CN107040466B - 基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于物联网技术领域，公开了一种基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法，所述基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法包括以下步骤：分别初始化计算中心的存储链路状态信息模块、最短路径计算模块、存储最短路径信息模块和每个域的四字节的数据结构；多域协同，同层之间的交互和不同层之间的交互，在同层之间交互又分在同一椎体和不在同一个椎体；在不同层分为下层访问上层还是上层访问下层。本发明以分层为架构的物联网体系结构的多域协同的路径选择方法，以具体的分层架构框架下，结合现有的路由算法再加上一些其他的算法综合的选出当前最优的路径的方法。

Description

基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法

技术领域

本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法。

背景技术

物联网的高速发展必能给整个社会、人类带来一场意想不到的革命，物联网使得城市更加的智能，使得人类的生活更加的方便快捷，但是物联网的发展离不开大数据的支撑，为了保证系统的稳定性和数据的安全性，就要将数据备份在不同的地方，当出现故障时，就会需要数据恢复还有需要进行大数据分析时，需要把别的其他域的数据汇聚到某一个域，这时就会有大量的数据在域间传输，因此就需要一种高效的路径选择方法，从而达到在较低的时延条件下实现大量数据的传递。物联网的一个显著的特点是智能的实现多个传感设备的联动交互，而此实现的基础是多个域之间的协同，然而，由于多域分布的复杂性，多域之间的直接通信效率就会受到诸多限制。路由选择协议可以使得源域与目标域找到一条路径，当已知目标域的地址后，就可以根据路由信息到达目标域。当链路信息发生变化时，会重新计算路由信息，这个过程称为收敛。现有的技术就是利用路由算法来进行寻找路径，因为每个域都会保存一张链路状态数据库，并且在一定区域内每个域保存的信息是一样的就会造成了数据的冗余和浪费存储空间，还有就是会计算最短路径，当域较多时会比较消耗计算能力，而且在大量更新数据表的过程中会比较消耗网络资源，本解决方案就是将每个域相同的数据提取出来放在一个服务器上，通过这个服务器向其他域提供服务，从而解决了数据冗余的问题和节约了计算能力，使得将更多的资源被用在提供服务上面，从而提高了每个域的性能。当前主流的路由协议为链路状态协议和距离矢量协议，在链路状态协议中，多域协同可以完成分布式的作业，选择一种简单的(比如时延、带宽、流量等)或者多个因素结合的度量，尽可能的找出一条度量值最小的路径；缺点主要表现为1.在链路状态数据库和创建SPF树时，占用内存，且一定范围内的所有域的链路状态数据库是相同的2.在创建完整的网络拓扑图时，占用cpu 3.对带宽的要求。这些缺陷带来的技术问题是会导致整个平台的性能有所降低，使资源的利用率降低，当大量用户请求服务时会使得平台压力增大，响应能力变差，从而导致用户体验不好，从而带来资源利用率降低和增加平台负载等技术问题。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的链路状态协议和距离矢量协议存在链路状态数据库和创建SPF树时，占用内存，且一定范围内的所有域的链路状态数据库是相同的；在创建完整的网络拓扑图时，占用cpu；对带宽的要求。技术问题不能解决的原因：1资源有限，不可能有足够的资源供用户请求2请求量大，当服务需求量比较大时，就需要尽可能多的资源投入到提供服务中3成本代价大，如果要充分满足时，就需要大量的成本；解决的难度主要是如何使用尽量少的资源来提供尽可能多的服务和提高资源的利用率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法。

本发明是这样实现的，一种基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法，所述基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法包括以下步骤：

步骤一，分别初始化计算中心的存储链路状态信息模块、最短路径计算模块、存储最短路径信息模块和每个域的四字节的数据结构；

步骤二，多域协同，同层之间的交互和不同层之间的交互，在同层之间交互又分在同一椎体和不在同一个椎体；在不同层分为下层访问上层还是上层访问下层。

进一步，所述同层之间交互包括：

(1)同椎下交互：

1)若交互的信息量小于门限值V时，当传输V大小的数据时，最大时延为T，则两个域直接交互，结束。否则转到2)；

2)查询计算服务中心的第三个模块，进行路径选择，选择的依据是：找到下一跳的目标域D的所有域A1、A2、A3…，且域A1、A2、A3….到域D的代价为V1、V2···Vn，再计算出源域S到域A、B、C…的代价分别为C1、C2···Cn，令Sn＝Vn+Cn，n＝1,2,3···；

将Sn进行排序，并运用贪心算法进行选择；

(2)不同椎体下交互：

1)首先查找本域所在椎体与目标椎体是否进行过交互，若有过，转到2)；否则，转到2)；

2)则通过之前交互过的域进行转发，首先会比较数据量与门限值V，若小于门限值V，则两者直接交互；否则，先将数据发送到与目标域同椎的其他域，再传送到目标域；

3)首先需要进行验证，首先找到交互节点域各自的父节点域，判断这两个域是否可以进行通信，若可以，则进行对这两个需要进行交互的节点域进行授权，若授权通过；则进行通信，否则，不能进行通信。

进一步，所述在不同的层之间进行交互包括：

(1)上层访问下层：

1)首先判断下层域是否属于上层域的子域，若是，则跳转到2)，否则跳转到3)；

2)先从下层节点域S递归找出到上层父节点域D，节点域D将数据依次传递给路径上的节点域，直至到节点域S；

3)下层节点域S首先递归找出与上层节点域D同层的节点父域P，节点域D先向节点域P进行授权，若授权通过，则上层节点域D先将数据传输给节点域P，然后再使用第二步的方法，进行传输；否则，不能进行传输；

(2)下层访问上层：

1)首先判断下层域是否属于上层域的子域，若是，则跳转到2)，否则跳转到3)；

2)首先下层节点源域S递归找到父节点域D，则数据从查找路径上的节点域依次传向目的域D；

3)下层节点域S首先递归找到与上层节点域D的同层节点域P，节点域D先向节点域P进行授权，若授权通过，则先将数据传到节点域P的方法，然后将数据传到节点域D；否则不能进行通信。

本发明的另一目的在于提供一种所述的基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法的物联网分层架构，所述物联网分层架构对域进行分层，对各个域的权限做到很好的管理，设置有一个计算服务中心，将有关计算和存储的由计算中心处理。

进一步，所述计算服务中心包括：

存储链路状态信息模块，当各个域之间采用洪泛法将各个链路的信息获得后，组成一个一定范围的链路数据库，所监视区域的链路状态发生变化时再次更新；

最短路径计算模块，由存储链路状态信息模块得到链路状态数据库，运用Floyd算法计算出每个域到其他各个域之间的最短路径；

存储最短路径信息模块，与存储链路状态信息模块不同，存储链路状态信息模块存储的是链路状态信息，而存储最短路径信息模块存储计算模块计算的结果，保存起来，当使用时，尽快的查找使用；

监听模块，实时监听一定区域所有域的的情况和链路的状况，当链路状态发生变化时，立即依次执行存储链路状态信息模块、最短路径计算模块和存储最短路径信息模块。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法的物联网。

本发明的优点及积极效果为：本发明简单和高效，使用简单的算法达到一个较好的效果；与现在的技术相比，一定范围内的域的链路数据只有一份，提高了存储效率；而且将各个域相同的部分提取出来当做一个服务，从而提高了计算能力和网络压力。以分层为架构的物联网体系结构的多域协同的路径选择方法，以具体的分层架构框架下，结合现有的路由算法再加上一些其他的算法综合的选出当前最优的路径的方法。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法流程图。

图2是本发明实施例提供的物联网结构框架示意图。

图3是本发明实施例提供的计算服务中心的示意图。

图4是本发明实施例提供的每个域保存的四字节数据结构示意图。

图5是本发明实施例提供的基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法包括以下步骤：

S101：分别初始化计算中心的存储链路状态信息模块、最短路径计算模块、存储最短路径信息模块和每个域的四字节的数据结构；

S102：多域协同(信息交互)，大体上分为两种：同层之间的交互和不同层之间的交互，在同层之间交互又分在同一椎体和不在同一个椎体；在不同层分为下层访问上层还是上层访问下层。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。

如图2所示，物联网架构主要是对域进行了分层，对各个域的权限做到很好的管理，而且还有一个计算服务中心，将有关计算和存储的由计算中心处理，节省了各个域的压力，有助于一些功能的完成。

如图3所示，计算服务中心监听一定范围的域，并给这片域提供服务；主要包括四个部分：

存储链路状态信息模块，当首次各个域之间采用洪泛法将各个链路的信息获得后，组成一个一定范围的链路数据库，当所监视区域的链路状态发生变化时再次更新；

最短路径计算模块，由存储链路状态信息模块得到链路状态数据库，运用Floyd算法计算出每个域到其他各个域之间的最短路径；

存储最短路径信息模块，与存储链路状态信息模块不同，存储链路状态信息模块存储的是链路状态信息，而存储最短路径信息模块存储计算模块计算的结果，保存起来，当使用时，能够尽快的查找使用；

监听模块，实时监听一定区域所有域的的情况和链路的状况，当链路状态发生变化时，立即依次执行存储链路状态信息模块、最短路径计算模块和存储最短路径信息模块。

如图4所示，四个字节依次代表父节点域所在层、父节点域的编号、本域所在的层、本域所在层的编号。当初始化时，每个域都会向父节点域进行注册，并且知道和自己所在一层并且是一个父节点域的所有域，故每个域在向父节点域注册的过程中，就会初始化这张表，用在后面认证过程中。

如图5所示，本发明实施例提供的基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法过程包括：

步骤一，初始化，采用上述的方法，分别初始化计算中心的前三个模块和每个域的四字节的数据结构。

步骤二，多域协同(信息交互)，大体上分为两种：同层之间的交互和不同层之间的交互，在同层之间交互又分在同一椎体和不在同一个椎体；在不同层分为下层访问上层还是上层访问下层，下面分情况进行具体的说明：

一、同层之间交互：

(1)同椎下交互(同层同椎)

1)若交互的信息量小于门限值V时(当传输V大小的数据时，最大时延为T)，则两个域直接交互，结束。否则转到2)；

2)查询计算服务中心的第三个模块，进行路径选择，选择的依据是：首先找到下一跳的目标域D的所有域A1、A2、A3…，且域A1、A2、A3….到域D的代价为V1、V2···Vn，再计算出源域S到域A、B、C…的代价分别为C1、C2···Cn，令Sn＝Vn+Cn(n＝1,2,3···)。

将Sn进行排序，并运用贪心算法进行选择。

(2)不同椎体下交互(同层不同椎)

1)首先查找本域所在椎体与目标椎体是否进行过交互，若有过，转到2)；否则，转到2)；

2)则通过之前交互过的域进行转发，首先会比较数据量与门限值V，若小于门限值V，则两者直接交互；否则，先将数据发送到与目标域同椎的其他域，再传送到目标域(方法同同层同椎)；

3)首先需要进行验证，首先找到交互节点域各自的父节点域，判断这两个域是否可以进行通信，若可以，则进行对这两个需要进行交互的节点域进行授权，若授权通过。则可以进行通信(方法同第二步)，否则，不能进行通信。

二、在不同的层之间进行交互：

(1)上层访问下层(不同层，上层访问下层)

1)首先判断下层域是否属于上层域的子域，若是，则跳转到2)，否则跳转到3)；

2)先从下层节点域S递归找出到上层父节点域D，节点域D将数据依次传递给路径上的节点域(方法同同层同椎)，直至到节点域S；

3)下层节点域S首先递归找出与上层节点域D同层的节点父域P，节点域D先向节点域P进行授权，若授权通过，则上层节点域D先将数据传输给节点域P(方法同同层)，然后再使用第二步的方法，进行传输；否则，不能进行传输。

(2)下层访问上层(不同层，下层访问上层)

1)首先判断下层域是否属于上层域的子域，若是，则跳转到2)，否则跳转到3)；

2)首先下层节点源域S递归找到父节点域D，则数据从查找路径上的节点域依次传向目的域D；

3)下层节点域S首先递归找到与上层节点域D的同层节点域P，节点域D先向节点域P进行授权，若授权通过，则先将数据传到节点域P(通过2)的方法)，然后将数据传到节点域D(方法同同层)；否则不能进行通信。

三、传输过程中出现拥塞时：

1)当拥塞的数据量较小时(即时延在可等待的范围内)，则可以通过将数据保存的本域的消息队列中，等待发送；

2)当拥塞的数据量较大时(即时延在可等待的范围外)，则可通过提前将数据发送至计算服务中心，通过计算服务中心协助转发。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法，其特征在于，所述基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法包括以下步骤：

步骤一，分别初始化计算中心的存储链路状态信息模块、最短路径计算模块、存储最短路径信息模块和每个域的四字节的数据结构；

步骤二，多域协同，同层之间的交互和不同层之间的交互，在同层之间交互又分在同一椎体和不在同一个椎体；在不同层分为下层访问上层还是上层访问下层；

所述同层之间交互包括：

（1）同椎下交互：

1）若交互的信息量小于门限值V时，当传输V大小的数据时，最大时延为T，则两个域直接交互，结束；否则转到2）；

2）查询计算服务中心的存储最短路径信息模块，进行路径选择，选择的依据是：找到下一跳的目标域D的所有域A1、A2、A3…，且域A1、A2、A3….到域D 的代价为V1、V2···Vn，再计算出源域S到域A1、A2、A3…的代价分别为C1、C2···Cn，令Sn = Vn+Cn，n=1,2,3···；

将Sn进行排序，并运用贪心算法进行选择；

（2）不同椎体下交互：

1）首先查找本域所在椎体与目标椎体是否进行过交互，若有过，转到2）；否则，转到3）；

2）则通过之前交互过的域进行转发，首先会比较数据量与门限值V，若小于门限值V，则两者直接交互；否则，先将数据发送到与目标域同椎的其他域，再传送到目标域；

3）首先需要进行验证，首先找到交互节点域各自的父节点域，判断这两个域是否可以进行通信，若可以，则进行对这两个需要进行交互的节点域进行授权，若授权通过；则进行通信，否则，不能进行通信。

2.如权利要求1所述的基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法，其特征在于，所述在不同的层之间进行交互包括：

（1）上层访问下层：

1）首先判断下层域是否属于上层域的子域，若是，则跳转到2），否则跳转到3）；

2）先从下层节点域S递归找出到上层父节点域D，节点域D将数据依次传递给路径上的节点域，直至到节点域S；

3）下层节点域S首先递归找出与上层节点域D同层的节点父域P，节点域D先向节点域P进行授权，若授权通过，则上层节点域D先将数据传输给节点域P，然后再使用第二步的方法，进行传输；否则，不能进行传输；

（2）下层访问上层：

1）首先判断下层域是否属于上层域的子域，若是，则跳转到2），否则跳转到3）；

2）首先下层节点源域S递归找到父节点域D，则数据从查找路径上的节点域依次传向目的域D；

3）下层节点域S首先递归找到与上层节点域D的同层节点域P，节点域D先向节点域P进行授权，若授权通过，则先将数据传到节点域P的方法，然后将数据传到节点域D；否则不能进行通信。

3.一种如权利要求1所述的基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法的物联网分层架构系统，其特征在于，所述物联网分层架构系统对域进行分层，对各个域的权限做到管理，设置有一个计算服务中心，将有关计算和存储的由计算中心处理。

4.如权利要求3所述的物联网分层架构系统，其特征在于，所述计算服务中心包括：

存储链路状态信息模块，当各个域之间采用洪泛法将各个链路的信息获得后，组成一个一定范围的链路数据库，所监视区域的链路状态发生变化时再次更新；

最短路径计算模块，由存储链路状态信息模块得到链路状态数据库，运用Floyd算法计算出每个域到其他各个域之间的最短路径；

存储最短路径信息模块，与存储链路状态信息模块不同，存储链路状态信息模块存储的是链路状态信息，而存储最短路径信息模块存储计算模块计算的结果，保存起来，当使用时，尽快的查找使用；

监听模块，实时监听一定区域所有域的的情况和链路的状况，当链路状态发生变化时，立即依次执行存储链路状态信息模块、最短路径计算模块和存储最短路径信息模块。

5.一种利用权利要求1~2任意一项所述基于物联网分层架构的多域协同数据传输的路径选择方法的物联网。

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