基於多Agent的演進型智能節點重疊網絡系統的製作方法
2024-03-05 02:38:15
專利名稱：基於多Agent的演進型智能節點重疊網絡系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及網際網路領域，具體涉及一種基於多Agent的演進型智能節點重疊網絡系統。
背景技術：
隨著全球信息化技術的快速發展和移動通信、網際網路的廣泛普及，寬帶業務和數據呈現出迅猛增長的趨勢。利用一個具備多業務融合能力的統一承載網來替代目前的多個承載網和業務平臺，以解決傳統承載網絡「煙 式」的獨立發展和運營模式逐漸暴露出了諸多的問題和不足。重疊網絡是實現多業務融合統一承載網的一種方案。其以IP層作為重疊層，利用 IP協議，跨越乙太網、令牌網等異構的底層網絡提供「盡力而為」的數據傳輸服務。現有的重疊網，主要包括用於發布存儲流媒體數據的內容分發網絡(Content distribution network, Q)N)、用於應用層組播的終端系統組播技術(end system multicast,ESM)與Overcast系統、用於文件共享的對等傳輸(Peer to Peer,P2P)網絡以及仿真實驗網絡Plantlab和各種業務組合網絡等。這些網絡都是由一系列分布於網際網路各個自治系統內部的智能節點以及連接它們的邏輯鏈路所構成的虛擬網絡。通過智能節點的轉發，使得用戶終端能夠有效地利用網際網路資源，為相應業務提供現有網際網路路由所無法滿足的性能需求。智能節點是重疊網的核心，若干個智能節點通過一定的機制組成一個重疊網系統。通過智能節點可以對網絡拓撲結構、網絡流量分布情況進行自動監測和處理， 完成內容選路、網絡監測、資源管理、網絡優化等功能。這種重疊網絡實現方式的最大優點在於可以靈活方便地部署在基礎網絡之上，並不需要改變現有網絡架構。但是，由於現網中網絡狀態是動態隨機變化的，並且用戶對業務請求具有不確定性，加之不同用戶對相同業務的QoS要求也不盡相同，現有的重疊網系統無法實現對網絡的快速、準確、並且精細劃分的配置管理和優化。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於多Agent的演進型智能節點重疊網絡系統，以實現對網絡的快速、準確、並且精細劃分的配置管理和優化。為實現上述目的，本發明提供了一種基於多Agent的演進型智能節點重疊網絡系統，其特徵在於，包括多個接入網，每個接入網分別包括至少一伺服器、一應用終端、一網絡互連設備以及一演進型智能節點，所述演進型智能節點構成一 DHT網絡，其中，所述演進型智能節點進一步包括策略生成模塊，用以根據不同的用戶信息、業務請求以及網絡信息生成優化策略；網絡信息管理模塊，用以構建智能節點網絡，在該智能節點管理域和智能節點網絡的其他管理域內獲取網絡信息和查找策略數據，以及協調各智能節點之間的通信。
本發明提供一種重疊網絡中的系統，監視網絡鏈路狀況和資源使用情況，通過演進型的智能節點eIN間交換、匯聚網絡信息，形成對全網性能狀態的感知。並通過綜合用戶信息和上層業務需求進行分析與決策，生成端到端的QoS網絡優化配置策略。之後優化策略通過分布在網絡不同位置的eIN節點下發到路由器、基站、GGSN、防火牆等網絡關鍵設備，以實現基於策略的網絡優化管理；同時通過策略引導或代理路由的方式，實現終端和應用流量的路由與傳輸優化，最終達到網絡資源的優化配置與安全保障的目的。
圖I依據本發明一實施例的網絡系統架構圖；圖2為依據本發明一實施例的智能節點結構框圖；圖3是應用本發明一種實施例的應用方法流程圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。Agent技術是人工智慧的一個重要分支,一個具有自適應性和智能性的軟體實體, 能代表用戶或其它程序，以主動服務的方式完成一項工作，也可以稱之為智能體。單個的 Agent具有如下技術特點第一、Agent能代表用戶完成某些工作或代理用戶軟體與其他軟體進行通信和聯第二、Agent本身是一個獨立自主的計算實體，它能獨立地發現和利用各種信息資源和服務，獨立自主地解決問題和為用戶提供服務；第三、Agent能根據用戶的需求，適應環境的變化主動為用戶提供服務；第四、Agent能感知周圍的環境，具有推理和智能計算能力，能分析用戶的需求，不斷積累經驗，以提高自身處理問題的能力。多Agent系統(MAS)由多個自主或半自主的智能體組成，每個Agent或者履行自己的職責，或者與其他Agent通信獲取信息互相協作完成整個問題的求解。與單Agent相比，多Agent系統MAS有如下特點UAgent處於由多個Agent構成的社會環境中，通過某種Agent語言與其他Agent 實施靈活多樣的交互和通訊，實現與其他Agent的合作、協同、協商、競爭等。2、在MAS中一個Agent發出請求後,其他Agent只有同時具備提供此服務的能力與興趣時才能接受動作委託，即一個Agent不能強制另一個Agent提供某種服務。3、在多Agent系統中，具有不同目標的各個Agent必須相互協作、協同、協商對未完成問題的求解。本發明的核心思想在於運用多Agent技術構建演進型智能節點(evolved Intelligent Node, eIN)，實現了重疊網絡中網絡資源優化配置。通過此方案，不僅可以記錄用戶信息、業務應用需求信息和網絡信息狀況，而且可以根據這些信息對網絡資源進行優化配置，該發明具有重大的理論價值和應用價值，可以優化網絡資源配置，提高網絡資源利用率，進而提升用戶業務體驗。圖I是依據本發明一實施例的網絡系統架構圖。由圖可見，所述的演進型智能節點重疊網絡系統包含多個物理位置上相互獨立的接入網Access Network。每個單獨的接入網Access Network均具備網絡交換和互聯的能力。具體地,每個單獨的接入網均包含有至少一個用於提供數據服務的伺服器、一個用於接入網的網絡互連設備以及接入到該接入網的應用終端和一個演進型的智能節點。其中，網絡互連設備可以是應用傳統網絡的路由器、防火牆；也可以是應用在無線交換網絡中的基站BS、或者網關GPRS支持節點GGSN，其作用就是網際互聯或者是提供給終端接入的介質，具體表現形式當不作為限制。應用終端，具體表現為智慧型手機、PC或者是筆記本電腦等等，均可以作為用戶的操作終端，接入到網絡中作為應用實體。每個接入網的智能節點與其他接入網的智能節點之間通過預定的語言或者協議實現通訊,構成分布的演進型智能節點eIN( (evolved Intelligent Node),該些智能節點 eIN彼此通信,構成一個分布式DHT (Distributed Hash Table,分布式哈希表)網絡。在接入網伺服器能力足夠的情況下，也可以將伺服器兼用做智能節點。但是考慮到數據處理效率的問題，優選採用獨立的伺服器接入到接入網中，作為獨立的演進型智能節點eIN。每個eIN分別存儲一部分數據。優選地，各個演進型智能節點eIN之間通過基於Java語言的 Agent 開發框架((Java Agent Development Framework, JADE)進行通信，以下統一簡稱為 JADE0通過分布式的演進型智能節點elN，實現不同接入網之間的信息交互，完成端到端優化策略生成的協同工作，形成一個MAS系統。eIN智能節點同時組成DHT網絡，實現全局信息的分布式管理，通過DHT環獲取其他域的相關信息，並基於這些信息生成網絡優化控制策略。請參考圖2，其為依據本發明一實施例的智能節點架構框圖。由圖可見，每個智能節點包含有用戶管理模塊、應用管理模塊、網絡信息管理模塊、策略生成模塊以及策略應用模塊。所述的用戶管理模塊，其執行的是存儲用戶信息數據，並管理用戶的狀態。更具體地說，管理用戶的狀態包括終端用戶的註冊、登錄、退出、註銷操作；而存儲的用戶信息數據則包含用戶ID、密碼、等級、常用業務、經常登錄地點。該模塊是主要為系統提供安全管理、 日誌管理、數據備份與恢復以及用戶配置功能，以及協調用戶終端與eIN節點之間的通信。 例如PC用戶終端，就通過此模塊完成對整個系統的註冊、登陸請求等操作，相應的該用戶的信息數據也被存儲在此模塊中。作為功能性的劃分，該模塊進一步包括用戶信息資料庫和註冊/登陸子模塊。前者存儲用戶信息數據，後者管理用戶狀態，不加贅述。所述的應用管理模塊，用以處理用戶業務請求，並對用戶請求進行資源映射。具體地，該模塊包括業務請求處理子模塊和資源映射子模塊，前者用於對用戶業務請求鑑權、認證，後者對業務請求進行網絡資源映射。所述網絡資源的映射，具體來說，可能包括對帶寬、 時延、時延抖動、丟包率等網絡資源的具體需求。所述的網絡信息管理模塊，用以構建並協調各智能節點之間的通信。獲取本eIN 智能節點的管理域和其他eIN智能節點管理域的網絡信息，為整個系統提供安全管理、日誌管理、數據備份與恢復和基礎數據配置功能並協調各eIN智能節點之間的通信。具體的，包括eIN節點組網子模塊、域內網絡測量子模塊、域間信息交換子模塊和網絡信息資料庫。其中，eIN智能節點組網子模塊用於實現eIN智能節點的動態加入、退出等操作並負責維護eIN智能節點信息；域內網絡測量子模塊用於主動/被動探測網絡狀況並進行簡單的數據過濾和預處理；域間信息交互子模塊用於不同eIN智能節點管理域間網絡信息交互；網絡信息資料庫則用於存儲本eIN智能節點常用的本管理域和其他eIN智能節點管理域的網絡信息。此外，此網絡信息管理模塊還包括網絡信息Agent，其接收網絡信息請求，並向所述網絡信息資料庫轉發網絡信息請求，或通過域內網絡測量子模塊和/或域間信息交互子模塊交換獲取所述網絡信息請求。所述的策略生成模塊，其用於根據用戶、應用和網絡信息輸出優化策略，包括計算子模塊和策略資料庫。其中，eIN智能節點接收到用戶業務請求時，計算子模塊根據業務信息及用戶信息生成相應的用戶Agent，用戶Agent通過向網絡信息管理模塊發送網絡消息請求獲取所需的網絡信息，用戶Agent是動態存在的，對應不同的用戶信息和用戶需求，在用戶退出網絡後可被釋放；用戶Agent根據用戶信息、業務信息和網絡信息查詢策略資料庫查詢策略資料庫，若資料庫中有相應的策略則將該策略返回給用戶Agent，若查找不到相應的策略則與其他用戶Agent通過協同生成新的優化策略，並將新策略寫入策略資料庫。所述策略應用模塊，用於接收來自策略生成模塊的優化策略，將策略翻譯為網絡能力可以識別的語言及操作指令，並將這些指令下發到相應的網絡能力設備，從而實現其重配置。策略應用模塊具體可以包含多個接口，例如PPCache API,DDP API.Netcontroller API等,可以與用戶端的PPCache系統、DDP系統、、Netcontroller系統實現數據交換。圖3是應用上述實施例的流程圖。以下結合圖3，說明應用上述系統進行多Agent 協作的網絡管理方法。一種基於本發明的多Agent協作的網絡管理方法，包括如下步驟首先，完成用戶註冊。用戶向智能節點用戶管理模塊的註冊/登錄子模塊發起註冊請求，請求消息中包含用戶ID、密碼、用戶等級等用戶信息，註冊/登錄子模塊將用戶信息存儲在用戶信息資料庫中；接下來，獲取網絡信息。eIN智能節點通過eIN節點組網子模塊與其他eIN智能節點組成分布式DHT網絡，管理智能節點的動態加入、退出。步驟I和步驟2，並沒有嚴格的時序關係，兩者順序可調整，也可同時進行。註冊完成之後，進行用戶登錄。用戶通過用戶終端，例如手機或者PC向智能節點用戶管理模塊的註冊/登錄子模塊發起登錄請求，請求消息中包含用戶ID和密碼信息，註冊/登錄Agent根據用戶請求消息對用戶進行鑑權、認證；若認證通過，註冊/登錄Agent 查詢用戶信息資料庫獲取用戶信息並檢測是否發生業務請求；若認證未通過，則拒絕用戶登錄請求；在用戶登錄之後，針對用戶發生的業務請求處理用戶請求業務。用戶有業務需求時，用戶向應用管理模塊發起業務請求，請求消息中包括業務類型和業務QoS要求，業務認證Agen/業務請求處理子模塊對上述的業務請求進行合法性認證；若認證未通過，則拒絕該業務請求；若認證通過，將業務請求發送給資源映射Agent/資源映射子模塊對該請求進行映射,將業務請求映射為對帶寬、時延、時延抖動、丟包率等網絡資源的需求。之後，生成優化策略。當eIN智能節點接收到用戶業務請求時，計算子模塊根據業
6務信息及用戶信息生成相應的用戶Agent，用戶Agent通過向網絡信息管理模塊發送網絡消息請求獲取所需的網絡信息；用戶Agent根據用戶信息、業務信息和網絡信息查詢策略資料庫查詢策略資料庫，若資料庫中有相應的策略則將該策略返回給用戶Agent，若沒有則與其他用戶Agent通過協同生成新的優化策略，並將新策略寫入策略資料庫。最後，進行優化策略下發。策略應用模塊接收到策略生成模塊下發的優化策略，將針對不同網絡能力的配置策略翻譯為可以識別的語言及操作指令，並將這些指令下發到相應的網絡設備，從而實現其重配置。具體地，優化策略生成方法中網絡信息獲取所採用的步驟如下網絡信息管理模塊的網絡信息Agent接收到策略生成模塊的網絡信息請求消息後，向網絡信息資料庫轉發網絡信息請求；若資料庫中有所請求信息，則通過網絡信息Agent返回策略生成模塊；若資料庫中沒有所請求信息，網絡信息Agent通過域內網絡測量Agent和域間信息交換Agent獲取域內和域間的網絡信息；當然，向網絡信息資料庫轉發網絡信息請求可以包含策略數據，因此若在其他智能節點種存在針對用戶請求的策略數據，則通過智能節點網絡交換後，返回策略生成模塊， 將其保存在策略生成模塊的策略資料庫中，供下次調用。在通過域內網絡測量Agent和域間信息交換Agent獲取域內和域間的網絡信息之後，更新網絡信息資料庫，以便於在下次應用中遇到同樣的請求時不需要再執行步驟5c的操作。上述實施例採用多Agent技術構成了一個基於重疊網絡的網絡優化系統，具有以下優點第一、能夠保證重疊網絡環境中各個模塊之間實現高可靠性通信並能動態、高效的獲得業務所需資源，保證系統可靠連續運行；第二、各模塊之間可以進行智能交互，交互用戶、業務、網絡信息以及時了解業務需求和網絡狀況，比以此來動態決定和修改各業務的管理策略，協調之間的衝突；第三、重疊網絡是一個動態的環境，其終端的業務類型和性能以及網絡的狀態信息都會經常性的變化，分布式的網絡管理系統能適應這種變化的需求；第四、具有可擴展性，才能滿足未來網絡發展的需求；第五、保證用戶和業務的合法性，提供多種鑑權認證機制。專業人員應該還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。 這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。 專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以用硬體、處理器執行的軟體模塊，或者二者的結合來實施。軟體模塊可以置於隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器 (ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。
以上所述的具體實施方式
，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於多Agent的演進型智能節點重疊網絡系統，其特徵在於，包括多個接入網， 每個接入網分別包括至少一伺服器、一應用終端、一網絡互連設備以及一演進型智能節點， 所述演進型智能節點構成一 DHT網絡,其中,所述演進型智能節點進一步包括策略生成模塊，用以根據不同的用戶信息、業務請求以及網絡信息生成優化策略；網絡信息管理模塊，用以構建智能節點網絡，在該智能節點管理域和智能節點網絡的其他管理域內獲取網絡信息和查找策略數據，以及協調各智能節點之間的通信。
2.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，所述演進型智能節點還包括用戶管理模塊，用於存儲用戶信息數據，並管理用戶的狀態；應用管理模塊，用以處理用戶業務請求，並對用戶請求進行資源映射。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述應用管理模塊進一步包括資源映射子模塊和業務請求處理模塊。
4.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述用戶管理模塊進一步包括一用戶信息資料庫；以及一註冊/登陸管理子模塊。
5.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，所述網絡信息管理模塊進一步包括網絡信息資料庫，用以存儲本智能節點；域間信息交換子模塊，其用以實現不同智能節點所控制的接入網之間的網絡信息和策略數據交互；域內網路測量子模塊，用以主動或被動探測網絡狀況；智能節點組網子模塊，用以與其他智能節點組成分布式網絡。
6.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，所述策略生成模塊進一步包括一策略資料庫，用以存儲智能節點的策略數據；以及一計算子模塊，其用以根據業務請求在所述策略資料庫中查找對應策略，在查找不到對應策略的情況下通過協同計算生成優化策略。
7.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，演進型智能節點還包括策略應用模塊，用以將所述策略生成模塊生成的優化策略映射為具體操作指令，並將相應操作指令發送給所述接入網的網絡互連設備，該策略應用模塊包括多個可供調用的API接口。
8.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述資源映射子模塊將所述業務請求處理模塊處理後的業務請求映射為對具體網絡參數的需求。
9.如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述計算子模塊還根據業務信息以及用戶信息生成相應的動態的用戶智能體Agent。
10.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述網絡信息管理模塊還包括一網絡信息智能體Agent，其接收所述策略生成模塊的網絡信息請求，並向所述網絡信息資料庫轉發網絡信息請求，或通過域內網絡測量子模塊和/或域間信息交互子模塊交換獲取所述網絡信息請求。
全文摘要
本發明涉及一種基於多Agent的演進型智能節點重疊網絡系統，包括多個接入網，每個接入網分別包括至少一伺服器、一應用終端、一網絡互連設備以及一演進型智能節點，所述演進型智能節點構成一DHT網絡，其中，所述演進型智能節點進一步包括策略生成模塊和網絡信息管理模塊，前者根據不同的用戶信息、業務請求以及網絡信息生成優化策略，後者用以構建智能節點網絡，在該智能節點管理域和智能節點網絡的其他管理域內獲取網絡信息和查找策略數據，以及協調各智能節點之間的通信。本發明能夠實現對網絡的快速、準確、並且精細劃分的配置管理和優化。
文檔編號H04L12/56GK102594606SQ201210065840
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月13日 優先權日2012年3月13日
發明者劉銀龍, 周旭, 唐暉, 楊興華, 牛溫佳, 覃毅芳 申請人:中國科學院聲學研究所