CN105530076A - 数据丢包重传优化方法 - Google Patents

Abstract

一种数据丢包重传优化方法，基于交互***的数据双向传输，控制中心包括步骤：根据控制请求发送出控制请求消息；接收控制响应消息；完成所述控制请求；尤其是，用作为控制请求消息及其对应控制响应消息的唯一识别码的消息识别码，被所述控制中心赋予每一所述控制请求消息使该控制请求消息携带所述消息识别码被终端接收，并且该消息识别码将随着控制响应消息返回给所述控制中心；控制中心发送一控制请求消息后，根据预定时间间隔内是否接收到返有相同消息识别码的控制响应消息来判断是否发生数据丢包，若没接收到则重发该控制请求消息。采用本发明方法，可以简化交互***的编码的同时，大为降低尤其是大场景控制下的数据丢包率。

Description

数据丢包重传优化方法

技术领域本发明涉及数据传输领域，特别涉及数据传输的丢包重传优化方法。

背景技术随着控制技术的发展，在各种应用***中的数据传输越来越频繁；同时***的构建也由有线通信发展到无线通信，端对端联系越来越密切而物理距离越来越大，从而因为同频干扰、障碍物或传输距离等环境因素造成的数据传输丢包现象时有发生，不同的通信网络丢包程度轻重不同而已。

为保证数据传输质量，现代各种通信协议栈一般都有制定丢包重传机制。举一基于ZigBee（紫蜂协议，是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议）技术的智能控制***为例，该***包括一中控设备，用户可以通过客户端的界面工具（例如但不限于浏览器）来访问该中控设备的控制中心，从而实现对***中各个ZigBee终端设备的控制或获取来自这些ZigBee终端设备的状态或传感数据。虽然ZigBee芯片所采用的ZigBee协议栈有重传机制，但受芯片资源、处理能力有限等因素的制约，加上外界WiFi（一种基于IEEE802.11b标准的无线局域网）信号、微波炉微波辐射等同频干扰、距离和障碍物对信号的影响，这种重传机制变得很不可靠，尤其在有连续控制请求需求的场景控制场合将出现较多丢包，使智能控制***实时控制的准确度下降。

发明内容本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种丢包重传优化方法，避免收发数据在信号传输覆盖范围内丢包较多造成通信不良。

为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：基于数据通信的上、下行双向传输及数据交互的特性，若用一个消息识别码来区分不同的交互事件，即把消息识别码作为控制请求消息及其控制响应消息的唯一识别码，控制中心即可利用该消息识别码来匹配控制请求消息和控制响应消息，从而确认丢包事件及实现重传优化。具体到ZigBee***中，用消息识别码替代ZCL帧帧头中发送系列号字段，可以最大简化协调器和终端设备的编码或软件调整。

作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种数据丢包重传方法，基于交互***的数据双向传输，包括步骤：

A.控制中心根据控制请求发送出控制请求消息；

B.控制中心接收控制响应消息；

C.控制中心完成所述控制请求；

尤其是，设置一消息识别码，用作为控制请求消息及其对应控制响应消息的唯一识别码，被所述控制中心赋予每一所述控制请求消息使该控制请求消息携带所述消息识别码被终端接收，并且该消息识别码将随着控制响应消息返回给所述控制中心；控制中心发送一控制请求消息后，根据预定时间间隔内是否接收到有相同消息识别码的控制响应消息来判断是否发生数据丢包，若没接收到则重发该控制请求消息。具体地，所述预定时间间隔可以用定时器或定时器程序来实现。

上述方法方案中，还包括设置一发送链表，所述控制中心每发送一控制请求消息均还设置一对应的控制请求消息封包来添加到所述发送链表，该控制请求消息封包包括该控制请求消息和所述消息识别码；所述控制中心每接收到一控制响应消息均根据消息识别码来删除该发送链表中对应的控制请求消息封包。这样***将拥有并行处理多条控制请求消息的能力。

进一步地，所述控制请求消息封包还包括时间戳，用来记录本对应控制请求消息的发送时刻。所述控制请求消息封包还包括重发次数，用来记录本对应控制请求消息被重发的次数，以便控制中心对重发超过预定次数的控制请求消息进行处理，该处理包括将对应控制请求消息封包从发送链表中删除。这样，可以在***有限的资源与追求数据完整传输之间取得平衡。

优选地，上述方案中，所述交互***为基于ZigBee协议的智能控制***，该智能控制***包括所述控制中心、一ZigBee协调器、若干ZigBee终端和一用来发布用户控制命令的客户端；所述控制中心通过所述ZigBee协调器来与各ZigBee终端进行包括所述控制请求消息和控制响应消息在内的数据传输，所述消息识别码被设置在ZCL帧头的发送系列号字段。

上述方案中，在所述智能控制***内设置一发送链表，所述控制中心每发送一控制请求消息均还设置一对应的控制请求消息封包来添加到该发送链表，该控制请求消息封包包括该控制请求消息和所述消息识别码，每接收到一控制响应消息均根据消息识别码来删除该发送链表中对应的控制请求消息封包；所述控制请求消息封包中还包括时间戳和重发次数，其中时间戳用来记录该控制请求消息的发送时刻，重发次数用来记录该控制请求消息被重发的次数；对重发超过预定次数的控制请求消息，控制中心将把对应的控制请求消息封包从发送链表中删除；重发一控制请求消息时，控制中心将更新发送链表中对应的控制请求消息封包，把时间戳更改为当前重发时刻及把重发次数加1。

进一步为防止误动作，所述控制请求消息包括短地址和端点；所述控制中心每发送一控制请求消息均还遍历所述发送链表，来确保更新后的发送链表中具有与该控制请求消息相同短地址和端点的控制请求消息封包有且仅有当前一条。

本发明方法的有益效果是：可以在处理芯片资源和处理能力有限的条件下大大降低数据传输中的丢包率，从而克服环境因素对丢包的影响，提升用户体验，尤其适用于Zigbee智能***中的大场景控制。

附图说明图1为使用本发明方法的中控设备示意框图；

图2为使用本发明方法的ZigBee***框图；

图3为图2实施例中发送控制请求消息的方法流程图；

图4为图2实施例中重传控制流程示意图；

图5为图2实施例中控制响应消息的接收处理流程示意图。

具体实施方式下面结合附图说明本发明方法具体实施方式。

交互***的数据双向传输一般通过如图1所示的中控设备进行控制。作为***的核心设备，中控设备至少包括相连的控制中心和数据收发处理模块。控制请求通过有线（例如但不限于与控制中心电连接的一用户输入端）或无线网络（例如但不限于无线局域网）的方式被控制中心所接收处理并得到响应结果，所述接收处理包括步骤：

A.控制中心根据所述控制请求发送出控制请求消息；该控制请求消息将经过所述数据收发处理模块通过有线或无线网络的方式传输出去；典型的控制请求消息一般包括有命令字、消息长度、消息数据等字段；

B.控制中心接收控制响应消息；该控制响应消息是通过有线或无线网络的方式由所述数据收发处理模块接收送往该控制中心的；

C.控制中心完成所述控制请求；进一步地，控制中心可以通过有线或无线网络的方式对外发送响应结果。

图2示意了图1在传输***中的一个具体实施例，所述交互***为基于ZigBee协议的智能控制***。所述控制中心通过相连的无线路由器例如但不限于在WiFi网络中与用来发布用户控制命令的客户端实现数据交互；客户端可以但不限于使用浏览器来将用户发布的用户控制命令转换为相应的若干控制请求传送往该控制中心，并根据控制中心完成控制请求后的反馈数据而提示执行结果。所述数据收发处理模块可以具体化但不限为Zigbee协调器，在Zigbee网络中以无线方式与若干Zigbee终端设备实现数据交互，从而所述控制中心通过串口连接所述ZigBee协调器来与各ZigBee终端设备进行包括所述控制请求消息和控制响应消息在内的数据传输。在小型通信***中，不排除所述数据收发处理模块与控制中心集成在同一芯片上的可能。

本发明数据丢包重传方法是在上述接收处理过程中设置一消息识别码，用作为控制请求消息及其对应控制响应消息的唯一识别码，所述控制中心将赋予每一所述控制请求消息一个消息识别码，使该控制请求消息携带该消息识别码被终端（例如但不限于Zigbee终端设备）接收，并且该消息识别码将随着控制响应消息由终端返回给所述控制中心；这样控制中心发送一控制请求消息后，可以根据预定时间间隔内是否接收到返有相同消息识别码的控制响应消息来判断是否发生数据丢包，若没接收到则重发该控制请求消息。该预定时间间隔可以用定时器或定时器程序来实现。以图2实施例为例，ZigBee协议规范中针对许多应用场合的数据交互定义了若干标准的Zigbee簇库（即ZCL，zigbeeclusterlibrary的缩写），并针对基于这些标准Zigbee簇库的数据通信定义了标准的ZCL帧消息，格式如下表所示：

可见，ZCL帧包括ZCL帧头和ZCL帧负载，其中ZCL帧头包括了8位帧控制、0或16位厂商代码、8位发送系列号和8位命令ID。在Zigbee协调器和Zigbee终端设备间交互的数据均以ZCL帧为基础。为达到对***软硬件的最小改动，本发明方法在ZigBee智能控制***中最好将所述消息识别码设置在ZCL帧头的发送系列号字段。该8位字段的取值范围为0～255。

图2智能控制***的用户控制方式有非场景控制或场景控制可选。非场景控制对应的是用户发布一条用户控制命令仅相应产生一条控制请求消息，而场景控制对应的是用户发布一条用户控制命令将相应产生至少两条控制请求消息。本发明方法为此还设置一发送链表来进行重传控制，尤其针对大的场景控制。所述控制中心每发送一控制请求消息及其消息识别码给所述数据收发处理模块，均还封包处理该控制请求消息并添加该控制请求消息封包到所述发送链表，每接收到一控制响应消息均删除该发送链表中具有相同消息识别码的对应控制请求信息封包。以此确保数据丢包重传。为便于控制中心对是否满足在预定时间间隔内接收到携带有相同消息识别码的控制响应消息来进行判断，本发明控制请求消息封包中可以包括时间戳这一附加信息，用来记录本条控制请求消息的发送时刻。这样在芯片资源有限的情况下，可以利用当前时刻与时间戳的差值与预定时间间隔进行比较，而不必占用***的定时器资源。进一步地，所述附加信息还可以包括重发次数，用来记录本条控制请求消息被重发的次数，以便在例如但不限于某一终端设备出现故障的场合下控制中心对重发超过预定次数的控制请求消息进行处理，该处理包括将对应的控制请求消息封包从发送链表中删除，还可以进一步向用户端反馈命令执行失败的结果。在图2最佳实施例中，发送链表中包括的每一控制请求消息封包均包括对应的控制请求消息、消息识别码、时间戳和重发次数，对预定时间间隔内接收不到携带有相同消息识别码的控制响应消息的控制请求消息，控制中心将更新该发送链表中对应的控制请求消息封包并重发该控制请求消息，更新内容包括把时间戳更改为当前重发时刻及把重发次数加1。

在图2最佳实施例中，基于ZigBee协议，控制请求消息还包括短地址和端点（Endpoint），其中短地址用来区分同一个网络中的不同Zigbee终端设备，端点则用来区分不同的应用，因此，一个发送链表中可能同时存在发往同一个Zigbee终端设备的几条对应于不同应用的控制请求消息，这几条控制请求消息具有不同的端点。因为命令更改的缘故，可能针对同一短地址和端点会先后给出不同控制请求。为防止误动作最简单的做法是，令消息识别码从0开始计数，控制中心收到控制请求后，消息识别码即递增并被封包处理到控制请求消息封包中。该消息识别码达到255后又从0开始。为此，所述预定时间间隔和重发次数应根据***最大的场景控制及控制中心发送控制请求消息的速度或间隔来配置。图3示意了该实施例中根据控制请求发送出控制请求消息的方法流程：由控制中心接收控制请求开始，控制中心增加消息识别码（即消息ID）、重发次数和时间戳等附加信息对控制请求消息进行封包；接着对发送链表中的消息封包进行过滤，通过遍历该发送链表检查来确保更新后的发送链表中具有与该控制请求消息相同短地址和端点的控制请求消息封包有且仅有当前一条。例如检查发现有与该控制请求消息相同的短地址和端点的封包，则用该控制请求消息封包替换原封包，否则将该控制请求消息封包添加到发送链表（例如但不限于尾部）。控制中心同期把消息识别码随控制请求消息发送往Zigbee协调器，因其有多种实现方式故未在该图3中加以图示。Zigbee协调器最后把符合Zigbee协议的控制请求消息发送往终端。图4示意了该实施例中的重传控制过程：由控制中心访问发送链表开始，发送链表为不空的情况下，遍历该发送链表检查是否有超时，即当前时刻与时间戳的差值超过所述预定时间间隔的控制请求消息封包，若有则进一步判断该控制请求消息封包的重发次数是否超过预定次数；若超过预定次数则从发送链表中删除该控制请求消息封包，若不超过预定次数则进行该控制请求消息的重传处理（即控制中心把发送链表中该控制请求消息封包的重发次数加1、时间戳更改为当前时刻，并再次发送对应的消息识别码不变的控制请求消息给所述Zigbee协调器），直至遍历结束。图5示意了该实施例中控制响应消息的接收处理过程：由控制中心通过Zigbee协调器收到控制响应消息开始，遍历发送链表中的控制请求消息封包，查找是否具有与该控制响应消息相同消息识别码的直至遍历结束，若有则删除。

本发明方法经过试验，重发次数设置为5次以内，在大场景控制时，不会给网络增加过多负荷，同时大大降低ZigBee丢包率，提升了用户体验感。

Claims (10)

1.一种数据丢包重传优化方法，基于交互***的数据双向传输，包括步骤：

A.控制中心根据控制请求发送出控制请求消息；

B.控制中心接收控制响应消息；

C.控制中心完成所述控制请求；

其特征在于：消息识别码，用作为控制请求消息及其对应控制响应消息的唯一识别码，被所述控制中心赋予每一所述控制请求消息使该控制请求消息携带所述消息识别码被终端接收，并且该消息识别码将随着控制响应消息返回给所述控制中心；

控制中心发送一控制请求消息后，根据预定时间间隔内是否接收到返有相同消息识别码的控制响应消息来判断是否发生数据丢包，若没接收到则重发该控制请求消息。

2.根据权利要求1所述的数据丢包重传优化方法，其特征在于，还包括：

设置一发送链表，所述控制中心每发送一控制请求消息均还设置一对应的控制请求消息封包来添加到所述发送链表，该控制请求消息封包包括该控制请求消息和所述消息识别码；

所述控制中心每接收到一控制响应消息均根据消息识别码来删除该发送链表中对应的控制请求消息封包。

3.根据权利要求2所述的数据丢包重传优化方法，其特征在于：

所述控制请求消息封包还包括时间戳，用来记录本对应控制请求消息的发送时刻。

4.根据权利要求3所述的数据丢包重传方法，其特征在于：

所述控制请求消息封包还包括重发次数，用来记录本对应控制请求消息被重发的次数，以便控制中心对重发超过预定次数的控制请求消息进行处理，该处理包括将对应控制请求消息封包从发送链表中删除。

5.根据权利要求1所述的数据丢包重传优化方法，其特征在于：

所述预定时间间隔用定时器或定时器程序来实现。

6.根据权利要求1所述的数据丢包重传优化方法，其特征在于：

所述交互***为基于ZigBee协议的智能控制***，该智能控制***包括所述控制中心、一ZigBee协调器、若干ZigBee终端和一用来发布用户控制命令的客户端；所述控制中心通过所述ZigBee协调器来与各ZigBee终端进行包括所述控制请求消息和控制响应消息在内的数据传输，所述消息识别码被设置在ZCL帧头的发送系列号字段。

7.根据权利要求1或6所述的数据丢包重传优化方法，其特征在于：

所述控制请求来自于客户端的浏览器，所述浏览器将用户发布的用户控制命令转换为相应的若干控制请求传送往控制中心，并根据控制中心完成控制请求后的反馈数据而提示执行结果。

8.根据权利要求6所述的数据丢包重传优化方法，其特征在于：

在所述智能控制***内设置一发送链表，所述控制中心每发送一控制请求消息均还设置一对应的控制请求消息封包来添加到该发送链表，该控制请求消息封包包括该控制请求消息和所述消息识别码，每接收到一控制响应消息均根据消息识别码来删除该发送链表中对应的控制请求消息封包；所述控制请求消息封包中还包括时间戳和重发次数，其中时间戳用来记录该控制请求消息的发送时刻，重发次数用来记录该控制请求消息被重发的次数；对重发超过预定次数的控制请求消息，控制中心将把对应的控制请求消息封包从发送链表中删除；重发一控制请求消息时，控制中心将更新发送链表中对应的控制请求消息封包，把时间戳更改为当前重发时刻及把重发次数加1。

9.根据权利要求1、6或8所述的数据丢包重传优化方法，其特征在于：

所述消息识别码的取值范围为0～255。

10.根据权利要求8所述的数据丢包重传优化方法，其特征在于：

所述控制请求消息包括短地址和端点；所述控制中心每发送一控制请求消息均还遍历所述发送链表，来确保更新后的发送链表中具有与该控制请求消息相同短地址和端点的控制请求消息封包有且仅有当前一条。