CN112866429B - 多协议工业物联网融合网关及其通信方法 - Google Patents

多协议工业物联网融合网关及其通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多协议工业物联网融合网关及其通信方法。该融合网关包括：IP地址分配单元，用于将嵌入身份语义的虚拟IP地址分配给网关下连网络的各节点；数据转换单元，用于将收到的来自源地址的消息转换为通用格式的消息，并由通用格式转换为目的地址对应格式，通用格式的消息包括源地址和/或目的地址的虚拟IP地址。该方法包括：接收到消息后转换为通用格式的消息；根据消息的源IP地址和目的IP地址，将通用格式的消息转换为与目的地址对应格式的消息。提供不同的工业非IP网络和IP网络间的交互，通过嵌入身份语义的地址分配方案给没有ipv6地址的物联网节点分配虚拟的ipv6地址，使该节点通过融合网关可与互联网进行通信。

Description

多协议工业物联网融合网关及其通信方法
技术领域
本发明涉及工业网络技术领域，更为具体来说，本发明涉及一种多协议工业物联网融合网关及其通信方法。
背景技术
无线传感器网络被应用在现代生活的许多领域，比如自然资源的属性收集和城市环境数据的测量，从而使人们增强推断和理解环境指标的能力。传感器设备在网络规模日益扩大的环境下构建了物联网，在最近对各种无线传感器网络相关技术研究的推动下，物联网已经摆脱了起步阶段，现如今物联网被广泛应用于医疗、电力、农业、智慧城市和等领域。工业物联网(IIOT)是通过网络互联，实现制造材料灵活配置、制造过程按需执行、制造过程合理优化、制造环境快速适应的新型工业服务体系。
凌启东等人针对当前工业生产现场中通信系统的兼容性问题，设计了一种基于融合技术的嵌入式网关系统，选用STM32F207为核心控制器，移植了μCOS-Ⅲ嵌入式操作系统，实现了CAN总线、以太网和LTE移动通信的融合通信。
工业物联网中已经形成了由我国自主研发的WIA-PA标准、由ISA国际自动化协会发布的ISA100.11a标准和由HART基金会发布的 WirelessHART标准的三大标准，IETF工作组推行了基于IPv6的低速无线个域网标准6LoWPAN和基于IEEE 802.15.4e TSCH模式的IPv6网络标准6TiSCH，在低功耗广域网方面Semtech公司设计发布了LoRa协议。
广义工业领域的数据具备高度异构的特性，尤其是工业实时数据，相互间的结构差异非常大。工业物联网原有的传感器设备的上报数据报文格式与新接入的新型传感器设备上报数据格式类型互不统一，因此存在异构数据一致性访问问题。
与传统互联网相比，工业物联网要想管理大量的节点地址，理论上使用IPv6作为地址，可以达到128位进行地址标识。但现有工业物联网网络中存在16位短地址、ipv6地址、64位长地址等多种地址类别，因此存在不同网络地址编址互不相同的问题。
现有技术主要集中在zigbee网络等物联网网络方面，缺乏针对工业无线物联网网络的融合方案。
发明内容
针对现有技术中物联网节点不具备ipv6地址从而其无法通过IP地址直接访问不具备IP地址的物联网节点的问题，本发明创新地提供了一种多协议工业物联网融合网关及其通信方法，提供不同的工业非IP网络和 IP网络之间的交互。
为实现上述的技术目的，一方面，本发明公开了一种多协议工业物联网融合网关。所述多协议工业物联网融合网关包括：IP地址分配单元，用于将嵌入身份语义的虚拟IP地址分配给本网关下连网络的各个节点；数据转换单元，用于将收到的来自源地址的消息转换为通用数据报文格式的消息，并由通用数据报文格式的消息转换为目的地址对应的数据报文格式的消息，其中，所述通用数据报文格式的消息包括所述源地址的虚拟IP地址和/或所述目的地址的虚拟IP地址。
进一步地，所述多协议工业物联网融合网关还包括：接收单元，用于基于本网关所支持的物联网协议接收消息和过滤消息；消息队列单元，用于将所述接收单元接收的消息加入待处理和/或待转发的消息队列，并将消息队列的队首消息传输给所述数据转换单元；发送单元，用于将所述数据转换单元转换后的消息发送到目的地址。
进一步地，对于所述多协议工业物联网融合网关，所述数据转换单元包括：转换为通用格式的模块，用于将接收到的消息转换为通用数据报文格式的消息；通用格式数据缓存模块，用于消息的存储，提供编程接口，还包括地址映射表的存储和维护；转换为目的地址要求格式的模块，用于将通用格式的消息转换为所需数据报文格式的消息。
进一步地，对于所述多协议工业物联网融合网关，所述通用数据报文格式的消息包括源IP地址的长度标识、源IP地址、目的IP地址的长度标识、以及目的IP地址。
进一步地，对于所述多协议工业物联网融合网关，所述嵌入身份语义的虚拟IP地址包括嵌入身份语义填充字段，所述嵌入身份语义填充字段包括与所标识的节点所在位置有关的信息和/或与所标识的节点的归属关系有关的信息。
进一步地，对于所述多协议工业物联网融合网关，所述嵌入身份语义的虚拟IP地址包括节点的16位短地址。
进一步地，对于所述多协议工业物联网融合网关，所述虚拟IP地址为虚拟ipv6地址。
为实现上述的技术目的，另一方面，本发明公开了一种上述多协议工业物联网融合网关的通信方法。所述通信方法包括：接收到消息后转换为通用数据报文格式的消息，其中，所述通用数据报文格式的消息包括源地址和/或目的地址的虚拟IP地址；根据所述消息的源IP地址和目的IP地址，将所述通用数据报文格式的消息转换为与所述目的地址对应的数据报文格式的消息。
进一步地，对于所述通信方法，根据所述消息的源IP地址和目的IP 地址，将所述通用数据报文格式的消息转换为与所述目的地址对应的数据报文格式的消息，包括：对于由本网关下连网络上传到互联网的消息，对所述消息添加IP头字段。
进一步地，对于所述通信方法，根据所述消息的源IP地址和目的IP 地址，将所述通用数据报文格式的消息转换为与所述目的地址对应的数据报文格式的消息，包括：对于由本网关连接的异构网络之间交换的消息，将通用数据报文格式的消息转换为所述目的IP地址所属网络的类型对应格式的消息。
进一步地，对于所述通信方法，根据所述消息的源IP地址和目的IP 地址，将所述通用数据报文格式的消息转换为与所述目的地址对应的数据报文格式的消息，包括：对于由互联网侧下传到本网关下连网络的消息，将通用数据报文格式的消息转换为所述目的IP地址所属网络的类型对应格式的消息。
本发明的有益效果为：
本发明实施例的多协议工业物联网融合网关及其通信方法通过通用数据报文格式的消息将不同协议的网络联系起来，实现不同协议的工业物联网之间的融合通信、以及工业非IP网络和IP网络之间的交互。
针对现有技术中物联网节点不具备ipv6地址从而其无法通过IP地址直接访问不具备IP地址的物联网节点的问题，本发明实施例的多协议工业物联网融合网关及其通信方法通过嵌入身份语义的地址分配方案给不具备ipv6地址的物联网节点分配虚拟的ipv6地址，使得该节点通过融合网关可与互联网进行通信。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的多协议工业物联网融合网关的结构示意图；
图2为该实施例一个示例提供的多协议无线传感器网络(Wireless SensorNetwork，WSN)融合网关协议栈架构；
图3示出图1所示的多协议工业物联网融合网关的一个具体结构的例子；
图4示出通用数据报文格式的一个例子；
图5为本发明另一个实施例提供的图1所示的多协议工业物联网融合网关的通信方法的流程图。
图6示出图5所示的多协议工业物联网融合网关的通信方法的一个具体流程的例子。
具体实施方式
下面，结合说明书附图对本发明提供的多协议工业物联网融合网关及其通信方法进行详细的解释和说明。
图1为本发明一个实施例提供的多协议工业物联网融合网关的结构示意图。如图1所示，该实施例提供的多协议工业物联网融合网关100包括IP地址分配单元110和消息转换单元120。IP地址分配单元110用于将嵌入身份语义的虚拟IP地址分配给本网关下连网络的各个节点。消息转换单元120用于将收到的来自源地址的消息转换为通用数据报文格式的消息，并由通用数据报文格式的消息转换为目的地址对应的数据报文格式的消息，其中，通用数据报文格式的消息包括源地址的虚拟IP地址和/ 或目的地址的虚拟IP地址。
其中，虚拟IP地址可以为虚拟IPv6地址。
三种协议对比
通过对WIA-PA、6LoWPAN、LoRa三种网络协议的分析，整理出这三种网络协议在物理层、数据链路层、网络层、传输层之间的区别，如表 1所示：
Figure BDA0002903044860000051
Figure BDA0002903044860000061
表1 WIA-PA、6LoWPAN、LoRa三种网络技术对比
融合网关中的多协议适配层
该实施例的多协议工业物联网融合网关设备提供不同的工业非互联网协议(Internet Protocol，IP)网络和IP网络之间的交互。图2为该实施例一个示例提供的多协议无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN) 融合网关协议栈架构。如图2所示，在网络层和传输层之间添加了ipv6多协议适配层，该网关实现了不同物理层、数据链路层、网络层和传输协议之间的交互和不同应用协议数据格式的转换。
融合网关的具体结构
作为一种可选实施方式，通用数据报文格式的消息可以包括源IP地址的长度标识、源IP地址、目的IP地址的长度标识、以及目的IP地址。通用数据报文格式的消息中源IP地址部分根据源IP地址的长度标识进行 IP地址的读取，确保不会出现源地址的长度错误，目的地址同理。在进行通用数据报文格式的消息和目的数据报文格式的消息转换时根据地址类型在地址映射表中进行查询替换，融合网关对原有数据区域不进行改动，在重组数据包时将数据封装打包。
图3示出图1所示的多协议工业物联网融合网关的一个具体结构的例子。如图3所示，多协议工业物联网融合网关还可以包括接收单元、消息队列单元和发送单元。
接收单元130用于基于本网关所支持的物联网协议接收消息和过滤消息。进一步来说，该接收单元可以用于分析通过网络接口的所有数据包，并允许网关接受所支持协议的数据包通过，否则被丢弃。
消息队列单元140用于将接收单元接收的消息加入待处理和/或待转发的消息队列，并将消息队列的队首消息传输给数据转换单元。
发送单元150用于将数据转换单元转换后的消息发送到目的地址。
其中，消息转换单元120包括转换为通用格式的模块122、通用格式消息缓存模块124、以及转换为目的地址要求格式的模块126。
转换为通用格式的模块122用于将接收到的消息转换为通用数据报文格式的消息。通用格式消息缓存模块124用于消息的存储，提供编程接口，主要包括地址映射表的存储和维护。转换为目的地址要求格式的模块 126用于将通用格式的消息转换为所需数据报文格式的消息。
通用地址转换格式
不同协议之间的数据转换问题在工业物联网中同样出现，利用该实施例的多协议工业物联网融合网关，将应用层接收到的数据包提取数据报文内主要信息并将其转换为工业物联网通用格式。
在IPv6数据报报头结构中该实施例的融合网关做协议转换和重组时，需要对源地址和目的地址进行映射替代。以WIA-PA协议为例，WIA-PA 数据报文采用HDLC数据包格式，在HDLC数据包格式中WIA-PA节点访问的目的地址封装在数据区，融合网关在处理WIA-PA报文时将接收到的消息翻译成通用数据报文格式的消息，通用数据报文格式的一个例子如图4所示。图4中“没有填0”表示如果融合网关收到的报文中没有命令号这个字段，则在通用数据格式中的命令号部分以0进行填充。
虚拟IP地址
嵌入身份语义的工业物联网地址编址规则与分配方法根据节点拓扑属性，将寻址服务所需的物联网节点标识嵌入到IPv6地址中。其中，物联网节点标识是物联网段地址通用的一种称呼，例如在WIA-PA网络中节点所使用的为16位短地址，再例如在zigbee网络中节点所使用的为64位地址。允许一个域内通信使用一组专用地址，而与域外主机通信时又使用另一组(至少一个)全局地址。通过使用不同的TCP/UDP端口号将多个 IP地址映射成单个IP地址。利用嵌入身份语义的特点将私有网络中的每台主机都转换成同一个公有IP地址，但需要分配不同的端口号。网关为每一对传感器节点和工业物联网之间的连接提供一个短地址标识(ID)，例如16位短地址ID。在传感器网络内部即可通过节点的短地址ID和节点的16位短地址实现在网关和传感器节点之间传输，把更多的空间留给应用层数据，同时底层节点不用再去做复杂的地址压缩运算，降低节点能耗，延长网络的生命周期。
根据设备具有的特点，将其语义嵌入IPv6地址中，例如将IPv6地址中的低位部分6个字节用于嵌入语义使用，例如，一种可选的分配方案为：3个字节为工厂车间名称，2个字节为车间内某设备名，1个字节为某设备上的传感器节点标识。如此设计，可在IPv6地址中赋以1600万个不同车间，每个车间具有6.4万个设备，每个设备上安装256个传感器。这样的规模和粒度对于管理国内工业企业的物联网设备是够用的。因此，可以将6字节的设备语义嵌入IPv6之中。当通信对象具有这样含义的地址时，同一域内通信时，可以直接取低位部分即可辨识通信主体；当与域外节点通信时，可以使用全球IPv6地址。在整个网络内，属于传感器节点类都可以通过低位部分聚类识别，有效降低地址解析复杂度。
为保证接入节点的网络地址唯一性和节点短地址与IPv6地址的快速转化，当网络中的节点入网时，该实施例的融合网关通过下连网关设备获取新节点入网信息，采用嵌入身份语义的虚拟IPv6地址分配方式给节点分配IPv6地址，存储在融合网关中的地址映射表中。如表2所示，虚拟 IPv6地址包括嵌入身份语义填充字段，嵌入身份语义填充字段包括与所标识的节点所在位置有关的信息和/或与所标识的节点的归属关系有关的信息。
Figure BDA0002903044860000091
表2IPv6地址分配的一个例子
嵌入身份语义的地址分配根据节点拓扑属性，将节点的各类信息嵌入到IPv6地址中。允许一个网络内通信使用该网络自身的短地址，而与外部IPv6主机通信时又使用IPv6地址。在传感器网络内部即可通过节点自身的短地址实现在网关和传感器节点之间传输，在节点需要访问非节点本身所处网络时，比如IPv6网络，通过融合网关将节点的地址转换为具有身份语义的IPv6地址，实现与外部网络通信。同时当外部IPv6网络需要访问节点时，可以直接从节点的IPv6地址中提取到节点的短地址，这样可以把更多的空间给应用层数据，同时底层节点不用再去做复杂的地址压缩运算，降低节点能耗，延长网络的生命周期。
嵌入语义分配方案及分析说明
嵌入身份语义的内容具有可伸缩性。作为一种可选的实施方式，从宏观层面讲，可以把全国乃至全世界工厂中的节点都给定一个容易查询的身份特征，从工厂的种类，工厂所处地理位置，传感器部件所在工厂内的车间编号，设备编号出发，给传感器节点分配IPv6地址，如表3所示，这样可以满足全国256个地区，每个地区不同种类有256个工厂，每个工厂中存在2兆个传感器设备。通过嵌入身份语义的方式对一个IPv6地址的例子进行分析，例如2000::0101:A001:7050:0B0D，其中前缀64位，0101 表示了工厂的地理位置01和工厂编号01，A001:7050中A标识出工厂的种类，0017050为设备所属的车间编号及设备编号，最后16位0B0D由节点的16位短地址填充。
Figure BDA0002903044860000101
表3嵌入身份语义的宏观填充字段表的一个例子
作为另一种可选的实施方式，对一个工厂内部的小型网络来说，融合网关则可以通过设备所属的车间号、车间中的设备编号、设备节点的EUI64位地址中所展示出的设备类型、以及节点的子网ID来构建节点的 IPv6地址，如表4所示：
Figure BDA0002903044860000102
表4嵌入身份语义的小型网络字段填充表的一个例子
设备的IPv6地址总共分为5段，其中前64位为IPv6地址前缀，前缀由网关设备分配，87-88位可以标识WIA-PA、wireless-hart、lora以及 6lowpan这4种不同类型的网络类型。89-108位则可以根据设备的子网ID 信息和设备的报文通过哪一个网关节点上传到融合网关，通过嵌入身份语义的方式标识出设备所在的工厂车间位置和设备位置。还可以通过设备自身的EUI-64位标识得到传感器类型等信息。最后16位则嵌入节点的16 位短地址。这样当管控端得到节点故障等消息时，可以快速定位到节点位置。
融合网关的通信方法
图5为本发明另一个实施例提供的上述多协议工业物联网融合网关的通信方法的流程图。
如图5所示，在步骤S510，接收到消息后转换为通用数据报文格式的消息，其中，通用数据报文格式的消息包括源地址和/或目的地址的虚拟 IP地址。
在步骤S520，根据消息的源IP地址和目的IP地址，将所述通用数据报文格式的消息转换为与目的地址对应的数据报文格式的消息。进一步来说，在融合网关中，可能收到的消息分三种，分别是由下连网络的网关上传给互联网的数据信息、融合网关连接的异构网络之间的信息交换及控制命令、由互联网侧下传的节点控制命令信息。作为一种可选实施方式，对于由本网关下连网络上传到互联网的消息，对消息添加IP头字段；对于由本网关连接的异构网络之间交换的消息，将通用数据报文格式的消息转换为目的IP地址所属网络的类型对应格式的消息，融合网关接收和发送的数据包都是IPv6数据包；对于由互联网侧下传到本网关下连网络的消息，将通用数据报文格式的消息转换为目的IP地址所属网络的类型对应格式的消息。
图6示出图5所示的多协议工业物联网融合网关的通信方法的一个具体流程的例子。
如图6所示，在步骤S601，上述实施例的多协议工业物联网融合网关上电启动。
在步骤S603，初始化应用程序。
在步骤S605，网关建立socket连接准备数据通信并监听网络，等候外部事件中断产生。
在步骤S607，将收到的消息转换为通用数据报文格式的消息。
在步骤S609，判断消息的源IP地址是否归属于本网关的下连网络。如果判断结果为消息的源IP地址是归属于本网关的下连网络，则流程进行到步骤S611。否则，流程进行到步骤S619。
在步骤S611，根据该消息的目的IP地址判断该消息是否为上行至IP 网络的消息。如果判断结果为该消息的目的IP地址判断该消息是上行至 IP网络的消息，则流程进行到步骤S613。否则，流程进行到步骤S615。
在步骤S613，对于通向互联网侧的上行数据添加IP头等字段组装报文。然后执行步骤S617。
在步骤S615，对于通向内部其他网络类型的报文要将通用格式的报文重组成目的地址网络类型需求的报文格式。然后执行步骤S617。
在步骤S617，将重组后的消息发送。流程返回步骤S605。
在步骤S619，判断该消息的目的IP地址是否归属于本网关的下连网络。如果判断结果为该消息的目的IP地址是归属于本网关的下连网络，则流程进行到步骤S621。否则，流程进行到步骤S623。
在步骤S621，对于由互联网侧下传的节点相关控制信息则需要判断目的IP地址的类型，将IP地址转换成长地址，并根据目的IP地址所属的网络类型重组数据报文，由融合网关将重组后的消息下发。流程返回步骤S605。
在步骤S623，丢弃该消息。流程返回步骤S605。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任至少一个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
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，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多协议工业物联网融合网关，其特征在于，包括：
IP地址分配单元，用于将嵌入身份语义的虚拟IP地址分配给本网关下连网络的各个节点，其中，所述嵌入身份语义的虚拟IP地址包括节点的短地址和嵌入身份语义填充字段，所述嵌入身份语义填充字段包括：节点的网络类型，以及与所标识的节点所在位置有关的信息和/或与所标识的节点的归属关系有关的信息；
数据转换单元，用于：
将收到的来自源地址的消息转换为通用数据报文格式的消息，其中，所述通用数据报文格式的消息包括所述源地址的所述虚拟IP地址和/或目的地址的所述虚拟IP地址；并
根据所述通用数据报文格式的消息的源IP地址和目的IP地址，由所述通用数据报文格式的消息转换为目的地址对应的数据报文格式的消息，包括：
对于由本网关下连网络上传到互联网的消息，对所述消息添加IP头字段，其中，互联网侧从所述消息的源IP地址中提取节点的短地址、以及与节点所在位置有关的信息和/或与节点的归属关系有关的信息；
对于由本网关连接的异构网络之间交换的消息，将通用数据报文格式的消息转换为所述目的IP地址所属的网络类型对应格式的消息；
对于由互联网侧下传到本网关下连网络的消息，将通用数据报文格式的消息转换为所述目的IP地址所属的网络类型对应格式的消息；
其中，所述网络类型从所述目的IP地址的所述嵌入身份语义填充字段获得，所述对应格式的消息的目的地址从所述目的IP地址中提取。
2.根据权利要求1所述的多协议工业物联网融合网关，其特征在于，还包括：
接收单元，用于基于本网关所支持的物联网协议接收消息和过滤消息；
消息队列单元，用于将所述接收单元接收的消息加入待处理和/或待转发的消息队列，并将消息队列的队首消息传输给所述数据转换单元；
发送单元，用于将所述数据转换单元转换后的消息发送到目的地址。
3.根据权利要求1所述的多协议工业物联网融合网关，其特征在于，所述数据转换单元包括：
转换为通用格式的模块，用于将接收到的消息转换为通用数据报文格式的消息；
通用格式数据缓存模块，用于消息的存储，提供编程接口，还包括地址映射表的存储和维护；
转换为目的地址要求格式的模块，用于将通用格式的消息转换为所需数据报文格式的消息。
4.根据权利要求1所述的多协议工业物联网融合网关，其特征在于，所述通用数据报文格式的消息包括源IP地址的长度标识、源IP地址、目的IP地址的长度标识、以及目的IP地址。
5.根据权利要求1所述的多协议工业物联网融合网关，其特征在于，所述虚拟IP地址为虚拟ipv6地址。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的多协议工业物联网融合网关的通信方法，其特征在于，包括：
接收到消息后转换为通用数据报文格式的消息，其中，所述通用数据报文格式的消息包括源地址和/或目的地址的虚拟IP地址，所述虚拟IP地址为嵌入身份语义的虚拟IP地址，所述嵌入身份语义的虚拟IP地址包括节点的短地址和嵌入身份语义填充字段，所述嵌入身份语义填充字段包括与所标识的节点所在位置有关的信息和/或与所标识的节点的归属关系有关的信息；
根据所述通用数据报文格式的消息的源IP地址和目的IP地址，将所述通用数据报文格式的消息转换为与所述目的地址对应的数据报文格式的消息，包括：
对于由本网关下连网络上传到互联网的消息，对所述消息添加IP头字段，其中，互联网侧从所述消息的源IP地址中提取节点的短地址、以及与节点所在位置有关的信息和/或与节点的归属关系有关的信息；
对于由本网关连接的异构网络之间交换的消息，将通用数据报文格式的消息转换为所述目的IP地址所属的网络类型对应格式的消息；
对于由互联网侧下传到本网关下连网络的消息，将通用数据报文格式的消息转换为所述目的IP地址所属的网络类型对应格式的消息；
其中，所述网络类型从所述目的IP地址的所述嵌入身份语义填充字段获得，所述对应格式的消息的目的地址从所述目的IP地址中提取。
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