CN107580085B - 一种物联网组网方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种物联网组网方法，能够实现待入网从机自动加入现有网络的功能。所述方法包括：在入网申请段，待入网从机向主机发送入网申请数据包，其中，所述入网申请数据包中的问/答标志为问、入网申请标志为入网申请、地址段为随机数、数据段为预设值；接收所述主机根据所述入网申请数据包发送的入网申请回复数据包，其中，所述入网申请回复数据包数据段中的内容是分配给所述待入网从机的地址；判断所述入网申请回复数据包地址段中的地址是否与所述入网申请数据包地址段中的随机数一致；若一致，则所述待入网从机成功入网。本发明涉及物联网领域。

Description

一种物联网组网方法
技术领域
本发明涉及物联网领域，特别是指一种物联网组网方法。
背景技术
在申请号为201510236797.X的专利中，公开了一种基于1GHz以下ISM频段组网的物联网系统，该系统采用半双工的通信方式，主机采用带地址码的数据帧发送数据或者命令，从机的工作时间分为睡眠时间、监听时间和响应时间，在监听时间内接收主机发送的数据帧，从机循环进入三段工作时间，主机完成发送之后进入监听模式，在一定时间内监听是否收到了从机的回复，不同的基本组网单位通过设置多个频道实现在同一区域内多个网络的并存。这种物联网系统的组网方式适用于实时性和通信量要求不高的情况下的大规模灵活组网。然而，该系统的从机地址需要预先人为指定，无法自动动态加入网络，当网络规模增加时，人工配置和管理的工作量很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种物联网组网方法，以解决现有技术所存在的从机无法自动动态加入网络的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种物联网组网方法，包括：
在入网申请段，待入网从机向主机发送入网申请数据包，其中，所述入网申请数据包中的问/答标志为问、入网申请标志为入网申请、地址段为随机数、数据段为预设值；
接收所述主机根据所述入网申请数据包发送的入网申请回复数据包，其中，所述入网申请回复数据包数据段中的内容是分配给所述待入网从机的地址；
判断所述入网申请回复数据包地址段中的地址是否与所述入网申请数据包地址段中的随机数一致；
若一致，则所述待入网从机成功入网。
进一步地，所述主机根据所述入网申请数据包发送入网申请回复数据包包括：
所述主机接收到所述待入网从机发送的入网申请数据包后，判断所述入网申请数据包中的入网申请标志是否是入网申请；
若是入网申请，则判断所述入网申请数据包中的问/答标志是否是问；
若是问，则向所述待入网从机发送入网申请回复数据包。
进一步地，在待入网从机向主机发送入网申请数据包之前，所述方法还包括：
在入网申请段，每个待入网从机在经过随机时间的随机延时后，向主机发送入网申请数据包。
进一步地，所述方法还包括：
在问答段，第一从机接收所述主机发送的通信数据包，其中，所述第一从机为入网成功的任一个从机；
判断所述通信数据包中的问/答标志是否是问；
若是问，则判断所述通信数据包地址段中存储的地址是否与分配给所述第一从机的地址一致；
若一致，则发出通信回应包答复主机。
进一步地，在发出通信回应包答复主机之后，所述方法还包括：
在问答段，判断所述主机是否在预设时间段内接收到所述第一从机发送的通信回应包；
若是，则判断所述通信回应包中的问/答标志是否是答；
若是答，则判断所述通信回应包地址段中存储的地址是否与分配给所述第一从机的地址一致；
若一致，则对所述通信回应包进行相应的处理，并向下一个入网成功的从机发送通信数据包。
进一步地，所述方法还包括：
若所述主机未在预设时间段内接收到所述第一从机发送的通信回应包，则将所述第一从机从当前的网络中剔除。
进一步地，所述问答段是从机入网成功后，主机与从机之间进行一问一答的数据通讯时间段；
主机依次与各个入网成功的从机通讯完毕之后，空出一段时间作为待入网从机的入网申请段。
进一步地，所述主机与从机之间通过1G以下的ISM频段进行通讯。
进一步地，所述主机通过3G、GPRS、WIFI或有线以太网连接到广域网。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，在入网申请段，待入网从机向主机发送入网申请数据包，其中，所述入网申请数据包中的问/答标志为问、入网申请标志为入网申请、地址段为随机数、数据段为预设值；接收所述主机根据所述入网申请数据包发送的入网申请回复数据包，其中，所述入网申请回复数据包数据段中的内容是分配给所述待入网从机的地址；判断所述入网申请回复数据包地址段中的地址是否与所述入网申请数据包地址段中的随机数一致；若一致，则所述待入网从机成功入网，从而实现待入网从机自动加入到现有网络。
附图说明
图1为本发明实施例提供的物联网组网方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的物联网系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的入网申请段，待入网从机的工作流程示意图；
图4为本发明实施例提供的问答段，从机的工作流程示意图；
图5为本发明实施例提供的问答段，主机的工作流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的从机无法自动动态加入网络的问题，提供一种物联网组网方法。
如图1所示，本发明实施例提供的物联网组网方法，包括：
S101，在入网申请段，待入网从机向主机发送入网申请数据包，其中，所述入网申请数据包中的问/答标志为问、入网申请标志为入网申请、地址段为随机数、数据段为预设值；
S102，接收所述主机根据所述入网申请数据包发送的入网申请回复数据包，其中，所述入网申请回复数据包数据段中的内容是分配给所述待入网从机的地址；
S103，判断所述入网申请回复数据包地址段中的地址是否与所述入网申请数据包地址段中的随机数一致；
S104，若一致，则所述待入网从机成功入网。
本发明实施例所述的物联网组网方法，在入网申请段，待入网从机向主机发送入网申请数据包，其中，所述入网申请数据包中的问/答标志为问、入网申请标志为入网申请、地址段为随机数、数据段为预设值；接收所述主机根据所述入网申请数据包发送的入网申请回复数据包，其中，所述入网申请回复数据包数据段中的内容是分配给所述待入网从机的地址；判断所述入网申请回复数据包地址段中的地址是否与所述入网申请数据包地址段中的随机数一致；若一致，则所述待入网从机成功入网，从而实现待入网从机自动加入到现有网络。
本实施例中，如图2所示，所述物联网组网方法对应的物联网系统使用星形结构，以主机为中心，从机分布在主机周围，主机和从机之间可以通过315M、433M或者915M等1G以下的ISM频段进行通讯。所述主机内置有3G、GPRS、WIFI、有线以太网等模块可以通过3G/GPRS/WIFI/有线以太网连接到远程服务器。
图2中，从机1～n在问答段与主机建立正常的数据通讯，而待入网从机是目前尚未加入网络、又希望加入到网络的从机，所述待入网从机可以在入网申请段申请加入网络。
本实施例中，问答段是从机入网成功后，主机与从机之间进行一问一答的数据通讯时间段；主机依次与各个入网成功的从机通讯完毕之后，空出一段时间作为待入网从机的入网申请段，如表1所示。
表1问答段与入网申请段在时间上的关系
本实施例中，主机与从机之间的通讯，采取半双工方式，主从机收发数据包格式如表2所示：
表2主从机收发数据包格式
对表2中各个字段的含义进行说明：
同步段：用于通讯数据的同步；
问/答标志：用于标记当前数据包是“问”还是“答”；
入网申请标志：用于标记当前数据包是否为入网申请包；
地址段：正常通讯时，指定需要发起通讯的从机地址，只有地址匹配的从机才会响应该数据包；
数据段：主从机交互的有效数据。
本实施例中，如果在正常通讯过程中，有待入网从机想加入当前的网络，那么，在入网申请时间段，所述待入网从机可以向主机发送入网申请数据包，其中，所述入网申请数据包中的问/答标志为问、入网申请标志为入网申请、地址段为随机数、数据段为预设值(例如，0)，所述入网申请数据包的格式如表3所示：
表3入网申请数据包的格式
同步段 问 入网申请 地址段 数据段
本实施例中，主机在入网申请段接收到所述待入网从机发送的入网申请数据包之后，判断所述入网申请数据包中的入网申请标志是否是入网申请；若是入网申请，则判断所述入网申请数据包中的问/答标志是否是问；若是问，则向所述待入网从机发送入网申请回复数据包，以告知所述待入网从机其已经被加入网络。
本实施例中，所述入网申请回复数据包包括：同步段、答、入网申请、地址段中的地址(其中，所述地址段中的地址是所述待入网从机发出的所述入网申请数据包中的随机数，这样，能够让所述待入网从机确定这个入网申请回复数据包是主机发给自己的，而不是发给同时也发出了入网申请的其他待入网从机的)、分配给所述待入网从机的地址。
本实施例中，所述待入网从机接收所述主机发送的入网申请回复数据包，并判断所述入网申请回复数据包地址段中的地址是否与所述入网申请数据包地址段中的随机数一致；若一致，则所述待入网从机成功入网，从而实现新从机自动加入到现有网络。
本实施例中，为了防止多个待入网从机同时发出入网申请，从而造成相互干扰，每个从机在发出入网申请时进行随机延时，以防数据碰撞；具体的：在入网申请段，每个待入网从机在经过随机时间的随机延时后，向主机发送入网申请数据包，如图3所示。
本实施例中，不仅可以实现新从机自动加入到现有网络，还能实现故障从机被主机发现并从现有网络中剔除的功能。
本实施例中，在问答段，主机发送的数据包格式如表4所示：
表4主机发送的数据包格式
本实施例中，正常通讯时/在问答段，由主机主动发起通讯，从机响应，采取一问一答的机制。
在问答段，每个从机都分配有固定的地址，当第一从机收到主机发送的通信数据包之后，会对接收到的“问/答标志”、“地址段”进行验证，如图4所示，如果所述通信数据包中的问/答标志是否是问、且所述通信数据包地址段中存储的地址与分配给所述第一从机的地址一致，则发出通信回应包答复主机，否则第一从机忽略主机发送的通信数据包，不进行任何操作，其中，所述第一从机为入网成功的任一个从机。
如图5所示，主机在问答段向第一从机发出通信数据包之后，就在等待第一从机的通信回应包，具体的：
判断所述主机是否在预设时间段内接收到所述第一从机发送的通信回应包；
若所述主机未在预设时间段内接收到所述第一从机发送的通信回应包，则将所述第一从机从当前的网络中剔除；
若所述主机在预设时间段内接收到所述第一从机发送的通信回应包，则判断所述通信回应包中的问/答标志是否是答；
若是答，则判断所述通信回应包地址段中存储的地址是否与分配给所述第一从机的地址一致；
若一致，则对所述通信回应包进行相应的处理，并向下一个入网成功的从机发送通信数据包。
本实施例中，如果主机在向第一从机发出通信数据包之后，在预设时间段内未收到第一从机的回应，那么认为第一从机发生了故障无法工作，此时主机将该第一从机从网络中剔除，之后不再向该第一从机发起数据通讯，除非该第一从机重新发起入网申请加入网络。
本发明提出的方案，可以使用1G以下的ISM频段实现物联网组网，具有传输距离远、覆盖面积大的优点，并且能实现新加入的从机自动入网、故障从机自动剔除功能，从而大大简化了大规模网络中的配置工作，提高了物联网系统可靠性。主机与从机正常通讯的数据还可以通过3G/GPRS/WIFI/有线以太网等手段同步到远程服务器，从而实现本地物联网与广域网的连接，以便于实现更灵活丰富的功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种物联网组网方法，其特征在于，包括：
在入网申请段，待入网从机向主机发送入网申请数据包，其中，所述入网申请数据包中的问/答标志为问、入网申请标志为入网申请、地址段为随机数、数据段为预设值；
接收所述主机根据所述入网申请数据包发送的入网申请回复数据包，其中，所述入网申请回复数据包数据段中的内容是分配给所述待入网从机的地址；
判断所述入网申请回复数据包地址段中的地址是否与所述入网申请数据包地址段中的随机数一致；
若一致，则所述待入网从机成功入网；
其中，所述方法还包括：
在问答段，第一从机接收所述主机发送的通信数据包，其中，所述第一从机为入网成功的任一个从机；
判断所述通信数据包中的问/答标志是否是问；
若是问，则判断所述通信数据包地址段中存储的地址是否与分配给所述第一从机的地址一致；
若一致，则发出通信回应包答复主机；
其中，所述问答段是从机入网成功后，主机与从机之间进行一问一答的数据通讯时间段；
主机依次与各个入网成功的从机通讯完毕之后，空出一段时间作为待入网从机的入网申请段；
其中，所述主机与从机之间通过1G以下的ISM频段进行通讯；
其中，主机与从机之间的通讯，采取半双工方式，主从机收发数据包格式如下所示：
同步段：用于通讯数据的同步；
问/答标志：用于标记当前数据包是“问”还是“答”；
入网申请标志：用于标记当前数据包是否为入网申请包；
地址段：正常通讯时，指定需要发起通讯的从机地址，只有地址匹配的从机才会响应该数据包；
数据段：主从机交互的有效数据。
2.根据权利要求1所述的物联网组网方法，其特征在于，所述主机根据所述入网申请数据包发送入网申请回复数据包包括：
所述主机接收到所述待入网从机发送的入网申请数据包后，判断所述入网申请数据包中的入网申请标志是否是入网申请；
若是入网申请，则判断所述入网申请数据包中的问/答标志是否是问；
若是问，则向所述待入网从机发送入网申请回复数据包。
3.根据权利要求1所述的物联网组网方法，其特征在于，在待入网从机向主机发送入网申请数据包之前，所述方法还包括：
在入网申请段，每个待入网从机在经过随机时间的随机延时后，向主机发送入网申请数据包。
4.根据权利要求1所述的物联网组网方法，其特征在于，在发出通信回应包答复主机之后，所述方法还包括：
在问答段，判断所述主机是否在预设时间段内接收到所述第一从机发送的通信回应包；
若是，则判断所述通信回应包中的问/答标志是否是答；
若是答，则判断所述通信回应包地址段中存储的地址是否与分配给所述第一从机的地址一致；
若一致，则对所述通信回应包进行相应的处理，并向下一个入网成功的从机发送通信数据包。
5.根据权利要求4所述的物联网组网方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述主机未在预设时间段内接收到所述第一从机发送的通信回应包，则将所述第一从机从当前的网络中剔除。
6.根据权利要求1所述的物联网组网方法，其特征在于，所述主机通过3G、GPRS、WIFI或有线以太网连接到广域网。
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