[发明专利]一种文件协同下载方法及系统

权利要求书

1.一种文件协同下载方法，其特征在于，包括：

第一节点向多个邻居节点发送协同发现请求报文，以及接收一个以上的邻居节点根据所述协同发现请求报文发送的响应报文；

所述第一节点根据所述响应报文，获取发送所述响应报文的邻居节点的标识，向与所述邻居节点的标识对应的邻居节点发送测试文件下载请求报文；

在至少一个邻居节点根据所述测试文件下载请求报文下载测试文件后，所述第一节点接收一个以上的邻居节点发送的测试文件下载响应报文；

所述第一节点从发送所述测试文件下载响应报文的邻居节点中选择预设N个邻居节点作为协同节点，并与所述协同节点交互完成文件下载；

其中，所述第一节点向多个邻居节点发送协同发现请求报文包括：

第一节点向多个邻居节点发送协同发现请求报文PDREQ，所述PDREQ包括源节点地址SR、请求标识REQID以及请求广播范围RBR；

相应地，接收一个以上的邻居节点根据所述协同发现请求发送的响应报文，包括：

在邻居节点接收到第一节点发送的PDREQ之后，邻居节点比较该PDREQ中的REQID值与本地保存的REQID值的大小，在确定本地保存的REQID值小于该PDREQ中的REQID值，且节点当前剩余电量大于第一阈值、节点当前网络负载小于第二阈值时，向第一节点发送响应报文PDREP，第一节点接收该邻居节点发送的响应报文PDREP，所述PDREP包括节点地址PR、响应标识REPID和源节点地址SR；

其中，当某个邻居节点接收到第一节点发送的PDREQ时，该邻居节点判断RBR值是否大于0，若大于0，则该邻居节点将该PDREQ中的RBR值减1，并将该PDREQ发生给该邻居节点的多个邻居节点；

所述第一节点根据所述响应报文，获取发送所述响应报文的邻居节点的标识，向与所述邻居节点的标识对应的邻居节点发送测试文件下载请求报文包括：

第一节点根据所述响应报文，获取发送所述响应报文的邻居节点的标识，向与所述邻居节点的标识对应的邻居节点发送测试文件下载请求报文FDREQ；所述FDREQ包括文件位置FL、下载字节范围DBR、源节点地址SR、请求标识FDREQID以及标志位Flag；其中，测试文件下载请求报文的Flag为0；

其中，第一节点与所述协同节点交互完成文件下载包括：

在每个协同节点接收到第一节点发送的标志位为非0的FDREQ之后，每个协同节点使用各自的蜂窝数据网向外部服务器请求要下载的文件片段，其中每个协同节点需要下载的文件片段范围由下式确定，其中L_f为第一节点需要协同下载的文件长度，L_j为每个协同节点应该下载的文件长度，u_j为每个协同节点的效用值，m为协同节点的个数；

当协同节点下载完毕后将文件片段通过无线连接传输至第一节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在至少一个邻居节点根据所述测试文件下载请求报文下载测试文件后，所述第一节点接收一个以上的邻居节点发送的测试文件下载响应报文包括：

在至少一个邻居节点根据所述测试文件下载请求报文下载测试文件之后，至少一个邻居节点向第一节点发送测试文件下载响应报文FDREP，所述第一节点接收一个以上的邻居节点发送的测试文件下载响应报文FDREP，所述FDREP包括下载测试文件所用时间t、节点当前剩余电量r以及节点地址PR。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一节点接收一个以上的邻居节点发送的测试文件下载响应报文还包括：

第一节点在接收所述一个以上的邻居节点发送的FDREP时，第一节点记录每个节点到第一节点的传输延时t_d。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一节点从发送所述测试文件下载响应报文的邻居节点中选择预设N个邻居节点作为协同节点包括：

第一节点根据发送所述测试文件下载响应报文的邻居节点中的每个节点下载测试文件所用时间t、节点当前剩余电量r以及节点到第一节点的传输延时t_d，采用遗传算法从发送所述测试文件下载响应报文的邻居节点中选择预设N个邻居节点作为协同节点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一节点根据发送所述测试文件下载响应报文的邻居节点中的每个节点下载测试文件所用时间t、节点当前剩余电量r以及节点到第一节点的传输延时t_d，采用遗传算法从发送所述测试文件下载响应报文的邻居节点中选择预设N个邻居节点作为协同节点包括：

S11.种群初始化：将发送所述测试文件下载响应报文的邻居节点添加到集合J中，初始化染色体种群个数为N₁，其值为 集合J中节点的个数，每条染色体含有的基因个数n∈[1，N₁]且n均不相同，每条染色体内所含节点不重复，以每条染色体中所包含的基因序列作为要选择的协同节点集合；

S12.评价：适应度值为染色体内所含节点从下载到传输测试文件分片到第一节点所需的最大时间，此步骤分为以下三个子过程：

S121.计算J内的每个节点的效用值u_i，效用值u_i的计算如下：

u_i＝w_s·s_i+w_r·r_i

s_i表示节点i当前的下载速度，根据节点i下载测试文件所需时间t_i以及所下载测试文件长度l计算得出，w_s表示节点下载速度所占的权重，r_i为节点当前剩余电量，w_r为节点剩余电量权重，w_s+w_r＝1，w_s、w_r>0；

S122.在效用值u_i的基础上计算每个节点应该下载的文件长度L_i，如下:

这里L表示第一节点需要下载的文件的长度，n是当前染色体内所含节点的个数；

S123.根据s_i，L_i，t_d估算出每个节点各自的T_i，T_i表示节点i从下载到传输文件分片到第一节点所需要的时间，取max{T₁,T₂....T_n}作为当前染色体的适应度值；

S13.交叉，使用单点交叉来产生两条新的染色体；

S14.变异；

S15.精英保留策略：引入精英保留策略来保存当前最优的个体到下一代中；

S16.终止条件：给定预设迭代次数作为算法结束的条件。