CN101917292A

CN101917292A - 一种具有自适应管理机制的服务覆盖网络系统

Info

Publication number: CN101917292A
Application number: CN 201010253833
Authority: CN
Inventors: 刘奇; 赵问道; 何浩
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2010-12-15

Abstract

本发明公开了一种具有自适应管理机制的服务覆盖网络系统，它包括：信息存储器、触发器、方案生成器、覆盖方案决定管理点、覆盖方案执行管理点和方案存储器。本发明主要针对覆盖网络变化时的自适应管理能力，研究一种基于服务覆盖网络系统的自适应管理机制，这种自适应管理机制能控制覆盖网络的创建、终止和对网络变化的自适应能力；同时可根据用户、网络和服务提供者的具体情况而动态产生控制管理方案。

Description

一种具有自适应管理机制的服务覆盖网络系统

技术领域

本发明涉及覆盖网络技术领域，尤其涉及一种具有自适应管理机制的服务覆盖网络系统。

技术背景

覆盖网络由于较好的可扩展性和提供新服务的能力而得到越来越广泛的应用。但由于覆盖网络是建立在其它网络之上，经由虚拟链路连接的一系列节点而建立起来的，而每条虚拟链路可能由多条物理链路组成。因此它虽然具有上述的优点，但随着携带信息量的持续增长，会产生过载的现象，并消耗网络的资源。另外，覆盖网络通常是独立设计并使用各自独立的路由机制，由于受底层网络瓶颈的限制，各覆盖网络之间会相互影响，从而降低了它们的性能。因此，一种良好的覆盖网络管理机制在保证网络性能上是十分重要的。

作为环境网络综合项目ANIP(Ambient Networks Integrated Pro.ject)的一部分，覆盖网络SMART(Smart MultimediA Routing and Transport)是一种为了优化媒体分发服务而建立，它通过对网络信息控制和资源位置来拥有更多的关于拓扑和网络属性的知识以达到优化媒体分发服务的目的，它支持内容分送模型包括单播和多播等功能。在覆盖网络SMART中，针对每种不同的媒体分发服务或服务群构建一个具体服务覆盖网络SSON(Service Specific OverlayNetwork)，定制特定的网络服务(如媒体模式、网络响应、网络消耗)。服务覆盖网络SSON是由一组虚拟节点和链路组成的虚拟网络，包括媒体端口MP(MediaPorts)的网络边缘实体，因此在通信路径上，提供了可调整内容及服务的弹性特性(如缓存，自适应性和同步性)。

覆盖节点是由实现网络所需功能所必须的物理网络节点构成。它由控制方案和用户方案组成。控制方案负责创建、路由、终止服务覆盖网络SSON及自适应其变化而产生相应的控制方案；用户方案通过覆盖支持层从网络收到数据包，并且在覆盖层进行信息的传递。覆盖节点根据各自的功能，在网络中执行媒体客户MC(MediaClient)，媒体源MS(MediaSource)或者媒体端口MP的功能。媒体端口MP是具体的网络边缘成分，它提供媒体会话功能：包括具体路由内容、聪明的缓存机制和自适应性。另外，MP、MC和MS被控制方案所控制，覆盖控制方案限定继承一个媒体端口目录服务MPDS(MediaPorts Directory Service)来保持关于可用媒体端口MP的信息，例如位置、负载和支出。

然而，覆盖网络仅是对服务覆盖网络SSON的基于数据流的媒体路由方案进行相应的管理，而未能形成具体的结构，因此不能根据用户请求的更改而形成具体的服务覆盖网络SSON的构建与管理，也不能动态地实现适应用户要求的功能。本发明所提出的机制既是针对这个不足。

首先，覆盖控制方案由覆盖方案执行管理点EMP(Enforcement ManagementPoint)所替代。其目标是控制节点的资源和功能，执行基于网络信息变化的配置变化，并根据网络变化信息来动态地生成管理方案。其次，在每个区域设置一个覆盖方案决定管理点DMP(Decision Management Point)，其功能是为实现创建、终止服务覆盖网络SSON及自适应其网络变化作一恰当的决定。最后，COPS协议用来在覆盖方案执行管理点EMP和覆盖方案决定管理点DMP之间交换两者的方案目标。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有自适应管理机制的服务覆盖网络系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有自适应管理机制的服务覆盖网络系统，它包括：信息存储器、触发器、方案生成器、覆盖方案决定管理点、覆盖方案执行管理点和方案存储器。其中，信息存储器、方案生成器、覆盖方案决定管理点、覆盖方案执行管理点分别与触发器相连，信息存储器、方案生成器、覆盖方案决定管理点和覆盖方案执行管理点依次串联，方案存储器与覆盖方案决定管理点相连。

进一步地，所述覆盖方案执行管理点包括覆盖方案管理代理PMA、方案执行代理PEA、资源接口代理RIA和监测代理MA。所述方案执行代理PEA、资源接口代理RIA和监测代理MA分别与覆盖方案管理代理PMA相连，方案执行代理PEA和资源接口代理RIA相连。

本发明的有益效果是：本发明主要针对覆盖网络变化时的自适应管理能力，研究一种基于服务覆盖网络系统的自适应管理机制，这种自适应管理机制能控制覆盖网络的创建、终止和对网络变化的自适应能力；同时可根据用户、网络和服务提供者的具体情况而动态产生控制管理方案。

附图说明

图1是覆盖网络自组织策略体系结构框图；

图2是覆盖方案决定管理点DMP结构框图；

图3是覆盖方案执行管理点EMP结构框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明具有自适应管理机制的服务覆盖网络系统包括：信息存储器、触发器、方案生成器、覆盖方案决定管理点、覆盖方案执行管理点和方案存储器。其中，信息存储器、方案生成器、覆盖方案决定管理点、覆盖方案执行管理点分别与触发器相连，信息存储器、方案生成器、覆盖方案决定管理点和覆盖方案执行管理点依次串联，方案存储器与覆盖方案决定管理点相连。

本发明的核心是方案生成器PG(Police Generator)、覆盖方案决定管理点DMP(Decision Management Point)和覆盖方案执行管理点EMP(EnforcementManagement Point)。

覆盖方案执行管理点EMP在自适应管理方案决定时提供执行的节点，而决定方案则在覆盖方案决定管理点DMP中完成。覆盖方案决定管理点DMP从方案生成器PG中收到方案，对其进行评估并将它们适时地发送出去。覆盖方案执行管理点EMP向覆盖方案决定管理点DMP请求决定并且对其进行执行。对于网络信息内容的任何改变，自适应的过程由第一个产生的方案所触发，来适应新的信息要求，然后根据以往经验所产生的调度方法来实现方案的动态性。

在这个体系结构中，必须对多个信息源之间的内容进行区分，例如用户信息、服务提供者信息及网络提供者信息等。所有这些形式的信息内容必须在建立系统时进行考虑。假设所需的信息已经在网络的存储空间中获得，并将其传给方案生成器PG。方案生成器PG产生不同类型的方案，例如用户方案、应用方案、服务提供方案、网络提供方案和个体服务方案。任何围绕着服务覆盖网络SSON的改变都会引起一个自适应的过程，并产生一个新的动态管理方案。这个方案调度到覆盖方案决定管理点DMP以生成决定方案，并分发到合适的覆盖方案执行管理点EMP进行执行。

另外，本发明所述的管理机制提供方案存储器以保存所有的为每个服务覆盖网络SSON所产生的方案。它也保存着其它关联着的有效管理方法的信息，可能包括服务覆盖网络SSON的构建等等内容，媒体端口目录服务MPDS对所有可用的媒体端口MP和它们的容量，用户注册信息和账户信息进行列表。

信息存储器存储网络提供者拥有的信息、服务提供者拥有的信息和用户拥有的信息，为方案生成器提供各类信息，并可作为触发器的触发条件。

因为每个覆盖节点可能同时成为许多服务覆盖网络SSON的一部分，因此方案以群体的方式进行组织，每个群代表不同的服务覆盖网络SSON，这样可以增强系统的扩展性及减少管理的支出，并可实现在一个给定的服务覆盖网络SSON中节点数量尽量少这一目标。以上是系统的基本组织结构情况，下面具体描述每一部分的组成及其工作过程。

1.方案生成器PG组成及其功能

方案生成器负责构建适合性能(如低的覆盖路径延迟或者具体的覆盖路径带宽)要求和媒体端口MP容量(如媒体端口MP的缓存空间至少要300M等)的网络拓扑。搜索符合QoS限制的最佳路径。针对可用的配置实现一组可用的QoS参数，这些参数(例如链路损耗、延迟、抖动、带宽等)是根据网络可用信息或使用现有的测量技术来进行考虑的。为了完成最佳路径发现过程，允许网络之间进行交互式的信息分发，直到媒体数据的成功传送。

方案生成器包括各种所需的媒体端口MP。媒体端口MP必须进行细致地选择，它的位置应尽可能地接近源与接收端之间的最短路径。为此，或者是为合适的媒体端口MP搜索最佳路径，或者为从源到媒体端口MP再到接收端之间所选的最佳路径选择合适的媒体端口MP。但前者不能保证在源与目的之间发现合适的媒体端口MP，为了避免这个问题，需要重复地扩展搜索变量并多次搜索，这就明显增加了发现最佳路径的时间并消耗了更多的资源。后者允许为最佳路径进行平行的搜索，可以减少管理的支出，但不能保证选择源与接收端之间最短路径最接近的媒体端口MP。本发明采取的方式为通过从地理上最接近接收端的媒体端口目录服务MPDS中随机地选择一个媒体端口MP。作为地理接近的节点就希望它们之间有较少的跳数，因此本发明采用后者的方法。

一旦方案生成器发现了最佳路径，它将构建一个连接矩阵来表示服务覆盖网络SSON的拓扑并将它发送到管理代理，然后到达方案生成器PG。方案生成器PG产生方案来构建或自适应服务覆盖网络SSON的变化，并将方案传递到管理代理。

2.覆盖方案决定管理点DMP组成及其功能

覆盖方案决定管理点DMP的主要功能是创建、终止服务覆盖网络SSON及管理控制服务覆盖网络SSON的自适应变化而作相应的管理变化。为了实时了解服务覆盖网络SSON的动态行为，以各种不同的代理方案结合在一起实现覆盖方案决定管理点DMP的功能。如图2所示。覆盖方案决定管理点DMP由管理代理DMPMA(Management Agent)，覆盖网络冲突解决代理OCRA(Overlay ConflictResolution Agent)和通信代理CA(Communication Agent)所构成。

管理代理从方案管理器PG中收到方案，对其进行分析并做出恰当的决定。它为每个服务覆盖网络SSON和每个数据流设置一个单独的地址ID。当需要时就可以进行独自的数据流路由，例如完成所需的QoS等。为了创建或适应一个服务覆盖网络SSON，它发送地址ID和服务覆盖网络SSON的性能要求和媒体端口MP容量要求到方案管理器PG。

冲突解决代理OCRA收到从管理代理处产生的方案后，对前面可能发生的任何冲突进行检查。以确保新的方案能够解决前面的冲突，并且不会产生负面的影响。如果发现冲突，将会拒绝这个方案并且引发新的服务覆盖网络SSON自适应过程。如果没有发现冲突，管理代理或者从通信代理CA发送方案到合适的覆盖方案执行管理点EMP以执行其功能，或者将其存放到方案存储器中，以便需要时使用。通信代理CA负责发送方案到合适的覆盖方案执行管理点EMP中去，或从覆盖方案执行管理点EMP中收到所需的方案目标。

3.覆盖方案执行管理点EMP组成及其功能

如图3所示，覆盖方案执行管理点EMP由覆盖方案管理代理PMA，方案执行代理PEA，资源接口代理RLA，监测代理MA四部分组成，其功能是确保节点执行管理方案。

3.1覆盖方案管理代理PMA(Overlay Policy Management Agent)

覆盖方案管理代理PMA从覆盖方案决定管理点DMP中接收到要被执行的方案，并将其发送来请求一个决定。它也从监测代理(Monitoring Agent)收到通知和相对应的事件。一旦收到一个新的方案，PMA对它进行分析并确定适当的动作。如果它是一个决定，将它发送到方案执行代理PEA(policy enforcementagent)处，PEA再决定是否有方案要被执行。如果它是一个适当的事件，它构建一个适当的方案并与覆盖方案决定管理点DMP进行通信从而得到决定。

3.2方案执行代理PEA(Policy Enforcement Agent)

方案执行代理PEA负责执行或移除在覆盖节点上的管理方案。它收到并且分析从MA中得到的决定方案。在资源接口代理RLA(RAESOURCE Interface Agent)的帮助下，在适当的覆盖节点上执行决定方案。并发送一个执行是否成功的报告到MA。

3.3资源接口代理RIA(Resource Interface Agent)

资源接口代理RLA代表覆盖方案执行管理点EMP和覆盖节点之间的接口。因此它与相对应的网络成分进行通信来执行方案。例如，它与覆盖服务层OSL(Overlay Service Layer)进行通信来更新覆盖路由表入口，与媒体端口MP部分进行通信来保存或释放它的资源。

3.4监测代理MA(Monitoring Agent)

监测代理根据要求被放置在系统的不同层。每个监测代理MA负责监测它所在层的情况并向位于覆盖方案执行管理点EMP中的主监测代理报告情况，因此监测代理MA能够监测可用的资源和能力。例如，监测代理MA在网络层可检测覆盖节点到邻居节点的连接情况等。监测代理MA也监测覆盖节点的功能和媒体端口MP，无论何时当它检测到网络某处的功能下降时，将产生一个适当的事件将这一情况发送到监测代理MA。

本发明提供了一种基于网络信息变化时具有可扩展性的覆盖网络自适应管理的体系结构。它可以构建，终止根据具体服务要求构建的专有服务覆盖网络SSON，并可自适应SSON网络的变化，根据SSON中的用户、网络和服务提供者的信息变化生成自适应管理方案，根据具体的需要执行该方案。它既提高了覆盖网络的可扩展性，同时也可动态地生成具有较高的效率和有效性的网络管理方案。

Claims

1.一种具有自适应管理机制的服务覆盖网络系统，其特征在于，它包括：信息存储器、触发器、方案生成器、覆盖方案决定管理点、覆盖方案执行管理点和方案存储器。其中，所述信息存储器、方案生成器、覆盖方案决定管理点、覆盖方案执行管理点分别与触发器相连。信息存储器、方案生成器、覆盖方案决定管理点和覆盖方案执行管理点依次串联。方案存储器与覆盖方案决定管理点相连。

2.根据权利要求1所述具有自适应管理机制的服务覆盖网络系统，其特征在于，所述覆盖方案执行管理点包括覆盖方案管理代理PMA、方案执行代理PEA、资源接口代理RIA和监测代理MA。所述方案执行代理PEA、资源接口代理RIA和监测代理MA分别与覆盖方案管理代理PMA相连，方案执行代理PEA和资源接口代理RIA相连。