[发明专利]一种卫星网络缓存节点的选取与分配方法

说明书

一种卫星网络缓存节点的选取与分配方法，涉及卫星网络缓存技术领域，为解决现有缓存放置方法没有考虑卫星网络时空演化过程中节点间的耦合关系，不适用于节点高速运行的动态网络，以及没有综合考虑卫星网络拓扑特点和功能特点的缺陷问题，本发明将动态变化的卫星运行周期划分为一组具有稳定拓扑的时隙序列；将各时隙的邻接矩阵扩展为基于多层网络的扩展邻接矩阵；根据卫星网络的拓扑结构特点和功能特点选取节点重要性评价指标；结合TOPSIS算法和节点重要性评价指标，选择符合要求的星上路由器节点作为缓存节点；在缓存节点上设置数据包和兴趣包的处理和转发策略。本发明考虑卫星网络的演化特点，可以适应时变的卫星网络请求，保障良好的用户体验。

技术领域

本发明涉及卫星网络缓存技术领域，具体涉及一种基于TOPSIS的卫星网络缓存节点选取及缓存内容放置方法。

背景技术

卫星网络具有覆盖范围广以及广播通信的特点，可以克服环境因素的影响，为沙漠、海洋、极地等环境恶劣地区以及灾难发生地区提供广泛的数据服务。近年来，随着星上处理能力的增强以及卫星通信技术的日益完善，卫星网络发展迅速，逐步成为传统地面网络的补充和扩展。由于卫星节点始终处于高速运行状态，而且星间链路经常发生周期性的中断，导致卫星节点间缺乏长期稳定的端到端连接。

信息中心网络(ICN)中的网内缓存技术被认为是解决卫星网络当前问题的有效方案。其核心思想是在卫星网络中所有星上路由器节点上赋予存储内容资源和服务内容请求的功能，若用户发送的内容请求在路由过程中命中缓存则可直接获取内容和服务，而不需要每次从内容源服务器获取内容。通过就近服务的方式，可以提高用户获取信息的效率，降低网络中的冗余流量，缓解服务器负载等。因此，缓存放置方法的设计尤其是缓存位置的选择对于卫星网络中内容分发效率有着至关重要的影响。

现有的缓存放置方法依据内容副本的位置与数据包回传路径是否一致可将其分为on-path和off-path两类缓存方法。on-path方法根据内容回传路径上节点的本地特性选出合适的节点存储内容副本。off-path方法允许内容副本存储在服务器向用户回传内容的路径之外的任何节点。但二者均是针对静态网络，没有考虑卫星网络时空演化过程中节点间的耦合关系，不适用于节点高速运动的卫星网络。一个有效的卫星网络缓存放置方法可以适用于动态变化的卫星网络，可以选取最优的卫星节点作为缓存节点，进而设计出高效的缓存放置方法，从而提高卫星网络的缓存命中率，确保用户的体验。

优劣解距离法(TOPSIS，Technique for Order Preference by Similarity toan Ideal Solution)是根据有限个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序的方法，是多目标决策分析中一种有效的方法。

发明内容

本发明为解决现有缓存放置方法没有考虑卫星网络时空演化过程中节点间的耦合关系，不适用于节点高速运行的动态网络，以及没有综合考虑卫星网络拓扑特点和功能特点的缺陷问题，提供一种卫星网络缓存节点的选取与分配方法。

一种卫星网络缓存节点的选取与分配方法，该方法由以下步骤实现：

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；