以命名数据为中心的物联网通信方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及数据通信领域，尤其涉及一种以命名数据为中心的物联网通信方法。
【背景技术】
[0002]物联网，是新一代信息技术的重要组成部分，它将无处不在的终端设备通过无线、有线的通信网络实现互联互通。物联网也是一个动态的全球网络基础设施，基于标准和互操作通信协议的自组织能力，物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一起构成未来的互联网。
[0003]随着互联网发展的日新月异，现有的IP体系结构在扩展性、移动性、稳定性以及安全性等方面存在的缺陷也越来越明显。近几年，物联网的发展由概念向实际应用和生活中转化，基于物联网的各种智能硬件和通信技术也迅猛发展。物联网彻底改变了人与物、物与物之间的关系；感知网络和传输网络上产生了巨大的信息量，同时也给网络带来了繁杂的问题。
[0004]物联网体系结构是指物联网系统的组成及相互之间的关系，物联网体系结构的设计要遵循以下原则:首先，物联网需要能够与现有的网络进行互连与融合。无论从硬件基础设施、软件应用系统还是用户方式方面，互联网、传感网、移动通信网等现有网络都已深入了人类生产、生活，与现有网络兼容互通是物联网体系结构设计的基本要求之一。其次，物联网体系结构须充分考虑物联网自身的重要特征，特别是物联网中的网元能力差异性、网络环境动态性等特点。物联网发展还处于初步阶段，网络通信协议不标准、网络终端计算能力不统一、网络数据传输不稳定。为了解决物联网的这些问题，业界对物联网的体系结构进行了深入研宄，并借鉴互联网中的有效经验来进行标准的制定。
[0005]关于物联网的研发，最早从无线传感器网络开始，已经进行了十余年的工作。物联网中的通信方法，主要是为了解决网络中数据的有效传输，有各种各样的解决方案；包括从以数据为中心的DD路由算法，到分簇路由及其改进算法；从以节点号为标识的路由算法，到基于节点地理位置的路由算法；从简单环境的静态路由，到复杂拓扑的动态路由。这些通信机制和路由算法基本是借鉴传统的IP的思路，围绕节点的编号进行设计，而忽视了物联网的体系结构，并没有针对其网元异质性、信息为中心特性、网络环境动态性做系统的考虑O
[0006]现有技术的几乎所有的物联网通信技术方案，都是借鉴互联网的思路，在物联网中有一定的效果；但是没有一套通信机制在物联网中实现以信息为中心的通信，并与互联网在网络层无缝连接，以达到真正的全网互联的目的。
[0007]目前，物联网面临的最大挑战就是如何将互联网和物联网更高效快捷地连接在一起，以及在此基础上提高物联网内部的数据通信效率。具体表现在:一是各行业之间存在差异，针对每种业务的需求，都需要建立一套管理平台及终端；这不仅导致了平台之间的资源无法共享，也增加了开发成本和维护成本。二是各业务平台都是为了解决特定问题而产生的，并不对社会开放使用，造成了服务的孤岛化，大众没有一个可利用的平台，就不能接入自己的设备，分享自己的数据；没有开放的平台，开发者也无法实现自己的创意物联网产品。三是终端动态网络的数据传输效率低下，自组织能力不够，需要人工干预，增加采集成本和部署成本。这些问题都是物联网发展所需要解决的重要问题。
[0008]总之，现有的物联网通信技术，都是基于节点号的点对点方式，大部分只适用于各传感器节点向汇聚节点(SINK节点)汇聚传感信息，再由SINK节点在应用层统一处理，才能使用传感数据，通信效率较低。所述SINK节点主要用于物联网与外网(例如移动网，因特网等)的连接，可看作网关节点。另外，现有物联网通信的路由建立和维护方式主要有静态路由、自组织路由等，最终目的是建立传感器节点到SINK节点的路径。路由的建立基于无线链路的质量，到SINK节点的跳数等参数，和具体数据内容无关，这些特点也导致了其物联网内部的数据通信效率低下。
【发明内容】
[0009]有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种以命名数据为中心的物联网通信方法，以提高物联网内部的数据通信效率。
[0010]本发明的技术方案是这样实现的:
[0011]一种以命名数据为中心的物联网通信方法，包括:
[0012]存储本节点的路由能力信息和所能提供数据的命名数据，所述命名数据中包括路由信息；
[0013]路由建立步骤:与本节点通信范围内的其它节点进行路由能力信息交换，建立本节点的路由表；
[0014]数据请求响应步骤:收到包含命名数据的数据请求后，判断本节点是否具有所请求的数据内容，若有则返回包含命名数据和内容的数据响应，否则根据命名数据的路由信息在本节点的路由表中查找下一跳路由节点，转发该数据请求到该下一跳路由节点，并缓存该数据请求的来源节点；收到数据响应后，根据该数据响应中的命名数据查找对应的来源节点，将该数据响应返回给该来源节点。
[0015]在一种优选实施例中，所述路由建立步骤具体包括:上电后初始化，广播包含本节点路由能力信息的路由信息包；在收到其它节点的路由信息包后，判断该路由信息包中的路由能力信息是否与本节点的路由能力信息匹配，在能够匹配时在所述路由表中添加一条路由记录，该路由记录包括该路由信息包的路由能力信息及其来源节点的节点标记。
[0016]在一种优选实施例中，所述路由信息包为:上电路由信息包或通用路由信息包；所述广播包含本节点路由能力信息的路由信息包，具体包括:在上电初始化后广播一次包含本节点路由能力信息的上电路由信息包，之后周期广播包含本节点路由能力的通用路由信息包；在收到其它节点的上电路由信息包后，进一步包括:立即向该上电路由信息包的来源节点发送一个通用路由信息包。
[0017]在一种优选实施例中，所述在所述路由表中添加一条路由记录后，进一步包括:为该条路由记录设置计时器，在该计时器时间未耗尽的情况下，如果再次收到该条路由记录所标记的节点发来的路由信息包，则重置该计时器；如果该计时器时间耗尽，则删除该条路由记录。
[0018]在一种优选实施例中，所述判断该路由信息包中的路由能力信息是否与本节点的路由能力信息匹配，具体包括:判断该路由信息包中的路由能力是否为本节点的路由能力的子集，如果是则判定能够匹配，否则不能匹配。
[0019]在一种优选实施例中，所述缓存该数据请求的来源节点，具体包括:在请求等待列表PIT中增加一条等待记录，该条等待记录包括:该数据请求的命名数据和该数据请求的来源节点标记；为该条等待记录设置计时器，如果该计时器时间耗尽，则删除该条等待记录。
[0020]在一种优选实施例中，在收到包含命名数据的数据响应后，进一步包括:在本节点的内容库中缓存该数据响应中的命名数据和数据内容；
[0021]在收到包含命名数据的数据请求后，判断本节点是否有所请求的数据内容时，具体包括:判断本节点所能提供数据的命名数据是否与数据请求中的命名数据相同，如果相同则读取本节点的数据内容，返回包含命名数据和内容的数据响应，如果不同则在本节点的内容库中查找是否有所述数据请求的命名数据，如果有则从内容库中读取该命名数据的数据内容，返回包含命名数据和内容的数据响应；否则根据命名数据的路由信息在本节点的路由表中查找下一跳路由节点，转发该数据请求到该下一跳路由节点，并缓存该数据请求的来源节点。
[0022]在一种优选实施例中，所述在本节点的内容库中缓存该数据响应中的命名数据和数据内容后，进一步包括:为该条命名数据和数据内容设置计时器，如果该计时器时间耗尽，则删除该条命名数据和数据内容。
[0023]在一种优选实施例中，所述命名数据根据物联网的网络拓扑结构和数据类型命名，所述路由信息为网络拓扑结构的等级结构信息。
[0024]在一种优选实施例中，所述网络拓扑结构为树状网络拓扑结构。
[0025]与现有技术相比，本发明所述的物联网中，物联网节点中存储命名数据，所述命名数据中包括路由信息，并根据各节点的路由能力信息的交换，建立各自节点的路由表；由于命名数据中就包括了路由信息，因此本发明可以直接根据数据请求的命名数据进行路径的查找，寻找下一跳的路由节点，在中