段 潔，鄒亞琴，胡顯靜

(1.重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065；2.重慶高校光通信與網(wǎng)絡(luò)市級重點實驗室，重慶 400065)

0 引 言

在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容多元化的今天，用戶并不關(guān)心內(nèi)容的來源，而更多關(guān)心內(nèi)容傳遞的速度和質(zhì)量。傳統(tǒng)以主機為中心的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)難以適應(yīng)海量數(shù)據(jù)的高效傳輸，因此，學(xué)術(shù)界提出以內(nèi)容/信息為中心的未來因特網(wǎng)體系架構(gòu)[1-5]。其中，內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)(Content Centric Networking，CCN)[5]作為新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的典型代表之一，采用網(wǎng)內(nèi)緩存和基于內(nèi)容名字路由的方式，在內(nèi)容分發(fā)效率、網(wǎng)絡(luò)安全和部署方面具有顯著的優(yōu)勢，有望更好地支持未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

區(qū)別于IP 網(wǎng)絡(luò)下靜態(tài)服務(wù)器作為內(nèi)容源的情況，CCN網(wǎng)絡(luò)中的移動用戶不僅可以作為消費者請求內(nèi)容，還可以作為內(nèi)容的提供者為消費者提供所需內(nèi)容。因此，CCN中的移動問題不僅限于消費者移動，還存在內(nèi)容源移動。在CCN網(wǎng)絡(luò)中，消費者移動問題可以通過重傳興趣包解決，Tyson等人[6]已經(jīng)論證了在消費者移動過程中CCN能處理高達(dá)97%的興趣請求。然而，內(nèi)容源移動后，請求按照原有路由轉(zhuǎn)發(fā)將無法成功交付內(nèi)容源，興趣包丟失率大大增加。而為了保證內(nèi)容源的可達(dá)性，需要進(jìn)行全網(wǎng)路由更新，這將造成巨大的更新開銷。

因此，為了解決由于內(nèi)容源移動造成的興趣包丟失和全網(wǎng)更新開銷過大的問題，學(xué)者紛紛展開了相關(guān)研究工作?，F(xiàn)有移動方案從大體上可以分為主動推送緩存[7-10]和移動節(jié)點發(fā)現(xiàn)[11-16]兩大類。主動推送緩存通過將流行內(nèi)容推送至靠近用戶的地方，可以有效縮短對于緩存內(nèi)容請求的響應(yīng)時延，但是單單進(jìn)行推送緩存遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足消費者的需求。移動節(jié)點發(fā)現(xiàn)方式能夠保證內(nèi)容源的可達(dá)性，但多數(shù)方案存在請求路徑延伸、內(nèi)容響應(yīng)時延較長的問題，并且多數(shù)方案無法適應(yīng)內(nèi)容源移動過程中頻繁切換接入路由器(Access Router，AR)的情況，并不能從真正意義上提升用戶的服務(wù)體驗質(zhì)量。因此，本文結(jié)合以上兩種方案思想，利用切換前后AR交互移動內(nèi)容源新的位置信息，同時在切換前后分別采用主動推送緩存和限定跳數(shù)廣播更新的方式，既保證移動內(nèi)容源的可達(dá)性，又能縮短消費者請求內(nèi)容的獲取時延。

1 內(nèi)容推送和路由擴散相結(jié)合的內(nèi)容源移動管理優(yōu)化方案

針對內(nèi)容源移動過程中頻繁切換AR造成的興趣包丟失和用戶內(nèi)容獲取時延過長的情況，本文提出內(nèi)容推送和路由擴散相結(jié)合(Combine Content Push with Routing Diffusion,C2PRD)的內(nèi)容源移動管理優(yōu)化方案，基本設(shè)計思想是在保證移動內(nèi)容源可達(dá)性的前提下，進(jìn)一步縮短消費者請求內(nèi)容響應(yīng)時延。C2PRD方案由三部分組成，參考文獻(xiàn)[17]，本文設(shè)計的總體方案流程如圖1所示,其中FIB(Forwarding Information Base)是路由轉(zhuǎn)發(fā)信息庫。

圖1 總體方案流程

(1)接入路由器間位置信息交互

通過內(nèi)容源切換前后AR間的位置信息交互，更新切換前后AR的轉(zhuǎn)發(fā)信息，使消費者發(fā)送的興趣包通過AR逐跳路由至內(nèi)容源新的位置，保證內(nèi)容源的可達(dá)性。該部分是C2PRD方案的基礎(chǔ)。

(2)主動內(nèi)容推送緩存

內(nèi)容源切換AR之前，將滿足流行度的內(nèi)容通過限定跳數(shù)廣播的方式推送至中間節(jié)點并緩存，提高請求在中間節(jié)點的緩存命中率，縮短相應(yīng)請求的響應(yīng)時延。

(3)限定跳數(shù)廣播路由更新

內(nèi)容源接入新的AR，通過路由擴散的方式優(yōu)化興趣包和數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，縮短消費者的請求響應(yīng)時延。

方案后兩部分是對第一部分的優(yōu)化，在保證內(nèi)容源可達(dá)性的前提下進(jìn)一步優(yōu)化縮短消費者請求響應(yīng)時延。

1.1 接入路由器間位置信息交互

1.1.1 方案描述

C2PRD方案的關(guān)鍵部分在于采用基于相鄰AR間位置信息交互的方式，在內(nèi)容源移動過程中始終保持聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)(即頻繁切換AR)的情況下，仍然能夠保證內(nèi)容源的可達(dá)性。為實現(xiàn)AR對消息的有效處理，C2PRD擴展了AR的功能[17]，使AR始終保持對內(nèi)容源接入或離開狀態(tài)的監(jiān)測。同時，C2PRD在AR中添加了興趣存儲器用于緩存興趣包，并在FIB表中添加了“移動狀態(tài)標(biāo)志位”列表，用于記錄內(nèi)容源的移動狀態(tài)。圖2所示為興趣存儲器的結(jié)構(gòu)和修改后的轉(zhuǎn)發(fā)信息庫，興趣存儲器中添加了生存時間字段，如果在生存期到期之前FIB信息還未及時更新，接入路由器將丟棄相關(guān)興趣包。

圖2 接入路由器中添加的興趣存儲器和修改的轉(zhuǎn)發(fā)信息庫

一旦接入路由器檢測到內(nèi)容源的離開，將更新其FIB中與內(nèi)容源名字對應(yīng)條目下的移動狀態(tài)標(biāo)志位(即將移動狀態(tài)標(biāo)志位更新為“1”)，促使其緩存發(fā)往內(nèi)容源原位置處的興趣包；一旦新接入路由器監(jiān)測到內(nèi)容源的接入，將首先更新其FIB表中關(guān)于與內(nèi)容源名字對應(yīng)條目下的轉(zhuǎn)發(fā)出口，并向內(nèi)容源切換前接入路由器交互內(nèi)容源新的位置信息，促使切換前接入路由器更新其FIB表中與內(nèi)容源名字對應(yīng)條目下的轉(zhuǎn)發(fā)出口和移動狀態(tài)標(biāo)志位(即將轉(zhuǎn)發(fā)出口更新為指向內(nèi)容源新的接入路由器，并將移動狀態(tài)標(biāo)志位更新為“0”)。由此，緩存和到達(dá)的興趣包便可以根據(jù)接入路由器新的轉(zhuǎn)發(fā)信息逐跳路由至內(nèi)容源新的位置。

1.1.2 內(nèi)容源移動切換場景

如圖3所示，內(nèi)容源LY移動前接入AR0，路由器中關(guān)于內(nèi)容源的轉(zhuǎn)發(fā)信息都指向AR0。內(nèi)容源LY的移動切換場景具有如下的通信流程：

圖3 內(nèi)容源移動切換場景

Step1 某一時刻，AR0監(jiān)測到LY的離開，將更新其FIB表中與內(nèi)容源名字對應(yīng)條目下的移動狀態(tài)標(biāo)志位(即將移動狀態(tài)標(biāo)志位更新為“1”)。ARO將消費者LN發(fā)往LY原位置處的興趣消息1(內(nèi)容名字為“/LY/LN/video/ar/Vn”，n=41，42，…，54)緩存在其興趣存儲器中。

Step2 AR1檢測到LY的接入，AR1首先更新其FIB表中與LY名字對應(yīng)條目下的轉(zhuǎn)發(fā)出口，并進(jìn)一步與AR0交互LY接入AR1的位置信息P1，更新AR0中的轉(zhuǎn)發(fā)信息(即將轉(zhuǎn)發(fā)出口更新為指向AR1，同時將移動狀態(tài)標(biāo)志位更新為“0”)。

Step3 AR0將緩存的興趣消息1通過新的轉(zhuǎn)發(fā)信息轉(zhuǎn)發(fā)至LY新的位置，并返回相應(yīng)數(shù)據(jù)消息。在返回部分?jǐn)?shù)據(jù)消息片段(內(nèi)容名字為“/LY/LN/video/ar/Vn”，n=41，42，…，50)后，LY再次發(fā)生AR切換。

Step4 AR2檢測到LY的接入，重復(fù)Step 2，同時，LY將在AR1處未響應(yīng)完全的數(shù)據(jù)消息片段(內(nèi)容名字為“/LY/LN/video/ar/Vn”，n=51，52，…，54)直接返回LN。

至此，在內(nèi)容源移動過程中頻繁切換AR的情況下，通過相鄰AR交互內(nèi)容源新的位置信息，使消費者發(fā)送的請求興趣“到達(dá)”移動內(nèi)容源新的位置并成功響應(yīng)數(shù)據(jù)消息，減少了請求的丟失率。

1.2 主動內(nèi)容推送緩存

內(nèi)容源切換AR之前，若與AR的連接時間t滿足內(nèi)容推送條件，即t≥T(T為滿足內(nèi)容推送條件的內(nèi)容源最短連接時間)，C2PRD采用主動內(nèi)容推送緩存的方式，將內(nèi)容源流行度為前10%的內(nèi)容通過限定跳數(shù)廣播的方式推送至中間內(nèi)容路由器，內(nèi)容路由器根據(jù)LRU緩存替換策略進(jìn)行緩存更新。流行度由內(nèi)容源實時計算，表1為移動內(nèi)容源的流行度列表。

表1 CCN中針對移動內(nèi)容源的流行度列表

表中的流行度為內(nèi)容源所提供內(nèi)容被請求的概率，其值越高，表示該內(nèi)容越受歡迎，之后也越有可能被消費者再次請求。消費者提供的每個內(nèi)容的流行度Pi由以下公式進(jìn)行計算：

(1)

式中：i表示內(nèi)容名，n表示內(nèi)容的個數(shù)，counti表示內(nèi)容源記錄的對于內(nèi)容i的消費者請求總次數(shù)。

C2PRD在切換AR前采用限定跳數(shù)廣播的方式將流行內(nèi)容提前“備份”，利用CCN網(wǎng)絡(luò)的緩存特性緩解內(nèi)容源移動對消費者請求產(chǎn)生的不利影響，縮短消費者對于部分流行內(nèi)容的請求響應(yīng)時延。

1.3 限定跳數(shù)廣播路由更新

1.3.1 方案描述

當(dāng)內(nèi)容源與新AR的連接時間較長且與移動前的位置相距較遠(yuǎn)(即已經(jīng)切換了多個AR)，消費者請求通過AR中繼將會產(chǎn)生較大的消息傳輸開銷，并且內(nèi)容請求響應(yīng)時延較長。由此，權(quán)衡網(wǎng)絡(luò)更新開銷、消息傳輸開銷和內(nèi)容請求響應(yīng)時延，在這種情況下 C2PRD采用限定跳數(shù)廣播路由更新的方式，更新內(nèi)容源周邊一定范圍內(nèi)路由器的路由信息，優(yōu)化消息的傳輸路徑。為便于對相應(yīng)數(shù)據(jù)消息進(jìn)行處理，C2PRD對興趣包和數(shù)據(jù)包條目進(jìn)行擴展，添加了類似IP字段用于記錄消費者的位置信息，數(shù)據(jù)包中另外添加了切換前AR字段用于記錄內(nèi)容源切換前AR的位置信息；同時定義了一種移動更新(Update Package,UP)包，用于更新相關(guān)路由器的FIB信息，移動更新包中的UP字段代表包的類型，跳數(shù)字段表示廣播更新的范圍。擴展和定義的包結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 擴展和定義的包結(jié)構(gòu)

C2PRD廣播路由更新的具體操作步驟如下：

Step1 內(nèi)容源根據(jù)其與新AR之間的連接時間t確定更新的跳數(shù)(t越長，跳數(shù)越長)，構(gòu)建帶有其名稱前綴和更新跳數(shù)的UP包并廣播出去。

Step2 中間路由器收到UP包，首先檢查包的類型和合法性，并將其FIB表中與內(nèi)容源名字對應(yīng)條目下的轉(zhuǎn)發(fā)出口替換為UP包的輸入接口，同時將跳數(shù)字段減1并向下廣播。

為有效避免由于重復(fù)收到同一內(nèi)容源發(fā)出的路由更新包造成的更新混亂問題，C2PRD在FIB 表中建立了一個臨時FIB緩沖區(qū)，用于記錄一段時間內(nèi)收到路由更新包的跳數(shù)字段內(nèi)容。當(dāng)路由器第一次收到路由更新包時，便會在相應(yīng)內(nèi)容前綴條目后建立一個緩沖區(qū)以記錄收到的跳數(shù)字段內(nèi)容，并設(shè)立一個時間閾值，若在時間域值到期還未收到相同內(nèi)容名的路由更新包，路由器便會清空緩沖區(qū)；否則將收到的UP包中字段內(nèi)容與記錄的字段進(jìn)行對比(情況1：路由器新收到的同名路由更新包中的跳數(shù)字段內(nèi)容高于記錄的字段內(nèi)容，將相關(guān)FIB條目的輸出接口改為新收到的路由更新包的輸入接口；情況2：路由器新收到的同名路由更新包中的跳數(shù)字段內(nèi)容小于或等于記錄的字段內(nèi)容，便將新收到的路由更新包直接丟棄)。

1.3.2 內(nèi)容源移動切換場景

如圖3所示，通過相鄰AR間位置信息交互，消費者發(fā)送的興趣消息可以通過AR中繼到距離內(nèi)容源最近的位置。此時考慮優(yōu)化消息的傳輸路徑，內(nèi)容源LY的移動場景具有如下通信流程：

Step1 AR2檢測到LY的離開，更新其FIB表中與內(nèi)容源名字對應(yīng)條目下的移動狀態(tài)標(biāo)志位(即將移動狀態(tài)標(biāo)志位更新為“1”)。AR2將消費者LN發(fā)送的興趣消息2(內(nèi)容名字為“/LY/LN/photo/chongqing”)通過AR中繼到AR2處并緩存在其興趣存儲器中。

Step2 LY新接入AR3，AR3首先更新其FIB表中與LY名字對應(yīng)條目下的轉(zhuǎn)發(fā)出口，并進(jìn)一步與AR2交互LY接入AR3的位置信息P3，更新AR2中的轉(zhuǎn)發(fā)信息；同時，LY構(gòu)建帶有其名稱前綴和更新跳數(shù)為2的UP包進(jìn)行廣播路由更新。

Step3 AR2將緩存的興趣消息2通過新的轉(zhuǎn)發(fā)信息轉(zhuǎn)發(fā)至LY新的位置，內(nèi)容源響應(yīng)的數(shù)據(jù)消息通過更新后的路徑返回LN，而非原路返回。

1.4 節(jié)點消息處理流程

根據(jù)消息類型分類，消息處理流程主要包括興趣包和數(shù)據(jù)包處理兩大類。

1.4.1 興趣包處理流程

如圖5(a)所示，興趣包到達(dá)節(jié)點，首先按照正常CCN處理流程查找內(nèi)容存儲庫(Content Store,CS)和待定興趣表(Pending Interest Table,PIT)，若查找成功直接返回數(shù)據(jù)包或加入接入接口；否則，查詢轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(FIB)并按照最長名稱前綴匹配原則匹配內(nèi)容名。若匹配不成功，直接丟棄興趣包或返回Mark包；否則進(jìn)一步查詢相應(yīng)條目下的移動狀態(tài)標(biāo)志位。若標(biāo)志位為0或者不存在，興趣包將直接按照相應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)出口轉(zhuǎn)發(fā)出去；若標(biāo)志位為1，節(jié)點將緩存接收到的興趣包至其興趣存儲器中，待轉(zhuǎn)發(fā)信息更新將興趣包從新的出口轉(zhuǎn)發(fā)出去。

圖5 節(jié)點消息處理流程

1.4.2 數(shù)據(jù)包處理流程

如圖5(b)所示，節(jié)點收到數(shù)據(jù)包后，將首先與PIT匹配，判斷是否存在與之對應(yīng)的信息條目。若匹配成功，節(jié)點直接將數(shù)據(jù)包按照相應(yīng)出口轉(zhuǎn)發(fā)出去;否則，節(jié)點將首先查看數(shù)據(jù)包中是否存在切換前AR字段。若存在(表示數(shù)據(jù)包是內(nèi)容源在切換前AR處未響應(yīng)完全的)，節(jié)點將提取字段名并匹配轉(zhuǎn)發(fā)信息庫FIB(若匹配成功，將數(shù)據(jù)包從對應(yīng)出口轉(zhuǎn)發(fā)出去;若匹配不成功，丟棄數(shù)據(jù)包)；若不存在切換前AR字段，節(jié)點進(jìn)一步提取數(shù)據(jù)包中的類似IP字段并匹配轉(zhuǎn)發(fā)信息庫FIB(若匹配成功，將數(shù)據(jù)包從對應(yīng)出口轉(zhuǎn)發(fā)出去;若匹配不成功，丟棄數(shù)據(jù)包)。

2 仿真與分析

2.1 參數(shù)設(shè)置

本文采用ndnSIM仿真軟件對所提內(nèi)容源移動管理優(yōu)化方案C2PRD進(jìn)行仿真驗證，仿真拓?fù)淙鐖D6所示。該仿真拓?fù)浠谡鎸嵕W(wǎng)絡(luò)環(huán)境建立，能更好地反應(yīng)真實場景中節(jié)點分布情況。其中，節(jié)點12～19為邊緣節(jié)點，為消費者和移動內(nèi)容源提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，其余節(jié)點均為具有緩存功能的路由器節(jié)點。

圖6 GEANT拓?fù)鋱D[18](22節(jié)點)

在仿真本文所提管理方案 C2PRD和對比方案PNPCCN[9]、TBR[13]時，參考文獻(xiàn)[14,17]，單次仿真過程和相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：仿真初始階段，有一消費者接入12，另有一內(nèi)容源接入節(jié)點為3，之后內(nèi)容源采用WaypointMobilityModel移動模型在接入節(jié)點13～19之間移動切換。消費者的請求分布服從Zipf分布，α取值為0.8，消費者發(fā)送興趣包的頻率為10個/秒，興趣包的重傳時間為180 ms，消息的單跳傳輸時延設(shè)置為8 ms。內(nèi)容源在各接入節(jié)點的駐留時間ti服從Gamma分布，Gamma函數(shù)的形狀參數(shù)μ設(shè)置為3，尺度參數(shù)λ設(shè)置為1。內(nèi)容源提供的內(nèi)容種類為10 000，每個內(nèi)容的大小相同，為1 024 B。移動切換相關(guān)消息的大小設(shè)置為50 B。本文將路由器所能緩存的最大內(nèi)容數(shù)量代表路由器的緩存容量，緩存容量比(即路由器的緩存容量和內(nèi)容種類的比值)的取值范圍為[0.01,0.1]，路由器采用LRU緩存替換策略。同時，對比方案PNPCCN下的轉(zhuǎn)移概率指數(shù)β設(shè)置為0.5。單次仿真過程的測試時間設(shè)置為5 min。

C2PRD方案旨在以較低的移動切換成本保證請求交付的同時還能最大限度縮短消費者請求內(nèi)容的獲取時延，因此，仿真將緩存命中率、平均時延、興趣包丟失率和移動切換成本作為本文方案驗證的主要性能指標(biāo)。緩存命中率為命中路由器中內(nèi)容名的平均概率；平均時延定義為5 min仿真時間內(nèi)消費者平均內(nèi)容獲取時延，由于內(nèi)容源移動將造成部分興趣包丟失，該部分丟失請求的時延默認(rèn)為興趣包的重傳時間；興趣包丟失率是指仿真時間內(nèi)丟失的興趣包與總的發(fā)送興趣包的比率；移動切換成本是指單次仿真測試中傳輸移動切換相關(guān)消息產(chǎn)生的切換成本(即網(wǎng)絡(luò)負(fù)載)。仿真共輪詢100次，緩存命中率、平均時延、興趣包丟失率和移動切換成本取100次仿真測試結(jié)果的平均值。

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 緩存命中率

緩存命中率是測評網(wǎng)絡(luò)性能的基本準(zhǔn)則之一，緩存命中率的高低將直接關(guān)系消費者的內(nèi)容獲取時延并直接影響消費者的網(wǎng)絡(luò)體驗質(zhì)量(Quality of Experience,QOE)。圖7是對緩存命中率進(jìn)行仿真的結(jié)果。從圖中可以看出，隨著節(jié)點緩存容量的增加，各方案的緩存命中率均呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，C2PRD方案的緩存命中率明顯優(yōu)于其他兩種方案。與PNPCCN和TBR方案相比，C2PRD方案通過限定跳數(shù)廣播的方式使原內(nèi)容源位置周圍一定區(qū)域內(nèi)的路由器緩存有用戶頻繁請求的內(nèi)容，因此，在內(nèi)容源移動后，消費者大部分請求仍然能夠在中間副本節(jié)點緩存命中。

圖7 緩存命中率

2.2.2 平均時延

圖8是消費者的內(nèi)容獲取時延的仿真結(jié)果。從圖中可以看出，隨著緩存容量的增加，所有方案內(nèi)容獲取的平均時延均呈現(xiàn)下降的趨勢。這是因為中間緩存路由器節(jié)點處的緩存命中率得到了提高，更少的請求被轉(zhuǎn)發(fā)至移動內(nèi)容源處，獲取內(nèi)容所需的跳數(shù)減少，因此消費者內(nèi)容獲取時延相應(yīng)縮短。而 C2PRD方案的平均時延低于另外兩種方案，原因在于 C2PRD方案的緩存命中率較高，能夠有效減少消費者請求內(nèi)容獲取的平均跳數(shù)，減少與內(nèi)容源交互的次數(shù)。同時，在內(nèi)容源切換接入新的接入點后，C2PRD方案采用限定跳數(shù)廣播更新的方式，能夠有效減少消費者和內(nèi)容源之間的跳數(shù)距離，消費者內(nèi)容獲取的平均時延大大縮短。

圖8 平均時延

2.2.3 興趣包丟失率

本文方案設(shè)計的首要目標(biāo)在于降低內(nèi)容源移動和相關(guān)路由信息更新期間消費者請求興趣包的丟失率，在滿足消費者請求的前提下，盡可能縮短其內(nèi)容獲取時延，提高消費者體驗質(zhì)量。圖9給出了消費者位置不變情況下三種不同方案下興趣包丟失率的仿真結(jié)果，可見C2PRD方案的興趣包丟失率明顯低于其他方案。原因在于，C2PRD方案通過切換前后接入點間位置信息的交互，將興趣包逐跳路由至靠近移動內(nèi)容源的接入點并緩存，待相關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)信息更新后，接入點將第一時間把興趣包轉(zhuǎn)發(fā)至內(nèi)容源新的位置，興趣包丟失率大大降低。

圖9 消費者位置不變時的興趣包丟失率

圖10給出了單次仿真測試過程中消費者在接入節(jié)點12～15隨機移動時下各方案的興趣包丟失率仿真結(jié)果。從圖中可以看出，與消費者位置不變情況下的興趣包丟失率相比，各方案的興趣包丟失率明顯增加。這是因為消費者移動前的請求數(shù)據(jù)包將按照路由器中相應(yīng)PIT轉(zhuǎn)發(fā)出口或者類似IP字段內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)至消費者原來的位置，無法得到響應(yīng)數(shù)據(jù)包將會丟失，消費者請求無法正常響應(yīng)，興趣包丟失率增加。

圖10 消費者位置變化時的興趣包丟失率

2.2.4 移動切換成本

圖11給出了不同內(nèi)容源移動切換頻率f(即每分鐘移動切換的次數(shù))下各個對比方案的移動切換成本(跳數(shù)×包的大小)仿真結(jié)果。從圖中可以看出，對于固定的移動切換頻率f而言，PNPCCN方案具有最高的移動切換成本，C2PRD方案具有最低的移動切換成本。這是因為PNPCCN方案每次移動切換都會將內(nèi)容源全部內(nèi)容推送到接入路由器中，內(nèi)容的大小遠(yuǎn)大于移動切換消息。TBR方案在內(nèi)容源移動切換前后的內(nèi)容路由器間建立隧道用于重定向興趣包，內(nèi)容路由器間的跳數(shù)遠(yuǎn)大于接入路由器間的跳數(shù)距離，因此，TBR方案的移動切換成本大于C2PRD方案。同時，隨著內(nèi)容提供者移動切換頻率f的增大，其仿真測試過程的移動切換次數(shù)也相應(yīng)增大。因此，各方案的移動切換成本均隨著f的增大而增大。

圖11 移動切換成本

3 結(jié)束語

本文針對CCN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容源移動過程中頻繁切換接入路由器造成的興趣包丟失和用戶內(nèi)容獲取時延過大的問題，在綜合分析現(xiàn)有移動方案優(yōu)缺點的前提下，提出了內(nèi)容推送和路由擴散相結(jié)合(C2PRD)的內(nèi)容源移動管理優(yōu)化方案。C2PRD利用切換前后接入路由器交互移動內(nèi)容源新的位置信息，同時在切換前后分別采用主動推送緩存和限定跳數(shù)廣播更新的方式，既能保證移動內(nèi)容源的可達(dá)性，又能縮短消費者請求內(nèi)容的獲取時延。但是本文提出的移動管理方案存在一定的局限性，例如內(nèi)容推送和廣播更新范圍的確定問題，這將直接影響網(wǎng)絡(luò)的緩存命中率和時延。下一步關(guān)于CCN中內(nèi)容源移動問題的研究將著重從該方面進(jìn)行優(yōu)化，以盡最大可能縮短內(nèi)容源移動時消費者的內(nèi)容獲取時延，增強消費者的網(wǎng)絡(luò)體驗質(zhì)量。