CN103999510A - 用于简约连接对象网络的辅助智能路由 - Google Patents

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Abstract

在一个实施例中，一种分布式智能代理(DIA)从计算机网络中的多个简约连接对象(MCO)收集本地状态信息。每个MCO的本地状态信息包括针对相应的MCO的对应的邻居列表和选择的下一跳，其中MCO中的一个或多个被配置成在没有任何自优化的情况下选择它们的下一跳。DIA然后可以与计算的最佳路由拓扑相比来分析当前路由拓扑(其是所选下一跳的组合结果)，并且(可选地)鉴于需要的服务级别协定(SLA)来确定是否优化当前路由拓扑。响应于确定当前路由拓扑应该被优化，DIA可以相应地将单播路由指令传送到一个或多个单独的MCO以指示那些单独的MCO如何优化当前路由拓扑。

Description

用于简约连接对象网络的辅助智能路由
技术领域
本公开内容一般地涉及计算机网络。
背景技术
低功率和有损网络(LLN)(例如，传感器网络)具有无数应用，诸如智能电网、智能城市、家庭和建筑物自动化等。LLN面临各种挑战，诸如有损链路、低带宽、电池操作、低内存和/或处理能力等。大规模IP智能对象网络提出了许多技术挑战。例如，这样的网络(诸如具有大量传感器和致动器的智能电网网络、智能城市或高级计量基础设施或“AMI”网络)的密实度可能是极其高的：每个节点看到数百个邻居并不罕见。
对LLN挑战的一个示例路由解决方案是称作LLN路由协议或“RPL”的协议，其是在用来限制控制业务、支持本地(和缓慢)修复等的一组特征之外还建立面向目的地的有向无环图(DODAG，或简称DAG)的距离矢量路由协议。RPL的核心方面之一在于DAG根上的配置的确定节点如何加入DAG的规则的目标函数(OF)的使用：OF规定除许多规则和目标之外还用来建立DAG的度量和约束的列表。智能计量应用中的典型OF可以是：“基于可靠性度量查找最短路径(因此最可靠的路径)，同时避免电池操作节点”。变电站自动化应用中的典型OF可以是“基于延迟度量(最短延迟)查找最短路径同时使用加密的链路”。
RPL和其它复杂的路由协议无疑非常适于包括数千节点的现有网络中的路由。那就是说，这样的协议因许多可用的参数、调谐、可选的构件而是非常复杂的，并且可能难以在受约束网络中操作。例如，当前估计表明，RPL将需几千字节的RAM进行状态维护并且在闪存方面需要略微更多的存储器。遗憾的是，在使用分布式路由方法的LLN中路由的挑战所固有的复杂性水平随着网络中的节点数而迅速地增长。
附图说明
本文实施例可以通过与附图相结合地参考以下描述来更好地理解，在附图中相同的附图标记指示相等地或功能上类似的元件，其中：
图1图示了示例计算机网络；
图2A-2E图示了在图1的计算机网络内的数据流的示例；
图3图示了在复杂的系统中的功能性与可伸缩性之间的示例折衷；
图4图示了依照本文中所描述的用于简约连接对象(MCO)的架构的计算机网络的示例视图；
图5图示了MCO装置的示例；
图6图示了分布式智能代理(DIA)装置的示例；
图7图示了中央智能控制器(CIA)装置的示例；
图8图示了示例网络域(LLN或IoT域)；
图9图示了在图8的特定网络域内的示例最小当前路由拓扑(有向无环图(DAG))；
图10图示了在图8的特定网络域内的示例最佳路由拓扑；
图11A-11B图示了图9的当前路由拓扑的迭代优化的示例。
图12图示了从简约连接对象(MCO)的角度用于辅助智能路由的另一示例简化过程；以及
图13图示了从分布式智能代理(DIA)的角度用于辅助智能路由的另一示例简化过程。
具体实施方式
概述
根据本公开内容的一个或多个实施例，分布式智能代理(DIA)从计算机网络中的多个简约连接对象(MCO)收集本地状态信息。每个MCO的本地状态信息包括针对相应的MCO的对应的邻居列表和选择的下一跳，其中MCO中的一个或多个被配置成在没有任何自优化的情况下选择它们的下一跳。DIA然后可以与计算的最佳路由拓扑相比来分析当前路由拓扑以确定是否优化当前路由拓扑，所述当前路由拓扑是所选下一跳的组合结果。响应于确定当前路由拓扑应该被优化，DIA可以相应地将单播路由指令传送到一个或多个单独的MCO以指示那些单独的MCO如何优化当前路由拓扑。
描述
计算机网络是由用于在端节点之间传输数据的通信链路和段所互连的节点的地理分布式合集，所述端节点诸如是个人计算机和工作站或其它装置，诸如传感器等。许多类型的网络是可用的，范围从局域网(LAN)到广域网(WAN)。LAN典型地通过位于相同的一般物理位置(诸如建筑物或学校)中的专用私有通信链路来连接节点。另一方面，WAN典型地通过长距离通信链路来连接地理分散的节点，所述长距离通信链路诸如是公共载波电话线、光学光路、同步光学网络(SONET)、同步数字体系(SDH)链路，或诸如IEEE61334、IEEE P1901.2及其它之类的电力线通信(PLC)。此外，移动自组织网络(MANET)是一种无线自组织网络，其一般地被认为是由无线链路所连接的移动路由(以及关联的主机)的自配置网络，所述无线链路的联合形成任意拓扑。
特别地，智能对象网络(诸如传感器网络)是具有诸如传感器、致动器等之类的空间地分布的自主装置的特定类型的网络，所述自主装置协作地监控在不同位置处的物理或环境条件，诸如例如能量/功率消耗，资源消耗(例如，水/煤气/等以用于高级计量基础设施或“AMI”应用)、温度、压力、振动、声音、辐射、运动、污染物等。其它类型的智能对象包括例如负责接通/断开引擎或执行任何其它动作的致动器。传感器网络(一种智能对象网络)典型地是共享介质网络，诸如无线或PLC网络。也就是说，除一个或多个传感器之外，传感器网络中的每个传感器装置(节点)也都可以一般地装备有无线电收发机或诸如PLC之类的其它通信端口、微控制器以及能量源，诸如电池。常常，智能对象网络被认为是场域网(FAN)、邻域网(NAN)等。一般地，对智能对象节点(例如，传感器)的尺寸和成本约束导致对诸如能量、存储器、计算速度以及带宽之类的资源的对应约束。
值得注意地，网状网络近年来已经变得日益流行和实用。特别地，诸如无线或PLC网络等之类的共享介质网状网络常常在被称为低功率和有损网络(LLN)的一类网络上，这类网络中，路由器和它们的互连二者都被约束：LLN路由器典型地在例如处理能力、存储器和/或能量(电池)之类的约束下操作，并且它们的互连说明性地由高损失速率、低数据速率和/或不稳定性来表征。LLN由来自几十个以及多达数千个或甚至数百万个LLN路由器的任何事物组成，并且支持点对点业务(在LLN内部的装置之间)、点对多点业务(从在根节点处这样的中央控制点到LLN内部的装置的子集)以及多点对点业务(从LLN内部的装置向中央控制点)。
不严谨地，术语“物联网”或“IoT”可以被本领域的技术人员用来指代唯一地可识别的对象(事物)和它们在基于网络的架构中的虚拟表示。特别地，在互联网的演进中的下一个新领域是连接不只计算机和通信装置的能力，而是连接一般诸如灯、电器、车辆、HVAC(加热、通风以及空气调节)、窗户以及窗帘和百叶窗、门、锁等之类的“对象”的能力。“物联网”因此一般地指的是对象(例如，智能对象)(诸如传感器和致动器)通过计算机网络(例如，IP)的互连，所述计算机网络可以是公用互联网或专用网络。这样的装置通常以通过协议转换网关的方式而被连接到IP网络的非IP或专有协议的形式已被用在工业中几十年了。随着诸如智能电网、智能城市以及建筑物与工业自动化和(例如，能够互连用于感测像功率量、轮胎压力以及温度这样的事物的数百万个对象并且能够启动引擎和灯的)汽车之类的无数应用的浮现，最重要的一直是针对这些网络扩展IP协议族。
图1是说明性地包括由各种通信方法所互连的节点/装置的示例计算机网络100的示意框图。例如，链路(未示出)可以是有线链路或共享介质(例如，无线链路、PLC链路等)，其中诸如例如路由器、传感器、计算机等之类的某些节点可以例如基于距离、信号强度、当前操作状态、位置等与其它节点进行通信。本领域的技术人员将理解，可以在计算机网络中使用任何数目的节点、装置、链路等，并且本文中所示出的视图是为了简单起见的。并且，本领域的技术人员将进一步理解，虽然网络被示出在某一定向上，但是网络100仅仅是不意在限制本公开内容的示例图示。
根据说明性网络100，可以创建多个网络“层次”，其中每个层次都可以但不必包括一般不同类型的装置和/或通信协议。如图所示，IoT域110(还被称为LLN110)可以包括一般地由低功率和/或有损链路所互连的“对象”115的嵌入栈，所述“对象”115诸如是上面所描述的传感器、致动器等。说明性地，IoT域可能可想像地包括数百万个对象115。
每个IoT域110(为了清楚起见，示出了仅一个)可以被互连到下一个层次级，诸如场域网120，所述场域网120说明性地提供“云”或核心网130的边缘。(一个或多个)场域网120可以将一个或多个IoT域互连到核心网130，并且一般地包括多个路由器125(或交换机或网关)。在示例实施例中，在场域网处的通信可以包括多服务协议，诸如“3G”、“4G”、“LTE”等，如本领域内将清楚地理解的那样。典型地，在场域网内的装置125的数目能够达到上万个。
最终，如所指出的那样，场域网120(为了清楚起见，示出了一个)通过核心网130被互连，所述核心网130诸如是一般更有能力的装置135(例如，数千个这种装置)的网际协议(IP)网络和/或多协议标签交换(MPLS)网络，所述更有能力的装置135诸如是核心路由器、交换机等。一般地，这种层次级除在场域网本身内支持这些特征之外还控制IoT域的安全性、服务质量(QoS)、多播操作等。网络管理组件140可以存在于核心网130内，或者另外可以经由核心网130来互连，以提供各种高级功能性，诸如IoT分析的托管、网络管理服务(NMS)等。例如，网络管理组件140可以包括被配置成通过网络100的网络操作来提供高级控制的一个或多个服务器，并且可以将接口提供给用户(管理员)，如本文中所描述的那样。
可以使用预定义网络通信协议在计算机网络100的节点/装置之间交换数据分组150(例如，在装置/节点之间发送的业务和/或消息)，所述预定义网络通信协议诸如是某些已知的有线协议、无线协议(例如，IEEE标准802.15.4、WiFi、等)、PLC协议或在适当情况下其它共享介质协议。在这种上下文中，协议包括定义节点如何与彼此交互的一组规则。如所提到的那样，每个层次都可以但不必利用彼此不同的协议，并且实际上，可以利用与层次内的其它子域(例如，不同的IoT域110或场域网120)不同的协议。
图2A-2E图示了诸如依照一般的IoT操作、以及如可以依照本文中所描述的技术被使用的在图1的计算机网络100内的示例数据流。例如，如图2A所示，数据250可以被各种对象115收集，并且沿着到一个或多个场域网装置125的路线被传送(例如，作为分组150)，以及可以沿着该路线经历各种程度的聚集、丢弃等。场域网装置125然后可以像图2B中所示出的那样对数据250应用进一步智能，诸如传感器应用、控制以及关联，并且经处理的数据255然后可以像图2C中所示出的那样被传送到网络管理装置140。而且，作为图示移动对象的IoT操作的特定示例，图2D和2E图示了诸如车辆260(一般地，因为车辆可以实际上包括许多网络连接的“对象”)之类的对象115如何可以在IoT域110之间行进并且一般可以取决于接近度被在场域网装置125(诸如场域路由器或“FAR”)或甚至场域网120之间转移。
如上面所指出的那样，在过去几年里，诸如传感器和致动器之类的智能连接对象的概念已经打开了诸如智能电网、连接车辆、智能城市或智能卫生保健(仅举几种为例)等等之类的无数应用的大门。为此，已经提出了若干“架构”，包括通过多协议网关或者使用IP(v6)端到端来连接这些装置以及各种混合选项。
使用多协议网关的想法由于许多原因而引起问题，虽然对于协议迁移和提供从现有的旧协议到IP的迁移路径的有限及时策略来说是有利的。问题中的一些包括操作复杂性、缺少可伸缩性(指数量级的协议转换)、缺少QoS以及路由一致性、单点故障(满状态多协议网关的使用是很昂贵的选择)、安全漏洞等。
因此，自2007年以来，已出现了有利于IP端到端的明显势头，并且已开发和规定了许多技术：
-在装配有几千字节的RAM和闪存以及8/16位微控制器的低功率微控制器上运行的轻量级操作系统；以及
-优化的IPv6栈和新的低功率PHY/MAC技术(例如，IEEE802.15.4、低功率Wifi、P1901.2、PRIME、HP GreenPHY等)的出现。
在仔细分析IP协议族之后，认识到了新的IP协议对于这些高度受约束的且恶劣的环境来说是需要的。一些关键示例包括：
1)6LoWPAN：除首部压缩之外还针对低MTU链路处理分片的适配层；
2)RPL：用于LLN的新的路由协议；
3)CoAP：被设计成在低功率终端装置上运行的轻量级资源管理协议，显著地轻于SNMP；以及
4)在链路层处托管的各种优化功能(例如，用于15.4g、PLC(P1901.2)等的跳频)。
迄今为止，典型的策略包括在受约束装置上实现成熟(sophisticated)的联网协议、负责处理QoS、路由、管理、流量工程、感测、用于LLN中的业务量降低的算法、用来增加低带宽链路上的信道容量的成熟策略、用于快速故障恢复的自愈技术以及受约束路由、呼叫接纳控制(CAC)和背压机制等。换句话说，使物联网(IoT)变得尽可能智能同时仍然限制在IoT的边缘(LLN)处所需要的资源已成为目标。
然而，在复杂的系统中存在功能性与可伸缩性之间的微妙折衷。也就是说，在许多区域中，一个人能够观察到图3中所示出的现象。随着功能性被添加到装置，结合所有特征的总体系统(还简单地被称为“网络”)的复杂性向着增量成本可接受的点增加直到命中拐点，此时该系统的总体理解和可伸缩性大大地下降。尽管用随机Petri网络或马尔可夫(Markov)链对这样的模型进行数学建模是相当有挑战性的，但是这样的经验分析主要是通过多年来设计和操作复杂系统的经验来驱动的。注意的是，尽管可伸缩性是根据许多因素而变化的多项式函数，但是“理解”因素的权重无疑是大的；在许多情况下，本领域中没有采用技术，不是因为它们从技术观点看是内在地非可伸缩的，而是因为考虑到对于终端用户的附加值，理解总体系统太过昂贵。例如，从纯技术观点看，即使能够理解某些系统，但是随着功能性的水平增加，病态不可理解的情况的数目也极其迅速地增长。
经过数年的深度技术调查，智能对象将要支持的总体复杂性不随着这些网络的尺寸和所支持的特征的数目线性地增长，而是按指数规律地增长，从而使总体系统本身的可伸缩性崩溃。在IoT的情况下，由于以下两个原因，我们能够预期这种现象的放大：(1)这种网络的规模大大超过迄今为止具有潜在地数百万个装置的最大已知网络；以及(2)想不到地，轻量级协议(在存储器和带宽使用方面占用很少的资源)的设计需要具有未知行为模式的相当成熟的技术，导致网络(也被称为LLN(低功率和有损网络)或IP智能对象网络)的该部分复杂性增加。
本文中所描述的说明性网络架构的目标是重新考虑包括添加终端装置的分布式智能的当前模型并且替代地将智能限制于提供安全连通性所需要的最小部分。如在下面所描述的那样，由于由流量观察(例如，深度分组检查)、一组目标(例如，服务级别协定或SLA)、性能监控、行为模式和网络动态分析(以便例如在最佳性与稳定性之间权衡)等所馈送的学习机，引入了在场域网的边缘装置(例如路由器，在本文中被称为边缘路由器的)上托管的中间代理，所述中间代理帮助这些终端装置进行许多决策制定处理(QoS、网络管理、流量工程等)并且与(例如，数据中心中的更有能力的计算机中的或在数据中心中托管的)中央智能密切交互以便例如做出适当的决策。
特别地，说明性架构致力于将智能和网络控制切换到路由器边缘边界。如上面所指出的那样，值得为物联网(IoT)考虑根本上新的联网模型，从而在诸如路由、自愈技术、QoS、CAC、NMS、可靠性或安全性之类的许多区域中导致联网方面的根本变动。根据在下面所描述的实施例，本文技术一般地包括将网络的第二层的联网智能移动到位于LLN的边缘处的路由器(有时被称为LBR：LLN边界路由器)上，在所述路由器中，资源与LLN中的装置(传感器/致动器/标签)相比能够被认为是“非有限的”。主要原理在于LBR和其它组件(在路由器、带外路由器/服务器等上运行的应用)托管如下功能的能力，所述功能的输出然后被提供给简约连接对象或“MCO”(和“智能对象”相比，其也可以被称为“哑连接对象”或“DCO”)。
在这种说明性架构模型中，传感器/致动器有目的地成为与智能对象(整个行业在过去十年里一直推进的趋势)相反的IPv6“简约连接对象”。
作为理论基础，一个主要技术原因在于将网络缩放到大于当前互联网的数量级大小的能力。简单的数学表明，极其大规模的LLN意味着非常先进的技术(不是先前规定的和/或已知的)以便有效地管理这些网络。因此值得注意的是，这样的网络将是自动的、自配置的并嵌入有本地智能以支持自愈技术和自动配置，并且能够执行本地故障诊断。将大域分解成较小的域有助于降低总体复杂性，但仅作为临时措施。
通过采用包括使这些设备“仅仅被连接”而非“智能”的根本上不同的策略，本文中所描述的架构将使得能实现大的生态系统，使得能实现极其受约束的装置(包括启用了能量清道夫的装置)上的连通性，并且网络将被“馈送”有价值的数据，从而增加网络托管界内智能的理论基础，使它成为未来的平台。
特别地，根本上不同的架构可以被用于物联网(IoT)/LLN，借此智能对象被用简约连接对象(MCO)代替，所述MCO限于将基本安全的连通性提供给在连接LLN的“经典IP网络”的边缘处的LBR。LBR说明性地托管分布式智能代理(DIA)，所述DIA是由许多输入所馈送的软件/硬件模块，所述输入诸如例如使用深度分组检查的业务流观察、由用户所规定的并且由中央智能控制器(CIC)所提供的SLA要求。DIA还可以托管观察流以及网络动态和行为趋势的学习机，使得DIA可以进一步执行与MCO交互的许多任务以在需要的时候/地点/情况下在网络中激活诸如网络管理、路由、服务质量(QoS)、呼叫接纳控制(CAC)等之类的联网特征。
也就是说，如图4中所示出的说明性网络架构包括一个或多个简约连接对象(MCO)500、一个或多个分布式智能代理(DIA)600以及一个或多个中央智能控制器(CIC)700。具体地，每个MCO都一般地具有足以执行它相应的指定的任务、安全地加入计算机网络以及提供标称状态信息的有限智能，其中MCO未被配置成执行复杂的专用数据处理和复杂的联网任务如进行服务质量(QoS)决策、参与呼叫接纳控制(CAC)操作、提供流量工程(TE)服务、执行成熟的可靠性协议或者推断网络管理信息，这与当前IoT架构形成对比。并且，DIA被配置成针对MCO将边缘提供给计算机网络，并且负责针对MCO的智能联网管理以及负责执行针对MCO的复杂的专用数据处理。最后，CIC在计算机网络内操作并且与DIA通信以执行针对MCO和DIA操作的首要控制的复杂任务，并且还被配置成提供一个或多个接口以接收针对MCO和DIA操作的一组用户定义的规则。
说明性地，在本文中参考说明性架构所描述的技术可以由硬件、软件和/或固件诸如依照特定于每个类型的装置(MCO、DIA、CIC)的相应处理来执行，所述处理可以包含由处理器执行以便例如与在相应的装置上执行的其它处理相结合地执行与本文中所描述的新颖技术有关的功能的计算机可执行指令。例如，本文技术可以被视为对常规协议(诸如各种路由、通信和/或管理协议)的扩展，并且同样地，可以相应地由执行那些类型的协议的本领域内所理解的类似组件来处理。
对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，包括各种计算机可读介质的其它处理器和存储器类型可以被用来存储并且执行和本文中所描述的技术有关的程序指令。并且，虽然本描述图示了各种处理，但是明确设想了各种处理可以被具体化为被配置成依照本文技术(例如，根据类似处理的功能性)来操作的模块。进一步地，虽然可以分别地示出某些处理，但是本领域的技术人员将了解，处理可以是在其它处理内的例行程序或模块。
根据该说明性架构，如上面所指出的那样，简约连接对象(MCO)500是由于低智能和决策而具有极其轻量级的处理要求的对象(例如，传感器、致动器、射频识别符(RFID)标签，或简单的退化路由器)。与当前的“智能对象”方法相对比，MCO具有刚好足以以安全方式使用退化路由方法加入网络的智能，并且将刚好足够的关于其功能性、资源以及支持能力的状态信息提供给DIA/CIC(在下面描述)。MCO一般不执行(自我引导的)QoS或任何形式的CAC、TE、成熟的可靠性特征、网络管理信息(例如，网络统计)，并且不执行专用数据处理，因为这些功能现在被托管在DIA600上，如在下面所描述的那样。
图5是可以与本文中描述为MCO的一个或多个实施例一起使用的示例装置500的示意框图。该装置可以包括由系统总线550所互连的一个或多个网络接口510(例如，有线、无线、PLC等)、处理器520和存储器540，以及电源560(例如，电池、插件等)。此外，MCO可以一般地包括传感器和/或致动器组件570。
(一个或多个)网络接口510包含机械、电气以及信令电路以用于通过耦合到网络110的链路即在IoT域110中传送数据。网络接口可以被配置成使用各种不同的通信协议来发送和/或接收数据。进一步注意的是，节点可以具有两种不同类型的网络连接510，例如，无线和有线/物理连接，并且本文视图仅仅用于图示。并且，虽然网络接口510被与电源560分别地示出，但是对于PLC，网络接口510可以通过电源560进行通信，或者可以是电源的集成组件。在一些特定配置中，PLC信号可以被耦合到馈入电源的电力线。
存储器540包括可由处理器520和网络接口510寻址以用于存储与本文中所描述的实施例相关联的软件程序和数据结构的多个存储位置。注意的是，某些装置可以具有有限的存储器或者没有存储器(例如，没有用于在装置和关联的高速缓存上操作的程序/处理以外的存储的存储器)。处理器520可以包括适配成执行软件程序并且操纵数据结构545的必要元件或逻辑。操作系统542(其各部分典型地驻留在存储器540中并且由处理器来执行)通过尤其调用支持在装置上执行的软件处理和/或服务的操作来在功能上组织该装置。这些软件处理和/或服务可以说明性地包括“MCO处理”548，所述“MCO处理”548可以包括一个或多个子处理，诸如路由处理/服务548a，如本文中所描述的那样。
如上面所指出的那样，每个MCO500都具有足以执行它相应的指定的任务(例如，感测、致动、路由)、安全地加入计算机网络以及提供标称状态信息的有限智能。同样地，MCO处理548因此包含由处理器520执行来相应执行与这样的MCO动作相关的功能的计算机可执行指令。如本文中所描述的那样，因此，MCO处理未被配置成执行复杂的专用数据处理、进行QoS决策、参与CAC操作、提供TE服务、执行成熟的可靠性协议、或者推断网络管理信息。路由处理548a是一般地退化路由处理，并且被保持足够简单以相应提供从MCO500到其它装置(其它MCO500或DIA600)的通信。例如，可以像在下面所提到的那样简单地从DIA接收拓扑信息，或者在MCO完全不能存储路由表项的情况下，路由处理548可以仅包括提供源路由技术所必需的机制。也就是说，对于源路由，网络中的其它装置能够确切地告诉不太有能力的装置发送分组到哪里，并且不太有能力的装置像指示的那样简单地转发分组。可替代地，可以使用路由协议的简约版本，诸如各种简化的链路状态协议，例如，如在Dimitrelis等人的标题为“Autoconfiguration of routers using a link state routingprotocol”＜draft-dimitri-zospf-00＞的互联网工程任务组(IETF)互联网草案(2002年10月版本)中所规定的零配置开放最短路径优先或“zOSPF”，或RPL的简化版本，其完整版本在Winter等人的标题为“RPL：IPv6Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks”＜draft-ietf-roll-rpl-19＞的IETF互联网草案(2011年3月13日版本)中被规定。
根据本文中所描述的说明性架构，另一类型的装置——分布式智能代理(DIA)600——包括在网络(场域网120)的边缘处托管的软件/硬件模块组，并且负责许多联网和面向应用的功能性，诸如在IoT/LLN110内的路由、对是否(if)/是否(whether)/如何动态地激活QoS、CAC、流量工程、NMS相关处理(例如，联网统计的聚合)、应用感知数据处理(例如，托管能够解释来自MCO500的数据、潜在地聚合/丢弃数据分组、触发本地致动等的应用)的决策。DIA600通常被托管在本领域的技术人员可理解的装配有深度分组检查、网际协议流信息导出(IPFIX)操作能力等的更有能力的装置(例如，边缘路由器)上。
图6是可以与本文中描述为DIA的一个或多个实施例一起使用的示例装置600的示意框图。与装置500类似，DIA装置600可以包括由系统总线650所互连的一个或多个网络接口610、至少一个处理器620和存储器640，以及电源660(例如，插件)。一般地，DIA装置600比有限的MCO装置500更有能力，并且同样地，可以具有更大的处理能力、更大的存储器等。
在存储器640内，操作系统642通过尤其调用支持在装置上执行的软件处理和/或服务的操作来在功能上组织该装置，所述软件处理和/或服务诸如是“DIA处理”648，所述“DIA处理”可以包括一个或多个子处理，诸如“DIA-R”处理648a、“DIA-Q”处理648b、“DIA-N”处理648c等，如本文中所描述的那样。也就是说，DIA可以由各自负责特定任务的一组智能模块DIA-N(NMS)648c、DIA-Q(QoS)64ab、DIA-R(路由)648a等、外加与应用相关的特征(不与联网智能本身相关)组成。进一步地，存储器640还可以被用来相应存储一个或多个数据结构645。
如上面所指出的那样，每个DIA600都被配置成针对MCO将边缘提供给计算机网络，并且负责针对MCO的智能联网管理以及负责执行针对MCO的复杂的专用数据处理。同样地，DIA处理648包含由处理器620执行来相应执行与这样的DIA动作相关的功能的计算机可执行指令。如本文中所描述的那样，DIA处理648因此被配置成执行复杂的专用数据处理，诸如解释来自MCO的数据、聚合来自MCO的数据、丢弃来自MCO的数据以及在MCO处触发本地致动，如上面所提到的那样。此外，DIA处理248进一步负责针对MCO进行QoS决策(DIA-Q处理648b)、参与针对MCO的CAC操作、为MCO提供TE服务以及针对MCO推断网络管理信息(DIA-N处理648c)等。路由处理(DIA-R)648a包含由处理器620执行来执行由一个或多个路由协议所提供的功能的计算机可执行指令，所述一个或多个路由协议诸如是将由本领域的技术人员所理解的先应式或反应式路由协议。这些功能可以在有能力的装置上被配置成管理包含例如用来进行路由/转发决策的数据的路由/转发表(数据结构645)。
值得注意地，DIA600严重地依赖由MCO所提供的状态报告、使用深度分组检查和IPFIX的业务观察，但也与CIC700密切交互以便确定服务级别协定和/或性能监控，以确定网络性能是否与目标一致(例如，在性能结果报告由DIA-N来提供的情况下)。为了实现此情况，各种DIA处理248(模块248a-c...)可以与彼此交互：例如DIA-R(路由)可以与DIA-Q(QoS)交互以便确定路由拓扑改变对服务质量产生的结果。注意的是，这种协作现在是可能的，当前的完全分布式模型则不是这样。也就是说，DIA600一般是负责执行各种性质的任务的智能模块，所述各种性质的任务诸如是计算路由拓扑、确定何时/在哪里/是否在网络中激活QoS、执行与NMS相关的本地任务(代替像在现今的模型中那样在NMS与装置之间采用对等网络管理功能)、确定如何执行流量工程等。(值得注意地，可以在别处详细地规定这些特征/算法和相关协议的细节，并且这样的细节在本公开内容的范围之外。)
来自DIA600的输出决策导致将用于请求行为改变的消息(例如，单播或更少见地，多播消息)发送到MCO500，所述行为改变例如是对转发决策、诸如标记分组或对分组应用优先级之类的QoS特征的激活、数据生成的激活和/或管理(例如，开始、停止和/或定时感测到的数据的发送，诸如如果所感测到的数据已被确定为不正确的或非相干的或冗余的或不改变的等的话)的改变。此外，DIA600可以请求(一个或多个)CIC700执行某些校正性动作，并且(一个或多个)CIC可以直接地与MCO500交互，例如，试图在功能失调的装置上下载新的软件/固件升级。
根据本文中所描述的说明性架构，最后定义类型的装置——中央智能控制器(CIC)700——被用来托管用于控制IoT域110的更复杂的任务，但还用于接收由终端用户所定义的一组规则(例如，服务级别协定(SLA)的规范、安全性的级别、用于性能监控的任务等)。(一个或多个)CIC将与DIA600进行直接通信，所述DIA600将进行决策并且进而与MCO进行通信，虽然在一些情况下CIC可以直接地与MCO500交互。
图7是可以与本文中描述为CIC的一个或多个实施例一起使用的示例装置700的示意框图。与装置600类似，CIC装置700可以包括由系统总线750所互连的一个或多个网络接口710、至少一个处理器720和存储器740，以及电源760(例如，插件)。在存储器740(其可以存储数据结构745)内，操作系统742通过尤其调用支持在装置上执行的软件处理和/或服务(诸如“CIC处理”748)的操作来在功能上组织该装置，如本文中所描述的那样。
特别地，如上面所指出的那样，(一个或多个)CIC700被配置成执行针对MCO和DIA操作的首要控制的复杂任务，并且还被配置成提供一个或多个接口以接收针对MCO和DIA操作的一组用户定义的规则。同样地，CIC处理748包含由处理器720执行来相应执行与这样的CIC动作相关的功能的计算机可执行指令。如本文中所描述的那样，因此，CIC处理748被配置成执行针对由CIC所执行的MCO和DIA操作的首要控制的复杂任务，诸如安全性操作、性能监控以及SLA管理等。此外，如上面所提到的那样，CIC处理748还可以被配置用于从DIA接收指令，并且被配置成(例如，经由DIA或直接地针对MCO)相应地更新MCO操作。
如上面所描述的架构规定了从常规计算机架构的强范式转移。例如，与当前模型对比，QoS在每个节点上被激活而不管业务观察和SLA如何，而在这种模型中，(托管DIA的)外部节点基于由CIC所提供的业务观察和SLA来确定是否(if)/何时/是否(whether)QoS必须被激活。在现今的网络中，路由是完全集中式的(例如，在大多数光学/SDH网络中)或分布式的。然而，在如本文中所描述的架构中，LBR(DIA600)的作用是如果需要/当需要时/在需要处迭代地改进和/或建立路由拓扑。NMS范式也被改变：代替NMS与装置之间的对等模型，中间智能被添加到网络中，从而相应地在IDA处执行许多NMS任务。
辅助智能路由
如上面所指出的那样，大规模IP智能对象网络提出了许多技术挑战。例如，这样的网络(诸如具有大量传感器和致动器的智能电网网络、智能城市或高级计量基础设施或“AMI”网络)的密实度可能是极其高的：每个节点看到数百个邻居并不罕见。这对于其中受约束链路可能对数据传输造成严重破坏的LLN来说是特别成问题的。
当前的现有模型的一个主要问题在于受约束装置上的总体架构的复杂性。例如，RPL的核心方面之一在于DAG根上配置的确定节点如何加入DAG的规则的目标函数(OF)的使用：除了许多规则和目标之外，OF还规定了用来建立DAG的度量和约束的列表。智能计量应用中的典型OF可以是：“基于可靠性度量查找最短路径(因此最可靠的路径)，同时避免电池操作节点”。变电站自动化应用中的典型OF可以是“基于延迟度量(最短延迟)查找最短路径同时使用加密的链路”。
RPL(或其它协议)的其它方面也是相对复杂的，这虽然无疑非常适于包括数千个节点的现有网络中的路由，但是这种复杂性(许多可用的参数、调谐、可选的构件)可能难以在受约束网络内处理。例如，当前估计表明，RPL将需要几千字节的RAM用于状态维护并且在闪存方面需要略微更多的存储器。遗憾的是，在使用分布式路由方法的LLN中路由的挑战所固有的复杂性水平随着网络中的节点数而迅速地增长。这在上面所描述的网络架构(其中意图是最小化MCO上所必需的处理和存储的量)内是特别成问题的，更不用说大规模地对分布式路由决策进行故障查找的困难。然而，同时，维持这样复杂的路由协议的复杂性是有利的，因为它们已被开发数年，以使路由变得更高效、更动态且更智能。
根据本文新颖技术，因此，描述了针对物联网的路由方法，包括使用在IoT/LLN的边缘处的边缘路由器(例如，DIA600)上托管的迭代和条件算法，所述算法收集网络状态，利用许多输入(例如，SLA、路由状态、各种性质的规则)以便确定是否应该对当前路由拓扑实例执行任何路由修改。因此，节点(例如，MCO500)能够利用简化的分布式路由过程，并且路由引擎(例如，DIA)仅在需要时根据各种输入来迭代地改进路由拓扑，从而导致特别适于物联网中的大规模路由的新颖分布式/半集中式路由方法。
具体地，根据如在下面详细地描述的本公开内容的一个或多个实施例，分布式智能代理(DIA)从计算机网络中的多个简约连接对象(MCO)收集本地状态信息，每个MCO的本地状态信息包括针对相应的MCO的对应的邻居列表和选择的下一跳，其中MCO中的一个或多个被配置成在没有任何自优化的情况下选择它们的下一跳。DIA然后可以与计算的最佳路由拓扑相比来分析当前路由拓扑以确定是否优化当前路由拓扑，所述当前路由拓扑是所选下一跳的组合结果。响应于确定当前路由拓扑应该被优化，DIA可以相应地将单播路由指令传送到一个或多个单独的MCO以指示那些单独的MCO如何优化当前路由拓扑。
说明性地，关于DIA(或LBR)动作在本文中所描述的技术可以由硬件、软件和/或固件诸如依照DIA处理648或更特别地DIA-R(路由)处理648a来执行，所述硬件、软件和/或固件可以包含由处理器620执行以便执行涉及本文中所描述的新颖技术的功能的计算机可执行指令。替换地，关于MCO(或LLN装置)动作可以由硬件、软件和/或固件诸如依照MCO处理548或更特别地路由处理548a来执行，所述硬件、软件和/或固件可以包含由处理器520执行以便同样执行涉及本文中所描述的新颖技术的功能的计算机可读指令。
此外，作为图1的LLN或IoT域110的示例表示，图8是说明性地包括由各种通信方法所互连的(例如，像示出的那样标记为“LBR/根”、“11”、“12”、...“45”的)节点/装置的示例计算机网络800的示意框图。例如，根据上面所描述的说明性架构，LBR/根装置可以被配置为DIA600，而其余的装置11-45可以是MCO500。
操作上，本文技术一般地是基于如在下面更详细地描述的四个主要组件的：
1)包括选择需要的功能性的最小子集来建立最小路由拓扑(MRT)的成熟的路由协议(诸如RPL)的退化版本，其中MRT被定义为无需任何形式的优化的最简化形式的路由拓扑；
2)由每个单独的节点所提供的DIA-R对本地状态的收集；
3)考虑到最佳路由拓扑(ORT)、需要的服务级别协定(SLA)以及其它约束的MRT的路由分析以便确定MRT是否应该被优化；以及
4)根据新计算的路由拓扑实例“RT(i)”将单播路由指令发送到节点。技术然后是迭代的，返回到编号3)。
＝＝建立MRT＝＝
如上面所指出的那样，示例RPL协议提供了支持从LLN内部的装置向中央控制节点(例如，一般地LLN边界路由器(LBR)或“根节点/装置”)的多点对点(MP2P)业务、以及从中央控制点到LLN内部的装置的点对多点(P2MP)业务(还有点对点或“P2P”业务)的机制。RPL(发音“ripple”)一般地可以被描述为除定义用来限制控制业务、支持修复等的一组特征之外还建立有向无环图(DAG)以供在路由业务/分组150中使用的距离矢量路由协议。值得注意地，如可以由本领域的技术人员所了解的那样，RPL同样支持多拓扑路由(MTR)的概念，借此多个DAG能够被建立以根据各自的要求来承载业务。注意的是，虽然RPL协议可以定义完整的功能性集，以便维持MCO的简化处理，但是可以使用RPL的简化版本，例如，特别如本文中详细地描述的用来创建路由拓扑的功能性的最小子集。
并且，有向无环图(DAG)是具有如下属性的有向图：所有边缘都被以不应有循环(环路)存在的方式来定向。所有边缘都被包含在朝向并终止于一个或多个根节点(例如，“簇头”或“汇点”)的路径中，常常以便将DAG的装置与更大的基础设施(诸如互联网、广域网或其它域)互连。此外，面向目的地的DAG(DODAG)是扎根于单个目的地(即，在没有向外去的边缘的单个DAG根)的DAG。在DAG内的特定节点的“父”是该特定节点的在朝向DAG根的路径上的中间后继者，使得父比该特定节点它本身具有更低的“排名”，其中节点的排名标识出该节点相对于DAG根的位置(例如，节点离根越远，该节点的排名越高)。同样注意的是，树是一种DAG，其中DAG中的每个装置/节点一般地具有一个父或一个优选父。可以基于目标函数(OF)来建立DAG(例如，通过路由处理548a)，所述目标函数的作用是规定关于如何建立DAG的规则(例如，父、备用父等的数目)。然而，为了使处理保持简单，DAG可以由MCO在不使用目标函数的情况下建立，并且可以替代地再次像本文中特别描述的那样使用非常基本的下一跳选择算法。
根据本文技术的这种组件，因此，MCO500的作用在于建立初始MRT即最小路由拓扑。说明性地，RPL协议的最小子集被用于该目的。简化的链路本地多播消息可以被用来传播DAG信息，诸如允许节点发现RPL实例、学习其配置参数、选择DODAG父集以及维持向上路由拓扑的RPL DODAG信息对象(DIO)。然而，目标函数的概念连同负责本地修复的所有机制一起被去除了。在特定情况下被发送以便节点请求路由邻居发现的DIS(DODAG信息恳求)消息被保持(但是被简化，并且不使用过滤)，同时用来报告本地路由相邻性和信息前缀以提供向下路由的目的地通告对象(DAO)消息被去除(替换地，DAO的非常简化的版本可以被用来将前缀可达性通告给LBR)。定位的简单概念以及环路检测处理和滴答定时器的使用被保持(但是像在下面所描述的那样被修改)。关于DIO传播的新的父选择算法和决策同样像在下面所说明的那样被改变。
注意的是，这样的改变是相当显著的，并且导致通过分布式和先应式路由协议形成简化的距离矢量路由拓扑。换句话说，MCO在没有任何自优化的情况下参与当前路由拓扑的建立，其中当前路由拓扑(例如，MRT)的初始实例具有环路防止，但不具有目标函数、针对本地修复的机制或传播通告消息，如上面所指出的那样。
图9因此图示了可以例如通过上面所描述的技术在图8的网络域内创建的示例最小当前路由拓扑(有向无环图(DAG))。例如，某些链路805可以被选择以便每个节点与特定下一跳或“父”进行通信(并且因此，相反地，与子(如果存在一个的话)进行通信)。这些选择的链路形成DAG910(示出为粗线)，所述DAG910从根节点朝一个或多个叶节点(没有子的节点)延伸。业务/分组150然后可以在朝根的向上方向或朝叶节点的向下方向上穿过DAG910。注意的是，当前(例如，最小)路由拓扑DAG910一般地是非优化的，并且虽然是功能的，但是可以留有改进的空间，特别是如本文中所描述的那样。
＝＝DIA-R对本地状态的收集＝＝
MCO500将本地状态信息950传送到所对应的DIA600(例如，LBR)，其中本地状态信息包括用于当前路由拓扑的针对MCO的对应的邻居列表和选择的下一跳。也就是说，网络中的每个节点都例如通过利用IPv6ND(邻居发现)来共享其可达邻居的列表，其中被选择为下一跳的邻居被具体地标记。值得注意地，对于列表中的每个元素(邻居)，报告节点/MCO可以提供附加的信息，诸如取决于可以由该节点计算的成本的(例如，可靠性、延迟等方面的)链路的本地成本。注意的是，期望提供简单的度量以便最小化节点上的复杂性水平。例如，由于链路层(当ACK/NACK被使用时)以及基于链路的接收信号强度指示(RSSI)(或针对PLC链路的其等效的测量)，节点可以相当容易地获得诸如预期传输计数(ETX)之类的度量。
注意的是，邻居列表未被绑定到路由选择并且潜在地在滤出不是路由的潜在候选的节点(例如，链路太弱等)之后列举所有邻居。邻居列表被节点/MCO提供给DIA600(DIA-R648a)，其可由于在DHCP(动态主机配置协议)消息内携带并且在自举处理期间提供给节点(MCO)的新定义的选项而被发现。注意的是，如在下面所描述的那样，每当显著改变(例如，通过滞后)被观察到时，可以共享本地状态信息950。也就是说，更新的本地状态信息950可以响应于所更新的本地状态信息从先前传送的本地状态信息显著改变而被从MCO传送到DIA。
＝＝DIA-R路由分析和优化＝＝
一旦网络中的每个节点的邻居列表已被收集到，DIA-R648a就使用该列表的合集来形成网络数据库(NDB)。根据这个数据库，DIA-R可以通过网络的完全可见性使用一个或多个成熟的路由算法来计算最佳路由拓扑。例如，图10图示了在图8的特定网络域内的示例最佳路由拓扑(DAG1010)。说明性最短路径优先(SPF)Dijsktra算法(例如)可以被用来计算最佳路由拓扑，并且可以基于一个或多个约束，或者可以基于满足一个或多个需要的服务级别协定(SLA)。
DIA与所计算的最佳路由拓扑1010相比来分析当前路由拓扑910以确定是否优化当前路由拓扑，所述当前路由拓扑是来自信息950的所选下一跳的组合结果。各种技术和准则能够被用来比较路由拓扑，诸如在总的路由拓扑成本(所有路径的和)方面的差、超过预定义最大路径成本或最大路径成本差的路径的数目、或上述的任何加权多项式函数。如本文中所参考的那样，“增量(Delta)”是最佳路由拓扑与当前路由拓扑之间的比较出的差。注意的是，用于DIA-R的第二输入包括收集关于网络中的流的SLA要求(例如，通过NMS或CIC)，使得分析可以是基于在当前路由拓扑内部不满足一个或多个需要的SLA的路径。
如果增量超过预定义阈值和/或DIA-R确定SLA不再被满足(不能够通过启用QoS来固定)，则这是当前路由拓扑的次最优性的非期望水平的指示，并且DIA-R进入迭代优化模式。众所周知的算法可以被用来(使用网络数据库)识别当前路由拓扑的次最优性的主要区域。DIA-R因此可以发送包含供(一个或多个)目标节点修改它们的路由表并因此更新当前路由拓扑的指示的新定义的消息。值得注意的是，DIA-R还可以考虑所需要的改变数目。例如，如果通过在路由拓扑中进行两个改变、增量将改进35％，并且进行十个改变、增量将改进45％，则DIA-R可以选择只要满足SLA的最小改变数目。
如图11A所示，响应于确定(图9的)当前路由拓扑910应该被优化，DIA600(DIA-R648a)相应地将单播路由指令1150传送到一个或多个单独的MCO以指示那些单独的MCO如何优化当前路由拓扑。例如，所传送的路由指令1150可以包括针对相应的单独的MCO的新的下一跳(父)选择。如所示，因此，在从DIA接收到单播路由指令1150时，MCO可以根据该路由指令为更新的当前路由拓扑重新选择下一跳(以及可选地备用下一跳)，从而更新当前路由拓扑910。
然后可以装备定时器，在所述定时器到时之后，增量由DIA-R连同SLA要求一起被重新计算为最后更新的当前路由拓扑910与最佳路由拓扑1010之间的成本差。如果仍然不满足条件，即，当前路由拓扑应该被进一步改进，则优化处理被迭代地继续，否则处理停止。例如，图11B图示了可以在示例拓扑910中发生的进一步优化迭代。特别地，在从MCO接收到更新的本地状态信息950时，DIA分析所对应的更新的当前路由拓扑，并且响应于确定更新的当前路由拓扑应该被进一步优化来传送附加的单播路由指令1150。同样注意的是，除更新当前路由拓扑910之外，DIA-R还继续更新网络数据库，并且计算最佳路由拓扑1010以便继续监控成本的增量。
图12图示了从简约连接对象(MCO)的角度依照本文中所描述的一个或多个实施例的用于辅助智能路由的示例简化过程。过程1200在步骤1205处开始，并且继续步骤1210，其中，如上面更详细地描述的那样，MCO500在没有任何自优化的情况下参与当前路由拓扑(例如，DAG910)的建立，其中当前路由拓扑(例如，最小路由拓扑)的初始实例一般地具有环路防止，但是没有目标函数，没有针对本地修复的机制，并且没有传播通告消息。
基于当前路由拓扑，在步骤1215中MCO相应将包括对应的邻居列表和选择的下一跳的本地状态信息950传送到DIA600。随后，如果能够并且应该在该特定MCO处优化当前路由拓扑，则该特定MCO可以在步骤1220中从DIA接收指示关于如何优化当前路由拓扑的单播路由指令1150。同样地，在步骤1225中MCO可以根据来自DIA的路由指令为更新的当前路由拓扑重新选择下一跳。附加地，在步骤1230(其被示出为在步骤1225之后发生，但可能在处理期间的任何适合的时刻发生)中，MCO可以响应于更新的本地状态信息从先前传送的本地状态信息显著改变而将更新的本地状态信息传送到DIA。过程1200可以返回到步骤1220，其中可以接收另外的指令来优化路由拓扑。
此外，图13图示了从分布式智能代理(DIA)的角度依照本文中所描述的一个或多个实施例的用于辅助智能路由的另一示例简化过程。过程1300在步骤1305处开始，并且继续步骤1310，其中，如上面更详细地描述的那样，DIA600(例如，LBR)从计算机网络中的多个MCO500收集本地状态信息950，每个MCO的本地状态信息像上面所提到的那样包括针对相应的MCO的对应的邻居列表和选择的下一跳，其中MCO中的一个或多个被配置成在没有任何自优化的情况下选择它们的下一跳。同样地，在步骤1315中，DIA可以与计算的最佳路由拓扑1010相比来分析当前路由拓扑910以确定是否优化当前路由拓扑，所述当前路由拓扑910是所选下一跳的组合结果。如果在步骤1320中决定了优化能够并且应该发生，则在步骤1325中DIA可以相应地将单播路由指令1150传送到一个或多个单独的MCO以指示那些单独的MCO如何优化当前路由拓扑。过程1300然后返回到1310，其中基于更新的本地状态信息，路由拓扑优化的进一步迭代可以相应地发生。
应该注意的是，虽然在过程1200-1300内的某些步骤像上面所描述的那样可以是可选的，但是图12-13中所示出的步骤仅仅是示例以用于图示，并且可以视需要而定包括或者排除某些其它步骤。进一步地，虽然示出了步骤的特定顺序，但是这种排序仅仅是说明性的，并且在不背离本文实施例的范围的情况下，可以利用步骤的任何适合的布置。而且，虽然分别地描述了过程1200-1300，但是来自每个过程的某些步骤可以被并入每个其它过程，并且各过程不意在为相互排他的。
因此，本文中所描述的新颖技术提供用于LLN的辅助智能路由，特别是在使用了MCO的情况下。特别地，本文技术规定了包括建立退化的DAG的新方法，需要最小分布式智能，其中节点由仅在需要时和需要的情况下改进路由拓扑(RT)的LBR上托管的外部路由代理(DIA-R)来辅助。也就是说，采用上述架构，MCO不需要配置有智能路由机制，从而本文技术大大地降低了MCO上的总体复杂性、配置负担以及由MCO所处理的任务数，从而节约能量，这在LLN中是最重要的。例如，本文技术提供了“足够好的”路由拓扑，同时大大地降低了MCO上的分布式路由的复杂性水平，导致了用于物联网的甚大规模路由方法和在大规模LLN和物联网中对路由排除故障的更加高效的机制。
注意的是，路由代理(例如，DIA(DIA-R))不是如可以由本领域的技术人员所理解的路径计算元件(PCE)。特别地，PCE一般地是根据由路径计算客户端(PCC)所发送的显式请求来计算路径的路由引擎。如上面所示和描述的那样，DIA-R不接收任何这样的请求，而是根据由CIC所接收到的路由条件和规则或反馈来确定当前路由拓扑是否应该被改进，这是与由PCE所支持的方法根本上不同的方法。
虽然已经示出并且描述了特别在使用MCO的情况下提供用于LLN的辅助智能路由的说明性实施例，但是应当理解的是，可以在本文实施例的精神和范围内进行各种其它改编和修改。例如，关于用于与MCO一起使用的上面所描述的特定说明性IoT架构已经在本文中示出并且描述了实施例。然而，实施例在它们更广泛的意义上没有限制，并且实际上，可以与一般诸如(具有相对“智能的”对象的)LLN之类的其它类型的网络和/或协议一起使用，或者甚至用在不是特别低功率或有损的网络中使用。而且，虽然RPL协议被示出为在MCO上以简化形式被用来创建MRT的智能路由协议，但是可以以简化形式使用其它成熟的路由协议。此外，虽然CIC被示出为与DIA分离，但是在某些实施例中可能的是，CIC功能性(CIC处理748)可以驻留在一个或多个DIA本地，即，CIC和DIA是配置有CIC功能性和DIA功能性两者的单个装置。因此(或分别地)，DIA还可以具有用来接收用户定义的规则和配置的接口。
前面的描述一直是针对特定实施例的。然而，将显而易见的是，在达到它们的优点中的一些或全部情况下，可以对所描述的实施例进行其它变化和修改。例如，特意设想了本文中所描述的组件和/或元件能够被实现为被存储在具有在计算机、硬件、固件或其组合上执行的程序指令的有形的(非暂时性)计算机可读介质(例如，磁盘/CD/等)上的软件。因此本描述将仅通过示例的方式来进行，并且将不以其它方式限制本文实施例的范围。因此，所附权利要求的目标是涵盖如落入本文实施例的真实精神和范围内的所有这样的变化和修改。

Claims (21)

1.一种方法，包括：
通过分布式智能代理DIA从计算机网络中的多个简约连接对象MCO收集本地状态信息，每个MCO的本地状态信息包括针对相应的MCO的对应的邻居列表和选择的下一跳，其中所述MCO中的一个或多个被配置成在没有任何自优化的情况下选择它们的下一跳；
通过所述DIA与计算的最佳路由拓扑相比来分析当前路由拓扑以确定是否优化所述当前路由拓扑，所述当前路由拓扑是所选下一跳的组合结果；以及
响应于确定所述当前路由拓扑应该被优化，将单播路由指令从所述DIA传送到一个或多个单独的MCO以指示那些单独的MCO如何优化所述当前路由拓扑。
2.如权利要求1中所述的方法，进一步包括：
在所述DIA处从所述MCO接收更新的本地状态信息；
分析对应的更新的当前路由拓扑；以及
响应于确定所述更新的当前路由拓扑应该被进一步优化来传送附加的单播路由指令。
3.如权利要求1中所述的方法，进一步包括：
基于一个或多个约束来计算所述最佳路由拓扑。
4.如权利要求1中所述的方法，进一步包括：
基于满足一个或多个需要的服务级别协定(SLA)来计算所述最佳路由拓扑。
5.如权利要求1中所述的方法，其中确定是否优化所述当前路由拓扑是基于选自包括以下各项的组的至少一个因素的：所述当前路由拓扑与经优化的路由拓扑之间的总成本差；所述当前路由拓扑与经优化的路由拓扑之间的最大路径成本差；在所述当前路由拓扑内不满足一个或多个需要的服务级别协定(SLA)的路径；以及优化所述当前路由拓扑所需要的改变的数目。
6.如权利要求1中所述的方法，其中所传送的路由指令包括针对相应的单独的MCO的新的下一跳选择。
7.如权利要求1中所述的方法，其中所述本地状态信息包括本地链路成本、本地链路可靠性、本地链路延迟、本地链路预期传输计数(ETX)以及基于链路的接收信号强度指示(RSSI)中的至少一个。
8.一种设备，包括：
用来在计算机网络中通信的一个或多个网络接口；
耦合到所述网络接口并且适配成执行一个或多个处理的处理器；以及
配置成存储可由所述处理器执行的处理的存储器，所述处理在被执行时可操作来：
从计算机网络中的多个简约连接对象MCO收集本地状态信息，每个MCO的本地状态信息包括针对相应的MCO的对应的邻居列表和选择的下一跳，其中所述MCO中的一个或多个被配置成在没有任何自优化的情况下选择它们的下一跳；
与计算的最佳路由拓扑相比来分析当前路由拓扑以确定是否优化所述当前路由拓扑，所述当前路由拓扑是所选下一跳的组合结果；以及
响应于确定所述当前路由拓扑应该被优化，将单播路由指令传送到一个或多个单独的MCO以指示那些单独的MCO如何优化所述当前路由拓扑。
9.如权利要求8中所述的设备，其中所述处理在被执行时进一步可操作来：
从所述MCO接收更新的本地状态信息；
分析对应的更新的当前路由拓扑；以及
响应于确定所述更新的当前路由拓扑应该被进一步优化来传送附加的单播路由指令。
10.一种方法，包括：
通过简约连接对象MCO与计算机网络中的多个MCO，在没有任何自优化的情况下参与当前路由拓扑的建立，所述当前路由拓扑的初始实例具有环路防止，但是没有目标函数，没有针对本地修复的机制，并且没有传播通告消息；
从所述MCO向分布式智能代理DIA传送包括用于所述当前路由拓扑的针对所述MCO的对应的邻居列表和选择的下一跳的本地状态信息；
在所述MCO处从所述DIA接收指示所述MCO如何优化所述当前路由拓扑的单播路由指令；以及
根据来自所述DIA的所述路由指令为更新的当前路由拓扑重新选择下一跳。
11.如权利要求10中所述的方法，进一步包括：
响应于所述更新的本地状态信息从先前传送的本地状态信息显著改变而将所述更新的本地状态信息从所述MCO传送到所述DIA。
12.如权利要求10中所述的方法，其中所述本地状态信息包括本地链路成本、本地链路可靠性、本地链路延迟、本地链路预期传输计数(ETX)以及基于链路的接收信号强度指示(RSSI)中的至少一个。
13.一种设备，包括：
用来在计算机网络中通信的一个或多个网络接口；
耦合到所述网络接口并且适配成执行一个或多个处理的处理器；以及
配置成存储可由所述处理器执行的处理的存储器，所述处理在被执行时可操作来：
通过计算机网络中的多个简约连接对象MCO，在没有任何自优化的情况下参与当前路由拓扑的建立，所述当前路由拓扑的初始实例具有环路防止，但是没有目标函数，没有针对本地修复的机制，并且没有传播通告消息；
将包括用于所述当前路由拓扑的针对所述MCO的对应的邻居列表和选择的下一跳的本地状态信息传送到分布式智能代理DIA；
从所述DIA接收指示所述设备如何优化所述当前路由拓扑的单播路由指令；以及
根据来自所述DIA的所述路由指令为更新的当前路由拓扑重新选择下一跳。
14.一种系统，包括：
计算机网络中的多个简约连接对象MCO，所述MCO被配置成在没有任何自优化的情况下选择它们在当前路由拓扑中相应的下一跳，所述MCO被进一步配置成将包括对应的邻居列表和相应的选择的下一跳的本地状态信息传送到分布式智能代理DIA；以及
DIA，被配置成与计算的最佳路由拓扑相比来分析所述当前路由拓扑以确定是否优化所述当前路由拓扑，所述当前路由拓扑是所选下一跳的组合结果，并且还配置成响应于确定所述当前路由拓扑应该被优化，将单播路由指令传送到一个或多个单独的MCO以指示那些单独的MCO如何优化所述当前路由拓扑；
其中那些单独的MCO被进一步配置成从所述DIA接收所述单播路由指令，并且配置成根据来自所述DIA的所述路由指令为更新的当前路由拓扑重新选择下一跳。
15.如权利要求14中所述的系统，其中所述DIA被进一步配置成：
在所述DIA处从所述MCO接收更新的本地状态信息；
分析对应的更新的当前路由拓扑；以及
响应于确定所述更新的当前路由拓扑应该被进一步优化来传送附加的单播路由指令。
16.如权利要求14中所述的系统，其中所述DIA被进一步配置成基于下列中的至少一个来计算所述最佳路由拓扑：一个或多个约束；以及满足一个或多个需要的服务级别协定(SLA)。
17.如权利要求14中所述的系统，其中确定是否优化所述当前路由拓扑是基于选自包括以下各项的组的至少一个因素的：所述当前路由拓扑与经优化的路由拓扑之间的总成本差；所述当前路由拓扑与经优化的路由拓扑之间的最大路径成本差；在所述当前路由拓扑内不满足一个或多个需要的服务级别协定(SLA)的路径；以及优化所述当前路由拓扑所需要的改变的数目。
18.如权利要求14中所述的系统，其中所传送的路由指令包括针对相应的单独的MCO的新的下一跳选择。
19.如权利要求14中所述的系统，其中所述本地状态信息包括本地链路成本、本地链路可靠性、本地链路延迟、本地链路预期传输计数(ETX)以及基于链路的接收信号强度指示(RSSI)中的至少一个。
20.如权利要求14中所述的系统，其中所述MCO被进一步配置成：
在没有任何自优化的情况下参与当前路由拓扑的建立，所述当前路由拓扑的初始实例具有环路防止，但是没有目标函数，没有针对本地修复的机制，并且没有传播通告消息。
21.如权利要求14中所述的系统，其中所述MCO被进一步配置成：
响应于所述更新的本地状态信息从先前传送的本地状态信息显著改变来传送更新的本地状态信息。
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