LEO卫星网络中基于拥塞感知和内容价值的自适应缓存部署

来源：电子与信息学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：刘忠禹, 谢亚琴, 张余, 朱建月

单位：南京信息工程大学电子与信息工程学院 南京 210044

摘要：低地球轨道(LEO)卫星网络凭借其全球无缝覆盖与低传输延迟的优势，被视为空天地一体化通信系统的关键组成部分。然而，用户请求若未命中本地卫星缓存，则需通过星间链路或星地链路回源，从而引入较高延迟。同时，受限于星载硬件资源，卫星节点的存储容量极为有限，难以支持大规模内容缓存，这对动态自适应的缓存部署机制设计提出了严峻挑战。该文聚焦LEO卫星网络中的缓存部署问题，基于拥塞感知和内容价值，提出一种自适应缓存部署方案，根据网络的实时状态实施缓存决策，从而提升缓存命中率、降低星地回传负载、优化用户服务质量。首先，卫星节点实时监测链路拥塞状态，并将链路拥塞的概率通过数据包反馈给下游节点；其次，结合兴趣包的内容流行度、数据包的新鲜度构建二维价值评估模型；最后，依据拥塞等级动态调整缓存阈值，再结合跳数控制因子进行缓存决策。仿真结果表明，所提策略在缓存命中率、平均路由跳数及平均请求时延3项核心指标上均优于基于流行度感知的邻近度缓存(PaCC)与处处缓存(LCE)策略：在缓存容量动态变化场景下，缓存命中率较PaCC和LCE策略分别提升9.5%和43.7%；在Zipf分布参数变化场景下，缓存命中率较上述2种策略分别提升8.7%和29.1%；在网络传输性能方面，所提策略的平均路由跳数较PaCC策略总体下降2.24%，平均请求时延则较PaCC和LCE策略总体下降2.8%和9.5%。

关键词：低轨卫星网络, 命名数据网络, 缓存部署, 拥塞感知

基金资助：国家自然科学基金项目(62001238)，江苏省重大科技专项(BG2024002)