無線資源條件下的NDN算法優(yōu)化研究.pdf

1、用戶對移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的需求隨著各種移動(dòng)設(shè)備的流行而迅速增長，通過移動(dòng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信也成為了生活常態(tài)。人們逐漸不再滿足于簡單的端到端通信，而是期望可以通過移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行媒體內(nèi)容分享。這就使得為有線網(wǎng)絡(luò)滿足端到端通信需求而設(shè)計(jì)的IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在履行這些網(wǎng)絡(luò)新職能時(shí)，面臨著新的發(fā)展瓶頸。
　　IP網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)容分享主要面臨由于IP網(wǎng)絡(luò)的中央集權(quán)控制而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)靈活性較差，和由于基于地址的通信模式所造成的大量冗余傳輸這兩個(gè)主要問題。針對此問

2、題，人們提出了通過使用基于內(nèi)容的通信網(wǎng)絡(luò)命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（Named Data Networking，簡稱NDN）架構(gòu)來代替IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的方式來保障用戶通信質(zhì)量。
　　由于在無線資源環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)相較有線網(wǎng)絡(luò)具有帶寬較窄、鏈路連接不穩(wěn)定等特點(diǎn)，所以傳輸協(xié)議包頭較小并且容錯(cuò)性更好的NDN通信協(xié)議比傳統(tǒng)IP協(xié)議更具有優(yōu)勢。同時(shí)，NDN協(xié)議本身具有的廣播特性可以使得無線網(wǎng)絡(luò)的廣播特征被更有效地利用起來。目前，對于無線資源環(huán)境下的NDN研究處于

3、起步階段，通過對現(xiàn)有算法的分析和在NS-3仿真平臺中的實(shí)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)其普遍在興趣包洪泛、轉(zhuǎn)發(fā)策略制定等方面仍存在較大缺陷。因此，本文提出了一種基于內(nèi)容流行度和相似度的NDN轉(zhuǎn)發(fā)算法NDN-PS來進(jìn)一步改善無線環(huán)境下的NDN轉(zhuǎn)發(fā)算法性能。
　　NDN-PS首先在基于對抑制興趣包洪泛的問題上，在現(xiàn)有算法基礎(chǔ)上加上了節(jié)點(diǎn)鄰居數(shù)目和傳輸內(nèi)容流行度的影響，對發(fā)送數(shù)據(jù)包的優(yōu)先次序進(jìn)行了排序，同時(shí)結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)中對鄰居節(jié)點(diǎn)接收與發(fā)送信息的可監(jiān)聽性，較

4、現(xiàn)有算法更有效地減少了網(wǎng)絡(luò)中冗余數(shù)據(jù)包的發(fā)送。另一方面，NDN-PS利用了網(wǎng)絡(luò)中存在的、大量沒有得到充分利用的與請求內(nèi)容相似的數(shù)據(jù)內(nèi)容。算法規(guī)定在一定條件下，與請求數(shù)據(jù)包內(nèi)容相似的數(shù)據(jù)包也可以作為目標(biāo)數(shù)據(jù)包返回給請求用戶。用戶可以根據(jù)對收到內(nèi)容的滿意程度對數(shù)據(jù)內(nèi)容相似程度作出反饋，并幫助修正內(nèi)容之間的相似度數(shù)值。雖然返回相似內(nèi)容可能會(huì)造成用戶對請求的重傳，但是在經(jīng)過其與現(xiàn)有無線NDN算法的仿真比較后，發(fā)現(xiàn)在延時(shí)、冗余數(shù)據(jù)傳輸率等方面，改

5、進(jìn)的算法NDN-PS都在現(xiàn)有算法基礎(chǔ)上有了一定的改善。
　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證無線NDN系統(tǒng)性能，本文開發(fā)了基于上述算法的原型驗(yàn)證系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用智能手機(jī)作為NDN協(xié)議棧處理平臺，利用多個(gè)自組織節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能。本文在基于Android系統(tǒng)的智能手機(jī)上實(shí)現(xiàn)了智能騎行平臺SmartPro的原型系統(tǒng)開發(fā)。對多跳原型驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測試表明，本文提出的基于內(nèi)容相似度和流行度的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)算法能夠顯著減少轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)量，從而降低對無線