CN101888402B - 在对等端之间传送指令集合来控制数据分发的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于控制在具有无线通信能力的对等端(P1-P3)之间的对等模式下的数据分发的方法。该方法包括：i)在第一对等端(P1)中创建N个指令集合，每个集合要用于执行与这些数据有关的动作，并且在使用之后被删除，以及ii)当该第一对等端(P1)不能在本地使用与这些数据有关的剩余指令集合时，从该第一对等端(P1)向至少一个第二对等端(P3)传送剩余指令集合中的至少一个，以便该第二对等端(P3)可能使用至少一个剩余指令集合。

Description

在对等端之间传送指令集合来控制数据分发的设备和方法

技术领域

本发明涉及在对等(或“P2P”)无线环境中的对等端之间的数据分发。

这里“对等端”的一种含义是一种无线通信设备，其能够通过无线通信或通过分布式自适应或反应式(reactive)协议，在P2P模式下与其他对等端或网络设备交换数据(或者符号(即，数据的块或分组或组块))。从而，对等端可以是膝上型计算机、智能电话、移动或蜂窝电话、个人数字助理(PDA)(假设其包括无线通信接口(或任何等同的无线通信装置))、或与车辆(例如，公交车或汽车)或基站相关联的节点，协助在一定区域(例如，内容“展台(booth)”(或者“展览箱(throwbox)”))中的机会数据的传送。

此外，这里“数据分发”的一种含义是对等端之间的数据传输，以使这些对等端中的每一个能够掌握这些数据或者使得这些数据能够被其他对等端掌握。

此外，这里“数据”的一种含义是能够在P2P模式下分发的任何数字数据组或集合，特别是内容(例如，信息数据的文件、视频、视频组块、要共享的照片、html文件，音频文件或软件更新)，以及参数或计数器的值。

背景技术

能够显示、存储、传输以及更一般地使用数据的无线通信设备(以及特别地，移动电话、智能电话和便携式设备)日益增加，并且无线通信网络的运营商面临的主要问题是：如何在无线通信设备之间高效地分发数据。

当今，多数无线数据分发应用通过集中式基础设施来进行直接传输，来进行内容分发。然而，该解决方案对于内容供应商是昂贵的，并且从连网观点看是效率低的，这是由于该解决方案使得潜在的大量带宽未得到使用，而这些大量带宽能够用于短距离无线电传输(例如，蓝牙或IEEE802.11)内无线通信设备之间的数据交换。

调节本地连接机会以便以容忍延迟的方式进行通信的网络能够分为两种不同的类别。第一类别包括：包括具有受调度或受控制路由的节点、并使用路由协议来按时地通信关键信息的网络。第二种类别包括：与具有不可预测的移动性的无线通信设备(例如，这是由于无线通信设备的用户参与会议或公共事件)连接的网络。在后一种情况下，尽管对等应用的性能仍是可接受的，但是没有任何协议能够保证在固定时间内传递消息。

在P2P环境下，通信设备(或对等端)根据简单同质并无存储的过程彼此相遇，好像它们遵照未协调的移动性，并且这些通信设备具有专用缓冲器(或高速缓存存储器)，该专用缓冲器能够填充其他对等端后续要请求的数据(例如，内容项(或文件))。根据能够遵照任意流行度分发的固定体制，产生针对不同数据的需求(请求)。与传统的固定P2P网络相反，在无线P2P网络中，在产生需求与满足该需求之间的经过的时间决不能忽略。该经过的时间(或满足请求的延迟)在用户对P2P网络的感知方面起着重要作用。的确，在一些情况下，可能发生：在对等端有任何机会接收这些数据之前，变得不再对该数据(例如，内容项(或文件))感兴趣。

为了缩短无线通信设备在无线P2P环境中获得请求数据(例如，内容项)所需的平均时间，已经提出实施分布式复制方案，该方案包括，当需要时，在对等端中创建包含这些内容项的内容项的复制。但是，该复制方案不是即时发生的，并需要对无线通信设备(或节点)认识到应当执行某个动作的时间以及该节点能够高效地执行(或进行)该动作的时间进行去耦合。

发明内容

本发明的目的是提供了一种方法和关联的控制设备，允许对无线P2P环境中无线通信设备的高速缓存存储器的实现进行优化，以便最佳地解决它们的用户对数据的需求或请求(例如，内容项(或文件))。

更精确地，本发明提供了一种用于控制在具有无线通信能力的对等端之间的对等模式下的数据分发的方法，包括以下步骤：

i)为第一对等端创建N个指令集合，每个集合要用于执行与这些数据有关的动作，并且在使用之后被删除，以及

ii)当该第一对等端不能在本地使用与这些数据有关的剩余指令集合时，从该第一对等端向至少一个第二对等端传送这些剩余指令集合中的至少一个，以便该第二对等端能够使用该至少一个剩余指令集合。

根据本发明的方法可以包括分离地或组合地考虑的附加特征，并且特别是：

-对何时能够创建N个指令集合的选择可以由协议指定；

-在第一变型中，每次第一对等端接收到其已向其他对等端请求的数据时，可以创建N个指令集合；

-在第二变型中，每次第一对等端向另一对等端请求数据时，即使另一对等端和/或进行请求的第一对等端不拥有这些数据，也可以创建N个指令集合，；

-在第三变型中，遵循给定计数器的动态变化(dynamics)，可以以先应式(proactive)方式为第一对等端本身创建N个指令集合，给定计数器的动态变化可以取决于环境和/或特定程序；

-在第四变型中，每次满足以上不同变型中提及的条件的子集时，可以创建N个指令集合；

-当第二对等端接收到定义了与给定数据有关的动作的指令集合时，可以将该接收到的指令集合添加至在本地定义了与相同给定数据有关的相同动作的可能的其他指令集合；

-可以通过至少一个启发式规则来选择每个第二对等端；

启发式规则可以包括：选择最可能快速执行由指令集合定义的动作的第二对等端；

-在步骤ii)中，所考虑的第一对等端可以将与给定数据有关的一定百分比的剩余指令集合传送至存储了这些给定数据的永久复制的至少一个第二对等端；

百分比可以在50％和100％之间选择；

-每个指令集合可以定义选自至少包括以下在内的组的动作：数据的复制、数据的删除、数据的替换、数据的修改。

本发明还提供了一种控制设备，用于控制通过无线通信从与控制设备相关联的第一对等端到其他对等端的对等模式下的数据分发，并且所述控制设备被配置为：

-为第一对等端创建N个指令集合，每个集合要用于执行与这些数据有关的动作，并在使用之后被删除，以及

-当第一对等端不能在本地使用与这些数据有关的剩余的指令集合时，命令第一对等端向至少一个第二对等端传送这些剩余指令集合中的至少一个，以便该第二对等端能够使用该至少一个剩余指令集合。

根据本发明的控制设备可以包括分离地或组合地考虑的附加特征，并且特别地：

-该控制设备可以被布置为当由协议指定时创建N个指令集合；

-在第一变型中，该控制设备可以被布置为，每次其关联的第一对等端接收到已向其他对等端请求的数据时，创建N个指令集合；

-在第二变型中，该控制设备可以被布置为，每次其关联的第一对等端向另一对等端请求数据时，即使另一对等端和/或进行请求的其关联的第一对等端不拥有这些数据，也可以创建N个指令集合，；

-在第三变型中，该控制设备可以被布置为，遵循给定计数器的动态变化(dynamics)，可以以先应式(proactive)方式为其关联的第一对等端创建N个指令集合，给定计数器的动态变化可以取决于环境和/或特定程序；

-在第四变型中，该控制设备可以被布置为，每次满足以上不同变型中提及的条件的子集时，创建N个指令集合；

-该控制设备可以被布置为，当其关联的第一对等端接收到定义了与给定数据有关的动作的指令集合时，将该接收到的指令集合添加至在本地定义了与相同给定数据有关的相同动作的可能的其他指令集合；

-该控制设备可以被布置为，通过至少一个启发式规则来选择第二对等端；

该启发式规则可以包括：选择最可能快速执行由所考虑的指令集合定义的动作的第二对等端；

-该控制设备可以被布置为，命令其关联的第一对等端将与给定数据有关的一定百分比的剩余指令集合传送至存储了这些给定数据的永久复制的至少一个第二对等端。

本发明还提供了一种对等端(或无线通信设备)，该对等端能够通过无线通信建立与其他对等端的连接，并且包括控制设备，例如，以上介绍的控制设备，。

附图说明

根据详细描述和附图，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中，唯一的附图1示意性并在功能上示出了连接至无线通信网络的三个无线通信设备(或对等端)，并且每个对等端包括根据本发明的控制设备的实施例的示例。

具体实施方式

附图不仅可以用于完成本发明而且如果需要还贡献于本发明的限定。

本发明的目的在于提供了一种方法和关联的控制设备D，允许根据分布式自适应或反应式(reactive)协议，来控制通过无线通信在彼此连接的对等端Pj(这里，j＝1至3)之间的数据的P2P分发。

例如，经由无线通信网络WN建立这些无线通信。在以下描述中，考虑无线通信网络WN是IEEE 802.11网络(即，例如WiFi类型的WLAN(无线局域网))。但是本发明不限于这种类型的无线通信网络。实际上，例如，无线通信网络还可以是移动或蜂窝网络、Zygbee网络、超宽带网络、IEEE802.15网络、或蓝牙网络。

此外，在以下描述中，考虑对等端Pj是移动电话。但是本发明不限于这种类型的无线通信设备。实际上，本发明涉及任何类型的无线通信设备，该任何类型的无线通信设备包括至少一个可执行的P2P通信应用，并能够通过无线通信在P2P模式下与其他无线通信设备或网络设备交换数据(或符号)。从而，对等端还可以是膝上型计算机、智能电话、个人数字助理(PDA)，假设其包括无线通信接口(或任何等同的无线通信装置)，或与车辆(例如，公交车或汽车)或基站相关联的节点，，其协助在一定区域(例如，内容“展台”(或“展览箱”))中机会数据的传送。

此外，在以下描述中，考虑要分发的数据是视频。但是本发明不限于这种内容类型，也不限于这种内容。实际上，本发明涉及能够在P2P模式下分发的任何类型的数据，特别是内容，例如，信息数据的文件、视频、视频组块、要共享的照片、html文件、音频文件或软件更新、以及参数或计数器的值(其可以在对等端到对等端之间发生演进，可能是由于本地上下文(例如，其可以是代表流行度估计(popularity estimation)的参数))。

如唯一附图所示，首先，连接至(无线通信)网络WN或网络WN可访问的内容服务器CS可以通过所述网络WN向一些对等端Pj提供数据(这里为内容)。

本发明涉及至少两个对等端Pj(这里为移动电话)的组。在所示的非限制示例中，该组包括三个对等端P1至P3(j＝1至3)。但是本发明涉及包括能够在彼此之间交换数据的至少两个对等端在内的任何组。

重要的是要注意，每个对等端Pj包括高速缓存存储器(或缓冲器)CMj，对等端Pj按照到达的顺序，将从其他对等端Pj’(j’≠j)或内容服务器CS接收到的内容(这里为视频)存储在该高速缓存存储器CMj中。当对等端Pj的高速缓存存储器(或缓冲器)CMj填满，并且该对等端Pj接收内容项(或内容片段)时，用该接收到的内容项来替换该高速缓存存储器中包含的最早的内容项。

此外，当对等端Pj期望获得内容时，该对等端Pj产生专用请求或需求，并将该专用请求传输至最终选择的一个或多个其他对等端Pj’(j’≠j)，该专用请求或需求包括所请求的内容的标识符。

如前所述，本发明特别提供了一种用于控制对等端Pj之间的对等(P2P)模式下的数据(这里为内容)分发的方法。该方法包括能够由根据本发明的控制设备D实现的两个主要步骤，这两个主要步骤分别与对等端Pj相关联，即，分别专用于控制一个关联的对等端Pj的数据分发。

如在唯一附图中示意所示，可以将每个(控制)设备D放置到其关联的对等端Pj中。但是每个设备D也能够是耦合至其关联的对等端Pj的设备或元件。

从而，设备D可以是至少部分地由软件模块组成，或由电子电路或硬件模块组成，或由硬件和软件模块的组合组成(在这种情况下，设备D还包括允许在硬件和软件模块之间交互作用的软件接口)。

本发明的第一主要步骤(i)包括：为对等端Pj创建N个指令(“命令”)集合，每个指令(或命令)集合要用于执行与接收的内容有关的动作，并在已使用之后删除该集合。

指令(或命令)集合可以定义任何类型的动作。从而，动作可以是数据的复制(这里为，要用于另一对等端Pj’的内容的复制)、数据的删除(这里为，由对等端Pj存储的内容的本地删除)、数据的替换(这里为，用另一内容替换对等端Pj存储的内容的本地替换)、或数据的修改(例如，对参数或计数器的值递增1和递减1(例如，计数器是其当前值代表在网络的对等端中要删除的给定内容的复制次数的计数器))。

当对等端Pj遇到还不拥有某内容的另一对等端Pj’时，该对等端Pj通过关联的指令(或命令)集合来创建该内容的复制。从而，如果满足以下三个条件，则对等端Pj(例如，P1)可以产生内容的复制：(1)对等端Pj在其高速缓存存储器CMj中存储有该内容，(2)对等端Pj仍在本地保留与该内容相关联的一个命令，以及(3)对等端P1当前遇到不拥有该内容的另一对等端Pj’(例如，P3)。如果满足这三个条件，则对等端P1向其他对等端P3传输所产生的复制。

可以在另一对等端Pj’发出请求时产生这样的复制，或者可以在仅仅由于对等端P1已经发现另一对等端Pj’在其高速缓存存储器CMj’中没有存储该内容，而甚至另一对等端Pj’还没有请求该内容时，自动产生这样的复制。

一旦对等端Pj已经通过关联的命令产生了内容的复制，则该对等端Pj删除该命令。

当另一对等端Pj’接收道内容的复制时，该另一对等端Pj’将该内容的复制存储在其高速缓存存储器CMj’中。如果后者(CMj’)是填满的，则优选地，另一对等端Pj’用接收到的复制来替换其高速缓存存储器CMj’中的最早内容。一些内容可以是永久的(或“不动的”)，因此不能删除。例如，这种永久性内容是由内容服务器CS最初提供的内容。

重要的是要注意，对何时必须为对等端Pj创建N个指令集合的选择可以取决于一个或多个条件。例如，可以由(实施到网络WN中的)协议指定，和/或可以在每次对等端Pj接收到其已向其他对等端Pj’(j’≠j)或内容服务器CS请求的数据时发生，和/或可以在每次对等端Pj向另一对等端Pj’请求数据、即使该另一对等端Pj’和/或进行请求的对等端Pj不拥有这些数据时发生，和/或可以遵照给定计数器的动态变化(由对等端Pj或针对对等端Pj)以先应式方式发生，其中给定计数器的动态变化可以取决于环境和/或特定程序。

与对等端Pj相关联的设备D可以实现第一主要步骤(i)。更确切地，对等端Pj的设备D被布置为，在每次对等端(Pj)接收到请求的内容时，在本地创建N个命令，每个命令定义了与该接收到的请求的内容有关的相同动作。

当对等端Pj不再能够在本地使用与给定数据有关的剩余指令(或命令)集合时，执行本方法的第二主要步骤(ii)。例如，当对等端Pj已经从其高速缓存存储器CMj中删除给定内容，而其仍在本地保留与该给定内容相关联的一个或若干命令时，会发生这样的情况。另一种情况也会在对等端Pj仅遇到较少数量的对等端Pj’并已经在所有这些对等端Pj’中复制了内容时发生。在这样的情况下，对等端Pj不能够使用其剩余的复制命令。

在这种情况下，所涉及的对等端Pj将剩余指令集合中的至少一个传送至至少一个所选的其他对等端Pj’，以便于该另一对等端Pj’可能使用该剩余指令集合。这是为了避免一些命令永远不会被使用，而这会造成该动作被取消。例如，这可能使向高速缓存存储器的内容分配过多偏向于流行的内容项。

第二主要步骤(ii)可以由与对等端Pj相关联的设备D实现。更确切地，对等端Pj的设备D被布置用于，在每次对等端(Pj)不能在本地使用与给定内容有关的剩余命令时，命令其关联的对等端Pj将这些剩余命令中至少一个传送至至少一个所选其他对等端Pj’。

当对等端Pj接收道定义了与给定内容(或数据)有关的动作的命令时，其关联的设备D可以被布置为，将该接收到的命令添加至在本地定义了与相同的给定内容(或数据)有关的相同动作的可能的其他命令。从而可能发生：在对等端Pj已经接收到来自至少一个另一对等端Pj’的一个或若干个定义了针对该内容的动作的命令之后，由于对等端Pj拥有多于N个的定义了针对该内容的动作的命令，所以对等端Pj临时处于对相同内容(或数据)执行多于N次的相同动作的位置。

在理想情况下，可以使对等端Pj在每次相遇时交换命令，以确保渐近地花费这些命令在拥有相匹配的复制的对等端处的存在的大部分。相比于将命令留在他们的原始对等端处，均匀地围绕P2P环境简单地散布命令不会更好地确保最后条件，所以必须以不同方式进行。

例如，可以在每个对等端Pj中实现可参数化的低复杂度的命令路由协议。为此，与对等端Pj相关联的设备D可以被布置为，通过至少一个启发式规则选择另一对等端Pj’。这样的启发式规则可以包括：选择最可能快速执行由命令定义的动作的对等端Pj’。例如，启发式规则可以声明，无论何时遇到对等端，并且该对等端拥有给定内容的副本，该对等端都应当优先接收针对该内容的剩余命令。作为另一示例，对等端可以对其遇到不具有特定内容的许多其他对等端进行监控。在这样的情况下，由对等端实现的另一启发式规则可以是，当两个对等端相遇时，遇到最多数目的不拥有特定内容的对等端的那一个对等端优先接收针对该内容的当前复制命令。

在变型中，设备D可以被布置为，命令其关联的对等端Pj将与给定内容有关、所选百分比的剩余命令传送至存储了该给定内容的永久(或不动)复制的至少一个所选其他对等端Pj’(这些对等端Pj’保证在能够本地使用相应命令之前不会盖写(或删除)该复制)。在这种情况下，每次对等端Pj遇到存储了相关内容的永久复制的另一对等端Pj’时，如果与所选百分比一致，则该对等端Pj自动向该另一对等端Pj’传送至少一个命令，否则(即，如果传送给存储了相关永久复制的对等端Pj’的命令的百分比超过所选百分比)，对等端Pj必须等待，直到遇到存储了相关非永久复制的对等端Pj’，以传送相关剩余命令。

将百分比设置等于100％，这确保了驻留在遇到具有永久复制的另一对等端Pj’的对等端Pj处的命令将被传送至该另一对等端Pj’，并该命令将保留在该另一对等端Pj’中，或该命令将保留在拥有相同永久复制的另一对等端Pj”中，直到执行为止。在多数情况下，这应当足以解决命令路由协议(或方案)被设计以针对的反常状态(pathology)。然而，在某些情况下，这可能导致命令在这些对等端处的累积(例如，如果到达具有永久复制的对等端的新命令的数目超过该对等端遇到其他对等端的速率)。通过设置该百分比在50％和100％之间，允许了避免上述情况中的大多数。从而，例如，可以选择百分比等于75％。

本发明示出了若干优点，特别地：

-允许补偿延迟的存在，该延迟的存在由现有技术的复制算法引起的，并使得收敛发生时滞，

-不需要对协议进行任何额外修改，并允许以分布式方式运行。

本发明不限于仅作为示例的上述方法、控制设备以及对等端(或无线通信设备)的实施例，但是本发明包括在随后的权利要求的范围内、本领域技术人员可以考虑到的所有备选实施例。

Claims (15)

1.一种用于控制在具有无线通信能力的对等端(Pj)之间的对等模式下的数据分发的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

i)为第一对等端(Pj)创建N个指令集合，每个集合要用于执行与所述数据有关的动作，并且在使用之后被删除，以及

ii)当所述第一对等端(Pj)不能在本地使用与所述数据有关的剩余指令集合时，从所述第一对等端(Pj)向至少一个第二对等端(Pj’)传送所述剩余指令集合中的至少一个剩余指令集合，以便所述第二对等端(Pj’)能够使用所述至少一个剩余指令集合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

当由协议指定时，创建N个指令集合；和/或

每次所述第一对等端(Pj)接收到其已向其他对等端(Pj’)请求的数据时，创建N个指令集合；和/或

每次所述第一对等端(Pj)向另一对等端(Pj’)请求数据时，即使所述另一对等端(Pj’)和/或进行请求的所述第一对等端(Pj)不拥有这些数据，也创建N个指令集合；和/或

遵照给定计数器的动态变化，采用先应式方式为所述第一对等端(Pj)创建N个指令集合，其中，给定计数器的动态变化取决于环境和/或特定程序。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述第二对等端(Pj’)接收到定义了与给定数据有关的动作的指令集合时，将接收到的指令集合添加至在本地定义了与相同的给定数据有关的相同动作的其他指令集合。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过至少一个启发式规则来选择所述第二对等端(Pj’)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述启发式规则包括：选择最可能快速执行由所述指令集合定义的动作的第二对等端(Pj’)。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤ii)中，所述第一对等端(Pj)将与给定数据有关的一定百分比的剩余指令集合传送至存储了所述给定数据的永久复制的至少一个第二对等端(Pj’)。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每个指令集合定义了选自至少包括以下在内的组的动作：

数据的复制、数据的删除、数据的替换、数据的修改。

8.一种用于控制在具有无线通信能力的对等端(Pj)之间的对等模式下的数据分发的控制设备(D)，其特征在于，所述控制设备(D)包括：

i)用于为第一对等端(Pj)创建N个指令集合的装置，每个集合要用于执行与所述数据有关的动作，并且在使用之后被删除，以及

ii)用于当所述第一对等端(Pj)不能在本地使用与所述数据有关的剩余指令集合时，从所述第一对等端(Pj)向至少一个第二对等端(Pj’)传送所述剩余指令集合中的至少一个剩余指令集合，以便所述第二对等端(Pj’)能够使用所述至少一个剩余指令集合的装置。

9.根据权利要求8所述的控制设备，其特征在于，

当由协议指定时，创建N个指令集合；和/或

每次与所述控制设备相关联的第一对等端(Pj)接收到其已向其他对等端(Pj’)请求的数据时，创建N个指令集合；和/或

每次与所述控制设备相关联的第一对等端(Pj)向另一对等端(Pj’)请求数据时，即使所述另一对等端(Pj’)和/或进行请求与所述控制设备相关联的第一对等端(Pj)不拥有这些数据，也创建N个指令集合；和/或

遵照给定计数器的动态变化，采用先应式方式为与所述控制设备相关联的第一对等端(Pj)创建N个指令集合，其中，给定计数器的动态变化取决于环境和/或特定程序。

10.根据权利要求8或9所述的控制设备，其特征在于，当所述第二对等端(Pj’)接收到定义了与给定数据有关的动作的指令集合时，将接收到的指令集合添加至在本地定义了与相同的给定数据有关的相同动作的其他指令集合。

11.根据权利要求8或9所述的控制设备，其特征在于，通过至少一个启发式规则来选择所述第二对等端(Pj’)。

12.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于，所述启发式规则包括：选择最可能快速执行由所述指令集合定义的动作的第二对等端(Pj’)。

13.根据权利要求8或9所述的控制设备，其特征在于，所述第一对等端(Pj)将与给定数据有关的一定百分比的剩余指令集合传送至存储了所述给定数据的永久复制的至少一个第二对等端(Pj’)。

14.根据权利要求8或9所述的控制设备，其特征在于，每个指令集合定义了选自至少包括以下在内的组的动作：数据的复制、数据的删除、数据的替换、数据的修改。

15.一种能够与其他对等端(Pj’)建立无线通信的对等端(Pj)，其特征在于，所述对等端(Pj)包括根据权利要求8至14之一所述的控制设备(D)。