一种低延迟的物联网数据通信实现方法技术

本发明专利技术公开了一种低延迟的物联网数据通信实现方法，所述物联网由两个以上的物联子网构成，一个物联子网包括接入节点和移动设备，一个物联子网内的所有移动设备构成物联云，移动设备做为云成员，移动设备与所在物联子网内的接入节点单跳可达，移动设备通过所在物联子网内的接入节点连接到互联网；所述物联网通过本发明专利技术所提供的数据通信实现方法可快速获取网络服务，提高服务质量，本发明专利技术可应用于环境监测、健康医疗等领域，具有广泛的应用前景。

A low delay data communication implementation method for IOT

The invention discloses a method for realizing low latency data networking communication, the Internet consists of more than two IOT subnet, a IOT subnet comprises access nodes and mobile devices, a IOT subnet of all mobile devices composed of things cloud, mobile devices as a member of cloud, mobile devices and the IOT subnet access node to mobile devices through single hop, where IOT subnet access node connected to the Internet; the Internet data communication provided by the invention of the method of quick access to network services, improve service quality, the invention can be used in environmental monitoring, health care and other fields, and has wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种低延迟的物联网数据通信实现方法
本专利技术涉及一种实现方法，尤其涉及的是一种低延迟的物联网数据通信实现方法。
技术介绍
物联网作为一种新型通信网络，能够实现设备与设备之间的多跳无线通信。随着物联网技术的不断发展以及各种新应用的不断涌现，迫切需要物联网能够快速实现网络数据通信。物联网作为一种多跳网络，因此物联网的体系结构与传统的IPv6网络不通，现有的数据通信方法很难高效地应用到物联网中。因此需要提出一种物联网数据通信实现方法，从而降低数据通信延迟，提高服务质量。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种低延迟的物联网数据通信实现方法。技术方案：本专利技术公开了一种低延迟的物联网数据通信实现方法，所述物联网由两个以上的物联子网构成，一个物联子网包括接入节点和移动设备，一个物联子网内的所有移动设备构成物联云，移动设备做为云成员，移动设备与所在物联子网内的接入节点单跳可达，移动设备通过所在物联子网内的接入节点连接到互联网；接入节点和移动设备通过本地单播地址或者本地广播地址实现数据通信；接入节点的本地单播地址由j比特的网络前缀和(128-j)比特的链路地址构成，链路地址的最高比特值为1，其余比特值为0，网络前缀为接入节点所在物联子网的网络前缀，网络前缀预先设置，例如3ef8:1:1:1::；移动设备的本地单播地址由j比特的网络前缀和(128-j)比特的链路地址构成，网络前缀为0，链路地址包含地址类型和节点ID两个部分，移动设备的地址类型的值为0，节点ID唯一标识一个移动设备；本地广播地址由j比特的网络前缀和(128-j)比特的链路地址构成，网络前缀的值为0，链路地址的值为2128-j-1；一项物联网任务由一个任务ID唯一标识；在一个物联子网中，一个接入节点维护一个物联云表，每个物联云表项包含链路地址域、任务ID集合域和生命周期域；一个物联网内的移动设备启动或者接入到一个新的接入节点后，执行下述操作获取节点ID：步骤101：开始；步骤102：移动设备侦听所有邻居移动设备的信标消息，产生一个随机数，该随机数满足条件1，然后移动设备创建一个本地单播地址，该本地单播地址的节点ID为产生的随机数，移动设备发送一个注册消息，该注册消息的源地址为创建的本地单播地址，目的地址为接入节点的本地单播地址；条件1：该随机数不等于任何邻居移动设备的节点ID；步骤103：接入节点收到注册消息后，查看物联云表中是否存在链路地址域值等于接收到的注册消息的源地址的链路地址的物联云表项，如果存在，执行步骤104，否则执行步骤105；步骤104：接入节点产生一个随机数，该随机数满足条件2，接入节点发送一个注册响应消息，该注册响应消息的源地址为接收到的注册消息的目的地址，目的地址为接收到的注册消息中的源地址，负载为产生的随机数，执行步骤106；条件2：该随机数与物联云表中的所有表项的链路地址中的节点ID都不相同；步骤105：接入节点发送一个注册响应消息，该注册响应消消息的源地址为接收到的注册消息的目的地址，目的地址为接收到的注册消息中的源地址，消息负载为空；步骤106：移动设备接收到注册响应消息后，如果该移动设备发送了注册消息且注册响应消息的目的地址为发送的注册消息的源地址，那么执行步骤108，否则执行步骤107；步骤107：移动设备丢弃接收到的注册响应消息，执行步骤109；步骤108：移动设备查看接收到的注册响应消息，如果注册响应消息的负载为空，则将自己的节点ID设置为注册响应消息的目的地址的节点ID，否则，将自己的节点ID设置为注册响应消息负载中的随机数；步骤109：结束；移动设备获取节点ID后，开始定期广播信标消息，该信标消息的源地址为自己的本地单播地址，其中节点ID为获取的节点ID，目的地址为本地广播地址。移动设备通过上述过程可以可快速获取节点ID从而实现网络通信。本专利技术所述方法中，接入节点收到移动设备的信标消息后，执行下述操作：步骤201：开始；步骤202：接入节点查看物联云表，如果存在链路地址域值等于接收到的信标消息的源地址的链路地址的物联云表项，则执行步骤203，否则执行步骤204；步骤203：接入节点将该物联云表项的生命周期设置为最大生命周期值，例如1s，执行步骤205；步骤204：接入节点创建一个物联云表项，该物联云表项的链路地址域值等于接收到的信标消息的源地址的链路地址，任务ID集合域值为空，生命周期域值设置为最大生命周期值；步骤205：结束。本专利技术所述方法中，一个移动设备同一时刻最多能够执行K项任务，K值为预先设定，K取值范围一般为正整数，一般小于20；一项任务在N个移动设备运行，N为大于0的正整数，N值预先设定，一般小于20；在接入节点AP1位于物联子网S1中，位于物联子网S1中的移动设备构成物联云TC1的条件下，如果互联网用户想要接入节点AP1执行任务J1，则向接入节点AP1发送任务请求消息，该任务请求消息的源地址为互联网用户自己的IPv6地址，目的地址为接入节点AP1的本地单播地址，负载为任务J1的任务IDJID1；其中，接入节点AP1的本地单播地址的网络前缀为物联子网S1的网络前缀，接入节点AP1从互联网用户接收到Q个任务请求消息后，将这些任务请求消息中的任务ID构建成一个任务集合，该任务集合中不存在重复的元素，集合元素个数为P，P和Q为大于0的整数；接入节点AP1查看物联云表，如果物联云表中任务ID集合域值中的元素个数小于K的物联云表项的个数不小于P×N，接入节点AP1根据下述过程并行执行这些任务请求消息：步骤301：开始；步骤302：接入节点AP1开启一个定时器，对于任务集合中的每个任务IDJID1，接入节点AP1执行下述操作：从物联云表中选取N个任务ID集合域值中的元素个数小于K的物联云表项；对于选取的N个物联云表项的中每一个物联云表项，接入节点AP1创建一个本地单播地址，该本地单播地址的网络前缀为0，链路地址等于该物联云表项的链路地址域值，接入节点AP1发送一个请求消息，该请求消息的源地址为接入节点AP1的本地单播地址，目的地址为创建的本地单播地址，负载为任务IDJID1；接入节点AP1将任务IDJID1加入到该物联云表项的任务ID集合域中；步骤303：物联云TC1中的目的移动设备接收到请求消息后，如果它在完成该请求消息的任务ID所标识的任务之前离开物联云TC1，则执行步骤309，否则执行步骤304；步骤304：目的移动设备返回一个响应消息，该响应消息的源地址为接收到的请求消息的目的地址，该响应消息的目的地址为接收到的请求消息的源地址，负载为接收到的请求消息中的任务ID和任务执行结果数据；步骤305：接入节点AP1对于接收到的每个响应消息执行下述操作：选择链路地址域值等于接收到的响应消息的源地址的链路地址的物联云表项，从该物联云表项的任务ID集合中删除接收到的响应消息负载中的任务ID；选择任务ID集合域值中包含接收到的响应消息负载中的任务ID的物联云表项，对于每个选中的物联云表项执行下述操作：接入节点AP1创建一个本地单播地址，该本地单播地址的网络前缀为0，链路地址等于该物联云表项的链路地址域值，发送一个任务停止消息，该任务停止消息的源地址为接入节点AP1的本地单播本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低延迟的物联网数据通信实现方法，其特征在于，所述物联网由两个以上的物联子网构成，一个物联子网包括接入节点和移动设备，一个物联子网内的所有移动设备构成物联云，移动设备做为云成员，移动设备与所在物联子网内的接入节点单跳可达，移动设备通过所在物联子网内的接入节点连接到互联网；接入节点和移动设备通过本地单播地址或者本地广播地址实现数据通信；接入节点的本地单播地址由j比特的网络前缀和(128‑j)比特的链路地址构成，链路地址的最高比特值为1，其余比特值为0，网络前缀为接入节点所在物联子网的网络前缀，网络前缀预先设置；移动设备的本地单播地址由j比特的网络前缀和(128‑j)比特的链路地址构成，网络前缀为0，链路地址包含地址类型和节点ID两个部分，移动设备的地址类型的值为0，节点ID唯一标识一个移动设备；本地广播地址由j比特的网络前缀和(128‑j)比特的链路地址构成，网络前缀的值为0，链路地址的值为2

【技术特征摘要】
1.一种低延迟的物联网数据通信实现方法，其特征在于，所述物联网由两个以上的物联子网构成，一个物联子网包括接入节点和移动设备，一个物联子网内的所有移动设备构成物联云，移动设备做为云成员，移动设备与所在物联子网内的接入节点单跳可达，移动设备通过所在物联子网内的接入节点连接到互联网；接入节点和移动设备通过本地单播地址或者本地广播地址实现数据通信；接入节点的本地单播地址由j比特的网络前缀和(128-j)比特的链路地址构成，链路地址的最高比特值为1，其余比特值为0，网络前缀为接入节点所在物联子网的网络前缀，网络前缀预先设置；移动设备的本地单播地址由j比特的网络前缀和(128-j)比特的链路地址构成，网络前缀为0，链路地址包含地址类型和节点ID两个部分，移动设备的地址类型的值为0，节点ID唯一标识一个移动设备；本地广播地址由j比特的网络前缀和(128-j)比特的链路地址构成，网络前缀的值为0，链路地址的值为2128-j-1；一项物联网任务由一个任务ID唯一标识；在一个物联子网中，一个接入节点维护一个物联云表，每个物联云表项包含链路地址域、任务ID集合域和生命周期域；一个物联网内的移动设备启动或者接入到一个新的接入节点后，执行下述操作获取节点ID：步骤101：开始；步骤102：移动设备侦听所有邻居移动设备的信标消息，产生一个随机数，该随机数满足条件1，然后移动设备创建一个本地单播地址，该本地单播地址的节点ID为产生的随机数，移动设备发送一个注册消息，该注册消息的源地址为创建的本地单播地址，目的地址为接入节点的本地单播地址；条件1：该随机数不等于任何邻居移动设备的节点ID；步骤103：接入节点收到注册消息后，查看物联云表中是否存在链路地址域值等于接收到的注册消息的源地址的链路地址的物联云表项，如果存在，执行步骤104，否则执行步骤105；步骤104：接入节点产生一个随机数，该随机数满足条件2，接入节点发送一个注册响应消息，该注册响应消息的源地址为接收到的注册消息的目的地址，目的地址为接收到的注册消息中的源地址，负载为产生的随机数，执行步骤106；条件2：该随机数与物联云表中的所有表项的链路地址中的节点ID都不相同；步骤105：接入节点发送一个注册响应消息，该注册响应消消息的源地址为接收到的注册消息的目的地址，目的地址为接收到的注册消息中的源地址，消息负载为空；步骤106：移动设备接收到注册响应消息后，如果该移动设备发送了注册消息且注册响应消息的目的地址为发送的注册消息的源地址，那么执行步骤108，否则执行步骤107；步骤107：移动设备丢弃接收到的注册响应消息，执行步骤109；步骤108：移动设备查看接收到的注册响应消息，如果注册响应消息的负载为空，则将自己的节点ID设置为注册响应消息的目的地址的节点ID，否则，将自己的节点ID设置为注册响应消息负载中的随机数；步骤109：结束；移动设备获取节点ID后，开始定期广播信标消息，该信标消息的源地址为自己的本地单播地址，其中节点ID为获取的节点ID，目的地址为本地广播地址。2.根据权利要求1所述的一种低延迟的物联网数据通信实现方法，其特征在于，接入节点收到移动设备的信标消息后，执行下述操作：步骤201：开始；步骤202：接入节点查看物联云表，如果存在链路地址域值等于接收到的信标消息的源地址的链路地址的物联云表项，则执行步骤203，否则执行步骤204；步骤203：接入节点将该物联云表项的生命周期设置为最大生命周期值，执行步骤205；步骤204：接入节点创建一个物联云表项，该物联云表项的链路地址域值等于接收到的信标消息的源地址的链路地址，任务ID集合域值为空，生命周期域值设置为最大生命周期值；步骤205：结束。3.根据权利要求2所述的一种低延迟的物联网数据通信实现方法，其特征在于，一个移动设备同一时刻最多能够执行K项任务，K值为预先设定，K取值范围一般为正整数；一项任务在N个移动设备运行，N为大于0的正整数，N值预先设定；在接入节点AP1位于物联子网S1中，位于物联子网S1中的移动设备构成物联云TC1的条件下，如果互联网用户想要接入节点AP1执行任务J1，则向接入节点AP1发送任务请求消息，该任务请求消息的源地址为互联网用户自己的IPv6地址，目的地址为接入节点AP1的本地单播地址，负载为任务J1的任务IDJID1；其中，接入节点AP1的本地单播地址的网络前缀为物联子网S1的网络前缀，接入节点AP1从互联网用户接收到Q个任务请求消息后，将这些任务请求消息中的任务ID构建成一个任务集合，该任务集合中不存在重复的元素，集合元素个数为P，P和Q为大于0的整数；接入节点AP1查看物联云表，如果物联云表中任务ID集合域值中的元素个数小于K的物联云表项的个数不小于P×N，接入节点AP1根据下述过程并行执行这些任务请求消息：步骤301：开始；步骤302：接入节点AP1开启一个定时器，对于任务集合中的每个任务IDJID1，接入节点AP1执行下述操作：从物联云表中选取N个任务ID集合域值中的元素个数小于K的物联云表项；对于选取的N个物联云表项的中每一个物联云表项，接入节点AP1创建一个本地单播地址，该本地单播地址的网络前缀为0，链路地址等于该物联云表项的链路地址域值，接入节点AP1发送一个请求消息，该请求消息的源地址为接入节点AP1的本地单播地址，目的地址为创建的本地单播地址，负载为任务IDJID1；接入节点AP1将任务IDJID1加入到该物联云表项的任务ID集合域中；步骤303：物联云TC1中的目的移动设备接收到请求消息后，如果它在完成该请求消息的任务ID所标识的任务之前离开物联云TC1，则执行步骤309，否则执行步骤304；步骤304：目的移动设备返回一个响应消息，该响应消息的源地址为接收到的请求消息的目的地址，该响应消息的目的地址为接收到的请求消息的源地址，负载为接收到的请求消息中的任务ID和任务执行结果数据；步骤305：接入节点AP1对于接收到的每个响应消息执行下述操作：选择链路地址域值等于接收到的响应消息的源地址的链路地址的物联云表项，从该物联云表项的任务ID集合中删除接收到的响应消息负载中的任务ID；选择任务ID集合域值中包含接收到的响应消息负载中的任务ID的物联云表项，对于每个选中的物联云表项执行下述操作：接入节点AP1创建一个本地单播地址，该本地单播地址的网络前缀为0，链路地址等于该物联云表项的链路地址域值，发送一个任务停止消息，该任务停止消息的源地址为接入节点AP1的本地单播地址，目的地址为创建的本地单播地址，负载为接收到的响应消息负载中的任务ID；接入节点AP1从该物联云表项的任务ID集合域中删除接收到的响应消息负载中的任务ID；步骤306：目的移动设备收到任务停止消息后，停止执行任务停止消息负载的任务ID所标识的任务；步骤307：接入节点AP1对于接收到的每个响应消息执行下述操作：接入节点AP1选择满足条件3的任务请求消息，对于每个选择的任务请求消息，接入节点AP1返回一个任务响应消息，该任务响应消息的源地址为该任务请求消息的目的地址，目的地址为该任务请求消息的源地址，负载为该任务请求消息负载中的任务ID标识的任务结果数据；互联网用户接收到任务响应消息后，保存任务响应消息中的任务结果数据；条件3：任务请求消息负载的任务ID等于接收到的响应消息负载中的任务ID；步骤308：接入节点AP1判断是否满足条件4或者条件5，如果是，则执行步骤312，否者执行步骤303；条件4：接入节点AP1接收到P个响应消息并返回了Q个任务响应消息；条件5：定时器超时；步骤309：离开物联云TC1的移动设备丢弃所有执行的任务，如果满足条件5，则执行步骤312，否则执行步骤310；步骤310：接入节点AP1选择链路地址等于离开物联云TC1的移动设备的链路地址的物联云表项L1，对于该物联云表项的任务ID集合域中的每一个元素E1，接入节点AP1执行下述操作：选择一个满足条件6的物联云表项TCE1，然后构建一个本地单播地址，该本地单播地址的网络前缀为0，链路地址为物联云表项TCE1的链路地址，发送一个请求消息，该请求消息的目的地址为构建的本地单播地址，源地址为接入节点AP1的本地单播地址，负载为元素E1，然后将元素E1加入物联云表项TCE1中的任务ID集合中；条件6：该物联云表项不是L1且该物联云表项的任务ID集合域元素个数小于K；步骤311：接入节点AP1删除物联云表项L1，执行步骤303；步骤312：结束。4.根据权利要求3所述的一种低...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓喃，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32