[发明专利]一种物联终端多级边缘节点主动缓存方法、设备及介质

说明书

本发明公开了一种物联终端多级边缘节点主动缓存方法，包括：步骤S1，采用一阶马尔科夫模型对节点的移动概率进行预测；步骤S2，通过移动概率计算熵值衡量移动性预测的不确定性，并根据熵值对内容在网络中预取和缓存的位置做出判断；步骤S3，根据判断的节点下一跳位置，提前缓存内容至节点。实施本发明，减少不确定性，消除冗余并确保高缓存命中率，以少量的延迟增加换取主动缓存的性能提升。

技术领域

本发明属于物联网领域，涉及一种物联终端多级边缘节点主动缓存方法、设备及介质。

背景技术

虽然目前的物联网架构非常成功，但它在应对随之增加的大量应用和服务方面面临着一些挑战。随着这种增长，互联网不再是两个通信端点的工具，而是支持移动性，安全性和最重要的内容分发所需的工具。为了应对这些挑战，学术界提出以信息中心网络(ICN)为首的未来互联网架构。ICN认为互联网主要用于内容传播，对特定内容对象感兴趣的用户发送指定该内容对象的名称的分组，而不需要知道内容对象所在的位置并指定拥有它的目的地的IP地址。通过将分发的内容与建立的连接进行分离，使得网络具有更高的灵活性，ICN网内缓存的特点使得其内容具有高可复用性。

主动缓存是一种提高内容传播效率的方法。与缓存先前请求的内容的反应性缓存策略不同，主动缓存提前预取移动用户的预期感兴趣内容。主动获取和缓存内容可以减少检索可预测内容请求的延迟，同时还可以减轻回程流量。它也是用于减轻由诸如LTE和Wifi接入以及未来的互联网架构等几种设置中的切换引起的延迟成本的主要解决方案。

为了实现上述目标，主动缓存依赖于移动模式的可预测性来预测移动设备的下一个位置并决定哪个缓存节点应该缓存预取的内容对象。此外，先前提出的主动缓存策略要么假设完美的移动性预测，要么在多个边缘节点冗余地缓存，以应对预测的不确定性。

为了解现有技术的发展状况，对已有的论文和专利进行了检索、比较和分析，筛选出如下与本发明相关度比较高的技术信息：

已有技术方案1:专利号为CN107454562A的《一种面向ICN架构的D2D移动内容分发方法》专利，属于互联网移动通信技术领域，尤其涉及一种面向ICN架构的D2D移动内容分发方法。公开了一种信息中心网络移动内容分发方法，通过将内容数据缓存在距离请求端最近范围内的缓存设备，基于位置信息进行请求，并在到达缓存设备后，将数据沿原路返回，在返回过程中判断是否对数据包进行缓存。但该方案并没有对缓存冗余度进行限制，可能由于不同地理位置发起同样的请求而导致网络中产生大量的缓存冗余，降低网络整体服务性能。

已有技术方案2:专利号为CN108200206A的《一种基于SDN架构的ICN无缝移动系统》专利，属于通信技术领域，尤其涉及一种基于SDN架构的ICN无缝移动系统。提出了一种基于SDN架构的ICN无缝移动系统，设置ICN核心网控制域内的POF控制器等，可以实现无缝移动，使用户可以按需回复由于移动切换过程而丢失的数据。该方案虽然考虑了移动后进行的数据恢复，但是该过程是在移动到新的接入点之后进行的缓存，会造成一定的时间延迟，并且控制器的协调成本很大。

已有技术方案3:专利号为CN105357246A的《基于信息中心网络的缓存方法和系统》专利，属于信息通信技术领域，尤其涉及一种基于内容流行度的缓存决策方法。提出了一种基于信息中心网络的缓存方法和系统，将网内节点划分成普通缓存节点、资源管理器和备份缓存节点，通过三者之间的协调进行缓存决策。该方案虽然能够保证同一域内的协调进行更优的缓存决策，但是需要资源管理器维护域内所有节点缓存内容的全局信息，协调时的额外开销较大，性能有待改善。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种物联终端多级边缘节点主动缓存方法、设备及介质，采用主动缓存策略，消除缓存冗余的同时又产生大量的不确定性问题和高延迟问题。

本发明提供物联终端多级边缘节点主动缓存方法，其包括如下步骤：

步骤S1，采用一阶马尔科夫模型对节点的移动概率进行预测；