CN112954658A - 适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适于通信协议层数据交换的名片***包括：预览名片，用于验证两个非同源设备之间是否需要交换数据；请求名片，用于请求在其它同源或者非同源设备上执行相关功能；应答名片，用于回复请求方请求功能相关结果。本发明在通信协议层上采用名片***，设备之间通过预览名片进行名片交换预处理，请求名片交和应答名片完成对本身设备的属性以及功能说明，对相关设备功能的功能请求以及获取相关设备的功能状态，使非同源设备相互连接、各个设备的传输数据格式保持一致。

Description

适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别涉及一种适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法。
背景技术
近年来,物联网技术快速发展,广泛应用在了人们的生产生活当中。物联网技术的发展带来了两个问题:一是随着新的设备类型、操作***的出现,物联网设备的异构性越来越强；二是物联网应用越来越复杂,一个物联网应用往往包含了多个异构的物联网设备。在市场大环境上，在经历了突如其来的疫情之后，大众对无接触操作、无感操作的需求增多。从消费者层面来说，使用智能家居产品的重要阻碍因素，而现有品牌之间缺少兼容性，各品牌之间无法打通，从而，形成一个个所谓的“信息孤岛”。
实现互联互通，一种实现方式是构建标准化。统一设备标准化接口，实现跨平台跨厂商不同设备入网互通协作。一方面各厂商设备通过标准化接口借助本地网关实现与云服务器平台资源管理器互通信息(用户管理、安全管理、设备管理、状态反馈等)，控制终端通过从云端资源管理器中拉取设备相关信息资源(设备功能、设备ID、设备厂商信息等)，从而实现对设备的操控。另一方面有些设备还能通过协议转换桥接方式接入互联网(如：ZigBee、蓝牙等)。
物联网标准化的构建任重道远，而云-端模式不能保证实时性，而且又会引入平台问题。同时，以上方法的数据管理和通信管理部分都是由应用层来处理，对于实际开发又产生了新的阻碍。
因此，为了解决现有技术中非同源设备不能相互连接、各个设备的传输数据格式不一致，无法被其它设备所解析利用的问题，需要一种适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种适于通信协议层数据交换的名片***，所述名片***包括：
预览名片，用于验证两个非同源设备之间是否需要交换数据；
请求名片，用于请求在其它同源或者非同源设备上执行相关功能；
应答名片，用于回复请求方请求功能相关结果。
优选地，所述预览名片包括：
第一固有部分和第一扩展部分，所述第一固有部分用于记载设备的基本属性，所述第一扩展部分，用于记载设备支持的功能和设备支持的事件。
优选地，所述请求名片包括：
第二固有部分和第二扩展部分，所述第二固有部分，用于记载设备的基本属性，
所述第二扩展部分，用于请求同源或者非同源设备上带有相应结果的某一功能，或者请求同源或者非同源设备只执行某个功能。
优选地，所述应答名片包括：
第三固有部分和第三扩展部分，所述第三固有部分，用于记载设备的基本属性，
所述第三扩展部分，用于对请求同源或者非同源设备上带有相应结果的某一功能的响应，或者对请求同源或者非同源设备只执行某个功能的确认。
优选地，所述设备支持的功能按照功能说明符，支持的输入参数，返回值以及各个值的数据类型封装成一个功能说明结构体；
所述设备支持的事件，表示设备的一个状态，按照事件说明符，可以接受的输入参数以及数据类型封装成一个事件说明结构体。
本发明的另一个方面在于提供一种利用名片***进行数据交换的方法，所述方法包括：
步骤1)、发现/认证/连接设备，
使用蓝牙协议经广播扫描建立设备的发现与连接，同时采用BLE网络协议组建成多跳网络，实现任意两点之间通信链路的建立；
步骤2)、名片交换预处理，
接入网络的新设备向其他设备发送预览名片，同时接收其它设备发过来的预览名片，
接入网络的新设备解析其他设备发来的预览名片，验证两个非同源设备之间是否需要交换数据；
步骤3)、名片功能解析，
接入网络的新设备解析其他设备发来的预览名片后，若可以支持该设备，则在网络节点状态表中更新名片表，
并且接入网络的新设备与其他设备，均存储接收到的非同源设备的预览名片信息；
所述名片表用于判定两种设备之间是否可以相互解析数据；
步骤4)、名片信息交换，
请求方向应答方发送请求名片；
应答方接收请求名片，解析请求名片的第二扩展部分，将解析结果填充到应答名片的第三扩展部分；
应答方将填充后的应答名片封装后，发送至消息发送队列，经BLE网络发送至请求方；
请求方接收应答方的应答名片，解析应答名片，并提取第三扩展部分的应答数据。
优选地，所述步骤1)中包括：
步骤11)、非同源设备初始化，通过BLE Mesh协议连接非同源设备；
步骤12)、非同源设备按照一定的时间间隔进行广播以及扫描周围的广播数据，如果发现广播数据，则对其进行解析，符合连接要求则发起一次主设备连接；
步骤13)、连接成功则进行名片交换以及路由信息更新；连接失败则继续发起广播或者扫描周围的广播数据。
优选地，所述方法还包括：
步骤5)、当设备自身状态或者功能发生变化，根据名片表主动将更新后的名片推送到能够解析设备状态或者功能的非同源设备中。
优选地，在步骤12)中，如果
非同源设备的通信链路状态不符合连接要求，则主动断开该设备的链接。
本发明提供的一种适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法，在异构设备间信息交换，并且实现介于应用层和协议层之间的名片***设计。
本发明提供的一种适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法，在通信芯片的协议层上实现了面向同源或者非同源设备之间数据交换的标准名片结构以及数据交换。本发明在通信协议层上采用名片***，设备之间通过预览名片进行名片交换预处理，请求名片交和应答名片完成对本身设备的属性以及功能说明，对相关设备功能的功能请求以及获取相关设备的功能状态。
本发明提供的一种适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法，名片交换预处理和名片信息交换部分的操作控制单元介于应用层和协议层(包括协议层)之间，可根据具体实现可以灵活地定义。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示意性示出了本发明预览名片的结构示意图。
图2示出了本发明请求名片的结构示意图。
图3示出了本发明应答名片的结构示意图。
图4示出了本发明利用名片***进行数据交换的方法的流程图。
图5示出了本发明发现/认证/连接设备的流程示意图。
图6示出了本发明名片交换预处理以及名片信息交换的流程示意图。
图7示出了本发明一个实施例中新设备B接入网络后通过名片***与设备A进行数据交换的示意图。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
为了解决现有技术中非同源设备数据格式不一致，难以被解析的技术问题，本发明出一种适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法。
根据本发明的实施例，一种适于通信协议层数据交换的名片***包括预览名片、请求名片和应答名片。
预览名片、请求名片和应答名片在协议层上划分，每一种名片都被设置为固有部分和扩展部分，不同的名片的固有部分和扩展部分均不相同。
具体地，
预览名片，主要负责已连接的各个设备之间的功能自述，用于验证两个非同源设备之间是否需要交换数据。如图1所示本发明预览名片的结构示意图，预览名片包括第一固有部分和第一扩展部分。
第一固有部分用于记载设备的基本属性，第一扩展部分，用于记载设备支持的功能和设备支持的事件。
设备支持的功能按照功能说明符，支持的输入参数，返回值以及各个值的数据类型封装成一个功能说明结构体；
设备支持的事件，表示设备的一个状态，按照事件说明符，可以接受的输入参数以及数据类型封装成一个事件说明结构体。
具体地实施例中，第一固有部分包括：设备标识，设备大类，设备中类，设备小类，产品型号，电子序列号，版本号，功能指令数。
第一扩展部分包括：本设备支持的功能1、本设备功能2、……、本设备功能n，共种功能；本设备支持的事件1、本设备支持的事件2、……、本设备支持的事件n。
设备支持的功能按照功能说明符，输入参数，返回值参数封装成一个功能说明结构体。被设备支持的事件表示本设备的一个状态，按照可接受的输入参数封装成一个事件说明结构体。
如图2所示本发明请求名片的结构示意图，请求名片，用于请求在其它同源或者非同源设备上执行相关功能。请求名片包括：
第二固有部分和第二扩展部分，所述第二固有部分，用于记载设备的基本属性。
第二扩展部分，用于请求同源或者非同源设备上带有相应结果的某一功能(即响应式请求)，或者请求同源或者非同源设备只执行某个功能(非响应式请求)。
响应式请求和非响应式请求的主要区别在于功能执行后是否存在返回值。
具体地实施例中，第二固有部分包括：产品型号、电子序列号、版本号以及功能指令数。
第二扩展部分包括：(1)请求对方执行功能后的状态信息；(2)请求对方执行某个功能。
如图3所示本发明应答名片的结构示意图，应答名片，用于回复请求方请求功能相关结果。应答名片包括：
第三固有部分和第三扩展部分，所述第三固有部分，用于记载设备的基本属性。
第三扩展部分，用于对请求同源或者非同源设备上带有相应结果的某一功能的响应(即对响应式请求的结果说明)，或者对请求同源或者非同源设备只执行某个功能的确认(即对非响应式请求的请求确认)。
具体地实施例中，第三固有部分包括：：产品型号、电子序列号、版本号以及功能指令数。
第三扩展部分包括：(1)向请求设备返回自身设备执行功能后状态信息的返回值；(2)向请求设备返回自身设备执行某个功能的确认消息。
请求名片和应答名片，主要负责请求或者回应设备功能主要完成设备之间信息交换，不同设备根据自己的需求填充请求名片或者应答名片传输数据，实现设备间的信息交换，具体数据交换过程在下文中给出阐述。
本发明通过在协议层定义上述名片***，利用上述名片***基于协议层进行数据交换，如图4所示本发明利用名片***进行数据交换的方法的流程图，根据本发明的实施例，一种利用权利名片***进行数据交换的方法，方法包括：
步骤S1、发现/认证/连接设备。
使用蓝牙协议经广播扫描建立设备的发现与连接，同时采用BLE网络协议组建成多跳网络，实现任意两点之间通信链路的建立，如图5所示本发明发现/认证/连接设备的流程示意图。
具体地，发现/认证/连接设备包括如下方法步骤：
步骤11、非同源设备初始化，通过BLE Mesh协议连接非同源设备。非同源设备通过该模组提供的接口设置蓝牙广播数据包，主要包括对广播数据设置，广播回应设置，设备参数设置等。
步骤12、非同源设备按照一定的时间间隔进行广播以及扫描周围的广播数据，如果发现广播数据，则对其进行解析，符合连接要求(例如：无重复连接，链路可靠性，实时性等要求)则发起一次主设备连接。
如果非同源设备的通信链路状态不符合连接要求，则主动断开该设备的链接，以保证整个网络的质量。
步骤13、连接成功则进行名片交换以及路由信息更新；连接失败则继续发起广播或者扫描周围的广播数据。在一些实施例中可以认为控制设备断开连接。
如图6所示本发明名片交换预处理以及名片信息交换的流程示意图，下面结合步骤S2至步骤S4对名片信息交换的过程进行说明。具体地，
步骤S2、名片交换预处理。
接入网络的新设备向其他设备发送预览名片，同时接收其它设备发过来的预览名片。
接入网络的新设备解析其他设备发来的预览名片，验证两个非同源设备之间是否需要交换数据，即非同源设备之间是否有自身设备能利用的数据(或者称为两个非同源设备是否能够相互解析)。
步骤S3、名片功能解析。
接入网络的新设备解析其他设备发来的预览名片后，提取预览名片的第一固有部分以及第一扩展部分，若可以支持该设备，则在网络节点状态表中更新名片表，
并且接入网络的新设备与其他设备，均存储接收到的非同源设备的预览名片信息。
名片表用于判定两种设备之间是否可以相互解析数据，即说明哪两个非同源设备之间可以进行名片交换。
需要说明的是：名片表不同于路由表，名片表判定两种设备是否可以互相解析数据，路由表判定两种设备是否连通。
步骤S4、名片信息交换，
经过步骤S，非同源设备之间确认可以进行名片交换(新接入的设备与其他设备可以进行名片交换)实施例中以其他设备作为请求方，新接入的设备作为应答方。
请求方从已经存储的非同源设备的名片中找到应答方的预览名片，请求方向应答方发送请求名片，
应答方接收请求名片，解析请求名片的第二扩展部分，将解析结果填充到应答名片的第三扩展部分。
例如，请求方发送的请求名片的第二扩展部分被解析为：请求对方执行功能后的状态信息；则应答方在应答名片的第三扩展部分填充解析结果：向请求设备返回自身设备执行功能后状态信息的返回值。
根据本发明的实施例，应答方按照接收到的请求方的请求名片的第二扩展部分的功能、支持的参数和数据类型，填充应答方自身请求名片的第二扩展部分。
例如，请求方发送的请求名片的第二扩展部分被解析为：请求对方执行功能后的状态信息；则应答方请求名片的第二扩展部分被解析为：请求对方执行功能后的状态信息。
应答方将填充后的应答名片封装后，发送至消息发送队列，经BLE网络发送至请求方。在一些实施例中，名片封装加入数据包头部。头部数据包含消息序号，原始信息长度，源目标地址，目标地址，应答控制、加密标记和消息内容。
请求方接收应答方的应答名片，解析应答名片，并提取第三扩展部分的应答数据。
在上述步骤S2至S4的过程中，对接收到名片的一方对名片解析，首先解析名片的固有部分，名片中的扩展部分按照LTV格式进行编码填充。从而可以知道扩展部分当中每个值的大小、长度、数据格式以及值，据此将相关功能和应答数据提取出来，再转交给应用层去做智能决策。
根据本发明的实施例，还包括：
步骤S5、当设备自身状态或者功能发生变化，根据名片表主动将更新后的名片推送到能够解析设备状态或者功能的非同源设备中。
如图7所示本发明一个实施例中新设备B接入网络后通过名片***与设备A进行数据交换的示意图，以B设备作为网络中新接入的设备，首先与A设备相互发送预览名片，在确认设备B与设备A可以交换名片信息后进行名片信息交换，完成设备B与设备A各自请求名片和应答名片的扩展部分的填充，之后设备B与设备A即可进行数据传输。
本发明提供的一种适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法，在异构设备间信息交换，并且实现介于应用层和协议层之间的名片***设计。
本发明提供的一种适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法，在通信芯片的协议层上实现了面向同源或者非同源设备之间数据交换的标准名片结构以及数据交换。本发明在通信协议层上采用名片***，设备之间通过预览名片进行名片交换预处理，请求名片交和应答名片完成对本身设备的属性以及功能说明，对相关设备功能的功能请求以及获取相关设备的功能状态。
本发明提供的一种适于通信协议层数据交换的名片***及数据交换的方法，名片交换预处理和名片信息交换部分的操作控制单元介于应用层和协议层(包括协议层)之间，可根据具体实现可以灵活地定义。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种适于通信协议层数据交换的名片***，其特征在于，所述名片***包括：
预览名片，用于验证两个非同源设备之间是否需要交换数据；
请求名片，用于请求在其它同源或者非同源设备上执行相关功能；
应答名片，用于回复请求方请求功能相关结果。
2.根据权利要求1所述的名片***，其特征在于，所述预览名片包括：
第一固有部分和第一扩展部分，所述第一固有部分用于记载设备的基本属性，所述第一扩展部分，用于记载设备支持的功能和设备支持的事件。
3.根据权利要求1所述的名片***，其特征在于，所述请求名片包括：
第二固有部分和第二扩展部分，所述第二固有部分，用于记载设备的基本属性，
所述第二扩展部分，用于请求同源或者非同源设备上带有相应结果的某一功能，或者请求同源或者非同源设备只执行某个功能。
4.根据权利要求1所述的名片***，其特征在于，所述应答名片包括：
第三固有部分和第三扩展部分，所述第三固有部分，用于记载设备的基本属性，
所述第三扩展部分，用于对请求同源或者非同源设备上带有相应结果的某一功能的响应，或者对请求同源或者非同源设备只执行某个功能的确认。
5.根据权利要求2所述的名片***，其特征在于，所述设备支持的功能按照功能说明符，支持的输入参数，返回值以及各个值的数据类型封装成一个功能说明结构体；
所述设备支持的事件，表示设备的一个状态，按照事件说明符，可以接受的输入参数以及数据类型封装成一个事件说明结构体。
6.一种利用权利要求1至5任一权利要求所述的名片***进行数据交换的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1)、发现/认证/连接设备，
使用蓝牙协议经广播扫描建立设备的发现与连接，同时采用BLE网络协议组建成多跳网络，实现任意两点之间通信链路的建立；
步骤2)、名片交换预处理，
接入网络的新设备向其他设备发送预览名片，同时接收其它设备发过来的预览名片，
接入网络的新设备解析其他设备发来的预览名片，验证两个非同源设备之间是否需要交换数据；
步骤3)、名片功能解析，
接入网络的新设备解析其他设备发来的预览名片后，若可以支持该设备，则在网络节点状态表中更新名片表，
并且接入网络的新设备与其他设备，均存储接收到的非同源设备的预览名片信息；
所述名片表用于判定两种设备之间是否可以相互解析数据；
步骤4)、名片信息交换，
请求方向应答方发送请求名片；
应答方接收请求名片，解析请求名片的第二扩展部分，将解析结果填充到应答名片的第三扩展部分；
应答方将填充后的应答名片封装后，发送至消息发送队列，经BLE网络发送至请求方；
请求方接收应答方的应答名片，解析应答名片，并提取第三扩展部分的应答数据。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中包括：
步骤11)、非同源设备初始化，通过BLE Mesh协议连接非同源设备；
步骤12)、非同源设备按照一定的时间间隔进行广播以及扫描周围的广播数据，如果发现广播数据，则对其进行解析，符合连接要求则发起一次主设备连接；
步骤13)、连接成功则进行名片交换以及路由信息更新；连接失败则继续发起广播或者扫描周围的广播数据。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤5)、当设备自身状态或者功能发生变化，根据名片表主动将更新后的名片推送到能够解析设备状态或者功能的非同源设备中。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤12)中，如果非同源设备的通信链路状态不符合连接要求，则主动断开该设备的链接。
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