CN109067861A - 基于物联网的通信方法、装置、设备和介质 - Google Patents

基于物联网的通信方法、装置、设备和介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于物联网的通信方法、装置、设备和介质，涉及物联网领域。该方法包括：基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路；若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态，并基于所述通信链路与所述设备进行数据交互。本发明实施例提供的一种基于物联网的通信方法、装置、设备和介质，实现了物联网与设备的低功耗通信。

Description

基于物联网的通信方法、装置、设备和介质
技术领域
本发明实施例涉及物联网领域，尤其涉及一种基于物联网的通信方法、装置、设备和介质。
背景技术
物联网通过获取分散连接的各设备的信息，实现对所述设备的监测、控制或其他管理。
通常，物联网与设备的通信方式为基于传输控制协议(Transmission ControlProtocol,TCP)的长连接方式。具体为：先在物联网和设备间经过TCP的三次握手建立通信连接，然后基于建立的通信连接进行数据传输，在数据传输完成后通信连接并不关闭，之后的通信仍基于该通信连接进行。从而实现在一个通信连接上可以连续发送多个数据。
建立通信连接时TCP的三次握手以及大量设备同时长连接在线，都会导致物联网较高的功耗。然而，一些物联网技术为低功耗技术，从而使得上述通信方式不适用于低功耗的物联网技术的问题。典型地，该低功耗物联网技术可以是基于蜂窝的窄带物联网技术(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)。
发明内容
本发明实施例提供一种基于物联网的通信方法、装置、设备和介质。以实现物联网与设备的低功耗通信。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于物联网的通信方法，该方法包括：
基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路；
若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态，并基于所述通信链路与所述设备进行数据交互。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于物联网的通信装置，该装置包括：
链路建立模块，用于基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路；
链路通信模块，用于若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态，并基于所述通信链路与所述设备进行数据交互。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例中任一所述的基于物联网的通信方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的基于物联网的通信方法。
本发明实施例通过使用无连接传输协议建立并保活与设备之间的通信链路，然后基于该通信链路与设备进行数据交互。因为使用的是无连接传输协议，所以上述通信链路的建立中无需三次握手建立通信连接的步骤。该步骤的省略可以减少资源的损耗。当发生多次通信时，该效果尤为明显。从而实现物联网与设备的低功耗通信。
附图说明
图1为物联网技术体系的层次示意图；
图2为本发明实施例一提供的基于物联网的通信方法的流程图；
图3是本发明实施例二提供的一种基于物联网的通信方法的流程图；
图4是本发明实施例三提供的一种基于物联网的通信方法的流程图；
图5a是本发明实施例四提供的一种通信链路保活的流程图；
图5b是本发明实施例四提供的一种小数据包传输的流程图；
图5c是本发明实施例四提供的一种大数据包传输的流程图；
图5d是本发明实施例四提供的一种设备上报数据的流程图；
图6是本发明实施例五提供的一种基于物联网的通信装置的结构示意图；
图7为本发明实施例六提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
参见图1,物联网的技术体系主要包括四个层次：感知与控制层、网络层、平台服务层和应用服务层。
其中，感知与控制层：通过从传感器、计量器等器件获取环境、资产或者运营状态信息，在进行适当的处理之后，通过传感器传输网关将数据传递出去；同时通过传感器接收网关接收控制指令信息，在本地传递给控制器件达到控制资产、设备及运营的目的。在此层次中，感知及控制器件的管理，传输与接收网关，本地数据及信号处理是重要的技术领域。
通信网络层：通过公网或者专网以无线或者有线的通讯方式将信息、数据与指令在感知控制层与平台及应用层之间传递。主要由运营商提供的各种广域IP通信网络组成，包括ATM(一种信息交换方式)、xDSL(数字用户线路)、光纤等有线网络，以及GPRS、3G、4G、NB-IoT等移动通信网络。
平台服务层：物联网平台是物联网网络架构和产业链条中的关键环节，通过它不仅实现对终端设备和资产的“管、控、营”一体化，向下连接感知层，向上面向应用服务提供商提供应用开发能力和统一接口。并为各行各业提供通用的服务能力，如数据路由、数据处理与挖掘、仿真与优化、业务流程和应用整合、通信管理、应用开发、设备维护服务等。
应用服务层：丰富的应用是物联网的最终目标，未来基于政府、企业、消费者三类群体将衍生出多样化物联网应用，创造巨大社会价值。根据企业业务需要,在平台服务层之上建立相关的物联网应用,例如:城市交通情况的分析与预测；城市资产状态监控与分析；环境状态监控、分析与预警(例如：风力、雨量、滑坡)；健康状况监测与医疗方案建议等等。
实施例一
图2为本发明实施例一提供的基于物联网的通信方法的流程图。本实施例可适用于物联网平台与设备进行通信的情况，换而言之也是设备接入物联网平台的情况。其中，设备对应上述感知与控制层，物联网平台对应上述平台服务层。该方法可以由一种基于物联网的通信装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，典型地该装置为物联网平台设备。参见图2，本实施例提供的基于物联网的通信方法包括：
S110、基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路。
其中，无连接传输协议是非面向连接的协议，也即传输数据前不需要建立连接的数据传输协议。例如，用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)。
设备是采集物待处理数据的设备，该待处理数据可以是环境、资产或者运营状态等数据。该设备可以是传感器、计量器和电子标签等。
其中，设备可以位于内网(局域网)中，也可以位于外网(互联网)中。
可选地，可以通过接受设备无连接传输协议发送的数据，建立设备上行的单向通信链路。也可以通过基于无连接传输协议与设备进行数据交互，建立与设备之间的双向通信链路。
具体地，所述基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路，可以包括：
接收设备基于无连接传输协议和本机网络地址发送的设备数据；
从接收的所述设备数据中确定所述设备的网络地址，并基于所述设备的网络地址和无连接传输协议，向所述设备发送本机数据，以建立与所述设备之间的通信链路。
其中，设备数据是设备相关的数据。可选地，设备数据中可以包括设备的心跳包。类似的本机数据也可以包括本机的心跳包。
为判断建立的与设备之间的通信链路是否保持(即未断开，也即有效状态)，接收设备基于无连接传输协议定时发送的设备数据，并基于无连接传输协议定时向设备发送本机数据。
S120、若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态，并基于所述通信链路与所述设备进行数据交互。
若时间长度大于设定时间阈值的时间隔内，未接收到设备数据，则确定与所述设备间的通信链路断开，也即设备离线。
本发明实施例的技术方案，通过使用无连接传输协议建立并保活与设备之间的通信链路，然后基于该通信链路与设备进行数据交互。因为使用的是无连接传输协议，所以上述通信链路的建立中无需三次握手建立通信连接的步骤。该步骤的省略可以减少资源的损耗。当发生多次通信时，该效果尤为明显。从而实现物联网与设备的低功耗通信。
进一步地，所述基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路，可以包括：
基于无连接传输协议，建立本机中本机监听模块与设备中设备监听模块之间的通信链路。
其中，通过对通信链路建立的模块化设置，从而方便对通信链路故障的维护。例如，与设备通信链路故障，则可以直接对本机监听模块和设备监听模块进行检修，而无需对本机中的其他模块进行检测。
实施例二
图3是本发明实施例二提供的一种基于物联网的通信方法的流程图。本实施例是在上述实施例的基础上提出的一种可选方案。参见图3，本实施例提供的基于物联网的通信方法包括：
S210、基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路。
S220、若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态。
S230、若待传输数据小于等于设定数据量阈值，则基于无连接传输协议，通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据。
其中，设定数据量阈值可以根据无连接传输协议的实际传输能力确定。
具体的，设定数量阈值可以是无连接传输协议的数据报包括的数据部分的最大长度。据此使得待传输数据可以基于无连接传输协议的一条数据报进行传输。由于无连接传输协议存在丢包的情况，所以待传输数据的传输结果只可能是丢失或传输成功，而不会存在部分丢失的情况，进而方便对待传输数据传输可靠性的维护。
为保证对待传输数据的成功传输，所述通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据，可以包括：
通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据，直至接收到设备反馈的接收到所述待传输数据的确认消息。
本发明实施例的技术方案，通过将数据量相对较小的待传输数据基于无连接传输协议，借助所述通信链路向设备发送。节省了通信链路建立带来的资源损耗。
实施例三
图4是本发明实施例三提供的一种基于物联网的通信方法的流程图。本实施例是在上述实施例的基础上提出的一种可选方案。参见图4，本实施例提供的基于物联网的通信方法包括：
S310、基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路。
S320、若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态。
S330、若待传输数据大于设定数据量阈值，则基于无连接传输协议，通过所述通信链路向设备发送请求连接消息。
S340、接收设备对所述请求连接消息的响应消息，建立与设备之间的短连接。
具体地，为保证待传输数据的传输可靠性，所述短连接为基于TCP协议的短连接通信。其中，短连接是指短连接方式的通信链路，也即该通信链路在数据传输完成后关闭。
S350、基于所述短连接，将所述待传输数据发送给设备。
本发明实施的技术方案，通过将数据量相对较大的待传输数据，基于建立的短连接进行数据传输。从而提高数据传输的可靠性。因为短连接在待传输数据传输完成后会关闭。所以可以降低连接长时间保持对资源的消耗。
实施例四
本实施例是在上述实施例的基础上，以无连接传输协议为UDP协议为例，提出的一种可选方案。该方案包括：
参见图5a，通信链路的保活包括：
本机(也即物联网平台设备)的本机监听模块与本机的本机业务模块交互，监听本机业务模块的状态；
设备的设备监听模块与设备的设备业务模块交互，监听设备业务模块的状态；
本机监听模块与设备监听模块定时采用UDP协议对获取的本地的状态进行双向传输，以同步本机和设备的状态，从而建立本机监听模块与设备监听模块的监听通道，并实现对该监听通道的保活。
其中，通过采用UDP方式进行双方状态同步，降低传输功耗。
参见图5b，针对小数据包的传输包括：
本机业务模块发送小数据包至本机监听模块，由本机监听模块通过已建立的监听通道向设备下发所述小数据包；
设备中的设备监听模块将接收到的所述小数据包发送给设备业务模块，并获取确认，再通过监听通道反馈给本机监听模块；
本机监听模块获取到设备的反馈信息，通知本机业务模块，确认所述小数据包下发成功。
其中，对于小数据包，直接借用监听通道进行传输，以减少建链损耗。
参见图5c，针对大数据包的传输包括：
本机业务模块发起建链请求，由本机监听模块通过监听通道下发建链请求至设备；
设备的监听模块获取请求，发送至设备业务模块进行建链；
设备业务模块与本机业务模块建链后，由本机业务模块发起数据下发，数据下发完成后，确认结束。
其中，对于大数据包，由于UDP协议本身无可靠性，需要建立可靠传输链路进行可靠性保障。
由于蜂窝场景或wifi场景下，设备多处于内网环境，而本机处于外网。因此本机无法直接获取设备网络地址，故：借用监听通道下发建链通知给设备，设备建链(其中，设备已知本机网络地址，基于本机网络地址进行建链)后，由本机通过建链通道下发大数据包。从而提高对数据传输的可靠性。
可选地，上述建链通道可以基于TCP协议的短连接建立，也可以基于TCP协议的长连接建立。
参见图5d，设备向本机发送数据包括：
设备业务模块与物联网系统的本机业务模块主动建链；
建链后，设备业务模块主动上报数据，本机业务模块进行确认。
其中，当设备有主动上报诉求时，主动与本机建链，主动上报数据。
本发明实施例的技术方案，通过基于UDP协议定时与设备进行交互，以进行监听通道的链路保活，并基于监听通道进行基础通讯通知。对于小量数据，直接通过基于UDP协议通过监听通道进行下行；对于大量数据，通过TCP或者HTTP长连接或短连接进行下发。因为UDP协议本身具有低功耗特征，所以UDP协议的应用可以降低通信的功耗，从而满足NB-IOT对低功耗的要求。
需要说明的是，基于上述实施例的技术教导，本领域技术人员有动机将上述实施方式进行组合，以降低对物联网平台与设备间的通信功耗。
实施例五
图6是本发明实施例五提供的一种基于物联网的通信装置的结构示意图。典型地，该装置可以是物联网平台设备。参见图6，本实施例提供的基于物联网的通信装置包括：链路建立模块10和链路通信模块20.
其中，链路建立模块10，用于基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路；
链路通信模块20，用于若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态，并基于所述通信链路与所述设备进行数据交互。
本发明实施例的技术方案，通过使用无连接传输协议建立并保活与设备之间的通信链路，然后基于该通信链路与设备进行数据交互。因为使用的是无连接传输协议，所以上述通信链路的建立中无需三次握手建立通信连接的步骤。该步骤的省略可以减少资源的损耗。当发生多次通信时，该效果尤为明显。从而实现物联网与设备的低功耗通信。
进一步地，所述链路建立模块，包括：数据接收单元和数据发送单元。
其中，数据接收单元，用于接收设备基于无连接传输协议和本机网络地址发送的设备数据；
数据发送单元，用于从接收的所述设备数据中确定所述设备的网络地址，并基于所述设备的网络地址和无连接传输协议，向所述设备发送本机数据，以建立与所述设备之间的通信链路。
进一步地，所述链路建立模块，包括：链路建立单元。
其中，链路建立单元，用于基于无连接传输协议，建立本机中本机监听模块与设备中设备监听模块之间的通信链路。
进一步地，所述链路通信模块，包括：第一通信单元。
其中，第一通信单元，用于若待传输数据小于等于设定数据量阈值，则基于无连接传输协议，通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据。
进一步地，所述第一通信单元，包括：第一通信子单元。
其中，第一通信子单元，用于通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据，直至接收到设备反馈的接收到所述待传输数据的确认消息。
进一步地，所述链路通信模块，包括：连接请求单元、连接建立单元和数据发送单元。
其中，连接请求单元，用于若待传输数据大于设定数据量阈值，则基于无连接传输协议，通过所述通信链路向设备发送请求连接消息；
连接建立单元，用于接收设备对所述请求连接消息的响应消息，建立与设备之间的短连接；
数据发送单元，用于基于所述短连接，将所述待传输数据发送给设备。
实施例六
图7为本发明实施例六提供的一种设备的结构示意图，如图7所示，该设备包括处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73；设备中处理器70的数量可以是一个或多个，图7中以一个处理器70为例；设备中的处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73可以通过总线或其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
存储器71作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于物联网的通信方法对应的程序指令/模块(例如，基于物联网的通信装置中的链路建立模块10和链路通信模块20)。处理器70通过运行存储在存储器71中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于物联网的通信方法。
存储器71可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器71可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器71可进一步包括相对于处理器70远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置72可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置73可包括显示屏等显示设备。
实施例七
本发明实施例七还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种基于物联网的通信方法，该方法包括：
基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路；
若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态，并基于所述通信链路与所述设备进行数据交互。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的基于物联网的通信方法中的相关操作.
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述基于物联网的通信装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种基于物联网的通信方法，其特征在于，包括：
基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路；
若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态，并基于所述通信链路与所述设备进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路，包括：
接收设备基于无连接传输协议和本机网络地址发送的设备数据；
从接收的所述设备数据中确定所述设备的网络地址，并基于所述设备的网络地址和无连接传输协议，向所述设备发送本机数据，以建立与所述设备之间的通信链路。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路，包括：
基于无连接传输协议，建立本机中本机监听模块与设备中设备监听模块之间的通信链路。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述通信链路与所述设备进行数据交互，包括：
若待传输数据小于等于设定数据量阈值，则基于无连接传输协议，通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据，包括：
通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据，直至接收到设备反馈的接收到所述待传输数据的确认消息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据，包括：
若待传输数据大于设定数据量阈值，则基于无连接传输协议，通过所述通信链路向设备发送请求连接消息；
接收设备对所述请求连接消息的响应消息，建立与设备之间的短连接；
基于所述短连接，将所述待传输数据发送给设备。
7.一种基于物联网的通信装置，其特征在于，包括：
链路建立模块，用于基于无连接传输协议建立与设备之间的通信链路；
链路通信模块，用于若在预设时间间隔内接收到设备发送的数据，则确定所述通信链路处于有效状态，并基于所述通信链路与所述设备进行数据交互。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述链路建立模块，包括：
数据接收单元，用于接收设备基于无连接传输协议和本机网络地址发送的设备数据；
数据发送单元，用于从接收的所述设备数据中确定所述设备的网络地址，并基于所述设备的网络地址和无连接传输协议，向所述设备发送本机数据，以建立与所述设备之间的通信链路。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述链路建立模块，包括：
链路建立单元，用于基于无连接传输协议，建立本机中本机监听模块与设备中设备监听模块之间的通信链路。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述链路通信模块，包括：
第一通信单元，用于若待传输数据小于等于设定数据量阈值，则基于无连接传输协议，通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一通信单元，包括：
第一通信子单元，用于通过所述通信链路向设备发送所述待传输数据，直至接收到设备反馈的接收到所述待传输数据的确认消息。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述链路通信模块，包括：
连接请求单元，用于若待传输数据大于设定数据量阈值，则基于无连接传输协议，通过所述通信链路向设备发送请求连接消息；
连接建立单元，用于接收设备对所述请求连接消息的响应消息，建立与设备之间的短连接；
数据发送单元，用于基于所述短连接，将所述待传输数据发送给设备。
13.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6中任一所述的基于物联网的通信方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的基于物联网的通信方法。
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