请求包交给此节点的Forwarding Information Base进行查询，发现interest存在，执行 步骤9-2。
[0262] 步骤 9-2 :节点 1 根据 interest 在 Forwarding Information Base 中对应项的 OutcomingQueue中ID号，直接对此interest进行转发，interest请求包下发结束，整个过 程结束。
[0263] 实施例3、4为相关过程实例，实验结果与表1无不同，故不再展示。
[0264] 实施例5 :
[0265] 本实施方案与实施例1所述的区别在于，在步骤11-1中，节点2唤醒状态持续3s， 在定时器周期内，未接收到了节点1的interest请求包，执行步骤11-2 ;
[0266] 步骤11-2 :节点1进行重传机制，即每Is发送interest请求包一次；
[0267] 步骤19 :节点2在重传周期内接收到了节点1的interest，则执行步骤12 ;节点 2未在重传周期内收到节点1的interest，则执行步骤20 ;
[0268] 步骤20 :节点1丢弃发送此interest请求包，整个过程结束。
[0269] 表3为实施例5中本方案和传统方案仿真实验对比
[0270] 其中，因为出现了重传的情况，实验中设interest请求包出现10%的概率重传， 实验同时进行100次。
[0271]
[0272] 由表3中可知，本方案能耗较少大约为（356-201)/356*100%= 25%，出现低于实 验1不同的原因在于，传统方案中没有interest请求包，但是仍然能够大大较少能耗，是因 为虽然本方案多了 interest请求包，但是由于有数据仓库和转发信息库，所以能够及时的 进行回传，不需要从源节点再次请求数据，所以仍然较低了能耗。
[0273] 实施例6 :
[0274] 本实施方案与实施例1所述的区别在于，在步骤17-1中，节点2未接收到节点3 的Data信息包，执行步骤17-2。
[0275] 步骤17-2 :节点3进行重传机制，即每Is发送Data信息包一次；
[0276] 步骤21 :节点2在重传周期内接收到了节点1的Data，则执行步骤18 ;节点2未 在重传周期内收到节点3的Data，则执行步骤22 ;
[0277] 步骤22 :节点3丢弃发送此Data信息包，整个过程结束。
[0278] 根据本发明的方法，解决了无线传感器网络中出现的传感器网络中的异步休眠调 度的如下问题：
[0279] 表4为实施例6中本方案和传统方案仿真实验对比
[0280] 其中，因为出现了 data重传的情况，实验中设data数据包出现10%的概率重传， 实验同时进行100次。
[0281]
[0282] 由表4中可知，本方案能耗较少大约为（377-201)/377*100%= 41%，出现高于实 验1不同的原因在于，传统方案中data数据包一旦出现丢失后，需要从源节点出重新发送 数据包。但是本方案中由于有数据仓库和转发信息库的存在，使得直接从上一跳节点就可 以直接进行数据包的回传，不需要从源节点再次发送数据包，所以能耗较低的效果得到了 提升。
[0283] 根据本发明的方法，解决了无线传感器网络中出现的传感器网络中的异步休眠调 度的如下问题：
[0284] 1、通信模式的改变
[0285] 技术问题：
[0286] 基于数据产生者的发送方式，无法动态的进行数据请求的，经常会采集过多的我 们不关心的数据，并且无法在移动网络中有好的性能表现。
[0287] 本方法的解决方案：
[0288] 命名数据网络利用基于数据请求者的请求方式颠覆了传统无线传感器网络中的 基于数据产生者的发送方式。形成了内容请求驱动式的通信模式。
[0289] 2、异步的休眠调度
[0290] 技术问题：
[0291] 时间同步往往会引起额外开销，而之前的路由方法都是在时间同步的基础上进行 休眠调度。
[0292] 本方法的解决方案：
[0293] 在生成休眠调度阶段，节点具有Content Store结构，并且具有重传机制能够保证 节点发送的interest请求包或Data信息包不会出现丢包。
[0294] 3、休眠调度唤醒期间能量浪费
[0295] 技术问题：
[0296] 在传统的休眠调度唤醒后，要进行路由的探测，且休眠周期一般在秒级别。若我们 关心的数据只需要3个小时采集一次，在此期间，会有99%的信道被探测包利用，浪费了大 量的能量。
[0297] 本方法的解决方案：
[0298] 休眠调度唤醒后，我们利用 Pending Interest Table和Forwarding Information Base的机制，并且进行了组播路由，所以不需要进行探测包的发送，大大减少了探测包对于 信道利用率的占用。
[0299] 4、重传期间能量浪费
[0300] 技术问题：
[0301] 在传统的路由中，若出现丢包问题，由于是基于数据产生者进行单向通信，所以导 致丢包后，只能由数据产生地进行重新发送，这样既浪费了能量也降低了信道利用率。
[0302] 本方法的解决方案：
[0303] 在我们的系统中，如果出现了丢包重传的情况，由于每一个节点中有Content Store的存在，且基于请求者的通信模式，使得再次返回的data包的跳步数大大减少、重传 概率降低，增大了信道的吞吐率，降低了能量的消耗。
[0304] 5、能够适应于有路由空洞、具有移动性的无线传感器网络
[0305] 技术问题：
[0306] 在传统的路由中，若出现丢包问题，由于是基于数据产生者进行单向通信，且路由 表变化成本太大，所以一旦网络拓扑出现大量的变化，例如：出现路由空洞、出现节点移动 等情况便能难解决。
[0307] 本方法的解决方案：
[0308] 在我们的系统中，由于基于请求者的通信模式，所以对于每一次的interest请求 过程中，其实都是进行简单的动态组播，使得能够适应移动网络中的不稳定性。
【主权项】
1. 一种基于数据命名为中心的无线传感器网络异步休眠调度方法，其特征在于，所述 的网络中所有节点随机分布于一个三维空间中，汇聚节点位于中间位置且只有一个；该网 络在节点中构建数据仓库、转发信息仓库和等待数据返回路径表，节点之间传递的数据包 包括请求包和信息包，所述的调度方法包括以下步骤： 步骤一，路由建立及请求数据阶段： 步骤S10,汇聚节点发出请求包； 步骤S11，节点1判断是否收到请求包，如果收到则执行步骤S12 ; 步骤S12,在节点1的数据仓库中查询，查看请求包是否在其中已经存在，如果查询成 功则执行步骤S13,否则执行步骤S14 ; 步骤S13,节点1直接回传给汇聚节点数据，执行步骤S30 ; 步骤S14,节点1在等待数据返回路径表中查询，查看请求包是否在其中已经存在，如 果查询成功，则执行步骤S15,否则执行步骤S16 ; 步骤S15,节点1将收到的请求包中存储的上一跳节点号存入等待数据返回路径表中， 路由建立结束； 步骤S16,节点1在转发信息仓库中查询，查看请求包是否在其中已经存在，如果查询 成功，则执行步骤S17,否则执行步骤S18 ; 步骤S17,节点1根据请求包在转发信息仓库中对应的节点号，对该请求包进行转发， 路由建立结束； 步骤S18,将请求包添加到转发信息仓库中，执行步骤S19 ; 步骤S19,节点1广播发送请求包，等待任意一个确认包的返回； 步骤Sl 10，若有任何一个节点返回确认包，则将返回的确认包中的节点号存入转发信 息仓库中，路由建立结束；否则执行步骤Slll ; 步骤Slll，若没有节点返回确认包，则进行重传；节点1等待Is后，执行步骤S18 ; 步骤二，休眠调度阶段 步骤S20,节点1唤醒状态持续3s，若接收到请求包则执行步骤S21，若接收到信息包， 则执行步骤S23,若未接收到任何包，进行随机的一段时间等待后进入休眠状态，并执行步 骤 S25 ; 步骤S21，节点1收到请求包后，若在节点1中完成请求包的处理过程，则处理完成后， 进行随机一段时间的等待，如在等待过程中没有收到任何包，则节点1进入休眠状态，执行 步骤S25 ;若节点1未完成请求包的处理，则执行步骤S22 ; 步骤S22,节点1等待自己发出的请求包后的确认包返回，若接收到确认包，则将确认 包中的信息存储在转发信息仓库中；若没有收到确认包，则执行步骤S23 ;处理完成后，进 行一段时间的等待，若没收收到任何包，则进入休眠状态，执行步骤S25 ; 步骤S23,如节点1没有收到确认包，则进行重传处理，重传每Is进行1次，共进行3 次；若在3次重传中任何一次有确认包的返回，则完成处理，进入休眠状态，执行步骤S25 ; 步骤S24,节点1收到其下一跳节点2发来的信息包，在等待数据返回路径表中查询该 信息包对应的请求包，若查询到，则将信息包进行回传并存储在节点1的数据仓库中，若未 查询到则丢弃信息包，整个过程完成；处理完成后，进行随机的一段时间等待，若未收到任 何包，则进入休眠状态，执行步骤S25 ; 步骤S25,节点处于通信模块关闭状态，休眠3s ;休眠结束后，执行步骤S20,进入下一 个休眠周期； 步骤三，信息包回传阶段 节点进行信息包回传的具体步骤如下： 步骤S30,节点1将接收到的请求包与数据仓库中的每一项进行匹配查询，如查询到则 执行步骤S31，否则执行S37; 步骤S31，节点1将查询到与请求包对应的数据进行打包处理，生成信息包并回传给节 点1的下一跳节点2,且等待确认包的返回；执行步骤S32 ; 步骤S32,若节点2收到信息包，则查询节点2的等待数据返回路径表中是否存在此信 息包对应的部分，如果存在，则执行步骤S33,否则执行步骤S37 ; 步骤S33,节点2回传给节点1确认包，执行步骤S34,否则执行步骤S36 ; 步骤S34,节点2将接收到的信息包存入其数据仓库中，执行步骤S35 ; 步骤S35,节点2将接收到的信息包回传给此节点的下一跳节点，重复步骤S32至S35， 直至下一跳节点为汇聚节点位置，此时执行步骤S37 ; 步骤S36,若下一跳节点在重传时间Is内未返回确认包，则信息包发送节点执行步骤 S21 ； 步骤S37,信息包回传结束。2. 如权利要求1所述的基于数据命名为中心的无线传感器网络异步休眠调度方法，其 特征在于，所述的请求包和信息包的结构均包括命名，命名包括请求的目的节点ID、需要请 求的数据类型、数据包的批次号；请求包中还包括数据包类型、上一跳节点ID、随机数；信 息包中还包括数据包类型、一批数据包的总个数、目前属于第几个数据包、数据。3. 如权利要求2所述的基于数据命名为中心的无线传感器网络异步休眠调度方法，其 特征在于，所述的数据仓库中每一个表项都包括：命名、一批数据包的总个数、目前属于第 几个数据包、对应的一个数据、这个数据已经在数据仓库中被使用的次数。4. 如权利要求2所述的基于数据命名为中心的无线传感器网络异步休眠调度方法， 其特征在于，所述的转发信息仓库中每一个表项都包括：命名、每一个条目的发送到哪个节 点、每一个条编号已经使用的空间、每一个条目已经存在的时间、每一个条相似匹配后使用 的次数。5. 如权利要求2所述的基于数据命名为中心的无线传感器网络异步休眠调度方法，其 特征在于，所述的等待数据返回路径表中每一个表项都包括：命名、每一个条目的分别来自 哪些节点、每一个条目的已经使用的空间、每一个条目已经存在的时间。6. 如权利要求1所述的基于数据命名为中心的无线传感器网络异步休眠调度方法，其 特征在于，所述的节点1在请求包发送时，在节点1和节点2之间执行确认和重传机制。
【专利摘要】本发明公开了一种基于数据命名为中心的无线传感器网络异步休眠调度方法,本发明的基本思路是：无线传感器网络中命名数据网络框架的实现，网络环境的部署，interest请求包进行下发请求，Data信息包进行回传，节点周期性的进行休眠调度并执行重传机制。该网络结构可以统一多种不同速率的传感器网络，并且能够提供对应的异步休眠调度策略，以达到能够大规模、野外部署，和减少电池能量消耗的目的。
【IPC分类】H04L1/18, H04W84/18, H04W56/00, H04W40/02, H04W52/02
【公开号】CN105072657
【申请号】CN201510438360
【发明人】韩鑫, 陈晓江, 倪礼刚, 徐丹, 刘晨, 尹小燕, 王安文, 房鼎益, 汤战勇, 王薇
【申请人】西北大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月23日