[发明专利]一种物联网的末端网络及其渗流数传方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种物联网的末端网络及其渗流数传方法，特别涉及一种无服务器、无网关的物联网末端网络结构，以及基于小世界模型六度空间理论的高效渗流选路方法，属于物联网组网及数据传输技术领域。

背景技术

物联网是互联网的扩展和延伸，该网络是世间“万物”连接成的一个可控、安全的信息网络，可应用于各行各业，如图1所示。一般地，物联网更多地可理解成各行各业的设备组织成网络，即末端网络，这些末端网络再通过适当的方式连接到互联网，实现网络中任何时间、任何地点人与物之间、物与物之间的通信，实现信息获取、设备控制等，如图2所示。作为物联网的核心——互联网，其网络基础设施和网络协议都十分成熟和完备，而物联网的末端网络还需大力发展。

物联网的末端网络和传统的互联网结构不同。传统的互联网中设置了大量的网关和路由器，网络节点之间通过网关和路由器进行通信。在物联网的末端网络中，网络节点的设备可能都很小，网络节点之间大多通过无线连接，节点设备的功率、处理能力都非常有限，网络规模动态变化。另外，在很多应用情况下，末端网络中，节点通信的可靠性、准确性和安全性要求很高，而对数据传输的有效性、实时性等要求可适当放宽。“泛在”、“异质”、“自由”是物联网末端网络的典型特征。在大多数场合下，这样的网络中难以布置网关和路由设备。

传统的互联网协议用于末端网络实现物联很不经济。首先，物联网末端网络节点带宽较小，数据包长度大都很短，而互联网的TCP/IP开销很大，其反馈重传会进一步造成带宽的浪费；其次，TCP/IP协议要求末端网络中设置适当数量的网关和路由器，这增加了末端网络架构的复杂性，造成网络安装、运营维护成本的提高。

目前无网关、无服务器的网络有Ad hoc网络。C K Toh编写的“Ad Hoc Mobile Wireless Networks：Protocols and Systems”介绍了无线Ad hoc的网络结构和组网方法，G.Jayakumar和G.Gopinath在“Ad Hoc Mobile Wireless Networks Routing Protocols-A Review”一文中综述了关于Ad hoc的各种路由协议。Ad hoc网络中虽然网络中无需部署网关和路由器，但每一个网络节点需了解整个网路的路由结构并计算路由，为此，网络中需要广播大量的路由维护信息，网络节点增加、消失造成网络结构变化时，网络自愈开销很大，另外节点为完成路由处理需要的计算量也比较大，网络节点设备计算和存储要求很高，成本很高，难以应用于物联网末端网络实现设备之间的互联。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提出一种物联网的末端网络及其渗流数传方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种物联网的末端网络，将网络中每一个物体设备定义为网络的一个节点，每个节点和网络中一个或多个节点连接。当每个节点和另一个节点具有无需其他转接的直接连接关系时，定义此二节点互为近邻，则网络中每个节点和网络中一个或多个节点形成近邻关系。一个节点和近邻之间的直接连接关系定义为链路。网络中，任意两个节点不为近邻关系时，则此二节点可通过有限次转接进行连接。网络中任意两个节点之间通过有限次转接建立的一个连接关系，从其中一个节点到达另一个节点的连接通路中所有中间节点和链路构成的集合，定义为此二节点之间的一条路由。如果通路是单向的，则定义此路由为单向路由；如果通路是双向的，则定义此路由为双向路由；在网络中，若一个节点近邻数量很多，近邻数量远远多于网络节点的平均近邻数，则定义此节点为明星节点；

在上述网络结构中，每个节点与近邻连结。从整个网络观察，当节点数量很大时，网络中每个节点随机地与网络中若干节点关联，构成一个小世界模型。按照六度空间理论，在这样的网络中，由于每个节点随机地与网络中若干节点关联，任意两个节点之间经过少数几次转接就可以以非常高的概率建立连接关系。因此，网络中任意一个节点想要向其它某节点发送数据，只需要将数据交给“最可能”能够将自己的数据转给目的之一个或多个近邻。其受托近邻按照同样的原则将数据进行转发就可以了。按照这种方式，网络中任意二节点可建立一条或多条路由；

在上述网络结构中，每个节点本身带有路由信息，每个节点的路由信息所包含的内容为：

(1)本节点的近邻节点数量，即从本节点无需转接可直达的节点数目；

(2)本节点的近邻节点名称列表，这些近邻的名称可以是节点的全局名称，也可以是本节点根据其相对于本节点位置等信息编制的用于区分各近邻节点的本地名称；