一种内容中心网络的能耗控制方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及互联网数据传输领域，尤其设及一种内容中屯、网络的能耗控制方法。
【背景技术】
[0002] 由于互联网规模的不断扩大和互联网设备的更新，目前的网络对能量的利用日益 暴露出能耗高、效率低，浪费多等诸多问题。目前的互联网架构本质上已经从W主机为中屯、 的通讯模式向W内容为中屯、的模型演化。内容中屯、网络（Content-CentricNetwork,CCN) 是一种革命式的未来互联网设计思路，内容中屯、网络不再对数据所在的地址命名，而是直 接对数据本身命名，被命名的数据己经成为最为关键的网络实体；不再关注终端设备的安 全性，直接关注命名内容的安全，让数据传输机制从根本上实现可自由扩展。内容中屯、网络 命名数据，支持智能的网络节点，每一个网络节点具有缓存功能，支持多种智能路由转发策 略。但在内容中屯、网络的路由及转发过程中，由于缓存资源的出现化及面向命名内容的路 由等因素，在如何解决提高缓存利用率，减少冗余传输，降低节点能量消耗等问题方面面临 不小的挑战。
[0003] 内容中屯、网络的节能策略主要专注于=方面：1)路由转发策略，减少数据包在网 络内传输的跳数；2)缓存管理策略，提高缓存利用率，缓存内容命中率；3)能量消耗模型。 现有对于内容中屯、网络节能的方案在构建能量消耗模型的基础上只是单方面的专注于路 由转发策略或者缓存管理策略，没有考虑到联合的缓存管理策略与转发策略模型，同时，运 些方法仅仅关注缓存位置的管理而忽略了路由器和链路的能耗。
【发明内容】
[0004] 本申请实施例提供一种内容中屯、网络的能耗控制方法，用W解决现有技术中W节 点为中屯、的缓存策略导致能耗较高的问题。 阳0化]本申请实施例采用下述技术方案：
[0006] 一种内容中屯、网络的能耗控制方法，包括：构建能量消耗模型W确定内容中屯、网 络的能量消耗因素；节点计算接收内容的流行度，依据接收内容的流行度决定转发之前是 否缓存该内容；节点依据接收内容的多样性参数决定转发之前是否缓存该内容；依据网络 流量的变化自适应调节链路的速率。
[0007] 优选地，构建能量消耗模型W确定内容中屯、网络的能量消耗因素，包括：
[0008]依据如下公式构建内容缓存与数据转发相结合的能耗模型： 阳009] EtDt= Ecache巧化二（P r+Pi) Havg+Pcachet 0 cache+Pr，
[0010] 其中EtDt为总功耗；Ecache为缓存功耗；Etr为传输功耗；Pr路由功耗；P箱路功耗； 0。。。4。缓存利用率；Hwg为平均响应跳数，所述跳数表示数据转发过程中所经过的网络节点； 为缓存功耗；t为时间，单位秒。
[0011] 优选地，依据所述能量消耗模型确认内容中屯、网络的能耗因素包括：内容转发消 耗，即转发内容所经过的所有节点，具体体现为能量消耗模型的平均响应跳数Hwg;缓存消
量是否达到流量阔值：
[0034] 若监控到的流量超过或低于流量阔值时，链路速率将被调节为相应的值W减少节 点能量消耗。
[0035] 本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到W下有益效果：先通过先建 立能量消耗模型W确定能量消耗的立个因素为节点响应能耗、缓存能耗、及链路能耗，而后 依据内容中屯、网络转发的内容的多样性参数、流行度值来决策是否缓存替换，有效提升了 内容中屯、网络的能耗。
【附图说明】
[0036] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申 请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0037]图1为本申请提供的内容中屯、网络的能耗控制方法流程图；
[0038] 图2为本申请提供的内容中屯、网络的能耗控制方法与内容中屯、网络原有策略、最 短路径转发策略的能耗效果比较图。
【具体实施方式】
[0039] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及 相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一 部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。 W40] W下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0041] 图1为本申请提供的内容中屯、网络的能耗控制方法的流程图，本案通过构建内容 中屯、网络的能量消耗模型W确定内容中屯、网络的能量消耗因素，基于能量消耗模型确定的 能量消耗因素进行能耗控制，W提升网络内容中屯、网络的数据传输效率、降低能量消耗。包 括W下步骤：
[0042] SlOl :构建能量消耗模型W确定内容中屯、网络的能量消耗因素。
[0043] 本步骤构建W内容中屯、网络的内容缓存与数据转发相结合的能耗模型如下： W44] EtDt= E cache巧化二（P r+Pi) Havg+Pcachet 0 cache+Pr， 柳例其中EtDt为总功耗；Ecache为缓存功耗；Etr为传输功耗；Pr路由功耗；P箱路功耗； 0。。。4。缓存利用率；Hwg为平均响应跳数，所述跳数表示数据转发过程中所经过的网络节点； 为缓存功耗；t为时间，单位秒。
[0046] 由上述能量消耗模型可知，能量消耗主要取决于W下S部分：1)内容转发消耗， 即转发内容所经过的所有节点，具体体现为能量消耗模型的平均响应跳数Hwg;2)缓存消 耗，即缓存使用空间、访问次数，具体体现为能量消耗模型的缓存利用率P。。。4。;3)链路消 耗。
[0047] S102:节点计算接收内容的流行度，依据接收内容的流行度决定转发之前是否缓 存该内容。
[0048]首先采用符合Zipf定律的分发模型分别计算内容的流行度，内容的流行度的计 算公式如下：
[0050]其中-曰UPf为Zipf分发模型参数；F为所有的内容，|F|是指所有内容的数量，i 是指第i个流行内容在所有内容IfI中排名，Popu狂=i)表示指第i个内容X的流行度。
[0051] 随后，节点判断需要转发内容的流行度与流行度阔值：
[0052] 若当前内容的流行度大于或等于流行度阔值时，节点缓存该需要转发的内容；
[0053]若当前内容的流行度小于流行度阔值时，节点直接转发该需要转发的内容，而不 进行缓存动作W节省能量。
[0054] 所述流行度阔值是在内容中网络运行之前配置，所述流行度阔值依据如下公式计 算得到：
[0056] 其中化PUthf为流行度阔值；K为想要存储的流行度数据倍数；C为缓存大小； DiVerthi^为多样性阔值。
[0057] S103 :节点依据接收内容的多样性参数决定转发之前是否缓存该内容。
[0058] 本步骤中所述内容在网络中传送过程中是W数据包的形式发送，每个数据包形成 时均包括有一个多样性参数Diversity,所述多样性参数Diversity控制着副本缓存的密 度，所述多样性参数Diversity为一个正常数，初始化为零。
[0059] 本步骤包括：
[0060] 预设一个多样性阔值Diverthf。该多样性阔值Diverthf为常整数，在本实施例中， 所述多样性阔值Diverthf设为3,当然，依据具体情况，所述多样性阔值Diverthf还可设为其 他常整数。
[0061] 节点接收数据包；
[0062] 判断该数据包的多样性参数Diversity ;
[0063] 若该多样性参数Diversity小于预设的多样性阔值Diverth点t，节点将该数据包 的多样性参数Diversity加一，然后转发数据包； 阳064]若该多样性参数Diversity大于或等于预设的多样性阔值Divertto时，节点将 该数据包的多样性参数Diversity重置为零，然后将该数据包进行缓存到内容存储库 (Content Store, CS)〇 阳0化]S104 :依据网络流量的变化自适应调节链路的速率。
[0066] 本步骤首先采用W下公式来计算链路的流量阔值：
[0068] 其中Rate;为链路流量阔值；Ieni表示待定请求表（PendingInterestT油Ie, PIT)的长度；Si表示数据包大小估值；KiG{0. 1，0. 2,. . .，1};C1是指i接口的上行链路容 量。
[0069] 节点通过待定请求表的长度监控该节点每一个接口的流量，并判断每一接口的流 量是否达到流量阔值Rate;:
[0070] 若监控到的流量超过或低于该流量阔值时，链路速率将被调节为相应的值W减少 节点能量消耗。 阳071] 本申请内容中屯、网络的能耗控制方法的步骤S104与步骤S102、S103之间为并行 设置，即步骤S104无需再执行步骤S102、S103之后才启动，在执行步骤S102、S103的同时 也在进行步骤S104。