专利名称：动态网络管理的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及用于通信网络管理的设备、系统和方法，特别是 用于动态网络分散管理的设备、系统和方法。
背景技术：
集中网络管理具有公知的缺陷。其对于管理通信量、管理站上的 处理负荷以及执行时间表现出较差的可量测性。此外，集中网络管理 方法在域被动态构成的移动、无线环境中不容易执行。
在分布式网路管理系统中已经提出了分散管理方法，例如，以基
于模式的管理范例为基础，见[l]-[4]。图的遍历算法被用于控制和调 整网络内管理信息的处理和汇聚。从网络管理者的角度，该算法提供 了在一大组节点上"扩散"或扩展计算过程的手段。该方法的主要特 征是将该扩散和汇聚机制与实际管理操作的控制分离的性能。该范例 通过导出两个重要概念来实现上述性能导航模式和汇聚器。前者代 表执行分散控制的普通图的遍历算法，而后者执行实现该任务所需的 计算。导航模式控制分布式管理操作的执行流。这可以通由异步网络 算法进行描述，其可以用于复杂性和可量测性特性的分析。
基于模式管理的主要好处在于它将任务控制与流控制分离，这样 就能够建立可量测的管理系统，从而有利于动态环境下的管理。
到目前为止，基于模式的管理操作假定为固定、有线网络，该网 络拥有网络中节点之间的静态链接。这意味着一个节点了解它拥有的 相邻节点，从而了解在哪些链路上分配模式以及在哪些链路上期望返 回一个应答。此外，这个静态环境是高可靠性的，几乎没有分组丢失， 节点几乎永远不会消失或断掉，并且网络中不存在移动性。因此，到 目前为止开发的模式已经假设了一个无差错的环境。已经提出了一些 对回声模式的修改，以便使得如果在一个模式发布期间，节点或链路 出现故障，它不会在死锁中被捕获。他们提出了回声模式的两个不同 的鲁棒版本。跳过回声(Skip-echo)模式如正常的回声算法一样进行 工作，只是，如果该节点注意到它相邻节点中的一个当机(godown)，
它就会将该节点从它期望收到应答的节点列表中去除。除了跳过回声
模式之外，如果等待回声(Wait-echo )模式在相邻节点中完成任务之 前，节点返回到活动状态，则该模式将接收来自于之前登记为非活动 的节点的输入。第三个选项是在每个节点中设置一个定时器，模式将 等待来自相邻节点的输入，直到定时器期满。然而，这个操作也假设 一个有线、静态网络。
另一方面，移动无线网络假定一个高动态环境，依据当前的需要 和可用性，节点和网络不断迁移，网络特别地构成和分解，在多种访 问技术(固定的和无线的)中选择。为了使得被使用的模式在这样的 环境中可用，该环境在被使用的模式上强加了许多新的要求。
发明内容
移动网络假定一个高动态环境，依据当前的需要和可用性，节点 和网络不断迁移，网络特别地构成和分解，在多种访问技术(固定的 和无线的)中选择。根据现有技术的网络管理的通用问题在于，它不 能很好的适应对于移动无线网络环境的网络需要。
本发明的一个目是提供用于无线通信网路中网络管理的方法、设 备和系统。本发明的另一个目的是提供用于支持移动性的通信网络中 网络管理的方法、设备和系统。本发明还有一个目的是改善动态通信 网络中网络管理的鲁棒性。
上面提到的目的通过根据所附权利要求的方法、设备和系统获 得。简单说，本发明能够使得在无线移动网络中使用的基于模式的网 络管理具有高度的动态性。探测消息连续地在动态网络上传播。与这
种传播结合，识别任何网络操作连接。这种识别优选地基于，接收探
测消息的节点会确认收到返回给发送节点的回单。发送节点因此可以
识别在此时哪些节点是可达的。接收节点会应答探测消息并连续地向
初始节点返回应答。已经从另一个节点接收探测消息副本的节点不必
应答探测消息的该副本。这些应答在初始节点进行编译。然而，在初 始节点接收到的应答可以在汇聚阶段期间由其它节点进行部分的编
译。在一个实施例中，应答的编译将形成网络管理操作的基础。在另 一个实施例中，探测消息本身的内容将形成在至少一个接收节点中网 络管理操作的基础，也就是，探测消息携带的信息能够导致要执行的
网络管理操作，于是，应答优选地包含关于这种操作结果的信息。优 选的， 一个节点将包含所有潜在节点的副本，它可以以一预定时间间 隔从这些潜在节点中接收探测消息，从而使得如果主链路不再工作的 话，节点在备选链路上发送应答消息。
在一个优选的实施例中，为了使得多个节点了解是否链路仍旧有 效，则在任何两个节点之间以规则时间间隔发送和确认"保持有效
(keep-alive)"消息。此外，如果在探测消息正在执行时链路故障， 当保持有效消息不再从子节点上出现时，"父"节点将会了解这一情 况，而子节点直到它尝试向它的"父"节点发送应答消息时才会了解 这一情况，子节点将优选地尝试搜寻备选路径。
本发明并不依赖于特定的模式。作为代替，本发明的基本思想可 以由为了用在通信网络环境中而开发的任何模式所采用。
本发明的一个优势在于，可以在无线移动通信网络中以鲁棒方式 执行分散网络管理。
附图简述
通过参考以下结合附图的详细说明，可以很好的理解本发明，以
及本发明其它的目的和优势，其中
图l是具有高度移动性的无线通信网络实施例的示意图。
图2是示出了根据本发明方法的一个实施例发送的消息定时的消
息流程图。
图3A-C是示出了根据本发明方法的一个实施例在不同情况下发 送的消息定时的消息流程图。
图4是在链路断开的情况下根据本发明的无线通信网络一个实施 例的示意图。
图5是在链路断开的情况下根据本发明的无线通信网络另一个实 施例的示意图。
图6是在链路断开，没有可替换"父"节点直接可用的情况下， 根据本发明的无线通信网络的一个实施例的示意图。
图7是根据本发明的方法的一个实施例的主要步骤流程图。 图8是根据本发明的设备的一个实施例的相关主要元件框图。 详述
为了使基于模式的网络管理能够用在节点、链路和网络以不可预 知的方式连接和断掉的无线移动环境中，本发明提供了对于基于模式 的网络管理的根本增强。
图1示出了一种示意性的无线移动通信网络l，包含若干节点10， IOA-G。在每个瞬间，节点10， 10A-G通过运行的链路20， 20A-C彼 此直接或间接连接。然而，由于链路20， 20A-C是无线链路，并且网 络节点IO， IOA-G通常是移动的，所以情况会随时变化。到目前为止， 非常少的工作重点放在研究和设计用在无线环境中的分散管理程序
上，在无线环境中节点可能不知道在其传输范围内还有哪些节点。而 且，运行的链路会遭受高位、帧或者链路误差率。此外，这种动态网 络必须配置成允许网络之间和网络内的高移动性。
结合图1将对于可能情况的几个实例进行描述。节点10A和10B 最初由运行的链路20A连接。在节点10A启动网络管理操作的情况下， 消息在运行的链路20A上被传送，视节点10A为"父节点"，节点10B 为"子节点"。如果链路20A由于某些原因变得不可用，则网络状况 将会改变。"子节点"IOB将会成为仅相对于节点IOC的子节点，结果 变为对于节点10A的"孙子节点"。然而，如果这种链路故障在网络 管理过程中出现，那么节点IOA和10B之间的任何消息必须经由节点 IOC蜂皮重新路由。
在另一个情况下，节点IOD可能经由节点IOE与节点IOA通信。 然而，如果在节点10D和节点10B之间建立了新的运行链路20B，那 么节点IOA和IOD之间的任何通信可以，或者像以前一样经由节点10E 执行，或者利用新的链路20B经由节点IOB执行。因此，节点10A和 10D必须管理以实现关于一个相同任务的消息可以在不同的链路上被 接收到。
在又一种情况下，节点10A经由节点10F与节点10G进行通信。 链路20C故障，暂时地将节点10F和10G隔离。然而最终，节点10F 和10G的"孤岛"(island)按照箭头25所指示的进行移动，并且在 由24指示的位置上重新连接到网络。于是，节点IOA和IOG之间的通 信可以恢复，然而，现在在一个完全不同的链路组上继续。
如在现有技术中已经显示的，基于模式的网络管理带来了一种通 过将实际控制从控制消息分配中分离从而执行分散网络管理的有希望
的观念。基于模式的管理具有在移动网络的动态网络构成环境中提供 近似实时连通性信息的强潜力，例如流性能或者通信量统计。然而， 为了在如前面提到的情况中应用其观念，必须提供至少使得分布式管 理系统动态地适配以适应网络构成中变化的手段，例如网络域和网络 节点中的连通性。此外，应该使这些模式在拓朴结构改变和连通性故 障期间能够稳健地执行。因此，本发明目的是提供用于在分散管理的 环境中实现有效网络管理的手段。
本发明主要关注在固定、有线网络和移动无线网络之间三个主要 的不同特征。这三个特征对用到的模式提出了新的要求。这些模式必 须是鲁棒的，它们必须能够应对无线环境，并且它们必须在节点和网 络来回移动的移动环境中有效地工作。
为了直观化本发明观点，在本发明说明书中采用了回声类型
(echo-type)模式。然而，本发明的观点还可以应用到用在无线移动 环境的其它模式中。可以采用的其它模式的非专用实例是行波模式和 驻波模式。它们可以分别用来更新互联网路由协议和点对点网络中对 等节点之间的交互作用。
基本的回声模式的特征是二阶段操作。首先，进行的是扩展阶段，
其中探测消息(控制消息)流从启动网络管理的初始节点发出。节点 一旦第一次接收到探测消息，该节点就沿着所有直接链路发送副本， 可能除了发出探测的链路之外，于是，执行在探测消息中指定的本地 网络管理操作。这种本地网络管理操作可以具有不同的复杂性，并且 甚至如同读出 一些参数一样简单。到达一个已经访问过的节点的探测 消息触发产生应答消息，该应答消息被发送回发出探测消息的节点。 该应答消息通知发送节点，探测消息已经由另 一个节点接收。
回声模式的笫二阶段是收缩阶段，其中节点等待直到它已经接收 到了对于它所发出的每个探测消息的应答消息。于是，它汇聚来自于 自身网络管理操作的结果，以及包含在接收应答消息中的结果，最后， 它传播回一个具有汇聚结果的应答消息。
回声时间复杂性随着网络直径线性地增加，其导致了在具有遵循 幂定律的连通性分配的网络(例如，互联网)中快速的执行时间。它 的通信量复杂性随着网络链路的数量线性地增加，并且通过执行该模 式产生的管理通信量平均地分配到所有链路上，不会引起出现拥塞的
热点(hot spot)。
特别是结合移动性的无线环境带来了在这种环境中采用的模式必 须应对的一组新需要。与固定网络相比较其中一个最明显的差别是， 节点不必了解其传输范围内具有什么样的相邻节点。这意味着接受到 模式信息的节点不会选择将该消息转发到所有的活动链路上，该节点 必须首先找出在它的传输范围内有哪些其它节点，以及潜在地这些节 点中哪个可能与转发消息相关。
对于该节点，实现上述工作的一个方法是首先向相邻节点广播一 个请求消息，要求相邻节点答复发现哪些节点在传输范围内并且是活 动的。当这些节点应答时，传输节点了解到谁在传输范围内。这可以 通过允许接收节点确认收到请求消息来实现。通过这种方式，传输节 点了解向谁发送探测消息，并且实际的探测消息随后向这些节点发 送。然而，这种方法的一个缺陷在于，必须要有一个收集应答的特定 超时(time-out)时间，这就显著地减緩了过程。
相反，根据本发明，传输节点可以在没有预先了解哪些其它节点 在传输范围内的情况下传输探测消息。能够接收到探测消息的节点确 认收到。初始节点将确认收到探测消息的节点登记为具有有效链路的 节点，传输节点可以从这些节点期望答复。因此，在传输节点完全了 解运行链路之前探测消息实际上进行了传输。然而，通过编译确认， 动态通信网络中的运行链路与探测消息的传播结合进行识别。相同的 原则优选地用于通过通信网络传播探测消息的连续步骤。
探测消息在这样一种配置中具有两种用途。 一种用途是传递消息 到请求采取有关网络管理的措施的若干节点。另 一 个用途是在探测消 息传播的通信路径上产生消息。这种消息在传输探测消息之前是不可 用的。此外，至少在探测消息的扩展阶段期间，参与探测消息连续传 播的节点仅具有关于通信路径最接近部分的信息。换句话说，探测消 息盲目地被传输。相反，实际的通信路径不直接由网络结构确定，并 且关于通信路径的认识结合探测消息的规定被连续地收集。发起探测 消息的节点不必积极地影响通信路径的选择。
图2中的时间图显示出了上述观点。垂直线相应于在不同阶段的 节点。第一节点是发起探测消息的节点。 一个或几个第二节点接收来 自于第一节点的探测消息。 一个或多个"更多"节点表示模式传播的 分级配置的较低部分。在时间t0，探测消息E1从第一节点发送，并在 时间tl被第二节点接收。第二节点在时间t2发送一个确认消息Al返 回给第一节点，该确认消息A1在时间t3"被第一节点接收。第一节点 现在知道第二节点通过运行的链路可达。在时间t2，探测消息E2还被 转发到更多节点，更多节点在时间t3接收到探测消息E2。取决于探测 消息E1的实际内容，探测消息E2可能与探测消息E1完全相同，或者 是其更改的版本。在时间t4，更多节点进一步转发探测消息E3到分级 系统的下面，并且返回确认消息A2到第二节点。当第二节点在时间t5 接收到确认消息A2时，它们知道它们到更多节点的运行链路。这是本 实施例回声模式的扩展阶段。
在时间t6， t7， t8，更多节点接收到关于探测消息E3的应答消 息R3。当应答消息R3从已经确认收到探测消息E3的所有节点收到或 超时释放时，应答消息R3与来自于更多节点本身的任何附加信息编译 到应答消息R2中，该应答消息R2在时间U0发送。第二节点在时间 t9， tll和t14接收关于探测消息E2的不同应答消息R2。当应答消息 R2从已经确认收到探测消息E2的所有节点接收到时，编译应答消息 R2，并且来自于第二节点本身的任何附加信息也被增加到应答消息Rl 中，该应答消息Rl在时间t16发送。第一节点在时间t15， t17和U0 接收关于探测消息El的不同应答消息Rl。当应答消息Rl从已经确认 收到探测消息E1的所有节点接收到时，最终编译应答消息R1，并且在 时间t21，笫一节点可以评估探测消息的结果。该评估可以在初始探测 消息E1传输后的时间T发生。如果合适的话，第一节点可以基于编译 执行任何进一步必要的网络管理操作。
在一个特定的实施例中，确认消息与转发的探测消息完全一致。 参考图2，例如，确认消息A1可以与探测消息E2完全一致。这是可能 的，因为在确认消息的预期的接收者(在该情况下是第一节点)可以 检测到，接收的消息Al与第一节点最近发送的相同的探测消息El相 关。由于Al明显地或不明显地包含关于发送节点(在这种情况下是其 中一个第二节点)的信息，因此第一节点了解到第二节点实际上已经 接收到了初始探测消息E1 。这可以简化消息产生程序。
由于通信网络假定是动态的，这样一种情况可能出现，即，探测 消息被接收并确认，但是在应答消息返回之前，相应的链路失败。在
这样一种情况下，传输探测消息的节点可能等待一个不能通过较早运 行链路进行分发的应答。发送应答消息的节点也不了解该断开的链 路。
优选的一种解决方案是还应用应答消息接收的确认。参考图2，当 第二节点在时间tll接收到应答消息R2时，第二节点在时间tl2发送 回一个应答确认消息RA2给发送该应答消息的另一个节点，该应答确 认消息RA2在时间t13被接收。接收应答确认消息RA2的该另一个节 点了解到应答被接收到，并且链路仍然在运行。如果在任何合理时间 内应答确认消息RA2没有被接收到，该另一个节点可以假设该链路断 开，并且可以搜索用于该应答消息的可替换路由。这种过程将在下面 更详细的讨论。相同的机制优选地应用在所有级别中。例如，当第一 节点接收到应答消息Rl时，应答确认消息RA1在时间t18发送。在时 间t19，相应的第二节点了解到链路仍然在运行，就不必执行沿着新的 路由发送消息的进一 步行动。
以如确认消息操作的被转发探测消息类似的方式，应答消息的广 播也可以如确认消息一样用于接收的应答消息。然而，通过广播应答 消息，没有被检测到的分组沖突数量可能增加，因此减少了汇聚的信 息的总数。此外，最初产生消息的节点无论如何必须始终发送明确的 确认。
如果在上述的程序中链路故障，可以有几种方法处理这种情况。 通过引入应答确认消息，应答节点可以知道丟失的链路，但是等待应 答的节点仍不会知道丟失的链路，并且因此可能陷入死锁。在一个解 决这个问题的基本方法中，等待应答消息的节点可以具有一个超时周 期设置，当超时周期结束时，该节点将假定链路丟失，因此，会在没 有来自于这样一个节点结果的情况下进行下去。然而，由于直到可以 采取一个决定或者在操作环境下产生一个应答消息的时间T，可能很长
并且不确定，则超时周期必须设定成非常长，从而允许出现来自于遥 远节点的应答。
另一个解决方案是提供一些"保持有效"消息，该消息在模式传 播期间定期地在节点之间传输。这种消息可以视为随后(subsequent) 确认消息，并且允许传输节点留意(keep track)它仍然可以期望应 答的节点。
图3A中示出了该程序。探测消息的传播如图2所示。然而，如果 第二节点在发送(第一)确认消息Al的时间t2后的时间TR还没有准 备好任何应答消息，则在时间t22向第一节点发送随后确认消息 S1A1。第一节点在时间t23接收到随后确认消息S1A1，并且知道链路 仍然在运行。于是，该程序以TR为周期重复，这样在时间t24，另一 个随后确认消息S1A2从第二节点发送，并在第一节点在t25接收。当 最终应答消息Rl返回时，它将会在周期TR内从确认消息Al或随后确 认消息S1A1， S1A2的最后接收中被接收到。
在图3B中，断开链路的情况通过条紋矩形B示出。在该实例中， 断开链路阻止了第二随后确认消息S1A2到达第一节点。当在超时周期 TO超过了确认消息Al或随后确认消息S1A1， S1A2的最后接收之后的 周期TR时，也就是，在时间t26处，第一节点可以得出到第二节点的 链路不再可操作的结论，并且因此可以进行任何应答的评估。该超时 周期T0必须要长于TR，但通常可以被设定成显著地短于在没有采用随 后确认消息S1A1， S1A2的情况下采用的超时周期。然而，太短的TR 周期相反使通信网络负担了大量的随后确认消息S1A1， S1A2。
如图3C所示，相同的方法可以应用到模式传播的每一级。这里， 随后确认消息S2A1， S2A2被从第(N+l)节点发送到第N节点。
在基于模式的网络管理中，甚至当节点和链路故障时，这些模式 必须继续工作，并且，优选地它们必须从这些差错中尽可能有效地恢 复。通常，正在收集的信息量随着节点或链路故障的概率而减少。然 而，即使一些链路或节点故障，但是应该可以收集大量信息。如果模 式程序的鲁棒性进一步提高，则收集的信息量可以增加。例如，已经 从另一个节点接收到信息请求的节点检测到，当它尝试应答一个答复 时，链路不再工作。 一种方法是然后让该节点为了它已经收集的信息 找到备选的链路和路由。
在一个典型的现有技术模式中，如果一个节点在第二或随后时间 接收到了一个相同的探测消息，则它丢弃这些多个探测消息，仅对待 第一个探测消息。也许，它会发送一个即时应答消息，通知发送节点 它已经接收到了所述的探测消息。
然而，根据本发明的一个优选实施例，相反，节点存储这些试验 路由的信息，直到它成功地根据探测消息传送其应答。如果出现故障，
还有这样的信息，该消息可以辅助找到经由其它一个节点发送相同的 揲测消息的路由。这些节点应该优选地在一特定量的时间内保留接收 到的探测消息来源哪些节点的登记，即使探测消息被忽略或者该节点 已经答复了它已经接收到探测消息较早的 一个副本。
当然，这给"意外地"接收额外信息的这些节点强加了新的要求 来处理信息。然而， 一个应答优选地包含探测消息从哪里发出的标识 以及关于发送应答的节点的信息。因此，"意外地，，接收应答的节点 将总是能够识别应答预期在哪个链路上来到。
图4通过一个实例示出了这种情况。在部分A中，节点10H向其 所有相邻节点传输探测消息E。节点10I-M向更多节点发送探测消息 E，如部分B所示。于是，节点IOM第二次接收到探测消息E，直接的 应答消息R返回到节点IOL，通知节点IOL通常不应该预期来自于节点 IOM的任何正常应答。这在部分C中示出。目前，探测消息已经达到了 网络l的"叶子"，并且已经执行了与探测消息相关的任务。通过"叶 子"目的是指示不再具有向其发送任何消息的更多"孩子"的节点。 这些任务可以被限定为网络管理操作，即时这些操作刚好包含对于不 同类信息的请求。在应答准备期间，节点IOM和IOH之间的链路断开， 如部分D中的交叉符所指示的。
在部分E中，启动收缩阶段。节点IOJ-K， 10N-Q向节点101， IOH， 10L和10M发送应答消息R，从节点IOI， IOH， 10L和10M中它们接收 第一个探测消息。该应答信息被编译，并且另一个应答消息R被从节 点101和IOL发送到节点10H,如部分F所示。然而，节点10M从节 点10H直接接收它的笫一个探测消息，并且尝试首先直接应答节点 IOH。然而，发现了断开链路，作为代替，节点IOM从它的注册表中检 索到该相同的探测消息实际上还从节点IOL被接收到。因此，节点10M 向节点10L发送应答消息iT，并添加了关于断开链路的信息。最终， 在部分G，节点IOL转发"意外，，接收的应答消息iT到初始节点IOH， 该初始节点现在已经从整个网络接收信息，而不管所述的断开链路。
另 一 个可能出现的情况就是当节点认识到它的上游相邻节点不可 联系并且它没有登记备选相邻节点以便向该备选相邻节点发送数据的 时候。在这种情况下解决这个问题的一个方法是向进一步下游发送数 据或请求，使得这些"子"节点找到一个备选路由。图5示出了这种
情况的一个实例。在这个网络中，在节点10P和100中存在一个运行 链路。在部分A中，节点IOH向节点101-M发送探测消息E。在部分B 中，节点101， IOL和IOM向节点ION-Q转发探测消息E。在部分C中， 节点100和10P向彼此转发探测数据E，在部分D中，节点100和10P 随后发送应答消息R以便通知存在另一个可用的主应答路径。在部分E 中，在叶子节点中的应答准备期间，节点IOM和IOH之间的链路断开。 在部分F中，启动收缩阶段，节点IOJ-K， ION-Q向节点IOI， IOH， IOL和IOM发送应答消息R，从节点IOI， IOH， 10L和10M中它们接收 第一探测消息。应答信息被编译，并且进一步的应答消息R被从节点 101和10L发送到节点IOH，如部分G所示。然而，节点10M从节点 10H直接接收它的第一个探测消息，并且尝试首先直接的应答节点 IOH，然而，发现断开链路，作为代替，节点IOM尝试从它的注册表中 检索是否存在任何可用的备选"父，，节点。这种尝试也失败了。
作为代替，节点IOM向下游发送请求消息Q，询问是否"子"节点 具有可用的任何备选路由。请求消息Q可以包含应答消息的信息或者 可以是单纯的请求消息，借此，应答信息的任何规定必须依据肯定的 答复执行。下游备选路径的这个请求，如果必要的话，可以优选地以 几个步骤进行。当获得一个肯定答复时，在这当前情况下是来自于节 点10P,则打算从节点IOM发送到节点10H的应答信息，被作为应答 消息iT发送到节点100，如在部分H中用特定标记指示的，表明应答消 息采取了备选路径返回到初始节点。在部分I,应答消息R被转发到节 点10L，在部分J，应答消息R被最终转发到节点IOH。尽管存在断开 链路，所有信息再次被收集。
通信网络内的移动性对模式程序提供了附加的要求。在模式期 间，节点可以移动，从而释放了它们对一些节点的直接连接，同时建 立了到其它节点的新连接。这些模式必须优选地能够克服这些状况， 该模式可以在一个链路上走出去并返回到另一个链路上，或者通过其 它"平行"节点和路由前进到上游。
这意味着程序必须是足够鲁棒以便经受得住应答消息不返回到发 射机的状况，足够鲁棒以便经受得住应答消息在已经传送了探测消息 的其它链路上到达的状况，以及足够鲁棒以便经受得住应答消息在节 点并未在其上传输任何探测模式的链路上到达的状况。移动性察觉模
式(mobility aware pattern)必须允许，正在执行模式时，节点或 网络改变它的附着点。根据本发明的一种解决方案是基于传输一个"新 路由"请求消息到任何或者至少一个节点，该节点具有到正在经历断 开链路的节点的运行链路。新路由请求消息典型地包含一个询问，询 问接收新路由请求消息的节点是否具有到探测消息最初起源的节点的 连接。这个新路由请求消息可以不必仅送往已知具有运行链路的节 点，而是也可以送往"新"节点。该询问优选地包含一个调查，调查 是否接收新路由请求消息的节点已经接收到了来自于任何其它节点的 正在讨论的探测消息。
图6显示了这种状况的一个实例。在部分A中，节点10H向节点 IOI-M发送探测消息E。在部分B，节点IOI， IOL和IOM向节点ION-Q转发探测消息E。在部分C，在叶子节点中的应答准备期间，节点10M 和IOH之间的链路断开。作为代替，建立节点IOM和IOK之间的新链 路。在部分D，启动收缩阶段，节点10J-K, ION-Q向节点IOI， 10H， IOL和IOM发送应答消息R，从节点IOI， 10H， IOL和IOM中它们接收 第一个探测消息。应答信息被编译，并且另一个应答消息R被从节点 101和10L发送到节点10H，如部分E所示。然而，节点IOM从节点 10H直接接收它的第一个探测消息，并且尝试首先直接应答节点10H。 然而，发现了断开链路，作为代替，节点10M从它的注册表中检索是 否存在可用的任何备选"父，，节点。这种尝试也失败了。向它的"子" 节点10P和10Q请求任何备选路径也失败了 。于是，节点10M向在通 信范围内的任何节点发送常规新路由请求消息Q。该新路由请求消息Q 包含一个是否在任何一个阶段中已经接收到了讨论的探测消息的询 问。在当前实例中，新路由请求消息Q通过新的链路传输到节点10K (以及节点10P和10Q)，节点10K应答它识别了探测消息。于是， 应答消息/T从节点IOM发送到节点10K (未示出)，特定的标记标明该 应答消息作为采取备选路径返回到初始节点的消息。可选择地，应答 消息R可以直接包含在新路由请求消息中。最后，在部分F中，节点 10K向节点IOH发送新路由应答消息W。
可以进一步开发新路由方法。如果通过第一请求消息没有发现新 节点，则可以命令"子"节点向更多节点转发新路由请求消息。如果 发现了一个备选路线， 一个应答消息以这条路线返回。如前所述，几
个相同的答复可以到达最初产生探测消息的节点，然而，那个节点很 容易地能够检测到冗余，并且仅采用其中一个应答。
图7示出了根据本发明的一个方法的实施例主要步骤的流程图。 在步骤200，程序启动。在步骤210，探测消息从第一节点连续地通过 动态通信网络传播。在步骤210，优选地包含部分步骤。在步骤212， 第一节点向第二节点发送探测消息。在步骤214,第二节点向更多节点 转发该探测消息。该连续的传播不断进行直到探测消息已经达到预期 的节点，如箭头216所示。
步骤220是检验动态通信网络中运行链路的步骤。这可以与探测 消息的传播结合执行。而且，该步骤优选地被分成部分步骤。在步骤 222，确认消息作为接收探测消息的响应被发送，在步骤224，确认消 息在发送探测消息的节点中接收，从而将运行链路通知该节点。
在步骤230，如果探测消息请求任何这种操作，则网络管理操作在 接收探测消息的节点中执行。在步骤240，产生关于探测消息的应答消 息。这个应答消息通常包含网络管理操作的结果(若有的话)和/或不 同类型的请求网络信息。典型的信息例如可以是空闲的处理器能力， 到相邻节点的链路能力以及不同类型的网络状态。
在步骤250中，应答消息可以在运行链路上通过动态通信网络传 送。该步骤优选地包含若千部分步骤。在步骤251，任何接收到的应答 消息在一个节点中被编译，并且可以增加来自于那个节点的任何附加 消息。在步骤252，应答消息被发送到"父"节点，其提供了相应的探 测消息。这个操作通过动态通信网络向上重复，如箭头254所示。在 每个步骤中，来自于"子，，节点的应答消息被编译，并增加来自于自 身节点的网络信息和/或网络管理操作结果。在步骤256中，应答消息 被发送到最初发布探测消息的节点，即第 一节点。
在步骤260中，应答消息在第一节点中被编译。在步骤270，如果 合适的话，基于该编译，启动和/或执行进一步的网络管理操作。程序 在步骤299终止。
在优选的实施例中，包含保持有效功能，识别步骤220根据上述 的原则进一步开发。此外，在优选的实施例中，包含在链路故障的情 况下沿着新路由发送应答消息，传送步骤250根据上述的原则进一步 开发。图8显示了根据本发明的节点IO的一个实施例的主体框图。节点 IO与动态通信网络通信，例如，经由一个接口，在该特定实施例中是 天线30。节点10包含接收机11和发射机12。在该特定实施例中，处 理单元40包含对于本发明重要的功能部件。因此，在处理单元中的不 同部件应该仅仅视作功能单元，而不是物理分离的单元。发射机12连 接到消息生成器50。在这个实施例中，消息生成器50包含探测消息发 生器52，新路由消息发生器51，应答消息发生器53，确认消息发生器 54，随后确认发生器55以及应答确认发生器56，所有的发生器被设置 成使得消息能够通过发射机12发送到动态通信网络上。更具体地，探 测消息发生器52利用发射机12 ，从而能够通过动态通信网络将探测消 息连续传播，节点连接到该动态通信网络。
接收机11被连接到评估部件57，在该部件中接收的消息被调查。 要是接收到一个探测消息，该信息被提供给探测解释器60。探测解释 器60检查探测消息的身份，如果探测消息是笫一次收到，则探测解释 器60启动确认发生器54产生一个返回到发送探测消息的节点的确认 消息。与此同时，探测解释器60启动探测消息发生器52，以向通信网 络的其它节点转发该探测消息。如果探测消息已经在之前接收到了 ， 则作为代替，探测解释器60可以启动应答消息发生器54，以产生一个 应答，通知发送节点该模式已经接收到了。探测消息的内容还可以在 探测解释器60中进行解释，并且任何要求的行为，诸如收集数据或网 络状态或者其它网络管理操作，都在管理部件62中执行。来自于这些 行为的任何结果都被提供给如下所述的编译部件61。
如果接收到的消息是确认消息或随后确认消息，那么就向链路识 别器59提供这样一个消息被接收到，来自于哪个节点以及协助哪个探 测消息的信息。链路识别器59利用这个信息识别出在发送探测消息的 时刻哪些链路正在运行，也就是它可以期望从哪些节点得到应答消 息。于是，这种信息被提供给编译部件61，以作出是否接收到了全套 的应答。链路识别器59和三个确认发生器54, 55， 56—起形成了装 置70，用于识别动态通信网络中的运行链路。这种识别与探测消息的 实际传播结合执行。
如果接收到应答消息，则发送它的节点身份和内容被提供给编译 部件61。编译部件61还启动应答确认发生器56以便产生一个应答确
认消息并将它发送到接收应答的节点。编译部件61编译来自于已经从 讨论节点接收到探测消息的节点的应答信息.如果有的话，则该编译 的应答信息与来自于管理部件62的结果相组合。当所有的可用节点已 经应答时，如基于来自于链路识别器59的信息所确定的，或者如果经 过了适当超时周期，则编译部件61启动应答消息发生器53以便根据 接收的探测消息产生一个应答消息。然后，发射机12被利用来通过动 态通信网络传送应答消息。链路识别器59还被通知关于应答消息的传 送。如果讨论的节点是最初产生探测消息的节点，那么编译的应答信 息还可以被利用来在自身节点和/或在网络中通过启动新模式，通过管 理部件62启动进一步的网络管理操作。
如果链路识别器59在预定时间内没有接收任何应答确认，则该链 路假定是不工作的。新路由处理部件58被通知，并启动合适的行动， 例如，通过启动新路由消息发生器51产生合适的消息。探测解释器60 提供哪些节点已经提供了相同的探测消息的信息，以及根据在先描述 的规则，哪些可以被用来找到备选路由。
上述实施例可以作为本发明的一些示例性实例进行理解。本领域 技术人员可以理解在不背离本发明范围的情况下，可以作出各种更 改、组合和改变。特别是，不同实施例中的不同部分的解决方案可以 在技术上可能的情况下，以其它配置进行组合。然而，本发明的范围 由所附权利要求进行限定。
参考文献 K.S. Lim and R. Stadler: "Developing pattern-based management programs", 4th IFIP/IEEE International Conference on Management of Multimedia and Network Services (MMNS'01), Chicago, Illinois, October/November 2001， pp. 345-358. K.S. Lim， C. Adam and R. Stadler; "Decentralizing Network Management", submitted to IEEE electronic Transactions on Network and Service Management K.S. Lim and R. Stadler; "Weaver: realizing a scalable management paradigm on commodity routers", 8th IFIP/IEEE International Symposium on Integrated Network Management , 24-28 March 2003, Colorado Springs, Colorado, March 2003, pp:409 - 424] C. Adam, R. Stadler, "Patterns for Routing and Self-Stabilization", in Proc. of Network Operations & Management Symposium (NOMS 2004)， Seoul, Korea, April 19.23， 200权利要求
1、一种用于动态通信网络(1)的网络管理的方法，包含以下步骤从第一节点(10A；10H)连续地通过所述动态通信网络(1)传播(210)探测消息(E；E1-3)；与所述传播(210)步骤结合检验(220)在所述动态通信网络(1)中的运行链路(20)；在所述动态通信网络(1)的节点(10；10A-Q)中根据所述探测消息(E；E1-3)产生(240)应答消息；通过所述动态通信网络(1)在至少一个所述运行链路(20)上传送(250)应答消息(R1-3)；编译(260)由所述第一节点(10A；10H)接收的应答消息(R1-3)；以及，执行(230，270)网络管理操作。
2、 根据权利要求l的方法，还包含以下步骤 如果提供所述探测消息(E; El-3)的链路(20A)中断，则沿着新路由发送应答消息(Rl-3)。
3、 根据权利要求1或2的方法，其中，所述识别(220 )是基于 与接收所述探测消息(E; El-3)相关的确认消息(A1-2)。
4、 根据权利要求3的方法，其中所述传播(210)步骤包含向至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M)分发所述探测消息(E; El-3)的步骤； 所述识别(220 )步骤包含以下步骤一接收到所述探测消息(E; El-3)，就从所述至少一个笫二节点 (10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M)向所述第一节点(10A; 10H) 发送第一确认消息(A1-2);以及，在所述第一节点(10A; 10H)接收来自于至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M)的第一确i^消息(Al-2)。
5、 根据权利要求3的方法，其中，所述产生(240)应答消息(Rl-3) 的步骤包含在所述至少一个笫二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M) 产生应答消息(Rl)的步骤，并且所述传送(250 )步骤包含向所述第 一节点(10A; 10H)传送在所述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M)中产生的所述应答消息(Rl )的步骤。
6、 根据权利要求5的方法，其中，在所述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 1OI-M)产生(240 )应答消息的所述步骤在所 述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; IOI-M)中在笫二 或随后时间作为根据接收所述探测消息(El-3)的响应而执行。
7、 根据权利要求5或6的方法，其中，所述传播步骤(210)还 包含在所述动态通信网络(1)中将来自于所述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， 10E, 10F; 10I-M)的所述探测消息(El-3)向至少一个 更多节点(10D， 10G; ION-Q)转发，作为在所述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M )中根据第一次接收的所述探测消息(El-3 ) 的响应的步骤。
8、 根据权利要求7的方法，其中，所述确认消息(A1-2)由转发 的探测消息构成，该转发的探测消息返回到向所述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 101-M)提供所述探测消息的节点。
9、 根据权利要求7或8的方法，其中，所述识别步骤还包含以下 步骤一接收到所述转发的探测消息(E2， E3)就从所述至少一个更多 节点(IOD， 10G; 10N-Q)向所述至少一个第二节点(10; IOB， 10C, IOE， 10F; 10I-M)发送第一确认消息(Al-2);以及在所述至少一个笫二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M) 中接收来自于至少一个更多节点(IOD， 10G; 10N-Q)的第一确认消息 (A2)。
10、 根据权利要求9的方法，其中，来自于至少一个更多节点(10D， 10G; 10N-Q)的所述第一确认消息(A2)由转发的探测消息构成。
11、根据权利要求7的方法，其中，所述产生(240 )应答消息 (Rl-3)的步骤包含在所述至少一个更多节点(10D, 10G; ION-Q)产 生应答消息U2)的步骤，并且，所述传送(250 )步骤包含将在所述 至少一个更多节点(IOD， 10G; 10N-Q)中产生的所述应答消息(R2 ) 传送到所述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， 10E, 10F; 10I-M) 的步骤。
12 、根据权利要求11的方法，其中，如果从提供第 一确认消息(A2 ) 到所述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; IOI-M)的所 有节点接收到应答消息(R2)，就在所述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M)中执行所述产生(240 )应答消息(Rl-3) 的步骤。
13、 根据权利要求11或12的方法，其中，如果没有从提供第一 确认消息(A2)到所述笫二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M) 的所有节点接收到应答消息(R2)，就在所述转发步骤后的第一超时 周期在所述至少一个第二节点(10; IOB， IOC， IOE， 10F; 10I-M) 中执行产生(240 )应答消息(Rl-3)的所述步骤。
14、 根据权利要求3到13中任何一个的方法，其中，基于所述探 测消息(E1-3 )，在所述动态通信网络(1)的至少一个节点(10; 1 OB-G; 10I-Q)中采取执行网络管理操作(230 )的所述步骤。
15、 根据权利要求14的方法，其中，所述应答消息(Rl-3)包含 关于执行步骤和/或其结果的信息。
16、 根据权利要求3到15中任何一个的方法，其中，基于所述编 译(260 )步骤的结果，在所述第一节点(10A; 10H)中采取所述执行(270 )步骤。
17 、根据权利要求16的方法，其中，如果从提供第 一确认消息(Al ) 到所述第一节点(10A; 10H)的所有节点接收到应答消息(Rl)，就 采取所述执行步骤。
18、 根据权利要求16的方法，其中，如果没有从提供第一确认消 息(A1 )到所述第 一节点(10A; 10H )的所有节点接收到应答消息(R1 )， 就在所述传播步骤后的第二超时周期采取执行(270 )步骤。
19、 根据权利要求3到18中任何一个的方法，其中，所述转发， 发送第一确认消息(Al-3)，接收第一应答消息，产生应答消息和/或 传送所述应答消息的步骤通过所述动态通信网络(1)连续地执行。
20、 根据权利要求3到19中任何一个的方法，还包含以下步骤 如果应答消息(R1-2)还没产生，就在发送所述第一确认消息(A1-2)后的一预定周期发送随后确认消息(S1A1-2; S2A1-2 )。
21、 根据权利要求20的方法，其中，如果在所述预定周期内从接 收各个第一 (A1-2)或随后确认消息(S1A1-2; SU1-2)的所有节点 接收到应答消息(R1-3)，就执行产生(240 )应答消息(Rl-3)的所 述步骤和执行(270 )网络管理的所述步骤。
22、 根据权利要求3到21中任何一个的方法，还包含以下步骤 存储关于节点的信息，从该节点中第二或随后时间接收所述探测消息(El-3);以及如果第一时间提供所述探测消息(El-3)的链路(2OA)中断，就 沿着新路由向第二或随后时间从其中接收所述探测消息(El-3)的节 点中的一个节点发送应答消息(Rl-3)。
23、 根据权利要求3到22中任何一个的方法，还包含以下步骤 如果第一时间提供所述探测消息(El-3)的链路(20A)中断，就传送新路由请求消息到所述动态通信系统(1)的一些节点；所述新路由请求消息包含一个询问，询问接收所述新路由请求消 息的节点是否具有到所述第一节点(10A;10H)的连接；从接收所述新路由请求消息的所述节点到传输所述新路由请求消息的节点确定到所述第一节点(10A;10H)的连接；以及沿着新路由经由接收所述新路由请求消息的所述节点向所述第一节点(10A; 10H)发送应答消息(Rl-3)。
24、 根据权利要求23的方法，其中，所述新路由请求消息包含所 述应答消息Ul-3)。
25、 根据权利要求23或24的方法，其中，接收所述新路由请求 消息的所述节点是已经从传输所述新路由请求消息的所述节点接收到 所述探测消息的节点。
26、 根据权利要求23或24的方法，其中，接收所述新路由请求 消息的所述节点是还没有从传输所述新路由请求消息的所述节点接收 到所述探测消息的节点。
27、 根据权利要求23到26中任何一个的方法，其中，所述询问 包含一个调查，调查接收所述新路由请求消息的所述节点是否已经从 除了传输所述新路由请求消息的所述节点之外的任何其它节点接收到 所述探测消息(El-3)。
28、 根据权利要求l到27中任何一个的方法，其中，根据模式执 行所述传播步骤。
29、 一种通信网络(1)中的节点(10; 10A-Q)，包含 用于通过所述动态通信网络(1)连续地传播探测消息(El-3)的装置(12);用于在连接到用于传播的所述装置(12)的动态通信网络(1)中 检验运行链路(20)的装置(70);用于对所述探测消息(El-3 )产生应答消息(R1-3 )的装置(53 ); 用于通过所述动态通信网络(1)在至少一个所述运行链路(20) 上传送应答消息(Rl-3)的装置(12);用于编译接收的应答消息(Rl-3)的装置(61);以及 用于执行网络管理操作的装置(62)。
30、 根据权利要求29的节点，还包含如果提供所述探测消息(El-3)的链路(20A)中断，用于沿着新 路由发送应答消息(Rl-3)的装置(58)。
31、 根据权利要求29或30的节点，其中用于传播的所述装置(12)包含用于向至少另一个节点分发所述 模式消息的装置；用于识别的所述装置(70)包含一接收到所述探测消息(El-3)就向从其中接收到所述探测消息 (El-3)的节点发送第一确认消息(Al-2)的装置(54);以及 用于接收第一确认消息的装置(59)。
32、 通信系统(1)，包含根据权利要求29-31中任何一个的至少 一个节点(IO;IOA-Q)。
全文摘要
基于模式的网络管理方法和系统用于无线移动网络中。探测消息(E1，E2，E3)连续地在动态网络上传播，并检验任何运行链路。该检验优选地基于接收探测消息(E1，E2，E3)的节点确认(A1，A2)收到返回给发送节点的回单。从而，发送节点可以识别在此时哪些节点可达。接收节点将应答探测消息(E1，E2，E3)并连续地向初始节点返回应答(R1，R2，R3)。这些应答在初始节点编译。在一个实施例中，应答的编译将形成对于网络管理操作的基础。在另一个实施例中，探测消息本身将形成对于在至少一个接收节点中网络管理操作的基础，于是这些应答优选地包含关于这些操作结果的信息。
文档编号H04L12/24GK101194465SQ200580037913
公开日2008年6月4日 申请日期2005年10月27日 优先权日2004年11月3日
发明者J·奈尔森 申请人:艾利森电话股份有限公司