以命名數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)通信方法
【技術(shù)領域】
[0001]本申請涉及數(shù)據(jù)通信領域，尤其涉及一種以命名數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)，是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，它將無處不在的終端設備通過無線、有線的通信網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)也是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡基礎設施，基于標準和互操作通信協(xié)議的自組織能力，物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一起構(gòu)成未來的互聯(lián)網(wǎng)。
[0003]隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的日新月異，現(xiàn)有的IP體系結(jié)構(gòu)在擴展性、移動性、穩(wěn)定性以及安全性等方面存在的缺陷也越來越明顯。近幾年，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展由概念向?qū)嶋H應用和生活中轉(zhuǎn)化，基于物聯(lián)網(wǎng)的各種智能硬件和通信技術(shù)也迅猛發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)徹底改變了人與物、物與物之間的關(guān)系；感知網(wǎng)絡和傳輸網(wǎng)絡上產(chǎn)生了巨大的信息量，同時也給網(wǎng)絡帶來了繁雜的問題。
[0004]物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是指物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成及相互之間的關(guān)系，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的設計要遵循以下原則:首先，物聯(lián)網(wǎng)需要能夠與現(xiàn)有的網(wǎng)絡進行互連與融合。無論從硬件基礎設施、軟件應用系統(tǒng)還是用戶方式方面，互聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等現(xiàn)有網(wǎng)絡都已深入了人類生產(chǎn)、生活，與現(xiàn)有網(wǎng)絡兼容互通是物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)設計的基本要求之一。其次，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)須充分考慮物聯(lián)網(wǎng)自身的重要特征，特別是物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)元能力差異性、網(wǎng)絡環(huán)境動態(tài)性等特點。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還處于初步階段，網(wǎng)絡通信協(xié)議不標準、網(wǎng)絡終端計算能力不統(tǒng)一、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定。為了解決物聯(lián)網(wǎng)的這些問題，業(yè)界對物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)進行了深入研宄，并借鑒互聯(lián)網(wǎng)中的有效經(jīng)驗來進行標準的制定。
[0005]關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)，最早從無線傳感器網(wǎng)絡開始，已經(jīng)進行了十余年的工作。物聯(lián)網(wǎng)中的通信方法，主要是為了解決網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的有效傳輸，有各種各樣的解決方案；包括從以數(shù)據(jù)為中心的DD路由算法，到分簇路由及其改進算法；從以節(jié)點號為標識的路由算法，到基于節(jié)點地理位置的路由算法；從簡單環(huán)境的靜態(tài)路由，到復雜拓撲的動態(tài)路由。這些通信機制和路由算法基本是借鑒傳統(tǒng)的IP的思路，圍繞節(jié)點的編號進行設計，而忽視了物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，并沒有針對其網(wǎng)元異質(zhì)性、信息為中心特性、網(wǎng)絡環(huán)境動態(tài)性做系統(tǒng)的考慮O
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的幾乎所有的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)方案，都是借鑒互聯(lián)網(wǎng)的思路，在物聯(lián)網(wǎng)中有一定的效果；但是沒有一套通信機制在物聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)以信息為中心的通信，并與互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡層無縫連接，以達到真正的全網(wǎng)互聯(lián)的目的。
[0007]目前，物聯(lián)網(wǎng)面臨的最大挑戰(zhàn)就是如何將互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)更高效快捷地連接在一起，以及在此基礎上提高物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信效率。具體表現(xiàn)在:一是各行業(yè)之間存在差異，針對每種業(yè)務的需求，都需要建立一套管理平臺及終端；這不僅導致了平臺之間的資源無法共享，也增加了開發(fā)成本和維護成本。二是各業(yè)務平臺都是為了解決特定問題而產(chǎn)生的，并不對社會開放使用，造成了服務的孤島化，大眾沒有一個可利用的平臺，就不能接入自己的設備，分享自己的數(shù)據(jù)；沒有開放的平臺，開發(fā)者也無法實現(xiàn)自己的創(chuàng)意物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。三是終端動態(tài)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸效率低下，自組織能力不夠，需要人工干預，增加采集成本和部署成本。這些問題都是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需要解決的重要問題。
[0008]總之，現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，都是基于節(jié)點號的點對點方式，大部分只適用于各傳感器節(jié)點向匯聚節(jié)點(SINK節(jié)點)匯聚傳感信息，再由SINK節(jié)點在應用層統(tǒng)一處理，才能使用傳感數(shù)據(jù)，通信效率較低。所述SINK節(jié)點主要用于物聯(lián)網(wǎng)與外網(wǎng)(例如移動網(wǎng)，因特網(wǎng)等)的連接，可看作網(wǎng)關(guān)節(jié)點。另外，現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)通信的路由建立和維護方式主要有靜態(tài)路由、自組織路由等，最終目的是建立傳感器節(jié)點到SINK節(jié)點的路徑。路由的建立基于無線鏈路的質(zhì)量，到SINK節(jié)點的跳數(shù)等參數(shù)，和具體數(shù)據(jù)內(nèi)容無關(guān)，這些特點也導致了其物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種以命名數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)通信方法，以提高物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信效率。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0011]一種以命名數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)通信方法，包括:
[0012]存儲本節(jié)點的路由能力信息和所能提供數(shù)據(jù)的命名數(shù)據(jù)，所述命名數(shù)據(jù)中包括路由信息；
[0013]路由建立步驟:與本節(jié)點通信范圍內(nèi)的其它節(jié)點進行路由能力信息交換，建立本節(jié)點的路由表；
[0014]數(shù)據(jù)請求響應步驟:收到包含命名數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)請求后，判斷本節(jié)點是否具有所請求的數(shù)據(jù)內(nèi)容，若有則返回包含命名數(shù)據(jù)和內(nèi)容的數(shù)據(jù)響應，否則根據(jù)命名數(shù)據(jù)的路由信息在本節(jié)點的路由表中查找下一跳路由節(jié)點，轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)請求到該下一跳路由節(jié)點，并緩存該數(shù)據(jù)請求的來源節(jié)點；收到數(shù)據(jù)響應后，根據(jù)該數(shù)據(jù)響應中的命名數(shù)據(jù)查找對應的來源節(jié)點，將該數(shù)據(jù)響應返回給該來源節(jié)點。
[0015]在一種優(yōu)選實施例中，所述路由建立步驟具體包括:上電后初始化，廣播包含本節(jié)點路由能力信息的路由信息包；在收到其它節(jié)點的路由信息包后，判斷該路由信息包中的路由能力信息是否與本節(jié)點的路由能力信息匹配，在能夠匹配時在所述路由表中添加一條路由記錄，該路由記錄包括該路由信息包的路由能力信息及其來源節(jié)點的節(jié)點標記。
[0016]在一種優(yōu)選實施例中，所述路由信息包為:上電路由信息包或通用路由信息包；所述廣播包含本節(jié)點路由能力信息的路由信息包，具體包括:在上電初始化后廣播一次包含本節(jié)點路由能力信息的上電路由信息包，之后周期廣播包含本節(jié)點路由能力的通用路由信息包；在收到其它節(jié)點的上電路由信息包后，進一步包括:立即向該上電路由信息包的來源節(jié)點發(fā)送一個通用路由信息包。
[0017]在一種優(yōu)選實施例中，所述在所述路由表中添加一條路由記錄后，進一步包括:為該條路由記錄設置計時器，在該計時器時間未耗盡的情況下，如果再次收到該條路由記錄所標記的節(jié)點發(fā)來的路由信息包，則重置該計時器；如果該計時器時間耗盡，則刪除該條路由記錄。
[0018]在一種優(yōu)選實施例中，所述判斷該路由信息包中的路由能力信息是否與本節(jié)點的路由能力信息匹配，具體包括:判斷該路由信息包中的路由能力是否為本節(jié)點的路由能力的子集，如果是則判定能夠匹配，否則不能匹配。
[0019]在一種優(yōu)選實施例中，所述緩存該數(shù)據(jù)請求的來源節(jié)點，具體包括:在請求等待列表PIT中增加一條等待記錄，該條等待記錄包括:該數(shù)據(jù)請求的命名數(shù)據(jù)和該數(shù)據(jù)請求的來源節(jié)點標記；為該條等待記錄設置計時器，如果該計時器時間耗盡，則刪除該條等待記錄。
[0020]在一種優(yōu)選實施例中，在收到包含命名數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)響應后，進一步包括:在本節(jié)點的內(nèi)容庫中緩存該數(shù)據(jù)響應中的命名數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)內(nèi)容；
[0021]在收到包含命名數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)請求后，判斷本節(jié)點是否有所請求的數(shù)據(jù)內(nèi)容時，具體包括:判斷本節(jié)點所能提供數(shù)據(jù)的命名數(shù)據(jù)是否與數(shù)據(jù)請求中的命名數(shù)據(jù)相同，如果相同則讀取本節(jié)點的數(shù)據(jù)內(nèi)容，返回包含命名數(shù)據(jù)和內(nèi)容的數(shù)據(jù)響應，如果不同則在本節(jié)點的內(nèi)容庫中查找是否有所述數(shù)據(jù)請求的命名數(shù)據(jù)，如果有則從內(nèi)容庫中讀取該命名數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，返回包含命名數(shù)據(jù)和內(nèi)容的數(shù)據(jù)響應；否則根據(jù)命名數(shù)據(jù)的路由信息在本節(jié)點的路由表中查找下一跳路由節(jié)點，轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)請求到該下一跳路由節(jié)點，并緩存該數(shù)據(jù)請求的來源節(jié)點。
[0022]在一種優(yōu)選實施例中，所述在本節(jié)點的內(nèi)容庫中緩存該數(shù)據(jù)響應中的命名數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)內(nèi)容后，進一步包括:為該條命名數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)內(nèi)容設置計時器，如果該計時器時間耗盡，則刪除該條命名數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)內(nèi)容。
[0023]在一種優(yōu)選實施例中，所述命名數(shù)據(jù)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型命名，所述路由信息為網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的等級結(jié)構(gòu)信息。
[0024]在一種優(yōu)選實施例中，所述網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)為樹狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的物聯(lián)網(wǎng)中，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點中存儲命名數(shù)據(jù)，所述命名數(shù)據(jù)中包括路由信息，并根據(jù)各節(jié)點的路由能力信息的交換，建立各自節(jié)點的路由表；由于命名數(shù)據(jù)中就包括了路由信息，因此本發(fā)明可以直接根據(jù)數(shù)據(jù)請求的命名數(shù)據(jù)進行路徑的查找，尋找下一跳的路由節(jié)點，在中