一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法技术

本发明专利技术公开了一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，包括以下步骤：S1：对K均值聚类算法进行改进，其中改进的方面为相似性度量的定义、聚类准则函数的确定、聚类数目的确定、初始聚类中心的选取和迭代聚类中心的确定；S2：利用步骤S1中改进后的K均值聚类算法对内容中心网络节点进行聚类；S3：聚类完成后，将每个聚类内部节点分为边缘节点、控制节点和普通节点；S4：设计Hello包、Response包、内容路径信息表和缓存路径信息表格式；S5：不同节点收到不同种类的包，按照不同的转发方式进行转发。本发明专利技术具有提高缓存资源利用率的优点。

An improved k-means clustering routing method based on Content Center Network

【技术实现步骤摘要】
一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法
本专利技术涉及通信工程
，尤其涉及一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法。
技术介绍
近年来，随着通信技术的发展，互联网的使用人数大幅度增长，接入互联网的设备数量也急剧增加。数据密集型应用成为当今用户个性化和内容化需求的重要组成部分，人们对于移动性和内容高效分发及获取的要求越来越高，传统TCP/IP体系架构在可扩展性问题、安全性问题、移动性问题和可管可控性问题上逐渐显现出了它的不足。针对网络中存在的问题，许多专家和学者们对未来网络的发展方向进行了大量的研究和探索，设计了一种新型互联网架构，即内容中心网络。内容中心网络的路由转发采用面向源服务器的方式，能够充分利用在此路径(请求节点到源服务器的路径)上存储的缓存内容，距离较近但不在此路径上的节点缓存资源却不能被很好的利用。这种盲目式的路由方式容易忽略最近存储节点的缓存内容，直接面向较远的源服务器，这会导致更长的路径传输，更大的传输时延，也会增加节点负载，浪费链路资源。因此，设计一种高效的路由方法来提高缓存资源的利用率变得很重要。...

【技术保护点】
1.一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：对K均值聚类算法进行改进，其中改进的方面为相似性度量的定义、聚类准则函数的确定、聚类数目的确定、初始聚类中心的选取和迭代聚类中心的确定；/nS2：利用步骤S1中改进后的K均值聚类算法对内容中心网络节点进行聚类；/nS3：聚类完成后，将每个聚类内部节点分为边缘节点、控制节点和普通节点；/nS4：设计Hello包、Response包、内容路径信息表和缓存路径信息表格式；/nS5：不同节点收到不同种类的包，按照不同的转发方式进行转发。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：对K均值聚类算法进行改进，其中改进的方面为相似性度量的定义、聚类准则函数的确定、聚类数目的确定、初始聚类中心的选取和迭代聚类中心的确定；
S2：利用步骤S1中改进后的K均值聚类算法对内容中心网络节点进行聚类；
S3：聚类完成后，将每个聚类内部节点分为边缘节点、控制节点和普通节点；
S4：设计Hello包、Response包、内容路径信息表和缓存路径信息表格式；
S5：不同节点收到不同种类的包，按照不同的转发方式进行转发。


2.根据权利要求1所述的一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，其特征在于，步骤S1中对K均值聚类算法进行改进中，相似性度量的函数如下：



其中，为样本节点si到聚类中心cj的节点关联度，表示样本节点si到聚类中心cj最短路径长度的归一化，表示样本节点si与聚类中心cj的节点内容请求相似度归一化。


3.根据权利要求2所述的一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，其特征在于，步骤S1中，使用改进K均值算法采用误差平方和为聚类准则函数，定义如下：



其中，Ws(cj)表示第j个聚类的节点与聚类中心间节点关联度的平均值，其计算方法如下：





4.根据权利要求3所述的一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，其特征在于，步骤S1中确定聚类数目采用Elbow方法。


5.根据权利要求4所述的一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，其特征在于，初始聚类中心的选取，具体包括以下步骤：
A1：选择任意一个样本节点作为第一个聚类中心，计为c1；
A2：计算其余样本节点与c1的节点关联度
A3：选择相似性程度最低即值最小的样本节点作为第二个聚类中心c2；
A4：去除这两个聚类中心，计算其余样本节点到c2的节点关联度
A5：计算和的平均值选择W值最小的样本节点作为第三个聚类中心c3；
A6：依照此方法计算，直到选出k个聚类中心为止。


6.根据权利要求5所述的一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，其特征在于，步骤S1中，在迭代聚类中心的确定是遵循聚类中与聚类中心节点关联度均值最接近的节点为新的聚类中心的原则进行选取。


7.根据权利要求6所述的一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，其特征在于，步骤S3中，对每个聚类内部节点进行分类时的分类方法为：边缘节点是与其他聚类直接相连的节点；控制节点是节点关联度最大的非边缘节点；聚类内的其他节点都是普通节点。


8.根据权利要求7所述的一种基于内容中心网络的改进K均值聚类路由方法，其特征在于，步骤S4中，设计的Hello包包括：Nodename字段表示发出此包的节点名称、Packagetype字段表示此包的类型、Contentname/Newnodename字段表示更新的内容名称、Destination字段表示该包要发往的目的节点；
Response包包含：Nodename字段表示发出此包的节点名称、Response字段表示给对方的回复信息、Road/Node字段表示本聚类内部的节点信息、Destination字段表示该包要发往的目的节点；
内容路径信息表包含：内容名称、内容大小、请求次数、本...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃丽娟，
申请(专利权)人：东方红卫星移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50