一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法
【专利摘要】本发明公开了一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法，该方法包括：将当前网络拓扑抽象为带权无向图G，并计算图G中每一节点的拓扑势；任选初始节点ni，并基于拓扑势开始搜索，直至找到局部拓扑势最大的节点；再从所述局部拓扑势最大的节点沿拓扑势下降方向搜索直至达到末梢节点；将沿拓扑势下降方向搜索过程中所涉及到的节点划分为一个虚拟网络社区；当所述图G中所有节点均划分完毕后，将每一虚拟网络社区中局部拓扑势最大的节点作为该虚拟网络社区的管理与控制节点。通过采用本发明公开的方法，缩短了社区中内容搜索与反馈的时延，提升了全网通信服务质量。
【专利说明】一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及无线通信【技术领域】，尤其涉及一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法。
【背景技术】
[0002]随着网络技术与应用的快速发展，网络资源有限性、僵化、管控能力差与网络需求多样性、突发性成为网络运营面临的主要矛盾。如何高效利用现有网络资源，最大化满足用户的业务需求和对服务质量的要求成为一个亟待解决的重要问题。
[0003]在对未来网络体系架构的研究中，内容中心网络(CCN)针对用户对内容相关业务日益增长的需求，研究以内容作为网络标识，来替换现有网络IP细腰的新的网络架构。研究通过采取网络资源与位置分离的方式，实现业务与资源的解耦，提高资源的利用率和使用灵活性。然而，随着CCN网络规模不断扩大，以洪泛模式转发兴趣包的搜索模式将会导致网络性能陡降，必须通过拓扑规划与资源缓存等技术，一方面抑制洪泛数据的泛滥，另一方面提高内容分发的成功率与效率。
[0004]随着用户对于移动办公与随身携带设备(BYOD)的广泛使用，网络中各终端的性能参差不齐，网络异构特性逐渐显著。同时，移动网络传输方式与传输速率的有限性与差异性，限制了内容分发效率，降低了用户体验。这就需要动态评估网络中各终端与链路的可用性，通过合理规划网络的拓扑结构，选择适合的网络缓存节点等技术手段，优化网络运行模式，改善用户体验。
[0005]现有技术中，提出了基于最小化网络流量的动态网络管理/监控节点选择Pressure算法，通过优化网络中的信息收集节点(ICP)的部署，降低信息收集过程中产生的数据流量，提高网络的使用率，减少网络拥。但是，该算法本质上是对网络带宽资源的优化配置策略。算法仅将流量压力参数作为唯一单项指标来选择ICP节点，并未对节点的处理能力、存储能力等其他属性进行综合评估，无法保证被选中的ICP节点具备足够的管理能力，从而导致监控能力不足甚至失效。另外，算法仅考虑网络总体流量，并未针对网络中具体各条链路的可用流量情况进行具体分析，将会导致局部链路负载过大，降低传输质量。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法，缩短了社区中内容搜索与反馈的时延，提升了全网通信服务质量。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法，该方法包括:
[0009]将当前网络拓扑抽象为带权无向图G，并计算图G中每一节点的拓扑势；
[0010]任选初始节点Iii,并基于拓扑势开始搜索，直至找到局部拓扑势最大的节点；再从所述局部拓扑势最大的节点沿拓扑势下降方向搜索直至达到末梢节点；将沿拓扑势下降方向搜索过程中所涉及到的节点划分为一个虚拟网络社区；[0011]当所述图G中所有节点均划分完毕后，将每一虚拟网络社区中局部拓扑势最大的节点作为该虚拟网络社区的管理与控制节点。
[0012]由上述本发明提供的技术方案可以看出，能够根据网络中节点与链路的性能自发、动态的构造虚拟网络社区，从而缩小网络规模，减少兴趣包转发的次数；另外，实现管理与控制节点的选择，能够减少传输数据量，降低传输时延，同时又能够在异构无线网络环境下，确保优势资源得到充分的利用，避免出现节点和传输能力受限所引起的网络拥塞。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0014]图1为本发明实施例一提供的一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法的流程图；
[0015]图2为本发明实施例二提供的一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法的流程图；
[0016]图3为本发明实施例二提供的一种基于虚拟网络社区管理与控制节点的分布式内容搜索的流程 图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0018]相对于传统IP网络依照固定路由将用户的需求发送至指定的服务器，CCN网络采用洪泛的方式发送兴趣包，询问网络中各个节点是否包含所需内容，网络所能够提供的服务质量与网络规模、网络中各个节点的数据处理能力以及网络中各链路的可用带宽密切相关。如何缩小兴趣包在网络中的传播规模，选择处理能力与传输带宽较高的转发节点，将直接影响内容搜索的效率和用户体验。考虑到移动网络中用户的接入与离开具有不确定性，因此需要研究能够自发将整个网络合理拆分为若干小规模的虚拟网络社区的方法，使得兴趣包的转发以及内容的返回历经较少的网络节点；进一步在综合考虑网络中各节点性能及链路传输速率的情况下，选择优质的节点作为局部网络中的内容资源管理与控制节点(又称管控节点)，承担内容的缓存与分发职能，使得其它用户节点得以快速、便捷的获取资源。
[0019]实施例一
[0020]图1为本发明实施例一提供的一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法的流程图。如图1所示，该方法主要包括如下步骤:
[0021]步骤11、将当前网络拓扑抽象为带权无向图G，并计算图G中每一节点的拓扑势。
[0022]本发明实施例中，带权无向图G可表示为:G= (N，E)，其中，N表示图G的节点集，E为图G的的边集，eiJ表示节点Iii与r^_之间的链路；[0023]A= (%)κχκ表示图G的邻接矩阵，其中，
【权利要求】
1.一种内容中心无线网络中的管理与控制节点选择方法，其特征在于，该方法包括: 将当前网络拓扑抽象为带权无向图G，并计算图G中每一节点的拓扑势； 任选初始节点Iii,并基于拓扑势开始搜索，直至找到局部拓扑势最大的节点；再从所述局部拓扑势最大的节点沿拓扑势下降方向搜索直至达到末梢节点；将沿拓扑势下降方向搜索过程中所涉及到的节点划分为一个虚拟网络社区； 当所述图G中所有节点均划分完毕后，将每一虚拟网络社区中局部拓扑势最大的节点作为该虚拟网络社区的管理与控制节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将当前网络拓扑抽象为带权无向图G包括: 带权无向图G= (N，E)，其中，N表示图G的节点集，E为图G的的边集，eu表示节点Iii与1之间的链路；
A= (aij)KXK 表不图 G 的邻接矩阵,其中，
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算图G中每一节点的拓扑势的包括: 每一个节点Iii均存在一个场,所有节点η」={rij e N, (i ^ j)}都受到Iii场的作用；且节点Iii也受到网络中其他节点场的影响，则每一节点的拓扑势的计算公式为:
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述任选初始节点Iii,并基于拓扑势开始搜索，直至找到局部拓扑势最大的节点包括: 任选初始节点ni;通过查询所述图G的邻接矩阵A，获得与节点Iii存在连接的相邻节点集，比较节点Ili与其相邻节点集的拓扑势； 选择所述相邻节点集中拓扑势最高的节点作为节点Hi点的爬山上升方向，直至找到一个节点的拓扑势高于其所有相邻节点，则该节点为局部拓扑势最大的节点。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于，所述末梢节点包含若干个，每一末梢节点的拓扑势小于其相邻节点拓扑势，且沿末梢节点相邻节点进行爬山搜索后，到达不同的局部拓扑势最大节点。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述虚拟网络的管理与控制节点，用于缓存本虚拟网络社区内的所有内容资源，并响应虚拟网络社区内部节点的资源需求；还用于在虚拟网络社区形成之初，通过握手获取相邻虚拟网络社区标识，并缓存与相邻虚拟网络社区管理与控制节点之间的通信路由。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，该方法还包括基于所述管理与控制节点进行内容搜索的步骤，且该步骤包括: 某一虚拟网络社区中的节点根据内容搜索指令，生成兴趣包并沿拓扑势上升方向发送； 转发节点收到该兴趣包后，判断本地是否缓存了所述兴趣包对应的内容；若是，则按照兴趣包发送的相反方向反馈对应的内容；否则，判断其自身是否为当前虚拟网络社区中的管理与控制节点； 若是，则向相邻虚拟网络社区的管理与控制节点转发给兴趣包；否则，继续沿拓扑势上升方向转发兴趣包； 当所述相邻虚拟网络社区缓存了所述兴趣包对应的内容时，按照兴趣包发送的相反方向反馈对应的内容。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述相邻虚拟网络社区未缓存所述兴趣包对应的内容，则判 断当前兴趣包转发次数是否超过阈值；若是，则反馈搜索失败信息。
【文档编号】H04W24/02GK103888982SQ201410123664
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】张天魁, 许晓耕, 周乐, 冯春燕 申请人:北京邮电大学