[发明专利]一种层次拓扑结构图上的基于内容中心网络的路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，尤其涉及一种层次拓扑结构图上的基于内容中心网络的路由方法。

背景技术

在现有的大规模无线传感器自主网络上的路由技术，主要有Zigbee，和RPL这两种主流的标准和协议。Zigbee能组成的网络虽然灵活，但是组网相对简单，而且协议过于复杂，很难达到轻量级的实现，因为此原因，Zigbee在小规模网络应用相对较多，而在大规模网络中鲜有踪迹。RPL是面向6LowPAN的路由组网协议，是目前收到广泛接受的物联网中的路由协议，其基本思想是通过构造以终端为根节点，构造树形结构。根节点拥有整个网络拓路结构。树形网络中的两个节点的访问依赖于根节点指导，在数据包中携带路由分发信息，以指导信息的转发。

RPL路由思想针对传感器网络中的数据收集特点，充分利用了终端的强大计算能力，是一种比较实用的路由方法。但是在下行路由，即消息从根节点到分支中的目的节点，路由信息必须携带在消息中，当目的节点离终端较远时，路由信息会很大，从而占据大量的协议负载空间，耗费大量能耗和计算资源，尤其在网络内容访问频繁，消息数目较多，网络规模较大时，该缺陷更为显著。

此外，RPL中的消息通信是基于6LowPAN协议，即IPv6在物联网中的延伸。该协议因为是继承IP网络的思路，相对与物联网的轻量级要求，该协议特别复杂，其实现占用大量的空间资源，其运行更是耗费大量计算资源，从而在低能耗上有较大的缺陷，这也是6LowPAN协议目前也只是在小规模网络，尤其是局限在家庭网络中应用较多的原因。此外，因为下行路由中，消息必须要携带路由消息，则更会给应用6LowPAN协议来携带路由消息的方法带来更多的负担和消耗。

例如，中国专利103607412A公开了一种基于树的内容中心网络多个兴趣包处理方法，具体步骤包括：（1）读取兴趣包内容名字：（2）建立内容名字树：（3）合并内容名字树中的单分支结点：（4）存储内容名字树中的结点：（5）发送压缩兴趣包：（6）解压缩压缩兴趣包。该技术方案主要解决现有技术在内容中心网络中发送多个兴趣包的情形下，网络资源利用率低，不适用于公共前缀较短或无公共前缀的情况，完全依赖代理服务器处理，导致网络传输效率低、网络负荷大的不足的问题，是可以在一定程度上，减轻网络的负荷。

再例如，中国专利103179037A公开了基于内容的数据中心网络的数据传输方法，其特征在于，是一种以内容数据网络为基础、以内容与位置混合式的路由策略、主机提供数据缓存的离线缓存策略、通过路由转发表自学习来保证以路径长短作为转发依据的转发策略的基于内容的数据中心网络Content-CentricDatacenter Network，简称CCDN的数据传输方法，该技术方案使用以NDN（Named Data Network）为基础的基于内容的路由和转发策略。考虑到数据中心交换机的有限存储资源和数据中心网络拓扑结构的特点，我们采用Hybrid Content and Location路由策略，只需要存储完整的PIT（Pending Interest Table）和部分FIB，保证了CCDN的组播特性和可扩展性。但是占用了大量的网络资源，在低能耗上有较大的缺陷。

因此，物联网中设备仍然受到能量和计算资源的约束限制，从而要求物联网中的技术解决方案必须具备轻量级、低能耗等要求。然而，进一步如何组织传感器网络，并将网络中感应到的数据高效的传送到基站是一个急需解决的基本问题。

发明内容

为克服现有技术中存在的物联网中设备受到能量和计算资源的约束限制，且组织传感器网络，并将网络中感应到的数据高效的传送到基站的问题，本发明提供了一种在层次拓扑结构图上的基于内容中心网络的路由方法。

本发明采用的技术方案为：一种在层次拓扑结构图上的基于内容中心网络的路由方法，其创新点在于：包括以下步骤：

（1）在层次图上，建立汇聚点上的路由信息，每个所述汇聚点维护两条之内的节点可到达的路由信息，路由信息的建立主要运用“基于内容中心网络的层次拓扑组网方法”来建立。

（2）采用CCN协议中的兴趣和内容消息类型，以及PIT和FIB，实现网络中任意两节点之间的基于名字的路由转发。

进一步地，步骤（1）中的建立方法具体如下：

每个传感器节点都运行面向物联网的轻量级CCN组件。

建立过程分两个阶段：

第一阶段，应用CCN兴趣消息构建层次图。组网所需的消息均为兴趣消息类型存在。有三种消息：