專利名稱：一種聯(lián)合鏈路耗費(fèi)度量編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它以包含多個(gè)子網(wǎng)的綜合網(wǎng)絡(luò)為背景，將多種網(wǎng) 絡(luò)中的路由耗費(fèi)值通過一種聯(lián)合的編碼技術(shù)構(gòu)造成為單一的網(wǎng)絡(luò)度量值，該度量 值可以體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)兩點(diǎn)之間多個(gè)通路的連通性和耗費(fèi)值，從而可以為各種選路協(xié)議 提供選路依據(jù)。
背景技術(shù)：
近年來隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和覆蓋范 圍迅速擴(kuò)展。目前就城域和廣域范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而言，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)大多是由多 個(gè)子網(wǎng)構(gòu)成的，各個(gè)子網(wǎng)的接口、傳輸協(xié)議、信道特征以及帶寬等屬性可能是相 同的(同構(gòu)網(wǎng))也可能是不同的(異構(gòu)網(wǎng))。例如以城市中的小區(qū)為研究對(duì)象，小 區(qū)中每個(gè)樓宇內(nèi)部的各個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)通過無線局域網(wǎng)互聯(lián)，而樓宇之間則通過具有 較高速率的有線網(wǎng)路由器互聯(lián),整個(gè)城市的小區(qū)之間則利用更高速的干線路由器 互聯(lián)。可見這樣一個(gè)城域網(wǎng)是由多個(gè)子網(wǎng)構(gòu)成的，每個(gè)子網(wǎng)的速率，信道媒介以 及應(yīng)用的協(xié)議都不盡相同。所以很多連接各個(gè)子網(wǎng)的設(shè)備(如網(wǎng)關(guān))必須具有多 種端口，以具有同時(shí)連接各個(gè)子網(wǎng)，并轉(zhuǎn)發(fā)跨子網(wǎng)信息的功能。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點(diǎn)之間通過交互路由消息來獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)或者各個(gè)子網(wǎng) 之間的連通性。目前在單一結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間周期性地在全網(wǎng)通告路由消 息。各節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的其他節(jié)點(diǎn)的路由消息來動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地判斷本節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn) 之間的可達(dá)性及鏈路質(zhì)量，其中鏈路質(zhì)量是通過路徑的鏈路耗費(fèi)度量值來標(biāo)識(shí) 的。但是對(duì)于由多個(gè)同構(gòu)或者異構(gòu)子網(wǎng)組成的綜合性一體化網(wǎng)絡(luò)而言，連接各個(gè) 子網(wǎng)的多端口設(shè)備必須在每個(gè)端口上通告路由消息，計(jì)算鏈路耗費(fèi)，形成子網(wǎng)的 路由表，然后再通過該路由表向多個(gè)端口的其他子網(wǎng)擴(kuò)散。這種以分離的路徑耗 費(fèi)計(jì)算路由的方式導(dǎo)致了全網(wǎng)路由丌銷大(每個(gè)子網(wǎng)都要通告路由消息)，拓?fù)涞?不穩(wěn)定期長(必須每個(gè)端口所連接的子網(wǎng)拓?fù)浞€(wěn)定后，全網(wǎng)的拓?fù)洳拍軌蚍€(wěn)定)， 多端口節(jié)點(diǎn)的計(jì)算開銷大等缺點(diǎn)。通過對(duì)現(xiàn)有路由協(xié)議的研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)路由消息主要由消息本身的維護(hù)開銷 和站點(diǎn)屬性描述信息(包括站點(diǎn)或目的子網(wǎng)地址，可達(dá)性等信息)、鏈路度量信 息等組成。其中，站點(diǎn)屬性描述信息對(duì)于各子網(wǎng)來說，大部分實(shí)際是相同的(大 部分網(wǎng)絡(luò)是相互疊加的，尤其是在未來無線網(wǎng)狀網(wǎng)逐漸普及后，多異構(gòu)網(wǎng)相互疊 加的格局將更加明顯)，差別主要體現(xiàn)在各子網(wǎng)的鏈路度量信息。而如果采用一 種新的度量描述方法一聯(lián)合度量編碼，將所有子網(wǎng)的集合看成是一個(gè)整體，那么 只需要一種機(jī)制來描述任意兩站點(diǎn)之間的多個(gè)端口的連通性和度量就可以了 。本 發(fā)明提出一種聯(lián)合鏈路耗費(fèi)度量編碼方法，該方法可以將多個(gè)端口的鏈路耗費(fèi)信 息綜合反映在一個(gè)碼字中，形成一個(gè)邏輯度量。該度量信息的用處廣泛，例如可 以用于多網(wǎng)絡(luò)一體化路由策略或多端口網(wǎng)絡(luò)管理，可預(yù)期大大節(jié)省開銷。凡是結(jié) 點(diǎn)具有1個(gè)以上端口和通信鏈路的網(wǎng)絡(luò)，都可以采用該方法。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明旨在利用一種統(tǒng)一的編碼方法，將多種子網(wǎng)的鏈路耗費(fèi)信 息融合到同一種碼字中表示，如此形成的邏輯度量以單一的值表達(dá)了多個(gè)端口的 鏈路可達(dá)信息和耗費(fèi)信息，具有很廣泛的應(yīng)用前景。例如用于一體化路由算法中， 可節(jié)省全網(wǎng)范圍內(nèi)的路由開銷和節(jié)點(diǎn)的計(jì)算開銷。該方法可應(yīng)用在結(jié)點(diǎn)端口數(shù)多 于l個(gè)的綜合性有線、無線網(wǎng)絡(luò)中，尤其適用于多信道多類型的異構(gòu)組網(wǎng)環(huán)境。技術(shù)方案聯(lián)合度量編碼的方法可闡述為在結(jié)點(diǎn)具有多個(gè)端口(設(shè)端口數(shù) 為n)的環(huán)境中，以每端口的鏈路耗費(fèi)為輸入，經(jīng)過一個(gè)n維正交聯(lián)合編碼函數(shù)向量^的變換后得到一個(gè)新的度量值，用該值(聯(lián)合度量)作為各結(jié)點(diǎn)間鏈路 的邏輯度量。該度量值包含了多個(gè)端口鏈路的可達(dá)信息和耗費(fèi)值。網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié) 點(diǎn)在獲得該邏輯度量值后，可基于已知的各端口度量空間信息，通過逆映射函數(shù) 向量^—'分解聯(lián)合度量，從而獲得該結(jié)點(diǎn)每個(gè)端口鏈路的可達(dá)信息及鏈路耗費(fèi) 值。聯(lián)合度量編碼的規(guī)則如下-1)、網(wǎng)絡(luò)中的多端口節(jié)點(diǎn)根據(jù)端口數(shù)量n,構(gòu)造映射函數(shù)向量,和逆映射函 數(shù)向量n',該映射函數(shù)向量和逆映射函數(shù)向量為n維正交向量，即:<formula>formula see original document page 4</formula>其中fi為第i個(gè)端口的映射函數(shù)，符合該條件f很多，2) 、定義如下算數(shù)操作" "V行向量(5-[義,，J^……％ ]和映射函數(shù)向量戶，貝IJ<formula>formula see original document page 5</formula>取實(shí)數(shù)g和逆映射函數(shù)向量戶'，則<formula>formula see original document page 5</formula>3) 、網(wǎng)絡(luò)中的多端口節(jié)點(diǎn)周期地收集統(tǒng)計(jì)各端口的鏈路耗費(fèi)度量信息，并得出n維鏈路耗費(fèi)向量^ = {\，乂2,……XJ，其中(5為聯(lián)合度量編碼向量；Xi為第i個(gè)端口的輸入耗費(fèi)度量，端口數(shù)為m4) 、計(jì)算聯(lián)合度量編碼值g，設(shè)節(jié)點(diǎn)第m次計(jì)算得到的n維聯(lián)合度量編碼向量為(5 ,，則聯(lián)合編碼值為5) 、多端口節(jié)點(diǎn)通過上述計(jì)算獲得聯(lián)合編碼g后，將利用當(dāng)前最優(yōu)信道或者子網(wǎng)將該編碼值通告給其他節(jié)點(diǎn)，從而在全網(wǎng)擴(kuò)散，6) 、當(dāng)節(jié)點(diǎn)收集到網(wǎng)絡(luò)中其他多端口節(jié)點(diǎn)發(fā)送的聯(lián)合度量編碼g后，利用n維正交逆映射函數(shù)向量^-1解析出n維鏈路耗費(fèi)向量即& =g ,=<5m =pr,,z2，……X };其中g(shù) ,為第m次從最優(yōu)信道獲取的聯(lián)合度量編碼值，而<5。,為第m次計(jì)算出 的n維鏈路耗費(fèi)向量，該向量的物理含義包括帶寬、路由跳數(shù)、網(wǎng)絡(luò)吞吐量以 及子網(wǎng)鏈路質(zhì)量。有益效果本發(fā)明提出一種聯(lián)合鏈路耗費(fèi)度量編碼方法，在綜合組網(wǎng)時(shí)，采用該方法進(jìn)行鏈路耗費(fèi)邏輯編碼可以在單一耗費(fèi)值中體現(xiàn)各個(gè)端口的鏈路耗費(fèi) 和連通性，該聯(lián)合耗費(fèi)值應(yīng)用前景廣闊，例如通過聯(lián)合耗費(fèi)可以了解所有端口的 鏈路耗費(fèi)信息、可達(dá)信息等。所得到的邏輯編碼值也可用于一體化路由通告中， 預(yù)計(jì)可大大降低網(wǎng)絡(luò)開銷。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一歩說明。圖1是一種簡單的聯(lián)合度量編碼函數(shù)示例。圖中所示的M位二進(jìn)制數(shù)為聯(lián)合 鏈路耗費(fèi)度量編碼格式。其中各子網(wǎng)按照優(yōu)先級(jí)從高位到低位排列，子網(wǎng)n的優(yōu) 先級(jí)最高而子網(wǎng)1的優(yōu)先級(jí)最低，對(duì)應(yīng)地，子網(wǎng)i的編碼位數(shù)為Ki位。圖2是比較普遍的層疊網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B通過子網(wǎng)&和S:,相 連接；節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)C通過S,相連接。圖3是編碼端的工作流程示意圖。圖4是解碼端的工作流程示意圖。
具體實(shí)施方式
1. )多端口節(jié)點(diǎn)(設(shè)端口數(shù)為n)構(gòu)造映射函數(shù)向量f和逆映射函數(shù)向量F一'， 該映射函數(shù)向量和逆映射函數(shù)向量均為n維正交向量，滿足如下約束規(guī)則-映射函數(shù)向量戶=",^……fn}，其中fi為第i個(gè)端口的映射函數(shù)。例如， 對(duì)于圖1所示的編碼圖案，fi的表達(dá)式如下其中i為端口號(hào)。逆映射函數(shù)向量^—'Hf;",fV1，……f力，其中f,為第i個(gè)端口的逆映射函 數(shù)。注意，此處的逆映射函數(shù)的含義不同于數(shù)學(xué)上的反函數(shù)，該函數(shù)具有物理意義，其含義在2.)處定義。2. )定義如下算數(shù)操作" "v行向量^^j^,;^……義j和映射函數(shù)向量F，貝u 取實(shí)數(shù)g和逆映射函數(shù)向量戶1，貝IJ<formula>formula see original document page 6</formula>3. )多端口節(jié)點(diǎn)(端口數(shù)n)周期地收集統(tǒng)計(jì)各端口的鏈路耗費(fèi)度量信息，構(gòu) 造n維鏈路耗費(fèi)向量^ = {^,乂2，……XJ,其中d為聯(lián)合度量編碼向量；Xi 為第i個(gè)端口的輸入耗費(fèi)度量。4. )利用如下方法計(jì)算聯(lián)合鏈路耗費(fèi)度量編碼值g:<formula>formula see original document page 6</formula>例如，對(duì)于圖l所示的編碼圖案，則:5.)當(dāng)多端口節(jié)點(diǎn)收到其他節(jié)點(diǎn)通報(bào)的聯(lián)合度量編碼值&(m代表該度量值為 節(jié)點(diǎn)開機(jī)之后第ra次收到的聯(lián)合鏈路度量值，同樣，C^為第m次解析得到的聯(lián)合度量編碼向量)之后，將利用逆映射函數(shù)向量^—'分解聯(lián)合度量，從而得到各 端口的鏈路度量值，其方法如下例如，對(duì)于圖1所示的鏈路度量編碼圖案，其逆映射函數(shù)向量^—}為■XX 2其中，[h代表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)對(duì)I取模。上式代表xx2—(§")對(duì)24'取模。因 為第i個(gè)子網(wǎng)的編碼空間為《位，所以其逆映射函數(shù)要對(duì)2&取模。 所以，對(duì)于圖l所示的編碼圖案，解碼之后的各端口鏈路耗費(fèi)信息為 9 *=og*22"分解得出的(^中的每個(gè)元素i代表第i個(gè)子網(wǎng)的鏈路耗費(fèi)值。6.)下面結(jié)合圖1所示的編碼圖案，對(duì)聯(lián)合鏈路耗費(fèi)度量編碼規(guī)則的內(nèi)涵和 意義作進(jìn)一步解釋首先，各個(gè)子網(wǎng)所對(duì)應(yīng)的度量空間各自獨(dú)立。圖1是一個(gè)由n個(gè)子網(wǎng)度量空間組成的M位結(jié)點(diǎn)度量空間，其中[2"—《、2"-門為子網(wǎng)n的度量空間， ^"—《"，2"—《"—"為子網(wǎng)『1的度量空間，各個(gè)子網(wǎng)度量空間中不存在重疊部分。注意度量空間的長度不一定為2"、具體的長度由子網(wǎng)耗費(fèi)和聯(lián)合 編碼函數(shù)確定。其次，可以通過各個(gè)子網(wǎng)度量空間在結(jié)點(diǎn)度量空間中的位置按照子網(wǎng)優(yōu)先級(jí) 從高到低的順序分別從MSB到LSB排列。子網(wǎng)n與子網(wǎng)n_l的度量空間的長度可 能相同，但是在子網(wǎng)n比子網(wǎng)n-l優(yōu)先級(jí)別高的情況下，度量空間卻不相同。按該聯(lián)合編碼函數(shù)構(gòu)造的度量值能夠反映用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傾向。不難證明，在最高優(yōu) 先級(jí)子網(wǎng)中有最小耗費(fèi)的鏈路，其聯(lián)合編碼后的邏輯度量也將是最小。而在最高 優(yōu)先級(jí)子網(wǎng)鏈路耗費(fèi)相同的條件下，次優(yōu)子網(wǎng)的鏈路耗費(fèi)將決定聯(lián)合編碼后的總 邏輯度量大小，依此類推。系統(tǒng)按照最小耗費(fèi)選路的結(jié)果，就是按照預(yù)定的優(yōu)先 級(jí)，選擇各種異構(gòu)子網(wǎng)來傳輸數(shù)據(jù)。最后，可以規(guī)定度量空間的最大值表示該子網(wǎng)無法到達(dá)指定節(jié)點(diǎn)(或兩個(gè)節(jié) 點(diǎn)均不具備該端口)，最小值表示該端口與指定結(jié)點(diǎn)直連。最小、最大值之間的 值指定通過該網(wǎng)絡(luò)到達(dá)指定節(jié)點(diǎn)的耗費(fèi)。按照上述編碼規(guī)則生成的聯(lián)合度量編碼在發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)后，由于 其他節(jié)點(diǎn)掌握如下信息1. )聯(lián)合度量編碼規(guī)則，即正交聯(lián)合編碼函數(shù)向量^和逆映射函數(shù)向量^—1 已知；2. )各子網(wǎng)對(duì)應(yīng)的度量空間，即各fi所對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)已知；3. )總端口數(shù)量n已知；因此通過逆映射函數(shù)向量^—、可以快速地了解源結(jié)點(diǎn)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的各端口 連通關(guān)系及耗費(fèi)值。聯(lián)合度量編碼函數(shù)向量^的選擇方法可以有多種，這里結(jié)合附圖1所示的 編碼圖案，給出一個(gè)具體編碼的實(shí)施方式1.如附圖l所示端口數(shù)為n,每個(gè)端口連接l個(gè)子網(wǎng)即子網(wǎng)數(shù)也為n，對(duì) 每個(gè)子網(wǎng)i其度量空間用Ki位二進(jìn)制數(shù)來表示，整個(gè)異構(gòu)網(wǎng)聯(lián)合度量空間定義 為由M-K,+K2+K3+…+Kn位二進(jìn)制數(shù)組成。對(duì)每一個(gè)端口的鏈路耗費(fèi)值按各端口的 優(yōu)先級(jí)排序，高優(yōu)先級(jí)子網(wǎng)的度量空間在低位(即子網(wǎng)n的優(yōu)先級(jí)最高)。則可得 映射向量函數(shù)為M_/;(;c) = x*2w其中(1《K");聯(lián)合度量逆映射函數(shù)向量為;c*22. 網(wǎng)絡(luò)中的多端口節(jié)點(diǎn)(端口數(shù)n)周期地收集統(tǒng)計(jì)各端口的鏈路耗費(fèi)度量 信息，并得出n維鏈路耗費(fèi)向量G—X,，X2，……Xn};3. 計(jì)算聯(lián)合度量編碼值g，設(shè)節(jié)點(diǎn)第m次計(jì)算得到的n維聯(lián)合度量編碼向量為<5 ，則聯(lián)合編碼值為gm=<5m*F，其中F^^,f2, fn}， y;的定義如l種所述，則計(jì)算得到聯(lián)合度量編碼值為, ,=14. 多端口節(jié)點(diǎn)通過上述計(jì)算獲得聯(lián)合編碼g后，將利用當(dāng)前最優(yōu)信道或者子網(wǎng)將該編碼值通告給其他節(jié)點(diǎn)，從而在全網(wǎng)擴(kuò)散。5. 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的其他多端口節(jié)點(diǎn)收到該gm后，利用n維正交逆映射函數(shù)向量尸解析出n維鏈路耗費(fèi)向量即g氺2 t 6.參照?qǐng)D2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，按照?qǐng)Dl所示的編碼規(guī)則，將結(jié)點(diǎn)B到結(jié)點(diǎn)A的度 量信息的聯(lián)合度量編解碼過程描述如下(1) . B結(jié)點(diǎn)有三個(gè)端口，分別與三個(gè)子網(wǎng)S2， S3， S4相連，通過子網(wǎng)S2， B與A有鏈路連接，其鏈路耗費(fèi)為3，通過子網(wǎng)S3， B與A也有鏈路連接，其鏈 路耗費(fèi)為IO,通過子網(wǎng)S4,B與A沒有鏈路連接，所以其鏈路耗費(fèi)最大。設(shè)各個(gè)子網(wǎng)Si的網(wǎng)絡(luò)耗費(fèi)最大值為2"'，則設(shè)定各個(gè)端口的度量空間為[O， 2"']，總度量空間為[O， 2"2+"3+"'](即整個(gè)度量空間可以用"2 + "3 + "4位的整數(shù)表示)， 不失一般性,假設(shè)/7,/^A=4，同時(shí)假設(shè)三個(gè)子網(wǎng)的優(yōu)先級(jí)規(guī)則是優(yōu)先級(jí)按照S2 ， S3 ， S4的順序由高到低，則聯(lián)合度量編碼用12位二進(jìn)制數(shù)表示。且A和B之 間的聯(lián)合度量編碼為0x3af。按照l中方法編碼后得到聯(lián)合度量編碼值為g = 3*28 + 10*24 +l"5 = 943 = 0;c3a/ 編碼中的最髙《2位表示通過子網(wǎng)2到達(dá)A點(diǎn)的度量(0x300)，中間 3位表示 通過子網(wǎng)3到達(dá)A點(diǎn)的度量(OxOaO)，最低m位表示通過子網(wǎng)4到達(dá)A點(diǎn)的度量 (因該子網(wǎng)與A不連通，該《,位為全1 OxOOf)。(2) 結(jié)點(diǎn)C收到該度量編碼g后按照l的F-'運(yùn)算解碼可以得到結(jié)點(diǎn)B與結(jié)點(diǎn)A通過各子網(wǎng)的耗費(fèi)值,具體方法為《,,=gm ,' = {[943 * 2_816，[943 * 2^6，[943 * = {3,10,15}至此，節(jié)點(diǎn)C可以得出結(jié)論A與B通過S2 ， S3連通，其耗費(fèi)分別為3、10。結(jié)點(diǎn)B所連接的子網(wǎng)S4與A不連通。
權(quán)利要求
1、一種聯(lián)合鏈路耗費(fèi)度量編碼方法，其特征在于該方法為1)、網(wǎng)絡(luò)中的多端口節(jié)點(diǎn)根據(jù)端口數(shù)量n，構(gòu)造映射函數(shù)向量和逆映射函數(shù)向量該映射函數(shù)向量和逆映射函數(shù)向量為n維正交向量，即
全文摘要
本發(fā)明提出一種聯(lián)合鏈路耗費(fèi)度量編碼方法，該方法利用一種聯(lián)合的編碼技術(shù)將多個(gè)子網(wǎng)的鏈路耗費(fèi)值構(gòu)造成為單一的網(wǎng)絡(luò)度量值，該度量值可以體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)兩點(diǎn)之間多個(gè)通路的連通性和耗費(fèi)值，從而可以為各種選路協(xié)議提供選路依據(jù)。在綜合和一體化組網(wǎng)時(shí)，采用該方法進(jìn)行鏈路耗費(fèi)編碼的路由協(xié)議可以在單一耗費(fèi)值中體現(xiàn)各個(gè)端口的鏈路耗費(fèi)和連通性，可以用于多端口網(wǎng)絡(luò)一體化路由消息或多端口網(wǎng)絡(luò)管理，從而降低了網(wǎng)絡(luò)的控制開銷和多端口設(shè)備的計(jì)算開銷。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101247205SQ200710191069
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者于衛(wèi)波, 牛大偉, 海 王 申請(qǐng)人:中國人民解放軍理工大學(xué)