。TOSSIM执行两种编程接口:Python和C++。Python可以用来和运行中的仿真动态交互，像一个调试器。我们使用nesC语言编写实现了整个系统的通信流程，然后用TOSSIM配置一个仿真环境并运行；仿真结果是文本数据，通过对文本的可视化分析得到所仿真的网络的数据通信的丢包率、时延和能量消耗情况。通过设置不同通信相关的参数，我们分析了三个参数的变化规律，每种情况又分三种不同请求方式来分析，分别是轮询请求、对某个数据的持续请求、随机请求。实验结果截图如下:
[0115]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。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。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。
[0116]参见附图，通过不同场景的TOSSM仿真实验，测试结果表明发送间隔越小，丢包率越高，这和实际系统的验证结果也是一致的。CS缓存时间越长，丢包率越低；缓存可以减少平均跳数，牺牲的是数据的实时性。PIT缓存时间，过短会造成数据来不及回复，过长会造成短时间请求被屏蔽掉，需要通过实验选择一个合适的值，PIT对于网络性能影响不大。对于三种不同的数据请求模式，重复请求最能体现这个架构优势，轮询请求和随机请求是比较典型的应用场景，也最能体现其优势。
[0117]传统方式和本发明所述物联网系统通信机制的区别主要体现在三个方面，分别是数据传输方式、路由维护方式和能量优化方式。
[0118]传统物联网通信都是基于节点号的点对点方式，大部分只适用于节点向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，效率较低。本发明的通信机制，可以在互联网的任何地方对数据进行请求，并可以获取最及时和真实的数据，同时利用合理的缓存策略减小对网络的通信压力。
[0119]传统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。本发明的通信机制基于命名数据建立树状的网状拓扑，并根据路由能力初始化各自节点的路由表；根据数据请求的数据名进行路径的查找，寻找下一跳的目的节点。
[0120]传统物联网的通信模式对网络进行能耗优化的途径主要是通过降低路由建立和维护的信标开销、减少数据包传输的跳数、降低数据收集的频率来实现的；除了优化路由方式，其他方法并没有从根本上解决传感网络能耗高的问题。本发明的通信机制通过引入节点缓存模块，根据实际应用设计合理的缓存算法；缩短了传感数据查询和回应的路径，从而降低网络的能量消耗。
[0121]通过TOSSM的仿真也可以看出，本专利设计的通信机制对于查询请求场景的物联网应用，可以降低网络能量的消耗，降低平均时延。在以信息为中心的网络环境下，通过命名数据请求数据也更加有利于和传感网与核心网的结合，最终提供一个完善的物联网服务平台。
[0122]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【主权项】
1.一种以命名数据为中心的物联网通信方法，其特征在于，包括: 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; 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； 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。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 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。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 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。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 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； 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。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，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。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，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。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述网络拓扑结构为树状网络拓扑结构。
【专利摘要】本申请公开了一种以命名数据为中心的物联网节点的通信方法，包括：存储本节点的路由能力信息和所能提供数据的数据名字命名数据，所述数据名字命名数据中包括路由信息；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；数据请求响应步骤：收到包含数据名字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，若有则返回包含数据名字命名数据和内容的数据响应，否则根据数据名字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数据名字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。本发明可以提高物联网内部的数据通信效率。
【IPC分类】H04L12-741
【公开号】CN104836737
【申请号】CN201510142024
【发明人】刘亮, 马华东, 于帅洋, 杜鹏程
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月27日