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一種分布式構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小動態(tài)匯聚樹的系統(tǒng)及方法

文檔序號:10690912閱讀:325來源:國知局
一種分布式構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小動態(tài)匯聚樹的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小動態(tài)匯聚樹的系統(tǒng)及方法,實(shí)現(xiàn)信源節(jié)點(diǎn)通過匯聚樹與匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信,信源節(jié)點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)中廣播一個匯聚樹加入請求包來發(fā)現(xiàn)距離其最近的匯聚樹上的節(jié)點(diǎn)作為其接入點(diǎn),物聯(lián)網(wǎng)中的每一個節(jié)點(diǎn)在收到匯聚樹加入請求包后,檢查包中的匯聚應(yīng)用標(biāo)識,驗(yàn)證自己是否為該匯聚樹中的一個節(jié)點(diǎn),如果是,則檢查自己的數(shù)據(jù)處理能力以及從父節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)沿途各節(jié)點(diǎn)的處理能力,如果滿足需求,則向發(fā)出此請求包的信源節(jié)點(diǎn)發(fā)送響應(yīng)包。本發(fā)明能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的本地處理能力,在將原始數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心之前,在網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚處理,可以有效降低網(wǎng)絡(luò)通信開銷和系統(tǒng)建設(shè)成本,使數(shù)據(jù)通過匯聚樹進(jìn)行傳輸所花費(fèi)的代價最小。
【專利說明】
-種分布式構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小動態(tài)匯聚樹的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)領(lǐng)域,具體設(shè)及一種分布式構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小動態(tài)匯聚樹 的系統(tǒng)及方法,根據(jù)數(shù)據(jù)的處理需求在物聯(lián)網(wǎng)中選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),使數(shù)據(jù)流通過運(yùn)些 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),得到所需的服務(wù)后,再被傳送到目的地。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出及相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟,開發(fā)設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)的自動信息 采集分析系統(tǒng)已成為可能。例如,要跟蹤某類商品在全國各地的銷售情況,則可通過商品上 的射頻識別(RFID)標(biāo)簽在全國各地的超市自動收集商品的銷售情況,各超市自動收集的商 品銷售信息通過Internet匯聚到數(shù)據(jù)處理中屯、。運(yùn)類系統(tǒng)的設(shè)計主要設(shè)及到兩個方面的技 術(shù),一是末端信息采集技術(shù),二是信息的傳輸匯聚技術(shù)。
[0003] 由于運(yùn)類系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量往往很大并且有大量冗余,因此將所有收集到的數(shù)據(jù) 都傳輸?shù)絽R聚中屯、后再集中處理將導(dǎo)致兩大缺陷,一是集中處理大量數(shù)據(jù)對匯聚中屯、節(jié)點(diǎn) 的計算能力要求很高,使系統(tǒng)整體成本增大;二是傳輸大量冗余數(shù)據(jù)也會對整個網(wǎng)絡(luò)的資 源造成不必要的浪費(fèi),進(jìn)而影響整個系統(tǒng)的效率。因此,各采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)在向匯聚節(jié)點(diǎn)傳輸 路徑上所經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),逐級進(jìn)行過濾、匯總等處理不僅可W減少網(wǎng)絡(luò)帶寬需求,還可W 分散對最終匯聚節(jié)點(diǎn)的處理壓力。
[0004] 物聯(lián)網(wǎng)匯聚路由作為一種高效的數(shù)據(jù)傳輸匯聚方式,能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的本 地處理能力,在將原始數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中屯、之前,在網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚處理,可 W有效降低網(wǎng)絡(luò)通信開銷和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。
[0005] 物聯(lián)網(wǎng)上有眾多用戶,其所產(chǎn)生的每一個數(shù)據(jù)流往往源和目的都不是唯一的。根 據(jù)數(shù)據(jù)流的源和目的個數(shù)的不同,將物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸路由分為W下巧中:
[0006] (1)單播路由:源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)都是唯一的,即原始數(shù)據(jù)由一個用戶節(jié)點(diǎn)流入物 聯(lián)網(wǎng),在被單個或多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理后,處理結(jié)果傳送至另外的唯一用戶節(jié)點(diǎn)。
[0007] (2)組播路由:源節(jié)點(diǎn)只有一個,目的節(jié)點(diǎn)卻有多個,即原始數(shù)據(jù)由一個用戶節(jié)點(diǎn) 流入物聯(lián)網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)并將處理結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給另外的多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或用戶節(jié)點(diǎn)。
[0008] (3)匯聚路由:源節(jié)點(diǎn)有多個,目的節(jié)點(diǎn)只有一個,即原始數(shù)據(jù)由多個不同的客戶 節(jié)點(diǎn)流入物聯(lián)網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收多路原始數(shù)據(jù),處理合并后的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給唯一一個后續(xù)網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn),后續(xù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)再將它與其它數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的合并處理后,轉(zhuǎn)發(fā)給下一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 繼續(xù)進(jìn)行合并處理,一直到最終的目的節(jié)點(diǎn)。
[0009] 在物聯(lián)網(wǎng)匯聚路由中,數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)有多個,即多個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn),而目的節(jié)點(diǎn)只有 一個,即匯聚節(jié)點(diǎn)。原始數(shù)據(jù)由多個不同的客戶節(jié)點(diǎn)流入物聯(lián)網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收多路原始數(shù) 據(jù),處理合并后的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給唯一一個后續(xù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),后續(xù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)再將它與其它數(shù)據(jù)進(jìn) 行進(jìn)一步的合并處理后,轉(zhuǎn)發(fā)給下一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行合并處理,一直到最終的匯聚節(jié) 點(diǎn)。因此,物聯(lián)網(wǎng)匯聚路由問題要解決的是如何在物聯(lián)網(wǎng)中選取一定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并將 其組織成一棵匯聚樹,使數(shù)據(jù)通過該樹進(jìn)行傳輸匯總所花費(fèi)的代價最小。當(dāng)然,匯聚樹的構(gòu) 造是需要滿足每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理能力約束的,即每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由于處理能力有限,只能匯 聚處理有限的幾路數(shù)據(jù),而不是任意多。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)從理論上給出了求解最小匯聚樹問題的方法,但用于解決實(shí)際問題時還 存在許多問題:集中式算法的節(jié)點(diǎn)必須清楚整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化 的,物聯(lián)網(wǎng)中邏輯鏈路的傳輸成本會隨著網(wǎng)絡(luò)狀況的變化而不斷變化;最小匯聚樹的權(quán)重 設(shè)置只考慮了單位數(shù)據(jù)傳輸成本,并沒有考慮到數(shù)據(jù)匯聚傳輸中數(shù)據(jù)流量分布的不均衡 性,即越靠近匯聚節(jié)點(diǎn)的鏈路其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明一是提出了網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)參與數(shù)據(jù)處理的機(jī)制, 利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的本地處理能力,在將原始數(shù)據(jù)(信源節(jié)點(diǎn))發(fā)送到數(shù)據(jù)中屯、(匯聚節(jié)點(diǎn))之 前,在網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚處理(分類、合并),有效降低網(wǎng)絡(luò)通信開銷和系統(tǒng)建設(shè) 成本;二是提出了一種分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng)及方法,物聯(lián)網(wǎng)匯聚路由 解決了在物聯(lián)網(wǎng)中選取一定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并將其組織成一棵匯聚樹,信源節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié) 點(diǎn)通過匯聚樹相連接,實(shí)現(xiàn)信源節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信,使數(shù)據(jù)通過匯聚樹進(jìn)行傳輸 所花費(fèi)的代價最小。
[0012] 為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚 樹的系統(tǒng),包括信源節(jié)點(diǎn)和匯聚樹,所述信源節(jié)點(diǎn)和匯聚樹相連接。
[0013] 所述信源節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集單元、控制器、數(shù)據(jù)處理器、第一網(wǎng)絡(luò)處理器、網(wǎng)絡(luò)發(fā) 送器和網(wǎng)絡(luò)接收器,數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理器相連接,控制器分別與數(shù)據(jù)處理器、第一網(wǎng) 絡(luò)處理器相連接,第一網(wǎng)絡(luò)處理器分別與網(wǎng)絡(luò)發(fā)送器、網(wǎng)絡(luò)接收器相連接。
[0014] 所述匯聚樹包括至少Ξ個具有相同結(jié)構(gòu)的匯聚節(jié)點(diǎn),匯聚樹包括匯聚節(jié)點(diǎn)I、匯聚 節(jié)點(diǎn)Π 和匯聚節(jié)點(diǎn)m,匯聚節(jié)點(diǎn)m分別與匯聚節(jié)點(diǎn)巧日匯聚節(jié)點(diǎn)Π 相連接,匯聚節(jié)點(diǎn)Π 與匯 聚節(jié)點(diǎn)I相連接;所述匯聚節(jié)點(diǎn)m是匯聚節(jié)點(diǎn)I或匯聚節(jié)點(diǎn)Π 的父節(jié)點(diǎn),匯聚節(jié)點(diǎn)I或匯聚節(jié) 點(diǎn)Π 是匯聚節(jié)點(diǎn)m的子節(jié)點(diǎn)。
[0015] 所述匯聚節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)接收器、數(shù)據(jù)發(fā)送器、數(shù)據(jù)融合單元、第二網(wǎng)絡(luò)處理器、網(wǎng) 絡(luò)處理單元和中繼路由器,第二網(wǎng)絡(luò)處理器分別與數(shù)據(jù)接收器、數(shù)據(jù)發(fā)送器、數(shù)據(jù)融合單 元、網(wǎng)絡(luò)處理單元、中繼路由器相連接。
[0016] 所述計算信源節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑的步驟如下:
[0017] 步驟一:給起始節(jié)點(diǎn)S標(biāo)號(0,0),并令To={s},標(biāo)號中的第二個數(shù)值表示從起始 節(jié)點(diǎn)S到該節(jié)點(diǎn)的最小傳輸代價P(s)=0,尋找從節(jié)點(diǎn)S發(fā)出的所有路徑上的下一個節(jié)點(diǎn),求 出節(jié)點(diǎn)巧岐些節(jié)點(diǎn)的傳輸代價與P(s)之和的最小值:"f ?[^(^;) + "\,},其中0為從節(jié)點(diǎn)3出 發(fā)的所有路徑上的任意一個節(jié)點(diǎn),Wsj表示節(jié)點(diǎn)S到節(jié)點(diǎn)j路徑的傳輸代價;對最小值所對應(yīng) 的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)號為T1;
[0018] 步驟二:探尋從已標(biāo)號的節(jié)點(diǎn)出發(fā)、終點(diǎn)為未標(biāo)號節(jié)點(diǎn)的路徑,求出已標(biāo)號節(jié)點(diǎn)的 P值與相應(yīng)路徑的傳輸代價之和,對其中最小值所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)號為T2;
[0019]步驟直至峨不到從已標(biāo)號節(jié)點(diǎn)出發(fā)、終點(diǎn)為未標(biāo)號節(jié)點(diǎn)的路徑時,得到從起始 節(jié)點(diǎn)S到各個節(jié)點(diǎn)的最短距離。
[0020] 所述匯聚樹中的匯聚節(jié)點(diǎn)均需要維護(hù)本地匯聚路由結(jié)構(gòu)信息,本地匯聚路由結(jié)構(gòu) 信息主要包括:
[0021] 匯聚應(yīng)用標(biāo)識,用于標(biāo)明本節(jié)點(diǎn)參與了哪種匯聚應(yīng)用的匯聚傳輸工作,可由數(shù)據(jù) 匯聚點(diǎn)的地址及應(yīng)用程序的傳輸層端口組成;
[0022] 父節(jié)點(diǎn)相關(guān)信息,主要包括父節(jié)點(diǎn)的地址信息,用于指明在匯聚樹中沿數(shù)據(jù)傳輸 方向的下一跳節(jié)點(diǎn),父節(jié)點(diǎn)是唯一的;
[0023] 子節(jié)點(diǎn)列表,指在匯聚樹中向自己發(fā)送數(shù)據(jù)的那些節(jié)點(diǎn),除子節(jié)點(diǎn)的地址之外,包 括子節(jié)點(diǎn)到父節(jié)點(diǎn)的邏輯鏈路的傳輸代價信息。
[0024] 所述信源節(jié)點(diǎn)加入?yún)R聚樹的過程步驟如下:
[0025] 步驟一:信源節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)直接通信,獲取匯聚應(yīng)用標(biāo)示、信源節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn) 的最短路徑代價?胃息;
[0026] 步驟二:信源節(jié)點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)中廣播一個匯聚樹加入請求包,尋找距離其最近的匯 聚樹上的節(jié)點(diǎn)作為接入點(diǎn);
[0027] 步驟物聯(lián)網(wǎng)中的每個節(jié)點(diǎn)收到一個匯聚樹加入請求包,節(jié)點(diǎn)檢查是重復(fù)包、傳 輸代價限制小于零或自己的數(shù)據(jù)處理能力不滿足需求,則節(jié)點(diǎn)丟棄匯聚樹加入請求包;
[0028] 步驟四:收到匯聚樹加入請求包的節(jié)點(diǎn),檢查匯聚樹加入請求包中的匯聚應(yīng)用標(biāo) 識,驗(yàn)證自己是否是該匯聚樹中的節(jié)點(diǎn),如果是,向發(fā)出此匯聚樹加入請求包的信源節(jié)點(diǎn)發(fā) 送響應(yīng)包;
[0029] 步驟五:發(fā)送請求的信源節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的響應(yīng)包,檢查自己到每個響應(yīng)節(jié)點(diǎn)的傳 輸代價,選擇代價最小的響應(yīng)節(jié)點(diǎn)作為接入點(diǎn),信源節(jié)點(diǎn)向接入點(diǎn)發(fā)送接入請求,接入點(diǎn)接 到請求后向信源節(jié)點(diǎn)發(fā)送接入確認(rèn)并將沿最短路徑的第一個節(jié)點(diǎn)記為自己的一個子節(jié)點(diǎn), 沿途的各節(jié)點(diǎn)在收到確認(rèn)后記錄其父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)的信息。
[0030] 所述信源節(jié)點(diǎn)的離開及匯聚樹的維護(hù)方法為:任何節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送化11〇消息確定 其父節(jié)點(diǎn)或子節(jié)點(diǎn)是否退出,如果一個節(jié)點(diǎn)是正常退出,在退出前向其父節(jié)點(diǎn)和所有子節(jié) 點(diǎn)發(fā)送退出消息,父節(jié)點(diǎn)在發(fā)現(xiàn)子節(jié)點(diǎn)退出后,將該子節(jié)點(diǎn)列表中的相應(yīng)記錄刪除;如果一 個子節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)其父節(jié)點(diǎn)離開,如果該子節(jié)點(diǎn)是一個信源節(jié)點(diǎn),則該信源節(jié)點(diǎn)重新運(yùn)行加入 過程加入?yún)R聚樹,如果該子節(jié)點(diǎn)是一個非信源節(jié)點(diǎn),則該子節(jié)點(diǎn)向其所有子節(jié)點(diǎn)發(fā)送退出 消息并退出匯聚樹。
[0031] 每個節(jié)點(diǎn)都周期性地向其子節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個分支空閑處理能力標(biāo)量,每個節(jié)點(diǎn)收到 該標(biāo)量后取該標(biāo)量值與自己處理能力值的最小者作為新的處理能力,并將該值發(fā)送給所有 自己的子節(jié)點(diǎn)。
[0032] 本發(fā)明解決了在物聯(lián)網(wǎng)中選取一定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并將其組織成一棵匯聚樹,提 出了匯聚樹的具體構(gòu)造方法及算法,使數(shù)據(jù)通過匯聚樹進(jìn)行傳輸所花費(fèi)的代價最小。物聯(lián) 網(wǎng)最小匯聚樹路由作為一種高效的數(shù)據(jù)匯聚方式,能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的本地處理能 力,在將原始數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中屯、之前,在網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚處理,可W有效降 低網(wǎng)絡(luò)通信開銷和系統(tǒng)建設(shè)成本。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可W 根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0034] 圖1為本發(fā)明信源節(jié)點(diǎn)和匯聚樹的原理框圖。
[0035] 圖2為本發(fā)明信源節(jié)點(diǎn)的原理框圖。
[0036] 圖3為本發(fā)明匯聚樹的原理框圖。
[0037] 圖4為本發(fā)明匯聚節(jié)點(diǎn)的原理框圖。
[0038] 圖5為本發(fā)明信源節(jié)點(diǎn)加入?yún)R聚樹的過程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;?本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0040] -種分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),如圖1所示,包括信源節(jié)點(diǎn)10和匯 聚樹20,所述信源節(jié)點(diǎn)10和匯聚樹20相連接。信源節(jié)點(diǎn)10把需要傳輸?shù)男畔鬏數(shù)絽R聚樹 20中去。
[0041] 如圖2所示,信源節(jié)點(diǎn)10包括數(shù)據(jù)采集單元101、控制器102、數(shù)據(jù)處理器103、第一 網(wǎng)絡(luò)處理器104、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送器105和網(wǎng)絡(luò)接收器106,數(shù)據(jù)采集單元101和數(shù)據(jù)處理器103相連 接,控制器102分別與數(shù)據(jù)處理器103、第一網(wǎng)絡(luò)處理器104相連接,第一網(wǎng)絡(luò)處理器104分別 與網(wǎng)絡(luò)發(fā)送器105、網(wǎng)絡(luò)接收器106相連接。信源節(jié)點(diǎn)10使用數(shù)據(jù)采集單元101采集外界數(shù) 據(jù),采集的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)處理器103進(jìn)行一些如濾波、去除不可信數(shù)據(jù)等處理,控制器102控 制數(shù)據(jù)處理器103的數(shù)據(jù)處理,比如處理算法的選擇、處理數(shù)據(jù)向第一網(wǎng)絡(luò)處理器104的輸 出等,第一網(wǎng)絡(luò)處理器104負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議找的處理,應(yīng)用層的數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)處理器103,受到 控制器102的控制,第一網(wǎng)絡(luò)處理器104通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送器105向外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息,通過網(wǎng)絡(luò) 接收器106接收外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的信息。
[0042] 匯聚樹20包括至少Ξ個具有相同結(jié)構(gòu)的匯聚節(jié)點(diǎn),如圖3所示,匯聚樹20包括匯聚 節(jié)點(diǎn)1201、匯聚節(jié)點(diǎn)Π 202和匯聚節(jié)點(diǎn)虹203,匯聚節(jié)點(diǎn)虹203分別與匯聚節(jié)點(diǎn)1201和匯聚節(jié) 點(diǎn)Π 202相連接,匯聚節(jié)點(diǎn)Π 202與匯聚節(jié)點(diǎn)1201相連接;所述匯聚節(jié)點(diǎn)虹203是匯聚節(jié)點(diǎn)I 201或匯聚節(jié)點(diǎn)Π 202的父節(jié)點(diǎn),匯聚節(jié)點(diǎn)1201或匯聚節(jié)點(diǎn)Π 202是匯聚節(jié)點(diǎn)ΙΠ 203的子節(jié) 點(diǎn)。
[0043] W匯聚節(jié)點(diǎn)1201為例,如圖4所示,匯聚節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)接收器2011、數(shù)據(jù)發(fā)送器 2012、數(shù)據(jù)融合單元2013、第二網(wǎng)絡(luò)處理器2014、網(wǎng)絡(luò)處理單元2015和中繼路由器2016,第 二網(wǎng)絡(luò)處理器2014分別與數(shù)據(jù)接收器2011、數(shù)據(jù)發(fā)送器2012、數(shù)據(jù)融合單元2013、網(wǎng)絡(luò)處理 單元2015、中繼路由器2016相連接。數(shù)據(jù)接收器2011用于從外部網(wǎng)絡(luò)或者信源節(jié)點(diǎn)接收信 息,數(shù)據(jù)發(fā)送器2012用于向外部網(wǎng)絡(luò)或者信源節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,數(shù)據(jù)融合單元2013用于識別 可W融合的數(shù)據(jù)版本,并完成數(shù)據(jù)的融合,第二網(wǎng)絡(luò)處理器2014用于處理網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,并控制 數(shù)據(jù)接收器2011、數(shù)據(jù)發(fā)送器2012、數(shù)據(jù)融合單元2013、網(wǎng)絡(luò)處理單元2015和中繼路由器 2016的工作,網(wǎng)絡(luò)處理單元2015用于網(wǎng)絡(luò)的建立,包括匯聚樹的產(chǎn)生、信源節(jié)點(diǎn)的加入和離 開、父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)列表信息的維護(hù)、最短路徑或最小代價路徑的計算等,中繼路由器2016 負(fù)責(zé)建立下一跳的路由。
[0044] 物聯(lián)網(wǎng)中的每個節(jié)點(diǎn)都參與數(shù)據(jù)的匯聚傳輸,并非僅僅是信源節(jié)點(diǎn)10,每個節(jié)點(diǎn) 都運(yùn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)匯聚傳輸協(xié)議,數(shù)據(jù)匯聚傳輸?shù)陌l(fā)起既可W是信源節(jié)點(diǎn)10,也可W是匯 聚節(jié)點(diǎn)1201或匯聚節(jié)點(diǎn)Π 202或匯聚節(jié)點(diǎn)虹203,無論是哪一方發(fā)起,信源節(jié)點(diǎn)10、匯聚節(jié)點(diǎn) 1201、匯聚節(jié)點(diǎn)Π 202或匯聚節(jié)點(diǎn)虹203都首先要通過單播通信交換一些必要的參數(shù),然后 信源節(jié)點(diǎn)10運(yùn)行加入算法程序加入到匯聚樹20中,并開始數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)通過最小匯聚樹 進(jìn)行傳輸匯總所花費(fèi)的代價最小,傳輸代價是單位數(shù)據(jù)傳輸代價和傳輸數(shù)據(jù)量的乘積,匯 聚樹滿足每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理能力約束。
[0045] 匯聚樹的構(gòu)造是需要滿足每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理能力約束的,即每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由于處 理能力有限,只能匯聚處理有限的幾路數(shù)據(jù),而不是任意多。該問題可抽象為如下的圖論問 題。用圖G=(V,E)表示物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),其中,V表示物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的集合,E 表示物聯(lián)網(wǎng)所有邏輯鏈路的集合。信息源節(jié)點(diǎn)集合5 C K的節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集其所屬客戶機(jī)所 采集的信息,進(jìn)行初步處理后周期性地通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)向匯聚節(jié)點(diǎn)tev發(fā)送。
[0046] 設(shè)邊e(u,v)eE的起點(diǎn)為U,終點(diǎn)為V,其權(quán)w(e)定義為U向V傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量w(u),即W (e)=w(u)。每條邊的單位數(shù)據(jù)傳輸代價記為c(e),則邊e(u,v)eE上的傳輸費(fèi)用t(e)=w (e)X c(e)。
[0047] 設(shè)多路數(shù)據(jù)匯聚后的數(shù)據(jù)流率系數(shù)pe(〇,l)定義為匯聚后的數(shù)據(jù)流量與匯聚前 數(shù)據(jù)流量比值的平均值,貝U
[004引
[0049] 其中,Ei(u)表示W(wǎng)u為終點(diǎn)的邊的集合,郵〇表示節(jié)點(diǎn)U自己所屬客戶采集的數(shù)據(jù) 量。
[0050] 物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸匯聚路由問題就是求圖G的一棵子樹T=(y/,E/ ),滿足ter, 沒仁F'eF,使
最小,且滿足:
[005?]
' P(u)為節(jié)點(diǎn)U的最大數(shù)據(jù)處理能力。
[0052]綜上,物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸匯聚路由問題可W形式化描述為W下多約束的優(yōu)化問 題:
[0057]其中,目標(biāo)函數(shù)是數(shù)據(jù)通過匯聚樹進(jìn)行傳輸所花費(fèi)的代價最小;上述第一個約束 條件表示匯聚節(jié)點(diǎn)U的數(shù)據(jù)處理能力約束;第二個約束條件表示匯聚節(jié)點(diǎn)U的上下游數(shù)據(jù)流 量的關(guān)系,P為數(shù)據(jù)流量變化系數(shù)。
[0058] 對圖G中的匯聚節(jié)點(diǎn)t和信源節(jié)點(diǎn)集合S,按照如下步驟可求得信源節(jié)點(diǎn)集S到匯聚 節(jié)點(diǎn)t的最小匯聚樹。
[0059] ①求出節(jié)點(diǎn)集合中各節(jié)點(diǎn)兩兩之間的最短路徑;
[0060] ②將求得的各最短路徑上的節(jié)點(diǎn)和邊合并成圖G的一個子圖護(hù);
[0061 ] ③求護(hù)的最小支撐樹Τ,Τ即為所求最小匯聚樹。
[0062] 計算信源節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑的步驟如下:
[0063] 步驟一:給起始節(jié)點(diǎn)S標(biāo)號(0,0),并令To={s},標(biāo)號中的第二個數(shù)值表示從起始 節(jié)點(diǎn)S到該節(jié)點(diǎn)的最小傳輸代價P(s)=0,尋找從節(jié)點(diǎn)S發(fā)出的所有路徑上的下一個節(jié)點(diǎn),求 出節(jié)點(diǎn)巧岐些節(jié)點(diǎn)的傳輸代價與?(3)之和的最小值:/"/^/"川+ 11'、,^1,其中,巧從節(jié)點(diǎn)3出 發(fā)的所有路徑上的任意一個節(jié)點(diǎn),Wsj表示節(jié)點(diǎn)S到節(jié)點(diǎn)j路徑的傳輸代價;對最小值所對應(yīng) 的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)號為T1。
[0064] 匯聚節(jié)點(diǎn)首先給一個新的節(jié)點(diǎn)U進(jìn)行標(biāo)號,標(biāo)號分為兩部分,其中標(biāo)號中的第二個 數(shù)值表示從起始節(jié)點(diǎn)S到該節(jié)點(diǎn)的最小傳輸代價P,第一個數(shù)值表示從起始節(jié)點(diǎn)到該節(jié)點(diǎn)的 最小傳輸代價路線上的前一個節(jié)點(diǎn)。用Mui)表示從節(jié)點(diǎn)S到U的最小傳輸代價路線上的前 一個節(jié)點(diǎn)的下標(biāo)。用Ti表示進(jìn)行到第i步時,已經(jīng)被標(biāo)號的節(jié)點(diǎn)的集合。
[0065] 步驟二:探尋從已標(biāo)號的節(jié)點(diǎn)出發(fā)、終點(diǎn)為未標(biāo)號節(jié)點(diǎn)的路徑,求出已標(biāo)號節(jié)點(diǎn)的 P值與相應(yīng)路徑的傳輸代價之和,對其中最小值所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)號為T2。
[0066] 步驟Ξ:直到找不到從已標(biāo)號節(jié)點(diǎn)出發(fā)、終點(diǎn)為未標(biāo)號節(jié)點(diǎn)的路徑時,得到從起始 節(jié)點(diǎn)S到各個節(jié)點(diǎn)的最短距離。
[0067] 物聯(lián)網(wǎng)中的每個節(jié)點(diǎn)都可W參與數(shù)據(jù)的匯聚傳輸,并非僅僅是信源節(jié)點(diǎn),因此每 個節(jié)點(diǎn)都應(yīng)運(yùn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)匯聚傳輸協(xié)議。數(shù)據(jù)匯聚傳輸?shù)陌l(fā)起既可W是信源節(jié)點(diǎn),也可 W是匯聚節(jié)點(diǎn),無論是哪一方發(fā)起,信源節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)都首先要通過單播通信交換一些 必要的參數(shù),然后信源節(jié)點(diǎn)運(yùn)行加入算法程序加入到匯聚樹中,并開始數(shù)據(jù)傳輸。匯聚樹中 的匯聚節(jié)點(diǎn)均需要維護(hù)本地匯聚路由結(jié)構(gòu)信息,本地匯聚路由結(jié)構(gòu)信息主要包括:
[0068] 匯聚應(yīng)用標(biāo)識(APID),用于標(biāo)明本節(jié)點(diǎn)參與了哪種匯聚應(yīng)用的匯聚傳輸工作,可 由數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)的地址及應(yīng)用程序的傳輸層端口組成;
[0069] 父節(jié)點(diǎn)相關(guān)信息,主要包括父節(jié)點(diǎn)的地址信息,用于指明在匯聚樹中沿數(shù)據(jù)傳輸 方向的下一跳節(jié)點(diǎn),父節(jié)點(diǎn)是唯一的;
[0070] 子節(jié)點(diǎn)列表,指在匯聚樹中向自己發(fā)送數(shù)據(jù)的那些節(jié)點(diǎn),除子節(jié)點(diǎn)的地址之外,包 括子節(jié)點(diǎn)到父節(jié)點(diǎn)的邏輯鏈路的傳輸代價信息。
[0071 ]如圖5所示,信源節(jié)點(diǎn)加入?yún)R聚樹的過程步驟如下:
[0072] 步驟一:信源節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)直接通信,獲取匯聚應(yīng)用標(biāo)示、信源節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn) 的最短路徑代價?胃息。
[0073] 步驟二:信源節(jié)點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)中廣播一個匯聚樹加入請求包,尋找距離其最近的匯 聚樹上的節(jié)點(diǎn)作為接入點(diǎn)。
[0074] 匯聚樹加入請求包包括本節(jié)點(diǎn)地址、匯聚應(yīng)用標(biāo)識(APID)、W及傳輸代價限制等 信息。傳輸代價限制主要是為了限制廣播包在物聯(lián)網(wǎng)中的傳播范圍,其初值設(shè)為該信源節(jié) 點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的最短路徑代價。
[0075] 步驟Ξ:物聯(lián)網(wǎng)中的每個節(jié)點(diǎn)收到一個匯聚樹加入請求包,節(jié)點(diǎn)檢查是重復(fù)包、傳 輸代價限制小于零或自己的數(shù)據(jù)處理能力不滿足需求,則節(jié)點(diǎn)丟棄匯聚樹加入請求包。
[0076] 步驟四:收到匯聚樹加入請求包的節(jié)點(diǎn),檢查匯聚樹加入請求包中的匯聚應(yīng)用標(biāo) 識,驗(yàn)證自己是否是該匯聚樹中的節(jié)點(diǎn),如果是,向發(fā)出此匯聚樹加入請求包的信源節(jié)點(diǎn)發(fā) 送響應(yīng)包。
[0077] 匯聚節(jié)點(diǎn)檢查包中的APID,驗(yàn)證自己是否為該匯聚樹中的一個節(jié)點(diǎn),如果不是,貝U 將傳輸代價限制減去一個值向除發(fā)送此包的其它物聯(lián)網(wǎng)中的鄰居轉(zhuǎn)發(fā)此包,減去的值的大 小為本節(jié)點(diǎn)到轉(zhuǎn)發(fā)此包給自己的上一跳節(jié)點(diǎn)的傳輸代價。
[0078] 當(dāng)節(jié)點(diǎn)處理能力受限制時,要求在節(jié)點(diǎn)查找接入點(diǎn)的過程中,樹中的節(jié)點(diǎn)在收到 接入請求后,不僅要檢查距離限制,還要檢查自己的數(shù)據(jù)處理能力W及從父節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié) 點(diǎn)沿途各節(jié)點(diǎn)的處理能力,如果各級節(jié)點(diǎn)的處理能力都滿足需求,就發(fā)送響應(yīng)包,否則不發(fā) 送并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。匯聚節(jié)點(diǎn)的處理能力應(yīng)設(shè)為無限,理論上它應(yīng)該能處理所有信源節(jié)點(diǎn)通過 匯聚樹發(fā)送給它的數(shù)據(jù)。由于匯聚節(jié)點(diǎn)的存在,并且匯聚節(jié)點(diǎn)處于傳輸代價限制范圍之內(nèi), 因此,發(fā)送請求的匯聚節(jié)點(diǎn)至少能收到一個響應(yīng)包。
[0079] 為了便于實(shí)時檢查父節(jié)點(diǎn)及W上節(jié)點(diǎn)的處理能力,每個節(jié)點(diǎn)都周期性地向其子節(jié) 點(diǎn)發(fā)送一個分支空閑處理能力標(biāo)量,每個節(jié)點(diǎn)收到該標(biāo)量后取該標(biāo)量值與自己處理能力值 的最小者作為新的處理能力,并將該值發(fā)送給所有自己的子節(jié)點(diǎn)。
[0080] 步驟五:發(fā)送請求的信源節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的響應(yīng)包,檢查自己到每個響應(yīng)節(jié)點(diǎn)的傳 輸代價,選擇代價最小的響應(yīng)節(jié)點(diǎn)作為接入點(diǎn),信源節(jié)點(diǎn)向接入點(diǎn)發(fā)送接入請求,接入點(diǎn)接 到請求后向信源節(jié)點(diǎn)發(fā)送接入確認(rèn)并將沿最短路徑的第一個節(jié)點(diǎn)記為自己的一個子節(jié)點(diǎn), 沿途的各節(jié)點(diǎn)在收到確認(rèn)后記錄其父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)的信息。
[0081] 信源節(jié)點(diǎn)的離開及匯聚樹的維護(hù)方法為:任何節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送化11〇消息確定其父 節(jié)點(diǎn)或子節(jié)點(diǎn)是否退出,如果一個節(jié)點(diǎn)是正常退出,在退出前向其父節(jié)點(diǎn)和所有子節(jié)點(diǎn)發(fā) 送退出消息,父節(jié)點(diǎn)在發(fā)現(xiàn)子節(jié)點(diǎn)退出后,將該子節(jié)點(diǎn)列表中的相應(yīng)記錄刪除;如果一個子 節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)其父節(jié)點(diǎn)離開,如果該子節(jié)點(diǎn)是一個信源節(jié)點(diǎn),則該信源節(jié)點(diǎn)重新運(yùn)行加入過程 加入?yún)R聚樹,如果該子節(jié)點(diǎn)是一個非信源節(jié)點(diǎn),則該子節(jié)點(diǎn)向其所有子節(jié)點(diǎn)發(fā)送退出消息 并退出匯聚樹。
[0082] W上所述,僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此, 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換, 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),其特征在于,包括信源節(jié)點(diǎn)(10)和 匯聚樹(20 ),所述信源節(jié)點(diǎn)(10)和匯聚樹(20)相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),其特征在于,所述 信源節(jié)點(diǎn)(10)包括數(shù)據(jù)采集單元(101)、控制器(102)、數(shù)據(jù)處理器(103)、第一網(wǎng)絡(luò)處理器 (104)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送器(105)和網(wǎng)絡(luò)接收器(106),數(shù)據(jù)采集單元(101)和數(shù)據(jù)處理器(103)相連 接,控制器(102)分別與數(shù)據(jù)處理器(103)、第一網(wǎng)絡(luò)處理器(104)相連接,第一網(wǎng)絡(luò)處理器 (104)分別與網(wǎng)絡(luò)發(fā)送器(105)、網(wǎng)絡(luò)接收器(106)相連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),其特征在于,所述 匯聚樹(20)包括至少三個具有相同結(jié)構(gòu)的匯聚節(jié)點(diǎn),匯聚樹(20)包括匯聚節(jié)點(diǎn)1(201)、匯 聚節(jié)點(diǎn)Π (202)和匯聚節(jié)點(diǎn)ΙΠ (203),匯聚節(jié)點(diǎn)ΙΠ (203)分別與匯聚節(jié)點(diǎn)I (201)和匯聚節(jié)點(diǎn) Π (202)相連接,匯聚節(jié)點(diǎn)Π (202)與匯聚節(jié)點(diǎn)I (201)相連接;所述匯聚節(jié)點(diǎn)ΙΠ (203)是匯聚 節(jié)點(diǎn)I (201)或匯聚節(jié)點(diǎn)Π (202)的父節(jié)點(diǎn),匯聚節(jié)點(diǎn)I (201)或匯聚節(jié)點(diǎn)Π (202)是匯聚節(jié)點(diǎn) ΙΠ (203)的子節(jié)點(diǎn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),其特征在于,所述 匯聚節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)接收器(2011)、數(shù)據(jù)發(fā)送器(2012)、數(shù)據(jù)融合單元(2013)、第二網(wǎng)絡(luò)處理 器(2014)、網(wǎng)絡(luò)處理單元(2015)和中繼路由器(2016),第二網(wǎng)絡(luò)處理器(2014)分別與數(shù)據(jù) 接收器(2011)、數(shù)據(jù)發(fā)送器(2012)、數(shù)據(jù)融合單元(2013)、網(wǎng)絡(luò)處理單元(2015)、中繼路由 器(2016)相連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式動態(tài)構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),其特征在于,所 述計算信源節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑的步驟如下: 步驟一:給起始節(jié)點(diǎn)s標(biāo)號(0,0),并令To= {s},標(biāo)號中的第二個數(shù)值表示從起始節(jié)點(diǎn)s 到該節(jié)點(diǎn)的最小傳輸代價P(s)=〇,尋找從節(jié)點(diǎn)s發(fā)出的所有路徑上的下一個節(jié)點(diǎn),求出節(jié) 點(diǎn)s到這些節(jié)點(diǎn)的傳輸代價與P(s)之和的最小值Η?/"{P+ },其中,j為從節(jié)點(diǎn)s出發(fā)的 所有路徑上的任意一個節(jié)點(diǎn),表示節(jié)點(diǎn)s到節(jié)點(diǎn)j路徑的傳輸代價;對最小值所對應(yīng)的節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)號為T1; 步驟二:探尋從已標(biāo)號的節(jié)點(diǎn)出發(fā)、終點(diǎn)為未標(biāo)號節(jié)點(diǎn)的路徑,求出已標(biāo)號節(jié)點(diǎn)的P值 與相應(yīng)路徑的傳輸代價之和,對其中最小值所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)號為T2; 步驟三:直到找不到從已標(biāo)號節(jié)點(diǎn)出發(fā)、終點(diǎn)為未標(biāo)號節(jié)點(diǎn)的路徑時,得到從起始節(jié)點(diǎn) s到各個節(jié)點(diǎn)的最短距離。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),其特征在于,所述 匯聚樹中的匯聚節(jié)點(diǎn)均需要維護(hù)本地匯聚路由結(jié)構(gòu)信息,本地匯聚路由結(jié)構(gòu)信息主要包 括: 匯聚應(yīng)用標(biāo)識,用于標(biāo)明本節(jié)點(diǎn)參與了哪種匯聚應(yīng)用的匯聚傳輸工作,可由數(shù)據(jù)匯聚 點(diǎn)的地址及應(yīng)用程序的傳輸層端口組成; 父節(jié)點(diǎn)相關(guān)信息,主要包括父節(jié)點(diǎn)的地址信息,用于指明在匯聚樹中沿數(shù)據(jù)傳輸方向 的下一跳節(jié)點(diǎn),父節(jié)點(diǎn)是唯一的; 子節(jié)點(diǎn)列表,指在匯聚樹中向自己發(fā)送數(shù)據(jù)的那些節(jié)點(diǎn),除子節(jié)點(diǎn)的地址之外,包括子 節(jié)點(diǎn)到父節(jié)點(diǎn)的邏輯鏈路的傳輸代價信息。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),其特征在于,所述 信源節(jié)點(diǎn)加入?yún)R聚樹的過程步驟如下: 步驟一:信源節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)直接通信,獲取匯聚應(yīng)用標(biāo)示、信源節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的最 短路徑代價信息; 步驟二:信源節(jié)點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)中廣播一個匯聚樹加入請求包,尋找距離其最近的匯聚樹 上的節(jié)點(diǎn)作為接入點(diǎn); 步驟三:物聯(lián)網(wǎng)中的每個節(jié)點(diǎn)收到一個匯聚樹加入請求包,節(jié)點(diǎn)檢查是重復(fù)包、傳輸代 價限制小于零或自己的數(shù)據(jù)處理能力不滿足需求,則節(jié)點(diǎn)丟棄匯聚樹加入請求包; 步驟四:收到匯聚樹加入請求包的節(jié)點(diǎn),檢查匯聚樹加入請求包中的匯聚應(yīng)用標(biāo)識,驗(yàn) 證自己是否是該匯聚樹中的節(jié)點(diǎn),如果是,向發(fā)出此匯聚樹加入請求包的信源節(jié)點(diǎn)發(fā)送響 應(yīng)包; 步驟五:發(fā)送請求的信源節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的響應(yīng)包,檢查自己到每個響應(yīng)節(jié)點(diǎn)的傳輸代 價,選擇代價最小的響應(yīng)節(jié)點(diǎn)作為接入點(diǎn),信源節(jié)點(diǎn)向接入點(diǎn)發(fā)送接入請求,接入點(diǎn)接到請 求后向信源節(jié)點(diǎn)發(fā)送接入確認(rèn)并將沿最短路徑的第一個節(jié)點(diǎn)記為自己的一個子節(jié)點(diǎn),沿途 的各節(jié)點(diǎn)在收到確認(rèn)后記錄其父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)的信息。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),其特征在于,所述 信源節(jié)點(diǎn)的離開及匯聚樹的維護(hù)方法為:任何節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送Hello消息確定其父節(jié)點(diǎn)或子 節(jié)點(diǎn)是否退出,如果一個節(jié)點(diǎn)是正常退出,在退出前向其父節(jié)點(diǎn)和所有子節(jié)點(diǎn)發(fā)送退出消 息,父節(jié)點(diǎn)在發(fā)現(xiàn)子節(jié)點(diǎn)退出后,將該子節(jié)點(diǎn)列表中的相應(yīng)記錄刪除;如果一個子節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn) 其父節(jié)點(diǎn)離開,如果該子節(jié)點(diǎn)是一個信源節(jié)點(diǎn),則該信源節(jié)點(diǎn)重新運(yùn)行加入過程加入?yún)R聚 樹,如果該子節(jié)點(diǎn)是一個非信源節(jié)點(diǎn),則該子節(jié)點(diǎn)向其所有子節(jié)點(diǎn)發(fā)送退出消息并退出匯 聚樹。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式動態(tài)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)最小匯聚樹的系統(tǒng),其特征在于,每個 節(jié)點(diǎn)都周期性地向其子節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個分支空閑處理能力標(biāo)量,每個節(jié)點(diǎn)收到該標(biāo)量后取該 標(biāo)量值與自己處理能力值的最小者作為新的處理能力,并將該值發(fā)送給所有自己的子節(jié) 點(diǎn)。
【文檔編號】H04L12/733GK106059861SQ201610592773
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610592773.2, CN 106059861 A, CN 106059861A, CN 201610592773, CN-A-106059861, CN106059861 A, CN106059861A, CN201610592773, CN201610592773.2
【發(fā)明人】徐其興, 陳朝陽, 詹自熬, 雷萬忠, 胡耀東, 閆絮
【申請人】河南工程學(xué)院
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