[发明专利]一种基于增强型MQTT消息机制的LoRaWan数据交换方法

权利要求书

1.一种基于增强型MQTT消息机制的LoRaWan数据交换方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：在感知层建立LoRaWAN终端和LoRaWAN网关，在网络层建立数据核心层，在应用层建立数据应用管理层；

LoRaWAN终端包括用于连接LoRaWAN网络并传输数据的LoRaWAN射频模块和用于采集数据的传感器模块；

LoRaWAN终端通过LoRaWAN网络与LoRaWAN网关通信；

数据核心层包括数据分发服务器、网络服务器和MQTT消息收发集服务器集群；

数据应用管理层包括存储转发服务器和应用服务器；

步骤2：LoRaWAN终端将数据发给LoRaWAN网关，LoRaWAN网关接收到LoRaWAN终端的数据后，进行解调，然后将数据通过网络链路送达MQTT消息收发集服务器集群，其包括如下步骤：

步骤A1：在LoRaWAN网关端部署MQTT中间件与SSL证书；

步骤A2：按照topic生成规则，生成消息交互的topic；

topic的生成规则由mdata前缀和按照特定算法生成的APPEUI以及用于标记消息上下行类别的标记符up/down组成；

步骤A3：MQTT消息收发集服务器集群收到LoRaWAN网关发来的数据后，将数据送达网络服务器；

步骤3：网络服务器对数据完成接入认证，并将数据送达数据分发服务器；数据分发服务器将数据分类按照业务需求通过MQTT中间件将数据通过消息系统发布出去，其包括如下步骤：

步骤B1：在网络服务器和数据分发服务器中均署MQTT中间件与SSL证书，

步骤B2：按照的topic生成规则，生成消息交互的topic；

步骤4:数据应用管理层对数据分发服务器发布的数据进行接收、存储和应用分发：数据分发服务器将分类后的数据通过MQTT中间件发布出去后，存储转发服务器通过MQTT中间件进行订阅；

存储转发服务器接收到数据后，对数据进行存储和转发：存储转发服务器通过API接口实现与应用服务器的数据交换；

应用服务器提供手机应用APP和web应用页面：在存储转发服务器和应用服务器中均部署MQTT中间件与SSL证书，按照topic生成规则生成消息交互的topic。

2.如权利要求1所述的一种基于增强型MQTT消息机制的LoRaWan数据交换方法，其特征在于：在执行步骤A2时，APPEUI的算法约定为以下8字节格式：

OUI+M+OUIStyle+reserved+NO.user+NO.reserved；

其中：OUI占3字节为固定值0x400101；M占1字节高4位为产品类型，低四位为保留字段，默认填充0；OUIStyle占1字节，低7位为协议标准，高1位为保留，默认填充0；reserved为保留字段占1字节，默认填充0；NO.reserved为预留填充产品编码，占1字节。

3.如权利要求2所述的一种基于增强型MQTT消息机制的LoRaWan数据交换方法，其特征在于：将APPEUI通过报文分配给各个LoRaWAN终端的报文交换规则约定如下：

Preamble前导码+PHDR+PHDR-CRC+MHDR命令字+devaddr+APPEUI检索自数据库+NwkSkey+AppSKey+MIC+CRC；

其中，Preamble为前导码，每一个LoRaWAN终端制造商前导码都是唯一，用于网关对接收的LoRaWAN终端做第一步的甄别；PHDR为LoRaWAN终端与网关射频交互的链路层首部；PHDR_CRC为PHDR首部的校验和，MHDR为MAC层首部，占用一个字节，低0-1位表示LoraWan主版本号，低2-4位位RFU通讯保留字段，低5-7位表示用于区分Lorawan消息的类型(入网信息、上行消息等)；devaddr、APPEUI检索自数据库+NwkSkey+AppSKey这一区域属于用户数据区域，根据Lorawan协议的要求填充对应字段位置，同时每个字端的值不同的服务商会有不同的生成规则用于消息甄别；devaddr表示网卡地址，占4字节；APPEUI表示应用服务分类占16字节；NwkSkey，APPSkey均为用于整个报文传输过程的加密密钥；MIC为数据交换过程中服务器端用于AES解密数据前的消息一致性校验码；CRC为链路通信常规的校验和。