PDF《CCN 中用于可伸缩视频流的缓存替换策略》

收稿日期:2018-06-14 修回日期:2018-10-17 网络出版时间:2018-12-20 基金项目:江苏省高校自然科学基础研究计划重大项目(08KJD510001) 作者简介:杨佳鑫(1994-),男,硕士研究生,研究方向为网络缓存;

潘沛生,博士,教授,研究方向为协作通信.

网络出版地址:http:/ / kns. cnki. net/ kcms/ detail/ 61. 1450. TP. 20181220. 1109. 076. html CCN 中用于可伸缩视频流的缓存替换策略 杨佳鑫,潘沛生 (南京邮电大学 通信与信息工程学院,江苏 南京 210003) 摘要:以内容为中心的网络(CCN)是一种创新的网络架构,跟传统网络架构不同的是,它强调将内容本身作为中心. 为 了提高内容的分发效率,采用了网内缓存,即路由器的每个节点都能临时存储数据,因此缓存策略的效率至关重要. 而在 这个互联网高速发展的时代,网络视频流的需求量正在呈爆炸式增长,由于路由节点空间有限,会造成节点内容的冗余, 对于用户的请求还需进一步优化. 针对上述问题,提出了一种基于视频标题及视频片段的流行度,结合可伸缩视频编解 码技术,按比例分配缓存空间(PBCSA)的方案,专门用于 CCN 上视频内容的分发. 在ndnSIM 平台上的仿真结果表明,与 常用的 LFU,LRU,FIFO 三种缓存策略相比,该策略提高了缓存命中率,减少了获取内容所需的平均跳数,节省了完成视频 接收所需的时间. 关键词:内容中心网络;

网内缓存;

流行度;

节点 中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1673-629X(2019)04-0160-04 doi:10.

3969 / j. issn. 1673-629X. 2019. 04.

032 A Cache Replacement Strategy for Scalable Video Streaming in CCN YANG Jia-xin,PAN Pei-sheng (School of Telecommunications &

Information Engineering,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210003,China) Abstract:Content centric networking (CCN) is regarded as an innovative architecture of network. Different from the traditional network architecture,it emphasizes content itself as the center. To enhance the efficiency of the content distribution,an in-network cache is adopt- ed,which enables routers to temporarily store the passing by data. Therefore,the efficiency of cache strategy is crucial. With the rapid development of the Internet,the demand for video streams in the network is increasing exponentially. The limited space of the routing nodes will result in redundancy of the content of the nodes,and the user'

s request needs to be further optimized. Therefore,we propose a cache scheme named popularity based cache size allocation (PBCSA) for video content delivery on CCN. Taking both the title-level popularity and the chunk-level probability of the video into consideration,combining the scalable video coding technology,we carry out the simulation on the ndnSIM platform. Compared with commonly used LFU,LRU,FIFO,it shows that the scheme improves the cache hit ratio of the node,reduces the average hop count and saves the total time to complete the reception. Key words:content centric network;

in-network cache;

popularity;

node

0 引言随着互联网的高速发展,互联网上视频流所使用 的数据量 趋于大幅增加. 根据思科视觉网络索引(CVNI)[1] ,互联网视频数据将占所有互联网流量的 大约 54% ,并且数据量预计将持续增加. 另一方面, 互联网用户在内容消费方面正朝着另一个方向发展. 除了简单的通信之外,用户倾向于使用支持互联网的 通信设备来传输他们想要的内容并共享数据. 因此, 学者们基于用户消费趋势提出了新的通信架构[2-4] . 其中最受关注的是内容中心网络 CCN[5] (content-cen- tric network). 受到互联网未来需求的启发,CCN 采 用基于内容名称的路由而不是基于 IP 地址的路由,重 点在于分发和获取内容而不是与终端主机通信. 为了 促进高效的内容获取,CCN 中部署了网络内缓存,允 许传输的内容缓存在中间路由器. 这使得后续用户能 够从更近的路由器获得这些内容副本而无需访问原始 数据源,从而减少了网络中可能发生的重复数据传输 并减少了数据传输路径的长度,从而保证了更快的响 第29 卷第4期2019 年4月计算机技术与发展COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Vol.