[发明专利]一种基于CoAP协议的动态超时算法

说明书

本发明公开了一种基于CoAP协议的动态超时算法，主要涉物联网通信技术领域，客户端发送CON消息之后，客户端可以跟踪为每个CON消息接收的ACK消息的数量，以及每个CON消息传输接收ACK消息的延迟，客户端可以动态地改变其ACK_TIMEOUT。假设客户端可以修改每个单独的客户端‑服务器链接或客户端‑服务器链接集的ACK_TIMEOUT，将ACK_TIMEOUT设置为方面保持消息交换短的最佳值或最小化重传比预期迟接收到的ACK消息的请求次数，使CoAP协议的重传机制的超时时间值更加合理且满足更多的链路，局域网内的端点通信及时性更强，且一定程度上减少了CON消息和ACK消息的冗余性，减小了网络拥塞。

技术领域

本发明涉及物联网通信技术领域，具体的说，是一种基于CoAP协议的动态超时算法。

背景技术

CoAP协议位于应用程序和传输协议之间。CoAP可以被认为是包括两个操作层。第一个CoAP层处理用户数据报协议(UDP)异步消息传递，第二个CoAP层处理承载request和response的CoAP方法，如GET，PUT，POST和DELETE，以及相关的响应代码。IETF定义了四种类型的COAP消息，可确认(CON)消息使用默认超时和响应的重传参数进行重传。确认(ACK)消息用于确认CON消息。例如，客户端会一直重发消息，直到接到服务器发过来的消息包含与原始消息匹配的消息ID的确认(ACK)消息为止。不可确认(NON)消息不需要可靠的传输。例如，传感器数据流中的每个单独测量都可以作为NON消息发送。这些消息不被确认，但是仍然包含用于重复检测的消息ID。当服务器不能处理NON消息时，可以使用reset(RST)消息。

CoAP消息以简单的二进制格式编码，消息格式以固定大小的4字节报头开始，然后是可变长度的token值，长度可以在0到8字节之间。在token值后面是可选地类type-length-value(TLV)格式的零个或多个CoAP选项，再后面是占据数据报其余部分的有效数据区。

消息头部中的字段如下，Version(Ver)是表示2位无符号整数的CoAP版本号，Type(T)是表示消息是可确认(0)、不可确认(1)、确认(2)，还是重置(3)，也占2位无符号整数。Token-Length(TKL)是4位无符号整数，表示可变长度令牌字段的长度，其中令牌字段的长度为0-8字节，保留令牌长度为9-15字节，但不能发送表示长度为9-15字节的令牌长度字段。如果收到了9-15字节的令牌长度消息，那么这个消息应该当做错误消息格式来处理过滤。Code是8位无符号整数，分为3-bit(最高有效位)和5-bit(最低有效位)，记录为c.dd，其中c是3位子字段的0到7位数，dd是5位子字段的00到31位数。其中3-bit字段可以指示请求(0)、成功响应(2)、客户端错误响应(4)或服务器错误响应(5)，此外作为特殊情况，代码0.00表示空消息。在请求的情况下，Code字段表示请求方法。在响应的情况下，Code字段表示响应代码。

Message ID是按网络字节顺序排列的16位无符号整数，用于检测消息是否重复，并将Acknowledgement/Reset类型的消息和Confirmable/Non-confirmable类型的消息匹配起来。Header后面的字段是Token字段和选项，Token长度字段给出的是0到8个字节，用于关联请求和响应。Option后面可以是消息的结尾、另一个Option、或Payload标记(1111111)和Payload。CoAP定义了许多Option，这些Option可以包括在消息中。请求和响应都可以包括一个或多个Option的列表。消息中的每个Option实例指定了选项号、选项值的长度和选项值本身，选项值可以是空的、不透明的、Uint(非负整数)或字符串。