專利名稱：一種數字家庭網絡路由方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種路由方法，尤其是帶擁塞感知，并根據感知進行路由控制的方法。
背景技術：
數字家庭網絡是一種以音視頻資源傳播為主的網絡。為了提高視頻的播放效果，在有限的帶寬下，數字家庭網絡普遍采用的是P2P網絡拓撲結構。為了使網絡穩(wěn)定、暢通，路由過程中往往需要使用擁塞檢測和擁塞控制。目前，擁塞度檢測，數據源要尋找一條避免擁塞的路徑來發(fā)送數據時，只考慮的是單個節(jié)點是否擁塞。而實際上當一個區(qū)域內，大部分的節(jié)點已經處于擁塞狀態(tài)，而個別節(jié)點處于空閑狀態(tài)，按照現有的路由技術，則仍然會采用并將該節(jié)點作為最有路徑選擇。因為有個別節(jié)點的空閑，而繼續(xù)新增該區(qū)域的節(jié)點的路由負載和數據流量，將會造成該區(qū)域對寬帶信道的競爭矛盾增加.加劇擁塞問題的發(fā)生。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的克服現有技術不足，提出一種基于虛擬節(jié)點和虛擬節(jié)點擁塞度檢測和控制的路由方法。本發(fā)明通過如下方案實現
一種數字家庭網絡路由方法，其特征在于包括
連接在數字家庭網絡上的每組子節(jié)點構成一個虛擬節(jié)點，虛擬節(jié)點將其網絡負荷和路由功能分配至管理域內的子節(jié)點完成；
將虛擬節(jié)點的業(yè)務和權限映射或部署于該虛擬節(jié)點管理域內的一個子節(jié)點，該子節(jié)點的網絡前綴增加一個數位成為代理節(jié)點；
代理節(jié)點維護虛擬節(jié)點的路由表、葉子集和鄰居集，并進行虛擬節(jié)點的擁塞度感知；子節(jié)點根據虛擬節(jié)點的擁塞度進行自身的路由控制。這樣，系統(tǒng)全局的路由是通過虛擬節(jié)點之間網絡路由完成，將非結構化的節(jié)點通過虛擬節(jié)點實現結構化P2P網絡路由，而各子節(jié)點之間則仍然采用非結構化的分布式P2P網絡路由。既便于控制和管理，同時也實現了區(qū)域之間路由負載的均衡。另外，基于虛擬節(jié)點，通過虛擬節(jié)點與代理節(jié)點的映射，巧妙的通過對虛擬節(jié)點擁塞度檢測和控制，解決目前單純對單獨節(jié)點的擁塞度檢測而造成區(qū)域網絡擁塞的問題。進一步優(yōu)化,上述代理節(jié)點進行虛擬節(jié)點的擁塞度感知過程中，子節(jié)點先計算自身的擁塞度，代理節(jié)點獲取管理域內各子節(jié)點的擁塞度后，根據各子節(jié)點的擁塞度計算虛擬節(jié)點的擁塞度，并將虛擬節(jié)點的擁塞度反饋子節(jié)點。當子節(jié)點接受了新的路由負載后，子節(jié)點重新計算自身擁塞度，并將其發(fā)送至代理節(jié)點以換取最新的虛擬節(jié)點的擁塞度。代理節(jié)點接收到來自子節(jié)點的自身擁塞度更新，代理節(jié)點重新計算虛擬節(jié)點的擁塞度并反饋子節(jié)點。這樣，實現了虛擬節(jié)點管理域下的各子節(jié)點擁塞度、虛擬節(jié)點擁塞度、以及相互之間的實時更新。通過虛擬節(jié)點更能反映區(qū)域擁塞，實現區(qū)域網絡負載均衡和區(qū)域擁塞控制。
進一步優(yōu)化,虛擬節(jié)點還包括新的子節(jié)點加入虛擬節(jié)點步驟，即:
a)新節(jié)點通過導入節(jié)點文件獲取子節(jié)點地址，并行地向一個或一個以上鄰居子節(jié)點發(fā)出導入請求，確定一個在線子節(jié)點；
b)通過在線子節(jié)點獲取其所隸屬的虛擬節(jié)點的子節(jié)點列表，并向代理節(jié)點發(fā)送加入請求；代理節(jié)點如果允許其加入，則通知管理域內的其它子節(jié)點該新節(jié)點的加入信息；
c)如果代理節(jié)點不允許該新節(jié)點的加入，則查找鄰居集，選擇隸屬于其它虛擬節(jié)點的子節(jié)點信息反饋請求加入的節(jié)點進行虛擬節(jié)點推薦；
d)新節(jié)點根據來自代理節(jié)點推薦的子節(jié)點信息，重新發(fā)送加入請求。這樣，保障了相鄰節(jié)點優(yōu)先組建虛擬節(jié)點的原則，同時采用了代理節(jié)點推薦技術，使 新節(jié)點能快速加入虛擬節(jié)點。


圖I是數字家庭網絡節(jié)點構成 圖2是代理節(jié)點內部需要維護的各類集組成示意 圖3是本發(fā)明路由方法的核心流程 圖4是虛擬節(jié)點擁塞度檢測流程 圖5是新節(jié)點加入虛擬節(jié)點流程圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明實施做進一步描述
參考圖1，數字家庭網絡有大量節(jié)點組成。路由技術就是在各節(jié)點之間實現。其中，節(jié)點中包括處于擁塞狀態(tài)的節(jié)點11和空閑狀態(tài)的節(jié)點I。這些連接在數字家庭網絡上的每組子節(jié)點構成一個虛擬節(jié)點2。虛擬節(jié)點2將其網絡負荷和路由功能分配至管理域內的子節(jié)點完成。子節(jié)點分攤虛節(jié)點所承擔的網絡負荷，并且支持虛擬節(jié)點2內部的網絡拓撲，共同協(xié)作完成虛節(jié)點內部及外部網絡的路由功能。與普通的節(jié)點組成不同，本發(fā)明還存在一種代理節(jié)點3，它通過將虛擬節(jié)點2的業(yè)務和權限映射或部署于該虛擬節(jié)點2管理域內的一個子節(jié)點，該子節(jié)點的網絡前綴增加一個數位而自動成為虛擬節(jié)點2的代理節(jié)點3。對于整個網絡系統(tǒng)的路由，通過虛擬節(jié)點2之間網絡路由完成，將非結構化的節(jié)點通過虛擬節(jié)點2實現結構化P2P網絡路由，而各子節(jié)點之間則仍然采用非結構化的分布式P2P網絡路由。參考圖2，代理節(jié)點3除了需要維護自身的鄰居集外，還需要維護屬于虛擬節(jié)點2的路由表、葉子集和鄰居集。虛擬節(jié)點2路由查詢時，代理節(jié)點3先檢查關鍵字是否在葉子集中，否則查詢路由表，查找共同前綴一樣長的節(jié)點，如果仍沒有查找到符合的節(jié)點則查找比共同前綴少一個數位的節(jié)點；當找到符合的節(jié)點則向該節(jié)點轉發(fā)查詢請求。參考圖3，本發(fā)明方法實施時包括以下主要核心步驟
步驟101，形成虛擬節(jié)點2，即連接在數字家庭網絡上的每組子節(jié)點構成一個虛擬節(jié)點2，虛擬節(jié)點2將其網絡負荷和路由功能分配至管理域內的子節(jié)點完成。步驟102，虛擬節(jié)點2映射或部署至一子節(jié)點，形成代理節(jié)點3。其中，首先將虛擬節(jié)點2的業(yè)務和權限映射或部署于該虛擬節(jié)點2管理域內的一個子節(jié)點，該子節(jié)點的網絡前綴增加一個數位成為代理節(jié)點3。代理節(jié)點3負責維護虛擬節(jié)點2的路由表、葉子集和鄰居集，并進行虛擬節(jié)點2的擁塞度感知。步驟103，代理節(jié)點3進行虛擬節(jié)點2的擁塞度感知。感知的整個流程如圖5所示。又包括如下步驟
步驟201，新節(jié)點通過導入節(jié)點文件獲取子節(jié)點地址；步驟202，新節(jié)點并行地向一個或一個以上鄰居子節(jié)點發(fā)出導入請求，確定一個在線子節(jié)點；步驟203，通過在線子節(jié)點獲取其所隸屬的虛擬節(jié)點2的子節(jié)點列表，并向代理節(jié)點3發(fā)送加入請求；步驟204，代理節(jié)點3根據虛擬節(jié)點2的規(guī)模和配置，判斷是否允許該新節(jié)點加入；如果允許，跳到步驟205，代理節(jié)點3通知管理域內的其它子節(jié)點該新節(jié)點的加入信息，否則轉到步驟206，代理節(jié)點3查找鄰居集，選擇隸屬于其它虛擬節(jié)點2的子節(jié)點信息反饋請求加入的節(jié)點進行虛擬節(jié)點2推薦；步驟207,新節(jié)點根據來自代理節(jié)點3推薦的子節(jié)點信息,重新發(fā)送加入請求。步驟104，子節(jié)點根據虛擬節(jié)點2的擁塞度進行路由控制。其中，參考圖4，步驟103和104的擁塞感知和路由控制，還包括如下步驟；·
步驟301,子節(jié)點先計算自身的擁塞度。計算方法如下節(jié)點擁塞度NCD=Ra/Rs;其中，
Ra=l/Ta,Ta為兩節(jié)點收到兩個連續(xù)到達的報文的時間間隔。Rs=I/ Ts,Ts為報文到達服務隊列直接被發(fā)送出去的時間間隔。步驟302，代理節(jié)點3獲取管理域內各子節(jié)點的擁塞度。步驟303，代理節(jié)點3根據子節(jié)點的擁塞度計算虛擬節(jié)點2的擁塞度。計算方法如下虛擬節(jié)點2的擁塞度RCD=
，其中η標識虛擬節(jié)點2管理域內子節(jié)點的數量。㈠表是子節(jié)點j自身
的擁塞度。步驟304，虛擬節(jié)點2的擁塞度RCD被發(fā)送并通知管理域內的子節(jié)點 步驟305，子節(jié)點接收新的路由負載后，重新計算自身的擁塞度
步驟306，子節(jié)點更新的擁塞度通知代理節(jié)點3
步驟307,代理節(jié)點3重新計算虛擬節(jié)點2的擁塞度并反饋子節(jié)點。擁塞控制時，子節(jié)點設置虛擬節(jié)點2的擁塞度上限閥值RCDh和下限閥值RCW，當大于或等于上限閥值RCDh，啟動擁塞控制；小于上限閥值RCD1JM大于下限閥值RCW，不采用擁塞控制，但不接受新負載加入；小于或等于下限閥值RCW，子節(jié)點允許接受新加入的負載。綜上所述，本發(fā)明提供了一種數字家庭網絡路由方法，并進行了詳細描述。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
權利要求
1.ー種數字家庭網絡路由方法，其特征在于包括 連接在數字家庭網絡上的每組子節(jié)點構成ー個虛擬節(jié)點，虛擬節(jié)點將其網絡負荷和路由功能分配至管理域內的子節(jié)點完成； 將虛擬節(jié)點的業(yè)務和權限映射或部署于該虛擬節(jié)點管理域內的一個子節(jié)點，該子節(jié)點的網絡前綴增加ー個數位成為代理節(jié)點； 代理節(jié)點維護虛擬節(jié)點的路由表、葉子集和鄰居集，并進行虛擬節(jié)點的擁塞度感知； 子節(jié)點根據虛擬節(jié)點的擁塞度進行自身的路由控制。
2.如權利要求I所述的數字家庭網絡路由方法，其特征在干，代理節(jié)點進行虛擬節(jié)點的擁塞度感知過程中，子節(jié)點先計算自身的擁塞度，代理節(jié)點獲取管理域內各子節(jié)點的擁塞度后計算虛擬節(jié)點的擁塞度，并將虛擬節(jié)點的擁塞度反饋子節(jié)點。
3.如權利要求2所述的數字家庭網絡路由方法，其特征在于，子節(jié)點每更新一次自身的擁塞度，則將其發(fā)送至代理節(jié)點以換取最新的虛擬節(jié)點的擁塞度。
4.如權利要求3所述的數字家庭網絡路由方法，其特征在于，代理節(jié)點接收到來自子節(jié)點的自身擁塞度更新，代理節(jié)點重新計算虛擬節(jié)點的擁塞度并反饋子節(jié)點。
5.如權利要求4所述的數字家庭網絡路由方法，其特征在于，子節(jié)點接收到路由請求，根據當前已獲得的虛擬節(jié)點的擁塞度進行自身的路由控制；并計算和更新自身擁塞度。
6.如權利要求I至5任一所述的數字家庭網絡路由方法，其特征在于，子節(jié)點設置虛擬節(jié)點的擁塞度上限閥值和下限閥值，當大于或等于上限閥值，啟動擁塞控制；小于上限閥值但大于下限閥值，不采用擁塞控制，但不接受新負載加入；小于或等于下限閥值，子節(jié)點允許接受新加入的負載。
7.如權利要求I至5任一所述的數字家庭網絡路由方法，其特征在于，還包括新的子節(jié)點加入虛擬節(jié)點步驟， a)新節(jié)點通過導入節(jié)點文件獲取子節(jié)點地址，并行地向ー個或ー個以上鄰居子節(jié)點發(fā)出導入請求，確定ー個在線子節(jié)點； b)通過在線子節(jié)點獲取其所隸屬的虛擬節(jié)點的子節(jié)點列表，并向代理節(jié)點發(fā)送加入請求；代理節(jié)點如果允許其加入，則通知管理域內的其它子節(jié)點該新節(jié)點的加入信息； c)如果代理節(jié)點不允許該新節(jié)點的加入，則查找鄰居集，選擇隸屬于其它虛擬節(jié)點的子節(jié)點信息反饋請求加入的節(jié)點進行虛擬節(jié)點推薦； d)新節(jié)點根據來自代理節(jié)點推薦的子節(jié)點信息，重新發(fā)送加入請求。
8.如權利要求I至5任一所述的數字家庭網絡路由方法，其特征在干，虛擬節(jié)點路由查詢時，代理節(jié)點先檢查關鍵字是否在葉子集中，否則查詢路由表，查找共同前綴ー樣長的節(jié)點，如果仍沒有查找到符合的節(jié)點則查找比共同前綴少ー個數位的節(jié)點；當找到符合的節(jié)點則向該節(jié)點轉發(fā)查詢請求。
全文摘要
本發(fā)明公開一種數字家庭網絡路由方法，其特征在于包括:連接在數字家庭網絡上的每組子節(jié)點構成一個虛擬節(jié)點，虛擬節(jié)點將其網絡負荷和路由功能分配至管理域內的子節(jié)點完成；將虛擬節(jié)點的業(yè)務和權限映射或部署于該虛擬節(jié)點管理域內的一個子節(jié)點，該子節(jié)點的網絡前綴增加一個數位成為代理節(jié)點；代理節(jié)點維護虛擬節(jié)點的路由表、葉子集和鄰居集，并進行虛擬節(jié)點的擁塞度感知；子節(jié)點根據虛擬節(jié)點的擁塞度進行自身的路由控制。
文檔編號H04L12/28GK102821053SQ20121032486
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權日2012年9月5日
發(fā)明者葉燦才, 盧林發(fā) 申請人:中山愛科數字家庭產業(yè)孵化基地有限公司