基于时间随机数标识序列的物联网节点自适应接入方法

文献发布时间：2023-06-19 19:28:50

技术领域

本发明属于物联网节点接入认证技术领域，具体涉及一种基于时间随机数标识序列的物联网节点自适应接入方法。

背景技术

随着物联网工程持续深化建设，物联网设备部署越来越多，无线物联网基于其安装灵活的优势越来越成为组网模式的选择，而目前许多无线广播式消息的物联网组网中，节点的接入通常需要现场运维人员以手动配置或改写并重新烧录固件的方式适配接入，工作量随注册节点的增多而增加。然而，人工适配接入的误操作容易产生接入节点编号不连续、编号资源浪费的情况，降低后期维护的效率，这种误操作在节点数量较大时尤为容易出现。同时，无线物联网的传输特性也要求通信尽可能在丢包等特殊情况下有一定的纠错机制，提升组网稳定性，然而现实中，无线物联网对纠错机制的设定，具有一定的局限性，随着时间的增长，特殊情况的类型会越来越多，从而导致现有设定纠错机制无法实现完全纠错。

发明内容

基于上述需求，本发明提供一种基于时间随机数标识序列的无线物联网节点自适应接入方法，以解决目前无线物联网组网时节点接入的问题。

本发明提供如下的技术方案：

一种基于时间随机数标识序列的无线物联网节点自适应接入方法，包括以下步骤：S1，节点初始化资源；S2，节点生成标识序列X并与初始编号打包发送；S3，网关核验节点消息后提取标识序列X并检索空闲编号；S4，网关在随机延时后生成标识序列Y并和标识序列X与编号一起打包发送；S5，节点核验消息中标识序列X并提取标识序列Y与编号；S6，节点将新编号和标识序列Y打包发送；S7，网关核验节点消息中编号与标识序列Y并发送回应包；S8，网关等待节点重发以判断注册完成。

进一步地，步骤S1中，节点初始化资源时，必须将编号的每一位都清零。

进一步地，步骤S2中，节点的标识序列X生成方法如下：

节点选取两个十六进制00H至0FH间的随机数作为标识序列生成输入因子，采用正余弦编码法，每个所述输入因子随机从两种编码法中选择一种，设x为所述输入因子，y为标识序列输出，两种编码法公式为：

其中，y取四位有效数字产生一个有效序列，两个所述输入因子所生成的所述有效序列按生成顺序拼接得到8位标识序列，占1字节。

进一步地，在步骤S4中，网关的随机延时范围为1毫秒至500毫秒。

进一步地，在步骤S4中，网关所生成的所述标识序列Y共8位，占1个字节，其中6位为生成时间的时、分、秒的十六进制数字序列，时、分和分、秒之间各插入1位范围为00H至0FH之间的十六进制随机数。

进一步地，步骤S5详细执行流程如下：

S50，节点设置5秒等待计时；

S51，5秒内是否有网关回应，若否则跳转S52对通信失败计数+1，并跳转S53判断是否失败超过3次，若未超过则重置等待S50，若超过则跳转S57注册失败；

S54，5秒内若有网关回应则判断消息内是否有原标识序列X，若否则继续S51的等待；

S55，节点提取所分配编号；

S56，判断分配是否为零编号，若是则跳转S57注册失败；

S58，若分配编号非零，则节点储存该编号并提取网关的标识序列Y。

进一步地，步骤S6、S7、S8的交互流程为：

S6，节点将新编号与标识序列Y打包发送；

S71，节点等待网关回应5秒以判断是否重新发送；

若无回应则跳转S72重发；

S72，网关核验节点内的编号与标识序列Y是否与自己生成一致并回应；

S73，网关等待节点重发30秒以判断是否重新回应；

S8，若节点接收到网关回应则注册完成；若网关在30秒内未收到节点重发则注册完成。

本发明的有益效果是：本发明一种基于时间随机数标识序列的无线物联网节点自适应接入方法，针对目前无线物联网尤其是无线广播式消息物联网接入节点数量庞大导致运维工作增大、易出错等问题，建立了一套自适应接入流程；实现节点自动、快速、准确接入，解决目前的一系列问题。主要利用时间随机数标识序列与多校准握手的方式解决目前无线物联网组网尤其是无线广播式消息组网方式中存在大量节点需要人工配置或重新改写并烧录固件等手动适配入网的问题。本发明针对目前常用物联网组网场景设计，无需浮点运算单元等额外软硬件成本需求，部署简单，多次校准握手应对丢包失序，稳定性好，可大大降低人工运维的操作成本并避免因误操作造成的节点编号资源浪费或冲突情况。

附图说明

图1是本发明实施例中自适应接入过程流程图；

图2是本发明流程中步骤S5具体流程图；

图3是本发明流程中步骤S6、S7、S8具体交互流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于时间随机数标识序列的物联网节点自适应接入方法，包括以下步骤：

S1，节点初始化资源；

S2，节点生成标识序列X并与初始编号打包发送；

S3，网关核验节点消息后提取标识序列X并检索空闲编号；

S4，网关在随机延时后生成标识序列Y并和标识序列X与编号一起打包发送；

S5，节点核验消息中标识序列X并提取标识序列Y与编号；

S6，节点将新编号和标识序列Y打包发送；

S7，网关核验节点消息中编号与标识序列Y并发送回应包；

S8，网关等待节点重发以判断注册完成。

节点初始化资源时，将编号的每一位都清零。

节点的标识序列X生成方法如下：

节点选取两个十六进制00H至0FH间的随机数作为标识序列生成输入因子，采用正余弦编码法，每个输入因子随机从两种编码法中选择一种，设x为标识序列生成输入因子，y为标识序列输出，两种编码法公式为：

其中，y取四位有效数字产生一个有效序列，两个所述标识序列生成输入因子所生成的所述有效序列按生成顺序拼接得到8位标识序列，占1字节。

节点所生成的标识序列X和初始零编号一起打包发送至网关。

网关收到节点的申请消息后核验消息结构，通过则提取其中标识序列X，并检索可分配的空闲编号，若无可分配编号则分配初始零编号。

在选取可分配编号后，网关进行一个1毫秒至500毫秒的随机延时，之后使用localtime获取当前时间，生成时、分、秒形式的六位序列，再随机生成两个范围在十六进制00H至0FH的随机数填充至时间序列的时、分之间和分、秒之间，得到一个8位、占1字节长度的时间随机数序列Y，与所分配编号、标识序列X一起打包发送。

节点接收、核验网关的消息中的标识序列X是否为生成的标识序列X并提取其中的分配编号与标识序列Y，具体流程为：