一种用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法及系统，所述方法包含：步骤101）确定数据请求节点所需的服务节点的数目n及数据请求节点的下行带宽，；步骤102）从所有小区中选择一个流量负载最轻的小区，作为数据请求节点的服务小区；步骤103）从服务小区中选择一个服务能力较强且上行带宽接近平均带宽的节点作为服务节点；步骤104）设置n=n-1，并进行判断，如果n>1,返回步骤102），如果n=1则进入下一步骤；步骤105）从所有小区中选择一个流量最轻的小区作为服务小区，并从该小区中选择一个服务能力较强且具有合适上行带宽的节点，所述合适上行带宽节点为：使得该节点与上述选中的所有节点的上行带宽之和为大于数据请求节点下行带宽且服务能力最强的节点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法及系统
本专利技术涉及计算机网络P2P技术及移动蜂窝网络，具体涉及一种用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法及系统。
技术介绍
随着无线通信和移动终端技术的快速发展，一些P2P技术已经开始应用于智能手机、PAD和笔记本等移动终端。可以预见的是，P2P文件共享系统在移动蜂窝网络（包括3G和LTE）中将有着广泛的应用。P2P系统的关键技术之一就是节点选择（PeerSelection），即从已有的资源拥有节点中选择部分合适的节点为资源请求节点提供数据传输服务。现有的节点选择方法主要有两种：一种是以BitTorrent为代表的随机选择方法，另一种是以P4P为代表的“流量本地化”节点选择方法。随机选择方法中，Tracker服务器从多个资源拥有节点中随机选择一部分组成节点列表（peerlist）,而资源请求节点则从列表中的节点获取内容资源。在“流量本地化”节点选择方法中，Tracker服务器会通过第三方服务的支持，尽量选择与资源请求节点同属一个网络域的节点组成节点列表。随机选择方法实现简单，但却忽略了底层网络的拓扑特性，容易产生大量的跨域流量；“流量本地化”节点选择方法能够减少跨域流量，优化流量分布，减轻运营商骨干网承载P2P流量的压力。现有技术的缺点：节点选择对节点服务性能（PeerPerformance）有着很大影响。例如，在P2P文件共享系统中，文件传送速度通常被用作衡量节点服务性能的指标，而选择具有较高上传带宽的节点能够获得较快的文件传送速度。然而，在移动蜂窝网络中，文件传送速度的瓶颈通常是接收端的下行链路带宽而非发送端的上行链路带宽。这是因为，多个服务节点（即发送端）的上行链路带宽总和通常会大于请求节点（即接收端）的下行链路带宽。比如，假设一个请求节点拥有5个邻居（即服务节点）同时为其传送文件，虽然这5个邻居的上行链路带宽之和超过1Mbps，但由于接收端的下行链路带宽只有500Kbps，因此实际的文件传送速度将被限制在500Kbps。因此，对于基于移动蜂窝网络的P2P文件共享系统中节点选择方法来说，没有必要总是选择具有较高上行带宽的节点。然而，现有的节点选择方法并没有考虑移动网络中接收端的下行带宽限制。在基于移动蜂窝网络的P2P文件共享系统中进行节点选择，除了下行链路带宽的限制外，还有两个问题需要提及。首先，由于每个小区基站的瓶颈效应（比如，总的无线带宽限制），著名的“流量本地化”的思想并不适用：从单个小区中选择过多的节点会使得分配给每个节点的实际链路带宽小于每个节点的可用链路带宽，从而降低节点服务性能。不仅如此，还会引起小区间的负载不均衡。其次，由于移动环境的复杂特性，对移动蜂窝网络中的节点进行服务能力评估将比固网中复杂得多。节点的服务能力指的是该节点的计算能力、存储容量、传输速率和稳定性等指标的综合。在固网中，一个节点的服务能力通常可以根据它的上行链路带宽和时延来进行评估。然而，在移动环境下，一些其它的因素，比如电量、逗留时间和移动速度等，也会影响节点的服务能力。因此，在移动环境下对节点服务能力进行评估必须综合考虑多个因素。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为克服上述问题，本专利技术提供一种用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法及系统。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法，该方法根据接收端下行带宽限制为蜂窝网络中的P2P数据请求节点选择服务提供节点，所述方法包含：步骤101）确定数据请求节点所需的服务节点的数目n及数据请求节点的下行带宽，其中n是数据请求节点在向P2P系统发送数据请求时指定的参数，其值不小于1；步骤102）从所有小区中选择一个流量负载最轻的小区，作为数据请求节点的服务小区；步骤103）从服务小区中选择一个服务能力较强且上行带宽接近平均带宽的节点作为服务节点；步骤104）设置n=n-1，并进行判断，如果n>1,返回步骤102），如果n=1则进入下一步骤，如果n=0则完成服务节点选择；步骤105）从所有小区中选择一个流量最轻的小区作为服务小区，并从该小区中选择一个服务能力较强且具有合适上行带宽的节点作为最后一个服务提供节点，所述合适上行带宽的节点为：使得该节点与上述选中的所有节点的上行带宽之和为大于数据请求节点下行带宽且服务能力最强的节点；其中，所述平均带宽为数据请求节点的下行带宽和所需的请求节点总数目的均值；所述衡量节点服务能力的参数包含：上行带宽、时延和丢包率。上述方法还包含：用于记录各小区流量负载并对各小区流量负载进行更新和排序的步骤，具体为：步骤201）用于记录小区所在基站上已经使用的无线带宽资源和基站总的带宽资源的比值作为小区的流量负载；步骤202）当一个节点被选中后，更新该节点所在小区的流量负载，具体计算公式为：步骤203）对所有小区的流量负载进行排序；其中，Bpa为小区中所有节点的最大可用上行带宽，Bcell表示小区所在基站的无线带宽，Lcur表示更新前的小区流量负载。上述步骤103）进一步包含：步骤103-1）计算服务小区中每个节点的带宽差值Δb值，所述带宽差值Δb为服务小区中各节点的实际上行带宽和B’之间的差值；其中，B’表示上一轮节点选择过后对Bref值的修正，是实际使用的所选节点上行带宽目标，Bref是所选节点上行带宽的一个固定目标，计算方法为数据请求节点的下行带宽除以n；步骤103-2）从服务小区内|Δb|值最小的K个节点中选择一个服务能力最强的节点，作为服务节点；所述K值为：其中，S为小区内节点总的数目。上述节点的服务能力采用模糊认知图进行评估，所述模糊认知图具体将节点的上行带宽、时延、丢包率、SINR、电量、逗留时间和移动速度这7个因素对节点服务能力的进行评估。上述步骤105）进一步包含：步骤105-1）从所有小区中选择一个流量最轻的小区作为服务小区；步骤105-2）计算服务小区中每个节点的Δb值，具体方法为：计算小区中的每个节点的Lest和Bpe值，然后对小区中的每个节点计算B’=Bref-Δb，然后计算Δb=Bpe-B’；进入步骤105-3）；其中，B’表示上一轮节点选择过后对Bref值的修正，是实际使用的所选节点上行带宽目标；Bref是所选节点上行带宽的一个固定目标，计算方法为数据请求节点的下行带宽除以n；Δb为服务小区中节点的实际上行带宽和B’之间的差值，初始值为0；步骤105-3）从小区内Δb>0且Δb最小的K个节点中选择一个服务能力最强的节点作为数据请求节点选中的服务节点；其中，所述K值的计算公式为：其中，S为小区内节点总的数目。针对一次完整的用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法具体包含如下步骤：步骤401）选择一个小区的步骤，该步骤具体为：将所有小区按照流量负载值进行排序；选择一个流量负载最小的小区，进入步骤402）；步骤402）计算小区中每个节点的Δb值，具体为：计算小区中的每个节点的Lest和Bpe值；对小区中的每个节点计算B’=Bref-Δb，然后计算Δb=Bpe-B’；检查n的值，如果n>1，进入步骤403），如果n=1，进入步骤404）；步骤403）根据服务能力、K和|Δb|从所选小区中选择一个节点，具体为：从小区内|Δb|最小的K个节点中选择一个服务能力最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法，该方法根据接收端下行带宽限制为蜂窝网络中的P2P数据请求节点选择服务提供节点，所述方法包含：步骤101）确定数据请求节点所需的服务节点的数目n及数据请求节点的下行带宽，其中n是数据请求节点在向P2P系统发送数据请求时指定的参数，其值不小于1；步骤102）从所有小区中选择一个流量负载最轻的小区，作为数据请求节点的服务小区；步骤103）从服务小区中选择一个服务能力较强且上行带宽接近平均带宽的节点作为服务节点；步骤104）设置n=n‑1，并进行判断，如果n>1,返回步骤102），如果n=1则进入下一步骤，如果n=0则完成服务节点选择；步骤105）从所有小区中选择一个流量最轻的小区作为服务小区，并从该小区中选择一个服务能力较强且具有合适上行带宽的节点作为最后一个服务提供节点，所述合适上行带宽的节点为：使得该节点与上述选中的所有节点的上行带宽之和为大于数据请求节点下行带宽且服务能力最强的节点；其中，所述平均带宽为数据请求节点的下行带宽和所需的请求节点总数目的均值；所述衡量节点服务能力的参数包含：上行带宽、时延和丢包率。

【技术特征摘要】
1.一种用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法，该方法根据接收端下行带宽限制为蜂窝网络中的P2P数据请求节点选择服务提供节点，所述方法包含：步骤101)确定数据请求节点所需的服务节点的数目n及数据请求节点的下行带宽，其中n是数据请求节点在向P2P系统发送数据请求时指定的参数，其值不小于1；步骤102)从所有小区中选择一个流量负载最轻的小区，作为数据请求节点的服务小区；步骤103)从服务小区中选择一个节点作为服务节点；步骤104)设置n＝n-1，并进行判断，如果n>1,返回步骤102)，如果n＝1则进入下一步骤，如果n＝0则完成服务节点选择；步骤105)从所有小区中选择一个流量最轻的小区作为服务小区，并从该小区中选择一个具有合适上行带宽的节点作为最后一个服务提供节点，所述合适上行带宽的节点为：与上述选中的所有节点的上行带宽之和为大于数据请求节点下行带宽且服务能力最强的节点；所述步骤103)进一步包含：步骤103-1)计算服务小区中每个节点的带宽差值Δb值，所述带宽差值Δb为服务小区中各节点的实际上行带宽和B’之间的差值；其中，B’表示上一轮节点选择过后对Bref值的修正，是实际使用的所选节点上行带宽目标，Bref是所选节点上行带宽的一个固定目标，计算方法为数据请求节点的下行带宽除以n；步骤103-2)从服务小区内|Δb|值最小的K个节点中选择一个服务能力最强的节点，作为服务节点；所述K值为：其中，S为小区内节点总的数目。2.根据权利要求1所述的用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法，其特征在于，所述方法还包含：用于记录各小区流量负载并对各小区流量负载进行更新和排序的步骤，具体为：步骤201)用于记录小区所在基站上已经使用的无线带宽资源和基站总的带宽资源的比值作为小区的流量负载；步骤202)当一个节点被选中后，更新该节点所在小区的流量负载，具体计算公式为：步骤203)对所有小区的流量负载进行排序；其中，Bpa为小区中所有节点的最大可用上行带宽，Bcell表示小区所在基站的无线带宽，Lcur表示更新前的小区流量负载。3.根据权利要求1所述的用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法，其特征在于，所述节点的服务能力采用模糊认知图进行评估，所述模糊认知图具体将节点的上行带宽、时延、丢包率、SINR、电量、逗留时间和移动速度这7个因素对节点服务能力的进行评估。4.根据权利要求1所述的用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法，其特征在于，所述步骤105)进一步包含：步骤105-1)从所有小区中选择一个流量最轻的小区作为服务小区；步骤105-2)计算服务小区中每个节点的Δb值，具体方法为：计算小区中的每个节点的Lest和Bpe值，然后对小区中的每个节点计算B’＝Bref-Δb，然后计算Δb＝Bpe-B’；进入步骤105-3)；其中，B’表示上一轮节点选择过后对Bref值的修正，是实际使用的所选节点上行带宽目标；Bref是所选节点上行带宽的一个固定目标，计算方法为数据请求节点的下行带宽除以n；Δb为服务小区中节点的实际上行带宽和B’之间的差值，初始值为0；Lest为该节点所在小区计算得到的流量负载值；Bpe为该节点的实际上行带宽；步骤105-3)从小区内Δb>0且Δb最小的K个节点中选择一个服务能力最强的节点作为数据请求节点选中的服务节点；其中，所述K值的计算公式为：其中，S为小区内节点总的数目。5.根据权利要求4所述的用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法，其特征在于，针对一次完整的用于蜂窝网络中的P2P节点选择方法具体包含如下步骤：步骤401)选择一个小区的步骤，该步骤具体为：将所有小区按照流量负载值进行排序；选择一个流量负载最小的小区，进入步骤402)；步骤402)计算小区中每个节点的Δb值，具体为：计算小区中的每个节点的Lest和Bpe值；对小区中的每个节点计算B’＝Bref-Δb，然后计算Δb＝Bpe-B’；检查n的值，如果n>1，进入步骤403)，如果n＝1，进入步骤404)；步骤403)根据服务能力、K和|Δb|从所选小区中选择一个节点，具体为：从小区内|Δb|最小的K个节点中选择一个服务能力最强的节点；记录所选节点的Bpe和Lest值，记录Δb的值，令n＝n–1，进入步骤401)；步骤404)根据服务能力、K和Δb从所选小区中选择一个节点，具体为：从小区内Δb&g...

【专利技术属性】
技术研发人员：张棪，周旭，白帆，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11