[发明专利]一种数据下载方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种数据下载方法及系统。

背景技术

近年来，手机和平板电脑等智能移动设备广泛地渗入进人们的日常生活中，以及移动（蜂窝网）用户越来越渴望随时随地接入互联网，这两方面的因素导致蜂窝网的流量暴增。蜂窝网运营商预测从2009年到2014年，全球的蜂窝网流量将提升39倍，届时流量将达到3.6艾字节每月。带宽的需求量将远远超出现有的3G和4G标准所能提供的量。因此蜂窝网将超负荷运行，且服务质量也将恶化。为了缓解蜂窝网络拥挤问题，研究者和网络提供商已尝试将蜂窝网络的流量卸载给基于WiFi的无线局域网和微微网（Femtocell）。然而，由于覆盖面有限，以及安装和维护成本高，导致这些网络未能被广泛应用。有研究工作指出蜂窝网络的流量具有较大的重复性，在基站上缓存一些被下载的内容可以降低40%的基站与Internet之间的流量。但这种机制无法减少基站与移动设备之间的流量。

移动设备上存在很多的非实时应用，如热门视频和音乐文件的下载，软件更新等。有学者利用这些应用的延迟容忍特性设计蜂窝网络流量卸载机制。他们提出在移动设备上缓存已下载的内容，并通过移动设备之间相遇时的机会通信进行内容共享，进而达到减少直接通过蜂窝网下载的数据量，这类机制被称为基于机会网络的协作下载机制。可以设想这样一个场景，YouTube和优酷等网站上的热门视频内容每天可能被移动设备访问成千上万次。如果这些数据都通过蜂窝网络下载（如图1（a）所示），则将消耗大量的带宽。基于机会网络的协作下载机制，借助移动设备之间形成机会网络，进行卸载下载，如图1（b）所示，首先，服务器将某个热门的视频有选择地发送给一些移动设备。然后，当移动设备相遇时，拥有该视频的移动设备将把该视频传输给它的邻居。通过这样的机会通信，该视频从开始的几个源设备逐渐地传播到所有的移动设备。最近的一些研究工作显示基于机会网络的协作下载机制能够有效地减少蜂窝网的流量开销。

然而，现有的基于机会网络的协作下载机制都简单地假设被下载内容的数据量很小，在数据分发过程中将内容作为一个整体进行传输，且认为在任意一次相遇时该内容能够被完整地传输。这些假设在过去可能是成立的，但由于近年来Internet上各种热门内容的数据量大小不断增加，这些假设已经变得不合理。例如，在2010年，YouTube上每天最热门的视频片段的平均大小已超过10MB。又如，2012年，iTunes上下载量排名前20的软件的平均大小接近300MB。以蓝牙2.0为例，其最大吞吐量为100KB/s，传输30MB的内容至少需要5分钟。另一方面，由于人的移动性和机会网络中使用的无线通信技术的短距离特点，使得人们每次相遇的时长比较短。通过分析一次国际学术会议中，与会人员的移动设备之间的相遇数据，发现60%的相遇持续时间低于8秒，接近80%的相遇持续时间低于2分钟。综合上述两方面的现实情况，不难看出现有基于机会网络的协作下载机制的假设已经变得不成立了。因此，在实际应用中，现有的协作下载机制难以达到它们所声称的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种数据下载方法及系统，减少蜂窝网络的数据流量。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种数据下载方法，用于从蜂窝网下载数据，包括:

步骤a，蜂窝网的内容服务器将要下载的原始数据分成多个原始数据分片，对每个所述原始数据分片进行随机线性编码，得到多个编码分片，每个编码分片都包含所有原始数据分片的部分信息；

步骤b，要下载所述原始数据的第一智能移动设备从蜂窝网的内容服务器下载所述原始数据的部分编码分片；

步骤c，所述第一智能移动设备通过近距离通信，从具有所述原始数据的编码分片的至少一个第二智能移动设备处获取所述原始数据的剩余编码分片，所述剩余编码分片与所述部分编码分片构成所述原始数据的全部编码分片，所述第二智能移动设备事先从蜂窝网的内容服务器下载所述原始数据的部分编码分片并存储，且所述第二智能移动设备所下载的部分编码分片不同于所述第一智能移动设备所下载的部分编码分片；

步骤d，所述第一智能移动设备对获得的所述原始数据的全部编码分片进行随机线性解码，恢复出所述原始数据。

进一步地，上述数据下载方法还可具有以下特点，步骤b包括：

设所述原始数据的原始数据分片的总个数为M，m为所述第一智能移动设备已经下载的原始数据分片个数，T为预设的总下载延迟，T′为剩余下载时间；