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收稿日期:20190418;修回日期:20190610 基金项目:国家自然科学基金资助项目(617124253);吉林化工学院科研项目(2018015)
作者简介:王学芹(1982),女,吉林吉林人,实验师,硕士,主要研究方向为信息中心网络、智能装备和仿真技术;李双远(1982),男(满族)(通信
作者),吉林双辽人,高级实验师,硕士,主要研究方向为信息中心网络和 IP缓存网(lsy@jlict.edu.cn);史岚(1974),女,辽宁大连人,副教授,博士,主
要研究方向为信息中心网络、网络功能虚拟化和可信计算;尹鹏(1994),男,江苏盐城人,博士研究生,主要研究方向为信息中心网络和仿生计算.
自适应的 ICN移动性机制
王学芹
1
,李双远
1
,史 岚
2
,尹 鹏
2
(1.吉林化工学院 信息中心,吉林 吉林 132022;2.东北大学 计算机科学与工程学院,沈阳 110169)
摘 要:信息中心网络(ICN)内在地支持兴趣请求者移动而不支持内容提供者移动,然而在实际的场景中往往
发生的是内容提供者移动。当前的移动性解决方案存在一些缺憾,如没有真正地考虑移动设备的加入 /离开、机
制过于单一不能应对各种移动场景、网络切换时延过长等。为解决上述问题,面向区域划分设计一种自适应的
移动性机制,包括基于汇聚点的域内移动解决方案、基于兴趣转发的域间移动解决方案和基于回溯的基站间移
动解决方案。仿真在 GTS网络拓扑上进行,实验结果表明所提的移动性机制较基准机制有高的分发率、低的切
换时延和少的路由跳数,说明所提的移动性机制具有广泛的应用价值,为推动诸如 5G应用的全面落地具有现实
的意义。
关键词:信息中心网络;移动性;切换时延;自适应机制
中图分类号:TP39302 文献标志码:A 文章编号:10013695(2020)10053313904
doi:10.19734/j.issn.10013695.2019.04.0222
AdaptivemechanismtoaddressmobilityinICN
WangXueqin
1
,LiShuangyuan
1
,ShiLan
2
,YinPeng
2
(1.InformationCenter,JilinInstituteofChemicalTechnology,JilinJilin132022,China;2.CollegeofComputerScience& Engineering,
NortheasternUniversity,Shenyang110169,China)
Abstract:ICNinherentlysupportsthemobilityofinterestrequesterbutdoesn’tsupportthatofcontentproviderwhichhap
pensintheactualapplications.However,thecurrentsolutionsonmobilityhassomelimitationstobeimproved,suchaswith
outthejoinorleaveofmobiledevicesconsideration
,toosimpletoaddressallmobilescenariosandconsuminglargehandoff
delay.Therefore,orienteddomaindivision,thispaperproposedanadaptivemechanismtoaddressmobility,includingintra
domainsolutionbasedonrendezvouspoint,interdomainsolutionbasedoninterestforwardingandinterbasestationbasedon
backtrack.ThesimulationwasmadeonGTSnetworktopology.Theexperimentalresultsdemonstratethattheproposedmecha
nismhasbetterperformancethanthebaselineintermsofdeliveryratio
,handoffdelayandroutinghops.Inaddition,itindi
catesthattheproposedmobilitymechanismhasthewideapplicationvalueandpracticalsignificance,especiallyforpromoting
thecomprehensiveachievementof5G.
Keywords:informationcentricnetworking(ICN);contentmobility;handoffdelay;adaptivemechanism
0 引言
信息中心网络是一种新型的、以内容而不以主机为中心
的、具有网内缓存能力、旨在获取最近内容副本的未来互联网
解决方案
[1]
。然而在移动设备普及的今天(例如爱立信的调
查报告指出全球移动带宽用户和智能手机用户预计在
2023年
有望分别达到 78亿和 73亿
[2]
),ICN想要独立于一个单独的
非移动环境中是相当困难的。换句话说,移动设备的加入或离
开将会使 ICN的内容获取变得困难重重,但这并不意味着所
有的移动设备发生移动都会影响 ICN内容获取的性能。事实
上在 ICN中有兴趣请求者和内容提供者两个角色,原则上两
者都能作为移动设备出现。倘若是兴趣请求者移动,这对 ICN
的内容获取并没有大的影响,因为 ICN内在地支持兴趣请求
者移动
[3]
(移动设备在到达新的接入点后能够通过重发兴趣
请求恢复通信,这是由兴趣驱动的本质所决定的)且 Tyson等
人
[4]
已经论证了在用户移动的过程中 ICN能处理高达 97%的
兴趣请求。因此,ICN的移动性通常指的是内容提供者移动而
不是兴趣请求者移动。
关于内容提供者移动,其产生将会给网络带来重大的挑
战,主要表现在以下三个方面,即
FIB(forwardinginformation
base)更新变快、时延变长以及不断地请求重发。具体地讲:a)
移动性不仅破坏了 ICN的层次化命名空间,而且导致用户与
内容提供者之间的原始路径失效,暴力的解决方案是通过洪泛
的方式更新 FIB,但是 FIB的大规模变动将会消耗巨大的网络
资源,严重影响网络效率,更糟糕的是高频率的设备移动会使
FIB更新频率倍增,与此同时带来了不可估量的路由更新代
价;b)原始路径失效后,如果网络无法实时地更新内容提供者
的位置,便会使会话被迫中断,这就需要内容提供者重新接入,
然而内容提供者的前后切换必然会产生较长的网络时延;c)
失效的路径恢复后,兴趣请求者需要重新发送兴趣请求,但重
发的兴 趣 请 求 会 经 过 中 间 路 由 器 而 被 聚 合 在 未 决 兴 趣 表
(pendinginteresttable,PIT)中,一时间无法到达内容提供者,
如此一来,兴趣请求者一直收不到想要的内容从而做出频繁的
重发动作,致使网络的性能降低。总体来看这三个问题,其实
最为重要的就是移动性切换(时延敏感),如果切换够及时,则
FIB也不会更新得那么快,兴趣请求者也不会因为一直得不到
内容而产生重发。因此,为解决 ICN内容提供者移动这一问
题,大多数研究者将工作聚焦在如何改善和优化切换时延上。
当前有一些内容提供者移动的相关工作,如文献[
5]提出
第 37卷第 10期
2020年 10月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol.37No.10
Oct.2020