确定性无线网络的有效网络探测的制作方法_3

文档序号:9893864阅读:来源:国知局
转换信息字段327的附加字段。对于任意类型的消息300,一个或多个附加子选项字段328可以被用来在消息300之内提供附加或定制信息。例如,目标代码点(OCP)子选项字段可以被用在D1之内以携带代码(指定将被用于建立相关联的DAG的特定目标函数(0F))。可替代地,子选项字段328可以被用来在消息300之内携带其他某些信息(例如指示、请求、能力、列表、通知等等),如在本文中可以被描述的,例如,在一个或多个类型长度值(TLV)字段中。
[0049]值得注意的是,今天部署的工业通信系统大都在传感器/致动器与可编程逻辑控制器之间使用串行通信(它们中的大部分是专有的)。以太网通信也被广泛用于过程和离散制造。例如,许多SCADA(监督控制和数据采集)系统使用以太网通信技术来与可编程逻辑控制器进行通信。
[0050]最近随着诸如IEEE 802.1UIEEE 802.15.4之类的新无线技术的出现,可以日益有效和简单地在工厂装配线上以非常低的成本(例如,不需要添加有线/电缆、没有切割电线等等)部署新传感器/致动器,和以经济上可行的方式部署新监控应用(例如,通风孔、腐蚀),添加新能力(例如,沿着管道自动匹配流量计用于泄露检测,或基于人的出现开灯用于节能),以及允许旋转设备、移动起重机、机器人手臂、或移动手持设备的应用。监控应用表示比传统控制环有更多数量的传感器的订单,并且新无线连接的设备部署的数量正呈指数级增长。这些新技术已经获得了鲁棒性,稳定性和安全性,这使得这些部署可行。
[0051]然而,工业领域中的客户要求集中在网络通信的确定性和它们的标准化上,尤其是因为工业网络一般要求设备(例如,炼油厂的处理控制)以及其他应用(例如空中控制系统、车辆内部连通性等等)之间具有可预测的通信。如上所述,确定性的联网指能够保证在有限的时间之内分发分组的网络。这通常可以转换为下面的特性:
[0052]-分发的保证;
[0053]-固定的延迟;以及
[0054]-接近于零的抖动(取决于应用的微秒到几十毫秒)
[0055]通常,使用两种方法来满足这些要求:
[0056]-服务质量(QOS)和802.10机制;以及
[0057]-时间调度机制。
[0058]两个方法都可以被用于以太网或无线技术。也存在将QOS技术与时间调度相组合的技术(例如,由基于调度的门机制触发不同QOS队列上的分组的发射)。然而,由于LLN的约束性质,在LLN的架构之内实现这些特性不容易。
[0059]在示例实施例中,基于时间调度机制的确定性的以太网或确定性的无线要求,作为路径的一部分的所有节点是时间同步的。每一个分组转发由时间调度调节,该时间调度指定这个特定分组何时必须被发送至有线或无线电,并且这对于路径上的每一个节点继续进行。这个具体的时间段被称为时隙。外部箱子(称作编排器)通常完成这一路径和相关联的时间表的计算。当计算完成时,路径和时间表然后被推送至参与转发的每个节点,这样它们可以根据调度接收和发送分组。在确定性无线的情况下,许多系统使用信道跳频功能,在这种情况下,时间表应当定义要使用的频率信道和时隙。作为说明,对于802.15.4协议,标准的具体扩展已经被定义:802.15.4e “时隙式信道跳频”(TSCH) JSCH是介质访问技术,其使用时间同步来完成超低功率运行和信道跳频以使能高可靠性。TSCH技术的时隙式方面是时分复用(TDM)技术,TDM要求网络中的所有节点是时间同步的。时间被切分成时隙,其长度足够长以使最大尺寸的MAC帧从微粒(节点)B被发送至微粒A,以及使微粒A应答指示成功接收的确认(ACK)帧。
[0060]此外,例如,如例如在因特网工程任务组的请求评议(RFC)4655中所定义的,路径计算元件(PCE)—般由负责计算网络中的路径或通道的外部引擎(PCE)(例如,可以在路由器或外部服务器上被托管的计算实体)组成。头端(或路径计算客户端-PCC)可以使用PCEP信令协议(RFC 5440)发送请求至PCE(PCReq消息),以及接收由于应答而计算的路径(PCReq消息KPCEP支持具有优先级、属性、约束等等的各种复杂消息,连同使用静态和动态属性的OSPF和ISIS的基于IGP的PCE发现。各种算法(通常不是标准的)已经被指定用于PCE选择和负载平衡。存在两种形式的PCE: (I)无状态的,路径/通道的计算是无存储器的并且在大多数情况下PCE不维持LSP状态而仅TED(流量工程数据库);以及2)有状态的,这里PCE也维持LSP的状态,LSP的状态提供更多的最优路径计算(避免双重预定分配、允许全局优化等等),代价是额外的复杂度。PCE间路径计算也已经被指定来处理其中单一 PCE将不具有路由域的完全可见性的情形,因此要求PCE之间的一些形式的合作来计算路径/通道,同时在路由域之间保持机密性。
[0061]值得注意的是,PCE—般地已经被指定用于高带宽网络,诸如核心服务供应商网络。因此,PCE协议和各种机制(例如,请求用于PCE发现的信令、诸如PCEP之类的PCC-PCE信令协议等等)通常在控制面开销和各种状态维护方面已经相当严重。虽然整体架构被保持,但是确定性的无线的基于PCE的架构的使用要求许多提高(例如,如上面所讨论的,在LLN的高度约束的环境中运行的新协议和算法和机制)。此外,PCE已经被设计为计算路径,尽管在确定性的无线环境中,所要求的不仅是计算路径,还有时隙分配(换句话说,知道流量矩阵、路径、和时隙分配是紧密结合的,这改变路由和网络操作的模式,引入要求新机制的新问题)。
[0062]有效网络探测
[0063]约束网络(例如,确定性的无线网络)中的主要问题之一在于测量服务水平协议(SLA)是否被满足。特别地,网络性能探测在传统上是“负担重的”协议(为了操作,其要求大量的信令和消息传递)。同样,难以适当地确定“超额预定”的水平,其中由于链路的可能的利用不足,低于保留的量,所计算的路径可以保留更多的带宽(相比在给定链路上的可用带宽)。此外,难以确定某些路径计算约束是否可以放宽到仍然满足SLA,因此允许更大的自由度和机会用于最优的路径。
[0064]本文的技术指定了一组探测报告机制(允许网络中使用网络本身的预加载配置文件和探测处理的有效压缩)。本文的技术还允许PCE考虑探测报告(为了动态地调整网络中的超额预定的水平同时维持SLA),以及允许PCE考虑探测报告来执行约束放宽同时以动态的方式保证SLA。值得注意的是,本文的技术与当前的方法(其中路径计算和性能监控强烈地去耦合)形成鲜明的对比。
[0065]具体而言,根据下面所详细描述的本公开的一个或多个实施例,设备(例如,路径计算设备)将多个可能的探测配置文件通知给网络管理设备,其中计算机网络的节点从网络管理设备接收该多个可能的探测配置文件。基于确定期望来自所述计算机网络的节点中的一个或多个特定节点的特定信息,设备然后可以基于该特定信息选择该多个可能的探测配置文件中的一个或多个特定探测配置文件,并且指示该一个或多个特定节点根据该一个或多个特定探测配置文件探测一个或多个特定的目的地节点。因此,当从路径计算设备接收指令以根据多个可能的探测配置文件中的一个或多个特定探测配置文件来探测该一个或多个特定的目的地节点时,节点然后可以根据指令的一个或多个特定探测配置文件探测该一个或多个特定的目的地节点。
[0066]作为说明,本文所描述的技术可以由硬件、软件、和/或固件(例如,根据“探测”过程248)来执行,“探测”过程248可以包括计算机可执行指令,该计算机可执行指令由处理器220执行来执行与本文所描述的技术相关的功能,例如,与路由过程244和PCE/PCC过程246相结合,或作为路由过程244和PCE/PCC过程246的相应部分,该PCE/PCC过程246包括根据上面所描述的一个或多个PCE和/或PCC协议进行操作的计算机可执行指令。例如,本文的技术可以被看作为诸如RPL、各种PCE协议、和/或各种操作、管理、和维护(OAM)协议之类的传统协议的扩展,并且因此,可以由本领域执行这些协议的类似部件相应地来处理。
[0067]OAM(或在一般的探测管理中)在计算机网络中是重要的(尤其是当要求确定性时)。不幸的是,在这样的高度约束网络中,获取这样的报告(该报告对确定SLA是否被满足是至关重要的)是及其重要的并且带来了一些挑战(考虑有限的网络容量)。根据本文所描述的实施例,因此,探测/OAM技术可以不仅被用来在网络中验证SLA被满足,而且被用来执行一些形式的资源的超额预定(由于确定性不排除概率性方法的使用)以及可能执行来自PCE的一些形式的约束放宽(例如,当所有要求的流的SLA不能被满足时)。
[0068]在操作上,本文的技术的第一方面利用探测报告生成的压缩形式(说明性地,其可以由PCE动态地触发)。在一个实施例中,为了动态地适应网络中的路径计算以及基于网络状态调度探测的触发,探测请求的发起者是PCE(与其中NMS或NMS代理触发请求的“传统” IP网络相反)。为此目的,本文的技术预加载,该组探测配置文件指定所要求的探测的类型,。特别地,并非在探测请求之内,基于请求向每一个节点具体指示分组的数目、它们各自的大小、频率、和其他探测特性(例如,标记、报头配置等等),PCE根据特定的网络要求动态地确定一组有用的“配置文件”,并且然后将配置文件提供给NMS(或诸如场域路由器(FAR)、根节点、动态主机配置协议(DHCP)服务器等等之类的其他管理设备),如图4所示出的(探测配置文件420) cNMS然后用这个信息预加载节点,以便PCE只需要指示要使用的特定配置文件(例如,用配置文件标识符或“ID”)。如本文中所使用的,探测配置文件是一组探测特性(例如,分组的数量、它们各自的大小、频率、和其他探测特性(例如,标记、报头配置等等)),任意被指示的探测需要符合该组探测特性。
[0069]为了说明起见,PCE可以动态地确定,根据它计算路径的网络中的一组被路由的流,它利用三个配置文件用于探测报告(例如,配置文件Pl:每分钟
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