CN101888380A

CN101888380A - 一种传感器与采集代理之间数据交互的通用通信方法

Info

Publication number: CN101888380A
Application number: CN2010102197020A
Authority: CN
Inventors: 黄祥飞
Original assignee: NANJING FIBERHOME INFORMATION DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: NANJING FIBERHOME INFORMATION DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2010-11-17

Abstract

本发明涉及一种传感器与采集代理之间进行数据交互时定义的一种通用方法，该方法满足了如下场景的需求：一个采集代理对应一个或多个传感器，并支持大量的数据传输。传感器同采集代理间可以互相传输并解析所有以ASN.1描述(既描述了编码、传输和解码的数据格式)的数据。采集代理通过主动请求的方式获得传感器中允许读操作的数据。采集代理通过主动请求的方式设置传感器中允许写操作的数据。传感器主动向采集代理上报自身数据。该发明可以应用于对数据采集和设备监控有相关需求的应用。如交通、公安、海关、医疗、物流从业人员的手持系统或车载、船载系统等部署传感器的终端同所在中心的数据交互。

Description

一种传感器与采集代理之间数据交互的通用通信方法

技术领域

本专利涉及基于计算机网络的一种传感器与采集代理之间数据交互的通用通信方法，尤其是涉及一种传感器与采集代理之间采用基于开放系统互联(OSI，在X.200种定义)定义的抽象对象方法ASN.1(Abstract Syntax Notation One，X.208)定义的一套通用传输协议，并以BER(Basic Encoding Rules，X.209)为传输规则经由UDP网络传输进行数据交互的通信方法。

背景技术

随着计算机和通信技术的飞速发展，各式各样的传感器被越来越多的应用于我们的生活当中。

目前，可以用与实现采集代理和传感器之间进行数据交互的协议主要有WMMP。建立一个WMMP过程需要双方多次握手，同时WMMP的交互报文编码规则比较固定虽然其提供了保留字但是在结构上仍不具备良好的可扩展性因为WMMP报文交互比较严谨，从另一方面这种严谨也导致了数据交互和具体实现时复杂度。以上这些导致了在采集器和传感器中如果使用WMMP传输存在的局限性.

除使用WMMP协议传输通常一般在此类传感器与采集代理间数据交互，大部采用基于TCP/IP封装的私有协议来进行数据传输。在通过对现有发明专利的检索发现很少有以抽象对象方法来定义协议格式协议。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提出一种传感器与采集代理之间数据交互的通用通信方法，使得通过配置采集代理和传感器之间可以进行数据交互并实现传感器的数据上报，从而顺利、准确有效的对传感器进行管理。

为实现上述目的，本发明提供了一种传感器与采集代理之间数据交互的通用通信方法，该方法中涉及一套请求/应答式的协议。该协议提供了在采集代理与传感器、传感器与采集代理之间交换数据信息的直观、基本的方法。该协议定义了4种协议报文用于在传感器与采集代理间进行数据交互。四种报文如下：

●读(get-request)报文：采集器从传感器处提取一个或多个参数值

●写(set-request)报文：设置传感器的一个或多个参数值

●响应(get-response)报文：返回的一个或多个参数值。这个操作是由传感器发出的，它是前面两种操作的响应操作。

●上报(trap)报文：传感器主动发出的报文，上报相关数据。

本发明定义的传输协议基于抽象对象方法ASN.1(Abstract Syntax Notation One，X.208)定义(ASN.1是一种ISO/ITU-T标准，描述了一种对数据进行表示、编码、传输和解码的数据格式。它提供了一整套正规的格式用于描述对象的结构，而不管语言上如何执行及这些数据的具体指代，也不用去管到底是什么样的应用程序。)，并以BER(BER基本编码规则，定义在ITU-T X.209中，是指在ASN.1标准中描述的数据编码/解码规则。基本的编码规则可能被用于为类型值取得传输语法的规范，使用ASN.1指定在推荐X.208中定义的。)为传输规则基于UDP协议进行网络传输。在协议分为协议头和协议体两个部分(如图2)：

(一)协议头(header)：协议头主要包括的内容有协议版本、传输ID、设备ID、动作标识、状态标识、时间戳、防伪签名校验位、协议二进制字节长度和扩展项。

1协议版本为ASN.1描述的OCTET STRING类型用于显示当前传输协议的版本信息。

2.传输ID为ASN.1描述的INTEGER类型用于表示一次唯一的数据交互读(get-request)报文、写(set-request)报文、上报(trap)报文中传输ID为一串流水号。在响应(get-response)报文中传输ID应同其具体响应的读(get-request)报文或写(set-request)报文相同。

3.设备ID为ASN.1描述的OCTET STRING类型用于描述报文发送设备的唯一特征标识。

4.动作标识为ASN.1描述的INTEGER类型，动作标识的不同表示所发送的报文类型的不同，在当前版本中动作标识0标识当前报文为读(get-request)报文，1标识当前报文为写(set-request)报文，2标识当前报文为上报(trap)报文，3标识当前报文为响应(get-response)报文。

5.状态标识为ASN.1描述的INTEGER类型，只有在动作标识为3时协议头才存在状态标识，状态标识为0时表示传感器成功处理来自采集代理的请求报文。当状态标识为其它数值时表示传感器在无法成功处理采集代理发送来的请求报文，其填入数值表示具体错误的错误号.(1表示网络传输过程中丢包，2表示采集代理ID不具备操作权限，3表示请求报文在传感器侧签名不合法，4表示请求的采集项不存在，5表示对采集项操作时传感器发生异常等)状态标识的错误信息可自由扩展。

6.时间戳为ASN.1描述的UTCTime类型，用于描述报文发送的时间。

7.防伪签名校验位为ASN.1描述的OCTET STRING类型，该项为报文发送者用自身密钥对除该项外的其余所有报文内容签名后得到的一串校验码。报文接收端通过对防伪签名校验位验证来判断报文的合法性。

8.协议二进制字节长度为ASN.1描述的INTEGER类型，用于描述协议的二进制长度。

9.扩展项为ASN.1描述的ANY类型既为任意类型，该项为可选项用于用户对协议头的扩展。

(二)协议协议体(body)：协议体有一个或多个键值对序列组成。键值对中的键位为ASN.1描述的OCTET STRING类型，该项为对传感器中对某一具体采集项的唯一标识。键值对中的值位为ASN.1描述的ANY类型及既任意类型其具体类型有键值对中的键来决定。该项为可选项只存在于写(set-request)报文、上报(trap)报文和响应(get-response)报文中。

该方法的实现包括以下步骤：

步骤1.传感器与采集代理交互数据配置，定义在传感器同采集代理间需要交互的数据类型，长度，键值。

步骤2.传感器根据数据的配置信息，对相应数据进行持久化绑定。

步骤3.传感器开放相应端口供采集代理访问。

步骤4.采集代理开放端口供传感器上报信息。

步骤5.采集代理根据配置的数据信息，传感器的网络地址，传感器所开放的端口对网络侧的数据进行读写交互。传感器根据配置的数据信息，采集器的网络地址，采集器所开放的端口对将自身数据主动上报到采集器端。

上述方案中，所述步骤1中所述数据配置信息为开放系统互联(OSI，在X.200种定义)定义的抽象对象方法ASN.1(Abstract Syntax Notation One，X.208)描述的具备特殊格式的配置文件。

步骤2所述的传感器端将数据持久化绑定，可具体为传感器端解析步骤1中所述的配置文件将文件中描述的数据在传感器中映射为相应的对象。

步骤3所述的开放端口，可具体为传感器开放一个固定端口用于接收来自采集代理端发送来的读报文操作及其写报文操作。

步骤4所述的开放端口，可具体为采集代理开放一个固定端口用于接收来自传感器端发送来的上报数据报文操作。

步骤5所述的数据交互方式为发送读(get-request)、写(set-request)、响应(get-response)和上报(trap)这四种协议数据单元的过程。采集代理可以向传感器发送读或写请求，传感器在收到来自于采集代理发来的读或写请求后，发送响应报文到采集代理端。传感器也可以主动的发送上报报文至采集的代理端，通知采集代理传感器发生了某些动作。在采集代理成功建立连接且发出读或写报文后采集代理在一定时间内一直处于等待状态直至收到来自传感器响应报文，当超过其等待时间采集代理仍没有收到来自传感器响应报文，采集代理抛出等待超时异常。

附图说明

图1是采集代理同传感器的组网拓扑示意图

图2是传感器与采集代理报文操作示意图

图3是采集代理同传感器数据交互公共协议格式定义

图4是采集代理向传感器进行读数据操作的时序图

图5是采集代理向传感器进行写数据操作的时序图

图6是传感器向采集代理进行数据上报操作的时序图

具体实施方式

如图1，本发明基于网络实现，传感器并不必特殊定制，采集代理可以对应多个传感器。

如图2，本发明描述了采集代理与传感器、传感器与采集代理之间的传输信令。

如图3，本发明描述了信令的具体格式。

如图4，本发明描述了采集代理向传感器发起读数据的实现方式，传感器将提供采集的数据以键值对的形式固化在自身内存中，并开放端口供采集代理访问。采集代理主动向传感器发起读请求数据包(数据包遵循图3所描述的格式，其ACT的值为0，消息体body可为一个或多个key为某一唯一字符创，value为空的msgitems)。传感器在收到来自此采集代理的读请求后根据协议中签名位(Signature)的内容校验数据包合法性。通过认证后根据传来的消息器(body)中的key遍历自身读出内存中对应的值，并构建响应协议(ACT值为3)发送到采集代理端(如过程中发生认证失败或key不存在的情况响应协议中状态位为响应错误号)。

如图5，本发明描述了采集代理向传感器发起写数据的实现方式，传感器将提供采集的数据以键值对的形式固化在自身内存中，并开放端口供采集代理访问。采集代理主动向传感器发起读请求数据包(数据包遵循图3所描述的格式，其ACT的值为1，消息体body可为一个或多个key为某一唯一字符创，value为对应要写入值的msgitems)。传感器在收到来自此采集代理的读请求后根据协议中签名位(Signature)的内容校验数据包合法性。通过认证后根据传来的消息器(body)中的key遍历自身将对应的值(value)写入自身内存，并构建响应协议发送到采集代理端(如过程中发生认证失败或key不存在的情况响应协议中状态位为响应错误号)。

如图6，本发明描述了传感器向采集代理发起上报数据的实现方式，传感器将提供采集的数据以键值对的形式固化在自身内存中.采集代理必须开放一特定端口供传感器访问。传感器因为事先定义好的某事件的触发(如电量不足)向采集代理发送上报数据协议数据包(数据包遵循图3所描述的格式，其ACT的值为2，消息体body可为一个或多个key为某一唯一字符创，value为上报内容的msgitems)。采集代理在收到数据包后根据协议中签名位(Signature)的内容校验数据包合法性，之后完成自身相关操作(不需要返回响应到传感器)。

Claims

1.一种传感器与采集代理之间数据交互的通用通信方法，其特征在于，该方法包括：

采集代理同传感器对数据节点经通用配置，传感器开放特定端口供采集代理对配置节点执行读和写的相关操作，同时采集代理也开放特定端口供传感器执行定时上报相关配置节点数据的上报请求。

2.如权利要求1所述的一种传感器与采集代理之间数据交互的通用通信方法，其特征在于，通过由ASN.1(Abstract Syntax Notation One，X.208)定义的节点类型，长度，值等相关信息来描述具体的数据节点，传感器端同采集代理将相关数据节点描述的数据转换成″0″和″1″的比特流经一套特殊的传输规则BER(Basic Encoding Rules，X.209)经由网络传输到对端。

3.如权利要求2所述的一种传感器与采集代理之间数据交互的通用通信方法，其特征在于，采集代理可以对应一个或多个传感器，并支持大量的并发的数据传输。

4.如权利要求3所述的一种传感器与采集代理之间数据交互的通用通信方法，其特征在于，采集代理同传感器的通信采用同步消息，即采集代理发起读或写的请求后传感器立即回复响应数据流到采集的代理端；传感器向采集代理主动发起的上报请求为单向数据流，采集代理在收到传感器上报的数据后不回复任何数据。