CN108156149B - 基于tcp协议的通信方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于TCP协议的通信方法及系统，包括：链路建立单元，用于响应请求注册网络指令，建立TCP链路；服务器监听端口单元，用于建立并保持至少一个表计的服务器监听端口；通信链接请求单元，用于当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求或表计的数据发送请求，发起一个或多个与外部设备建立TCP通信的TCP通信链接请求；数据收发单元，用于开启TCP链路，在接收或发送数据后，主动断开TCP链路。本发明可避免了大量的表计产品同时与主站保持通信，占用了大量的基站资源的问题；为用户节省了资费；实现主站、PC上位机、HHU掌机等外部设备的远程抄表，应用范围更广泛。

Description

基于TCP协议的通信方法及系统
技术领域
本发明涉及电表通信技术领域，特别涉及一种基于TCP协议的通信方法系统。
背景技术
随着智能电表在全球范围内应用越来越广，大量的智能表依托移动公网组建远程通讯网络，从而实现远程抄表和远程控制。目前在智能电表的远程抄表通信方式中，虽然表计内的通信模块具有了SMS、CSD、USSD等通信方式，但是这些通信方式由于通信数据量小、效率低、费用高等原因，实际使用率较低，大部分通信模块是基于 GPRS/3G/4G移动数据网络的通信。
另外随着主站业务更加精细化、多样化的市场需求，部分市场提出了多主站单元进行远程抄表，主站、PC上位机软件、HHU手持设备同时进行远程抄表的需求，原有的方案中通信模块分别作为客户端模式或服务器模式将难以简单地满足市场需求。
发明内容
本发明提供一种基于TCP协议的通信方法及系统，解决现有上述的问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种基于TCP协议的通信方法，包括以下步骤：
响应请求注册网络指令，建立TCP链路；
建立并保持至少一个表计的服务器监听端口；
当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求或表计的数据发送请求，发起一个或多个与外部设备建立TCP通信的TCP通信链接请求；
开启TCP链路，在接收或发送数据后，主动断开TCP链路。
作为一种实施方式，当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求或表计的数据发送请求，发起一个或多个与外部设备建立TCP通信的TCP通信链接请求，包括以下步骤：
当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求，通信模块建立TCP服务器，接收外部设备的TCP客户端发送的数据；
当服务器监听端口接收到表计的数据发送请求，通信模块建立TCP客户端，将表计数据上传至外部设备的TCP服务器。
作为一种实施方式，还包括以下步骤：
在TCP链路建立后，若TCP链接通道在一个周期内无数据通信，则发送心跳帧给外部设备；
若在发送预设次数的心跳帧后，外部设备无响应，则重新建立TCP链路。
作为一种实施方式，还包括以下步骤：
根据外部设备自身的不同业务分层，可同时发送一个或多个TCP通信链接请求。
作为一种实施方式，外部设备包括主站、PC上位机以及HHU掌机的任意一种。
本发明实施例提供还一种基于TCP协议的通信系统，包括：
链路建立单元，用于响应请求注册网络指令，建立TCP链路；
服务器监听端口单元，用于建立并保持至少一个表计的服务器监听端口；
通信链接请求单元，用于当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求或表计的数据发送请求，发起一个或多个与外部设备建立TCP通信的TCP通信链接请求；
数据收发单元，用于开启TCP链路，在接收或发送数据后，主动断开TCP链路。
作为一种实施方式，所述通信链接请求单元包括：
TCP服务器模块，用于当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求，通信模块建立TCP服务器，接收外部设备的TCP客户端发送的数据；
TCP客户端模块，用于当服务器监听端口接收到表计的数据发送请求，通信模块建立TCP客户端，将表计数据上传至外部设备的TCP服务器。
作为一种实施方式，还包括状态查询单元，用于在TCP链路建立后，若TCP链接通道在一个周期内无数据通信，则发送心跳帧给外部设备；若在发送预设次数的心跳帧后，外部设备无响应，则重新建立TCP链路。
作为一种实施方式，还包括业务分层单元，用于根据外部设备自身的不同业务分层，可同时发送一个或多个TCP通信链接请求。
本发明相比于现有技术的有益效果在于：通过响应服务器监听端口的TCP通信链接请求，开启TCP链路，避免了大量的表计产品同时与主站保持通信，占用了大量的基站资源的问题；通信模块只有在外部设备有数据请求时开启TCP链路，数据结束后即刻关闭TCP链路，因此，无需在空闲时发送心跳帧维护TCP链路，为用户节省了资费；建立并保持一个表计的服务端监听端口，可同时接收来自主站、PC上位机、HHU掌机等外部设备发起的TCP通信链接请求；主站可以根据现场服务器的状况、当地的网络状况、以及每天不同时段的网络状况，控制同时主动链接的通信模块个数，减少服务器和移动基站的压力。
附图说明
图1为本发明基于TCP协议的通信方法的流程图；
图2为本发明基于TCP协议的通信系统的结构图；
图3为本发明基于TCP协议的通信方法的另一实施例的流程图。
附图标注：1、链路建立单元；2、服务器监听端口单元；3、通信链接请求单元； 31、TCP服务器模块；32、TCP客户端模块；4、数据收发单元；5、状态查询单元； 6、业务分层单元。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
如图1所示，一种基于TCP协议的通信方法，包括以下步骤：
S100：响应请求注册网络指令，建立TCP链路；
S200：建立并保持至少一个表计的服务器监听端口；
S300：当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求或表计的数据发送请求，发起一个或多个与外部设备建立TCP通信的TCP通信链接请求；
S400：开启TCP链路，在接收或发送数据后，主动断开TCP链路。
步骤S300中具体包括以下步骤：
当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求，通信模块建立TCP服务器，接收外部设备的TCP客户端发送的数据；
当服务器监听端口接收到表计的数据发送请求，通信模块建立TCP客户端，将表计数据上传至外部设备的TCP服务器。
除上述步骤外，还包括以下步骤：
在TCP链路建立后，若TCP链接通道在一个周期内无数据通信，则发送心跳帧给外部设备；
若在发送预设次数的心跳帧后，外部设备无响应，则重新建立TCP链路。
在另一实施例中，还包括以下步骤：
根据外部设备自身的不同业务分层，可同时发送一个或多个TCP通信链接请求。
在本实施例中，外部设备包括主站、PC上位机以及HHU掌机的任意一种。
如图2所示，一种基于TCP协议的通信系统，包括：
链路建立单元1，用于响应请求注册网络指令，建立TCP链路；
服务器监听端口单元2，用于建立并保持至少一个表计的服务器监听端口；
通信链接请求单元3，用于当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求或表计的数据发送请求，发起一个或多个与外部设备建立TCP通信的TCP通信链接请求；
数据收发单元4，用于开启TCP链路，在接收或发送数据后，主动断开TCP链路。
其中，通信链接请求单元3包括：
TCP服务器模块31，用于当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求，通信模块建立TCP服务器，接收外部设备的TCP客户端发送的数据；
TCP客户端模块32，用于当服务器监听端口接收到表计的数据发送请求，通信模块建立TCP客户端，将表计数据上传至外部设备的TCP服务器。
除上述单元外，还包括状态查询单元5和业务分层单元6，状态查询单元5用于在TCP链路建立后，若TCP链接通道在一个周期内无数据通信，则发送心跳帧给外部设备；若在发送预设次数的心跳帧后，外部设备无响应，则重新建立TCP链路。业务分层单元6用于根据外部设备自身的不同业务分层，可同时发送一个或多个TCP 通信链接请求。
上述步骤为电表表计采用以服务器模式为主的混合模式的工作流程，通过上述步骤可避免了大量的表计产品同时与主站保持通信，占用了大量的基站资源的问题；可无需在空闲时发送心跳帧维护TCP链路，为用户节省了资费；可同时接收来自主站、 PC上位机、HHU掌机等外部设备发起的TCP通信链接请求，实现主站、PC上位机、 HHU掌机等外部设备的远程抄表，应用范围更广泛；主站可以根据现场服务器的状况、当地的网络状况、以及每天不同时段的网络状况，控制同时主动链接的通信模块个数，减少服务器和移动基站的压力。如果有表计的事件、任务等数据需要上送，通信模块将立即建立一个TCP客户端，将数据上送给主站的TCP服务器，与通讯模块 TCP服务器接收到通过TCP链接通道接收外部设备的数据互不干扰。
如图3所示，在另一实施例中，电表表计的操作流程包括以下步骤：
S101：请求注册GPRS/2G/3G网络(AT+MIPCALL＝S)，指令中S为移动网络入网接口点，根据客户需求灵活配置，一般在工厂发货之前完成参数预设，或在现场安装实施之前完成参数预设；
S201:网络状态查询(AT+MIPCALL? )，发现设备离网，则应重新发起网络注册步骤S101；
S301：信号强度查询(AT+CSQ? )，定时检测信号强度状态，该信号强度值支持实时读取，电能电表液晶上实时显示；
S401:建立服务器监听端口(AT+MIPOPEN＝6)，指令中6表示通道号6，当前默认固定为6。服务器监听端口建立成功后，处于等待状态，随时准备接收主站、PC上位机软件、HHU等设备的客户端TCP链接。当服务器监听通道接收到数据为不合法数据帧时，应立即主动关闭该链接通道；当服务器监听通道发现主动链接过来的TCP 链接通道，长时间无数据通信，则应主动关闭该链接通道；
S501：与MDC1(即外部设备1，这里指主站1)建立TCP链接(AT+MIPOPEN＝1)，指令中1表示通道号1，当前默认固定为1。电表注册网络成功后，则主动建立TCP 链接与MDC1保持TCP链接。当该TCP链接通道超过一个心跳周期无数据通信时，智能电表应该主动对MDC1发送心跳帧，维持TCP链接通道，并且MDC1需要对心跳帧进行回复。如果智能电表连续3次发送心跳帧，均没有收到MDC1主站的回复帧，则智能电表可以认为该TCP链接通道异常，需要立即重新建立TCP链接通道；
S601:与MDC2(即外部设备2，这里指主站2)建立TCP链接(AT+MIPOPEN＝2)，指令中2表示通道号2，当前默认固定为2。智能电表注册网络成功后，则主动建立 TCP链接与MDC2保持TCP链接。当该TCP链接通道超过一个心跳周期无数据通信时，智能电表应该主动对MDC2发送心跳帧，维持TCP链接通道，并且MDC2需要对心跳帧进行回复。如果智能电表连续3次发送心跳帧，均没有收到MDC2主站的回复帧，则智能电表可以认为该TCP链接通道异常，需要立即重新建立TCP链接通道；
S701：链路状态查询(AT+MIPOPEN? )，检测所有TCP链路状态，发现链路断开，则应重新发起相应的链路建立步骤S401、S501、S601；
S801：数据发送(AT+MIPSEND＝n)，智能电表对已成功建立TCP链路通道n进行数据发送，其中n表示相对应的通道号，参数范围为1，2，3，4，5，6，服务器监听固定规划为6通道，与MDC1之间的TCP链接规划为1通道，与MDC2之间的 TCP链接规划为通道2；
S901：数据接收(+MIPRTCP,n)，智能电表随时处于待机状态，一旦收到已成功建立TCP链路通道n的数据，则立即进行处理，并将回复的数据直接发送至相应的 MDC系统。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于TCP协议的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
响应请求注册网络指令，建立TCP链路；
建立并保持至少一个表计的服务器监听端口；
当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求或表计的数据发送请求，发起一个或多个与外部设备建立TCP通信的TCP通信链接请求；
开启TCP链路，在接收或发送数据后，主动断开TCP链路；
在TCP链路建立后，若TCP链接通道在一个周期内无数据通信，则发送心跳帧给外部设备；
若在发送预设次数的心跳帧后，外部设备无响应，则重新建立TCP链路。
2.根据权利要求1所述的基于TCP协议的通信方法，其特征在于，当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求或表计的数据发送请求，发起一个或多个与外部设备建立TCP通信的TCP通信链接请求，包括以下步骤：当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求，通信模块建立TCP服务器，接收外部设备的TCP客户端发送的数据；
当服务器监听端口接收到表计的数据发送请求，通信模块建立TCP客户端，将表计数据上传至外部设备的TCP服务器。
3.根据权利要求1所述的基于TCP协议的通信方法，其特征在于，还包括以下步骤：根据外部设备自身的不同业务分层，可同时发送一个或多个TCP通信链接请求。
4.根据权利要求1所述的基于TCP协议的通信方法，其特征在于，外部设备包括主站、PC上位机以及HHU掌机的任意一种。
5.一种基于TCP协议的通信系统，其特征在于，包括：链路建立单元，
用于响应请求注册网络指令，建立TCP链路；
服务器监听端口单元，用于建立并保持至少一个表计的服务器监听端口；
通信链接请求单元，用于当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求或表计的数据发送请求，发起一个或多个与外部设备建立TCP通信的TCP通信链接请求；
数据收发单元，用于开启TCP链路，在接收或发送数据后，主动断开TCP链路；
状态查询单元，用于在TCP链路建立后，若TCP链接通道在一个周期内无数据通信，则发送心跳帧给外部设备；若在发送预设次数的心跳帧后，外部设备无响应，则重新建立TCP链路。
6.根据权利要求5所述的基于TCP协议的通信系统，其特征在于，所述通信链接请求单元包括：
TCP服务器模块，用于当服务器监听端口接收到外部设备发起的TCP通信链接请求，通信模块建立TCP服务器，接收外部设备的TCP客户端发送的数据；
TCP客户端模块，用于当服务器监听端口接收到表计的数据发送请求，通信模块建立TCP客户端，将表计数据上传至外部设备的TCP服务器。
7.根据权利要求5所述的基于TCP协议的通信系统，其特征在于，还包括业务分层单元，用于根据外部设备自身的不同业务分层，可同时发送一个或多个TCP通信链接请求。
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