專利名稱：感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點及其工作方 法，確切地說，涉及一種能夠將其感知到的網絡上下文信息進行傳輸，并利用這些網絡上下 文信息執(zhí)行自治計算和相應控制操作，從而獲得自治路由的網絡節(jié)點及其工作方法；屬于 電信網與互聯(lián)網的路由選址和結合上下文信息的自治計算的技術領域。
背景技術：
隨著網絡的迅猛發(fā)展，移動設備、嵌入式設備和其它普適系統(tǒng)的加入，尤其是硬 件、軟件、通信和網絡的計算系統(tǒng)分別具有的異構特征，使得網絡規(guī)模變得越來越大，復雜 性越來越高。為應對普遍存在的、不斷增長的網絡系統(tǒng)的復雜性，人們通過實施自治計算和 自治通信來力圖建立能夠自感知、自配置、自優(yōu)化、自愈合和自保護的通信系統(tǒng)，在沒有人 工干預或指導下，就能夠執(zhí)行最大可能的自治管理，提高網絡和服務的能力，處理各種未知 的變化，例如拓撲、負載、任務和網絡能訪問的物理及邏輯特征等。自治通信中的網絡發(fā)展 獨立于端用戶所需要的應用和服務，它有服務驅動、定位、自治控制、自組織、分布化、技術 獨立以及可擴展的特點。自治網絡是將自治計算、自治通信領域的研究思想延伸到計算機網絡體系結構中 發(fā)展而來的一種新型網絡體系結構，它是通過在網絡體系結構設計中引入自治化功能，從 而自治形成適應網絡節(jié)點及整個網絡的各種網絡操作策略，減少網絡管理的人工操作的負 擔和復雜性，使網絡具有自組織、自管理、自配置、自感知、自優(yōu)化、自保護和自修復等自治 能力，也是未來網絡體系結構研究中的一個主要方向。自治化網絡的功能實體更靈活、適應性更強，可通過自感知獲取更豐富的信息。自 感知使得網絡節(jié)點能夠在網絡的上下文發(fā)生變化的時候，自適應性地做出最優(yōu)決策，執(zhí)行 自組織、自配置和性能自優(yōu)化。自治網絡的各個自治特性(包括自組織等)的實現(xiàn)基于自治控制的循環(huán)過程，該 循環(huán)過程分為收集、分析、決策和執(zhí)行四個操作步驟。首先，從網絡環(huán)境中的各種數(shù)據(jù)源收 集信息；接著，分析這些信息并構建一個反映當前情況的面向網絡及業(yè)務的模型，作為做出 適應性改變決策的基礎；然后，根據(jù)分析的結果進行行為決策；最后，通過網絡執(zhí)行這些決 策，并將結果報告給用戶或管理者，而且，執(zhí)行結果的影響將在下一輪控制周期中被收集。路由是網絡互聯(lián)的基礎，也是網絡必須提供的最基本的功能和其它網絡功能的基 礎。最近，業(yè)內提出的一些新型路由方案都具有一定程度的自治屬性，例如“自治傳感器 網會各巾白勺"SJIi禾呈足各由( 《A Programmable RoutingFramework for Autonomic Sensor Networks》干于 The Autonomic Computingfforkshop IEEE AMS' 03,2003)禾口論文 《移動ad-hoc網絡路由》、《感知分組網絡中的自治智能路由》和《多約束的路徑選擇路由》 等。但是，這些新型通信協(xié)議和方法往往只能應用于特定類型的網絡系統(tǒng)中，又都采用唯一 的自治算法，而且只是考慮單一固定的路由變量，大大限制了網絡的自治能力管理。因此，盡快研制一種能夠感知網絡上下文信息、實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點，更
5好地完成自治化網絡相關功能的課題就成為業(yè)內科技人員關注的焦點。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術局限的單一性，提供一種能夠感知網絡 上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點及其工作方法，以便通過在現(xiàn)有網絡系統(tǒng)中增添 一個或多個本發(fā)明具有自治管理功能的網絡節(jié)點(包括對原有模塊進行的相應改進)，使 得這些網絡節(jié)點具有上下文感知能力，能夠感知各種網絡上下文信息，再結合自治策略，自 適應地調整路由執(zhí)行策略，綜合選取較優(yōu)的路徑來轉發(fā)數(shù)據(jù)包，最終實現(xiàn)優(yōu)化網絡性能的 目的。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控 制的網絡節(jié)點，包括由定位和尋址模塊、鄰居發(fā)現(xiàn)模塊、鏈路選擇模塊、路由信息分發(fā)模塊 和路由計算模塊組成的路由執(zhí)行單元；其特征在于所述網絡節(jié)點還包括增設的用于感 知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的自治管理單元，該自治管理單元設有上下文信息感 知、上下文信息傳輸、信息存儲和自治決策共四個模塊，并對所述路由執(zhí)行單元中的鏈路選 擇模塊和路由計算模塊做了相應改進；該網絡節(jié)點是通過自治管理單元生成的自治行為 AB(automatic behavior)來控制路由執(zhí)行單元中的鏈路選擇模塊和路由計算模塊的相應 操作，使得該網絡節(jié)點在運行過程中，能夠根據(jù)網絡的當前狀況進行自適應調整，生成符合 當前網絡狀況的路由轉發(fā)表，實現(xiàn)自治化的路由控制，從而優(yōu)化網絡的整體性能。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由 控制的網絡節(jié)點的工作方法，其特征在于包括下列操作步驟(1)接收數(shù)據(jù)位于業(yè)務源端的網絡節(jié)點不執(zhí)行該步驟，直接跳轉執(zhí)行步驟(2)； 位于業(yè)務目的端的網絡節(jié)點僅執(zhí)行該步驟(1)；位于中間節(jié)點的網絡節(jié)點則順序執(zhí)行全部 四項操作步驟；(2)自治管理單元感知和存儲自身網絡節(jié)點和相關網絡節(jié)點與鏈路的上下文信 息，并發(fā)送給其他網絡節(jié)點；同時對其它網絡節(jié)點傳送來的上下文信息進行存儲處理；(3)自治管理單元對所有的上下文信息進行統(tǒng)一存儲和綜合分析，生成自治行為 AB ；(4)路由執(zhí)行單元根據(jù)AB生成適應當前網絡狀況的路由表，綜合選擇較優(yōu)路徑發(fā) 送數(shù)據(jù)，然后，返回執(zhí)行步驟(1)。本發(fā)明申請相對現(xiàn)有技術而言，所具有的優(yōu)點和效果是本發(fā)明通過為網絡節(jié)點 添加自治管理單元，以及對原有路由執(zhí)行單元中的部分模塊進行相應改造，使得網絡節(jié)點 具有自治管理功能。與原來的網絡節(jié)點只具有比較原始的路由功能，本發(fā)明能夠更好地根 據(jù)當前的網絡狀態(tài)動態(tài)調整路由策略，選擇傳輸能力更強、未出現(xiàn)擁塞的路徑傳輸數(shù)據(jù)，優(yōu) 化網絡的整體傳輸性能。與現(xiàn)在已經提出的一些具有自治能力的路由協(xié)議相比較，本發(fā)明網絡節(jié)點的路由 自治管理方式更具有通用性和可擴展性。例如，網絡中能夠根據(jù)需要同時設置一個或多個 本發(fā)明網絡節(jié)點以及沒有改造的原來的網絡節(jié)點(其差異只是自治能力的強弱而已)，而 且，也不針對某個特定的協(xié)議，就能夠實現(xiàn)本發(fā)明網絡節(jié)點的各種優(yōu)異性能。本發(fā)明網絡節(jié) 點的結構組成非常簡單，很容易構建，只要在現(xiàn)有網絡節(jié)點的基礎上，添加自治管理單元，
6并對原始路由執(zhí)行單元中的鏈路選擇模塊和路由計算模塊進行擴展，使它能夠根據(jù)AB的 調整執(zhí)行策略就可以了。因此，本發(fā)明具有很好的推廣應用前景。


圖1為本發(fā)明感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點結構組成示意 圖。圖2為本發(fā)明網絡節(jié)點中的自治管理單元實現(xiàn)的操作流程示意圖。圖3為由本發(fā)明感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點組成的實施 例網絡系統(tǒng)架構示意圖。圖4(A)、⑶分別為本發(fā)明網絡節(jié)點在實施例中傳輸網絡上下文信息的分組報文 的消息格式和內部詳細格式的兩個示意圖。圖5為本發(fā)明網絡節(jié)點在實施例中的0LSR協(xié)議鏈路選擇模塊的結構組成示意圖。圖6為本發(fā)明網絡節(jié)點在實施例中自治管理單元的自治決策模塊的流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明 作進一步的詳細描述。參見圖1，介紹本發(fā)明感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點的結構 組成由對現(xiàn)有網絡節(jié)點中的鏈路選擇模塊和路由計算模塊進行改進而形成的路由執(zhí)行單 元與新增的、用于感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的自治管理單元兩部分組成，兩 個單元者之間通過自治行為AB進行交互。其中，網絡上下文信息是指通過網絡節(jié)點中的自 治管理單元的上下文信息感知模塊感測而獲得的針對網絡鏈路和/或網絡節(jié)點的、反映其 當前性能、資源和處理能力的上下文信息。自治管理單元設有上下文信息感知、上下文信息 傳輸、信息存儲和自治決策共四個模塊，路由執(zhí)行單元設有定位和尋址、鄰居發(fā)現(xiàn)、鏈路選 擇、路由信息分發(fā)和路由計算共五個模塊，其中的鏈路選擇模塊和路由計算模塊對生成網 絡拓撲和計算網絡路由都有重要影響，因此，本發(fā)明對這兩個模塊進行相應改進，使得本發(fā) 明網絡節(jié)點通過自治管理單元生成的自治行為AB來控制路由執(zhí)行單元中的鏈路選擇模塊 和路由計算模塊的相應操作。這樣，該網絡節(jié)點在運行過程中，能夠根據(jù)網絡的當前狀況進 行自適應調整，生成符合當前網絡狀況的路由轉發(fā)表，實現(xiàn)自治化的路由控制，從而優(yōu)化網 絡的整體性能。所謂自治行為AB (automatic behavior)是本發(fā)明網絡節(jié)點對獲得的上下文信息 進行自治的分析，為適應當前網絡中的包括傳輸鏈路、節(jié)點資源與載荷的各種上下文動態(tài) 變化狀態(tài)，并根據(jù)預先設定的決策策略而自適應地生成的相應的路由自治調整操作指令， 進而推動路由執(zhí)行單元執(zhí)行相應的操作，提高網絡節(jié)點對當前狀態(tài)的實時應對能力。路由 執(zhí)行單元是根據(jù)自治管理單元發(fā)送的自治行為AB對鏈路選擇模塊和/或路由計算模塊進 行控制，生成符合當前網絡狀況的路由轉發(fā)表。先介紹該網絡節(jié)點中的自治管理單元四個模塊的功能及其信息傳遞關系上下文信息感知模塊，負責實時感測和收集該網絡節(jié)點及其相關連接鏈路上包括 當前鏈路狀態(tài)與節(jié)點資源的上下文信息，然后分別轉交給上下文信息傳輸模塊和信息存儲
7模塊進行處理。上下文信息傳輸模塊，負責對上下文信息感知模塊收集和轉送來的上下文信息進 行篩選和量化后，再發(fā)送給網絡中需要利用這些上下文信息的其他網絡節(jié)點，同時，接收來 自其他網絡節(jié)點的上下文信息后，傳送給信息存儲模塊。信息存儲模塊，負責將來自上下文信息感知模塊和/或上下文信息傳輸模塊的上 下文信息進行統(tǒng)一存儲，并管理和維護這些上下文信息，保存其中具有時效性的信息和刪 除冗余和沒用的信息。自治決策模塊，作為該單元的核心模塊，負責讀取信息存儲模塊的內容，參照預設 的規(guī)則對相關信息進行分析和決策，生成用于實現(xiàn)自治化的路由控制的自治行為AB后，發(fā) 送給路由執(zhí)行單元。該自治管理單元執(zhí)行的操作流程如圖2所示。再介紹該網絡節(jié)點中的路由執(zhí)行單元五個模塊的功能及其信息傳遞關系定位和尋址模塊，為原有模塊，負責確定網絡節(jié)點各自的命名信息并告知鄰居發(fā) 現(xiàn)模塊。鄰居發(fā)現(xiàn)模塊，為原有模塊，負責發(fā)現(xiàn)該網絡節(jié)點的鄰居節(jié)點和鏈路的連通狀態(tài)， 并將相關的路由信息告知鏈路選擇模塊和路由信息分發(fā)模塊。鏈路選擇模塊，為改進的原有模塊，負責執(zhí)行按照設定規(guī)則的默認策略和來自自 治管理單元的自治行為AB，根據(jù)該網絡節(jié)點的路由信息，選擇需要分發(fā)網絡拓撲信息的其 他網絡節(jié)點，生成相應的網絡拓撲信息，并將相關信息告知路由信息分發(fā)模塊和路由計算 模塊。路由信息分發(fā)模塊，為原有模塊，負責向鏈路選擇模塊選定的其他網絡節(jié)點發(fā)送 網絡拓撲信息，同時，將接收到的、來自其他網絡節(jié)點的網絡拓撲信息，傳送給路由計算模 塊。路由計算模塊，為改進的原有模塊，負責執(zhí)行默認策略或來自自治管理單元的自 治行為AB，根據(jù)該網絡節(jié)點存儲的網絡拓撲信息和來自鏈路選擇模塊和/或路由信息分發(fā) 模塊的實時信息做出路由決策計算該網絡節(jié)點分發(fā)數(shù)據(jù)包的路由表，并寫入到轉發(fā)表中。本發(fā)明的網絡節(jié)點既能彼此之間傳遞信息，也能與現(xiàn)有網絡中的原來的網絡節(jié)點 正常通信，因此，只要根據(jù)實際需求和能力，選擇安裝一個或多個該網絡節(jié)點，就能與原來 網絡中未改造的網絡節(jié)點一起，共同構成能夠感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的系 統(tǒng)。誠然，如果設有更多的本發(fā)明網絡節(jié)點所構成的感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控 制的系統(tǒng)，其功效也會更加顯著。本發(fā)明感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點在網絡系統(tǒng)中可以分 別設置在業(yè)務源端、中間節(jié)點或目的端，雖然它們各自的工作流程略有不同，但是，其基本 操作步驟如下步驟1、接收數(shù)據(jù)位于業(yè)務源端的網絡節(jié)點不執(zhí)行該步驟，直接跳轉執(zhí)行步驟2 ； 位于業(yè)務目的端的網絡節(jié)點僅執(zhí)行該步驟1 ；唯有位于中間節(jié)點的網絡節(jié)點執(zhí)行全部四項 操作步驟。步驟2、自治管理單元感知和存儲自身網絡節(jié)點和相關網絡節(jié)點與鏈路的上下文 信息，并發(fā)送給其他網絡節(jié)點；同時對其它網絡節(jié)點傳送來的上下文信息進行存儲處理；該步驟2進一步包括下列兩項操作內容(21)上下文信息感知模塊不斷地實時感測和收集該網絡節(jié)點及其相關連接鏈路 與節(jié)點資源的當前上下文信息，再分別轉交給上下文信息傳輸模塊和信息存儲模塊。(22)上下文信息傳輸模塊將收集到的上下文信息進行篩選和量化后，發(fā)送給網 絡中需要利用這些上下文信息的其他網絡節(jié)點，同時接收來自其他網絡節(jié)點的上下文信息 后，傳送給信息存儲模塊。步驟3、自治管理單元對所有的上下文信息進行統(tǒng)一存儲和綜合分析，生成自治行 為AB ；該步驟3進一步包括下列兩項操作內容(31)信息存儲模塊對來自其他網絡節(jié)點和/或自身網絡節(jié)點的上下文信息進行 統(tǒng)一存儲，并管理和維護這些上下文信息，保存其中具有時效性的信息，刪除冗余和沒用的 fn息o(32)自治決策模塊讀取信息存儲模塊的內容，參照預設規(guī)則進行分析和決策，判 定自治管理單元是否要影響路由執(zhí)行單元中鏈路選擇模塊和路由計算模塊的執(zhí)行策略如 果需要，則生成用于實現(xiàn)自治化的路由控制的自治行為AB，并發(fā)送給路由執(zhí)行單元中需要 調整執(zhí)行策略的鏈路選擇模塊和/或路由計算模塊，使得該兩個模塊根據(jù)AB執(zhí)行調整操作 指令；否則，就不生成AB。步驟4、路由執(zhí)行單元根據(jù)AB生成適應當前網絡狀況的路由表，選擇最優(yōu)路徑發(fā) 送數(shù)據(jù)，然后，返回執(zhí)行步驟1。該步驟4進一步包括下列三項操作內容(41)鏈路選擇模塊根據(jù)選擇的路由執(zhí)行策略，分析自身網絡節(jié)點的路由信息，選 擇需要分發(fā)網絡拓撲信息的其他網絡節(jié)點，生成相應的網絡拓撲信息，選擇執(zhí)行網絡拓撲 信息分發(fā)的鄰接鏈路，并將相關信息告知路由信息分發(fā)模塊和路由計算模塊；執(zhí)行該步驟時，若沒有接收到自治管理單元發(fā)送來的AB時，選擇默認的路由執(zhí)行 策略；否則，根據(jù)AB的具體信息選擇相應的路由執(zhí)行策略。(42)路由信息分發(fā)模塊將網絡拓撲信息按照鏈路選擇模塊確定的鄰接鏈路向選 定的其他網絡節(jié)點發(fā)送網絡拓撲信息，并將接收到的其他網絡節(jié)點的網絡拓撲信息傳送給 路由計算模塊。(43)路由計算模塊選擇執(zhí)行策略，根據(jù)其自身網絡節(jié)點所存儲的網絡拓撲信息和 來自鏈路選擇模塊和/或路由信息分發(fā)模塊的實時信息，計算得到網絡當前的路由表，寫 入到轉發(fā)表中；在執(zhí)行該步驟時，如果沒有接收到自治管理單元發(fā)送來的AB時，選擇默認的執(zhí)行 策略；否則，根據(jù)AB的具體信息選擇相應的執(zhí)行策略。本發(fā)明已經進行了多次實施試驗，下面結合一實例詳細描述該實施例方案。該實施例采用的網絡系統(tǒng)拓撲架構如圖3所示。其中業(yè)務源端和業(yè)務目的端所處 的網絡系統(tǒng)中共有四個中間網絡節(jié)點，網絡采用0LSR協(xié)議。該實施例只是在拓撲架構圖中的網絡節(jié)點2采用本發(fā)明的網絡節(jié)點，其他節(jié)點均 為原來沒有改造的節(jié)點。0LSR協(xié)議采用Mra集合的概念，只選取部分節(jié)點建立鄰接關系，以 減少網絡負載。所以，0LSR協(xié)議的鏈路選擇模塊中的主要工作是Mra集合的計算。在實施 時，主要是添加自治管理單元對鏈路選擇模塊進行決策控制。實施例進行的前期改造工作如下
1、先為網絡節(jié)點2添加自治管理單元和改造路由執(zhí)行單元中的兩個模塊。2、將上下文信息分成兩類節(jié)點狀態(tài)上下文信息NS和鏈路狀態(tài)上下文信息LS。其 中，節(jié)點狀態(tài)上下文信息表示節(jié)點自身的狀態(tài)信息，每個節(jié)點狀態(tài)信息的當前指標通常只 有一個數(shù)值與之對應，如移動節(jié)點的地理位置信息、移動節(jié)點的當前剩余能量值、CUP占 用率、無線接口的帶寬等。鏈路狀態(tài)上下文信息表示節(jié)點與其相鄰某一節(jié)點之間感知到的 信息，一般是每條同步鏈路對應一個數(shù)值，如鏈路的信號強度、鏈路的時延等。3、在自治管理單元的上下文感知模塊中對該兩類信息分別進行歸一化映射 歸一化映射方式的具體內容參見《N3S-0LSR :Node-Status Self-SensingOptimized Link-State Routing Protocols for MANET))(干U 于會議集 the 2010International Conference on Communications and Mobile Computing(CMC 2010))。4、添加新的分組報文消息，實現(xiàn)上下文信息的分發(fā)本發(fā)明用于傳輸上下文信息 的分組消息格式如圖4所示。通過上下文信息分發(fā)模塊將處理完的上下文信息分發(fā)傳送給 目標節(jié)點。在該實施例中只發(fā)送給鄰居節(jié)點。5、自治管理單元中的信息存儲模塊對自身節(jié)點感知、捕獲的上下文信息進行統(tǒng)一 存儲、管理和維護，并存儲相應的消息處理策略，包括對應的自治行為AB類型、NS上下界、 LS上下界、優(yōu)先選擇等；6、0LSR協(xié)議路由執(zhí)行單元中的鏈路選擇模塊進行改進為鏈路選擇模塊增添除 了 0LSR協(xié)議中的Mra集合算法外的其他算法，以便能夠通過控制功能根據(jù)輸入的AB選擇 需要執(zhí)行的相應的算法。該鏈路選擇模塊的內部組成如圖5所示。其中一個非0LSR協(xié)議描述的MPR集合算法的介紹，參見《N3S-0LSR :Node-Status Self-Sensing Optimized Link-State Routing Protocols for MANET》(干lj 于會議集 the 2010 International Conference on Communications and MobileComputing(CMC 2010))。完成前期改造后，業(yè)務源端向業(yè)務目的端發(fā)送數(shù)據(jù)包的實施例流程如下(1)業(yè)務源端將數(shù)據(jù)包發(fā)向網絡節(jié)點2。(2)此時，網絡節(jié)點2和網絡節(jié)點3之間的鏈路產生了擁塞。網絡節(jié)點2通過上 下文信息感知模塊收集到與自身直連的節(jié)點和鏈路狀態(tài)信息，并進行歸一化映射，將映射 結果存入信息存儲模塊，再由自治決策模塊讀取后，進行分析和決策，生成相應的自治行為 AB(自治決策模塊的處理流程圖如圖6所示)后，再發(fā)送給鏈路選擇模塊。(3)網絡節(jié)點2中的鏈路選擇模塊根據(jù)接收到的AB，選擇執(zhí)行第一種非0LSR協(xié)議 中的Mra集合算法進行處理和計算，并將結果發(fā)送給路由信息分發(fā)模塊和路由計算模塊， 生成網絡路由表。(4)網絡節(jié)點2接收到業(yè)務源端發(fā)來的數(shù)據(jù)包。根據(jù)默認鏈路選擇策略(即0LSR 協(xié)議使用的Mra集合算法)應轉發(fā)的路徑為網絡節(jié)點2 —網絡節(jié)點3 —業(yè)務目的端，但是， 因為目前該路徑擁塞，并已被網絡節(jié)點2所感知(即步驟⑵的操作內容)。此時的路由表 已變更為由第一種非0LSR協(xié)議中的MTO集合算法所計算出的結果(即步驟(3)的操作內 容，因此，實際上，網絡節(jié)點2選擇的轉發(fā)路徑為網絡節(jié)點2 —網絡節(jié)點4 —業(yè)務目的端。(5)網絡節(jié)點4接收到網絡節(jié)點2發(fā)來的數(shù)據(jù)包，根據(jù)自身路由表轉發(fā)給業(yè)務目的 端。
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(6)業(yè)務目的端接收到數(shù)據(jù)包。該實施例中，由于路由執(zhí)行單元針對自治管理單元給出的不同AB會相應采用不 同的Mra集合算法來計算Mra集合，所以生成的路由表也就更加符合當前AB所代表的網絡 狀態(tài)，從而使得該網絡節(jié)點能夠根據(jù)當前路由表進行數(shù)據(jù)的交互?？傊?，本發(fā)明的實施例的試驗是成功的，實現(xiàn)了發(fā)明目的。
權利要求
一種感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點，包括由定位和尋址模塊、鄰居發(fā)現(xiàn)模塊、鏈路選擇模塊、路由信息分發(fā)模塊和路由計算模塊組成的路由執(zhí)行單元；其特征在于所述網絡節(jié)點還包括增設的用于感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的自治管理單元，該自治管理單元設有上下文信息感知、上下文信息傳輸、信息存儲和自治決策共四個模塊，并對所述路由執(zhí)行單元中的鏈路選擇模塊和路由計算模塊做了相應改進；該網絡節(jié)點是通過自治管理單元生成的自治行為AB來控制路由執(zhí)行單元中的鏈路選擇模塊和路由計算模塊的相應操作，使得該網絡節(jié)點在運行過程中，能夠根據(jù)網絡的當前狀況進行自適應調整，生成符合當前網絡狀況的路由轉發(fā)表，實現(xiàn)自治化的路由控制，從而優(yōu)化網絡的整體性能。
2.根據(jù)權利要求1所述的網絡節(jié)點，其特征在于所述網絡節(jié)點中的自治管理單元的 四個模塊的功能及其信息傳遞關系如下上下文信息感知模塊，負責實時感測和收集該網絡節(jié)點及其相關連接鏈路上包括當前 鏈路狀態(tài)與節(jié)點資源的上下文信息，然后分別轉交給上下文信息傳輸模塊和信息存儲模塊 進行處理；上下文信息傳輸模塊，負責對上下文信息感知模塊收集和轉送來的上下文信息進行篩 選和量化后，再發(fā)送給網絡中需要利用這些上下文信息的其他網絡節(jié)點，同時，接收來自其 他網絡節(jié)點的上下文信息后，傳送給信息存儲模塊；信息存儲模塊，負責將來自上下文信息感知模塊和/或上下文信息傳輸模塊的上下文 信息進行統(tǒng)一存儲，并管理和維護這些上下文信息，保存其中具有時效性的信息和刪除冗 余和沒用的信息；自治決策模塊，作為該單元的核心模塊，負責讀取信息存儲模塊的內容，參照預設的規(guī) 則對相關信息進行分析和決策，生成用于實現(xiàn)自治化的路由控制的自治行為AB后，發(fā)送給 路由執(zhí)行單元。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的網絡節(jié)點，其特征在于所述網絡上下文信息是指通過 網絡節(jié)點中的自治管理單元的上下文信息感知模塊感測而獲得的針對網絡鏈路和/或網 絡節(jié)點的、反映其當前性能、資源和處理能力的上下文信息。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的網絡節(jié)點，其特征在于所述自治行為AB是網絡節(jié) 點對獲得的上下文信息進行分析，為適應當前網絡中的包括傳輸鏈路、節(jié)點資源與載荷的 各種上下文動態(tài)變化狀態(tài)，并根據(jù)預先設定的決策策略而自適應地生成的相應的路由自治 調整操作指令，進而推動路由執(zhí)行單元中的鏈路選擇模塊和/或路由計算模塊執(zhí)行相應的 操作，提高網絡節(jié)點對當前狀態(tài)的實時應對能力。
5.根據(jù)權利要求1所述的網絡節(jié)點，其特征在于所述網絡節(jié)點中的路由執(zhí)行單元設 有下述功能模塊定位和尋址模塊，為原有模塊，負責確定網絡節(jié)點各自的命名信息并告知鄰居發(fā)現(xiàn)模塊；鄰居發(fā)現(xiàn)模塊，為原有模塊，負責發(fā)現(xiàn)該網絡節(jié)點的鄰居節(jié)點和鏈路的連通狀態(tài)，并將 相關的路由信息告知鏈路選擇模塊和路由信息分發(fā)模塊；鏈路選擇模塊，為改進的原有模塊，負責執(zhí)行按照設定規(guī)則的默認策略和來自自治管 理單元的自治行為AB，根據(jù)該網絡節(jié)點的路由信息，選擇需要分發(fā)網絡拓撲信息的其他網絡節(jié)點，生成相應的網絡拓撲信息，并將相關信息告知路由信息分發(fā)模塊和路由計算模 塊；路由信息分發(fā)模塊，為原有模塊，負責向鏈路選擇模塊選定的其他網絡節(jié)點發(fā)送網絡 拓撲信息，同時，將接收到的、來自其他網絡節(jié)點的網絡拓撲信息傳送給路由計算模塊；路由計算模塊，為改進的原有模塊，負責執(zhí)行默認策略或來自自治管理單元的自治行 為AB，根據(jù)該網絡節(jié)點存儲的網絡拓撲信息和來自鏈路選擇模塊和/或路由信息分發(fā)模塊 的實時信息做出路由決策計算該網絡節(jié)點分發(fā)數(shù)據(jù)包的路由表，并寫入到轉發(fā)表中。
6.根據(jù)權利要求1所述的網絡節(jié)點，其特征在于所述網絡節(jié)點既能彼此之間傳遞信 息，也能與現(xiàn)有網絡中的原來的網絡節(jié)點正常通信，因此，只要根據(jù)實際需求和能力，選擇 安裝一個或多個所述網絡節(jié)點，就能與原來的網絡節(jié)點一起，共同構成能夠感知網絡上下 文信息實現(xiàn)自治路由控制的系統(tǒng)。
7.—種感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點的工作方法，其特征在于 包括下列操作步驟(1)接收數(shù)據(jù)位于業(yè)務源端的網絡節(jié)點不執(zhí)行該步驟，直接跳轉執(zhí)行步驟(2)；位于 業(yè)務目的端的網絡節(jié)點僅執(zhí)行該步驟⑴；位于中間節(jié)點的網絡節(jié)點則順序執(zhí)行全部四項 操作步驟；(2)自治管理單元感知和存儲自身網絡節(jié)點和相關網絡節(jié)點與鏈路的上下文信息，并 發(fā)送給其他網絡節(jié)點；同時對其它網絡節(jié)點傳送來的上下文信息進行存儲處理；(3)自治管理單元對所有的上下文信息進行統(tǒng)一存儲和綜合分析，生成自治行為AB；(4)路由執(zhí)行單元根據(jù)AB生成適應當前網絡狀況的路由表，綜合選擇較優(yōu)路徑發(fā)送數(shù) 據(jù)，然后，返回執(zhí)行步驟(1)。
8.根據(jù)權利要求7所述的工作方法，其特征在于所述步驟(2)進一步包括下列操作 內容(21)上下文信息感知模塊不斷地實時感測和收集該網絡節(jié)點及其相關連接鏈路與節(jié) 點資源的當前上下文信息，再分別轉交給上下文信息傳輸模塊和信息存儲模塊；(22)上下文信息傳輸模塊將收集到的上下文信息進行篩選和量化后，發(fā)送給網絡中需 要利用這些上下文信息的其他網絡節(jié)點，同時接收來自其他網絡節(jié)點的上下文信息后，傳 送給信息存儲模塊。
9.根據(jù)權利要求7所述的工作方法，其特征在于所述步驟(3)進一步包括下列操作 內容(31)信息存儲模塊對來自其他網絡節(jié)點和/或自身網絡節(jié)點的上下文信息進行統(tǒng)一 存儲，并管理和維護這些上下文信息，保存其中具有時效性的信息，刪除冗余和沒用的信 息；(32)自治決策模塊讀取信息存儲模塊的內容，參照預設規(guī)則進行分析和決策，判定自 治管理單元是否要影響路由執(zhí)行單元中鏈路選擇模塊和路由計算模塊的執(zhí)行策略如果需 要，則生成用于實現(xiàn)自治化的路由控制的自治行為AB，并發(fā)送給路由執(zhí)行單元中需要調整 執(zhí)行策略的鏈路選擇模塊和/或路由計算模塊，使得該兩個模塊根據(jù)AB執(zhí)行調整操作指 令；否則，就不生成AB。
10.根據(jù)權利要求7所述的工作方法，其特征在于所述步驟(4)進一步包括下列操作內容(41)鏈路選擇模塊根據(jù)選擇的路由執(zhí)行策略，分析自身網絡節(jié)點的路由信息，選擇需 要分發(fā)網絡拓撲信息的其他網絡節(jié)點，生成相應的網絡拓撲信息，選擇執(zhí)行網絡拓撲信息 分發(fā)的鄰接鏈路，并將相關信息告知路由信息分發(fā)模塊和路由計算模塊；在執(zhí)行該步驟時，如果沒有接收到自治管理單元發(fā)送來的AB時，選擇默認的路由執(zhí)行 策略；否則，根據(jù)AB的具體信息選擇相應的路由執(zhí)行策略；(42)路由信息分發(fā)模塊將網絡拓撲信息按照鏈路選擇模塊確定的鄰接鏈路向選定的 其他網絡節(jié)點發(fā)送網絡拓撲信息，并將接收到的其他網絡節(jié)點的網絡拓撲信息傳送給路由 計算模塊；(43)路由計算模塊選擇執(zhí)行策略，根據(jù)其自身網絡節(jié)點所存儲的網絡拓撲信息和來自 鏈路選擇模塊和/或路由信息分發(fā)模塊的實時信息，計算得到網絡當前的路由表，寫入到 轉發(fā)表中；在執(zhí)行該步驟時，如果沒有接收到自治管理單元發(fā)送來的AB時，選擇默認的執(zhí)行策 略；否則，根據(jù)AB的具體信息選擇相應的執(zhí)行策略。
全文摘要
一種感知網絡上下文信息實現(xiàn)自治路由控制的網絡節(jié)點和方法，該網絡節(jié)點包括路由執(zhí)行和自治管理兩個單元；前者有定位和尋址、鄰居發(fā)現(xiàn)、鏈路選擇、路由信息分發(fā)和路由計算五個模塊；后者有上下文信息感知、上下文信息傳輸、信息存儲和自治決策四個模塊。該網絡節(jié)點通過自治管理單元生成的自治行為AB來控制路由執(zhí)行單元中的鏈路選擇和路由計算兩模塊的操作，使其在運行過程中，能根據(jù)網絡當前狀況進行自適應調整，生成符合當前網絡狀況的路由轉發(fā)表，實現(xiàn)自治化的路由控制，優(yōu)化網絡整體性能。只需在現(xiàn)有網絡增添一個或多個本發(fā)明網絡節(jié)點，使其能感知網絡上下文信息，結合自治策略，自適應調整路由決策，選取較優(yōu)路徑來轉發(fā)數(shù)據(jù)包，實現(xiàn)發(fā)明目的。
文檔編號H04W40/24GK101860938SQ201010140528
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權日2010年4月2日
發(fā)明者王文東, 鄭一揮, 闕喜戎, 陳珊, 龔向陽 申請人:北京郵電大學