Joumal of Computer Applications
计算机应用,
20
日,
33(4):901-904
ISSN 1001-9081
CODEN JYIIDU
2013-04-01
http://
、1iWW.
]oca. cn
文章编号:
1001 - 9081
(2013
)04
- 0901 - 04
doi:10.3724/SP.J.1087.2013.00901
节点转发消息能力动态估计的缓存替换策略
吴大鹏,白
娜,王汝言
(重庆邮电大学宽带泛在接入技术研究所,重庆
400065
)
(
*通信作者电子邮箱
baixiw068@163.
com)
摘
要:机会网络中的节点以"存储一携带-转发"的方式完成消息转友,消息需要在中继节点缓存较长时间以
等待通信机会,高效的缓存替换策略能够提高有限缓存空间的利用率。提出一种基于节点转发消息能力的自适应缓
存替换策略。通过动态地感知当前的消息传输状态,并根据其在此节点中的停留时间和消息转发状态,估计节点对
该消息的转发能力,进而调整消息的转发以及删除优先级。结果表明所提出的缓存替换策略能够有效提高消息的成
功投递卒,并大幅度地降低网络负载率。
关键词:机会网络;移动自纽网;缓存替换;消息缓存时间;节点转发能力
中图分类号
:T
凹
93
文献标志码
:A
Adaptive cache management strategy with node forwarding ability estimation
WU
Dapeng
,
BAI
Na
, W
ANG
Ruyan
(Broadband Ubiquitous Network
Rese
α
rch
La
bor
,
α
阳吵
,
Chongqing University 01 Posts
and
Telecommunications, Chongqing
400065
, China)
Abstract:
In the manner of
storing-carrying
蜀
forwarding
,
nodes can communicate with each other in opportunistic
network
, and the messages should be stored at intermediate nodes for a longer time
to
wait for communication opportunity.
As
can be seen, the limited buffer should be utilized reasonably with e
fI
ective buffer management strategy. Based on the
estimation method of nodes forwarding ability
, an adaptive buffer management strategy
was
proposed. According
to
the status of
message transmission in the network
, the ability of message forwarding of the node can be evaluated by combining the store
time of
messa
段.
Furthermore, the priority on messages forwarding and deleting can be decided dynamically and adaptively.
τ
'h
e
results show that the proposed buffer management mechanism can e
fI
ectively improve the delivery probability, and reduce
the load ratio greatly.
Key
words:
opportunistic network; Mobile Ad-Hoc NETwork (MANET); buffer replacement; messages store time; node
forw
缸
ding
ability
0
引言
移动自组织网络
(Mobile
Ad-Hoc NETwork ,
MANET)
采
用"存储-转发"方式传输消息,源节点和目的节点之间需要
预先获知网络拓扑和节点信息,并建立完整的端到端路
径
[1]
。在实际应用过程中,上述要求往往无法满足。区别于
MANET
,研究人员提出了一种以"存储-携带一转发"方式承
载消息的机会网络
[2]
以充分利用节点移动带来的通信机
会。机会网络以更加灵活的方式实现了消息转发,虽然消息
传输过程的延迟较大,但是在诸如普林斯顿大学设计的机会
网络系统
Zebr
aN
et[3]
、商业应用Bl
ue
Bl
itz[
4]
、麻省理工大学
(MIT)
开发的一个用于路况监控、环境监测等的车载机会网
络
CarTel[5]
以及
MIT
在印度偏远地区部署的
DakNet[6]
等场
景下,此种转发方式具有较强的实用性。
此种网络架构下,节点移动将使网络连接频繁地中断,消
息可能需要长时间存储在本地缓存中以等待通信机会,使得
消息携带节点的存储空间消耗较快。相比传统的
MANET
而
言,其对缓存容量有着更高的要求。此外,由于机会网络固有
的不确定性、网络状态未知以及节点邻居状态变化性极强等
特点,因此,消息转发方法多采用多副本策略,但冗余消息副
本将节点有限的缓存空间迅速占满,无法接收将要到达的消
息,导致网络性能降低。显然,有效的缓存管理策略对机会网
络至关重要。
目前,研究人员提出了多种缓存管理方法。在文献
[7J
中,作者认为消息被转发的次数决定了其被成功投递的概率。
当缓存已满时,根据转发次数决定是否携带消息,并设定相应
的门限值,优先删除转发次数高于门限值的消息;但此方法只
考虑消息的转发次数,没有考虑节点转发消息能力对网络性
能的影响。在文献
[8J
中,作者认为存活时间决定了其被成
功投递的概率。因此,当缓存巳满,优先删除存活时间最长的
消息;但消息是否能够成功投递由多个因素决定,单独地使用
存活时间这一个参数不能准确反映消息状态。结合人类移动
模式理论
[9]
即大多数人平时总是频繁往返于少数特定地
点,文献[
10J
认为若数据项的目标地址在节点频繁往返的若
干个地点的范围之内,则表明节点与数据项的相关度高,进
而,将此数据项称为该节点的匹配项,在数据替换时优先保留
这样的数据项;但此方法在野生动物追踪等非人类社区模型
下无法体现,适用范围有限。
显然,合理地删除冗余消息副本是设计高效机会网络缓
存管理的关键问题。本文提出适用于机会网络动态感知节点
转发消息能力的自适应缓存管理策略
(Adaptive
Cache
Management strategy with Forwarding Ability
, FA-ACM)
,以更加
收稿日期
:2012-10-25
;修回日期
:2012-12-03
。
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(61001105
,
60972069)
。
作者简介:吴大鹏(1
979
- )
,男,黑龙江大庆人,副教授,博士,
CCF
会员,主要研究方向:泛在元线网络、社会计算、互联网服务质量控制;
自娜(1
988
- )
,女,陕西榆林人,硕士,主要研究方向:机会网络;
王汝言(1
969
一)
,男,湖北黄冈人,教授,博士,
CCF
会员,主要研究方向:空间
光通信、光网络、光信息处理、通信网络可靠性与故障管理。