移动应用专用网络的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及移动自组网(MANET)。更确切地说，本发明涉及基于智能主干基础设施的移动应用专用网络(MASNET)以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以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)采用对等通信协议以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以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以支持灾难援助和战场运作、紧急情况搜寻和救援任务，以及许多其它移动和分布式应用。然而，这些应用无法在当今的网络中得到有效地支持。这主要是因为网络并不会按比例调整，这是由于逐渐增加数目的节点和应用引发的过量的信令。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，以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(SDN)，例如，基于OpenFlow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，并且可以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方法集中于服务器机房中的有线网络操作，其中控制器距离每个交换机一个链路，并且由此并不能解决内容和服务的动态放置。
[0005]另一方法是信息为中心的组网(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以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，所以会引发过量的信令开销。并且，由于节点的复杂性(例如，所有路由节点必须也是高速缓存节点并且中继节点必须评估内容请求以确定所请求的内容是否是本地存储的)，所以会引发额外的信令开销。
【发明内容】
[0006]—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，控制器节点收集与一个或多个无线节点相关联的状态信息。控制器节点基于所收集的状态信息和预定的基于实用性的技术分配一个或多个网络元件。响应于一个或多个网络元件的分配，控制器节点通过使用软件定义的移动自组网节点重新配置移动无线网络的逻辑拓扑结构，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。
[0007]在一些实施例中，分配一个或多个网络元件是基于在一个或多个无线节点处操作的应用。
[0008]在一些实施例中，控制器节点通过将预定的基于实用性的技术应用于在一个或多个无线节点中的一者处操作的应用专用需要分配一个或多个网络元件，其中预定的基于实用性的技术最大化应用的性能。
[0009]在一些实施例中，与一个或多个无线节点相关联的状态信息指示以下各项中的一个或多个:网络的资源；网络的存储设施；在网络上运行的服务；网络上的业务流；网络的拓扑结构的当前配置；一个或多个无线节点的邻居节点，其中所述邻居节点是一个或多个无线节点的下一跳节点；涉及一个或多个邻居节点的状态的信息；以及控制器节点的知识。
[0010]在一些实施例中，所述一个或多个网络元件包括以下各项中的一个或多个:网络中的节点；网络中的实体；网络上的装置；以及移动无线网络中的一个或多个分组网络。
[0011]在一些实施例中，所述方法通过在控制器节点处操作的一个或多个服务执行。
[0012]在一些实施例中，所述系统通过一个或多个无线节点将状态信息发送到控制器节点。响应于网络的逻辑拓扑结构的重新配置，控制器节点满足了基于重新配置的逻辑拓扑结构在一个或多个无线节点处操作的应用的需要。
【附图说明】
[0013]图1A呈现说明示例性移动自组网(MANET)的图，其包含从一个节点到另一节点的包的路由。
[0014]图1B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(MASNET)的图，其包含从一个节点到另一节点的包的路由。
[0015]图2呈现说明根据本发明的一个实施例通过主干中的控制器节点执行的示例性路由过程的流程图。
[0016]图3A呈现说明示例性移动自组网(MANET)的图，其包含具有服务质量标记的包的路由。
[0017]图3B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(MASNET)的图，其包含具有服务质量标记的包的路由。
[0018]图4呈现说明根据本发明的一个实施例的通过主干中的控制器节点执行的示例性路由过程的流程图，其包含含有动态服务质量标记的包的路由。
[0019]图5说明根据本发明的一个实施例的促进大型MANET适应于移动无线网络中的无线节点的专用应用需要的示例性计算机及通信系统。
[0020]在图式中，相同参考标号指代相同图式元件。
【具体实施方式】
[0021]呈现以下描述以使所属领域的技术人员能够制备且使用实施例，且在特定应用以及其需求的背景下提供以下描述。所属领域的技术人员将易于了解对所揭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以及应用。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揭示的原理和特征一致的最宽范围。
[0022]臟
[0023]本发明的实施例提供一种用于移动应用专用网络(MASNET)的系统，所述系统使用主干基础设施以获得用于大型MANET的应用专用组网，例如，营级通信。此应用专用组网是通过以下操作获得的: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；以及动态地供应资源以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。
[0024]已经提出在商业和军事网络中使用网络架构和协议。然而，这些架构并不支持应用专用组网。商业网络架构依赖于基于基础设施节点的广泛和谨慎部署的严格的阶层以及通过上方布建基础设施访问的服务云的可用性。传统的军事架构依赖于基于对等信令的移动自组网(MANET)、到达-返回集中服务和具有严格边界的网关节点互连网络的使用。这些网络架构引发不可持续的开销以随着网络大小的增长维持路由表并且需要消耗过量电力和带宽的过度复杂的路由节点。这些网络架构进一步需要复杂的且低效的网络工程以通过变为业务瓶颈的若干网关节点使网络互连，并且因此无法适应于应用需求。
[0025]本发明的实施例提供一种促进应用专用组网并且基于软件定义组网、信息为中心的组网和基于实用性的组网方法的集成的系统。此集成允许大型动态网络适应于应用的需要同时还考虑了当前网络状态。所述系统采用主干基础设施而没有网络组件的人工限制或到集群或区域中的严格的层级网络组织。整个主干基础设施充当分布式控制器并且虚拟化整个协议堆栈。
[0026]更确切地说，所述系统包含: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；2)信息发现、交换和存储(IDES)系统，其允许应用基于