基于能力映射與任務(wù)遷移的強(qiáng)弱網(wǎng)元互連方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于能力映射與任務(wù)遷移的強(qiáng)弱網(wǎng)元互連方法，四個(gè)步驟是：弱網(wǎng)元生成并發(fā)出尋求強(qiáng)網(wǎng)元服務(wù)的第一個(gè)興趣包；強(qiáng)網(wǎng)元接收解析第一個(gè)興趣包后，生成第二個(gè)興趣包并發(fā)送之；若強(qiáng)網(wǎng)元本地模塊能夠處理，則將處理結(jié)果以第一個(gè)數(shù)據(jù)包形式返回給待定興趣表；若由外網(wǎng)網(wǎng)元處理，則在處理第二個(gè)興趣包后，將應(yīng)答它的第一個(gè)數(shù)據(jù)包返回給強(qiáng)網(wǎng)元；強(qiáng)網(wǎng)元給弱網(wǎng)元返回應(yīng)答第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包。該方法解決了弱網(wǎng)元的能力薄弱、能量受限及通信鏈路不穩(wěn)定缺陷，能夠有效支持異質(zhì)網(wǎng)元之間相互連接，以供弱網(wǎng)元在自身無(wú)法完成網(wǎng)絡(luò)任務(wù)時(shí)發(fā)起通信，請(qǐng)求強(qiáng)網(wǎng)元的存儲(chǔ)和/或計(jì)算功能，將信息的提供與獲取功能映射到強(qiáng)網(wǎng)元，即將任務(wù)遷移到強(qiáng)網(wǎng)元。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于能力映射與任務(wù)遷移的強(qiáng)弱網(wǎng)元互連方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種互聯(lián)網(wǎng)的新技術(shù)，確切地說(shuō)，涉及一種基于能力映射與任務(wù)遷移的強(qiáng)弱網(wǎng)元互連方法，屬于物聯(lián)網(wǎng)、下一代網(wǎng)絡(luò)或以信息為中心網(wǎng)絡(luò)的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]基于IP的互聯(lián)網(wǎng)依靠成熟的技術(shù)和完善的基礎(chǔ)實(shí)施，已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)初期發(fā)展的首選網(wǎng)絡(luò)互連方案。然而，由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)元具有很強(qiáng)的異質(zhì)性、應(yīng)用服務(wù)具有較高的不確定性，基于IP的物聯(lián)網(wǎng)解決方案通常采用以下兩種方式實(shí)現(xiàn):
[0003]其一，將物聯(lián)網(wǎng)的邊緣網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)獨(dú)立的自治區(qū)域，自治域內(nèi)采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，并通過(guò)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)間接地與物聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。使用這種方式無(wú)法直接訪問(wèn)到自治域內(nèi)的物體，并不是真正的互聯(lián)互通，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性等特點(diǎn)也不具有適應(yīng)性。
[0004]其二，利用IP擴(kuò)展技術(shù)或輕量級(jí)IP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)元能力弱、移動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)的支持。這種方式在可擴(kuò)展性等實(shí)際方面具有局限性。
[0005]在以信息為中心的物聯(lián)網(wǎng)中，用戶只關(guān)心信息是什么，而不關(guān)心信息來(lái)自于哪里。在命名與編址方式上，從原來(lái)的需求者和提供者雙方的兩個(gè)地址，改變?yōu)樾枨蠛吞峁┑墓餐畔?duì)象的名字。根據(jù)這個(gè)共同的名字，需求者發(fā)出“興趣”，擁有者返回“數(shù)據(jù)”。且在以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)中，人或物等網(wǎng)絡(luò)參與者不再分配固定的地址，信息需求者與提供者之間也不再維護(hù)路由。每一次通信都是一個(gè)由需求者以“興趣”發(fā)起的獨(dú)立過(guò)程。由于信息的可復(fù)制性，任何信息在網(wǎng)絡(luò)中都可以存在多個(gè)副本，存儲(chǔ)在不同的設(shè)備上，即每個(gè)需求者的“興趣”可以被多個(gè)擁有者的“數(shù)據(jù)”以最優(yōu)的方式所滿足。信息的網(wǎng)內(nèi)存儲(chǔ)，使得網(wǎng)絡(luò)不再只是為信息共享提供渠道和工具，而更是信息共享的平臺(tái)和主體。因此，不同于傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)是以地址作為互連的核心，以信息為中心的物聯(lián)網(wǎng)將信息與位置解耦，而以統(tǒng)一命名的信息本身作為互連的中心，符合物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用模式。
[0006]以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)網(wǎng)元都必須具有三個(gè)基本部分:內(nèi)容庫(kù)CS(ContentStore)、待定興趣表 PIT (Pending Interest Table)和轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù) FIB (ForwardingInformation Base)。每一次通信都是由需求網(wǎng)元以發(fā)送“興趣”發(fā)起的?！芭d趣”攜帶著所需求的信息名字。當(dāng)某個(gè)網(wǎng)元收到“興趣”時(shí)，就查詢自己的內(nèi)容庫(kù)CS，檢查是否有對(duì)應(yīng)的信息。若沒(méi)有所需要的信息，網(wǎng)元將該“興趣”及其被接收到的接口記錄在待定興趣表PIT中。然后，根據(jù)所需信息的名字查詢轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)FIB，并將該“興趣”轉(zhuǎn)發(fā)出去。當(dāng)某個(gè)擁有該信息的網(wǎng)元接收到該“興趣”時(shí)，就查詢自己的CS，并將查詢到的信息以“數(shù)據(jù)”從接受到“興趣”的接口傳回。該“數(shù)據(jù)”包括信息的名字和信息的內(nèi)容。當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)了“興趣”的網(wǎng)元接收到傳回的“數(shù)據(jù)”時(shí)，就用“數(shù)據(jù)”所攜帶的名字查詢自己的PIT，并從對(duì)應(yīng)的接口繼續(xù)回傳。然后，該網(wǎng)元?jiǎng)h除PIT中的相應(yīng)條目，并可將“數(shù)據(jù)”所攜帶的內(nèi)容存儲(chǔ)在自己的內(nèi)容庫(kù)CS中。
[0007]當(dāng)前，以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究大多集中在核心網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和相關(guān)問(wèn)題上，對(duì)于未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)中將存在的大量的邊緣網(wǎng)絡(luò)和弱網(wǎng)元關(guān)注得并不多。以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)互連，要求相關(guān)網(wǎng)元具有存儲(chǔ)、檢索、計(jì)算和轉(zhuǎn)發(fā)的功能。因此，相關(guān)研究中的網(wǎng)元通常被假設(shè)為具有龐大的存儲(chǔ)空間、強(qiáng)大的計(jì)算能力和相對(duì)穩(wěn)定的通信性能。
[0008]然而，在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)中，將有大量的資源受限的網(wǎng)元分布于邊緣網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)元通常是與人們的日常生活或休閑活動(dòng)息息相關(guān)。由于現(xiàn)實(shí)物體的外型尺寸、能耗等局限性，邊緣網(wǎng)絡(luò)中的很多網(wǎng)元都表現(xiàn)出其在包括存儲(chǔ)、計(jì)算和通信功能等多種資源上的局限性。因此，可以根據(jù)網(wǎng)元自身能力與其功能角色之間的匹配關(guān)系，將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)元區(qū)分為強(qiáng)網(wǎng)元和弱網(wǎng)元。其中，強(qiáng)網(wǎng)元是指自身能力足以完成與其功能角色相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)元。弱網(wǎng)元是指自身能力弱于其功能角色要求、需要借助其它網(wǎng)元完成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的網(wǎng)元。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)元的典型能力包括其能量、存儲(chǔ)、計(jì)算和通信等。這些資源受限的弱網(wǎng)元在性能上與強(qiáng)網(wǎng)元具有很大的差距，這就使得現(xiàn)有以內(nèi)容為中心的基本模型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)waix并不適合直接用于物聯(lián)網(wǎng)的邊緣網(wǎng)絡(luò)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于能力映射與任務(wù)遷移的強(qiáng)弱網(wǎng)元互連方法，本發(fā)明是一種針對(duì)強(qiáng)弱網(wǎng)元共存環(huán)境的、以信息為中心的實(shí)現(xiàn)兩種網(wǎng)元互連的方法。該方法與現(xiàn)有的以信息為中心的基本互連方法相比較，具有四個(gè)特點(diǎn):包括信息存儲(chǔ)在核心網(wǎng)絡(luò)中、網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)由資源受限的弱網(wǎng)元發(fā)起、資源受限的弱網(wǎng)元的網(wǎng)絡(luò)參與依賴于強(qiáng)網(wǎng)元，以及弱網(wǎng)元的通信過(guò)程通過(guò)兩個(gè)“興趣-數(shù)據(jù)”對(duì)以嵌套的形式實(shí)現(xiàn)。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于能力映射與任務(wù)遷移的強(qiáng)弱網(wǎng)元互連方法，其特征在于:所述方法用于解決弱網(wǎng)元的計(jì)算和存儲(chǔ)能力薄弱、能量受限及其通信鏈路不穩(wěn)定的缺陷，有效支持異質(zhì)網(wǎng)元之間相互連接，以供弱網(wǎng)元在其自身無(wú)法完成網(wǎng)絡(luò)任務(wù)時(shí)發(fā)起通信，并請(qǐng)求強(qiáng)網(wǎng)元的存儲(chǔ)和/或計(jì)算功能，從而將信息的提供與獲取功能映射到強(qiáng)網(wǎng)元，即將任務(wù)遷移到強(qiáng)網(wǎng)元；該方法包括下列操作步驟:
[0011](I)弱網(wǎng)元生成并發(fā)出尋求強(qiáng)網(wǎng)元服務(wù)的第一個(gè)興趣包:所述第一個(gè)興趣包是以強(qiáng)網(wǎng)元能夠針對(duì)弱網(wǎng)元提供的、包括存儲(chǔ)和/或計(jì)算的各種服務(wù)作為標(biāo)識(shí)，并攜帶有上述服務(wù)內(nèi)容標(biāo)識(shí)的附加信息；
[0012](2)強(qiáng)網(wǎng)元接收與解析第一個(gè)興趣包后，重新生成第二個(gè)興趣包并發(fā)送之:強(qiáng)網(wǎng)元接收到第一個(gè)興趣包后，先將其傳送給本地提供該興趣服務(wù)的應(yīng)用單元，該應(yīng)用單元解析興趣包，獲得攜帶于附加信息中的服務(wù)內(nèi)容標(biāo)識(shí)后，生成另一個(gè)以需求服務(wù)內(nèi)容為標(biāo)識(shí)的第二個(gè)興趣包，并記錄于待定興趣表(Pending Interest Table)中；然后,根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)將第二個(gè)興趣包對(duì)內(nèi)發(fā)送給本地的存儲(chǔ)和/或計(jì)算模塊執(zhí)行相應(yīng)處理，或?qū)ν獍l(fā)送給骨干網(wǎng)絡(luò)或邊緣網(wǎng)絡(luò)；
[0013](3)若強(qiáng)網(wǎng)元的本地功能模塊能夠執(zhí)行相應(yīng)處理，則其接收到第二個(gè)興趣包后，將處理結(jié)果以第一個(gè)數(shù)據(jù)包的形式返回給待定興趣表；
[0014]若由外部的骨干網(wǎng)或邊緣網(wǎng)的、擁有或能夠生成滿足其興趣服務(wù)的信息的網(wǎng)元執(zhí)行相應(yīng)處理，則該網(wǎng)元接收到第二個(gè)興趣包并執(zhí)行處理后，將應(yīng)答第二個(gè)興趣包的第一個(gè)數(shù)據(jù)包返回給強(qiáng)網(wǎng)元；
[0015]該步驟(3)的第一個(gè)數(shù)據(jù)包與步驟(2)中的第二個(gè)興趣包的交互構(gòu)成一組描述該興趣的響應(yīng)及請(qǐng)求的完整通信過(guò)程；
[0016](4)強(qiáng)網(wǎng)元給弱網(wǎng)元返回應(yīng)答第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包:強(qiáng)網(wǎng)元接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)包后，其應(yīng)用單元將其轉(zhuǎn)換為應(yīng)答弱網(wǎng)元第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包，并將其沿著原路返回給弱網(wǎng)元。
[0017]本發(fā)明方法的創(chuàng)新優(yōu)點(diǎn)是:現(xiàn)有的以信息為中心的互連方法，都是面向具有強(qiáng)大存儲(chǔ)和計(jì)算能力的強(qiáng)網(wǎng)元，這些互連方法并不適用于物聯(lián)網(wǎng)中普遍存在的弱網(wǎng)元。本發(fā)明是首次針對(duì)弱網(wǎng)元的計(jì)算和存儲(chǔ)能力薄弱、能量受限及其通信鏈路不穩(wěn)定等缺陷，提出基于能力映射與任務(wù)遷移的互連方法，該互連方法可以有效地支持異質(zhì)網(wǎng)元間的相互連接互連，以供弱網(wǎng)元在其自身無(wú)法完成網(wǎng)絡(luò)任務(wù)時(shí)發(fā)起通信，并請(qǐng)求強(qiáng)網(wǎng)元的存儲(chǔ)、計(jì)算或檢索功能，從而將信息的提供與獲取功能映射到強(qiáng)網(wǎng)元，即將任務(wù)遷移到強(qiáng)網(wǎng)元。因此本發(fā)明特別適用于強(qiáng)弱網(wǎng)元共存的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，具有很好的推廣應(yīng)用前景。
[0018]本發(fā)明方法與強(qiáng)網(wǎng)元與強(qiáng)網(wǎng)元之間的傳統(tǒng)互連方法相比較，具有以下特點(diǎn):
[0019]弱網(wǎng)元興趣的滿足依賴于強(qiáng)網(wǎng)元:當(dāng)弱網(wǎng)元自身無(wú)法完成網(wǎng)絡(luò)任務(wù)時(shí)，可以利用本發(fā)明方法發(fā)起通信，并請(qǐng)求強(qiáng)網(wǎng)元的計(jì)算和/或存儲(chǔ)能力，將信息的提供與獲取能力或任務(wù)映射與遷移到強(qiáng)網(wǎng)元。
[0020]互連過(guò)程由弱網(wǎng)元發(fā)起:在以信息為中心的互連方法中，互連過(guò)程通常都是由信息的需求者發(fā)起的。然而，在本發(fā)明方法中，互連過(guò)程均是由弱網(wǎng)元發(fā)起，無(wú)論弱網(wǎng)元是作為數(shù)據(jù)的生成者還是服務(wù)的使用者。
[0021]互連過(guò)程通過(guò)兩個(gè)興趣的表達(dá)與滿足的過(guò)程、且以嵌套形式實(shí)現(xiàn):步驟I中的第一個(gè)興趣包與步驟4中的第二個(gè)數(shù)據(jù)包，步驟2中的第二個(gè)興趣包與步驟3中的第一個(gè)數(shù)據(jù)包分別構(gòu)成一個(gè)完整的興趣表達(dá)與滿足過(guò)程。由于該方法的嵌套形式，前者的興趣包的生存時(shí)限要長(zhǎng)于后者的興趣包的生存時(shí)限。生存時(shí)限在興趣包中標(biāo)記，并在待定興趣表中記錄。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是基于能力映射與任務(wù)遷移的弱網(wǎng)元與強(qiáng)網(wǎng)元互連過(guò)程圖。
[0023]圖2是本發(fā)明基于能力映射與任務(wù)遷移的強(qiáng)弱網(wǎng)元互連方法操作步驟流程圖。
[0024]圖3是本發(fā)明弱網(wǎng)元作為信息的生產(chǎn)者和提供者時(shí)的互連過(guò)程示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明弱網(wǎng)元作為信息的需求者和消費(fèi)者時(shí)的互連過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0027]眾所周知，物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)資源和能力相對(duì)受限，因此物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)元要從本地的邊緣網(wǎng)絡(luò)獲得信息的滿足是相對(duì)困難的。通常的解決方法是向最近的強(qiáng)網(wǎng)元尋求幫助。強(qiáng)網(wǎng)元之間的互連模型中，網(wǎng)元對(duì)興趣的表達(dá)是直接針對(duì)信息本身的。但是，本發(fā)明互連方法的第一步就不同于現(xiàn)有技術(shù):由邊緣網(wǎng)絡(luò)的弱網(wǎng)元表達(dá)和生成尋求強(qiáng)網(wǎng)元提供服務(wù)的興趣包并將其發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)。
[0028]參見(jiàn)圖1和圖2，具體介紹本發(fā)明基于能力映射與任務(wù)遷移的強(qiáng)弱網(wǎng)元互連方法的具體操步驟:
[0029]步驟1，弱網(wǎng)元生成并發(fā)出尋求強(qiáng)網(wǎng)元服務(wù)的第一個(gè)興趣包:所述第一個(gè)興趣包是以強(qiáng)網(wǎng)元能夠針對(duì)弱網(wǎng)元提供的、包括存儲(chǔ)和/或計(jì)算的各種服務(wù)作為標(biāo)識(shí)，并攜帶有上述服務(wù)內(nèi)容標(biāo)識(shí)的附加信息(該過(guò)程如圖1中的①所示)。
[0030]步驟2，強(qiáng)網(wǎng)元接收與解析第一個(gè)興趣包后，重新生成第二個(gè)興趣包并發(fā)送之:強(qiáng)網(wǎng)元接收到第一個(gè)興趣包后，先將其傳送給本地提供該興趣服務(wù)的應(yīng)用單元，該應(yīng)用單元解析興趣包，獲得攜帶于附加信息中的服務(wù)內(nèi)容標(biāo)識(shí)后，生成另一個(gè)以需求服務(wù)內(nèi)容為標(biāo)識(shí)的第二個(gè)興趣包，并記錄于待定興趣表中；然后，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)將第二個(gè)興趣包對(duì)內(nèi)發(fā)送給本地的存儲(chǔ)和/或計(jì)算模塊執(zhí)行相應(yīng)處理，或?qū)ν獍l(fā)送給骨干網(wǎng)絡(luò)或邊緣網(wǎng)絡(luò)(該過(guò)程如圖1中②所示)。
[0031]該步驟2中，強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元并不知道是哪個(gè)網(wǎng)元尋求存儲(chǔ)服務(wù)，故第二個(gè)興趣包的傳送路徑是通過(guò)第一個(gè)興趣包中的發(fā)送對(duì)象偏好來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0032]步驟3，若強(qiáng)網(wǎng)元的本地功能模塊能夠執(zhí)行相應(yīng)處理，則其接收到第二個(gè)興趣包后，將處理結(jié)果以第一個(gè)數(shù)據(jù)包的形式返回給待定興趣表；
[0033]若由外部的骨干網(wǎng)或邊緣網(wǎng)的、擁有或能夠生成滿足其興趣服務(wù)的信息的網(wǎng)元執(zhí)行相應(yīng)處理，則該網(wǎng)元接收到第二個(gè)興趣包并執(zhí)行處理后，將應(yīng)答第二個(gè)興趣包的第一個(gè)數(shù)據(jù)包返回給強(qiáng)網(wǎng)元。
[0034]該步驟3的第一個(gè)數(shù)據(jù)包與步驟2中的第二個(gè)興趣包是一對(duì)完整的興趣表達(dá)與滿足的交互，并構(gòu)成一組描述該興趣的響應(yīng)及請(qǐng)求的完整通信過(guò)程。其中，第一個(gè)數(shù)據(jù)包將沿著第二個(gè)興趣包的來(lái)路返回(如圖1中③所示)。
[0035]步驟4，強(qiáng)網(wǎng)元給弱網(wǎng)元返回應(yīng)答第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包:強(qiáng)網(wǎng)元接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)包后，其應(yīng)用單元將其轉(zhuǎn)換為應(yīng)答弱網(wǎng)元第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包，并將其沿著原路返回給弱網(wǎng)元(該過(guò)程如圖1中④所示)。
[0036]實(shí)際上，本發(fā)明方法具有兩種不同的應(yīng)用場(chǎng)合或場(chǎng)景，下面分別說(shuō)明之:
[0037]第一種應(yīng)用場(chǎng)景是在弱網(wǎng)元作為信息的生產(chǎn)者和提供者時(shí)，此時(shí)本發(fā)明方法的上述操作步驟的具體內(nèi)容如下(參見(jiàn)圖3所示):
[0038]步驟1A，弱存儲(chǔ)網(wǎng)元首先以尋求存儲(chǔ)服務(wù)作為標(biāo)識(shí)生成第一個(gè)興趣包，并將欲存儲(chǔ)的內(nèi)容標(biāo)識(shí)記錄于第一個(gè)興趣包的附加信息中。強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元接收到第一個(gè)興趣包后，將該請(qǐng)求存儲(chǔ)服務(wù)的需求發(fā)布于設(shè)定范圍的網(wǎng)絡(luò)中，以使該第一個(gè)興趣包被最優(yōu)可達(dá)的強(qiáng)網(wǎng)元所接收。
[0039]步驟2A，某個(gè)提供存儲(chǔ)服務(wù)的強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元接收到步驟IA中的第一個(gè)興趣包后，將其中的興趣記錄于自己的待定興趣表中，并根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)將第一個(gè)興趣包傳送給本地的存儲(chǔ)應(yīng)用單元。存儲(chǔ)應(yīng)用單元解析第一個(gè)興趣包，并提取出欲存儲(chǔ)的信息標(biāo)識(shí)后，生成另一個(gè)以尋求存儲(chǔ)信息為標(biāo)識(shí)的第二個(gè)興趣包。然后，強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元沿著第一個(gè)興趣包的傳輸線路將第二個(gè)興趣包返回給弱存儲(chǔ)網(wǎng)元。因該過(guò)程中，強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元并不知道是哪個(gè)網(wǎng)元尋求存儲(chǔ)服務(wù)，所以，第二個(gè)興趣包的傳輸路徑是通過(guò)第一個(gè)興趣包中的表達(dá)對(duì)象偏好來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0040]步驟3A，當(dāng)弱存儲(chǔ)能力網(wǎng)元接收到強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元返回的第二個(gè)興趣包后，將存儲(chǔ)信息以第一個(gè)數(shù)據(jù)包的形式沿著原路徑發(fā)送給強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元。[0041]步驟4A，強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元接收到應(yīng)答第二個(gè)興趣包的第一個(gè)數(shù)據(jù)包后，先由其本地的存儲(chǔ)應(yīng)用單元存儲(chǔ)第一個(gè)數(shù)據(jù)包中的感知數(shù)據(jù)；若該感知數(shù)據(jù)有發(fā)布需求，則該強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元將其標(biāo)識(shí)或前綴發(fā)布于設(shè)定范圍的網(wǎng)絡(luò)中，以供需要該數(shù)據(jù)的網(wǎng)元接收或處理之。然后，存儲(chǔ)應(yīng)用單元生成應(yīng)答第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包，并將第一個(gè)興趣包中的興趣從待定興趣表中移除后，將該第二個(gè)數(shù)據(jù)包返回給弱存儲(chǔ)網(wǎng)元。弱存儲(chǔ)網(wǎng)元接收到第二個(gè)數(shù)據(jù)包后，丟棄感知數(shù)據(jù)，以節(jié)省存儲(chǔ)資源；
[0042]第二種應(yīng)用場(chǎng)景是在弱網(wǎng)元作為信息的需求者和消費(fèi)者時(shí)，此時(shí)本發(fā)明方法的上述操作步驟的具體內(nèi)容如下:
[0043]步驟1B，因位于骨干網(wǎng)絡(luò)中的強(qiáng)網(wǎng)元可以更高效地獲得興趣的滿足，它們?cè)跐M足自身興趣的同時(shí)，也可以通過(guò)提供表達(dá)服務(wù)幫助其它網(wǎng)元實(shí)現(xiàn)興趣的滿足。位于邊緣網(wǎng)絡(luò)的弱計(jì)算能力網(wǎng)元需求計(jì)算服務(wù)時(shí)，就以尋求計(jì)算服務(wù)的興趣為標(biāo)識(shí)生成第一個(gè)興趣包，并將該計(jì)算服務(wù)及其所需的輸入數(shù)據(jù)記錄于第一個(gè)興趣包的附加信息中，然后將其發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中。
[0044]步驟2B，在弱網(wǎng)元作為信息的需求者和消費(fèi)者時(shí):某個(gè)提供計(jì)算服務(wù)的強(qiáng)計(jì)算網(wǎng)元收到步驟2A中的第一個(gè)興趣包后，將其中的興趣記錄在自己的待定興趣表中，并根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)將第一個(gè)興趣包傳送給本地的計(jì)算應(yīng)用單元；計(jì)算應(yīng)用單元解析第一個(gè)興趣包，并從附加信息中提取出計(jì)算服務(wù)標(biāo)識(shí)及其所需的輸入數(shù)據(jù)后，生成另一個(gè)以計(jì)算服務(wù)內(nèi)容為標(biāo)識(shí)的第二個(gè)興趣包；然后，強(qiáng)計(jì)算網(wǎng)元將第二個(gè)興趣包對(duì)內(nèi)發(fā)送給本地計(jì)算單元執(zhí)行相應(yīng)處理，或?qū)ν獍l(fā)送給骨干網(wǎng)絡(luò)或邊緣網(wǎng)絡(luò)。
[0045]步驟3B，若本地提供該興趣服務(wù)的相應(yīng)部件能夠滿足弱網(wǎng)元的計(jì)算需求，則將該計(jì)算結(jié)果以第一個(gè)數(shù)據(jù)包的形式對(duì)內(nèi)返回給強(qiáng)網(wǎng)元的計(jì)算應(yīng)用單元；若本地相應(yīng)部件不能滿足弱網(wǎng)元的計(jì)算需求，則外部骨干網(wǎng)絡(luò)或邊緣網(wǎng)絡(luò)中完成服務(wù)需求的網(wǎng)元將包含計(jì)算結(jié)果的第一個(gè)數(shù)據(jù)包返回給該強(qiáng)網(wǎng)元，完成互連過(guò)程。
[0046]步驟4B，強(qiáng)計(jì)算網(wǎng)元根據(jù)步驟3B獲得的計(jì)算結(jié)果生成應(yīng)答第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包，并將第二個(gè)數(shù)據(jù)包返回給需求計(jì)算服務(wù)的弱計(jì)算網(wǎng)元后，從自身的待定興趣表中移除該興趣。
[0047]綜上所述，本發(fā)明方法適用于強(qiáng)弱網(wǎng)元共存的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，其中兩個(gè)網(wǎng)元的互連過(guò)程是通過(guò)兩個(gè)興趣包和兩個(gè)數(shù)據(jù)包的發(fā)送與響應(yīng)的嵌套方式通信過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。也就是，步驟I中的第一個(gè)興趣包與步驟4中的第二個(gè)數(shù)據(jù)包、步驟2中的第二個(gè)興趣包與步驟3中的第一個(gè)數(shù)據(jù)包分別構(gòu)成一個(gè)完整的興趣信息的發(fā)送與響應(yīng)。
[0048]另外，本發(fā)明方法的嵌套通信過(guò)程中，要求前者發(fā)送的興趣包生存時(shí)限必須大于后者數(shù)據(jù)包的生存時(shí)限，且該生存時(shí)限都要在各自興趣包或數(shù)據(jù)包中標(biāo)記，并記錄于待定興趣表中。
[0049]本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了仿真實(shí)施試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是成功的，實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的。
【權(quán)利要求】
1.一種基于能力映射與任務(wù)遷移的強(qiáng)弱網(wǎng)元互連方法，其特征在于:所述方法用于解決弱網(wǎng)元的計(jì)算和存儲(chǔ)能力薄弱、能量受限及其通信鏈路不穩(wěn)定的缺陷，有效支持異質(zhì)網(wǎng)元之間相互連接，以供弱網(wǎng)元在其自身無(wú)法完成網(wǎng)絡(luò)任務(wù)時(shí)發(fā)起通信，并請(qǐng)求強(qiáng)網(wǎng)元的存儲(chǔ)和/或計(jì)算功能，從而將信息的提供與獲取功能映射到強(qiáng)網(wǎng)元，即將任務(wù)遷移到強(qiáng)網(wǎng)元；該方法包括下列操作步驟: (1)弱網(wǎng)元生成并發(fā)出尋求強(qiáng)網(wǎng)元服務(wù)的第一個(gè)興趣包:所述第一個(gè)興趣包是以強(qiáng)網(wǎng)元能夠針對(duì)弱網(wǎng)元提供的、包括存儲(chǔ)和/或計(jì)算的各種服務(wù)作為標(biāo)識(shí)，并攜帶有上述服務(wù)內(nèi)容標(biāo)識(shí)的附加信息； (2)強(qiáng)網(wǎng)元接收與解析第一個(gè)興趣包后，重新生成第二個(gè)興趣包并發(fā)送之:強(qiáng)網(wǎng)元接收到第一個(gè)興趣包后，先將其傳送給本地提供該興趣服務(wù)的應(yīng)用單元，該應(yīng)用單元解析興趣包，獲得攜帶于附加信息中的服務(wù)內(nèi)容標(biāo)識(shí)后，生成另一個(gè)以需求服務(wù)內(nèi)容為標(biāo)識(shí)的第二個(gè)興趣包，并記錄于待定興趣表中；然后，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)將第二個(gè)興趣包對(duì)內(nèi)發(fā)送給本地的存儲(chǔ)和/或計(jì)算模塊執(zhí)行相應(yīng)處理，或?qū)ν獍l(fā)送給骨干網(wǎng)絡(luò)或邊緣網(wǎng)絡(luò)； (3)若強(qiáng)網(wǎng)元的本地功能模塊能夠執(zhí)行相應(yīng)處理，則其接收到第二個(gè)興趣包后，將處理結(jié)果以第一個(gè)數(shù)據(jù)包的形式返回給待定興趣表； 若由外部的骨干網(wǎng)或邊緣網(wǎng)的、擁有或能夠生成滿足其興趣服務(wù)的信息的網(wǎng)元執(zhí)行相應(yīng)處理，則該網(wǎng)元接收到第二個(gè)興趣包并執(zhí)行處理后，將應(yīng)答第二個(gè)興趣包的第一個(gè)數(shù)據(jù)包返回給強(qiáng)網(wǎng)元； 該步驟(3)的第一個(gè)數(shù)據(jù)包與步驟(2)中的第二個(gè)興趣包的交互構(gòu)成一組描述該興趣的響應(yīng)及請(qǐng)求的完整通信過(guò)程； (4)強(qiáng)網(wǎng)元給弱網(wǎng)元返回應(yīng)答第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包:強(qiáng)網(wǎng)元接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)包后，其應(yīng)用單元將其轉(zhuǎn)換為應(yīng)答弱網(wǎng)元第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包，并將其沿著原路返回給弱網(wǎng)元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)包括下述兩種不同情況下的操作內(nèi)容: (11)在弱網(wǎng)元作為信息的生產(chǎn)者和提供者時(shí):弱存儲(chǔ)網(wǎng)元首先以尋求存儲(chǔ)服務(wù)作為標(biāo)識(shí)生成第一個(gè)興趣包，并將欲存儲(chǔ)的內(nèi)容標(biāo)識(shí)記錄于第一個(gè)興趣包的附加信息中；強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元接收到第一個(gè)興趣包后，將該請(qǐng)求存儲(chǔ)服務(wù)的需求發(fā)布于設(shè)定范圍的網(wǎng)絡(luò)中，以使該第一個(gè)興趣包被最優(yōu)可達(dá)的強(qiáng)網(wǎng)元所接收； (12)在弱網(wǎng)元作為信息的需求者和消費(fèi)者時(shí):位于邊緣網(wǎng)絡(luò)的弱計(jì)算能力網(wǎng)元需求計(jì)算服務(wù)時(shí)，就以尋求計(jì)算服務(wù)的興趣為標(biāo)識(shí)生成第一個(gè)興趣包，并將該計(jì)算服務(wù)及其所需的輸入數(shù)據(jù)記錄于第一個(gè)興趣包的附加信息中，然后將其發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)包括下述兩種不同情況下的操作內(nèi)容: (21)在弱網(wǎng)元作為信息的生產(chǎn)者和提供者時(shí):某個(gè)提供存儲(chǔ)服務(wù)的強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元接收到步驟(11)中的第一個(gè)興趣包后，將其中的興趣記錄于自己的待定興趣表中，并根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)將第一個(gè)興趣包傳送給本地的存儲(chǔ)應(yīng)用單元；存儲(chǔ)應(yīng)用單元解析第一個(gè)興趣包，并提取出欲存儲(chǔ)的信息標(biāo)識(shí)后，生成另一個(gè)以尋求存儲(chǔ)信息為標(biāo)識(shí)的第二個(gè)興趣包，然后，該強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元沿著第一個(gè)興趣包的傳輸線路將第二個(gè)興趣包返回給弱存儲(chǔ)網(wǎng)元；(22)在弱網(wǎng)元作為信息的需求者和消費(fèi)者時(shí):某個(gè)提供計(jì)算服務(wù)的強(qiáng)計(jì)算網(wǎng)元接收到步驟(12)中的第一個(gè)興趣包后，將其中的興趣記錄在自己的待定興趣表中，并根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)將第一個(gè)興趣包傳送給本地的計(jì)算單元；該計(jì)算單元解析第一個(gè)興趣包，并從附加信息中提取出計(jì)算服務(wù)標(biāo)識(shí)及其所需的輸入數(shù)據(jù)后，生成另一個(gè)以計(jì)算服務(wù)內(nèi)容為標(biāo)識(shí)的第二個(gè)興趣包；然后，強(qiáng)計(jì)算網(wǎng)元將第二個(gè)興趣包對(duì)內(nèi)發(fā)送給本地計(jì)算單元執(zhí)行相應(yīng)處理，或?qū)ν獍l(fā)送給骨干網(wǎng)絡(luò)或邊緣網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元并不知道是哪個(gè)網(wǎng)元尋求存儲(chǔ)服務(wù)，故第二個(gè)興趣包的傳送路徑是通過(guò)第一個(gè)興趣包中的發(fā)送對(duì)象偏好來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)包括下述兩種不同情況下的操作內(nèi)容: (31)在弱網(wǎng)元作為信息的生產(chǎn)者和提供者時(shí):當(dāng)弱存儲(chǔ)能力網(wǎng)元接收到強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元返回的第二個(gè)興趣包后，將存儲(chǔ)信息以第一個(gè)數(shù)據(jù)包的形式沿著原路徑發(fā)送給強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元; (32)在弱網(wǎng)元作為信息的需求者和消費(fèi)者時(shí):若本地提供該興趣服務(wù)的相應(yīng)部件能夠滿足弱網(wǎng)元的計(jì)算需 求，則將該計(jì)算結(jié)果以第一個(gè)數(shù)據(jù)包的形式對(duì)內(nèi)返回給強(qiáng)網(wǎng)元的計(jì)算單元；若本地部件不能滿足弱網(wǎng)元的計(jì)算需求，則外部骨干網(wǎng)絡(luò)或邊緣網(wǎng)絡(luò)中完成計(jì)算服務(wù)需求的網(wǎng)元將包含計(jì)算結(jié)果的第一個(gè)數(shù)據(jù)包返回給該強(qiáng)計(jì)算網(wǎng)元，完成互連過(guò)程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)包括下述兩種不同情況下的操作內(nèi)容: (41)在弱網(wǎng)元作為信息的生產(chǎn)者和提供者時(shí):強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元接收到應(yīng)答第二個(gè)興趣包的第一個(gè)數(shù)據(jù)包后，先由其本地的存儲(chǔ)應(yīng)用單元存儲(chǔ)第一個(gè)數(shù)據(jù)包中的感知數(shù)據(jù)；若該感知數(shù)據(jù)有發(fā)布需求，則該強(qiáng)存儲(chǔ)網(wǎng)元將其標(biāo)識(shí)或前綴發(fā)布于設(shè)定范圍的網(wǎng)絡(luò)中，以供需要該數(shù)據(jù)的網(wǎng)元接收或處理之；然后，存儲(chǔ)應(yīng)用單元生成應(yīng)答第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包，并將第一個(gè)興趣包中的興趣從待定興趣表中移除后，將該第二個(gè)數(shù)據(jù)包返回給弱存儲(chǔ)網(wǎng)元；弱存儲(chǔ)網(wǎng)元接收到第二個(gè)數(shù)據(jù)包后，丟棄感知數(shù)據(jù)，以節(jié)省存儲(chǔ)資源； (42)在弱網(wǎng)元作為信息的需求者和消費(fèi)者時(shí):強(qiáng)計(jì)算網(wǎng)元根據(jù)步驟(32)獲得的計(jì)算結(jié)果生成應(yīng)答第一個(gè)興趣包的第二個(gè)數(shù)據(jù)包，并將第二個(gè)數(shù)據(jù)包返回給需求計(jì)算服務(wù)的弱計(jì)算網(wǎng)兀后，從自身的待定興趣表中移除該興趣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法適用于強(qiáng)弱網(wǎng)元共存的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，其中兩個(gè)網(wǎng)元的互連過(guò)程是通過(guò)兩個(gè)興趣包和兩個(gè)數(shù)據(jù)包的發(fā)送與響應(yīng)的嵌套方式通信過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述方法中，步驟(1)中的第一個(gè)興趣包與步驟(4)中的第二個(gè)數(shù)據(jù)包、步驟(2)中的第二個(gè)興趣包與步驟(3)中的第一個(gè)數(shù)據(jù)包分別構(gòu)成一個(gè)完整的興趣信息的發(fā)送與響應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述方法的嵌套通信過(guò)程中，要求前者發(fā)送的興趣包生存時(shí)限必須大于后者數(shù)據(jù)包的生存時(shí)限，且該生存時(shí)限都要在各自興趣包或數(shù)據(jù)包中標(biāo)記，并記錄于待定興趣表中。
【文檔編號(hào)】H04L12/46GK103957147SQ201410202300
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】馬華東, 宋宇寧, 劉亮, 于帥洋 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)