基于xml的元能力管理配置方法

基于xml的元能力管理配置方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于XML的元能力管理配置方法，含有下列步骤：步骤A：建立元能力的本体模型；元能力含有传输服务、QoS服务、安全服务、控制服务、管理服务和扩展元能力；元能力的本体模型定义为：AC＝<ID,Name,Interfaces,Body,Resources>；步骤B：利用XML语言对元能力的本体模型进行形式化描述，先针对元能力的类型定义元能力属性，再根据元能力属性定义元数据；步骤C：设置元能力管理配置模块，该元能力管理配置模块利用本体模型和XML语言描述元能力；元能力管理配置模块含有适应性推理引擎、适应性组合引擎、组合链管理器、元能力配置单元、元能力管理单元、元能力监控器、元能力库、规则约束库和探测器；步骤D：采用元能力管理配置模块对元能力进行管理配置；本发明实现了网络对多种业务的普适，易于互联网的功能扩展。
【专利说明】基于XML的元能力管理配置方法
[0001](一 )、【技术领域】:本发明涉及一种元能力管理配置方法，特别是涉及一种基于XML的元能力管理配置方法。
[0002]( 二)、【背景技术】:经过近几十年的飞速发展，互联网日益成为国家信息基础设施的重要组成部分，其应用范围已经渗入到人类生活的各个领域，成为人类进行社会活动和信息交互的重要承载平台。支撑其成功的主要原因是互联网体系结构的设计:在互联网的核心采用协议分层隔离复杂性并保证互操作性(interoperability)，其瘦腰结构使得网络层能够“静态地”支持其它层的多样性扩展。该体系结构使得互联网能够很好地完成基本的通信任务并在近几十年内取得了飞速发展。
[0003]然而，随着各种形式的端系统不断地接入互联网(如传感器节点、移动电话等)，各种通信应用的不断涌现(如P2P、VoIP、在线游戏、视频会议、社交媒体等)，互联网当前体系结构面临着严峻的网络“僵化”问题，网络内在的能力与结构难以适应新型业务需求。从服务的角度分析，网络僵化问题主要有以下几点:1)服务扩展性僵化:网络难以根据需要向网络核心添加相应的功能和服务。2)服务实例化僵化:应用层服务难以根据需要访问或调用网络核心的资源和服务。3)服务粒度僵化:互联网仅能向上层业务应用提供IP、UDP、TCP等粗粒度的服务，不能根据应用需求的变化“动态”地为建立细粒度的服务栈。4)服务层次划分僵化:当前互联网层次结构严格，层与层间交互被阻断，难以实现跨层交互。
[0004]为了从根本上突破传统IP承载的能力瓶颈，解决服务扩展性差、服务实例化困难、服务粒度粗、服务层次划分呆板等问题。发明专利申请(申请号:CN201310307096A)提出了以“重构”为核心的功能自动组合方法。基于“业务-元服务-元能力”的逻辑层次划分方法，将基础网络功能分解为细粒度的功能模板，其实现形式称为元能力，网络根据业务请求的差异化，动态构建不同规格的组合链，实现对多样化业务的支持。
(三)、
【发明内容】
:
[0005]本发明要解决的技术问题是:提供一种基于XML的元能力管理配置方法，该方法实现了网络对多种业务的普适，易于互联网的功能扩展。
[0006]本发明的技术方案:
[0007]一种基于XML的元能力管理配置方法，含有下列步骤:
[0008]步骤A:建立元能力的本体模型；
[0009]步骤B:利用XML语言对元能力的本体模型进行形式化描述，从而实现对元能力的形式化规范描述，便于计算机理解；
[0010]步骤C:设置元能力管理配置模块，该元能力管理配置模块利用本体模型和XML语言描述元能力；
[0011]步骤D:采用元能力管理配置模块对元能力进行管理配置。
[0012]资源含有通信资源、计算资源和存储资源，元能力含有传输服务、QoS服务、安全服务、控制服务、管理服务和扩展元能力；
[0013]资源的本体模型定义为:Resource= <ID, Name, Provided, Capacity, Allocated,Type〉,其中，ID为资源标识，Name为资源名称，Provided为资源的提供者标识，Capacity为资源的静态容量，Type为该资源所属类型，Allocated为分配给各服务承载网的资源列表;A1 located 可进一步表不为 Allocated = KNetIDi, Capi), i = 1，2，…N},其中，NetIDi表示第i个服务承载网ID，Capi表示分配给第i个服务承载网的资源大小，N表示服务承载网的总个数；
[0014]兀能力的本体模型定义为:AC=〈ID, Name, Interfaces, Body, Resources〉,其中，ID为元能力的身份标识，Name为元能力名称，Interfaces为元能力的执行体接口列表，Body为该元能力的执行实体，Resources为该元能力所涉及的资源集合。
[0015]传输服务为不同应用提供不同传输模式，传输模式含有分组/信元、连接/无连接、单播/多播；
[0016]QoS服务基于应用请求提供不同质量的服务，该不同质量的服务含有时延、丢失、保序和可靠性；
[0017]安全服务基于应用请求提供不同安全级别的安全保证，该安全保证含有加密和认证；
[0018]控制服务分为网际控制(Network-WideControl)和节点控制(NodeControl);网际控制含有路由、资源预留、连接建立和密钥分发；节点控制含有排队/缓存、调度、整形、拥塞控制、交换、查表和转发；
[0019]管理服务构成了可重构网络体系的管理平面；为了掌握网络运行状态，实现有效管控和决策，网络需要通过测量和认知获得网络节点资源视图、元能力视图和网络流量视图；
[0020]扩展元能力是完成特定任务或提供特殊服务的节点实现的元能力,这些元能力并不是网络节点或者端系统必须具有的；
[0021]Name给出了元能力的语义描述，以实现基于语义的元能力操作，该元能力操作含有索引、请求和组合；
[0022]Interfaces是元能力的数据和控制信息的输入/输出通道,Interfaces向外部展示其具体的“能力”，具有以下特性:
[0023]可编程性=Interfaces提供特定的入口以供元能力扩展开发人员和上层服务开发人员调用和编程，支持元能力的扩展；
[0024]抽象性=Interfaces屏蔽元能力的实现细节,仅向外部暴露功能和信息通道这些编程接口 ；
[0025]可重配性:有关元能力的各项参数、配置策略在约束情况下允许重配；
[0026]Body是元能力的执行实体，根据元能力被调用的接口和配置的参数，占用特定的资源，执行特定的功能，具有以下特性:
[0027]隔离性:Body根据具体应用请求，动态地分配相应的资源，执行相应的功能，其它应用也可独立地完成相同的操作，彼此不受影响；
[0028]约束性:Body以接口的被调用情况作为约束，占用节点的资源，严格限制资源滥用的行为；
[0029]Resources是元能力所涉及的资源集合，Resources包括存储资源、计算资源和通信资源。
[0030]步骤B中，利用XML语言对元能力的本体模型进行形式化描述时，先针对元能力的类型定义元能力属性，再根据元能力属性定义元数据；元能力属性含有基本元能力属性、传输服务元能力属性、QoS服务元能力属性、安全服务元能力属性、控制服务元能力属性、管理服务元能力属性和扩展元能力属性，元数据含有基本元能力的元数据、传输服务元能力的元数据、QoS服务元能力的元数据、安全服务元能力的元数据、控制服务元能力的元数据、管理服务元能力的元数据和扩展元能力的元数据。
[0031 ] 元能力管理配置模块含有适应性推理弓I擎、适应性组合弓I擎、组合链管理器、元能力配置单元、元能力管理单元、元能力监控器、元能力库、规则约束库和探测器；
[0032]适应性推理引擎根据终端服务请求推理出元服务列表，然后再由元服务列表演绎出元能力列表，实现智能化处理；
[0033]适应性组合引擎根据元能力列表，并结合当前网络环境，在满足规则约束的条件下，从元能力库中筛选出元能力实例，并完成组合优化；
[0034]组合链管理器主要实现同一网络域内的多个组合链的管理；
[0035]元能力配置单元将组合链信息转换为元能力配置信息，配置元能力从而满足网络业务需求；
[0036]元能力管理单元根据当前网络态势对元能力进行管理，该管理含有添加、删除元能力、改变元能力布局；
[0037]元能力监控器统计元能力的使用情况，为元能力管理提供依据；
[0038]元能力库存储本域内的各网络节点通告的元能力实例和相邻域内的元能力分布情况，元能力库以XML文件形式存在；
[0039]规则约束库主要供适应性推理引擎和适应性组合引擎完成智能推理映射和组合优化，规则约束库以XML文件形式存在；
[0040]探测器探测节点所处的网络环境、域内各节点的负载情况和网络拓扑；元能力配置单元、元能力管理单元根据探测器的探测结果做出相应的调整策略，例如，若发现网络拥塞，节点可能会调整组合链，加入能够完成拥塞控制功能的元能力；
[0041]元能力管理配置模块主要包括元能力配置和元能力管理两大功能；元能力配置功能针对终端发出的服务请求，选择合适的元能力并组成相应的组合链；元能力管理单元则针对当前网络状态，更改元能力布局，或者对元能力进行添加、删除等。
[0042]元能力管理配置模块对元能力进行配置的方法如下:
[0043]步骤1.1:客户端发出服务请求，该服务请求被转给适应性推理引擎；
[0044]步骤1.2:适应性推理引擎将请求的语义描述信息转换为元能力描述信息；
[0045]步骤1.3:根据元能力描述信息索引组合链管理器中的组合链列表，若匹配，转到步骤1.7 ;否则转到步骤1.4 ；
[0046]步骤1.4:适应性推理引擎推理出相对应的规则集合和能够完成该服务请求的元能力列表，并将元能力列表和规则集合传递给适应性组合引擎；
[0047]步骤1.5:适应性组合引擎访问元能力库和规则约束库，适应性组合引擎根据探测器反馈的当前网络情况和推理结果，应用组合算法生成组合链，并将组合链移交到组合链管理器中；
[0048]步骤1.6:组合链管理器将元能力描述信息及相应的组合链存储到组合链列表中，并启动计时器，计量组合链的生命周期；
[0049]步骤1.7:组合链管理器将组合链作为响应返回给客户端；
[0050]步骤1.8:组合链管理器将组合链发送给元能力配置单元，元能力配置单元根据组合链生成元能力配置信息，并将元能力配置信息发送给相应的元能力；
[0051]所述元能力管理配置模块对元能力进行管理的方法如下:
[0052]步骤2.1:组合链管理器将元能力配置信息发送给元能力监控器；
[0053]步骤2.2:元能力监控器统计元能力使用情况，并定时将该使用情况传送给元能力管理单元；同时，探测器、元能力库和规则约束库定时向元能力管理单元上报当前网络元能力部署及规则约束情况；
[0054]步骤2.3:元能力管理单元定时启动元能力管理程序，元能力管理单元根据收集的信息确定对当前网络元能力的处理方式，将处理信息发送给相应的元能力，并更新元能力库和规则约束库。
[0055]步骤1.4中的规则集合含有资源请求参数和参数约束。
[0056]本发明的有益效果:
[0057]1、本发明在可重构柔性网络的本体模型范畴内提出了元能力本体模型，并采用XML语言进行描述，旨在实现对元能力概念、概念的属性以及属性的各种限制条件等进行形式化的规范描述，便于对元能力进行管理和重构；其次，设计了一种面向业务需求的元能力管理配置模块，并给出了管理配置流程，该模块在管理配置过程中利用XML描述元能力。本发明实现了网络对多种业务的普适，易于互联网的功能扩展。
(四)、【专利附图】

【附图说明】:
[0058]图1为资源和元能力的本体概念描述示意图；
[0059]图2为资源的本体模型示意图；
[0060]图3为元能力的本体模型示意图；
[0061]图4为基本元能力的元数据定义示意图；
[0062]图5为传输服务元能力的元数据定义示意图；
[0063]图6为QoS服务元能力的元数据定义示意图；
[0064]图7为安全服务元能力的元数据定义示意图；
[0065]图8为控制服务元能力的元数据定义示意图；
[0066]图9为管理服务元能力的元数据定义示意图；
[0067]图10为扩展元能力的元数据定义示意图；
[0068]图11为节点元能力信息描述实例示意图；
[0069]图12为元能力管理配置模块的结构示意图；
[0070]图13为视频业务的传输路径示意图；
[0071]图14为视频业务在节点RP1、RP2、RP5上的组合链结构示意图；
[0072]图15为视频业务在节点RP4上的组合链结构示意图。
(五)、【具体实施方式】:
[0073]基于XML的元能力管理配置方法含有下列步骤:
[0074]步骤A:建立元能力的本体模型；
[0075]步骤B:利用XML语言对元能力的本体模型进行形式化描述，从而实现对元能力的形式化规范描述，便于计算机理解；
[0076]步骤C:设置元能力管理配置模块，该元能力管理配置模块利用本体模型和XML语言描述元能力；
[0077]步骤D:采用元能力管理配置模块对元能力进行管理配置。
[0078]资源含有通信资源、计算资源和存储资源，元能力含有传输服务、QoS服务、安全服务、控制服务、管理服务和扩展元能力；资源和元能力的关系如图1所示；
[0079]资源的本体模型定义为:Resource= <ID, Name, Provided, Capacity, Allocated,Type〉,其中，ID为资源标识，Name为资源名称，Provided为资源的提供者标识，Capacity为资源的静态容量，Type为该资源所属类型，Allocated为分配给各服务承载网的资源列表;Al located 可进一步表不为 Allocated = KNetIDi, Capi), i = 1，2，…N},其中，NetIDi表示第i个服务承载网ID，Capi表示分配给第i个服务承载网的资源大小，N表示服务承载网的总个数(如图2所示)；
[0080]兀能力的本体模型定义为:AC=〈ID, Name, Interfaces, Body, Resources〉，其中，ID为元能力的身份标识，Name为元能力名称，Interfaces为元能力的执行体接口列表，Body为该元能力的执行实体，Resources为该元能力所涉及的资源集合(如图3示)。
[0081]传输服务为不同应用提供不同传输模式，传输模式含有分组/信元、连接/无连接、单播/多播；
[0082]QoS服务基于应用请求提供不同质量的服务，该不同质量的服务含有时延、丢失、保序和可靠性；
[0083]安全服务基于应用请求提供不同安全级别的安全保证，该安全保证含有加密和认证；
[0084]控制服务分为网际控制(Network-WideControl)和节点控制(NodeControl);网际控制含有路由、资源预留、连接建立和密钥分发；节点控制含有排队/缓存、调度、整形、拥塞控制、交换、查表和转发；
[0085]管理服务构成了可重构网络体系的管理平面；为了掌握网络运行状态，实现有效管控和决策，网络需要通过测量和认知获得网络节点资源视图、元能力视图和网络流量视图；
[0086]扩展元能力是完成特定任务或提供特殊服务的节点实现的元能力，这些元能力并不是网络节点或者端系统必须具有的；
[0087]Name给出了元能力的语义描述，以实现基于语义的元能力操作，该元能力操作含有索引、请求和组合；
[0088]Interfaces是元能力的数据和控制信息的输入/输出通道,Interfaces向外部展示其具体的“能力”，具有以下特性:
[0089]可编程性=Interfaces提供特定的入口以供元能力扩展开发人员和上层服务开发人员调用和编程，支持元能力的扩展；
[0090]抽象性=Interfaces屏蔽元能力的实现细节,仅向外部暴露功能和信息通道这些编程接口 ；
[0091]可重配性:有关元能力的各项参数、配置策略在约束情况下允许重配；
[0092]Body是元能力的执行实体，根据元能力被调用的接口和配置的参数，占用特定的资源，执行特定的功能，具有以下特性:
[0093]隔离性:Body根据具体应用请求，动态地分配相应的资源，执行相应的功能，其它应用也可独立地完成相同的操作，彼此不受影响；
[0094]约束性:Body以接口的被调用情况作为约束，占用节点的资源，严格限制资源滥用的行为；
[0095]Resources是元能力所涉及的资源集合，Resources包括存储资源、计算资源和通信资源。
[0096]步骤B中，利用XML语言对元能力的本体模型进行形式化描述时，先针对元能力的类型定义元能力属性，再根据元能力属性定义元数据；元能力属性含有基本元能力属性、传输服务元能力属性、QoS服务元能力属性、安全服务元能力属性、控制服务元能力属性、管理服务元能力属性和扩展元能力属性(如表1所示)，元数据含有基本元能力的元数据、传输服务元能力的元数据、QoS服务元能力的元数据、安全服务元能力的元数据、控制服务元能力的元数据、管理服务元能力的元数据和扩展元能力的元数据(如图4~图10所示)。
[0097]表1:兀能力属性描述
[0098]
【权利要求】
1.一种基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:含有下列步骤: 步骤A:建立元能力的本体模型； 步骤B:利用XML语言对元能力的本体模型进行形式化描述； 步骤C:设置元能力管理配置模块，该元能力管理配置模块利用本体模型和XML语言描述元能力； 步骤D:采用元能力管理配置模块对元能力进行管理配置。
2.根据权利要求1所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述元能力含有传输服务、QoS服务、安全服务、控制服务、管理服务和扩展元能力； 元能力的本体模型定义为:AC =〈ID, Name, Interfaces, Body, Resources〉，其中，ID 为元能力的身份标识，Name为元能力名称，Interfaces为元能力的执行体接口列表，Body为该元能力的执行实体，Resources为该元能力所涉及的资源集合。
3.根据权利要求2所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述传输服务为不同应用提供不同传输模式，传输模式含有分组/信元、连接/无连接、单播/多播； QoS服务基于应用请求提供不同质量的服务，该不同质量的服务含有时延、丢失、保序和可靠性； 安全服务基于应用请求提供不同安全级别的安全保证，该安全保证含有加密和认证；控制服务分为网际控制和节点控制；网际控制含有路由、资源预留、连接建立和密钥分发；节点控制含有排队/缓存、调度、整形、拥塞控制、交换、查表和转发； 管理服务构成了可重构网络体系的管理平面； 扩展元能力是完成特定任务或提供特殊服务的节点实现的元能力，这些元能力并不是网络节点或者端系统必须具有的； 所述Name给出了元能力的语义描述，以实现基于语义的元能力操作，该元能力操作含有索引、请求和组合； Interfaces是元能力的数据和控制信息的输入/输出通道，Interfaces具有以下特性: 可编程性interfaces提供特定的入口以供元能力扩展开发人员和上层服务开发人员调用和编程，支持元能力的扩展； 抽象性-1nterfaces屏蔽元能力的实现细节,仅向外部暴露功能和信息通道这些编程接口 ； 可重配性:有关元能力的各项参数、配置策略在约束情况下允许重配； Body是元能力的执行实体，根据元能力被调用的接口和配置的参数，占用特定的资源，执行特定的功能，具有以下特性: 隔离性:Body根据具体应用请求，动态地分配相应的资源，执行相应的功能，其它应用也可独立地完成相同的操作，彼此不受影响； 约束性=Body以接口的被调用情况作为约束，占用节点的资源，严格限制资源滥用的行为； Resources是元能力所涉及的资源集合，Resources包括存储资源、计算资源和通信资源。
4.根据权利要求2所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述步骤B中，利用XML语言对元能力的本体模型进行形式化描述时，先针对元能力的类型定义元能力属性，再根据元能力属性定义元数据；元能力属性含有基本元能力属性、传输服务元能力属性、QoS服务元能力属性、安全服务元能力属性、控制服务元能力属性、管理服务元能力属性和扩展元能力属性，元数据含有基本元能力的元数据、传输服务元能力的元数据、QoS服务元能力的元数据、安全服务元能力的元数据、控制服务元能力的元数据、管理服务元能力的元数据和扩展元能力的元数据。
5.根据权利要求1所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述元能力管理配置模块含有适应性推理引擎、适应性组合引擎、组合链管理器、元能力配置单元、元能力管理单元、元能力监控器、元能力库、规则约束库和探测器； 适应性推理引擎根据终端服务请求推理出元服务列表，然后再由元服务列表演绎出元能力列表，实现智能化处理； 适应性组合引擎根据元能力列表，并结合当前网络环境，在满足规则约束的条件下，从元能力库中筛选出元能力实例，并完成组合优化； 组合链管理器实现同一网络域内的组合链的管理； 元能力配置单元将组合链信息转换为元能力配置信息，配置元能力从而满足网络业务需求； 元能力管理单元根据当前网络态势对元能力进行管理，该管理含有添加、删除元能力、改变元能力布局； 元能力监控器统计元能力的使用情况，为元能力管理提供依据； 元能力库存储本域内的各网络节点通告的元能力实例和相邻域内的元能力分布情况，元能力库以XML文件形式存在； 规则约束库供适应性推理引擎和适应性组合引擎完成智能推理映射和组合优化，规则约束库以XML文件形式存在； 探测器探测节点所处的网络环境、域内各节点的负载情况和网络拓扑；元能力配置单元、元能力管理单元根据探测器的探测结果做出相应的调整策略。
6.根据权利要求5所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述元能力管理配置模块对元能力进行配置的方法如下: 步骤1.1:客户端发出服务请求，该服务请求被转给适应性推理引擎； 步骤1.2:适应性推理引擎将请求的语义描述信息转换为元能力描述信息； 步骤1.3:根据元能力描述信息索引组合链管理器中的组合链列表，若匹配，转到步骤1.7 ;否则转到步骤1.4 ； 步骤1.4:适应性推理引擎推理出相对应的规则集合和能够完成该服务请求的元能力列表，并将元能力列表和规则集合传递给适应性组合引擎； 步骤1.5:适应性组合引擎访问元能力库和规则约束库，适应性组合引擎根据探测器反馈的当前网络情况和推理结果，应用组合算法生成组合链，并将组合链移交到组合链管理器中； 步骤1.6:组合链管理器将元能力描述信息及相应的组合链存储到组合链列表中，并启动计时器，计量组合链的生命周期； 步骤1.7:组合链管理器将组合链作为响应返回给客户端； 步骤1.8:组合链管理器将组合链发送给元能力配置单元，元能力配置单元根据组合链生成元能力配置信息，并将元能力配置信息发送给相应的元能力； 所述元能力管理配置模块对元能力进行管理的方法如下: 步骤2.1:组合链管理器将元能力配置信息发送给元能力监控器； 步骤2.2:元能力监控器统计元能力使用情况，并定时将该使用情况传送给元能力管理单元；同时，探测器、元能力库和规则约束库定时向元能力管理单元上报当前网络元能力部署及规则约束情况； 步骤2.3:元能力管理单元定时启动元能力管理程序，元能力管理单元根据收集的信息确定对当前网络元能力的处理方式，将处理信息发送给相应的元能力，并更新元能力库和规则约束库。
7.根据权利要求6所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述步骤1.4中的规则集合含有资源请求参数和参数约束。
【文档编号】H04L12/823GK104135478SQ201410361611
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】张建辉, 田乐, 杜飞, 兰巨龙, 胡宇翔, 马海龙, 白冰, 黄万伟 申请人:中国人民解放军信息工程大学