CN103457985A - 一种双通道通信方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双通道通信方法和系统。所述方法包括：DTU在需要主动向服务器发送数据时，与服务器建立TCP连接，通过该TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接；服务器在需要向DTU下发操作指令时，采用UDP协议向DTU发送连接触发指令；DTU基于该连接触发指令与服务器建立TCP连接；服务器通过该TCP连接向DTU下发操作指令；DTU响应服务器下发的操作指令，通过TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接。本发明可以保持DTU上报数据时采用可靠的TCP协议，又可以在DTU和服务器之间不用维持长连接的情况下实现服务器向DTU发送即时指令，减轻了服务器的负担，同时不需要增加额外的设备和开发成本。

Description

一种双通道通信方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术，更具体地说，涉及一种双通道通信方法和系统。

背景技术

数据传输单元（data Transfer unit，DTU）是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。DTU最基本的用法是在DTU中放入一张开通GPRS功能的SIM卡，DTU上电后先注册到GPRS网络，然后通过GPRS网络的移动核心网络交换机接入互联网，通过互联网和服务器建立连接，如图1所示。在图1所示的DTU与服务器通信的系统中，多个DTU例如DTU1、DTU2和防火、水文、电力、气象、环保等设备连起来放置在监测现场，DTU与服务器建立通信通道之后，可以主动或者基于服务器的指令将监测数据通过该通信通道发送给服务器。

目前DTU和服务器之间的通信方案有传输控制协议（Transmission ControlProtocol，TCP）长连接方案、纯用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）通信方案和呼叫触发通信方案三种。

1、TCP长连接方案

DTU和服务器之间保持TCP长连接方式，TCP连接请求由DTU发起，一旦连接断开，DTU立即重连，服务器通过TCP长连接向DTU发送控制指令，DTU通过TCP长连接向服务器发送监测数据。这种方案的缺点是：每个监测站的DTU需要和监测平台服务器保持一个TCP连接，监测站点较多，监测平台服务器要保持的TCP长连接就较多，服务器负荷较大。

2、纯UDP通信方案

DTU和服务器之间采用UDP连接方式通信，DTU采用UDP协议，通过业界常用的P2P方式来实现和服务器之间的对等通信，DTU和服务器均可既做客户端，又能做服务器端；服务器通过UDP协议来发送控制指令，DTU通过UDP协议来发送监测数据。这种方案的缺点是UDP协议不可靠，需要做差错控制。

3、呼叫触发通信方案

DTU向服务器发送监测数据时，采用TCP协议，发送完数据后关闭连接；服务器向DTU发送指令时，先通过拨号呼叫DTU来进行触发，DTU收到呼叫后，主动和服务器建立TCP连接；服务器再通过TCP连接下发指令。这种方案的缺点是服务器上需要连接一个拨号设备，需要开发拨号的工具软件，并且拨号有一定的时延（拨号时间）。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种既能提供可靠连接又不会增加服务器负荷和成本的双通道通信方法和系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种双通道通信方法，包括如下步骤：

DTU在需要主动向服务器发送数据时，与服务器建立TCP连接，通过该TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接；

服务器在需要向DTU下发操作指令时，采用UDP协议向DTU发送连接触发指令；

DTU基于该连接触发指令与服务器建立TCP连接；

服务器通过该TCP连接向DTU下发操作指令；

DTU响应服务器下发的操作指令，通过TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接。

本发明上述双通道通信方法中，所述DTU与服务器建立TCP连接进一步包括：

DTU向服务器发起建立TCP连接请求；

服务器确认该建立TCP连接请求，向DTU返回应答消息；

DTU向服务器发送确认消息，与服务器建立TCP连接。

本发明上述双通道通信方法中，所述DTU在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接进一步包括：

判断数据发送是否完成；

在确定数据发送完成时断开与服务器的TCP连接；

在确定数据发送未完成时，继续通过TCP连接向服务器发送数据。

本发明为解决其技术问题还提出一种双通道通信系统，包括通过网络连接的DTU和服务器，其中：

所述服务器用于在需要向DTU下发操作指令时，采用UDP协议向DTU发送连接触发指令，以及通过DTU基于该连接触发指令与之建立的TCP连接向DTU下发操作指令；

所述DTU用于在需要主动向服务器发送数据时，与服务器建立TCP连接，通过该TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接，以及用于基于服务器发送的连接触发指令与服务器建立TCP连接，并响应服务器通过该TCP连接下发的操作指令，通过TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接。

本发明上述双通道通信系统中，所述DTU与服务器建立TCP连接进一步包括：

DTU向服务器发起建立TCP连接请求；

服务器确认该建立TCP连接请求，向DTU返回应答消息；

DTU向服务器发送确认消息，与服务器建立TCP连接。

本发明上述双通道通信系统中，所述DTU在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接进一步包括：

判断数据发送是否完成；

在确定数据发送完成时断开与服务器的TCP连接；

在确定数据发送未完成时，继续通过TCP连接向服务器发送数据。

本发明的双通道通信方案在DTU上同时支持TCP和UDP两种协议，DTU主动向服务器发送数据时，采用TCP连接，完成数据发送后即断开TCP连接；同时DTU和服务器之间采用DUP实现P2P的对等通信，当服务器要向DTU下发指令时，先采用UDP协议向DTU发送连接触发指令，DTU接收到触发指令后向服务器发起TCP连接请求，DTU和服务器之间成功建立TCP连接后，DTU和服务器通过TCP连接发送数据和指令。因而，本发明的双通道通信方法和系统可以保持DTU上报数据时采用可靠的TCP协议，又可以在DTU和服务器之间不用维持长连接的情况下实现服务器向DTU发送即时指令，减轻了服务器的负担，同时不需要增加额外的设备和开发成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中DTU和服务器之间通过网络连接的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的双通道通信系统的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的双通道通信方法的流程图；

图4是根据本发明另一具体实施例的双通道通信方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图2示出了根据本发明一个实施例的双通道通信系统100的示意图。如图2所示，系统100包括通过网络连接的DTU 110和服务器120。具体应用中，DTU 110可设置于监测现场，通过移动的GPRS网络接入互联网，再通过互联网和监测平台服务器120建立连接，以主动向服务器120上报监测数据或者响应服务器120下发的指令向服务器120发送监测数据。

图2所示的实施例中，DTU 110和服务器120之间的通信通过TCP连接通道和UDP连接通道这两条通信通道实现。DTU 110需要主动向服务器120上报数据时，DTU 110向服务器120发起建立TCP连接请求，服务器120确认该建立TCP连接请求，向DTU 110返回应答消息，然后DTU 110向服务器120发送确认消息，DTU 110与服务器120之间成功建立TCP连接。DTU 110通过该TCP连接向服务器120发送数据，并在数据发送完成后即断开与服务器120的TCP连接，以释放占用的服务器资源，减轻服务器120的负担。

服务器120需要向DTU 110下发操作指令时，采用UDP协议以P2P的方式向DTU 110发送连接触发指令。DTU 110接收到服务器120发送的连接触发指令后，基于该连接触发指令向服务器120发起建立TCP连接请求。由于用UDP协议传送数据不可靠，服务器120发出的连接触发指令可能不能被DTU 110接收到，因此，若一定预设时间内服务器120没有收到DTU 110发起的建立TCP连接请求，则服务器120重新通过UDP连接向DTU 110发送连接触发指令。服务器120收到DTU 110发起的建立TCP连接请求后，确认该建立TCP连接请求，向DTU 110返回应答消息，然后DTU 110向服务器120发送确认消息，DTU 110与服务器120之间成功建立TCP连接。服务器120通过该TCP连接向DTU 110下发操作指令。DTU 110响应服务器120下发的操作指令，通过TCP连接向服务器120发送数据，并在数据发送完成后即断开与服务器120的TCP连接，以释放占用的服务器资源，减轻服务器120的负担。

图3示出了根据本发明一个实施例的双通道通信方法200的流程图。如图3所示，该双通道通信方法200包括如下步骤：

步骤201，DTU在需要主动向服务器发送数据时，与服务器建立TCP连接，通过该TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接。

步骤202，服务器在需要向DTU下发操作指令时，采用UDP协议向DTU发送连接触发指令；

步骤203，DTU基于该连接触发指令与服务器建立TCP连接；

步骤204，服务器通过该TCP连接向DTU下发操作指令；

步骤205，DTU响应服务器下发的操作指令，通过TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接。

图4示出了根据本发明另一具体实施例的双通道通信方法300的流程图。如图4所示，该双通道通信方法300开始于步骤301。

随后步骤302中，确定DTU是否需要主动向服务器发送数据。若是，则执行步骤303。

随后步骤303中，DTU向服务器发起建立TCP连接请求。

随后步骤304中，服务器确认该建立TCP连接请求，向DTU返回应答消息。

随后步骤305中，DTU向服务器发送确认消息，成功与服务器建立TCP连接，并通过该TCP连接向服务器发送数据。

随后步骤306中，DTU确定数据发送是否完成。若否，则返回步骤306，继续通过TCP连接向服务器发送数据。若否，则执行步骤307。

随后步骤307中，DTU断开与服务器的TCP连接，以释放占用的服务器资源。

若在步骤302中确定DTU不需要主动向服务器发送数据，则执行步骤308，确定服务器是否需要向DTU下发操作指令。若是，则执行步骤309。

随后步骤309中，服务器采用UDP协议向DTU发送连接触发指令。

随后步骤310中，DTU通过UDP连接通道接收该连接触发指令。

随后步骤311中，DTU基于该连接触发指令向服务器发起建立TCP连接请求。

由于用UDP协议传送数据不可靠，服务器发出的连接触发指令可能不能被DTU接收到，因此，一个优选实施例中，若一定预设时间内服务器没有收到DTU发起的建立TCP连接请求，则服务器重新通过UDP连接通道向DTU发送连接触发指令，直至收到DTU发起的建立TCP连接请求。

随后步骤312中，服务器确认该建立TCP连接请求，向DTU返回应答消息。

随后步骤313中，DTU向服务器发送确认消息，成功与服务器建立TCP连接。

随后步骤314中，服务器通过该TCP连接向DTU下发操作指令。

随后步骤315中，DTU响应该操作指令，通过TCP连接向服务器发送数据。

随后步骤316中，DTU确定数据发送是否完成。若否，则返回步骤315，继续通过TCP连接向服务器发送数据。若否，则执行步骤317。

随后步骤317中，DTU断开与服务器的TCP连接，以释放占用的服务器资源。

最后，方法300结束于步骤318。

本发明的双通道通信方法和系统可以保持DTU上报数据时采用可靠的TCP协议，又可以在DTU和服务器之间不用维持长连接的情况下实现服务器向DTU发送即时指令，减轻了服务器的负担，同时不需要增加额外的设备和开发成本。因此，本发明的双通道通信方法和系统尤其适用于各种远程监测系统，例如森林防火监测系统、气象监测系统、环保监测系统等等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双通道通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

数据传输单元在需要主动向服务器发送数据时，与服务器建立TCP连接，通过该TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接；

服务器在需要向数据传输单元下发操作指令时，采用UDP协议向数据传输单元发送连接触发指令；

数据传输单元基于该连接触发指令与服务器建立TCP连接；

服务器通过该TCP连接向数据传输单元下发操作指令；

数据传输单元响应服务器下发的操作指令，通过TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接。

2.根据权利要求1所述的双通道通信方法，其特征在于，所述数据传输单元与服务器建立TCP连接进一步包括：

数据传输单元向服务器发起建立TCP连接请求；

服务器确认该建立TCP连接请求，向数据传输单元返回应答消息；

数据传输单元向服务器发送确认消息，与服务器建立TCP连接。

3.根据权利要求1所述的双通道通信方法，其特征在于，所述数据传输单元在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接进一步包括：

判断数据发送是否完成；

在确定数据发送完成时断开与服务器的TCP连接；

在确定数据发送未完成时，继续通过TCP连接向服务器发送数据。

4.一种双通道通信系统，包括通过网络连接的数据传输单元和服务器，其特征在于：

所述服务器用于在需要向数据传输单元下发操作指令时，采用UDP协议向数据传输单元发送连接触发指令，以及通过数据传输单元基于该连接触发指令与之建立的TCP连接向数据传输单元下发操作指令；

所述数据传输单元用于在需要主动向服务器发送数据时，与服务器建立TCP连接，通过该TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接，以及用于基于服务器发送的连接触发指令与服务器建立TCP连接，并响应服务器通过该TCP连接下发的操作指令，通过TCP连接向服务器发送数据，并在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接。

5.根据权利要求4所述的双通道通信系统，其特征在于，所述数据传输单元与服务器建立TCP连接进一步包括：

数据传输单元向服务器发起建立TCP连接请求；

服务器确认该建立TCP连接请求，向数据传输单元返回应答消息；

数据传输单元向服务器发送确认消息，与服务器建立TCP连接。

6.根据权利要求4所述的双通道通信系统，其特征在于，所述数据传输单元在数据发送完成后断开与服务器的TCP连接进一步包括：

判断数据发送是否完成；

在确定数据发送完成时断开与服务器的TCP连接；

在确定数据发送未完成时，继续通过TCP连接向服务器发送数据。

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