网络的状态和应用需求发现和使用来的网络中的最方便位置的服务和内容，而不会导致网络开销和复杂性随着网络大小和动力学增大而激增；以及3)基于实用性的交叉成层(UBCL)机构，其允许网络通过零配置设计制造可供使用的资源以便优化网络服务如何应用。所述系统基于最小化复杂性且最大化网络满足服务需求能力的智能主干基础设施集成 SDM、IDES 和 UBCLo
[0027]主干基础设施实施SDM以对彼此造成最小干扰并且彼此无缝地通信。主干充当用于网络的其余部分的分布式控制器并且进一步控制SDM节点。虚拟化网络状态跨越整个协议堆栈，而不仅仅是网络层。主干控制器可以监测节点的地理位置、它们到其它节点的无线电连接，以及网络中的活跃信息流。因此，主干控制器可以控制由不同MANET使用的路线、无线电信道、应该作为MANET之间的网关操作的节点，以及用于访问可供使用的信道的传输调度。此灵活性可以是有用的，例如，在战场中，其中节点的物理部署和军事无线电的传输范围造成彼此的无线电连接中的许多节点同时属于单独的社会群组。在第14/161,410号和第14/161，406号美国专利申请案中描述了主干控制器与SDM节点之间的信令(例如，发送请求以用于到目的地的路线并且从主干接收响应)。
[0028]本发明的实施例进一步包含发现、交换和存储信息(IDES)的系统。在传统的网络中，终端用户应用使用名称来表示所请求的服务或内容，同时高效包转发需要目的地的固定长度地址。因此，要么需要目录服务以将名称映射到地址，要么必须在内容和服务的标识符上执行路由。然而，如上文所述，用于名称解析或内容路由的现有方法，例如，ICN，引发过量的信令开销并且不适用于例如MASNET等大型动态网络。本发明的信息发现方法基于公开订用基础通过节点的子集提供目录和存储服务，其中实体将它们的请求提交到附近的IDES节点，并且IDES节点使用一致散列函数的家族确定内容或服务所在的位置。内容可以按需要高速缓存在网络中，并且高速缓存节点可以是IDES节点或愿意播发意图用于局部消耗的内容的其它节点。在第15/823，188号美国专利申请案中描述了提供设计为确保跨越在动态或静态网络中操作的异构名称解析系统的高效名称解析的通用名称解析框架。
[0029]在IDES中，所有网络节点维持到附近IDES节点的路线，所有IDES节点维持到彼此的路线，并且网络节点以分布式方式选择应该是IDES节点的那些节点使得不需要节点的手动配置。选择IDES节点可以通过使用新分布式(k，d)支配集算法执行，其中每个网络节点由间隔不大于d的至少k个IDES节点覆盖。算法的运行可以通过由主干控制器维持的网络状态信息加速。
[0030]本发明的MASNET还使用基于实用性的组网，例如，基于实用性的交叉成层机构(UBCL)。一般来说，基于实用性的组网允许应用以实用性模型表示它们的数据，使得每个个体数据样本或内容对象可以通过其值评级到接收节点。接收节点可以使用单独的应用专用关联性函数以向网络表达其对应用的数据流的兴趣。接收或转发节点在整个网络上聚集接收器相关性并且确定如何转发个体包或内容对象以及将个体包或内容对象转发到何处。更确切地说，在内容产生者处UBCL使用应用专用实用性函数以将“微实用性”分配到每个包，使得包的集合实现应用专用实用性曲线。微实用性将动态改变的优先级分配给在传输中的每个个体内容对象。同时，内容请求者表示针对数据的与它们的相关性。应用实用性和相关性函数一起告知网络关于沿不同路径的微实用性形状业务的重要性，并且当面对拥塞或延迟时进一步允许网络智能地丢弃数据或添加资源。
[0031]网络架构和示例件通信
[0032]用于当今的无线网络中的协议堆栈本质上是基于对等信令的并且设计为以有限的信息操作。在这些现有协议中，控制和数据平面并不太多考虑用户数据在其中散播的背景，并且每个包在其标头中规定其自身的背景。仅在用于应对大小的层级网络架构的背景内的链路级处采用主干。相比之下，本发明提供一种使用主干基础设施的系统，例如，主干服务提供商，以获得用于大型移动自组网(MANET)的应用专用组网。在一些实施例中，所述系统包含维持无线网络的加权曲线的集中主干服务并且包含可以发送状态更新到主干服务以报告状态相关信息的多个移动节点(如描述于第14/161，410号和第14/161，406号美国专利申请案中)。所述系统还可以使用流专用路由以确保服务质量(QoS)，其中主干收集由一组无线节点报告的邻域信息并且使用所收集的信息来确定针对给定流到目的地的最佳路线(如描述于第14/161,410号和第14/161,406号美国专利申请案中)。
[0033]在一些实施例中，移动节点监测它们的邻域环境以将状态相关信息周期性地报告给主干。由移动节点报告给主干的状态相关信息可包含:邻域度量值(例如，基于所接收的信号到每个一跳邻居的链路质量)；由所述节点使用的一组多播地址；用于所述移动节点的地理位置(例如，全球定位系统(GPS)坐标)；以及通过移动节点高速缓存(如果存在)的内容的改变。在一些实施例中，集中主干服务中的控制器节点从无线节点中收集状态相关信息。状态相关信息可以进一步包含:网络的业务流；网络上的资源、存储或服务；网络的当前配置；邻居节点以及与邻居节点相关联的状态信息；以及控制器节点的知识。此外，所述系统可以应用基于实用性的交叉层机构(UBCL)以确定如何提供各种网络元件以便基于所收集的状态信息和基于实用性的机构最大化性能。
[0034]图1A呈现说明示例性移动自组网(MANET) 100的图，其包含从一个节点到另一节点的包的路由。不同于本发明的实施例，网络100并不适应于应用专用需要并且并未采用主干服务。网络100可以包含基站网络102和一组移动网络节点106到136。更确切地说，基站网络102可以包含一个或多个基站节点，例如，基站节点104，所述节点经由有线或无线网络彼此通信。移动节点106到136中的至少一些可以在无线网络上直接或经由多跳路径与基站网络102通信。举例来说，移动节点108经由一跳链路耦合到基站网络102，而移动节点106经由二跳链路通过节点108耦合到基站网络102。
[0035]类似于用于IP子网和MANET信道的架构，在网络100中的移动节点处操作的应用使用具有如所描绘的静态网络拓扑结构的网络。举例来说，如果在移动节点120处操作的应用对仅可从移动节点130供使用的一条内容感兴趣，那么移动节点120发送请求(通过包142描绘)，所述请求行进通过移动节点118、移动模式114、基站节点104、移动节点126、移动节点128，并且最后到达移动节点130。移动节点130沿着相反路径发送所述所请求的内容(通过包144描绘)回到移动节点120。
[0036]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) 150的图，其包含从一个节点到另一节点的包的路由。MASNET 150可以包含主干云152 (下文称为“主干152”)和一组移动网络节点106到136。更确切地说，主干152可以包含一个或多个控制器节点，例如，控制器节点154，所述节点经由有线或无线网络彼此通信。移动节点106到136中的至少一些可以在无线网络上直接或经由多跳路径与主干152通信。
[0037]在操作期间，控制器节点154从移动节点106到136收集状态信息。所述状态信息可包含涉及可在MASNET 150上供使用的资源、存储和服务的信息。所述状态信息还可以包含涉及网络上的业务的流的信息、网络拓扑结构的当前配置、一个或多个邻居节点、邻居节点的状态、控制器节点的知识，以及移动节点的应用专用需要。基于所述所收集的信息，控制器节点154应用基于实用性的机构以分配网络元件。响应于分配网络元件，所述系统可以通过使用软件定义的移动自组网(SDM)节点对网络150的拓扑结构进行进一步成形或重新配置。