(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111528057.5 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 南京大学 地址 210093 江苏省南京市 鼓楼区汉口路 22号 (72)发明人 王健　任洪锐　郑耀杰　葛中芹　 李逸麒　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 代理人 陈建和 (51)Int.Cl. H04W 84/18(2009.01) H04L 45/00(2022.01) H04L 45/16(2022.01) H04L 9/40(2022.01)H04W 4/38(2018.01) (54)发明名称 一种基于NDN和Ad- hoc网络的智能仓储方法 (57)摘要 一种基于NDN和Ad ‑hoc网络的智能仓储方 法， 基于NDN和Ad ‑hoc网络的智能仓储系统， 所述 智能仓储系统由传输层、 感知层和控制层组成： 所述的感知层设备将采集到的数据通过传输层 设备发送到控制层， 控制层与传输层设备之间组 成Ad‑hoc网络； 组网后， 网关设备既发送自己的 数据， 同时还作为路由节点， 转发其他设备得到 的数据， 网关设备作为网络的AP接入点执行转发 的工作， 并通过设备本身的识别号来标识和路 由； 所有网关设备的地位平等， 可 以随时离开与 加入网络， 一个节点的故障不会影响整个网络； 在路由协议的方面， 要充分发挥 基于Ad‑hoc网络 的智能仓储系统的优势， 结合命名数据网络， 网 络中节点依靠内容本身的属性(如名字)进行标 识和路由， 实现内容和地址之间的解耦， 将NDN和 Ad‑hoc网络的优势结合， 提高网络传输效率。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114269027 A 2022.04.01 CN 114269027 A 1.一种基于NDN和Ad ‑hoc网络的智能仓储方法， 其特征是， 基于NDN和Ad ‑hoc网络的智 能仓储系统， 所述智能仓储系统由传输层、 感知 层和控制层组成： (1)感知层： 感知层是智能仓储系统的数据基础， 主要负责货物识别和信息采集等工 作， 通过外接传感器获得仓储系统所需的信息， 环境 温度、 湿度、 位置； 同时将模拟信号量转 换成数字， 包括从电子设备中采集的数据， 从而实现信息共享； 感知层包括各类传感器与微型处理器， 微型处理器与传感器的连接方式有两种： 一种 是通用输入/输出端口与传感器进行有线 连接； 另一种是无线连接， 利用微型 处理器的内置 WiFi模块 或通过SPI、 UART等桥接各类小无线模块， 从而实现对多个传感器的控制和数据交 互； 将传感器、 位置传感器等与微型处理器结合， 作为外设执行复杂的功能， 各类传感器包 括不限于例如室内室外定位、 图像采集、 红外摄像、 温湿度检测； 在智能仓储系统中， 将感知 层各类传感器设备与网关设备连接， 并将所有网关设备处在同一网络环境下， 并以无线自 组网的方式， 实现感知层设备的连接； 视频编解码、 数据分析等操作都在感知层设备的微型 处理器上完成； (2)传输层： 传输层设备是一种网关设备， 对于感知层设备而言是AP接入点； 对于传输 层网关设备之间采用Ad ‑hoc无线自组网的方式， 将传输层与感知层设备通过网线相连， 并 设置IP； 网关设备作为网络的AP接入点执行转发的工作； 传输层与感知层设备通过网线连 接， 并设置IP； 所述的感知层 设备将采集到的数据通过传输层 设备发送到控制层， 控制层与传输层设 备之间组成Ad ‑hoc网络； 组网后， 网关设备既发送自己的数据， 同时还作为路 由节点， 转发 其他设备得到的数据， 网关设备作为网络的AP接入点执行转发的工作， 并通过设备本身的 识别号来标识和路由； 所有网关设备的地位平等， 能随时离开与加入网络， 一个节点的故障 不会影响整个网络； 在路由协议的方面， 基于Ad ‑hoc网络的智能仓储系统的优势， 结合命名数据网络， 网络 中节点依靠内容本身的名字属 性进行标识和路由， 实现内容和地址之间的解耦， 使网络变 得更简单灵活， 减轻网络负 担的同时提高信息检索效率， 从而将NDN和Ad ‑hoc网络的优势结 合， 提高网络传输效率； 在自组网的环境中， 利用Ad ‑hoc多跳转发等功能和NDN的优势实现 均衡相邻节点的业务、 提高边缘节点的数据速率， 对智能仓储任意两个节点间信息匹配度 量化分析运算， 从而提高智能仓储的数据传输效率； 相比而言， 传统智能仓储物流采取C/S 工作模式对于各种节点 通过分层接入， 对于网络链路要求高， 且移动组网灵活明显不足； (3)控制层： 接入网关设备的计算机的上位计算机执行， 控制器获取设备的识别号、 容 量信息， 并将信息共享给控制器群组， 多个用户可以实时监视， 并下发指令给各感知层设 备， 从而实现远程、 简易、 集中 式管理。 2.根据权利 要求1所述的基于NDN和Ad ‑hoc网络的智能仓储方法， 其特征是， 结合NDN命 名数据网络， 通过对数据内容命名取代对主机命名， 使得物流仓储的对 象和网络数据内容 关联， 管理面更加直观； 还使用一套基于链路稳定性的路由协议， 提高网络数据的传输率， 减少AP接入点到 达所需传输 速率的功耗和硬件成本， 并将传输层与感知 层、 控制层相结合。 3.根据权利 要求1所述的基于NDN和Ad ‑hoc网络的智能仓储方法， 其特征是， 基于NDN和 Ad‑hoc网络的智能仓储系统的操作步骤如下： 步骤11， 感知层将所需传感器与微型处理器连接， 主要负责货物识别和信息采集等工权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114269027 A 2作； 步骤12， 感知 层的微型处 理器将传感器获取的数据压缩、 编码、 封装； 步骤13， 将感知层的微型处理器和传输层设备处于同一网络环境下， 感知层设备将封 装好的状态信息上传至传输层设备； 步骤21， 传输层通过网关 设备， 将感知 层和控制层设备进行NDN ‑Adhoc组网； 步骤22， 传输层将状态信息在节点之间进行点对点传输， 通过 数据名称进行路由； 步骤23， 传输层选择某一链路将状态信息发送到控制层， 同时使用一种利用当前和历 史链路稳定值更新FIB表保持链路的稳定性的方法； 步骤31， 控制层的设备进行解压解码， 从而获取货物状态信息； 步骤32， 控制层用户依据获取的状态信息， 数据进行分析， 并下达控制层命令； 步骤33， 控制层命令通过传输层传达感知层设备， 使感知层设备执行命令， 对货物进行 所需的操作。 4.根据权利要求1或3所述的基于NDN和Ad ‑hoc网络的智能仓储方法， 其特征是， 在NDN ‑ Adhoc网络的仓储系统中， 仓储系统的安全机制分为以下步骤： ①每个数据对象都进 行数字 签名， 包括数据内容、 路由信息； ②通过多路径路由的方式减轻前缀劫持的影响； ③NDN消息 只可以和相关应答数据交 互； 在本仓储系统中， 采用如下加密方法： S1、 各路由节点初始化， x代表节点的私钥， IDi代表第i个节点的ID， 各节点通过直接连 接自己的ID号和私钥， 生 成hash值K， K通过私密方式共享给拓扑中受信任的所有节 点； S1管 理者给每一个感知层的每个设备进行命名， 设备号(ID)是唯一的， 设备名附上hash值唯一 确定数据的命名。 S2、 各节点连接自己的ID号和步骤1生成的K， 生成hash值h； S3、 A节点生成需要发送的information(路由信息、 节点信息等)的hash值H， 同时A节点 对information和h转化为二进制字符后按位做一次异或， 采用SHA1算法得到C； S3传输层网 关设备安装NDN协议栈； S4、 A节点向相邻的所有路由广播C、 H和A 节点的ID号 放在同一个数据块中同时传输； S5、 B节点接受数据块， 根据数据块中的ID号从路由表中找出该ID号对应的私钥K。 若 无， 则丢弃 数据块； 若 有， 则根据B节点 直接连接数据中的ID号与K， 生成hash值h； S6、 B节点对C和h做一次异或， 记information ’。 每个路由都需要维护一张信任节点表， 包含拓扑结构中全部节点的ID号、 对应的公开密钥K以及该ID是否受信任； S7、 B节点计算出i nformati on’的hash值H ’； S8、 B节点将H ’与数据块中的H比较。 若相等， 则说明信息的完整性和信息来源的正确 性， 从而接受信息； 否则， 认为数据遭 到损失或攻击者的篡改， 从而丢弃信息并退 出。 5.根据权利要求1或3所述的基于NDN和Ad ‑hoc网络的智能仓储方法， 其特征是， 移动 Ad‑hoc的NDN网络作为无基础设施的无线移动网络， 节点不使用任何预先存在的网络基础 设施来交换信息， 所有节点都彼此协作来 转发数据包。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114269027 A 3