專利名稱：在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中基于動(dòng)態(tài)內(nèi)容的組播路由的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和方法，用于向無線裝置用戶提供可縮放的和有效的信息服務(wù)。尤其是，本發(fā)明涉及用于移動(dòng)裝置用戶的動(dòng)態(tài)內(nèi)容驅(qū)動(dòng)組播系統(tǒng)和方法，由此，根據(jù)內(nèi)容而經(jīng)由所述系統(tǒng)路由信息。
背景雖然已經(jīng)進(jìn)行了有關(guān)在網(wǎng)絡(luò)層支持終端移動(dòng)性的大量工作(例如，移動(dòng)因特網(wǎng)協(xié)議(IP)、移動(dòng)異步傳輸模式(ATM)、3GPP(ThirdGeneration Partnership Project，第三代伙伴計(jì)劃))，然而結(jié)合現(xiàn)有因特網(wǎng)服務(wù)模型所得到的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連通性解決方案(例如，傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)、超文本傳輸協(xié)議(http)、搜索引擎、web門戶(web portal)，等等)并未適當(dāng)?shù)亟鉀Q向移動(dòng)用戶提供可縮放且有效的信息服務(wù)的更為基本的問題。對(duì)移動(dòng)用戶的信息傳遞由于以下的幾個(gè)因素而在本質(zhì)上不同于傳統(tǒng)的web服務(wù)。
一，移動(dòng)用戶需要不依賴于數(shù)據(jù)所駐留位置的相關(guān)實(shí)時(shí)信息(而不是與指定網(wǎng)絡(luò)地址的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信)。在很多應(yīng)用中，移動(dòng)用戶和其他網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信將基于“信息親緣關(guān)系(information affinity)”，而不需先知道通信方的物理地址。
二，在移動(dòng)計(jì)算環(huán)境中，信息等待時(shí)間特別重要，因?yàn)楹芏嘣O(shè)想的應(yīng)用都被嵌入日常生活活動(dòng)中。與可以容忍較長(zhǎng)等待時(shí)間的、從有線網(wǎng)絡(luò)裝置瀏覽網(wǎng)頁(yè)的情況相反，所述系統(tǒng)必須能夠在幾秒內(nèi)傳遞人們想要的信息。
三，在移動(dòng)應(yīng)用中用戶環(huán)境尤為重要。影響所傳遞的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)細(xì)節(jié)的因素包括訂戶位置、使用模式、其他開放式應(yīng)用、終端性能、可用連接帶寬及費(fèi)用等。
四，無線裝置將定期改變其附接到該網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際點(diǎn)。這意味著，所述網(wǎng)絡(luò)必須支持通過新的接入點(diǎn)來動(dòng)態(tài)地重新建立連通性的性能，而不會(huì)由于超時(shí)服務(wù)機(jī)制、服務(wù)網(wǎng)關(guān)中的改變等等來丟失會(huì)話或應(yīng)用級(jí)服務(wù)。
五，移動(dòng)或無線應(yīng)用可以包括激增的場(chǎng)景(諸如傳感器陣列或者甚至是帶有很多裝置的家庭網(wǎng)絡(luò))，其中信息模型包括提供者和消費(fèi)者的靈活匹配(而不是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連通性)。在這種情況下，出于對(duì)可縮放性和復(fù)雜性的考慮，指配全局IP地址和使用傳統(tǒng)服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議來達(dá)到每個(gè)無線裝置可能是人們所不想要的，或者是行不通的，這就激發(fā)了對(duì)可替換網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模型的需求。
第一代移動(dòng)信息服務(wù)是基于那些通過無線分組數(shù)據(jù)鏈路被訪問的熟悉的web技術(shù)的適配，所述無線分組數(shù)據(jù)鏈路是諸如蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)(CDPD)、通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)或802.11b。(802.11指的是由IEEE為無線局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)所開發(fā)的一系列規(guī)范)。802.11b是802.11的一個(gè)擴(kuò)展，其適用于無線LAN且在2.4GHz帶寬中提供11Mbps的傳輸(可回退到5.5，2和1Mbps)。)在某些情況中，專有網(wǎng)關(guān)協(xié)議(諸如無線應(yīng)用協(xié)議(WAP))已被設(shè)計(jì)成使傳統(tǒng)web服務(wù)適合于帶寬有限的無線信道的手段。例如，見所述WAP2.0技術(shù)規(guī)范，其可從www.wapforum.org的WAP論壇上得到。由于在上面提到的一個(gè)或多個(gè)因素所造成的性能或使用的限制，而使所得到的服務(wù)只取得有限的市場(chǎng)接收度。這里基本的問題是試圖利用可得到的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(例如，http，TCP/IP)來提供適應(yīng)于移動(dòng)終端性能的實(shí)時(shí)、位置相關(guān)信息。用戶反饋指示用在有線因特網(wǎng)中的熟悉的web瀏覽模型并不適合于那些打算實(shí)時(shí)地方便日常生活活動(dòng)的移動(dòng)裝置。對(duì)于通過象TCP/IP這樣的傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議接入的集中化處理網(wǎng)關(guān)和移動(dòng)服務(wù)門戶，已經(jīng)報(bào)告了嚴(yán)重的性能問題(諸如頻繁的會(huì)話超時(shí))。
長(zhǎng)期以來，已經(jīng)將基于組播的“發(fā)布-預(yù)訂”信息服務(wù)模型認(rèn)作是對(duì)上面的某些問題的潛在解決方案，因?yàn)樵摲椒ū苊饬藢?duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供一個(gè)內(nèi)在分布式和多點(diǎn)式信息檢索的解決方案的低效性。IP組播已被推薦作為有效地通過因特網(wǎng)進(jìn)行組播的手段，并且代表朝著解決所述移動(dòng)信息服務(wù)問題的方向所邁出的重要一步。然而，雖然IP組播針對(duì)有效組播路由的問題，但是它仍未解決如何把信息映射到邏輯組播“信道”上的更重要的問題。已經(jīng)有一些利用組播的商業(yè)解決方案(例如，TibcoTMSoftwareInc.，3165Porter Drive，Palo Alto，CA 94304)，但是，把信息映射到組播信道的一個(gè)線性列表的關(guān)鍵過程仍是一個(gè)基本的縮放性瓶頸。雖然IP組播解決了所述問題的一個(gè)重要部分，但是其價(jià)值被下述事實(shí)從根本上限制了，即終端用戶必須先知道與每個(gè)組播信道相關(guān)的語義(semantic)。由于組播信道的一維性，這種語義映射經(jīng)常是不精確的并且需要在接收機(jī)中進(jìn)行額外的過濾，以把信息減少到該請(qǐng)求所需要的程度。所述方法需要復(fù)雜的、專用邏輯來把信息映射到信道。這也是網(wǎng)絡(luò)和終端CPU資源的潛在的浪費(fèi)，對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)和用電池供電的移動(dòng)裝置來說這是個(gè)嚴(yán)重的問題。
發(fā)明概述隨著在過去十年期間所明確表述的“移動(dòng)因特網(wǎng)”的設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)，對(duì)于更多的可縮放的和有效的移動(dòng)基本設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的需求正在逐漸增加。本發(fā)明把移動(dòng)信息服務(wù)范例從面向連接的單播網(wǎng)絡(luò)模型改為利用所謂“內(nèi)容路由”技術(shù)的動(dòng)態(tài)的內(nèi)容驅(qū)動(dòng)組播模型。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，這通過按以下方式來實(shí)現(xiàn)，即把內(nèi)容路由中間件框架疊放在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)層之上，以提供所謂的“語義套接字(semantic socket)”層服務(wù)作為移動(dòng)應(yīng)用的新種類的開發(fā)接口。將本發(fā)明的方法作為一個(gè)覆層而部署在現(xiàn)有的、已部署技術(shù)上便允許快速和分階段的展開(roll-out)?？商鎿Q地，一種更加完整的解決方案由IP路由和語義路由共存的雙堆棧路由器組成。然而概念上，內(nèi)容路由與IP路由處在相同的級(jí)別。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1示出了對(duì)本發(fā)明的語義組播網(wǎng)絡(luò)的概覽。
圖2示出了本發(fā)明的內(nèi)容組播移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的、端對(duì)端協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖3示出了基于樹結(jié)構(gòu)的XML分類器的內(nèi)容路由過程的一個(gè)例子。
圖4示出了對(duì)路由器資源簡(jiǎn)檔的一個(gè)集合的概述。
圖5示出了根據(jù)內(nèi)容和語義簡(jiǎn)檔做出選擇性的路由判定的例子。
圖6示出了語義組播路由器的軟件體系結(jié)構(gòu)和接入點(diǎn)的一個(gè)例子。
圖7示出了SemLinkTM協(xié)議堆棧的一個(gè)例子。
圖8示出了本發(fā)明內(nèi)容組播移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的硬件體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述在下述的詳細(xì)描述中，為了讓人們徹底理解本發(fā)明，闡述了大量關(guān)于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法及本發(fā)明的所述系統(tǒng)和方法能夠運(yùn)行的環(huán)境的具體細(xì)節(jié)等。然而，很顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，不需這種具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明。在其他例子中，為避免不必要地模糊了本發(fā)明的主題，沒有詳細(xì)示出公知的部件、結(jié)構(gòu)、和技術(shù)。人們應(yīng)該明白這些例子都是示例性的。可以想到，還有其它的在本發(fā)明范圍內(nèi)的方法和系統(tǒng)。而且，為了簡(jiǎn)化描述，在附圖和說明書中用相同的參考數(shù)字表示相同的部件。
本發(fā)明是一種基于所謂“語義路由”技術(shù)的動(dòng)態(tài)內(nèi)容驅(qū)動(dòng)組播模型。根據(jù)本發(fā)明，網(wǎng)絡(luò)單元(接入點(diǎn)，路由器，等等)根據(jù)內(nèi)容描述符而不是實(shí)際的IP地址來路由分組，其目的是根據(jù)生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的內(nèi)容親緣關(guān)系而直接傳遞信息，所述內(nèi)容描述符是基于分級(jí)組織的本體(ontology)或分類(taxonomy)。這可以通過把內(nèi)容路由中間件框架疊放在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)層之上來提供一種所謂的“語義套接字”層服務(wù)，作為用于移動(dòng)應(yīng)用的新種類的開發(fā)接口?？商鎿Q地，一種更為完整的解決方案由IP路由和語義路由共存的雙堆棧路由器組成。
信息提供者通過發(fā)出附帶在結(jié)構(gòu)化框架中描述分組內(nèi)容的頭標(biāo)的分組，來“發(fā)布”其內(nèi)容。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述頭標(biāo)用可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)來表示。在該實(shí)施例中，終端用戶通過訪問所述網(wǎng)絡(luò)、用一個(gè)XML“興趣簡(jiǎn)檔(interest-profile)”來“預(yù)訂”?？商鎿Q地，利用網(wǎng)絡(luò)界的語言來表示所述興趣簡(jiǎn)檔，所述語言是諸如舉例而言，(但不限于)Java或lisp，或活動(dòng)聯(lián)網(wǎng)界中所慣用的語言，諸如PLAN或Netscript。
語義路由器聚集了興趣簡(jiǎn)檔并與相鄰的路由器交換信息，以創(chuàng)建用來轉(zhuǎn)發(fā)流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分組的“內(nèi)容路由表”。此內(nèi)容路由范例固有地是面向組播的，但與傳統(tǒng)的IP組播不同，組播樹是在一個(gè)分組一個(gè)分組的基礎(chǔ)上被動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的并且不涉及靜態(tài)信道映射。這種網(wǎng)絡(luò)適合用于邏輯服務(wù)，其中終端用戶的興趣隨著時(shí)間、地點(diǎn)而改變，并且信息傳輸需要是由內(nèi)容而不是由給定的實(shí)際地址驅(qū)動(dòng)的。例如，對(duì)用戶的實(shí)際位置敏感的興趣將是改變簡(jiǎn)檔的主要原因。取決于位置的興趣的一個(gè)例子可以是用戶想要購(gòu)買在特定價(jià)格范圍內(nèi)的給定物品。駕駛方向的“遠(yuǎn)途”興趣是到有所述物品(item)出售的大型購(gòu)物中心。一旦在該購(gòu)物商場(chǎng)的里面，則所述“中程(medium-range)”興趣是提供有所述物品出售的店鋪清單，以及他們的當(dāng)前價(jià)格、特殊報(bào)價(jià)等等。在進(jìn)入店鋪后，“短程(short-range)”興趣是要定位該商品所處的樓層、通道等。在該應(yīng)用中，除了被傳遞以匹配那個(gè)需求的信息外，除非被用戶改變，否則用戶的‘興趣’不被改變，即，“在我周圍5英里的咖啡店”。然而，用戶的簡(jiǎn)檔可以改變。例如，如果用戶正在汽車中駕駛，他們可能會(huì)持續(xù)地想要尋找“在我周圍5英里的咖啡店”或者對(duì)其感興趣，然而“在我周圍5英里”將隨著用戶繼續(xù)駕駛而改變，這樣，則用戶的簡(jiǎn)檔將用新的位置信息更新。在用戶裝配有全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)的情況下，所述傳遞機(jī)制能夠通過檢測(cè)到那個(gè)用戶已經(jīng)進(jìn)入購(gòu)物商場(chǎng)、或是進(jìn)入該購(gòu)物商場(chǎng)中的特定店鋪而自動(dòng)調(diào)整信息級(jí)別(level)?？商鎿Q地，代替利用用戶的GPS接收機(jī)來檢測(cè)用戶的位置，本發(fā)明可以把標(biāo)記無線內(nèi)容消費(fèi)者位置的功能委托給接入點(diǎn)無線基站。微蜂窩系統(tǒng)的粒度可以是1/2英里半徑范圍，這足以滿足位置相關(guān)查詢(LDQ)，諸如舉例而言“在我周圍5英里的咖啡店”。
本發(fā)明滿足了移動(dòng)應(yīng)用的實(shí)時(shí)要求，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)直接連接了信息生產(chǎn)者和消費(fèi)者，而沒有類似在當(dāng)前web中使用的搜索引擎的等待時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)支持上下文感知和信息的不同性質(zhì)(heterogeneity)，因?yàn)榻K端用戶能夠?qū)⑴d趣簡(jiǎn)檔作為位置、使用模式和終端性能的函數(shù)而動(dòng)態(tài)地改變。在應(yīng)用級(jí)別容易處理終端的移動(dòng)性，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)服務(wù)不再是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的面向連接的，并且在重新附接至一個(gè)新的接入點(diǎn)后，會(huì)話可以僅僅通過更新所述用戶簡(jiǎn)檔(其包括用戶的當(dāng)前物理位置)而重新開始。本發(fā)明的內(nèi)容組播方法是可縮放的，因?yàn)榉旨?jí)XML簡(jiǎn)檔能被有效地聚集成一個(gè)獨(dú)立于用戶數(shù)的精簡(jiǎn)表示。內(nèi)容處理在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上分布地進(jìn)行，從而消除了由集中式門戶、移動(dòng)網(wǎng)關(guān)等所引起的等待時(shí)間和通信瓶頸。除了良好的縮放外，本發(fā)明的所述內(nèi)容組播方法啟用了一新種類的上下文感知移動(dòng)應(yīng)用(例如，查詢本地資源、進(jìn)行內(nèi)容驅(qū)動(dòng)的即時(shí)消息傳遞，等等)，其中信息生產(chǎn)者和消費(fèi)者通過內(nèi)容和興趣的親緣關(guān)系而不是通過實(shí)際地址被動(dòng)態(tài)地鏈接。
I.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)本發(fā)明的語義網(wǎng)絡(luò)能夠由將在下述部分清楚描述的若干組成部件實(shí)現(xiàn)。
A.語義網(wǎng)絡(luò)所述網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)件是語義組播路由器(SMR)，其根據(jù)內(nèi)容描述符而不是當(dāng)前用于在因特網(wǎng)上路由的IP(因特網(wǎng)協(xié)議)地址來路由數(shù)據(jù)。語義路由提供了一種網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其直接鏈接信息的生產(chǎn)者和消費(fèi)者，而不必穿過與諸如搜索引擎、目錄、及內(nèi)容列表的現(xiàn)有解決方案所關(guān)聯(lián)的非直接的級(jí)別。
圖1是示出了本發(fā)明語義組播網(wǎng)絡(luò)概述的一個(gè)例子的圖。文檔105用內(nèi)容描述符110標(biāo)記，并由生產(chǎn)者100在115處簡(jiǎn)單地發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)140中。這樣標(biāo)記的文檔被通稱為語義分組(SP)120。信息消費(fèi)者以興趣簡(jiǎn)檔130的形式向網(wǎng)絡(luò)140表示其興趣，并在135處接收與其興趣相匹配的被發(fā)布的文檔105。對(duì)一內(nèi)容消費(fèi)者的興趣進(jìn)行描述在概念上是類似于使對(duì)XML數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢公式化。連接生產(chǎn)者100和消費(fèi)者150的網(wǎng)絡(luò)140是上下文感知的，并且能夠根據(jù)訂戶的興趣簡(jiǎn)檔在135處把信息分組120有效地傳遞給所述訂戶。單個(gè)用戶的興趣簡(jiǎn)檔被聚集成一單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔，表示組合的、所有連至特定路由器的用戶的興趣。所述語義組播路由器(SMR)145根據(jù)在所述語義分組120頭標(biāo)中所帶的內(nèi)容描述符110與相應(yīng)于每個(gè)實(shí)際路線的所述聚集的興趣簡(jiǎn)檔之間的匹配，而轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)?？捎妹枋龇Z言的范圍包括例如(但不限于)標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言(SGML)，或SGML的子集，諸如XML。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中所用的內(nèi)容描述符110是用WWW聯(lián)盟(W3C)所標(biāo)準(zhǔn)化的資源描述符框架(RDF)表示的。RDF是基于XML大綱的，并且當(dāng)前存在有由各種標(biāo)準(zhǔn)主體和工業(yè)群體所提議和標(biāo)準(zhǔn)化的成百種指定大綱。
B.語義網(wǎng)絡(luò)接口及協(xié)議圖2示出了本發(fā)明的語義組播移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖2示出了一網(wǎng)絡(luò)，其包括帶有語義網(wǎng)絡(luò)接口和語義組播路由器的客戶端210和服務(wù)器205，其通過適當(dāng)?shù)膫鬏敽玩溌穼颖舜讼噙B。通常，這些鏈路層利用基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的IP隧道(tunnel)，或利用用于在接入點(diǎn)和移動(dòng)終端之間的上一跳的無線電鏈路協(xié)議。客戶端和服務(wù)器應(yīng)用通過被稱為SemSockTM的軟件接口與語義網(wǎng)絡(luò)相對(duì)接。在服務(wù)器端，SemSockTM把文檔和其描述符轉(zhuǎn)換成很好地格式化(well-formatted)的語義分組，并在叫作SemLinkTM的適當(dāng)?shù)膫鬏攨f(xié)議之上，將其發(fā)送到指定的接入路由器。SemLinkTM的實(shí)施包括多部分HTTP，在TCP上的SOAP(簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議)。然而，只要其提供正確的端到端語義，則任何鏈路層或隧道協(xié)議就都是合適的。根據(jù)信息傳遞服務(wù)的要求，所述協(xié)議可以允許或禁止在網(wǎng)絡(luò)中丟失分組。由于所述路由器相對(duì)于分組路由而言是完全無國(guó)籍的(stateless)，所以在鏈路上丟失一個(gè)分組對(duì)網(wǎng)絡(luò)的正常功能沒有影響。這一點(diǎn)與IP非常相似。IP是不可靠的，并且根據(jù)所述特定應(yīng)用的要求，由端對(duì)端協(xié)議來提供任何的可靠性性質(zhì)(諸如TCP)。特別地，有關(guān)可靠組播所固有的問題的大部分討論(例如“確認(rèn)內(nèi)爆(acknowledgement implosion)”現(xiàn)象)在此都可直接適用。
在客戶端，SemSockTM把用戶興趣簡(jiǎn)檔轉(zhuǎn)換成被發(fā)送到指定的接入路由器的資源簡(jiǎn)檔(RP)消息?？商鎿Q地，所述SemCastTM業(yè)務(wù)量是在接入路由器處終止。到達(dá)的分組也被存于路由器中并且可通過web服務(wù)器被用戶訪問?？商鎿Q地，該分組被經(jīng)由不同的協(xié)議而轉(zhuǎn)發(fā)給一個(gè)應(yīng)用或服務(wù)。例如，可以用WebDAV適配器來把所述分組傳遞給web存儲(chǔ)服務(wù)器，諸如微軟ExchangeTM郵件服務(wù)器。到其他分布式系統(tǒng)技術(shù)的網(wǎng)關(guān)都能容易地被實(shí)現(xiàn)，所述分布式系統(tǒng)技術(shù)是諸如CORBA(公用對(duì)象請(qǐng)求代理程序體系結(jié)構(gòu))、DCOM(分布式組件對(duì)象模型)，或其他基于web的服務(wù)。SemSockTMAPI(應(yīng)用程序接口)在接入路由器上運(yùn)行，并且客戶能夠從公用瀏覽器訪問該語義網(wǎng)絡(luò)。接入路由器收集興趣簡(jiǎn)檔并把它們聚集成一個(gè)內(nèi)容路由表，用來對(duì)每個(gè)通過路由器的數(shù)據(jù)分組做出轉(zhuǎn)發(fā)判定。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例利用了在W3C的考慮中的XML查詢語言，其中增加了所述RD(資源描述符)樹上的設(shè)置和匹配算符的列表。RP消息類似于定期與所有的相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換的路由消息。根據(jù)另一實(shí)施例，這些協(xié)議緊密地追隨現(xiàn)有的協(xié)議，尤其是IP組播協(xié)議。
本發(fā)明的內(nèi)容組播功能性能夠被實(shí)現(xiàn)為在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的一個(gè)覆層?？商鎿Q地，該內(nèi)容組播功能性能夠被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)更加完整的解決方案，其中所述方案由IP路由與語義路由共存的雙堆棧路由器組成。如果想要，則內(nèi)容組播所需要的網(wǎng)絡(luò)軟件能夠被集成在第3層路由器和無線接入裝置中?？商鎿Q地，所述網(wǎng)絡(luò)軟件運(yùn)行在通過IP隧道互連的獨(dú)立的計(jì)算裝置上。在任一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)容組播服務(wù)(在圖2中由SemSockTM語義組播套接字、核心語義路由及內(nèi)容傳輸中間件模塊表示)能被分類為用來向現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)添加新的服務(wù)特性的網(wǎng)絡(luò)中心中間件。
C.核心語義路由根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在SMR的一個(gè)或多個(gè)輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)輸入分組的過程包括對(duì)輸入分組的XML內(nèi)容標(biāo)識(shí)符(CD)和資源簡(jiǎn)檔中所持有的、代表聚集的興趣簡(jiǎn)檔的內(nèi)容路由結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。定性地來看，所述RP能夠被認(rèn)為是一個(gè)被施加到每個(gè)輸入CD的持續(xù)的查詢。如果特定CD傳遞與特定端口相關(guān)的查詢，則該分組的拷貝被轉(zhuǎn)發(fā)給與該端口相關(guān)的鏈路。圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中路由判定定性地包括對(duì)樹結(jié)構(gòu)XML描述符和代表一個(gè)端口所關(guān)聯(lián)的RP的聚集XML樹(“所述路由表”)進(jìn)行匹配。
D.內(nèi)容路由的縮放性本發(fā)明的路由判定能夠被看作是設(shè)法把樹(內(nèi)容描述符)映射到另一(簡(jiǎn)檔)上。只有當(dāng)所述映射成功時(shí)，才在與所述簡(jiǎn)檔樹相關(guān)的端口處轉(zhuǎn)發(fā)所述分組。樹的大小是特定于應(yīng)用的。通常，作為每個(gè)分組的部分的內(nèi)容描述符(CD)將不會(huì)超過幾百個(gè)節(jié)點(diǎn)。大部分分類引擎都使用不超過10,000個(gè)的概念，所述概念被安排在相當(dāng)平衡的樹中。對(duì)于各種XML文檔會(huì)看到類似的有關(guān)尺寸和結(jié)構(gòu)的觀察結(jié)果。
所述映射作為樹的寬度和深度的一個(gè)函數(shù)而縮放，節(jié)點(diǎn)數(shù)是對(duì)匹配過程復(fù)雜性的上限近似。所述復(fù)雜性由較小的樹劃界，因?yàn)橐粋€(gè)樹正逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地被映射到樹上。一旦用完一棵樹，就停止所述映射算法?？商鎿Q地，每個(gè)端口都被獨(dú)立看待， 在這種情況下，有關(guān)處理的上限隨端口數(shù)而線性縮放?？商鎿Q地，在路由器上的簡(jiǎn)檔之間存在某種語義親緣關(guān)系，這意味著，對(duì)一個(gè)端口的部分路由判定能被再用于另一個(gè)端口?？商鎿Q地，把所述路由器簡(jiǎn)檔組合成一單個(gè)樹，由此而消除了冗余的比較。
內(nèi)容描述符和興趣簡(jiǎn)檔樹有效地代表了一個(gè)本體，這意味著，在樹中的一個(gè)父元素在語義上“覆蓋”了所有可能孩子節(jié)點(diǎn)的語義。從而，如果映射過程被截短，使得并非所有的節(jié)點(diǎn)都被檢查，則這種截短將不會(huì)錯(cuò)誤地阻塞任何分組，而是將改為讓將那些應(yīng)當(dāng)已被阻塞的分組通過。讓應(yīng)當(dāng)已被阻塞的分組通過被稱作信息泄漏。泄漏被定義為那些即使應(yīng)被阻塞也通過該路由器端口的語義過濾器的分組的片斷(fraction)。泄漏增加了下行流SMR上的通信負(fù)荷和處理負(fù)荷，并提供了動(dòng)態(tài)負(fù)荷平衡機(jī)制以便相對(duì)鏈路帶寬而權(quán)衡路由器計(jì)算。
E.簡(jiǎn)檔聚集圖4示出了RP的分布。路由器B405具有三個(gè)端口。在路由器B405處的路由協(xié)議定期地發(fā)送作為RP1和RP2305聯(lián)合的RPB415給路由器A410。用這種方式，則每個(gè)路由器都保存有相應(yīng)于它的實(shí)際路線(端口)320的聚集的資源簡(jiǎn)檔組，并在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠蛩磉_(dá)的興趣有變化時(shí)能夠更新它們。
在聚集過程中的一個(gè)尤為重要的問題是保持存儲(chǔ)量和特定節(jié)點(diǎn)處所用的處理與在每個(gè)路由器端口的信息泄漏量之間的平衡。大體上，樹被更精確地匹配(通過考慮樹上更多的節(jié)點(diǎn))，則過濾出的語義分組就更為準(zhǔn)確(減少泄漏)，但是可用存儲(chǔ)器和計(jì)算資源也將被更快地消耗?？商鎿Q地，從剩余的路由器的實(shí)施中分離出決定性的聚集算法。
F.語義組播例子例如，設(shè)想一宣布音樂會(huì)的應(yīng)用。表1示出了一個(gè)SP分組的樣本RD，該SP分組含有一HTML格式的音樂會(huì)通知。第2和3行通過引入兩個(gè)XML名字空間而定義語義域?！癲”名字空間和相關(guān)的“音樂會(huì)”域把語義含義附到5-14行的信息中。這些行列出了在音樂會(huì)中進(jìn)行表演的藝術(shù)家(第5行)，及地點(diǎn)(在第7-10行)、時(shí)間(第11-12行)和音樂類型(第14行)。該特定SP分組的有效負(fù)荷(內(nèi)容或信息)能夠是很好地設(shè)計(jì)的傳單，它提供附加的信息并刺激人們?nèi)ベ?gòu)買該特定事件的票。為了收到這種分組，用戶將已經(jīng)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一興趣簡(jiǎn)檔。可以按XML-OL來仿造一個(gè)興趣簡(jiǎn)檔可取的格式的例子?？商鎿Q地，所增加的RDF被用于所述興趣簡(jiǎn)檔格式。以所述RDF格式用一“持續(xù)查詢”來確定是否應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)語義分組。
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表1資源描述符的例子表2示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的樣本簡(jiǎn)檔，其將從表1中“吸引”SP分組。第2行引入了RP名字空間，并且第3行引入了特定語義域。第5-10行限定了從特定位置(第8行)起半徑為10英里的演出地點(diǎn)。此外，第11-16行指出了所述用戶僅僅對(duì)兩類音樂感興趣。所述特定格式定義了在兩種限制之間的邏輯“與”(第4行)關(guān)系。對(duì)于要被允許通過的分組這兩者都必須成立。在第7行，接收者已經(jīng)限定了他或她所愿意行進(jìn)的距離。一GPS接收機(jī)能夠提供緯度和經(jīng)度屬性。移動(dòng)裝置能夠用他們的當(dāng)前位置來定期更新它們的RP，并且由此為位置感知信息服務(wù)提供一個(gè)有效的基礎(chǔ)設(shè)施。
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表2示例興趣簡(jiǎn)檔G.在語義網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性支持當(dāng)移動(dòng)用戶把他或她的附接點(diǎn)(例如，移動(dòng)小區(qū))從一個(gè)接入點(diǎn)改變到另一個(gè)接入點(diǎn)時(shí)，本發(fā)明的內(nèi)容組播網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)面臨一個(gè)類似于在大多數(shù)無線網(wǎng)絡(luò)中的用戶重新登記和服務(wù)切換的問題。當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)和本發(fā)明之間的區(qū)別在于，本發(fā)明的內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是一種邏輯組播信息服務(wù)而不是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸連接。通常會(huì)理解，組播簡(jiǎn)化了服務(wù)切換，因?yàn)樵卩徑尤朦c(diǎn)處存在相同信息會(huì)使移動(dòng)裝置更容易重新連接。在本發(fā)明中，遷移的用戶在建立與新接入點(diǎn)的聯(lián)系時(shí)需要發(fā)起一條興趣簡(jiǎn)檔更新消息。在邏輯上，這與由于改變的信息需要不是位置所引起的對(duì)所述興趣簡(jiǎn)檔進(jìn)行的更新沒有什么不同，因此不需要新協(xié)議支持。在每一次移動(dòng)后，有時(shí)可能需要通過所連接的新的接入點(diǎn)和路由器來傳播所述興趣簡(jiǎn)檔，由此而產(chǎn)生了某一等待時(shí)間。這個(gè)等待時(shí)間在下面的那些情況中將被消除，即該信息已經(jīng)被連接到所述新接入點(diǎn)的其他用戶請(qǐng)求，因?yàn)橛糜谠撔陆尤朦c(diǎn)的所述聚集的興趣簡(jiǎn)檔將已經(jīng)“吸引”所述信息。尤其在位置相關(guān)信息的情況下，固有的信息親緣關(guān)系效應(yīng)是指該應(yīng)用的無縫操作通常在移動(dòng)之后將持續(xù)進(jìn)行。從而，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種虛擬高速緩存的形式。
可替換地，如果想要有低等待時(shí)間的動(dòng)態(tài)“切換”，則也可能根據(jù)無線電鏈路級(jí)信息，來增加該路由協(xié)議，以在切換前把訂戶的興趣簡(jiǎn)檔通知給該新接入點(diǎn)。在新的接入點(diǎn)需要一種對(duì)無線用戶進(jìn)行鑒權(quán)的機(jī)制。因?yàn)樗龇纸M被直接通過所述新的接入點(diǎn)傳遞，所以對(duì)老接入點(diǎn)的“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”服務(wù)或“路徑擴(kuò)展”協(xié)議并無要求，這與其他移動(dòng)性解決方案不同。通過這種SMR級(jí)切換，所述網(wǎng)絡(luò)便不需給無線裝置提供額外的移動(dòng)性支持來允許使用更簡(jiǎn)單的無線網(wǎng)絡(luò)層。因?yàn)镾MR接入點(diǎn)具有對(duì)于在給定的覆蓋區(qū)域中的用戶興趣的、相對(duì)精細(xì)的知識(shí)，所以它能利用所述信息去支持本地高速緩存或數(shù)據(jù)廣播服務(wù)，后者是根據(jù)從SMR或SMAP中可得到的聚集的興趣簡(jiǎn)檔而被更新的?？商鎿Q地，本發(fā)明不需本地高速緩存就可運(yùn)行。
本發(fā)明的另一方面是考慮中的、與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。對(duì)于本發(fā)明的聯(lián)網(wǎng)模型來說，所述QoS的概念是不同的，因?yàn)樵谝蛱鼐W(wǎng)上的、用于點(diǎn)到點(diǎn)服務(wù)的傳統(tǒng)的基于帶寬或基于延遲的端到端QoS模型并不適用。在本發(fā)明中，根據(jù)諸如信息范圍或容量以及傳遞等待時(shí)間這樣的參數(shù)來把所述QoS定義為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的函數(shù)。更高的服務(wù)質(zhì)量對(duì)應(yīng)于對(duì)更寬的信息范圍進(jìn)行快速訪問。在擁塞期間，語義網(wǎng)絡(luò)限制了在網(wǎng)絡(luò)接入(即，更新或初始化用戶簡(jiǎn)檔)期間來自終端用戶的信息請(qǐng)求的范圍。此外，一旦該請(qǐng)求已經(jīng)被接受，就有可能根據(jù)用戶類別(例如，金、銀、銅)而按照路由器處理和輸出鏈路排隊(duì)去區(qū)分所述內(nèi)容傳遞服務(wù)。
可替換地，若具有一個(gè)更豐富的頭標(biāo)則還將允許路由器對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)什么和在擁塞的時(shí)間內(nèi)以何種順序轉(zhuǎn)發(fā)來做出更加明智的判定。如果在分組內(nèi)所攜帶的文檔在語義上被很好構(gòu)造(例如，用XML表示)，則甚至進(jìn)行部分傳遞都是可能的。例如，接入路由器可能僅僅轉(zhuǎn)發(fā)所述文檔的“執(zhí)行概要”部分。這是通過如圖5所示對(duì)每個(gè)端口設(shè)置多個(gè)簡(jiǎn)檔來實(shí)現(xiàn)的。所用的簡(jiǎn)檔包括“用戶興趣”705、“策略”715，和“性能”710。用戶興趣簡(jiǎn)檔705由終端用戶應(yīng)用創(chuàng)建。策略簡(jiǎn)檔715可以由網(wǎng)絡(luò)操作者設(shè)置，以根據(jù)內(nèi)容來限制用戶所收到的材料。策略簡(jiǎn)檔715不僅能被用于強(qiáng)制執(zhí)行信息訪問控制(例如，安全性)，還能被用于內(nèi)容過濾(例如，阻塞色情資料)。“性能”簡(jiǎn)檔710表示了終端的性能和把終端連到網(wǎng)絡(luò)的鏈路的性能。例如，在帶有小屏幕和有限的CPU及存儲(chǔ)器資源的PDA上不能正確顯示高分辨率的圖像。代替把這種圖像傳遞到將丟棄該圖像的PDA，可以在網(wǎng)絡(luò)中更早地阻塞該圖像105。還有可能結(jié)合允許內(nèi)容被動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的媒體網(wǎng)關(guān)功能性來使用該性能簡(jiǎn)檔710，以適應(yīng)接收設(shè)備的性能。
II.內(nèi)容組播網(wǎng)絡(luò)中間件本發(fā)明的內(nèi)容組播網(wǎng)絡(luò)包括(但是不限于)下述軟件組件-語義組播路由器軟件-客戶端/服務(wù)器的語義組播服務(wù)API(SemsockTM)-用于最初的網(wǎng)絡(luò)設(shè)立、資源供應(yīng)、告警報(bào)告、性能等的網(wǎng)絡(luò)管理和配置接口-用于客戶端和服務(wù)器的附加服務(wù)特征模塊，例如，內(nèi)容分類符、移動(dòng)性支持、QoS管理器等-用于可編程的特殊服務(wù)等的附加路由器模塊，例如，RP聚集器(aggregator)、信令接口、移動(dòng)性支持、QoS算法、隱私和安全性等。
A.語義組播路由器軟件在本發(fā)明中所采用的一種方法類似于“可編程網(wǎng)絡(luò)”精神，其提供一個(gè)開放的接口給核心路由器，通過該接口可動(dòng)態(tài)地添加新功能模塊。最著名的是哥倫比亞大學(xué)的Mobiware方案，其為所有本地可用資源提供了CORBA接口。Mobiware是一種基于分布式對(duì)象技術(shù)的軟件加強(qiáng)的(software-intensive)自適應(yīng)移動(dòng)連網(wǎng)環(huán)境。Mobiware包括一個(gè)活動(dòng)的傳輸環(huán)境、一個(gè)可編程的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)可編程的媒體接入控制(MAC)層。為了允許超出簡(jiǎn)單路由之外的功能，提供了對(duì)數(shù)據(jù)和控制平面的訪問。這種功能包括使有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)地適配于終端用戶的終端的性能。這種體系結(jié)構(gòu)的例子可以在如“Max Ott，GirishWelling，Saurabh Mathur，Dan Reininger，Rauf Izmailov的、IEEEJSAC第19卷第3期第527-537頁(yè)中的‘The JOURNEY Active NetworkModel(旅程有效網(wǎng)絡(luò)模型)’”所描述的JOURNEY Active Network Model(主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模型)中找到，其引用被特意包含于此作為參考。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了利用Java編程語言的核心SMR。通過到RouterManager(路由器管理者)的遠(yuǎn)程管理接口可以訪問所述控制平面。
本發(fā)明的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)方面是其能動(dòng)態(tài)地添加有效負(fù)荷處理的能力。與對(duì)控制平面的擴(kuò)展不同，在數(shù)據(jù)平面中的任何處理都需要被緊密地集成。為了實(shí)用目的，這意味著需要把所述擴(kuò)展裝載到路由設(shè)備本身，理想地是裝載在同一地址空間中，以便把數(shù)據(jù)復(fù)制的額外開銷減到最小。圖6是一個(gè)舉例說明了本發(fā)明的體系結(jié)構(gòu)示例的圖。這個(gè)設(shè)計(jì)類似于BSD UNIXTMSystem V流模塊。消息(或分組)流經(jīng)一個(gè)帶有等同的‘?dāng)?shù)據(jù)通過接口’的模塊棧。每個(gè)模塊都從一鄰近(上面或下面)模塊中接收一個(gè)消息流，并能接著決定在把它交給相應(yīng)的(分別是下面或上面的)模塊之前進(jìn)行處理。所述控制平面組裝或修改所述模塊棧。在SMR的情況下，頂級(jí)模塊被連至所述路由平面，其把來自一個(gè)端口的輸入信息轉(zhuǎn)換成對(duì)于所有所選端口的輸出信息。最低層模塊進(jìn)而又把接口提供給所述鏈路。對(duì)一個(gè)物理鏈路來說，最低層模塊是網(wǎng)絡(luò)裝置的裝置驅(qū)動(dòng)器，而對(duì)于疊放的鏈路來說，該最低層模塊是所述隧道的終點(diǎn)。
如前面所提到的，在當(dāng)前實(shí)施例中，所述SMR用Java來編碼，并且RouterManager接口規(guī)定一種機(jī)制以動(dòng)態(tài)裝載一外部模塊并將其插入一現(xiàn)有的棧。根據(jù)可替換的實(shí)施例，提供對(duì)通過網(wǎng)絡(luò)管理基礎(chǔ)設(shè)施來遠(yuǎn)程部署新模塊的支持。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中所用的核心SMR(或SMAP)是基于一種對(duì)標(biāo)準(zhǔn)多處理器Linux內(nèi)核優(yōu)化的僅軟件的解決方案，其允許添加對(duì)各種無線接口和協(xié)議的支持，包括添加傳感器。
B.在客戶端和服務(wù)器(Semsock)的服務(wù)API類似于常見的IP網(wǎng)絡(luò)的套接字接口，定義了一種到語義網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序編程接口。然而，本發(fā)明的API與當(dāng)前基于套接字的網(wǎng)絡(luò)不同，因?yàn)槊總€(gè)分組都并非與接收機(jī)地址相關(guān)，而是被附上了用XML編碼的元數(shù)據(jù)。對(duì)于某些應(yīng)用程序類別，所述元數(shù)據(jù)由索引器(Indexer)動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，所述API被實(shí)現(xiàn)為兩層(上層和下層)結(jié)構(gòu)，以允許使所述索引器的選擇與專用代碼相分離。圖7是方框圖，其示出了上層U-SemSockTMAPI如何允許應(yīng)用程序去發(fā)送數(shù)據(jù)而不需元數(shù)據(jù)。一適配器請(qǐng)求動(dòng)態(tài)可選索引器從有效負(fù)荷中提取必要的信息并構(gòu)建所述元信息例如作為如表1中所示出的XML樹。下層L-SemSockTMAPI定義了把有效負(fù)荷與元數(shù)據(jù)一起發(fā)送到語義網(wǎng)絡(luò)的接口。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，SOAP/HTTP被用于成幀協(xié)議。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，使用了BEEP協(xié)議。BEEP是塊可擴(kuò)展交換程序，這是一種可以在www.bxxp.org上查到的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方案。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，使用了專有協(xié)議。
在語義網(wǎng)絡(luò)中的另一組成部件是終端的興趣簡(jiǎn)檔。此簡(jiǎn)檔是由所有在終端上激活的應(yīng)用程序所提供的簡(jiǎn)檔的組合。在一種極端情況下，應(yīng)用程序的簡(jiǎn)檔可以在設(shè)計(jì)時(shí)間便被固定，或者在另一情況下，可以在運(yùn)行時(shí)通過用戶直接輸入、或者由觀察、反饋、或其它特定于應(yīng)用的裝置所驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)過程來動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建。所述語義網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(SNCP)模塊負(fù)責(zé)把簡(jiǎn)檔中的任何改變轉(zhuǎn)發(fā)給接入服務(wù)器。為了保持語義網(wǎng)絡(luò)的健壯性和可靠性，沒有狀態(tài)信息永遠(yuǎn)與任一路由器端口或鏈路相關(guān)。為了保持這種“軟狀態(tài)”，簡(jiǎn)檔必須被定期地重新發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，即使其保持不變也會(huì)如此。
C.網(wǎng)絡(luò)配置和管理先前所概述的開放式接口路由器體系結(jié)構(gòu)適用于在用于服務(wù)的同一RouterManager API上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用程序?？商鎿Q地，本發(fā)明包括例如自工作站配置所述網(wǎng)絡(luò)和對(duì)告警進(jìn)行報(bào)告的網(wǎng)絡(luò)管理屏的基本能力，以及性能。
圖8描述了本發(fā)明操作環(huán)境的范例，其由4個(gè)連接2個(gè)無線接入群集1005的SMR路由器145的語義路由基礎(chǔ)設(shè)施(被實(shí)現(xiàn)為在IP隧道的覆層上)組成，每個(gè)無線接入群集含有3個(gè)SMAP接入點(diǎn)255。所述語義路由器145和接入點(diǎn)255是基于帶有適當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口的現(xiàn)成硬件的。具體而言，所述SMR路由器145平臺(tái)使用了運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)的、安裝在機(jī)架上的雙奔騰PC處理器，其將開放源的IP實(shí)現(xiàn)作為聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)。路由器經(jīng)由100Mbps以太網(wǎng)交換機(jī)連接?？商鎿Q地，所述路由器經(jīng)由T1WAN接口連接。所述SMAP接入點(diǎn)255利用連到同一類型的Linux PC的11Mbps/2.4GHz或5GHz的IEEE802.11無線LAN(WLAN)單元作為路由器。每個(gè)無線群集1005都由3個(gè)以不相關(guān)的頻率運(yùn)行的WLAN接入點(diǎn)組成，以支持終端210從一個(gè)接入點(diǎn)(AP)移動(dòng)到另一接入點(diǎn)的蜂窩服務(wù)。利用本發(fā)明的內(nèi)容路由軟件在上述平臺(tái)上實(shí)施組播路由中間件，且做出擴(kuò)展去覆蓋以下項(xiàng)，所述項(xiàng)包括但不限于移動(dòng)性、QoS、和高速緩存。執(zhí)行配置和管理軟件(通過管理工作站所訪問的)1010，以便連同網(wǎng)絡(luò)性能度量的觀察一起來方便系統(tǒng)的設(shè)立和操作。圖8示出了本發(fā)明的內(nèi)容組播移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的硬件體系結(jié)構(gòu)的例子。
III.傳感器網(wǎng)絡(luò)一個(gè)應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)示例性應(yīng)用是傳感器網(wǎng)絡(luò)。把大量傳感器連到傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)上是非常復(fù)雜的。除了為潛在的大量和動(dòng)態(tài)的元件組來管理尋址方案外，用于綁定和分布的更高層協(xié)議的多個(gè)層需要由傳感器來支持。在這種系統(tǒng)下，將不使用那些層的很多性能。理想情況下，所述傳感器應(yīng)當(dāng)是盡可能簡(jiǎn)單的，應(yīng)當(dāng)使復(fù)雜性轉(zhuǎn)移到處理節(jié)點(diǎn)上。在本發(fā)明中，傳感器僅需要把其測(cè)量結(jié)果發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。不需要綁定到一個(gè)或多個(gè)傳遞端點(diǎn)。利用XML來創(chuàng)建可在簡(jiǎn)單MAC層之上被注入到網(wǎng)絡(luò)中的自描述數(shù)據(jù)項(xiàng)。對(duì)于由于成本的原因而必須將傳感器、CPU(用于校準(zhǔn)、控制和格式化)和無線電裝置(例如，(pico)皮可無線電裝置)合并到單個(gè)芯片上的無線應(yīng)用，這尤其有價(jià)值。對(duì)于移動(dòng)裝置而言，簡(jiǎn)化對(duì)傳感器的處理需要還將降低能量消耗并提高電池壽命。
由于傳感器簡(jiǎn)單地把其數(shù)據(jù)發(fā)送到語義網(wǎng)絡(luò)中，而不是把其傳遞到單個(gè)端點(diǎn)，所以可以在任何時(shí)間加入處理這些讀出的應(yīng)用程序，而不需重新配置中心目錄、網(wǎng)關(guān)或其它的傳統(tǒng)分布機(jī)制。相反，利用IP組播來實(shí)施這種系統(tǒng)就只會(huì)在很少情況下是合適的解決方案。把傳感器連至IP組播地址會(huì)顯著地降低所述應(yīng)用空間的靈活性。盡管一個(gè)應(yīng)用程序可能對(duì)傳感器的所有讀出感興趣，但另一應(yīng)用程序可能僅僅在傳感器處于特定區(qū)域中且某些參數(shù)在某一范圍時(shí)對(duì)讀出有興趣。為這種復(fù)雜但非常實(shí)際的情況創(chuàng)建一信道方案將不僅提高所述傳感器的復(fù)雜性，然而還將迅速導(dǎo)致一狀態(tài)爆炸(state explosion)。
傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)例子是混合地帶有光或運(yùn)動(dòng)傳感器(不斷地以低功率警戒著)以及諸如麥克風(fēng)或照相機(jī)這樣的更大功率和更高帶寬的傳感器的無線監(jiān)視系統(tǒng)。為了保存能源和帶寬，除了被不太貴的光傳感器觸發(fā)的時(shí)間外，可以在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)關(guān)閉所述音視頻傳感器(或者使其不記錄)。無線內(nèi)容消費(fèi)者能夠?qū)в刑厥鈱傩缘乃鰝鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)傳感器數(shù)據(jù)的發(fā)出查詢或進(jìn)行預(yù)訂，并且將從相關(guān)傳感器的任何響應(yīng)接收這種數(shù)據(jù)。
根據(jù)該例子，接入節(jié)點(diǎn)從連至那個(gè)接入點(diǎn)的傳感器接收數(shù)據(jù)并用屬性對(duì)那個(gè)數(shù)據(jù)做出標(biāo)記，這里屬性是諸如傳感器位置、傳感器活動(dòng)性等等。傳感器節(jié)點(diǎn)不需具備全球唯一的標(biāo)識(shí)符或全球唯一的地址?？紤]一個(gè)通過無線電鏈路連至網(wǎng)絡(luò)的無線終端上的應(yīng)用，其中所述網(wǎng)絡(luò)按照本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容的組播路由。接下來考慮一個(gè)內(nèi)容消費(fèi)者，當(dāng)該內(nèi)容消費(fèi)者移動(dòng)時(shí)，它在離開終端所處位置指定的距離內(nèi)使用該應(yīng)用程序來發(fā)出對(duì)音視頻活動(dòng)的查詢。用在設(shè)計(jì)時(shí)該應(yīng)用程序已知的傳感器類型即，音視頻或光，來標(biāo)記所述查詢。查詢通過基于內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)來傳播，以由在相關(guān)地區(qū)中連至相匹配的傳感器的網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)處理。而且，一個(gè)傳感器觸發(fā)另一傳感器的決定能夠被移進(jìn)基于內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)，以在光和音頻傳感器之間被直接處理。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)具有活動(dòng)傳感器的中心目錄和中心應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序詢問此數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)視特定的傳感器并接著觸發(fā)其它傳感器。如在當(dāng)前發(fā)明中所實(shí)施的基于內(nèi)容的組播路由取消了維護(hù)中心信息的通信費(fèi)用，并且盡管有改變的通信、移動(dòng)的內(nèi)容消費(fèi)者、及有限的電池供電，它也提供了更為健壯和經(jīng)久耐用的網(wǎng)絡(luò)。
雖然在前面的示例性實(shí)施例中已經(jīng)描述并舉例說明了本發(fā)明，但是不言而喻的是，本公開內(nèi)容僅是通過舉例來做出的，在過程和設(shè)備的結(jié)構(gòu)、組合和安排的細(xì)節(jié)方面可以做出大量變化，而不脫離所公開發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)其內(nèi)容而通過網(wǎng)絡(luò)將內(nèi)容從至少一個(gè)內(nèi)容提供者路由到至少一個(gè)內(nèi)容消費(fèi)者的方法，其中至少一個(gè)所述內(nèi)容消費(fèi)者或內(nèi)容提供者利用無線裝置與所述網(wǎng)絡(luò)通信，所述方法包括接收用至少一個(gè)內(nèi)容描述符來標(biāo)記的內(nèi)容，其中所述至少一個(gè)內(nèi)容描述符能夠描述所述內(nèi)容；接收來自于內(nèi)容消費(fèi)者的一個(gè)興趣簡(jiǎn)檔；在至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生一單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔，其中所述單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔包括從所述內(nèi)容消費(fèi)者處收到的至少一個(gè)興趣簡(jiǎn)檔；與鄰近的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)交換所述單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔；創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)容路由表，其中所述內(nèi)容路由表能夠通過網(wǎng)絡(luò)來路由所述內(nèi)容；及根據(jù)從所述內(nèi)容消費(fèi)者處所收到的興趣簡(jiǎn)檔，把帶有一個(gè)內(nèi)容描述符的所述內(nèi)容表轉(zhuǎn)發(fā)給所述內(nèi)容消費(fèi)者。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中從至少一個(gè)分級(jí)組織的本體或分級(jí)組織的分類中選出所述內(nèi)容描述符。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用XML編程語言來表示所述興趣簡(jiǎn)檔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中根據(jù)所收到的內(nèi)容動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建所述內(nèi)容路由表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用XML編程語言來表示所述內(nèi)容描述符。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中把所述興趣簡(jiǎn)檔與所述至少一個(gè)額外的興趣簡(jiǎn)檔分級(jí)地聚集成一個(gè)精簡(jiǎn)表示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述產(chǎn)生單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔的步驟是通過控制內(nèi)容描述符和興趣簡(jiǎn)檔匹配的程度、來平衡在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處所用的存儲(chǔ)及處理量和在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息泄漏量的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括為無線裝置建立到所述網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括在無線裝置改變到不同的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)時(shí)，接收興趣簡(jiǎn)檔更新消息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述興趣簡(jiǎn)檔更新消息包括基于該無線裝置地理位置的信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括確定何時(shí)把無線內(nèi)容消費(fèi)者的興趣簡(jiǎn)檔傳輸給該網(wǎng)絡(luò)中的新接入點(diǎn)，其中所述確定是基于在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)從該無線裝置處所收到的無線電鏈路級(jí)別信息的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括從所述網(wǎng)絡(luò)的新接入點(diǎn)把內(nèi)容傳遞給內(nèi)容消費(fèi)者的無線裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括接收一策略簡(jiǎn)檔，其中所述策略簡(jiǎn)檔限制可由所述內(nèi)容消費(fèi)者的無線裝置接收的內(nèi)容的類型，其中所述無線裝置獨(dú)立于所述內(nèi)容消費(fèi)者的興趣簡(jiǎn)檔。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括接收一性能簡(jiǎn)檔，其中所述性能簡(jiǎn)檔表示無線裝置的性能和把該無線裝置連至網(wǎng)絡(luò)的鏈路的性能。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括利用包含在所述性能簡(jiǎn)檔中的信息，來動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換內(nèi)容以適應(yīng)所述無線裝置的性能。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括接收一策略簡(jiǎn)檔，其中所述策略簡(jiǎn)檔包括信息以動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換內(nèi)容來適應(yīng)所述內(nèi)容消費(fèi)者的至少一個(gè)散布策略。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)的擁塞級(jí)別來限制來自內(nèi)容消費(fèi)者的查詢范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括根據(jù)與所述內(nèi)容消費(fèi)者相關(guān)的類別指定而對(duì)給所述內(nèi)容消費(fèi)者的內(nèi)容傳遞劃分優(yōu)先級(jí)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括根據(jù)環(huán)境參數(shù)和系統(tǒng)資源來對(duì)給所述內(nèi)容消費(fèi)者的內(nèi)容傳遞劃分優(yōu)先級(jí)，所述環(huán)境參數(shù)和系統(tǒng)資源包括內(nèi)容消費(fèi)者接入形式、認(rèn)知情況、無線帶寬可用性或終端信息處理負(fù)荷中的至少一項(xiàng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述興趣簡(jiǎn)檔作為所述無線裝置的地理位置、所述無線裝置的使用模式、所述無線裝置的能力中的至少一項(xiàng)的函數(shù)、或作為其組合的函數(shù)，而改變。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述興趣簡(jiǎn)檔的改變由至少一個(gè)所述內(nèi)容消費(fèi)者或內(nèi)容提供者的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)檢測(cè)，其中所述接入點(diǎn)至少根據(jù)所述檢測(cè)到的改變來改變所述興趣簡(jiǎn)檔。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將用至少一個(gè)內(nèi)容描述符標(biāo)記的內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)到無線裝置包括比較輸入的、用至少一個(gè)內(nèi)容描述符標(biāo)記的內(nèi)容和所述內(nèi)容路由表。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中聚集來自所述內(nèi)容消費(fèi)者的所述興趣簡(jiǎn)檔和創(chuàng)建所述路由表的步驟是分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述內(nèi)容是來自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器內(nèi)容，且所述至少一個(gè)內(nèi)容描述符是所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器裝置的至少一個(gè)屬性。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中來自所述內(nèi)容消費(fèi)者的所述興趣簡(jiǎn)檔包括至少一個(gè)所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的查詢。
26.一種用于把客戶和服務(wù)器應(yīng)用接口到一基于內(nèi)容的路由網(wǎng)絡(luò)的方法，包括把來自內(nèi)容提供者的信息對(duì)象和與該信息對(duì)象相關(guān)的內(nèi)容描述符轉(zhuǎn)換成格式化的分組；在傳輸協(xié)議之上把所述格式化的分組發(fā)送到一指定的接入路由器；把來自內(nèi)容消費(fèi)者的興趣簡(jiǎn)檔轉(zhuǎn)換成資源簡(jiǎn)檔消息；和把所述資源簡(jiǎn)檔消息發(fā)送給一指定的接入路由器。
27.一種用于根據(jù)內(nèi)容而通過網(wǎng)絡(luò)將內(nèi)容從至少一個(gè)內(nèi)容提供者路由到至少一個(gè)內(nèi)容消費(fèi)者的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述內(nèi)容消費(fèi)者或內(nèi)容提供者利用無線裝置與所述網(wǎng)絡(luò)通信，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)內(nèi)容服務(wù)器，其中所述至少一個(gè)內(nèi)容服務(wù)器能參與管理網(wǎng)絡(luò)資源；多個(gè)內(nèi)容路由器；多個(gè)接入路由器，其中至少一個(gè)內(nèi)容消費(fèi)者與所述多個(gè)接入路由器中的至少一個(gè)相關(guān)，且所述多個(gè)接入路由器中的至少一個(gè)接入路由器把至少一個(gè)興趣簡(jiǎn)檔聚集成單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔，其中所述至少一個(gè)興趣簡(jiǎn)檔是來自至少一個(gè)與其相關(guān)的無線內(nèi)容消費(fèi)者；至少一個(gè)無線裝置，其中所述至少一個(gè)無線裝置根據(jù)至少一個(gè)內(nèi)容消費(fèi)者的所述至少一個(gè)興趣簡(jiǎn)檔，而從所述至少一個(gè)內(nèi)容提供者處接收內(nèi)容。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的所述系統(tǒng)，其中所述多個(gè)接入路由器中的每個(gè)接入路由器都能根據(jù)存于所述多個(gè)接入路由器中每個(gè)接入路由器的聚集的興趣簡(jiǎn)檔，而支持至少一個(gè)本地高速緩存服務(wù)或數(shù)據(jù)廣播服務(wù)。
29.一種用于通過IP網(wǎng)絡(luò)將內(nèi)容從至少一個(gè)內(nèi)容提供者路由到至少一個(gè)內(nèi)容消費(fèi)者的無線裝置的系統(tǒng)，其中根據(jù)與所述內(nèi)容相關(guān)的內(nèi)容描述符來通過該IP網(wǎng)絡(luò)路由所述內(nèi)容，并且其中至少一個(gè)所述內(nèi)容消費(fèi)者或內(nèi)容提供者利用無線裝置與網(wǎng)絡(luò)通信，所述系統(tǒng)包括一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)；至少一個(gè)與所述IP網(wǎng)絡(luò)通信的內(nèi)容服務(wù)器，其中所述至少一個(gè)內(nèi)容服務(wù)器包括一個(gè)內(nèi)容傳遞中間件，一個(gè)內(nèi)容組播套接字；及一個(gè)傳輸服務(wù)接口；與所述IP網(wǎng)絡(luò)通信的多個(gè)內(nèi)容路由器，其中所述多個(gè)內(nèi)容路由器的每個(gè)內(nèi)容路由器包括一個(gè)內(nèi)容傳遞中間件，和一個(gè)傳輸服務(wù)接口；至少一個(gè)有線鏈路或無線鏈路；與所述IP網(wǎng)絡(luò)和至少一個(gè)有線鏈路或無線鏈路通信的多個(gè)接入路由器，所述多個(gè)接入路由器包括一個(gè)內(nèi)容傳遞中間件，和一個(gè)傳輸服務(wù)接口；與所述至少一個(gè)有線鏈路或一個(gè)無線鏈路通信的至少一個(gè)無線終端，所述無線終端包括一個(gè)內(nèi)容傳遞中間件，一個(gè)內(nèi)容組播套接字，和一個(gè)傳輸服務(wù)接口。
30.一種用于根據(jù)其內(nèi)容而通過網(wǎng)絡(luò)將內(nèi)容從至少一個(gè)內(nèi)容提供者路由到至少一個(gè)內(nèi)容消費(fèi)者的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述內(nèi)容消費(fèi)者或內(nèi)容提供者利用無線裝置與所述網(wǎng)絡(luò)通信，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)內(nèi)容服務(wù)器，其中所述至少一個(gè)內(nèi)容服務(wù)器能參與管理網(wǎng)絡(luò)資源；多個(gè)雙堆棧路由器，其中所述多個(gè)雙堆棧路由器既能夠進(jìn)行內(nèi)容路由又能夠進(jìn)行IP地址路由；多個(gè)接入路由器，其中所述多個(gè)接入路由器中的每個(gè)接入路由器把所述內(nèi)容消費(fèi)者的興趣簡(jiǎn)檔聚集成單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔；及一個(gè)無線裝置，其中所述無線裝置根據(jù)所述設(shè)備內(nèi)容消費(fèi)者的所述興趣簡(jiǎn)檔而接收內(nèi)容。
31.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，以便根據(jù)其內(nèi)容而通過網(wǎng)絡(luò)將內(nèi)容從至少一個(gè)內(nèi)容提供者路由到至少一個(gè)內(nèi)容消費(fèi)者，其中至少一個(gè)所述內(nèi)容消費(fèi)者或內(nèi)容提供者利用無線裝置與所述網(wǎng)絡(luò)通信，所述可執(zhí)行指令由下述步驟組成接收用至少一個(gè)內(nèi)容描述符來標(biāo)記的內(nèi)容，其中所述至少一個(gè)內(nèi)容描述符能夠描述所述內(nèi)容；接收來自于內(nèi)容消費(fèi)者的一個(gè)興趣簡(jiǎn)檔；在至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生一單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔，其中所述單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔包括從所述內(nèi)容消費(fèi)者處收到的至少一個(gè)興趣簡(jiǎn)檔；與鄰近的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)交換所述單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔；創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)容路由表，其中所述內(nèi)容路由表能夠通過網(wǎng)絡(luò)來路由所述內(nèi)容；及根據(jù)從所述內(nèi)容消費(fèi)者處所收到的興趣簡(jiǎn)檔，把帶有一個(gè)內(nèi)容描述符的所述內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)給所述內(nèi)容消費(fèi)者。
全文摘要
本發(fā)明把無線信息服務(wù)范例從面向連接的單播網(wǎng)絡(luò)模型改為利用所謂的“內(nèi)容路由”技術(shù)的動(dòng)態(tài)內(nèi)容驅(qū)動(dòng)的組播模型。本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)、方法、及介質(zhì)，用于使內(nèi)容(105)通過網(wǎng)絡(luò)而從至少一個(gè)內(nèi)容提供者(100)路由到至少一個(gè)內(nèi)容消費(fèi)者(150)，其中至少一個(gè)所述內(nèi)容消費(fèi)者(150)或內(nèi)容提供者(100)利用無線裝置與所述網(wǎng)絡(luò)通信。所述內(nèi)容根據(jù)其內(nèi)容而通過網(wǎng)絡(luò)被路由。所述內(nèi)容被用至少一個(gè)內(nèi)容描述符(110)來標(biāo)記。所述內(nèi)容描述符(110)表征或描述了所述內(nèi)容(105)。從內(nèi)容消費(fèi)者(150)處接收興趣簡(jiǎn)檔(125)。來自帶有公共網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的內(nèi)容消費(fèi)者(150)的興趣簡(jiǎn)檔(125)被聚集成一單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔。興趣簡(jiǎn)檔(125)能夠包括比無線消費(fèi)者所聲明的興趣更多的項(xiàng)，諸如舉例而言，包括內(nèi)容消費(fèi)者的地理位置、無線終端的性能、服務(wù)類型、策略偏好，等等。單個(gè)興趣簡(jiǎn)檔在鄰近的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)間被共享，以創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)容路由表。用至少一個(gè)描述符標(biāo)記的內(nèi)容是部分地基于從無線內(nèi)容消費(fèi)者的簡(jiǎn)檔所創(chuàng)建的內(nèi)容路由表、而通過網(wǎng)絡(luò)(140)被路由到內(nèi)容消費(fèi)者(150)的。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1633651SQ02820382
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者M·奧特, D·J·賴寧格爾, L·弗倫克, D·雷喬胡里 申請(qǐng)人:西曼德克斯網(wǎng)絡(luò)公司