一种用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统。

背景技术

经检索，中国专利号CN110912619B公开了一种ZigBee到WiFi的跨协议通信方法，该发明虽然实现了ZigBee到WiFi通信设备之间相互通信，但面对多协议无线设备时，则需要增加大量额外网关设备，容易增加硬件成本和维护费用；随着物联网(IOT)的蓬勃发展，各种各样的无线设备大量出现；其主要应用于智能家居领域，但由于无线设备之间所使用的无线网络协议通常并不相同，从而共存于2.4GHz免费频段的无线设备之间会存在严重的频谱竞争和干扰问题；为了实现异质设备之间的数据传输问题，现有的数据传输方法主要是由发送端将数据发送至无线网关；基于无线网关的路由功能，通过无线网关对数据进行协议转换，并将进行协议转换后的数据转发至接收端；接收端通过接收无线网关转发的数据完成与发送端之间的跨协议通信，但由于每个厂家无线设备都基于不同的技术标准，只能与各自网关相通，如果智能终端产品来自多个厂家，则需要部署多个网关才能实现智能产品通信，给大规模普及智能家居产品带来了很大障碍；因此，发明出一种用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统变得尤为重要；

现有跨协议通信的系统，只能实现两个不同协议无线设备之间的通信，但面对多个不同协议的IOT设备时(例如智能家居领域)，则需要预先部署大量的无线网关设备，从而需要较高的硬件成本和维护费用；另外，由于数据需要经由无线网关转发，传输数据时延时性较高，从而导致数据传输的实时性较差，不利于智能家居的发展；为此，我们提出一种用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中现有跨协议通信的系统，只能实现两个不同协议无线设备之间的通信，但面对多个不同协议的IOT设备时(例如智能家居领域)，则需要预先部署大量的无线网关设备，从而需要较高的硬件成本和维护费用；另外，由于数据需要经由无线网关转发，传输数据时延时性较高，从而导致数据传输的实时性较差，不利于智能家居的发展的缺陷，而提出的一种用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统，包括若干个源IOT设备、若干个目标IOT设备和智能中间件；

其中，所述智能中间件包括输入/输出模块、接受处理模块、协议识别模块、协议比对模块、接口芯片一、中央处理模块、接口芯片二和传输调节模块；所述若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备均与智能中间件无线连接，所述若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备的无线连接方式包括Ethernet、Wi-Fi、RFID、NFC、Zigbee、6LoWPAN、Bluetooth、GSM、GPRS、GPS、3G、4G和5G；所述若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备的通信协议包括MQTT、DDS、AMQP、XMPP、JMS、REST和CoAP；所述若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备之间可以相互转变。

进一步地，所述输入/输出模块包括输入单元和输出单元；所述输入单元用于输入若干个源IOT设备发送的数据报文；所述输出单元用于将经过协议转后的数据报文发送给对应输出的目标IOT设备。

进一步地，所述接受处理模块用于接收若干个源IOT设备发送的数据报文，同时对其进行优先级配置，所述协议识别模块用于识别出若干个源IOT设备的通信协议类型以及对应输出的目标IOT设备的通信协议类型。

进一步地，所述优先级配置具体为：5G>Zigbee>Wi-Fi>4G>GPS>NFC>RFID>3G>Ethernet>6LoWPAN>GSM>GPRS。

进一步地，所述协议比对模块具体为协议比对表，用于存储若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备的通信协议类型；所述接口芯片一用于将源IOT设备的数据报文转换为FPGA转换芯片可读取的数据报文，即FPGA源数据报文；所述中央处理模块具体为FPGA转换芯片，用于提取识别到的若干个源IOT设备的通信协议类型，并结合协议比对表进行协议转换，生成对应输出的目标IOT设备的通信协议类型，其具体协议转换过程如下：

S1：读取源IOT设备的通信协议类型以及对应输出目标IOT设备的通信协议类型；

S2：结合协议比对模块中的协议比对表，按照协议转换规则将源IOT设备的通信协议类型协议转换为对应输出目标IOT设备的通信协议类型；

所述接口芯片二用于将协议转换后的FPGA源数据报文转化为目标IOT设备通信协议类型的数据报文。

进一步地，所述协议转换规则具体包括MQTT、DDS、AMQP、XMPP、JMS、REST和CoAP的语法、语义和时间规则。

进一步地，所述传输调节模块用于对各种转换后的目标IOT设备通信协议的数据报文进行信道传输调节，其具体信道传输调节过程如下：

SS1：利用CMSA/CD技术对信道进行利用率和碰撞监测；

SS2：若检测到信道空闲或无碰撞风险，则将源IOT设备的数据报文进行直接传输；

SS3：若检测到信道忙碌且碰撞风险较高，则采用自适应跳频技术对源IOT设备的数据报文进行并发传输。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、该用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统，相较于传统的无线网关，其设置有智能中间件，其智能中间件包括中央处理模块和协议比对模块，协议比对模块存储有各种物联网设备的协议转换规则；而中央处理模块具体为可编程的FPGA转换芯片，其具有高可配置性，高频率，低成本，开发周期短的优势；该FPGA转换芯片通过对照协议表中的转换规则将源IOT设备的通信协议类型协议转换为对应输出目标IOT设备的通信协议类型；从而实现IoT设备之间跨协议通信，进而有利于解决多个不同协议的IOT设备之间通信需要部署大量的无线网关设备的苦恼，同时也有利于降低硬件成本和维护费用；

2、该用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统，其智能中间件还内置有传输调节模块，其通过CMSA/CD技术对信道进行实时监测，若检测信道空闲，则源IOT设备的数据报文进行直接传输；若检测到信道忙碌且碰撞风险较高，则采用自适应跳频技术对源IOT设备的数据报文进行并发传输；从而有利于提高信道的利用率；同时有利于保障多个IoT设备之间跨协议通信的稳定性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提出的一种用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，本实施例公开了一种用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统，包括若干个源IOT设备、若干个目标IOT设备和智能中间件；

其中，智能中间件包括输入/输出模块、接受处理模块、协议识别模块、协议比对模块、接口芯片一、中央处理模块、接口芯片二和传输调节模块；若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备均与智能中间件无线连接，若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备的无线连接方式包括Ethernet、Wi-Fi、RFID、NFC、Zigbee、6LoWPAN、Bluetooth、GSM、GPRS、GPS、3G、4G和5G；若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备的通信协议包括MQTT、DDS、AMQP、XMPP、JMS、REST和CoAP；若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备之间可以相互转变。

输入/输出模块包括输入单元和输出单元；输入单元用于输入若干个源IOT设备发送的数据报文，具体的，该输入单元主要通过无线方式与若干个源IOT设备进行通信连接，同时该输入单元也配备有市面上的主流接口，在这里就不作过多赘述；

接受处理模块用于接收若干个源IOT设备发送的数据报文，同时对其进行优先级配置，具体的，该优先级顺序如下：5G>Zigbee>Wi-Fi>4G>GPS>NFC>RFID>3G>Ethernet>6LoWPAN>GSM>GPRS，具体的，数据在同时传输情况下，以该优先级顺序进行数据的输入；一般情况在，采用先进先出理念进行输入。

协议识别模块用于识别出若干个源IOT设备的通信协议类型以及对应输出的目标IOT设备的通信协议类型。

协议比对模块具体为协议比对表，用于存储若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备的通信协议类型，具体的，该协议比对表可以与外部设备进行连接，以进行协议的更新或删除；

接口芯片一用于将源IOT设备的数据报文转换为FPGA转换芯片可读取的数据报文，即FPGA源数据报文；

中央处理模块具体为FPGA转换芯片，用于提取识别到的若干个源IOT设备的通信协议类型，并结合协议比对表进行协议转换，生成对应输出的目标IOT设备的通信协议类型，其具体协议转换过程如下：

S1：读取源IOT设备的通信协议类型以及对应输出目标IOT设备的通信协议类型；

S2：结合协议比对模块中的协议比对表，按照协议转换规则将源IOT设备的通信协议类型协议转换为对应输出目标IOT设备的通信协议类型；

具体的，该协议转换规则具体包括MQTT、DDS、AMQP、XMPP、JMS、REST和CoAP的语法、语义和时间规则。

接口芯片二用于将协议转换后的FPGA源数据报文转化为目标IOT设备通信协议类型的数据报文。

传输调节模块用于对各种转换后的目标IOT设备通信协议的数据报文进行信道传输调节；

输出单元用于将经过协议转后的数据报文发送给对应输出的目标IOT设备。

参照图1，本实施例公开了一种用于进行IoT设备之间跨协议通信的系统，包括若干个源IOT设备、若干个目标IOT设备和智能中间件；

其中，智能中间件包括输入/输出模块、接受处理模块、协议识别模块、协议比对模块、接口芯片一、中央处理模块、接口芯片二和传输调节模块；若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备均与智能中间件无线连接，若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备的无线连接方式包括Ethernet、Wi-Fi、RFID、NFC、Zigbee、6LoWPAN、Bluetooth、GSM、GPRS、GPS、3G、4G和5G；若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备的通信协议包括MQTT、DDS、AMQP、XMPP、JMS、REST和CoAP；若干个源IOT设备和若干个目标IOT设备之间可以相互转变。

除与上述实施例相同的内容外，在本实施例中主要介绍传输调节模块，其具体传输调节过程如下：

SS1：利用CMSA/CD技术对信道进行利用率和碰撞监测，具体的，通过CMSA技术监测通用频率信道的利用率，通过CD技术监测数据传输碰撞率，同时采用概率算法进行计算；

SS2：若检测到信道空闲或无碰撞风险，则将源IOT设备的数据报文进行直接传输；

SS3：若检测到信道忙碌且碰撞风险较高，则采用自适应跳频技术对源IOT设备的数据报文进行并发传输，具体的，该自适应跳频技术采用AFH模式。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。