移動(dòng)應(yīng)用專用網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及移動(dòng)自組網(wǎng)(MANET)。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及基于智能主干基礎(chǔ)設(shè)施的移動(dòng)應(yīng)用專用網(wǎng)絡(luò)(MASNET)以促進(jìn)適應(yīng)于應(yīng)用需要的大型MANET。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的自組通信系統(tǒng)時(shí)常需要可以非集中化和自組織方式通信的獨(dú)立的移動(dòng)用戶。舉例來(lái)說(shuō)，移動(dòng)自組網(wǎng)(MANET)采用對(duì)等通信協(xié)議以確定二個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)之間的路徑。MANET的一些關(guān)鍵特征包含它們的適應(yīng)于由于移動(dòng)性的路線改變的能力以及它們不需要基站或接入點(diǎn)用于節(jié)點(diǎn)組織的事實(shí)。
[0003]理論上的，MANET提供理想的通信基礎(chǔ)設(shè)施以支持災(zāi)難援助和戰(zhàn)場(chǎng)運(yùn)作、緊急情況搜尋和救援任務(wù)，以及許多其它移動(dòng)和分布式應(yīng)用。然而，這些應(yīng)用無(wú)法在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)中得到有效地支持。這主要是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)并不會(huì)按比例調(diào)整，這是由于逐漸增加數(shù)目的節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用引發(fā)的過(guò)量的信令。更確切地說(shuō)，MANET協(xié)議在許多節(jié)點(diǎn)上逐跳分配計(jì)算(例如，路由信息)。為了確保協(xié)議正確性和高效運(yùn)作，以便避免環(huán)路和過(guò)量的溢流，需要復(fù)雜的分布式算法。
[0004]已經(jīng)提出資源集中作為解決當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)的需要的方法。一個(gè)實(shí)例是軟件定義組網(wǎng)(SDN)，例如，基于OpenFlow協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。在SDN中，“控制平面”和“數(shù)據(jù)平面”是間隔開(kāi)的，并且至少兩個(gè)控制路由器用于在受控制的網(wǎng)絡(luò)元件上實(shí)例化狀態(tài)。通過(guò)SDN，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在控制器節(jié)點(diǎn)處虛擬化，其根據(jù)全網(wǎng)觀點(diǎn)計(jì)算從源到目的地的路線，并且可以在網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)交換機(jī)處實(shí)例化“流狀態(tài)”。不幸的是，當(dāng)前SDN實(shí)施方案基于網(wǎng)絡(luò)的流狀態(tài)計(jì)算路徑，并且由此無(wú)法應(yīng)用于MANET。此外，SDN方法集中于服務(wù)器機(jī)房中的有線網(wǎng)絡(luò)操作，其中控制器距離每個(gè)交換機(jī)一個(gè)鏈路，并且由此并不能解決內(nèi)容和服務(wù)的動(dòng)態(tài)放置。
[0005]另一方法是信息為中心的組網(wǎng)(ICN)，所述組網(wǎng)基于公開(kāi)訂用方案，在所述方案中內(nèi)容對(duì)象是給定名稱的，所有路由節(jié)點(diǎn)還作為高速緩存位點(diǎn)，并且專用內(nèi)容中的闡述興趣的請(qǐng)求以類似于路線請(qǐng)求的方式散播，在所述路線請(qǐng)求中具有請(qǐng)求內(nèi)容的復(fù)本的最接近的位點(diǎn)應(yīng)答所述請(qǐng)求。然而，雖然ICN方法通過(guò)從最接近的位點(diǎn)動(dòng)態(tài)地提供內(nèi)容和服務(wù)允許網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)于應(yīng)用需要，但是當(dāng)應(yīng)用于大型動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)時(shí)ICN方案是受到限制的。因?yàn)镮CN路由是基于對(duì)象名稱執(zhí)行的，所以會(huì)引發(fā)過(guò)量的信令開(kāi)銷。并且，由于節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜性(例如，所有路由節(jié)點(diǎn)必須也是高速緩存節(jié)點(diǎn)并且中繼節(jié)點(diǎn)必須評(píng)估內(nèi)容請(qǐng)求以確定所請(qǐng)求的內(nèi)容是否是本地存儲(chǔ)的)，所以會(huì)引發(fā)額外的信令開(kāi)銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—個(gè)實(shí)施例提供促進(jìn)大型移動(dòng)自組網(wǎng)適應(yīng)于移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線節(jié)點(diǎn)的專用需要的系統(tǒng)。在操作期間，控制器節(jié)點(diǎn)收集與一個(gè)或多個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)信息?？刂破鞴?jié)點(diǎn)基于所收集的狀態(tài)信息和預(yù)定的基于實(shí)用性的技術(shù)分配一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件。響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件的分配，控制器節(jié)點(diǎn)通過(guò)使用軟件定義的移動(dòng)自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)重新配置移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由此促進(jìn)大型移動(dòng)自組網(wǎng)適應(yīng)于無(wú)線節(jié)點(diǎn)的專用應(yīng)用需要。
[0007]在一些實(shí)施例中，分配一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件是基于在一個(gè)或多個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)處操作的應(yīng)用。
[0008]在一些實(shí)施例中，控制器節(jié)點(diǎn)通過(guò)將預(yù)定的基于實(shí)用性的技術(shù)應(yīng)用于在一個(gè)或多個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)中的一者處操作的應(yīng)用專用需要分配一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件，其中預(yù)定的基于實(shí)用性的技術(shù)最大化應(yīng)用的性能。
[0009]在一些實(shí)施例中，與一個(gè)或多個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)信息指示以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè):網(wǎng)絡(luò)的資源；網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)設(shè)施；在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)流；網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的當(dāng)前配置；一個(gè)或多個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)，其中所述鄰居節(jié)點(diǎn)是一個(gè)或多個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)；涉及一個(gè)或多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)的信息；以及控制器節(jié)點(diǎn)的知識(shí)。
[0010]在一些實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件包括以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè):網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)；網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)體；網(wǎng)絡(luò)上的裝置；以及移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)分組網(wǎng)絡(luò)。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述方法通過(guò)在控制器節(jié)點(diǎn)處操作的一個(gè)或多個(gè)服務(wù)執(zhí)行。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)將狀態(tài)信息發(fā)送到控制器節(jié)點(diǎn)。響應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重新配置，控制器節(jié)點(diǎn)滿足了基于重新配置的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在一個(gè)或多個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)處操作的應(yīng)用的需要。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1A呈現(xiàn)說(shuō)明示例性移動(dòng)自組網(wǎng)(MANET)的圖，其包含從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一節(jié)點(diǎn)的包的路由。
[0014]圖1B呈現(xiàn)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性移動(dòng)應(yīng)用專用網(wǎng)絡(luò)(MASNET)的圖，其包含從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一節(jié)點(diǎn)的包的路由。
[0015]圖2呈現(xiàn)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例通過(guò)主干中的控制器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的示例性路由過(guò)程的流程圖。
[0016]圖3A呈現(xiàn)說(shuō)明示例性移動(dòng)自組網(wǎng)(MANET)的圖，其包含具有服務(wù)質(zhì)量標(biāo)記的包的路由。
[0017]圖3B呈現(xiàn)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性移動(dòng)應(yīng)用專用網(wǎng)絡(luò)(MASNET)的圖，其包含具有服務(wù)質(zhì)量標(biāo)記的包的路由。
[0018]圖4呈現(xiàn)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的通過(guò)主干中的控制器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的示例性路由過(guò)程的流程圖，其包含含有動(dòng)態(tài)服務(wù)質(zhì)量標(biāo)記的包的路由。
[0019]圖5說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的促進(jìn)大型MANET適應(yīng)于移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線節(jié)點(diǎn)的專用應(yīng)用需要的示例性計(jì)算機(jī)及通信系統(tǒng)。
[0020]在圖式中，相同參考標(biāo)號(hào)指代相同圖式元件。
【具體實(shí)施方式】
[0021]呈現(xiàn)以下描述以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制備且使用實(shí)施例，且在特定應(yīng)用以及其需求的背景下提供以下描述。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于了解對(duì)所揭示的實(shí)施例的各種修改，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本文中所定義的一般原理可應(yīng)用于其它實(shí)施例以及應(yīng)用。因此，本發(fā)明不限于所示出的實(shí)施例，而是應(yīng)符合與本文中所揭示的原理和特征一致的最寬范圍。
[0022]臟
[0023]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于移動(dòng)應(yīng)用專用網(wǎng)絡(luò)(MASNET)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用主干基礎(chǔ)設(shè)施以獲得用于大型MANET的應(yīng)用專用組網(wǎng)，例如，營(yíng)級(jí)通信。此應(yīng)用專用組網(wǎng)是通過(guò)以下操作獲得的:在網(wǎng)絡(luò)中引發(fā)小于由當(dāng)前路由方案引發(fā)的開(kāi)銷的開(kāi)銷；允許應(yīng)用從最適當(dāng)?shù)奈恢迷L問(wèn)內(nèi)容和服務(wù)，而不是固定位點(diǎn)；以及動(dòng)態(tài)地供應(yīng)資源以滿足多個(gè)并發(fā)應(yīng)用的需求同時(shí)最大化資源利用率和公平性。
[0024]已經(jīng)提出在商業(yè)和軍事網(wǎng)絡(luò)中使用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議。然而，這些架構(gòu)并不支持應(yīng)用專用組網(wǎng)。商業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)依賴于基于基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點(diǎn)的廣泛和謹(jǐn)慎部署的嚴(yán)格的階層以及通過(guò)上方布建基礎(chǔ)設(shè)施訪問(wèn)的服務(wù)云的可用性。傳統(tǒng)的軍事架構(gòu)依賴于基于對(duì)等信令的移動(dòng)自組網(wǎng)(MANET)、到達(dá)-返回集中服務(wù)和具有嚴(yán)格邊界的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)互連網(wǎng)絡(luò)的使用。這些網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)引發(fā)不可持續(xù)的開(kāi)銷以隨著網(wǎng)絡(luò)大小的增長(zhǎng)維持路由表并且需要消耗過(guò)量電力和帶寬的過(guò)度復(fù)雜的路由節(jié)點(diǎn)。這些網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)一步需要復(fù)雜的且低效的網(wǎng)絡(luò)工程以通過(guò)變?yōu)闃I(yè)務(wù)瓶頸的若干網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)使網(wǎng)絡(luò)互連，并且因此無(wú)法適應(yīng)于應(yīng)用需求。
[0025]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種促進(jìn)應(yīng)用專用組網(wǎng)并且基于軟件定義組網(wǎng)、信息為中心的組網(wǎng)和基于實(shí)用性的組網(wǎng)方法的集成的系統(tǒng)。此集成允許大型動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)于應(yīng)用的需要同時(shí)還考慮了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。所述系統(tǒng)采用主干基礎(chǔ)設(shè)施而沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)組件的人工限制或到集群或區(qū)域中的嚴(yán)格的層級(jí)網(wǎng)絡(luò)組織。整個(gè)主干基礎(chǔ)設(shè)施充當(dāng)分布式控制器并且虛擬化整個(gè)協(xié)議堆棧。
[0026]更確切地說(shuō)，所述系統(tǒng)包含:1)基于智能主干基礎(chǔ)設(shè)施的軟件定義MANET(SDM)，其消除了引發(fā)用于動(dòng)態(tài)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的路由和信道接入的大部分信令，減少了網(wǎng)絡(luò)裝置和軟件的復(fù)雜性，并且簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的總體管理；2)信息發(fā)現(xiàn)、交換和存儲(chǔ)(IDES)系統(tǒng)，其允許應(yīng)用基于