[发明专利]一种基于物联网的数据通信方法

权利要求书

1.一种基于物联网的数据通信方法，其特征在于，所述物联网中包含接入路由器、接入节点、传感器节点和执行节点；接入路由器与路由骨干网相连，接入节点配置一个有线接口与接入路由器相连，配置一个无线接口与传感器节点和执行节点相连；传感器节点用于采集数据，执行节点用于执行操作；传感器节点或者执行节点配置一个无线接口，通过该无线接口与接入节点链路相连；一个接入节点与该接入节点链路相连的传感器节点和执行节点构成一个子网，该子网内的传感器节点和执行节点通过该接入节点实现通信；一个接入路由器和与该接入路由器相连的所有接入节点以及与所述接入节点链路相连的传感器节点和执行节点构成一个网络；

一个接入路由器由其硬件ID标识；一个传感器节点能采集一种类型的数据，该数据由一个数据ID唯一标识，该传感器节点由该数据ID唯一标识；一个执行节点能执行一种类型的命令，该命令由命令ID唯一标识，该执行节点由该命令ID唯一标识；

一个接入路由器、接入节点、传感器节点和执行节点配置一个具有全球唯一性的地址，该地址由网络前缀、子网ID、节点ID和内部ID构成；一个网络内所有接入节点、执行节点和传感器节点的网络前缀都相同，等于该网络内的接入路由器的网络前缀；接入路由器的网络前缀预先设置；

一个接入路由器的地址中，子网ID和内部ID为0，节点ID为1；

一个接入节点的地址中，网络前缀等于所在网络的接入路由器的网络前缀；子网ID等于接入节点的硬件ID，节点ID和内部ID为0；

一个传感器节点的地址中，网络前缀和子网ID等于所在子网的接入路由器的网络前缀和子网ID，节点ID等于自己所能采集数据的数据ID，内部ID为自己的硬件ID；

一个执行节点的地址中，网络前缀和子网ID等于所在子网的接入路由器的网络前缀和子网ID，节点ID等于自己所能执行命令的命令ID，内部ID为自己的硬件ID；

一个接入路由器定期广播信标消息，消息源地址为自己的地址；接入节点通过有线节点收到接入路由器广播的信标消息后，通过查看信标消息的源地址能够获取所在网络的网络前缀，接入节点将网络前缀与自己的子网ID相结合构成自己的地址，该地址的节点ID和内部ID为0；接入节点定期通过无线接口广播信标消息，该信标消息的源地址为自己的地址；

传感器节点或者执行节点启动接收到接入节点发送的第一个信标消息后，将自己的节点ID和内部ID与该信标消息的源地址中的网络前缀和子网ID相结合构成自己的地址，该地址做为永久地址，在传感器节点或者执行节点的整个生命周期内保持不变，该接入节点做为该传感器节点或者执行节点的永久接入节点；

当传感器节点或者执行节点脱离永久接入节点的通信范围与另外一个接入节点链路相连时，传感器节点或者执行节点能接收到该接入节点的信标消息，然后将自己的节点ID和内部ID与该信标消息的源地址中的网络前缀和子网ID相结合构成自己的地址，该地址做为暂时地址，该接入节点做为该传感器节点或者执行节点的暂时接入节点；

一个接入节点维护一个节点表，每个节点表包含永久地址域、暂时地址域、切换标识符和生命周期；当切换标识符为1时，表明该节点表表项所对应的节点已经完成移动切换，当切换标识符为0时，表明该节点表表项所对应的节点准备执行移动切换；

一个传感器节点或者执行节点定期广播信标消息，信标消息负载为它的永久地址，源地址为它当前的暂时地址；

在接入节点发送前一个信标消息和下一个信标消息的时间间隔内，对于接入节点从无线接口接收到的每一个信标消息，接入节点查看节点表，如果不存在永久地址等于该信标消息负载中的地址的节点表项，接入节点则创建一个节点表项，该节点表项的永久地址为信标消息负载中的地址，切换符号为0，暂时地址域为该信标消息的源地址，生存时间为最大生存时间；如果存在，则不做任何操作；

接入节点发送下一个信标消息后，执行下述操作：

步骤101：开始；

步骤102：接入节点查看节点表，选择所有切换标识为0的节点表项，根据所述节点表项的永久地址域值将所述节点表项分组，每个分组的节点表项中永久地址的网络前缀和子网ID都相同；

步骤103：接入节点对于每个分组执行下述操作：如果该分组中节点表项中永久地址的网络前缀和子网ID与该接入节点的网络前缀和子网ID都相同，则执行步骤104，否则执行步骤105；

步骤104：对于该分组中的每个节点表项，接入节点将节点表项中的切换标识设置为1，并将该节点表项的暂时地址域值设置为永久地址域值，执行步骤107；

步骤105：对于符合条件1的每个分组，接入节点执行下述操作：接入节点创建一个地址，该地址的网络前缀和子网ID等于该分组中节点表项的永久地址的网络前缀和子网ID，节点ID和内部ID为0；接入节点发送一个切换消息，该切换消息的源地址为自己的地址，目的地址为创建的地址，负载为该分组中每个节点表项的地址二元组<永久地址，暂时地址>集合；接入节点将分组中每个节点表项的切换标识设置为1；

条件1：该分组的节点表项中永久地址的网络前缀和子网ID与接入节点的网络前缀和子网ID不同；

步骤106：接入节点收到切换消息后，对于切换消息中的每个地址二元组进行如下操作：接入节点查看节点表，如果节点表中所有节点表项的永久地址都不等于切换消息中地址二元组中永久地址，那么该接入节点创建一个节点表项，该节点表项的永久地址和暂时地址分别为该地址二元组的永久地址和暂时地址，切换符号为1，生存时间为最大生存时间值；否则，接入节点选择永久地址等于该地址二元组中永久地址的节点表项，将该节点表项的暂时地址域值设置为地址二元组中的暂时地址域值，切换符号设置为1，生存时间为最大生存时间值；

步骤107：结束；

如果一个接入节点从无线接口接收到一个信标消息，接入节点查看节点表并选择暂时地址域值等于该信标消息源地址的节点表项，将该节点表项的生命时间设置为最大生命时间；如果一个接入节点检测到一个节点表项的生命周期衰减为0且该节点表项的永久地址的网络前缀和子网ID不等于该接入节点的网络前缀和子网ID，那么该接入节点删除该节点表项。