CN104410982B - 一种无线异构网络中终端聚合与重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线异构网络中终端聚合与重构方法。该方法中，开始时终端控制器周期性向周围发送广播消息，当移动终端进入辐射区域内时，接收并解析广播消息，实现终端发现过程。然后实现终端的注册过程，网络管理控制服务器对注册消息进行验证，并通过终端控制器转发验证回复消息给终端，验证成功后，多个终端与终端控制器建立连接，聚合为一个“虚拟终端”系统为用户提供服务。在没有业务开始传输时，验证成功的终端自身选择是否接入连接，终端控制器继续发现新的终端，新的终端接入连接，实现终端重构；在有传输业务时，网络管理控制器根据终端当前网络状态消息，运用自适应策略调度终端，将相关调度信息通过终端控制器转发给终端，实现终端重构。

Description

一种无线异构网络中终端聚合与重构方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种无线异构网络中的终端聚合与重构的方法。

背景技术

随着互联网技术的日益发展，终端的应用功能不断增加，已经由最初的语音电话衍生出很多新的应用，比如彩信、视频电话、多方通话等，终端也成为一个多功能接入设备，所以在终端中接入视频、音频、安全、2D/3D绘图、GPS定位等业务，已经成为重要发展方向。目前每个用户周围通常都有多个终端设备，具有接入到不同的通信网络中的能力，多个设备的显示能力、处理器能力、网路连接能力也各不相同，所以对于不同的业务来说，其表现能力也各有优劣。当前情况下，充分利用各类终端的优势，挖掘不同网络潜力，优化服务质量，成为研究热点。在异构网络环境下，通过自适应调节策略调用多个终端共同完成一项任务成为当前的趋势。

统计数据显示，目前网络环境中用户对信息的需求与日剧增，急需更高的网络容量和更强大的智能控制技术；与此同时，随着泛在网、物联网等异构网络的进一步发展，异构网络环境下接入Internet网络的方式变得日益多样化，然而带宽资源的稀缺依然是限制用户服务质量提升的重要原因，在这种多种网络形式重叠交叉的异构网络环境中，当一个终端具有多个接口时，理论上可以利用多种网络技能来聚合吞吐能力，这时同时使用多条接口传输链路的技术即多流并行传输技术具有重要研究意义。

综上根据当前用户需求，“虚拟终端”的概念应运而生，虚拟终端即以为用户提供实时、高效、高质量的服务为目的，实现用户周围终端的聚合与重构并充分利用终端的能力。当前提出的泛在网的环境需要一个设备来发现环境上下文的变化，根据用户网络状态情况、业务应用情况以及周围环境间的交互情况，自适应调整，选择合适的策略与反应。虚拟终端就是符合这样要求的一个系统，它在异构网络环境下，协同不同通信机制、不同功能的终端设备实现终端间功能上的互补和通信上的异构融合，它是为用户提供统一业务的多功能终端，大大提升用户体验质量。同时虚拟终端是一个分布式系统，终端可以根据当前整体网络情况或者自身的网络状态情况，任意离开或加入终端群，而不会影响用户对单个终端的使用，实现终端的聚合与重构；同时可以在尽量不改动核心网的基础上合理调度网络资源，实现网络负载均衡的动态调整，提高整体业务质量。

发明内容

技术问题：本发明的目的是在异构网络环境下，通过建立UDP连接实现终端发现过程；通过建立TCP连接，根据当前无线网信号强度、网络制式、业务类型、传输速率消息，利用自适应调度策略，设计实现终端聚合和重构。

技术方案：本发明在异构网络环境下，利用一个终端控制器和多个终端，实现终端发现、终端聚合、终端重构的方法，该方法包括：

步骤一：终端控制器周期性向周围发送广播消息，与终端之间建立UDP连接，终端进入辐射范围内，接收广播消息，发现终端。

步骤二：终端控制器与终端之间建立TCP连接，终端将用户名，密码消息，发送给终端控制器，终端控制器收到消息后，转发给网络管理控制服务器，网络管理控制服务器调用数据库中用户表单进行核对，并将确认回复信息返回；终端收到验证成功的确认消息后，根据当前网络状态情况，允许多个终端与终端控制器进行连接，多终端聚合形成一个强大的智能的互联互通虚拟终端系统，从而为用户提供实时、高效、高质量的的服务。

步骤三：终端控制器与终端之间建立TCP连接，在没有业务传输的时候，验证成功的终端自身选择是否与终端控制器连接，终端控制器继续发现新的终端并接入，实现终端重构；在有传输业务时，终端将自己当前的无线网信号强度、网络制式、业务类型、传输速率消息，上传给终端控制器，终端控制器转发给网络管理控制服务器，网络管理控制服务器采用自适应策略调度多个终端来为用户提供业务，实现终端重构。

为发现终端，步骤一具体包括以下步骤：

(1)终端控制器与终端之间通过无连接不可靠的网络协议UDP建立socket连接；

(2)终端控制器周期性向周围发送广播消息；

(3)终端进入终端控制器的辐射范围内，通过UDP连接接收广播消息；

(4)终端解析广播消息，获得终端控制器相关信息；

(5)发现终端。

终端聚合实现过程中，步骤二具体包括以下步骤：

(1)终端控制器与终端之间通过传输协议TCP建立socket连接，保证信令交互的可靠性；

(2)终端向终端控制器发送注册消息即用户名和密码等；

(3)终端控制器接收到注册消息后，给终端发送接收消息确认，并将注册消息转发给网络管理控制服务器；

(4)网络管理控制服务器接收到注册消息，调用数据库中用户表单进行信息核对；

(5)验证成功时，网络管理控制服务器向终端控制器发送回复确认消息；

(6)终端控制器将回复的确认消息转发给终端；

(7)多个终端可以与终端控制器之间建立连接，形成一个强大智能的互联互通的“虚拟终端”系统，为用户提供高质量的业务。

实现终端重构，步骤三具体包括以下步骤：

(1)终端接收到回复确认消息表明验证成功后，向终端管理控制服务器发送无线网信号强度、网络制式、业务类型、传输速率信息；

(2)终端控制器接收到终端发来的状态信息，给终端发送接收消息确认，并将网络状态消息转发给网络管理控制服务器；

(3)网络管理控制器接收到网络状态信息，进行自适应业务适配决策，实现调度多终端来为用户提供服务；

(4)网络管理控制服务器将业务适配决策的结果消息发送给终端控制器；

(5)终端控制器转发业务适配决策消息给终端，终端根据接收到的消息判断是否开始工作；

(6)接收到调度信息的终端开始工作，没有接收到调度信息的终端则暂时不参与工作，实现终端重构。

有益效果：本发明在异构网络环境下，涉及终端聚合与重构的方法。该方法充分利用当前终端的各种应用功能，利用终端控制器与终端之间建立TCP socket连接，根据终端的当前网络状态信息，由网络管理控制服务器自适应调度多终端聚合形成强大智能的互联互通“虚拟终端”系统，从而为用户提供实时、高效、高质量的服务。

附图说明

图1是系统的模型图。

图2是设计实现过程中信令连接图。

图3是发现终端流程图。

图4是终端聚合流程图。

图5是终端重构流程图。

具体实施方式

如图1所示，此系统中包括一个终端控制器：用来实现终端发现过程，转发终端与网络管理控制服务器之间的信令消息，终端控制器与终端之间用WLAN连接；

多个终端：终端自身通过移动网络从公网的业务服务器上上传或者下载相应的视频、音频等业务进行缓存，并将自己的网络状态信息通过终端控制器转发给网络管理控制服务器，网络管理控制服务器自适应调度策略信息，实现终端聚合和重构，利用多个终端形成“虚拟终端”系统，为用户提供高质量的服务。

如图2所示，此方法实现过程中需要考虑终端控制器与终端之间以及终端控制器与网络管理控制服务器之间的信令连接流程的实现。

首先，终端控制器需要主动发现周围的移动终端，才能组织这些移动终端协同合作。终端的发现方式很简单，终端控制器与多个终端之间建立UDP socket连接，终端控制器周期性向周围发送广播信息，移动终端一旦进入终端控制器的辐射范围内，就会收到来自终端控制器的广播信息，然后解析广播信息，获得终端控制器的相关信息。具体步骤如下：

(1)终端控制器作为UDP连接的客户端，调用socket()函数建立套接字类型为数据报的套接字连接；

(2)终端作为UDP连接的服务器端，调用socket()函数建立套接字类型为数据报的套接字连接；

(3)终端调用bind()函数将套接字描述符与主机地址结构绑定在一起；

(4)终端控制器调用sendto()函数周期性地向周围发送广播消息；

(5)终端进入到终端控制器辐射范围内时，调用recvfrom()函数接收广播消息，recvfrom()函数从套接字描述符中每次可以接收128个字节的数据并保存到buff中；

(6)终端接收到消息后，调用sendto()函数向终端控制器发送应答消息，即消息接收成功；

(7)终端控制器调用recvfrom()接收消息接收成功的应答消息；

(8)终端解析广播信息，获得终端控制器的相关信息；

(9)终端控制器调用close()函数关闭此UDP socket连接。

其次，实现终端聚合，终端控制器与终端之间建立TCP socket连接后，终端会主动向终端控制器发送注册消息(包括用户名和密码)，这些消息已写入终端设备的程序中，每个终端对应不同的用户名和密码。终端控制器接收到注册消息后，将消息转发给网络管理控制服务器，网络管理控制服务器调用数据库中的用户表单进行信息核对，并返回验证确认信息，终端控制器将回复消息转发给终端，根据当前网络状态情况，允许多个终端与终端控制器建立连接，多个终端聚合为“虚拟终端”系统，为用户提供实时、高效、高质量的服务。具体步骤如下：

(1)终端控制器调用socket()函数建立数据流型的TCP socket连接，socket描述符在后面代表这个连接；

(2)终端同样调用socket()函数连接套接字连接；

(3)终端控制器调用bind()函数将套接字与主机地址结构进行绑定，绑定之后，在进行网络程序设计时，套接字所代表的IP地址和端口地址及协议类型等参数按照绑定值进行操作；

(4)终端控制器调用listen()函数来侦听连接，侦听的端口必须与终端定义的端口保持一致；

(5)终端不需要进行地址绑定，调用connect()函数向终端控制器发送连接请求，connect()函数有两个参数，终端控制器的端口以及IP地址，必须保证终端控制器的IP地址是静态IP地址；

(6)终端控制器侦听到连接请求后，调用accept()函数接收连接，然后才能进行其他处理；

(7)连接建立，终端调用write()函数向终端控制器发送注册消息，包括用户名和密码；

(8)终端控制器调用read()函数接收终端发送的注册消息；

(9)终端控制器用write()函数向网络管理控制器服务器转发注册消息；

(10)网络管理控制服务器调用数据库进行用户名单核对，返回验证确认信息给终端控制器；

(11)终端控制器将验证回复消息转发给终端；

(12)终端根据验证消息以及当前自身网络状态消息判断自身是否可以参与业务传输，从而建立多个终端与终端控制器之间的连接；

(13)多个终端聚合为一个强大智能的“虚拟终端”系统，给用户提供更好的体验。

最后，实现终端重构，终端控制器与终端之间建立TCP连接，在没有业务传输的时候，验证成功的终端自身选择是否接入多终端系统，终端控制器继续发现新的终端并将新的终端接入系统，实现终端重构；在有传输业务时，终端将自己当前的无线网信号强度、网络制式、业务类型、传输速率消息，上传给终端控制器，终端控制器转发给网络管理控制服务器，网络管理控制服务器采用自适应策略调度多个终端来为用户提供业务，有的终端开始工作参与业务传输，有的终端可能因为自身信号强度较弱或者传输速率较低等原因暂时不参与工作，实现终端重构。

具体步骤如下：

(1)终端根据终端控制器发送的验证回复确认消息，判断是否验证成功；

(2)终端验证成功表明其可以被调用来为用户提供服务；

(3)当没有业务传输时，终端根据自身WLAN连接情况以及移动网络连接情况，判断是否接入多终端系统；

(4)业务服务器向网络管理控制服务器发送传输业务请求；

(5)网络管理服务器将业务请求消息发送给终端控制器，终端控制器调用write()函数转发给终端；

(6)终端调用read()函数接收到业务请求消息后，将当前无线网信号强度、网络制式、业务类型、传输速率消息调用write()函数传送给终端控制器；

(7)终端控制器将终端发送的网络状态消息调用write()函数转发给网络管理控制服务器；

(8)网络管理控制服务器以终端网络状态信息为依据，做出业务适配决策，选择调度多终端为用户提供服务；

(9)网络管理控制服务器将调度决策结果发送给终端控制器；

(10)终端控制器接收到调度决策消息后进行判断，应该给哪个终端发送开始工作命令；

(11)终端接收到决策命令，如果是开始工作，即传输业务为用户提供服务，如果是退出或者是停止工作，则断开与终端控制器的连接，等待接收下次决策命令；

(12)通过自适应决策消息对终端进行调度，实现终端重构。

本发明利用终端的多接入功能，终端与终端控制器之间通过UDP socket连接，发送接收广播消息而发现终端；终端与终端控制器之间通过TCP socket连接，发送注册消息，完成终端验证注册过程，利用多个终端聚合为一个强大智能的分布式“虚拟终端”系统，为用户提供实时、高效、高质量的服务；网络管理控制服务器根据终端的无线网信号强度、网络制式、业务类型、传输速率信息，做出自适应决策，终端根据决策调度结果，选择接入或者退出多终端系统，实现终端重构。

Claims (1)

1.一种无线异构网络中终端聚合与重构方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：终端控制器周期性向周围发送广播消息，与终端之间建立UDP连接，终端进入辐射范围内，接收并解析广播消息，发现终端；具体为：

a.终端控制器与终端之间通过无连接不可靠的网络协议UDP建立socket连接；

b.终端控制器周期性向周围发送广播消息；

c.终端进入终端控制器的辐射范围内，通过UDP连接接收广播消息；

d.终端解析广播消息，获得终端控制器相关信息；

e.发现终端；

步骤二：终端控制器与终端之间建立TCP连接，终端将用户名、密码消息发送给终端控制器，终端控制器收到消息后，转发给网络管理控制器，网络管理控制器调用数据库中用户表单进行核对，并将确认回复信息返回；终端收到验证成功的确认消息后，根据当前网络状态情况，允许多个终端与终端控制器进行连接，多终端聚合形成一个强大的智能的互联互通虚拟终端系统，从而为用户提供实时、高效、高质量的服务；具体为：

a.终端控制器与终端之间通过传输协议TCP建立socket连接，保证信令交互的可靠性；

b.终端向终端控制器发送注册消息即用户名、密码消息；

c.终端控制器接收到注册消息后，给终端发送接收消息确认，并将注册消息转发给网络管理控制服务器；

d.网络管理控制服务器接收到注册消息，调用数据库中用户表单进行信息核对；

e.验证成功，注册信息准确时，网络管理控制服务器向终端控制器发送回复确认消息；

f.终端控制器将回复的确认消息转发给终端；

g.多个终端可以与终端控制器之间建立连接，终端聚合形成一个强大智能的虚拟终端系统，为用户提供高质量的业务；

步骤三：终端控制器与终端之间建立TCP连接，在没有业务传输的时候，验证成功的终端自身选择是否接入多终端系统，终端控制器继续发送广播消息，发现新的终端并接入系统，实现终端重构；在有传输业务时，终端将自己当前的无线网信号强度、网络制式、业务类型、传输速率消息，上传给终端控制器，终端控制器转发给网络管理控制服务器，网络管理控制服务器采用自适应策略调度多个终端来为用户提供业务，实现终端重构；具体为：

a.终端接收到回复确认消息，验证成功后，向终端管理控制服务器发送无线网信号强度、网络制式、业务类型、传输速率信息；

b.终端控制器接收到终端发来的网络状态信息，给终端发送接收消息确认，并将网络状态消息转发给网络管理控制服务器；

c.网络管理控制器接收到网络状态信息，进行自适应业务适配决策，实现调度多终端来为用户提供服务；

d.网络管理控制服务器将业务适配决策的结果发送给终端控制器；

e.终端控制器转发业务适配决策消息给终端，终端根据此消息判断是否开始工作；

f.接收到调度信息的终端开始工作，没有接收到调度信息的终端则暂时不参与工作，实现终端重构。