5G网下通过网络编码增强转发策略的NDN物联网内容分发模型

期刊：iee顶刊 时间：2018

1. 论文的场景及假设条件

根据视频流量的数据，未来会有大量的视频流量产生。有效的内容分发是5g网亟需解决的问题，5g网有超低时延的服务要求。TCP/IP在面向内容的物联网下有诸多问题，例如：移动性、多播、异构网络方面面临很多挑战，并且基于链接的安全机制会带来延迟。想到用ndn来解决物联网和5g场景。

2.该论文在假设条件下，解决的问题

解决5g和物联网下，tcp/ip无法解决的移动性支持和时延问题。
ndn解决物联网应用的优势：
1.有意义的层次名称识别物联网设备和管理访问控制成为可能。（命名方式，面向内容）
2.使有移动性和发布-订阅模式的物联网设别成为可能。（移动性）
3.ndn网络缓存和多路径特性可以减少延迟和提高效率。（减少延迟）
4.NDN通过名称识别数据包，在loT设备实现面向数据的加密安全。（面向内容）

3.解决该问题所采用的方法创新点

网络编码（nc，network coding）可以增加网络容量，网络编码在提高缓存命中率、抖动、网络吞吐量和网络传输效率等方面的好处；
基于概率的多路径转发（pinform）可以提高网络编码性能优化大数据应用程序。
文章的贡献：
1.利用网络编码通过减少网络带宽，来优化多路径转发机制。
2.分析了NDN-Forwarding和ndn – nc – pinform添加网络编码以降低网络负载的问题。
3.实现了一个NDN流媒体系统模拟物联网应用。

4.方法的具体描述，以及如何验证该方法

1.ndn多路径转发
ndn协议为每个前缀提供多路径转发，自适应转发有两种方法：一种是选择可以处理流量的最好路径转发；一种是采用主动的方法，首先沿着多条路径将流量分割出来进行转发，这样路由器就可以从多条路径度量数据平面的性能。此外，单个故障只影响总体流量的一小部分。第一种方法不能发挥网络编码的优势。

我们设计了一种基于概率的多路径转发策略，称为Pinform，用于网络编码，以有效利用网络中的空闲路径，平衡多路径上的流量负载，并将命名数据内容分发给更广泛的路由器进行网络内缓存。

2.基于概率的多路径转发
pinform灵感来源Q路由算法&动态请求算法inform

结点x收到兴趣包后： 经历勘探阶段、开发阶段，发送兴趣包
结点x从端口i收到来自结点y的data：更新预计交付时间，从交付时间计算转发端口的概率p，若p小于阈值，则默认为0；根据pit表把data转发出去。

3.NDN多路径转发中的网络编码
NDN可以应用于大的文件（视频流文件），将文件分块C1-Cn，并用矩阵编码文件E1-En，这种编码方式减少对分块的依赖，提高传输的可靠性。

请求相关数据的时候，例如用户发送interest请求用名称：/ndn/vod/netcod/seg_01/01/，表示用户没有编码的第一分片块，第一块对应的数据块的系数向量可以简单的附加在兴趣包的coef域，例如：/ndn/vod/netcod/seg_01/01/coef,提供者返回有系数向量的数据包。
一旦收集到所有的编码块，用户可以用解码公式解码。

4.网络负载理论分析
根据公式计算网络负载F与路由器数量（拓扑t）、缓存命中率p的关系。
网络编码ndn-nc-pinform的负载率<普通ndn-forwarding转发策略。

系统结构：

1.预处理节点：
2.目录索引：
3.源节点：
4.用户：

系统交互：

用户先发interest到目录索引，再发送另一个interest到源节点

系统设计

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