專利名稱：在無線自組網(wǎng)中維護(hù)移動設(shè)備數(shù)據(jù)一致性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到由移動設(shè)備(如筆記本電腦，PDA,手機(jī))和數(shù)據(jù)服務(wù)器組成 的無線自組網(wǎng)絡(luò)，特別涉及到維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中移動設(shè)備上的數(shù)據(jù)和源服務(wù)器上的數(shù) 據(jù)相一致的方法。
背景技術(shù)：
無線自組網(wǎng)是由一組無線設(shè)備如筆記本電腦，PDA，手機(jī)等臨時組成的一個 動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，適用于野外軍隊作戰(zhàn)，搶險救災(zāi)等情況，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋不到 時仍然可以提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。為了加快數(shù)據(jù)訪問速度，移動設(shè)備往往將服務(wù)器上
的數(shù)據(jù)復(fù)制或緩存到本機(jī)上來使用。這樣帶來數(shù)據(jù)一致性的問題當(dāng)服務(wù)器上
的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，如何保證各設(shè)備的數(shù)據(jù)副本與原服務(wù)器上的數(shù)據(jù)的一致性 。特別是在無線環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)的任意移動，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牟粩嘧兓?，如何以較低 的代價來維護(hù)設(shè)備數(shù)據(jù)與源數(shù)據(jù)的一致性，是無線自組網(wǎng)要解決的一個重要問題。
目前，無線環(huán)境中大部分緩存一致性策略使用廣播的方式，由服務(wù)器周期 性等廣播更新的對象，移動節(jié)點(diǎn)接聽這些廣播并用來判定本地緩存的有效性。 這種方法在單跳網(wǎng)絡(luò)中十分有效，但是在移動自組網(wǎng)中，由于使用多跳通信， 服務(wù)器的廣播不能直接被所有節(jié)點(diǎn)收到，而且，廣播通信在多跳網(wǎng)絡(luò)中會消耗 大量網(wǎng)絡(luò)帶寬，造成通信瓶頸。因此，需要設(shè)計更有效的緩存一致性策略。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是針對無線自組網(wǎng)中使用廣播通信來維護(hù)數(shù)據(jù)一致性 帶來的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，提出了一種低通信開銷的維護(hù)數(shù)據(jù)一致性的方法。該方 法具有節(jié)能、快速和減少網(wǎng)絡(luò)通信量的特點(diǎn)。
本發(fā)明所述的在無線自組網(wǎng)中維護(hù)移動設(shè)備數(shù)據(jù)一致性的方法，無線自組
網(wǎng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)和一組移動終端(MT)設(shè)備組成， 一組移動終端相互連 接形成一個自組織網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括以下步驟
1) 數(shù)據(jù)服務(wù)器周期性地產(chǎn)生數(shù)據(jù)失效報告，數(shù)據(jù)失效報告的內(nèi)容包括了在 該周期內(nèi)被更新的數(shù)據(jù)對象的描述；
2) 每個移動終端在其本地存儲系統(tǒng)中存放一個數(shù)據(jù)失效報告(IR)隊列，用
于存放數(shù)據(jù)服務(wù)器最近產(chǎn)生的數(shù)據(jù)失效報告；
3) 當(dāng)用戶向某一移動終端產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)訪問請求，假設(shè)請求訪問數(shù)據(jù)項
4) 移動終端首先檢査本地存儲系統(tǒng)是否有該數(shù)據(jù)的副本，如果沒有被請求 的數(shù)據(jù)，會產(chǎn)生一個〈REQUEST， D》消息，并發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器，向其請求該數(shù) 據(jù)；
5) 若本地存儲系統(tǒng)中有請求的數(shù)據(jù)，移動終端檢査它是否已經(jīng)接收到最近 的數(shù)據(jù)失效報告，如果已經(jīng)接收到，說明數(shù)據(jù)已經(jīng)被驗證有效，可以直接使用 ;如果缺少某些項的數(shù)據(jù)失效報告，移動終端就產(chǎn)生一個〈REQUEST， TM〉消息， 其中的TM是所缺少的數(shù)據(jù)失效報告的時間戳的集合，并向數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)送；
6) 若數(shù)據(jù)服務(wù)器接收到〈REQUEST， Did〉消息，就返回一個〈REPLY， D^,〉消 息，并傳回所請求的數(shù)據(jù)的最新版本；若數(shù)據(jù)服務(wù)器接收到〈REQUEST， TM〉消息， 就返回一個〈REPLY， IRS〉消息，將所請求項的數(shù)據(jù)失效報告(IR)回傳給用戶；
7) 移動終端接受到〈REPLY, IRS〉消息，就將數(shù)據(jù)失效報告隊列填滿，并使 用這些數(shù)據(jù)失效報告來驗證本機(jī)數(shù)據(jù)的有效性；
8) 若某一移動終端接收到其他移動終端設(shè)備的消息，它僅作為路由器，轉(zhuǎn) 發(fā)其他移動終端的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提出一種基于"存儲-轉(zhuǎn)發(fā)"的方法來維護(hù)移動設(shè)備數(shù)據(jù)的一致性。 在這種機(jī)制中，數(shù)據(jù)服務(wù)器周期性地產(chǎn)生數(shù)據(jù)失效報告，并保存在本地存儲系 統(tǒng)中，移動設(shè)備協(xié)同地請求和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)失效報告，并使用一段時間內(nèi)最近收到 的失效報告來驗證數(shù)據(jù)一致性。


圖l是移動自組網(wǎng)的構(gòu)成示意圖
圖2是IR隊列的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是維護(hù)移動設(shè)備緩存一致性方法的移動終端(a)和數(shù)據(jù)服務(wù)器(b)流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖l是一個移動自組網(wǎng)的構(gòu)成示意圖。它由數(shù)據(jù)服務(wù)器和一組移動終端設(shè) 備組成。 一組移動終端(mobile terminal,簡稱為MT)相互連接形成一個自組 織網(wǎng)絡(luò)。每個移動終端都有數(shù)據(jù)路由的功能，可以為其他設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。基站
(Mobile Support Station,簡稱為MSS)是一個固定的訪問點(diǎn)，連接到外部的 有線網(wǎng)絡(luò)。基站可以看作是一個數(shù)據(jù)服務(wù)器，移動終端MT所有請求的數(shù)據(jù)都可 以從基站中取到。部分移動終端位于基站的通信范圍內(nèi)，它們可以與基站直接 通信。如果一個移動終端位于基站的通信范圍之外，它可以通過多跳通信方式， 利用其他終端進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而可以訪問到基站的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)在移動自組網(wǎng)中，保證移動設(shè)備的數(shù)據(jù)和源數(shù)據(jù)服務(wù)器上的 數(shù)據(jù)的A —致性。A —致性是指用戶獲取的數(shù)據(jù)距離它最近一次被更新的時間 不超過A。在這里，假設(shè)A4，是一個可以配置的參數(shù)。
數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS周期性地產(chǎn)生數(shù)據(jù)失效報告(Invalidation R印ort，簡稱 為IR)。假設(shè)預(yù)先設(shè)定的時間周期為L秒，則數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS每隔L秒產(chǎn)生一個數(shù) 據(jù)失效報告IR，數(shù)據(jù)失效報告IR的內(nèi)容包括了在這L秒里被更新的數(shù)據(jù)對象的描 述。具體操作為數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS檢查它的每一個數(shù)據(jù)對象，如果發(fā)現(xiàn)一個數(shù)據(jù) 對象在最近L秒時間內(nèi)被更新，則將該對象的ID及其更新時間寫進(jìn)數(shù)據(jù)失效報告 IR中。數(shù)據(jù)失效報告IR生成之后，會被存放在數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS的本地存儲系統(tǒng)
(例如硬盤和內(nèi)存)中，等待用戶來訪問。
每個移動終端MT在其內(nèi)存中存放一個數(shù)據(jù)失效報告IR隊列，可以設(shè)定隊列 的長度為K，用于存放數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS最近產(chǎn)生的K個IR?？梢允褂靡粋€環(huán)形數(shù)組 來實(shí)現(xiàn)該隊列，假設(shè)該數(shù)組的項為P。，Pi，…，PH，如圖2所示。使用一個指針指 向最近接收到的IR。如圖2所示，當(dāng)前指針指向P。。每隔L秒，指針會順時針方 向移動一格(移動到Pw的位置)，將所指向的新位置的數(shù)據(jù)項清空，并填入數(shù) 據(jù)服務(wù)器MSS最新產(chǎn)生的IR。如果一個數(shù)據(jù)失效報告IR隊列擁有了最近產(chǎn)生的K
個IR，它就可以使用這些IR來驗證自己數(shù)據(jù)的有效性，具體方法是，檢査移動 終端MT的每一個數(shù)據(jù)項，看它是否在這些IR中，如果一個數(shù)據(jù)的ID出現(xiàn)在某一 個IR中，說明它已經(jīng)被更新，從而該數(shù)據(jù)失效，設(shè)備會向數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS重新請 求該數(shù)據(jù)，否則認(rèn)為該數(shù)據(jù)有效，可以繼續(xù)使用。如果某個數(shù)據(jù)失效報告IR隊 列中缺少一個或幾個IR，則該設(shè)備向數(shù)據(jù)服務(wù)器請求缺少的IR，并將它們填滿IR 隊列后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性的驗證工作。 具體的步驟可以描述如下
1) 用戶產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)訪問請求，假設(shè)請求訪問數(shù)據(jù)項Did.
2) 移動終端MT首先檢查本地存儲系統(tǒng)是否有該數(shù)據(jù)的副本，如果沒有請求
的數(shù)據(jù)，會產(chǎn)生一個〈REQUEST， D^消息，并發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS，向其請求 該數(shù)據(jù)。
3) 若本地存儲系統(tǒng)中有請求的數(shù)據(jù)，移動終端MT檢查它是否已經(jīng)接收到最 近的K個IR，如果已經(jīng)接收到，說明數(shù)據(jù)已經(jīng)被驗證有效，可以直接使用。如果 缺少某些IR，移動終端MT就產(chǎn)生一個〈REQUEST， TM〉 (TM是所缺少的IR的時間戳 的集合)消息，并向數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS發(fā)送。
4) 若數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS接收到〈REQUEST, D^消息，就返回一個〈REPLY, Dtoa> 消息，并傳回所請求的數(shù)據(jù)的最新版本，若數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS接收到〈REQUEST, TM> 消息，就返回一個〈REPLY, IRS〉消息，將所請求的IR回傳給用戶。
5) 若移動終端MT接受到〈REPLY， IRS〉消息，就將IR隊列填滿，并使用這些 IR來驗證本機(jī)數(shù)據(jù)的有效性。
6) 若某一移動終端MT接收到其他移動終端MT的消息，它僅作為路由器，轉(zhuǎn) 發(fā)其他移動終端MT的數(shù)據(jù)。
維護(hù)數(shù)據(jù)一致性的程序同時在移動自組網(wǎng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器MSS和移動終端MT 上運(yùn)行，程序的流程圖可以用圖3來表示。其中圖3 (a)是移動終端流程圖，圖 3(b)數(shù)據(jù)服務(wù)器流程圖。
權(quán)利要求
1、一種在無線自組網(wǎng)中維護(hù)移動設(shè)備數(shù)據(jù)一致性的方法，無線自組網(wǎng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)和一組移動終端(MT)設(shè)備組成，一組移動終端(MT)相互連接形成一個自組織網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括以下步驟1)數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)周期性地產(chǎn)生數(shù)據(jù)失效報告(IR)，數(shù)據(jù)失效報告(IR)的內(nèi)容包括了在該周期內(nèi)被更新的數(shù)據(jù)對象的描述；2)每個移動終端(MT)在其本地存儲系統(tǒng)中存放一個數(shù)據(jù)失效報告(IR)隊列，用于存放數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)最近產(chǎn)生的數(shù)據(jù)失效報告(IR)；3)當(dāng)用戶向某一移動終端(MT)產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)訪問請求，假設(shè)請求訪問數(shù)據(jù)項Did；4)移動終端(MT)首先檢查本地存儲系統(tǒng)是否有該數(shù)據(jù)的副本，如果沒有被請求的數(shù)據(jù)，會產(chǎn)生一個<REQUEST，Did>消息，并發(fā)送給數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)，向其請求該數(shù)據(jù)；5)若本地存儲系統(tǒng)中有請求的數(shù)據(jù)，移動終端(MT)檢查它是否已經(jīng)接收到最近的數(shù)據(jù)失效報告(IR)，如果已經(jīng)接收到，說明數(shù)據(jù)已經(jīng)被驗證有效，可以直接使用；如果缺少某些項的數(shù)據(jù)失效報告(IR)，移動終端(MT)就產(chǎn)生一個<REQUEST，TM>消息，其中的TM是所缺少的數(shù)據(jù)失效報告(IR)的時間戳的集合，并向數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)發(fā)送；6)若數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)接收到<REQUEST，Did>消息，就返回一個<REPLY，Ddata>消息，并傳回所請求的數(shù)據(jù)的最新版本；若數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)接收到<REQUEST，TM>消息，就返回一個<REPLY，IRS>消息，將所請求項的數(shù)據(jù)失效報告(IR)回傳給用戶；7)移動終端(MT)接受到<REPLY，IRS>消息，就將數(shù)據(jù)失效報告(IR)隊列填滿，并使用這些數(shù)據(jù)失效報告(IR)來驗證本機(jī)數(shù)據(jù)的有效性；8)若某一移動終端(MT)接收到其他移動終端(MT)的消息，它僅作為路由器，轉(zhuǎn)發(fā)其他移動終端設(shè)備(MT)的數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在無線自組網(wǎng)中維護(hù)移動設(shè)備數(shù)據(jù)一致性的方法， 其特征在于步驟l)的過程是-數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)檢查它的每一個數(shù)據(jù)對象，如果發(fā)現(xiàn)一個數(shù)據(jù)對象在最 近的一個周期內(nèi)被更新，則將該對象的ID及其更新時間寫進(jìn)數(shù)據(jù)失效報告(IR) 中，數(shù)據(jù)失效報告(IR)生成之后，會被存放在數(shù)據(jù)服務(wù)器(MSS)的本地存儲系 統(tǒng)中，等待用戶來訪問。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在無線自組網(wǎng)中維護(hù)移動設(shè)備數(shù)據(jù)一致性的方法，其特征在于步驟2)中是使用一個環(huán)形數(shù)組來實(shí)現(xiàn)該隊列數(shù)據(jù)失效報告(IR) 隊列。
全文摘要
本發(fā)明公開了在一種無線自組網(wǎng)中維護(hù)移動設(shè)備數(shù)據(jù)一致性的方法，其基于“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”的方法來維護(hù)移動設(shè)備數(shù)據(jù)的一致性，在該方法中，數(shù)據(jù)服務(wù)器周期性地產(chǎn)生數(shù)據(jù)失效報告，并保存在本地存儲系統(tǒng)中，移動設(shè)備協(xié)同地請求和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)失效報告，并使用一段時間內(nèi)最近收到的失效報告來驗證數(shù)據(jù)一致性。該方法的網(wǎng)絡(luò)通信開銷比較低，具有節(jié)能、高效的特點(diǎn)。
文檔編號H04L1/00GK101170384SQ20071019064
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者司春鋒, 琦 呂, 李文中, 陸桑璐, 陳道蓄 申請人:南京大學(xué)