命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法及系统，该方法包括：应用于终端，当终端开始移动时，获取第一强度时间序列及第一速率时间序列。根据第一强度时间序列，确定终端与第一节点断开连接的切换开始时间。根据切换开始时间及第一速率时间序列，确定终端已请求，但在节点切换开始前无法完成接收的待缓存内容。向第一节点发送标识待缓存内容的第一兴趣包，以使第一节点接收并根据第一兴趣包，将待缓存内容缓存到第一节点对应的节点子集中。在终端切换连接至第二节点后，向第二节点发送用于请求待缓存内容的第二兴趣包。接收由第二节点根据第二兴趣包，从第一节点对应的节点子集中获取并发送的待缓存内容。

Data transmission method and system based on active cache in named data network

The embodiment of the invention provides a data transmission method and system based on active cache in a named data network, the method includes: application to the terminal when the terminal starts to move, get the strength of time series and the first rate time series. The switching start time of the terminal is disconnected from the first node according to the first strength time sequence. According to the switch start time and the first rate time series, the terminal has been requested, but the received cache content can not be completed before the node switching begins. A first interest packet identifying the contents to be cached is sent to the first node so that the first node receives and caches the cached content according to the first interest packet to the node subset corresponding to the first node. After the terminal switch is connected to the second node, a second interest packet for requesting the contents to be cached is sent to the second node. The cached content to be obtained and sent from the node subset corresponding to the first node is received by the second node according to the second interest packet.

【技术实现步骤摘要】
命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法及系统
本专利技术涉及无线计算机网络通信
，特别是涉及命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法及系统。
技术介绍
NDN(NamedDataNetworking，命名数据网络)是一种区别于IP网络的新型网络架构，遵从ICN(Information-CentricNetworking，信息中心网络)的设计思想。NDN以数据及信息为中心，层级式地给数据命名以取替目前互联网中的IP地址，并采用了内容消费者与内容生产者的操作在时间和空间分离的发布/订阅模式，所有通信由内容消费者驱动。NDN中只有InterestMessage(兴趣包)和ContentObject(内容包)两种数据分组。请求特定数据时，消费者通过终端发送携带数据名字的兴趣包，借助NDN路由节点多播地向外转发，按名称寻找数据；内容生产者的数据名字与兴趣包匹配时，相应的内容包将按兴趣包的转发路线反向到达发出请求的内容消费者(终端)。另外，NDN采用了通用的网内缓存，内容包会在途经的节点沿路缓存，兴趣包在到达生产者之前，有可能已经到达有可匹配的内容包副本的结点，从而减少获取数据的时延，提高网络响应速度。NDN支持终端在移动状态下的数据传输。在现有技术中针对终端移动性问题，在终端节点切换即将开始时，发送类型为“消费者移动开始”的请求消息至其原接入节点，同时终端停止发送兴趣包；终端原接入节点根据“消费者移动开始”的请求，缓存发往终端原位置的数据消息；终端节点切换完成后，其原接入节点更新并转发缓存的数据消息至终端新接入的节点。在现有技术中，为了防止节点切换前后数据丢失，终端发送“消费者移动开始”的请求消息后，停止发送兴趣包。但这样会导致在终端发送“消费者移动开始”的请求消息后，并且在终端与原接入节点断开连接之前，无法接收到新的数据，会造成整体切换过程的时延增大，此外，终端移动到新位置后从原接入节点获取未完成接收的数据，同样会造成时延，因此现有技术节点切换过程中数据传输的时延高。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法及系统，以实现缩短节点切换过程中数据传输的时延。具体技术方案如下：一种命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法，应用于终端，包括：当终端开始移动时，获取第一信号强度与时间形成的第一强度时间序列，及第一传输速率与时间形成的第一速率时间序列，其中，所述第一信号强度为所述终端与第一节点之间连接的信号强度，所述第一传输速率为所述终端与所述第一节点之间传输数据的速率，所述第一节点为所述终端节点切换前所连接的节点；根据所述第一强度时间序列，确定所述终端与所述第一节点断开连接的切换开始时间；根据所述切换开始时间及所述第一速率时间序列，确定所述终端已请求，但在节点切换开始前无法完成接收的待缓存内容；向所述第一节点发送标识所述待缓存内容的第一兴趣包，以使所述第一节点接收并根据所述第一兴趣包，将所述待缓存内容缓存到所述第一节点对应的节点子集中；在所述终端切换连接至第二节点后，向所述第二节点发送用于请求所述待缓存内容的第二兴趣包；接收由所述第二节点根据所述第二兴趣包，从所述第一节点对应的节点子集中获取并发送的所述待缓存内容。一种命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法，应用于网络端，包括：接收并根据由终端发送的标识待缓存内容的第一兴趣包，确定需要缓存的内容为所述待缓存内容，其中，所述待缓存内容为所述终端已请求，但在节点切换开始前无法完成接收的内容；获取并根据整个命名数据网络的通信情况，确定第一节点对应的节点子集，其中，所述第一节点为所述终端节点切换前所连接的节点；根据所述第一兴趣包，缓存所述待缓存内容到所述第一节点对应的节点子集中，以使第二节点根据由所述终端发送的用于请求待缓存内容的第二兴趣包，在所述第一节点对应的节点子集中，获取并发送所述待缓存内容，以使所述终端接收所述待缓存内容，其中，所述第二节点为所述终端节点切换后所连接的节点。一种命名数据网络中基于主动缓存的数据传输系统，应用于终端，包括：时间序列获取模块，用于当终端开始移动时，获取第一信号强度与时间形成的第一强度时间序列，及第一传输速率与时间形成的第一速率时间序列，其中，所述第一信号强度为所述终端与第一节点之间连接的信号强度，所述第一传输速率为所述终端与所述第一节点之间传输数据的速率，所述第一节点为所述终端节点切换前所连接的节点；开始时间计算模块，用于根据所述第一强度时间序列，确定所述终端与所述第一节点断开连接的切换开始时间；待缓存内容确定模块，用于根据所述切换开始时间及所述第一速率时间序列，确定所述终端已请求，但在节点切换开始前无法完成接收的待缓存内容；第一兴趣包发送模块，用于向所述第一节点发送标识所述待缓存内容的第一兴趣包，以使所述第一节点接收并根据所述第一兴趣包，将所述待缓存内容缓存到所述第一节点对应的节点子集中；第二兴趣包发送模块，用于在所述终端切换连接至第二节点后，向所述第二节点发送用于请求所述待缓存内容的第二兴趣包；待缓存内容接收模块，用于接收由所述第二节点根据所述第二兴趣包，从所述第一节点对应的节点子集中获取并发送的所述待缓存内容。一种命名数据网络中基于主动缓存的数据传输系统，应用于网络端，包括：兴趣包接收模块，用于接收并根据由终端发送的标识待缓存内容的第一兴趣包，确定需要缓存的内容为所述待缓存内容，其中，所述待缓存内容为所述终端已请求，但在节点切换开始前无法完成接收的内容；节点子集确定模块，用于获取并根据整个命名数据网络的通信情况，确定第一节点对应的节点子集，其中，所述第一节点为所述终端节点切换前所连接的节点；缓存模块，用于根据所述第一兴趣包，缓存所述待缓存内容到所述第一节点对应的节点子集中，以使第二节点根据由所述终端发送的用于请求待缓存内容的第二兴趣包，在所述第一节点对应的节点子集中，获取并发送所述待缓存内容，以使所述终端接收所述待缓存内容，其中，所述第二节点为所述终端节点切换后所连接的节点。本专利技术实施例提供的命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法及系统，终端向网络端发送标识待缓存内容的第一兴趣包，并接收数据至连接断开，相比于现有技术中终端提前停止接收数据，在防止数据丢失的基础上，减少了节点切换过程中数据传输的时延；同时网络端会将终端可能切换到的节点作为节点子集，并缓存待缓存内容到节点子集中，终端在切换完成后通过节点子集获取请求的内容，可以缩短节点切换过程中数据传输的时延。另外，终端向第一节点发送第一数据包，方便节点根据切换开始时间缓存待缓存内容，节约了缓存资源；在确定节点子集时考虑了缓存成本，可以降低缓存的开销。当然，实施本专利技术的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例应用场景的示意图；图2为本专利技术实施例的命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法，应用于终端的流程示意图；图3为本专利技术实施例的命名数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法，其特征在于，应用于终端，包括：当终端开始移动时，获取第一信号强度与时间形成的第一强度时间序列，及第一传输速率与时间形成的第一速率时间序列，其中，所述第一信号强度为所述终端与第一节点之间连接的信号强度，所述第一传输速率为所述终端与所述第一节点之间传输数据的速率，所述第一节点为所述终端节点切换前所连接的节点；根据所述第一强度时间序列，确定所述终端与所述第一节点断开连接的切换开始时间；根据所述切换开始时间及所述第一速率时间序列，确定所述终端已请求，但在节点切换开始前无法完成接收的待缓存内容；向所述第一节点发送标识所述待缓存内容的第一兴趣包，以使所述第一节点接收并根据所述第一兴趣包，将所述待缓存内容缓存到所述第一节点对应的节点子集中；在所述终端切换连接至第二节点后，向所述第二节点发送用于请求所述待缓存内容的第二兴趣包；接收由所述第二节点根据所述第二兴趣包，从所述第一节点对应的节点子集中获取并发送的所述待缓存内容。

【技术特征摘要】
1.一种命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法，其特征在于，应用于终端，包括：当终端开始移动时，获取第一信号强度与时间形成的第一强度时间序列，及第一传输速率与时间形成的第一速率时间序列，其中，所述第一信号强度为所述终端与第一节点之间连接的信号强度，所述第一传输速率为所述终端与所述第一节点之间传输数据的速率，所述第一节点为所述终端节点切换前所连接的节点；根据所述第一强度时间序列，确定所述终端与所述第一节点断开连接的切换开始时间；根据所述切换开始时间及所述第一速率时间序列，确定所述终端已请求，但在节点切换开始前无法完成接收的待缓存内容；向所述第一节点发送标识所述待缓存内容的第一兴趣包，以使所述第一节点接收并根据所述第一兴趣包，将所述待缓存内容缓存到所述第一节点对应的节点子集中；在所述终端切换连接至第二节点后，向所述第二节点发送用于请求所述待缓存内容的第二兴趣包；接收由所述第二节点根据所述第二兴趣包，从所述第一节点对应的节点子集中获取并发送的所述待缓存内容。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一强度时间序列，确定所述终端与所述第一节点断开连接的切换开始时间，包括：根据所述第一强度时间序列，通过自回归模型确定第二强度时间序列；根据所述第二强度时间序列，通过线性自回归模型确定第三强度时间序列；根据所述第二强度时间序列及所述第三强度时间序列，计算得到第四强度时间序列；根据预设的所述终端与所述第一节点连接断开连接时的信号强度值及所述第四强度时间序列，确定所述切换开始时间。3.一种命名数据网络中基于主动缓存的数据传输方法，其特征在于，应用于网络端，包括：接收并根据由终端发送的标识待缓存内容的第一兴趣包，确定需要缓存的内容为所述待缓存内容，其中，所述待缓存内容为所述终端已请求，但在节点切换开始前无法完成接收的内容；获取并根据整个命名数据网络的通信情况，确定第一节点对应的节点子集，其中，所述第一节点为所述终端节点切换前所连接的节点；根据所述第一兴趣包，缓存所述待缓存内容到所述第一节点对应的节点子集中，以使第二节点根据由所述终端发送的用于请求待缓存内容的第二兴趣包，在所述第一节点对应的节点子集中，获取并发送所述待缓存内容，以使所述终端接收所述待缓存内容，其中，所述第二节点为所述终端节点切换后所连接的节点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取并根据整个命名数据网络的通信情况，确定第一节点对应的节点子集，包括：获取所述终端与所述第一节点断开连接后，所述终端与网络端中的各个节点建立连接的转移概率，其中，所述第一节点为所述终端节点切换前所连接的节点；分别获取所述终端从所述网络中的各个节点获取数据的数据时延；获取并根据所述网络中的各个节点的缓存情况，分别确定所述网络中的各个节点的缓存成本；根据所述转移概率、所述数据时延及所述缓存成本，确定所述第一节点对应的节点子集。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述转移概率、所述数据时延及所述缓存成本，确定所述第一节点对应的节点子集，包括：根据确定所述时延总成本，其中，所述Ltotal为所述时延总成本，所述Pij为所述转移概率中的所述终端与j节点连接的概率，所述为所述数据时延中的所述终端从j节点获取数据的时延，所述所述Lmiss为所述数据时延中的所述终端从待缓存内容的生产者获取数据的时延，所述j节点为所述第一节点对应的节点子集中的节点；根据确定所述缓存总成本，其中，所述Ctotal为所述缓存总成本，所述为所述缓存成本中的j节点缓存所述待缓存内容的成本，所述j节点为所述第一节点对应的节点子集中的节点；根据Costtotal＝wlLtotal+wcCtotal，确定所述全局总成本，其中，所述Costtotal为所述全局总成本，所述Ltotal为所述时延总成本，所述Ctotal为所述缓存总成本，所述wl为第一预设权重，所述wc为第二预设权重，且所述wl与所述wc均为预设的系数；根据分别判断命名数据网络中的节点是否属于所述第一节点对应的节点子集，若则节点k属于所述第一节点对应的节点子集，其中，所述表示所述第一节点对应的节点子集为空集时的全局总成本。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一节...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮兰兰，邱雪松，杨穗佳，李文璟，王颖，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11