[發明專利]一種基于物聯網的數據通信方法

有效

• 申請號: 201710751568.0
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107395509B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 王曉喃
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: H04L12/741
• 分類號: H04L12/741;H04L29/08;H04W4/38;H04W4/70
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

1.一種基于物聯網的數據通信方法，其特征在于，所述物聯網中包含接入路由器、接入節點、傳感器節點和執行節點；接入路由器與路由骨干網相連，接入節點配置一個有線接口與接入路由器相連，配置一個無線接口與傳感器節點和執行節點相連；傳感器節點用于采集數據，執行節點用于執行操作；傳感器節點或者執行節點配置一個無線接口，通過該無線接口與接入節點鏈路相連；一個接入節點與該接入節點鏈路相連的傳感器節點和執行節點構成一個子網，該子網內的傳感器節點和執行節點通過該接入節點實現通信；一個接入路由器和與該接入路由器相連的所有接入節點以及與所述接入節點鏈路相連的傳感器節點和執行節點構成一個網絡；

一個接入路由器由其硬件ID標識；一個傳感器節點能采集一種類型的數據，該數據由一個數據ID唯一標識，該傳感器節點由該數據ID唯一標識；一個執行節點能執行一種類型的命令，該命令由命令ID唯一標識，該執行節點由該命令ID唯一標識；

一個接入路由器、接入節點、傳感器節點和執行節點配置一個具有全球唯一性的地址，該地址由網絡前綴、子網ID、節點ID和內部ID構成；一個網絡內所有接入節點、執行節點和傳感器節點的網絡前綴都相同，等于該網絡內的接入路由器的網絡前綴；接入路由器的網絡前綴預先設置；

一個接入路由器的地址中，子網ID和內部ID為0，節點ID為1；

一個接入節點的地址中，網絡前綴等于所在網絡的接入路由器的網絡前綴；子網ID等于接入節點的硬件ID，節點ID和內部ID為0；

一個傳感器節點的地址中，網絡前綴和子網ID等于所在子網的接入路由器的網絡前綴和子網ID，節點ID等于自己所能采集數據的數據ID，內部ID為自己的硬件ID；

一個執行節點的地址中，網絡前綴和子網ID等于所在子網的接入路由器的網絡前綴和子網ID，節點ID等于自己所能執行命令的命令ID，內部ID為自己的硬件ID；

一個接入路由器定期廣播信標消息，消息源地址為自己的地址；接入節點通過有線節點收到接入路由器廣播的信標消息后，通過查看信標消息的源地址能夠獲取所在網絡的網絡前綴，接入節點將網絡前綴與自己的子網ID相結合構成自己的地址，該地址的節點ID和內部ID為0；接入節點定期通過無線接口廣播信標消息，該信標消息的源地址為自己的地址；

傳感器節點或者執行節點啟動接收到接入節點發送的第一個信標消息后，將自己的節點ID和內部ID與該信標消息的源地址中的網絡前綴和子網ID相結合構成自己的地址，該地址做為永久地址，在傳感器節點或者執行節點的整個生命周期內保持不變，該接入節點做為該傳感器節點或者執行節點的永久接入節點；

當傳感器節點或者執行節點脫離永久接入節點的通信范圍與另外一個接入節點鏈路相連時，傳感器節點或者執行節點能接收到該接入節點的信標消息，然后將自己的節點ID和內部ID與該信標消息的源地址中的網絡前綴和子網ID相結合構成自己的地址，該地址做為暫時地址，該接入節點做為該傳感器節點或者執行節點的暫時接入節點；

一個接入節點維護一個節點表，每個節點表包含永久地址域、暫時地址域、切換標識符和生命周期；當切換標識符為1時，表明該節點表表項所對應的節點已經完成移動切換，當切換標識符為0時，表明該節點表表項所對應的節點準備執行移動切換；

一個傳感器節點或者執行節點定期廣播信標消息，信標消息負載為它的永久地址，源地址為它當前的暫時地址；

在接入節點發送前一個信標消息和下一個信標消息的時間間隔內，對于接入節點從無線接口接收到的每一個信標消息，接入節點查看節點表，如果不存在永久地址等于該信標消息負載中的地址的節點表項，接入節點則創建一個節點表項，該節點表項的永久地址為信標消息負載中的地址，切換符號為0，暫時地址域為該信標消息的源地址，生存時間為最大生存時間；如果存在，則不做任何操作；

接入節點發送下一個信標消息后，執行下述操作：

步驟101：開始；

步驟102：接入節點查看節點表，選擇所有切換標識為0的節點表項，根據所述節點表項的永久地址域值將所述節點表項分組，每個分組的節點表項中永久地址的網絡前綴和子網ID都相同；

步驟103：接入節點對于每個分組執行下述操作：如果該分組中節點表項中永久地址的網絡前綴和子網ID與該接入節點的網絡前綴和子網ID都相同，則執行步驟104，否則執行步驟105；

步驟104：對于該分組中的每個節點表項，接入節點將節點表項中的切換標識設置為1，并將該節點表項的暫時地址域值設置為永久地址域值，執行步驟107；

步驟105：對于符合條件1的每個分組，接入節點執行下述操作：接入節點創建一個地址，該地址的網絡前綴和子網ID等于該分組中節點表項的永久地址的網絡前綴和子網ID，節點ID和內部ID為0；接入節點發送一個切換消息，該切換消息的源地址為自己的地址，目的地址為創建的地址，負載為該分組中每個節點表項的地址二元組<永久地址，暫時地址>集合；接入節點將分組中每個節點表項的切換標識設置為1；

條件1：該分組的節點表項中永久地址的網絡前綴和子網ID與接入節點的網絡前綴和子網ID不同；

步驟106：接入節點收到切換消息后，對于切換消息中的每個地址二元組進行如下操作：接入節點查看節點表，如果節點表中所有節點表項的永久地址都不等于切換消息中地址二元組中永久地址，那么該接入節點創建一個節點表項，該節點表項的永久地址和暫時地址分別為該地址二元組的永久地址和暫時地址，切換符號為1，生存時間為最大生存時間值；否則，接入節點選擇永久地址等于該地址二元組中永久地址的節點表項，將該節點表項的暫時地址域值設置為地址二元組中的暫時地址域值，切換符號設置為1，生存時間為最大生存時間值；

步驟107：結束；

如果一個接入節點從無線接口接收到一個信標消息，接入節點查看節點表并選擇暫時地址域值等于該信標消息源地址的節點表項，將該節點表項的生命時間設置為最大生命時間；如果一個接入節點檢測到一個節點表項的生命周期衰減為0且該節點表項的永久地址的網絡前綴和子網ID不等于該接入節點的網絡前綴和子網ID，那么該接入節點刪除該節點表項。