CN108449281B - 网络流量协同卸载方法及协同卸载控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种网络流量协同卸载方法及控制器，涉及计算机网络通信技术领域，根据用户节点发送的请求数据包实时感知和记录用户节点状态信息并分类整理和储存；根据分类整理后的用户节点状态信息，选择一个用户节点作为卸载源节点，将除卸载源节点以外的其他用户节点作为订阅节点；向通信子集中的所有用户节点发送卸载源节点的节点信息，卸载源节点确认自身身份后，与服务器建立连接接收网络数据流量，卸载源节点将数据流量传输给订阅节点。本发明采用协同卸载源选择策略选择卸载源，卸载源节点可充分利用设备间直接通信分发数据，充分利用网络资源，有效提升传输效率，减轻核心网络的流量传输压力，同时保证了用户体验质量。

Description

网络流量协同卸载方法及协同卸载控制器

技术领域

本发明涉及计算机网络及通信技术领域，具体涉及一种网络流量协同卸载方法及协同卸载控制器。

背景技术

随着科学技术的不断发展，现代无线通信技术已经发生翻天覆地的变化，逐渐呈现出以下突出的特征。

第一个特征是网络异构性凸显，单一的网络通信技术已经无法满足用户的个性化服务需求，因此异构性网络成为未来技术的研究热点。第二个特征是移动数据量庞大。第三个特征是移动终端呈现多宿主形式，终端设备的多宿主特性可实现用户从原先单一的网络通信到多种网络协同通信的转变，改善用户体验质量。

随着通信网络的不断革新，互联网用户关心如何更快、更准确和更高效地获取数据。为了满足用户日益增长的移动流量需求，各大网络运营商迫切希望通过新型的技术手段来扩展通信网络容量。已有的解决方案和研究方向包括以下几种：建设信息中心网络(ICN)、多路径传输机制、网络流量卸载。

ICN作为一种具有革命性的网络体系结构，已经彻底改变了传统网络的架构。一方面，这种根本性的重量级工程短期内并不能实现，而且成本消耗较大。另一方面，该新型体系架构还带来了一系列新的问题有待解决。关于内容的命名，目前的研究已给出了对内容进行命名的方法，还需针对具体命名方法指定命名规范，否则会造成命名混乱。关于缓存，需要明确缓存的大小。关于路由，由于要缓存内容，路由器的负担将加大，对路由器的可靠性将提出更高要求。因此，仅仅依靠网络架构的变革无法在短期内完成传输质量的提升。

而多路径传输机制，其存在如下缺陷：如果将多路径传输机制直接应用在异构且不对称的网络环境中，将会出现严重的乱序以及缓存阻塞现象。出现数据包乱序的原因是，在分配子流时，多路径传输机制采用序列号映射机制为数据包以及数据连接建立了两级序列号。当数据包在多条质量存在明显差异的路径上传输时，会因丢包或者时延导致序列号出现乱序现象。出现数据包乱序情况后，接收方由于无法及时完成数据重组，只能先将已到达的数据缓存在缓冲区。然而，大量数据的缓存就会导致缓存阻塞，严重损坏应用程序性能。

对于网络流量卸载技术，目前来说仍是不完善的，在D2D卸载策略中，通过机会性通信成功检索所需内容的概率相当小，从而导致非常低的卸载增益。同时，该方案无法由业务流量的实时状态完成对卸载链路的选取。此外，上述方案没有合理匹配网络服务的QoS(Quality of Service，服务质量)需求与可选卸载链路的服务提供能力，从而不能保证卸载的服务质量，以及整个网络的负载均衡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够充分利用网络资源，减轻核心网络传输压力，同时保证用户体验质量的网络流量协同卸载方法及协同卸载控制器，以解决上述背景技术中的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明一方面提供了一种网络流量协同卸载方法，包括以下流程步骤：

步骤S110：接收所有用户节点发送的请求数据包，并根据所述请求数据包实时感知和记录用户节点状态信息；

步骤S120：将实时感知和记录的用户节点状态信息进行分类整理并储存；

步骤S130：根据分类整理后的用户节点状态信息，将所述所有用户节点划分为至少一个通信子集，并在所述通信子集中选择一个用户节点作为卸载源节点，将所述通信子集中除所述卸载源节点以外的其他用户节点作为订阅节点；

步骤S140：向所述通信子集中的所有用户节点发送所述卸载源节点的节点信息，所述卸载源节点接收到所述卸载源节点的节点信息后，与服务器建立连接，服务器将订阅用户请求的数据流量发送到所述卸载源节点，所述卸载源节点将所述数据流量传输给所述订阅节点。

进一步的，所述根据所述请求数据包实时感知和记录用户节点状态信息包括:

根据所述请求数据包感知和记录服务需求，所述服务需求包括用户节点的服务类型、服务延时和服务带宽；根据所述请求数据包确定所述用户节点间的节点行为；根据所述请求数据包感知和记录用户节点的网络状态。

进一步的，所述将实时感知和记录的用户节点状态信息进行分类整理并储存，维持和保护映射关系数据库包括:

利用状态信息表按照用户需求、节点行为、网络状态的优先顺序存储所述用户节点状态信息，利用节点关系表表征各用户节点的连接状态信息。

进一步的，所述根据分类整理后的用户节点状态信息，将所述所有用户节点划分为至少一个通信子集包括:

根据所述服务类型识别用户QoS需求，获取用户节点配置的网络类型；将所述用户QoS需求与所述网络状态进行匹配，匹配结果相同的一组用户节点作为一个通信子集。此处所述网络状态中包括能够满足某种QOS的对应信息，例如带宽、时延，丢包率等。

进一步的，在所述通信子集中选择一个用户节点作为卸载源包括:

根据传输时延函数在每个通信子集中选择一个用户节点作为卸载源，所述卸载源满足使传输时延函数达到最小值，即所述服务延时最短；

将每个通信子集中选择出的卸载源节点带入成本函数算法，求得成本函数取得最小值的卸载源，通过逐一添加卸载源点计算成本函数，直到达到成本函数的转折点或预定义的最大值的时候，停止卸载源的增加。

每一个子集中选择一个卸载源，但是要使全局网络通信最优的话，就要判断到底选哪几个，为了选择最优的K个卸载源，保证在满足成本代价的范围内卸载源数量最大，从而整体效果最好。

在成本允许的条件下，卸载源越多，卸载效果越明显。所以会尽量多的选择优秀的卸载源。

本发明另一方面提供了一种网络流量协同卸载控制器，该控制器包括状态感知模块、状态存储模块、卸载决策模块，

所述状态感知模块，用于在接收到用户节点发送的请求数据包后，对用户节点状态信息进行实时感知和记录；

所述状态存储模块，用于利用散列表完成用户节点状态信息的存储，维持和保护映射关系数据库，对所述用户节点状态信息进行分类整理，并将分类整理后的用户节点状态信息发送给卸载决策模块；

所述卸载决策模块，用于根据所述分类整理的用户节点状态信息将所有所述用户节点划分为多个通信子集，并在所述通信子集中确定卸载源节点，向所述通信子集中的所有用户节点发送所述卸载源节点的节点信息，将用户请求的数据流量发送到卸载源节点。

进一步的，所述状态感知模块包括用户需求感知模块、节点状态感知模块和网络状态感知模块，所述用户需求感知模块用于根据所述请求数据包感知用户节点的服务类型、服务延时和服务带宽；所述节点状态感知模块用于根据所述请求数据包确定所述用户节点间的节点行为；所述网络状态感知模块用于根据所述请求数据包感知和记录用户节点的网络状态。

进一步的，所述散列表包括状态信息表、节点关系表，

所述状态信息表按照用户需求、节点行为、网络状态的顺序存储用户节点信息；

所述节点关系表用于表征各用户节点间的连接状态信息。

进一步的，所述卸载决策模块包括状态信息解析模块、卸载源选择模块和用户请求应答模块，所述状态信息解析模块用于根据所述服务类型识别用户QoS需求，获取用户节点配置的网络类型；所述卸载源选择模块用于将所述用户QoS需求与网络状态进行匹配，并将匹配结果相同的一组用户节点作为一个通信子集，在每一组通信子集中选择一个用户节点作为卸载源节点，并将所述卸载源节点的节点信息发送给所述用户请求应答模块；所述用户请求应答模块用于向所述通信子集中的所有用户节点发送所述卸载源节点的节点信息，将用户请求的数据流量发送到卸载源节点。

进一步的，所述控制器还包括用户接口，用于将请求数据包传输到状态感知模块，将卸载决策模块的决策信息通过该接口对节点请求做出应答；网络接口，状态感知模块获取到用户可以使用的网络类型，并对网络状态进行监测。

本发明有益效果：通过引入协同卸载技术，将服务资源从远端服务器卸载到接入网边缘，充分利用多种异构网络，缩短用户和资源之间的距离；该方法采用协同卸载源选择策略选择卸载源，卸载源节点可充分利用设备间直接通信分发数据，充分利用网络资源，有效提升传输效率，减轻核心网络的流量传输压力，同时保证了用户体验质量。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的网络流量协同卸载方法流程示意图。

图2是本发明实施例所述的协同卸载控制器的结构原理框图。

图3是本发明实施例所述的状态感知模块的动态感知过程示意图。

图4是本发明实施例所述的节点状态信息存储结构示意图。

图5是本发明实施例所述的卸载决策模块组成结构示意图。

图6是本发明实施例所述的用户节点在域内移动时的网络流量卸载示意图。

图7是本发明实施例所述的卸载源节点在域间移动时的网络流量卸载示意图。

图8是本发明实施例所述的用户节点在域间移动时的网络流量卸载示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或模块，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、模块和/或它们的组。

需要说明的是，在本发明所述的实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通，或两个元件的相互作用关系，除非具有明确的限定。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明发明实施例中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域普通技术人员应当理解的是，附图只是一个实施例的示意图，附图中的部件或装置并不一定是实施本发明所必须的。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供了一种网络流量协同卸载方法，该方法包括在初始化阶段，订阅节点向卸载控制器发送服务请求数据包。具体来说，N个通信节点向卸载控制器发送服务请求包，请求包的内容包括自己想要获取的内容，可通信的节点信息，以及节点网络配置信息。通过该请求数据包，订阅节点告知卸载控制器想要获取的服务内容，以及用户需求和节点状态信息。

在协同阶段，根据协同卸载策略，卸载控制器将在集中请求的通信节点中选择一组卸载源。收到来自节点的服务请求信息后，根据请求的内容名称，对请求同一内容的通信节点做进一步处理。对请求同一内容的节点，分别划分子连通图，采用协同卸载源选择策略选取最优的卸载源点，并向连通图中的所有节点发送广播信息，通告卸载源节点信息并将内容C通过核心网络传输到这些卸载源。

内容共享阶段，订阅节点收到广播信息后，获取卸载源节点信息，等待相应卸载源节点向自己发送内容；卸载源获取自身卸载源身份，并从核心网络接收服务资源。然后会向可连通的节点发送该内容，并在该范围内进行传输。当全部节点都接收到服务资源后，该阶段完成。协同卸载机制将大部分核心网络传输流量卸载到通信节点上，一方面有效降低核心网络压力和通信成本，另一方面随着传输延时的降低，用户体验质量也会明显提升。

在本发明的实施例一种通信实体包括：用户节点(订阅节点，卸载源节点)、控制器、内容服务器。为了实现智慧协同的内容分发，这些实体节点会相互通信，主要包括以下四种信息交互流程。

1、初始化阶段，订阅节点没有收到卸载源节点信息时，向控制器请求源点信息。其中，需要在数据包内指明请求的内容名称以及邻接表，表征节点的通信属性。

2、控制器在收到用户节点的查询请求信息后，首先会根据收到的请求构建节点间的连通图(相当于一个通信子集)，然后根据卸载源选择策略选择出连通图中的卸载源，并将卸载源节点信息通告给连通图中的各个节点。若在某个子连通图内只有一个节点，为了保证每个节点都能收到信息，则这个点会被选为卸载源节点。用户节点收到来自控制器的广播信息后，与自己的卸载源建立D2D通信。当所有子节点都接收到请求内容后，卸载源会发送确认消息到卸载控制器。

3、卸载源被告知身份后，主动和资源服务器建立连接，接收来自服务器的内容传输，并向自己路由表中的节点发送内容共享信息<源点ID，内容C>。卸载源节点和订阅节点间通过卸载源ID相互识别。

4、订阅节点收到来自控制器的广播信息后，获取自己所属子连通图的卸载源节点信息，等待来自卸载源节点的内容传输。在收到来自源点的内容共享信息后，接收数据内容。服务资源接收完毕后，通信节点会传输确认信息到卸载源节点。

在本发明的实施例一种用户节点与控制器交互报文包含五个作用域。

版本域：指明该数据包使用的协议版本，为将来协议的变更留下可扩展空间。

类型域：说明信息种类。卸载控制器可根据该域值对数据包进行相应的处理。

选项域：指明数据包的特殊性说明，例如，该数据包对延时的容忍程度等。

长度域：说明整个通信消息的大小。

信息域：传输的数据内容。

实施例二

如图2所示，本发明实施例二提供了一种网络流量协同卸载控制器，该控制器据网络状态、社会场景、用户需求等为用户选择最佳传输路径，并将数据内容卸载到最佳卸载源。在缓解网络拥塞的同时，协同卸载方法可以有效提升用户体验质量。卸载控制器的整体框架由三大功能模块构成，包括状态感知模块(网络状态感知、用户需求感知、节点状态感知等)、状态存储模块(状态的更新与存储)、卸载决策模块(状态信息解析、传输路径选择、用户请求应答等)。

状态感知模块在接收到用户数据请求后，对用户、网络等进行实时感知和状态记录。状态感知模块包括三个子模块：用户需求感知模块、节点状态感知模块和网络状态感知模块。通过用户接口收到请求时，用户需求感知模块根据用户请求信息感知服务的类型、延时、带宽等状态信息。网络状态感知模块首先获取用户请求信息中包含的可使用网络信息，然后通过网络接口感知这些网络的状态信息，查询是否可承接多余用户。网络状态信息感知主要包括：网络延时、网络带宽、网络吞吐量。以上三种状态感知模块完成状态感知后，将感知后的信息转存到状态存储模块进行存储。如图3所示为状态感知模块与用户各节点之间的动态感知过程示意图。

状态信息感知结束后，将感知信息存储在状态存储模块中。感知信息包括用户状态、节点行为和网络状态。为了便于做出最佳决策，在存储状态信息时，将三种状态信息按照不同优先级顺序进行存储。三者的优先级分别为用户需求、节点行为、网络状态。由于状态信息的存储涉及对节点标识的识别，我们利用状态信息表完成该项功能。该状态表的作用是按照状态信息的优先级合理存储用户信息。节点关系表被用来表征各节点的连接状态，状态信息的查找通常需要根据点查找关系。

状态存储模块利用散列表完成节点状态信息的存储。该模块一方面可以实现存储状态感知模块的全部状态感知信息，维持和保护映射关系数据库，另一方面对这些状态信息进行分类整理，并将整理后的信息提供给卸载决策模块。状态存储模块中主要包含两个关键表项：状态信息表和节点关系表。状态信息表可以按照状态信息的优先级存储用户信息；节点关系表用来表征各节点间的通信属性，即各个节点间的连接状态。

如图4所示为状态存储模块存储的节点状态信息结构图。主要包括哈希表头部和状态信息数据表项两部分。

节点标识：在该系统中，当网络拓扑中的节点向卸载控制器请求内容时，卸载控制器会为每个节点分配一个标识，该标识在全网是唯一的。节点标识用8位16进制数表示。前4字节用来表示所属卸载控制器标识，后4字节用来表示节点。例如，某一节点的标识为00010016，则表示该节点是卸载控制器标识为1中的第22接入到控制器中的订阅节点。

节点类型：在该系统中，节点主要包括三种类型：未归属的订阅节点，已归属的订阅节点，已分配的卸载源节点。因此，节点类型利用2位16进制数表示，00表示该节点为未归属的订阅节点，也就是卸载控制器还没有为其分配卸载源。01表示该节点为已归属的订阅节点，也就是卸载控制器已经为其分配卸载源。10说明该节点为一个卸载源节点。

节点关系表：该关系表主要表征的是该节点与其他相邻节点的通信关系。该列表的大小可以表征节点的社交广泛性，为卸载源选择策略提供依据。

网络标识：随着科技的日益发展，终端设备大多配置多种网络接口，例如WiFi、蓝牙、各种网络运营商网络等。因此，需要通过该网络标识表示用户可以支持的网络类型。利用5位16进制表示目前已有的主流网络，留有5位作为扩展。第一位表示是否支持DSRC通信；第二位表示是否支持WiFi通信；第三位表示是否支持4G以及支持何种运营商的4G，例如，移动(TD- LTE)、联通(TD-LTE)、联通(FDD-LTE)、电信(FDD-LTE)等；第四位表示是否支持3G以及支持何种3G，例如，移动(TD-SCDMA)、联通 (WCDM)、电信(CDMA2000)；第五位表示是否支持2G。如果网络标识为11cc表示该节点可支持DSRC、WiFi、移动4G和移动3G。为了增加系统设计的可扩展性，将剩余五位作为扩展字段。

服务需求描述：用户节点发起服务请求时，会对所需服务的特殊要求进行表示。对服务需求的描述包括服务类型、服务优先级标识、延时要求。该服务需求通过4位16进制数表示，最高位一般置零。

如图5为本发明实施例二所述的卸载决策模块的组成结构图，卸载决策模块的功能是根据感知到的状态信息，做出传输路径决策和卸载源选择决策，提供用户最佳网络选择。其包含三个子模块：状态信息解析模块，卸载源选择模块和用户请求应答模块。状态信息解析模块从状态存储模块接收已感知到并存储的状态信息，将状态信息解析，一方面从用户所需的业务类型获取用户的需求，识别业务类型的QoS需求；另一方面获取用户配置的网络类型 (LTE、WiFi等)。完成状态信息解析后，将解析后的信息发送到卸载源选择模块。卸载源选择模块接收到该信息后，将所识别的QoS需求与实时感知的网络接口的QoS进行匹配。协同卸载源选择策略将根据匹配结果选择合适的卸载路径及卸载源节点，然后发送确认信息到用户请求应答模块。用户请求应答模块收到包含网络类型的确认信息后，通过用户接口将信息发送到用户，完成流量卸载过程。

本发明实施例二所述的协同卸载控制器还包括用户接口，用于完成卸载控制器与用户节点之间的信息交互过程，用户数据查询请求，传输请求应答数据包。用户接口的传输流程主要有两个：将用户请求信息传输到状态感知模块；将卸载决策模块的决策信息通过该接口对节点请求做出应答。

本发明实施例二所述的协同卸载控制器还包括网络接口，为了实现对多种网络的实时监测，卸载控制器可以通过该网络接口对多种类型的无线网络进行监测。监测的网络状态信息包括网络带宽、网络时延、网络吞吐量等。网络接口从状态感知模块获取到用户可以使用的网络类型，然后通过该接口对上述网络状态进行监测。

本发明实施例二所述的协同卸载控制器还包括与其他卸载控制器的接口，用于同其他卸载控制器完成数据通信，相互协作实现用户流量卸载的任务。当接收到其他卸载控制器的通信数据，首先该接口会判断数据包类型，如果是状态感知信息查询数据包，该接口会把数据包传送到状态存储模块；如果是卸载决策信息请求包，该接口会把该数据包传送到卸载决策模块。

本发明实施例二所述的协同卸载控制器还包括运维配置管理接口，通过该接口作为运维工程师的运维管理接口，系统开发人员的开发接口，可以方便各类开发人员的操作。通过终端系统对卸载控制器的相关模块进行相应配置，如对状态存储模块的初始化和更新、对状态感知模块和卸载决策模块的子模块初始化等。

实施例三

本发明实施例三提供了一种用户节点在域内移动时的网络流量卸载流程方法，如图6所示当通信节点处于域内移动场景时，节点在通信过程中始终在同一卸载控制器范围内时，该流程方法包括以下步骤：

1、节点想要获取某服务资源，向卸载控制器发送服务请求，如图6中虚线所示。服务请求中包含该服务资源的相关信息(标识、延时需求、带宽需求等)，节点的网络信息(可支持的无线网络资源等)以及可通信的邻居节点。

2、卸载控制器中的状态感知模块根据节点发送的服务请求，对用户需求、节点通信关系、网络状态等信息进行感知。

3、卸载控制器将状态感知模块的感知信息映射存储到状态存储模块。

4、卸载控制器使用状态信息解析模块将状态存储模块中的信息进行解析，将解析后的结果传送到卸载源选择模块，做出卸载决策。

5、卸载控制器通过用户请求应答模块将网络决策以及卸载源信息发送给请求节点，其中卸载源如图6所示。

6、卸载控制器将卸载源信息发送到服务器，建立服务器和卸载源之间的通信。卸载源会首先接收到服务资源，然后将服务资源分发到归属的订阅节点。

7、邻居节点收到卸载源节点信息后，会等待邻近卸载源传输服务内容。

8、直到所有节点都接收到请求的服务资源，各个卸载源向卸载控制器发送确认消息，通信过程结束。

实施例四

本发明实施例四提供了一种卸载源节点在域间移动时的网络流量卸载流程方法，如图7所示，当卸载源节点处于域间移动场景时，终端设备的移动性范围较大，卸载源节点很大可能会由一个卸载域移动到另一卸载域，当所属卸载控制器变化时，通信过程包括以下步骤：

1、当节点需要获取某项服务资源时会向卸载控制器发送服务请求，如图 7中虚线所示。服务请求中包含该项服务资源的相关信息(标识、延时需求、带宽需求等)，节点的网络信息(可支持的无线网络资源等)以及可通信的邻居节点。

2、卸载控制器中的状态感知模块根据节点发送的服务请求，对用户需求、节点通信关系、网络状态等进行感知。

3、卸载控制器将状态感知模块的感知信息映射存储到状态存储模块。

4、卸载控制器使用状态信息解析模块将状态存储模块中的信息进行解析，将解析后的结果传送到卸载源选择模块，做出卸载决策。

5、卸载控制器通过用户请求应答模块将网络决策以及卸载源节点信息发送给请求节点，其中卸载源如图7所示。

6、在上述过程中，卸载源A从左边区域移动到右边区域，所属卸载控制器发生变化。卸载源A通知卸载控制器C1即将离开，并即将连接到卸载控制器 C2。

7、卸载控制器C1通过与其他卸载控制器的接口与卸载控制器C2通信，告知卸载控制器C2卸载源A的身份。

8、卸载控制器C2判定卸载源A的身份后，直接建立卸载源A和远程资源服务器之间的通信，将所需服务内容传输到卸载源A。

9、卸载控制器C1在感知到卸载源节点移动后，会立刻在其所属的子连通图中寻找下一个节点作为卸载源。并将卸载源信息发送到这些节点，继续进行通信。

10、邻居节点收到卸载源节点信息后，会等待邻近卸载源传输服务内容。

11、直到所有节点都接收到请求的服务资源，各个卸载源向卸载控制发送确认消息，通信过程结束。

实施例五

本发明实施例五提供了一种用户节点在域间移动时的网络流量卸载流程方法，如图8所示，当通信节点处于域间移动场景时，终端设备的移动性范围较大，订阅节点很大可能会由一个卸载域移动到另一卸载域。订阅节点所属卸载控制器发生改变时的通信流程包括如下步骤：

1、节点想要获取某项服务资源，向卸载控制器发送服务请求，如图8中虚线所示。服务请求中包含该服务资源的相关信息(标识、延时需求、带宽需求等)，节点的网络信息(可支持的无线网络资源等)以及可通信的邻居节点。

2、卸载控制器中的状态感知模块根据节点发送的服务请求，对用户需求、节点通信关系、网络状态等进行感知。

3、卸载控制器将状态感知模块的感知信息映射存储到状态存储模块。

4、卸载控制器使用状态信息解析模块将状态存储模块中的信息进行解析，将解析后的结果传送到卸载源选择模块，做出网络决策。

5、卸载控制器通过用户请求应答模块将网络决策以及卸载源信息发送给请求节点，其中卸载源如图8中所示。

6、卸载控制器将卸载源节点信息发送到服务器，建立服务器和卸载源节点之间的通讯。卸载源节点首先从服务器端接收服务资源，然后将服务资源利用卸载决策模块选择的传输网络发送给邻居节点。

7、邻居节点收到卸载源节点信息后，会等待邻近卸载源传输服务内容。

8、卸载源节点发现所属的订阅节点B发生移动变化后，会向卸载控制器发送节点位置更新消息。

9、邻居节点B从左边区域移动到右边区域，需要重新向卸载控制器C2发起服务请求消息。

10、直到所有节点都接收到请求的服务资源，各个卸载源向卸载控制发送确认消息，通信过程结束。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种网络流量协同卸载方法，其特征在于，包括以下流程步骤：

步骤S110：接收所有用户节点发送的请求数据包，并根据所述请求数据包实时感知和记录用户节点状态信息；包括:

根据所述请求数据包感知和记录服务需求，所述服务需求包括用户节点的服务类型、服务延时和服务带宽；根据所述请求数据包确定所述用户节点间的节点行为；根据所述请求数据包感知和记录用户节点的网络状态；

步骤S120：将实时感知和记录的用户节点状态信息进行分类整理并储存；包括:

利用状态信息表按照用户需求、节点行为、网络状态的优先顺序存储所述用户节点状态信息，利用节点关系表表征各用户节点的连接状态信息；

步骤S130：根据分类整理后的用户节点状态信息，将所述所有用户节点划分为至少一个通信子集，并在所述通信子集中选择一个用户节点作为卸载源节点，将所述通信子集中除所述卸载源节点以外的其他用户节点作为订阅节点；

步骤S140：向所述通信子集中的所有用户节点发送所述卸载源节点的节点信息，所述卸载源节点接收到所述卸载源节点的节点信息后，与服务器建立连接，服务器将订阅用户请求的数据流量发送到所述卸载源节点，所述卸载源节点将所述数据流量传输给所述订阅节点。

2.根据权利要求1所述的网络流量协同卸载方法，其特征在于：所述根据分类整理后的用户节点状态信息，将所述所有用户节点划分为至少一个通信子集包括:

根据所述服务类型识别用户QoS需求，获取用户节点配置的网络类型；将所述用户QoS需求与所述网络状态进行匹配，匹配结果相同的一组用户节点作为一个通信子集。

3.根据权利要求2所述的网络流量协同卸载方法，其特征在于：在所述通信子集中选择一个用户节点作为卸载源包括:

根据传输时延函数在每个通信子集中选择一个用户节点作为卸载源，所述卸载源满足使传输时延函数达到最小值，即所述服务延时最短；

将每个通信子集中选择出的卸载源节点带入成本函数算法，求得成本函数取得最小值的卸载源，通过逐一添加卸载源点计算成本函数，直到达到成本函数的转折点或预定义的最大值的时候，停止卸载源的增加。

4.一种实现如权利要求1-3任一项所述的网络流量协同卸载方法的网络流量协同卸载控制器，其特征在于：包括状态感知模块、状态存储模块、卸载决策模块，

所述状态感知模块，用于在接收到用户节点发送的请求数据包后，对用户节点状态信息进行实时感知和记录；

所述状态存储模块，用于利用散列表完成用户节点状态信息的存储，维持和保护映射关系数据库，对所述用户节点状态信息进行分类整理，并将分类整理后的用户节点状态信息发送给卸载决策模块；

所述卸载决策模块，用于根据所述分类整理的用户节点状态信息将所有所述用户节点划分为多个通信子集，并在所述通信子集中确定卸载源节点，向所述通信子集中的所有用户节点发送所述卸载源节点的节点信息，将用户请求的数据流量发送到卸载源节点。

5.根据权利要求4所述的网络流量协同卸载控制器，其特征在于：所述状态感知模块包括用户需求感知模块、节点状态感知模块和网络状态感知模块，所述用户需求感知模块用于根据所述请求数据包感知用户节点的服务类型、服务延时和服务带宽；所述节点状态感知模块用于根据所述请求数据包确定所述用户节点间的节点行为；所述网络状态感知模块用于根据所述请求数据包感知和记录用户节点的网络状态。

6.根据权利要求5所述的网络流量协同卸载控制器，其特征在于：所述散列表包括状态信息表、节点关系表，

所述状态信息表按照用户需求、节点行为、网络状态的顺序存储用户节点信息；

所述节点关系表用于表征各用户节点间的连接状态信息。

7.根据权利要求6所述的网络流量协同卸载控制器，其特征在于：所述卸载决策模块包括状态信息解析模块、卸载源选择模块和用户请求应答模块，所述状态信息解析模块用于根据所述服务类型识别用户QoS需求，获取用户节点配置的网络类型；所述卸载源选择模块用于将所述用户QoS需求与网络状态进行匹配，并将匹配结果相同的一组用户节点作为一个通信子集，在每一组通信子集中选择一个用户节点作为卸载源节点，并将所述卸载源节点的节点信息发送给所述用户请求应答模块；所述用户请求应答模块用于向所述通信子集中的所有用户节点发送所述卸载源节点的节点信息，将用户请求的数据流量发送到卸载源节点。

8.根据权利要求7所述的网络流量协同卸载控制器，其特征在于：还包括用户接口，用于将请求数据包传输到状态感知模块，将卸载决策模块的决策信息通过该接口对节点请求做出应答；网络接口，状态感知模块获取到用户可以使用的网络类型，并对网络状态进行监测。

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