CN102594606A - 基于多Agent的演进型智能节点重叠网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多Agent的演进型智能节点重叠网络系统，包括多个接入网，每个接入网分别包括至少一服务器、一应用终端、一网络互连设备以及一演进型智能节点，所述演进型智能节点构成一DHT网络，其中，所述演进型智能节点进一步包括：策略生成模块和网络信息管理模块，前者根据不同的用户信息、业务请求以及网络信息生成优化策略，后者用以构建智能节点网络，在该智能节点管理域和智能节点网络的其他管理域内获取网络信息和查找策略数据，以及协调各智能节点之间的通信。本发明能够实现对网络的快速、准确、并且精细划分的配置管理和优化。

Description

基于多Agent的演进型智能节点重叠网络系统

技术领域

本发明涉及互联网领域，具体涉及一种基于多Agent的演进型智能节点重叠网络系统。

背景技术

随着全球信息化技术的快速发展和移动通信、互联网的广泛普及，宽带业务和数据呈现出迅猛增长的趋势。利用一个具备多业务融合能力的统一承载网来替代目前的多个承载网和业务平台，以解决传统承载网络“烟囱式”的独立发展和运营模式逐渐暴露出了诸多的问题和不足。

重叠网络是实现多业务融合统一承载网的一种方案。其以IP层作为重叠层，利用IP协议，跨越以太网、令牌网等异构的底层网络提供“尽力而为”的数据传输服务。

现有的重叠网，主要包括用于发布存储流媒体数据的内容分发网络(Content distribution network，CDN)、用于应用层组播的终端系统组播技术(end system multicast，ESM)与Overcast系统、用于文件共享的对等传输(Peerto Peer，P2P)网络以及仿真实验网络Plantlab和各种业务组合网络等。这些网络都是由一系列分布于互联网各个自治系统内部的智能节点以及连接它们的逻辑链路所构成的虚拟网络。通过智能节点的转发，使得用户终端能够有效地利用互联网资源，为相应业务提供现有互联网路由所无法满足的性能需求。智能节点是重叠网的核心，若干个智能节点通过一定的机制组成一个重叠网系统。通过智能节点可以对网络拓扑结构、网络流量分布情况进行自动监测和处理，完成内容选路、网络监测、资源管理、网络优化等功能。这种重叠网络实现方式的最大优点在于可以灵活方便地部署在基础网络之上，并不需要改变现有网络架构。

但是，由于现网中网络状态是动态随机变化的，并且用户对业务请求具有不确定性，加之不同用户对相同业务的QoS要求也不尽相同，现有的重叠网系统无法实现对网络的快速、准确、并且精细划分的配置管理和优化。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多Agent的演进型智能节点重叠网络系统，以实现对网络的快速、准确、并且精细划分的配置管理和优化。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多Agent的演进型智能节点重叠网络系统，其特征在于，包括多个接入网，每个接入网分别包括至少一服务器、一应用终端、一网络互连设备以及一演进型智能节点，所述演进型智能节点构成一DHT网络，其中，所述演进型智能节点进一步包括：

策略生成模块，用以根据不同的用户信息、业务请求以及网络信息生成优化策略；

网络信息管理模块，用以构建智能节点网络，在该智能节点管理域和智能节点网络的其他管理域内获取网络信息和查找策略数据，以及协调各智能节点之间的通信。

本发明提供一种重叠网络中的系统，监视网络链路状况和资源使用情况，通过演进型的智能节点eIN间交换、汇聚网络信息，形成对全网性能状态的感知。并通过综合用户信息和上层业务需求进行分析与决策，生成端到端的QoS网络优化配置策略。之后优化策略通过分布在网络不同位置的eIN节点下发到路由器、基站、GGSN、防火墙等网络关键设备，以实现基于策略的网络优化管理；同时通过策略引导或代理路由的方式，实现终端和应用流量的路由与传输优化，最终达到网络资源的优化配置与安全保障的目的。

附图说明

图1依据本发明一实施例的网络系统架构图；

图2为依据本发明一实施例的智能节点结构框图；

图3是应用本发明一种实施例的应用方法流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

Agent技术是人工智能的一个重要分支，一个具有自适应性和智能性的软件实体，能代表用户或其它程序，以主动服务的方式完成一项工作，也可以称之为智能体。单个的Agent具有如下技术特点：

第一、Agent能代表用户完成某些工作或代理用户软件与其他软件进行通信和联系；

第二、Agent本身是一个独立自主的计算实体，它能独立地发现和利用各种信息资源和服务，独立自主地解决问题和为用户提供服务；

第三、Agent能根据用户的需求，适应环境的变化主动为用户提供服务；

第四、Agent能感知周围的环境，具有推理和智能计算能力，能分析用户的需求，不断积累经验，以提高自身处理问题的能力。

多Agent系统(MAS)由多个自主或半自主的智能体组成，每个Agent或者履行自己的职责，或者与其他Agent通信获取信息互相协作完成整个问题的求解。与单Agent相比，多Agent系统MAS有如下特点：

1、Agent处于由多个Agent构成的社会环境中，通过某种Agent语言与其他Agent实施灵活多样的交互和通讯，实现与其他Agent的合作、协同、协商、竞争等。

2、在MAS中一个Agent发出请求后，其他Agent只有同时具备提供此服务的能力与兴趣时才能接受动作委托，即一个Agent不能强制另一个Agent提供某种服务。

3、在多Agent系统中，具有不同目标的各个Agent必须相互协作、协同、协商对未完成问题的求解。

本发明的核心思想在于：运用多Agent技术构建演进型智能节点(evolvedIntelligent Node，eIN)，实现了重叠网络中网络资源优化配置。通过此方案，不仅可以记录用户信息、业务应用需求信息和网络信息状况，而且可以根据这些信息对网络资源进行优化配置，该发明具有重大的理论价值和应用价值，可以优化网络资源配置，提高网络资源利用率，进而提升用户业务体验。

图1是依据本发明一实施例的网络系统架构图。由图可见，所述的演进型智能节点重叠网络系统包含多个物理位置上相互独立的接入网AccessNetwork。每个单独的接入网Access Network均具备网络交换和互联的能力。具体地，每个单独的接入网均包含有至少一个用于提供数据服务的服务器、一个用于接入网的网络互连设备以及接入到该接入网的应用终端和一个演进型的智能节点。

其中，网络互连设备可以是应用传统网络的路由器、防火墙；也可以是应用在无线交换网络中的基站BS、或者网关GPRS支持节点GGSN，其作用就是网际互联或者是提供给终端接入的介质，具体表现形式当不作为限制。

应用终端，具体表现为智能手机、PC或者是笔记本电脑等等，均可以作为用户的操作终端，接入到网络中作为应用实体。

每个接入网的智能节点与其他接入网的智能节点之间通过预定的语言或者协议实现通讯，构成分布的演进型智能节点eIN((evolved Intelligent Node)，该些智能节点eIN彼此通信，构成一个分布式DHT(Distributed Hash Table，分布式哈希表)网络。在接入网服务器能力足够的情况下，也可以将服务器兼用做智能节点。但是考虑到数据处理效率的问题，优选采用独立的服务器接入到接入网中，作为独立的演进型智能节点eIN。每个eIN分别存储一部分数据。优选地，各个演进型智能节点eIN之间通过基于Java语言的Agent开发框架((Java Agent Development Framework，JADE)进行通信，以下统一简称为JADE。通过分布式的演进型智能节点eIN，实现不同接入网之间的信息交互，完成端到端优化策略生成的协同工作，形成一个MAS系统。eIN智能节点同时组成DHT网络，实现全局信息的分布式管理，通过DHT环获取其他域的相关信息，并基于这些信息生成网络优化控制策略。

请参考图2，其为依据本发明一实施例的智能节点架构框图。由图可见，每个智能节点包含有用户管理模块、应用管理模块、网络信息管理模块、策略生成模块以及策略应用模块。

所述的用户管理模块，其执行的是存储用户信息数据，并管理用户的状态。更具体地说，管理用户的状态包括终端用户的注册、登录、退出、注销操作；而存储的用户信息数据则包含用户ID、密码、等级、常用业务、经常登录地点。该模块是主要为系统提供安全管理、日志管理、数据备份与恢复以及用户配置功能，以及协调用户终端与eIN节点之间的通信。例如PC用户终端，就通过此模块完成对整个系统的注册、登陆请求等操作，相应的该用户的信息数据也被存储在此模块中。

作为功能性的划分，该模块进一步包括用户信息数据库和注册/登陆子模块。前者存储用户信息数据，后者管理用户状态，不加赘述。

所述的应用管理模块，用以处理用户业务请求，并对用户请求进行资源映射。具体地，该模块包括业务请求处理子模块和资源映射子模块，前者用于对用户业务请求鉴权、认证，后者对业务请求进行网络资源映射。所述网络资源的映射，具体来说，可能包括对带宽、时延、时延抖动、丢包率等网络资源的具体需求。

所述的网络信息管理模块，用以构建并协调各智能节点之间的通信。获取本eIN智能节点的管理域和其他eIN智能节点管理域的网络信息，为整个系统提供安全管理、日志管理、数据备份与恢复和基础数据配置功能并协调各eIN智能节点之间的通信。

具体的，包括eIN节点组网子模块、域内网络测量子模块、域间信息交换子模块和网络信息数据库。其中，eIN智能节点组网子模块用于实现eIN智能节点的动态加入、退出等操作并负责维护eIN智能节点信息；域内网络测量子模块用于主动/被动探测网络状况并进行简单的数据过滤和预处理；域间信息交互子模块用于不同eIN智能节点管理域间网络信息交互；网络信息数据库则用于存储本eIN智能节点常用的本管理域和其他eIN智能节点管理域的网络信息。

此外，此网络信息管理模块还包括网络信息Agent，其接收网络信息请求，并向所述网络信息数据库转发网络信息请求，或通过域内网络测量子模块和/或域间信息交互子模块交换获取所述网络信息请求。

所述的策略生成模块，其用于根据用户、应用和网络信息输出优化策略，包括计算子模块和策略数据库。其中，eIN智能节点接收到用户业务请求时，计算子模块根据业务信息及用户信息生成相应的用户Agent，用户Agent通过向网络信息管理模块发送网络消息请求获取所需的网络信息，用户Agent是动态存在的，对应不同的用户信息和用户需求，在用户退出网络后可被释放；用户Agent根据用户信息、业务信息和网络信息查询策略数据库查询策略数据库，若数据库中有相应的策略则将该策略返回给用户Agent，若查找不到相应的策略则与其他用户Agent通过协同生成新的优化策略，并将新策略写入策略数据库。

所述策略应用模块，用于接收来自策略生成模块的优化策略，将策略翻译为网络能力可以识别的语言及操作指令，并将这些指令下发到相应的网络能力设备，从而实现其重配置。策略应用模块具体可以包含多个接口，例如PPCache API、DDP API、Netcontroller API等，可以与用户端的PPCache系统、DDP系统、、Netcontroller系统实现数据交换。

图3是应用上述实施例的流程图。以下结合图3，说明应用上述系统进行多Agent协作的网络管理方法。

一种基于本发明的多Agent协作的网络管理方法，包括如下步骤：

首先，完成用户注册。用户向智能节点用户管理模块的注册/登录子模块发起注册请求，请求消息中包含用户ID、密码、用户等级等用户信息，注册/登录子模块将用户信息存储在用户信息数据库中；

接下来，获取网络信息。eIN智能节点通过eIN节点组网子模块与其他eIN智能节点组成分布式DHT网络，管理智能节点的动态加入、退出。步骤1和步骤2，并没有严格的时序关系，两者顺序可调整，也可同时进行。

注册完成之后，进行用户登录。用户通过用户终端，例如手机或者PC向智能节点用户管理模块的注册/登录子模块发起登录请求，请求消息中包含用户ID和密码信息，注册/登录Agent根据用户请求消息对用户进行鉴权、认证；若认证通过，注册/登录Agent查询用户信息数据库获取用户信息并检测是否发生业务请求；若认证未通过，则拒绝用户登录请求；

在用户登录之后，针对用户发生的业务请求处理用户请求业务。用户有业务需求时，用户向应用管理模块发起业务请求，请求消息中包括业务类型和业务QoS要求，业务认证Agen/业务请求处理子模块对上述的业务请求进行合法性认证；若认证未通过，则拒绝该业务请求；若认证通过，将业务请求发送给资源映射Agent/资源映射子模块对该请求进行映射，将业务请求映射为对带宽、时延、时延抖动、丢包率等网络资源的需求。

之后，生成优化策略。当eIN智能节点接收到用户业务请求时，计算子模块根据业务信息及用户信息生成相应的用户Agent，用户Agent通过向网络信息管理模块发送网络消息请求获取所需的网络信息；用户Agent根据用户信息、业务信息和网络信息查询策略数据库查询策略数据库，若数据库中有相应的策略则将该策略返回给用户Agent，若没有则与其他用户Agent通过协同生成新的优化策略，并将新策略写入策略数据库。

最后，进行优化策略下发。策略应用模块接收到策略生成模块下发的优化策略，将针对不同网络能力的配置策略翻译为可以识别的语言及操作指令，并将这些指令下发到相应的网络设备，从而实现其重配置。

具体地，优化策略生成方法中网络信息获取所采用的步骤如下：

网络信息管理模块的网络信息Agent接收到策略生成模块的网络信息请求消息后，向网络信息数据库转发网络信息请求；

若数据库中有所请求信息，则通过网络信息Agent返回策略生成模块；

若数据库中没有所请求信息，网络信息Agent通过域内网络测量Agent和域间信息交换Agent获取域内和域间的网络信息；

当然，向网络信息数据库转发网络信息请求可以包含策略数据，因此若在其他智能节点种存在针对用户请求的策略数据，则通过智能节点网络交换后，返回策略生成模块，将其保存在策略生成模块的策略数据库中，供下次调用。

在通过域内网络测量Agent和域间信息交换Agent获取域内和域间的网络信息之后，更新网络信息数据库，以便于在下次应用中遇到同样的请求时不需要再执行步骤5c的操作。

上述实施例采用多Agent技术构成了一个基于重叠网络的网络优化系统，具有以下优点：

第一、能够保证重叠网络环境中各个模块之间实现高可靠性通信并能动态、高效的获得业务所需资源，保证系统可靠连续运行；

第二、各模块之间可以进行智能交互，交互用户、业务、网络信息以及时了解业务需求和网络状况，比以此来动态决定和修改各业务的管理策略，协调之间的冲突；

第三、重叠网络是一个动态的环境，其终端的业务类型和性能以及网络的状态信息都会经常性的变化，分布式的网络管理系统能适应这种变化的需求；

第四、具有可扩展性，才能满足未来网络发展的需求；

第五、保证用户和业务的合法性，提供多种鉴权认证机制。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多Agent的演进型智能节点重叠网络系统，其特征在于，包括多个接入网，每个接入网分别包括至少一服务器、一应用终端、一网络互连设备以及一演进型智能节点，所述演进型智能节点构成一DHT网络，其中，所述演进型智能节点进一步包括：

策略生成模块，用以根据不同的用户信息、业务请求以及网络信息生成优化策略；

网络信息管理模块，用以构建智能节点网络，在该智能节点管理域和智能节点网络的其他管理域内获取网络信息和查找策略数据，以及协调各智能节点之间的通信。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述演进型智能节点还包括：

用户管理模块，用于存储用户信息数据，并管理用户的状态；

应用管理模块，用以处理用户业务请求，并对用户请求进行资源映射。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述应用管理模块进一步包括资源映射子模块和业务请求处理模块。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述用户管理模块进一步包括：一用户信息数据库；以及一注册/登陆管理子模块。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述网络信息管理模块进一步包括：

网络信息数据库，用以存储本智能节点；

域间信息交换子模块，其用以实现不同智能节点所控制的接入网之间的网络信息和策略数据交互；

域内网路测量子模块，用以主动或被动探测网络状况；

智能节点组网子模块，用以与其他智能节点组成分布式网络。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述策略生成模块进一步包括：

一策略数据库，用以存储智能节点的策略数据；以及

一计算子模块，其用以根据业务请求在所述策略数据库中查找对应策略，在查找不到对应策略的情况下通过协同计算生成优化策略。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，演进型智能节点还包括策略应用模块，用以将所述策略生成模块生成的优化策略映射为具体操作指令，并将相应操作指令发送给所述接入网的网络互连设备，该策略应用模块包括多个可供调用的API接口。

8.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述资源映射子模块将所述业务请求处理模块处理后的业务请求映射为对具体网络参数的需求。

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算子模块还根据业务信息以及用户信息生成相应的动态的用户智能体Agent。

10.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述网络信息管理模块还包括一网络信息智能体Agent，其接收所述策略生成模块的网络信息请求，并向所述网络信息数据库转发网络信息请求，或通过域内网络测量子模块和/或域间信息交互子模块交换获取所述网络信息请求。

Images