[发明专利]一种基于物联网的多媒体数据通信方法

摘要

本发明提供了一种基于物联网的多媒体数据通信方法，所述物联网包括互联网的路由骨干网和两个以上的子网，一个子网包含固定设备和移动设备两种节点；固定设备包括接入路由器、交换机和接入节点，用于实现路由转发功能；用户通过该方法可实时查询目标对象节点所处环境的参数，并根据目标对象节点的状态及时对目标对象节点进行实时控制和调节，本发明可广泛用于农业环境监测和远程控制等领域。

主权项

1.一种基于物联网的数据通信方法，其特征在于，所述物联网包括互联网的路由骨干网和两个以上的子网，一个子网包含固定设备和移动设备两种节点；固定设备包括接入路由器、交换机和接入节点，用于实现路由转发功能；移动设备用于收集与一个地理位置相关数据，移动设备不具有路由转发功能；一个子网只包含一个接入路由器，并通过该接入路由器连接到路由骨干网；一个子网内的固定设备的拓扑结构为树状结构，接入路由器为根节点，接入节点为叶子节点，交换机为中间节点；移动设备通过接入节点实现与其他移动设备的通信，该接入节点称为移动设备的当前接入节点；用户通过单播地址和数据地址获取与一个地理位置相关的数据；单播地址长度为128比特，由全局前缀，子网前缀和设备ID构成，其中，设备ID的长度为i比特，i为不大于32的正整数，设备ID的取值范围为[1,2^i‑1‑1]，固定设备的设备ID取值范围为[1,2^i‑2‑1]，移动设备的设备ID取值范围为[2^i‑2,2^i‑1‑2]，全局前缀唯一标识一个子网，子网前缀唯一标识一个子网中的固定设备；数据地址长度为128比特，由全局前缀，子网前缀以及数据ID构成，其中全局前缀唯一标识一个子网，子网前缀唯一标识一个子网中的固定设备，数据ID唯一标识一种数据类型，数据ID的长度为i比特，数据ID的取值范围为[2^i‑1,2ⁱ‑1]；全局前缀和子网前缀唯一标识一个地理位置，数据ID唯一标识一种数据，全局前缀、子网前缀和数据ID唯一标识一种与地理位置相关的数据，即一种与地理位置相关的数据由数据地址唯一标识；固定设备启动后，在取值范围[1,2^i‑2‑1]内随机选取一个数字作为自己的设备ID；接入路由器作为所在子网树的根节点，其深度值为1；子网前缀的长度为j比特，j为不大于32的正整数，d为调节参数，满足公式(1)，D_Max为子网的树状结构中每个固定设备所拥有的最大子节点数量；接入路由器的子网前缀为0，全局前缀预先设置；2^d>D_Max+1  公式(1)，固定设备通过下述过程获取子网前缀：步骤101：开始；步骤102：接入路由器将自己的树深度值t设置为1，构建一个单播地址，该单播地址的全局前缀为预先配置的全局前缀，子网前缀为0，设备ID为自己的设备ID；接入路由器查看自己的每一个接口f，如果该接口与接入节点或交换机相连，那么接入路由器进行如下操作：接入路由器构建一个j比特的子网前缀，其中，子网前缀的前边(t‑1)·d比特值等于自己子网前缀的前边(t‑1)·d比特，接下来的d比特值为接口f，最后j‑t·d比特值为0，从该接口发送获取子网前缀消息，该子网前缀消消息的源地址为构建的单播地址，目的地址为0，负载为构建的子网前缀、参数d，参数j和参数t；步骤103：交换机或者接入节点接收到获取子网前缀消息后，将子网前缀消息负载中的子网前缀设置为自己的子网前缀，将子网前缀消息负载的参数t递增1，同时保存子网前缀消息源地址中的全局前缀；如果接收到获取子网前缀消息的固定设备为交换机，则执行步骤104，否则执行步骤105；步骤104：接收到获取子网前缀消息的交换机构建一个单播地址，该单播地址的全局前缀为接收到的获取子网前缀消息的源地址的全局前缀，子网前缀为自己的子网前缀，设备ID为自己的设备ID；接收到获取子网前缀消息的交换机查看自己的每一个接口f1，如果该接口与接入节点或交换机相连，那么交换机进行如下操作：交换机构建一个j比特的子网前缀，子网前缀的前边(t‑1)·d比特值等于自己子网前缀的前边(t‑1)·d比特，接下来的d比特值为接口f1，最后j‑t·d比特值为0，然后从该接口发送获取子网前缀消息，该子网前缀消息的源地址为构建的单播地址，目的地址为0，负载为构建的子网前缀、参数d，参数j和参数t，执行步骤103；步骤105：结束；通过上述过程，固定设备获取自己的子网前缀以及所在子网的全局前缀；固定设备获取自己的子网前缀后，将设备ID与自己的子网前缀以及所在子网的全局前缀构建为单播地址，然后向自己的父节点和子节点发送信标消息，信标消息源地址为自己的单播地址；固定设备收到父节点或者子节点的信标消息后，保存它们的单播地址；接入节点获取单播地址后，发送信标消息，信标消息的源地址为接入节点的单播地址，目的地址为广播地址，广播地址的全局前缀为0，子网前缀为0，设备ID为2^i‑1‑1；移动设备收到接入节点的信标消息后，保存该接入节点的单播地址；移动设备获取单播地址后，发送信标消息，信标消息的源地址为自己的单播地址，目的地址为当前接入节点的单播地址；当前接入节点收到移动设备的信标消息后，保存该移动设备的单播地址；如果在规定时间内，当前接入节点没有收到移动设备的信标消息，则删除该移动设备的单播地址。