基于ICN的车载网络中缓存的研究与实现

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近来车载网已经受到网络领域相关研究学者的重视。由于车载网环境下网络拓扑结构变化较为频繁,并且车载网中传播的信息如道路管理信息及娱乐信息等与其载体无关,越来越多的研究学者将信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)技术应用到车载网中。缓存是ICN基础架构的一部分,有效的缓存方法能够减少请求时延、减少网络负载及网络带宽消耗。本文在总结ICN中已有缓存策略的基础上,深入分析了车载网的网络特点及其承载的信息特点。在对车载网中的信息进行分类的基础上,提出一种在基于ICN的车载网环境下的基于热门度/优先级的缓存分布机制 CDBG(Caching Distribution Based on Gap)。CDBG缓存分布机制结合了非协作缓存机制和协作缓存机制的优点,同时由于不需要节点之间相互交换缓存管理相关信息,大大减少了额外的开销。通过分析CDBG缓存分布机制对于网络拓扑结构变化的适应性及车辆密度变化的适应性,说明了该缓存方案的可行性。论文还提出一种新型缓存替换策略,当缓存空间不足时,替换掉缓存空间中“价值”最小的内容。本文基于NS3仿真环境,并结合ndnSIM(NDN的实现原型)仿真工具,通过与其他缓存机制进行比较,对所提出的CDBG缓存分布机制进行了仿真验证和评估。结果表明,CDBG缓存分布机制能在对平均请求时延、平均请求路径长度以及缓存命中率影响较小的情况下,提高网络内节点的缓存空间利用率,减少无线环境下的数据传播总量,减少缓存替换次数。
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