[发明专利]一种基于缓存分布感知的概率缓存算法

说明书

本发明公开一种基于缓存分布感知的概率缓存算法，在统计阶段，RSU统计和转发请求包和数据包中的信息。RSU收到数据包后，通过对请求跳数加权求和获得加权相对流行度；提取内容缓存间隔大小，通过归一化方法获得内容在传输路径上的相对缓存间隔大小，若内容已被缓存，采用递归加权的方法获得其相对缓存间隔。整合内容的相对流行度和相对缓存间隔获得内容的缓存概率。概率缓存内容，依据缓存结果修改DATA包响应字段的记录信息，转发数据。本发明算法能很好的解决车联网中快速响应用户请求的问题，使VANET的服务能力得到显著提高，稍经修改即可应用于嵌入式场合，具有非常广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于缓存分布感知的概率缓存算法。

背景技术

随着移动物联网、物联网和无线传感网络技术的广泛使用，车联网的作用和优势也越来越重要和显著，并逐渐成为社会关注的焦点。VANET的高动态的拓扑动态性、高速的节点移动性及数据类型的多样性等特有属性，使得VANET中对节点请求的快速响应面临新的挑战。车辆发出的请求经由若干路侧单元在服务器处获取内容，并沿原路径返回。多次的请求转发导致了较长的响应时延，降低了用户体验。因此一种智能高效的缓存机制是现在急需的。

缓存技术，即将内容预先存储在距离用户近的节点上，节点可以直接进行内容访问，而不需要从远处的服务器获取内容。缓存技术不仅可以减少用户对内容的访问时间，还可以减少网络间重复性流量，从而优化网络传输质量。而基于点对点通信的TCP/IP网络，灵活性差，不利于缓存技术的实施。所以我们以内容为中心的数据命名网络(Named DataNetworking,NDN)为基础设计新的缓存算法。

当前的缓存算法主要分成两类：基于全局的和分布式的两种类型。前者的优势是可以从全局获得最优的缓存方案，实现网络中缓存空间的高效利用，缺点在于进行全局缓存决策需要掌握大量网络信息以及较长的计算时间。后者的优势在于算法复杂度低，所需信息量少，适应性强，但是该方式对内容流行度的判断容易出现较大偏差，稳定性不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于缓存分布感知的概率缓存算法。

本发明采用的技术方案是：

一种基于缓存分布感知的概率缓存算法，所述缓存算法应用于VANET中的路侧单元，其包括以下步骤：

步骤S1：统计阶段：路侧单元节点接收来自车辆和其他路侧单元的请求包和数据包，记录每个请求包的请求内容ID、对应的周期和请求跳数、上一跳节点ID，记录当前已缓存内容的ID、已统计周期个数和相对缓存间隔大小，并计算已缓存内容的平均加权请求频率；

步骤S2：路侧单元接收到数据内容data_m后，计算数据内容data_m的加权相对流行度G_m；当已缓存该数据内容data_m，基于已统计信息更新数据内容data_m的加权相对流行度G_m；

步骤S3：提取数据内容data_m中的缓存间隔d_m，计算数据内容data_m在传递路径上的相对缓存间隔大小W_m；当数据内容data_m已被缓存，基于已统计信息更新其相对缓存间隔W_m；

步骤S4：路侧单元结合待缓存数据内容data_m的加权相对流行度G_m和相对缓存间隔W_m计算数据内容data_m的缓存概率P_m，P_m的计算方法如下：

P_m＝G_m·W_m (1)；