用于簡約連接對象網(wǎng)絡(luò)的輔助智能路由的制作方法
【專利摘要】在一個(gè)實(shí)施例中，一種分布式智能代理(DIA)從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)簡約連接對象(MCO)收集本地狀態(tài)信息。每個(gè)MCO的本地狀態(tài)信息包括針對相應(yīng)的MCO的對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳，其中MCO中的一個(gè)或多個(gè)被配置成在沒有任何自優(yōu)化的情況下選擇它們的下一跳。DIA然后可以與計(jì)算的最佳路由拓?fù)湎啾葋矸治霎?dāng)前路由拓?fù)?其是所選下一跳的組合結(jié)果)，并且(可選地)鑒于需要的服務(wù)級別協(xié)定(SLA)來確定是否優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)洹ｍ憫?yīng)于確定當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被優(yōu)化，DIA可以相應(yīng)地將單播路由指令傳送到一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的MCO以指示那些單獨(dú)的MCO如何優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)洹?br> 【專利說明】用于簡約連接對象網(wǎng)絡(luò)的輔助智能路由
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開內(nèi)容一般地涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002]低功率和有損網(wǎng)絡(luò)(LLN)(例如，傳感器網(wǎng)絡(luò))具有無數(shù)應(yīng)用，諸如智能電網(wǎng)、智能城市、家庭和建筑物自動化等。LLN面臨各種挑戰(zhàn)，諸如有損鏈路、低帶寬、電池操作、低內(nèi)存和/或處理能力等。大規(guī)模IP智能對象網(wǎng)絡(luò)提出了許多技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，這樣的網(wǎng)絡(luò)(諸如具有大量傳感器和致動器的智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、智能城市或高級計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施或“AMI”網(wǎng)絡(luò))的密實(shí)度可能是極其高的:每個(gè)節(jié)點(diǎn)看到數(shù)百個(gè)鄰居并不罕見。
[0003]對LLN挑戰(zhàn)的一個(gè)示例路由解決方案是稱作LLN路由協(xié)議或“RPL”的協(xié)議，其是在用來限制控制業(yè)務(wù)、支持本地(和緩慢)修復(fù)等的一組特征之外還建立面向目的地的有向無環(huán)圖(D0DAG，或簡稱DAG)的距離矢量路由協(xié)議。RPL的核心方面之一在于DAG根上的配置的確定節(jié)點(diǎn)如何加入DAG的規(guī)則的目標(biāo)函數(shù)(OF)的使用:0F規(guī)定除許多規(guī)則和目標(biāo)之外還用來建立DAG的度量和約束的列表。智能計(jì)量應(yīng)用中的典型OF可以是:“基于可靠性度量查找最短路徑(因此最可靠的路徑)，同時(shí)避免電池操作節(jié)點(diǎn)”。變電站自動化應(yīng)用中的典型OF可以是“基于延遲度量(最短延遲)查找最短路徑同時(shí)使用加密的鏈路”。
[0004]RPL和其它復(fù)雜的路由協(xié)議無疑非常適于包括數(shù)千節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的路由。那就是說，這樣的協(xié)議因許多可用的參數(shù)、調(diào)諧、可選的構(gòu)件而是非常復(fù)雜的，并且可能難以在受約束網(wǎng)絡(luò)中操作。例如，當(dāng)前估計(jì)表明，RPL將需幾千字節(jié)的RAM進(jìn)行狀態(tài)維護(hù)并且在閃存方面需要略微更多的存儲器。遺憾的是，在使用分布式路由方法的LLN中路由的挑戰(zhàn)所固有的復(fù)雜性水平隨著網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)而迅速地增長。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]本文實(shí)施例可以通過與附圖相結(jié)合地參考以下描述來更好地理解，在附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相等地或功能上類似的元件，其中:
[0006]圖1圖示了示例計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；
[0007]圖2A-2E圖示了在圖1的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)流的示例；
[0008]圖3圖示了在復(fù)雜的系統(tǒng)中的功能性與可伸縮性之間的示例折衷；
[0009]圖4圖示了依照本文中所描述的用于簡約連接對象(MCO)的架構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的示例視圖；
[0010]圖5圖示了 MCO裝置的示例；
[0011]圖6圖示了分布式智能代理(DIA)裝置的示例；
[0012]圖7圖示了中央智能控制器(CIA)裝置的示例；
[0013]圖8圖示了示例網(wǎng)絡(luò)域(LLN或1T域)；
[0014]圖9圖不了在圖8的特定網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)的不例最小當(dāng)如路由拓?fù)?有向無環(huán)圖(DAG))；[0015]圖10圖示了在圖8的特定網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)的示例最佳路由拓?fù)洌?br> [0016]圖11A-11B圖示了圖9的當(dāng)前路由拓?fù)涞牡鷥?yōu)化的示例。
[0017]圖12圖示了從簡約連接對象(MCO)的角度用于輔助智能路由的另一示例簡化過程；以及
[0018]圖13圖示了從分布式智能代理(DIA)的角度用于輔助智能路由的另一示例簡化過程。
【具體實(shí)施方式】
[0019]概沭
[0020]根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，分布式智能代理(DIA)從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)簡約連接對象(MCO)收集本地狀態(tài)信息。每個(gè)MCO的本地狀態(tài)信息包括針對相應(yīng)的MCO的對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳，其中MCO中的一個(gè)或多個(gè)被配置成在沒有任何自優(yōu)化的情況下選擇它們的下一跳。DIA然后可以與計(jì)算的最佳路由拓?fù)湎啾葋矸治霎?dāng)前路由拓?fù)湟源_定是否優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)?，所述?dāng)前路由拓?fù)涫撬x下一跳的組合結(jié)果。響應(yīng)于確定當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被優(yōu)化，DIA可以相應(yīng)地將單播路由指令傳送到一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的MCO以指示那些單獨(dú)的MCO如何優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)洹?br> [0021]描述
[0022]計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由用于在端節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)的通信鏈路和段所互連的節(jié)點(diǎn)的地理分布式合集，所述端節(jié)點(diǎn)諸如是個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站或其它裝置，諸如傳感器等。許多類型的網(wǎng)絡(luò)是可用的，范圍從局域網(wǎng)(LAN)到廣域網(wǎng)(WAN)。LAN典型地通過位于相同的一般物理位置(諸如建筑物或?qū)W校)中的專用私有通信鏈路來連接節(jié)點(diǎn)。另一方面，WAN典型地通過長距離通信鏈路來連接地理分散的節(jié)點(diǎn)，所述長距離通信鏈路諸如是公共載波電話線、光學(xué)光路、同步光學(xué)網(wǎng)絡(luò)(SONET)、同步數(shù)字體系(SDH)鏈路，或諸如IEEE61334、IEEEP1901.2及其它之類的電力線通信(PLC)。此外，移動自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET)是一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)，其一般地被認(rèn)為是由無線鏈路所連接的移動路由(以及關(guān)聯(lián)的主機(jī))的自配置網(wǎng)絡(luò)，所述無線鏈路的聯(lián)合形成任意拓?fù)洹?br> [0023]特別地，智能對象網(wǎng)絡(luò)(諸如傳感器網(wǎng)絡(luò))是具有諸如傳感器、致動器等之類的空間地分布的自主裝置的特定類型的網(wǎng)絡(luò)，所述自主裝置協(xié)作地監(jiān)控在不同位置處的物理或環(huán)境條件，諸如例如能量/功率消耗，資源消耗(例如，水/煤氣/等以用于高級計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施或“AMI”應(yīng)用)、溫度、壓力、振動、聲音、輻射、運(yùn)動、污染物等。其它類型的智能對象包括例如負(fù)責(zé)接通/斷開引擎或執(zhí)行任何其它動作的致動器。傳感器網(wǎng)絡(luò)(一種智能對象網(wǎng)絡(luò))典型地是共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，諸如無線或PLC網(wǎng)絡(luò)。也就是說，除一個(gè)或多個(gè)傳感器之外，傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)傳感器裝置(節(jié)點(diǎn))也都可以一般地裝備有無線電收發(fā)機(jī)或諸如PLC之類的其它通信端口、微控制器以及能量源，諸如電池。常常，智能對象網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是場域網(wǎng)(FAN)、鄰域網(wǎng)(NAN)等。一般地，對智能對象節(jié)點(diǎn)(例如，傳感器)的尺寸和成本約束導(dǎo)致對諸如能量、存儲器、計(jì)算速度以及帶寬之類的資源的對應(yīng)約束。
[0024]值得注意地，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)近年來已經(jīng)變得日益流行和實(shí)用。特別地，諸如無線或PLC網(wǎng)絡(luò)等之類的共享介質(zhì)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)常常在被稱為低功率和有損網(wǎng)絡(luò)(LLN)的一類網(wǎng)絡(luò)上，這類網(wǎng)絡(luò)中，路由器和它們的互連二者都被約束:LLN路由器典型地在例如處理能力、存儲器和/或能量(電池)之類的約束下操作，并且它們的互連說明性地由高損失速率、低數(shù)據(jù)速率和/或不穩(wěn)定性來表征。LLN由來自幾十個(gè)以及多達(dá)數(shù)千個(gè)或甚至數(shù)百萬個(gè)LLN路由器的任何事物組成，并且支持點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)(在LLN內(nèi)部的裝置之間)、點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)(從在根節(jié)點(diǎn)處這樣的中央控制點(diǎn)到LLN內(nèi)部的裝置的子集)以及多點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)(從LLN內(nèi)部的裝置向中央控制點(diǎn))。
[0025]不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，術(shù)語“物聯(lián)網(wǎng)”或“1T”可以被本領(lǐng)域的技術(shù)人員用來指代唯一地可識別的對象(事物)和它們在基于網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)中的虛擬表示。特別地，在互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)中的下一個(gè)新領(lǐng)域是連接不只計(jì)算機(jī)和通信裝置的能力，而是連接一般諸如燈、電器、車輛、HVAC(加熱、通風(fēng)以及空氣調(diào)節(jié))、窗戶以及窗簾和百葉窗、門、鎖等之類的“對象”的能力?！拔锫?lián)網(wǎng)”因此一般地指的是對象(例如，智能對象)(諸如傳感器和致動器)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(例如，IP)的互連，所述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以是公用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)。這樣的裝置通常以通過協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的方式而被連接到IP網(wǎng)絡(luò)的非IP或?qū)Ｓ袇f(xié)議的形式已被用在工業(yè)中幾十年了。隨著諸如智能電網(wǎng)、智能城市以及建筑物與工業(yè)自動化和(例如，能夠互連用于感測像功率量、輪胎壓力以及溫度這樣的事物的數(shù)百萬個(gè)對象并且能夠啟動引擎和燈的)汽車之類的無數(shù)應(yīng)用的浮現(xiàn)，最重要的一直是針對這些網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展IP協(xié)議族。
[0026]圖1是說明性地包括由各種通信方法所互連的節(jié)點(diǎn)/裝置的示例計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)100的示意框圖。例如，鏈路(未示出)可以是有線鏈路或共享介質(zhì)(例如，無線鏈路、PLC鏈路等)，其中諸如例如路由器、傳感器、計(jì)算機(jī)等之類的某些節(jié)點(diǎn)可以例如基于距離、信號強(qiáng)度、當(dāng)前操作狀態(tài)、位置等與其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用任何數(shù)目的節(jié)點(diǎn)、裝置、鏈路等，并且本文中所示出的視圖是為了簡單起見的。并且，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將進(jìn)一步理解，雖然網(wǎng)絡(luò)被示出在某一定向上，但是網(wǎng)絡(luò)100僅僅是不意在限制本公開內(nèi)容的示例圖示。
[0027]根據(jù)說明性網(wǎng)絡(luò)100，可以創(chuàng)建多個(gè)網(wǎng)絡(luò)“層次”，其中每個(gè)層次都可以但不必包括一般不同類型的裝置和/或通信協(xié)議。如圖所示，1T域110(還被稱為LLN110)可以包括一般地由低功率和/或有損鏈路所互連的“對象” 115的嵌入棧，所述“對象” 115諸如是上面所描述的傳感器、致動器等。說明性地，1T域可能可想像地包括數(shù)百萬個(gè)對象115。
[0028]每個(gè)1T域110 (為了清楚起見，示出了僅一個(gè))可以被互連到下一個(gè)層次級，諸如場域網(wǎng)120，所述場域網(wǎng)120說明性地提供“云”或核心網(wǎng)130的邊緣。(一個(gè)或多個(gè))場域網(wǎng)120可以將一個(gè)或多個(gè)1T域互連到核心網(wǎng)130，并且一般地包括多個(gè)路由器125 (或交換機(jī)或網(wǎng)關(guān))。在示例實(shí)施例中，在場域網(wǎng)處的通信可以包括多服務(wù)協(xié)議，諸如“3G”、“4G”、“LTE”等，如本領(lǐng)域內(nèi)將清楚地理解的那樣。典型地，在場域網(wǎng)內(nèi)的裝置125的數(shù)目能夠達(dá)到上萬個(gè)。
[0029]最終，如所指出的那樣，場域網(wǎng)120(為了清楚起見，示出了一個(gè))通過核心網(wǎng)130被互連，所述核心網(wǎng)130諸如是一般更有能力的裝置135 (例如，數(shù)千個(gè)這種裝置)的網(wǎng)際協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)和/或多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)網(wǎng)絡(luò)，所述更有能力的裝置135諸如是核心路由器、交換機(jī)等。一般地，這種層次級除在場域網(wǎng)本身內(nèi)支持這些特征之外還控制1T域的安全性、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、多播操作等。網(wǎng)絡(luò)管理組件140可以存在于核心網(wǎng)130內(nèi)，或者另外可以經(jīng)由核心網(wǎng)130來互連，以提供各種高級功能性，諸如1T分析的托管、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)(NMS)等。例如，網(wǎng)絡(luò)管理組件140可以包括被配置成通過網(wǎng)絡(luò)100的網(wǎng)絡(luò)操作來提供高級控制的一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器，并且可以將接口提供給用戶(管理員)，如本文中所描述的那樣。
[0030]可以使用預(yù)定義網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)100的節(jié)點(diǎn)/裝置之間交換數(shù)據(jù)分組150 (例如，在裝置/節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的業(yè)務(wù)和/或消息)，所述預(yù)定義網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議諸如是某
些已知的有線協(xié)議、無線協(xié)議(例如，IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.15.4、WiF1、藍(lán)牙^等)、PLC協(xié)議或在
適當(dāng)情況下其它共享介質(zhì)協(xié)議。在這種上下文中，協(xié)議包括定義節(jié)點(diǎn)如何與彼此交互的一組規(guī)則。如所提到的那樣，每個(gè)層次都可以但不必利用彼此不同的協(xié)議，并且實(shí)際上，可以利用與層次內(nèi)的其它子域(例如，不同的1T域110或場域網(wǎng)120)不同的協(xié)議。
[0031]圖2A-2E圖示了諸如依照一般的1T操作、以及如可以依照本文中所描述的技術(shù)被使用的在圖1的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)的示例數(shù)據(jù)流。例如，如圖2A所示，數(shù)據(jù)250可以被各種對象115收集，并且沿著到一個(gè)或多個(gè)場域網(wǎng)裝置125的路線被傳送(例如，作為分組150)，以及可以沿著該路線經(jīng)歷各種程度的聚集、丟棄等。場域網(wǎng)裝置125然后可以像圖2B中所示出的那樣對數(shù)據(jù)250應(yīng)用進(jìn)一步智能，諸如傳感器應(yīng)用、控制以及關(guān)聯(lián)，并且經(jīng)處理的數(shù)據(jù)255然后可以像圖2C中所示出的那樣被傳送到網(wǎng)絡(luò)管理裝置140。而且，作為圖示移動對象的1T操作的特定示例，圖2D和2E圖示了諸如車輛260 ( —般地，因?yàn)檐囕v可以實(shí)際上包括許多網(wǎng)絡(luò)連接的“對象”)之類的對象115如何可以在1T域110之間行進(jìn)并且一般可以取決于接近度被在場域網(wǎng)裝置125 (諸如場域路由器或“FAR”)或甚至場域網(wǎng)120之間轉(zhuǎn)移。
[0032]如上面所指出的那樣，在過去幾年里，諸如傳感器和致動器之類的智能連接對象的概念已經(jīng)打開了諸如智能電網(wǎng)、連接車輛、智能城市或智能衛(wèi)生保健(僅舉幾種為例)等等之類的無數(shù)應(yīng)用的大門。為此，已經(jīng)提出了若干“架構(gòu)”，包括通過多協(xié)議網(wǎng)關(guān)或者使用IP (V6)端到端來連接這些裝置以及各種混合選項(xiàng)。
[0033]使用多協(xié)議網(wǎng)關(guān)的想法由于許多原因而引起問題，雖然對于協(xié)議遷移和提供從現(xiàn)有的舊協(xié)議到IP的遷移路徑的有限及時(shí)策略來說是有利的。問題中的一些包括操作復(fù)雜性、缺少可伸縮性(指數(shù)量級的協(xié)議轉(zhuǎn)換)、缺少Q(mào)0S以及路由一致性、單點(diǎn)故障(滿狀態(tài)多協(xié)議網(wǎng)關(guān)的使用是很昂貴的選擇)、安全漏洞等。
[0034]因此，自2007年以來，已出現(xiàn)了有利于IP端到端的明顯勢頭，并且已開發(fā)和規(guī)定了許多技術(shù):
[0035]-在裝配有幾千字節(jié)的RAM和閃存以及8/16位微控制器的低功率微控制器上運(yùn)行的輕量級操作系統(tǒng)；以及
[0036]-優(yōu)化的IPv6棧和新的低功率PHY/MAC技術(shù)(例如，IEEE802.15.4、低功率Wif1、Pl9OL 2, PRIME, HP GreenPHY 等)的出現(xiàn)。
[0037]在仔細(xì)分析IP協(xié)議族之后，認(rèn)識到了新的IP協(xié)議對于這些高度受約束的且惡劣的環(huán)境來說是需要的。一些關(guān)鍵示例包括:[0038]I) 6LoffPAN:除首部壓縮之外還針對低MTU鏈路處理分片的適配層；
[0039]2)RPL:用于LLN的新的路由協(xié)議；
[0040]3) CoAP:被設(shè)計(jì)成在低功率終端裝置上運(yùn)行的輕量級資源管理協(xié)議，顯著地輕于SNMP ；以及
[0041]4)在鏈路層處托管的各種優(yōu)化功能(例如，用于15.4g、PLC(P1901.2)等的跳頻)。
[0042]迄今為止，典型的策略包括在受約束裝置上實(shí)現(xiàn)成熟(sophisticated)的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、負(fù)責(zé)處理QoS、路由、管理、流量工程、感測、用于LLN中的業(yè)務(wù)量降低的算法、用來增加低帶寬鏈路上的信道容量的成熟策略、用于快速故障恢復(fù)的自愈技術(shù)以及受約束路由、呼叫接納控制(CAC)和背壓機(jī)制等。換句話說，使物聯(lián)網(wǎng)(1T)變得盡可能智能同時(shí)仍然限制在1T的邊緣(LLN)處所需要的資源已成為目標(biāo)。
[0043]然而，在復(fù)雜的系統(tǒng)中存在功能性與可伸縮性之間的微妙折衷。也就是說，在許多區(qū)域中，一個(gè)人能夠觀察到圖3中所示出的現(xiàn)象。隨著功能性被添加到裝置，結(jié)合所有特征的總體系統(tǒng)(還簡單地被稱為“網(wǎng)絡(luò)”)的復(fù)雜性向著增量成本可接受的點(diǎn)增加直到命中拐點(diǎn)，此時(shí)該系統(tǒng)的總體理解和可伸縮性大大地下降。盡管用隨機(jī)Petri網(wǎng)絡(luò)或馬爾可夫(Markov)鏈對這樣的模型進(jìn)行數(shù)學(xué)建模是相當(dāng)有挑戰(zhàn)性的，但是這樣的經(jīng)驗(yàn)分析主要是通過多年來設(shè)計(jì)和操作復(fù)雜系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)來驅(qū)動的。注意的是，盡管可伸縮性是根據(jù)許多因素而變化的多項(xiàng)式函數(shù)，但是“理解”因素的權(quán)重?zé)o疑是大的；在許多情況下，本領(lǐng)域中沒有采用技術(shù)，不是因?yàn)樗鼈儚募夹g(shù)觀點(diǎn)看是內(nèi)在地非可伸縮的，而是因?yàn)榭紤]到對于終端用戶的附加值，理解總體系統(tǒng)太過昂貴。例如，從純技術(shù)觀點(diǎn)看，即使能夠理解某些系統(tǒng)，但是隨著功能性的水平增加，病態(tài)不可理解的情況的數(shù)目也極其迅速地增長。
[0044]經(jīng)過數(shù)年的深度技術(shù)調(diào)查，智能對象將要支持的總體復(fù)雜性不隨著這些網(wǎng)絡(luò)的尺寸和所支持的特征的數(shù)目線性地增長，而是按指數(shù)規(guī)律地增長，從而使總體系統(tǒng)本身的可伸縮性崩潰。在1T的情況下，由于以下兩個(gè)原因，我們能夠預(yù)期這種現(xiàn)象的放大:(I)這種網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大大超過迄今為止具有潛在地?cái)?shù)百萬個(gè)裝置的最大已知網(wǎng)絡(luò)；以及(2)想不到地，輕量級協(xié)議(在存儲器和帶寬使用方面占用很少的資源)的設(shè)計(jì)需要具有未知行為模式的相當(dāng)成熟的技術(shù)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)(也被稱為LLN(低功率和有損網(wǎng)絡(luò))或IP智能對象網(wǎng)絡(luò))的該部分復(fù)雜性增加。
[0045]本文中所描述的說明性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的目標(biāo)是重新考慮包括添加終端裝置的分布式智能的當(dāng)前模型并且替代地將智能限制于提供安全連通性所需要的最小部分。如在下面所描述的那樣，由于由流量觀察(例如，深度分組檢查)、一組目標(biāo)(例如，服務(wù)級別協(xié)定或SLA)、性能監(jiān)控、行為模式和網(wǎng)絡(luò)動態(tài)分析(以便例如在最佳性與穩(wěn)定性之間權(quán)衡)等所饋送的學(xué)習(xí)機(jī)，引入了在場域網(wǎng)的邊緣裝置(例如路由器，在本文中被稱為邊緣路由器的)上托管的中間代理，所述中間代理幫助這些終端裝置進(jìn)行許多決策制定處理(QoS、網(wǎng)絡(luò)管理、流量工程等)并且與(例如，數(shù)據(jù)中心中的更有能力的計(jì)算機(jī)中的或在數(shù)據(jù)中心中托管的)中央智能密切交互以便例如做出適當(dāng)?shù)臎Q策。
[0046]特別地，說明性架構(gòu)致力于將智能和網(wǎng)絡(luò)控制切換到路由器邊緣邊界。如上面所指出的那樣，值得為物聯(lián)網(wǎng)(1T)考慮根本上新的聯(lián)網(wǎng)模型，從而在諸如路由、自愈技術(shù)、QoS、CAC、匪S、可靠性或安全性之類的許多區(qū)域中導(dǎo)致聯(lián)網(wǎng)方面的根本變動。根據(jù)在下面所描述的實(shí)施例，本文技術(shù)一般地包括將網(wǎng)絡(luò)的第二層的聯(lián)網(wǎng)智能移動到位于LLN的邊緣處的路由器(有時(shí)被稱為LBR=LLN邊界路由器)上，在所述路由器中，資源與LLN中的裝置(傳感器/致動器/標(biāo)簽)相比能夠被認(rèn)為是“非有限的”。主要原理在于LBR和其它組件(在路由器、帶外路由器/服務(wù)器等上運(yùn)行的應(yīng)用)托管如下功能的能力，所述功能的輸出然后被提供給簡約連接對象或“MC0”(和“智能對象”相比，其也可以被稱為“啞連接對象”或“DCO”)。
[0047]在這種說明性架構(gòu)模型中，傳感器/致動器有目的地成為與智能對象(整個(gè)行業(yè)在過去十年里一直推進(jìn)的趨勢)相反的IPv6 “簡約連接對象”。
[0048]作為理論基礎(chǔ)，一個(gè)主要技術(shù)原因在于將網(wǎng)絡(luò)縮放到大于當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)量級大小的能力。簡單的數(shù)學(xué)表明，極其大規(guī)模的LLN意味著非常先進(jìn)的技術(shù)(不是先前規(guī)定的和/或已知的)以便有效地管理這些網(wǎng)絡(luò)。因此值得注意的是，這樣的網(wǎng)絡(luò)將是自動的、自配置的并嵌入有本地智能以支持自愈技術(shù)和自動配置，并且能夠執(zhí)行本地故障診斷。將大域分解成較小的域有助于降低總體復(fù)雜性，但僅作為臨時(shí)措施。
[0049]通過采用包括使這些設(shè)備“僅僅被連接”而非“智能”的根本上不同的策略，本文中所描述的架構(gòu)將使得能實(shí)現(xiàn)大的生態(tài)系統(tǒng)，使得能實(shí)現(xiàn)極其受約束的裝置(包括啟用了能量清道夫的裝置)上的連通性，并且網(wǎng)絡(luò)將被“饋送”有價(jià)值的數(shù)據(jù)，從而增加網(wǎng)絡(luò)托管界內(nèi)智能的理論基礎(chǔ)，使它成為未來的平臺。
[0050]特別地，根本上不同的架構(gòu)可以被用于物聯(lián)網(wǎng)(1T)/LLN，借此智能對象被用簡約連接對象(MCO)代替，所述MCO限于將基本安全的連通性提供給在連接LLN的“經(jīng)典IP網(wǎng)絡(luò)”的邊緣處的LBR。LBR說明性地托管分布式智能代理(DIA)，所述DIA是由許多輸入所饋送的軟件/硬件模塊，所述輸入諸如例如使用深度分組檢查的業(yè)務(wù)流觀察、由用戶所規(guī)定的并且由中央智能控制器(CIC)所提供的SLA要求。DIA還可以托管觀察流以及網(wǎng)絡(luò)動態(tài)和行為趨勢的學(xué)習(xí)機(jī)，使得DIA可以進(jìn)一步執(zhí)行與MCO交互的許多任務(wù)以在需要的時(shí)候/地點(diǎn)/情況下在網(wǎng)絡(luò)中激活諸如網(wǎng)絡(luò)管理、路由、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、呼叫接納控制(CAC)等之類的聯(lián)網(wǎng)特征。
[0051]也就是說，如圖4中所示出的說明性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)簡約連接對象(MC0)500、一個(gè)或多個(gè)分布式智能代理(DIA)600以及一個(gè)或多個(gè)中央智能控制器(CIC) 700。具體地，每個(gè)MCO都一般地具有足以執(zhí)行它相應(yīng)的指定的任務(wù)、安全地加入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及提供標(biāo)稱狀態(tài)信息的有限智能，其中MCO未被配置成執(zhí)行復(fù)雜的專用數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)任務(wù)如進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量(QoS)決策、參與呼叫接納控制(CAC)操作、提供流量工程(TE)服務(wù)、執(zhí)行成熟的可靠性協(xié)議或者推斷網(wǎng)絡(luò)管理信息，這與當(dāng)前1T架構(gòu)形成對比。并且，DIA被配置成針對MCO將邊緣提供給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并且負(fù)責(zé)針對MCO的智能聯(lián)網(wǎng)管理以及負(fù)責(zé)執(zhí)行針對MCO的復(fù)雜的專用數(shù)據(jù)處理。最后，CIC在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)操作并且與DIA通信以執(zhí)行針對MCO和DIA操作的首要控制的復(fù)雜任務(wù)，并且還被配置成提供一個(gè)或多個(gè)接口以接收針對MCO和DIA操作的一組用戶定義的規(guī)則。
[0052]說明性地，在本文中參考說明性架構(gòu)所描述的技術(shù)可以由硬件、軟件和/或固件諸如依照特定于每個(gè)類型的裝置(MC0、DIA、CIC)的相應(yīng)處理來執(zhí)行，所述處理可以包含由處理器執(zhí)行以便例如與在相應(yīng)的裝置上執(zhí)行的其它處理相結(jié)合地執(zhí)行與本文中所描述的新穎技術(shù)有關(guān)的功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。例如，本文技術(shù)可以被視為對常規(guī)協(xié)議(諸如各種路由、通信和/或管理協(xié)議)的擴(kuò)展，并且同樣地，可以相應(yīng)地由執(zhí)行那些類型的協(xié)議的本領(lǐng)域內(nèi)所理解的類似組件來處理。
[0053]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將顯而易見的是，包括各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的其它處理器和存儲器類型可以被用來存儲并且執(zhí)行和本文中所描述的技術(shù)有關(guān)的程序指令。并且，雖然本描述圖示了各種處理，但是明確設(shè)想了各種處理可以被具體化為被配置成依照本文技術(shù)(例如，根據(jù)類似處理的功能性)來操作的模塊。進(jìn)一步地，雖然可以分別地示出某些處理，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，處理可以是在其它處理內(nèi)的例行程序或模塊。
[0054]根據(jù)該說明性架構(gòu)，如上面所指出的那樣，簡約連接對象(MC0)500是由于低智能和決策而具有極其輕量級的處理要求的對象(例如，傳感器、致動器、射頻識別符(RFID)標(biāo)簽，或簡單的退化路由器)。與當(dāng)前的“智能對象”方法相對比，MCO具有剛好足以以安全方式使用退化路由方法加入網(wǎng)絡(luò)的智能，并且將剛好足夠的關(guān)于其功能性、資源以及支持能力的狀態(tài)信息提供給DIA/CIC(在下面描述)。MCO—般不執(zhí)行(自我引導(dǎo)的)QoS或任何形式的CAC、TE、成熟的可靠性特征、網(wǎng)絡(luò)管理信息(例如，網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì))，并且不執(zhí)行專用數(shù)據(jù)處理，因?yàn)檫@些功能現(xiàn)在被托管在DIA600上，如在下面所描述的那樣。
[0055]圖5是可以與本文中描述為MCO的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例一起使用的示例裝置500的示意框圖。該裝置可以包括由系統(tǒng)總線550所互連的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 510(例如，有線、無線、PLC等)、處理器520和存儲器540，以及電源560 (例如，電池、插件等)。此外，MCO可以一般地包括傳感器和/或致動器組件570。
[0056](一個(gè)或多個(gè))網(wǎng)絡(luò)接口510包含機(jī)械、電氣以及信令電路以用于通過耦合到網(wǎng)絡(luò)110的鏈路即在1T域110中傳送數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)接口可以被配置成使用各種不同的通信協(xié)議來發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。進(jìn)一步注意的是，節(jié)點(diǎn)可以具有兩種不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接510，例如，無線和有線/物理連接，并且本文視圖僅僅用于圖示。并且，雖然網(wǎng)絡(luò)接口 510被與電源560分別地示出，但是對于PLC，網(wǎng)絡(luò)接口 510可以通過電源560進(jìn)行通信，或者可以是電源的集成組件。在一些特定配置中，PLC信號可以被耦合到饋入電源的電力線。
[0057]存儲器540包括可由處理器520和網(wǎng)絡(luò)接口 510尋址以用于存儲與本文中所描述的實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的軟件程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的多個(gè)存儲位置。注意的是，某些裝置可以具有有限的存儲器或者沒有存儲器(例如，沒有用于在裝置和關(guān)聯(lián)的高速緩存上操作的程序/處理以外的存儲的存儲器)。處理器520可以包括適配成執(zhí)行軟件程序并且操縱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)545的必要元件或邏輯。操作系統(tǒng)542 (其各部分典型地駐留在存儲器540中并且由處理器來執(zhí)行)通過尤其調(diào)用支持在裝置上執(zhí)行的軟件處理和/或服務(wù)的操作來在功能上組織該裝置。這些軟件處理和/或服務(wù)可以說明性地包括“MC0處理”548，所述“MC0處理”548可以包括一個(gè)或多個(gè)子處理，諸如路由處理/服務(wù)548a，如本文中所描述的那樣。
[0058]如上面所指出的那樣，每個(gè)MC0500都具有足以執(zhí)行它相應(yīng)的指定的任務(wù)(例如，感測、致動、路由)、安全地加入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及提供標(biāo)稱狀態(tài)信息的有限智能。同樣地，MCO處理548因此包含由處理器520執(zhí)行來相應(yīng)執(zhí)行與這樣的MCO動作相關(guān)的功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。如本文中所描述的那樣，因此，MCO處理未被配置成執(zhí)行復(fù)雜的專用數(shù)據(jù)處理、進(jìn)行QoS決策、參與CAC操作、提供TE服務(wù)、執(zhí)行成熟的可靠性協(xié)議、或者推斷網(wǎng)絡(luò)管理信息。路由處理548a是一般地退化路由處理，并且被保持足夠簡單以相應(yīng)提供從MC0500到其它裝置(其它MC0500或DIA600)的通信。例如，可以像在下面所提到的那樣簡單地從DIA接收拓?fù)湫畔ⅲ蛘咴贛CO完全不能存儲路由表項(xiàng)的情況下，路由處理548可以僅包括提供源路由技術(shù)所必需的機(jī)制。也就是說，對于源路由，網(wǎng)絡(luò)中的其它裝置能夠確切地告訴不太有能力的裝置發(fā)送分組到哪里，并且不太有能力的裝置像指示的那樣簡單地轉(zhuǎn)發(fā)分組?？商娲兀梢允褂寐酚蓞f(xié)議的簡約版本，諸如各種簡化的鏈路狀態(tài)協(xié)議，例如，如在 Dimitrelis 等人的標(biāo)題為 “Autoconfiguration of routers using a link state routingprotocol” < draft-dimitr1-zospf-00 >的互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)互聯(lián)網(wǎng)草案(2002年10月版本)中所規(guī)定的零配置開放最短路徑優(yōu)先或“zOSPF”，或RPL的簡化版本，其完整版本在 Winter 等人的標(biāo)題為 “RPL:IPv6Routing Protocol for Low Power and LossyNetworks”< draft-1etf-roll-rpl-19 >的 IETF 互聯(lián)網(wǎng)草案(2011 年 3 月 13 日版本)中
被規(guī)定。
[0059]根據(jù)本文中所描述的說明性架構(gòu)，另一類型的裝置——分布式智能代理(DIA) 600—包括在網(wǎng)絡(luò)(場域網(wǎng)120)的邊緣處托管的軟件/硬件模塊組，并且負(fù)責(zé)許多聯(lián)網(wǎng)和面向應(yīng)用的功能性，諸如在1T/LLNllO內(nèi)的路由、對是否(if)/是否(whether)/如何動態(tài)地激活QoS、CAC、流量工程、匪S相關(guān)處理(例如，聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)的聚合)、應(yīng)用感知數(shù)據(jù)處理(例如，托管能夠解釋來自MC0500的數(shù)據(jù)、潛在地聚合/丟棄數(shù)據(jù)分組、觸發(fā)本地致動等的應(yīng)用)的決策。DIA600通常被托管在本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的裝配有深度分組檢查、網(wǎng)際協(xié)議流信息導(dǎo)出(IPFIX)操作能力等的更有能力的裝置(例如，邊緣路由器)上。
[0060]圖6是可以與本文中描述為DIA的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例一起使用的示例裝置600的示意框圖。與裝置500類似，DIA裝置600可以包括由系統(tǒng)總線650所互連的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 610、至少一個(gè)處理器620和存儲器640，以及電源660 (例如，插件)。一般地，DIA裝置600比有限的MCO裝置500更有能力，并且同樣地，可以具有更大的處理能力、更大的存儲器等。
[0061]在存儲器640內(nèi)，操作系統(tǒng)642通過尤其調(diào)用支持在裝置上執(zhí)行的軟件處理和/或服務(wù)的操作來在功能上組織該裝置，所述軟件處理和/或服務(wù)諸如是“DIA處理” 648，所述“DIA處理”可以包括一個(gè)或多個(gè)子處理，諸如“DIA-R”處理648a、“DIA-Q”處理648b、“DIA-N”處理648c等，如本文中所描述的那樣。也就是說，DIA可以由各自負(fù)責(zé)特定任務(wù)的一組智能模塊DIA-N(NMS) 648c,DIA-Q (QoS) 64ab、DIA_R(路由)648a等、外加與應(yīng)用相關(guān)的特征(不與聯(lián)網(wǎng)智能本身相關(guān))組成。進(jìn)一步地，存儲器640還可以被用來相應(yīng)存儲一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)645。
[0062]如上面所指出的那樣，每個(gè)DIA600都被配置成針對MCO將邊緣提供給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并且負(fù)責(zé)針對MCO的智能聯(lián)網(wǎng)管理以及負(fù)責(zé)執(zhí)行針對MCO的復(fù)雜的專用數(shù)據(jù)處理。同樣地，DIA處理648包含由處理器620執(zhí)行來相應(yīng)執(zhí)行與這樣的DIA動作相關(guān)的功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。如本文中所描述的那樣，DIA處理648因此被配置成執(zhí)行復(fù)雜的專用數(shù)據(jù)處理，諸如解釋來自MCO的數(shù)據(jù)、聚合來自MCO的數(shù)據(jù)、丟棄來自MCO的數(shù)據(jù)以及在MCO處觸發(fā)本地致動，如上面所提到的那樣。此外，DIA處理248進(jìn)一步負(fù)責(zé)針對MCO進(jìn)行QoS決策(DIA-Q處理648b)、參與針對MCO的CAC操作、為MCO提供TE服務(wù)以及針對MCO推斷網(wǎng)絡(luò)管理信息(DIA-N處理648c)等。路由處理(DIA-R) 648a包含由處理器620執(zhí)行來執(zhí)行由一個(gè)或多個(gè)路由協(xié)議所提供的功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述一個(gè)或多個(gè)路由協(xié)議諸如是將由本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的先應(yīng)式或反應(yīng)式路由協(xié)議。這些功能可以在有能力的裝置上被配置成管理包含例如用來進(jìn)行路由/轉(zhuǎn)發(fā)決策的數(shù)據(jù)的路由/轉(zhuǎn)發(fā)表(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)645)。
[0063]值得注意地，DIA600嚴(yán)重地依賴由MCO所提供的狀態(tài)報(bào)告、使用深度分組檢查和IPFIX的業(yè)務(wù)觀察，但也與CIC700密切交互以便確定服務(wù)級別協(xié)定和/或性能監(jiān)控，以確定網(wǎng)絡(luò)性能是否與目標(biāo)一致(例如，在性能結(jié)果報(bào)告由DIA-N來提供的情況下)。為了實(shí)現(xiàn)此情況，各種DIA處理248 (模塊248a-c...)可以與彼此交互:例如DIA_R(路由)可以與DIA-Q(QoS)交互以便確定路由拓?fù)涓淖儗Ψ?wù)質(zhì)量產(chǎn)生的結(jié)果。注意的是,這種協(xié)作現(xiàn)在是可能的，當(dāng)前的完全分布式模型則不是這樣。也就是說，DIA600 —般是負(fù)責(zé)執(zhí)行各種性質(zhì)的任務(wù)的智能模塊，所述各種性質(zhì)的任務(wù)諸如是計(jì)算路由拓?fù)?、確定何時(shí)/在哪里/是否在網(wǎng)絡(luò)中激活QoS、執(zhí)行與WS相關(guān)的本地任務(wù)(代替像在現(xiàn)今的模型中那樣在WS與裝置之間采用對等網(wǎng)絡(luò)管理功能)、確定如何執(zhí)行流量工程等。(值得注意地，可以在別處詳細(xì)地規(guī)定這些特征/算法和相關(guān)協(xié)議的細(xì)節(jié)，并且這樣的細(xì)節(jié)在本公開內(nèi)容的范圍之外。)
[0064]來自DIA600的輸出決策導(dǎo)致將用于請求行為改變的消息(例如，單播或更少見地，多播消息)發(fā)送到MC0500，所述行為改變例如是對轉(zhuǎn)發(fā)決策、諸如標(biāo)記分組或?qū)Ψ纸M應(yīng)用優(yōu)先級之類的QoS特征的激活、數(shù)據(jù)生成的激活和/或管理(例如，開始、停止和/或定時(shí)感測到的數(shù)據(jù)的發(fā)送，諸如如果所感測到的數(shù)據(jù)已被確定為不正確的或非相干的或冗余的或不改變的等的話)的改變。此外，DIA600可以請求(一個(gè)或多個(gè))CIC700執(zhí)行某些校正性動作，并且(一個(gè)或多個(gè))CIC可以直接地與MC0500交互，例如，試圖在功能失調(diào)的裝置上下載新的軟件/固件升級。
[0065]根據(jù)本文中所描述的說明性架構(gòu)，最后定義類型的裝置——中央智能控制器(CIC) 700——被用來托管用于控制1T域110的更復(fù)雜的任務(wù)，但還用于接收由終端用戶所定義的一組規(guī)則(例如，服務(wù)級別協(xié)定(SLA)的規(guī)范、安全性的級別、用于性能監(jiān)控的任務(wù)等)。(一個(gè)或多個(gè))CIC將與DIA600進(jìn)行直接通信，所述DIA600將進(jìn)行決策并且進(jìn)而與MCO進(jìn)行通信，雖然在一些情況下CIC可以直接地與MC0500交互。
[0066]圖7是可以與本文中描述為CIC的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例一起使用的示例裝置700的示意框圖。與裝置600類似，CIC裝置700可以包括由系統(tǒng)總線750所互連的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 710、至少一個(gè)處理器720和存儲器740，以及電源760 (例如，插件)。在存儲器740 (其可以存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)745)內(nèi)，操作系統(tǒng)742通過尤其調(diào)用支持在裝置上執(zhí)行的軟件處理和/或服務(wù)(諸如“CIC處理”748)的操作來在功能上組織該裝置，如本文中所描述的那樣。
[0067]特別地，如上面所指出的那樣，(一個(gè)或多個(gè))CIC700被配置成執(zhí)行針對MCO和DIA操作的首要控制的復(fù)雜任務(wù)，并且還被配置成提供一個(gè)或多個(gè)接口以接收針對MCO和DIA操作的一組用戶定義的規(guī)則。同樣地，CIC處理748包含由處理器720執(zhí)行來相應(yīng)執(zhí)行與這樣的CIC動作相關(guān)的功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。如本文中所描述的那樣，因此，CIC處理748被配置成執(zhí)行針對由CIC所執(zhí)行的MCO和DIA操作的首要控制的復(fù)雜任務(wù)，諸如安全性操作、性能監(jiān)控以及SLA管理等。此外，如上面所提到的那樣，CIC處理748還可以被配置用于從DIA接收指令，并且被配置成(例如，經(jīng)由DIA或直接地針對MC0)相應(yīng)地更新MCO操作。
[0068]如上面所描述的架構(gòu)規(guī)定了從常規(guī)計(jì)算機(jī)架構(gòu)的強(qiáng)范式轉(zhuǎn)移。例如，與當(dāng)前模型對比，QoS在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上被激活而不管業(yè)務(wù)觀察和SLA如何，而在這種模型中，(托管DIA的)外部節(jié)點(diǎn)基于由CIC所提供的業(yè)務(wù)觀察和SLA來確定是否(if)/何時(shí)/是否(whether)QoS必須被激活。在現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)中，路由是完全集中式的(例如，在大多數(shù)光學(xué)/SDH網(wǎng)絡(luò)中)或分布式的。然而，在如本文中所描述的架構(gòu)中，LBR(DIA600)的作用是如果需要/當(dāng)需要時(shí)/在需要處迭代地改進(jìn)和/或建立路由拓?fù)洹S范式也被改變:代替WS與裝置之間的對等模型，中間智能被添加到網(wǎng)絡(luò)中，從而相應(yīng)地在IDA處執(zhí)行許多匪S任務(wù)。
_9] 輔助智能路由
[0070]如上面所指出的那樣，大規(guī)模IP智能對象網(wǎng)絡(luò)提出了許多技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，這樣的網(wǎng)絡(luò)(諸如具有大量傳感器和致動器的智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、智能城市或高級計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施或“AMI”網(wǎng)絡(luò))的密實(shí)度可能是極其高的:每個(gè)節(jié)點(diǎn)看到數(shù)百個(gè)鄰居并不罕見。這對于其中受約束鏈路可能對數(shù)據(jù)傳輸造成嚴(yán)重破壞的LLN來說是特別成問題的。
[0071]當(dāng)前的現(xiàn)有模型的一個(gè)主要問題在于受約束裝置上的總體架構(gòu)的復(fù)雜性。例如，RPL的核心方面之一在于DAG根上配置的確定節(jié)點(diǎn)如何加入DAG的規(guī)則的目標(biāo)函數(shù)(OF)的使用:除了許多規(guī)則和目標(biāo)之外，OF還規(guī)定了用來建立DAG的度量和約束的列表。智能計(jì)量應(yīng)用中的典型OF可以是:“基于可靠性度量查找最短路徑(因此最可靠的路徑)，同時(shí)避免電池操作節(jié)點(diǎn)”。變電站自動化應(yīng)用中的典型OF可以是“基于延遲度量(最短延遲)查找最短路徑同時(shí)使用加密的鏈路”。
[0072]RPL (或其它協(xié)議)的其它方面也是相對復(fù)雜的，這雖然無疑非常適于包括數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的路由，但是這種復(fù)雜性(許多可用的參數(shù)、調(diào)諧、可選的構(gòu)件)可能難以在受約束網(wǎng)絡(luò)內(nèi)處理。例如，當(dāng)前估計(jì)表明，RPL將需要幾千字節(jié)的RAM用于狀態(tài)維護(hù)并且在閃存方面需要略微更多的存儲器。遺憾的是，在使用分布式路由方法的LLN中路由的挑戰(zhàn)所固有的復(fù)雜性水平隨著網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)而迅速地增長。這在上面所描述的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(其中意圖是最小化MCO上所必需的處理和存儲的量)內(nèi)是特別成問題的，更不用說大規(guī)模地對分布式路由決策進(jìn)行故障查找的困難。然而，同時(shí)，維持這樣復(fù)雜的路由協(xié)議的復(fù)雜性是有利的，因?yàn)樗鼈円驯婚_發(fā)數(shù)年，以使路由變得更高效、更動態(tài)且更智能。
[0073]根據(jù)本文新穎技術(shù)，因此，描述了針對物聯(lián)網(wǎng)的路由方法，包括使用在1T/LLN的邊緣處的邊緣路由器(例如，DIA600)上托管的迭代和條件算法，所述算法收集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，利用許多輸入(例如，SLA、路由狀態(tài)、各種性質(zhì)的規(guī)則)以便確定是否應(yīng)該對當(dāng)前路由拓?fù)鋵?shí)例執(zhí)行任何路由修改。因此，節(jié)點(diǎn)(例如，MC0500)能夠利用簡化的分布式路由過程，并且路由引擎(例如，DIA)僅在需要時(shí)根據(jù)各種輸入來迭代地改進(jìn)路由拓?fù)?，從而?dǎo)致特別適于物聯(lián)網(wǎng)中的大規(guī)模路由的新穎分布式/半集中式路由方法。
[0074]具體地，根據(jù)如在下面詳細(xì)地描述的本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，分布式智能代理(DIA)從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)簡約連接對象(MCO)收集本地狀態(tài)信息，每個(gè)MCO的本地狀態(tài)信息包括針對相應(yīng)的MCO的對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳，其中MCO中的一個(gè)或多個(gè)被配置成在沒有任何自優(yōu)化的情況下選擇它們的下一跳。DIA然后可以與計(jì)算的最佳路由拓?fù)湎啾葋矸治霎?dāng)前路由拓?fù)湟源_定是否優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)?，所述?dāng)前路由拓?fù)涫撬x下一跳的組合結(jié)果。響應(yīng)于確定當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被優(yōu)化，DIA可以相應(yīng)地將單播路由指令傳送到一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的MCO以指示那些單獨(dú)的MCO如何優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)洹?br> [0075]說明性地，關(guān)于DIA(或LBR)動作在本文中所描述的技術(shù)可以由硬件、軟件和/或固件諸如依照DIA處理648或更特別地DIA-R(路由)處理648a來執(zhí)行，所述硬件、軟件和/或固件可以包含由處理器620執(zhí)行以便執(zhí)行涉及本文中所描述的新穎技術(shù)的功能的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。替換地，關(guān)于MCO(或LLN裝置)動作可以由硬件、軟件和/或固件諸如依照MCO處理548或更特別地路由處理548a來執(zhí)行，所述硬件、軟件和/或固件可以包含由處理器520執(zhí)行以便同樣執(zhí)行涉及本文中所描述的新穎技術(shù)的功能的計(jì)算機(jī)可讀指令。[0076]此外，作為圖1的LLN或1T域110的示例表示，圖8是說明性地包括由各種通信方法所互連的(例如，像示出的那樣標(biāo)記為“1^/根”、“11”、“12”、...“45”的)節(jié)點(diǎn)/裝置的示例計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)800的示意框圖。例如，根據(jù)上面所描述的說明性架構(gòu)，LBR/根裝置可以被配置為DIA600，而其余的裝置11-45可以是MC0500。
[0077]操作上，本文技術(shù)一般地是基于如在下面更詳細(xì)地描述的四個(gè)主要組件的:
[0078]I)包括選擇需要的功能性的最小子集來建立最小路由拓?fù)?MRT)的成熟的路由協(xié)議(諸如RPL)的退化版本，其中MRT被定義為無需任何形式的優(yōu)化的最簡化形式的路由拓?fù)洌?br> [0079]2)由每個(gè)單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)所提供的DIA-R對本地狀態(tài)的收集；
[0080]3)考慮到最佳路由拓?fù)?ORT)、需要的服務(wù)級別協(xié)定(SLA)以及其它約束的MRT的路由分析以便確定MRT是否應(yīng)該被優(yōu)化；以及
[0081]4)根據(jù)新計(jì)算的路由拓?fù)鋵?shí)例“RT(i) ”將單播路由指令發(fā)送到節(jié)點(diǎn)。技術(shù)然后是迭代的，返回到編號3)。
[0082]==建立 MRT ==
[0083]如上面所指出的那樣，示例RPL協(xié)議提供了支持從LLN內(nèi)部的裝置向中央控制節(jié)點(diǎn)(例如，一般地LLN邊界路由器(LBR)或“根節(jié)點(diǎn)/裝置”)的多點(diǎn)對點(diǎn)(MP2P)業(yè)務(wù)、以及從中央控制點(diǎn)到LLN內(nèi)部的裝置的點(diǎn)對多點(diǎn)(P2MP)業(yè)務(wù)(還有點(diǎn)對點(diǎn)或“P2P”業(yè)務(wù))的機(jī)制。RPL(發(fā)音“rip ple”)一般地可以被描述為除定義用來限制控制業(yè)務(wù)、支持修復(fù)等的一組特征之外還建立有向無環(huán)圖(DAG)以供在路由業(yè)務(wù)/分組150中使用的距離矢量路由協(xié)議。值得注意地，如可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的那樣，RPL同樣支持多拓?fù)渎酚?MTR)的概念，借此多個(gè)DAG能夠被建立以根據(jù)各自的要求來承載業(yè)務(wù)。注意的是，雖然RPL協(xié)議可以定義完整的功能性集，以便維持MCO的簡化處理，但是可以使用RPL的簡化版本，例如，特別如本文中詳細(xì)地描述的用來創(chuàng)建路由拓?fù)涞墓δ苄缘淖钚∽蛹?br> [0084]并且，有向無環(huán)圖(DAG)是具有如下屬性的有向圖:所有邊緣都被以不應(yīng)有循環(huán)(環(huán)路)存在的方式來定向。所有邊緣都被包含在朝向并終止于一個(gè)或多個(gè)根節(jié)點(diǎn)(例如，“簇頭”或“匯點(diǎn)”)的路徑中，常常以便將DAG的裝置與更大的基礎(chǔ)設(shè)施(諸如互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)或其它域)互連。此外，面向目的地的DAG(DODAG)是扎根于單個(gè)目的地(即，在沒有向外去的邊緣的單個(gè)DAG根)的DAG。在DAG內(nèi)的特定節(jié)點(diǎn)的“父”是該特定節(jié)點(diǎn)的在朝向DAG根的路徑上的中間后繼者，使得父比該特定節(jié)點(diǎn)它本身具有更低的“排名”，其中節(jié)點(diǎn)的排名標(biāo)識出該節(jié)點(diǎn)相對于DAG根的位置(例如，節(jié)點(diǎn)離根越遠(yuǎn)，該節(jié)點(diǎn)的排名越高)。同樣注意的是，樹是一種DAG，其中DAG中的每個(gè)裝置/節(jié)點(diǎn)一般地具有一個(gè)父或一個(gè)優(yōu)選父?？梢曰谀繕?biāo)函數(shù)(OF)來建立DAG(例如，通過路由處理548a)，所述目標(biāo)函數(shù)的作用是規(guī)定關(guān)于如何建立DAG的規(guī)則(例如，父、備用父等的數(shù)目)。然而，為了使處理保持簡單，DAG可以由MCO在不使用目標(biāo)函數(shù)的情況下建立，并且可以替代地再次像本文中特別描述的那樣使用非?；镜南乱惶x擇算法。
[0085]根據(jù)本文技術(shù)的這種組件，因此，MC0500的作用在于建立初始MRT即最小路由拓?fù)?。說明性地，RPL協(xié)議的最小子集被用于該目的。簡化的鏈路本地多播消息可以被用來傳播DAG信息，諸如允許節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)RPL實(shí)例、學(xué)習(xí)其配置參數(shù)、選擇DODAG父集以及維持向上路由拓?fù)涞腞PL DODAG信息對象(DIO)。然而，目標(biāo)函數(shù)的概念連同負(fù)責(zé)本地修復(fù)的所有機(jī)制一起被去除了。在特定情況下被發(fā)送以便節(jié)點(diǎn)請求路由鄰居發(fā)現(xiàn)的DIS (DODAG信息懇求)消息被保持(但是被簡化，并且不使用過濾)，同時(shí)用來報(bào)告本地路由相鄰性和信息前綴以提供向下路由的目的地通告對象(DAO)消息被去除(替換地，DAO的非常簡化的版本可以被用來將前綴可達(dá)性通告給LBR)。定位的簡單概念以及環(huán)路檢測處理和滴答定時(shí)器的使用被保持(但是像在下面所描述的那樣被修改)。關(guān)于DIO傳播的新的父選擇算法和決策同樣像在下面所說明的那樣被改變。
[0086]注意的是，這樣的改變是相當(dāng)顯著的，并且導(dǎo)致通過分布式和先應(yīng)式路由協(xié)議形成簡化的距離矢量路由拓?fù)洹Q句話說，MCO在沒有任何自優(yōu)化的情況下參與當(dāng)前路由拓?fù)涞慕?，其中?dāng)前路由拓?fù)?例如，MRT)的初始實(shí)例具有環(huán)路防止，但不具有目標(biāo)函數(shù)、針對本地修復(fù)的機(jī)制或傳播通告消息，如上面所指出的那樣。
[0087]圖9因此圖示了可以例如通過上面所描述的技術(shù)在圖8的網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)創(chuàng)建的示例最小當(dāng)前路由拓?fù)?有向無環(huán)圖(DAG))。例如，某些鏈路805可以被選擇以便每個(gè)節(jié)點(diǎn)與特定下一跳或“父”進(jìn)行通信(并且因此，相反地，與子(如果存在一個(gè)的話)進(jìn)行通信)。這些選擇的鏈路形成DAG910 (示出為粗線)，所述DAG910從根節(jié)點(diǎn)朝一個(gè)或多個(gè)葉節(jié)點(diǎn)(沒有子的節(jié)點(diǎn))延伸。業(yè)務(wù)/分組150然后可以在朝根的向上方向或朝葉節(jié)點(diǎn)的向下方向上穿過DAG910。注意的是，當(dāng)前(例如，最小)路由拓?fù)銬AG910—般地是非優(yōu)化的，并且雖然是功能的，但是可以留有改進(jìn)的空間，特別是如本文中所描述的那樣。
[0088]= = DIA-R對本地狀態(tài)的收集==
[0089]MC0500將本地狀態(tài)信息950傳送到所對應(yīng)的DIA600 (例如，LBR)，其中本地狀態(tài)信息包括用于當(dāng)前路由拓?fù)涞尼槍CO的對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳。也就是說，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都例如通過利用IPv6ND(鄰居發(fā)現(xiàn))來共享其可達(dá)鄰居的列表，其中被選擇為下一跳的鄰居被具體地標(biāo)記。值得注意地，對于列表中的每個(gè)元素(鄰居)，報(bào)告節(jié)點(diǎn)/MCO可以提供附加的信息，諸如取決于可以由該節(jié)點(diǎn)計(jì)算的成本的(例如，可靠性、延遲等方面的)鏈路的本地成本。注意的是，期望提供簡單的度量以便最小化節(jié)點(diǎn)上的復(fù)雜性水平。例如，由于鏈路層(當(dāng)ACK/NACK被使用時(shí))以及基于鏈路的接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)(或針對PLC鏈路的其等效的測量)，節(jié)點(diǎn)可以相當(dāng)容易地獲得諸如預(yù)期傳輸計(jì)數(shù)(ETX)之類的度量。
[0090]注意的是，鄰居列表未被綁定到路由選擇并且潛在地在濾出不是路由的潛在候選的節(jié)點(diǎn)(例如，鏈路太弱等)之后列舉所有鄰居。鄰居列表被節(jié)點(diǎn)/MCO提供給DIA600 (DIA-R648a)，其可由于在DHCP (動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)消息內(nèi)攜帶并且在自舉處理期間提供給節(jié)點(diǎn)(MCO)的新定義的選項(xiàng)而被發(fā)現(xiàn)。注意的是，如在下面所描述的那樣，每當(dāng)顯著改變(例如，通過滯后)被觀察到時(shí)，可以共享本地狀態(tài)信息950。也就是說，更新的本地狀態(tài)信息950可以響應(yīng)于所更新的本地狀態(tài)信息從先前傳送的本地狀態(tài)信息顯著改變而被從MCO傳送到DIA。
[0091]= = DIA-R路由分析和優(yōu)化==
[0092]一旦網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰居列表已被收集到，DIA-R648a就使用該列表的合集來形成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(NDB)。根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)庫，DIA-R可以通過網(wǎng)絡(luò)的完全可見性使用一個(gè)或多個(gè)成熟的路由算法來計(jì)算最佳路由拓?fù)?。例如，圖10圖示了在圖8的特定網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)的示例最佳路由拓?fù)?DAG1010)。說明性最短路徑優(yōu)先(SPF)Dijsktra算法(例如)可以被用來計(jì)算最佳路由拓?fù)洌⑶铱梢曰谝粋€(gè)或多個(gè)約束，或者可以基于滿足一個(gè)或多個(gè)需要的服務(wù)級別協(xié)定(SLA)。
[0093]DIA與所計(jì)算的最佳路由拓?fù)?010相比來分析當(dāng)前路由拓?fù)?10以確定是否優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)?，所述?dāng)前路由拓?fù)涫莵碜孕畔?50的所選下一跳的組合結(jié)果。各種技術(shù)和準(zhǔn)則能夠被用來比較路由拓?fù)?，諸如在總的路由拓?fù)涑杀?所有路徑的和)方面的差、超過預(yù)定義最大路徑成本或最大路徑成本差的路徑的數(shù)目、或上述的任何加權(quán)多項(xiàng)式函數(shù)。如本文中所參考的那樣，“增量(Delta) ”是最佳路由拓?fù)渑c當(dāng)前路由拓?fù)渲g的比較出的差。注意的是，用于DIA-R的第二輸入包括收集關(guān)于網(wǎng)絡(luò)中的流的SLA要求(例如，通過匪S或CIC)，使得分析可以是基于在當(dāng)前路由拓?fù)鋬?nèi)部不滿足一個(gè)或多個(gè)需要的SLA的路徑。
[0094]如果增量超過預(yù)定義閾值和/或DIA-R確定SLA不再被滿足(不能夠通過啟用QoS來固定)，則這是當(dāng)前路由拓?fù)涞拇巫顑?yōu)性的非期望水平的指示，并且DIA-R進(jìn)入迭代優(yōu)化模式。眾所周知的算法可以被用來(使用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫)識別當(dāng)前路由拓?fù)涞拇巫顑?yōu)性的主要區(qū)域。DIA-R因此可以發(fā)送包含供(一個(gè)或多個(gè))目標(biāo)節(jié)點(diǎn)修改它們的路由表并因此更新當(dāng)前路由拓?fù)涞闹甘镜男露x的消息。值得注意的是，DIA-R還可以考慮所需要的改變數(shù)目。例如，如果通過在路由拓?fù)渲羞M(jìn)行兩個(gè)改變、增量將改進(jìn)35%，并且進(jìn)行十個(gè)改變、增量將改進(jìn)45%，則DIA-R可以選擇只要滿足SLA的最小改變數(shù)目。
[0095]如圖1lA所示，響應(yīng)于確定(圖9的)當(dāng)前路由拓?fù)?10應(yīng)該被優(yōu)化，DIA600 (DIA-R648a)相應(yīng)地將單播路由指令1150傳送到一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的MCO以指示那些單獨(dú)的MCO如何優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)?。例如，所傳送的路由指?150可以包括針對相應(yīng)的單獨(dú)的MCO的新的下一跳(父)選擇。如所示，因此，在從DIA接收到單播路由指令1150時(shí)，MCO可以根據(jù)該路由指令為更新的當(dāng)前路由拓?fù)渲匦逻x擇下一跳(以及可選地備用下一跳)，從而更新當(dāng)前路由拓?fù)?10。
[0096]然后可以裝備定時(shí)器，在所述定時(shí)器到時(shí)之后，增量由DIA-R連同SLA要求一起被重新計(jì)算為最后更新的當(dāng)前路由拓?fù)?10與最佳路由拓?fù)?010之間的成本差。如果仍然不滿足條件，即，當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被進(jìn)一步改進(jìn)，則優(yōu)化處理被迭代地繼續(xù)，否則處理停止。例如，圖1lB圖示了可以在示例拓?fù)?10中發(fā)生的進(jìn)一步優(yōu)化迭代。特別地，在從MCO接收到更新的本地狀態(tài)信息950時(shí)，DIA分析所對應(yīng)的更新的當(dāng)前路由拓?fù)?，并且響?yīng)于確定更新的當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被進(jìn)一步優(yōu)化來傳送附加的單播路由指令1150。同樣注意的是，除更新當(dāng)前路由拓?fù)?10之外，DIA-R還繼續(xù)更新網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，并且計(jì)算最佳路由拓?fù)?010以便繼續(xù)監(jiān)控成本的增量。
[0097]圖12圖示了從簡約連接對象(MCO)的角度依照本文中所描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于輔助智能路由的示例簡化過程。過程1200在步驟1205處開始，并且繼續(xù)步驟1210，其中，如上面更詳細(xì)地描述的那樣，MC0500在沒有任何自優(yōu)化的情況下參與當(dāng)前路由拓?fù)?例如，DAG910)的建立，其中當(dāng)前路由拓?fù)?例如，最小路由拓?fù)?的初始實(shí)例一般地具有環(huán)路防止，但是沒有目標(biāo)函數(shù)，沒有針對本地修復(fù)的機(jī)制，并且沒有傳播通告消息。
[0098]基于當(dāng)前路由拓?fù)?，在步驟1215中MCO相應(yīng)將包括對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳的本地狀態(tài)信息950傳送到DIA600。隨后，如果能夠并且應(yīng)該在該特定MCO處優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)?，則該特定MCO可以在步驟1220中從DIA接收指示關(guān)于如何優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)涞膯尾ヂ酚芍噶?150。同樣地，在步驟1225中MCO可以根據(jù)來自DIA的路由指令為更新的當(dāng)前路由拓?fù)渲匦逻x擇下一跳。附加地，在步驟1230(其被示出為在步驟1225之后發(fā)生，但可能在處理期間的任何適合的時(shí)刻發(fā)生)中，MCO可以響應(yīng)于更新的本地狀態(tài)信息從先前傳送的本地狀態(tài)信息顯著改變而將更新的本地狀態(tài)信息傳送到DIA。過程1200可以返回到步驟1220，其中可以接收另外的指令來優(yōu)化路由拓?fù)洹?br> [0099]此外，圖13圖示了從分布式智能代理(DIA)的角度依照本文中所描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于輔助智能路由的另一示例簡化過程。過程1300在步驟1305處開始，并且繼續(xù)步驟1310，其中，如上面更詳細(xì)地描述的那樣，DIA600(例如，LBR)從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)MC0500收集本地狀態(tài)信息950，每個(gè)MCO的本地狀態(tài)信息像上面所提到的那樣包括針對相應(yīng)的MCO的對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳，其中MCO中的一個(gè)或多個(gè)被配置成在沒有任何自優(yōu)化的情況下選擇它們的下一跳。同樣地，在步驟1315中，DIA可以與計(jì)算的最佳路由拓?fù)?010相比來分析當(dāng)前路由拓?fù)?10以確定是否優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)洌霎?dāng)前路由拓?fù)?10是所選下一跳的組合結(jié)果。如果在步驟1320中決定了優(yōu)化能夠并且應(yīng)該發(fā)生，則在步驟1325中DIA可以相應(yīng)地將單播路由指令1150傳送到一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的MCO以指示那些單獨(dú)的MCO如何優(yōu)化當(dāng)前路由拓?fù)洹＿^程1300然后返回到1310，其中基于更新的本地狀態(tài)信息，路由拓?fù)鋬?yōu)化的進(jìn)一步迭代可以相應(yīng)地發(fā)生。
[0100]應(yīng)該注意的是，雖然在過程1200-1300內(nèi)的某些步驟像上面所描述的那樣可以是可選的，但是圖12-13中所示出的步驟僅僅是示例以用于圖示，并且可以視需要而定包括或者排除某些其它步驟。進(jìn)一步地，雖然示出了步驟的特定順序，但是這種排序僅僅是說明性的，并且在不背離本文實(shí)施例的范圍的情況下，可以利用步驟的任何適合的布置。而且，雖然分別地描述了過程1200-1300，但是來自每個(gè)過程的某些步驟可以被并入每個(gè)其它過程，并且各過程不意在為相互排他的。
[0101]因此，本文中所描述的新穎技術(shù)提供用于LLN的輔助智能路由，特別是在使用了MCO的情況下。特別地，本文技術(shù)規(guī)定了包括建立退化的DAG的新方法，需要最小分布式智能，其中節(jié)點(diǎn)由僅在需要時(shí)和需要的情況下改進(jìn)路由拓?fù)?RT)的LBR上托管的外部路由代理(DIA-R)來輔助。也就是說，采用上述架構(gòu)，MCO不需要配置有智能路由機(jī)制，從而本文技術(shù)大大地降低了 MCO上的總體復(fù)雜性、配置負(fù)擔(dān)以及由MCO所處理的任務(wù)數(shù)，從而節(jié)約能量，這在LLN中是最重要的。例如，本文技術(shù)提供了“足夠好的”路由拓?fù)?，同時(shí)大大地降低了 MCO上的分布式路由的復(fù)雜性水平，導(dǎo)致了用于物聯(lián)網(wǎng)的甚大規(guī)模路由方法和在大規(guī)模LLN和物聯(lián)網(wǎng)中對路由排除故障的更加高效的機(jī)制。
[0102]注意的是，路由代理(例如，DIA(DIA-R))不是如可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的路徑計(jì)算元件(PCE)。特別地，PCE—般地是根據(jù)由路徑計(jì)算客戶端(PCC)所發(fā)送的顯式請求來計(jì)算路徑的路由引擎。如上面所示和描述的那樣，DIA-R不接收任何這樣的請求，而是根據(jù)由CIC所接收到的路由條件和規(guī)則或反饋來確定當(dāng)前路由拓?fù)涫欠駪?yīng)該被改進(jìn)，這是與由PCE所支持的方法根本上不同的方法。
[0103]雖然已經(jīng)示出并且描述了特別在使用MCO的情況下提供用于LLN的輔助智能路由的說明性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在本文實(shí)施例的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行各種其它改編和修改。例如，關(guān)于用于與MCO —起使用的上面所描述的特定說明性1T架構(gòu)已經(jīng)在本文中示出并且描述了實(shí)施例。然而，實(shí)施例在它們更廣泛的意義上沒有限制，并且實(shí)際上，可以與一般諸如(具有相對“智能的”對象的)LLN之類的其它類型的網(wǎng)絡(luò)和/或協(xié)議一起使用，或者甚至用在不是特別低功率或有損的網(wǎng)絡(luò)中使用。而且，雖然RPL協(xié)議被示出為在MCO上以簡化形式被用來創(chuàng)建MRT的智能路由協(xié)議，但是可以以簡化形式使用其它成熟的路由協(xié)議。此外，雖然CIC被示出為與DIA分離，但是在某些實(shí)施例中可能的是，CIC功能性(CIC處理748)可以駐留在一個(gè)或多個(gè)DIA本地，即，CIC和DIA是配置有CIC功能性和DIA功能性兩者的單個(gè)裝置。因此(或分別地)，DIA還可以具有用來接收用戶定義的規(guī)則和配置的接口。
[0104] 前面的描述一直是針對特定實(shí)施例的。然而，將顯而易見的是，在達(dá)到它們的優(yōu)點(diǎn)中的一些或全部情況下，可以對所描述的實(shí)施例進(jìn)行其它變化和修改。例如，特意設(shè)想了本文中所描述的組件和/或元件能夠被實(shí)現(xiàn)為被存儲在具有在計(jì)算機(jī)、硬件、固件或其組合上執(zhí)行的程序指令的有形的(非暫時(shí)性)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，磁盤/CD/等)上的軟件。因此本描述將僅通過示例的方式來進(jìn)行，并且將不以其它方式限制本文實(shí)施例的范圍。因此，所附權(quán)利要求的目標(biāo)是涵蓋如落入本文實(shí)施例的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有這樣的變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 通過分布式智能代理DIA從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)簡約連接對象MCO收集本地狀態(tài)信息，每個(gè)MCO的本地狀態(tài)信息包括針對相應(yīng)的MCO的對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳,其中所述MCO中的一個(gè)或多個(gè)被配置成在沒有任何自優(yōu)化的情況下選擇它們的下一跳； 通過所述DIA與計(jì)算的最佳路由拓?fù)湎啾葋矸治霎?dāng)前路由拓?fù)湟源_定是否優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)洌霎?dāng)前路由拓?fù)涫撬x下一跳的組合結(jié)果；以及 響應(yīng)于確定所述當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被優(yōu)化，將單播路由指令從所述DIA傳送到一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的MCO以指示那些單獨(dú)的MCO如何優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)洹?br> 2.如權(quán)利要求1中所述的方法，進(jìn)一步包括: 在所述DIA處從所述MCO接收更新的本地狀態(tài)信息； 分析對應(yīng)的更新的當(dāng)前路由拓?fù)?；以? 響應(yīng)于確定所述更新的當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被進(jìn)一步優(yōu)化來傳送附加的單播路由指令。
3.如權(quán)利要求1中所述的方法，進(jìn)一步包括: 基于一個(gè)或多個(gè)約束來計(jì)算所述最佳路由拓?fù)洹?br> 4.如權(quán)利要求1中所述的方法，進(jìn)一步包括: 基于滿足一個(gè)或多個(gè)需要的服務(wù)級別協(xié)定(SLA)來計(jì)算所述最佳路由拓?fù)洹?br> 5.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中確定是否優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)涫腔谶x自包括以下各項(xiàng)的組的至少一個(gè)因素的:所述當(dāng)前路由拓?fù)渑c經(jīng)優(yōu)化的路由拓?fù)渲g的總成本差；所述當(dāng)前路由拓?fù)渑c經(jīng)優(yōu)化的路由拓?fù)渲g的最大路徑成本差；在所述當(dāng)前路由拓?fù)鋬?nèi)不滿足一個(gè)或多個(gè)需要的服務(wù)級別協(xié)定(SLA)的路徑；以及優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)渌枰母淖兊臄?shù)目。
6.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所傳送的路由指令包括針對相應(yīng)的單獨(dú)的MCO的新的下一跳選擇。
7.如權(quán)利要求1中所述的方法,其中所述本地狀態(tài)信息包括本地鏈路成本、本地鏈路可靠性、本地鏈路延遲、本地鏈路預(yù)期傳輸計(jì)數(shù)(ETX)以及基于鏈路的接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)中的至少一個(gè)。
8.—種設(shè)備,包括: 用來在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中通信的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口； 耦合到所述網(wǎng)絡(luò)接口并且適配成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理的處理器；以及 配置成存儲可由所述處理器執(zhí)行的處理的存儲器，所述處理在被執(zhí)行時(shí)可操作來: 從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)簡約連接對象MCO收集本地狀態(tài)信息，每個(gè)MCO的本地狀態(tài)信息包括針對相應(yīng)的MCO的對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳，其中所述MCO中的一個(gè)或多個(gè)被配置成在沒有任何自優(yōu)化的情況下選擇它們的下一跳； 與計(jì)算的最佳路由拓?fù)湎啾葋矸治霎?dāng)前路由拓?fù)湟源_定是否優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)洌霎?dāng)前路由拓?fù)涫撬x下一跳的組合結(jié)果；以及 響應(yīng)于確定所述當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被優(yōu)化，將單播路由指令傳送到一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的MCO以指示那些單獨(dú)的MCO如何優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)洹?br> 9.如權(quán)利要求8中所述的設(shè)備，其中所述處理在被執(zhí)行時(shí)進(jìn)一步可操作來: 從所述MCO接收更新的本地狀態(tài)信息；分析對應(yīng)的更新的當(dāng)前路由拓?fù)?；以? 響應(yīng)于確定所述更新的當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被進(jìn)一步優(yōu)化來傳送附加的單播路由指令。
10.一種方法，包括: 通過簡約連接對象MCO與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)MCO，在沒有任何自優(yōu)化的情況下參與當(dāng)前路由拓?fù)涞慕?，所述?dāng)前路由拓?fù)涞某跏紝?shí)例具有環(huán)路防止，但是沒有目標(biāo)函數(shù)，沒有針對本地修復(fù)的機(jī)制，并且沒有傳播通告消息； 從所述MCO向分布式智能代理DIA傳送包括用于所述當(dāng)前路由拓?fù)涞尼槍λ鯩CO的對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳的本地狀態(tài)信息； 在所述MCO處從所述DIA接收指示所述MCO如何優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)涞膯尾ヂ酚芍噶?；以? 根據(jù)來自所述DIA的所述路由指令為更新的當(dāng)前路由拓?fù)渲匦逻x擇下一跳。
11.如權(quán)利要求10中所述的方法，進(jìn)一步包括: 響應(yīng)于所述更新的本地狀態(tài)信息從先前傳送的本地狀態(tài)信息顯著改變而將所述更新的本地狀態(tài)信息從所述MCO傳送到所述DIA。
12.如權(quán)利要求10中所述的方法，其中所述本地狀態(tài)信息包括本地鏈路成本、本地鏈路可靠性、本地鏈路延遲、本地鏈路預(yù)期傳輸計(jì)數(shù)(ETX)以及基于鏈路的接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)中的至少 一個(gè)。
13.—種設(shè)備,包括: 用來在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中通信的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口； 耦合到所述網(wǎng)絡(luò)接口并且適配成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理的處理器；以及配置成存儲可由所述處理器執(zhí)行的處理的存儲器，所述處理在被執(zhí)行時(shí)可操作來:通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)簡約連接對象MC0，在沒有任何自優(yōu)化的情況下參與當(dāng)前路由拓?fù)涞慕?，所述?dāng)前路由拓?fù)涞某跏紝?shí)例具有環(huán)路防止，但是沒有目標(biāo)函數(shù)，沒有針對本地修復(fù)的機(jī)制，并且沒有傳播通告消息； 將包括用于所述當(dāng)前路由拓?fù)涞尼槍λ鯩CO的對應(yīng)的鄰居列表和選擇的下一跳的本地狀態(tài)信息傳送到分布式智能代理DIA ； 從所述DIA接收指示所述設(shè)備如何優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)涞膯尾ヂ酚芍噶?；以? 根據(jù)來自所述DIA的所述路由指令為更新的當(dāng)前路由拓?fù)渲匦逻x擇下一跳。
14.一種系統(tǒng),包括: 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)簡約連接對象MC0，所述MCO被配置成在沒有任何自優(yōu)化的情況下選擇它們在當(dāng)前路由拓?fù)渲邢鄳?yīng)的下一跳，所述MCO被進(jìn)一步配置成將包括對應(yīng)的鄰居列表和相應(yīng)的選擇的下一跳的本地狀態(tài)信息傳送到分布式智能代理DIA ；以及 DIA，被配置成與計(jì)算的最佳路由拓?fù)湎啾葋矸治鏊霎?dāng)前路由拓?fù)湟源_定是否優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)?，所述?dāng)前路由拓?fù)涫撬x下一跳的組合結(jié)果，并且還配置成響應(yīng)于確定所述當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被優(yōu)化，將單播路由指令傳送到一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的MCO以指示那些單獨(dú)的MCO如何優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)洌? 其中那些單獨(dú)的MCO被進(jìn)一步配置成從所述DIA接收所述單播路由指令，并且配置成根據(jù)來自所述DIA的所述路由指令為更新的當(dāng)前路由拓?fù)渲匦逻x擇下一跳。
15.如權(quán)利要求14中所述的系統(tǒng)，其中所述DIA被進(jìn)一步配置成:在所述DIA處從所述MCO接收更新的本地狀態(tài)信息； 分析對應(yīng)的更新的當(dāng)前路由拓?fù)?；以? 響應(yīng)于確定所述更新的當(dāng)前路由拓?fù)鋺?yīng)該被進(jìn)一步優(yōu)化來傳送附加的單播路由指令。
16.如權(quán)利要求14中所述的系統(tǒng)，其中所述DIA被進(jìn)一步配置成基于下列中的至少一個(gè)來計(jì)算所述最佳路由拓?fù)?一個(gè)或多個(gè)約束；以及滿足一個(gè)或多個(gè)需要的服務(wù)級別協(xié)定(SLA)。
17.如權(quán)利要求14中所述的系統(tǒng)，其中確定是否優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)涫腔谶x自包括以下各項(xiàng)的組的至少一個(gè)因素的:所述當(dāng)前路由拓?fù)渑c經(jīng)優(yōu)化的路由拓?fù)渲g的總成本差；所述當(dāng)前路由拓?fù)渑c經(jīng)優(yōu)化的路由拓?fù)渲g的最大路徑成本差；在所述當(dāng)前路由拓?fù)鋬?nèi)不滿足一個(gè)或多個(gè)需要的服務(wù)級別協(xié)定(SLA)的路徑；以及優(yōu)化所述當(dāng)前路由拓?fù)渌枰母淖兊臄?shù)目。
18.如權(quán)利要求14中所述的系統(tǒng)，其中所傳送的路由指令包括針對相應(yīng)的單獨(dú)的MCO的新的下一跳選擇。
19.如權(quán)利要求14中所述的系統(tǒng)，其中所述本地狀態(tài)信息包括本地鏈路成本、本地鏈路可靠性、本地鏈路延遲、本地鏈路預(yù)期傳輸計(jì)數(shù)(ETX)以及基于鏈路的接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)中的至少一個(gè)。
20.如權(quán)利要 求14中所述的系統(tǒng)，其中所述MCO被進(jìn)一步配置成: 在沒有任何自優(yōu)化的情況下參與當(dāng)前路由拓?fù)涞慕?，所述?dāng)前路由拓?fù)涞某跏紝?shí)例具有環(huán)路防止，但是沒有目標(biāo)函數(shù)，沒有針對本地修復(fù)的機(jī)制，并且沒有傳播通告消息。
21.如權(quán)利要求14中所述的系統(tǒng)，其中所述MCO被進(jìn)一步配置成: 響應(yīng)于所述更新的本地狀態(tài)信息從先前傳送的本地狀態(tài)信息顯著改變來傳送更新的本地狀態(tài)信息。
【文檔編號】H04L12/751GK103999510SQ201280063099
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
【發(fā)明者】讓-菲利普·瓦瑟爾 申請人:思科技術(shù)公司