本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種物聯(lián)網(wǎng)終端平臺數(shù)據(jù)封裝的方法。

背景技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用涉及國民經(jīng)濟和人類社會生活的方方面面，隨著技術(shù)的不斷成熟，應(yīng)用日漸廣泛。

物聯(lián)網(wǎng)終端是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，它是物聯(lián)網(wǎng)中連接傳感網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層，屬于傳感網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層的中間設(shè)備，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)及向網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備。它擔負著數(shù)據(jù)采集、初步處理、加密、傳輸?shù)榷喾N功能，它將數(shù)據(jù)通過各種網(wǎng)絡(luò)接口方式傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)中。如果沒有他的存在，傳感數(shù)據(jù)將無法送到指定位置，“物”的聯(lián)網(wǎng)將不復(fù)存在。

物聯(lián)網(wǎng)終端基本由外圍傳感接口，中央處理模塊和外部通訊接口三個部分組成，通過外圍傳感接口與傳感設(shè)備連接，如RFID讀卡器、二維碼、紅外感應(yīng)器，環(huán)境傳感器等，將這些傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)進行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過外部通訊接口，如：GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、WIFI等方式發(fā)送到以太網(wǎng)的指定中心處理平臺。

物聯(lián)網(wǎng)在通信中比較常見的通訊協(xié)議包括：HTTP、websocket、XMPP、COAP、MQTT，但此類協(xié)議只是定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ剑紤]到物聯(lián)網(wǎng)的終端將會鏈接各種傳感器，采集數(shù)據(jù)種類很多，如溫、濕度，加速度，重力計，經(jīng)緯度等等信息，各種不同的數(shù)據(jù)格式/類型眾多，為了能夠簡化后臺系統(tǒng)處理以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的設(shè)計，很有必要設(shè)計一套完整的數(shù)據(jù)封裝格式，支持物聯(lián)網(wǎng)終端對于收集后的傳感器數(shù)據(jù)進行傳輸。

現(xiàn)今，制約物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大規(guī)模推廣的主要原因則是終端的不兼容問題，不同廠商的設(shè)備和軟件無法在同一個平臺上使用，設(shè)備間的協(xié)議沒有統(tǒng)一的標準。因此，在物聯(lián)網(wǎng)的普及和終端的大規(guī)模推廣前必須解決標準化問題，具體表現(xiàn)為以下幾個方面：

一、硬件接口標準化

物聯(lián)網(wǎng)的傳感設(shè)備由不同廠商提供，如果每家的接口規(guī)則或通訊規(guī)則都不同，便會導(dǎo)致終端接口設(shè)計的不同，而終端不可能為每個廠商都預(yù)留接口，所以需要傳感設(shè)備廠商和終端廠商一同制定標準的物聯(lián)網(wǎng)傳感器與終端間的接口規(guī)范和通訊規(guī)范，以滿足不同廠商設(shè)備間的硬件互通、互連需求。

二、數(shù)據(jù)協(xié)議標準化

數(shù)據(jù)協(xié)議指終端與平臺層的數(shù)據(jù)流交互協(xié)議，該數(shù)據(jù)流可以分為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流和管理數(shù)據(jù)流。中國移動與愛立信合作制定的WMMP協(xié)議就是一個很好的管理協(xié)議。該WMMP協(xié)議是為實現(xiàn)行業(yè)終端與M2M平臺數(shù)據(jù)通信過程而設(shè)計，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)帶寬較窄，延遲較大，不適于采用TCP協(xié)議進行通信，所以該協(xié)議是建立在UDP協(xié)議之上，而采用UDP協(xié)議無連接方式傳輸，其優(yōu)點是效率高，流量小，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，缺點是沒有確認機制，有可能引起丟包，一般還需要通過在UDP的上層應(yīng)用層協(xié)議實現(xiàn)類似TCP的包確認和重傳機制，以提高通信效率及可靠性，從而造成該WMMP協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸控制和數(shù)據(jù)封裝高度耦合，不能有效利用現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能方便為物聯(lián)網(wǎng)終端與業(yè)務(wù)平臺的數(shù)據(jù)傳輸提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的方法。

為實現(xiàn)上述目的，一種物聯(lián)網(wǎng)終端平臺數(shù)據(jù)封裝的方法，包括物聯(lián)網(wǎng)終端、業(yè)務(wù)平臺，若干傳感器、數(shù)據(jù)接收模塊，其特征在于，

在物聯(lián)網(wǎng)終端與業(yè)務(wù)平臺的應(yīng)用層定義數(shù)據(jù)封裝協(xié)議，為物聯(lián)網(wǎng)終端與業(yè)務(wù)平臺之間的通信提供通用的數(shù)據(jù)封裝接口；當數(shù)據(jù)接收模塊接收相應(yīng)傳感器采集的數(shù)據(jù)后，從物聯(lián)網(wǎng)終端向業(yè)務(wù)平臺發(fā)送，按照數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式對采集的數(shù)據(jù)進行編碼封裝處理形成數(shù)據(jù)包，然后將數(shù)據(jù)包傳輸給業(yè)務(wù)平臺，業(yè)務(wù)平臺接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)包后再對數(shù)據(jù)包進行解碼處理；當業(yè)務(wù)平臺向物聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)送數(shù)據(jù)時，也按照數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式對數(shù)據(jù)進行編碼封裝處理形成數(shù)據(jù)包，然后將數(shù)據(jù)包傳輸給物聯(lián)網(wǎng)終端，物聯(lián)網(wǎng)終端接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)包后再對數(shù)據(jù)包進行解碼處理；

所述的編碼封裝處理采用如下處理步驟：(1)、開始；(2)設(shè)置STX字段的值為0x55；(3)設(shè)置CTRL字段的選項，設(shè)置協(xié)議版本ver，根據(jù)是否提供IMEI字段、TIMESTAMP字段、TTL字段、CHK字段，分別設(shè)置imei、ts、ttl和chk的值；(4)設(shè)置LEN字段：設(shè)置除STX字段和CTRL字段外的數(shù)據(jù)包的長度；(5)設(shè)置非CTRL字段中選項控制的字段：設(shè)置PACKET_TYPE字段、ACK字段、TRANS-MODE字段、PRIORITY字段和PACKET-ID字段的信息；(6)判斷CTRL選項中imei、ts、ttl是否有任意一個被設(shè)置；如果已被設(shè)置，則根據(jù)CTRL字段中imei、ts、ttl的設(shè)置情況，設(shè)置IMEI字段、TIMESTAMP字段和TTL字段后，再進入“設(shè)置SERVICE字段數(shù)據(jù)”步驟；如果未設(shè)置，則進入“設(shè)置SERVICE字段數(shù)據(jù)”步驟；所述的“設(shè)置SERVICE字段數(shù)據(jù)”，包括設(shè)置ID號、CMD號、與SERVICE字段相關(guān)的DATA字段的長度值，如果定義了多個SERVICE字段+DATA字段組合，則除最后一個SERVICE字段+DATA字段組合中MULTIPLE字段置0外，其余中間的SERVICE字段+DATA字段組合中MULTIPLE字段置1；(7)再判斷CTRL字段的選項中chk是否設(shè)置；如果未設(shè)置，則結(jié)束；如果已設(shè)置，則計算校驗和，將值存入CHK字段中形成數(shù)據(jù)包，然后結(jié)束；

所述的數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式如下：

表1數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式

其中，Bn表示該字段占n個BYTE；bn表示該字段占n個bit；

如果傳輸數(shù)據(jù)的種類多和傳輸數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式中分設(shè)若干個不同的SERVICE字段與DATA字段的組合以增加容量。

所述的解碼處理采用如下處理步驟：(1)、開始：(2)、輸入字節(jié)流；(3)、判斷STX字段的值是否為0x55，如果不是則結(jié)束；如果是，則進入“判斷chk值是否為1”的步驟；(4)、如果chk值等于1，則進入“校驗CHK”步驟，所述的校驗CHK為計算數(shù)據(jù)包校驗和，并與CHK字段內(nèi)的值進行相等性比較；如果chk選項的值不等于1，則進入“檢測版本號ver”步驟；(5)如果“校驗CHK”步驟中，數(shù)據(jù)包檢驗和與CHK的值相等，則進入“檢測版本號ver”步驟；如果數(shù)據(jù)包檢驗和與CHK字段內(nèi)的值不相等，則結(jié)束；(6)如果檢測協(xié)議版本號ver不是指定的版本，則結(jié)束；如果檢測協(xié)議版本號ver是指定的版本，則進入“根據(jù)協(xié)議格式提取各個字段的值”步驟，再結(jié)束；所述的“根據(jù)協(xié)議格式提取各個字段的值”為根據(jù)CTRL字段的選項中imei、ts、ttl的值是否為1，判斷IMEI字段、TIMESTAMP字段、TTL字段是否存在，然后根據(jù)數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式進行各個字段的解析，解析整個數(shù)據(jù)包。

所述的STX字段表示：標識報文數(shù)據(jù)開始；

所述的CTRL字段中，除ver表示協(xié)議版本以外，imei選項、ts選項、ttl選項、chk選項作為相應(yīng)字段的控制開關(guān)，1表示存在，0表示不存在；spare表示保留，值必須為0；

LEN字段中，LENlsb選項表示長度的低位；Ext選項值為1時，LENmsb選項表示長度的高位，Ext選項值不為1時，則表示不存在LENmsb選項；

PACKET_TYPE字段表示：報文類型，值為0時表示Request報文，值為1時表示Ack報文；

ACK字段表示：值為1時表示當報文類型為請求時，需要Ack報文確認；值為0時表示當報文類型為Request時，不需要Ack報文確認；對于Ack報文，ACK字段的值必須為0；

TRANS-MODE字段表示：通信層使用的協(xié)議，值為0時表示采用MQTT協(xié)議，值為1時表示采用SMS協(xié)議，值為2時表示采用HTTP協(xié)議、值為3時表示采用websocket協(xié)議、值為4時表示采用XMPP協(xié)議、值為5時表示采用COAP協(xié)議；

PRIORITY字段表示：報文的優(yōu)先級；

PACKET_ID字段表示：報文ID，該報文ID用于ACK確認和/或丟棄重復(fù)的報文；

IMEI字段表示：物聯(lián)網(wǎng)終端的設(shè)備編號，由CTRL字段中的imei選項控制是否存在；

TIMESTAMP字段表示：報文產(chǎn)生時的時間戳，由CTRL中的ts選項控制是否存在；

TTL字段表示：報文超時時間，由CTRL字段中的ttl選項控制是否存在；

SERVICE字段：ID表示服務(wù)id號，CMD表示服務(wù)的具體操作，MULTIPLE表示此報文中還存在其他自定義的SERVICE字段和DATA字段的組合，LEN表示與此SERVICE字段相關(guān)的DATA字段的長度；

其中SERVICE字段中的id號可以根據(jù)具體的業(yè)務(wù)形態(tài)做出自定義，從而和物聯(lián)網(wǎng)終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行匹配；

DATA字段表示：具體要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

CHK字段表示：校驗和，用于檢測數(shù)據(jù)完整性。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢：

一、為物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備和業(yè)務(wù)平臺之間的通信提供了通用的數(shù)據(jù)封裝接口，可以用來在不同的行業(yè)中，針對不同的傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的封裝，從而可以減少業(yè)務(wù)平臺的數(shù)據(jù)處理要求；支持多種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議：MQTT、SMS、HTTP、websocket、XMPP、COAP，具有廣泛的適用性；業(yè)務(wù)上通過定義SERVICE字段中ID和CMD的含義，可以靈活方便地自定義業(yè)務(wù)平臺的多種功能；

二、其另一重要的作用是，實現(xiàn)了上層業(yè)務(wù)應(yīng)用層和底層數(shù)據(jù)傳輸層的分離，結(jié)構(gòu)清晰，具有很好的可擴展性，并且可以有效降低物聯(lián)網(wǎng)終端和業(yè)務(wù)平臺的開發(fā)難度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中編碼封裝處理的流程框圖。

圖2為本發(fā)明中解碼處理的流程框圖。

圖3為本發(fā)明中字段名的含義表。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地說明。

實施例1

參見圖1～圖2，一種物聯(lián)網(wǎng)終端平臺數(shù)據(jù)封裝的方法，包括物聯(lián)網(wǎng)終端、業(yè)務(wù)平臺，若干傳感器、數(shù)據(jù)接收模塊，其特征在于，

在物聯(lián)網(wǎng)終端與業(yè)務(wù)平臺的應(yīng)用層定義數(shù)據(jù)封裝協(xié)議，為物聯(lián)網(wǎng)終端與業(yè)務(wù)平臺之間的通信提供通用的數(shù)據(jù)封裝接口；當數(shù)據(jù)接收模塊接收相應(yīng)傳感器采集的數(shù)據(jù)后，從物聯(lián)網(wǎng)終端向業(yè)務(wù)平臺發(fā)送，按照數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式對采集的數(shù)據(jù)進行編碼封裝處理形成數(shù)據(jù)包，然后將數(shù)據(jù)包傳輸給業(yè)務(wù)平臺，業(yè)務(wù)平臺接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)包后再對數(shù)據(jù)包進行解碼處理；當業(yè)務(wù)平臺向物聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)送數(shù)據(jù)時，也按照數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式對數(shù)據(jù)進行編碼封裝處理形成數(shù)據(jù)包，然后將數(shù)據(jù)包傳輸給物聯(lián)網(wǎng)終端，物聯(lián)網(wǎng)終端接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)包后再對數(shù)據(jù)包進行解碼處理；

所述的編碼封裝處理采用如下處理步驟：(1)、開始；(2)設(shè)置STX字段的值為0x55；(3)設(shè)置CTRL字段的選項，設(shè)置協(xié)議版本ver，根據(jù)是否提供IMEI字段、TIMESTAMP字段、TTL字段、CHK字段，分別設(shè)置imei、ts、ttl和chk的值；(4)設(shè)置LEN字段：設(shè)置除STX字段和CTRL字段外的數(shù)據(jù)包的長度；(5)設(shè)置非CTRL字段中選項控制的字段：根據(jù)報文類型、優(yōu)先級、傳輸協(xié)議等信息設(shè)置PACKET_TYPE字段、ACK字段、TRANS-MODE字段、PRIORITY字段和PACKET-ID字段的信息；(6)判斷CTRL選項中imei、ts、ttl是否有任意一個被設(shè)置；如果已被設(shè)置，則根據(jù)CTRL字段中imei、ts、ttl的設(shè)置情況，設(shè)置IMEI字段、TIMESTAMP字段和TTL字段后，再進入“設(shè)置SERVICE字段數(shù)據(jù)”步驟；如果未設(shè)置，則進入“設(shè)置SERVICE字段數(shù)據(jù)”步驟；所述的“設(shè)置SERVICE字段數(shù)據(jù)”，包括設(shè)置ID號、CMD號、與SERVICE字段相關(guān)的DATA字段的長度值，如果定義了多個SERVICE字段+DATA字段組合，則除最后一個SERVICE字段+DATA字段組合中MULTIPLE字段置0外，其余中間的SERVICE字段+DATA字段組合中MULTIPLE字段置1；(7)再判斷CTRL字段的選項中chk是否設(shè)置；如果未設(shè)置，則結(jié)束；如果已設(shè)置，則計算校驗和，將值存入CHK字段中形成數(shù)據(jù)包，然后結(jié)束；

所述的數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式如下：

表1數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式

其中，Bn表示該字段占n個BYTE；bn表示該字段占n個bit；

有一類復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸需求，比如車載系統(tǒng)相關(guān)變量的傳輸，突出特點是傳輸數(shù)據(jù)的種類多，傳輸數(shù)據(jù)量較大，可以在數(shù)據(jù)封裝格式中通過分設(shè)若干個不同的SERVICE字段+DATA字段的組合來增加容量，具體的數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式內(nèi)容如下：

參見圖3，本發(fā)明中各字段的具體含義如下：

所述的STX字段表示：標識報文數(shù)據(jù)開始；

所述的CTRL字段中，除ver表示協(xié)議版本以外，imei選項、ts選項、ttl選項、chk選項作為相應(yīng)字段的控制開關(guān)，1表示存在，0表示不存在；spare表示保留，值必須為0；

LEN字段中，LENlsb選項表示長度的低位；Ext選項值為1時，LENmsb選項表示長度的高位，Ext選項值不為1時，則表示不存在LENmsb選項；

PACKET_TYPE字段表示：報文類型，值為0時表示Request報文，值為1時表示Ack報文；這里Ack報文是對Request報文的確認，如果Request報文設(shè)置了ACK字段的值為1，表示需要收到Request報文的對方發(fā)送Ack報文確認已經(jīng)收到Request報文；

ACK字段表示：值為1時表示當報文類型為請求時，需要Ack報文確認；值為0時表示當報文類型為Request時，不需要Ack報文確認；對于Ack報文，ACK字段的值必須為0；

TRANS-MODE字段表示：通信層使用的協(xié)議，值為0時表示采用MQTT協(xié)議，值為1時表示采用SMS協(xié)議，值為2時表示采用HTTP協(xié)議、值為3時表示采用websocket協(xié)議、值為4時表示采用XMPP協(xié)議、值為5時表示采用COAP協(xié)議；本發(fā)明的方法不管下層協(xié)議是采用哪種格式的，都只需在應(yīng)用層中采用本發(fā)明的數(shù)據(jù)封裝協(xié)議，就能兼容識別處理各種格式或類型的數(shù)據(jù)，不但減少業(yè)務(wù)平臺的數(shù)據(jù)處理要求，而且也降低了物聯(lián)網(wǎng)終端和業(yè)務(wù)平臺的開發(fā)難度。

PRIORITY字段表示：報文的優(yōu)先級；

PACKET_ID字段表示：報文ID，該報文ID用于ACK確認和/或丟棄重復(fù)的報文；

IMEI字段表示：物聯(lián)網(wǎng)終端的設(shè)備編號，由CTRL字段中的imei選項控制是否存在；

TIMESTAMP字段表示：報文產(chǎn)生時的時間戳，由CTRL中的ts選項控制是否存在；

TTL字段表示：報文超時時間，由CTRL字段中的ttl選項控制是否存在；

SERVICE字段：ID表示服務(wù)id號，CMD表示服務(wù)的具體操作，MULTIPLE表示此報文中還存在其他自定義的SERVICE字段和DATA字段的組合，LEN表示與此SERVICE字段相關(guān)的DATA字段的長度；

其中SERVICE字段中的id號可以根據(jù)具體的業(yè)務(wù)形態(tài)做出自定義，從而和物聯(lián)網(wǎng)終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行匹配；

DATA字段表示：具體要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

CHK字段表示：校驗和，用于檢測數(shù)據(jù)完整性。

所述的解碼處理采用如下處理步驟：(1)、開始：(2)、輸入字節(jié)流；(3)、判斷STX字段的值是否為0x55，如果不是則結(jié)束；如果是，則進入“判斷chk值是否為1”的步驟；(4)、如果chk值等于1，則進入“校驗CHK”步驟，所述的校驗CHK為計算數(shù)據(jù)包校驗和，并與CHK字段內(nèi)的值進行相等性比較；如果chk選項的值不等于1，則進入“檢測版本號ver”步驟；(5)如果“校驗CHK”步驟中，數(shù)據(jù)包檢驗和與CHK的值相等，則進入“檢測版本號ver”步驟；如果數(shù)據(jù)包檢驗和與CHK字段內(nèi)的值不相等，則結(jié)束；(6)如果檢測協(xié)議版本號ver不是指定的版本，則結(jié)束；如果檢測協(xié)議版本號ver是指定的版本，則進入“根據(jù)協(xié)議格式提取各個字段的值”步驟，再結(jié)束；所述的“根據(jù)協(xié)議格式提取各個字段的值”為根據(jù)CTRL字段的選項中imei、ts、ttl的值是否為1，判斷IMEI字段、TIMESTAMP字段、TTL字段是否存在，然后根據(jù)數(shù)據(jù)封裝協(xié)議的格式進行各個字段的解析，解析整個數(shù)據(jù)包。

本發(fā)明通過設(shè)計統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)封裝協(xié)議，可以用來在不同的行業(yè)中，針對不同的傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的封裝，從而可以減少物聯(lián)網(wǎng)終端與業(yè)務(wù)平臺的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理要求，同時物聯(lián)網(wǎng)終端與業(yè)務(wù)平臺通過此協(xié)議靈活地對各種傳感器采集數(shù)據(jù)進行封裝，并且支持通過不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸。

通過在物聯(lián)網(wǎng)終端與業(yè)務(wù)平臺的應(yīng)用層采用這一套數(shù)據(jù)封裝協(xié)議，該數(shù)據(jù)封裝協(xié)議支持多個數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，在數(shù)據(jù)傳輸層面有眾多的開發(fā)庫支持，可以降低物聯(lián)網(wǎng)終端的開發(fā)難度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與協(xié)議分離，能有效地提高物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)處理的能力。