)應(yīng)的內(nèi)容；否則，判斷其自身是否為當(dāng)前虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)中的管理與控制節(jié)點(diǎn)；若是，則向相鄰虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的管理與控制節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該興趣包；否則，繼續(xù)沿拓?fù)鋭?shì)上升方向轉(zhuǎn)發(fā)興趣包；當(dāng)所述相鄰虛擬網(wǎng)絡(luò)社區(qū)緩存了所述興趣包對(duì)應(yīng)的內(nèi)容時(shí)，按照興趣包發(fā)送的相反方向反饋對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張?zhí)炜?/a>，許曉耕，周樂，馮春燕，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京郵電大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11