CN111065076A - 一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的m2m物联网改进通信方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统，在设定过程中信号强度阈值Σ是动态可变的，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较少时，得到的发送信号强度λ衰减系数X较小，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较小，从而使得所述物联网节点更加容易获得加入该传输范围场中间件的机会，反之，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较多时发送信号强度λ衰减系数X较大，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较大，在对应传输范围场中间件趋于饱和过程中较难获得加入该传输范围场中间件的机会，且稳定其管理的物联网节点数目。

Description

一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网 改进通信方法、设备和系统

技术领域

本发明属于新一代信息技术领域，尤其涉及一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信设备及其实施方法与系统。

背景技术

物联网人工智能、大数据这个时代对我们人类社会提出了挑战，但也带来了很好的机遇。一场新的技术革命和新的产业变革正在进行。”中国工程院院士邬贺铨在大会上表示，有研究认为，到2020年，全球工业物联网产值将达到1510亿美元，预计物联网的使用将带来1.9万亿美元的生产力提升和1770亿美元的生产成本降低。工业物联网的支撑技术主要包括大数据、人工智能、信息安全、移动互联网、5G、物联网、云计算、区块链等；而在工业应用上，还需要先进制造技术、机器人、信息物理系统等相关技术的支撑。同时，他指出：“工业物联网更大的市场价值体现在垂直行业的应用上。工业物联网将广泛地应用到工业制造、生产服务、仓储、采购、出库、制造、加工、生产、环境监控、生产人员管理、物流配送、维修回修等环节，其作用包括遥感检测、定位跟踪、移动管理等。

最初的物联网的概念是由美国提出，把所有的物品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪等等的一种网络概念。当然了，物联网的官方定义是：是基于互联网之上，使不可交流的物体与物体之间进行交流，而产生的过程，称之为物联网(Internet of Things)。

相较于传感器网络，物联网对其既有继承，亦有突破。

传感器网络的三个要素：传感器、感知对象和观察者传感网的研究与发展：传感器网络的研究起步于20实际90年代末期。从21世纪开始，传感器网络引起了学术界、军界和工业界的极大关注，美国和欧洲相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划。

借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象。

以互联网为代表的计算机网络技术是二十世纪计算机科学的一项伟大成果，它给我们的生活带来了深刻的变化，然而在，网络功能再强大，网络世界再丰富，也终究是虚拟的，它与我们所生活的现实世界还是相隔的，在网络世界中，很难感知现实世界，很多事情还是不可能的，时代呼唤着新的网络技术。传感网络正是在这样的背景下应运而生的全新网络技术，它综合了传感器、低功耗、通讯以及微机电等等技术，可以预见，在不久的将来，传感网络将给我们的生活方式带来革命性的变化。

传感网的关键技术包含网络拓扑控制、网络协议、网络安全、时间同步、定位技术、数据融合、数据管理、无线通信技术、嵌入式操作系统、应用层技术。其亦可分为大规模网络、自组织网络、动态性网络、可靠性网络、应用性相关的网络、以数据为中心的网络。

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。

随着物联网设备数量的持续增加，这些设备之间的通信或连接已成为一个重要的思考课题。根据Gartner的研究，到2020年，物联网设备数量将达到204亿台。这里有几个可用的物联网通信协议，它们具有不同的性能、数据速率、覆盖范围、功率和内存，而且每一种协议都有各自的优点和或多或少的缺点。其中一些通信协议只适合小型家用电器，而其他一些通信协议则可以用于大型智慧城市项目。

M2M(MachinetoMachine)是通过移动通讯对设备进行有效控制，从而将商务的边界大幅度扩展或创造出较传统方式更高效率的经营方式亦或创造出完全不同于传统方式的全新服务。M2M以设备通讯控制为核心，将原来低效率或甚至不可能的信息传输应用于商业中以获得更强的竞争力。M2M的商务模式目前应用方兴未艾，主要有移动物流管理(M-logisTIcmanagement)、移动支付(M-POS)、移动监控(M-monitoring)等。

M2M是将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是就是机器与机器的对话。M2M不是什么新概念，也是司空见惯的现象，比如我们上班用的门禁卡，超市的条码扫描，再比如日前比较流行的NFC手机支付。多年以前，日本的NEC公司在M2M方面已经做了很多宣传和工作，并推出了一些全球领先的M2M产品，成功地在很多领域。

本发明提出一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统，通过引入独特的第一编译器和第一、第二M2M接收中继，在接收M2M物联网负载数据的同时使用多个传输范围场中间件来对下辖的物联网节点层级管理物联网节点与其所述的传输范围场中间件关联信息，其次，引入改进的报文封装器，对第一编译器接收到的传输范围场中间件及其下辖物联网节点分布信息进行分类统计，依据不同的物联网节点隶属类型，采用不同的编码索引进行编码，并将其与负载数据进行组合，最后，依据第二M2M接收中继接收到的物联网节点上报的与其相关传输范围场中间件信息作为校验信息进行报文封装，实现对新一代信息技术M2M物联网数据传输的较高安全性保障，且在设定过程中信号强度阈值Σ是动态可变的，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较少时，得到的发送信号强度λ衰减系数X较小，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较小，从而使得所述物联网节点更加容易获得加入该传输范围场中间件的机会，反之，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较多时发送信号强度λ衰减系数X较大，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较大，在对应传输范围场中间件趋于饱和过程中较难获得加入该传输范围场中间件的机会，且稳定其管理的物联网节点数目。

发明内容

本发明旨在提供一种优于现有技术的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

提供一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信设备，所述设备包括：

多个传输范围场中间件，对于本地M2M物联网接入节点下的多个物联网节点设置多个传输范围场中间件；其中，所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的信号强度在阈值以上的多个物联网节点，并保证所述多个传输范围场中间件的设置满足对物联网接入节点下的所有物联网节点的覆盖；

信号强度阈值第一定义部，使用所述信号强度阈值第一定义部定义所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的多个物联网节点的信号强度阈值Σ；也即，在其接收到的物联网节点发送的侦测信号时，判定该信号强度是否大于等于Σ，若是，则认为该物联网节点属于本传输范围场中间件的管理区域内，若否，则该物联网节点不属于本传输范围场中间件的管理区域内；

信号强度阈值第一动态设定部，设定所述信号强度阈值Σ为原始物联网节点发送信号强度λ的X倍，其中，X为小于1的整数；且X的值基于如下公式计算：

X＝A/B*A/N*100％；

其中，A表示该传输范围场中间件已连接并管理的物联网节点个数，B表示该传输范围场中间件可以管理的物联网节点个数上限，N表示当前接入节点下连接的物联网节点个数总数，特殊的，当A为0时，X＝0；

改进的报文封装器，在本地M2M物联网接入节点前添加所述改进的报文封装器，使用改进的报文封装器基于接收到的物联网节点相关信息对发送至接入节点的物联网报文进行封装。

第一M2M接收中继，M2M物联网节点向第一M2M接收中继发送物联网负载数据；

侦测信号传输部，M2M物联网节点向周围的传输范围场中间件发送侦测信号，其中侦测信号至少包含该M2M物联网节点的标识；传输范围场中间件接收所述侦测信号，判断接收到的信号强度是否达到阈值Σ以上，若是，记录该物联网节点为所管理节点，并向该M2M物联网节点发送反馈信号，其中所述反馈信号至少包含该传输范围场中间件的标识；若否，不发送反馈信号，并丢弃所述侦测信号；

编译反馈部，在建立稳定的传输，且在一定时间阈值内，未有新的节点加入本地M2M物联网接入节点下时，范围场中间件通过所述编译反馈部向第一编译器发送所管理的物联网节点范围场信息，所述物联网节点范围场信息至少包含物联网节点标识以及其所述的范围场中间件标识；M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发反馈信号并携带自身标识；

改进的报文封装器基于第一编译器、第一M2M接收中继与第二M2M接收中继所接收到的信息对需要发送至接入节点的物联网报文进行封装，得到联合编码报文；将联合编码报文发送至接入节点。

较佳地，所述接收到的物联网节点相关信息至少包括：

各个物联网节点获得的节点负载数据；

由各个物联网节点传输的与该节点所关联的传输范围场中间件信息；以及，

由各个传输范围场中间件传输的其M2M传输范围场所包含的物联网节点信息。

较佳地，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：传输范围场中间件的数量设置为n，(n-1)等于物联网节点数量除以16取整的结果。

较佳地，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：将n个传输范围场中间件按照相同的相互间距进行设置组成格状网络。

较佳地，所述设备应用于小区物联网接入节点下。

另，本发明提供了一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤：对于本地M2M物联网接入节点下的多个物联网节点，设置多个传输范围场中间件；其中，所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的信号强度在阈值以上的多个物联网节点，并保证所述多个传输范围场中间件的设置满足对物联网接入节点下的所有物联网节点的覆盖；

第二步骤：定义所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的多个物联网节点的信号强度阈值Σ；也即，在其接收到的物联网节点发送的侦测信号时，判定该信号强度是否大于等于Σ，若是，则认为该物联网节点属于本传输范围场中间件的管理区域内，若否，则该物联网节点不属于本传输范围场中间件的管理区域内；设定所述信号强度阈值Σ为原始物联网节点发送信号强度λ的X倍，其中，X为小于1的整数；且X的值基于如下公式计算：

X＝A/B*A/N*100％；

其中，A表示该传输范围场中间件已连接并管理的物联网节点个数，B表示该传输范围场中间件可以管理的物联网节点个数上限，N表示当前接入节点下连接的物联网节点个数总数，特殊的，当A为0时，X＝0；

第三步骤：在本地M2M物联网接入节点前添加改进的报文封装器，使用改进的报文封装器基于接收到的物联网节点相关信息对发送至接入节点的物联网报文进行封装。

第四步骤：M2M物联网节点向第一M2M接收中继发送物联网负载数据；

第五步骤：M2M物联网节点向周围的传输范围场中间件发送侦测信号，其中侦测信号至少包含该M2M物联网节点的标识；

第六步骤：传输范围场中间件接收所述侦测信号，判断接收到的信号强度是否达到阈值Σ以上，若是，记录该物联网节点为所管理节点，并向该M2M物联网节点发送反馈信号，其中所述反馈信号至少包含该传输范围场中间件的标识；若否，不发送反馈信号，并丢弃所述侦测信号；

第七步骤：在建立稳定的传输，且在一定时间阈值内，未有新的节点加入本地M2M物联网接入节点下时，范围场中间件向第一编译器发送所管理的物联网节点范围场信息，所述物联网节点范围场信息至少包含物联网节点标识以及其所述的范围场中间件标识；

第八步骤：M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发反馈信号并携带自身标识；

第九步骤：改进的报文封装器基于第一编译器、第一M2M接收中继与第二M2M接收中继所接收到的信息对需要发送至接入节点的物联网报文进行封装，得到联合编码报文；

第十步骤：将联合编码报文发送至接入节点。

较佳地，所述方法中，所述接收到的物联网节点相关信息至少包括：

各个物联网节点获得的节点负载数据；

由各个物联网节点传输的与该节点所关联的传输范围场中间件信息；以及，

由各个传输范围场中间件传输的其M2M传输范围场所包含的物联网节点信息。

较佳地，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：传输范围场中间件的数量设置为n，(n-1)等于物联网节点数量除以16取整的结果。

较佳地，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：将n个传输范围场中间件按照相同的相互间距进行设置组成格状网络。

较佳地，所述设备应用于小区物联网接入节点下。

再，本发明提供了一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信系统，其包含本地M2M物联网接入网络、传输中继以及云服务器，其中，本地M2M物联网接入网络包含如上所述的任一项的物联网设备。

本发明提出一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统，其一，对现有技术的物联网传感系统进行了重构设计，在接入节点之外引入第一编译器和第一、第二M2M接收中继，在接收M2M物联网负载数据的同时使用多个传输范围场中间件来对下辖的物联网节点层级管理物联网节点与其所述的传输范围场中间件关联信息，通过三方互补的信息接收方式用以保障传感器信息传输安全；其二，引入改进的报文封装器，对第一编译器接收到的传输范围场中间件及其下辖物联网节点分布信息进行分类统计，依据不同的物联网节点隶属类型，采用不同的编码索引进行编码，由此，对于属于不同传输范围场中间件的物联网节点，其编码方式存在差异，且，对于同时属于多个传输范围场中间件的物联网节点，其编码方式与属于单个传输范围场中间件的物联网节点亦不同，从而依据其在接入节点下的分布情况来进行差异化编码，提升编码被攻破的难度，其三，通过组合编码，将其与负载数据进行组合，且依据第二M2M接收中继接收到的物联网节点上报的与其相关传输范围场中间件信息作为校验信息进行报文封装，通过在报文中引入物联网节点而非传输范围场中间件上报的其节点归属信息，对由第一编译器接收的由传输范围场中间件上报的物联网节点归属信息进行验证，进一步保证物联网数据传输可靠性，从而实现对新一代信息技术M2M物联网数据传输的较高安全性保障，同时可反映各个物联网节点在接入节点所管辖的区域中的实际归属位置，为定位与系统操作提供位置指引和便利，且在设定某一传输范围场中间件的信号强度阈值过程中，该信号强度阈值Σ是动态可变的，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较少时，通过公式X＝A/B*A/N*100％计算得到的发送信号强度λ衰减系数X较小，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较小，从而使得所述物联网节点更加容易获得加入该传输范围场中间件的机会，且在传输范围场中间件所容纳的物联网节点相较于当前接入节点下连接的物联网节点个数总数较少的前提下，丰富其管理的归属节点数目，从而尽可能使得物联网节点的分布较为平衡；反之，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较多时，通过公式X＝A/B*A/N*100％计算得到的发送信号强度λ衰减系数X较大，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较大，从而使得所述物联网节点在对应传输范围场中间件趋于饱和过程中较难获得加入该传输范围场中间件的机会，且在传输范围场中间件所容纳的物联网节点相较于当前接入节点下连接的物联网节点个数总数较多的前提下，稳定其管理的物联网节点数目。

附图说明

图1是本发明示出的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统一种实施例的基本系统结构图；

图2是本发明示出的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法一种实施例的基本框图；

图3是本发明示出应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法一种实施例的部分步骤时序图；

图4是本发明示出的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统与接入节点互联的一种实施例。

图5是本发明示出的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统信号强度阈值设定的一种实施例。

具体实施方式

以下具体描述本发明所请求保护应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统的若干实施例和有益效果，以有助于对本发明进行更细致的审查和分解。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述方法和相应装置，但这些关键词不应限于这些术语。这些术语仅用来将关键词彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一编译器、第一M2M接收中继、第一传输范围场中间件也可以被称为第二编译器、第二M2M接收中继、第二传输范围场中间件，类似地，第二编译器、第二M2M接收中继、第二传输范围场中间件也可以被称为第一编译器、第一M2M接收中继、第一传输范围场中间件。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

如说明书附图1所示，本发明所请求保护的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信设备，所述设备包括：

多个传输范围场中间件，对于本地M2M物联网接入节点下的多个物联网节点设置多个传输范围场中间件；其中，所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的信号强度在阈值以上的多个物联网节点，并保证所述多个传输范围场中间件的设置满足对物联网接入节点下的所有物联网节点的覆盖；

信号强度阈值第一定义部，使用所述信号强度阈值第一定义部定义所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的多个物联网节点的信号强度阈值Σ；也即，在其接收到的物联网节点发送的侦测信号时，判定该信号强度是否大于等于Σ，若是，则认为该物联网节点属于本传输范围场中间件的管理区域内，若否，则该物联网节点不属于本传输范围场中间件的管理区域内；

信号强度阈值第一动态设定部，设定所述信号强度阈值Σ为原始物联网节点发送信号强度λ的X倍，其中，X为小于1的整数；且X的值基于如下公式计算：

X＝A/B*A/N*100％；

其中，A表示该传输范围场中间件已连接并管理的物联网节点个数，B表示该传输范围场中间件可以管理的物联网节点个数上限，N表示当前接入节点下连接的物联网节点个数总数，特殊的，当A为0时，X＝0；

改进的报文封装器，在本地M2M物联网接入节点前添加所述改进的报文封装器，使用改进的报文封装器基于接收到的物联网节点相关信息对发送至接入节点的物联网报文进行封装。

第一M2M接收中继，M2M物联网节点向第一M2M接收中继发送物联网负载数据；

侦测信号传输部，M2M物联网节点向周围的传输范围场中间件发送侦测信号，其中侦测信号至少包含该M2M物联网节点的标识；传输范围场中间件接收所述侦测信号，判断接收到的信号强度是否达到阈值Σ以上，若是，记录该物联网节点为所管理节点，并向该M2M物联网节点发送反馈信号，其中所述反馈信号至少包含该传输范围场中间件的标识；若否，不发送反馈信号，并丢弃所述侦测信号；

编译反馈部，在建立稳定的传输，且在一定时间阈值内，未有新的节点加入本地M2M物联网接入节点下时，范围场中间件通过所述编译反馈部向第一编译器发送所管理的物联网节点范围场信息，所述物联网节点范围场信息至少包含物联网节点标识以及其所述的范围场中间件标识；M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发反馈信号并携带自身标识；

改进的报文封装器基于第一编译器、第一M2M接收中继与第二M2M接收中继所接收到的信息对需要发送至接入节点的物联网报文进行封装，得到联合编码报文；将联合编码报文发送至接入节点。

由此，作为一种优选实施例，，所述接收到的物联网节点相关信息至少包括：

各个物联网节点获得的节点负载数据；

由各个物联网节点传输的与该节点所关联的传输范围场中间件信息；以及，

由各个传输范围场中间件传输的其M2M传输范围场所包含的物联网节点信息。

作为一种可叠加的优选实施例，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：传输范围场中间件的数量设置为n，(n-1)等于物联网节点数量除以16取整的结果。

作为另一种可叠加的优选实施例，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：将n个传输范围场中间件按照相同的相互间距进行设置组成格状网络。

作为另一种可叠加的优选实施例，所述设备应用于小区物联网接入节点下。

如说明书附图2所示，说明书附图2示出了本发明示出的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信实施方法一种实施例的基本框图。说明书附图3是本发明示出应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法一种实施例的部分步骤时序图。所述方法包含以下步骤：

S102：对于本地M2M物联网接入节点下的多个物联网节点，设置多个传输范围场中间件；其中，所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的信号强度在阈值以上的多个物联网节点，并保证所述多个传输范围场中间件的设置满足对物联网接入节点下的所有物联网节点的覆盖；

S104：定义所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的多个物联网节点的信号强度阈值Σ；也即，在其接收到的物联网节点发送的侦测信号时，判定该信号强度是否大于等于Σ，若是，则认为该物联网节点属于本传输范围场中间件的管理区域内，若否，则该物联网节点不属于本传输范围场中间件的管理区域内；设定所述信号强度阈值Σ为原始物联网节点发送信号强度λ的X倍，其中，X为小于1的整数；且X的值基于如下公式计算：

X＝A/B*A/N*100％；

其中，A表示该传输范围场中间件已连接并管理的物联网节点个数，B表示该传输范围场中间件可以管理的物联网节点个数上限，N表示当前接入节点下连接的物联网节点个数总数，特殊的，当A为0时，X＝0；

S106：在本地M2M物联网接入节点前添加改进的报文封装器，使用改进的报文封装器基于接收到的物联网节点相关信息对发送至接入节点的物联网报文进行封装。

S108：M2M物联网节点向第一M2M接收中继发送物联网负载数据；

S110：M2M物联网节点向周围的传输范围场中间件发送侦测信号，其中侦测信号至少包含该M2M物联网节点的标识；

S112：传输范围场中间件接收所述侦测信号，判断接收到的信号强度是否达到阈值Σ以上，若是，记录该物联网节点为所管理节点，并向该M2M物联网节点发送反馈信号，其中所述反馈信号至少包含该传输范围场中间件的标识；若否，不发送反馈信号，并丢弃所述侦测信号；

S114：在建立稳定的传输，且在一定时间阈值内，未有新的节点加入本地M2M物联网接入节点下时，范围场中间件向第一编译器发送所管理的物联网节点范围场信息，所述物联网节点范围场信息至少包含物联网节点标识以及其所述的范围场中间件标识；

S116：M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发反馈信号并携带自身标识；

S118：改进的报文封装器基于第一编译器、第一M2M接收中继与第二M2M接收中继所接收到的信息对需要发送至接入节点的物联网报文进行封装，得到联合编码报文；

S120：将联合编码报文发送至接入节点。

作为另一种可叠加的优选实施例，所述方法中，所述接收到的物联网节点相关信息至少包括：

各个物联网节点获得的节点负载数据；

由各个物联网节点传输的与该节点所关联的传输范围场中间件信息；以及，

由各个传输范围场中间件传输的其M2M传输范围场所包含的物联网节点信息。

作为一种可叠加的优选实施例，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：传输范围场中间件的数量设置为n，(n-1)等于物联网节点数量除以16取整的结果。

作为另一种可叠加的优选实施例，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：将n个传输范围场中间件按照相同的相互间距进行设置组成格状网络。

作为一种可叠加的优选实施例，所述设备应用于小区物联网接入节点下。

另，作为一种可叠加的优选实施例，本发明请求保护一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信系统，其包含本地M2M物联网接入网络、传输中继以及云服务器，其中，本地M2M物联网接入网络包含如权利要求1-5任一项的物联网设备。

说明书附图4是本发明示出的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统与接入节点互联的一种实施例。

参照附图4可知，作为一种可叠加的优选实施例，对于第一编译器而言，其接收到的信息至少包含物联网节点范围场信息，所述物联网节点范围场信息至少包含：传输范围场中间件标识以及其所管理的物联网节点标识，均转化为二进制信息进行传输。

作为另一种可叠加的优选实施例，物联网节点范围场信息至少为：信息负载部分至少包含传输范围场中间件标识与其所管理的所有物联网节点标识，且采用传输范围场中间件标识+物联网节点标识1+物联网节点标识2……的顺序进行二进制排列，为与信息的其它字段进行分割，前后均加入特定的8位隔离字段。

作为另一种可叠加的优选实施例，隔离字段可为7位固定码1110001，,1位校验码，所述校验码依据其7位固定码的前序最后一位码取反得到。例如，在7位固定码1110001之前，其前序字段二进制编码为111010，则其最后一位码为0，因此校验码取反则为1，由此，隔离字段为11100011。

因此，例如，于如说明书附图1的典型场景下，若其下管理6个物联网节点，由第一范围场中间件发送的物联网节点范围场信息，其负载部分为传输范围场中间件标识1(设其为00000001)+物联网节点标识1+物联网节点标识2+物联网节点标识3+物联网节点标识4+物联网节点标识5+物联网节点标识6，若物联网节点标识1-6分别为00000001-00000110，则该负载部分为00000001000000010000001000000011000001000000010100000110，组合前后隔离字段，为111000110000000100000001000000100000001100000100000001010000011011100011。

作为一种可叠加的优选实施例，对于第一M2M接收中继而言，其接收的为M2M物联网节点向第一M2M接收中继发送物联网负载数据，其中，至少携带所述M2M物联网节点的标识信息，例如，上文所述的物联网节点标识1-6分别为00000001-00000110，

作为一种可叠加的优选实施例，对于第二M2M接收中继而言，其接收的为M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发反馈信号并携带自身标识，所述反馈信号至少包含其所属的传输范围场中间件的标识，例如，上文所述的传输范围场中间件标识1(设其为00000001)。

再参照附图4可知，改进的报文封装器基于第一编译器接收到的信息，识别物联网节点所属的传输范围场中间件并进行记录，例如，物联网节点标识1-6属于第一传输范围场中间件，物联网节点标识7-12属于第二传输范围场中间件等等，再参照附图1可知，特殊情况下，例如物联网节点1可能同时属于第一传输范围场中间件与第二传输范围场中间件管理，在这种情况下，改进的报文封装器记录物联网节点1同时属于第一传输范围场中间件与第二传输范围场中间件管理。

改进的报文封装器依据所记录的物联网节点归属情况对其进行分类，并依据该分类采用不同的编码索引，对需要发送至接入节点的物联网报文进行封装，得到联合编码报文；将联合编码报文发送至接入节点。

作为一种可叠加的优选实施例，改进的报文封装器可包含一归属情况与编码索引对应表。所述归属情况与编码索引对应表至少包含归属情况列与编码索引列，所述归属情况列包含所有的可能的物联网节点归属情况，使用传输范围场中间件标识按由小到大顺序进行标记，例如同时属于第一传输范围场中间件与第二传输范围场中间件，则标记为0000000100000010；例如仅属于第一传输范围场中间件，则标记为00000001，例如同时属于第一传输范围场中间件与第二传输范围场中间件以及第三传输范围场中间件，则标记为000000010000001000000011。所述编码索引列包含所有的可能的物联网节点归属情况对应的编码索引，使用与该索引对应的编码方式进行负载数据以及M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发的反馈信号的编码。

作为一种可叠加的优选实施例，改进的报文封装器接收到M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发反馈信号并携带自身标识，其可通过其中M2M物联网节点的标识从归属情况与编码索引对应表中找到对应的编码索引，并据此找到对应的编码方式，从而对反馈信号中的传输范围场中间件标识，将其接续在负载数据后作为独立字段，进行相应编码方式的编码，也即如上文所述的使用与该索引对应的编码方式进行负载数据以及M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发的反馈信号的编码。

作为一种可叠加的优选实施例，改进的报文封装器将编码方式经加密后一并发送至接入节点。

作为一种可叠加的优选实施例，可在改进的报文封装器采用索引表规定编码索引与编码方式的对应关系。

例如，以下示出一种典型的编码索引与编码方式的对应关系。

归属情况	编码索引
		00000001	1
00000010	2
		0000000100000010	12

编码索引	编码方式
		1	UTF-8
2	GB18030
		3	ISO-8859-1
12	UTF-16BE

如上所述，由归属情况与编码索引对应表可知，例如仅归属于00000001标识传输范围场中间件的物联网节点负载数据及其反馈数据，编码索引为1，因此其对应的编码方式为UTF-8，采用UTF-8编码方式对其进行联合编码。

作为一种可叠加的优选实施例，接入节点保存与改进的报文封装器一致的归属情况与编码索引对应表以及索引表，接入节点在接收到所述报文后，解密编码方式，并解析报文，获得由物联网节点信息传输的反馈信号中的传输范围场中间件标识，将其与所述编码方式对应的归属情况进行验证，若一致，证明该数据来源可靠，未遭到篡改，提高物联网系统数据传输安全性，且同时可反映所述物联网节点在接入节点所管辖的区域中的实际归属位置，为定位与系统操作提供位置指引和便利。

说明书附图5是本发明示出的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统信号强度阈值设定的一种实施例。

参照附图5可知，通过使用信号强度阈值第一动态设定部，可以设定所述信号强度阈值Σ为原始物联网节点发送信号强度λ的X倍，其中，X为小于1的整数；且X的值基于如下公式计算：

X＝A/B*A/N*100％；

其中，A表示该传输范围场中间件已连接并管理的物联网节点个数，B表示该传输范围场中间件可以管理的物联网节点个数上限，N表示当前接入节点下连接的物联网节点个数总数，特殊的，当A为0时，X＝0。

例如，在图5中，IoT node 1-4已经加入了第三传输范围场中间件的管理，此时收到IoT node 5的侦测信号，设第三传输范围场中间件可以管理的物联网节点个数上限位10，当前接入节点下连接的物联网节点个数总数位20，因此，A为5-1＝4，B位10，N为20，此时X＝(4/10)*(4/20)*100％。

由此可见，在设定某一传输范围场中间件的信号强度阈值过程中，该信号强度阈值Σ是动态可变的，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较少时，通过公式X＝A/B*A/N*100％计算得到的发送信号强度λ衰减系数X较小，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较小，从而使得所述物联网节点更加容易获得加入该传输范围场中间件的机会，且在传输范围场中间件所容纳的物联网节点相较于当前接入节点下连接的物联网节点个数总数较少的前提下，丰富其管理的归属节点数目，从而尽可能使得物联网节点的分布较为平衡；反之，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较多时，通过公式X＝A/B*A/N*100％计算得到的发送信号强度λ衰减系数X较大，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较大，从而使得所述物联网节点在对应传输范围场中间件趋于饱和过程中较难获得加入该传输范围场中间件的机会，且在传输范围场中间件所容纳的物联网节点相较于当前接入节点下连接的物联网节点个数总数较多的前提下，稳定其管理的物联网节点数目。

本发明提出的应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法、设备和系统，其一，对现有技术的物联网传感系统进行了重构设计，在接入节点之外引入第一编译器和第一、第二M2M接收中继，在接收M2M物联网负载数据的同时使用多个传输范围场中间件来对下辖的物联网节点层级管理物联网节点与其所述的传输范围场中间件关联信息，通过三方互补的信息接收方式用以保障传感器信息传输安全；其二，引入改进的报文封装器，对第一编译器接收到的传输范围场中间件及其下辖物联网节点分布信息进行分类统计，依据不同的物联网节点隶属类型，采用不同的编码索引进行编码，由此，对于属于不同传输范围场中间件的物联网节点，其编码方式存在差异，且，对于同时属于多个传输范围场中间件的物联网节点，其编码方式与属于单个传输范围场中间件的物联网节点亦不同，从而依据其在接入节点下的分布情况来进行差异化编码，提升编码被攻破的难度，其三，通过组合编码，将其与负载数据进行组合，且依据第二M2M接收中继接收到的物联网节点上报的与其相关传输范围场中间件信息作为校验信息进行报文封装，通过在报文中引入物联网节点而非传输范围场中间件上报的其节点归属信息，对由第一编译器接收的由传输范围场中间件上报的物联网节点归属信息进行验证，进一步保证物联网数据传输可靠性，从而实现对新一代信息技术M2M物联网数据传输的较高安全性保障，同时可反映各个物联网节点在接入节点所管辖的区域中的实际归属位置，为定位与系统操作提供位置指引和便利，且在设定某一传输范围场中间件的信号强度阈值过程中，该信号强度阈值Σ是动态可变的，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较少时，通过公式X＝A/B*A/N*100％计算得到的发送信号强度λ衰减系数X较小，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较小，从而使得所述物联网节点更加容易获得加入该传输范围场中间件的机会，且在传输范围场中间件所容纳的物联网节点相较于当前接入节点下连接的物联网节点个数总数较少的前提下，丰富其管理的归属节点数目，从而尽可能使得物联网节点的分布较为平衡；反之，当传输范围场中间件所容纳的物联网节点较多时，通过公式X＝A/B*A/N*100％计算得到的发送信号强度λ衰减系数X较大，则其加入该传输范围场中间件的信号强度阈值Σ较大，从而使得所述物联网节点在对应传输范围场中间件趋于饱和过程中较难获得加入该传输范围场中间件的机会，且在传输范围场中间件所容纳的物联网节点相较于当前接入节点下连接的物联网节点个数总数较多的前提下，稳定其管理的物联网节点数目。

在所有上述实施方式中，为实现一些特殊的数据传输、读/写功能的要求，上述方法操作过程中及其相应装置可以增加装置、模块、器件、硬件、引脚连接或存储器、处理器差异来扩展功能。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述方法步骤的划分，仅仅为一种逻辑或功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为方法的各个步骤、装置分离部件说明的单元可以是或者也可以不是逻辑或物理上分开的，也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各方法步骤及其实现、功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述方法和装置可以以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(Processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、NVRAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

应说明的是：以上实施例仅用以更清晰地解释、阐述本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信设备，所述设备包括：

多个传输范围场中间件，对于本地M2M物联网接入节点下的多个物联网节点设置多个传输范围场中间件；其中，所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的信号强度在阈值以上的多个物联网节点，并保证所述多个传输范围场中间件的设置满足对物联网接入节点下的所有物联网节点的覆盖；

信号强度阈值第一定义部，使用所述信号强度阈值第一定义部定义所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的多个物联网节点的信号强度阈值Σ；也即，在其接收到的物联网节点发送的侦测信号时，判定该信号强度是否大于等于Σ，若是，则认为该物联网节点属于本传输范围场中间件的管理区域内，若否，则该物联网节点不属于本传输范围场中间件的管理区域内；

信号强度阈值第一动态设定部，设定所述信号强度阈值Σ为原始物联网节点发送信号强度λ的X倍，其中，X为小于1的整数；且X的值基于如下公式计算：

X＝A/B*A/N*100％；

其中，A表示该传输范围场中间件已连接并管理的物联网节点个数，B表示该传输范围场中间件可以管理的物联网节点个数上限，N表示当前接入节点下连接的物联网节点个数总数，特殊的，当A为0时，X＝0。

改进的报文封装器，在本地M2M物联网接入节点前添加所述改进的报文封装器，使用改进的报文封装器基于接收到的物联网节点相关信息对发送至接入节点的物联网报文进行封装。

第一M2M接收中继，M2M物联网节点向第一M2M接收中继发送物联网负载数据；

侦测信号传输部，M2M物联网节点向周围的传输范围场中间件发送侦测信号，其中侦测信号至少包含该M2M物联网节点的标识；传输范围场中间件接收所述侦测信号，判断接收到的信号强度是否达到阈值Σ以上，若是，记录该物联网节点为所管理节点，并向该M2M物联网节点发送反馈信号，其中所述反馈信号至少包含该传输范围场中间件的标识；若否，不发送反馈信号，并丢弃所述侦测信号；

编译反馈部，在建立稳定的传输，且在一定时间阈值内，未有新的节点加入本地M2M物联网接入节点下时，范围场中间件通过所述编译反馈部向第一编译器发送所管理的物联网节点范围场信息，所述物联网节点范围场信息至少包含物联网节点标识以及其所述的范围场中间件标识；M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发反馈信号并携带自身标识；

改进的报文封装器基于第一编译器、第一M2M接收中继与第二M2M接收中继所接收到的信息对需要发送至接入节点的物联网报文进行封装，得到联合编码报文；将联合编码报文发送至接入节点。

2.如权利要求1所述应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信设备，其特征在于，所述接收到的物联网节点相关信息至少包括：

各个物联网节点获得的节点负载数据；

由各个物联网节点传输的与该节点所关联的传输范围场中间件信息；以及，

由各个传输范围场中间件传输的其M2M传输范围场所包含的物联网节点信息。

3.如权利要求2所述应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信设备，其特征在于，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：传输范围场中间件的数量设置为n，(n-1)等于物联网节点数量除以16取整的结果。

4.如权利要求3所述应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信设备，其特征在于，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：将n个传输范围场中间件按照相同的相互间距进行设置组成格状网络。

5.如权利要求3所述应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信设备，其特征在于，所述设备应用于小区物联网接入节点下。

6.一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤：对于本地M2M物联网接入节点下的多个物联网节点，设置多个传输范围场中间件；其中，所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的信号强度在阈值以上的多个物联网节点，并保证所述多个传输范围场中间件的设置满足对物联网接入节点下的所有物联网节点的覆盖；

第二步骤：定义所述多个传输范围场中间件用以管理各自所连接的多个物联网节点的信号强度阈值Σ；也即，在其接收到的物联网节点发送的侦测信号时，判定该信号强度是否大于等于Σ，若是，则认为该物联网节点属于本传输范围场中间件的管理区域内，若否，则该物联网节点不属于本传输范围场中间件的管理区域内；设定所述信号强度阈值Σ为原始物联网节点发送信号强度λ的X倍，其中，X为小于1的整数；且X的值基于如下公式计算：

X＝A/B*A/N*100％；

其中，A表示该传输范围场中间件已连接并管理的物联网节点个数，B表示该传输范围场中间件可以管理的物联网节点个数上限，N表示当前接入节点下连接的物联网节点个数总数，特殊的，当A为0时，X＝0；

第三步骤：在本地M2M物联网接入节点前添加改进的报文封装器，使用改进的报文封装器基于接收到的物联网节点相关信息对发送至接入节点的物联网报文进行封装。

第四步骤：M2M物联网节点向第一M2M接收中继发送物联网负载数据；

第五步骤：M2M物联网节点向周围的传输范围场中间件发送侦测信号，其中侦测信号至少包含该M2M物联网节点的标识；

第六步骤：传输范围场中间件接收所述侦测信号，判断接收到的信号强度是否达到阈值Σ以上，若是，记录该物联网节点为所管理节点，并向该M2M物联网节点发送反馈信号，其中所述反馈信号至少包含该传输范围场中间件的标识；若否，不发送反馈信号，并丢弃所述侦测信号；

第七步骤：在建立稳定的传输，且在一定时间阈值内，未有新的节点加入本地M2M物联网接入节点下时，范围场中间件向第一编译器发送所管理的物联网节点范围场信息，所述物联网节点范围场信息至少包含物联网节点标识以及其所述的范围场中间件标识；

第八步骤：M2M物联网节点向第二M2M接收中继转发反馈信号并携带自身标识；

第九步骤：改进的报文封装器基于第一编译器、第一M2M接收中继与第二M2M接收中继所接收到的信息对需要发送至接入节点的物联网报文进行封装，得到联合编码报文；

第十步骤：将联合编码报文发送至接入节点。

7.如权利要求6所述应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法，其特征在于，所述方法中，所述接收到的物联网节点相关信息至少包括：

各个物联网节点获得的节点负载数据；

由各个物联网节点传输的与该节点所关联的传输范围场中间件信息；以及，

由各个传输范围场中间件传输的其M2M传输范围场所包含的物联网节点信息。

8.如权利要求7所述应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法，其特征在于，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：传输范围场中间件的数量设置为n，(n-1)等于物联网节点数量除以16取整的结果。

9.如权利要求8所述应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信方法，其特征在于，所述设置多个传输范围场中间件，具体为：将n个传输范围场中间件按照相同的相互间距进行设置组成格状网络,所述设备应用于小区物联网接入节点下。

10.一种应用于新一代信息技术基于信号强度阈值的M2M物联网改进通信系统，其包含本地M2M物联网接入网络、传输中继以及云服务器，其中，本地M2M物联网接入网络包含如权利要求1-5任一项的物联网设备。

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