CN104812016B - 一种基于多跳的虚拟终端系统构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多跳的虚拟终端系统的构建方法。将终端控制器和移动终端配置为可以对等通信的Ad‑Hoc模式，多个终端聚合为一个虚拟终端系统。当目的终端在终端控制器的一跳范围内时，直接与终端控制器进行通信，建立TCP连接，用Socket完成信令的发送和接收过程，将目的终端聚合到虚拟终端系统。当目的终端与终端控制器之间距离太大导致信号太弱无法直接通信时，在虚拟终端系统中所有终端上运行路由协议，通过寻找路由路径建立目的终端与终端控制器之间的多跳通信过程，建立Socket连接完成信令的发送和接收，将远距离的目的终端聚合融合到虚拟终端系统，扩大虚拟终端系统的覆盖范围，而不受局域网覆盖范围限制，为用户提供智能、高效、高质量的服务。

Description

一种基于多跳的虚拟终端系统构建方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种基于多跳的虚拟终端系统的构建方法。

背景技术

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。

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，因此“虚拟终端”的概念应运而生。虚拟终端在异构网络环境下，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。同时虚拟终端可以是一个分布式系统，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。

当前情况下，虚拟终端系统中，多个终端一般都是通过AP连接在同一个局域网内，受AP覆盖范围的限制，当前系统中终端的个数也会受限制，这会对“虚拟终端”系统提供的服务造成影响，如果利用虚拟终端可以是分布式系统，将系统中的多个终端设备配置为ad-Hoc组网模式，即终端之间为对等节点，每两个节点之间可以通信，这样系统就不会受网络覆盖范围的影响，系统中可以容纳尽可能多的终端的个数，当终端之间距离太远，导致信号比较弱无法直接通信的时候，通过在系统中各终端上运行路由协议实现终端之间的多跳通信从而扩大虚拟终端系统的覆盖范围，为用户提供更好的服务。

发明内容

技术问题：本发明的目的是通过将终端控制器和移动终端都配置为Ad-Hoc模式，当目的终端与终端控制器可以进行一跳通信时，直接建立终端控制器与目的终端的TCP连接，将目的终端聚合到虚拟终端系统；当目的终端与终端控制器之间距离较远(覆盖范围会受到发射功率以及信道以及障碍物的限制，一般超过50米即为超出一跳范围)无法直接通信而不能被聚合到虚拟终端系统中的时候，在虚拟终端系统中的各个终端设备上运行路由协议，实现终端控制器到目的终端的路由发现、多跳通信过程，扩大虚拟终端系统的覆盖范围，更好地为用户提供服务。

技术方案：本发明将终端均配置为Ad-Hoc模式，在一跳范围内的终端可以直接建立TCP连接进行通信，不在一跳范围内的终端(一般为终端节点之间距离超过50米)可以通过运行路由协议实现多跳通信从而通过转发建立TCP连接。该方法包括：

步骤一：当目的终端在终端控制器的一跳范围内时，终端控制器和目的终端直接进行通信，终端控制器与目的终端之间建立TCP连接，通过Socket完成信令发送和接收过程。

步骤二：当目的终端与终端控制器距离较远(覆盖范围会受到发射功率以及信道和障碍物的限制，一般超过50米即为超出一跳范围)而无法直接通信时，在虚拟终端系统中所有终端设备上运行路由协议，终端控制器通过路由寻路过程发现目的终端，通过中继转发，建立到距离较远的目的终端的TCP连接，目的终端通过中继终端的转发利用Socket完成与终端控制器的信令连接过程。

当目的终端在终端控制器的一跳范围内可以直接通信时，步骤一具体包括以下步骤：

(8)目的终端在终端控制器一跳范围呢，终端控制器直接与目的终端建立连接；

(9)目的终端向终端控制器发送自身用户ID唯一标识信息；

(10)终端控制器将目的终端的用户ID唯一标识信息转发给网络管理控制服务器收到回复确认消息的目的终端与终端控制器之间建立连接，目的终端聚合到虚拟终端系统，为用户提供高质量的服务；

(11)业务服务器将业务请求消息发送给终端控制器，终端控制器转发给目的终端；

(12)验证成功的目的终端接收到业务请求后，将自身的信号强度、网络制式、业务类型、传输速率信息通过终端控制器转发给网络管理控制服务器；

(13)网络管理控制服务器根据网络状态消息进行自适应业务适配决策，实现调度多个目的终端来为用户提供服务；

(14)网络管理控制服务器将业务适配调度结果通过终端控制器转发给目的终端；

(15)目的终端根据调度结果判断是否参与业务传输；

当目的终端与终端控制器相距较远无法直接通信需要建立多跳通信时，步骤二具体包括以下步骤：

(1)目的终端与终端控制器不可直达时，运行路由协议，定义发送端和接收端的socket缓存大小；

(2)每个终端开始周期性发出hello消息，发现自身周围的邻居终端；

(3)在路由表里添加一条记录，指明当前终端的下一跳地址为邻居终端的IP地址；

(4)继续寻找下一跳直到找到到达目的终端的完整路径；

(5)更新路由消息，完成路由寻路过程即终端控制器到较远目的终端的发现过程；

(6)距离较远的目的终端通过中继终端向终端控制器转发用户ID唯一标识消息；

(7)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；

(8)网络管理控制服务器调用存放用户ID标识的库对目的终端进行验证；

(9)验证完成后将回复消息发送给终端控制器，终端控制器通过路由转发将消息发送给目的终端；

(10)收到回复确认消息的目的终端与终端控制器之间建立连接，目的终端聚合到虚拟终端系统，扩大了虚拟终端系统的覆盖范围，为用户提供高质量的服务；

(11)业务服务器将业务请求消息发送给终端控制器，终端控制器通过中继终端转发给目的终端；

(12)验证成功的目的终端接收到业务请求后，通过中继终端将自身的信号强度、网络制式、业务类型、传输速率消息转发给终端控制器；

(13)终端控制器将网络状态消息转发给网络管理控制服务器；

(14)网络管理控制服务器接收到网络状态信息后，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；

(15)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；

(16)终端控制器通过中继终端将业务适配决策消息转发给目的终端，目的终端根据调度结果判断是否参与业务传输。

有益效果：本发明在泛在网络环境下，涉及基于多跳的虚拟终端系统的构建方法。该方法充分利用当前终端的各种应用功能，将终端控制器与终端配置为Ad-Hoc模式，当目的终端在终端控制器的一跳范围内时，目的终端与终端控制器直接通信，目的终端融入虚拟终端系统；当目的终端与终端控制器距离较远不能直接通信时，通过在系统中各终端上运行路由协议，实现终端控制器到目的终端之间的多跳通信，目的终端融合到虚拟终端系统，扩大了虚拟终端系统的覆盖范围，为用户提供更好、更智能的服务。

附图说明

图1是系统模型图。

图2是一跳通信的信令流程图。

图3是基于多跳通信的信令流程图。

图4是路由发现过程流程图。

图5是消息发送流程图。

具体实施方式

如图1所示，此系统中包括一个终端控制器：用来控制所有的目的终端，将所有的终端聚合在一个虚拟终端系统中，转发终端与网络管理控制服务器之间的信令消息，终端控制器和目的终端均配置为Ad-Hoc模式，两两之间可以实现一跳通信；

中继终端：终端控制器与目的终端均配置为Ad-Hoc模式，当目的终端距离终端控制器较远无法直接通信的时候，在所有终端上运行路由协议，通过中继终端转发建立终端控制器与目的终端之间的通信。

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中继终端和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，中继终端的路由转发扩大了虚拟终端系统的范围，能为用户提供更好的服务。

如图2所示，此方法实现过程中需要考虑将终端控制器和终端配置为Ad-Hoc模式，保证两两之间可以进行一跳通信。(1)当目的终端在终端控制器的一跳范围内时，终端控制器发现目的终端以及与目的终端和网络管理控制服务器之间进行信令连接和消息发送过程；(2)当目的终端距离终端控制器较远无法直接通信时，终端控制器通过中继终端进行路由发现、路由建立过程，以及终端控制器通过中继终端与目的终端和网络管理控制服务器之间的信令连接和消息发送流程。

系统中终端控制器和所有终端都需要配置为Ad-Hoc模式，距离较近的终端之间可以通过一跳进行通信，距离较远的终端之间可以通过运行路由协议实现多跳通信。

当目的终端在终端控制器的一跳范围内时，终端控制器和目的终端直接进行通信，终端控制器与目的终端之间建立TCP连接，利用Socket调用函数完成信令发送和接收过程。具体步骤如下：

(1)终端设备配置为Ad-Hoc模式，终端控制器在一跳范围内发现目的终端，可以直接通信；

(2)终端控制器和所有的终端调用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；

(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，侦听的端口必须与目的终端定义的端口保持一致；

(5)目的终端调用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)连接建立后，目的终端调用write()函数向终端控制器发送用户ID唯一标识消息，终端控制器调用read()函数接收目的终端发送的用户ID唯一标识消息；

(8)终端控制器调用write()函数向网络管理控制器服务器转发用户ID唯一标识消息；

(9)网络管理控制服务器调用存放用户ID标识的库对目的终端进行验证；

(10)验证完成后将回复消息调用write()函数发送给终端控制器，终端控制器将消息转发给目的终端；

(11)收到回复确认消息的目的终端与终端控制器之间建立连接，目的终端聚合到系统，为用户提供高质量的服务；

(12)业务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()函数发送给目的终端；

(13)验证成功的目的终端接收到业务请求后，调用write()函数将自身的信号强度、网络制式、业务类型、传输速率信息通过终端控制器转发给网络管理控制服务器；

(14)网络管理控制服务器根据网络状态消息进行自适应业务适配决策，实现调度多个目的终端来为用户提供服务；

(15)网络管理控制服务器将业务适配调度结果通过终端控制器转发给目的终端；

(16)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决策消息命令；

(17)目的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。

当目的终端与终端控制器距离较远而无法直接通信时，在虚拟终端系统中所有终端设备上运行路由协议，终端控制器通过路由寻路过程发现目的终端，通过中继转发，建立到距离较远的目的终端的TCP连接，目的终端通过中继终端的转发利用Socket完成与终端控制器的信令连接过程，具体步骤如下：

(1)显示该路由协议是基于无线网卡的网口以及Ad-Hoc模式运行的；

(2)路由协议的socket为传输层和应用层的接口，分别定义发送端和接收端socket缓存的大小；

(3)每个终端开始周期性发出hello消息，以此来发现自身周围的其他邻居终端；

(4)发现新的邻居终端，记录邻居终端的IP地址；

(5)在路由表里添加一条记录，指明当前终端的下一跳地址为邻居终端的IP地址；

(6)继续寻找下一跳直到找到到达目的终端的完整路径；

(7)更新路由消息，完成路由寻路过程即终端控制器到较远目的终端的发现过程以及完整路径的寻找过程；

(8)距离较远的目的终端通过中继终端，调用socket中write()函数向终端控制器转发注册消息即用户ID唯一标识；

(9)终端控制器调用socket中read()函数接收到用户ID唯一标识消息后，将消息转发给网络管理控制服务器；

(10)网络管理控制服务器调用存放用户ID标识的库对目的终端进行验证；

(11)网络管理控制服务器验证完成后将回复确认消息发送给终端控制器，终端控制器通过中继终端将回复确认消息发送给目的终端；

(12)收到回复确认消息的目的终端与终端控制器之间建立连接，目的终端聚合到虚拟终端系统，扩大了虚拟终端系统的覆盖范围，为用户提供高质量的服务；

(13)业务服务器向终端控制器发送业务传输请求，终端控制器通过中继终端调用write()函数将业务请求转发给目的终端；

(14)验证成功的目的终端调用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()函数通过中继终端传送给终端控制器，并由终端控制器转发给网络管理控制服务器；

(15)网络管理控制服务器接收到目的终端的网络状态信息，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；

(16)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；

(17)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决策命令；

(18)目的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。

本发明利用终端设备的多接入功能，将终端控制器和目的终端配置为可以对等通信的Ad-Hoc模式，保证终端之间可以对等通信，多个终端在终端控制器的控制下聚合为一个强大智能的虚拟终端系统，当目的终端在终端控制器的一跳范围内时，终端控制器通过一跳发现目的终端，并直接与目的终端建立连接，将目的终端融合到虚拟终端系统；当目的终端与终端控制器之间距离太大导致信号太弱无法通信，目的终端不能聚合到此系统时，通过运行路由协议、建立完整路由链路，实现终端控制器和目的终端之间的多跳传输，将远距离的目的终端融合到虚拟终端系统中，扩大了虚拟终端系统的覆盖范围，不受局域网覆盖范围限制，为用户提供智能、高效、高质量的服务。

Claims (1)

1.一种基于多跳的虚拟终端系统的构建方法，将终端均配置为Ad-Hoc模式，距离较近的终端之间可以通过一跳进行通信，距离较远的终端之间可以通过运行路由协议实现多跳通信,包括以下步骤：

步骤一：当目的终端在终端控制器的一跳范围内时，终端控制器和目的终端直接进行通信，终端控制器与目的终端之间建立TCP连接，通过Socket完成信令发送和接收过程；

步骤二：当目的终端与终端控制器距离较远而无法直接通信时，在虚拟终端系统中所有终端设备上运行路由协议，终端控制器通过路由寻路过程发现目的终端，通过中继转发，建立到距离较远的目的终端的TCP连接，目的终端通过中继终端的转发利用Socket完成与终端控制器的信令连接过程；

当目的终端在终端控制器的一跳范围内可以直接通信时，步骤一具体包括以下步骤：

(1)目的终端在终端控制器一跳范围呢，终端控制器直接与目的终端建立连接；

(2)目的终端向终端控制器发送自身用户ID唯一标识信息；

(3)终端控制器将目的终端的用户ID唯一标识信息转发给网络管理控制服务器收到回复确认消息的目的终端与终端控制器之间建立连接，目的终端聚合到虚拟终端系统，为用户提供高质量的服务；

(4)业务服务器将业务请求消息发送给终端控制器，终端控制器转发给目的终端；

(5)验证成功的目的终端接收到业务请求后，将自身的信号强度、网络制式、业务类型、传输速率信息通过终端控制器转发给网络管理控制服务器；

(6)网络管理控制服务器根据网络状态消息进行自适应业务适配决策，实现调度多个目的终端来为用户提供服务；

(7)网络管理控制服务器将业务适配调度结果通过终端控制器转发给目的终端；目的终端根据调度结果判断是否参与业务传输；

其特征在于，当目的终端与终端控制器相距较远无法直接通信需要建立多跳通信时，步骤二具体包括以下步骤：

(1)目的终端与终端控制器不可直达时，运行路由协议，定义发送端和接收端的socket缓存大小；

(2)每个终端开始周期性发出hello消息，发现自身周围的邻居终端；

(3)在路由表里添加一条记录，指明当前终端的下一跳地址为邻居终端的IP地址；

(4)继续寻找下一跳直到找到到达目的终端的完整路径；

(5)更新路由消息，完成路由寻路过程即终端控制器到较远目的终端的发现过程；

(6)距离较远的目的终端通过中继终端向终端控制器转发用户ID唯一标识消息；

(7)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；

(8)网络管理控制服务器调用存放用户ID标识的库对目的终端进行验证；

(9)验证完成后将回复消息发送给终端控制器，终端控制器通过路由转发将消息发送给目的终端；

(10)收到回复确认消息的目的终端与终端控制器之间建立连接，目的终端聚合到虚拟终端系统，扩大了虚拟终端系统的覆盖范围，为用户提供高质量的服务；

(11)业务服务器将业务请求消息发送给终端控制器，终端控制器通过中继终端转发给目的终端；

(12)验证成功的目的终端接收到业务请求后，通过中继终端将自身的信号强度、网络制式、业务类型、传输速率消息转发给终端控制器；

(13)终端控制器将网络状态消息转发给网络管理控制服务器；

(14)网络管理控制服务器接收到网络状态信息后，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；

(15)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；

(16)终端控制器通过中继终端将业务适配决策消息转发给目的终端，目的终端根据调度结果判断是否参与业务传输。