时延容忍网络的弹性质量自适应方法
【专利摘要】一种时延容忍网络的弹性质量自适应方法，该方法融入了INSIGNIA框架模型和PBNM智能管理模式，采用ASSFR自适应种子喷射和焦点路由协议，对网络中的数据流进行质量协商，策略规范，策略决策，资源评估，质量监督，策略部署，路由实施七个步骤的处理，最终能够有效降低消息的丢包率、端到端时延和路由开销，并且提高了消息发送的成功率，能够为DTN应用程序提供灵活的自适应服务保证能力。其中ASSFR在喷射阶段部分采用了基于效用的喷射，而在焦点阶段采取了基于效用的单副本路由策略，限定了最大的转发次数，是喷射等待路由协议和基于效用的单副本路由协议的结合体。它的设计分为策略级策略部署和实施级路由实施两个层次进行。
【专利说明】时延容忍网络的弹性质量自适应方法
【技术领域】
[0001]本发明属于时延容忍网络中提供服务质量保证的方法的一种，特别是一种时延容忍网络的弹性质量自适应方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]DTN (时延容忍网络)是一种新型计算机网络结构，旨在解决缺乏持续连接的异构网络中遇到的技术问题，使得信息的收集和处理在时间和空间上得到最大程度的延伸，为大量延迟容忍型应用(比如星际网络、传感器网络、Ad Hoc网络等等)提供技术支撑。
[0004]目前，国内外许多机构和学者对DTN网络的研究主要集中于DTN模型、体系结构、路由协议等，虽然已经取得一定研究成果，但是对DTN服务质量保证模型方面的深入研究还远远不够，QoS路由协议也处于起步阶段，针对DTN的QoS模型还未提出。由于DTN具有间歇性连通、资源受限、网络拓扑和移动模式信息不易获得等特点，移动自组网(MANET)和无线传感器网络(WSN)研究领域中的一些现有的QoS模型和相关的算法、路由协议都无法适用。这就迫切需要一种新的方法能够为DTN中的应用提供一定级别的QoS保证能力。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决DTN中的应用无法得到一定的服务质量保证问题，而提出一种时延容忍网络的弹性质量自适应方法。
[0007]本发明的技术方案是:
一种时延容忍网络的弹性质量自适应方法，采用ASSFR自适应种子喷射和焦点路由协议，并融入INSIGNIA跨层设计思想和PB匪基于策略的网络智能管理模式，对进入时延容忍网络的业务数据流进行处理，并根据得到的服务结果对实施的策略进行调整。其步骤如下:
第一步，质量协商。提取网络中数据流的属性和QoS请求消息。包括源节点和目的节点，目标延迟和最大容忍延迟，期望丢包率和最大容忍丢包率，服务等级和用户等级。
[0008]第二步，策略规范。对QoS请求信息进行描述，并定义弹性等级策略规范和带内信令格式与内容。
[0009]第三步，策略决策。这是整个方法的中心环节，作为决策管理中心存储管理策略，接收弹性策略规范，并根据实时网络规模M和期望会见时间EMT信息，以及网络资源消耗情况作出决策，决策内容包括判定目标延迟的合理性、生成种子数和消息副本数，以及分配每种队列占用的带宽，同时转发带有决策结果的消息并发布带宽策略。
[0010]第四步，反馈。把服务质量预期结果反馈给用户，同时，在消息的数据流中附加信令信息，用户会根据需要发布带宽策略。
[0011]第五步，策略部署。把消息放入指定队列，交由节点的路由实施功能处理，如果接收到带宽策略，则按照带宽策略调整各个队列占用的带宽比。
[0012]第六步，路由实施。对从队列中取出的消息采用ASSFR自适应种子喷射和焦点路由协议作为路由策略，并将其转发到下一个节点。
[0013]第七步，再反馈与调整。当消息被目的节点成功接受后，目的节点将数据流获得的最终服务质量结果进行反馈。用户根据最终服务结果对实施的策略进行调整。
[0014]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是时延容忍网络的弹性质量自适应方法理论框架图。
[0016]图2是时延容忍网络的弹性质量自适应方法流程图。
[0017]图3是策略部署过程图。
[0018]
【具体实施方式】
[0019]结合图1，本发明涉及一种时延容忍网络的弹性质量自适应方法，步骤如下: 第一步，如图2所示，质量协商，提取网络中数据流的属性和QoS请求消息。包括源节
点和目的节点，目标延迟和最大容忍延迟，期望丢包率和最大容忍丢包率，服务等级和用户等级。
[0020]第二步，策略规范。对QoS请求信息进行描述，并定义弹性等级策略规范和带内信令格式与内容。
[0021]第三步，策略决策。作为决策管理中心存储管理策略，接收弹性策略规范，并根据实时网络规模M和期望会见时间EMT信息，以及网络资源消耗情况作出决策，决策内容包括判定目标延迟的合理性、生成种子数和消息副本数，以及分配每种队列占用的带宽，同时转发带有决策结果的消息并发布带宽策略。
[0022]我们通过计算最优情况下的期望时延EDtjpt方法来判定目标延迟的合理性。当目标延迟小于EDtjpt时，将拒绝为该业务请求提供服务或者让业务延长目标延迟。计算方法概括如下:在有M个节点，每个节点的通信范围为R，网络区域为
【权利要求】
1.一种时延容忍网络的弹性质量自适应方法，其特征在于:采用ASSFR自适应种子喷射和焦点路由协议，并融入INSIGNIA跨层设计思想和PB匪基于策略的网络智能管理模式，对进入时延容忍网络的业务数据流进行处理，并根据得到的服务结果对实施的策略进行调整，步骤如下: 第一步，质量协商:提取网络中数据流的属性和QoS请求消息； 第二步，策略规范:对QoS请求信息进行描述，并定义弹性等级策略规范和带内信令格式与内容； 第三步，策略决策:作为决策管理中心存储管理策略，接收弹性策略规范，并根据实时网络规模M和期望会见时间EMT信息，以及网络资源消耗情况作出决策，同时转发带有决策结果的消息并发布带宽策略； 第四步，反馈:把服务质量预期结果反馈给用户，同时，在消息的数据流中附加信令信息，用户根据需要发布带宽策略； 第五步，策略部署:把消息放入指定队列，交由节点的路由实施功能处理，如果接收到带宽策略，则按照带宽策略调整各个队列占用的带宽比； 第六步，路由实施:对从队列中取出的消息采用ASSFR自适应种子喷射和焦点路由协议作为路由策略，并将其转发到下一个节点； 第七步，再反馈与调整:当消息被目的节点成功接受后，目的节点将数据流获得的最终服务质量结果进行反馈； 用户根据最终服务结果对实施的策略进行调整。
2.根据权利要求1所述的时延容忍网络的弹性质量自适应方法，其特征在于提取的数据流的属性和QoS请求消息包括:源节点和目的节点，目标延迟和最大容忍延迟，期望丢包率和最大容忍丢包率，服务等级和用`户等级。
3.根据权利要求1所述的时延容忍网络的弹性质量自适应方法，其特征在于决策的内容包括:判定目标延迟的合理性、生成种子数和消息副本数，以及分配每种队列占用的带宽。
4.根据权利要求1所述的时延容忍网络的弹性质量自适应方法，其特征在于策略部署的过程如下: 第一步，策略部署检查消息是否已过期，如果过期则直接丢弃； 第二步，消息未过期，则计算消息已经传送时间和估计剩余时间的和； 第三步，如果这个和大于期望延迟，则会在一定程度上提供弹性服务，再根据服务类型以及网络状况作出决策是否可以加长期望延迟；如果可以，则重置消息的期望延迟，否则丢弃消息； 第四步，判断业务是否请求增强型服务，如果不是增强型服务，则直接将消息置于尽力而为队列中，该队列的优先级最低，部署过程结束； 第五步，判断当前业务请求是否由增强型服务降级为尽力而为服务，如果已降级，则将消息置于降级服务队列中，该队列的优先级优于尽力而为队列，部署过程结束； 第六步，如果未降级，则检查该节点是否已为该业务流预留资源，即建立流状态，如果已经预留，则刷新软状态计时器，并将消息放置于增强型服务队列中，该队列的优先级最高，部署过程结束；第七步，如果尚未预留资源，则检查当前节点的资源状况，如果资源充足，则为该流预留资源，建立软状态计时器，并把消息置于资源预留队列中，该队列的优先级仅次于增强型服务队列，部署过程结束； 第八步，如果当前节点资源不充足，不能够实现预留资源，则设置降级服务标志，并把消息置于降级服务队列中，部署过程结束。
5.根据权利要求1所述的时延容忍网络的弹性质量自适应方法，其特征在于ASSFR在喷射阶段部分采用了基于效用的喷射，而在焦点阶段采取了基于效用的单副本路由策略，并限定了消息的最大转发次数，是喷射等待路由协议和基于效用的单副本路由协议的结合体。`
【文档编号】H04L12/813GK103780504SQ201210411245
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月24日 优先权日:2012年10月24日
【发明者】李千目, 李嘉, 戚湧, 侯君, 衷宜, 刘冬梅, 路国翠, 倪辰辰, 倪铭, 茅海雁, 魏士祥 申请人:无锡南理工科技发展有限公司