專利名稱：一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的消息實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及通信網(wǎng)絡(luò)中一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的消息實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了快速的發(fā)展。但是目前部署的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模還普遍很小。隨著泛在傳感網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的逐漸推廣，大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的建立和使用將是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)下一步發(fā)展的重要趨勢(shì)。在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，傳感網(wǎng)關(guān)通常被用來(lái)管理控制傳感網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)和外部網(wǎng)絡(luò)的通信接口。一個(gè)傳感網(wǎng)關(guān)的啟動(dòng)，需要大量的配置工作。對(duì)于一個(gè)大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò)而言，通常需要部署大量的傳感網(wǎng)關(guān)，并且需要對(duì)每個(gè)傳感網(wǎng)關(guān)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理、監(jiān)視及控制。 對(duì)于一個(gè)包含成百上千傳感網(wǎng)關(guān)的大規(guī)模傳感網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)管理的負(fù)擔(dān)將會(huì)非常大。在業(yè)務(wù)管理方面，為了取得更好的業(yè)務(wù)性能，需要在全網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，但由于傳感網(wǎng)關(guān)相對(duì)獨(dú)立，要達(dá)成這一點(diǎn)非常困難。安全性方面，由于覆蓋需求，傳感網(wǎng)關(guān)經(jīng)常會(huì)被安裝在無(wú)法保證安全的地方，如果傳感網(wǎng)關(guān)被盜，靜態(tài)保存在傳感網(wǎng)關(guān)中的配置信息就會(huì)成為泄密渠道。同時(shí)，如何防止非法傳感網(wǎng)關(guān)接入也對(duì)傳感網(wǎng)絡(luò)的安全性提出了挑戰(zhàn)。目前，這些從小規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)向大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題還沒(méi)有合適的解決方案。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，如圖1所示，一種新型的集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及組網(wǎng)設(shè)備-泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備被提出來(lái)。從而可以有效地解決大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)管理、安全、業(yè)務(wù)控制和互操作性等方面的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間的交互式通信，從而實(shí)現(xiàn)泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器對(duì)大量無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備和無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的控制，一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議被定義。通過(guò)該協(xié)議，泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器可以控制和管理大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的所有無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備和無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，提供了一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文和控制報(bào)文的實(shí)現(xiàn)方法，從而實(shí)現(xiàn)泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息和控制信息交互。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的控制信息和數(shù)據(jù)信息傳輸分別通過(guò)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)控制消息和數(shù)據(jù)消息實(shí)現(xiàn)。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)控制消息負(fù)責(zé)在泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間傳輸控制和管理信息，集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)消息負(fù)責(zé)在泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間傳輸無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)消息和控制消息都封裝于集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議報(bào)文內(nèi)，進(jìn)行傳輸。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)消息和控制消息均采用UDP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議報(bào)文由集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議傳輸層協(xié)議包頭和一個(gè)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議消息體組成。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議消息體的內(nèi)容可以是承載無(wú)線傳感網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)消息，也可以是傳輸無(wú)線傳感網(wǎng)信令的控制消息。承載數(shù)據(jù)消息的數(shù)據(jù)報(bào)文和承載控制消息的控制報(bào)文通過(guò)不同的UDP端口進(jìn)行傳輸?？刂茍?bào)文又細(xì)分為明文控制報(bào)文和安全控制報(bào)文兩類，其中明文控制報(bào)文的內(nèi)容不進(jìn)行加密，采用明文方式傳輸；安全控制報(bào)文使用DTLS協(xié)議來(lái)對(duì)報(bào)文內(nèi)的信息進(jìn)行加密，以保證信息的安全。DTLS協(xié)議是專門(mén)為保護(hù)不可靠的傳輸協(xié)議(如=UDP協(xié)議)上流量安全而設(shè)計(jì)的。數(shù)據(jù)報(bào)文也可以細(xì)分為明文數(shù)據(jù)報(bào)文和安全數(shù)據(jù)報(bào)文兩類。在安全控制報(bào)文和安全數(shù)據(jù)報(bào)文中，報(bào)文內(nèi)容均要通過(guò)DTLS協(xié)議加密。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種明文控制報(bào)文的報(bào)文格式。明文控制報(bào)文由 IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、控制首部、消息元等五個(gè)部分組成。其中IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；控制首部用于承載控制消息的首部描述信息；消息元用于承載控制消息的具體內(nèi)容，一個(gè)控制報(bào)文包含0個(gè)到多個(gè)消息元，消息元內(nèi)承載具體的控制消息內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種安全控制報(bào)文的報(bào)文格式。安全控制報(bào)文由 IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部、DTLS首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、控制消息首部、消息元、DTLS尾部等部分組成。其中IP首部和 UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部由4位集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議版本標(biāo)識(shí)、4位包負(fù)荷類型(值為1表示DTLS加密包)組成；DTLS首部用于承載DTLS協(xié)議包首部；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息； 控制首部用于承載控制消息的首部描述信息；消息元用于承載控制消息的具體內(nèi)容；DTLS 尾部用于承載DTLS協(xié)議包尾部信息。在安全控制報(bào)文中，集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、控制首部和消息元等三部分內(nèi)容被利用DTLS協(xié)議加密后傳輸。 無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)文可以選擇是否使用DTLS進(jìn)行報(bào)文加密。當(dāng)DTLS不被使用時(shí)， 無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)文以明文格式傳送。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種明文數(shù)據(jù)報(bào)文的報(bào)文格式。明文數(shù)據(jù)報(bào)文由 IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷等四個(gè)部分組成。其中，IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭； 集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷用于承載數(shù)據(jù)消息的內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種安全數(shù)據(jù)報(bào)文的報(bào)文格式。安全數(shù)據(jù)報(bào)文由 IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部、DTLS首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷、DTLS尾部等部分組成。其中，IP首部和 UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部由4位集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議版本標(biāo)識(shí)、4位包負(fù)荷類型(值為1表示DTLS加密包)組成；DTLS首部用于承載DTLS協(xié)議包首部；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息； 無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷用于承載數(shù)據(jù)消息的內(nèi)容；DTLS尾部用于承載DTLS協(xié)議包尾部信肩、ο根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部格式。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部包括預(yù)判碼、首部長(zhǎng)度、分組標(biāo)志、分組結(jié)束標(biāo)志、無(wú)線地址標(biāo)志、分組標(biāo)識(shí)符、分組位移、預(yù)留碼、無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址。其中預(yù)判碼(PRE)由8位二進(jìn)制數(shù)字組成，用于快速判斷此報(bào)文是否經(jīng)過(guò)DTLS加密， 前4位指明集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議版本，后4位值為0000 ；首部長(zhǎng)度(LEN)由5位二進(jìn)制數(shù)字組成，指明控制協(xié)議首部的長(zhǎng)度；分組標(biāo)志(F)由1位二進(jìn)制數(shù)字組成，指明這個(gè)報(bào)文是否為一個(gè)分組包，當(dāng)值為1 時(shí)表示此報(bào)文為分組包，此報(bào)文需要和其他分組包重組成完整的報(bào)文；分組結(jié)束標(biāo)志(L)由1位二進(jìn)制數(shù)字組成，指明這個(gè)報(bào)文是否包含分組的最后一部分，值為1時(shí)表示此報(bào)文包含一個(gè)分組的最后一個(gè)分組包；無(wú)線地址標(biāo)志(M)由1位二進(jìn)制數(shù)字組成，值為1時(shí)表示報(bào)文中包含無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址選項(xiàng)；分組標(biāo)識(shí)符(FID)由16位二進(jìn)制數(shù)字組成，用于識(shí)別不同的報(bào)文分組，F(xiàn)ID相同的分組包屬于同一個(gè)協(xié)議報(bào)文；分組位移(FOFF)由13位二進(jìn)制數(shù)字組成，用于表示本分組報(bào)文在整個(gè)完整協(xié)議報(bào)文中的位置，以進(jìn)行報(bào)文重組工作；預(yù)留碼(RSD)由19位二進(jìn)制數(shù)字000組成，為保留位；無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址(S-MAC)由32位二進(jìn)制數(shù)字組成，不足32位以全0填充，用于指明報(bào)文來(lái)源的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的MAC地址。只有當(dāng)無(wú)線地址標(biāo)志(M)設(shè)置為1 時(shí)，報(bào)文頭部中才能包含此域。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的控制首部格式定義。控制首部包括消息類型、序列號(hào)、消息元長(zhǎng)度、消息元(0到多個(gè))。消息類型由4個(gè)字節(jié)組成，用于表示控制消息的類型。序列號(hào)由1個(gè)字節(jié)組成，用于匹配一對(duì)請(qǐng)求消息和響應(yīng)消息。當(dāng)1個(gè)請(qǐng)求消息被接收到后，其中的序列號(hào)被拷貝到隨后發(fā)送的響應(yīng)消息內(nèi)。消息元長(zhǎng)度由2個(gè)字節(jié)組成，用于指出消息元域的長(zhǎng)度字節(jié)數(shù)。消息元用于攜帶每種消息的具體內(nèi)容，根據(jù)消息類型的不同，消息元內(nèi)容的具體定義也會(huì)隨之變化。比如，集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的控制消息包括很多類型泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)消息、泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)響應(yīng)消息、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接入請(qǐng)求消息、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接入響應(yīng)消息，等等。不同類型的控制消息的消息元內(nèi)容也會(huì)不同。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種消息元格式定義。消息元被用來(lái)承載控制消息的內(nèi)容，一個(gè)控制報(bào)文可以包含0到多個(gè)消息元。消息元由消息元類型、消息元長(zhǎng)度和消息元值等部分組成。其中，消息元類型用于表示消息元值域內(nèi)承載的消息類型；消息元長(zhǎng)度用于表示消息元值域內(nèi)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度字節(jié)數(shù)；消息元值域用于承載具體的控制消息內(nèi)容。采用本發(fā)明的方案，可以在集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中提供泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間的交互式通信，使得數(shù)據(jù)和控制信息可以在泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間傳輸。


通過(guò)參照附圖閱讀以下所作的對(duì)非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的明文控制報(bào)文的報(bào)文格式示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的安全控制報(bào)文的報(bào)文格式示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的明文數(shù)據(jù)報(bào)文的報(bào)文格式示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的安全數(shù)據(jù)報(bào)文的報(bào)文格式示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議控制報(bào)文首部格式示意圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的控制首部格式示意圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的消息元格式示意圖。其中，相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的步驟特征或裝置/模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間通信的報(bào)文分為兩種類型數(shù)據(jù)報(bào)文和控制報(bào)文?？刂茍?bào)文只在泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備的配置、管理和監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)報(bào)文則是指被轉(zhuǎn)發(fā)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)幀。兩種報(bào)文均通過(guò)UDP協(xié)議傳輸，但使用不同的UDP端口。以下，參照?qǐng)D2并結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的第二方面進(jìn)行描述。明文控制報(bào)文由IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、控制首部、消息元等五個(gè)部分組成。其中IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；控制首部用于承載控制消息的首部描述信息；消息元用于承載控制消息的具體內(nèi)容。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議定義了兩個(gè)明文控制報(bào)文，分別用于承載泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求消息和泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)響應(yīng)消息。一個(gè)控制報(bào)文可以包含一個(gè)或多個(gè)消息元。安全控制報(bào)文使用DTLS協(xié)議來(lái)對(duì)報(bào)文內(nèi)的信息進(jìn)行加密，以保證信息的安全。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的其它控制消息都是采用安全控制報(bào)文傳輸?shù)?。以下，參照?qǐng)D3并結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的第三方面進(jìn)行描述。安全控制報(bào)文由IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部、 DTLS首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、控制消息首部、消息元、DTLS尾部等部分組成。其中IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部由4位集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議版本標(biāo)識(shí)、4位包負(fù)荷類型(值為1表示DTLS加密包)組成；DTLS首部用于承載DTLS協(xié)議包首部；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；控制首部用于承載控制消息的首部描述信息；消息元用于承載控制消息的具體內(nèi)容；DTLS尾部用于承載DTLS協(xié)議包尾部信息。在安全控制報(bào)文中，集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、控制首部和消息元等三部分內(nèi)容被利用DTLS協(xié)議加密后傳輸。根據(jù)集中式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的定義，除了泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求消息和泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)響應(yīng)消息等兩個(gè)明文控制消息外，其它所有無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)控制消息均由安全控制報(bào)文承載。以下，參照?qǐng)D4并結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的第四方面進(jìn)行描述。明文數(shù)據(jù)報(bào)文由IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷等四個(gè)部分組成。其中，IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的 IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷用于承載數(shù)據(jù)消息的內(nèi)容。以下，參照?qǐng)D5并結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的第五方面進(jìn)行描述。安全數(shù)據(jù)報(bào)文由IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部、 DTLS首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷、DTLS尾部等部分組成。其中，IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭； 集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部由4位集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議版本標(biāo)識(shí)、4位包負(fù)荷類型(值為1表示DTLS加密包)組成；DTLS首部用于承載DTLS協(xié)議包首部；集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷用于承載數(shù)據(jù)消息的內(nèi)容；DTLS尾部用于承載DTLS協(xié)議包尾部信息。以下，參照?qǐng)D6并結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的第六方面進(jìn)行描述。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部包括預(yù)判碼、首部長(zhǎng)度、分組標(biāo)志、分組結(jié)束標(biāo)志、無(wú)線地址標(biāo)志、分組標(biāo)識(shí)符、分組位移、預(yù)留碼、無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址。其中預(yù)判碼(PRE)由8位二進(jìn)制數(shù)字組成，用于快速判斷此報(bào)文是否經(jīng)過(guò)DTLS加密， 前4位指明集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議版本，后4位值為0000 ；首部長(zhǎng)度(LEN)由5位二進(jìn)制數(shù)字組成，指明控制協(xié)議首部的長(zhǎng)度；分組標(biāo)志(F)由1位二進(jìn)制數(shù)字組成，指明這個(gè)包是否為一個(gè)分組包。當(dāng)值為1 時(shí)表示此包需要和其他分組包重組成完整的報(bào)文。分組結(jié)束標(biāo)志(L)由1位二進(jìn)制數(shù)字組成，指明這個(gè)包是包含分組的最后一部分。 值為1時(shí)此報(bào)文是最后一個(gè)分組包；無(wú)線地址標(biāo)志(M)由1位二進(jìn)制數(shù)字組成，值為1時(shí)表示報(bào)文中包含無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址選項(xiàng)；分組標(biāo)識(shí)符(FID)由16位二進(jìn)制數(shù)字組成，用于識(shí)別不同的報(bào)文分組，F(xiàn)ID相同的分組包屬于同一個(gè)協(xié)議報(bào)文；分組位移(FOFF)由13位二進(jìn)制數(shù)字組成，用于表示分組包在協(xié)議報(bào)文中的位置， 以進(jìn)行報(bào)文重組工作；
預(yù)留碼(RSD)由19位二進(jìn)制數(shù)字000組成，為保留位，可以在后續(xù)協(xié)議擴(kuò)展中使用；無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址(S-MAC)由32位二進(jìn)制數(shù)字組成，不足32位以全0填充，用于指明報(bào)文來(lái)源的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的MAC地址。只有當(dāng)無(wú)線地址標(biāo)志(M)設(shè)置為1 時(shí)，報(bào)文頭部中才能包含此域。當(dāng)無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)消息時(shí)，無(wú)線地址標(biāo)志被設(shè)置為1，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址被設(shè)置為所述無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的MAC地址。以下，參照?qǐng)D7并結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的第七方面進(jìn)行描述。控制首部包括消息類型、序列號(hào)，消息元長(zhǎng)度、消息元(0到多個(gè))。其中消息類型由4個(gè)字節(jié)組成，用于表示控制消息的類型；序列號(hào)由1個(gè)字節(jié)組成，用于匹配一對(duì)請(qǐng)求消息和響應(yīng)消息。當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求消息被接收到后，其中的序列號(hào)被拷貝到隨后發(fā)送的響應(yīng)消息內(nèi)。如無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備發(fā)送泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求消息到一個(gè)泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器，泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器接收到該消息后會(huì)發(fā)送一個(gè)泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)響應(yīng)消息到所述無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備，發(fā)現(xiàn)響應(yīng)消息中的控制首部的序列號(hào)將使用接收到的發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求消息中的序列號(hào)。因此，當(dāng)無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備接收到這個(gè)發(fā)現(xiàn)響應(yīng)消息后，可以立刻判別出它是對(duì)前面發(fā)送的發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求消息的應(yīng)答消息。消息元長(zhǎng)度由2個(gè)字節(jié)組成，用于指出消息元域的長(zhǎng)度字節(jié)數(shù)。消息元用于攜帶每種消息的具體內(nèi)容，根據(jù)消息類型的不同，消息元內(nèi)容的具體定義也會(huì)隨之變化。以下，參照?qǐng)D8并結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的第八方面進(jìn)行描述。消息元被用來(lái)承載控制消息的內(nèi)容，一個(gè)控制消息可以包含0到多個(gè)消息元。消息元由消息元類型、消息元長(zhǎng)度和消息元值等部分組成。其中，消息元類型用于表示消息元值域內(nèi)承載的消息類型；消息元長(zhǎng)度用于表示消息元值域內(nèi)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度字節(jié)數(shù)；消息元值域用于承載具體的控制消息內(nèi)容。集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議定義了多種控制消息類型，如泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求消息(消息類型號(hào)=1)、泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)現(xiàn)響應(yīng)消息(消息類型號(hào) =2)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接入請(qǐng)求消息(消息類型號(hào)=3)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接入響應(yīng)消息(消息類型號(hào)=4)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備配置請(qǐng)求消息(消息類型號(hào)=5)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備配置響應(yīng)消息(消息類型號(hào)=6)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備配置修改請(qǐng)求消息(消息類型號(hào)=7)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備配置修改響應(yīng)消息(消息類型號(hào)=8)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備事件請(qǐng)求消息(消息類型號(hào)=9)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備事件響應(yīng)消息(消息類型號(hào)=10)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備重啟請(qǐng)求消息(消息類型號(hào) =11)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備重啟響應(yīng)消息(消息類型號(hào)=12)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求消息(消息類型號(hào)=13)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)消息(消息類型號(hào)=14)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備配置清除請(qǐng)求消息(消息類型號(hào)=15)、無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備配置清除響應(yīng)消息(消息類型號(hào)=16)、等等。每個(gè)消息的具體定義不同，在消息元值域內(nèi)承載的信息也是不同的。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改，等同替換，改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的消息實(shí)現(xiàn)方法，從而實(shí)現(xiàn)泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息和控制信息交互，其特征在于a)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的消息分為控制消息和數(shù)據(jù)消息兩類，集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的控制信息和數(shù)據(jù)信息傳輸分別通過(guò)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)控制消息和數(shù)據(jù)消息實(shí)現(xiàn)；b)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)控制消息負(fù)責(zé)在泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間傳輸控制和管理信息；c)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)消息負(fù)責(zé)在泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間傳輸無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；d)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)消息和控制消息都封裝于集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議報(bào)文內(nèi)，進(jìn)行傳輸；e)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)消息和控制消息均采用UDP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，但使用不同的UDP端口號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的消息實(shí)現(xiàn)方法，集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議報(bào)文的特征在于a)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議報(bào)文由集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議傳輸層協(xié)議包頭和一個(gè)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議消息體組成；b)承載數(shù)據(jù)消息的控制報(bào)文和承載控制消息的數(shù)據(jù)報(bào)文通過(guò)不同的UDP端口號(hào)進(jìn)行傳輸；c)控制報(bào)文又細(xì)分為明文控制報(bào)文和安全控制報(bào)文兩類，其中明文控制報(bào)文采用明文方式傳輸，安全控制報(bào)文使用DTLS保護(hù)，采用DTLS加密方式傳輸；d)數(shù)據(jù)報(bào)文可以選擇是否使用DTLS，當(dāng)DTLS不被使用時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)文以明文方式傳送， 否則以DTLS加密方式傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議報(bào)文，明文控制報(bào)文的特征在于a)明文控制報(bào)文由IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、控制首部、消息元等五個(gè)部分組成；b)IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；c)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；d)控制首部用于承載控制消息的首部描述信息；e)消息元用于承載控制消息的具體內(nèi)容，一個(gè)控制報(bào)文包含0個(gè)到多個(gè)消息元，消息元內(nèi)承載具體的控制消息和數(shù)據(jù)消息內(nèi)容。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議報(bào)文，安全控制報(bào)文的特征在于a)安全控制報(bào)文由IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部、 DTLS首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、控制消息首部、消息元、DTLS尾部等部分組成；b)IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；c)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部由4位集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議版本標(biāo)識(shí)、4位包負(fù)荷類型(值為1表示DTLS加密包)組成；d)DTLS首部用于承載DTLS協(xié)議包首部；e)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；f)控制首部用于承載控制消息的首部描述信息；g)消息元用于承載控制消息的具體內(nèi)容；h)DTLS尾部用于承載DTLS協(xié)議包尾部信息；i)在安全控制報(bào)文中，集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、控制首部和消息元等三部分內(nèi)容被利用DTLS協(xié)議加密后傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議報(bào)文，明文數(shù)據(jù)報(bào)文的特征在于a)明文數(shù)據(jù)報(bào)文由IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷等四個(gè)部分組成；b)IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；c)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；d)無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷用于承載數(shù)據(jù)消息的內(nèi)容。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議報(bào)文，安全數(shù)據(jù)報(bào)文的特征在于a)安全數(shù)據(jù)報(bào)文由IP首部、UDP首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部、 DTLS首部、集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部、無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷、DTLS尾部等部分組成；b)IP首部和UDP首部分別用于表示承載該報(bào)文的IP協(xié)議和UDP協(xié)議包頭；c)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議DTLS首部由4位集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議版本標(biāo)識(shí)、4位包負(fù)荷類型(值為1表示DTLS加密包)組成；d)DTLS首部用于承載DTLS協(xié)議包首部；e)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部用于承載該報(bào)文的集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的首部描述信息；f)無(wú)線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)包負(fù)荷用于承載數(shù)據(jù)消息的內(nèi)容；g)DTLS尾部用于承載DTLS協(xié)議包尾部信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6所述的控制報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文，集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部的特征在于a)集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議首部包括預(yù)判碼、首部長(zhǎng)度、分組標(biāo)志、分組結(jié)束標(biāo)志、無(wú)線地址標(biāo)志、分組標(biāo)識(shí)符、分組位移、預(yù)留碼、無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址；b)預(yù)判碼(PRE)由8位二進(jìn)制數(shù)字組成，用于快速判斷此報(bào)文是否經(jīng)過(guò)DTLS加密，前 4位指明集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議版本，后4位值為0000 ；c)首部長(zhǎng)度(LEN)由5位二進(jìn)制數(shù)字組成，指明控制協(xié)議首部的長(zhǎng)度；d)分組標(biāo)志(F)由1位二進(jìn)制數(shù)字組成，指明這個(gè)報(bào)文是否為一個(gè)分組包，當(dāng)值為1時(shí)表示此報(bào)文為分組包，此報(bào)文需要和其他分組包重組成完整的報(bào)文；e)分組結(jié)束標(biāo)志(L)由1位二進(jìn)制數(shù)字組成，指明這個(gè)報(bào)文是否包含分組的最后一部分，值為1時(shí)表示此報(bào)文包含一個(gè)分組的最后一個(gè)分組包；f)無(wú)線地址標(biāo)志(M)由1位二進(jìn)制數(shù)字組成，值為1時(shí)表示報(bào)文中包含無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址選項(xiàng)；g)分組標(biāo)識(shí)符(FID)由16位二進(jìn)制數(shù)字組成，用于識(shí)別不同的報(bào)文分組，F(xiàn)ID相同的分組包屬于同一個(gè)協(xié)議報(bào)文；h)分組位移(FOFF)由13位二進(jìn)制數(shù)字組成，用于表示本分組包在整個(gè)完整協(xié)議報(bào)文中的位置，以進(jìn)行報(bào)文重組工作；i)預(yù)留碼(RSD)由19位二進(jìn)制數(shù)字000組成，為保留位；j)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)MAC地址(S-MAC)由32位二進(jìn)制數(shù)字組成，不足32位以全0填充， 用于指明報(bào)文來(lái)源的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的MAC地址。只有當(dāng)無(wú)線地址標(biāo)志(M)設(shè)置為1時(shí)， 報(bào)文頭部中才能包含此域。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-4所述的控制報(bào)文，控制首部的特征在于a)控制首部被包含于所有控制報(bào)文內(nèi)；b)控制首部包括消息類型、序列號(hào)，消息元長(zhǎng)度、消息元(0到多個(gè))；c)消息類型由4個(gè)字節(jié)組成，用于表示控制消息的類型；d)序列號(hào)由1個(gè)字節(jié)組成，用于匹配一對(duì)請(qǐng)求消息和響應(yīng)消息，當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求消息被接收到后，其中的序列號(hào)被拷貝到隨后發(fā)送的響應(yīng)消息內(nèi)；e)消息元長(zhǎng)度由2個(gè)字節(jié)組成，用于指出消息元域的長(zhǎng)度字節(jié)數(shù)；f)消息元用于攜帶每種消息的具體內(nèi)容，根據(jù)消息類型的不同，消息元內(nèi)容的具體定義也會(huì)隨之變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制首部，消息元的特征在于a)消息元被用來(lái)承載控制協(xié)議內(nèi)的信息；b)一個(gè)控制報(bào)文可以包含0到多個(gè)消息元；c)消息元由消息元類型、消息元長(zhǎng)度和消息元值等部分組成；d)消息元類型用于表示消息元值域內(nèi)承載的消息類型；e)消息元長(zhǎng)度用于表示消息元值域內(nèi)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度字節(jié)數(shù)；f)消息元值域用于承載具體的控制消息內(nèi)容。
全文摘要
本發(fā)明涉及信息與通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的消息實(shí)現(xiàn)方法。為了使集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器可以控制和管理大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的所有無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備和無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議被提出。本發(fā)明提出了一種集中控制式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文和控制報(bào)文的實(shí)現(xiàn)方法，從而實(shí)現(xiàn)泛在傳感網(wǎng)絡(luò)控制器和無(wú)線傳感接入復(fù)用設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息和控制信息交互。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102571875SQ201010620419
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者湯曉輝, 馬松偉 申請(qǐng)人:江蘇聯(lián)優(yōu)信息科技有限公司