CN104901889A - 一种基于改进型udp/ip协议的远程数据采集与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于改进型UDP/IP协议的远程数据采集与控制方法，在标准UDP/IP协议的应用层增加保护机制层形成四层半的协议层级结构，该保护机制层包括软连接机制、确认机制、二次校验机制、序列号机制、重传机制以及重复包丢弃机制。本发明采用改进的UDP/IP协议，具有标准UDP报文结构简单，系统开销小，传输效率高，应用程序简单，UDP可支持组播或多播等一对多的方式，适用于分布式数据的统一采集的优点并克服标准UDP可靠性低的问题，保证数据的可靠传输。若以以太网为基础，则还可集成以太网总线布线具有成本低，难度小，组网容易，传输速度快的优点于一体。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输，具体涉及一种基于改进型UDP/IP协议的远程数据采集与控制方法。
背景技术
远程数据采集与现代通信技术密不可分，按照传输协议分类，远程数据采集方法的现状主要基于UDP/IP协议或TCP/IP协议。
TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，广泛应用在数据传输可靠性要求高的场合。TCP协议采用TCP连接、数据分片与重组、数据包确认、数据校验、超时重传、流量控制等多种可靠性保证机制，有效地解决不同主机的应用层之间经常需要可靠、像管道一样的连接与IP协议只能提供一种不可靠的、非字节流传输机制的数据通信服务之间的矛盾。
UDP是一种面向无连接、面向事务的简单不可靠信息传送服务、基于报文的网络通信协议，是在IP协议的基础上增加一个非常简单的报头得到的。该协议报文结构简单，资源消耗小，数据传输延迟小，传输效率高，适合对传输实时性和效率要求高但是对可靠性不敏感的场合。以太网总线布线具有成本低，难度小，组网容易，传输速度快的优点，在使用以太网实现数据传输的基础上，如果既能充分发挥UDP协议的优势，又能保证传输的可靠性，使其适用于可靠性敏感的场合，将极大地提高远程数据采集系统的性能。
发明内容
本发明提供一种基于改进型UDP/IP协议的远程数据采集与控制方法，通过在标准UDP/IP协议的应用层增加保护机制，从而使其适用可靠性敏感的场合。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种基于改进型UDP/IP协议的远程数据采集与控制方法，在标准UDP/IP协议的应用层增加保护机制层形成四层半的协议层级结构，该保护机制层包括：
软连接机制：
在远程数据采集终端下发本次指令之前，远程数据采集终端先向分布式数据存储设备下发连接指令，远程数据采集终端在收到分布式数据存储设备发出的确认的信息后表示连接成功，继而下发本次指令；
确认机制：
分布式数据存储设备接收到所述的远程数据采集终端发出的连接指令后向远程数据采集终端返回确认的信息；
二次校验机制：
为防止分布式数据存储设备发出的伪信息/数据导致远程数据采集终端错误操作，对分布式数据存储设备向远程数据采集终端发出的数据/信息进行格式约定，并使用开始字符串BEGIN和结束字符串END进行封装，从而起到二次校验的作用；
序列号机制：
对分布式数据存储设备向远程数据采集终端发出的数据进行分段并在数据段中添加序列号，远程数据采集终端依据序列号进行数据重组；
重传机制：
远程数据采集终端每次下发指令的同时启动重传定时器，若远程数据采集终端在指定的时间内未收到分布式数据存储设备发出的确认信息则重发该指令并同时重启重传定时器，远程数据采集终端重发次数超过指定次数则放弃发送，并认为本次向分布式数据存储设备发送的指令任务发送失败。
所述的保护机制还包括重复包丢弃机制：
远程数据采集终端在接收到分布式数据存储设备发出的数据后，以数据段的序列号为依据进行记录，序列号重复的数据段则直接丢弃。
所述的分布式数据存储设备向远程数据采集终端发出的信息的格式约定为bit0-bit4存放开始字符串BEGIN、bit5-bit28存放辅助信息、bit29-bit31存放结束字符串END。
其中，辅助信息包括确认连接、确认复位等信息。
所述的分布式数据存储设备向远程数据采集终端发出的数据的格式约定为bit0-bit4存放开始字符串BEGIN、bit5-bit7存放数据分类字符串、bit8-bit12存放数据段的序列号、bit13-bit1212存放数据，bit1213-bit1215存放结束字符串END。
本发明的有益效果是：本发明采用改进的UDP/IP协议，具有标准UDP报文结构简单，系统开销小，传输效率高，应用程序简单。改进后的UDP可支持组播或多播等一对多的方式，适用于分布式数据的统一采集的优点，并克服标准UDP可靠性低的问题，保证数据的可靠传输。若以以太网为基础，则还可集成以太网总线布线，具有成本低，难度小，组网容易，传输速度快的优点于一体。
附图说明
图1是本发明的UDP/IP协议层级结构。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
如图1所示，改进的UDP/IP协议层级结构由数据链路层、网络层（IP）、传输层（UDP）、应用层以及设于应用层的保护机制层形成新型的四层半的UDP/IP协议层级结构。
实施例1：远程数据采集终端向分布式数据存储设备发出复位命令，重传超时0.5s，重发次数5次，具体包括如下步骤：
（A1）远程数据采集终端向分布式数据存储设备发送连接指令IFLKOK。
（A2）分布式数据存储设备若接收到连接指令将返回确认连接信息GETIFLKOK。
（A3）远程数据采集终端在0.5S内若接收到分布式数据存储设备发出的确认连接信息GETIFLKOK则执行步骤（A4）；若其没有接收到分布式数据存储设备发出的确认连接信息GETIFLKOK，判断重发次数是否低于5次，若是则执行步骤（A1），否则连接指令发送失败，执行步骤（A7）。
（A4）远程数据采集终端向分布式数据存储设备发送复位指令SYSRST。
（A5）分布式数据存储设备若接收到复位指令将返回确认复位信息GETSYSRST。
（A6）远程数据采集终端在0.5S内若接收到分布式数据存储设备发出的确认复位信息GETSYSRST，复位命令发送成功，执行步骤（A7）；若没有接收到确认复位信息GETSYSRST，判断重发次数是否低于5次，若是则执行步骤（A4），否则复位命令发送失败，执行步骤（A7）。
（A7）发送复位命令结束。
实施例2：远程数据采集终端向指定的分布式数据存储设备获取数据，重传超时0.5s，重发次数5次，具体包括如下步骤：
（B1）远程数据采集终端向分布式数据存储设备发送连接指令IFLKOK。
（B2）分布式数据存储设备若接收到连接指令将向远程数据采集终端返回确认连接信息GETIFLKOK。
（B3）远程数据采集终端在0.5S内若接收到分布式数据存储设备发出的确认连接信息GETIFLKOK则执行步骤（B4）；若没有接收到确认连接信息GETIFLKOK，判断重发次数是否低于5次，若是则执行步骤（B1），否则连接指令发送失败，执行步骤（B10）。
（B4）远程数据采集终端向分布式数据存储设备发送获取数据指令DOWDAT和数据段序号n（n=0）；
（B5）分布式数据存储设备若接收到远程数据采集终端发出的获取数据指令将向其返回数据传输开始信息BEGINOFDATA。
（B6）远程数据采集终端在0.5S内若接收到分布式数据存储设备发出的确认数据传输开始信息BEGINOFDATA则n自加1并执行步骤（B7）；若没有接收到确认数据传输开始信息BEGINOFDATA，判断重发次数是否低于5次，若是则执行步骤（B4），否则获取数据失败，执行步骤（B10）。
（B7）远程数据采集终端向分布式数据存储设备发送获取数据指令DOWDAT和数据段序号n（n>0）。
（B8）分布式数据存储设备若接收到远程数据采集终端获取第n段数据指令，判断第n-1段数据是否是最后一段数据，若是则返回数据传输结束信息ENDOFDATA，执行步骤（B9），若不是则返回第n段数据。
（B9）远程数据采集终端在0.5s内若接收到分布式数据存储设备发出的第n段数据，n自加1并执行步骤（B7）；若接收到数据传输结束信息ENDOFDATA，获取数据成功，执行步骤（B10）；否则判断重发次数是否低于5次，若是则执行步骤（B7），若不是则数据获取中断，则执行步骤（B10）。
（B10）数据获取过程结束。
Claims (4)
1.一种基于改进型UDP/IP协议的远程数据采集与控制方法，其特征在于，在标准UDP/IP协议的应用层增加保护机制层形成四层半的协议层级结构，该保护机制层包括：
软连接机制：
在远程数据采集终端下发本次指令之前，远程数据采集终端先向分布式数据存储设备下发连接指令，远程数据采集终端在收到分布式数据存储设备发出的确认的信息后表示连接成功，继而下发本次指令；
确认机制：
分布式数据存储设备接收到所述的远程数据采集终端发出的连接指令后向远程数据采集终端返回确认的信息；
二次校验机制：
对分布式数据存储设备向远程数据采集终端发出的数据/信息进行格式约定并使用开始字符串BEGIN和结束字符串END进行封装，从而起到二次校验的作用；
序列号机制：
对分布式数据存储设备向远程数据采集终端发出的数据进行分段并在数据段中添加序列号，远程数据采集终端依据序列号进行数据重组；
重传机制：
远程数据采集终端下发指令的同时启动重传定时器，若远程数据采集终端在指定的时间内未收到分布式数据存储设备发出的确认信息则重发该指令并同时重启重传定时器，远程数据采集终端重发次数超过指定次数则放弃发送，并认为本次向分布式数据存储设备发送的指令任务发送失败。
2.如权利要求1所述的基于改进型UDP/IP协议的远程数据采集与控制方法，其特征在于，所述的保护机制还包括重复包丢弃机制：
远程数据采集终端在接收到分布式数据存储设备发出的数据后，以数据段的序列号为依据进行记录，序列号重复的数据段则直接丢弃。
3.如权利要求1所述的基于改进型UDP/IP协议的远程数据采集与控制方法，其特征在于，所述的分布式数据存储设备向远程数据采集终端发出的信息的格式约定为bit0-bit4存放开始字符串BEGIN、bit5-bit28存放辅助信息、bit29-bit31存放结束字符串END。
4.如权利要求1所述的基于改进型UDP/IP协议的远程数据采集与控制方法，其特征在于，所述的分布式数据存储设备向远程数据采集终端发出的数据的格式约定为bit0-bit4存放开始字符串BEGIN、bit5-bit7存放数据分类字符串、bit8-bit12存放数据段的序列号、bit13-bit1212存放数据，bit1213-bit1215存放结束字符串END。
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