专利名称：：用于同时使用多个接口的智能连通性构架(intelicon)的制作方法
技术领域：
：本申请一般地涉及无线设备，具体地说，涉及采用多个接口的无线设备，并且优选实施例提供了一种用于同时使用多个接口的新颖智能连通性构架。
背景技术：
：为了完全利用不同的无线电技术，移动设备可被配置为选择使用哪些无线电接口(艮P，无线电网络)以及何时在接口之间(即，在无线电网络之间)切换(优选地以几乎不中断用户应用的无缝方式)。参考图4，在某些示例性实例中，移动设备1可以包括多个接口。在示出的实施例中，示出了3个接口接口1;接口2以及接口3。但是，在各种实例中，可以采用任何数量的接口。在示例性情况中，移动设备可以例如包括便携式计算机、个人桌面计算机、PDA、便携式基于网际协议的话音电话和/或其他设备。典型地，此类移动设备将包括收发器(包括用于与接入点通信的天线)、处理器、存储器(例如，包括程序存储器和随机存取存储器)。如还示出的，存储器可包括用于执行功能的程序或模块。在各种实施例中，可以基于环境根据需要来经由软件、硬件和/或固件执行由移动设备所执行的处理。在图4示出的示例性实例中，示出了能够经由多个网络(例如，经由接口1-3)进行通信的移动设备1。例如，移动设备可以经由接入点22或经由基站2进行通信，与图1(B)中所示的类似。此外，图4还示意性地示出了其中移动设备1还可与另一网络(例如，另一无线网络或有线网络)通信的实例。参考图4，在某些示例性和非限制性实例中，接入点22可以在连接到有线网络20的无线局域网(WLAN)内。在某些实例中，有线网络20可以包括因特网或公司数据处理网络。在某些实例中，接入点22可以是无线路由器。在某些实施例中，接入点22可具有链接到有线网络21的网络接口25以及与移动设备1和其他移动设备通信的无线收发器。通过实例的方式，无线收发器26可包括用于与移动设备进行射频或微波通信的天线27。接入点22优选地还具有处理器28、程序存储器29以及随机存取存储器31。考虑其中异构网络技术共存并且移动设备具有多个网络接口的环境。在此类情况下，移动用户因此可潜在地同时接入多个异构无线网络。在此情况下，移动应用对于使用的网络(多个)和使用它们的方式具有丰富的选择，导致应用的提高的质量和可靠性。但是，现有的技术限制了利用多个无线接口的存在的能力。导致此限制的因素包括不能使应用同时通过多个网络接口通信的协议、做出智能的和动态的连通性决策所需的实时性能信息的不可用性，以及缺乏专用于多个接口设备的传输构架。此外，随着无线联网环境和最终用户要求的改变，需要一种可动态地选择和实施最适合于当前环境和服务质量要求的不同连通性策略的系统。过去已研究了利用多个接口的问题。研究者已确定利用多个接口来实现更好的端到端性能的益处。对OSI模型的不同层引入了各种方法来利用这些益处。在以下段落中，提供了此类工作的样例，其根据应用每种方法的OSI层来分类。以下的参考文献[1]涉及CDPD无线网络的自适应反转多路复用。分组被分成大小与观察到的链路吞吐量成比例的段。使用多链路PPP在多个链路上通过隧道方式传送各段。多链路PPP被设计为将多个逻辑数据信道聚合成一个逻辑链路。以下的参考文献[2]涉及基于Li皿x的业务调度器wTEQL并提出了加权的循环机制以跨多个异构链路地划分业务。以下的参考文献[3]涉及一种通过在IP级别跨多个IP接口划分数据流来聚合多个IP链路的带宽的机制。所述机制通过在IP层将原始分组与另一IP标头封装在一起并在接收端分离额外标头来使用隧道。以下的参考文献[4]涉及负载共享LS-SCTP，提出了传输层解决方案。所提出的解决方案涉及对SCTP协议的扩展(参见以下的参考文献[5])，并添加了同时使用多个接口来承载一个连接的特性。SCTP架构具有路径选择模块和路径监视模块。以下的参考文献[6]涉及另一种传输层解决方案，即p-TCP。pTCP是与称为TCP-虚拟(TCP-v)的修改后的TCP交互的包装器。为每个接口建立TCP-v连接并且pTCP跨TCP-v管道管理发送缓冲区。分离(striping)由pTCP执行并且基于每个TCP-v连接的拥塞窗口大小。当在特定管道上出现拥塞时，PTCP向具有较大拥塞窗口的另一管道执行数据重新分配。还存在当具有多个端到端路由时有关策略有效的带宽聚合的一定知识。在以下的参考文献[7]和[8]中考虑了多路径和QoS路由。以下的参考文献[9]中讨论了跨多个路由的视频的分层式优先级分离。在以下的参考文献[10]中，作者考虑了专用网络中通过多个路由的多路径传输以提高视频质量。此外，还存在另一类工作，其研究了利用多个接口，但是只能有一个接口是活动的和进行传输。其余接口用于故障转移。在此方面，以下的参考文献[11]、[12]和[13]是属于此类方法的工作。在以下的参考文献[11]中，De等人提出了iCAR系统，其使用蜂窝和专用接口来减轻拥塞。在iCAR系统中，节点主要使用蜂窝接口与基站通信。当小区变得拥塞时，节点可以通过使用专用接口中继分组来与其他小区中的基站通信。在以下的参考文献[12]中，Luo等人提出了UCAN，其使用3G和802.11无线电。在UCAN中，当基站与移动节点之间的信道质量较差时，基站将分组转发到代理客户端，并且所述客户端使用802.11接口将分组中继到移动节点。最后，在以下的参考文献[13]中，Yoon等人提供了一种首选高速率、短程无线电作为主要通信手段，并且使用低速率、远程无线电作为后备信道的方法。以下13个参考文献[1]至[13]中的每一个的公开都在此引入作为参考，如同在此完整引用它们那样。参考文献[1]:A.C.Snoeren，"Adaptiveinversemultiplexingforwideareawirelessnetworks",ProceedingsofIEEEGlobecomm，RiodeJaneiro,Brazil,1999年12月；参考文献[2]:J丄i，J.Brassil，"PerformanceCharacterizationofTrafficEqualizersonHeterogeneousCommunicationLinks，，，提交给Netwoking2006;参考文献[3]:D.Pathak，T.Goff，"AnovelmechanismfordatastreamingacrossmultipleIPlinksforimprovingthroughputandreliabilityinmobileenvironments,IEEEINF0C0M，NewYork,USA，2002;参考文献[4]:A.ElAl，T.Sasadawi，M丄ee，"ATransportlayerloadsharingmechanismformobilewirelesshosts，，，IEEEConferenceonPervasiveComputingandCommunicationsWorkshops,2004;参考文献[5]:R.Stewart,Q.Xie等人，"StreamControlTra固issionProtocol"，IETFRFC2960,2000;参考文献[6]:H.Hsieh，R.Sivakumar，"pTCP:Amend_to_ehdtransportlayerprotocolforstripedconnections'',ProceedingsofIEEETransactionsonInformationTheory,法国，巴黎，2002年11月；参考文献[7]:R，0gier，V.Ruenburg，N.Shacham，"Distributedalgorithmsforcomputingshortestpairsofdisjointpaths，，，IEEETransactionsonInformationTheory,1993年3月；参考文献[8]:I.Cidon，R.Rom，Y.Shavim，"Analysisofmulti-pathrouting，，，I.E.E.E/ACMTransactionsonNetworking,1999年12月；参考文献[9]:P.Sharma，S丄ee，J.Brassil，KShin，"Handheld-routers:Intelligentbandwidthaggregationformobilecollaborativecommunities,HPLabsTechnicalR印ort，2003年5月；参考文献[10]:S.Mao，S.Lin，S.Panwar，Y.Wang，E.Celibi，"Videotransportoverad-hocnetworks:Multi-streamcodingwithmulti_pathtransport，，，IEEEJSAC，Vol21,2003年12月；参考文献[11]:S.De，0.Tonguz，II.Wu禾口C.Qiao，"IntegratedCellularandAdHocRelay(iCAR)Systems:PushingthePerformanceLimitsofConventionalWirelessNetworks,"HICSS，pp.3931-3938,2002;参考文献[12]:H.Luo，RamachandranRamjee，Pras皿Sinha，LiLi禾口SongwuLu，"UCAN:AUnifiedCellularandAd_HocNetworkArchitecture,，，ACMMobiCom'03，2003;参考文献[13]:WonyongYoon，J皿gmin;So禾口NitinH.Vaidya，"RoutingExploitingMultipleHeterogeneousWirelessInterfaces:ATCPPerformanceStudy,"IEEEMILC0M2006，WashingtonDC,2006年10月;参考文献[14]:S.Kirkpatrick，CD.Gelatt，M.P.Vecchi，"OptimizationbySimulatedAnnealing,"ScienceMagazine,Vol.220，number4598，1983年5月；参考文献[15]:S.Mao，S.Lin，S.Panwar，Y.Wang，E.Celibi，"VideoTransportoverAd_HocNetworks:Multi-StreamCodingwithMulti-PathTransport,，，I.E.E.E.JSAC，Vol21,2003年12月；参考文献[16]:VLCMediaPlayer，htt。〃www.videolan.org/vlc;参考文献[17]:Netfilter/IPtableshttp:〃www.netfilter.org/:以及参考文献「181:NISTnet，http:〃www_x.antd.nist.gov/nistnet八但是，上述对同时使用多个接口的主题的指示性研究具有多个显著的弱点和缺陷，例如包括如下所述的某些弱点和缺陷。自适应反转多路复用(参考文献[l]):此方法的有效功能基于跨多个呈现类似特6性的信道/链路来分离流，因为分离是基于循环的。但是，当参与信道/链路具有不同的特性时，此方法的有效性将很快地降低(例如，循环无法处理链路的差异)。此外，在实际上，自适应反转多路复用方法基本上是不可行的，因为给定设备上的接口典型地将具有不同的所分配的IP地址并且将由完全独立的因特网服务提供商(ISP)控制。因此，将多个ISP链路绑定成一个逻辑链路的解决方案可能是不可行的。流控制传输协议(SCTP)(参考文献[4]和[5]):此方法基于设计新的传输层SCTP，如果希望利用多归属和多流能力，则该新的传输层SCTP将必须取代现有的TCP/UDP传输层。这不是非常透明的方法，导致有限范围的利用，因为必须围绕新的透明协议构建应用。对于该方法提供的探测和自适应属性而言，它们与本发明优选实施例可提供的探测和自适应属性相比具有局限性。例如，路径监视模块的能力限于找出链路是否可用。类似地，路径选择模块仅基于观察到的循环次数做出决策。另一方面，根据本发明优选实施例的解决方案可以更加通用并且可具有收集各种信息和做出更加智能的决策的灵活性。并行TCP(pTCP)(参考文献[6]):此pTCP方法的一个主要弱点是其在新的路径变得可用或旧的路径变得不可用时缺乏自适应性。值得注意的是，PTCP不支持在传输连接的生命期内动态地添加/删除路径。iCAR，UCAN和路由利用异构无线接口(参考文献[11]、[12]和[13]):尽管这些参考文献所代表的方法可以在多个接口之间分离流以减轻故障链路的问题，但是它们并未尝试同时使用可用的接口。另一方面，它们主要选择一个接口作为传输数据的主要接口并且在此接口的状态显著下降时切换到后备接口来完成传输。另一方面，本发明的优选实施例可以例如以最适合的方式同时利用多个或全部可用接口来提供对最终用户可用的最佳服务(即，不仅仅是完成传输以避免由故障链路导致的中断)。总体而言，相关的工作尝试解决特定问题、提供分段的解决方案或依赖于特定的实施方式/协议。相关工作甚至都未构想使无线设备同时使用多个接口的选项，因此也未构想需要一种满足这些要求的架构。但是，对于使得基本上任何应用都能够智能地使用其联网选项的完整解决方案，架构的所有片段都需要结合在一起。此外，构架需要是灵活的以便结合新的/现有协议，并且需要不被绑定为使用特定协议/实施方式。在此描述的优选实施例(其在某些情况下可以使用商品名INTELiCON)涉及新颖和先进的系统和方法，以便提供用于多接口设备的智能连通性决策的完整以及灵活的构架。
发明内容优选实施例克服了
背景技术：
中的以上和/或其他问题。引入了新的联网方法，其对于家庭媒体和其他应用显著改进了网络数据传送的性能、可靠性和弹性。智能连通性(INTELiCON)构架以智能、动态和协调的方式同时利用多个网络链路以确保良好的视频和音频传输，即使存在极端干扰和分组错误时也是如此。INTELiCON采用的技术可以在许多无线和有线联网技术上使用，包括Wi-Fi、UWB、以太网等。INTELiCON同时在若干网络接口上管理媒体传输并且采用动态地适应不断变化的条件的智能反馈算法来确保平滑的实时视频和音频回放。此外，INTELiCON提供了显著的吞吐量增加，与传统解决方案相比，其可以是非实时文件传输的应用带宽的三倍以上。Wi-Fi的广泛部署连同对蜂窝网络的3G升级一起迅速产生了可接入多种无线IP技术的区域。WiMAX将进一步促成此现象。同时使用多种接入技术的能力创建了改进应用服务质量和可靠性的机会。在本申请中，提供了允许设备以新的方式利用接入多样性的智能连通性构架(INTELiCON)。INTELiCON提供了模块化的灵活平台来发现、选择、执行和评估最适合的连通性策略。所述构架执行连通性策略并且评估其有效性，同时保持对应用层的透明。此外，INTELiCON还可以动态地实施新的策略以满足网络条件或应用要求的变化。借助原型实施方式的细节呈现INTELiCON构架的架构特性并且展示所述构架如何利用接入多样性来支持高质量流式视频而不考虑有限的资源和不可靠的链路。4G景象的主要特征在于其中异构网络技术共存并且移动设备具有多个网络接口的环境。移动用户因此可潜在地同时接入多个异构无线网络。在此情况下，移动应用对于使用的网络(多个)和使用它们的方式具有丰富的选择。我们将设备如何利用其可用无线电接口称为"连通性策略"。现有的技术限制了实施所有可用连通性策略的能力。导致此限制的因素包括不能使应用同时通过多个网络接口通信的协议、做出智能的和动态的连通性决策所需的实时性能信息的不可用性，以及缺乏专用于多个接口设备的传输构架。此外，随着无线联网环境和最终用户要求的改变，需要一种可动态地选择和实施最适合于当前环境和服务质量要求的不同连通性策略的系统。提出了多接口设备构架(INTELiCON)，其同时扩展了可实现的连通性策略集合并且可智能地调整策略以最佳地满足当前条件。可通过简单的情况展示现有系统的缺陷以及存在的可能性。考虑具有两个接口(3G和WLAN接口)的移动用户。进而，假设存在两个不同的应用，即，视频会话和数据传输会话，它们都跨互联网与同一最终主机通信。现有商业实施方式强制两个应用都仅使用一个接口，因此连通性选择縮减为选择一个并且只有一个可用接口。可以容易地设想这样的情形正在使用的网络发生拥塞，然而第二接口仍未被充分使用。接下来说明某些可能的但是技术上仍未准备好支持它们的样例连通性策略。实时并且要求及时传输的视频会话可独占地使用较高带宽的WLAN连接，而数据传输可使用较低带宽的3G网络。另一策略是为视频会话使用WLAN网络，然后在3G和WLAN链路上交替数据分组。此类情况将有助于平衡可用网络间的负载。交替分组是一种形式的聚合策略，其可用于通过聚合多个低带宽链路来传输高带宽会话。第三种策略是使用简单复制编码方案，其将复制视频和数据分组并在每个接口上发送副本。虽然在有效带宽利用作为目标或在应用按使用收费时此类策略可能不是所希望的，但是此冗余就故障转移可靠性而言是有益的-如果一个接口突然无法工作(例如，蜂窝中丢失的呼叫)，则会话保持未被中断。没有一个策略在所有情况中或在所有目标下都是所希望的。因此，具有一种可动态地评估并根据需要调整连通性策略的构架是很重要的。所有以上情况都是确定在哪个网络上传输何种信息的连通性策略的实例。用于利用多个网络(或接口)的适当连通性策略的选择依赖于知道每个应用的要求、网络条件和所提供的服务质量。为了充分利用存在多个接口所提供的多样性，移动设备需要一种总体构架，借助其移动设备可以发现、决定、执行以及评估智能连通性策略。8发现指获取与网络环境(即，期望延迟、抖动等)和应用要求(即，最大容许延迟和最小所需吞吐量)有关的信息。同样重要的是发现有关对等设备的信息，包括其当前联网环境、其是否支持多接口通信，以及如果支持，其备选接口的配置细节。INTELiCON架构的一个值得注意的部分是使用通过发现获得的信息来决定智能连通性策略。多目标最优化算法或简单试探可用于做出这些决策。执行所选策略要求知道如何改变必要的协议/系统来在多个接口上承载应用业务。任何现有的标准互联网协议都不支持同时在多个接口上流式传输(streaming)应用会话。执行决定的连通性策略引起了某些在实施方式设计中需要考虑的难题。多接口构架应能够支持所有应用而无需应用层修改。因此，对最终应用的透明性是重要的设计目标。决策过程还应考虑跨异构接口流式传输应用的副作用，包括在接收方处额外处理乱序分组。无线联网环境可以是非常动态的，连同变化的用户/应用需求要求连通性策略是自适应的。多接口构架需要能够评估所选连通性策略对目前条件的适当性。此评估过程形成了改变策略以更好地满足当前网络和应用状态的基础。INTELiCON架构提供了通用构架来实现上述特性。所述构架无需依赖于任何特定的实施方式、算法或标准。其足够灵活以结合当前标准和算法以及未来的标准和算法以便执行特定任务。例如，可以使用新兴的用于媒体独立越区切换的IEEE802.ll标准来发现网络能力并且使用会话启动协议(SIP)来发现对等设备的能力。根据某些优选实施例，提供了一种使得设备能够智能地和同时地使用其所具有的多个无线接口的构架。在优选实施例中，所述构架提供了模块化的和灵活的平台来发现、选择、执行和评估接口的最适当的使用。根据某些实施例，提供了一种用于同时使用无线设备的多个接口的智能连通性构架，包括无线设备，其具有多个异构无线网络接口；所述无线设备被配置为发现与网络状态和传输质量相关的度量；所述无线设备被配置为根据所发现的度量决定与使用所述多个网络接口有关的智能连通性策略；以及所述无线设备被配置为在没有应用层修改的情况下同时在所述多个接口上流式传输应用会话。在某些实例中，所述智能连通性构架还包括在多个移动对等设备上的类似智能连通性构架。在某些实例中，所述无线设备还包括用于收集与所述度量相关的信息的测量模块。在某些实例中，所述测量模块被配置为从包括远程对等移动设备的远程源收集度量。在某些实例中，所述移动设备被配置为经由控制信道从远程源接收度量信息。在某些实例中，所述测量模块被配置为从本地源收集度量。在某些其他实例中，所述测量模块被配置为监视和/或探测与链路质量和/或可用带宽相关的网络性能度量。在某些其他实例中，所述无线设备还包括决策模块，其用于根据与所述测量模块内的所述度量相关的信息决定使用多个接口的策略。在某些其他实例中，所述决策模块根据所述信息持续地评估质量和/或网络条件并实时地动态改变所述策略。在某些其他实例中，所述决策模块被配置为根据网络环境信息、服务质量信息以及传输策略成本来决定使用多个接口的策略。在某些其他实例中，所述决策模块根据最优化算法提出决策。在某些其他实例中，所述无线设备还包括实施所述决策模块决定的策略的分组处理模块。在某些实例中，所述分组处理模块被配置为考虑链路速度的差异。在某些实例中，所述分组处理模块被配置为缓冲所接收的分组。在某些实例中，所述分组处理模块被配置为通过随传输的分组捎带的状态信息来交换性能信息。在某些实例中，所述无线设备还包括控制模块，其用于管理所述控制信道以交换与传输策略相关的信息。在某些实例中，所述无线设备被配置为在带内和带外均传送与所述度量相关的性能信息。在某些实例中，通过由作为发送对等体的无线设备在传输的有效载荷分组上进行捎带(piggy-backing)并且在向应用提供所述分组之前在接收对等体处恢复带内信息来传送此类信息。在某些实例中，经由所述无线设备与另一对等体之间的专用控制信道来传送带外信息。在某些实例中，在所述无线设备与另一对等体之间的通信期间，在发送方侧，测量、同步数据和性能度量被传递给所述测量模块和决策模块，而在接收方侧，控制数据被提供给所述分组处理模块和测量模块。根据某些其他实施例，提供了一种用于智能管理和同时使用无线设备的多个接口的方法，包括提供具有多个异构无线网络接口的无线设备；所述无线设备发现与网络状态和传输质量相关的度量；所述无线设备根据所发现的度量决定与使用所述多个网络接口有关的智能连通性策略；以及所述无线设备在没有应用层修改的情况下同时在所述多个接口上执行应用会话。根据以下结合附图的说明，将进一步理解各实施例的上述和/或其他方面、特性和/或优点。如果适用，各实施例可以包括和/或不包括不同的方面、特性和/或优点。此外，如果适用，各实施例可组合其他实施例的一个或多个方面或特性。对特定实施例的方面、特性和/或优点的说明不应被理解为限制其他实施例或权利要求。通过实例而非限制的方式在附图中示出了本发明的优选实施例，其中图1是示出根据某些示例性和非限制性实施例的组件的架构性示意图；图2是示出构建的示例性实验室原型系统的架构性示意图；图3示出了某些与动态策略选择相关的图；以及图4是示出其中具有多个接口的移动设备与多个网络通信的示例性环境的架构性示意图。具体实施例方式虽然本发明可以体现在多种不同的形式中，但是伴随在此描述的示例性实施例将理解的是，本公开应被视为提供本发明原理的实例并且此类实例并非旨在将本发明限于在此描述和/或在此示出的优选实施例。根据某些优选实施例，提供了一种使得设备(例如，移动设备)能够智能地和同时地使用其所具有的多个无线接口的构架。根据某些优选实施例，提供了一种模块化的和灵活的平台来发现、选择、执行和评估接口的最适当的使用。根据某些优选实施例，INTELiCON架构的一个显著部分是使用通过发现获得的信息来决定智能连通性策略。多目标最优化算法或简单试探可用于做出这些决策。执行所选策略要求知道如何调整必要的协议/系统来在多个接口上承载应用业务。任何现有的标准互联网协议都不支持同时在多个接口上流式传输应用会话。执行决定的连通性策略引起了某些在实施方式设计中需要考虑的难题。多接口构架应能够支持所有应用而无需应用层修改。因此，对最终应用的透明性是重要的设计目标。决策过程还应考虑跨异构接口流式传输应用的副作用，包括在接收方处额外处理乱序分组。无线联网环境可以是非常动态的，连同变化的用户/应用需求要求连通性策略是自适应的。多接口构架需要能够评估所选连通性策略对目前条件的适当性。此评估过程形成了改变策略以更好地满足当前情况的基础。INTELiCON架构优选地提供了通用构架来实现上述特性。所述构架无需依赖于任何特定的实施方式、算法或标准。其足够灵活以结合当前标准和算法以及未来的标准和算法以便执行特定任务。针对同时利用多个网络接口完成的代表性工作和设计的机制主要专注于在不涉及网络环境快速而显著变化的情况下执行同时利用多个网络接口。此外，现有工作未考虑所存在应用的多样性和支持应用的基础协议的多样性。它们更专注于特定应用或传输层协议(即，TCP)，这限制了它们的更大规模的使用。多数研究未考虑的问题是如何以最有效的方式跨多个接口分离传输。有效是指如何跨多个接口分离流，以便可获得受链路的当前状态限制的最佳服务传输。INTELiCON构架优选地对希望在网络上进行传输的应用透明地运行并且与在0SI模型的各个层上使用的协议无关。它是高度可变的并且以最有效的方式提供了所有支持现有工作的功能模块。这通过从网络收集(例如，经由测量模块和控制模块)所有与网络状态和传输质量相关的适当度量来实现。所收集的信息用于决定(例如，经由决策模块)要应用的传输方法(例如，经由分组处理模块)以及此方法将如何沿活动接口分离流。此外，为了针对要遵循的传输策略同步远程(传输的另一端)INTELiCON模块并且如端到端传输那样一致，优选地在由控制模块提供的专用控制信道上交换同步信令。所设计的构架提供了同时适合各种和多样化传输策略的所有适当功能模块并且还针对基础网络的变化条件调整可用策略。此类方法将能够以透明的方式适合大量应用，独立于基础网络的条件而实现最佳的可能端到端性能。1.分组处理模块活动接口的同时使用可导致服务质量和可靠性的显著改进；但是，实现此类使用将要求额外地处理应用分组。分组处理模块是INTELiCON构架的核心。其实现各种传输策略来同时地和智能地使用多个可用接口。这些策略可依赖于但不限于IP层分组粉碎(packetmangling)、支持多归属(例如，连接的一个或两个端点可包括多于一个的IP地址)的传输协议，如流控制传输协议(SCTP)，或IPv6多归属支持。在某些示例性实施例中(例如，如实验室原型中采用的)，通过应用IP粉碎技术来实现分组处理模块。除了其他方面以外，此类技术由于其所提供的透明性和灵活性而是所期望的。IP粉碎技术基于在IP层捕获和改变网络分组。通过使用网络栈中提供的内核钩子来实现分组的捕获。这些钩子通过iptables实现并具有从内核空间向用户空间提供发送的或接收的分组的能力。首先在用户空间中执行分组的改变，然后再次将分组重新置入网络栈。分组处理模块根据所实现的连通性策略执行分组的改变(粉碎)。其主要基于修改源和目的地IP地址以及重新置入或移除捎带的数据。所述架构的模块性可以作为分组处理模块的一部分支持现有机制。此外，所述方法的新颖性之一在于分组处理模块可以根据基础网络环境和所提供的服务质量来动态地和透明地调整传输策略。优选地，此改变由决策模块决定并且通过控制模块来告知。在优选实施例中，此工作专注于改进网络服务而并非针对特定服务。值得注意的INTELiCON目标是对于任何现有和未来数据交换服务都有效。因此，对于提出的构架的持久性而言，所提供的透明性是所期望的。优选地，服务不必被更改或不必知道主要运行在较低OSI层的构架的存在和功能。最终，因为网络将对应用层而言显得更加健康(由于INTELiCON的透明应用)，所以所提供的服务将得以改进。为了在传输策略涉及多种链路时保持透明性，分组处理模块应考虑链路速度的潜在差异。在这些情况下，分组可以乱序地到达，或由于应用缓冲要求和超时而被丢弃。为了实现同时使用的益处并避免此类不希望的情况，分组处理子模块优选地支持缓冲和分组重新排序功能。此功能首先缓冲接收的分组，然后再将它们释放给应用。缓冲接收的分组允许从较慢接口接收分组、重新排序分组并将其传送给应用的时间。这导致较少的丢失分组并改进了所提供的服务质量。优选地，可在INTELiCON构架中配置缓冲参数和添加的延迟并且它们取决于服务的要求。优选地，可由决策模块在整个传输期间自举和动态地调整这些参数，所述决策模块负责根据网络状况和所提供服务的当前质量来动态调整INTELiCON参数。优选地，分组处理模块还有助于性能信息的交换。此信息可用于例如评估服务质量、评估网络状况以及调整传输策略。在某些实施例中，分组处理模块通过随传输的分组一起捎带状态信息来交换性能信息。这有助于通过利用现有应用业务分组来减小开销。在没有应用业务时，可以经由下一节说明的控制模块来交换性能信息。2.控制模块在优选实施例中，INTELiCON控制模块负责提供和管理专用控制信道来交换与传输策略的有效性相关的信息。对等体同步、服务质量和网络状况需要此信息。所述架构的新颖性之一在于其提供了INTELiCON对等体在带内和带外两者传送性能信息的手段。优选地通过在发送对等体处在传输的有效负载上进行捎带来传送带内信息，并且首先在接收对等体处恢复这些数据，然后才将分组提供给应用。另一方面，带外信息优选地在两个INTELiCON对等体之间建立的专用控制信道上发生。尽管捎带信息更加节约资源，但是带外信息交换更加健壮和多样化，因为可以在对等体之间不存在应用业务的情况下在对等体之间传送信息并且在接收到分组时无需从有效负载分离控制信息。专用控制信道的存在给予了对等体实时告知所提供的服务质量、各种网络状况度量以及同步信息的灵活性。带内交换主要涉及在远程端之间机会性地传送性能度量。此外，由控制模块支持的远程对等体之间的带外通信负责传递更多样化的信息，其涉及性能度量和同步信令两者。具体地说，性能信息涉及服务特定的质量度量，包括观察到的平均分组延迟、抖动、丢失以及乱序分组。此外，对等体可以被告知传输的另一端处的链路状况。此信息可用于位于决策模块上的策略选择机制。控制模块所接收的带内和带外信息被传送到INTELiCON架构的适当模块以便进一步处理。在发送方侧，测量、同步数据以及性能度量被传递给测量和决策模块。在接收方侧，控制数据被提供给分组处理和测量模块。3.测量模块测量模块收集(例如，本地地)和分发与网络性能和状况有关的信息并评估相应的服务质量。对于度量收集而言，存在两个源，它们向测量模块提供了所需的信息-远程源控制和分组处理；以及-本地源监视和探测如上所述的控制和分组处理模块具有从远程对等体收集信息的能力。具体地说，远程对等体可以将控制信道用于与所提供服务有关的反馈信息或者其可以随所传输的数据分组一起捎带反馈信息。所检索和收集的信息被传递给测量模块，如图l所示。所述架构直接从远程对等体收集与所提供的服务质量相关的反馈信息的能力对于所述机制的有效性和自适应特性是很重要的。除了反馈信息以外，测量模块优选地还具有监视和探测与链路质量和可用带宽相关的网络性能度量的能力。此信息与从远程对等体收集的性能度量存储在一起并在必须决定新的策略时根据决策模块的请求而被传递给决策模块。此外，此信息可被强制提供给决策模块。具体地说，测量模块优选地具有服务质量评估子模块。此子模块利用测量模块收集的性能度量来评估所提供的服务质量并且如果此质量检查失败，则其触发决策模块以选择另一适当的策略。触发过程优选地涉及启用策略选择算法和传递相关的所收集的度量(例如，从测量模块到决策模块)两者。此外，本地收集的信息可以被提供给控制和分组处理模块，以便其可以被分发给远程对等体。4.决策模块决策模块优选地负责决定分组处理模块将实现的策略。此模块的核心是最优化算法，该算法接收代表网络环境、所提供QoS的当前级别以及用户请求的或服务预期的目标QoS级别的各种参数作为输入。决策模块在不同策略间做出决定并且配置所选策略的参数以便达到期望的QoS(例如，根据当前网络状态)。除了决定要应用的策略以外，决策模块还持续地评估现有网络状况下所提供的质量。通过收集各种性能度量并利用质量评估函数来量化服务质量。决策模块可以优选地将期望服务质量与应用的传输策略所提供的服务质量相比较，并且可以动态地重新配置当前策略或在必要时实施新的传输策略。实时动态调整策略是非常有效的并且代表了一种通过适应基础网络环境来提供优异服务质量的有前途的方法。不仅应考虑网络环境和期望的服务质量，而且同样应考虑切换传输策略的成本。此成本将影响所达到的QoS级别并且希望在自适应过程期间对其加以考虑。由于决策模块的核心机制基于最优化算法，所以决策过程的一个值得注意的元素是量化服务质量。这优选地借助应用实用工具函数来实现，所述函数涉及代表网络环境、目标和当前服务质量以及在已有和新的策略之间切换的成本的度量。这可以例如表示为f(N，AQ，Cs卜si+1)其中N二网络环境13AQ=达到的QoS与期望QoS之间的差&=当前策略si+1=未来策略C=在当前和未来策略之间切换的成本在最优化给定实用工具函数时，选择最优化算法是值得注意的。此机制处于决策模块的核心。在示例性设计中，将利用模拟退火(SA)算法(例如参见以上作为参考引入的标题为"OptimizationbySimulatedAnnealing"的参考文献14)，其是广义随机化近似算法，在极限处变为最优化算法。SA由于其广泛适用性和多样性而非常有效。尽管在某些实施例中采用了SA，但是各种实施例可以采用其他算法或组合应用一组算法并且不限于示例性实例，具体取决于所考虑的情况。5.INTELiCON控制器在优选实施例中，INTELiCON控制器是负责保持所设计构架的模块性的模块。其通过在其余INTELiCON模块之间中继信息而在它们之间提供了公共通信接口。优选地，INTELiCON控制器实现过程间通信模块，该过程间通信模块拦截和中继在各个模块之间流动的信息。这样，模块(1-4)可以彼此通信而无需通过使用公共消息传送构架来彼此直接联系。INTELiCON控制器模块的一种重要性例如在于构架的模块性和扩展性的重要性。例如，在必须使用涉及多个模块的协作的更多功能来扩展构架的情况下，INTELiCON控制器提供的过程间通信构架将以对参与模块尽可能透明的方式支持此扩展。此外，INTELiCON控制器导致模块之间更有效地通信。具体地说，假设INTELiCON模块不存在，则为了使模块(1-4)彼此通信，它们必须对其余模块打开每一个可能的逐对过程间通信信道并且对此进行跟踪。此方法将浪费极其重要的处理资源和电力资源。替代地，应用INTELiCON控制器模块导致对于每个模块创建和利用一个过程间通信信道。此单个信道足以使每个模块通过INTELiCON控制器模块与其余模块通信。各种新颖特性我们的解决方案的某些基本新颖特性在于所述设计提供了一种智能地、透明地和以模块化方式允许同时利用多个接口的统一构架。另一方面，上述其他相关解决方案尝试解决问题的一个或多个部分而未提供完整解决问题的构架。INTELiCON构架，与为获得更佳性能的多接口利用领域中的其他方法相比，提供了许多优点/不同，其例如包括a)现有方法关注作用于OSI模型的各个层的特定传输策略，试图开发多传输接口利用的益处。而INTELiCON模型提供了一种构架，其中可实施并有效地组合所有这些不同的策略以便改进传输(服务)性能。b)现有方法关注一组有限的应用，因为它们采取特定传输协议(例如，TCP,SCTP)。而INTELiCON模型不受此限制，因为其不依赖于任何传输层假设，因此其不仅限于使用假设的传输层的应用。c)大多数传输策略都限于特定机制。当网络状况变化或当添加或移除链路时，它们没有能力做出适当的改变。而INTELiCON构架可以支持广泛的传输策略。通过应用适当的实用工具函数，检测机制可以选择另一更加适合当前网络和传输状态的传输策略。INTELiCON构架提供的此多样性与决策模块增加的智能性一起使得所述构架在为使用多个接口而提出的现有机制之间是新颖的和革命性的。d)INTELiCON构架支持收集与网络状态和当前传输质量相关的多种度量。通过探测网络(例如，测量模块)或者通过接收来自接收端的传输质量和网络状况度量(例如，控制和分组处理模块)而进行收集。对于所收集的度量没有任何限制，并且可以根据性能要求和相应应用动态地修改此列表。后者与现有机制相比是创新的，现有机制或者不执行任何实时探测，或者它们相对于所收集的度量而言具有非常有限的灵活性。所收集的度量的多样性可以进一步增强INTELiCON构架使传输策略准确地适应当前网络状态和期望端到端传输质量的能力。e)此外，就收集度量而言，现有策略专注于TCP或SCTP传输协议，这是由于提供定性的传输反馈的固有能力所造成的。但是，这些机制的问题在于反馈是有限的并且非常特定于所选传输协议的控制信令。而INTELiCON构架(同样如以上在d)中所述)没有限制，因为其提供自己的多样的和可扩展的机制来收集度量。这些度量可以例如与基础网络环境或端到端传输质量有关。此外，要收集的度量的选择没有限制并且没有预先指定，因为其可以根据性能要求或当前传输策略的需要而动态地改变。f)与现有机制使用的试探和策略相比，应用实用工具函数和最优化算法(例如，决策模块)来确定传输策略导致更佳的自适应。现有工作专注于只是设计用于利用多个接口的传输策略，其在我们的设计中是分组处理模块的一部分。先前的研究未涉及根据当前网络状态和端到端传输质量进行动态和智能自适应的更大问题。大多数现有工作专注于特定应用或传输层(例如，TCP或SCTP)已确定的是，通过支持合并现有工作和通过提供涉及有效合并此工作的所有所需功能组件的构架，可以以可能的最佳方式适合所有不同的网络和传输情况。此外，基于最优化机制和收集的度量的动态选择策略为所述构架提供了以智能方式适应网络当前状态并提供所需端到端服务的能力。先前技术专注于更有限的应用或传输协议空间，而不是扩展到足够多样化以便可应用于多种情况的方法。示例性原型在示例性和非限制性实例中，为INTELiCON构架创建了Linux平台下的原型实施方式。如上所述，INTELiCON构架提供了通用的和多样化的构架，其可适应许多可能的选项来实现各种模块。这一节介绍了实验室原型，还提供了与INTELiCON模块相关的实施方式细节。在此之前，提供了关于所利用服务和基础网络环境的简要细节和假设。由于其普及性和苛刻的服务要求，我们选择多媒体服务来评估INTELiCON原型。安装了VLC媒体播放器(例如，参见参考文献[16])，其可用作在IPv4或IPv6中的单播或多播中进行流式传输的服务器。图2示出了生成的网络环境。使用了均具有两个活动以太网接口的发送方和接收方机器。每对远程接口经由链路相连。如图2所示，由运行NISTnet的两个机器模拟每个链路的诸如延迟和分组丢失之类的特性(例如，参见参考文献[18])。此外，为了收集关于分组延迟的更准确的统计信息，将发送方和接收方机器连接到NTP服务器以进行它们的时钟同步。分组处理模块必须通过多个接口流式传输应用会话。为此，使用Li皿x下支持的IP粉碎功能，即使用netfilter/iptables库(例如，参见参考文献[17])。通过利用单播VLC流，来自发送方的UDP分组被导向接收方的IP地址之一。以对应用(VLC)透明的方式过滤和处理这些分组(即，修改目的地IP地址以便选择适合的接口或复制并传输分组)。在接收端，首先过滤和处理从预先指定的IP地址接收的分组(即，调整IP地址字段并重新排序)，然后才将它们提供给VLC应用。因此，INTELiCON以这样的方式介入发送方和接收端之间使得应用和对应的传输层不知道如何传输和提供分组。作为分组处理单元的一部分，实现了经由捎带在带内传送性能信息-将与分组延迟相关的预先指定的额外有效负载添加到每个传输的分组。当接收到分组时，此有效负载被分离并提供给测量模块，测量模块收集这些性能度量并与通过控制模块维护的控制信道传送的带外度量一起存储这些性能度量。发送方的决策模块可以使用这些度量来决定要实现的连通性策略。此外，当在两个链路上引入不同的延迟时，分组可以乱序到达。接收方处的分组处理模块负责缓冲和重新排序分组，以及在提供处理后的分组之前检测和丢弃重复分组，对应用而言这都是透明的。分组处理模块当前支持两类连通性策略交替传输和重复传输。交替传输在循环的基础上向可用接口发送分组。因此，如果存在两个接口，奇数编号的分组将通过第一接口发出，而偶数编号的分组将通过第二接口发出。重复连通性策略将创建分组的重复副本并通过可用接口将它们同时发出。这两个连通性策略源自两类总体策略a)聚合策略，在整体应用带宽大于任一接口可提供的带宽的情况下使用，以及b)冗余策略，其中使用某种形式的编码以提高不可靠链路上的错误适应能力。获得的示例性结果在本节中，进一步介绍了针对实验室原型(在图2中示出)执行的简单试验。在此试验中，各个INTELiCON模块进行交互以动态地调整传输策略以及提供较高的QoS。图3示出了INTELiCON架构如何动态地随链路可靠性变化而调整连通性策略。对于此试验，实现两个不同传输策略作为分组处理模块的一部分a)交替策略，以及b)重复策略。前者以交替方式(例如，循环)将单个流的所传输分组分离为多个链路。后者将同一分组发送到多个接口中。对于试验性原型，使用了两个链路并且借助应用NISTnet(其是链路仿真器)来评估不同的链路状况。图3的顶部的图形是在接收方处计算的丢失度量，而底部的图形示出了发送方机器发送的分组数。视频流速率约为150分组/秒。初始时，两个链路相同并且没有发生丢失。决策模块通过以交替方式将50%的分组传输到每个接口来实施分离策略。此选择是为了两个相同链路之间的负载平衡。参见图3:动态策略选择。如从初始处的零丢失率所见的，接收的分组数匹配传输的分组数，尽管它们来自两个不同的接口。在约27秒处，在两个链路上引入5%的丢失(使用NISTnet模块)，导致总体5%的应用丢失率。发送方机器从性能反馈知晓较高的丢失并决定切换到重复传输策略，还经由控制模块通知接收方机器。新的模式在约30秒处是有效的-如从底部的图形观察到的，发送分组的总体数量现在是应用生成的分组数量的两倍。假定在两个链路上发送同一分组，只有在两个链路都未能传输分组时才会发生分组丢失。在概率上，得到的分组丢失率是0.25%。在激活重复模式之后(>30秒)，图3的结果验证了此显著减小的丢失率。概念实施方式的验证和在此提供的试验展示了INTELiCON架构动态地和智能地改变传输策略以提供较高QoS的能力。示例性优点INTELiCON构架，与为获得更佳性能的多接口利用领域中的其他方法相比，提供了许多优点，例如包括a)与关注于特定传输策略的现有方法相比，INTELiCON构架未提出任何特定传输策略，而是提供了可以合并所有这些不同策略的构架。b)现有方法关注一组有限的应用，因为它们采取特定传输协议(例如，TCP,SCTP)，而INTELiCON构架不受此限制，因为其不依赖于任何传输层假设，因此其不仅限于使用假设的传输层的应用。c)INTELiCON构架通过经由决策模块应用适当的实用工具函数(其代表性能要求)使得传输策略及其参数适应当前网络和传输状态。d)使用控制、测量以及分组处理模块的INTELiCON构架支持收集与网络状态和当前传输质量相关的多种度量，与支持一组有限探测的现有机制相反。f)与现有机制使用的试探和策略相比，应用实用工具函数和最优化算法(例如，决策模块)来确定传输策略导致更佳的自适应。g)在参考文献[11]内描述的实验室试验中，如果仅使用一个策略，则传输将导致低质量端到端传输，但是策略的自适应导致从故障链路快速恢复以及无缝和持续的高端到端质量。示例性环境和应用在某些示例性实例中，可以在以下示例性产品和/或服务中采用在此描述的一个或多个方面。可以构建基于本发明的中间件并将其安装在例如包括智能电话、PDA和膝上型计算机的多模式设备上。此中间件还可以安装在通过因特网向多模式设备提供带宽密集服务的Web服务处。作为一个实例，视频分享站点(如YouTube、GoogleVideo、MSN或任何其他流视频站点)可以安装此软件以更好地管理其多模式客户的服务体验。本发明对家庭视频市场也具有显著的商业影响。例如，本发明的实施例可以构建在家庭媒体服务器中，后者向连接到显示内容的电视的无线媒体接收器流式传输视频内容。本发明可以提高在媒体服务器与接收器之间传输的无线视频的质量和可靠性。本发明对视频安全性应用也很有价值，其可用于提供关键信息的冗余传输。这将通过提供故障转移机制而提高可靠性。在某些示例性情况下，无线通信设备制造商(例如，通过实例的方式，Intel、Motorola、Atheros、Samsung等)、无线设备制造商(例如，通过实例的方式，Cisco、Buffalo、EMC、NetGear、D-Link等)以及提供高带宽或数据关键服务的Web服务(例如，通过实例的方式，YouTube、GoogleVideo、MSNVideo等)可对本发明的各方面感兴趣。本发B月的广泛范围虽然在此说明了本发明的示例性实施例，但是本发明并不限于在此说明的各种优选实施例，而是将包括如本领域技术人员根据本公开将理解的具有等同元素、修改、省略、组合(例如，跨各实施例的多方面组合)、调整和/或更改的任何和所有实施例。权利要求中的限定应根据权利要求中采用的语言被广泛地解释，而不是限于本说明书中或在申请进行期间描述的实例，所述实例应被理解为是非独占性的。例如，在本公开中，术语"优选地"是非独占性的并且指"优选地，但不限于"。在本公开中以及在申请进行期间，只有在对于特定权利要求限定，所有以下条件都在该限定中存在时，才将采用装置加功能或步骤加功能限定a)明确引用"用于...的装置"或"用于...的步骤";b)明确引用相应功能；以及C)未引用结构、材料或支持该结构的操作。在本公开中以及在申请进行期间，术语"本发明"或"发明"可用作对本公开内的一个或多个方面的引用。本发明或发明的语言不应被不适当地解释为临界的标识、不应被不适当地解释为跨所有方面或各实施例应用(即，应理解本发明具有多个方面和实施例)，以及不应被不适当地解释为限制申请或权利要求的范围。在本公开中以及在申请进行期间，术语"实施例"可用于描述其任何方面、特征、处理或步骤、任何组合和/或任何部分等。在某些实例中，各个实施例可包括重叠特征。在此公开中，可以采用以下縮略术语"举例来说"，其意味着"例如"。权利要求一种用于同时使用无线设备的多个接口的智能连通性构架，包括无线设备，其具有多个异构无线网络接口；所述无线设备被配置为发现与网络状态和传输质量相关的度量；所述无线设备被配置为根据所发现的度量决定与所述多个网络接口的使用有关的智能连通性策略；所述无线设备被配置为在没有应用层修改的情况下同时在所述多个接口上流式传输应用会话。2.如权利要求l所述的智能连通性构架，还包括在多个移动对等设备上的类似智能连通性构架。3.如权利要求l所述的智能连通性构架，其中所述无线设备还包括用于收集与所述度量相关的信息的测量模块。4.如权利要求3所述的智能连通性构架，其中所述测量模块被配置为从包括远程对等移动设备的远程源收集度量。5.如权利要求4所述的智能连通性构架，其中所述移动设备被配置为经由控制信道从远程源接收度量信息。6.如权利要求3所述的智能连通性构架，其中所述测量模块被配置为从本地源收集度量。7.如权利要求6所述的智能连通性构架，其中所述测量模块被配置为监视和／或探测与链路质量和／或可用带宽相关的网络性能度量。8.如权利要求3所述的智能连通性构架，其中所述无线设备还包括决策模块，其用于基于与所述测量模块内的所述度量相关的信息来决定使用多个接口的策略。9.如权利要求8所述的智能连通性构架，其中所述决策模块基于所述信息持续地评估质量和／或网络条件并动态地实时调整所述策略。10.如权利要求8所述的智能连通性构架，其中所述决策模块被配置为基于网络环境信息、服务质量信息以及传输策略成本来决定使用多个接口的策略。11.如权利要求lo所述的智能连通性构架，其中所述决策模块基于最优化算法提出决策。12.如权利要求8所述的智能连通性构架，其中所述无线设备还包括实施所述决策模块决定的策略的分组处理模块。13.如权利要求12所述的智能连通性构架，其中所述分组处理模块被配置为考虑链路速度的差异。14.如权利要求13所述的智能连通性构架，其中所述分组处理模块被配置为缓沖所接收的分组。15.如权利要求13所述的智能连通性构架，其中所述分组处理模块被配置为通过随传输的分组捎带的状态信息来交换性能信息。16.如权利要求5所述的智能连通性构架，其中所述无线设备还包括控制模块，其用于管理所述控制信道以交换与传输策略相关的信息。17.如权利要求l所述的智能连通性构架，其中所述无线设备被配置为在带内和带外均传送与所述度量相关的性能信息。18.如权利要求17所述的智能连通性构架，其中通过由作为发送对等体的无线设备在传输的有效载荷分组上进行捎带并且在向应用提供所述分组之前在接收对等体处恢复带内信息来传送此类信息。19.如权利要求17所述的智能连通性构架，其中经由所述无线设备与另一对等体之间的专用控制信道来传送带外信息。20.如权利要求19所述的智能连通性构架，其中在所述无线设备与另一对等体之间的通信期间，在发送方侧，测量、同步数据和性能度量被传递给所述测量模块和决策模块，而在接收方侧，控制数据被提供给所述分组处理模块和测量模块。21.—种用于智能管理和同时使用无线设备的多个接口的方法，包括提供具有多个异构无线网络接口的无线设备；所述无线设备发现与网络状态和传输质量相关的度量；所述无线设备基于所发现的度量决定与使用所述多个网络接口中的多个接口有关的智能连通性策略；以及所述无线设备在没有应用层修改的情况下同时在所述多个接口中的多个接口上进行应用会话。全文摘要一种系统和方法，包括被配置为使得无线设备能够智能地和同时地使用所述无线设备的多个无线接口的构架。文档编号H04W92/00GK101796882SQ200880022934公开日2010年8月4日申请日期2008年5月5日优先权日2007年5月4日发明者D·法莫拉里,E·H·W·范登伯格,K·马诺萨基斯,P·戈帕拉克里希南申请人:株式会社东芝;特勒克利亚科技公司