内容中心移动自组织网络中的缓存优化技术研究

This project mainly aims at cache optimization in the content centric mobile ad hoc network (CCMANET). The CCMANET applied the advantages of content centric network (CCN), such as content-centric, unstructured, chunk-level and multipath, to the mobile ad hoc network (MANET) in order to solve the problems of low efficiency and unstable in transmission , caused by nodes movement, dynamical changes of topology, limited node capacity, instability of wireless channel. The main purpose of this project is to research cache strategy methodology in the CCMANET architecture. We mainly focus on the comprehensive evaluation of the cache indicators in CCMANET and propose a location based cache strategy. We also research on the joint optimization of cache and node mobility management, in order to improve performance and robustness of the caching system. This project can provide scientific theory and systematic approach for the high robustness cache optimization technology in CCMANET. By theoretical research and experiments on cache optimization methods about cache evaluation indicators, content replica placement and collaborative node mobility management, this project also provides technical support for the real applications of CCMANET.

本项目主要研究内容中心移动自组织网络（CCMANET）中的缓存优化技术。CCMANET将内容中心网络的以内容为中心、无结构、chunk-level、多径等特点用于移动自组织网络（MANET），以解决MANET中由于节点自由移动、拓扑动态变化、节点能力受限、无线信道不稳定等因素导致的传输效率低且不稳定的问题。本课题旨在CCMANET架构下，根据CCMANET缓存的特点，研究新的缓存策略设计的科学与方法，着重研究CCMANET架构下缓存指标的综合评价，并在此基础上设计出一种基于位置的缓存策略，最后研究了缓存策略与节点移动性管理的联合优化，以提高缓存性能和鲁棒性，为实现CCMANET中高效能、高鲁棒性的缓存优化技术提供科学理论与系统方法。通过理论研究和仿真验证输出缓存评价指标、内容副本放置、与节点移动性管理协同的缓存优化等方案，为CCMANET的实际应用提供有力的技术支撑。

内容中心移动自组织网络（Content centric mobile ad hoc network, CCMANET） 将内容中心网络的以内容为中心、无结构、chunk-level、多径等特点用于移动自组织网络（MANET），能够解决MANET 中由于节点自由移动、拓扑动态变化、节点能力受限、无线信道不稳定等因素导致的传输效率低且不稳定的问题。本项目是在CCMANET 架构下，根据CCMANET 缓存的特点，研究新的缓存策略设计的科学与方法。主要研究成果有：① 分析了CCN体系架构引入无线自组织网络中的技术优势，总结了CCMANET中的缓存放置策略研究现状、缓存网络理论建模分析研究现状，提出了CCMANET架构下新的缓存评价指标，并对CCMANET缓存技术发展与挑战进行了分析与讨论；②提出了基于广义支配集的网络拓扑分层方法及局部内容流行度计算方法，并基于广义支配集和局部内容流行度提出了一种新型缓存机制；③提出了一种基于广播的邻居协作缓存策略，在该策略中，当节点转发数据包时，在其相邻节点中选择缓存节点，并告知其缓存节点缓存内容，所提方法可以在不占用额外无线信道资源的情况下实现邻居协同缓存；④ 提出了一种基于代理的缓存与移动性管理联合优化方案，通过代理节点主动请求与缓存移动切换过程中用户未能获取的内容，解决了CCMANET网络中用户移动性支持问题，该方案减缓用户移动对实时业务的不良影响。通过本项目的支持，发表了学术论文9篇，申请了发明专利6项，搭建了基于NS-2和ndnSIM的仿真平台，并开发了基于UT4418的原型系统。项目研究成果能够为CCMANET 的实际应用提供有力的技术支撑。