CN101517983B - 与移动无线网络中ip业务的路由有关的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及先应式优化链路状态协议以及具有路由装置的节点,所述路由装置支持这样的实施多点中继的协议以用于分发控制消息和第二控制消息,所述控制消息例如包括问候消息,其被扩展并且包括近邻信息、链路状态信息和资源相关信息,所述第二控制消息例如TC消息,包括与被扩展成还保存共享信息储存库(4)的信息的MPR选择器有关的信息,所述共享信息储存库(4)适于保存一般服务相关信息。内部信息储存库(231i,232,233)被扩展以另外保存用于近邻、近邻链路和多点中继选择器的资源相关信息。所述协议实现跨层(21,22,23)通信。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络中IP分组的路由。特别地,它涉及包括用于路由IP业务的装置的移动无线网络中的网络节点,其支持实施所谓的多点中继的先应式(proactive)优化链路状态路由协议以用于分发控制消息。本发明还涉及实施多点中继的先应式优化链路状态路由协议,并且涉及使用实施多点中继(MPR)的先应式优化链路状态路由协议在无线网络(例如移动自组网络)中路由IP分组的方法。
背景
移动无线网络正变得越来越重要,并且移动网络的规模趋向于增加。这样的移动网络特别是移动自组网络,并且例如它们可以在独立的组群(group)中操作并且包含高达数百个节点。随着网络规模的增加,节点可以遍布于比单独节点的实际无线电覆盖更大的区域中。于是必须实施路由技术以使得这样的在范围之外的节点经由中间节点彼此通信成为可能。通常,在这样的移动自组网络中通过使用路由协议来提供适当的路由不同于具有静态节点的有线网络中的情形,并且比后者更复杂。要考虑的两个重要因素是移动自组网络一般具有有限带宽以及拓扑的高速改变。因此,需要这样的路由协议,其旨在在快速地适应节点运动所引起的链路失效和增加的同时使控制业务最小化。由于移动自组网络趋向于规模增大的事实,所以按比例放大(scaling up)存在着问题。诸如网际协议路由(RIP)和最短路径优先路由(OSPF)之类的经典协议是不方便的,例如归因于以下事实:它们生成太多控制业务并且它们仅仅能够接受每分钟几次拓扑改变。
已经提出了两种路由协议,即反应式(reactive)协议和先应式协议。
反应式协议无需在没有数据业务的情况下控制交换数据。当源具有指向新目的地的待决(pending)的新连接时,应要求而调用路径发现过程。路径发现过程一般包括扩散(flood)查询分组以及由目的地返回路径。扩散量会非常大,因此非常昂贵,并且还在路径建立中产生延迟。另外,就跳距而言,借助扩散法的路径发现无法保证任何最优路径。
诸如优化链路状态路由(OLSR)之类的先应式协议需要利用控制分组进行周期性地更新,因此生成添加到实际数据业务的附加业务。然后借助优化扩散通过网络来广播控制业务,这是可能的,原因在于节点永久地监视网络拓扑。OLSR使用多点中继扩散,其显著地降低了这样的广播的成本。OLSR,例如在T.Close和P.Jaquette等人的“Optimized Link StateRouting Protocol”RFC(请求注解)3626(2003年10月)中被描述。OLSR继承了链路状态算法的构思,例如J.MOY的“OSPF version 2”IETF请求注解2328(1998年4月)并且使用最短路径优先转发。它与网络的其他节点周期性地交换拓扑信息,并且每个节点保持整个网络的拓扑信息。根据节点所保存的这种拓扑信息来计算路径。因为它是先应式的,如以上所论述的那样,当需要时路由立即可用。
然而,OLSR实施依据HIPERLAN(介质访问控制,即MAC层协议,由ETSI进行标准化,例如ETSI STC-RES 10委员会,无线电设备和系统:高性能无线电局域网(HIPERLAN)类型1,功能规范,1996年6月)的转发和中继的构思。它使用MPR(参见例如P.Jacket,A.Laouiti,P.Minet,L.Viennot的“Performance of Multipoint Relaying in ad hoc mobile routingprotocols”Networking 2002,Pise,Italy 2002)来对扩散进行优化。每个节点选择一组它的邻近节点作为它的MPR。在OLSR中,只有MPR节点负责转发旨在用于散播到整个网络中的控制业务,其结果是所需的传输次数减少。被某一或某些邻近节点选为MPR的节点周期性地在它们的控制消息中通告(announce)这样的“MPR选择器”信息。这意味着一个节点向将该节点选为MPR的节点通告它的可达性。可达性信息被用于计算在网络中从给定节点到任何目的地的路径。在IETF RFC 3626中对此进行了更加全面的描述。OLSR基本上是基于跨层设计的路由协议,并且它收集链路状态信息并使用该信息来计算路径和进行优化。然而,因为它利用IP层问候(HELLO)分组来收集链路级信息,所以在实施中没有跨层。
为了改进OLSR,Hakim Bades,Khaldoun Agha已经提出如在“Qualityof Service for ad hoc Optimized Link State Routing protocol(QOLSR)”(Draft-Badis-Manet-QOLSR-01.txt,2005年4月)中所描述的QOLSR。就可用带宽和延迟而言,QOLSR提供最优的QOS路由功能,并且它还使用MPR来使得控制业务最小化。QOLSR仅仅需要扩散部分链路状态和对应QoS信息以便在QoS约束(如在整个网络拓扑中的那些约束)下提供最优路径。被选为MPR的所有节点必须使用TC(拓扑控制)消息向它们的MPR选择器宣告链路QoS信息。QOLSR在近邻感测(neighbour sensing)方面对OLSR进行了改进,每个节点对到具有直接和对称链路的每个近邻的链路上的QoS状况(可用带宽、延迟、损失概率、成本、安全、功耗等)进行估计。TC消息在以下方面被扩展:节点和它的MPR选择器之间的链路的QoS状况被添加到数据结构中。根据使用无环路(loop-free)最短最宽路径算法的数据库来构建路由表,以使用Dijkstra路由算法的变量来寻找具有最大带宽的路径。如果有多于一个的最宽路径,则选择具有最短路径延迟的那个。
在OLSR的另一修改或者扩展中,提出了服务发现机制。然后定义新消息类型以处理服务发现的功能,服务位置扩展(SLE)。服务查询和响应被转发以实现MPR的转发机制。SLE被用于自动地发现体系结构以及定位服务器。
然而,所有提出的OLSR的修改或扩展都基于专用(private)消息类型的创建和专用表的设计以便支持新的服务,参见如上所论述的SLE。类似方法通过OLSR中所谓的插件(plug-in)设计来适配。OLSR插件提供对OLSR守护进程(daemon)中的必要功能的访问。用户能够通过在不改变OLSR守护进程代码的情况下将插件链接(link)到守护进程中来向OLSR添加新的功能。然而,为了保证OLSR守护进程的稳定性,内部表是专用的只读表并且专用消息类型被创建。虽然这样的设计对于单独插件开发者而言是灵活的并且守护进程保持稳定,但是这些改进是以就控制消息的数量而言增加的控制开销以及增加的复杂度和配置为代价而提供的。
此外,为了实施OLSR插件,OLSR守护进程必须为每个插件或服务添加两个定时器,一个用于状态超时,另一个用于消息生成。每个定时器具有其自身的定时器间隔。例如,对于具有5-10个插件的OLSR守护进程,这意味着配置和维护将会很复杂。此外,因为每个插件实施专用消息,所以控制开销会显著增加,这可能产生拥塞-特别是在网络资源缺乏的网络中。
概要
因此本发明的目的是提出一种解决方案来克服上述问题,并且该解决方案仍不涉及任何增加的复杂度和配置,即简单配置,通过该配置能够将就控制消息数量而言的控制开销保持为低。此外,需要一种解决方案,通过其能够很容易添加新的功能和服务。更加特别地,需要一种解决方案,通过其能够在无需改变OLSR守护进程代码的情况下很容易地添加新的功能和服务。还需要一种解决方案,通过其能够保证OLSR守护进程的稳定性。最特别地,需要一种解决方案,其不需要任何专用消息类型,也不需要使用专用表。还需要一种解决方案,通过其能够以直接的方式提供维护。更进一步,需要一种解决方案,其是灵活的并且在仍提供最优路由功能(例如在可用带宽和延迟方面)的同时适应以不同程度快速增长的网络。最特别地,本发明的目的是提出一种网络节点(通过其能够实现上述一个或多个目的),以及用于在网络(特别是无线移动自组网络)中路由IP分组的方法和路由协议。
因此,提出了适于安排在移动无线网络中的网络节点,其包括路由装置,所述路由装置用于路由支持先应式优化链路状态路由协议的IP业务以用于经由广播来分发第一和第二控制消息,所述先应式优化链路状态路由协议适于实施多点中继。所述第一控制消息特别地包括若干消息,例如问候消息,包含近邻信息以及到所述近邻的链路的链路状态信息,并且所述第二控制消息特别地包括拓扑控制(TC)消息,所述拓扑控制消息包括与各网络节点所选择的多点中继选择器有关的信息。
所述网络节点还包括内部信息保存装置,该装置包括用于保存与近邻、链路状态和多点中继选择器有关的信息的储存库。各内部信息储存库适于被扩展以另外保存用于各近邻、近邻链路和多点中继选择器的资源相关信息。根据本发明,此外提供了共享信息储存库,其适于保存一般服务相关信息。具有路由协议的路由装置适于生成和处理扩展的第一控制消息以及扩展的第二控制消息,所述扩展的第一控制消息例如问候消息或具有类似功能的消息,还包括资源相关信息,所述扩展的第二控制消息,特别是TC消息或具有类似功能的消息,另外除服务相关信息之外还适于另外保存共享信息储存库的信息或其选定部分。
在一种特定实施方式中,第一扩展的内部信息储存库包括OLSR MPR选择器集合保存储存库,其为每个MPR选择器集合项(set entry)保存MPR选择器地址,所述MPR选择器地址具有多个资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组。可替换地或另外,第二扩展的内部信息储存库包括OLSR链路集合保存储存库,其为每个链路集合项保存本地接口地址、近邻接口地址和多个资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组。此外,第三扩展的内部信息储存库包括OLSR近邻集合保存储存库,其为每个近邻集合项保存近邻地址和多个资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组。更进一步,可以可选地提供的第四扩展的内部信息储存库包括OLSR 2-跳近邻集合保存储存库,其为每个2-跳近邻集合项保存2-跳近邻地址和多个2-跳近邻资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组。并非所有的内部信息储存库都是必需的,并且能够提供附加的内部信息储存库以用于例如保存3-跳近邻集合等。资源相关信息还可以采用其他形式,并非所有的资源相关信息都必须被提供,或者更进一步,附加的资源相关信息可以被包含在一个或多个内部信息储存库中。内部储存库还可以被实现为一个或多个公共储存库,包括一些或全部内部信息储存库。
共享信息储存库特别地包括保存属性的名称/值对的数据结构,其适于允许读写访问,并且所述属性适于通过所述控制消息而向网络节点传播/从网络节点传播。
路由装置特别地适于处理所述扩展的第一和第二控制消息。对于每个近邻地址,所述第一扩展控制消息适于封装近邻地址和多个资源ID、资源状态值元组,并且所述第二扩展控制消息适于通过插入共享信息储存库(例如表)的信息的全部或部分以及为每个MPR选择器地址插入多个资源ID和资源状态值对而被扩展。
网络节点,或者更特别地路由装置所支持的协议,有利地适于支持用于添加服务或功能的插件功能。扩展的信息储存库适于以只读信息的形式提供信息至插件,并且插件所生成的信息适于被写入共享信息储存库以用于通过所述第二控制消息来传播。附加的共享信息储存库适于经由指针来提供对插件的读/写访问。
共享信息储存库特别地由协议守护进程以及外部或者内部服务或插件所共享或为其所共用。最特别地,单个定时器被用于轮询多个服务或插件的状态信息。
在优选实施方式中,协议是跨层结构协议,其包括与物理层对接(interface)的介质访问控制层(MAC)并且被置于应用层之下,所述路由装置包括信息收集装置,所述信息收集装置适于收集信息和/或对较低及较高协议层执行测量,例如适于收集与介质访问控制层中的分组丢失有关的信息以及物理层中的链路质量相关信息。这使得传输层中拥塞控制的执行能够与网络层中的路由分开。更加特别地,所述协议包括在应用层和MAC层之间提供的子层,所述子层包括用于较高和较低层的接口以提供各层之间层特定信息的交换以及跨层通信(跨越各层的通信)。所述子层特别地包括路由子层,网络知识子层和MAC知识子层。路由装置,即由此所支持的路由协议,可以包括消息类型检测装置,并且路由装置适于通过实施MPR来实现未知类型消息的缺省转发。在一些实施方式中,路由装置所实施的协议另外还适于支持反应式模式以用于经由广播利用扩展的第二控制消息来传播消息或查询,所述消息或查询能够被响应。
最特别地,所述节点包括适于被提供于移动自组网络中的节点。
根据本发明,还提供了先应式优化链路状态路由协议,其适于实现多点中继以用于经由广播在网络(例如无线自组网络)中分发第一和第二控制消息。所述协议包括跨层结构。第一控制消息特别地包括问候消息或者适于包含扩充有(extended with)资源相关信息的近邻信息和链路状态信息的类似消息,所述第二控制消息包括拓扑控制-特别地所谓的TC-消息,其适于包含与各网络节点所选择的多点中继选择器有关的信息。所述第二控制消息被扩充有包含在共享信息保存装置中的信息和资源相关信息,所述共享信息保存装置包括为协议的守护进程和服务或插件所共用的储存库。路由协议还依赖于保存与近邻、链路状态和多点中继选择器有关的信息的内部信息保存装置或储存库,所述内部信息储存库被进一步扩展以保存用于各近邻、近邻链路和多点中继选择器的资源相关信息,并且扩展的第二控制消息适于由各MPR选择器来广播和重传。内部信息保存装置、共享信息保存储存库和消息可以如在本申请先前所描述的那样来构成。
特别地,路由协议适于通过针对每个近邻地址封装多个资源ID和资源状态值元组来生成第一扩展的控制消息,并且适于通过在第二控制消息中的首部信息之后插入共享信息表或储存库的信息的选定部分或全部并且将多个资源ID和资源状态值对添加到每个MPR选择器地址来生成第二控制消息。有利地,路由协议适于支持通过插件来添加新的服务和功能。向插件提供对扩展的内部信息的只读访问,并且另外还通过指针向插件提供对共享信息储存库的读/写访问,所述插件的信息适于被写入共享信息储存库并且通过所述第二控制消息而被传播。根据本发明,共享信息储存库由可以被实现为插件的附加服务、功能和协议守护进程所共享或为其所共用。在一种有利的实施方式中,路由协议适于实施单个定时器以用于轮询多个插件或服务的状态信息。如以上所论述的,路由协议是所谓的跨层结构,其中在应用层和MAC层之间提供了子层,所述子层优选地包括用于较高的和较低层的接口以提供各层之间层特定信息的交换以及跨层通信。所述子层优选地包括路由子层、网络知识子层和MAC知识子层,其中后两个子层可以说是包裹着(wrap)路由子层。特别地,路由协议适于提供消息类型检测并且适于通过MPR技术实施未知类型消息的缺省转发。另外它还可以,(除先应式地动作之外)支持反应式模式以用于经由广播利用扩展的第二控制消息来传播消息或查询。
本发明的优点是,能够以新的方式来提供服务而不是通过创建新的消息类型(扩展作为信息传播载体的TC消息),特别是为了减少控制消息的数目。特别地,控制消息的数目能够被显著地减少,这是因为来自不同服务的信息被捆绑到(bundle into)一个分组中。这样的捆绑机制还能够减少以字节来计的控制业务的量。在某些情况下,所需的服务的刷新间隔可以小于TC间隔,这可能需要减小TC间隔。此外,在XOLSR守护进程和其他服务之间提供了信息储存库,而不是使用专用表,这特别地降低了与定时器有关的复杂度。
归因于守护进程和附加服务之间的共享信息储存库,定时器机制将被简化,这是因为能够由单个定时器来轮询多个服务的状态信息,这是非常有利的。同样有利的是,减少了复制,这是因为例如每个插件或服务可以被提供有信息传播能力。
附图简述
在下文中将参考附图,以非限制性方式对本发明进行进一步描述,在所述附图中:
图1非常示意性地图示出根据本发明的扩展的OLSR协议(XOLSR)的跨层设计,
图2示意性地图示出根据本发明的在支持XOLSR的节点的路由装置中所提供的扩展和共享信息储存库,
图3示意性地图示出根据本发明的用于MPR选择器集合的扩展的第一内部信息储存库,
图4示意性地图示出根据本发明的用于扩展的OLSR链路集合的扩展的第二信息储存库,
图5示意性地图示出根据本发明的用于扩展的OLSR近邻的扩展的第三内部信息储存库,
图6示意性地图示出根据本发明的共享信息储存库的结构和格式,
图7A、7B分别示意性地图示出传统的和根据本发明扩展的第一控制消息(问候消息)的格式,
图8A、8B分别示意性地图示出传统的和根据本发明扩展的第二控制消息(TC)的格式,
图9A示出现有技术OLSR守护进程的状态,
图9B示出根据本发明的XOLSR守护进程,并且
图10非常示意性地图示出根据本发明的扩展的OLSR协议(XOLSR)的控制流。
详细说明
根据本发明,提出了可扩展的优化链路状态路由协议(在下文中将被表示为XOLSR)以及网络节点,即包括支持这种协议的路由装置的任何网络节点。参见图1,XOLSR通过实际上在应用层、网络层和MAC层之间应用跨层设计来扩展如以上所论述的现有OLSR设计原理,图1示出应用层1和MAC层3,在其之间实施XOLSR 2,其中XOLSR 2包括网络知识子层21、路由子层22和MAC知识子层23,如下将对其进行进一步论述。与QOLSR类似,XOLSR扩展了标准OLSR消息和内部表以支持信息传播。然而,XOLSR的信息储存库是一般的而不限于如QOLSR情形中的QoS度量(metrics),此外没有必要改变XOLSR守护进程中的任何代码来添加定制包(custompackage)或功能,并且用户能够根据其要求自由地实现XOLSR守护进程插件,以下将对其进行更全面地论述。
除此之外,XOLSR在所有层之间提供了更好的跨层设计。此外,根据共享信息储存库,XOLSR提供灵活的路由策略,所述路由策略能够很容易适应网络状况。
通过所提出的跨层设计(参见图1),XOLSR考虑到借助路由装置所包括的收集和测量装置或与路由装置相关联的收集和测量装置来通过测量从较低的协议层和较高的协议层这二者收集信息。例如,可以收集MAC层中的分组损失率以及物理层中的链路质量,由此例如实现分别在传输层中执行拥塞控制而在网络层中执行路由。然而,它确实需要来自MAC层和物理层的支持。此外,它实现对关于节点容量以及节点所运行的服务的信息的收集(所述信息能够被用在故障管理和路由优化中)并且它接受出于策略协作、自主配置、故障检测、资源发现和监视的目的而从应用层传送的信息。
在图1中所描述的跨层设计中,在任何层之间没有真实的集成,而是添加了用于较高层和较低层的接口以增强跨层通信以及与其他层共享层特定信息。可以说网络知识子层21和MAC知识子层23的作用就像路由子层22的包装。采用这样的方式来保持已制定层的设计,但是除此之外,能够实现跨层功能。通常,XOLSR基于OLSR并且通常在进行尽可能少的改变的情况下占有其所有特征,但是它以最有利的方式扩展了OLSR,从而使得上述一个或多个目的得以实现。
图2示意性地图示出XOLSR中的两个通信的信息储存库集合,每个都包括内部扩展的信息储存库231、232、233,而且还提供了优选地但并非必需的与扩展的2-跳近邻有关的各另外的扩展的信息储存库(未示出)。除此之外,其中图示出相应的共享信息储存库4。通常,在XOLSR中存在两种类型的数据:链路状态和节点状态。链路状态被加到链路集合、MPR集合和MPR选择器集合中,而节点状态被加到近邻集合和2-跳近邻集合中。应该注意到,OLSR的现有内部表已经被扩展而不是包含到例如共享信息储存库中。由此,使得XOLSR代替OLSR所需的改变的数量能够保持较低。
扩展的内部储存库或表使用一般链路[属性:值]对。因此,XOLSR定义了针对为OLSR所定义的现有信息储存库的多个扩展,以便特别兼顾在信息储存库内管理更一般的信息。如以上所提及的,优选地扩展四个信息储存库并且增加了新的共享信息储存库4。
图3示意性地图示出包括扩展的OLSR MPR选择器集合的扩展的第一内部信息储存库231。与包含MPR选择器地址和MPR选择器有效时间的原始或已知的OLSR MPR选择器集合相比,该集合被扩展以使得就每个集合项而言存在MPR选择器地址,其具有多个资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组,而不是就每个集合项而言有单个MPR选择器地址/MPR选择器有效时间对,如在图中能够看到的。
图4示出扩展的第二信息保存储存库232,其保存扩展的OLSR链路集合信息。与原始或传统的OLSR链路集合相比,该集合被扩展以使得每个集合项包括L_local_iface_addr、L_neighbour_iface_addr以及多个资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组而不是单个L_SYM_time、L_ASYM_time和L_time三元组。
图5示出扩展的第三内部信息储存库233,其保存扩展的OLSR近邻信息。与传统的近邻集合相比,每个集合项包括近邻地址和多个资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组而不是近邻地址、近邻状态和近邻意愿三元组。最后,未示出,可以提供第四扩展的内部信息储存库,其包括扩展的2-跳近邻集合,该集合与扩展的近邻集合相同,除了以2-跳近邻来代替近邻。一般地说,近邻集合和2-跳近邻集合是通过向相应的表添加节点状态信息来扩展的,从而提供了扩展表。MPR选择器集合和链路集合是通过使用一般链路、属性值对将链路状态信息加到对应表中来扩展的。
如以上所提及的,另外增加了新的信息储存库4以提供公共存储区,所述公共存储区用于第一和第二控制消息所传送的一般信息。特别地,第一控制消息包括扩展的问候消息,而第二控制消息包括扩展的TC消息。
图6示意性地图示出共享信息储存库4的格式。共享信息储存库4是完全新的数据结构,其提供用于对属性的名称/值对的读/写访问的区域。这些属性能够通过使用第一和第二控制消息来传播。这实际上例如允许插件开发者在不是必须创建新的专有或专用消息类型的情况下向XOLSR路由添加附加信息且同时仍提供守护进程中的稳定性。以下将对插件体系结构进行进一步论述。在共享信息储存库中存储的新服务所收集的信息的例子可以例如是功率/能量信息或通常诸如此类的任何其他期望信息。
在有利的实施方式中,第一控制消息基于被扩展的所谓的问候消息,并且第二控制消息优选地包括所谓的拓扑控制-TC消息,其被扩展成使得将在网络(例如移动无线自组网络)内支持一般信息的传播。
图7A示出传统的或原始OLSR问候消息的格式,而图7B示出根据本发明的扩展的OLSR(这里被表示为XOLSR)问候消息。在扩展的问候消息中,对于每个近邻地址,近邻地址和多个资源ID、资源状态值元组被封装。根据本发明的扩展的问候消息具有与传统的OLSR问候消息中相同的一些字段,例如保留、Htime、意愿等。用于XOLSR中的扩展的问候消息使用(资源ID,资源值)属性-值对而不是诸如带宽之类的特定属性。
在OLSR中,问候消息的主要任务是近邻感测和链路状态感测。根据本发明,XOLSR协议,除了感测传统的链路状态之外,节点状态信息例如功率状态和MAC/物理层信息被交换。其一个目的是使邻近节点能够根据节点的状态信息来预测节点故障。扩展的问候消息的移交过程对应于OLSR中所实施的移交过程。在XOLSR中,近邻信息是从扩展的近邻集合中读取的。当在节点接收到问候消息时,节点更新与发送节点相对应的近邻信息。特别地,使用与在OLSR和QOLSR中所使用的算法相对应的算法。除此之外,在XOLSR中,提供了根据资源(ID,值)在先前所提及的近邻集合、2-跳近邻集合和MPR选择器集合和共享储存库信息集合中添加和更新状态信息。
图8A示出原始或传统的OLSR TC消息格式,并且图8B示出根据本发明的扩展的OLSR TC消息。原始TC消息在以下方面被扩展:完全的共享信息储存库表或其部分被引入在首部信息之后。此外,该MPR选择器地址项均由MPR选择器地址和多个资源ID、资源状态值对来代替。TC消息被扩展以携带一般信息,并且例如它由网络中的节点发送以宣告它的状态信息。扩展的MPR选择器集合是信息类型的一部分,如在消息格式中所示,并且除此之外,还定义了一般信息块。在OLSR中,守护进程读取MPR选择器集合并且生成TC消息。在XOLSR中,如以上所论述的那样,除MPR选择器集合之外,共享信息储存库中的全部或部分信息被添加到TC包中。特别地,能够由用户指定例如在XOLSR的配置中什么信息来自共享信息储存库或者什么信息应该被广播。扩展的TC消息由MPR广播并重传以便在整个网络散播信息。当节点接收到扩展的TC消息时,它更新其信息储存库(包括拓扑集合、链路集合和共享储存库集合),即内部信息储存库和共享信息储存库。
图9A示意性地图示出OLSR守护进程,而图9B示出XOLSR守护进程40,包括具有用于保存登记的套接字411的装置的套接字剖析器(parser)41、具有剖析(parse)功能421的消息剖析器42、具有定时器431的调度器43以及消息生成装置432和消息转发装置433,除此之外内部信息储存库44如以上所论述的那样包括例如扩展的近邻集合信息储存库441、扩展的链路集合信息储存库442、扩展的MPR集合储存库443和共享储存库集合信息储存库444,如以上所更加全面地论述的那样。还可以包括扩展的2-跳近邻集合储存库(未示出)。
如以下能够从图10看到的,插件50与XOLSR守护进程40紧密地挂钩(hook)。插件50收集信息并将信息写在XOLSR守护进程40中的信息储存库中,如以上所论述的那样,并且所述信息将通过扩展的TC消息来传播。在这点上,在XOLSR中实施的插件采用与例如在Andreas Tonnesen等人的“the UniK-OLSR plugin library”OLSR Interop & Workshop 2004,SanDiego,2004年8月6-7日中所描述的OLSR中的插件类似的方式。然而,以下将简要地论述一些不同。通常XOLSR插件设计的效率相比于已知的插件设计被提高。首先,插件无需具有任何内部表,但作为代替,它与XOLSR守护进程内部的信息储存库相互作用,对于MPR选择器、近邻、2-跳近邻和链路集合储存库是只读的。其目的是保证XOLSR基本路由功能的稳定性。然而,读/写访问是经由与共享信息储存库表444相关的指针来提供的。
此外,所述插件不生成任何消息,但是插件所生成的信息在由此通过TC消息来传播时会被写到信息储存库中。此外,XOLSR中的插件没有登记消息剖析器,这是因为它不具有任何专用消息。
参考图10所描述的缺省转发算法考虑到转发未知类型的XOLSR消息。这意味着即使仅网络中的节点子集实际上知道解释某些消息类型,所有节点也会根据MPR机制来转发它们。
图10是描述XOLSR的高级控制流的示意性流程图。它基于扩展的OLSR算法。该处理包括,就所涉及的扩展的第一控制(问候)消息而言,根据消息中所包含的资源(ID,值)对来更新近邻集合、2-跳近邻集合、MPR选择器集合的一般信息和共享信息储存库信息。
就所涉及的扩展的第二控制消息(TC)而言,该处理包括额外的步骤:如以上所论述的那样将共享信息储存库表信息添加到扩展的第二控制消息中,以及添加在上文中论述的更多的一般MPR选择器集合元组。因此,该高级控制流包括以下步骤:在节点中接收到属于消息的分组时,100,对消息进行剖析,101,检查消息是否是XOLSR消息,102,这能够以不同的方式来完成,例如通过确定是否包含附加信息。如果不是这样,则使用MPR来实施缺省消息转发,102A。另一方面,如果确定了消息是XOLSR消息,则确定其是否是扩展的第一控制(问候)消息,103。如果是,则它继续进行扩展的问候消息处理103A,如以上所论述的那样。如果确定了消息不是扩展的问候消息,则确定其是否是扩展的第一(TC)控制消息,104。如果是,则它继续进行扩展的TC消息处理,104A,如以上所论述的那样,并且如果否,则记录并丢弃一个或多个消息,105。
在本发明所提出的路由协议XOLSR中,近邻感测与例如QOLSR相比在以下方面扩展了功能,链路度量更加灵活并且基于一般的数据结构。除此之外,与邻近节点交换节点状态。除了近邻感测、链路状态信息的收集之外,插件可以例如另外被用于通过测量来收集应用层和物理层信息。这样的信息还会被写到共享信息储存库中并且通过扩展的TC消息来传播。因此,拓扑发现传播被扩展或增强以在整个网络中散播信息。由守护进程对共享信息储存库进行轮询以便除去废弃的状态。
根据本发明,因此能够通过编写插件来将新的服务和功能例如添加到XOLSR中并且无需改变XOLSR守护进程中的任何代码。而且它还允许应用定义它们自己的事件和事件处理程序。能够根据XOLSR的配置来动态地加载插件。
通常XOLSR提供基本链路状态路由功能并且通过发送周期性的TC消息来收集拓扑信息。因为XOLSR使用所收集的信息来提供最优路由算法,所以路由变得很灵活。在例如OLSR中,由OLSR本身来确定路径,并且路径计算算法本身是严格的(rigid)并且仅仅最短路径优先算法适合。相反在XOLSR中,允许应用或网络管理员根据XOLSR所保存的信息来定义它们自己的路由或计算策略。最短路径优先可以担当缺省路由算法。当例如延迟信息可用时,作为替代XOLSR可以提供例如最小延迟优先路径功能。在此基础上,QoS路由变得非常灵活。路由协议能够对XOLSR网络中的分组进行区别对待,并且利用不同的QoS策略对其进行路由,例如最大带宽优先或最短延迟优先等。
因为在XOLSR中保持了基本拓扑发现和维护机制,所以XOLSR与现有OLSR和QOLSR协议兼容,这是有利的。用户或网络管理员可以实施优化扩散来向知道如何处理这样的消息的所有节点广播特定信息,所述信息可以与路由有关或者无关。需要广播/多播数据的服务能够将数据封装到TC消息中,这是非常有利的。特别地,可以从节点级收集信息(包括节点属性,例如节点功能,如网关或接入点,节点容量)的插件形成网络知识子层,以及操作来收集较低层信息(例如信号强度)的插件可以形成MAC知识子层。
在有利的实施方式中,就配置而言存在着两级。首先,寻找希望通过协商来配置的节点。然后将使用XOLSR来传播配置信息。必要时这样的配置信息将被传播。
XOLSR还能够被用于故障/失效报告。协商发起者例如可以指定哪些节点管理故障报告。当存在这样的故障时,故障/失效信息将被传播。故障报告的间隔是可变的。在一个实施例中,在与TC刷新间隔的时间相对应的时段期间报告故障统计。当网络中存在少数的故障事件时,还可以在存在故障或改变时进行报告。应该注意到,例如OLSR仅仅传播现有链路信息(在MPR选择器集合内)并且故障信息不能被包含在内。
在特定实施例中,XOLSR支持以两种方式(即先应式地和被动地)来实施资源发现。在先应式模式中,节点通过将这种信息插入到扩展的TC消息中来广播其服务和属性,而在反应式模式中,XOLSR利用扩展的TC消息来向每个节点传播查询,并且节点可以对查询进行响应。因此,先应式和反应式模式这二者都可以被支持,尽管在一些实施例中仅支持先应式节点。
很显然,本发明不限于特别说明的实施例,而是能够在所附权利要求的范围内以多种方式进行改变。
Claims (29)
1.一种网络节点,适于被安排在移动无线网络中并且包括用于路由IP业务的路由装置和内部信息保存装置,所述路由装置支持先应式优化链路状态路由协议以便经由广播来分发第一控制消息和第二控制消息,所述先应式优化链路状态路由协议适于实施多点中继,所述第一控制消息包括含有近邻信息和用于所述近邻的链路状态信息的消息,并且所述第二控制消息包括含有与各网络节点所选择的多点中继选择器有关的信息的拓扑控制消息,所述内部信息保存装置包括用于保存与近邻、链路状态和多点中继选择器有关的信息的储存库,
其特征在于:
各内部信息储存库(231,232,233)被扩展并且适于另外保存用于各近邻、近邻链路和多点中继选择器的资源相关信息,
并且其还包括适于保存一般服务相关信息的共享信息储存库(4),并且其适于生成和处理扩展的第一控制消息和扩展的第二控制消息,所述扩展的第一控制消息还包括资源相关信息,所述扩展的第二控制消息适于另外保存资源相关信息以及共享信息储存库(4)的信息或其部分。
2.根据权利要求1所述的网络节点,
其特征在于:
第一扩展的内部信息储存库包括OLSR MPR选择器集合保存储存库(231),其保存MPR选择器集合项和对应的MPR选择器地址,其中就每个MPR选择器地址而言有多个资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组。
3.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
第二扩展的内部信息储存库包括OLSR链路集合保存储存库(232),其为每个链路集合项保存本地接口地址、近邻接口地址和多个资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组。
4.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
第三扩展的内部信息储存库包括OLSR近邻集合保存储存库(233),其为每个近邻集合项保存近邻地址和多个资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组。
5.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
第四扩展的内部信息储存库包括OLSR 2-跳近邻集合保存储存库,其为每个2-跳近邻集合项保存2-跳近邻地址和多个2-跳近邻资源ID、资源状态值、资源有效时间三元组。
6.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
共享信息储存库(4)包括保存属性的名称/值对的数据结构,其适于允许读写访问,并且所述属性适于通过所述第一和第二控制消息而向节点传播/从节点传播。
7.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
所述路由装置适于处理所述扩展的第一控制消息和扩展的第二控制消息,对于每个近邻地址,所述扩展的第一控制消息适于封装近邻地址和多个资源ID、资源状态值元组,并且所述扩展的第二控制消息适于通过插入共享信息储存库(4)的信息的全部或部分以及为每个MPR选择器地址插入多个资源ID和资源状态值对而被扩展。
8.根据权利要求7所述的网络节点,其特征在于,共享信息储存库(4)为表。
9.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
其适于支持用于添加服务或功能的插件功能,并且扩展的信息储存库适于以只读信息的形式提供信息至插件,所述扩展的信息储存库适于提供插件所生成的写访问信息以通过所述第二控制消息进行传播,并且附加的、共享的信息储存库(4)适于经由指针来提供对插件的读/写访问。
10.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
共享信息储存库(4)由协议守护进程和外部或者内部服务、或协议守护进程和插件所共享或所共用。
11.根据权利要求10所述的网络节点,
其特征在于:
其适于使用单个定时器来轮询多个服务或插件的状态信息。
12.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
所述协议是跨层结构协议,其包括与物理层对接的介质访问控制层MAC并且被置于应用层之下,所述路由装置包括信息收集装置,所述信息收集装置适于收集与介质访问控制层MAC中的分组丢失有关的信息以及物理层中的链路质量相关信息和/或对较低及较高协议层执行测量,从而使得传输层中的拥塞控制能够与网络层中的路由分开。
13.根据权利要求12所述的网络节点,
其特征在于:
所述协议包括在应用层和MAC层之间提供的子层,所述子层包括用于较高和较低层的接口以提供各层之间层信息的交换以及跨层通信。
14.根据权利要求13所述的网络节点,
其特征在于:
所述子层包括路由子层、网络知识子层和MAC知识子层。
15.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:所述路由装置包括消息类型检测装置,并且所述路由装置适于通过使用MPR来实施未知类型消息的缺省转发。
16.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
其包括移动自组网络的节点。
17.根据权利要求1或2所述的网络节点,
其特征在于:
路由装置所实施的协议此外还适于支持反应式模式以用于经由广播利用扩展的第二控制消息来传播消息或查询。
18.根据权利要求17所述的网络节点,其特征在于,所述扩展的第二控制消息是TC消息。
19.一种使用实施多点中继MPR的先应式优化链路状态路由协议在移动自组网络中路由IP分组以便使用广播来分发第一控制消息和第二控制消息从而周期性地在节点之间交换拓扑信息的方法,由此每个节点选择一组近邻作为多点中继,所述第一控制消息包括含有近邻信息和近邻链路状态信息的消息,并且所述第二控制消息包括含有与各网络节点所选择的多点中继MPR选择器有关的信息的拓扑控制消息,
其特征在于,
进一步包括以下步骤:
-对保存关于节点的MPR选择器集合的信息的第一内部信息保存储存库进行扩展以便还保存所述集合的各MPR选择器的资源相关信息,
-对保存链路地址信息的第二内部信息保存储存库保存装置进行扩展以便还保存各链路的资源相关信息,
-对保存近邻地址和状态信息的第三内部信息保存储存库进行扩展以具有邻近资源相关信息,
-对保存2-跳近邻地址和状态信息的第四内部信息保存储存库进行扩展以具有2-跳近邻资源相关信息,
-提供为协议守护进程和一个或多个服务、或协议守护进程和插件所共用的共享信息保存储存库,
-生成并扩展第一控制消息,具有资源相关信息并包括属性值对,
-生成并扩展第二控制消息,具有共享信息储存库中的信息的全部或选定部分以及与MPR选择器有关的资源相关信息,
-分发第一控制消息和第二控制消息。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,第一控制消息是问候消息,第二控制消息是TC消息。
21.根据权利要求19所述的方法,
其特征在于,包括以下步骤:
当从发送节点接收到扩展的第一控制消息时,在接收节点中:
-更新发送节点的近邻信息;
-根据资源对来在内部信息储存库和共享信息储存库中添加资源和/或状态信息并且对其进行更新。
22.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,扩展的第一控制消息是问候消息。
23.根据权利要求19或21所述的方法,
其特征在于,包括以下步骤:
当从发送节点接收到扩展的第二控制消息时,在接收节点中:
-通过更新内部信息储存库和共享信息储存库中的拓扑和链路相关信息来执行第二扩展的控制消息处理,
-经由MPR在整个网络中广播和重传扩展的第二控制消息。
24.根据权利要求23所述的方法,其特征在于,扩展的第二控制消息是TC消息。
25.根据权利要求23所述的方法,
其特征在于,包括以下步骤:
通过以下步骤实现插件来添加新服务或功能:
-向插件提供对内部扩展的信息储存库的信息的只读访问,
-使用内部信息储存库的信息来生成插件信息,
-向插件提供指向共享信息储存库的指针,
-向插件提供对共享信息储存库的读和写访问,
-通过扩展的第二控制消息来在网络中传播插件的信息。
26.根据权利要求23所述的方法,
其特征在于,包括以下步骤:
-接收分组消息;
-对分组消息进行剖析;
-检查其是否是扩展的控制分组消息;如果否,则通过实施MPR来实施缺省消息转发;
-如果是,则检查扩展的控制消息是否是扩展的第一控制消息,如果是,则执行扩展的第一控制消息处理,如果否,则检查其是否是扩展的第二控制消息;如果是,
-则执行扩展的第二控制消息处理,如果否,则记录并丢弃一个或多个消息。
27.根据权利要求26所述的方法,其特征在于,扩展的第一控制消息是问候消息,扩展的第二控制消息是TC消息。
28.根据权利要求19或21所述的方法,
其特征在于:
其支持反应式节点,包括:
-传播扩展的第二控制消息到每个节点以提供查询,其中所述查询能够被响应。
29.根据权利要求28所述的方法,其特征在于,扩展的第二控制消息是TC消息。
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