基于实用性的交叉成层的制作方法
基于实用性的交叉成层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上设及移动自组网（MANET)。更确切地说，本发明设及移动应用专用网 络（MAS肥T)内的基于实用性的交叉成层机构的使用W促进适应于应用需要的大型MANET。
【背景技术】
[0002] 典型的自组通信系统时常需要可W非集中化和自组织方式通信的独立的移动用 户。举例来说，移动自组网（MANET)采用对等通信协议W确定二个无线节点之间的路径。 MANET的一些关键特征包含它们的适应于由于移动性的路线改变的能力W及它们不需要基 站或接入点用于节点组织的事实。
[0003] 理论上的，MANET提供理想的通信基础设施W支持灾难援助和战场运作、紧急情况 捜寻和救援任务，W及许多其它移动和分布式应用。然而，运些应用无法在当今的网络中得 到有效地支持。运主要是因为网络并不会按比例调整，运是由于逐渐增加数目的节点和应 用招致的过量的信令。更确切地说，MANET协议在许多节点上逐跳分配计算（例如，路由信 息）。为了确保协议正确性和高效运作，W便避免环路和过量的溢流，需要复杂的分布式算 法。
[0004] 已经提出资源集中作为解决当今网络的增长的需要的方法。一个实例是软件定义 组网柳脚，例如，基于化enFlow协议的网络。在SDN中，"控制平面"和"数据平面"是间 隔开的，并且至少两个控制路由器用于在受控制的网络元件上实例化状态。通过SDN，网络 的拓扑结构在控制器节点处虚拟化，其根据全网观点计算从源到目的地的路线，并且可W 在网络的每个交换机处实例化"流状态"。不幸的是，当前SDN实施方案基于网络的流状态 计算路径，并且由此无法应用于MANET。此外，SDN方法集中于静态有线网络，其中控制器距 离每个交换机一个逻辑链路，并且由此并不能解决内容和服务的动态放置。 阳0化]另一方法是信息为中屯、的组网（ICN)，所述组网基于公开订用方案，在所述方案中 内容对象是给定名称的，所有路由节点还作为高速缓存位点，并且专用内容中的阐述兴趣 的请求W类似于路线请求的方式散播，在所述路线请求中具有请求内容的复本的最接近的 位点应答所述请求。然而，虽然ICN方法通过从最接近的位点动态地提供内容和服务允许 网络适应于应用需要，但是当应用于大型动态网络时ICN方案是受到限制的。因为ICN路由 是基于对象名称执行的，所W会引发过量的信令开销。并且，节点的复杂性（例如，路由节 点可能需要高速缓存内容并且评估内容请求W确定所请求的内容是否是本地存储的）可 W引发额外的信令开销。
【发明内容】
[0006] 一个实施例提供促进大型移动自组网适应于移动无线网络中无线节点的专用需 要的系统。在操作期间，中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中微实用 性是基于特定针对于应用的效用函数，并且其中相关性指示一个或多个包的优先级。中间 节点组合一个或多个包的相关性。中间节点聚集用于一个或多个包的微实用性和相关性， 并且基于微实用性和相关性的聚集确定一个或多个包的值。中间节点还基于对应的包的所 确定的值确定针对一个或多个包的行动。
[0007] 在一些实施例中，所述系统通过内容产生节点计算用于一个或多个包的微实用 性，其中微实用性是基于特定针对于在内容产生节点处操作的应用的效用函数。
[0008] 在一些实施例中，所述系统通过内容请求节点计算用于一个或多个包的相关性， 其中相关性进一步指示一个或多个包对内容请求节点的重要性。
[0009] 在一些实施例中，响应于确定中间节点的一个或多个子节点，其中一个或多个子 节点各自指示对应于一个或多个包的相关性，所述系统加和由一个或多个子节点指示的相 关性。
[0010] 在一些实施例中，所述系统将一个或多个包传输到上游内容产生节点，其中所述 一个或多个包包含通过一个或多个子节点指示的加和的相关性。 阳011] 在一些实施例中，响应于确定中间节点的一个或多个子节点，其中一个或多个子 节点各自指示对应于一个或多个包的相关性，所述系统用由一个或多个子节点指示的相关 性乘W微实用性。
[0012] 在一些实施例中，中间节点基于对应的包的所确定的值确定用于一个或多个包的 行动，其中所述行动是W下操作中的一个：转发对应的包；丢弃对应的包；W及延迟对应的 包的传输。
[0013] 在一些实施例中，所述系统修改一个或多个包的优先级的指示，其中修改减小优 先级的值。所述系统还将一个或多个包发送到一个或多个下游节点，其中所述一个或多个 包包含对应的包的优先级的修改的指示。
【附图说明】
[0014] 图1A呈现说明根据本发明的一个实施例的示例性移动应用专用网络（MAS肥T)的 图，其中所述系统在整个网络上聚集接收器相关性。 阳01引图1B呈现说明示例性移动应用专用网络（MAS肥T)的图，其中所述系统采用微实 用性W随着数据包行进通过网络将动态改变的优先级分配给数据包。
[0016] 图2A呈现说明根据本发明的一个实施例通过MS肥T中的中间节点执行的示例性 路由过程的流程图。
[0017] 图2B呈现说明根据本发明的一个实施例通过MS肥T中的系统执行的示例性路由 过程的流程图。
[0018] 图3A呈现说明示例性移动自组网（MANET)的图，其包含不具有动态服务质量 怕〇巧标记的包的路由。
[0019] 图3B呈现说明根据本发明的一个实施例的使用基于实用性的交叉成层扣BCL)机 构的示例性移动应用专用网络（MAS肥T)的图，其包含具有动态QoS标记的包的路由。
[0020] 图4呈现说明根据本发明的一个实施例的通过使用基于实用性的交叉成层 0JBCL)机构的系统执行的示例性路由过程的流程图，包含含有动态服务质量怕〇巧标记的 包的路由。
[0021] 图5说明根据本发明的一个实施例的促进大型移动自组网适应于无线节点的专 用应用需要的示例性计算机及通信系统。
[0022] 在图式中，相同参考标号指代相同图式元件。
【具体实施方式】
[0023] 呈现W下描述W使所属领域的技术人员能够制备且使用实施例，且在特定应用W 及其需求的背景下提供W下描述。所属领域的技术人员将易于了解对所掲示的实施例的各 种修改，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于 其它实施例W及应用。因此，本发明不限于所示出的实施例，而是应符合与本文中所掲示的 原理和特征一致的最宽范围。
[0024] 歷
[00巧]本发明的实施例提供采用移动应用专用网络（MAS肥T)内的基于实用性的交叉成 层扣BCL)机构W促进适应于应用需要的大型移动自组网的系统。移动无线网络内的应用 专用组网是通过W下操作获得的：在网络中引发小于由当前路由方案引发的开销的开销； 允许应用从最适当的位置访问内容和服务，而不是固定位点；W及动态地供应资源W满足 多个并发应用的需求同时最大化资源利用率和公平性。更确切地说，MAS肥T可包含：1)基 于智能主干基础设施的软件定义MANET(SDM)，其消除了引发用于动态无线网络中的路由 和信道接入的大部分信令，减少了网络装置和软件的复杂性，并且简化了网络的总体管理 (如在第14/161，410号和第14/161，406号美国专利申请案中所描述）；2)信息发现、交换 和存储（IDE巧系统，其允许应用基于网络的状态和应用需求发现和使用来自网络中的最 方便位置的服务和内容，而不会导致网络开销和复杂性随着网络大小和动力学增大而激增 (如在第15/823, 188号美国专利申请案中所描述）；W及3)基于实用性的交叉成层扣BCL) 机构，其允许网络通过零配置设计制造可供使用的资源W便优化网络服务如何应用。因此， MS肥T基于最小化复杂性且最大化网络满足服务需求能力的智能主干基础设施集成SDM、 IDES 和 UB化。
[0026] 在包含内容公布节点（例如，产生者节点）和内容订户节点（例如，接收节点）的 MAS肥T中，UB化通过允许产生者（或在产生者处操作的应用）W实用性模型表示其数据使 得每个个体数据样本或内容对象可W通过其到接收节点的值评级而操作。举例来说，实用 性模型，U，可W基于W下形式的函数：
[0027] U = a(f，d) (1)
[0028] 其中f是例如频率（例如，特定时间周期内更新的次数）或带宽的度量，并且d是 测量应用愿意将对应的数据包发送多远的组网术语的距离。
[0029] 在UB化中，接收节点可W使用单独的应用专用关联性函数W向网络表达其对应 用的数据流的兴趣。接收或转发节点在整个网络上聚集接 收器相关性并且确定如何转发个 体包或内容对象W及将个体包或内容对象转发到何处。举例来说，相关性规范，R，可W基于 W下形式的函数：
[0030] 巧二片0--j (巧
[0031] 其中Γ是表示规定随着包在相反路径中随着所请求数据的传播行进通过网络的包 的服务质量怕〇巧值如何改变的动态优先级的相关性向量。
[0032] 更确切地说，UB化在内容产生者处使用应用专用实用性函数（例如，等式（1)) W 将"微实用性"分配到每个包，使得包的集合实现应用专用实用性曲线。微实用性将动态改 变的优先级分配给在传输中的每个个体内容对象。同时，内容订户指定用于数据的与它们 的相关性（例如，等式（2))。应用实用性和相关性规范函数一起告知网络关于沿不同路径 的微实用性形状流量的重要性，并且当面对拥塞或延迟时进一步允许网络智能地丢弃数据 或添加资源。内容订户也可W调节它们的响应于拥塞的相关性。
[0033] 相比而言，在基于推送的架构中，内容产生者通过用时间和空间中的线性等式标 记每个包来分配微实用性和相关性运两者。中间或转发器节点随后评估等式W便确定包的 实用性，使得实用性是基于所公开的数据的类型W及数据与接收节点的相关性。此类用于 信息分发的系统描述于第11/428, 429号美国申请案中。
[0034] 因此，在本发明的实施例中，MAS肥T中的每个中间节点或转发器节点需要知晓用 于所接收的数据包的相关性规范。此知识通过主干基础设施提供。通过内容产生者分配给 数据包的微实用性被称作微实用性是因为每个内容对象或数据包分配有其自身的实用性 值。基于运些个体实用性值作出在途决策。举例来说，如果在网络中存在拥塞，那么低优先 级的数据包被丢弃。如果存在可供使用的优良（例如，更快的、更可靠的等）信道，那么高 优先级项将沿着该信道发送。如果存储数据包W用于随后时间的传输，那么高优先级数据 包将得到优选的存储和重新传输。
[0035] 主干控制器还使用微实用性来选择将额外的网络资源分配到何处W及如何通过 软件定义的移动自组网节点重新配置逻辑网络拓扑结构。微实用性可W基于军事作用和目 的进一步使位置辅助多播方法适应于信息分发。
[0036] 在内容产生者或发布者节点处的每个应用与描述其重要性的效用函数或应用愿 意"支付"网络W传递应用需要的服务质量的价格相关联。此价格可W基于时间、位置、目的 节点的作用和其它参数改变。举例来说，在军事设置中，应用可W分配较高价格W到达排指 挥官，W及较低价格W到达另一排中的某人。在运种情况下，网络可W给出应用局部MA肥T 上的优先级。在另一个实例中，应用可W分配较高价格W到达公司总部或指挥中屯、，化及较 低价格W到达当地的排。在运种情况下，网络可W在主干上给出优先级。
[0037] 类似地，内容产生者或发布者节点可W播发可供使用的内容，而内容请求者或订 户节点可W提议支付网络W拥有所输送的内容。内容产生者处的应用规定其效用函数并且 分配其预算。效用函数可W基于主干处的知识，或者在军事设置中位于高级无线电中，而应 用预算可W基于服务类型需要通过各种网络元件分配。
[0038] 网络架构巧示例忡通信 W39] 图1A呈现说明根据本发明的一个实施例的示例性移动应用专用网络 (MAS肥T) 100的图，其中所述系统在整个网络上聚集接收器相关性。MS肥T 100可W包含 主干云102 (下文称为"主干102")和一组移动网络节点106到136。更确切地说，主干102 可W包含一个或多个控制器节点，例如，控制器节点104,所述节点经由有线或无线网络彼 此通信。移动节点106到136中的至少一些可W在无线网络上直接或经由多跳路径与主干 102通信。举例来说，移动节点108经由一跳链路禪合到主干102,而移动节点106经由两 跳链路通过节点108禪合到主干102。此外，移动节点106到136中的每一个可W是内容公 布者节点、内容订户节点、转发器节点或中间节点。 W40] 在操作期间，控制器节点104从移动节点106至Ij 136收集状态信息。所述状态信 息可包含设及可在MS肥T 150上供使用的资源、存储和服务。控制器节点104还收集设及 来自各种内容订户节点的相关性规范的信息。在操作期间，内容订户节点指定对应于它们 对数据流的兴趣的相关性规范（例如，等式（2))。举例来说，移动节点120指定针对专用 数据流的R = 1的相关性规范。移动节点118聚集其子节点（移动节点120)的相关性规 范并且指定R = 1的相关性规范。移动节点122针对数据流指定R = 7的相关性规范。移 动节点114聚集其子节点的相关性规范（移动节点118和移动节点122)，并且继而指定R =8的相关性规范。移动节点134指定R = 20的相关性规范。移动节点132聚集其子节 点（移动节点134)的相关性规范并且指定R = 20的相关性规范。移动节点130聚集其子 节点（移动节点114和移动节点132)的相关性规范并且指定R = 28的相关性规范。
[0041] 用于专用数据流的R = 28的所聚集的接收器相关性规范从移动节点130传输到 主干102。主干102维持所聚集的接收器相关性规范（例如，等式（2))，并且，结合通过内容 公布者节点（例如，等式（1))提供的实用性专用函数，沿着相反路径向后传输数据流。基 于数据流或数据包的微实用性作出传输决策，其中随着每个个体内容对象或数据包行进通 过网络微实用性将动态改变的优先级分配到每个个体内容对象或数据包。
[0042] 图1B呈现说明示例性移动应用专用网络（MAS肥T) 150的图，其中所述系统采用微 实用性W随着数据包行进通过网络将动态改变的优先级分配给数据包。响应于请求或内容 的专用项中的兴趣，包152可W通过内容产生者节点公开并且传输。包152可W通过MS肥T 150(未描绘）中的任何无线节点产生和发送。公布包152的内容产生者节点将微实用性分 配给包152。如上文所指出，微实用性是基于通过在内容产生者节点从操作的应用施加的基 于应用专用实用性的函数（例如，等式1)。随着包152在相反路径上从主干102到各种中 间节点行进，微实用性提供动态改变的优先级给包152。
[0043] 在图1B中，包152已经通过主干102接收并且从主干102传输到移动节点130。接 收包152的每个中间节点聚集微实用性和相关性规范W确定传输决策。举例来说，在接收 包152之后，中间移动节点130聚集微实用性和相关性规范，并且确定应该将传输包152上 的高优先级160放置到移动节点132 (其预先指定包含具有R = 20的相关性规范的包152 的数据流），并且将传输包152上的中间优先级162放置到移动节点114(其预先指定包含 具有R = 8的低相关性规范的包152的数据流）。类似地，在接收包152之后，中间移动节 点132聚集微实用性和相关性规范，并且确定应该将传输包152上的高优先级164放置到 移动节点134 (其预先指定包含具有R = 20的相关性规范的包152的数据流）。 W44] 另外，在接收包152之后，中间移动节点114聚集微实用性和相关性规范，并且确 定它应该将传输包152上的高优先级166放置到移动节点122 (其预先指定包含具有R = 7的相关性规范的包152的数据流），并且将传输包152上的低优先级168放置到移动节点 118 (其预先指定包含具有R = 1的相关性规范的包152的数据流）。此时，基于网络的状 态（例如，拥塞），中间移动节点114或中间移动节点118可W决定基于相应地来自移动节 点118和移动节点120的R = 1的低相关性规范丢弃包152 (例如，通过从移动节点118到 移动节点120的包152的传输中的X表示）。 W45] 图2A呈现说明根据本发明的一个实施例通过MS肥T中的中间节点执行的示例性 路由过程的流程图200。在操作期间，所述系统通过无线网络中的中间节点接收指示微实用 性和相关性规范的一个或多个包（操作202)。中间节点通过加和由中间节点的一个或多个 子节点指示的相关性组合一个或多个包的相关性规范（操作204)。在一些实施例中，中间 节点转发所加和的相关性规范到上游下一跳节点或上游内容产生节点。所述系统随后通过 用在中间节点的一个或多个子节点中指示的相关性乘W微实用性来聚集在一个或多个包 中指示的微实用性和相关性规范（操作208)。中间节点随后基于微实用性和相关性规范 的聚集确定包的值（操作208)。所述系统基于包的所确定的值确定针对包的行动（操作 210)。基于所确定的行动（决策212)，中间节点可W将包转发到下一跳节点（操作214)， 例如，如果在网络中不存在拥塞或者如果包通过下游下一 跳节点被指定为高优先级包。中 间节点还可W丢弃包（操作216)，例如，如果在网络中存在拥塞或者针对子节点或下游下 一跳节点指示低值相关性规范。中间节点可W进一步延迟包的传输（操作218)，例如，如果 在网络中存在拥塞但是相关性规范指示用于包的高优先级。
[0046] 图2B呈现说明根据本发明的一个实施例通过MS肥T中的系统执行的示例性路由 过程的流程图250。在操作期间，内容产生节点计算用于数据包的微实用性（操作252)。此 微实用性可W基于等式（1)并且通过各种中间或转发器节点从内容产生者下游传播到内 容请求者。内容请求节点计算用于数据包的相关性规范（操作254)。此相关性规范可W基 于等式（2)并且通过与微实用性相反路径中的相同中间或转发器节点从内容请求者上游 传播到内容产生者。控制器节点收集网络的状态信息，包含用于数据包的所计算的微实用 性和相关性规范（操作256)。在一些实施例中，由所述控制器节点所收集的相关性规范包 含通过沿着特定网络路径的所有子节点的相关性规范指示的总和。所述系统通过中间节点 接收用于数据包的所计算的微实用性和所计算的相关性规范（操作258)。中间节点在所接 收到的微实用性和相关性规范上执行数据聚集计算（操作260)。在一些实施例中，聚集通 过用由中间节点的一个或多个子节点指示的相关性规范乘W微实用性来计算。
[0047] 中间节点随后修改数据包的优先级的指示，其中所述修改减小优先级的值（操作 262)。如关于图1B所解释，从内容产生者节点下游传输到内容订户节点的数据包的优先级 随着它逐跳行进通过MS肥T而继续减小。最后，中间节点将包含优先级的修改的指示的数 据包传输到一个或多个下游节点（操作264)。
[0048] 不具有巧具有动杰QoS的巧的路由 W例图3A呈现说明示例性移动自组网（MA肥T) 300的图，其包含不具有动态服务质量 怕〇巧标记的包的路由。网络300可W包含基站网络302和一组移动网络节点306到336。 更确切地说，基站网络302可W包含一个或多个基站节点，例如，基站节点304,所述节点经 由有线或无线网络彼此通信。移动节点306到336中的至少一些可W在无线网络上直接或 经由多跳路径与基站网络302通信。网络300具有如同用于其中拓扑结构是相对静态的IP 子网和MANET信道中的架构。举例来说，使用IP服务质量怕〇巧标记，在移动节点处操作 的应用可W仅指定简单的不变的优先级用于数据包。换句话说，跨越网络300传输的数据 包具有静态优先级。基于例如包的目的地需要用于数据包的动态优先级的网络300中的应 用需要通过不同优先级创建多个数据流。替代地，所述系统可W实施应用专用规则并且将 运些规则放置在每个受影响网络元件的配置文件中。没有运些权变措施，业务可能在网络 300中不正确的或不精确地分类。
[0050] 在操作期间，如果移动节点306希望将高优先级的包342 (通过高346优先级指 示）发送到移动节点312,那么包342从移动节点306行进到移动节点308再到移动节点 310,并且最后到达移动节点312。此外，因为仅存在一个多播流，当包342到达移动节点308 时，所述系统还通过基站网络302将包342发送到移动节点336 (通过高346优先级指示）。 包342在行进中和达到两个移动节点312和336时保持相同优先级。同时，如果移动节点 308希望将中间优先级的包344(通过中间348优先级指示）发送到移动节点336,那么包 344从移动节点308行进到基站网络302并且再到移动节点336上。
[0051] 然而，在其中包342意图用于仅到移动节点312的高优先级W及意图仅作为用于 移动节点336的低优先级的情况下，从移动节点308到移动节点336的具有高346优先级 的包342的流在相同路径上（从移动节点308到移动节点336)与具有中间348优先级的 包344的流竞争。换句话说，高优先级的包342优先于中间优先级的包344。由于仅存在一 个多播流，所W包344的流可W在基站网络302上方的链路上是错误分类的。此外，包344 的中间优先级流的一部分可能不恰当地被丢弃。
[0052] 图3B呈现说明根据本发明的一个实施例的使用基于实用性的交叉成层扣BCL)机 构的示例性移动应用专用网络（MAS肥Τ)350的图，其包含具有动态QoS标记的包的路由。 MS肥T 350可W包含主干云352 (下文称为"主干352")和一组移动网络节点306到336。 更确切地说，主干352可W包含一个或多个控制器节点，例如，控制器节点354,所述节点经 由有线或无线网络彼此通信。移动节点306到336中的至少一些可W在无线网络上直接或 经由多跳路径与主干云352通信。在操作期间，控制器节点354收集设及MS肥T 350中的 移动节点306到336的状态信息，包含移动节点306发送高优先级的包342到移动节点312 的应用专用需要。基于所收集的状态信息，控制器节点354执行两个动作：1)应用基于实 用性的机构（例如，UBCL) W分配网络元件；W及ii)重新配置网络350 W获得所应用的实 用性机构（例如，UB化）。举例来说，控制器节点354可W应用UB化并且通过动态微实用性 分配包，使得包的优先级基于接收移动节点随着包行进通过网络350而改变。
[0053] 在图3B中，当移动节点306发送高优先级的包342到移动节点312时，应用专用 效用函数标记包342 W告知网络350包342对于移动节点312是高优先级的（通过高366 优先级指示），但是对于移动节点336仅是低优先级的（通过低368优先级指示）。W此方 式，因为包342的优先级是动态地且精确地重新标记在从移动节点308到移动节点336的 链路中的，所W包342的低368优先级流并不与包344的中间348优先级流在移动节点308 与移动节点336之间竞争。因此，中间优先级包344正确地分类且到达移动节点336而不 会不恰当地被丢弃。此外，响应于施加基于实用性的机构，控制器节点354可W重新配置网 络使得直接在移动节点306与移动节点312之间存在SDM链路，允许从移动节点306到移 动节点312的更有效的业务流。
[0054] 图4呈现说明根据本发明的一个实施例的通过使用基于实用性的交叉成层 0JBCL)机构的系统执行的示例性路由过程的流程图400,包含含有动态服务质量怕〇巧标 记的包的路由。在操作期间，所述系统在移动无线网络中将与一个或多个无线节点相关联 的状态信息通过一个或多个无线节点发送到控制器节点（操作402)。在第一无线节点处操 作的应用将含有指示包的优先级水平的QoS标记的包发送到在第二无线节点处操作的应 用（操作404)。所述系统通过分配具有随着包行进通过网络而改变的动态微实用性的包应 用基于实用性的交叉成层扣BCL)机构（操作406)。所述系统通过控制器节点基于所收集 的状态信息和基于实用性的技术分配一个或多个网络元件（操作408)。所述系统随着包行 进通过网络进一步修改包的动态微实用性（操作410)。响应于网络元件的分配，控制器节 点重新配置网络的逻辑拓扑结构（操作412)并且采用软件定义的移动自组网节点W重新 配置移动无线网络的逻辑拓扑结构（操作414)。 阳化引 示例忡计算化及通信系统
[0056] 图5说明根据本发明的一个实施例的促进大型移动自组网适应于无线节点的专 用应用需要的示例性计算机及通信系统502。计算机及通信系统502包含处理器504、存储 器506和存储装置508。存储器506可包含易失性存储器（例如，RAM)，所述易失性存储器 充当管理存储器并且可用于存储一个或多个内存池。此外，计算机及通信系统502可W禪 合到显示器装置510、键盘512和指向装置514。存储装置508可W存储操作系统516、内容 处理系统518和数据532。
[0057] 内容处理系统518可包含指令，当通过计算机及通信系统502执行所述指令时可 W使得计算机及通信系统502执行本发明中描述的方法和/或过程。具体来说，内容处理 系统518可W包含用于通过中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包的指令， 其中所述微实用性是基于特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示一个或多 个包的优先级（通信机构520)。内容处理系统518还可W包含用于组合一个或多个包的相 关性规范的指令（相关性机构522)。内容处理系统518可包含用于聚集一个或多个包的微 实用性和相关性的指令（实用性和相关性聚集机构524)。内容处理系统518还可W包含用 于基于微实用性和相关性的聚集确定一个或多个包的值的指令（值确定机构526)。
[0058] 内容处理系统518 可W进一步包含用于通过内容产生节点计算用于一个或多个 包的微实用性的指令，其中微实用性是基于特定针对于在内容产生节点处操作的应用的效 用函数（微实用性机构528)。内容处理系统518可包含用于通过内容请求节点计算一个或 多个包的相关性的指令，其中所述相关性进一步指示一个或多个包对内容请求节点的重要 性（相关性机构522)。
[0059] 内容处理系统518可W额外地包含用于响应于确定中间节点的一个或多个子节 点的指令，其中一个或多个子节点各自指示对应于一个或多个包的相关性，加和通过一个 或多个子节点指示的相关性（相关性机构522)。内容处理系统518可包含用于将一个或多 个包传输到上游内容产生节点的指令，其中所述一个或多个包包含通过一个或多个子节点 指示的加和的相关性（通信机构520)。内容处理系统518可包含用于响应于确定中间节点 的一个或多个子节点的指令，其中一个或多个子节点各自指示对应于一个或多个包的相关 性，用由一个或多个子节点指示的相关性乘W微实用性（实用性和相关性聚集机构524)。
[0060] 内容处理系统518可W进一步包含用于基于对应的包的所确定的值确定一个或 多个包的行动的指令，其中所述行动是W下操作中的一个：转发对应的包；丢弃对应的包； W及延迟对应的包的传输（在途决策机构530)。内容处理系统518可包含用于修改一个或 多个包的优先级的指示的指令，其中修改减小优先级的值（值确定机构526)。内容处理系 统518可包含用于将一个或多个包发送到一个或多个下游节点的指令，其中所述一个或多 个包包含对应的包的优先级的修改的指示（通信机构520)。
[0061] 数据532可包含通过本发明中描述的方法和/或过程作为输入需要的或作为输出 生成的任何数据。具体来说，数据532可W至少存储：包；指示微实用性和相关性的包，其 中微实用性是基于特定针对于指示包的优先级的应用和相关性的效用函数；基于特定针对 于在内容产生节点处操作的应用的效用函数的微实用性的计算；指示一个或多个包对内容 请求节点的重要性的相关性的计算；设及控制器节点、内容请求节点、内容产生节点、中间 节点和转发器节点的信息；针对一个或多个包的组合的相关性的指示；包含表示与中间节 点的所有子节点相关联的相关性的总和的值的组合的相关性的指示；用于一个或多个包的 微实用性和相关性的聚集值的指示；包含表示通过由一个或多个子节点指示的相关性的微 实用性的倍增的值的微实用性和相关性的聚集值的指示；基于聚集的对应的包的所确定的 值；用于将由中间节点做出的在途决策的动作的指示，包含对应的包的转发、丢弃或延迟传 输；W及对应的包的修改的优先级的指示，其中修改减小优先级的值。
[0062] 此【具体实施方式】中所描述的数据结构W及代码通常存储在计算机可读存储媒体 上，该计算机可读存储媒体可W是能存储计算机系统可用的代码和/或数据的任何装置或 媒体。计算机可读存储媒体包含但不限于易失性存储器、非易失性存储器、磁性W及光学存 储装置，例如磁盘驱动器、磁带、CD (光盘）、DVD (数字通用光盘或数字视频光盘），或能够存 储目前已知或稍后研发的计算机可读媒体的其它媒体。
[0063] 在【具体实施方式】中所描述的方法和过程可W实施为代码和/或数据，所述代码和 /或数据可W存储于如上文所描述的计算机可读存储媒体中。当计算机系统读取并且执行 存储于计算机可读存储媒体上的代码和/或数据时，计算机系统执行实施为数据结构W及 代码且存储在计算机可读存储媒体内的方法W及过程。
[0064] 此外，上文所描述的方法和过程可W包含在硬件模块或设备中。所述硬件模块或 设备可包含但不限于专用集成电路（ASIC)忍片、现场可编程口阵列（FPGA)、在特定时间执 行特定软件模块或一段代码的专用处理器或共享处理器W及现在已知或稍后开发的其它 可编程逻辑装置。当硬体模块或设备启动时，运些硬体模块或设备执行其内部所包含的方 法和过程。
【主权项】
1. 一种用于在移动无线网络中路由的计算机实施的方法，其包括： 通过中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中所述微实用性是基于 特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示所述一个或多个包的优先级； 组合所述一个或多个包的所述相关性； 聚集用于所述一个或多个包的所述微实用性和所述相关性； 基于所述微实用性和所述相关性的所述聚集确定所述一个或多个包的值；以及 基于对应的包的所述所确定的值确定针对所述一个或多个包的行动， 由此促进大型移动自组网适应于无线节点的专用应用需要。2. -种用于促进移动无线网络中的路由的计算机系统，所述系统包括： 处理器；以及 存储指令的存储装置，当通过所述处理器执行所述指令使使得所述处理器执行方法， 所述方法包括： 通过中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中所述微实用性是基于 特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示所述一个或多个包的优先级； 组合所述一个或多个包的所述相关性； 聚集用于所述一个或多个包的所述微实用性和所述相关性； 基于所述微实用性和所述相关性的所述聚集确定所述一个或多个包的值；以及 基于对应的包的所述所确定的值确定针对所述一个或多个包的行动， 由此促进大型移动自组网适应于无线节点的专用应用需要。3. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中所述方法进一步包括： 通过内容产生节点计算用于所述一个或多个包的所述微实用性，其中所述微实用性是 基于特定针对于在所述内容产生节点处操作的应用的效用函数。4. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中所述方法进一步包括： 通过内容请求节点计算用于所述一个或多个包的所述相关性，其中所述相关性进一步 指示所述一个或多个包对所述内容请求节点的重要性。5. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中组合所述一个或多个包的所述相关性进一 步包括： 响应于确定所述中间节点的一个或多个子节点，其中所述一个或多个子节点各自指示 对应于所述一个或多个包的相关性，加和由所述一个或多个子节点指示的所述相关性。6. 根据权利要求5所述的计算机系统，其中所述方法进一步包括： 将所述一个或多个包传输到上游内容产生节点，其中所述一个或多个包包含由所述一 个或多个子节点指示的所述所加和的相关性。7. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中针对所述一个或多个包聚集所述微实用性 和所述相关性进一步包括： 响应于确定所述中间节点的一个或多个子节点，其中所述一个或多个子节点各自指示 对应于所述一个或多个包的相关性，用由所述一个或多个子节点指示的所述相关性乘以所 述微实用性。8. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中确定所述一个或多个包的所述值进一步包 括： 修改所述一个或多个包的优先级的指示，其中所述修改减小所述优先级的所述值； 发送所述一个或多个包到一个或多个下游节点，其中所述一个或多个包包含对应的包 的所述优先级的所述所修改的指示。9. 一种存储指令的非暂时性计算机可读存储媒体，当通过计算装置执行所述指令时使 得所述计算装置执行用于在移动无线网络中路由的方法，所述方法包括： 通过中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中所述微实用性是基于 特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示所述一个或多个包的优先级； 组合所述一个或多个包的所述相关性； 聚集用于所述一个或多个包的所述微实用性和所述相关性； 基于所述微实用性和所述相关性的所述聚集确定所述一个或多个包的值；以及 基于对应的包的所述所确定的值确定针对所述一个或多个包的行动， 由此促进大型移动自组网适应于无线节点的专用应用需要。
【专利摘要】一种基于实用性的交叉成层。一个实施例提供促进大型移动自组网适应于移动无线网络中无线节点的专用需要的系统。在操作期间，中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中所述微实用性是基于特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示所述一个或多个包的优先级。所述中间节点组合所述一个或多个包的所述相关性。所述中间节点聚集用于一个或多个包的所述微实用性和所述相关性，并且基于所述微实用性和所述相关性的所述聚集确定所述一个或多个包的值。所述中间节点还基于对应的包的所确定的值确定针对所述一个或多个包的行动。
【IPC分类】H04L12/721, H04L12/801
【公开号】CN105490939
【申请号】CN201510599873
【发明人】M·E·莫斯科
【申请人】帕洛阿尔托研究中心公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月18日
【公告号】EP3002915A1, US20160100417
【技术领域】
[0001] 本发明大体上设及移动自组网（MANET)。更确切地说，本发明设及移动应用专用网 络（MAS肥T)内的基于实用性的交叉成层机构的使用W促进适应于应用需要的大型MANET。
【背景技术】
[0002] 典型的自组通信系统时常需要可W非集中化和自组织方式通信的独立的移动用 户。举例来说，移动自组网（MANET)采用对等通信协议W确定二个无线节点之间的路径。 MANET的一些关键特征包含它们的适应于由于移动性的路线改变的能力W及它们不需要基 站或接入点用于节点组织的事实。
[0003] 理论上的，MANET提供理想的通信基础设施W支持灾难援助和战场运作、紧急情况 捜寻和救援任务，W及许多其它移动和分布式应用。然而，运些应用无法在当今的网络中得 到有效地支持。运主要是因为网络并不会按比例调整，运是由于逐渐增加数目的节点和应 用招致的过量的信令。更确切地说，MANET协议在许多节点上逐跳分配计算（例如，路由信 息）。为了确保协议正确性和高效运作，W便避免环路和过量的溢流，需要复杂的分布式算 法。
[0004] 已经提出资源集中作为解决当今网络的增长的需要的方法。一个实例是软件定义 组网柳脚，例如，基于化enFlow协议的网络。在SDN中，"控制平面"和"数据平面"是间 隔开的，并且至少两个控制路由器用于在受控制的网络元件上实例化状态。通过SDN，网络 的拓扑结构在控制器节点处虚拟化，其根据全网观点计算从源到目的地的路线，并且可W 在网络的每个交换机处实例化"流状态"。不幸的是，当前SDN实施方案基于网络的流状态 计算路径，并且由此无法应用于MANET。此外，SDN方法集中于静态有线网络，其中控制器距 离每个交换机一个逻辑链路，并且由此并不能解决内容和服务的动态放置。 阳0化]另一方法是信息为中屯、的组网（ICN)，所述组网基于公开订用方案，在所述方案中 内容对象是给定名称的，所有路由节点还作为高速缓存位点，并且专用内容中的阐述兴趣 的请求W类似于路线请求的方式散播，在所述路线请求中具有请求内容的复本的最接近的 位点应答所述请求。然而，虽然ICN方法通过从最接近的位点动态地提供内容和服务允许 网络适应于应用需要，但是当应用于大型动态网络时ICN方案是受到限制的。因为ICN路由 是基于对象名称执行的，所W会引发过量的信令开销。并且，节点的复杂性（例如，路由节 点可能需要高速缓存内容并且评估内容请求W确定所请求的内容是否是本地存储的）可 W引发额外的信令开销。
【发明内容】
[0006] 一个实施例提供促进大型移动自组网适应于移动无线网络中无线节点的专用需 要的系统。在操作期间，中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中微实用 性是基于特定针对于应用的效用函数，并且其中相关性指示一个或多个包的优先级。中间 节点组合一个或多个包的相关性。中间节点聚集用于一个或多个包的微实用性和相关性， 并且基于微实用性和相关性的聚集确定一个或多个包的值。中间节点还基于对应的包的所 确定的值确定针对一个或多个包的行动。
[0007] 在一些实施例中，所述系统通过内容产生节点计算用于一个或多个包的微实用 性，其中微实用性是基于特定针对于在内容产生节点处操作的应用的效用函数。
[0008] 在一些实施例中，所述系统通过内容请求节点计算用于一个或多个包的相关性， 其中相关性进一步指示一个或多个包对内容请求节点的重要性。
[0009] 在一些实施例中，响应于确定中间节点的一个或多个子节点，其中一个或多个子 节点各自指示对应于一个或多个包的相关性，所述系统加和由一个或多个子节点指示的相 关性。
[0010] 在一些实施例中，所述系统将一个或多个包传输到上游内容产生节点，其中所述 一个或多个包包含通过一个或多个子节点指示的加和的相关性。 阳011] 在一些实施例中，响应于确定中间节点的一个或多个子节点，其中一个或多个子 节点各自指示对应于一个或多个包的相关性，所述系统用由一个或多个子节点指示的相关 性乘W微实用性。
[0012] 在一些实施例中，中间节点基于对应的包的所确定的值确定用于一个或多个包的 行动，其中所述行动是W下操作中的一个：转发对应的包；丢弃对应的包；W及延迟对应的 包的传输。
[0013] 在一些实施例中，所述系统修改一个或多个包的优先级的指示，其中修改减小优 先级的值。所述系统还将一个或多个包发送到一个或多个下游节点，其中所述一个或多个 包包含对应的包的优先级的修改的指示。
【附图说明】
[0014] 图1A呈现说明根据本发明的一个实施例的示例性移动应用专用网络（MAS肥T)的 图，其中所述系统在整个网络上聚集接收器相关性。 阳01引图1B呈现说明示例性移动应用专用网络（MAS肥T)的图，其中所述系统采用微实 用性W随着数据包行进通过网络将动态改变的优先级分配给数据包。
[0016] 图2A呈现说明根据本发明的一个实施例通过MS肥T中的中间节点执行的示例性 路由过程的流程图。
[0017] 图2B呈现说明根据本发明的一个实施例通过MS肥T中的系统执行的示例性路由 过程的流程图。
[0018] 图3A呈现说明示例性移动自组网（MANET)的图，其包含不具有动态服务质量 怕〇巧标记的包的路由。
[0019] 图3B呈现说明根据本发明的一个实施例的使用基于实用性的交叉成层扣BCL)机 构的示例性移动应用专用网络（MAS肥T)的图，其包含具有动态QoS标记的包的路由。
[0020] 图4呈现说明根据本发明的一个实施例的通过使用基于实用性的交叉成层 0JBCL)机构的系统执行的示例性路由过程的流程图，包含含有动态服务质量怕〇巧标记的 包的路由。
[0021] 图5说明根据本发明的一个实施例的促进大型移动自组网适应于无线节点的专 用应用需要的示例性计算机及通信系统。
[0022] 在图式中，相同参考标号指代相同图式元件。
【具体实施方式】
[0023] 呈现W下描述W使所属领域的技术人员能够制备且使用实施例，且在特定应用W 及其需求的背景下提供W下描述。所属领域的技术人员将易于了解对所掲示的实施例的各 种修改，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于 其它实施例W及应用。因此，本发明不限于所示出的实施例，而是应符合与本文中所掲示的 原理和特征一致的最宽范围。
[0024] 歷
[00巧]本发明的实施例提供采用移动应用专用网络（MAS肥T)内的基于实用性的交叉成 层扣BCL)机构W促进适应于应用需要的大型移动自组网的系统。移动无线网络内的应用 专用组网是通过W下操作获得的：在网络中引发小于由当前路由方案引发的开销的开销； 允许应用从最适当的位置访问内容和服务，而不是固定位点；W及动态地供应资源W满足 多个并发应用的需求同时最大化资源利用率和公平性。更确切地说，MAS肥T可包含：1)基 于智能主干基础设施的软件定义MANET(SDM)，其消除了引发用于动态无线网络中的路由 和信道接入的大部分信令，减少了网络装置和软件的复杂性，并且简化了网络的总体管理 (如在第14/161，410号和第14/161，406号美国专利申请案中所描述）；2)信息发现、交换 和存储（IDE巧系统，其允许应用基于网络的状态和应用需求发现和使用来自网络中的最 方便位置的服务和内容，而不会导致网络开销和复杂性随着网络大小和动力学增大而激增 (如在第15/823, 188号美国专利申请案中所描述）；W及3)基于实用性的交叉成层扣BCL) 机构，其允许网络通过零配置设计制造可供使用的资源W便优化网络服务如何应用。因此， MS肥T基于最小化复杂性且最大化网络满足服务需求能力的智能主干基础设施集成SDM、 IDES 和 UB化。
[0026] 在包含内容公布节点（例如，产生者节点）和内容订户节点（例如，接收节点）的 MAS肥T中，UB化通过允许产生者（或在产生者处操作的应用）W实用性模型表示其数据使 得每个个体数据样本或内容对象可W通过其到接收节点的值评级而操作。举例来说，实用 性模型，U，可W基于W下形式的函数：
[0027] U = a(f，d) (1)
[0028] 其中f是例如频率（例如，特定时间周期内更新的次数）或带宽的度量，并且d是 测量应用愿意将对应的数据包发送多远的组网术语的距离。
[0029] 在UB化中，接收节点可W使用单独的应用专用关联性函数W向网络表达其对应 用的数据流的兴趣。接收或转发节点在整个网络上聚集接 收器相关性并且确定如何转发个 体包或内容对象W及将个体包或内容对象转发到何处。举例来说，相关性规范，R，可W基于 W下形式的函数：
[0030] 巧二片0--j (巧
[0031] 其中Γ是表示规定随着包在相反路径中随着所请求数据的传播行进通过网络的包 的服务质量怕〇巧值如何改变的动态优先级的相关性向量。
[0032] 更确切地说，UB化在内容产生者处使用应用专用实用性函数（例如，等式（1)) W 将"微实用性"分配到每个包，使得包的集合实现应用专用实用性曲线。微实用性将动态改 变的优先级分配给在传输中的每个个体内容对象。同时，内容订户指定用于数据的与它们 的相关性（例如，等式（2))。应用实用性和相关性规范函数一起告知网络关于沿不同路径 的微实用性形状流量的重要性，并且当面对拥塞或延迟时进一步允许网络智能地丢弃数据 或添加资源。内容订户也可W调节它们的响应于拥塞的相关性。
[0033] 相比而言，在基于推送的架构中，内容产生者通过用时间和空间中的线性等式标 记每个包来分配微实用性和相关性运两者。中间或转发器节点随后评估等式W便确定包的 实用性，使得实用性是基于所公开的数据的类型W及数据与接收节点的相关性。此类用于 信息分发的系统描述于第11/428, 429号美国申请案中。
[0034] 因此，在本发明的实施例中，MAS肥T中的每个中间节点或转发器节点需要知晓用 于所接收的数据包的相关性规范。此知识通过主干基础设施提供。通过内容产生者分配给 数据包的微实用性被称作微实用性是因为每个内容对象或数据包分配有其自身的实用性 值。基于运些个体实用性值作出在途决策。举例来说，如果在网络中存在拥塞，那么低优先 级的数据包被丢弃。如果存在可供使用的优良（例如，更快的、更可靠的等）信道，那么高 优先级项将沿着该信道发送。如果存储数据包W用于随后时间的传输，那么高优先级数据 包将得到优选的存储和重新传输。
[0035] 主干控制器还使用微实用性来选择将额外的网络资源分配到何处W及如何通过 软件定义的移动自组网节点重新配置逻辑网络拓扑结构。微实用性可W基于军事作用和目 的进一步使位置辅助多播方法适应于信息分发。
[0036] 在内容产生者或发布者节点处的每个应用与描述其重要性的效用函数或应用愿 意"支付"网络W传递应用需要的服务质量的价格相关联。此价格可W基于时间、位置、目的 节点的作用和其它参数改变。举例来说，在军事设置中，应用可W分配较高价格W到达排指 挥官，W及较低价格W到达另一排中的某人。在运种情况下，网络可W给出应用局部MA肥T 上的优先级。在另一个实例中，应用可W分配较高价格W到达公司总部或指挥中屯、，化及较 低价格W到达当地的排。在运种情况下，网络可W在主干上给出优先级。
[0037] 类似地，内容产生者或发布者节点可W播发可供使用的内容，而内容请求者或订 户节点可W提议支付网络W拥有所输送的内容。内容产生者处的应用规定其效用函数并且 分配其预算。效用函数可W基于主干处的知识，或者在军事设置中位于高级无线电中，而应 用预算可W基于服务类型需要通过各种网络元件分配。
[0038] 网络架构巧示例忡通信 W39] 图1A呈现说明根据本发明的一个实施例的示例性移动应用专用网络 (MAS肥T) 100的图，其中所述系统在整个网络上聚集接收器相关性。MS肥T 100可W包含 主干云102 (下文称为"主干102")和一组移动网络节点106到136。更确切地说，主干102 可W包含一个或多个控制器节点，例如，控制器节点104,所述节点经由有线或无线网络彼 此通信。移动节点106到136中的至少一些可W在无线网络上直接或经由多跳路径与主干 102通信。举例来说，移动节点108经由一跳链路禪合到主干102,而移动节点106经由两 跳链路通过节点108禪合到主干102。此外，移动节点106到136中的每一个可W是内容公 布者节点、内容订户节点、转发器节点或中间节点。 W40] 在操作期间，控制器节点104从移动节点106至Ij 136收集状态信息。所述状态信 息可包含设及可在MS肥T 150上供使用的资源、存储和服务。控制器节点104还收集设及 来自各种内容订户节点的相关性规范的信息。在操作期间，内容订户节点指定对应于它们 对数据流的兴趣的相关性规范（例如，等式（2))。举例来说，移动节点120指定针对专用 数据流的R = 1的相关性规范。移动节点118聚集其子节点（移动节点120)的相关性规 范并且指定R = 1的相关性规范。移动节点122针对数据流指定R = 7的相关性规范。移 动节点114聚集其子节点的相关性规范（移动节点118和移动节点122)，并且继而指定R =8的相关性规范。移动节点134指定R = 20的相关性规范。移动节点132聚集其子节 点（移动节点134)的相关性规范并且指定R = 20的相关性规范。移动节点130聚集其子 节点（移动节点114和移动节点132)的相关性规范并且指定R = 28的相关性规范。
[0041] 用于专用数据流的R = 28的所聚集的接收器相关性规范从移动节点130传输到 主干102。主干102维持所聚集的接收器相关性规范（例如，等式（2))，并且，结合通过内容 公布者节点（例如，等式（1))提供的实用性专用函数，沿着相反路径向后传输数据流。基 于数据流或数据包的微实用性作出传输决策，其中随着每个个体内容对象或数据包行进通 过网络微实用性将动态改变的优先级分配到每个个体内容对象或数据包。
[0042] 图1B呈现说明示例性移动应用专用网络（MAS肥T) 150的图，其中所述系统采用微 实用性W随着数据包行进通过网络将动态改变的优先级分配给数据包。响应于请求或内容 的专用项中的兴趣，包152可W通过内容产生者节点公开并且传输。包152可W通过MS肥T 150(未描绘）中的任何无线节点产生和发送。公布包152的内容产生者节点将微实用性分 配给包152。如上文所指出，微实用性是基于通过在内容产生者节点从操作的应用施加的基 于应用专用实用性的函数（例如，等式1)。随着包152在相反路径上从主干102到各种中 间节点行进，微实用性提供动态改变的优先级给包152。
[0043] 在图1B中，包152已经通过主干102接收并且从主干102传输到移动节点130。接 收包152的每个中间节点聚集微实用性和相关性规范W确定传输决策。举例来说，在接收 包152之后，中间移动节点130聚集微实用性和相关性规范，并且确定应该将传输包152上 的高优先级160放置到移动节点132 (其预先指定包含具有R = 20的相关性规范的包152 的数据流），并且将传输包152上的中间优先级162放置到移动节点114(其预先指定包含 具有R = 8的低相关性规范的包152的数据流）。类似地，在接收包152之后，中间移动节 点132聚集微实用性和相关性规范，并且确定应该将传输包152上的高优先级164放置到 移动节点134 (其预先指定包含具有R = 20的相关性规范的包152的数据流）。 W44] 另外，在接收包152之后，中间移动节点114聚集微实用性和相关性规范，并且确 定它应该将传输包152上的高优先级166放置到移动节点122 (其预先指定包含具有R = 7的相关性规范的包152的数据流），并且将传输包152上的低优先级168放置到移动节点 118 (其预先指定包含具有R = 1的相关性规范的包152的数据流）。此时，基于网络的状 态（例如，拥塞），中间移动节点114或中间移动节点118可W决定基于相应地来自移动节 点118和移动节点120的R = 1的低相关性规范丢弃包152 (例如，通过从移动节点118到 移动节点120的包152的传输中的X表示）。 W45] 图2A呈现说明根据本发明的一个实施例通过MS肥T中的中间节点执行的示例性 路由过程的流程图200。在操作期间，所述系统通过无线网络中的中间节点接收指示微实用 性和相关性规范的一个或多个包（操作202)。中间节点通过加和由中间节点的一个或多个 子节点指示的相关性组合一个或多个包的相关性规范（操作204)。在一些实施例中，中间 节点转发所加和的相关性规范到上游下一跳节点或上游内容产生节点。所述系统随后通过 用在中间节点的一个或多个子节点中指示的相关性乘W微实用性来聚集在一个或多个包 中指示的微实用性和相关性规范（操作208)。中间节点随后基于微实用性和相关性规范 的聚集确定包的值（操作208)。所述系统基于包的所确定的值确定针对包的行动（操作 210)。基于所确定的行动（决策212)，中间节点可W将包转发到下一跳节点（操作214)， 例如，如果在网络中不存在拥塞或者如果包通过下游下一 跳节点被指定为高优先级包。中 间节点还可W丢弃包（操作216)，例如，如果在网络中存在拥塞或者针对子节点或下游下 一跳节点指示低值相关性规范。中间节点可W进一步延迟包的传输（操作218)，例如，如果 在网络中存在拥塞但是相关性规范指示用于包的高优先级。
[0046] 图2B呈现说明根据本发明的一个实施例通过MS肥T中的系统执行的示例性路由 过程的流程图250。在操作期间，内容产生节点计算用于数据包的微实用性（操作252)。此 微实用性可W基于等式（1)并且通过各种中间或转发器节点从内容产生者下游传播到内 容请求者。内容请求节点计算用于数据包的相关性规范（操作254)。此相关性规范可W基 于等式（2)并且通过与微实用性相反路径中的相同中间或转发器节点从内容请求者上游 传播到内容产生者。控制器节点收集网络的状态信息，包含用于数据包的所计算的微实用 性和相关性规范（操作256)。在一些实施例中，由所述控制器节点所收集的相关性规范包 含通过沿着特定网络路径的所有子节点的相关性规范指示的总和。所述系统通过中间节点 接收用于数据包的所计算的微实用性和所计算的相关性规范（操作258)。中间节点在所接 收到的微实用性和相关性规范上执行数据聚集计算（操作260)。在一些实施例中，聚集通 过用由中间节点的一个或多个子节点指示的相关性规范乘W微实用性来计算。
[0047] 中间节点随后修改数据包的优先级的指示，其中所述修改减小优先级的值（操作 262)。如关于图1B所解释，从内容产生者节点下游传输到内容订户节点的数据包的优先级 随着它逐跳行进通过MS肥T而继续减小。最后，中间节点将包含优先级的修改的指示的数 据包传输到一个或多个下游节点（操作264)。
[0048] 不具有巧具有动杰QoS的巧的路由 W例图3A呈现说明示例性移动自组网（MA肥T) 300的图，其包含不具有动态服务质量 怕〇巧标记的包的路由。网络300可W包含基站网络302和一组移动网络节点306到336。 更确切地说，基站网络302可W包含一个或多个基站节点，例如，基站节点304,所述节点经 由有线或无线网络彼此通信。移动节点306到336中的至少一些可W在无线网络上直接或 经由多跳路径与基站网络302通信。网络300具有如同用于其中拓扑结构是相对静态的IP 子网和MANET信道中的架构。举例来说，使用IP服务质量怕〇巧标记，在移动节点处操作 的应用可W仅指定简单的不变的优先级用于数据包。换句话说，跨越网络300传输的数据 包具有静态优先级。基于例如包的目的地需要用于数据包的动态优先级的网络300中的应 用需要通过不同优先级创建多个数据流。替代地，所述系统可W实施应用专用规则并且将 运些规则放置在每个受影响网络元件的配置文件中。没有运些权变措施，业务可能在网络 300中不正确的或不精确地分类。
[0050] 在操作期间，如果移动节点306希望将高优先级的包342 (通过高346优先级指 示）发送到移动节点312,那么包342从移动节点306行进到移动节点308再到移动节点 310,并且最后到达移动节点312。此外，因为仅存在一个多播流，当包342到达移动节点308 时，所述系统还通过基站网络302将包342发送到移动节点336 (通过高346优先级指示）。 包342在行进中和达到两个移动节点312和336时保持相同优先级。同时，如果移动节点 308希望将中间优先级的包344(通过中间348优先级指示）发送到移动节点336,那么包 344从移动节点308行进到基站网络302并且再到移动节点336上。
[0051] 然而，在其中包342意图用于仅到移动节点312的高优先级W及意图仅作为用于 移动节点336的低优先级的情况下，从移动节点308到移动节点336的具有高346优先级 的包342的流在相同路径上（从移动节点308到移动节点336)与具有中间348优先级的 包344的流竞争。换句话说，高优先级的包342优先于中间优先级的包344。由于仅存在一 个多播流，所W包344的流可W在基站网络302上方的链路上是错误分类的。此外，包344 的中间优先级流的一部分可能不恰当地被丢弃。
[0052] 图3B呈现说明根据本发明的一个实施例的使用基于实用性的交叉成层扣BCL)机 构的示例性移动应用专用网络（MAS肥Τ)350的图，其包含具有动态QoS标记的包的路由。 MS肥T 350可W包含主干云352 (下文称为"主干352")和一组移动网络节点306到336。 更确切地说，主干352可W包含一个或多个控制器节点，例如，控制器节点354,所述节点经 由有线或无线网络彼此通信。移动节点306到336中的至少一些可W在无线网络上直接或 经由多跳路径与主干云352通信。在操作期间，控制器节点354收集设及MS肥T 350中的 移动节点306到336的状态信息，包含移动节点306发送高优先级的包342到移动节点312 的应用专用需要。基于所收集的状态信息，控制器节点354执行两个动作：1)应用基于实 用性的机构（例如，UBCL) W分配网络元件；W及ii)重新配置网络350 W获得所应用的实 用性机构（例如，UB化）。举例来说，控制器节点354可W应用UB化并且通过动态微实用性 分配包，使得包的优先级基于接收移动节点随着包行进通过网络350而改变。
[0053] 在图3B中，当移动节点306发送高优先级的包342到移动节点312时，应用专用 效用函数标记包342 W告知网络350包342对于移动节点312是高优先级的（通过高366 优先级指示），但是对于移动节点336仅是低优先级的（通过低368优先级指示）。W此方 式，因为包342的优先级是动态地且精确地重新标记在从移动节点308到移动节点336的 链路中的，所W包342的低368优先级流并不与包344的中间348优先级流在移动节点308 与移动节点336之间竞争。因此，中间优先级包344正确地分类且到达移动节点336而不 会不恰当地被丢弃。此外，响应于施加基于实用性的机构，控制器节点354可W重新配置网 络使得直接在移动节点306与移动节点312之间存在SDM链路，允许从移动节点306到移 动节点312的更有效的业务流。
[0054] 图4呈现说明根据本发明的一个实施例的通过使用基于实用性的交叉成层 0JBCL)机构的系统执行的示例性路由过程的流程图400,包含含有动态服务质量怕〇巧标 记的包的路由。在操作期间，所述系统在移动无线网络中将与一个或多个无线节点相关联 的状态信息通过一个或多个无线节点发送到控制器节点（操作402)。在第一无线节点处操 作的应用将含有指示包的优先级水平的QoS标记的包发送到在第二无线节点处操作的应 用（操作404)。所述系统通过分配具有随着包行进通过网络而改变的动态微实用性的包应 用基于实用性的交叉成层扣BCL)机构（操作406)。所述系统通过控制器节点基于所收集 的状态信息和基于实用性的技术分配一个或多个网络元件（操作408)。所述系统随着包行 进通过网络进一步修改包的动态微实用性（操作410)。响应于网络元件的分配，控制器节 点重新配置网络的逻辑拓扑结构（操作412)并且采用软件定义的移动自组网节点W重新 配置移动无线网络的逻辑拓扑结构（操作414)。 阳化引 示例忡计算化及通信系统
[0056] 图5说明根据本发明的一个实施例的促进大型移动自组网适应于无线节点的专 用应用需要的示例性计算机及通信系统502。计算机及通信系统502包含处理器504、存储 器506和存储装置508。存储器506可包含易失性存储器（例如，RAM)，所述易失性存储器 充当管理存储器并且可用于存储一个或多个内存池。此外，计算机及通信系统502可W禪 合到显示器装置510、键盘512和指向装置514。存储装置508可W存储操作系统516、内容 处理系统518和数据532。
[0057] 内容处理系统518可包含指令，当通过计算机及通信系统502执行所述指令时可 W使得计算机及通信系统502执行本发明中描述的方法和/或过程。具体来说，内容处理 系统518可W包含用于通过中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包的指令， 其中所述微实用性是基于特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示一个或多 个包的优先级（通信机构520)。内容处理系统518还可W包含用于组合一个或多个包的相 关性规范的指令（相关性机构522)。内容处理系统518可包含用于聚集一个或多个包的微 实用性和相关性的指令（实用性和相关性聚集机构524)。内容处理系统518还可W包含用 于基于微实用性和相关性的聚集确定一个或多个包的值的指令（值确定机构526)。
[0058] 内容处理系统518 可W进一步包含用于通过内容产生节点计算用于一个或多个 包的微实用性的指令，其中微实用性是基于特定针对于在内容产生节点处操作的应用的效 用函数（微实用性机构528)。内容处理系统518可包含用于通过内容请求节点计算一个或 多个包的相关性的指令，其中所述相关性进一步指示一个或多个包对内容请求节点的重要 性（相关性机构522)。
[0059] 内容处理系统518可W额外地包含用于响应于确定中间节点的一个或多个子节 点的指令，其中一个或多个子节点各自指示对应于一个或多个包的相关性，加和通过一个 或多个子节点指示的相关性（相关性机构522)。内容处理系统518可包含用于将一个或多 个包传输到上游内容产生节点的指令，其中所述一个或多个包包含通过一个或多个子节点 指示的加和的相关性（通信机构520)。内容处理系统518可包含用于响应于确定中间节点 的一个或多个子节点的指令，其中一个或多个子节点各自指示对应于一个或多个包的相关 性，用由一个或多个子节点指示的相关性乘W微实用性（实用性和相关性聚集机构524)。
[0060] 内容处理系统518可W进一步包含用于基于对应的包的所确定的值确定一个或 多个包的行动的指令，其中所述行动是W下操作中的一个：转发对应的包；丢弃对应的包； W及延迟对应的包的传输（在途决策机构530)。内容处理系统518可包含用于修改一个或 多个包的优先级的指示的指令，其中修改减小优先级的值（值确定机构526)。内容处理系 统518可包含用于将一个或多个包发送到一个或多个下游节点的指令，其中所述一个或多 个包包含对应的包的优先级的修改的指示（通信机构520)。
[0061] 数据532可包含通过本发明中描述的方法和/或过程作为输入需要的或作为输出 生成的任何数据。具体来说，数据532可W至少存储：包；指示微实用性和相关性的包，其 中微实用性是基于特定针对于指示包的优先级的应用和相关性的效用函数；基于特定针对 于在内容产生节点处操作的应用的效用函数的微实用性的计算；指示一个或多个包对内容 请求节点的重要性的相关性的计算；设及控制器节点、内容请求节点、内容产生节点、中间 节点和转发器节点的信息；针对一个或多个包的组合的相关性的指示；包含表示与中间节 点的所有子节点相关联的相关性的总和的值的组合的相关性的指示；用于一个或多个包的 微实用性和相关性的聚集值的指示；包含表示通过由一个或多个子节点指示的相关性的微 实用性的倍增的值的微实用性和相关性的聚集值的指示；基于聚集的对应的包的所确定的 值；用于将由中间节点做出的在途决策的动作的指示，包含对应的包的转发、丢弃或延迟传 输；W及对应的包的修改的优先级的指示，其中修改减小优先级的值。
[0062] 此【具体实施方式】中所描述的数据结构W及代码通常存储在计算机可读存储媒体 上，该计算机可读存储媒体可W是能存储计算机系统可用的代码和/或数据的任何装置或 媒体。计算机可读存储媒体包含但不限于易失性存储器、非易失性存储器、磁性W及光学存 储装置，例如磁盘驱动器、磁带、CD (光盘）、DVD (数字通用光盘或数字视频光盘），或能够存 储目前已知或稍后研发的计算机可读媒体的其它媒体。
[0063] 在【具体实施方式】中所描述的方法和过程可W实施为代码和/或数据，所述代码和 /或数据可W存储于如上文所描述的计算机可读存储媒体中。当计算机系统读取并且执行 存储于计算机可读存储媒体上的代码和/或数据时，计算机系统执行实施为数据结构W及 代码且存储在计算机可读存储媒体内的方法W及过程。
[0064] 此外，上文所描述的方法和过程可W包含在硬件模块或设备中。所述硬件模块或 设备可包含但不限于专用集成电路（ASIC)忍片、现场可编程口阵列（FPGA)、在特定时间执 行特定软件模块或一段代码的专用处理器或共享处理器W及现在已知或稍后开发的其它 可编程逻辑装置。当硬体模块或设备启动时，运些硬体模块或设备执行其内部所包含的方 法和过程。
【主权项】
1. 一种用于在移动无线网络中路由的计算机实施的方法，其包括： 通过中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中所述微实用性是基于 特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示所述一个或多个包的优先级； 组合所述一个或多个包的所述相关性； 聚集用于所述一个或多个包的所述微实用性和所述相关性； 基于所述微实用性和所述相关性的所述聚集确定所述一个或多个包的值；以及 基于对应的包的所述所确定的值确定针对所述一个或多个包的行动， 由此促进大型移动自组网适应于无线节点的专用应用需要。2. -种用于促进移动无线网络中的路由的计算机系统，所述系统包括： 处理器；以及 存储指令的存储装置，当通过所述处理器执行所述指令使使得所述处理器执行方法， 所述方法包括： 通过中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中所述微实用性是基于 特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示所述一个或多个包的优先级； 组合所述一个或多个包的所述相关性； 聚集用于所述一个或多个包的所述微实用性和所述相关性； 基于所述微实用性和所述相关性的所述聚集确定所述一个或多个包的值；以及 基于对应的包的所述所确定的值确定针对所述一个或多个包的行动， 由此促进大型移动自组网适应于无线节点的专用应用需要。3. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中所述方法进一步包括： 通过内容产生节点计算用于所述一个或多个包的所述微实用性，其中所述微实用性是 基于特定针对于在所述内容产生节点处操作的应用的效用函数。4. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中所述方法进一步包括： 通过内容请求节点计算用于所述一个或多个包的所述相关性，其中所述相关性进一步 指示所述一个或多个包对所述内容请求节点的重要性。5. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中组合所述一个或多个包的所述相关性进一 步包括： 响应于确定所述中间节点的一个或多个子节点，其中所述一个或多个子节点各自指示 对应于所述一个或多个包的相关性，加和由所述一个或多个子节点指示的所述相关性。6. 根据权利要求5所述的计算机系统，其中所述方法进一步包括： 将所述一个或多个包传输到上游内容产生节点，其中所述一个或多个包包含由所述一 个或多个子节点指示的所述所加和的相关性。7. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中针对所述一个或多个包聚集所述微实用性 和所述相关性进一步包括： 响应于确定所述中间节点的一个或多个子节点，其中所述一个或多个子节点各自指示 对应于所述一个或多个包的相关性，用由所述一个或多个子节点指示的所述相关性乘以所 述微实用性。8. 根据权利要求2所述的计算机系统，其中确定所述一个或多个包的所述值进一步包 括： 修改所述一个或多个包的优先级的指示，其中所述修改减小所述优先级的所述值； 发送所述一个或多个包到一个或多个下游节点，其中所述一个或多个包包含对应的包 的所述优先级的所述所修改的指示。9. 一种存储指令的非暂时性计算机可读存储媒体，当通过计算装置执行所述指令时使 得所述计算装置执行用于在移动无线网络中路由的方法，所述方法包括： 通过中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中所述微实用性是基于 特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示所述一个或多个包的优先级； 组合所述一个或多个包的所述相关性； 聚集用于所述一个或多个包的所述微实用性和所述相关性； 基于所述微实用性和所述相关性的所述聚集确定所述一个或多个包的值；以及 基于对应的包的所述所确定的值确定针对所述一个或多个包的行动， 由此促进大型移动自组网适应于无线节点的专用应用需要。
【专利摘要】一种基于实用性的交叉成层。一个实施例提供促进大型移动自组网适应于移动无线网络中无线节点的专用需要的系统。在操作期间，中间节点接收指示微实用性和相关性的一个或多个包，其中所述微实用性是基于特定针对于应用的效用函数，并且其中所述相关性指示所述一个或多个包的优先级。所述中间节点组合所述一个或多个包的所述相关性。所述中间节点聚集用于一个或多个包的所述微实用性和所述相关性，并且基于所述微实用性和所述相关性的所述聚集确定所述一个或多个包的值。所述中间节点还基于对应的包的所确定的值确定针对所述一个或多个包的行动。
【IPC分类】H04L12/721, H04L12/801
【公开号】CN105490939
【申请号】CN201510599873
【发明人】M·E·莫斯科
【申请人】帕洛阿尔托研究中心公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月18日
【公告号】EP3002915A1, US20160100417
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