CN112135277A - 一种就地组网通信方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种就地组网通信方法，包括：节点向网关发送入网请求报文；网关在收到节点的入网请求报文后根据入网请求接收窗口状态决定是否接收节点入网请求；若网关决定接收节点入网请求则向其返回入网请求确认报文；节点根据入网请求确认报文内容向网关发送入网确认报文；网关在收到节点的入网确认报文后完成节点的入网认证并向节点返回入网信息报文，入网信息报文内容包括业务报文频段和租期信息；节点根据租期周期性主动向网关发送续租申请报文，该报文包含租期信息；网关收到续租申请报文后回复续租频段；节点在续租频段发送续租确认报文；网关收到节点的续租确认报文回复节点续租更新报文，本发明能够实现更加安全的组网通信。

Description

一种就地组网通信方法及系统
技术领域
本发明属于组网技术领域，尤其涉及一种就地组网通信方法及系统。
背景技术
随着物联网的发展，组网应用范围越来越大，对组网的安全性要求也越来越高。传统的组网在节点认证接入阶段缺乏有效的安全性保障，并且在相同频段容易出现多节点数据碰撞导致数据丢失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种就地组网通信方法，能够实现更加安全的组网通信。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，提供了一种就地组网通信方法，包括：
节点向网关发送入网请求报文；
网关在收到节点的入网请求报文后根据入网请求接收窗口状态决定是否接收节点入网请求；
若网关决定接收节点入网请求则向其返回入网请求确认报文；
节点根据入网请求确认报文内容向网关发送入网确认报文；
网关在收到节点的入网确认报文后完成节点的入网认证并向节点返回入网信息报文，入网信息报文内容包括业务报文频段和租期信息；
节点根据租期周期性主动向网关发送续租申请报文，该报文包含租期信息；
网关收到续租申请报文后回复续租频段；
节点在续租频段发送续租确认报文；
网关收到节点的续租确认报文回复节点续租更新报文。
结合第一方面，进一步的，所述根据入网请求接收窗口状态决定是否接收节点入网请求具体为：
若入网请求接收窗口在关闭期，则不接受节点入网请求，回复节点下一次接收窗口开放时间及入网请求频段；
若入网请求接收窗口在开放期，则接受节点入网请求，向节点回复入网请求确认报文，入网请求确认报文内容包含入网确认频段和当前时间信息。通过入网请求窗口降低了非法节点对网关的消耗，即便有非法节点不停发送入网请求，网关也不会一直被消耗处理请求。一定程度上可减轻入网攻击。
结合第一方面，进一步的，入网请求频段与入网确认频段不相同，节点需在入网确认频段向网关发送入网确认报文，完成入网确认，频段不同可以有效的防止非法节点同一频段攻击。
结合第一方面，进一步的，网关接收节点的入网确认报文后，根据当前所有已入网节点的频段占有情况分配业务报文频段，回复报文携带默认租期及业务报文频段。
结合第一方面，进一步的，网关根据当前所有已入网节点的频段占有情况分配业务报文频段具体为：网关根据当前所有已入网节点的频段占有情况将节点平均分配到每个业务报文频段，现实中网关可接入成千上万节点，但网关可用频段有限。结合上一条，网关可根据自身各个频段的有效占用进行对新入节点分配业务频段，有效防止部分频段负载过重，实现负载均衡。
结合第一方面，进一步的，节点根据入网信息中的业务报文频段和租期信息设置自身的业务报文频段和租期信息。
结合第一方面，进一步的，节点向网关主动发送续租申请报文的周期为半个租期或者整个租期，若半租期时未发送续租申请报文或者未收到续租确认报文，则在整租期时发送续租申请报文。
结合第一方面，进一步的，若网关在整租期内未接收到某节点的续租申请报文，则认为该节点下线，网关将该节点从本地入网表中删除，该节点入网需要重新发起入网流程，结合上一条，可以有效的防止无效lora节点长期占用lora网关资源。
结合第一方面，进一步的，入网信息报文还包含当前时间信息，节点根据该时间信息校准本地时间。
第二方面，提供了一种一种就地组网通信系统，包括：
入网模块：
用于节点向网关发送入网请求报文；
网关在收到节点的入网请求报文后根据入网请求接收窗口状态决定是否接收节点入网请求；
若网关决定接收节点入网请求则向其返回入网请求确认报文；
节点根据入网请求确认报文内容向网关发送入网确认报文；
网关在收到节点的入网确认报文后完成节点的入网认证并向节点返回入网信息报文，入网信息报文内容包括业务报文频段和租期信息；
续租模块：
用于节点根据租期周期性主动向网关发送续租申请报文，该报文包含租期信息；
网关收到续租申请报文后回复续租频段；
节点在续租频段发送续租确认报文；
网关收到节点的续租确认报文回复节点续租更新报文。
本发明有益效果有以下几点：
1、可以提高lora节点接入的安全性，防止非法lora节点接入攻击。
2、可以提高lora频段有效利用率，防止多节点相同频段同时业务数据交互的碰撞概率。
3、可以提高lora网关维护效率，及时删除无效lora节点，释放资源。
附图说明
图1为本发明一种就地组网通信方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了一种安全可靠的lora就地组网通信方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)lora节点发送入网请求报文，该报文为广播报文，入网请求报文携带lora节点地址和时间信息，其携带的时间信息为发送报文时的lora节点本地时间戳，请求报文结构如下：
Lora网关地址 Lora节点地址 请求入网标记 Lora节点时间信息
2)lora网关任意时间均可接收并处理lora节点发送的入网请求报文，但是在lora网关周期性开放入网请求接收窗口内外的处理策略不同。其中周期性开放入网请求接收窗口中的周期Tc为合理范围内的随机数值，接收窗口为固定值，以窗口开始时间和窗口结束时间唯一标定。
21)lora网关在入网请求接收窗口关闭期间接收到lora节点入网请求报文后，将下一次接收窗口开放时间以及指定的入网频段回复给lora节点，回复报文携带lora节点地址、下一入网请求接收窗口开始时间信息t1、下一入网请求接收窗口结束时间信息t2、入网频段和当前时间信息，报文结构如下：
Figure BDA0002666830770000041
22)lora网关周期性开放入网请求接收窗口，用以接收lora节点的入网请求报文；其中接收窗口大小固定为Tw＝t2-t1，开放入网窗口的周期Tc为[Tw,2Tw]之间的随机数值。lora网关入网请求接收窗口开放期间内接收到lora节点入网请求报文后，在指定频段回复入网请求确认报文，该频段和之前节点的入网请求报文频段不同，不同频段能有效防止非法节点对同一频段的攻击，报文携带lora节点地址、入网频段和当前时间信息，结构如下：
Lora节点地址 Lora网关地址 确认入网标记 入网频段 Lora节点时间信息
3)lora节点接收到lora网关回复的入网请求确认报文后，在指定入网频段发送入网确认报文，报文携带lora节点地址和当前时间信息，结构如下：
Lora网关地址 Lora节点的地址 确认入网标记 Lora节点时间信息
4)lora网关接收到lora节点的入网确认报文后，完成入网认证，并回复入网信息报文，通过该报文根据当前所有已入网lora节点的频段占有情况合理分配业务报文频段，此措施可有效防止部分频段负载过重，报文携带业务报文频段、租期信息及当前时间信息，结构如下：
Figure BDA0002666830770000051
5)lora节点接收lora网关的入网信息报文后，根据报文中携带的当前时间信息校准本地时间，设置本次入网租期和业务报文频段，在业务报文频段进行业务报文交互。
6)lora节点在租期一半或整租期时主动向lora网关发送续租报文，若半租期时未发送续租请求或者未接收到续租确认报文，则需要在整租期时发送续租请求，用来续租入网有效时间，此措施可有效防止无效lora节点长期占用lora网关资源，报文携带lora节点地址、租期信息及当前时间信息，结构如下：
Lora网关地址 Lora节点的地址 续租标记 租期 Lora节点时间信息
7)lora网关接收到lora节点的续租申请报文后，回复报文指定续租频段，报文携带lora节点地址和指定续租频段，结构如下
Lora节点地址 Lora网关地址 续租确认标记 续租频段 Lora网关时间信息
8)lora节点在指定续租频段向网关发送续租确认报文，报文结构如下：
Lora网关地址 Lora节点的地址 续租确认标记 Lora节点时间信息
9)lora网关接收到lora节点的续租确认报文后，回复lora节点续租更新报文，携带lora节点地址、新的租期、新的业务数据报文频段及当前时间信息，结构如下：
Figure BDA0002666830770000052
10)如果lora节点在整租期内未向lora网关发送续租申请报文，lora网关认为lora节点下线，lora网关将此lora节点从本地入网表中删除，，lora节点如要入网的话需要再次发起入网流程。
实施例2
还提供了一种一种就地组网通信系统，包括：
入网模块：
用于节点向网关发送入网请求报文；
网关在收到节点的入网请求报文后根据入网请求接收窗口状态决定是否接收节点入网请求；
若网关决定接收节点入网请求则向其返回入网请求确认报文；
节点根据入网请求确认报文内容向网关发送入网确认报文；
网关在收到节点的入网确认报文后完成节点的入网认证并向节点返回入网信息报文，入网信息报文内容包括业务报文频段和租期信息；
续租模块：
用于节点根据租期周期性主动向网关发送续租申请报文，该报文包含租期信息；
网关收到续租申请报文后回复续租频段；
节点在续租频段发送续租确认报文；
网关收到节点的续租确认报文回复节点续租更新报文。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种就地组网通信方法，其特征在于，包括：
节点向网关发送入网请求报文；
网关在收到节点的入网请求报文后根据入网请求接收窗口状态决定是否接收节点入网请求；
若网关决定接收节点入网请求则向其返回入网请求确认报文；
节点根据入网请求确认报文内容向网关发送入网确认报文；
网关在收到节点的入网确认报文后完成节点的入网认证并向节点返回入网信息报文，入网信息报文内容包括业务报文频段和租期信息；
节点根据租期周期性主动向网关发送续租申请报文，该报文包含租期信息；
网关收到续租申请报文后回复续租频段；
节点在续租频段发送续租确认报文；
网关收到节点的续租确认报文回复节点续租更新报文。
2.根据权利要求1所述的就地组网通信方法，其特征在于：所述根据入网请求接收窗口状态决定是否接收节点入网请求具体为：
若入网请求接收窗口在关闭期，则不接受节点入网请求，回复节点下一次接收窗口开放时间及入网请求频段；
若入网请求接收窗口在开放期，则接受节点入网请求，向节点回复入网请求确认报文，入网请求确认报文内容包含入网确认频段和当前时间信息。
3.根据权利要求2所述的就地组网通信方法，其特征在于：入网请求频段与入网确认频段不相同，节点需在入网确认频段向网关发送入网确认报文，完成入网确认。
4.根据权利要求3所述的就地组网通信方法，其特征在于：网关接收节点的入网确认报文后，根据当前所有已入网节点的频段占有情况分配业务报文频段，回复报文携带默认租期及业务报文频段。
5.根据权利要求4所述的就地组网通信方法，其特征在于：网关根据当前所有已入网节点的频段占有情况分配业务报文频段具体为：网关根据当前所有已入网节点的频段占有情况将节点平均分配到每个业务报文频段。
6.根据权利要求1所述的就地组网通信方法，其特征在于：节点根据入网信息中的业务报文频段和租期信息设置自身的业务报文频段和租期信息。
7.根据权利要求1所述的就地组网通信方法，其特征在于：节点向网关主动发送续租申请报文的周期为半个租期或者整个租期，若半租期时未发送续租申请报文或者未收到续租确认报文，则在整租期时发送续租申请报文。
8.根据权利要求1所述的就地组网通信方法，其特征在于：若网关在整租期内未接收到某节点的续租申请报文，则认为该节点下线，网关将该节点从本地入网表中删除，该节点入网需要重新发起入网流程。
9.根据权利要求1所述的就地组网通信方法，其特征在于：入网信息报文还包含当前时间信息，节点根据该时间信息校准本地时间。
10.一种就地组网通信系统，其特征在于，包括：
入网模块：
用于节点向网关发送入网请求报文；
网关在收到节点的入网请求报文后根据入网请求接收窗口状态决定是否接收节点入网请求；
若网关决定接收节点入网请求则向其返回入网请求确认报文；
节点根据入网请求确认报文内容向网关发送入网确认报文；
网关在收到节点的入网确认报文后完成节点的入网认证并向节点返回入网信息报文，入网信息报文内容包括业务报文频段和租期信息；
续租模块：
用于节点根据租期周期性主动向网关发送续租申请报文，该报文包含租期信息；
网关收到续租申请报文后回复续租频段；
节点在续租频段发送续租确认报文；
网关收到节点的续租确认报文回复节点续租更新报文。
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