基于自组织网络的移动终端协作下载方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于自组织网络的移动终端协作下载方法，包括步骤：主下载用户通过蜂窝网获取目标文件基本信息并向管理服务器发送该信息；管理服务器计算主下载用户所需付出代价；主下载用户描周围用户并建立Bluetooth管理网；主下载用户组建WiFi传输网；主下载用户与协助下载用户通过蜂窝网请求目标文件的下载；WiFi传输网中的各个用户开始数据段的下载，协助下载用户向主下载用户进行数据转发；下载结束后各用户向管理服务器上传下载记录；管理服务器根据各个协助下载用户的下载记录，给各个协助下载用户分配一定的代价。本发明通过协作下载机制，利用空闲客户端的资源，实现高效地下载。
【专利说明】基于自组织网络的移动终端协作下载方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，具体地，涉及一种基于自组织网络的移动终端协作下载方法。
【背景技术】
[0002]高速发展的现代移动通信技术使得人们可以通过手机、笔记本电脑等移动设备通过无线网络方便地访问互联网。通过无线终端获得网络服务也已成为日常生活的重要组成部分。其中，蜂窝网能够为用户提供随时随地的上网服务，用户可以通过蜂窝数据链路浏览网页或下载数据。
[0003]但是，目前无线蜂窝网络所提供的数据传输服务仍存在以下问题:首先，目前很多蜂窝网络运营商所提供的无线数据业务存在流量限制。例如，月套餐中规定用户每月最多只能使用固定数额的蜂窝网络数据流量。截止到月底尚未使用的流量将不能再使用，而超支的流量需要用户支付昂贵的费用。因此，对于每月使用数据流量不固定的用户来说，在用使用设备通过蜂窝网络上网时需要关注自己剩余的蜂窝网数据流量，以免超出规定的流量数额从而支付大量费用。其次，虽然用户对蜂窝网下载速率的要求越来越高，但蜂窝网络运营商所能提供的传输带宽往往无法满足用户的需要。同时，普通的蜂窝网络的数据传输还存在速率不稳定问题。
[0004]因此，如何在避免对蜂窝网基础设施进行改造的前提下提高用户通过蜂窝网访问互联网的速率，是一个值得研究的问题。目前，移动终端的协作下载机制正受到广泛的关注。我们可以通过利用空闲移动终端的蜂窝网链路，实现同时通过多个蜂窝数据链路进行下载的功能。此时，数据流量不足的用户可以通过使用他人的蜂窝数据链路以节约自身的流量，同时获得更高的下载速度。为了保证用户间的公平性，还需要运用虚拟货币或积分制度，使利用他人数据链路的用户付出一定代价，并对贡献数据流量的用户做出补偿。
[0005]经过对现有技术文献的检索发现，M.Ramadan等2008年在InternationalSymposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications 发表的“Implementation and evaluation of cooperative video streaming for mobiledevices”中提出了基于合作下载的视频分享机制，但该机制要求所有参与用户都相互认识并主动组成无线局域网，因而应用场景受到了极大限制。LKeller等2012年在International Conference on Mobile Systems, Applications, and Services 发表的“MicroCast:cooperative video streaming on smartphones”中提出了一种利用手机之间无线通信实现的视频协作下载加速机制。但该机制要求所有参与用户都希望下载同一个视频，该条件在大部分情况下都得不到满足，因而有很大的局限性。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于自组织网络的移动终端协作下载方法，通过利用移动终端上的蜂窝网络接口(3G/4G接口)、Bluetooth网络接口以及WiFi网络接口，使得这三个网络接口协同工作，提高移动终端用户的上网体验和下载速度。
[0007]根据本发明提供的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，包括步骤:
[0008]步骤1:主下载用户获取目标文件基本信息并向管理服务器发送该信息；
[0009]步骤2:管理服务器计算主下载用户所需付出代价，如果主下载用户剩余代价值足够则进入步骤3执行，否则结束；
[0010]步骤3:主下载用户使用Bluetooth端口扫描周围用户并建立Bluetooth管理网；第一次扫描结束后进入步骤4执行，但主下载用户的扫描动作一直持续至步骤5结束；
[0011]步骤4:根据实际网络环境，主下载用户从Bluetooth管理网中选出部分协助下载用户，组建WiFi传输网J_WiFi传输网络中的协助下载用户通过接入主下载用户的WiFi移动热点实现WiFi数据传输；
[0012]步骤5:主下载用户与协助下载用户通过蜂窝网请求目标文件的下载；请求失败的用户将从WiFi传输网中删除；
[0013]步骤6 =WiFi传输网中的各个用户开始数据段的下载，协助下载用户向主下载用户进行数据转发；如果出现协助下载用户意外离开的状况，则从Bluetooth管理网中选取新的协助下载用户加入WiFi传输网；
[0014]步骤7:下载结束后各用户向管理服务器上传下载记录；
[0015]步骤8:管理服务器根据各个协助下载用户的下载记录，给各个协助下载用户分配一定的代价。
[0016]优选地,所述步骤I包括如下步骤:
[0017]步骤1.1:主下载用户通过蜂窝网访问因特网，在选定需要获取的目标文件后，获取该目标文件的地址及大小；随后，主下载用户向建立在因特网上的管理服务器上传目标文件的地址及大小并请求开始下载过程。
[0018]优选地,所述步骤2包括如下步骤:
[0019]步骤2.1:管理服务器根据主下载用户发送过来的目标文件信息，计算该次下载所需的基本代价P1，如下式所示
[0020]P.= F.P0
[0021]其中，F为目标文件的大小，P.为正常数，表示系统设定的单位大小数据的单价；
[0022]步骤2.2:管理服务器根据主下载用户的历史协作下载行为，为主下载用户计算一个惩罚值，用M表不:
[0023]m=d/r
[0024]其中，D表示主下载用户在过去的协作下载行为中总共下载过的数据量，R表示主下载用户在过去的协作下载行为中总共协助其他用户下载过的数据量；
[0025]步骤2.3:管理服务器得出主下载用户应该为本次协作下载付出的代价Pa为
[0026]Ρα=(1+υ)μ.P1
[0027]其中，Υ为正常数值，由管理服务器决定；Μ为上述的惩罚值；
[0028]步骤2.4:管理服务器查询主下载用户的剩余代价值，如果剩余代价值足够支付ΡΑ，则允许主下载用户下载，反之则禁止主下载用户下载；管理服务器将该结果返回给主下载用户。[0029]优选地，所述步骤3包括如下步骤:
[0030]-协助下载用户与主下载用户建立Bluetooth连接；连接建立后，该协助下载用户将自身信息发送给主下载用户，主下载用户将该协助下载用户添加为Bluetooth管理网中的候选协助用户，自身信息包括剩余电量信息；
[0031 ] 所述步骤4包括如下步骤:
[0032]步骤4.1:主下载用户开始建立WiFi传输网；主下载用户开启WiFi移动热点AP功能，并随机生成服务集标识符SSID及密码；
[0033]步骤4.2:主下载用户从Bluetooth管理网选取剩余电量最多的候选协助用户，并将SSID及密码通过Bluetooth连接发送至该用户；该用户随后开启WiFi功能，并根据该SSID及密码连接至主下载用户的移动AP ;此时，主下载用户将该用户列为WiFi传输网中的协助下载用户，并从Bluetooth管理网中删除。
[0034]优选地，在下载结束前，主下载用户会继续对周围用户进行扫描并邀请新的用户加入Bluetooth管理网；扫描的间隔服从自适应策略，即:当前后两次扫描的结果没有差别时，下次扫描开始前的时间间隔变为当前扫描间隔的多倍直到上限；反之，如果前后扫描结果有差异则时间间隔将会缩减直到下限。
[0035]优选地,所 述步骤6包括如下步骤:
[0036]步骤6.1:主下载用户将一个下载任务分配给该协助下载用户，所述一个下载任务是指，目标文件中的一段需要下载的固定长度的数据段，包含目标文件的统一资源定位符URL以及所需数据段的开始、结束位置；
[0037]步骤6.2:协助下载用户根据该下载任务，通过蜂窝网连接从因特网下载所需数据段，并通过WiFi连接直接转发给主下载用户；当一个下载任务完成时，主下载用户会继续分配新的下载任务给该协助下载用户，直到文件已完全下载完毕。
[0038]优选地，对于主下载用户自身以及每个协助下载用户，当协助下载用户已完成前一个下载任务并处于空闲状态时，主下载用户向协助下载用户分配下一个下载任务，直至文件已下载完毕；期间，如果出现某个正在下载的任务超时，则该任务会被取消，并被作为新任务重新分配；若主下载用户与某一协助下载用户间的WiFi连接出现中断，则认为该协助下载用户已离开WiFi传输网；此时，主下载用户会从Bluetooth管理网选取新的用户成为新的协助下载用户。
[0039]优选地,所述步骤8包括如下步骤:
[0040]步骤8.1:管理服务器根据各个用户发送过来的信息，分别为每个协助下载用户计算一个贡献权值Pi,即
【权利要求】
1.一种基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:主下载用户获取目标文件基本信息并向管理服务器发送该信息； 步骤2:管理服务器计算主下载用户所需付出代价，如果主下载用户剩余代价值足够则进入步骤3执行，否则结束； 步骤3:主下载用户使用Bluetooth端口扫描周围用户并建立Bluetooth管理网；第一次扫描结束后进入步骤4执行，但主下载用户的扫描动作一直持续至步骤5结束； 步骤4:根据实际网络环境，主下载用户从Bluetooth管理网中选出部分协助下载用户，组建WiFi传输网J_WiFi传输网络中的协助下载用户通过接入主下载用户的WiFi移动热点实现WiFi数据传输； 步骤5:主下载用户与协助下载用户通过蜂窝网请求目标文件的下载；请求失败的用户将从WiFi传输网中删除； 步骤6 =WiFi传输网中的各个用户开始数据段的下载，协助下载用户向主下载用户进行数据转发；如果出现协助下载用户意外离开的状况，则从Bluetooth管理网中选取新的协助下载用户加入WiFi传输网； 步骤7:下载结束后各用户向管理服务器上传下载记录； 步骤8:管理服务器根据各个协助下载用户的下载记录，给各个协助下载用户分配一定的代价。
2.根据权利要求1所述的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，所述步骤I包括如下步骤:` 步骤1.1:主下载用户通过蜂窝网访问因特网，在选定需要获取的目标文件后，获取该目标文件的地址及大小；随后，主下载用户向建立在因特网上的管理服务器上传目标文件的地址及大小并请求开始下载过程。
3.根据权利要求1所述的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤: 步骤2.1:管理服务器根据主下载用户发送过来的目标文件信息，计算该次下载所需的基本代价P1，如下式所示Pi = F * Po 其中，F为目标文件的大小，P0为正常数，表示系统设定的单位大小数据的单价； 步骤2.2:管理服务器根据主下载用户的历史协作下载行为，为主下载用户计算一个惩罚值，用M表示: ,,D M = - 其中，D表示主下载用户在过去的协作下载行为中总共下载过的数据量，R表示主下载用户在过去的协作下载行为中总共协助其他用户下载过的数据量； 步骤2.3:管理服务器得出主下载用户应该为本次协作下载付出的代价Pa为
ρα=(ι+υ)μ.P1 其中，Y为正常数值，由管理服务器决定；Μ为上述的惩罚值； 步骤2.4:管理服务器查询主下载用户的剩余代价值，如果剩余代价值足够支付ΡΑ，则允许主下载用户下载，反之则禁止主下载用户下载；管理服务器将该结果返回给主下载用户。
4.根据权利要求1所述的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤: -协助下载用户与主下载用户建立Bluetooth连接；连接建立后，该协助下载用户将自身信息发送给主下载用户，主下载用户将该协助下载用户添加为Bluetooth管理网中的候选协助用户，自身信息包括剩余电量信息； 所述步骤4包括如下步骤: 步骤4.1:主下载用户开始建立WiFi传输网；主下载用户开启WiFi移动热点AP功能，并随机生成服务集标识符SSID及密码； 步骤4.2:主下载用户从Bluetooth管理网选取剩余电量最多的候选协助用户，并将SSID及密码通过Bluetooth连接发送至该用户；该用户随后开启WiFi功能，并根据该SSID及密码连接至主下载用户的移动AP ;此时，主下载用户将该用户列为WiFi传输网中的协助下载用户，并从Bluetooth管理网中删除。
5.根据权利要求1所述的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，在下载结束前，主下载用户会继续对周围用户进行扫描并邀请新的用户加入Bluetooth管理网；扫描的间隔服从自适应策略，即:当前后两次扫描的结果没有差别时，下次扫描开始前的时间间隔变为当前扫描间隔的多倍直到上限；反之，如果前后扫描结果有差异则时间间隔将会缩减直到下限。
6.根据权利要求1所述的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，所述步骤6包括如下步骤: 步骤6.1:主下载用户将一个下载任务分配给该协助下载用户，所述一个下载任务是指，目标文件中的一段需要下载的固定长度的数据段，包含目标文件的统一资源定位符URL以及所需数据段的开始、结束位置； 步骤6.2:协助下载用户根据该下载任务，通过蜂窝网连接从因特网下载所需数据段，并通过WiFi连接直接转发给主下载用户；当一个下载任务完成时，主下载用户会继续分配新的下载任务给该协助下载用户，直到文件已完全下载完毕。
7.根据权利要求1所述的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，对于主下载用户自身以及每个协助下载用户，当协助下载用户已完成前一个下载任务并处于空闲状态时，主下载用户向协助下载用户分配下一个下载任务，直至文件已下载完毕；期间，如果出现某个正在下载的任务超时，则该任务会被取消，并被作为新任务重新分配；若主下载用户与某一协助下载用户间的WiFi连接出现中断，则认为该协助下载用户已离开WiFi传输网；此时，主下载用户会从Bluetooth管理网选取新的用户成为新的协助下载用户。
8.根据权利要求1所述的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，所述步骤8包括如下步骤: 步骤8.1:管理服务器根据各个用户发送过来的信息，分别为每个协助下载用户计算一个贡献权值Pi,即 P, = J0 r，馬 ￡[0，1]
! + AxEi其中，Ei表示第i个参与下载的用户的电池剩余电量的百分比，A是一个由管理服务器给定的一个正常数值，P0为正常数，表示系统设定的单位大小数据的单价；则第i个参与下载的用户所能获得的代价由下式决定:
9.根据权利要求1所述的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，主下载用户根据各个协助下载用户的实时蜂窝网络下载速度动态地给各个协助下载用户分配下载数据量。
10.根据权利要求1所述的基于自组织网络的移动终端协作下载方法，其特征在于，WiFi传输网的用户数量根据实测网络传输速率确定。
【文档编号】H04L29/08GK103685468SQ201310578174
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】于拓, 周子龙, 张达, 张金钡, 田晓华, 甘小莺, 杨峰, 王新兵 申请人:上海交通大学