间节点收到数据响应后，也是根据命名数据迅速查找到对应的来源节点，并返回数据响应。通过本发明的这种基于含有路由信息的命名数据的通信方法，可以大大提高数据转发速度和回应速度，从而提高了物联网内部的数据通信效率。
【附图说明】
[0026]图1为本发明所述以命名数据为中心的物联网通信方法的一种通信框架示意图；
[0027]图2为本发明一种实施例的物联网节点的交互示意图；
[0028]图3为本发明所述物联网节点的通信方法的一种处理示意图；
[0029]图4为节点通信架构图以及CS表、PIT表、FIB表的数据结构示意图；
[0030]图5为本发明一种教学楼应用场景中的命名数据命名方法的说明图；
[0031]图6为本发明路由信息包的数据格式示意图；
[0032]图7为本发明数据信息包的数据格式示意图；
[0033]图8为本发明所述仿真实验不同发送时间间隔的丢包率变化图；
[0034]图9为本发明所述仿真实验不同发送时间间隔的时延变化图；
[0035]图10为本发明所述仿真实验不同发送时间间隔的能量消耗变化图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
[0037]本发明中，所述物联网通信方法综合考虑了物联网通信的特点:数据量小，重复请求，节点能力弱，能耗尽量低；节点可能在一定范围内移动，随时离开或者接入网络。针对物联网的这些特点，本发明提出了一种在物联网环境中使用的以信息为中心的通信方法。本发明的通信方法可以把数据用名字来表示，直接查找命名数据而不是节点号来请求数据；利用命名数据的语义信息来提高路由效率；同时使节点移动对数据发送影响更小，还可以进一步利用数据缓存来提高数据重复利用的效率。
[0038]图1为本发明所述物联网节点的一种通信框架示意图。参见图1所示，在本发明的物联网节点中，其系统模块分为三大部分，分别是数据更新模块、数据查找模块、数据通信模块。
[0039]其中数据查找模块围绕三个存储结构展开，分别是内容缓存库(CS，ContentStore)、兴趣等待列表(PIT，Pending Interest Table)、路由表即转发表(FIB，ForwardingInformat1n Base)。围绕CS、PIT和FIB三个存储结构有四个查询模块，其中本地数据查询模块用于查询所请求的数据是否为本节点的数据，CS查找模块用于查询请求的数据是否在缓存中，PIT查找模块用于查询数据请求是否已经被记录，FIB查找模块用于根据命名数据查询下一跳的转发出口节点。四个查询模块用于对于收到的数据分组按照命名数据进行相应的查询处理，完成系统通信流程的最核心的处理环节。
[0040]数据更新模块包括:数据更新模块，主要用于传感数据(如温度、湿度等数据)的采集和存储；cs表更新模块，主要用于执行缓存更新策略，对缓存内容进行实时更新，保证数据的有效性和命中率；PIT表更新模块，主要用于清除超时为满足的数据请求条目。
[0041]数据通信模块主要包括=TinyOS底层通信模块，用于TinyOS的底层无线通信模块与数据更新模块的交互，把处理后需要发送的数据通过数据发送模块以无线频段发送出去。所述TinyOS—种嵌入式无线传感网络系统的开放源代码操作系统，但是本发明并不限定于此，也可以采用其它操作系统。
[0042]图2为本发明一种实施例的物联网节点的交互示意图。此实施例中，以该物联网系统由25个传感器节点(Telosb节点)构成为例进行说明，其中包括I个SINK节点和24个普通节点。所述Telosb节点自带温度、湿度、光照等传感器，使用TinyOS操作系统，使用2.4GHz无线频段进行通信。
[0043]本发明是以命名数据为中心的，总体流程是首先可以让任何一个命名数据网络(NDN, Named Data Networking)中的PC节点发送一个对物联网中数据的请求，通过与物联网SINK节点连接的PC获取指定的数据内容；同时，内容可以在NDN网络中执行相应的缓存和分发策略。其次，来自PC网络的兴趣请求(Interest)到达转换网关后，可以由转换网关把Interest转换为物联网中的REQ请求，由SINK节点执行查找指定数据的流程。最后找到指定数据内容之后，沿着PIT记录的路径信息返回给转换网关，并通过NDN网络返回给发送最初Interest的PC节点。
[0044]本发明所述的通信机制主要是指物联网中的数据通信部分，即如何从SINK节点通过命名数据来请求物联网的数据内容；物联网中的节点是如何根据数据请求的名字来进行路径查找以及数据取回的。
[0045]NDN采用分层结构的统一资源标识符(URI)来当做NDN名字，并采用SHA256算法生成序列号，长度可变没有限制；NDN名字全球唯一，并有签名认证。本发明所述方法可以面向Telosb传感应用场景，采用固定长度为12字节的字符串来表示传感数据；且命名数据是传感网范围内使用，可以通过网关转换为NDN全球唯一名字。
[0046]NDN的兴趣请求中有Selector字段，标识了兴趣的一些属性；NDN的内容包有数据签名和认证信息字段，用来进行对内容的加密处理等。本发明所述方法的数据请求中仅保留最核心的命名数据、数据内容两个字段，并对内容长度做限制(15字节)，足够存储传感数据且方便在传感节点缓存。
[0047]图3为本发明所述物联网节点的通信方法的一种处理示意图。参见图3，本发明的方法主要包括:
[0048]步骤301、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；在物联网架构的建立过程中，可以基于各个节点的命名数据建立树状的网状拓扑结构。
[0049]步骤302、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即所述FIB表；
[0050]步骤303、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。
[0051]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，在中间节点收到数据响应后，也是根据命名数据迅速查找到对应的来源节点，并返回数据响应。通过本发明的这种基于含有路由信息的命名数据的通信方法，可以大大提高数据转发速度和回应速度，从而提高了物联网内部的数据通信效率。
[0052]在一种具体的优选实施例中，所述路由建立步骤具体包括:
[0053]本节点在上电后进行初始化，广播包含本节点路由能力信息的路由信息包；
[0054]本节点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。
[0055]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。
[0056]本发明的一种优选实施例中，所述路由信息包可以为:上电路由信息包或通用路由信息包。所述节点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；但是，在本节点收到其它节点的上电路由信息包后，需要进一步立即向该上电路由信息包的来源节点发送一个通用路