CN117714499B - 一种智慧城市的环境监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧城市的环境监测方法，所述环境监测方法基于监测系统实现，所述监测系统包括边缘节点和末端节点，接收到上传消息的边缘节点，创建本地表项或者远程表项，并基于路由表项转发上传消息，末端节点通过发送兴趣消息获取目标数据，接收到兴趣消息的边缘节点从接收到兴趣消息的接口发送监测消息或者边缘节点转发兴趣消息，末端节点接收到监测消息后，保存监测消息中的数据。本发明能有效减晓数据传输的延时并减小代价，实现监测环境监测数据的快速获取，可广泛应用于道路、空气等多种环境监测领域。

Description

一种智慧城市的环境监测方法

技术领域

本发明涉及一种环境监测方法，属于通信网络技术领域。

背景技术

对环境的监测目的是高效、准确地实时获取并分析包括空气质量、水质、噪声污染等多种环境参数。目前传统监测设备往往依赖于有线通信或低效的无线传输技术，导致数据从现场到数据中心的延迟较大，无法满足即时预警和快速响应的需求。

发明内容

针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种智慧城市的环境监测方法，目的是降低环境监测系统的数据传输延时和代价。

本发明技术方案如下：一种智慧城市的环境监测方法，所述环境监测方法基于监测系统实现，所述监测系统包括边缘节点和末端节点，每个所述边缘节点保存一个路由表，所述路由表中的一个路由表项包含前缀集合、接口ID和生命周期；

所述环境监测方法包括：

末端节点创建数据后，向链接的边缘节点发送上传消息，上传消息包含名称和数据，上传消息中的名称为标识所创建数据的名称，数据为创建的数据；

接收到上传消息的边缘节点的前缀集合在包含上传消息中名称的前缀时，创建一个本地表项，使本地表项的名称等于上传消息中的名称，本地表项中的数据等于上传消息中的数据，本地表项的生命周期设置为最大生命周期；接收到上传消息的边缘节点的前缀集合在不包含上传消息中名称的前缀时，创建一个远程表项，使远程表项的名称等于上传消息中的名称，远程表项中的数据等于上传消息中的数据，远程表项的生命周期设置为最大生命周期，选择一个前缀集合包含上传消息中名称的前缀的路由表项，并基于该路由表项转发上传消息；

末端节点通过发送兴趣消息获取目标数据，兴趣消息包含源名称集合、目的名称集合和名称，源名称集合由标识目标数据的名称构成，目的名称集合为空，名称等于标识目标数据的名称；

接收到兴趣消息的边缘节点针对兴趣消息中源名称集合中的每个名称执行下述操作：当边缘节点存在一个表项名称等于源名称集合中名称的远程表项时，将源名称集合中名称加入到兴趣消息中的目的名称集合中，同时从兴趣消息中的源名称集合中删除该名称；接收到兴趣消息的边缘节点从接收到兴趣消息的接口发送监测消息或者边缘节点转发兴趣消息，监测消息包含名称、数据和目的名称集合；

末端节点接收到监测消息后，保存监测消息中的数据。

进一步地，每个所述边缘节点由一个前缀集合标识，所述接收到上传消息的边缘节点的前缀集合在包含上传消息中名称的前缀时，创建一个本地表项，使本地表项的名称等于上传消息中的名称，使本地表项中的数据等于上传消息中的数据，本地表项的生命周期设置为最大生命周期；当所述接收到上传消息的边缘节点的前缀集合不包含上传消息中名称的前缀时，创建一个远程表项，使远程表项的名称等于上传消息中的名称，远程表项中的数据等于上传消息中的数据，远程表项的生命周期设置为最大生命周期。

进一步地，接收到兴趣消息的边缘节点存在一个名称等于兴趣消息中的名称的本地表项或者远程表项时，从接收到兴趣消息的接口发送监测消息，监测消息包含名称、数据和目的名称集合，监测消息的名称和数据分别等于本地表项或者远程表项中的名称和数据，目的名称集合等于兴趣消息中的目的名称集合。

进一步地，接收到监测消息的边缘节点针对监测消息中目的名称集合中的每个名称执行下述操作：当存在一个表项的名称等于目的名称集合中的名称且接口ID等于接收到监测消息的接口的接口ID的临时表项时，则将临时表项的生命周期设置为最大值；当没有表项的名称等于目的名称集合中的名称且接口ID等于接收到监测消息的接口的接口ID的临时表项时，创建一个临时表项，该临时表项的名称等于目的名称集合中的名称，接口ID等于接收到监测消息的接口的接口ID，生命周期设置为最大值；

接收到监测消息的边缘节点创建一个远程表项，远程表项的名称和数据分别等于监测消息中的名称和数据，远程表项的生命周期设置为最大值。

进一步地，接收到监测消息的边缘节点选择所有名称等于监测消息中名称的通信表项，针对每个通信表项执行下述操作：从通信表项接口ID所标识的接口转发监测消息，删除通信表项。

进一步地，接收到兴趣消息的边缘节点没有名称等于兴趣消息中的名称的本地表项或者远程表项时，创建一个通信表项，通信表项的名称等于兴趣消息中的名称，接口ID等于接收到兴趣消息的接口的接口ID，生命周期等于最大生命周期；

接收到兴趣消息的边缘节点如果存在一个表项的名称等于兴趣消息中的名称的临时表项，则从临时表项的接口ID所标识的接口转发兴趣消息，否则选择一个前缀集合包含兴趣消息中名称的前缀的路由表项，从路由表项的接口ID所标识的接口转发兴趣消息。

进一步地，所述环境监测方法包括末端节点通过发送请求消息获取由前缀定义的地点的所有监测数据；

请求消息包含源名称集合，目的名称集合和名称，其中，源名称集合由标识自己感兴趣的数据的名称构成，目的名称集合为空，名称的前缀等于标识获取监测数据所在地点的前缀，后缀为空；

当接收到请求消息的边缘节点存在至少一个表项的名称前缀等于请求消息中的名称前缀的本地表项时，从本地表中选择所有名称前缀等于请求消息中的名称前缀的本地表项，从接收到请求消息的接口发送一个响应消息；当接收到请求消息的边缘节点没有一个表项的名称前缀等于请求消息中的名称前缀的本地表项且存在表项的名称前缀等于请求消息中的名称前缀的远程表项时，针对每个表项的名称前缀等于请求消息中的名称前缀的远程表项创建一个本地表项，本地表项的名称、数据和生命周期分别等于远程表项的名称、数据和生命周期；

响应消息包含名称、本地表和目的名称集合，其中名称等于请求消息中的名称，本地表由选择的名称前缀等于请求消息中的名称前缀的本地表项构成，目的名称集合等于请求消息中的目的名称集合。

进一步地，接收到响应消息的边缘节点选择所有名称等于响应消息中名称的通信表项，从选择的每个通信表项的接口ID所标识的接口转发响应消息。

进一步地，接收到响应消息的边缘节点删除所有名称等于响应消息中名称的通信表项。

进一步地，接收到响应消息的末端节点保存响应消息中的本地表。

本发明与现有技术相比的优点在于：

通过本发明智慧城市的环境监测方法中末端节点通过发送上传消息将创建的数据推送到指定的边缘节点进行存储，边缘节点通过路由表项实现数据传输，同时通过本地表和远程表来区分本地数据和远程数据，进而实现数据的快速存取。接收到数据的边缘节点在远程表中缓存数据，进而缩短了数据和提供该数据的边缘节点的距离，提高了实时性。

进一步地，末端节点获取目标数据的过程通过通信表实现了消息聚合，使多个末端节点能够通过一次通信过程获取数据，临时表的建立使末端节点能够从距离最近的边缘节点获取数据，从而实现实时监测，有效缩短了获取监测数据的延迟和代价，提高了服务质量，本发明可应用于工业环境的监测、道路环境监测以及空气环境监测等多个领域，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为智慧城市的环境监测方法的建立路由表流程示意图。

图2为智慧城市的环境监测方法的上传数据流程示意图。

图3为智慧城市的环境监测方法进行局部环境监测流程示意图。

图4为智慧城市的环境监测方法进行全局环境监测流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

本发明实施例的智慧城市的环境监测方法基于监测系统实现，该监测系统由边缘节点和末端节点构成，边缘节点可以是路由器，末端节点可以是移动通信设备，如智能手机。

每个末端节点与一个边缘节点链接。

每种类型的数据由一个名称唯一标识，一个名称由前缀和后缀构成，其中前缀为地点，后缀为数据类型，例如前缀为常熟理工学院，后缀为空气PM值。

每个边缘节点由一个前缀集合标识，任意两个边缘节点的前缀集合的交集为空集。

每个边缘节点保存一个本地表和一个远程表，一个本地表项包含数据、名称和生命周期，一个远程表项包含数据、名称、生命周期和标识符。

每个边缘节点配置多个接口，包括一个无线接口和多个有线接口，一个无线接口与末端节点链接，每个有线接口与一个边缘节点连接；每个接口由一个接口ID标识，接口ID为x的接口简写为接口x。

每种消息由一个消息ID标识。

每个边缘节点保存一个路由表，一个路由表项包含前缀集合、接口ID和生命周期。

路由消息包含消息ID和前缀集合。

请结合图1所示，边缘节点ED1由前缀集合PS1定义，边缘节点定期向其他边缘节点发送路由消息并在其他边缘节点创新或者更新路由表项使路由表项中的前缀集合包含路由消息的前缀，具体包括：

步骤101：开始；

步骤102：边缘节点ED1从每个有线接口发送一个路由消息，该路由消息的消息ID为1，前缀集合为PS1；

步骤103：从接口f1接收到该路由消息的边缘节点判断是否存在一个路由表项，该路由表项的前缀集合等于该路由消息中的前缀集合，且生命周期大于阈值TTH1，阈值TTH1的取值范围为最大生命周期的90%～100%，如果存在，则执行步骤108，否则执行步骤104；

步骤104：从接口f1接收到该路由消息的边缘节点判断是否存在一个路由表项，该路由表项的前缀集合等于该路由消息中的前缀集合，如果存在，则执行步骤105，否则执行步骤106；

步骤105：从接口f1接收到该路由消息的边缘节点选择一个路由表项，该路由表项的前缀集合等于该路由消息中的前缀集合，将该路由表项的接口ID设置为f1，将生命周期设置为最大值，执行步骤107；

步骤106：从接口f1接收到该路由消息的边缘节点创建一个路由表项，该路由表项的前缀集合等于该路由消息中的前缀集合，将该路由表项的接口ID设置为f1，将生命周期设置为最大值；

步骤107：从接口f1接收到该路由消息的边缘节点从除了接口f1以外的所有有线接口转发路由消息，执行步骤103；

步骤108：结束。

边缘节点通过上述过程发送路由消息在其他边缘节点建立自己的路由表项，这样，当末端节点需要访问数据时，关联的边缘节点可以通过路由表项将请求消息转发到目的边缘节点从而实现快速的数据通信。上述过程通过设置路由表项的生命周期来确保路由表的有效性和实时性，从而提高了网络的通信性能。

请结合图2所示，智慧城市的环境监测方法的上传数据的过程如下。

上传消息包含消息ID、数据和名称；

末端节点可以创建数据，也可以获取数据，例如创建地图，获取地图；

数据DA1由名称NA1定义，名称NA1的前缀为PR1，末端节点EN1创建数据DA1之后，执行下述操作：

步骤201：开始；

步骤202：末端节点EN1发送一个上传消息，该消息的消息ID为2，名称为NA1，数据为DA1；

步骤203：接收到上传消息的边缘节点判断其前缀集合是否包含上传消息中名称的前缀，如果包含，则执行步骤208，否则执行步骤204；

步骤204：接收到上传消息的边缘节点判断是否存在一个远程表项，该远程表项的名称等于该上传消息中的名称，如果存在，则执行步骤205，否则执行步骤206；

步骤205：接收到上传消息的边缘节点选择一个远程表项，该远程表项的名称等于该上传消息中的名称，将该远程表项中的数据更新为该上传消息中的数据，将生命周期设置为最大生命周期，执行步骤207；

步骤206：接收到上传消息的边缘节点创建一个远程表项，该远程表项的名称等于该上传消息中的名称，将该远程表项中的数据更新为该上传消息中的数据，将生命周期设置为最大生命周期，将标识符设置为1；

步骤207：接收到上传消息的边缘节点选择一个路由表项，该路由表项的前缀集合包含该上传消息中名称的前缀，从该路由表项的接口ID所标识的接口转发该上传消息，执行步骤203；

步骤208：接收到上传消息的边缘节点判断是否存在一个本地表项，该本地表项的名称等于该上传消息中的名称，如果存在，则执行步骤209，否则执行步骤210；

步骤209：接收到上传消息的边缘节点选择一个本地表项，该本地表项的名称等于该上传消息中的名称，将该本地表项中的数据更新为该上传消息中的数据，将生命周期设置为最大生命周期，执行步骤211；

步骤210：接收到上传消息的边缘节点创建一个本地表项，该本地表项的名称等于该上传消息中的名称，将本地该表项中的数据更新为该上传消息中的数据，将生命周期设置为最大生命周期；

步骤211：结束。

末端节点通过上述过程发送上传消息将创建的数据推送到指定的边缘节点进行存储，边缘节点通过路由表项实现数据上传过程，同时通过本地表和远程表来区分本地数据和远程数据，进而实现数据的快速存取，上述过程中，接收到数据的边缘节点在远程表中缓存数据，进而缩短了数据和提供该数据的边缘节点的距离，进一步提高了数据通信的实时性和高效性。

请结合图3所示，智慧城市的环境监测方法进行局部环境监测的过程如下。

每个边缘节点保存一个通信表，一个通信表项包含名称，接口ID和生命周期；

通信表初始值为空表；

每个边缘节点保存一个临时表，一个临时表项包含名称，接口ID和生命周期；

兴趣消息包含消息ID，源名称集合，目的名称集合和名称；

监测消息包含消息ID，名称，数据和目的名称集合；

数据DA2由名称NA2标识，名称NA2的前缀为PR2，后缀不为空，末端节点EN2通过下述过程获取数据DA2：

步骤301：开始；

步骤302：末端节点EN2发送一个兴趣消息，该消息的消息ID为3，源名称集合由标识自己感兴趣的数据的名称构成，目的名称集合为空，名称等于NA2；

步骤303：从接口x1接收到该兴趣消息的边缘节点判断该兴趣消息的源名称集合是否为空集，如果是，则执行步骤305，否则执行步骤304；

步骤304：从接口x1接收到该兴趣消息的边缘节点针对该兴趣消息中源名称集合中的每个名称NA0执行下述操作：

步骤3041：该边缘节点判断名称NA0的后缀是否为空，如果是，则执行步骤3042，否则执行步骤3043；

步骤3042：该边缘节点判断是否存在一个远程表项，该远程表项的名称的前缀等于名称NA0的前缀且标识符等于0，如果存在，则将名称NA0加入到该兴趣消息中的目的名称集合中，同时从该兴趣消息中的源名称集合中删除名称NA0，否则，不执行任何操作；

步骤3043：该边缘节点判断是否存在一个远程表项，该远程表项的名称等于名称NA0，如果存在，则将名称NA0加入到该兴趣消息中的目的名称集合中，同时从该兴趣消息中的源名称集合中删除名称NA0，否则，不执行任何操作；

步骤305：从接口x1接收到该兴趣消息的边缘节点判断是否存在一个本地表项或者一个远程表项，该本地表项或者远程表项的名称等于该兴趣消息中的名称，如果存在，则执行步骤306，否则执行步骤307；

步骤306：从接口x1接收到该兴趣消息的边缘节点选择一个本地表项或者一个远程表项，该本地表项或者远程表项的名称等于该兴趣消息中的名称，从接口x1发送一个监测消息，该消息的消息ID为4，名称和数据分别等于该本地表项或者远程表项中的名称和数据，目的名称集合等于该兴趣消息中的目的名称集合，执行步骤312；

步骤307：从接口x1接收到该兴趣消息的边缘节点判断是否存在一个通信表项，该通信表项的名称等于该兴趣消息中的名称，且接口ID等于x1，如果存在，则执行步骤318，否则执行步骤308；

步骤308：从接口x1接收到该兴趣消息的边缘节点创建一个通信表项，该通信表项的名称等于该兴趣消息中的名称，接口ID等于x1，生命周期等于最大生命周期，判断是否只存在一个通信表项，该通信表项的名称等于该兴趣消息中的名称，如果是，则执行步骤309，否则执行步骤318；

步骤309：从接口x1接收到该兴趣消息的边缘节点判断是否存在一个临时表项，该临时表项的名称等于该兴趣消息中的名称，如果存在，则执行步骤310，否则执行步骤311；

步骤310：从接口x1接收到该兴趣消息的边缘节点选择一个临时表项，该临时表项的名称等于该兴趣消息中的名称，从该临时表项的接口ID所标识的接口转发该兴趣消息，执行步骤303；

步骤311：从接口x1接收到该兴趣消息的边缘节点选择一个路由表项，该路由表项的前缀集合包含该兴趣消息中名称的前缀，从该路由表项的接口ID所标识的接口转发该兴趣消息，执行步骤303；

步骤312：如果末端节点接收到该监测消息，则执行步骤318，否则执行步骤313；

步骤313：从接口x2接收到监测消息的边缘节点判断该监测消息中的目的名称集合是否为空集，如果是，则执行步骤315，否则执行步骤314；

步骤314：从接口x2接收到监测消息的边缘节点针对监测消息中目的名称集合中的每个名称NA00执行下述操作：判断是否存在一个临时表项，该临时表项的名称等于NA00且接口ID等于x2，如果存在，则将该临时表项的生命周期设置为最大值，否则创建一个临时表项，该表项的名称等于NA00且接口ID等于x2，将该临时表项的生命周期设置为最大值；

步骤315：从接口x2接收到监测消息的边缘节点判断是否存在一个远程表项，该远程表项的名称等于该监测消息中的名称，如果存在，则不执行任何操作，否则，创建一个远程表项，该远程表项的名称和数据分别等于该监测消息中的名称和数据，生命周期设置为最大值，标识符等于1；

步骤316：从接口x2接收到监测消息的边缘节点选择所有名称等于该监测消息中名称的通信表项，针对每个通信表项执行下述操作：从该通信表项接口ID所标识的接口转发该监测消息；

步骤317：从接口x2接收到监测消息的边缘节点选择所有名称等于该监测消息中名称的通信表项，删除这些通信表项，执行步骤312；

步骤318：结束。

末端节点通过上述过程发送兴趣消息和监测消息来获取目标数据，上述过程通过通信表实现了消息聚合，从而使多个末端节点能够通过一次通信过程获取数据，同时上述过程同时建立了临时表，从而使末端节点能够从距离最近的边缘节点获取数据，进而缩短了数据通信延迟和代价。

请结合图4所示，智慧城市的环境监测方法进行全局环境监测的过程如下。

请求消息包含消息ID，源名称集合，目的名称集合和名称；

响应消息包含消息ID，名称，本地表和目的名称集合；

末端节点EN2通过下述过程获取所有前缀为PR2的名称所定义的数据：

步骤401：开始；

步骤402：末端节点EN2发送一个请求消息，该消息的消息ID为5，源名称集合由标识自己感兴趣的数据的名称构成，目的名称集合为空，名称的前缀为PR2，后缀为空；

步骤403：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点判断该请求消息的源名称集合是否为空集，如果是，则执行步骤405，否则执行步骤404；

步骤404：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点针对该请求消息中源名称集合中的每个名称NA4执行下述操作：

步骤4041：该边缘节点判断名称NA4的后缀是否为空，如果是，则执行步骤4042，否则执行步骤4043；

步骤4042：该边缘节点判断是否存在一个远程表项，该远程表项的名称的前缀等于名称NA4的前缀且标识符等于0，如果存在，则将名称NA4加入到该请求消息中的目的名称集合中，同时从该请求消息中的源名称集合中删除名称NA4，否则，不执行任何操作；

步骤4043：该边缘节点判断是否存在一个远程表项，该远程表项的名称等于名称NA4，如果存在，则将名称NA4加入到该请求消息中的目的名称集合中，同时从该请求消息中的源名称集合中删除名称NA4，否则，不执行任何操作；

步骤405：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点判断是否存在一个本地表项，该本地表项的名称前缀等于该请求消息中的名称前缀，如果存在，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点选择所有名称前缀等于该请求消息中的名称前缀的本地表项，设置一个本地表变量v1，将选中的本地表项加入到变量v1中，从接口y1发送一个响应消息，该消息的消息ID为6，名称等于该请求消息中的名称，本地表等于变量v1，目的名称集合等于该请求消息中的目的名称集合，执行步骤415；

步骤407：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点判断是否存在一个远程表项，该远程表项的名称前缀等于该请求消息中的名称前缀且标识符等于0，如果存在，则执行步骤408，否则执行步骤410；

步骤408：接口y1接收到该请求消息的边缘节点选择所有名称前缀等于该请求消息中的名称前缀的远程表项，设置一个本地表变量v2，针对每个选中的远程表项，该边缘节点创建一个本地表项，该本地表项的名称、数据和生命周期分别等于该远程表项的名称、数据和生命周期；

步骤409：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点从接口y1发送一个响应消息，该消息的消息ID为6，名称等于该请求消息中的名称，本地表等于变量v2，目的名称集合等于该请求消息中的目的名称集合，执行步骤415；

步骤410：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点判断是否存在一个通信表项，该通信表项的名称等于该请求消息中的名称，且接口ID等于y1，如果存在，则执行步骤421，否则执行步骤411；

步骤411：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点创建一个通信表项，该通信表项的名称等于该请求消息中的名称，接口ID等于y1，生命周期等于最大生命周期，判断是否只存在一个通信表项，该通信表项的名称等于该请求消息中的名称，如果是，则执行步骤412，否则执行步骤421；

步骤412：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点判断是否存在一个临时表项，该临时表项的名称等于该请求消息中的名称，如果存在，则执行步骤413，否则执行步骤414；

步骤413：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点选择一个临时表项，该临时表项的名称等于该请求消息中的名称，从该临时表项的接口ID所标识的接口转发该请求消息，执行步骤403；

步骤414：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点选择一个路由表项，该路由表项的前缀集合包含该请求消息中名称的前缀，从该路由表项的接口ID所标识的接口转发该请求消息，执行步骤403；

步骤415：如果末端节点接收到该响应消息，则执行步骤421，否则执行步骤416；

步骤416：从接口y2接收到响应消息的边缘节点判断该响应消息中的目的名称集合是否为空集，如果是，则执行步骤418，否则执行步骤417；

步骤417：从接口y2接收到响应消息的边缘节点针对响应消息中目的名称集合中的每个名称NA5执行下述操作：判断是否存在一个临时表项，该表项的名称等于NA5且接口ID等于y2，如果存在，则将该临时表项的生命周期设置为最大值，否则创建一个临时表项，该表项的名称等于NA5且接口ID等于y2，将该临时表项的生命周期设置为最大值；

步骤418：从接口y2接收到响应消息的边缘节点判断是否存在一个远程表项，该远程表项名称前缀等于该响应消息中名称的前缀且标识符等于0，如果存在，则不执行任何操作，否则，针对该响应消息中的每个本地表项，该边缘节点创建一个远程表项，该远程表项的名称和数据分别等于该本地表项中的名称和数据，生命周期设置为最大值，标识符等于0；

步骤419：从接口y2接收到响应消息的边缘节点选择所有名称等于该响应消息中名称的通信表项，针对每个通信表项执行下述操作：从该通信表项接口ID所标识的接口转发该响应消息；

步骤420：从接口y2接收到响应消息的边缘节点选择所有名称等于该响应消息中名称的通信表项，删除这些通信表项，执行步骤415；

步骤421：结束。

末端节点通过上述过程发送请求消息和响应消息来获取前缀相同的名称所标识的所有目标数据，该过程通过通信表实现了消息聚合，从而使多个末端节点能够通过一次通信过程获取多种目标数据，同时在数据通信的过程中同时建立了临时表，从而使末端节点能够从距离最近的边缘节点获取多种目标数据，进而降低了数据通信延迟和代价。此外，边缘节点在接收到目标数据后，在远程表中对目标数据进行缓存，进一步降低了数据通信延迟和代价。

对本实施例的智慧城市的环境监测方法进行20次数据仿真，使用IEEE 802.11协议以传输半径50米进行600min的仿真，结果显示：当末端节点与缓存数据的边缘节点距离较远时，末端节点获取数据的成功率下降，延迟增加；当末端节点与缓存数据的边缘节点距离较近时，末端节点获取数据的成功率提高，延迟降低，末端节点获取数据的平均成功率为98.65%，平均延迟为150ms。

Claims (9)

1.一种智慧城市的环境监测方法，其特征在于，所述环境监测方法基于监测系统实现，所述监测系统包括边缘节点和末端节点，每个所述边缘节点由一个前缀集合标识，每个所述边缘节点保存一个路由表，所述路由表中的一个路由表项包含前缀集合、接口ID和生命周期；

所述环境监测方法包括：

末端节点创建数据后，向链接的边缘节点发送上传消息，上传消息包含名称和数据，上传消息中的名称为标识所创建数据的名称，数据为创建的数据；

接收到上传消息的边缘节点的处理过程包括：判断其前缀集合是否包含上传消息中名称的前缀，如果包含，则执行第五步骤，否则执行第一步骤；

第一步骤：接收到上传消息的边缘节点判断是否存在一个远程表项，该远程表项的名称等于该上传消息中的名称，如果存在，则执行第二步骤，否则执行第三步骤；

第二步骤：接收到上传消息的边缘节点选择一个远程表项，该远程表项的名称等于上传消息中的名称，将该远程表项中的数据更新为上传消息中的数据，将生命周期设置为最大生命周期，执行第四步骤；

第三步骤：接收到上传消息的边缘节点创建一个远程表项，该远程表项的名称等于该上传消息中的名称，将远程表项中的数据更新为上传消息中的数据，将生命周期设置为最大生命周期；

第四步骤：接收到上传消息的边缘节点选择一个路由表项，该路由表项的前缀集合包含上传消息中名称的前缀，从路由表项的接口ID所标识的接口转发上传消息，执行第一步骤；

第五步骤：接收到上传消息的边缘节点判断是否存在一个本地表项，该本地表项的名称等于上传消息中的名称，如果存在，则执行第六步骤，否则执行第七步骤；

第六步骤：接收到上传消息的边缘节点选择一个本地表项，该本地表项的名称等于该上传消息中的名称，将本地表项中的数据更新为该上传消息中的数据，将生命周期设置为最大生命周期，结束处理过程；

第七步骤：接收到上传消息的边缘节点创建一个本地表项，该本地表项的名称等于该上传消息中的名称，将本地该表项中的数据更新为上传消息中的数据，将生命周期设置为最大生命周期，结束处理过程；

末端节点通过发送兴趣消息获取目标数据，兴趣消息包含源名称集合、目的名称集合和名称，源名称集合由标识目标数据的名称构成，目的名称集合为空，名称等于标识目标数据的名称；

接收到兴趣消息的边缘节点针对兴趣消息中源名称集合中的每个名称执行下述操作：当边缘节点存在一个表项名称等于源名称集合中名称的远程表项时，将源名称集合中名称加入到兴趣消息中的目的名称集合中，同时从兴趣消息中的源名称集合中删除该名称；接收到兴趣消息的边缘节点从接收到兴趣消息的接口发送监测消息或者边缘节点转发兴趣消息，监测消息包含名称、数据和目的名称集合；

末端节点接收到监测消息后，保存监测消息中的数据。

2.根据权利要求1所述的智慧城市的环境监测方法，其特征在于，接收到兴趣消息的边缘节点在兴趣消息的源名称集合是空集且存在一个名称等于兴趣消息中的名称的本地表项或者远程表项时，从接收到兴趣消息的接口发送监测消息，监测消息包含名称、数据和目的名称集合，监测消息的名称和数据分别等于本地表项或者远程表项中的名称和数据，目的名称集合等于兴趣消息中的目的名称集合。

3.根据权利要求2所述的智慧城市的环境监测方法，其特征在于，接收到监测消息的边缘节点在监测消息中的目的名称集合不为空集时针对监测消息中目的名称集合中的每个名称执行下述操作：当存在一个表项的名称等于目的名称集合中的名称且接口ID等于接收到监测消息的接口的接口ID的临时表项时，则将临时表项的生命周期设置为最大值；当没有表项的名称等于目的名称集合中的名称且接口ID等于接收到监测消息的接口的接口ID的临时表项时，创建一个临时表项，该临时表项的名称等于目的名称集合中的名称，接口ID等于接收到监测消息的接口的接口ID，生命周期设置为最大值；

接收到监测消息的边缘节点在监测消息中的目的名称集合为空集且不存在一个远程表项的名称等于该监测消息中的名称时创建一个远程表项，远程表项的名称和数据分别等于监测消息中的名称和数据，远程表项的生命周期设置为最大值。

4.根据权利要求3所述的智慧城市的环境监测方法，其特征在于，接收到监测消息的边缘节点选择所有名称等于监测消息中名称的通信表项，针对每个通信表项执行下述操作：从通信表项接口ID所标识的接口转发监测消息，删除通信表项。

5.根据权利要求1所述的智慧城市的环境监测方法，其特征在于，接收到兴趣消息的边缘节点在兴趣消息的源名称集合是空集、没有名称等于兴趣消息中的名称的本地表项或者远程表项且不存在一个通信表项的名称等于该兴趣消息中的名称时，创建一个通信表项，通信表项的名称等于兴趣消息中的名称，接口ID等于接收到兴趣消息的接口的接口ID，生命周期等于最大生命周期；

接收到兴趣消息的边缘节点如果存在一个表项的名称等于兴趣消息中的名称的临时表项，则从临时表项的接口ID所标识的接口转发兴趣消息，否则选择一个前缀集合包含兴趣消息中名称的前缀的路由表项，从路由表项的接口ID所标识的接口转发兴趣消息。

6.根据权利要求1所述的智慧城市的环境监测方法，其特征在于，所述环境监测方法包括末端节点通过发送请求消息获取由前缀定义的地点的所有监测数据；

请求消息包含源名称集合，目的名称集合和名称，其中，源名称集合由标识自己感兴趣的数据的名称构成，目的名称集合为空，名称的前缀等于标识获取监测数据所在地点的前缀，后缀为空；

当接收到请求消息的边缘节点存在至少一个表项的名称前缀等于请求消息中的名称前缀的本地表项时，从本地表中选择所有名称前缀等于请求消息中的名称前缀的本地表项，从接收到请求消息的接口发送一个响应消息；

响应消息包含名称、本地表和目的名称集合，其中名称等于请求消息中的名称，本地表由选择的名称前缀等于请求消息中的名称前缀的本地表项构成，目的名称集合等于请求消息中的目的名称集合。

7.根据权利要求6所述的智慧城市的环境监测方法，其特征在于，接收到响应消息的边缘节点选择所有名称等于响应消息中名称的通信表项，从选择的每个通信表项接口ID所标识的接口转发该响应消息。

8.根据权利要求7所述的智慧城市的环境监测方法，其特征在于，接收到响应消息的边缘节点删除所有名称等于响应消息中名称的通信表项。

9.根据权利要求6所述的智慧城市的环境监测方法，其特征在于，接收到响应消息的末端节点保存响应消息中的本地表。