论文研究-CoAP可靠组通信中睡眠节点控制算法的设计与实现 .pdf

物联网环境中，受限网络资源的节点通常采用睡眠机制以减少能源消耗。然而，节点的睡眠行为会对组通信的可靠性造成负面影响。因此，如何在保证通信可靠性的同时，减少能耗和数据传输时延，成为了物联网技术中亟待解决的重要问题。 本文提出了基于代理的睡眠节点控制算法，该算法结合了同步与异步通信方式以及代理缓存机制，目的在于改善组通信中睡眠节点造成的可靠性问题。CoAP（Constrained Application Protocol）作为一种应用层协议，专门设计用于受限网络环境。CoAP实现了可靠的单播通信和不可靠的组通信。鉴于CoAP在物联网环境中使用的广泛性，为控制大量受限节点，保证组通信的可靠性就显得尤为重要。 物联网是继计算机技术和互联网技术之后的第三次信息革命。它基于互联网，扩展了信息交换到机器对机器（M2M）的通信，使得物品的识别、管理和控制变得更加便捷。物联网的许多设备，由于内存空间有限、计算能力受限以及能源限制，属于资源受限型设备。传统的HTTP协议因其庞大体积并不适合物联网环境。为了解决这一问题，IETF的CoRE工作组推出了基于REST架构的CoAP协议，该协议更适用于资源受限的网络环境。 在物联网节点的组通信中，由于节点数量众多且具有区域或功能上的关联性，CoAP组通信成为一种重要的通信方式。但是，受限网络环境下的节点为了节能，会周期性或非周期性地进入睡眠状态。在节点睡眠期间，它们不会接收或处理任何消息，这种节点被称为睡眠节点。现有的CoAP组通信主要基于IP组播，而本文提出的睡眠节点控制算法正是为了解决由此带来的可靠性问题。 所提出的算法通过代理机制，在节点处于工作状态时，将消息转发给睡眠节点，从而保证消息的接收和处理。算法采用同步与异步通信结合的方式，以及代理缓存机制来控制组通信中的睡眠节点，以确保消息不会因节点的睡眠状态而丢失。实验结果证明，新算法相比现有方案在降低节点能耗和减少数据传输时延方面具有明显的优势。 在物联网技术中，物联网节点的资源受限特性意味着在设计相关协议时必须考虑如何在有限的资源条件下实现高效可靠的通信。CoAP协议的提出正是为了解决这一问题，通过代理机制和缓存机制等技术手段，它在保证通信可靠性的同时，也尽可能地减少了能耗。本文的研究成果对于CoAP协议在物联网中的进一步应用和优化具有重要的理论和实践意义。