一种基于移动自组织网络的协作缓存系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于移动自组织网络的协作缓存系统，缓存是提高数据访问效率的一种常用技术，协作缓存技术，在多节点间实现缓存数据的共享，发掘缓存技术的潜能，移动自组织网络中缓存的基本问题是：缓存放置、缓存发现以及缓存替换，本发明专利技术根据两种基本缓存的优点，结合自组织网络环境的动态变化,提出一种效率更高的Adaptive缓存放置策略。同时由于自组织网络资源有限性，本发明专利技术将现有的COOP缓存发现策略引入了核心节点概念，提出一种改进的E‑COOP策略以及相应的E‑COOP缓存替换策略。本发明专利技术将Adaptive缓存放置策略配合改进的E‑COOP缓存发现及替换策略，在查询延迟，能量损耗，数据吞吐量等方面具有显著优势，适用于无基础设施架设的网络环境，如灾区，战场等特殊环境。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动自组织网络的协作缓存系统
本专利技术属于无线通信数据访问领域，尤其涉及一种基于移动自组织网络的协作缓存系统。
技术介绍
随着信息化时代的到来，无线计算和移动通信技术越来越受到人们的青睐。从蜂窝无线通信网络的发展到家用无线网、蓝牙、无线局域网等移动通信技术，使人与人之间的交流更加敏捷，也使人们的生活变得更加丰富多彩。随着科学技术的不断发展与进步，对移动通信技术的要求也越来越高，目前，有两种不同的移动网络配置方式：一种是需要基础设施支持的移动网络，例如我们使用手机时所连接的电信运营商网络，这些网络使用固定的信息服务点与移动终端进行交互，但是其限制为，它只能为基站通信范围内的移动终端服务。另一种是无需基础设施架设的网络，这种网络的特点是网络中的任何一个节点都可以作为主机或者路由器，实现数据的转发和共享，例如，移动自组织网络(MANET,MobileAdHocNetworks)，是一种与传统的有基站网络相对的无中心移动网络，MANET网络可以应用在无法架设基础设施或者基础设施昂贵的环境中，例如现代战场或者设施被损坏的地震灾难区域等。因此，开展MANET的研究具有很高的科学价值，同时也能够产生较好的社会经济效益。虽然路由协议在MANET中是大多数研究者的重点，也是一个重要的问题，但是，数据访问在MANET中也扮演了不可缺少的角色，因为使用MANET网络的最终目的就是为移动节点提供信息访问。在MANET网络中，如果移动节点能够作为转发请求的路由器，将可以节省系统带宽和能耗，同时也减少了端到端的延迟。实际上，协作缓存,允许在多个节点间共享和协调缓存数据，它已经广泛地被用来提高Web性能。尽管协作缓存和代理技术广泛地存在于有线网络中，但是由于移动性和资源的有限性，适用于有线网络的技术不再适用于MANET网络。大多数在Web环境中的协作缓存都会架设一个固定的拓扑结构，但是在MANET中由于节点的移动性，这是不现实的。由于无线连接的成本不同于有线连接，所以决定在哪缓存数据，如何获得缓存的数据将是研究MANET缓存的重要部分。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于移动自组织网络的协作缓存系统，本专利技术结合现有的协作缓存方法，提出更加优化的协作缓存系统，在数据访问方面提出改进优化，使得信息的交换和传输更加方便快捷；。为达到上述目的，本专利技术提出的技术方案是：参考修改后的权利要求书。本专利技术有益效果：1、本专利技术结合现有的协作缓存方法，提出更加优化的协作缓存系统，在数据访问方面提出改进优化，使得信息的交换和传输更加方便快捷；2、本专利技术将移动自组织网络、AODV路由协议、Adaptive缓存放置策略、E-COOP缓存发现策略以及E-COOP缓存替换策略完美的融合，利用移动自组织网络无基础设施的特点，根据两种基本的缓存方法：Data-Cache和Path-Cache，提出优化的Adaptive缓存放置策略；同时，在现有的COOP缓存发现策略中引入核心节点的概念，达到了降低了数据的查询延迟，提高了数据吞吐量以及降低能耗的效果；3、基于移动自组织网络：适用于无基站架设的复杂环境进行信息的通信；4、Adaptive缓存放置策略：动态决定使用何种基本缓存，根据特定情况，将系统最大化改善；5、E-COOP缓存发现策略：当请求消息是核心节点时，会检查邻居节点的缓存信息，尽可能不放过任何可能的信息节点，减少数据服务器的负载；6、E-COOP缓存替换策略：结合缓存系统而不是单个节点进行缓存替换，提高缓存命中率。附图说明图1是本专利技术的整体系统结构图；图2为本专利技术的Adaptive算法流程图；图3为本专利技术的E-COOP系统架构图；具体实施方式对本专利技术一种基于移动自组织网络的协作缓存系统，一种基于移动自组织网络的协作缓存系统，所述系统包括移动终端节点、数据服务器、AODV底层路由协议、Adaptive缓存放置策略及E-COOP缓存发现策略。所述移动终端节点主要实现消息的发送、接收、转发以及有限数据的存储功能；所述数据服务器包含了网络中所有节点未来可能需要的数据项；所述AODV底层路由协议是应用于自组织网络中的一种动态路由协议；所述Adaptive缓存放置策略是利用所提出的Adaptive算法完成缓存放置决策；所述E-COOP缓存发现策略是利用所提出的E-COOP算法进行数据发现；所述E-COOP缓存替换策略用于在缓存空间满时的替换决策。在缓存放置阶段，Data-Cache和Path-Cache都只能适用于一种特殊的MANET环境，当面临它们不擅长的环境时，基本方案不仅发挥不了它们的优势，有时更是适得其反，增加了网络的拥塞，降低网络的吞吐量，增加了查询延迟和能量损耗。为此，我们结合两种基本缓存方案优势提出了Adaptive缓存放置策略。该策略的思想为，当数据项到达节点时，该节点可以动态地依据某些标准来采用Data-Cache方案或者Path-Cache方案，或者是不进行缓存而转发。这些标准应该包括数据项的大小Si，TTL持续时间TTLi，以及Hsave。其中Hsave是该节点到请求节点的距离与到数据服务器距离的差值，假设节点与请求节点的距离用H(i,j)表示，与数据服务器的距离用H(i,C)表示，则定义如下：Hsave＝H(i,C)-H(i,j)系统会分配给每个节点有关这三个标准的阈值分别为：Ts，TTTL，TH。在缓存系统中，有一种常用的缓存发现策略是Hop-by-Hop策略，当数据请求在被转发至数据中心的过程中，转发节点先检查其本地的缓存，如果转发节点本地有该请求的缓存，则响应请求节点，否则，继续转发至数据中心。但是随着请求节点与数据中心的跳数增加，网络连接的可靠性和吞吐量将会下降。而COOP缓存发现策略，利用了兴趣局部性原理，即相邻节点间可能存在同样的需求，请求节点先以限制性洪泛法在其邻居节点中查找数据，如果没有，再以Hop-by-Hop的方案查找。E-COOP缓存发现策略是对COOP缓存发现策略的改进，它不仅发挥了协作缓存提取数据的优势，更是引入了核心节点，提高缓存的发现效率。COOP方案中节点的协作区域由1-Hop范围内的邻节点组成的。其执行过程如下：请求节点发出请求，若本地缓存持有请求数据，则会直接响应；否则请求节点在1-Hop区域内广播请求信息；如果请求数据不在协作区域内，请求节点进行Hop-by-Hop方案将请求消息发往数据中心。假设V＝{v1,v2…vN}是MANET网络中节点的集合，λuv为节点u和节点v之间之间最短路径的条数，λuv(ω)为从节点u到节点v最短路径且经过节点w∈V的条数。节点w∈V的重要程度为K(w)：其中Ew为节点w剩余的能量，γ是大于等于0的常数，对于能量敏感的MANET网络，γ的值可以设的较大。一个节点的重要程度越大说明这个节点可以以相对短的路径到达其他节点并且这个节点的剩余能量相对较高。在MANET中，每个节点都可以获取其一跳范围内的其他邻节点信息(通过周期性的请求数据包获得)，包括周围节点所持有的数据项ID，数据项的TTL值，节点的剩余能量等。节点会周期性计算周围节点和本节点的重要程度K，如果本节点与周围其他节点相比重要度较大，则该节点是核心节点，否则为普通节点。由于缓存空间的有限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于移动自组织网络的协作缓存系统，其特征在于：包括移动终端节点、数据服务器、AODV底层路由协议、Adaptive缓存放置策略及E‑COOP缓存发现策略；其中，移动终端节点，用于实现消息的发送、接收、转发以及有限数据的存储；数据服务器，用于响应网络中所有节点未来可能存在的请求；AODV底层路由协议，用于计算自组织网络中源节点到目的节点的路由；Adaptive缓存放置策略，用于利用所提出的Adaptive算法完成缓存放置决策；E‑COOP缓存发现策略，用于对现有的COOP缓存发现策略进行改进；E‑COOP缓存替换策略，用于在缓存空间满时的替换决策。

【技术特征摘要】
1.一种基于移动自组织网络的协作缓存系统，其特征在于：包括移动终端节点、数据服务器、AODV底层路由协议、Adaptive缓存放置策略及E-COOP缓存发现策略；其中，移动终端节点，用于实现消息的发送、接收、转发以及有限数据的存储；数据服务器，用于响应网络中所有节点未来可能存在的请求；AODV底层路由协议，用于计算自组织网络中源节点到目的节点的路由；Adaptive缓存放置策略，用于利用所提出的Adaptive算法完成缓存放置决策；E-COOP缓存发现策略，用于对现有的COOP缓存发现策略进行改进；E-COOP缓存替换策略，用于在缓存空间满时的替换决策。2.根据权利要求1所述的基于移动自组网络的协作缓存系统，其特征在于，所述移动终端节点以随机的速度，在随机的方向上移动，本身还具有发送和接收消息的全向天线，缓存数据的本地存储器；在移动终端节点通信范围外的移动终端节点，可通过中间节点的转发消息来实现通信。3.根据权利要求1所述的基于移动自组网络的协作缓存系统，其特征在于，所述AODV底层路由协议，节点在移动时，可动态地计算出到达目的节点的最佳路由，同时在不收发请求消息时，其也在与周围的节点完成路由的交换来维护整个网络的路由信息。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘沛生，蒋泉，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32