[发明专利]适用于IPv6无线传感器网络的OPC UA发布/订阅方法

说明书

本发明涉及一种适用于IPv6无线传感器网络的OPC UA发布/订阅方法，属于无线传感器网络技术领域。该方法将IPv6无线传感器网络中的边界网关作为消息转发代理，并使代理具备基于消息队列(Queue)以及消息生产者(WriterId)进行消息过滤的功能。此外，代理还具有资源发现与容错功能，能够响应订阅者的资源发现请求和错误的订阅请求。本发明使OPC UA协议的发布/订阅方法能够适用于IPv6无线传感器网络，节省了发布者和订阅者的能量，降低了网络的负载。

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，涉及一种适用于IPv6无线传感器网络的OPC UA发布/订阅方法。

背景技术

IPv6无线传感器网络是将IPv6技术应用于无线传感器网络实现传感器节点的全IP化，使网络中的传感器节点都能够与现有IP网络无缝连接。该类型网络普遍具有中心控制架构，利用边界路由器(或边界网关)实现对网络中节点的管理以及对节点数据的汇聚与转发。边界路由器(或边界网关)的资源一般比较富裕，而节点则普遍具有资源受限以及能量有限的特点，将一些目前在有线IP网络中使用的技术应用于IPv6无线传感器网络中一般都需要针对上述特点做出适配。

OPC UA协议定义了统一的信息模型，可以解决IPv6无线传感器网络中协议的互操作性问题，而发布/订阅模式又是IPv6无线传感器网络中一种常用的通信机制，因此，将OPCUA协议的发布/订阅方法应用于IPv6无线传感器网络场景具有重要意义。在实际的IPv6无线传感器网络场景中，发布/订阅机制中的发布者与订阅者都是资源受限以及能量受限的IPv6传感器节点，往往是利用电池对节点进行供电，而节点之间的数据通信是能量消耗的主要部分，有效的发布/订阅方法，可以减少节点的发包数量，简化数据包在节点端的处理步骤，以此节省节点能量以及降低网络中的通信负载。

目前，OPC基金会已经定义了发布/订阅模式的规范，规范中定义了两种方法。第一种方法利用UDP协议的组播实现消息的转发，发布者与订阅者都加入一个UDP组播的组，当有消息发布时，这个组的订阅者便都能收到消息；第二种方法利用第三方协议的代理实现消息转发，例如AMQP或者MQTT，当有消息发布时，发布者将消息作为第三方协议的负载发送给代理，代理再转发给订阅者。这两种方法都是基于有线IP网络设计的，而考虑IPv6无线传感器网络场景，传统的UDP协议组播方法需要组播协议的支持在无线场景中难以直接适用，以第三方协议的代理作为消息转发的中间件的方法由于代理只能依据消息头部对消息进行转发，会使节点的发包数量增多，不利于节点节省能量以及降低网络开销。鉴于此，OPC基金会提出的发布/订阅模式下的两种方法都难以直接适用于IPv6无线传感器网络。因此，本发明提出了一种适用于IPv6无线传感器网络的OPC UA发布/订阅方法，目的在于保留OPCUA发布/订阅方法功能的前提下，节省节点的能量以及降低网络的负载。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于IPv6无线传感器网络的OPC UA发布/订阅方法，将IPv6无线传感器网络中的边界路由器(或边界网关)作为消息转发的代理，在边界路由器(或边界网关)中增加基于消息队列(Queue)以及消息生产者(WriterId)过滤消息的功能，利用6LoWPAN技术适配IPv6协议与无线协议，同时代理能够支持资源发现以及容错功能，减少发布者的发包数量，简化订阅者处理数据包的步骤，节省节点能量，降低网络开销。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

适用于IPv6无线传感器网络的OPC UA发布/订阅方法，包括以下步骤：

S1：发布者向边界路由器发送需要发布的消息，边界路由器接收消息并建立已发布的消息队列列表以及每个消息队列对应的消息生产者列表；

S2：订阅者向边界路由器发送需要订阅的消息，边界路由器利用订阅者地址标记需要订阅的消息队列以及对应的消息生产者；