以内容为中心的移动自组织社交网络缓存技术研究

Mobile ad hoc Social Networks (MASN) is able to distribute contents without infrastructure. However, when transmitting multi-media popular contents, MASN has to confront with two problems: the low content dissemination efficiency due to IP architecture and the limited network traffic load capacity of wireless ad hoc networks. Content Centric Networks (CCN) makes a novel communication architecture facing to content sharing, which could support high efficient content disseminations. In this research, CCN is introduced to MASN to solve its problem of content disseminations. The major of our research focuses on the study of cache techniques in Content Centric Mobile ad hoc Social Networks, aiming for CCN cache theoretical analysis and performance optimization from mobile social content delivery point of view. This research will cover three aspects as follows. 1) The theoretical model of MASN combined with CCN architecture will be proposed; 2) an optimized CCN caching placement strategy considering both user preference and friendship will be introduced; 3) a time-space cooperative caching strategy of wireless node will be presented. Our research will promote the combination of CCN and MASN, especially beneficial for enhancing the content dissemination efficiency as well as releasing the wireless network traffic load, and ultimately solve the problems of content delivery in MASN. The research achievements are expected to fill the gap of CCN caching techniques applied to MASN. Moreover, they are able to afford novel solutions to content disseminations in MASN.

移动自组织社交网络（MASN）无需基础设施即可进行内容分发，但MASN进行多媒体热点内容分发时面临两方面难题：IP体系结构下内容分发效率低，无线自组织网络承载能力有限。内容中心网络（CCN）实现了面向内容共享的通信架构，可以有效地支持内容分发。本课题将CCN引入MASN解决MASN内容分发面临的难题，重点开展以内容为中心的移动自组织社交网络缓存技术研究，从移动社交内容分发特性的角度进行CCN缓存理论分析与性能优化。主要研究内容包括：1）构建CCN结合MASN的理论模型；2）提出基于用户偏好的缓存位置优化策略；3）实现无线节点空时协作缓存机制。本课题研究有助于促进CCN与MASN的融合，并有效地提高MASN内容分发效率、降低无线网络负载，从而解决MASN内容分发面临的难题。研究成果填补应用于MASN的CCN缓存技术研究空白，为MASN内容分发提供新的解决方案。

本项目将内容中心网络（CCN）引入到移动自组织社交网络（MASN）中实现内容分发，利用CCN缓存技术解决MASN中多媒体热点内容分发存在的难题：IP体系结构下内容分发效率低，无线自组织网络承载能力有限。本项目开展了以内容为中心的移动自组织社交网络缓存技术研究，围绕MASN网络中移动用户既是内容请求者又是内容提供者这一特征，考虑用户偏好差异性以及自组织网络拓扑特点开展相关理论研究和策略设计。主要研究内容和成果如下：1）CCN结合MASN的理论建模与性能分析：从理论上分析CCN缓存为MASN多媒体内容分发带来的性能增益，构建CCN结合MASN的理论模型，基于马尔科夫分析、复杂网络理论和随机几何理论分析缓存性能增益。2）基于用户偏好的缓存位置优化研究：以移动社交应用场景中的用户偏好差异为关键出发点，结合自组织网络（Ad hoc、D2D）的拓扑特性，研究基于用户偏好统计特性与预测的CCN缓存位置优化策略，实现缓存位置与内容分发业务流量的最佳匹配，提高内容缓存利用率。3）无线节点空时协作缓存机制研究：基于无线链路的广播特性与内容流行度差异，同时考虑无线节点电池电量等资源限制，分别实现最大化缓存效率、提高缓存内容多样性的无线节点协作缓存机制，保证内容缓存稳定性。此外，利用ndnSIM搭建了面向CCN的移动ad hoc社交网络仿真平台，并实现了所提机制的性能仿真验证。本项目通过理论分析获得了缓存技术的性能增益，利用缓存策略设计提升了系统性能，解决了MASN内容分发面临的难题，达到了项目预期成果，相关研究结果为CCN网络部署以及MASN网络的内容分发提供了有益的参考。