無線網(wǎng)絡(luò)中移動數(shù)據(jù)緩存若干問題的研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲得了長足的發(fā)展。藍(lán)牙，802.11(Wi-Fi)等技術(shù)正得到越來越廣泛的應(yīng)用，無線通信也逐步成長為很重要的信息獲取方式。而自組織無線網(wǎng)絡(luò)(ad hoc)是近年來興起的無線設(shè)備連接方式。隨著時間的推移，合作式Web瀏覽，點對點(P2P)文件共享，P2P流媒體，等應(yīng)用也將在自組織無線網(wǎng)絡(luò)中得到極大的應(yīng)用。
　　 本文研究內(nèi)容側(cè)重于移動對等網(wǎng)絡(luò)(Mobile Peer to Peer,MP2P)的應(yīng)用

2、層數(shù)據(jù)服務(wù)，其基礎(chǔ)就是ad hoc網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)意義上的ad hoc網(wǎng)絡(luò)是由具有無線接口的無線設(shè)備連接成的多跳無線網(wǎng)絡(luò)。其組成設(shè)備可以是手提電腦甚至是傳感器一類的無線設(shè)備。盡管這種網(wǎng)絡(luò)目前主要用于軍事領(lǐng)域，但隨著技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍會越來越廣闊。近年來，ad hoc網(wǎng)絡(luò)研究在民用和商業(yè)領(lǐng)域也受到了重視。在民用領(lǐng)域，ad hoc網(wǎng)絡(luò)可以用于災(zāi)難救助。在發(fā)生洪水、地震后，有線通信設(shè)施很可能因遭受破壞而無法正常使用，通過ad hoc網(wǎng)絡(luò)可以快速

3、地建立應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，保證救援工作的順利進(jìn)行，滿足緊急通信需求。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)還可以用于偏遠(yuǎn)或不發(fā)達(dá)地區(qū)通信。在這些地區(qū)，由于造價、地理環(huán)境等原因往往沒有有線通信設(shè)施，adhoc網(wǎng)絡(luò)可以解決這些環(huán)境中的通信問題。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)還可以用于臨時的通信需求，如較遠(yuǎn)距離商務(wù)會議中需要參會人員之間互相通信交流，在現(xiàn)有的有線通信系統(tǒng)不能滿足通信需求情況下，可以通過這種網(wǎng)絡(luò)來完成通信任務(wù)。
　　 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)具有獨立性和動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓

4、撲結(jié)構(gòu)，具有有限的通信帶寬，另外還具有分布式、生存周期短、以及有限的物理安全等特點。因而，它的數(shù)據(jù)輸運效率比較低下。
　　 此外，由于無線用戶的個性選擇、組網(wǎng)的移動設(shè)備類型多樣、移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供商的異質(zhì)性等特點，無線自組織網(wǎng)絡(luò)需要將各種異質(zhì)類型的設(shè)備有效組網(wǎng)。解決這個問題的最有效途徑是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上設(shè)置緩存以有效減少不必要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。本文針對移動對等網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)化數(shù)據(jù)緩存存取問題進(jìn)行研究，主要包括：無線基站網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)緩存數(shù)據(jù)更

5、新，移動對等網(wǎng)絡(luò)緩存數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，緩存數(shù)據(jù)索引，異質(zhì)移動對等網(wǎng)絡(luò)及其緩存更新策略，移動對等網(wǎng)絡(luò)中緩存布置和分布式緩存更新。論文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新如下：
　　 1)提出了基于演化計算的無線基站緩存更新算法參數(shù)優(yōu)化方法EBHA(Evolution Based Hybrid Algorihtm)，解決無線基站數(shù)據(jù)緩存更新對動態(tài)用戶請求效率低下的問題。該方法利用演化計算這一優(yōu)化方法，使得基站的緩存數(shù)據(jù)能自適應(yīng)于用戶的請求。實驗針對本文提出的E

6、BHA和LFU、LRU、FSR等緩存更新算法進(jìn)行比較，結(jié)果表明本文算法是有效的。
　　 2)提出了一個啟發(fā)式的緩存路徑生成算法，為移動對等網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)服務(wù)。該算法針對移動對等網(wǎng)絡(luò)緩存數(shù)據(jù)查找效率低下的問題，利用生成的路徑，使得移動用戶可以較快地從整個網(wǎng)絡(luò)中獲取緩存數(shù)據(jù)。實驗比較了該方法與未考慮節(jié)點異質(zhì)性的緩存路徑生成策略，結(jié)果表明了該方法是有效的。
　　 3)提出了異質(zhì)移動對等網(wǎng)絡(luò)上的緩存更新策略，解決異質(zhì)移動對等網(wǎng)絡(luò)

7、環(huán)境下分配緩存服務(wù)負(fù)載的問題。該策略首先將移動節(jié)點劃分為三種類型：強節(jié)點、中間節(jié)點和弱節(jié)點，然后分別使用不同類型的緩存更新方法，即為不同類型的緩存終端設(shè)計不同的數(shù)據(jù)緩存算法。與常用的緩存更新方法LFU，LRU，F(xiàn)SR的實驗比較結(jié)果表明所提出的方法是有效的。
　　 4)提出了基于A*搜索的啟發(fā)式緩存數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)算法SPF-A*(Super Peer FirstA*)，以解決異質(zhì)移動對等網(wǎng)絡(luò)中由于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點具有不同緩存空間、數(shù)據(jù)延遲不同

8、等內(nèi)部屬性時，如何快速發(fā)現(xiàn)所需緩存數(shù)據(jù)的問題。相應(yīng)的啟發(fā)式數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)策略可以自適應(yīng)地快速發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明，與僅僅考慮異質(zhì)節(jié)點特性的SPF算法、僅僅考慮路徑最優(yōu)特性的A*算法以及隨機發(fā)現(xiàn)的方法RAND相比，本文所提出的方法是有效的。
　　 5)研究了移動對等網(wǎng)絡(luò)上的緩存/副本數(shù)據(jù)放置問題。該問題是一個經(jīng)典的NP難問題，本文提出了組合緩存數(shù)據(jù)的啟發(fā)式放置與緩存數(shù)據(jù)更新的綜合方案，該方案是將經(jīng)典的數(shù)據(jù)放置方法用于移動對等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，