专利名称：一种数字家庭网络路由方法
技术领域：
本发明涉及一种路由方法，尤其是带拥塞感知，并根据感知进行路由控制的方法。
背景技术：
数字家庭网络是一种以音视频资源传播为主的网络。为了提高视频的播放效果，在有限的带宽下，数字家庭网络普遍采用的是P2P网络拓扑结构。为了使网络稳定、畅通，路由过程中往往需要使用拥塞检测和拥塞控制。目前，拥塞度检测，数据源要寻找一条避免拥塞的路径来发送数据时，只考虑的是单个节点是否拥塞。而实际上当一个区域内，大部分的节点已经处于拥塞状态，而个别节点处于空闲状态，按照现有的路由技术，则仍然会采用并将该节点作为最有路径选择。因为有个别节点的空闲，而继续新增该区域的节点的路由负载和数据流量，将会造成该区域对宽带信道的竞争矛盾增加.加剧拥塞问题的发生。
发明内容
本发明的目的克服现有技术不足，提出一种基于虚拟节点和虚拟节点拥塞度检测和控制的路由方法。本发明通过如下方案实现
一种数字家庭网络路由方法，其特征在于包括
连接在数字家庭网络上的每组子节点构成一个虚拟节点，虚拟节点将其网络负荷和路由功能分配至管理域内的子节点完成；
将虚拟节点的业务和权限映射或部署于该虚拟节点管理域内的一个子节点，该子节点的网络前缀增加一个数位成为代理节点；
代理节点维护虚拟节点的路由表、叶子集和邻居集，并进行虚拟节点的拥塞度感知；子节点根据虚拟节点的拥塞度进行自身的路由控制。这样，系统全局的路由是通过虚拟节点之间网络路由完成，将非结构化的节点通过虚拟节点实现结构化P2P网络路由，而各子节点之间则仍然采用非结构化的分布式P2P网络路由。既便于控制和管理，同时也实现了区域之间路由负载的均衡。另外，基于虚拟节点，通过虚拟节点与代理节点的映射，巧妙的通过对虚拟节点拥塞度检测和控制，解决目前单纯对单独节点的拥塞度检测而造成区域网络拥塞的问题。进一步优化,上述代理节点进行虚拟节点的拥塞度感知过程中，子节点先计算自身的拥塞度，代理节点获取管理域内各子节点的拥塞度后，根据各子节点的拥塞度计算虚拟节点的拥塞度，并将虚拟节点的拥塞度反馈子节点。当子节点接受了新的路由负载后，子节点重新计算自身拥塞度，并将其发送至代理节点以换取最新的虚拟节点的拥塞度。代理节点接收到来自子节点的自身拥塞度更新，代理节点重新计算虚拟节点的拥塞度并反馈子节点。这样，实现了虚拟节点管理域下的各子节点拥塞度、虚拟节点拥塞度、以及相互之间的实时更新。通过虚拟节点更能反映区域拥塞，实现区域网络负载均衡和区域拥塞控制。
进一步优化,虚拟节点还包括新的子节点加入虚拟节点步骤，即:
a)新节点通过导入节点文件获取子节点地址，并行地向一个或一个以上邻居子节点发出导入请求，确定一个在线子节点；
b)通过在线子节点获取其所隶属的虚拟节点的子节点列表，并向代理节点发送加入请求；代理节点如果允许其加入，则通知管理域内的其它子节点该新节点的加入信息；
c)如果代理节点不允许该新节点的加入，则查找邻居集，选择隶属于其它虚拟节点的子节点信息反馈请求加入的节点进行虚拟节点推荐；
d)新节点根据来自代理节点推荐的子节点信息，重新发送加入请求。这样，保障了相邻节点优先组建虚拟节点的原则，同时采用了代理节点推荐技术，使 新节点能快速加入虚拟节点。
图I是数字家庭网络节点构成 图2是代理节点内部需要维护的各类集组成示意 图3是本发明路由方法的核心流程 图4是虚拟节点拥塞度检测流程 图5是新节点加入虚拟节点流程图。
具体实施例方式下面对本发明实施做进一步描述
参考图1，数字家庭网络有大量节点组成。路由技术就是在各节点之间实现。其中，节点中包括处于拥塞状态的节点11和空闲状态的节点I。这些连接在数字家庭网络上的每组子节点构成一个虚拟节点2。虚拟节点2将其网络负荷和路由功能分配至管理域内的子节点完成。子节点分摊虚节点所承担的网络负荷，并且支持虚拟节点2内部的网络拓扑，共同协作完成虚节点内部及外部网络的路由功能。与普通的节点组成不同，本发明还存在一种代理节点3，它通过将虚拟节点2的业务和权限映射或部署于该虚拟节点2管理域内的一个子节点，该子节点的网络前缀增加一个数位而自动成为虚拟节点2的代理节点3。对于整个网络系统的路由，通过虚拟节点2之间网络路由完成，将非结构化的节点通过虚拟节点2实现结构化P2P网络路由，而各子节点之间则仍然采用非结构化的分布式P2P网络路由。参考图2，代理节点3除了需要维护自身的邻居集外，还需要维护属于虚拟节点2的路由表、叶子集和邻居集。虚拟节点2路由查询时，代理节点3先检查关键字是否在叶子集中，否则查询路由表，查找共同前缀一样长的节点，如果仍没有查找到符合的节点则查找比共同前缀少一个数位的节点；当找到符合的节点则向该节点转发查询请求。参考图3，本发明方法实施时包括以下主要核心步骤
步骤101，形成虚拟节点2，即连接在数字家庭网络上的每组子节点构成一个虚拟节点2，虚拟节点2将其网络负荷和路由功能分配至管理域内的子节点完成。步骤102，虚拟节点2映射或部署至一子节点，形成代理节点3。其中，首先将虚拟节点2的业务和权限映射或部署于该虚拟节点2管理域内的一个子节点，该子节点的网络前缀增加一个数位成为代理节点3。代理节点3负责维护虚拟节点2的路由表、叶子集和邻居集，并进行虚拟节点2的拥塞度感知。步骤103，代理节点3进行虚拟节点2的拥塞度感知。感知的整个流程如图5所示。又包括如下步骤
步骤201，新节点通过导入节点文件获取子节点地址；步骤202，新节点并行地向一个或一个以上邻居子节点发出导入请求，确定一个在线子节点；步骤203，通过在线子节点获取其所隶属的虚拟节点2的子节点列表，并向代理节点3发送加入请求；步骤204，代理节点3根据虚拟节点2的规模和配置，判断是否允许该新节点加入；如果允许，跳到步骤205，代理节点3通知管理域内的其它子节点该新节点的加入信息，否则转到步骤206，代理节点3查找邻居集，选择隶属于其它虚拟节点2的子节点信息反馈请求加入的节点进行虚拟节点2推荐；步骤207,新节点根据来自代理节点3推荐的子节点信息,重新发送加入请求。步骤104，子节点根据虚拟节点2的拥塞度进行路由控制。其中，参考图4，步骤103和104的拥塞感知和路由控制，还包括如下步骤；·
步骤301,子节点先计算自身的拥塞度。计算方法如下节点拥塞度NCD=Ra/Rs;其中，
Ra=l/Ta,Ta为两节点收到两个连续到达的报文的时间间隔。Rs=I/ Ts,Ts为报文到达服务队列直接被发送出去的时间间隔。步骤302，代理节点3获取管理域内各子节点的拥塞度。步骤303，代理节点3根据子节点的拥塞度计算虚拟节点2的拥塞度。计算方法如下虚拟节点2的拥塞度RCD=
，其中η标识虚拟节点2管理域内子节点的数量。㈠表是子节点j自身
的拥塞度。步骤304，虚拟节点2的拥塞度RCD被发送并通知管理域内的子节点 步骤305，子节点接收新的路由负载后，重新计算自身的拥塞度
步骤306，子节点更新的拥塞度通知代理节点3
步骤307,代理节点3重新计算虚拟节点2的拥塞度并反馈子节点。拥塞控制时，子节点设置虚拟节点2的拥塞度上限阀值RCDh和下限阀值RCW，当大于或等于上限阀值RCDh，启动拥塞控制；小于上限阀值RCD1JM大于下限阀值RCW，不采用拥塞控制，但不接受新负载加入；小于或等于下限阀值RCW，子节点允许接受新加入的负载。综上所述，本发明提供了一种数字家庭网络路由方法，并进行了详细描述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.ー种数字家庭网络路由方法，其特征在于包括 连接在数字家庭网络上的每组子节点构成ー个虚拟节点，虚拟节点将其网络负荷和路由功能分配至管理域内的子节点完成； 将虚拟节点的业务和权限映射或部署于该虚拟节点管理域内的一个子节点，该子节点的网络前缀增加ー个数位成为代理节点； 代理节点维护虚拟节点的路由表、叶子集和邻居集，并进行虚拟节点的拥塞度感知； 子节点根据虚拟节点的拥塞度进行自身的路由控制。
2.如权利要求I所述的数字家庭网络路由方法，其特征在干，代理节点进行虚拟节点的拥塞度感知过程中，子节点先计算自身的拥塞度，代理节点获取管理域内各子节点的拥塞度后计算虚拟节点的拥塞度，并将虚拟节点的拥塞度反馈子节点。
3.如权利要求2所述的数字家庭网络路由方法，其特征在于，子节点每更新一次自身的拥塞度，则将其发送至代理节点以换取最新的虚拟节点的拥塞度。
4.如权利要求3所述的数字家庭网络路由方法，其特征在于，代理节点接收到来自子节点的自身拥塞度更新，代理节点重新计算虚拟节点的拥塞度并反馈子节点。
5.如权利要求4所述的数字家庭网络路由方法，其特征在于，子节点接收到路由请求，根据当前已获得的虚拟节点的拥塞度进行自身的路由控制；并计算和更新自身拥塞度。
6.如权利要求I至5任一所述的数字家庭网络路由方法，其特征在于，子节点设置虚拟节点的拥塞度上限阀值和下限阀值，当大于或等于上限阀值，启动拥塞控制；小于上限阀值但大于下限阀值，不采用拥塞控制，但不接受新负载加入；小于或等于下限阀值，子节点允许接受新加入的负载。
7.如权利要求I至5任一所述的数字家庭网络路由方法，其特征在于，还包括新的子节点加入虚拟节点步骤， a)新节点通过导入节点文件获取子节点地址，并行地向ー个或ー个以上邻居子节点发出导入请求，确定ー个在线子节点； b)通过在线子节点获取其所隶属的虚拟节点的子节点列表，并向代理节点发送加入请求；代理节点如果允许其加入，则通知管理域内的其它子节点该新节点的加入信息； c)如果代理节点不允许该新节点的加入，则查找邻居集，选择隶属于其它虚拟节点的子节点信息反馈请求加入的节点进行虚拟节点推荐； d)新节点根据来自代理节点推荐的子节点信息，重新发送加入请求。
8.如权利要求I至5任一所述的数字家庭网络路由方法，其特征在干，虚拟节点路由查询时，代理节点先检查关键字是否在叶子集中，否则查询路由表，查找共同前缀ー样长的节点，如果仍没有查找到符合的节点则查找比共同前缀少ー个数位的节点；当找到符合的节点则向该节点转发查询请求。
全文摘要
本发明公开一种数字家庭网络路由方法，其特征在于包括:连接在数字家庭网络上的每组子节点构成一个虚拟节点，虚拟节点将其网络负荷和路由功能分配至管理域内的子节点完成；将虚拟节点的业务和权限映射或部署于该虚拟节点管理域内的一个子节点，该子节点的网络前缀增加一个数位成为代理节点；代理节点维护虚拟节点的路由表、叶子集和邻居集，并进行虚拟节点的拥塞度感知；子节点根据虚拟节点的拥塞度进行自身的路由控制。
文档编号H04L12/28GK102821053SQ20121032486
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者叶灿才, 卢林发 申请人:中山爱科数字家庭产业孵化基地有限公司