CN110460526B - 一种用于面向内容的物联网组网数据采集分发的通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于面向内容的物联网组网数据采集分发的通信方法,包括实时数据发送、数据采集发送和数据请求接收,实时数据发送端和数据采集发送端通过USB相连,实现实时数据采集;数据采集发送依次完成数据采集、数据打包和数据转发,数据请求接收依次完成数据存储、数据包解析和数据转发,数据采集发送和数据请求接收的通信互为逆过程,当多个数据请求接收端请求实时数据时,可实现多个请求端需求的同时满足。本发明可以满足面向内容的物联网对数据采集分发的组网通信可靠性、移动性等方面的需求。以采用命名数据网体系结构的物联网组网为例,可以实现实时数据在数据采集发送端和数据请求接收端间的无线传输。
Description
技术领域
本发明属于面向内容的物联网组网通信领域,特别针对其路由节点在数据采集分发可靠性、移动性等方面的需求。
背景技术
信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)是一种全新的互联网通信体系架构,它是一个数据内容互联的网络,而非主机互联,其核心对象是信息,通过数据的名字来标识每一个信息单元。整个网络中各个节点与程序在各种信息请求和应答行为的驱动下运行,而ICN网络功能就是协调相关命名数据的传输和缓存,并用智能优化查询正确的数据快速响应用户的需求。由此可以看出,它区别于传统IP的最大特点是它更关注于内容本身而非内容的存储位置,从根本上改变了IP包的封装结构和寻址方式,有利于移动通信设备跨区切换,降低通信时延,解决了传统互联网架构下无法应对高速移动通信、IP地址空间耗尽、网络传输效率低、安全性差等问题。
命名数据网(Name Data Networking,NDN)作为未来互联网体系架构专项研究的一个基础研究信息中心网络项目,是一种极具发展前景的网络通信架构。它的通信基于两个传输包类型,一种是请求包(Interest),另一种是数据包(Data),两者根据完整或相对的名字进行匹配。数据名称对于底层网络来说是完全透明的,这样就允许每个应用程序可以按照自己的需求来制定自己的数据命名规则。NDN中的请求包和数据包所包含的数据名称本质上是一系列组件构成的二进制对象,并且采用了层级结构,这有利于在传输过程中按照名字的最长公共前缀进行匹配。其命名本身不再包含任何“从哪来”和“到哪去”的信息,使得通信的数据包与通信的端点脱离关系。数据包在传输的过程中可以被路由器缓存,以满足后续相同的数据资源请求,从而实现数据的复用。它在路由转发平面上保留了类似IP路由的路由转发表(Forwarding Information Base,FIB),增加了待处理请求表(PendingInterest Table,PIT)和数据缓存(Content Store,CS)数据结构,使得数据可以在传输路径中间任意节点缓存、复制或者移动,尽可能长时间地保存接收到的数据,将数据缓存自身以满足未来潜在的请求。它的路由策略是十分灵活的,可以自动同时支持各种路由协议,包括内容分发(许多用户在不同的时间请求相同的数据)、组播(很多用户在同一时间请求相同的数据)、移动性(拥护从不同的特点持续请求数据)、延迟容错网络(用户之间间歇性通信)等。
作为一种以数据内容为核心,用户需求为导向的新型互联网通信模型,它的数据传输与位置无关,这为物联网所需要的扩展性、移动性提供支持。而且,命名数据网通过对数据签名和加密的方式可以实现网络安全性,降低物联网设备由维持加密连接所造成的负载。因此,命名数据网的设计初衷是为了解决互联网大文件分发的问题,但是仍然能够为物联网提供良好的支持。
发明内容
针对上述现有技术,本发明提出一种面向内容的物联网组网数据采集分发的通信方法,以满足面向内容的物联网对数据采集分发的组网通信可靠性、移动性等方面的需求。
为了解决上述技术问题,本发明提出的一种用于面向内容的物联网组网数据采集分发的通信方法,包括实时数据发送、数据采集发送和数据请求接收,实时数据发送端和数据采集发送端通过USB相连,实现实时数据采集;数据采集发送端和数据请求接收端实现同一路由环境下设备间实时数据的无线传输和分发,即当多个数据请求接收端请求实时数据时,可实现多个请求端需求的同时满足。数据采集发送和数据请求接收的通信互为逆过程。
本发明用于面向内容的物联网组网数据采集分发的通信方法中,数据采集发送依次完成数据采集、数据打包和数据转发,过程如下:数据采集发送端通过USB采集实时数据,将采集到的数据进行存储,分组命名、打包,缓存在路由节点内容路由表中;当缓存条目未过期失效时,只要有请求数据的请求包到来时,则查询内容路由表,如果该内容路由表中有相同标识或最长公共前缀标识的匹配条目,则通过路由转发平面沿着请求包传输的反向路径进行内容数据包回传,回传成功后,数据采集发送端自动更改数据包标识,进行下一组数据的打包,以准备下一次数据传输;如果该内容路由表中没有相同标识或最长公共前缀标识的匹配条目,则将一直处于等待状态;如果一段时间内没有请求数据的请求包,导致缓存条目过期失效,则重新以原标识进行数据打包,直到数据传输成功为止。
数据请求接收依次完成数据存储、数据包解析和数据转发,过程如下:数据请求接收端生成携带数据标识的请求包,通过路由转发平台进行转发;当请求包到达路由节点后,查询路由节点的内容路由表,如果该内容路由表有相同标识或最长公共前缀标识的条目时,数据请求接收端将会收到沿着请求包传输的反向路径回传的内容数据包,并对内容数据包进行解析、数据保存,采用与数据采集发送端相同的命名规则自动更改请求包携带的数据标识,准备进行下一次数据传输;如果该内容路由表内没有标识符合要求的数据包条目,或未接收到正确的数据,则重新生成、发送请求此标识数据的请求包,如此循环。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:数据采集发送端能将采集实时数据储存于内容路由表中,当多个数据请求接收端有请求数据的需求时,只要请求包携带的标识与数据采集发送端内容路由表中条目匹配,即可实现实时数据的传输,从而实现实时数据的高效采集、分发。
附图说明
图1为本发明中数据采集发送的过程;
图2为本发明中数据请求接收的过程。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明,但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
命名数据网的主要想法是数据对象的请求将被路由到网络中对象发布者的位置,在向源节点转发请求的中间节点的缓存中,同时检查是否存在所请求的数据的拷贝,一旦找到一个信息对象的实例(源数据自身或者它的缓存副本),数据将按照数据请求的原路返回数据。为了应答更多针对该数据对象的请求,在整个返回路径上的每个节点缓存中都暂时保存(直到缓存替换)数据对象的一个副本。
本发明提出的一种用于面向内容的物联网组网数据采集分发的通信方法,其特征在于,包括实时数据发送、数据采集发送和数据请求接收,实时数据发送端和数据采集发送端通过USB相连,实现实时数据采集;数据采集发送依次完成数据采集、数据打包和数据转发,数据请求接收依次完成数据存储、数据包解析和数据转发,数据采集发送端和数据请求接收端实现的是在同一路由环境下设备间实时数据的无线传输和分发,即当多个数据请求接收端请求实时数据时,可实现多个请求端需求的同时满足。数据采集发送和数据请求接收的通信互为逆过程。
数据采集发送端通过USB采集实时数据,将采集到的数据进行存储,分组命名、打包,缓存在路由节点内容路由表中;当缓存条目未过期失效时,只要有请求数据的请求包到来时,则查询内容路由表,如果该内容路由表中有相同标识或最长公共前缀标识的匹配条目,则通过路由转发平面沿着请求包传输的反向路径进行内容数据包的回传,回传成功后,数据采集发送端自动更改数据包标识,进行下一组数据的打包,以准备下一次数据传输;如果该内容路由表中没有相同标识或最长公共前缀标识的匹配条目,则将一直处于等待状态;如果一段时间内没有请求数据的请求包,导致缓存条目过期失效,则重新以原标识进行数据打包,直到数据传输成功为止。
数据请求接收端生成携带数据标识的请求包,通过路由转发平台进行转发;当请求包到达路由节点后,查询路由节点的内容路由表,如果该内容路由表有相同标识或最长公共前缀标识的条目时,数据请求接收端将会收到沿着请求包传输的反向路径回传的内容数据包,并对内容数据包进行解析、数据保存,采用与数据采集发送端相同的命名规则自动更改请求包携带的数据标识,准备进行下一次数据传输;如果该内容路由表内没有标识符合要求的数据包条目,或未接收到正确的数据,则重新生成、发送请求此标识数据的请求包,如此循环。
实施例:
数据采集发送端和数据请求接收端位于同一Wifi环境下。
数据采集发送端通过USB实时采集数据,将采集的数据存入文档,判断文档是否为空,如果为空,则重新进行实施数据的采集;如果不为空,则将文档中的数据分组提取,通过命名数据网进行数据包的命名、打包,并在路由节点内部的数据缓存(Content Store)内增加一个条目。当缓存的条目未过期失效时,如果有请求此名称数据包的请求包到来,则查询数据缓存,一旦有相同名称或最长公共前缀名称的条目时,缓存的内容数据包通过路由转发平面沿着请求包传输的反向路径进行回传,回传成功后,数据采集发送端以一定的命名规则自动更改内容数据包名称,打包下一组数据,准备进行下一次数据传输,否则将一直处于等待状态。如果一段时间内没有请求数据的请求包,导致当前缓存的条目过期失效,则重新以原名称打包相同的数据,直到数据传输成功为止。数据采集发送的过程如图1所示。
数据请求接收端通过命名数据网生成携带请求数据包名称的请求包,通过路由转发平台进行转发,当请求包到达路由节点后,在路由节点的数据缓存(Content Store)中进行查询。如果有相同名称或最长公共前缀名称的条目时,数据请求接收端将会收到沿着请求包传输的反向路径回传的内容数据包,若接收到内容数据包,则对其进行解析,如果数据内容为所需实时数据,则保存到文档中,采用与数据采集发送端相同的命名规则,自动改变请求包携带的数据名称,准备进行下一次数据传输。如果数据缓存中没有名称符合要求的内容数据包,或接收到的数据不正确,则重新发送请求此名称数据的请求包。数据请求接收的过程如图2所示。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨的情况下,还可以做出很多变形,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (1)
1.一种用于面向内容的物联网组网数据采集分发的通信方法,其特征在于,包括实时数据发送、数据采集发送和数据请求接收,实时数据发送端和数据采集发送端通过USB相连,实现实时数据采集;数据采集发送端和数据请求接收端实现同一路由环境下设备间实时数据的无线传输和分发;数据采集发送和数据请求接收的通信互为逆过程;
其中:
数据采集发送依次完成数据采集、数据打包和数据转发,过程是:数据采集发送端通过USB实时采集数据,将采集的数据存入文档,判断文档是否为空,如果为空,则重新进行实施数据的采集;如果不为空,则将文档中的数据分组提取,通过命名数据网进行数据包的命名、打包,并在路由节点内部的数据缓存内增加一个条目;当缓存的条目未过期失效时,如果有请求此名称数据包的请求包到来,则查询数据缓存,一旦有相同名称或最长公共前缀名称的条目时,缓存的内容数据包通过路由转发平面沿着请求包传输的反向路径进行回传,回传成功后,数据采集发送端以一定的命名规则自动更改内容数据包名称,打包下一组数据,准备进行下一次数据传输,否则将一直处于等待状态;如果一段时间内没有请求数据的请求包,导致当前缓存的条目过期失效,则重新以原名称打包相同的数据,直到数据传输成功为止;
数据请求接收依次完成数据存储、数据包解析和数据转发,过程是:数据请求接收端通过命名数据网生成携带请求数据包名称的请求包,通过路由转发平台进行转发,当请求包到达路由节点后,在路由节点的数据缓存中进行查询;如果有相同名称或最长公共前缀名称的条目时,数据请求接收端将会收到沿着请求包传输的反向路径回传的内容数据包,若接收到内容数据包,则对其进行解析,如果数据内容为所需实时数据,则保存到文档中,采用与数据采集发送端相同的命名规则,自动改变请求包携带的数据名称,准备进行下一次数据传输;如果数据缓存中没有名称符合要求的内容数据包,或接收到的数据不正确,则重新发送请求此名称数据的请求包。
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