基于xml的元能力管理配置方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于XML的元能力管理配置方法，含有下列步驟：步驟A：建立元能力的本體模型；元能力含有傳輸服務、QoS服務、安全服務、控制服務、管理服務和擴展元能力；元能力的本體模型定義為：AC＝<ID,Name,Interfaces,Body,Resources>；步驟B：利用XML語言對元能力的本體模型進行形式化描述，先針對元能力的類型定義元能力屬性，再根據元能力屬性定義元數據；步驟C：設置元能力管理配置模塊，該元能力管理配置模塊利用本體模型和XML語言描述元能力；元能力管理配置模塊含有適應性推理引擎、適應性組合引擎、組合鏈管理器、元能力配置單元、元能力管理單元、元能力監控器、元能力庫、規則約束庫和探測器；步驟D：采用元能力管理配置模塊對元能力進行管理配置；本發明實現了網絡對多種業務的普適，易于互聯網的功能擴展。
【專利說明】基于XML的元能力管理配置方法
[0001](一 )、【技術領域】:本發明涉及一種元能力管理配置方法，特別是涉及一種基于XML的元能力管理配置方法。
[0002]( 二)、【背景技術】:經過近幾十年的飛速發展，互聯網日益成為國家信息基礎設施的重要組成部分，其應用范圍已經滲入到人類生活的各個領域，成為人類進行社會活動和信息交互的重要承載平臺。支撐其成功的主要原因是互聯網體系結構的設計:在互聯網的核心采用協議分層隔離復雜性并保證互操作性(interoperability)，其瘦腰結構使得網絡層能夠“靜態地”支持其它層的多樣性擴展。該體系結構使得互聯網能夠很好地完成基本的通信任務并在近幾十年內取得了飛速發展。
[0003]然而，隨著各種形式的端系統不斷地接入互聯網(如傳感器節點、移動電話等)，各種通信應用的不斷涌現(如P2P、VoIP、在線游戲、視頻會議、社交媒體等)，互聯網當前體系結構面臨著嚴峻的網絡“僵化”問題，網絡內在的能力與結構難以適應新型業務需求。從服務的角度分析，網絡僵化問題主要有以下幾點:1)服務擴展性僵化:網絡難以根據需要向網絡核心添加相應的功能和服務。2)服務實例化僵化:應用層服務難以根據需要訪問或調用網絡核心的資源和服務。3)服務粒度僵化:互聯網僅能向上層業務應用提供IP、UDP、TCP等粗粒度的服務，不能根據應用需求的變化“動態”地為建立細粒度的服務棧。4)服務層次劃分僵化:當前互聯網層次結構嚴格，層與層間交互被阻斷，難以實現跨層交互。
[0004]為了從根本上突破傳統IP承載的能力瓶頸，解決服務擴展性差、服務實例化困難、服務粒度粗、服務層次劃分呆板等問題。發明專利申請(申請號:CN201310307096A)提出了以“重構”為核心的功能自動組合方法。基于“業務-元服務-元能力”的邏輯層次劃分方法，將基礎網絡功能分解為細粒度的功能模板，其實現形式稱為元能力，網絡根據業務請求的差異化，動態構建不同規格的組合鏈，實現對多樣化業務的支持。
(三)、
【發明內容】
:
[0005]本發明要解決的技術問題是:提供一種基于XML的元能力管理配置方法，該方法實現了網絡對多種業務的普適，易于互聯網的功能擴展。
[0006]本發明的技術方案:
[0007]一種基于XML的元能力管理配置方法，含有下列步驟:
[0008]步驟A:建立元能力的本體模型；
[0009]步驟B:利用XML語言對元能力的本體模型進行形式化描述，從而實現對元能力的形式化規范描述，便于計算機理解；
[0010]步驟C:設置元能力管理配置模塊，該元能力管理配置模塊利用本體模型和XML語言描述元能力；
[0011]步驟D:采用元能力管理配置模塊對元能力進行管理配置。
[0012]資源含有通信資源、計算資源和存儲資源，元能力含有傳輸服務、QoS服務、安全服務、控制服務、管理服務和擴展元能力；
[0013]資源的本體模型定義為:Resource= <ID, Name, Provided, Capacity, Allocated,Type〉,其中，ID為資源標識，Name為資源名稱，Provided為資源的提供者標識，Capacity為資源的靜態容量，Type為該資源所屬類型，Allocated為分配給各服務承載網的資源列表;A1 located 可進一步表不為 Allocated = KNetIDi, Capi), i = 1，2，…N},其中，NetIDi表示第i個服務承載網ID，Capi表示分配給第i個服務承載網的資源大小，N表示服務承載網的總個數；
[0014]兀能力的本體模型定義為:AC=〈ID, Name, Interfaces, Body, Resources〉,其中，ID為元能力的身份標識，Name為元能力名稱，Interfaces為元能力的執行體接口列表，Body為該元能力的執行實體，Resources為該元能力所涉及的資源集合。
[0015]傳輸服務為不同應用提供不同傳輸模式，傳輸模式含有分組/信元、連接/無連接、單播/多播；
[0016]QoS服務基于應用請求提供不同質量的服務，該不同質量的服務含有時延、丟失、保序和可靠性；
[0017]安全服務基于應用請求提供不同安全級別的安全保證，該安全保證含有加密和認證；
[0018]控制服務分為網際控制(Network-WideControl)和節點控制(NodeControl);網際控制含有路由、資源預留、連接建立和密鑰分發；節點控制含有排隊/緩存、調度、整形、擁塞控制、交換、查表和轉發；
[0019]管理服務構成了可重構網絡體系的管理平面；為了掌握網絡運行狀態，實現有效管控和決策，網絡需要通過測量和認知獲得網絡節點資源視圖、元能力視圖和網絡流量視圖；
[0020]擴展元能力是完成特定任務或提供特殊服務的節點實現的元能力,這些元能力并不是網絡節點或者端系統必須具有的；
[0021]Name給出了元能力的語義描述，以實現基于語義的元能力操作，該元能力操作含有索引、請求和組合；
[0022]Interfaces是元能力的數據和控制信息的輸入/輸出通道,Interfaces向外部展示其具體的“能力”，具有以下特性:
[0023]可編程性=Interfaces提供特定的入口以供元能力擴展開發人員和上層服務開發人員調用和編程，支持元能力的擴展；
[0024]抽象性=Interfaces屏蔽元能力的實現細節,僅向外部暴露功能和信息通道這些編程接口 ；
[0025]可重配性:有關元能力的各項參數、配置策略在約束情況下允許重配；
[0026]Body是元能力的執行實體，根據元能力被調用的接口和配置的參數，占用特定的資源，執行特定的功能，具有以下特性:
[0027]隔離性:Body根據具體應用請求，動態地分配相應的資源，執行相應的功能，其它應用也可獨立地完成相同的操作，彼此不受影響；
[0028]約束性:Body以接口的被調用情況作為約束，占用節點的資源，嚴格限制資源濫用的行為；
[0029]Resources是元能力所涉及的資源集合，Resources包括存儲資源、計算資源和通信資源。
[0030]步驟B中，利用XML語言對元能力的本體模型進行形式化描述時，先針對元能力的類型定義元能力屬性，再根據元能力屬性定義元數據；元能力屬性含有基本元能力屬性、傳輸服務元能力屬性、QoS服務元能力屬性、安全服務元能力屬性、控制服務元能力屬性、管理服務元能力屬性和擴展元能力屬性，元數據含有基本元能力的元數據、傳輸服務元能力的元數據、QoS服務元能力的元數據、安全服務元能力的元數據、控制服務元能力的元數據、管理服務元能力的元數據和擴展元能力的元數據。
[0031 ] 元能力管理配置模塊含有適應性推理弓I擎、適應性組合弓I擎、組合鏈管理器、元能力配置單元、元能力管理單元、元能力監控器、元能力庫、規則約束庫和探測器；
[0032]適應性推理引擎根據終端服務請求推理出元服務列表，然后再由元服務列表演繹出元能力列表，實現智能化處理；
[0033]適應性組合引擎根據元能力列表，并結合當前網絡環境，在滿足規則約束的條件下，從元能力庫中篩選出元能力實例，并完成組合優化；
[0034]組合鏈管理器主要實現同一網絡域內的多個組合鏈的管理；
[0035]元能力配置單元將組合鏈信息轉換為元能力配置信息，配置元能力從而滿足網絡業務需求；
[0036]元能力管理單元根據當前網絡態勢對元能力進行管理，該管理含有添加、刪除元能力、改變元能力布局；
[0037]元能力監控器統計元能力的使用情況，為元能力管理提供依據；
[0038]元能力庫存儲本域內的各網絡節點通告的元能力實例和相鄰域內的元能力分布情況，元能力庫以XML文件形式存在；
[0039]規則約束庫主要供適應性推理引擎和適應性組合引擎完成智能推理映射和組合優化，規則約束庫以XML文件形式存在；
[0040]探測器探測節點所處的網絡環境、域內各節點的負載情況和網絡拓撲；元能力配置單元、元能力管理單元根據探測器的探測結果做出相應的調整策略，例如，若發現網絡擁塞，節點可能會調整組合鏈，加入能夠完成擁塞控制功能的元能力；
[0041]元能力管理配置模塊主要包括元能力配置和元能力管理兩大功能；元能力配置功能針對終端發出的服務請求，選擇合適的元能力并組成相應的組合鏈；元能力管理單元則針對當前網絡狀態，更改元能力布局，或者對元能力進行添加、刪除等。
[0042]元能力管理配置模塊對元能力進行配置的方法如下:
[0043]步驟1.1:客戶端發出服務請求，該服務請求被轉給適應性推理引擎；
[0044]步驟1.2:適應性推理引擎將請求的語義描述信息轉換為元能力描述信息；
[0045]步驟1.3:根據元能力描述信息索引組合鏈管理器中的組合鏈列表，若匹配，轉到步驟1.7 ;否則轉到步驟1.4 ；
[0046]步驟1.4:適應性推理引擎推理出相對應的規則集合和能夠完成該服務請求的元能力列表，并將元能力列表和規則集合傳遞給適應性組合引擎；
[0047]步驟1.5:適應性組合引擎訪問元能力庫和規則約束庫，適應性組合引擎根據探測器反饋的當前網絡情況和推理結果，應用組合算法生成組合鏈，并將組合鏈移交到組合鏈管理器中；
[0048]步驟1.6:組合鏈管理器將元能力描述信息及相應的組合鏈存儲到組合鏈列表中，并啟動計時器，計量組合鏈的生命周期；
[0049]步驟1.7:組合鏈管理器將組合鏈作為響應返回給客戶端；
[0050]步驟1.8:組合鏈管理器將組合鏈發送給元能力配置單元，元能力配置單元根據組合鏈生成元能力配置信息，并將元能力配置信息發送給相應的元能力；
[0051]所述元能力管理配置模塊對元能力進行管理的方法如下:
[0052]步驟2.1:組合鏈管理器將元能力配置信息發送給元能力監控器；
[0053]步驟2.2:元能力監控器統計元能力使用情況，并定時將該使用情況傳送給元能力管理單元；同時，探測器、元能力庫和規則約束庫定時向元能力管理單元上報當前網絡元能力部署及規則約束情況；
[0054]步驟2.3:元能力管理單元定時啟動元能力管理程序，元能力管理單元根據收集的信息確定對當前網絡元能力的處理方式，將處理信息發送給相應的元能力，并更新元能力庫和規則約束庫。
[0055]步驟1.4中的規則集合含有資源請求參數和參數約束。
[0056]本發明的有益效果:
[0057]1、本發明在可重構柔性網絡的本體模型范疇內提出了元能力本體模型，并采用XML語言進行描述，旨在實現對元能力概念、概念的屬性以及屬性的各種限制條件等進行形式化的規范描述，便于對元能力進行管理和重構；其次，設計了一種面向業務需求的元能力管理配置模塊，并給出了管理配置流程，該模塊在管理配置過程中利用XML描述元能力。本發明實現了網絡對多種業務的普適，易于互聯網的功能擴展。
(四)、【專利附圖】

【附圖說明】:
[0058]圖1為資源和元能力的本體概念描述示意圖；
[0059]圖2為資源的本體模型示意圖；
[0060]圖3為元能力的本體模型示意圖；
[0061]圖4為基本元能力的元數據定義示意圖；
[0062]圖5為傳輸服務元能力的元數據定義示意圖；
[0063]圖6為QoS服務元能力的元數據定義示意圖；
[0064]圖7為安全服務元能力的元數據定義示意圖；
[0065]圖8為控制服務元能力的元數據定義示意圖；
[0066]圖9為管理服務元能力的元數據定義示意圖；
[0067]圖10為擴展元能力的元數據定義示意圖；
[0068]圖11為節點元能力信息描述實例示意圖；
[0069]圖12為元能力管理配置模塊的結構示意圖；
[0070]圖13為視頻業務的傳輸路徑示意圖；
[0071]圖14為視頻業務在節點RP1、RP2、RP5上的組合鏈結構示意圖；
[0072]圖15為視頻業務在節點RP4上的組合鏈結構示意圖。
(五)、【具體實施方式】:
[0073]基于XML的元能力管理配置方法含有下列步驟:
[0074]步驟A:建立元能力的本體模型；
[0075]步驟B:利用XML語言對元能力的本體模型進行形式化描述，從而實現對元能力的形式化規范描述，便于計算機理解；
[0076]步驟C:設置元能力管理配置模塊，該元能力管理配置模塊利用本體模型和XML語言描述元能力；
[0077]步驟D:采用元能力管理配置模塊對元能力進行管理配置。
[0078]資源含有通信資源、計算資源和存儲資源，元能力含有傳輸服務、QoS服務、安全服務、控制服務、管理服務和擴展元能力；資源和元能力的關系如圖1所示；
[0079]資源的本體模型定義為:Resource= <ID, Name, Provided, Capacity, Allocated,Type〉,其中，ID為資源標識，Name為資源名稱，Provided為資源的提供者標識，Capacity為資源的靜態容量，Type為該資源所屬類型，Allocated為分配給各服務承載網的資源列表;Al located 可進一步表不為 Allocated = KNetIDi, Capi), i = 1，2，…N},其中，NetIDi表示第i個服務承載網ID，Capi表示分配給第i個服務承載網的資源大小，N表示服務承載網的總個數(如圖2所示)；
[0080]兀能力的本體模型定義為:AC=〈ID, Name, Interfaces, Body, Resources〉，其中，ID為元能力的身份標識，Name為元能力名稱，Interfaces為元能力的執行體接口列表，Body為該元能力的執行實體，Resources為該元能力所涉及的資源集合(如圖3示)。
[0081]傳輸服務為不同應用提供不同傳輸模式，傳輸模式含有分組/信元、連接/無連接、單播/多播；
[0082]QoS服務基于應用請求提供不同質量的服務，該不同質量的服務含有時延、丟失、保序和可靠性；
[0083]安全服務基于應用請求提供不同安全級別的安全保證，該安全保證含有加密和認證；
[0084]控制服務分為網際控制(Network-WideControl)和節點控制(NodeControl);網際控制含有路由、資源預留、連接建立和密鑰分發；節點控制含有排隊/緩存、調度、整形、擁塞控制、交換、查表和轉發；
[0085]管理服務構成了可重構網絡體系的管理平面；為了掌握網絡運行狀態，實現有效管控和決策，網絡需要通過測量和認知獲得網絡節點資源視圖、元能力視圖和網絡流量視圖；
[0086]擴展元能力是完成特定任務或提供特殊服務的節點實現的元能力，這些元能力并不是網絡節點或者端系統必須具有的；
[0087]Name給出了元能力的語義描述，以實現基于語義的元能力操作，該元能力操作含有索引、請求和組合；
[0088]Interfaces是元能力的數據和控制信息的輸入/輸出通道,Interfaces向外部展示其具體的“能力”，具有以下特性:
[0089]可編程性=Interfaces提供特定的入口以供元能力擴展開發人員和上層服務開發人員調用和編程，支持元能力的擴展；
[0090]抽象性=Interfaces屏蔽元能力的實現細節,僅向外部暴露功能和信息通道這些編程接口 ；
[0091]可重配性:有關元能力的各項參數、配置策略在約束情況下允許重配；
[0092]Body是元能力的執行實體，根據元能力被調用的接口和配置的參數，占用特定的資源，執行特定的功能，具有以下特性:
[0093]隔離性:Body根據具體應用請求，動態地分配相應的資源，執行相應的功能，其它應用也可獨立地完成相同的操作，彼此不受影響；
[0094]約束性:Body以接口的被調用情況作為約束，占用節點的資源，嚴格限制資源濫用的行為；
[0095]Resources是元能力所涉及的資源集合，Resources包括存儲資源、計算資源和通信資源。
[0096]步驟B中，利用XML語言對元能力的本體模型進行形式化描述時，先針對元能力的類型定義元能力屬性，再根據元能力屬性定義元數據；元能力屬性含有基本元能力屬性、傳輸服務元能力屬性、QoS服務元能力屬性、安全服務元能力屬性、控制服務元能力屬性、管理服務元能力屬性和擴展元能力屬性(如表1所示)，元數據含有基本元能力的元數據、傳輸服務元能力的元數據、QoS服務元能力的元數據、安全服務元能力的元數據、控制服務元能力的元數據、管理服務元能力的元數據和擴展元能力的元數據(如圖4~圖10所示)。
[0097]表1:兀能力屬性描述
[0098]
【權利要求】
1.一種基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:含有下列步驟: 步驟A:建立元能力的本體模型； 步驟B:利用XML語言對元能力的本體模型進行形式化描述； 步驟C:設置元能力管理配置模塊，該元能力管理配置模塊利用本體模型和XML語言描述元能力； 步驟D:采用元能力管理配置模塊對元能力進行管理配置。
2.根據權利要求1所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述元能力含有傳輸服務、QoS服務、安全服務、控制服務、管理服務和擴展元能力； 元能力的本體模型定義為:AC =〈ID, Name, Interfaces, Body, Resources〉，其中，ID 為元能力的身份標識，Name為元能力名稱，Interfaces為元能力的執行體接口列表，Body為該元能力的執行實體，Resources為該元能力所涉及的資源集合。
3.根據權利要求2所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述傳輸服務為不同應用提供不同傳輸模式，傳輸模式含有分組/信元、連接/無連接、單播/多播； QoS服務基于應用請求提供不同質量的服務，該不同質量的服務含有時延、丟失、保序和可靠性； 安全服務基于應用請求提供不同安全級別的安全保證，該安全保證含有加密和認證；控制服務分為網際控制和節點控制；網際控制含有路由、資源預留、連接建立和密鑰分發；節點控制含有排隊/緩存、調度、整形、擁塞控制、交換、查表和轉發； 管理服務構成了可重構網絡體系的管理平面； 擴展元能力是完成特定任務或提供特殊服務的節點實現的元能力，這些元能力并不是網絡節點或者端系統必須具有的； 所述Name給出了元能力的語義描述，以實現基于語義的元能力操作，該元能力操作含有索引、請求和組合； Interfaces是元能力的數據和控制信息的輸入/輸出通道，Interfaces具有以下特性: 可編程性interfaces提供特定的入口以供元能力擴展開發人員和上層服務開發人員調用和編程，支持元能力的擴展； 抽象性-1nterfaces屏蔽元能力的實現細節,僅向外部暴露功能和信息通道這些編程接口 ； 可重配性:有關元能力的各項參數、配置策略在約束情況下允許重配； Body是元能力的執行實體，根據元能力被調用的接口和配置的參數，占用特定的資源，執行特定的功能，具有以下特性: 隔離性:Body根據具體應用請求，動態地分配相應的資源，執行相應的功能，其它應用也可獨立地完成相同的操作，彼此不受影響； 約束性=Body以接口的被調用情況作為約束，占用節點的資源，嚴格限制資源濫用的行為； Resources是元能力所涉及的資源集合，Resources包括存儲資源、計算資源和通信資源。
4.根據權利要求2所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述步驟B中，利用XML語言對元能力的本體模型進行形式化描述時，先針對元能力的類型定義元能力屬性，再根據元能力屬性定義元數據；元能力屬性含有基本元能力屬性、傳輸服務元能力屬性、QoS服務元能力屬性、安全服務元能力屬性、控制服務元能力屬性、管理服務元能力屬性和擴展元能力屬性，元數據含有基本元能力的元數據、傳輸服務元能力的元數據、QoS服務元能力的元數據、安全服務元能力的元數據、控制服務元能力的元數據、管理服務元能力的元數據和擴展元能力的元數據。
5.根據權利要求1所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述元能力管理配置模塊含有適應性推理引擎、適應性組合引擎、組合鏈管理器、元能力配置單元、元能力管理單元、元能力監控器、元能力庫、規則約束庫和探測器； 適應性推理引擎根據終端服務請求推理出元服務列表，然后再由元服務列表演繹出元能力列表，實現智能化處理； 適應性組合引擎根據元能力列表，并結合當前網絡環境，在滿足規則約束的條件下，從元能力庫中篩選出元能力實例，并完成組合優化； 組合鏈管理器實現同一網絡域內的組合鏈的管理； 元能力配置單元將組合鏈信息轉換為元能力配置信息，配置元能力從而滿足網絡業務需求； 元能力管理單元根據當前網絡態勢對元能力進行管理，該管理含有添加、刪除元能力、改變元能力布局； 元能力監控器統計元能力的使用情況，為元能力管理提供依據； 元能力庫存儲本域內的各網絡節點通告的元能力實例和相鄰域內的元能力分布情況，元能力庫以XML文件形式存在； 規則約束庫供適應性推理引擎和適應性組合引擎完成智能推理映射和組合優化，規則約束庫以XML文件形式存在； 探測器探測節點所處的網絡環境、域內各節點的負載情況和網絡拓撲；元能力配置單元、元能力管理單元根據探測器的探測結果做出相應的調整策略。
6.根據權利要求5所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述元能力管理配置模塊對元能力進行配置的方法如下: 步驟1.1:客戶端發出服務請求，該服務請求被轉給適應性推理引擎； 步驟1.2:適應性推理引擎將請求的語義描述信息轉換為元能力描述信息； 步驟1.3:根據元能力描述信息索引組合鏈管理器中的組合鏈列表，若匹配，轉到步驟1.7 ;否則轉到步驟1.4 ； 步驟1.4:適應性推理引擎推理出相對應的規則集合和能夠完成該服務請求的元能力列表，并將元能力列表和規則集合傳遞給適應性組合引擎； 步驟1.5:適應性組合引擎訪問元能力庫和規則約束庫，適應性組合引擎根據探測器反饋的當前網絡情況和推理結果，應用組合算法生成組合鏈，并將組合鏈移交到組合鏈管理器中； 步驟1.6:組合鏈管理器將元能力描述信息及相應的組合鏈存儲到組合鏈列表中，并啟動計時器，計量組合鏈的生命周期； 步驟1.7:組合鏈管理器將組合鏈作為響應返回給客戶端； 步驟1.8:組合鏈管理器將組合鏈發送給元能力配置單元，元能力配置單元根據組合鏈生成元能力配置信息，并將元能力配置信息發送給相應的元能力； 所述元能力管理配置模塊對元能力進行管理的方法如下: 步驟2.1:組合鏈管理器將元能力配置信息發送給元能力監控器； 步驟2.2:元能力監控器統計元能力使用情況，并定時將該使用情況傳送給元能力管理單元；同時，探測器、元能力庫和規則約束庫定時向元能力管理單元上報當前網絡元能力部署及規則約束情況； 步驟2.3:元能力管理單元定時啟動元能力管理程序，元能力管理單元根據收集的信息確定對當前網絡元能力的處理方式，將處理信息發送給相應的元能力，并更新元能力庫和規則約束庫。
7.根據權利要求6所述的基于XML的元能力管理配置方法，其特征是:所述步驟1.4中的規則集合含有資源請求參數和參數約束。
【文檔編號】H04L12/823GK104135478SQ201410361611
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】張建輝, 田樂, 杜飛, 蘭巨龍, 胡宇翔, 馬海龍, 白冰, 黃萬偉 申請人:中國人民解放軍信息工程大學