CN111404913A - 一种物联网通讯协议及其交互方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及物联网通讯技术，其公开了一种物联网通讯协议及其交互方法，解决传统技术中物联网通讯协议不便于在低端设备中集成，兼容性差，而即便能够兼容，也缺乏灵活性的问题。本发明将物联网设备划分为由多个端点和多个指标的实体；其中，端点作为协议具体的控制对象，指标为协议反馈的信息；协议报文格式采用TLV格式，协议中的端点信息部分定义了一个最多三级TLV嵌套结构：中级TLV嵌套在外级TLV的内容域中，内级TLV嵌套在中级TLV的内容域中；所述外级TLV中的标签域描述请求类型，所述中级TLV中的标签域描述端点类型，所述内级TLV中的标签域描述端点的指标。

Description

一种物联网通讯协议及其交互方法
技术领域
本发明涉及物联网通讯技术，具体涉及一种物联网通讯协议及其交互方法。
背景技术
现有大部分的物联通讯协议对低端嵌入式设备不友好，存储空间占用高，集成难度大，因此需要针对高端嵌入式设备的通讯协议并不适合用于低端嵌入式设备中，兼容性差。而现有技术中也偶有兼容同一类型低端和高端嵌入式产品的通讯协议出现，然而这种兼容缺乏灵活性，对协议修改敏感度高，协议修改时通常都需要更新原有产品的实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种物联网通讯协议及其交互方法，解决传统技术中物联网通讯协议不便于在低端设备中集成，兼容性差，而即便能够兼容，也缺乏灵活性的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种物联网通讯协议，包括：
将物联网设备划分为由多个端点和多个指标的实体；
其中，端点作为协议具体的控制对象，指标为协议反馈的信息；
协议报文格式采用TLV格式，协议中的端点信息部分定义了一个最多三级TLV嵌套结构：中级TLV嵌套在外级TLV的内容域中，内级TLV嵌套在中级TLV的内容域中；
所述外级TLV中的标签域描述请求类型，所述中级TLV中的标签域描述端点类型，所述内级TLV中的标签域描述端点的指标。
作为进一步优化，还包括：
当一个物联网设备下连接有子设备时，子设备的所有端点都由主设备来汇总，并体现为主设备的端点，即平铺模式。
另一方面，本发明还提供了一种基于上述物联网通讯协议的交互方法，其包括以下步骤：
(1)物联网设备处于可发现状态，通过广播发出发现类型报文，携带设备端点信息；
(2)控制平台收到广播报文后，根据需求对该物联网设备进行配置请求；
(3)物联网设备收到配置请求后，对配置鉴权后进行应用，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息；
(4)物联网设备在成功配置绑定后，定期向控制平台发送心跳报文，以供控制平台检测物联网设备是否在线；
(5)控制平台在收到物联网设备的心跳报文后会响应确认报文，以供物联网设备检测控制平台是否在线；
(6)控制平台按需求发出控制报文对物联网设备进行控制；
(7)物联网设备在收到控制平台的控制报文后，会进行相应操作，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息；
(8)控制平台按需求发出状态报文获取物联网设备状态；
(9)物联网设备在收到控制平台的状态请求后，会进行相关信息确认，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息；
(10)物联网设备发出状态报文进行状态上报；
(11)控制平台收到物联网设备的状态报文后，进行相应处理，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息。
作为进一步优化，步骤(4)中，所述控制平台若多次未收到物联网设备的心跳报文，则判定该物联网设备离线。
作为进一步优化，步骤(5)中，所述物联网设备若多次未收到控制平台的心跳确认报文，则判定控制平台不可用，并进入步骤(1)。
作为进一步优化，步骤(10)中，所述物联网设备在确认控制平台状态请求后发出状态报文进行状态上报，或者，物联网设备主动定时上报以及设备状态变化上报。
本发明的有益效果是：
将物联网设备粒度细化到端点，将特性细化到各个指标，并采用多级嵌套结构的TLV报文作为协议报文进行交互；无需集成或者实现高层复杂协议避免引入不必要工具或协议栈增加代码复杂度及固件存储空间，在协议变更时，只需要在原有基础上对数据进行重新封装即可，具备较强的兼容性及可扩展性。
附图说明
图1为实施例中的协议报文格式示意图；
图2为协议交互过程示意图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种物联网通讯协议及其交互方法，解决传统技术中物联网通讯协议不便于在低端设备中集成，兼容性差，而即便能够兼容，也缺乏灵活性的问题。本发明基于TLV格式定义协议报文，让低端嵌入式设备也能够方便集成物联通讯协议，和高端产品保持一致，避免在不同的档次的产品中协议不兼容的情况。
在具体实现上，本发明中的物联网通讯协议的实现包括以下内容：
将物联网设备划分为由多个端点和多个指标的实体；如：多功能接口箱包含插座、幕布控制接口、串口及音视频控制矩阵等端点，并拥有多项指标，如：电压、电流和耗电量等等。
其中，端点作为协议具体的控制对象，如控制多功能接口箱中的幕布控制接口使其向上关闭幕布或者向下打开幕布；指标为协议反馈的信息；如当前多功能接口箱插座的开关状态及电压电流的使用情况；
议报文格式采用TLV格式，协议中的端点信息部分定义了一个最多三级TLV嵌套结构，外级描述数据类型如端点，中级描述端点类型，如开关，插座，或者视频矩阵等等，而内级描述状态，功能支持，电压，电量等指标；比如：当插座类产品A仅支持开关控制时，只需在端点信息外级TLV中携带类型为插座，内级TLV中只携带功能支持，而当另一款插座类产品B升级为支持电压电流上报时，只需在内级TLV中多携带两个指标，在控制平台看来还是一个插座类产品。
当物联网设备下连接有子设备时，子设备的所有端点都由主设备来汇总，并体现为主设备的端点，即平铺模式。
通过上述实现，可以很好的处理协议变更，设备变更等对现存设备带来的影响，更有效的应对现阶段多变的应用环境。
实施例：
如图1所示，本实施例中的协议报文由最多三级TLV构成，并由协议尾部的校验字段保证协议数据内容的完整性。外级TLV定义功能，中级TLV定义端点，内级TLV定义指标。
基于上述协议报文格式，可以实现多种类型报文的配置，具体包括：
①发现类型报文由物联网设备发出，其基本格式如下：
T＝元信息
L＝元信息长度
V＝元信息内容
T1＝发现
L1＝余下内容长度
V1：T2-1＝开关
L2-1＝长度
V2-1：T3-1＝编号
L3-1＝长度
V3-1＝0
T3-2＝特性
L3-2＝长度
V3-2＝所支持的特性
T2-2＝串口
L2-2＝长度
V2-2：T3-3＝编号
L3-3＝长度
V3-3＝0
T3-4＝特性
L3-4＝长度
V3-4＝所支持的特性
②配置类型报文由控制平台发出，其格式如下：
T＝元信息
L＝元信息长度
V＝元信息内容
T1＝配置
L1＝余下内容长度
V1：T2-1＝绑定/解绑
L2-1＝长度
V2-1＝绑定
T2-2＝串口
L2-2＝串口配置长度
V2-2：T3-1＝编号
L3-1＝编号长度
V3-1＝0
T3-2＝串口配置
L3-2＝配置长度
V3-2＝波特率，奇偶校验位等
③心跳报文由设备发出，其基本格式如下：
T＝元信息
L＝元信息长度
V＝元信息内容
T1＝心跳
L1＝0
④状态报文可由控制平台发出为主动获取，也可以在配置时设为物联网设备主动定时上报，其基本格式如下：
控制平台主动获取指定端点指标：
T＝元信息
L＝元信息长度
V＝元信息内容
T1＝状态
L1＝余下内容长度
V1：T2-1＝开关
L2-1＝长度
V2-1：T3-1＝编号
L3-1＝长度
V3-1＝0
T2-2＝开关
L2-2＝长度
V2-2：T3-2＝编号
L3-2＝长度
V3-2＝1
控制平台主动获取所有端点指标：
T＝元信息
L＝元信息长度
V＝元信息内容
T1＝状态
L1＝0
物联网设备主动上报：
T＝元信息
L＝元信息长度
V＝元信息内容
T1＝状态
L1＝余下内容长度
V1：T2-4＝开关
L2-4＝长度
V2-4：T3-1＝编号
L3-1＝长度
V3-1＝0
T3-2＝状态
L3-2＝长度
V3-2＝开
T2-5＝开关
L2-5＝长度
V2-5：T3-3＝编号
L3-3＝长度
V3-3＝1
T3-4＝状态
L3-4＝长度
V3-4＝开
T3-5＝电压
L3-5＝长度
V3-5＝5
T3-6＝电流
L3-6＝长度
V3-6＝1.5
⑤控制报文由控制平台发出，其基本格式如下
T＝元信息
L＝元信息长度
V＝元信息内容
T1＝控制
L1＝余下内容长度
V1：T2-4＝开关
L2-4＝长度
V2-4：T3-1＝编号
L3-1＝长度
V3-1＝0
T3-2＝状态
L3-2＝长度
V3-2＝开
T2-5＝灯
L2-5＝长度
V2-5：T3-3＝编号
L3-3＝长度
V3-3＝1
T3-4＝状态
L3-4＝长度
V3-4＝开
T3-5＝颜色
L3-5＝长度
V3-5＝RGB值
⑥确认报文用于确认请求或者操作，控制平台和物联网设备都会发出，格式如下：
请求或者操作成功：
T＝元信息
L＝元信息长度
V＝元信息内容
T1＝确认
L1＝0
请求或者操作失败，携带出错信息：
T＝元信息
L＝元信息长度
V＝元信息内容
T1＝确认
L1＝长度
V1：T2-1＝错误类型
L2-1＝长度
V2-1＝出错信息
本实施例中的协议交互过程如图2所示，其包括：
(1)物联网设备处于可发现状态，通过广播发出发现类型报文，携带设备端点信息；
(2)控制平台收到广播报文后，根据需求对该物联网设备进行配置请求；
(3)物联网设备收到配置请求后，对配置鉴权后进行应用，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息；
(4)物联网设备在成功配置绑定后，定期向控制平台发送心跳报文，以供控制平台检测物联网设备是否在线；所述控制平台若多次未收到物联网设备的心跳报文，则判定该物联网设备离线；
(5)控制平台在收到物联网设备的心跳报文后会响应确认报文，以供物联网设备检测控制平台是否在线；所述物联网设备若多次未收到控制平台的心跳确认报文，则判定控制平台不可用，并进入步骤(1)；
(6)控制平台按需求发出控制报文对物联网设备进行控制；
(7)物联网设备在收到控制平台的控制报文后，会进行相应操作，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息；
(8)控制平台按需求发出状态报文获取物联网设备状态；
(9)物联网设备在收到控制平台的状态请求后，会进行相关信息确认，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息；
(10)物联网设备发出状态报文进行状态上报；所述物联网设备在确认控制平台状态请求后发出状态报文进行状态上报，或者，物联网设备主动定时上报以及设备状态变化上报。
(11)控制平台收到物联网设备的状态报文后，进行相应处理，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息。

Claims (6)

1.一种物联网通讯协议，其特征在于，包括：
将物联网设备划分为由多个端点和多个指标的实体；
其中，端点作为协议具体的控制对象，指标为协议反馈的信息；
协议报文格式采用TLV格式，协议中的端点信息部分定义了一个最多三级TLV嵌套结构：中级TLV嵌套在外级TLV的内容域中，内级TLV嵌套在中级TLV的内容域中；
所述外级TLV中的标签域描述请求类型，所述中级TLV中的标签域描述端点类型，所述内级TLV中的标签域描述端点的指标。
2.如权利要求1所述的一种物联网通讯协议，其特征在于，
该协议还包括：
当一个物联网设备下连接有子设备时，子设备的所有端点都由主设备来汇总，并体现为主设备的端点，即平铺模式。
3.一种物联网通讯协议的交互方法，基于如权利要求1或2所述的物联网通讯协议进行交互，其特征在于，
包括以下步骤：
(1)物联网设备处于可发现状态，通过广播发出发现类型报文，携带设备端点信息；
(2)控制平台收到广播报文后，根据需求对该物联网设备进行配置请求；
(3)物联网设备收到配置请求后，对配置鉴权后进行应用，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息；
(4)物联网设备在成功配置绑定后，定期向控制平台发送心跳报文，以供控制平台检测物联网设备是否在线；
(5)控制平台在收到物联网设备的心跳报文后会响应确认报文，以供物联网设备检测控制平台是否在线；
(6)控制平台按需求发出控制报文对物联网设备进行控制；
(7)物联网设备在收到控制平台的控制报文后，会进行相应操作，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息；
(8)控制平台按需求发出状态报文获取物联网设备状态；
(9)物联网设备在收到控制平台的状态请求后，会进行相关信息确认，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息；
(10)物联网设备发出状态报文进行状态上报；
(11)控制平台收到物联网设备的状态报文后，进行相应处理，并根据实际结果决定在响应的确认报文中是否携带错误信息。
4.如权利要求3所述的一种物联网通讯协议的交互方法，其特征在于，
步骤(4)中，所述控制平台若多次未收到物联网设备的心跳报文，则判定该物联网设备离线。
5.如权利要求3所述的一种物联网通讯协议的交互方法，其特征在于，
步骤(5)中，所述物联网设备若多次未收到控制平台的心跳确认报文，则判定控制平台不可用，并进入步骤(1)。
6.如权利要求3-5任意一项所述的一种物联网通讯协议的交互方法，其特征在于，
步骤(10)中，所述物联网设备在确认控制平台状态请求后发出状态报文进行状态上报，或者，物联网设备主动定时上报以及设备状态变化上报。
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