CN115118524B - 接口设备及其物联网自由互通数据透传方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接口设备及其物联网自由互通数据透传方法、系统及装置，第一接口设备、第二接口设备分别经服务器认证；第一接口设备通过服务器与第二接口设备创建连接通道；第一接口设备与第二接口设备间先通过连接通道进行数据传输，同时检测能否建立更优通道，所述更优通道为局域网数据通道或广域网数据通道，若检测到能够建立更优通道，则所述更优通道作为最优通道；若检测到不能建立更优通道，则连接通道作为最优通道；第一接口设备与第二接口设备间通过最优通道继续进行数据传输。本发明能够实现接口设备之间通信时最优链路的选择，在不影响数据传输的条件下实现自由互通，不受服务器带宽限制。

Description

接口设备及其物联网自由互通数据透传方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种接口设备及其物联网自由互通数据透传方法、系统及装置。

背景技术

自1999年 Auto-ID中心的Ashton教授提出物联网这个概念，迄今为止，物联网的应用领域已经涉及到社会生活的方方面面。物联网在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用，有效的推动了这些方面的智能化发展，使得有限的资源更加合理的使用分配，从而提高了行业效率、效益。在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等与生活息息相关的领域的应用，从服务范围、服务方式到服务的质量等方面都有了极大的改进，大大的提高了人们的生活质量。

近年来，物联网在传输控制规程与协议方面有较多的专利申请与授权。这是因为近年来连接到物联网的设备在数量和多样性方面皆呈指数增长。面对众多种类与数量的设备，如何保障物联网设备间的互联互通就成了首要问题。现阶段联网设备间互联互通通常采用C/S架构，联网设备作为客户端，同时需要搭建中心服务器。

虽然物联网近年来的发展已经渐成规模，各国都投入了巨大的人力、物力、财力来进行研究和开发。但是在一些方面仍然存在许多问题，具体问题如下所示：

1、接口设备使用前需内置待连接设备或在中心服务器配置转发策略，且是否接受连接由中心服务器判断决定。

2、接口设备间通信速度受所在网络环境带宽和服务器带宽限制，而且无法对接口传输速率和网络传输速率进行动态调控。

3、接口设备间通信通道单一，无法自动检测切换当前网络环境中的更优传输通道。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中接口设备之间连接通信受服务器限制、占用服务器资源、传输速度受限、通信方式较为单一的问题，本发明提供一种接口设备及其物联网自由互通数据透传方法、系统及装置。

技术方案：一种接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、第一接口设备、第二接口设备分别向服务器发送认证请求，接收认证成功信息；

步骤二、第一接口设备通过服务器与第二接口设备创建连接通道；

步骤三、第一接口设备与第二接口设备间先通过连接通道进行数据传输，同时检测能否建立更优通道，所述更优通道为局域网数据通道或广域网数据通道，若检测到能够建立更优通道，则所述更优通道作为最优通道；若检测到不能建立更优通道，则连接通道作为最优通道；

步骤四、第一接口设备与第二接口设备间通过最优通道继续进行数据传输。

进一步地，步骤三和步骤四中，所述数据传输以事务方式进行，所述事务包括发送阶段及应答阶段；第一接口设备设置发送序号、重试时间，第二接口设备设置接收序号、应答时间，重试时间大于应答时间；

在发送阶段，第一接口设备将接口数据组成数据帧放入发送缓存中，并从发送缓存中将数据帧发送出去，所述数据帧中包含发送序号，并开启重试计时；第二接口设备自接收到本事务的第一个数据帧时，开启应答计时，对数据帧进行验证，并判断是否接收数据帧至缓冲区，当应答计时到达应答时间时，进入应答阶段；

在应答阶段，第二接口设备回复应答帧，所述应答帧包括接收序号，重置应答计时；第一接口设备接收到应答帧后，重置重试计时，根据接收序号确认已成功接收的数据帧，并从发送缓存中删除已成功接收的数据帧，进入下一事务；

若重试计时到达重试时间，第一接口设备还未接收到应答帧，则重复执行本事务。

进一步地，步骤三和步骤四的数据传输过程中，在发送阶段，第二接口设备接收到数据帧后，对数据帧进行验证，并根据接收序号与数据帧中的发送序号判断是否接收，若该数据帧不是待接收的数据帧，即使应答计时未到达应答时间，也立即进入应答阶段，所述应答帧中还包含状态码，所述状态码指示序号异常状态。

进一步地，步骤三和步骤四的数据传输过程中，在发送阶段，当第二接口设备的缓冲区溢出时，即使应答计时未到达应答时间，也立即进入应答阶段，所述应答帧中还包括状态码，所述状态码指示溢出状态。

进一步地，步骤三和步骤四的数据传输过程中，第一接口设备预设最大发送帧数，所述最大发送帧数为发送缓存大小，当第一接口设备接收到状态码为溢出状态的应答帧时，采取以下至少一种调整措施：

延时执行下一个发送动作；

减小最大发送帧数。

进一步地，步骤三和步骤四的数据传输过程中，若连续重复执行本事务N次，N为预设重试次数，则认为当前传输通道断开，进一步判断连接通道是否断开，若连接通道断开则返回步骤二，若连接通道未断开则返回重新执行步骤三。

进一步地，步骤四中，若最优通道为局域网数据通道或广域网数据通道，则从连接通道切换至最优通道，需要将目标地址从服务器地址切换为第二接口设备地址；通道切换过程中，不中断数据传输。

进一步地，步骤三中，优先选择局域网数据通道作为更优通道，检测方法为：

（1）先检测能否建立局域网数据通道，若能够建立局域网数据通道，则更优通道为局域网数据通道，完成检测；若不能够建立局域网数据通道，则执行步骤（2）；

（2）检测能否建立广域网数据通道，若能够建立广域网数据通道，则更优通道为广域网数据通道；若不能够建立广域网数据通道，则不能建立更优通道。

进一步地，步骤三中的检测包括局域网数据通道检测、广域网数据通道检测中至少一种检测方法；

检测能否建立局域网数据通道的方法包括：第一接口设备根据已知的第二接口设备的节点ID发起局域网扫描，若扫描不到第二接口设备，则不能建立局域网数据通道；若扫描到第二接口设备，获取第二接口设备的地址；第一接口设备向第二接口设备发送连接请求，第二接口设备返回请求结果，若结果为接受，则能够建立局域网数据通道；若结果为拒绝，则不能建立局域网数据通道；

检测能否建立广域网数据通道的方法包括：第一接口设备根据已知的第二接口设备的节点ID通过连接通道发送连接请求；服务器判断第二接口设备是否在线，若不在线，则不能建立广域网数据通道；若在线，则转发连接请求至第二接口设备；第二接口设备返回请求结果，若结果为拒绝，则不能建立广域网数据通道；若结果为接受，服务器将请求结果及第二接口设备地址发送至第一接口设备；第一接口设备通过连接通道向服务器发起打洞请求；第一接口设备、第二接口设备在服务器同步打洞信令下进行打洞，若打洞成功，广域网数据通道建立；若打洞失败，则不能建立广域网数据通道。

进一步地，步骤一还包括接口设备初始化，初始化过程中，第二接口设备配置访问模式、会话密钥及支持最大连接数，所述访问模式为受限、私有、公开中的一种；

步骤三中，对于第一接口设备发出的连接请求，当第二接口设备的访问模式为私有时，第二接口设备返回的结果为拒绝；当第二接口设备的访问模式为受限时，第二接口设备根据接收的连接请求中的会话密钥及支持最大连接数判断是否接受；当第二接口设备的访问模式为公开时，第二接口设备根据支持最大连接数判断是否接受。

进一步地，所述数据帧还包括帧头、节点ID、接收方接口地址、帧数据长度、帧数据、校验和，所述帧数据为接口数据；

定义第一接口设备的接口控制器将接口数据放进缓冲区的传输速率为接口传输速率；定义应答比为接收端接收帧数/发送端发送帧数，接收端接收帧数从应答帧获取，发送端发送帧数为第一接口设备在一个事务内发送的数据帧的个数；根据第二接口设备的缓冲区内的数据量及应答比大小调节第一接口设备的接口传输速率及最大发送帧数，使接口传输速率与网络传输速率相匹配。

一种接口设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上的软件程序，当处理器执行该软件程序时可实现：

步骤一、向服务器发送认证请求，接收认证成功消息；

步骤二、通过服务器与另一接口设备创建连接通道；

步骤三、与另一接口设备先通过连接通道进行数据传输，同时检测能否建立更优通道，所述更优通道为局域网数据通道或广域网数据通道，若检测到能够建立更优通道，则所述更优通道作为最优通道；若检测到不能建立更优通道，则连接通道作为最优通道；

步骤四、与另一接口设备间通过最优通道继续进行数据传输。

一种接口设备物联网自由互通数据透传系统，包括服务器、上述的接口设备及另一接口设备。

一种接口设备物联网自由互通数据透传装置，包括服务器及至少两个接口设备，服务器包括认证服务模块、连接管理服务模块，所述认证服务模块用于认证接口设备，连接管理服务模块用于在接口设备之间建立连接通道，连接通道用于传输连接请求与数据；物联网接口设备包括连接单元、网络单元、链路管理单元，所述连接单元用于发起连接请求、管理设备多连接，网络单元用于数据帧的网络收发，链路管理单元用于检测、建立更优通道及通道的切换。

相比较现有技术，本发明提供一种接口设备及其物联网自由互通数据透传方法、系统及装置，存在以下有益效果：

（1）在接口设备间提供连接通道和数据通道，接口设备间数据通信优先复用连接通道保证初始数据通信，同时寻找更优通信线路建立数据通道，实现数据通信的最优链路选择，并通过定时应答而非一发一答的方式，可定时获取已接收成功的数据帧数，即使在通道切换的过程中也不影响数据传输，实现连接通道与数据通道的自动无缝切换，切换过程零等待不中断，不影响数据传输的效果；

（2）接口设备拥有自主控制连接和通信的能力，是否连接由接口设备自身决定，不由服务器决定；接口设备无角色之分，既可以发起连接请求，也可以被连接；

（3）当接口设备间通过数据通道透传时，无需服务器转发，减少服务器资源占用，传输速度不受服务器带宽限制；进一步，接口设备还可以自行根据网络环境、缓冲区大小等对硬件接口传输速率、网络传输速率进行综合流控，提高传输效率，减少网络拥塞和缓存资源占用。

附图说明

图1为接口设备物联网自由互通数据透传系统中各部分内部单元组成及各部分间的交互关系示意图；

图2为接口设备物联网自由互通数据透传系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。

实施例一：

一种接口设备物联网自由互通数据透传系统，如图1包括服务器及至少两个接口设备。当接口设备有多个时，对于每个接口设备而言，可以同时连接多个其他接口设备。对于每个接口设备而言，都可以含有多个接口。

服务器为IoC（Internet of Chip）Hub服务器，包括认证服务模块、连接管理服务模块，所述认证服务模块用于认证接口设备合法性、分发连接通道（C1）创建信息，连接管理服务模块用于在接口设备之间建立连接通道，连接通道用于传输连接请求与数据。还包括一些其他必要模块，如协议解析单元，用于IoCHub协议网络数据的组包及解包；NAT检测服务，用于检测接口设备所处网络环境的NAT类型；路由管理服务，用于根据帧数据信息，找到接收设备地址并转发。

接口设备包括物理接口、网络接口、IoCHub客户端，物理接口如USB、串口、并口、BLE等。IoCHub客户端包括连接单元、链路管理单元，所述连接单元用于发起连接请求、管理设备多连接；链路管理单元用于检测、建立更优通道及通道的切换。还包括一些其他必要模块，如网络单元，用于数据帧的网络收发；协议解析单元，用于IoCHub协议网络数据的组包及解包。

接口设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上的软件程序，该软件程序为嵌入在接口设备上的IoCHub客户端，当处理器执行该软件程序时可实现如下的接口设备物联网自由互通数据透传方法：

步骤一、第一接口设备、第二接口设备分别向服务器发送认证请求，认证通道即为图1中的C0通道，并接收认证成功信息，认证成功信息包括服务器分配的唯一节点ID和后续连接通道的创建密钥；

步骤二、第一接口设备通过服务器与第二接口设备创建连接通道，即图中的C1通道；C1通道和服务器连接管理服务模块间交互控制信令、连接转发信令、数据转发信令。控制信令用于接口设备NAT类型上报、心跳保持、远程配置；连接转发信令用于转发接口设备间的连接请求，辅助建立C3通道。

步骤三、第一接口设备与第二接口设备间先通过连接通道进行数据传输，同时检测能否建立更优通道，所述更优通道为局域网数据通道（C2通道）或广域网数据通道（C3通道），若检测到能够建立更优通道，则所述更优通道作为最优通道，C1通道可关闭也可继续保留，若保留，第一接口设备还可以继续与其他接口设备连接，实现多连接通道通信；若检测到不能建立更优通道，则连接通道作为最优通道；

步骤四、第一接口设备与第二接口设备间通过最优通道继续进行数据传输。

其中，步骤三和步骤四中的数据传输以事务方式进行，所述事务包括发送阶段及应答阶段；第一接口设备设置发送序号、重试时间，第二接口设备设置接收序号、应答时间，重试时间大于应答时间；

在发送阶段，第一接口设备将接口数据组成数据帧放入发送缓存中，发送缓存中包含多个数据帧，并从发送缓存中将数据帧发送出去，所述数据帧中包含发送序号，并开启重试计时；第二接口设备自接收到本事务的第一个数据帧时，开启应答计时，对数据帧进行验证（验证准确性、完整性），并根据接收序号与数据帧中的发送序号判断是否接收数据帧至缓冲区，如接收序号经过双方约定好的运算方法计算后与发送序号一致，则认为该数据帧就是待接收的数据帧，当应答计时到达应答时间时，进入应答阶段；

在应答阶段，第二接口设备回复应答帧，所述应答帧包括接收序号，即在这个事务中接收的最后一个数据帧的序号，重置应答计时；第一接口设备接收到应答帧后，重置重试计时，根据接收序号确认已成功接收的数据帧，并从发送缓存中删除已成功接收的数据帧，进入下一事务，在下一事务中，发送缓存中存放的数据帧不够最大发送帧数，则从缓冲区中继续取出接口数据组成数据帧放入发送缓存中，发送缓存达到最大发送数据帧后向第二接口设备发送数据帧；

若重试计时到达重试时间，第一接口设备还未接收到应答帧，则重复执行本事务，本事务中的数据帧全部重新发送。

当发送序号与接收序号对应不上，即序号异常时，可以直接丢弃，等下一个数据帧，但此时只能等到应答时间到时方可回复应答帧。为避免该等待时间，以提高传输速率，作为优选，可以在遇到序号异常时也向第一接口设备回复应答帧，以此告知第一接口设备期望接收到数据帧序号。具体为：第二接口设备接收到数据帧后，对数据帧进行验证，并根据接收序号与数据帧中的发送序号判断是否接收，若该数据帧不是待接收的数据帧，即使应答计时未到达应答时间，也立即进入应答阶段，所述应答帧中还包含状态码，所述状态码指示序号异常状态。

在发送阶段，有可能会出现第二接口设备的缓冲区中数据溢出的情况。作为优选，可以在第二接口设备缓冲区溢出时，发出应答帧，以告知第一接口设备溢出的情况。具体为：当第二接口设备的缓冲区溢出时，即使应答计时未到达应答时间，也立即进入应答阶段，所述应答帧中还包括状态码，所述状态码指示溢出状态。第一接口设备根据该状态码进行一些调整措施。

第一接口设备预设最大发送帧数，所述最大发送帧数为发送缓存大小，当第一接口设备接收到状态码为溢出状态的应答帧时，可采取以下至少一种调整措施：

（1）延时执行下一个发送动作。即等待一段时间后再继续发送数据帧，在此期间，第二接口设备的接口控制器会从缓冲区中取走数据，使得缓冲区的剩余空间逐渐变大。

（2）减小最大发送帧数。即减小发送缓存大小，使每次发送的数据帧的个数减小，发送的速率慢一些。

此外，还可进一步设置最大重试次数N，若连续重复执行本事务N次，则认为当前传输通道断开，传输通道断开后需要重新建立，此时需要进一步判断连接通道是否断开，若连接通道断开则返回步骤二重新建立连接通道，再检测最优通道；若连接通道未断开则返回重新执行步骤三检测最优通道。

步骤四中，若最优通道为局域网数据通道或广域网数据通道，则需要将目标地址从服务器地址切换为第二接口设备地址，实现连接通道至最优通道的切换。通道切换过程中，不中断数据传输。正是因为接口设备之间的数据传输是以上述事务方式实现的，因此，才能够保证无缝切换，切换过程零等待、不中断。其中这三个条件非常重要：1、发送方设置发送序号，接收方设置接收序号，不仅发送方能够确定当前要从哪个数据帧开始发，接收方也能够根据接收到的数据帧判断是否是当前想要接收的数据帧，保证按顺序接收，且没完成一次传输，序号可按照约定格式进行变更（如+1或-1）；2、周期性定时应答响应，事务结束时接收方才会发送应答包，应答包为接收序号或本事务内接收到的最后一个数据帧的序号，而不是每发送一个数据帧就应答一次，以此提高数据传输速率；不管丢包与否，均会在事务结束时发出应答包，不需要等到超时重试才能够继续发送，减少等待时间，提高数据传输速率；3、设置超时重试，当一直都收不到应答包时（应答包丢失），发送方会超时重新发送，避免无休止地等下去中断传输。

下面举例说明通道切换过程中数据帧丢失的情况，进一步解释通道无缝切换，切换过程零等待不中断的效果。

第一接口设备通过C1通道向第二接口设备发送序号为1的数据帧，同时开始计时，后续依次发送序号为2~4的数据帧，第二接口设备均接收成功。当序号为5的数据帧到达IoCHub服务器时，双方打洞成功，C3通道成功建立，数据传输通道从C1切换至C3继续进行。此时，IoCHub服务器还未将序号为5的数据帧转发给第二接口设备，便关闭了C1通道，导致IoCHub服务器不能将序号为5的数据帧发送给第二接口设备。这时对于第一接口设备来说，会继续发送序号为6的数据帧，但是因为第二接口设备此时需要接收序号为5的数据帧，因此不接收序号为6的数据帧，直到应答时间到，第二接口设备接收的最后一个数据帧是序号为4的数据帧，因此会返回序号为4的应答包。这时，下一个周期开始，第一接口设备就会开始发送序号为5的数据帧。

因为第二接口设备也设置了接收序号，所以不会误将序号为6的数据帧当做5接收。其次，若采用发一包应答一次的方式，第二接口设备不会返回序号为5的应答包，那么第一接口设备就会一直等待应答包，直到超时重试，白白浪费了很多等待时间（这里设置的应答周期时间小于超时重试时间）。

对于在通道切换过程中应答包丢失的情况，可以通过第一接口设备超时重试来解决，当到达超时重试时间时，还未接收到应答包，则重新发送本周期的数据帧，由于第二接口设备存在接收序号，因此会正确接收待接收的数据。

本方法不仅可以解决通道切换过程中数据帧或应答包丢失的情况，对于在同一个通道中传输时会发生的丢包现象，同样也可以有效解决。

步骤三中，更优通道为局域网数据通道或广域网数据通道，在某些应用场景下，如果不能确定接口设备间的通信会在局域网还是会在广域网，就需要综合进行检测，且优先选择局域网数据通道作为更优通道，这里提供一种优选检测方法，当然也可以同时并发检测而后再确定优先选择局域网数据通道。本实施例优选为：

（1）先检测能否建立局域网数据通道，若能够建立局域网数据通道，则更优通道为局域网数据通道，完成检测；若不能够建立局域网数据通道，则执行步骤（2）；

（2）检测能否建立广域网数据通道，若能够建立广域网数据通道，则更优通道为广域网数据通道；若不能够建立广域网数据通道，则不能建立更优通道。

其中，检测能否建立局域网数据通道的方法包括：第一接口设备根据已知的第二接口设备的节点ID发起局域网扫描，若扫描不到第二接口设备，则不能建立局域网数据通道；若扫描到第二接口设备，获取第二接口设备的地址；第一接口设备通过局域网通信技术向第二接口设备发送连接请求，第二接口设备接收到请求后，自行判断是否连接并返回请求结果，若请求结果为接受，则能够建立局域网数据通道；若请求结果为拒绝，则不能建立局域网数据通道；

其中，检测能否建立广域网数据通道的方法包括：第一接口设备根据已知的第二接口设备的节点ID通过连接通道发送连接请求；服务器判断第二接口设备是否在线，若不在线，则不能建立广域网数据通道；若在线，则转发连接请求至第二接口设备；第二接口设备接收到请求后，自行判断是否连接并返回请求结果，若请求结果为拒绝，则不能建立广域网数据通道；若请求结果为接受，服务器将请求结果及第二接口设备地址发送至第一接口设备；第一接口设备通过连接通道向服务器发起打洞请求；服务器向双方发起同步打洞信令，第一接口设备、第二接口设备在服务器同步打洞信令下进行打洞，若打洞成功，广域网数据通道建立；若打洞失败，则不能建立广域网数据通道。

接口设备断开网络连接时，枚举接口设备当前的所有连接，通过节点ID，找到待关闭接口设备的地址并删除，清空与待关闭接口设备的数据缓存，再关闭定时ACK响应，最后关闭Socket（网络套接字）。

实施例二：

实施例二相比较实施例一，区别在于，实施例二的应用场景下，可以明确知道需要通信的多个接口设备均在局域网内，那么步骤三中，只需要检测是否能够建立局域网数据通道即可。同理，若已知需要通信的多个接口设备均在广域网内，那么步骤三中，只需要检测是否能够建立广域网数据通道即可。因此，局域网数据通道的检测、广域网数据通道的检测可根据实际应用进行选择性提供。

实施例三：

实施例三相比较实施例一，区别在于，实施例三中的第二接口设备设置访问模式，以此控制连接权限。

在第一接口设备通过服务器与第二接口设备建立连接通道时，服务器并没有连接权限的控制，决定权在于第二接口设备自身，接口设备拥有自主控制连接和通信的能力，以此实现接口设备自由互通。这就需要第二接口设备在步骤一中进行设备初始化，在初始化过程中，第二接口设备配置访问模式，所述访问模式为受限、私有、公开中的一种，若为受限，还需要配置会话密钥。

对于第一接口设备发出的连接请求，当第二接口设备的访问模式为私有时，第二接口设备返回的请求结果为拒绝；当第二接口设备的访问模式为受限时，第一接口设备发送的连接请求中包含会话密钥，第二接口设备根据接收到的会话密钥及支持最大连接数判断是否接受，会话密钥正确且未达到最大连接数时返回的请求结果为接受；当第二接口设备的访问模式为公开时，第二接口设备根据支持最大连接数判断是否接受，若未达到最大连接数则返回的请求结果为接受。

实施例四：

实施例四相比较实施例一，区别在于，实施例四对接口传输速率和网络传输速率进行进一步流控，以使整个数据传输速度最大化、传输效率最大化。

步骤三和步骤四中的数据传输中，网络单元在收发数据时通过数据帧的形式收发。数据帧除了发送序号，还包括帧头、节点ID、接收方接口地址、帧数据长度、帧数据、校验和，这里的帧数据即为从缓冲区中取出的接口数据。通过连接通道(C1)发送数据帧时，节点ID为第二接口设备节点ID；通过局域网或广域网数据通道(C2/C3)发送数据帧时，节点ID为第一接口设备节点ID。接收方接口地址是为了当第二接口设备存在多个接口时，区分发送至哪个接口。

如图2所示，数据从物理接口缓存，再通过网络传输，最后再下发至物理接口的整个过程可以描述为：第一接口设备的接口控制器将接口数据放进第一接口设备的缓冲区，从缓冲区中取出接口数据，组成数据帧后将数据帧放入发送缓存中，并从发送缓存发送至第二接口设备；第二接口设备提取出接口数据、节点ID、接收方接口地址及发送序号，根据节点ID、发送序号及接收方接口地址，将接口数据写入第二接口设备的缓冲区，再通过第二接口设备的接口控制器下发至物理接口；

定义第一接口设备的接口控制器将数据帧放进缓冲区的传输速率为接口传输速率；定义应答比为接收端接收帧数/发送端发送帧数，接收端接收帧数从应答帧获取，发送端发送帧数为第一接口设备在事务内发送的数据帧的个数。根据第二接口设备缓冲区的数据量及应答比大小动态调节接口传输速率及最大发送帧数，使接口传输速率与网络传输速率相匹配。比如当第二接口设备缓冲区数据量有溢出倾向时，降低第一接口设备的接口传输速率，增大最大发送帧数；当应答比较小时，减小最大发送帧数；当应答比较大时，增大最大发送帧数。

因为接口设备上包含物理接口，如USB、串口、并口、BLE等，不同的物理接口传输速率有很大差异，因此需要调节网络传输速率，使网络传输速率与接口传输速率相互匹配，既要考虑到当前网络环境，也要考虑相应的物理接口，以实现整个数据传输速度最大化、传输效率最大化。

Claims (13)

1.一种接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、第一接口设备、第二接口设备分别向服务器发送认证请求，接收认证成功信息；

步骤二、第一接口设备通过服务器与第二接口设备创建连接通道；

步骤三、第一接口设备与第二接口设备间先通过连接通道进行数据传输，同时检测能否建立更优通道，所述更优通道为局域网数据通道或广域网数据通道，若检测到能够建立更优通道，则所述更优通道作为最优通道；若检测到不能建立更优通道，则连接通道作为最优通道；

步骤四、第一接口设备与第二接口设备间通过最优通道继续进行数据传输；

在步骤三和步骤四中，所述数据传输以事务方式进行，所述事务包括发送阶段及应答阶段；第一接口设备设置发送序号、重试时间，第二接口设备设置接收序号、应答时间，重试时间大于应答时间；

在发送阶段，第一接口设备将接口数据组成数据帧放入发送缓存中，发送缓存中包含多个数据帧，并从发送缓存中依次将多个数据帧发送出去，所述数据帧中包含发送序号，并开启重试计时；第二接口设备自接收到本事务的第一个数据帧时，开启应答计时，对数据帧进行验证，并判断是否接收数据帧至缓冲区，当应答计时到达应答时间时，进入应答阶段；

在应答阶段，第二接口设备回复应答帧，所述应答帧包括接收序号，所述接收序号为该事务中接收的最后一个数据帧的序号，重置应答计时；第一接口设备接收到应答帧后，重置重试计时，根据接收序号确认已成功接收的数据帧，并从发送缓存中删除已成功接收的数据帧，进入下一事务；

若重试计时到达重试时间，第一接口设备还未接收到应答帧，则重复执行本事务。

2.根据权利要求1所述的接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，步骤三和步骤四的数据传输过程中，在发送阶段，第二接口设备接收到数据帧后，对数据帧进行验证，并根据接收序号与数据帧中的发送序号判断是否接收，若该数据帧不是待接收的数据帧，即使应答计时未到达应答时间，也立即进入应答阶段，所述应答帧中还包含状态码，所述状态码指示序号异常状态。

3.根据权利要求1或2所述的接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，步骤三和步骤四的数据传输过程中，在发送阶段，当第二接口设备的缓冲区溢出时，即使应答计时未到达应答时间，也立即进入应答阶段，所述应答帧中还包括状态码，所述状态码指示溢出状态。

4.根据权利要求3所述的接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，步骤三和步骤四的数据传输过程中，第一接口设备预设最大发送帧数，所述最大发送帧数为发送缓存大小，当第一接口设备接收到状态码为溢出状态的应答帧时，采取以下至少一种调整措施：

延时执行下一个发送动作；

减小最大发送帧数。

5.根据权利要求1或2所述的接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，步骤三和步骤四的数据传输过程中，若连续重复执行本事务N次，N为预设重试次数，则认为当前传输通道断开，进一步判断连接通道是否断开，若连接通道断开则返回步骤二，若连接通道未断开则返回重新执行步骤三。

6.根据权利要求1或2所述的接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，步骤四中，若最优通道为局域网数据通道或广域网数据通道，则从连接通道切换至最优通道，需要将目标地址从服务器地址切换为第二接口设备地址；通道切换过程中，不中断数据传输。

7.根据权利要求1或2所述的接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，步骤三中，优先选择局域网数据通道作为更优通道，检测方法为：

（1）先检测能否建立局域网数据通道，若能够建立局域网数据通道，则更优通道为局域网数据通道，完成检测；若不能够建立局域网数据通道，则执行步骤（2）；

（2）检测能否建立广域网数据通道，若能够建立广域网数据通道，则更优通道为广域网数据通道；若不能够建立广域网数据通道，则不能建立更优通道。

8.根据权利要求1或2所述的接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，步骤三中的检测包括局域网数据通道检测、广域网数据通道检测中至少一种检测方法；

检测能否建立局域网数据通道的方法包括：第一接口设备根据已知的第二接口设备的节点ID发起局域网扫描，若扫描不到第二接口设备，则不能建立局域网数据通道；若扫描到第二接口设备，获取第二接口设备的地址；第一接口设备向第二接口设备发送连接请求，第二接口设备返回请求结果，若结果为接受，则能够建立局域网数据通道；若结果为拒绝，则不能建立局域网数据通道；

检测能否建立广域网数据通道的方法包括：第一接口设备根据已知的第二接口设备的节点ID通过连接通道发送连接请求；服务器判断第二接口设备是否在线，若不在线，则不能建立广域网数据通道；若在线，则转发连接请求至第二接口设备；第二接口设备返回请求结果，若结果为拒绝，则不能建立广域网数据通道；若结果为接受，服务器将请求结果及第二接口设备地址发送至第一接口设备；第一接口设备通过连接通道向服务器发起打洞请求；第一接口设备、第二接口设备在服务器同步打洞信令下进行打洞，若打洞成功，广域网数据通道建立；若打洞失败，则不能建立广域网数据通道。

9.根据权利要求8所述的接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，步骤一还包括接口设备初始化，初始化过程中，第二接口设备配置访问模式、会话密钥及支持最大连接数，所述访问模式为受限、私有、公开中的一种；

步骤三中，对于第一接口设备发出的连接请求，当第二接口设备的访问模式为私有时，第二接口设备返回的结果为拒绝；当第二接口设备的访问模式为受限时，第二接口设备根据接收的连接请求中的会话密钥及支持最大连接数判断是否接受；当第二接口设备的访问模式为公开时，第二接口设备根据支持最大连接数判断是否接受。

10.根据权利要求1或2所述的接口设备物联网自由互通数据透传方法，其特征在于，所述数据帧还包括帧头、节点ID、接收方接口地址、帧数据长度、帧数据、校验和，所述帧数据为接口数据；

定义第一接口设备的接口控制器将接口数据放进缓冲区的传输速率为接口传输速率；定义应答比为接收端接收帧数/发送端发送帧数，接收端接收帧数从应答帧获取，发送端发送帧数为第一接口设备在一个事务内发送的数据帧的个数；根据第二接口设备的缓冲区内的数据量及应答比大小调节第一接口设备的接口传输速率及最大发送帧数，使接口传输速率与网络传输速率相匹配。

11.一种接口设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在存储器上的软件程序，当处理器执行该软件程序时可实现：

步骤一、向服务器发送认证请求，接收认证成功消息；

步骤二、通过服务器与另一接口设备创建连接通道；

步骤三、与另一接口设备先通过连接通道进行数据传输，同时检测能否建立更优通道，所述更优通道为局域网数据通道或广域网数据通道，若检测到能够建立更优通道，则所述更优通道作为最优通道；若检测到不能建立更优通道，则连接通道作为最优通道；

步骤四、与另一接口设备间通过最优通道继续进行数据传输；

在步骤三和步骤四中，所述数据传输以事务方式进行，所述事务包括发送阶段及应答阶段；第一接口设备设置发送序号、重试时间，另一接口设备设置接收序号、应答时间，重试时间大于应答时间；

在发送阶段，第一接口设备将接口数据组成数据帧放入发送缓存中，发送缓存中包含多个数据帧，并从发送缓存中依次将数据帧发送出去，所述数据帧中包含发送序号，并开启重试计时；另一接口设备自接收到本事务的第一个数据帧时，开启应答计时，对数据帧进行验证，并判断是否接收数据帧至缓冲区，当应答计时到达应答时间时，进入应答阶段；

在应答阶段，另一接口设备回复应答帧，所述应答帧包括接收序号，所述接收序号为该事务中接收的最后一个数据帧的序号，重置应答计时；第一接口设备接收到应答帧后，重置重试计时，根据接收序号确认已成功接收的数据帧，并从发送缓存中删除已成功接收的数据帧，进入下一事务；

若重试计时到达重试时间，第一接口设备还未接收到应答帧，则重复执行本事务。

12.一种接口设备物联网自由互通数据透传系统，其特征在于，包括服务器、如权利要求11所述的接口设备及权利要求11中的另一接口设备。

13.一种接口设备物联网自由互通数据透传装置，其特征在于，包括服务器及至少两个接口设备，服务器包括认证服务模块、连接管理服务模块，所述认证服务模块用于认证接口设备，连接管理服务模块用于在接口设备之间建立连接通道，连接通道用于传输连接请求与数据，数据的传输以事务方式进行；物联网接口设备包括连接单元、网络单元、链路管理单元，所述连接单元用于发起连接请求、管理设备多连接，网络单元用于数据帧的网络收发，链路管理单元用于检测、建立更优通道及通道的切换；

所述事务包括发送阶段及应答阶段；第一接口设备设置发送序号、重试时间，另一接口设备设置接收序号、应答时间，重试时间大于应答时间；

在发送阶段，第一接口设备将接口数据组成数据帧放入发送缓存中，发送缓存中包含多个数据帧，并从发送缓存中依次将数据帧发送出去，所述数据帧中包含发送序号，并开启重试计时；另一接口设备自接收到本事务的第一个数据帧时，开启应答计时，对数据帧进行验证，并判断是否接收数据帧至缓冲区，当应答计时到达应答时间时，进入应答阶段；

在应答阶段，另一接口设备回复应答帧，所述应答帧包括接收序号，所述接收序号为该事务中接收的最后一个数据帧的序号，重置应答计时；第一接口设备接收到应答帧后，重置重试计时，根据接收序号确认已成功接收的数据帧，并从发送缓存中删除已成功接收的数据帧，进入下一事务；

若重试计时到达重试时间，第一接口设备还未接收到应答帧，则重复执行本事务。

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