[发明专利]数据缓存放置系统及数据缓存的方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络技术，尤其涉及一种数据缓存放置系统及数据缓存的方法。

背景技术

基于Internet的无线自组网（Internet-based Mobile Ad Hoc Network，IMANET）能够使移动用户通过多跳的方式访问到Internet上的资源，是一种非常方便的数据访问方式。此外，无线传感器网络（WSN）在近几年的应用越来越广泛，应用领域包括环境监测、移动多媒体、物流管理、交通控制、目标跟踪以及智能家居等军用或民用领域。因为无线网络中现在存在的问题，比如无线通信带宽资源紧张，移动设备存储容量有限，移动网络链接不稳定，以及移动设备自身的能量有限，因此为了提高数据访问的效率，寻找一种能够共享数据的方法，就显得非常重要。

通过网络数据缓存的方法（Data Caching）的方法可以有效的提高的数据访问效率。这种方法主要是采取数据源将数据拷贝放置在缓存结点上，其他结点可以通过访问数据拷贝，而不是去数据源访问数据来节省时间，节约访问开销。核心的问题是，如何在网络中选择缓存结点来放置数据拷贝。因为放置拷贝意味要求数据源能够及时的将最新版本的数据传输给缓存结点，也要产生新的开销。但是，传统的方法都假设了每一跳的访问延迟是一样的，但是在实际的无线网络中，无线信号在空气中传播的时候，所有结点都共享了空气这唯一的介质，在同时传输数据的时候会产生竞争，目前常用的无线通信协议都有回退机制来调整这种数据传输。因此，在衡量缓存数据访问开销的时候，现有的方法没有考虑无线信道竞争的特点，从而达不到理论分析的效果，反而会影响数据传输的效率。

在数据缓存问题中，如何在任意网络拓扑结构中放置缓存拷贝以达到数据更新和用户访问数据总开销最小，即缓存放置问题（Cache Placement Problem），是最为关键的一个问题。该问题和图论中的经典问题，设备放置问题（The Facility Location Problem）属于等价问题。然而，缓存放置问题（Caching Placement Problem）是缓存技术中的关键问题，在有线和无线网络中已经有了较多的研究工作。

在无线移动网络中现有的数据缓存工作主要是：对问题本身进行了转化，通过将缓存放置问题转化为租用或者购买问题，然后根据贪婪算法的原理，提出了相应的算法。该技术主要存在两个问题：1）算法计算过程较为复杂，通过大量的集合转化，对树形结构的分解，得到最终缓存放置方案。构造过程过于复杂，比较难以实现算法；2）算法结果是通过数值分析的方法检验，并没有放在无线网络环境中进行任何实验或者仿真。

因此，针对上述问题，有必要提出一种基于数据缓冲的方法，减少缓存系统的开销。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种数据缓存放置系统及数据缓存的方法。

本发明提供的一种数据缓存放置系统，用于无线网络中，其中，无线网络中包括多个结点，所述缓存放置系统包括：计算模块、判断模块、选择模块以及继续模块。其中，计算模块用于计算所述无线网络中每个结点的对冲数据流，其中，所述对冲数据流为结点作为缓存结点时增加与减少的数据流之和；判断模块用于判断一结点到某一结点的距离是否小于某一结点到最近缓存结点的距离，其中，计算模块还用于在一结点到某一结点的距离小于某一结点到最近缓存结点的距离时增加该结点的对冲数据流，判断模块还用于判断该结点的对冲数据流是否大于第一阈值；选择模块用于在该结点的对冲数据流大于第一阈值时将该结点选为候选结点，并将该结点加入到候选结点集合，其中，计算模块还用于根据该候选结点的对冲数据流以及该候选结点与缓存结点之间的距离计算该候选结点在无线网络中的竞争系数，判断模块还用判断所述竞争系数是否大于第二阈值，所述选择模块还用于在所述竞争系数大于第二阈值时将该候选结点作为缓存结点，并将该候选结点加入到缓存结点集合。