0 引言

    當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的通信模式以主機(jī)為中心，大多數(shù)用戶主要對(duì)訪問(wèn)信息本身感興趣，而對(duì)信息實(shí)際位于何處不感興趣。為了適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用由發(fā)送者驅(qū)動(dòng)的端到端通信模式向接收者驅(qū)動(dòng)的海量?jī)?nèi)容獲取模式的轉(zhuǎn)變^[1-3]，并從網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)層面提供對(duì)可擴(kuò)展和高效內(nèi)容獲取的原生支持，研究界近年來(lái)提出以信息為中心的新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)^[4-9]ICN(Information-Centric Networking)，其中最具代表性的有CCN^[5](Content-Centric Networking)，NDN^[6](Named Data Networking)，PSIRP^[9](Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm)。ICN網(wǎng)絡(luò)最主要的特點(diǎn)之一是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置緩存，由于名字的命名特征，ICN緩存路由器可以識(shí)別內(nèi)容并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)識(shí)和轉(zhuǎn)發(fā)等操作，因此，部分內(nèi)容可緩存在網(wǎng)絡(luò)中的路由器上，而不僅僅緩存于服務(wù)器，這將加快信息的發(fā)送速率，減輕服務(wù)器負(fù)載。

    近年來(lái)，ICN領(lǐng)域中的內(nèi)容緩存問(wèn)題引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，大多數(shù)緩存方案針對(duì)固定網(wǎng)絡(luò)，即只考慮有線場(chǎng)景下的內(nèi)容緩存。據(jù)Cisco公司統(tǒng)計(jì)^[10]，2016年全球移動(dòng)設(shè)備比2015年增加了近五十億臺(tái)，其中智能手機(jī)增長(zhǎng)比例最大。在2016年，全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量較2015年增長(zhǎng)了63％，其中移動(dòng)視頻流量占移動(dòng)數(shù)據(jù)流量總量的60％，并且移動(dòng)數(shù)據(jù)流量和移動(dòng)視頻流量在未來(lái)幾年內(nèi)還將呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。同樣地，ICN網(wǎng)絡(luò)也將面臨著大量移動(dòng)用戶接入的問(wèn)題。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備對(duì)內(nèi)容發(fā)出請(qǐng)求，但是在接收所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)之前斷開或移動(dòng)到新的附接點(diǎn)時(shí)，將會(huì)增加接收數(shù)據(jù)的時(shí)延，這對(duì)于具有嚴(yán)格時(shí)延要求的應(yīng)用可能是至關(guān)重要的，并且用戶的移動(dòng)可能會(huì)對(duì)內(nèi)容流行度造成影響，流行度的動(dòng)態(tài)性將導(dǎo)致緩存內(nèi)容的動(dòng)態(tài)性。因此，ICN緩存方案的研究應(yīng)該考慮移動(dòng)性對(duì)內(nèi)容緩存造成的影響，從而設(shè)計(jì)出合理的緩存方案有效地提供移動(dòng)性支持。但是目前的緩存方案很少考慮移動(dòng)性對(duì)內(nèi)容緩存造成的影響，本文正是以此為背景，對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)性緩存方案的研究成果進(jìn)行歸納評(píng)述，并與ICN網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有考慮移動(dòng)性的緩存方案進(jìn)行比較，指出移動(dòng)性緩存未來(lái)的研究方向。

1 移動(dòng)性緩存概述

    隨著Wi-Fi和4G、5G技術(shù)的快速發(fā)展，智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備已被廣泛使用。在ICN網(wǎng)絡(luò)中，用戶既是內(nèi)容請(qǐng)求方也是內(nèi)容提供方，用戶移動(dòng)性的加入將帶來(lái)內(nèi)容請(qǐng)求時(shí)延、內(nèi)容流行度變化等方面的影響，給ICN業(yè)務(wù)提供帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。如圖1所示，當(dāng)用戶從4G網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到Wi-Fi熱點(diǎn)(如user4)，或者從一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)(如user5)，或者當(dāng)用戶作為內(nèi)容源移動(dòng)(如user6)等情況出現(xiàn)時(shí)，用戶如何在新接入的無(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)更快地請(qǐng)求到所需內(nèi)容，以及移動(dòng)性的加入會(huì)對(duì)ICN網(wǎng)絡(luò)的緩存帶來(lái)怎樣的影響等都與ICN網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)性緩存策略密切相關(guān)。

    目前，現(xiàn)有工作主要側(cè)重于在ICN網(wǎng)絡(luò)中提供有良好高速緩存命中率的緩存方案，或者探索移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的用戶移動(dòng)性和內(nèi)容源的移動(dòng)性，部分工作考慮了ICN網(wǎng)絡(luò)緩存方案中的用戶移動(dòng)性和內(nèi)容提供方移動(dòng)性對(duì)內(nèi)容緩存的影響。本文對(duì)近年來(lái)關(guān)于支持用戶移動(dòng)性和內(nèi)容提供方移動(dòng)性的緩存方案進(jìn)行了概述及歸納。

1.1 ICN網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性情況

    在ICN網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)性主要包括兩種，分別是用戶移動(dòng)性、內(nèi)容提供方移動(dòng)性。

1.1.1 用戶移動(dòng)性

    當(dāng)用戶移動(dòng)時(shí)，用戶在當(dāng)前站點(diǎn)的下載將中斷，由于用戶移動(dòng)位置的不確定性，導(dǎo)致用戶在到達(dá)下一個(gè)站點(diǎn)時(shí)，該站點(diǎn)可能沒(méi)有緩存用戶請(qǐng)求的內(nèi)容，為了保證更高的緩存命中率，前期的緩存應(yīng)該考慮用戶的移動(dòng)性，但是用戶的移動(dòng)的位置不確定也導(dǎo)致前期緩存位置的不確定性，這樣就導(dǎo)致內(nèi)容提供商在前期緩存內(nèi)容時(shí)的復(fù)雜性。

1.1.2 內(nèi)容提供方移動(dòng)性

    在ICN網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，具有緩存功能的移動(dòng)設(shè)備也可充當(dāng)內(nèi)容提供方，來(lái)提高內(nèi)容分發(fā)的效率。當(dāng)用戶在移動(dòng)性內(nèi)容提供方處下載內(nèi)容時(shí)，內(nèi)容提供方可能會(huì)發(fā)生移動(dòng)，如果內(nèi)容提供方附近的站點(diǎn)沒(méi)有緩存用戶請(qǐng)求的內(nèi)容，此時(shí)用戶正在進(jìn)行的下載將會(huì)中斷，為了保證更高的緩存命中率，前期的緩存應(yīng)該考慮內(nèi)容源移動(dòng)。

1.2 移動(dòng)性緩存的方法

    目前在ICN網(wǎng)絡(luò)中對(duì)用戶移動(dòng)性的研究相對(duì)較多，對(duì)內(nèi)容提供方的研究相對(duì)較少。接下來(lái)將分別從用戶移動(dòng)性、內(nèi)容提供方移動(dòng)性兩部分來(lái)對(duì)移動(dòng)性緩存方法進(jìn)行歸納評(píng)述。

1.2.1 用戶移動(dòng)性緩存方法的研究

    用戶移動(dòng)性緩存方法的研究可以廣泛地分為四種：(1)反應(yīng)型：用戶離開時(shí)，舊連接點(diǎn)繼續(xù)緩存用戶所請(qǐng)求的內(nèi)容，在用戶重新連接到新連接點(diǎn)后，新連接點(diǎn)請(qǐng)求來(lái)自舊連接點(diǎn)所緩存的內(nèi)容，過(guò)程如圖2(a)。反應(yīng)型存在明顯缺點(diǎn)，舊連接點(diǎn)到新連接點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程增加了傳輸時(shí)延。(2)持久訂閱：代理維護(hù)移動(dòng)用戶的訂閱，并且緩存與訂閱匹配的項(xiàng)目，即使移動(dòng)用戶處于離線狀態(tài)，過(guò)程如圖2(b)。持久訂閱必須支付內(nèi)存使用中的顯著成本。(3)主動(dòng)型：內(nèi)容被主動(dòng)緩存在新連接點(diǎn)，使用戶在重新連接到新連接點(diǎn)時(shí)立即獲得內(nèi)容，過(guò)程如圖2(c)。主動(dòng)解決方案的關(guān)鍵問(wèn)題首先是緩存，其次是在哪些鄰居緩存。(4)啟發(fā)型：移動(dòng)用戶在移動(dòng)過(guò)程中將對(duì)緩存策略產(chǎn)生影響，啟發(fā)型方法通過(guò)啟發(fā)原有的緩存策略來(lái)根據(jù)這種影響動(dòng)態(tài)調(diào)整緩存內(nèi)容，借以提高本地網(wǎng)絡(luò)的緩存命中率，過(guò)程如圖2(d)。

    反應(yīng)型：文獻(xiàn)[11]中在客戶端離開之前會(huì)提前發(fā)送分離請(qǐng)求給代理，其中包含客戶端的“id”，客戶端請(qǐng)求的內(nèi)容將繼續(xù)在該代理緩存，當(dāng)客戶端重新連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要從新接入的代理發(fā)出請(qǐng)求消息，找到移動(dòng)之前連接代理的“id”獲得內(nèi)容，但是尋找以前代理的開銷較大并且可能會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的時(shí)延。文獻(xiàn)[12]對(duì)移動(dòng)性支持基于移動(dòng)服務(wù)代理實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)客戶端到達(dá)其目的地時(shí)，它使用移動(dòng)接口與本地代理聯(lián)系，與其分離的遠(yuǎn)程代理進(jìn)行交互，將所有訂閱和所有緩存的消息從遠(yuǎn)程站點(diǎn)傳輸?shù)奖镜卣军c(diǎn)，然后傳送到由客戶端庫(kù)，該方案需要對(duì)客戶端進(jìn)行設(shè)計(jì)，并不具有普適性，并且整個(gè)方案需要大量服務(wù)代理，將進(jìn)一步加大開銷。文獻(xiàn)[13]方案引入地理位置，即基于用戶當(dāng)前位置提供相關(guān)的內(nèi)容服務(wù)。文獻(xiàn)[14]提出一種跨層網(wǎng)絡(luò)來(lái)輔助無(wú)縫移動(dòng)性方案，總體設(shè)計(jì)目標(biāo)是切換場(chǎng)景下最小化一段時(shí)間內(nèi)的興趣包和數(shù)據(jù)包的丟失，但是方案中的控制開銷和轉(zhuǎn)發(fā)開銷是巨大的，需要進(jìn)一步優(yōu)化。

    持久訂閱：文獻(xiàn)[15]詳細(xì)研究了發(fā)布/訂閱中間件性能，文中的試驗(yàn)評(píng)估表明，中間件級(jí)切換可以使持久訂閱在無(wú)線環(huán)境中工作，但它們的吞吐量非常低。即使在固定網(wǎng)絡(luò)中，持久訂閱的吞吐量也低于不可持續(xù)訂閱。使用持久訂閱，代理維護(hù)移動(dòng)設(shè)備的訂閱和與這些訂閱匹配的緩存項(xiàng)目，而與移動(dòng)設(shè)備是否連接到代理無(wú)關(guān)，這導(dǎo)致巨大的存儲(chǔ)成本。

    主動(dòng)型：文獻(xiàn)[16]將基礎(chǔ)問(wèn)題建模和公式化為一個(gè)整數(shù)線性規(guī)劃問(wèn)題，旨在獲得內(nèi)容緩存和重定向之間的最佳平衡。文中未考慮基站相鄰而其相連的路由器不相鄰的情況，即切換之后無(wú)法使用所謂的鄰居代理。文獻(xiàn)[17]提出一種選擇性鄰居緩存方法，主動(dòng)將請(qǐng)求的內(nèi)容緩存在距離當(dāng)前代理一跳的鄰居節(jié)點(diǎn)子集中，文中通過(guò)時(shí)延和緩存成本兩者的折中來(lái)選出合適的鄰居子集。文獻(xiàn)[18]采用位置和數(shù)據(jù)模式預(yù)測(cè)來(lái)主動(dòng)支持消費(fèi)者在網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)，該方案最優(yōu)地高速緩存接近消費(fèi)者的預(yù)測(cè)內(nèi)容，使其將在切換之前得到滿足并避免興趣重傳，但是文中并沒(méi)有對(duì)位置和數(shù)據(jù)模式預(yù)測(cè)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)學(xué)模型的建立和相關(guān)方法的設(shè)計(jì)。

    在主動(dòng)型的緩存方案中，用戶的運(yùn)動(dòng)行為很難預(yù)測(cè)，文獻(xiàn)[19]利用一種稱為鄰居圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)捕獲移動(dòng)用戶的潛在移動(dòng)性圖。隨著時(shí)間推移，每位代理都會(huì)了解到其近鄰，使這些鄰居代理在發(fā)生切換之前緩存用戶請(qǐng)求的內(nèi)容。該方法對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)用戶移動(dòng)性的依賴性較高，并且如何平衡代理之間的負(fù)擔(dān)也是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題。文獻(xiàn)[20]提出一種分布式主動(dòng)緩存方法來(lái)支持用戶無(wú)縫移動(dòng)，并且方案中采用擁塞定價(jià)方案來(lái)有效利用本地路由器的緩存空間，該方法會(huì)在滿足用戶的移動(dòng)請(qǐng)求之后會(huì)馬上刪除本地的內(nèi)容，可能會(huì)造成內(nèi)容的重復(fù)利用率不高。

    啟發(fā)型：文獻(xiàn)[21]提出一種移動(dòng)性/流行度的緩存策略，根據(jù)移動(dòng)性動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)容流行度，即在原有流行度的基礎(chǔ)上加上從別處轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的流行度，構(gòu)成新的流行度，依據(jù)新的流行度緩存內(nèi)容。方案將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同站點(diǎn)，用戶切換于不同的站點(diǎn)之間，但是文中并沒(méi)有考慮數(shù)據(jù)重傳的持續(xù)開銷。文獻(xiàn)[22]提出一種基于分類的智能緩存方案，來(lái)動(dòng)態(tài)適應(yīng)用戶需求的變化。方案根據(jù)不同地區(qū)用戶的需要合理組織緩存內(nèi)容，來(lái)提高對(duì)用戶的移動(dòng)性支持。方案中需要對(duì)用戶數(shù)據(jù)和內(nèi)容數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，但是文中并沒(méi)有具體給出相關(guān)的算法，只是簡(jiǎn)要提到需要用到聚類分析。

1.2.2 內(nèi)容提供方移動(dòng)性緩存方法的研究

    從查閱的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)來(lái)看，目前內(nèi)容提供方移動(dòng)性緩存方法的研究較少。其中，文獻(xiàn)[23]提出了向鄰居主動(dòng)推送內(nèi)容的方法，當(dāng)提供商將要移動(dòng)并且消費(fèi)者請(qǐng)求內(nèi)容時(shí)，內(nèi)容將被傳送到相鄰節(jié)點(diǎn)，并且提供商會(huì)根據(jù)周邊條件和內(nèi)容受歡迎程度隨機(jī)傳輸內(nèi)容。同時(shí)，提供者探查相鄰節(jié)點(diǎn)是否具有內(nèi)容的副本，如果相鄰節(jié)點(diǎn)有重復(fù)內(nèi)容，則提供商移動(dòng)時(shí)無(wú)需傳輸內(nèi)容。然而，當(dāng)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)，其性能不能達(dá)到最佳。此外，考慮鄰居只會(huì)限制資源利用率來(lái)管理生產(chǎn)者的移動(dòng)性。文獻(xiàn)[24]提出一種OpCacheMob方法，基本思想是在切換發(fā)生之前主動(dòng)將緩存期間要求的數(shù)據(jù)放置在高速緩存中，該方法需要知道兩條信息：第一個(gè)是移動(dòng)的生產(chǎn)者的切換時(shí)間；第二個(gè)是知道在收斂時(shí)間內(nèi)從移動(dòng)生產(chǎn)者那里請(qǐng)求什么數(shù)據(jù)。文中使用位置估計(jì)器和請(qǐng)求模式預(yù)測(cè)器來(lái)查找未來(lái)請(qǐng)求的時(shí)間，數(shù)據(jù)和消費(fèi)者。文中僅假設(shè)這樣的信息是可用和正確的，并不能保證其在真實(shí)環(huán)境中的適用性。

1.3 不同移動(dòng)性緩存方法的比較與分析

    由于對(duì)內(nèi)容提供方的移動(dòng)性緩存研究相對(duì)較少，本節(jié)首先對(duì)用戶移動(dòng)性緩存方法進(jìn)行比較分析，隨后對(duì)用戶移動(dòng)性、內(nèi)容提供方移動(dòng)性兩類不同情況的移動(dòng)性緩存方法進(jìn)行比較分析。

1.3.1 用戶移動(dòng)性緩存方法的比較與分析

    表1從六個(gè)方面對(duì)不同類型的用戶移動(dòng)性緩存方案進(jìn)行比較。

    從表中可以看出，反應(yīng)型的特點(diǎn)是內(nèi)容來(lái)源為舊接入點(diǎn)，其緩存冗余度相比持久訂閱與主動(dòng)型相對(duì)較低，因?yàn)榉磻?yīng)型不需要重新在新接入點(diǎn)進(jìn)行緩存，但是相比主動(dòng)型來(lái)說(shuō)要付出時(shí)延較長(zhǎng)的代價(jià)；持久訂閱目前的研究相對(duì)較少，因?yàn)槌志糜嗛喌娜秉c(diǎn)十分明顯，屬于機(jī)械式的緩存，無(wú)論用戶處于離線或在線狀態(tài)，代理都將緩存用戶訂閱的內(nèi)容，造成緩存空間的匱乏；主動(dòng)型緩存的特點(diǎn)是內(nèi)容源為新接入點(diǎn)，但是與反應(yīng)型相比緩存冗余度相對(duì)較高，因?yàn)樾枰谛陆尤朦c(diǎn)重新緩存，但是相比反應(yīng)型來(lái)說(shuō)，主動(dòng)型的時(shí)延相對(duì)較低；啟發(fā)型緩存方案是根據(jù)移動(dòng)屬性動(dòng)態(tài)影響著緩存策略，來(lái)調(diào)整對(duì)內(nèi)容的緩存，具有更加廣泛的普適性。

1.3.2 用戶移動(dòng)性、內(nèi)容提供方移動(dòng)性的移動(dòng)性緩存方法的比較與分析

    內(nèi)容提供方中移動(dòng)性緩存的方法研究與用戶移動(dòng)性中的主動(dòng)緩存類似，都是提前在鄰近節(jié)點(diǎn)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)取，來(lái)滿足用戶服務(wù),從分析中可以看出，兩類移動(dòng)性情況的緩存方法是相互聯(lián)系的，通過(guò)分析兩者之間的關(guān)系，有助于啟迪學(xué)者開展更加深入的研究。

2 ICN中傳統(tǒng)緩存與移動(dòng)性緩存的比較與分析

    ICN中傳統(tǒng)緩存策略多數(shù)研究的是有線場(chǎng)景，部分考慮無(wú)線場(chǎng)景，而移動(dòng)性緩存研究主要是考慮無(wú)線場(chǎng)景緩存、移動(dòng)性對(duì)緩存的影響。

2.1 有線場(chǎng)景與無(wú)線場(chǎng)景

    有線場(chǎng)景：ICN傳統(tǒng)緩存主要考慮有線場(chǎng)景下的緩存，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬?duì)固定，旨在使內(nèi)容導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可行。

    無(wú)線場(chǎng)景：ICN移動(dòng)性緩存主要考慮無(wú)線場(chǎng)景下的緩存，需要考慮用戶或內(nèi)容源的移動(dòng)性，旨在減少請(qǐng)求內(nèi)容時(shí)延。

2.2 路徑緩存與任意路徑緩存

    路徑緩存：傳統(tǒng)緩存策略又稱作路徑緩存，本質(zhì)上，路徑緩存允許內(nèi)容沿傳播路由緩存，從而減少后續(xù)用戶獲取相同內(nèi)容的延遲。然而，對(duì)于高移動(dòng)性的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，這種方法可能導(dǎo)致移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的低效率，原因是每當(dāng)移動(dòng)用戶在附著點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，都需要將興趣包重新發(fā)送到內(nèi)容發(fā)布者，這可能會(huì)導(dǎo)致不可接受延遲和網(wǎng)絡(luò)重大開銷。

    任意路徑緩存：移動(dòng)性緩存又稱任意路徑緩存，任意路徑緩存允許根據(jù)用戶移動(dòng)性考慮內(nèi)容的緩存，盡可能把內(nèi)容緩存到離移動(dòng)用戶較近的位置，從而減少移動(dòng)用戶獲取請(qǐng)求內(nèi)容的延遲。然而移動(dòng)性緩存中的啟發(fā)型緩存又與傳統(tǒng)緩存相似，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)可以認(rèn)為是在傳統(tǒng)緩存中把移動(dòng)性的因素加入到原有緩存策略中，支持移動(dòng)性。

    綜上所述，路徑緩存與任意路徑的緩存?zhèn)戎攸c(diǎn)不同，路徑緩存?zhèn)戎赜趦?nèi)容，任意路徑緩存?zhèn)戎赜谝苿?dòng)用戶。

2.3 內(nèi)容屬性與用戶行為

    內(nèi)容屬性：傳統(tǒng)緩存策略中，文件內(nèi)容主要按照內(nèi)容的屬性來(lái)決定是否（如流行度、大小等）緩存在分布式ICN服務(wù)器上。由于跨服務(wù)器或傳出流量通常是昂貴的，所以ICN提供商嘗試通過(guò)適當(dāng)?shù)木彺娌呗员M可能地在本地服務(wù)器處理請(qǐng)求，即處于較高的緩存命中率。然而，用戶移動(dòng)性對(duì)內(nèi)容的流行度有很大的影響。一個(gè)站點(diǎn)的不完整下載可能被移動(dòng)用戶攜帶到另一個(gè)站點(diǎn)，從而產(chǎn)生對(duì)相同內(nèi)容的新請(qǐng)求。因此，來(lái)自傳統(tǒng)ICN純粹的基于流行度的緩存方法對(duì)于接入移動(dòng)用戶的ICN而言變得無(wú)效。

    用戶行為：現(xiàn)有的工作要么著重于在ICN中提供良好的緩存命中率^[25]，或者探討移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中用戶移動(dòng)性^[26]，部分工作考慮到ICN緩存方案中的用戶行為。移動(dòng)性緩存主要考慮到內(nèi)容屬性與用戶行為的結(jié)合。在移動(dòng)性緩存中，通常關(guān)注用戶行為，比如用戶的轉(zhuǎn)移概率、用戶將要請(qǐng)求的內(nèi)容、用戶在某個(gè)地理位置將會(huì)請(qǐng)求什么類型的內(nèi)容、用戶行為會(huì)對(duì)內(nèi)容屬性造成什么樣的影響等，盡可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)全面的考慮，從而提高網(wǎng)絡(luò)的緩存命中率。

3 移動(dòng)性緩存未來(lái)的研究方向和挑戰(zhàn)

    ICN中移動(dòng)性緩存的研究取得了一定進(jìn)展,但是目前研究相對(duì)較少，因此，當(dāng)前仍然是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的新興研究領(lǐng)域，可以進(jìn)行開拓式創(chuàng)新或繼承式研究，并且值得研究的方向還有很多，主要包括：

    (1)內(nèi)容源移動(dòng)性的研究

    目前研究中大多數(shù)是關(guān)于用戶移動(dòng)性的研究，對(duì)內(nèi)容源移動(dòng)性的研究相對(duì)較少，如何建立內(nèi)容源移動(dòng)與緩存方案的關(guān)聯(lián)模型，并根據(jù)此優(yōu)化緩存模型，是能夠有效提高無(wú)線場(chǎng)景下緩存命中率的潛在途徑，更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，如何關(guān)聯(lián)內(nèi)容源的移動(dòng)與用戶的移動(dòng)，也是一個(gè)仍待解決的問(wèn)題，并且目前的數(shù)學(xué)模型和實(shí)證研究十分缺乏。

    (2)用戶行為的研究

    移動(dòng)性緩存策略的研究中，用戶行為即用戶的轉(zhuǎn)移概率都是假設(shè)值，部分文獻(xiàn)針對(duì)用戶移動(dòng)性實(shí)現(xiàn)隨機(jī)游走模型，這對(duì)于調(diào)查真正的移動(dòng)性跟蹤是不切實(shí)際的。有些文獻(xiàn)則側(cè)重于不同的場(chǎng)景或方法?，F(xiàn)有研究中，很少有針對(duì)用戶行為的研究，因?yàn)橛脩艮D(zhuǎn)移概率的不同會(huì)直接影響到緩存策略，所以開展真實(shí)有效的用戶行為研究是十分必要的。

    (3)數(shù)據(jù)重傳的持續(xù)開銷問(wèn)題

    現(xiàn)有移動(dòng)性緩存策略使用的技術(shù)是反應(yīng)型或主動(dòng)式，其嘗試減少數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)間，但是需要重傳。然而，在ICN設(shè)計(jì)中隱含的假設(shè)，移動(dòng)性由興趣包重傳支持發(fā)現(xiàn)是次優(yōu)的，這增加了數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)間并降低網(wǎng)絡(luò)的總吞吐量。因此，針對(duì)數(shù)據(jù)重傳問(wèn)題的研究對(duì)于成功的移動(dòng)性緩存策略是非常有意義的。

    (4)緩存決策策略的研究

    在現(xiàn)有移動(dòng)性緩存策略中，存在所有到達(dá)內(nèi)容項(xiàng)目都需要緩存的情況。然而，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下，系統(tǒng)地緩存所有塊可能導(dǎo)致低緩存分集，從而降低ICN的效率。此外，由于緩存操作在路由器中必須是線速，因此大多數(shù)現(xiàn)有的緩存策略并不具有實(shí)際意義。上述結(jié)果表明，緩存決策策略對(duì)于提高緩存分集具有重要意義，可以通過(guò)與高速緩存替換策略的配合來(lái)大大優(yōu)化緩存性能。

    (5)多路徑轉(zhuǎn)發(fā)

    某些信息中心網(wǎng)絡(luò)（如CCN）支持多徑路由，即對(duì)同一內(nèi)容前綴的請(qǐng)求可以同時(shí)通過(guò)多條路徑在網(wǎng)絡(luò)中并行傳輸，請(qǐng)求可能會(huì)被發(fā)往所有匹配的前綴發(fā)布者。多徑轉(zhuǎn)發(fā)有助于解決移動(dòng)性和多宿主等問(wèn)題。

    當(dāng)然，未來(lái)研究工作中還有一些其他很有意義的工作，比如高速緩存成本和延遲之間的權(quán)衡、移動(dòng)性緩存策略的計(jì)算復(fù)雜性和可擴(kuò)展性，引入指導(dǎo)啟發(fā)式技術(shù)來(lái)提供實(shí)時(shí)接近最優(yōu)的緩存決策，以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、業(yè)務(wù)需求、信息項(xiàng)大小、斷開周期持續(xù)時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)緩存如何影響緩存策略的性能，另一方面，較高級(jí)別的代理可能潛在地服務(wù)更大數(shù)量的移動(dòng)附接點(diǎn)，因此使用較高級(jí)別的代理可以減少需要主動(dòng)緩存信息的代理數(shù)量，從而減少總高速緩存成本等。

4 結(jié)論

    隨著移動(dòng)用戶的高速增長(zhǎng)，開展對(duì)信息中心網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性緩存研究可以更好促進(jìn)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。本文對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在移動(dòng)性緩存領(lǐng)域的研究成果進(jìn)行了回顧、分析、比較、總結(jié)，并比較了ICN網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)緩存策略與移動(dòng)性緩存策略的特征與不同；同時(shí)也討論了移動(dòng)緩存中若干主要問(wèn)題的研究現(xiàn)狀，包括內(nèi)容源移動(dòng)性的研究、用戶行為研究、數(shù)據(jù)重傳開銷、緩存決策策略等。總體來(lái)說(shuō)，對(duì)ICN網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)性緩存的研究處于起步階段，具有廣闊的研究空間，無(wú)論在理論模型還是性能優(yōu)化方法方面都有大量關(guān)鍵問(wèn)題需要進(jìn)行開拓性的探索和深入細(xì)致的研究。這些問(wèn)題的解決和完善，對(duì)于設(shè)計(jì)、規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)未來(lái)的ICN網(wǎng)絡(luò)具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐指導(dǎo)意義。

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