异构移动终端能量感知的P2P数据共享机制

1、异构移动终端能量感知的P2P数据共享机制 异构移动终端能量感知的P2P数据共享机制 摘 要：针对现有P2P数据共享网络中存在的移动终端异构性这一问题，提出一种异构移动终端能量感知的P2P数据共享机制。该机制在判断移动终端类型的同时引入能量感知模块，用于预测终端的剩余能量，在此根底上，根据网络环境的变化动态地调整数据的共享策略。仿真实验说明，该机制能够有效提高移动终端的能量利用率，平衡终端的负载，延长数据共享时间，从而提高数据分发成功率。在保持文件高可用性的前提下，平均减少15%的终端能耗。 关键词： 数据共享；终端异构性；对等网络；能量感知；负载均衡 中图分类号： TP393 文献标志码：A

2、0 引言 随着移动互联网的开展，传统的无线移动网络已经得到了改良，3G、WiFi、WiMax网络相继出现。 终端的性能得到提高， 终端与移动电脑之间的通信成为可能1-2。无线移动网络环境下的对等网络技术作为当今最流行的网络技术之一，已经得到了广泛的应用，特别是在分布式计算、文件存储及共享【3】、流媒体直播以及点播【4】等领域。本文关注的是文件存储和共享局部，前人已经做了相关研究【5】，考虑到无线移动P2P网络的不稳定性，需要在网络中引入冗余数据来增加文件的下载成功率。目前应用较多的两种数据冗余策略为：复制策略6-7和分片冗余策略8-9。 考虑到无线移动P2P网络中终端的异构性10-11，单纯应

3、用复制或者分片冗余策略并不能满足网络的需求。终端的异构性是指移动P2P网络环境下，一方面终端的类型存在差异，处理能力、存储容量及能量供应方式不尽相同；另一方面同一类型的终端也存在着能量差异。这两类差异造成了网络中处理能力弱、能量低的终端容易成为瓶颈，造成整个文件共享网络的瘫痪，因此考虑终端的异构性，设计能量高效利用、负载均衡的数据共享机制，从而延长文件的共享时间具有相当重要的理论意义和实用价值。 本文考虑终端的异构性，提出一种异构移动终端能量感知的数据共享机制，在无线移动P2P网络环境下具有良好的使用性能。该机制假设在网络中同时存有文件副本和文件分片两类共享数据。文件副本经过分发，优先存储在不

4、考虑能量消耗的终端，同时在 终端应用能量预测机制，使文件分片优先存放在未来一段时间内能耗低的终端，延长能耗高的终端的活动时间，延长共享网络的工作时间。 1 P2P网络中的数据冗余策略 为了克服P2P网络环境的异构性和节点的不稳定性带来的不利影响，几乎所有的P2P网络都提供了相应的数据冗余策略以提高数据可用性。比拟常见的两种冗余策略为：复制和分片冗余。 复制是最简单的冗余策略，数据共享网络中假设干个不同文件的副本存放在相互独立的节点上，当有节点要求下载某个文件时，运行哈希函数查找该文件的索引节点，获得相应的索引信息，通过索引找到保存有该文件的节点，完成文件的下载过程，下载的文件被自动设为共享文件

5、，以供随后的下载。复制策略存在的问题显而易见。随着下载次数的增加，网络中文件副本的数量越来越多，形成很多冗余数据，既占用资源又损耗能量，而且复制策略也没有考虑到节点的工作状态的不确定性，某些节点退出共享网络后，可能会造成某些文件永远不可被下载的后果。 针对复制策略存在的问题，分片冗余策略对其进行了改良，考虑到节点状态的不确定性以及负载的均衡性，将需要共享的文件分成假设干个文件分片，利用网络编码技术12-13，将这些分片进一步编码，形成更多的编码分片，随机均匀地分布在网络中，获得分片的节点将相关信息注册到其索引节点上。当网络中的节点请求下载该文件时，访问索引节点，获得存有文件分片的节点信息，之后

6、在这些节点上下载文件分片，最后在请求节点重组该分片。分片冗余策略的缺点是对网络资源有一定的浪费，下载过程会伴有过多的文件分片分发过程。 上述两种策略优点突出，然而也都存在着自身的问题，考虑到无线移动P2P网络的高动态性，网络中节点的异构性，单纯应用复制或者分片冗余策略，很难保证文件共享过程的高效性，而且没有考虑到节点的能量问题，容易造成节点能量过低，共享网络陷入瘫痪状态。 2 能量感知的数据共享机制 2.1 网络模型与相关假设 本文考虑的无线移动P2P网络中终端的异构性问题：网络中通信终端的类型不一致，同一类型终端的剩余能量也不同。网络中会包括不考虑能量消耗、处理能力强、存储空间大的终端，例如

7、接有外接电源的笔记本电脑；也存在能量相对短缺、处理能力弱、存储空间小的终端，例如移动 。如按传统的文件共享机制，平等地利用这些终端来进行文件共享而不考虑上述因素，会造成能力较强终端的利用率过低，而另一些能力较弱的终端提前停止工作，导致整个数据共享网络提前停止工作，数据无法继续下载。 2.3 混合数据共享策略 利用2.2节中的方法，令网络中的共享数据分布得更合理，文件副本尽量分布在不考虑能量消耗的U上，文件分片尽量在C上共享，延长共享网络的工作时间。下面描述数据共享过程。 传统的数据共享策略，不管是应用了复制策略还是分片冗余策略，都有各自的优点和局限性，考虑混合使用复制和分片冗余两种数据冗余策略

8、，形成一个更高效的数据共享策略，以适应无线移动P2P网络环境和终端的异构性特点。传统的数据共享策略大致分成三个模块：注册模块、请求模块和维护模块。本文设计的数据共享机制也遵循此三个模块进行设计。 2.3.1 注册模块 4 结语 本文提出了一种异构移动终端能量感知的P2P数据共享机制EADS，进一步优化了文件共享网络中的相关算法。考虑到无线移动网络环境下终端的异构性问题，调整冗余数据的存储位置，解决了文件共享过程中负载均衡问题，充分发挥各终端的能力，延长文件共享网络的工作时间。本文没有考虑到无线移动网络的垂直切换问题，有待进一步的研究，应用的网络编码技术的性能也有待提高。下一步的研究方向为设计新

9、型的编码方法及在融入无线网络的垂直切换技术，到达不同网络环境下的终端间高效共享数据的目的。 参考文献： 【1】罗军舟， 吴文甲， 杨明. 移动互联网：终端、网络与效劳J.计算机学报，2021，34：2029-2051. 【2】SHAFIEE K， ATTAR A， LEUNG V. Optimal distributed vertical handoff strategies in vehicular heterogeneous networks J.IEEE Journal on Selected Areas in Communications， 2021， 29：534-544. 【3】H

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