專利名稱：一種傳感器與采集代理之間數(shù)據(jù)交互的通用通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一種傳感器與采集代理之間數(shù)據(jù)交互的通用通信 方法，尤其是涉及一種傳感器與采集代理之間采用基于開放系統(tǒng)互聯(lián)(0SI，在X. 200種定 義)定義的抽象對(duì)象方法ASN. 1 (Abstract Syntax Notation One,Χ. 208)定義的一套通用 傳輸協(xié)議，并以BER(Basic Encoding Rules, Χ. 209)為傳輸規(guī)則經(jīng)由UDP網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行數(shù) 據(jù)交互的通信方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，各式各樣的傳感器被越來越多的應(yīng)用于我們 的生活當(dāng)中。目前，可以用與實(shí)現(xiàn)采集代理和傳感器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的協(xié)議主要有WMMP。建 立一個(gè)WMMP過程需要雙方多次握手，同時(shí)WMMP的交互報(bào)文編碼規(guī)則比較固定雖然其提供 了保留字但是在結(jié)構(gòu)上仍不具備良好的可擴(kuò)展性因?yàn)閃MMP報(bào)文交互比較嚴(yán)謹(jǐn)，從另一方 面這種嚴(yán)謹(jǐn)也導(dǎo)致了數(shù)據(jù)交互和具體實(shí)現(xiàn)時(shí)復(fù)雜度。以上這些導(dǎo)致了在采集器和傳感器中 如果使用WMMP傳輸存在的局限性.除使用WMMP協(xié)議傳輸通常一般在此類傳感器與采集代理間數(shù)據(jù)交互，大部采用 基于TCP/IP封裝的私有協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在通過對(duì)現(xiàn)有發(fā)明專利的檢索發(fā)現(xiàn)很少有 以抽象對(duì)象方法來定義協(xié)議格式協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提出一種傳感器與采集代理之間數(shù)據(jù)交 互的通用通信方法，使得通過配置采集代理和傳感器之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互并實(shí)現(xiàn)傳感器 的數(shù)據(jù)上報(bào)，從而順利、準(zhǔn)確有效的對(duì)傳感器進(jìn)行管理。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種傳感器與采集代理之間數(shù)據(jù)交互的通用通信 方法，該方法中涉及一套請(qǐng)求/應(yīng)答式的協(xié)議。該協(xié)議提供了在采集代理與傳感器、傳感器 與采集代理之間交換數(shù)據(jù)信息的直觀、基本的方法。該協(xié)議定義了 4種協(xié)議報(bào)文用于在傳 感器與采集代理間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。四種報(bào)文如下 讀(get-request)報(bào)文采集器從傳感器處提取一個(gè)或多個(gè)參數(shù)值 寫(set-request)報(bào)文設(shè)置傳感器的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)值 響應(yīng)(get-response)報(bào)文返回的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)值。這個(gè)操作是由傳感器發(fā) 出的，它是前面兩種操作的響應(yīng)操作。 上報(bào)(trap)報(bào)文傳感器主動(dòng)發(fā)出的報(bào)文，上報(bào)相關(guān)數(shù)據(jù)。本發(fā)明定義的傳輸協(xié)議基于抽象對(duì)象方法ASN. l(Abstract Syntax Notation One, Χ. 208)定義(ASN. 1是一種ISO/ITU-T標(biāo)準(zhǔn)，描述了一種對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行表示、編碼、傳輸和 解碼的數(shù)據(jù)格式。它提供了一整套正規(guī)的格式用于描述對(duì)象的結(jié)構(gòu)，而不管語言上如何執(zhí) 行及這些數(shù)據(jù)的具體指代，也不用去管到底是什么樣的應(yīng)用程序。)，并以BER(BER基本編碼規(guī)則，定義在ITU-T X. 209中，是指在ASN.1標(biāo)準(zhǔn)中描述的數(shù)據(jù)編碼/解碼規(guī)則?；镜?編碼規(guī)則可能被用于為類型值取得傳輸語法的規(guī)范，使用ASN. 1指定在推薦X. 208中定義 的。)為傳輸規(guī)則基于UDP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。在協(xié)議分為協(xié)議頭和協(xié)議體兩個(gè)部分(如 圖2)(一 )協(xié)議頭(header)協(xié)議頭主要包括的內(nèi)容有協(xié)議版本、傳輸ID、設(shè)備ID、動(dòng) 作標(biāo)識(shí)、狀態(tài)標(biāo)識(shí)、時(shí)間戳、防偽簽名校驗(yàn)位、協(xié)議二進(jìn)制字節(jié)長(zhǎng)度和擴(kuò)展項(xiàng)。1協(xié)議版本為ASN. 1描述的OCTET STRING類型用于顯示當(dāng)前傳輸協(xié)議的版本信
肩、ο2.傳輸ID為ASN. 1描述的INTEGER類型用于表示一次唯一的數(shù)據(jù)交互讀 (get-request)報(bào)文、寫(set-request)報(bào)文、上報(bào)(trap)報(bào)文中傳輸ID為一串流水號(hào)。 在響應(yīng)(get-response)報(bào)文中傳輸ID應(yīng)同其具體響應(yīng)的讀(get-request)報(bào)文或?qū)?(set-request)報(bào)文相同。3.設(shè)備ID為ASN. 1描述的OCTET STRING類型用于描述報(bào)文發(fā)送設(shè)備的唯一特征 標(biāo)識(shí)。4.動(dòng)作標(biāo)識(shí)為ASN. 1描述的INTEGER類型，動(dòng)作標(biāo)識(shí)的不同表示所發(fā)送的報(bào)文類 型的不同，在當(dāng)前版本中動(dòng)作標(biāo)識(shí)0標(biāo)識(shí)當(dāng)前報(bào)文為讀(get-request)報(bào)文，1標(biāo)識(shí)當(dāng)前報(bào) 文為寫(set-request)報(bào)文，2標(biāo)識(shí)當(dāng)前報(bào)文為上報(bào)(trap)報(bào)文，3標(biāo)識(shí)當(dāng)前報(bào)文為響應(yīng) (get-response)報(bào)文。5.狀態(tài)標(biāo)識(shí)為ASN. 1描述的INTEGER類型，只有在動(dòng)作標(biāo)識(shí)為3時(shí)協(xié)議頭才存在 狀態(tài)標(biāo)識(shí)，狀態(tài)標(biāo)識(shí)為0時(shí)表示傳感器成功處理來自采集代理的請(qǐng)求報(bào)文。當(dāng)狀態(tài)標(biāo)識(shí)為 其它數(shù)值時(shí)表示傳感器在無法成功處理采集代理發(fā)送來的請(qǐng)求報(bào)文，其填入數(shù)值表示具體 錯(cuò)誤的錯(cuò)誤號(hào).(1表示網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中丟包，2表示采集代理ID不具備操作權(quán)限，3表示請(qǐng) 求報(bào)文在傳感器側(cè)簽名不合法，4表示請(qǐng)求的采集項(xiàng)不存在，5表示對(duì)采集項(xiàng)操作時(shí)傳感器 發(fā)生異常等)狀態(tài)標(biāo)識(shí)的錯(cuò)誤信息可自由擴(kuò)展。6.時(shí)間戳為ASN. 1描述的UTCTime類型，用于描述報(bào)文發(fā)送的時(shí)間。7.防偽簽名校驗(yàn)位為ASN. 1描述的OCTET STRING類型，該項(xiàng)為報(bào)文發(fā)送者用自身 密鑰對(duì)除該項(xiàng)外的其余所有報(bào)文內(nèi)容簽名后得到的一串校驗(yàn)碼。報(bào)文接收端通過對(duì)防偽簽 名校驗(yàn)位驗(yàn)證來判斷報(bào)文的合法性。8.協(xié)議二進(jìn)制字節(jié)長(zhǎng)度為ASN. 1描述的INTEGER類型，用于描述協(xié)議的二進(jìn)制長(zhǎng)度。9.擴(kuò)展項(xiàng)為ASN. 1描述的ANY類型既為任意類型，該項(xiàng)為可選項(xiàng)用于用戶對(duì)協(xié)議 頭的擴(kuò)展。(二)協(xié)議協(xié)議體(body)協(xié)議體有一個(gè)或多個(gè)鍵值對(duì)序列組成。鍵值對(duì)中的鍵位 為ASN. 1描述的OCTET STRING類型，該項(xiàng)為對(duì)傳感器中對(duì)某一具體采集項(xiàng)的唯一標(biāo)識(shí)。鍵 值對(duì)中的值位為ASN. 1描述的ANY類型及既任意類型其具體類型有鍵值對(duì)中的鍵來決定。 該項(xiàng)為可選項(xiàng)只存在于寫(set-request)報(bào)文、上報(bào)(trap)報(bào)文和響應(yīng)(get-response) 報(bào)文中。該方法的實(shí)現(xiàn)包括以下步驟步驟1.傳感器與采集代理交互數(shù)據(jù)配置，定義在傳感器同采集代理間需要交互
4的數(shù)據(jù)類型，長(zhǎng)度，鍵值。步驟2.傳感器根據(jù)數(shù)據(jù)的配置信息，對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行持久化綁定。步驟3.傳感器開放相應(yīng)端口供采集代理訪問。步驟4.采集代理開放端口供傳感器上報(bào)信息。步驟5.采集代理根據(jù)配置的數(shù)據(jù)信息，傳感器的網(wǎng)絡(luò)地址，傳感器所開放的端口 對(duì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫交互。傳感器根據(jù)配置的數(shù)據(jù)信息，采集器的網(wǎng)絡(luò)地址，采集器所 開放的端口對(duì)將自身數(shù)據(jù)主動(dòng)上報(bào)到采集器端。上述方案中，所述步驟1中所述數(shù)據(jù)配置信息為開放系統(tǒng)互聯(lián)(0SI，在X. 200種定 義)定義的抽象對(duì)象方法ASN. 1 (Abstract Syntax Notation One,Χ. 208)描述的具備特殊 格式的配置文件。步驟2所述的傳感器端將數(shù)據(jù)持久化綁定，可具體為傳感器端解析步驟1中所述 的配置文件將文件中描述的數(shù)據(jù)在傳感器中映射為相應(yīng)的對(duì)象。步驟3所述的開放端口，可具體為傳感器開放一個(gè)固定端口用于接收來自采集代 理端發(fā)送來的讀報(bào)文操作及其寫報(bào)文操作。步驟4所述的開放端口，可具體為采集代理開放一個(gè)固定端口用于接收來自傳感 器端發(fā)送來的上報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)文操作。步驟5所述的數(shù)據(jù)交互方式為發(fā)送讀(get-request)、寫(set-request)、響應(yīng) (get-response)和上報(bào)(trap)這四種協(xié)議數(shù)據(jù)單元的過程。采集代理可以向傳感器發(fā)送 讀或?qū)懻?qǐng)求，傳感器在收到來自于采集代理發(fā)來的讀或?qū)懻?qǐng)求后，發(fā)送響應(yīng)報(bào)文到采集代 理端。傳感器也可以主動(dòng)的發(fā)送上報(bào)報(bào)文至采集的代理端，通知采集代理傳感器發(fā)生了某 些動(dòng)作。在采集代理成功建立連接且發(fā)出讀或?qū)憟?bào)文后采集代理在一定時(shí)間內(nèi)一直處于等 待狀態(tài)直至收到來自傳感器響應(yīng)報(bào)文，當(dāng)超過其等待時(shí)間采集代理仍沒有收到來自傳感器 響應(yīng)報(bào)文，采集代理拋出等待超時(shí)異常。


圖1是采集代理同傳感器的組網(wǎng)拓?fù)涫疽?是傳感器與采集代理報(bào)文操作示意3是采集代理同傳感器數(shù)據(jù)交互公共協(xié)議格式定義圖4是采集代理向傳感器進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作的時(shí)序5是采集代理向傳感器進(jìn)行寫數(shù)據(jù)操作的時(shí)序6是傳感器向采集代理進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)操作的時(shí)序圖
具體實(shí)施例方式如圖1，本發(fā)明基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，傳感器并不必特殊定制，采集代理可以對(duì)應(yīng)多個(gè)傳 感器。如圖2，本發(fā)明描述了采集代理與傳感器、傳感器與采集代理之間的傳輸信令。如圖3，本發(fā)明描述了信令的具體格式。如圖4，本發(fā)明描述了采集代理向傳感器發(fā)起讀數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方式，傳感器將提供采 集的數(shù)據(jù)以鍵值對(duì)的形式固化在自身內(nèi)存中，并開放端口供采集代理訪問。采集代理主動(dòng)向傳感器發(fā)起讀請(qǐng)求數(shù)據(jù)包(數(shù)據(jù)包遵循圖3所描述的格式，其ACT的值為0，消息體body 可為一個(gè)或多個(gè)key為某一唯一字符創(chuàng)，value為空的msgitems)。傳感器在收到來自此采 集代理的讀請(qǐng)求后根據(jù)協(xié)議中簽名位(Signature)的內(nèi)容校驗(yàn)數(shù)據(jù)包合法性。通過認(rèn)證后 根據(jù)傳來的消息器(body)中的key遍歷自身讀出內(nèi)存中對(duì)應(yīng)的值，并構(gòu)建響應(yīng)協(xié)議(ACT 值為3)發(fā)送到采集代理端(如過程中發(fā)生認(rèn)證失敗或key不存在的情況響應(yīng)協(xié)議中狀態(tài) 位為響應(yīng)錯(cuò)誤號(hào))。如圖5，本發(fā)明描述了采集代理向傳感器發(fā)起寫數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方式，傳感器將提供采 集的數(shù)據(jù)以鍵值對(duì)的形式固化在自身內(nèi)存中，并開放端口供采集代理訪問。采集代理主動(dòng) 向傳感器發(fā)起讀請(qǐng)求數(shù)據(jù)包(數(shù)據(jù)包遵循圖3所描述的格式，其ACT的值為1，消息體body 可為一個(gè)或多個(gè)key為某一唯一字符創(chuàng)，value為對(duì)應(yīng)要寫入值的msgitems)。傳感器在收 到來自此采集代理的讀請(qǐng)求后根據(jù)協(xié)議中簽名位(Signature)的內(nèi)容校驗(yàn)數(shù)據(jù)包合法性。 通過認(rèn)證后根據(jù)傳來的消息器(body)中的key遍歷自身將對(duì)應(yīng)的值(value)寫入自身內(nèi) 存，并構(gòu)建響應(yīng)協(xié)議發(fā)送到采集代理端(如過程中發(fā)生認(rèn)證失敗或key不存在的情況響應(yīng) 協(xié)議中狀態(tài)位為響應(yīng)錯(cuò)誤號(hào))。如圖6，本發(fā)明描述了傳感器向采集代理發(fā)起上報(bào)數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方式，傳感器將提供 采集的數(shù)據(jù)以鍵值對(duì)的形式固化在自身內(nèi)存中.采集代理必須開放一特定端口供傳感器 訪問。傳感器因?yàn)槭孪榷x好的某事件的觸發(fā)(如電量不足)向采集代理發(fā)送上報(bào)數(shù)據(jù)協(xié) 議數(shù)據(jù)包(數(shù)據(jù)包遵循圖3所描述的格式，其ACT的值為2，消息體body可為一個(gè)或多個(gè) key為某一唯一字符創(chuàng)，value為上報(bào)內(nèi)容的msgitems)。采集代理在收到數(shù)據(jù)包后根據(jù)協(xié) 議中簽名位(Signature)的內(nèi)容校驗(yàn)數(shù)據(jù)包合法性，之后完成自身相關(guān)操作(不需要返回 響應(yīng)到傳感器)。
權(quán)利要求
一種傳感器與采集代理之間數(shù)據(jù)交互的通用通信方法，其特征在于，該方法包括采集代理同傳感器對(duì)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)經(jīng)通用配置，傳感器開放特定端口供采集代理對(duì)配置節(jié)點(diǎn)執(zhí)行讀和寫的相關(guān)操作，同時(shí)采集代理也開放特定端口供傳感器執(zhí)行定時(shí)上報(bào)相關(guān)配置節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的上報(bào)請(qǐng)求。
2.如權(quán)利要求1所述的一種傳感器與采集代理之間數(shù)據(jù)交互的通用通信方法，其特 征在于，通過由ASN. 1 (Abstract Syntax Notation One, Χ. 208)定義的節(jié)點(diǎn)類型，長(zhǎng)度，值 等相關(guān)信息來描述具體的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，傳感器端同采集代理將相關(guān)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)描述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 成"0"和〃 1"的比特流經(jīng)一套特殊的傳輸規(guī)則BER(Basic Encoding Rules, Χ. 209)經(jīng) 由網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄?duì)端。
3.如權(quán)利要求2所述的一種傳感器與采集代理之間數(shù)據(jù)交互的通用通信方法，其特征 在于，采集代理可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)傳感器，并支持大量的并發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸。
4.如權(quán)利要求3所述的一種傳感器與采集代理之間數(shù)據(jù)交互的通用通信方法，其特 征在于，采集代理同傳感器的通信采用同步消息，即采集代理發(fā)起讀或?qū)懙恼?qǐng)求后傳感器 立即回復(fù)響應(yīng)數(shù)據(jù)流到采集的代理端；傳感器向采集代理主動(dòng)發(fā)起的上報(bào)請(qǐng)求為單向數(shù)據(jù) 流，采集代理在收到傳感器上報(bào)的數(shù)據(jù)后不回復(fù)任何數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器與采集代理之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)定義的一種通用方法，該方法滿足了如下場(chǎng)景的需求一個(gè)采集代理對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)傳感器，并支持大量的數(shù)據(jù)傳輸。傳感器同采集代理間可以互相傳輸并解析所有以ASN.1描述(既描述了編碼、傳輸和解碼的數(shù)據(jù)格式)的數(shù)據(jù)。采集代理通過主動(dòng)請(qǐng)求的方式獲得傳感器中允許讀操作的數(shù)據(jù)。采集代理通過主動(dòng)請(qǐng)求的方式設(shè)置傳感器中允許寫操作的數(shù)據(jù)。傳感器主動(dòng)向采集代理上報(bào)自身數(shù)據(jù)。該發(fā)明可以應(yīng)用于對(duì)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備監(jiān)控有相關(guān)需求的應(yīng)用。如交通、公安、海關(guān)、醫(yī)療、物流從業(yè)人員的手持系統(tǒng)或車載、船載系統(tǒng)等部署傳感器的終端同所在中心的數(shù)據(jù)交互。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101888380SQ20101021970
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者黃祥飛 申請(qǐng)人:南京烽火星空通信發(fā)展有限公司