CN103152364A

CN103152364A - 一种双路通信辅助协议

Info

Publication number: CN103152364A
Application number: CN2013101174932A
Authority: CN
Inventors: 王梓
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-06-12

Abstract

一种双路通信辅助协议，是一种在应用层和传输层中间的辅助协议，属于网络自组和通信的协议。随着“一种应用于智能家居的二级星型网络拓扑结构”（发明专利申请号2013100584910）和“一种应用于智能家居系统的无线链接技术”（发明专利申请号2013100616431）两个专利技术的公布，需有一个专用协议来组建网络和实现通信。本发明采取定向自组网技术方案，并利用一个阈值对传输的信息进行判定，以协调低带宽和高带宽链路的工作。主要应用于基于双路通讯链路的智能家居系统的二级星形网络。

Description

一种双路通信辅助协议

技术领域

本发明是介于应用层和传输层之间的一种辅助协议，涉及在特定的网络拓扑结构下进行网络自组技术，同时涉及双链路网络的通讯协调技术。

背景技术

为增强智能家居系统的拓展能力，更好地适应复杂的部署环境，跟上现代技术的发展步伐，“一种应用于智能家居的二级星型网络拓扑结构”（发明专利申请号2013100584910）率先给出了一种可行的通用拓扑结构，但该拓扑结构在具体部署上具有一定的复杂性，因此急需一种简便方式和规则来简化部署，提高相关产品的普及性。

此外，为兼顾能耗和性能，加快智能家居的普及，“一种应用于智能家居系统的无线链接技术”（发明专利申请号2013100616431）新近给出了一种双链路的无线链方案，但该方案在具体实施上还需要统一的操作规则，因此急需一种协议来统一各环节的操作，进而加快应用系统对新型双链路无线链接技术的利用。

发明内容

本发明给出一种双路通信辅助协议DLCSP（Dual Link Communication Supplementary Protocol），实现在应用层和传输层之间辅助传输层完成通信任务，统一定义了“一种应用于智能家居的二级星型网络拓扑结构”（发明专利申请号2013100584910）的组建方法及在此特定网络上的“一种应用于智能家居系统的无线链接技术”（发明专利申请号2013100616431）的通信实现方法。

通过定向自组技术实现二级星型网络拓扑结构的组建：

（一）二级中央节点首次入网

1) 首次入网的二级中央节点开启时广播自己的信息；

2) 此广播信息最终被递到一级中央节点，一级中央节点分析直接到达或间接到达的所有此广播信息，根据到达的先后顺序和路径上的负载情况进行判定，反馈直接连接还是通过其他二级中央节点间接连接的信息定向组建该二级节点同一级中央节点的路径；

（二）终端节点首次入网

1) 首次入网的终端节点开启时广播自己的信息；

2) 二级中央节点收到一个终端节点广播信息后，给该终端节点一个反馈信息；

3) 该终端节点响应收到的第一个二级中央节点的反馈信息，回馈一个确认信息给该二级中央节点；

4) 该二级中央节点收到该终端节点的回馈确认信息后，确认此终端节点与自己连接，定向组建该终端节点同该二级中央节点的路径；

（三）健壮性维护

1) 每一个节点定期地要确认其父节点是否工作，如果发现未工作则重新广播自己的信息，等同于首次入网；

2) 每一个父节点定期检查是否所有注册的子节点发送过确认信息，如果没有，则广播此节点丢失。

通过分工协作技术提供双链路通信的实现：

(一) 提供给应用层的接口

1) 发送（SEND）

2) 接收（RECEIVE）

(二) 阈值：表示数据量的一个数字

(三) 起始节点网络通讯工作流程

1) 从应用层接收需要发送的数据信息；

2) 检测数据大小是否超过指定阈值，并依以下方法完成发送工作：

a) 如果不超过指定阈值，生成主链路数据包并交付主链路完成发送工作；

b) 如果超过指定阈值：

i. 打开本节点的副链路模块，并通过主链路发送“打开副链路指令”打开链路上所有节点的副链路模块；

ii. 收到“链路确认”后，生成数据包交付副链路发送；

iii. 收到“通信结束确认”，关闭本节点的副链路模块；

3) 向应用层回馈发送结果；

(四) 中间节点网络通讯工作流程

1) 监听主链路，收到信息并判定自己为中间节点：

a) 判定信息类别：

i. 数据信息：不做额外操作；

ii. 打开副链路指令：打开本节点副链路模块；

iii. 链路确认：检查自己副链路状态，如果未打开，则修改信息内容为“失败”；

iv. 通信结束确认：关闭副链路节点

v. 其他：执行相应的网络组建操作；

b) 寻址转发

2) 副链路通信完全由相应的协议簇完成；

(五) 终止节点网络通讯工作流程

1) 监听主链路，收到信息并判定自己为终止节点，则根据信息类别执行相应的操作：

a) 数据信息：不做额外操作；

b) 打开副链路指令：打开本节点副链路模块，并发送“链路确认”信息；

c) 其他：执行相应的网络组件操作；

2) 解析信息正确性

a) 主链路数据信息：信息正确则回送“接收确认”；

b) 副链路数据信息：信息正确则通过主链路回送“通信结束确认”，并关闭本节点副链路模块；

3) 把接收到的数据信息上交应用层。

前述“寻址转发”包含两个概念：

1、地址解析，主要采用边转发边解析的方法。每个节点维护自己和自己子节点的地址信息。如果主链路数据包中地址未解析，则对照地址信息试图解析，如果解析成功则修改数据包，如果解析失败则不做更改。当数据最终到达一级中央节点后，一级中央节点依旧不能解析地址，则说明此节点未在网络中注册，地址解析失败；

2、转发规则，网络结构中，每一个节点有唯一的父节点，同时每个节点维护子节点的地址信息。如果是未解析地址，则直接转发给父节点；如果是解析后地址，检查子节点地址信息，找出转发地址。如果子节点地址信息中没有此信息，则转发给父节点。

利用本发明给出的协议，智能家居系统各节点的部署将变得智能化，对部属变更、系统升级等需求带来了极大的方便。同时，进一步在实际应用上实现了网络通信的能耗和性能的统一，对推广和普及智能家居系统起到推动作用。更进一步讲，也为将来建立统一的智能家居系统网络和通信标准以便实现各厂家智能家居系统相互兼容提供了一种可行途径。

附图说明

图1是定向自组网流程图。

图2是双路分工协作通信图。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施方式，其低带宽的主链路由Zigbee无线通讯技术承担，高带宽的副链路由WiFi无线通讯技术承担，本发明的一种双路通信辅助协议（以下简称本协议，并约定所有未明示主体的处理或操作都是本协议的处理或操作）已经固化到各节点产品内并可完整实现。

假设已经部署完毕一级中央节点101、二级中央节点102，现要加入二级中央节点103、二级中央节点104、终端节点105，流程如下：

1、二级中央节点103广播入网申请信息111，此信息分别被一级中央节点101和二级中央节点102收到，二级中央节点102再把此入网申请信息转发给一级中央节点101；

2、此时，一级中央节点101收到两条二级中央节点103发来的入网申请信息。按照规则，一级中央节点决定采用二级中央节点103直接发送过来的入网申请信息，反馈给二级中央节点103一个接受入网申请的信息。至此，二级中央节点103完成入网操作，成为一级中央节点101的一个子节点；

3、二级中央节点104也广播入网申请信息121，此信息分别被一级中央节点101和二级中央节点102以及二级中央节点103收到，二级中央节点102和二级中央节点103再把此入网申请信息都转发给一级中央节点101；

4、此时，一级中央节点101收到三条二级中央节点104发来的入网申请信息。按照规则，一级中央节点101决定采用二级中央节点104通过二级中央节点102转发送过来的入网申请信息，通过二级中央节点102反馈给二级中央节点104一个接受入网申请的信息。至此，二级中央节点104完成入网操作，成为二级中央节点102的一个级联子节点，建立了通过二级中央节点102到一级中央节点101的通信链路；

5、终端节点105广播入网申请信息131，此信息分别被三个二级中央节点收到，然后终端节点105陆续收到他们的反馈信息。其中，二级中央节点103的反馈信息首先到达。因此，终端节点105回馈给二级中央节点103一个确认信息。终端节点105完成入网操作，成为二级中央节点103的一个子节点。

网络组建后，在规定时间间隔定期进行健壮性维护：

1、定期，二级中央节点102和二级中央节点103向一级中央节点101、二级中央节点104向二级中央节点102、终端节点105向二级中央节点103分别发送确认信息，用以进行网络畅通的确认。若收到回馈信息表示网络健壮，否则重新申请入网；

2、定期，一级中央节点101检查二级中央节点102和二级中央节点103、二级中央节点102检查二级中央节点104、二级中央结点103检查终端节点105是否在规定期限内发送过确认信息。若有表示该子节点健壮，否则广播该子节点丢失。

在上述组建完成的网络上，应用程序向连接在终端节点205上的智能元素发出查询指令信息交付给一级中央节点201上的发送（SEND）接口：

1、一级中央节点201作为起始节点检测该信息不超过设定的阈值，用指令信息生成主链路数据包交付给主链路，主链路通过自身的传输协议完成指令信息的传输；

2、当二级中央节点203监听到此指令信息，并作为中间节点判定属于数据信息，直接通过主链路进行定向转发给终端节点205；

3、当终端节点205监听到此指令信息，并作为终止节点判定此指令属于数据信息，解析该数据信息并确定接收正确，向一级中央节点201回送一个“接收确认”信息，并通过接收（RECEIVE）接口把此指令信息交付给智能元素；

4、当“接收确认”信息经过二级中央节点203转发到一级中央节点201后，作为本次数据信息传递的发起者，通过接收（RECEIVE）接口通知应用程序发送结果，完成本次发送。

智能终端根据指令信息形成新的回送给一级中央节点201的数据信息交付给终端节点205上的发送（SEND）接口启动新的一次信息传递：

1、终端节点205作为新的起始节点检测超过设定的阈值，首先打开本节点的副链路模块，同时在主链路上发送“打开副链路指令”给二级中央节点203；

2、二级中央节点203监听到此指令，并作为中间节点判定属于“打开副链路指令”，则打开本节点的副链路模块，同时在主链路上转发“打开副链路指令”给一级中央节点201；

3、一级中央节点201监听到此指令，并作为终止节点判定属于“打开副链路指令”，则打开本节点副链路模块，同时发送“链路确认”信息给二级中央节点203；

4、二级中央节点203监听到此信息，并作为中间节点判定属于数据信息，则转发给终端节点205；

5、作为本次“打开副链路指令”发起者的终端节点205收到“链路确认”信息后，按照副链路通信协议重新打包智能终端交付的数据信息，并交付给副链路的协议完成数据信息传输；

6、作为本次“打开副链路指令”终止者的一级中央节点201，解析副链路收到的数据信息并确定接收正确，关闭本节点副链路，同时在主链路上向终端节点205回送一个“通信结束确认”信息，并通过接收（RECEIVE）接口把此数据信息交付给应用程序处理；

7、二级中央节点203监听到此指令，作为中间节点，关闭本节点副链路模块，并把此指令转发给终端节点205；

8、作为此次数据传递的发起者的终端节点205收到“通信结束确认”，关闭本节点的副链路模块，通过接收（RECEIVE）接口通知应用程序发送结果，完成本次发送。

Claims

1.一种双路通信辅助协议，其特征是定义了“一种应用于智能家居的二级星型网络拓扑结构”（发明专利申请号2013100584910）的组建方法及 “一种应用于智能家居系统的无线链接技术”（发明专利申请号2013100616431）的通信实现方法。

2.根据权利要求1所述一种双路通信辅助协议，其特征是定向自组网：

（一）二级中央节点首次入网

1) 首次入网的二级中央节点开启时广播自己的信息；

2) 此广播信息最终被递到一级中央节点，一级中央节点反馈链接信息定向组建该二级节点同一级中央节点的路径；

（二）终端节点首次入网

1) 首次入网的终端节点开启时广播自己的信息；

（三）健壮性维护

3.根据权利要求1所述一种双路通信辅助协议，其特征是双路通信分工协作：

（一）提供给应用层的接口

1) 发送（SEND）

2) 接收（RECEIVE）

（二）阈值：表示数据量的一个数字

（三）起始节点网络通讯工作流程

1) 从应用层接收需要发送的数据信息；

a. 如果不超过指定阈值，生成主链路数据包并交付主链路完成发送工作；

b. 如果超过指定阈值：

ii. 收到“链路确认”后，生成数据包交付副链路发送；

iii. 收到“通信结束确认”后，关闭本节点副链路模块；

3) 向应用层回馈发送结果；

（四）中间节点网络通讯工作流程

1) 监听主链路，收到信息并判定自己为中间节点：

a. 判定信息类别：

i. 数据信息：不做额外操作；

ii. 打开副链路指令：打开本节点副链路模块；

iv. 通信结束确认：关闭副链路节点；

v. 其他：执行相应的网络组建操作；

b. 寻址转发

2) 副链路通信完全由相应的协议簇完成；

（五）终止节点网络通讯工作流程

a. 数据信息：不做额外操作；

b. 打开副链路指令：打开本节点副链路模块，并发送“链路确认”信息；

c. 其他：执行相应的网络组件操作；

2) 解析信息正确性

a. 主链路数据信息：信息正确则回送“接收确认”；

b. 副链路数据信息：信息正确则通过主链路回送“通信结束确认”，并关闭本节点副链路模块；

3) 把接收到的数据信息上交应用层。