[发明专利]一种卫星网络缓存节点的选取与分配方法

权利要求书

1.一种卫星网络缓存节点的选取与分配方法，其特征是：由以下步骤实现：

步骤一、将卫星网络一个运行周期对应的拓扑状态作为原始快照序列S；

将所述原始快照序列S中的任意两个相邻快照进行相似性计算，分别获得相邻快照的OR相似性，PCC相似性和ASN相似性；

步骤二、根据步骤一获得的OR相似性，PCC相似性和ASN相似性，计算获得相邻快照的LS相似性；

步骤三、将步骤二获得的LS相似性极小值作为分割点，获得卫星网络时隙序列P＝{P₁,P₂,…,P_k,…,P_m}，时隙P_k的时长与卫星运行周期的比值为时隙P_k的时间权重，时隙序列P对应的时间权重序列为TW＝{tw₁,tw₂,…,tw_k,…,tw_m}；时隙P_k对应的邻接矩阵为A^(k)；

其中，维数为N×N，a_st为节点s与节点t的连边；当节点s与节点t连接时，a_st为1，否则，a_st为0；

步骤四、将步骤三的相邻时隙P_k-1、P_k、P_k+1对应的邻接矩阵A^(k-1)、A^(k)、A^(k+1)，采用下式，获取时隙P_k对应的基于多层网络的扩展邻接矩阵A^′；

其中，I为单位矩阵，ω为可调参数；

步骤五、对步骤四所述的扩展邻接矩阵A′进行计算，分别获取时隙P_k中任意节点的度中心性DC，介数中心性BC和紧密度中心性CC；

步骤六、对步骤四所述的扩展邻接矩阵A′进行计算，分别获取时隙P_k中任意节点的传输能力TC，网络约束系数NCC和效率值EF；

步骤七、对步骤四所述的扩展邻接矩阵A′进行计算，获取决策矩阵X，用下式表示为：

式中，f为多层网络中节点的总数，g为评价指标的总数，x_bc表示第c个指标针对节点b的评价结果，评价结果包括度中心性DC、介数中心性BC、紧密度中心性CC、传输能力TC、网络约束系数NCC以及效率值EF；

步骤八、将步骤七所述的决策矩阵X进行标准化，获取标准化决策矩阵Y，并对所述标准化决策矩阵Y进行加权计算，获得加权决策矩阵Z；

步骤九、对所述加权决策矩阵Z进行计算，获得相对贴近度C_b；

步骤十、根据相对贴近度，获取时隙P_k中任意节点v的重要度值F_v，用下式表示为：

其中，N为单层网络中节点的总数，tw_v-1、tw_v、tw_v+1为步骤三所述的相邻时隙对应的时间权重；

将所述重要度值F_v采用降序排列，选取前T个节点作为卫星网络在时隙P_k运行时间内的缓存节点；

步骤十一、对步骤十所述的缓存节点设置路由转发策略；所述路由转发策略包括兴趣包处理和数据包处理两个过程；

所述兴趣包处理过程如下：

用户根据需求向网络中发送内容请求的兴趣包，在用户节点到星上服务器节点间的最短路径上，兴趣包进行转发并记录到达响应节点过程中经历的跳数hop；

当星上路由器节点接收到该兴趣包，在其内容存储表CS中查找是否有与内容名称相同的数据；如果查找成功，则直接将数据包回传给处理该兴趣包的接入端口；否则，在待定兴趣表PIT中查找是否存在该内容请求的条目；

如果存在对应的PIT条目，则丢弃兴趣包，并在现有条目中增加该兴趣包的接入端口；否则，创建一条新的PIT条目，并查找待定兴趣表PIT中记录的转发端口，将兴趣包转发到下一跳星上路由器节点；

所述数据包处理过程如下：

星上服务器节点或者具有内容副本的缓存节点响应接收到的兴趣包，并发回与请求内容匹配的数据包，该数据包将沿着兴趣包转发路径进行反向回传，当星上路由器节点接收到数据包时，需要判断该节点是否是选定的缓存节点；

如果该节点属于缓存节点集合并且缓存空间未满，则在该节点存储内容副本并转发数据包至下一跳星上路由器节点；

如果该节点属于缓存节点集合但是缓存空间已满，则根据LRU缓存替换策略进行缓存内容替换并转发数据包至下一跳星上路由器节点；

如果该节点不属于缓存节点集合，则直接转发数据包至下一跳星上路由器节点，当用户节点接收到回传的数据包，该过程终止，完成缓存节点放置。