CN102036336B - 一种认知路由协议与实现方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种认知路由协议与实现方法。根据本申请的路由选择系统包括：网络状态信息获取模块，从网络节点获取与该网络节点相关联的节点信息和通信信息；路由策略制定模块，根据所述节点信息和通信信息，基于预定的规则为所述网络节点制定路由策略；路由参数配置模块，将所述路由策略配置到所述网络节点的路由表中，以供所述网络节点选择路由；以及路由策略库，记录各条历史路由策略，可供路由策略制定模块学习，协助制定路由规则。根据本申请的系统和方法通过网络状态信息获取、策略制定与执行，完成网络的自感知、自配置，提高了网络对业务的支持能力。

Description

一种认知路由协议与实现方法

技术领域

本申请涉及路由选择技术，具体地，涉及基于对网络资源的认知选择路由的系统和方法。

背景技术

当前，无线移动通信系统中多种网络并存。我国目前有WLAN、GSM、CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA系统。未来还可能有WiMAX系统、LTE系统、IMT-ADVANCED系统等。在多种网络共存的通信环境中，网络节点间可能存在有线或无线多跳连接传输。此时，网络中需要路由协议来进行传输路径选择。

按照路由建立的方式不同，路由协议可以分为先应式路由协议、反应式路由协议和混合路由协议。

先应式路由协议又称为表驱动路由协议。在这种路由协议中，每个节点无论是否需要与其它节点通信，都要维护一张或多张表格，来记录到达网络中其它所有节点的路径信息。当网络拓扑发生变化的时候，节点在网络中发送更新信息。收到更新信息的节点更新自己的表格，使得路由信息及时、准确。这类路由协议典型地包括DSDV路由协议等。不同的先应式路由协议的区别在于拓扑更新消息在网络中传播的方式，存储信息的表的类型和格式也不同。

反应式路由协议又称为按需路由协议。在这种路由协议中，根据发送数据分组的需要进行路由发现过程，网络拓扑结构和路由表内容是按需建立的，所以网络拓扑可能只是整个网络的一部分。与先应式路由协议相比，反应式路由协议的路由开销相对小，只在必要的时候进行路由发现，给网络带来的负载小并且节能。这类路由协议典型地包括AODV、DSR路由协议等。

混合路由协议综合了先应式和反应式两种特点，在某些场景中使用先应式路由协议，在某些场景中使用反应式路由协议。典型地，例如，ZRP协议和IEEE 802.11s中的HWMP协议。

IETF的RFC 2501给出了衡量任何路由协议好坏的判断指标。这些指标包括：端到端吞吐量和时延、路由建立时间、递交顺序错误分组的百分比、路由协议效率等。此外，还有一些学者提出路由协议要能够提供很好的服务质量保证、网络负载平衡、最大化网络吞吐量等技术指标。

然而，虽然路由协议设计的评价指标很多，但当前的路由协议的设计主要是针对某一种或几种指标。运行该路由协议的路由器或其它网络节点只能在特定的路由策略下进行工作，例如，只能满足负载平衡的功能、或者较低的传输时延、或者较高的网络吞吐量。当网络上的业务需要特殊的服务需求或网络运营者需要调整路由选路规则时，网络设备往往无法提供这种功能。

因此，希望得到一种基于对网络资源的认知选择路由的系统和方法，以在路由过程中得到满足特定服务质量需求的路径。

发明内容

有鉴于此，本申请旨在提供一种基于对网络资源的认知选择路由的系统和方法，以解决上述通信网络中路由协议缺乏策略灵活性、以及缺乏对网络资源认知和管理的现状。

根据本申请的一个方面，提供了一种路由选择系统，包括：网络状态信息获取模块，从网络节点获取与该网络节点相关联的节点信息和通信信息；路由策略制定模块，根据所述节点信息和通信信息，基于预定的规则为所述网络节点制定路由策略；路由参数配置模块，将所述路由策略配置到所述网络节点的路由表中，以供所述网络节点选择路由；以及路由策略库，记录各条历史路由策略，可供路由策略制定模块学习，协助制定路由规则；

所述网络状态信息获取模块、所述路由策略制定模块、所述路由参数配置模块以及所述路由策略库设置在不同的物理实体设备上。

根据本申请的另一方面，提供了一种路由选择方法，包括：获取与网络节点相关联的节点信息和通信信息；根据所述节点信息和通信信息，基于预定的规则为所述网络节点制定路由策略；将所述路由策略发送到网络节点以对其路由表进行更新；以及根据更新的路由表选择路由；其中，当所述网络节点在发起业务后的预定时间内未接收到所述路由策略时，采用传统的路由协议进行路由选择。

根据本申请的系统和方法能够融合各类同构或异构无线网络，主动监测网络，根据获取的网络状态信息和业务需求智能的制定策略并自动进行网络配置。本申请通过网络状态信息获取、策略制定与执行，完成网络的自感知、自配置，提高网络对业务的支持能力。

附图说明

图1示例性地示出了异构的无线多跳网络的示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施方式、基于对网络资源的认知选择路由的系统的结构框图；

图3示出了根据本发明的另一实施方式、基于对网络资源的认知选择路由的系统的示意图；以及

图4示出了根据本发明的一个实施方式、基于对网络资源的认知选择路由的方法的流程图。

具体实施方式

以下参照附图对本申请的具体实施方式进行描述。

本申请提出了一种基于对网络资源的认知选择路由的系统和方法。根据本申请的系统和方法可应用在异构或同构的无线多跳网络环境中。

图1示例性地示出了包括两种无线网络的异构无线多跳网络的示意图。如图所示，网络节点101至107是无线网络1中的网络节点。网络节点201至206是无线网络2中的网络节点。无线网络1和无线网络2例如可以是WLAN、GSM、CDMA1X、WiMAX、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX、LTE、IMT-ADVANCED或这些系统的后续演进系统。无线网络1和无线网络2均与互联网连通，并且二者之间可以相互连通。也就是说，无线网络1中的网络节点和无线网络2中的网络节点可以相互通信。网络节点例如可以是GSM或CDMA网络中的基站，WLAN中的接入点，LTE中的eNode B等。

尽管图1示出了由两种无线网络构成的异构的无线网络，但是本领域技术人员可以理解，异构的无线网络并不仅限于由两种无线网络构成，而是可由任意多种无线网络构成。每种无线网络中的网络节点的数量也可以是任意的。此外，除了由多种不同的网络形成的异构的无线网络之外，本申请的系统和方法还适用于由单一网络形成的同构的无线网络。

下面，将详细介绍本申请提出的基于对网络资源的认知选择路由的系统和方法。为了简单起见，将异构或同构的无线多跳网络均称为无线网络。

图2示出了根据本发明基于对网络资源的认知选择路由的系统20系统用于无线网络10的结构示意图。如图2所示，根据本发明的系统20包括网络状态信息获取模块21、路由策略制定模块22、路由参数配置模块23和路由策略库24。

网络状态信息获取模块21从网络节点设备1、网络节点设备2、……网络节点设备n获取与各网络节点设备相关联的节点信息和通信信息。网络状态信息获取模块21可获取的节点信息可以来自网络设备协议栈各层次参数，例如，可包括但不限于，发送和接收信号强度、信噪比、误比特率、数据包的接收/发送时间、丢包率、平均队列长度、平均包长度以及各网络管理信息库所定义的管理信息。网络状态信息获取模块21可获取的通信信息例如，可包括但不限于，各网络接入网部分、核心网部分接口信令。当网络中有新的业务发起时，网络状态信息获取模块21从发起该业务的节点获取与该节点相关联的节点信息和通信信息。网络状态信息获取模块还可将获取的状态信息(节点信息和通信信息)存储在其内部。当节点状态发生变化后，网络状态信息获取模块可对存储的状态信息进行更新。

网络状态信息获取模块21可进一步包括网络状态检测服务器和多个监测代理。图3示出了网络状态信息获取模块包括网络状态检测服务器和多个监测代理的示意图。每个监测代理监测一个网络节点的节点信息和通信信息，并将监测到的节点信息和通信信息发送到网络状态检测服务器。例如，监测代理可通过接口连接于网络节点，并对与之相连的网络节点进行监控。网络状态检测服务器收集监测代理监控到的信息，并分析提取出网络状态信息，然后网络状态检测服务器则将接收到的节点信息和通信信息发生至路由策略制定模块。

在获取与发起业务的节点相关联的节点信息和通信信息之后，路由策略制定模块22请求获得网络状态信息获取模块21获取的信息，进行路由策略制定。例如，由网络状态检测服务器将监测代理获取的节点信息和通信信息发送至路由策略制定模块22。

根据接收自网络状态信息获取模块21的节点信息和通信信息，路由策略制定模块22基于预定的规则为网络节点制定路由策略。所述预定的规则包括但不限于基于网络业务的服务质量需求以及网络运营的成本预期制定的路由规则。网络运营的成本预期可包括最大化网络吞吐量、最大化系统频谱效率、最大化网络用户数、最大化网络覆盖面积等。这里，制定路由策略的依据可以由系统管理者(例如运营商)根据需要任意设置。在此过程中，路由策略制定模块22可学习路由策略库24中的历史路由策略，以辅助决策进行路由策略制定。

制定的路由策略被发送至路由参数配置模块23。路由参数配置模块23则将路由策略配置到对应的网络节点的路由表中，以供该网络节点根据该路由策略进行路由选择。

当网络节点退出网络后，网络状态信息获取模块21可以检测到该节点退出行为。例如，与该节点对应的监测代理可以将节点退出的信息发送给网络状态监测服务器。或者，当网络状态监测服务器在一定时间内无法获得该节点的信息或失去与该节点的通信联系时，可以认为该节点已经离开网络。此时，网络状态信息获取模块更新存储的状态信息，并通知路由策略制定模块22更新与该节点相关的路由策略。新的路由策略由路由参数配置模块23配置到相应节点内部的路由表内。

路由策略库24被配置为存储与各网络节点相关联的路由策略。例如，路由参数配置模块23将路由策略制定模块22制定的路由策略存储在路由策略库24中。存储在路由策略库24中的路由策略可供路由策略制定模块22学习和/或选择，以协助制定路由策略。可选地，路由策略制定模块22直接将制定的路由策略存储在路由策略库24中。与制定的路由策略相关的信息也可存储在路由策略库24中，这些信息可包括制定路由策略的时间、业务类型、业务服务质量需求或网络运营成本、路由策略描述等。

在这种情况下，路由策略制定模块22在接收到来自网络状态信息获取模块21的节点信息和通信信息之后，可在路由策略库24中搜索适用的路由策略，或对路由策略库24中存储的路由策略进行学习以制定适用的路由策略。

在一个实施方式中，当网络状态信息获取模块尚未获取网络状态信息(例如在网络系统初始化阶段)、或路由策略制定模块尚未制定出适宜的路由策略、或路由策略库中没有还没有供使用的路由策略时，网络节点例如在发起业务后的预定时间内将不会从路由参数配置模块23接收到路由策略。在这种情况下，网络节点可采用传统的网络路由协议，如按需路由协议(AODV或DSR等)或表驱动路由协议(DSDV等)进行路由选择。

应该认识到，上文所述的网络状态监测服务器、路由策略服务器、路由参数配置服务器、路由策略库均为逻辑实体，可以存在于一个或多个物理实体设备中。路由策略制定模块可由路由策略服务器实现。路由参数配置模块可由路由参数配置服务器实现。网络状态监测服务器可由网管系统或信令监测系统实现。路由策略库可由数据库或存储装置实现。

下面参照图4描述根据本发明基于对网络资源的认知选择路由的方法40。在步骤S401，当网络中有新的业务发起时，获取与发起业务的网络节点相关联的节点信息和通信信息。获取的节点信息可以来自网络设备协议栈各层次参数，例如，可包括但不限于，发送和接收信号强度、信噪比、误比特率、数据包的接收/发送时间、丢包率、平均队列长度、平均包长度以及各网络管理信息库所定义的管理信息。获取的通信信息例如，可包括但不限于，各网络接入网部分、核心网部分接口信令。

在获取与发起业务的节点相关联的节点信息和通信信息之后，在步骤S402，根据获取的信息，基于预定的规则为所述网络节点制定路由策略。所述预定的规则包括基于网络业务的服务质量需求以及网络运营的成本预期制定的路由规则。网络运营的成本预期可包括最大化网络吞吐量、最大化系统频谱效率、最大化网络用户数、最大化网络覆盖面积等。这里，制定路由策略的依据可以由系统管理者(例如运营商)根据需要任意设置。在路由策略被制定之后，在步骤S403，将制定的路由策略发送至网络节点，以对该网络节点的路由表进行更新。然后，在步骤S404，网络节点根据更新的路由表进行路由选择。

在一个实施方式中，在路由策略被制定之后，可将制定的路由策略存储到路由策略库中。在这种情况下，可通过对所存储的路由策略进行选择或学习，为网络节点制定路由策略。

在一个实施方式中，在检测到网络节点退出网络或在一定时间内未获得该网络节点的信息的情况下，更新于该节点相关的路由策略。新的路由策略可被配置到相应节点内部的路由表内，并可存储到路由策略库中。

在一个实施方式中，在网络节点例如在发起业务后的预定时间内未接收到制定的路由策略的情况下，网络节点可采用传统的网络路由协议，如按需路由协议(AODV或DSR等)或表驱动路由协议(DSDV等)进行路由选择。

以上通过示例性的实施方式对本申请进行了描述。应该认识到，上述实施方式仅是示例性的，而不应作为对本申请的限制。在本发明的精神和原则之内，对上述实施方式作出的任何修改和等同替换均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种路由选择系统，包括：

网络状态信息获取模块，从网络节点获取与该网络节点相关联的节点信息和通信信息；

路由策略制定模块，根据所述节点信息和通信信息，基于预定的规则为所述网络节点制定路由策略；

路由参数配置模块，将所述路由策略配置到所述网络节点的路由表中，以供所述网络节点选择路由；以及

路由策略库，被配置为存储与各网络节点相关联的路由策略，可供路由策略制定模块学习和/或选择，协助制定路由规则；

所述网络状态信息获取模块、所述路由策略制定模块、所述路由参数配置模块以及所述路由策略库设置在不同的物理实体设备上。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述预定的规则包括基于网络业务的服务质量需求以及网络运营的成本预期制定的路由规则。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述节点信息包括发送和接收信号强度、信噪比、误比特率、数据包的接收/发送时间、丢包率、平均队列长度、平均包长度以及各网络管理信息库所定义的管理信息中的至少之一；所述通信信息包括各网络接入网部分接口信令和核心网部分接口信令中的至少之一。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述网络状态信息获取模块包括网络状态检测服务器和多个监测代理，每个所述监测代理监测一个网络节点的节点信息和通信信息，并将监测到的节点信息和通信信息发送到所述网络状态检测服务器，所述网络状态检测服务器将接收到的节点信息和通信信息发生至所述路由策略制定模块。

5.一种路由选择方法，包括：

获取与发起业务的网络节点相关联的节点信息和通信信息；

根据所述节点信息和通信信息，基于预定的规则为所述网络节点制定路由策略；

将所述路由策略发送到所述网络节点，以对所述网络节点的路由表进行更新；以及

所述网络节点根据更新的路由表选择路由；

其中，当所述网络节点在发起业务后的预定时间内未接收到所述路由策略时，采用传统的路由协议进行路由选择；

存储所述路由策略；以及

通过对所存储的路由策略进行选择或学习，为网络节点制定路由策略。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述预定的规则包括基于网络业务的服务质量需求以及网络运营的成本预期制定的路由规则。

7.如权利要求5所述的方法，其中，所述节点信息包括发送和接收信号强度、信噪比、误比特率、数据包的接收/发送时间、丢包率、平均队列长度、平均包长度以及各网络管理信息库所定义的管理信息中的至少之一；所述通信信息包括各网络接入网部分接口信令和核心网部分接口信令中的至少之一。