专利名称：一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的消息实现方法
技术领域：
本发明涉及通信网络，尤其涉及铁路轨道监测传感网络中的一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的消息实现方法
背景技术：
随着铁路运输的不断提速，对铁路轨道安全的要求也越来越高，铁路轨道的各类参数，如铁轨温度、铁轨应力、轨道沉降、轨道变形、等等信息的及时获取，有助于准确判断铁轨状态，控制火车运行速度，确保铁路运输的安全。但是由于铁路轨道监测范围大，环境严苛，目前还没有合适的技术手段来解决大范围铁路轨道参数的实时监测问题。无线传感网络技术可以利用超低功耗传感器感知环境参数，并实现无线组网，及时传递所采集的信息。但是目前的无线传感网技术基本上还集中于小规模网络设计，无法适用于铁路轨道监测的目标。为了解决铁路轨道监测问题，如图I所示，一种基于无线传感网络技术的铁路轨道监测传感网络体系结构及系列组网设备被提出来，从而可以有效地建立大规模铁路轨道监测传感网络。铁路轨道监测传感网络包括铁路轨道监测传感器节点、铁路轨道监测传感接入复用设备、铁路轨道监测传感网络控制器、铁路轨道监测网关等新型组网设备，通过分层组网方式，可以管理、控制十万以上的铁路轨道监测传感器节点，实现大范围铁路轨道参数的实时监测。铁路轨道监测传感网络控制器可以看作是一组逻辑设备，实现了铁路轨道监测传感网络的管理、监控、动态配置、控制等功能。铁路轨道监测传感接入复用设备是局域范围内的铁路轨道监测传感网络的控制设备，它在铁路轨道监测传感网络控制器的控制下，实现对局域范围内的铁路轨道监测传感网络的拓扑维护和铁路轨道监测传感器节点的管理控制。铁路轨道监测网关负责实现铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备的分配，为铁路轨道监测网络内的铁路轨道监测传感接入复用设备动态分配可以为其提供网络接入和控制服务的铁路轨道监测传感网络控制器，并为铁路轨道监测传感器节点动态分配可以为其提供网络接入和控制服务的铁路轨道监测传感接入复用设备。作为铁路轨道监测传感网络中的核心控制设备，铁路轨道监测传感网络控制器负责控制管理网络内的所有铁路轨道监测传感接入复用设备，并进一步通过铁路轨道监测传感接入复用设备来控制管理网络内的所有铁路轨道监测传感器节点。为了实现铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的控制信息传输和数据流传输，一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议被提出，从而提供铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的通信机制。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议是铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的交互式控制和数据传输协议。通过该协议，铁路轨道监测传感网络控制信息和数据信息可以在铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间可靠传输，从而使铁路轨道监测传感网络控制器可以对大规模铁路轨道监测传感网络中的所有铁路轨道监测传感接入复用设备和铁路轨道监测传感器节点进行集中控制、管理。
发明内容
本发明针对铁路轨道监测传感网络控制器通信协议，提供了一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的数据消息和控制消息的实现方法，从而实现铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的数据信息和控制信息交互。根据本发明的第一方面，提供了一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的消息实现方法，其中(I)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的控制信息和数据信息分别通过铁路轨道监测传感网络控制器控制消息和数据消息承载；(2)铁路轨道监测传感网络控制器控制消息负责在铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间传输控制和管理信息；(3)铁路轨道监测传感网络控制器数据消息负责在铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间传输铁路轨道监测传感器节点采集的监测数据；(4)铁路轨道监测传感网络控制器数据消息和控制消息都封装于铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文内，进行传输；(5)铁路轨道监测传感网络控制器数据消息和控制消息均采用UDP协议进行网络传输。根据本发明的第二方面，提供了铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文实现方法，其中(I)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文由传输层协议包头和一个铁路轨道监测传感网络控制器通信协议消息体组成；(2)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议消息体的内容可以是承载铁路轨道监测数据的数据消息，也可以是承载铁路轨道监测传感网络控制信息的控制消息；(3)承载数据消息的数据报文和承载控制消息的控制报文通过不同的UDP端口进行传输；(4)无论是控制报文还是数据报文，报文内容均要通过DTLS协议加密，以保证信息的安全。DTLS协议是专门为保护不可靠的传输协议(如UDP协议)上流量安全而设计的。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议利用DTLS协议来对其控制报文和数据报文进行加密后，再传输，从而确保铁路轨道监测传感网络控制器通信协议传输的消息的信息安全性。根据本发明的第三方面，提供了一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文。控制报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部、DTLS首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、控制消息首部、消息元、DTLS尾部等部分组成。其中IP首部和m)P首部分别用于表示承载该报文的IP协议包头和m)P协议包头；铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部标识此报文经过DTLS加密，长度为32位，其中包含8位预判码和24位预留码；DTLS首部用于承载DTLS协议包首部信息；铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部用于承载该报文的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的首部描述信息；控制消息首部用于承载控制消息的首部描述信息；消息元用于承载控制消息的具体内容；DTLS尾部用于承载DTLS协议包尾部信息。在控制报文中，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、控制消息首部、消息元、DTLS尾部等部分内容被利用DTLS协议加密。根据本发明的第四方面，提供了一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议数据报文。数据报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部、DTLS首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、铁路轨道监测传感网数据包负荷、DTLS尾部等部分组成。其中，IP首部和UDP首部分别用于表示承载该报文的IP协议包头和UDP协议包头；铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部标识此报文经过DTLS加密，长度为32位，其中包含8位预判码和24位预留码；DTLS首部用于承载DTLS协议包首部信息；铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部用于承载该报文的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的首部描述信息；铁路轨道监测传感网数据包负荷用于承载数据消息的内容；DTLS尾部用于承载DTLS协议包尾部信息。在数据报文中，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、铁路轨道监测传感网数据包负荷、DTLS尾部等部分被利用DTLS协议加密。根据本发明的第五方面，提供了一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部包括预判码、首部长度、分组标志、分组结束标志、传感器节点地址标志、分组标识符、分组位移、预留码、铁路轨道监测传感器节点MAC地址。其中预判码(PRE)由8位二进制数字组成，用于快速判断此报文是否经过DTLS加密，前4位指明铁路轨道监测传感网络控制器通信协议版本，后4位值为0000 ；首部长度(LEN)由5位二进制数字组成，指明铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部的长度；分组标志(F)由I位二进制数字组成，指明这个报文是否为一个分组包，当值为I时表示此报文为分组包，此报文需要和其他分组包重组成完整的报文；分组结束标志(L)由I位二进制数字组成，指明这个报文是否包含分组的最后一部分，值为I时表示此报文包含一个分组的最后一个分组包；传感器节点地址标志(M)由I位二进制数字组成，值为I时表示报文中包含铁路轨道监测传感器节点MAC地址选项；分组标识符(FID)由16位二进制数字组成，用于识别不同的报文分组，FID相同的分组包属于同一个协议报文；分组位移(FOFF)由13位二进制数字组成，用于表示本分组报文在整个完整协议报文中的位置，以进行报文重组工作；预留码(RSD)由19位二进制数字O组成，为保留位； 铁路轨道监测传感器节点MAC地址(S-MAC)由32位二进制数字组成，不足32位以全O填充，用于指明报文来源的铁路轨道监测传感器节点的MAC地址。只有当传感器节点地址标志(M)设置为I时，报文头部中才能包含此域。
根据本发明的第六方面，提供了一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文的控制消息首部。控制消息首部包括消息类型、序列号、消息元长度等组成部分。其中消息类型由2个字节组成，用于表示控制消息的类型；序列号由I个字节组成，用于匹配一对请求消息和响应消息，当I个请求消息被接收到后，其中的序列号被拷贝到随后发送的响应消息内；消息元长度由2个字节组成，用于指出消息元域的长度字节数。根据本发明的第七方面，提供了一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文的消息元。消息元被用来承载控制消息的内容，一个控制报文可以包含O到多个消息元。消息元由参数值类型、参数值长度和参数值等部分组成。其中，参数值类型用于表示参数值域内承载的消息类型；参数值长度用于表示参数值域内数据的长度字节数；参数值域用于承载具体的控制消息内容。消息元用于携带每种消息的具体内容，根据 消息类型的不同，消息元内容的具体定义也会随之变化。铁路轨道监测传感网络内的控制消息包括很多类型，如铁路轨道监测传感网络控制器发现消息、铁路轨道监测传感网络控制器发现响应消息、铁路轨道监测传感接入复用设备网络接入请求消息、铁路轨道监测传感接入复用设备网络接入响应消息，等等。不同类型的控制消息中包含的消息元内容也会不同。采用本发明的方案，可以在铁路轨道监测传感传感网络中提供铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的交互式通信消息，使得数据和控制信息可以在铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间安全、可靠地传输。
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I示出了铁路轨道监测传感网络的体系结构；图2示出了根据本发明的一个具体实施例的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文的报文组成结构示意图；图3示出了根据本发明的一个具体实施例的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议数据报文的报文组成结构示意图；图4示出了根据本发明的一个具体实施例的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文首部格式示意图；图5示出了根据本发明的一个具体实施例的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的控制消息首部组成结构示意图；图6示出了根据本发明的一个具体实施例的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的消息元组成结构示意图。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置/模块。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。
铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间通信的报文分为两种类型数据报文和控制报文，分别用于承载铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的控制消息和数据消息。铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的控制消息包含多种类型，如铁路轨道监测传感网络控制器发现请求消息、铁路轨道监测传感网络控制器发现响应消息、铁路轨道监测传感接入复用设备网络接入请求消息、铁路轨道监测传感接入复用设备网络接入响应消息、铁路轨道监测传感接入复用设备配置请求消息、铁路轨道监测传感接入复用设备配置响应消息、铁路轨道监测传感接入复用设备事件请求消息、铁路轨道监测传感接入复用设备事件响应消息、铁路轨道监测传感接入复用设备调试请求消息、铁路轨道监测传感接入复用设备数据传输请求消息、铁路轨道监测传感接入复用设备数据传输响应消息、铁路轨道监测传感接入复用设备配置修改请求消息、铁路轨道监测传感接入复用设备配置修改响应消息、等等。
铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的数据消息只包含一种类型，即铁路轨道监测传感器节点采集的监测数据的传输消息。铁路轨道监测传感接入复用设备接收到来自铁路轨道监测传感器节点的监测数据包后，提取其中的监测数据，封装进铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的数据消息中，发送给铁路轨道监测传感网络控制器。根据本发明实施例，提供了铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文实现方法。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的数据报文和控制报文均由传输层协议包头和一个铁路轨道监测传感网络控制器通信协议消息体组成。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议消息体的内容可以是承载铁路轨道监测数据的数据消息，也可以是承载铁路轨道监测传感网络控制信息的控制消息。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的数据报文和控制报文均通过UDP协议传输，但使用不同的UDP端口。无论是控制报文还是数据报文，报文内容均要通过DTLS协议加密，以保证信息的安全。DTLS协议是专门为保护不可靠的传输协议(如UDP协议)上流量安全而设计的。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议利用DTLS协议来对其控制报文和数据报文进行加密后，再传输，从而确保铁路轨道监测传感网络控制器通信协议传输的消息的信息安全性。以下，参照图2并结合图I对本发明的第三方面进行描述。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部、DTLS首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、控制消息首部、消息元、DTLS尾部等部分组成。其中IP首部用于表示承载该报文的IP协议包头。UDP首部用于表示承载该报文的UDP协议包头。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部标识此报文经过DTLS加密，长度为32位，其中包含8位预判码和24位预留码。预判码由4位铁路轨道监测传感网络控制器通信协议版本标识、4位包负荷类型组成，包负荷的值被设置为1111，表示本消息被利用DTLS加密。DTLS首部用于承载DTLS协议包首部。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部用于承载该报文的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的首部描述信息。控制消息首部用于承载控制消息的首部描述信息。消息元用于承载控制消息的具体内容，每类控制消息的消息元内容均不相同。DTLS尾部用于承载DTLS协议包尾部信息。以下，参照图3并结合图I对本发明的第四方面进行描述。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议数据报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部、DTLS首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协 议首部、铁路轨道监测传感网数据包负荷、DTLS尾部等部分组成。其中IP首部用于表示承载该报文的IP协议包头。UDP首部用于表示承载该报文的UDP协议包头。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部标识此报文经过DTLS加密，长度为32位，其中包含8位预判码和24位预留码；DTLS首部用于承载DTLS协议包首部。DTLS首部用于承载DTLS协议包首部。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部用于承载该报文的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的首部描述信息。铁路轨道监测传感网数据包负荷用于承载数据消息的内容。DTLS尾部用于承载DTLS协议包尾部信息。在数据报文中，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、铁路轨道监测传感网数据包负荷、DTLS尾部等部分被利用DTLS协议加密。以下，参照图4并结合图I对本发明的第五方面进行描述。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部包括预判码、首部长度、分组标志、分组结束标志、传感器节点地址标志、分组标识符、分组位移、预留码、铁路轨道监测传感器节点MAC地址。其中预判码(PRE)由8位二进制数字组成，用于快速判断此报文是否经过DTLS加密，前4位指明铁路轨道监测传感网络控制器通信协议版本，后4位值为0000 ；首部长度(LEN)由5位二进制数字组成，指明铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部的长度；分组标志(F)由I位二进制数字组成，指明这个报文是否为一个分组包，当值为I时表示此报文为分组包，此报文需要和其他分组包重组成完整的报文；分组结束标志(L)由I位二进制数字组成，指明这个报文是否包含分组的最后一部分，值为I时表示此报文包含一个分组的最后一个分组包；传感器节点地址标志(M)由I位二进制数字组成，值为I时表示报文中包含铁路轨道监测传感器节点MAC地址选项；分组标识符(FID)由16位二进制数字组成，用于识别不同的报文分组，FID相同的分组包属于同一个协议报文；分组位移(FOFF)由13位二进制数字组成，用于表示本分组报文在整个完整协议报文中的位置，以进行报文重组工作；预留码(RSD)由19位二进制数字O组成，为保留位；铁路轨道监测传感器节点MAC地址(S-MAC)由32位二进制数字组成，不足32位以全O填充，用于指明报文来源的铁路轨道监测传感器节点的MAC地址。只有当传感器节点地址标志(M)设置为I时，报文头部中才能包含此域。当铁路轨道监测传感接入复用设备转发来自铁路轨道监测传感器节点的数据消息时，铁路轨道监测传感器节点MAC地址标志被设置为I，铁路轨道监测传感器节点MAC地址被设置为所述铁路轨道监测传感器节点的MAC地址。铁路轨道监测传感网络控制器接收到该数据消息时，可以根据铁路轨道监测传感器节点MAC地址域内的信息判断出所述监测数据来自哪个铁路轨道监测传感器节点。以下，参照图5并结合图I对本发明的第六方面进行描述。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文的控制消息首部包括消息类型、序列号，消息元长度。其中消息类型由2个字节组成，用于表示控制消息的类型。铁路轨道监测传感网络控制器通信协议定义了多种控制消息类型，如铁路轨道监测传感网络控制器发现请求消息 (消息类型=I)、铁路轨道监测传感网络控制器发现响应消息(消息类型=2)、铁路轨道监测传感接入复用设备网络接入请求消息(消息类型=3)、铁路轨道监测传感接入复用设备网络接入响应消息(消息类型=4)、铁路轨道监测传感接入复用设备配置请求消息(消息类型=5)、铁路轨道监测传感接入复用设备配置响应消息(消息类型=6)、铁路轨道监测传感接入复用设备配置修改请求消息(消息类型=7)、铁路轨道监测传感接入复用设备配置修改响应消息(消息类型=8)、铁路轨道监测传感接入复用设备事件请求消息(消息类型=9)、铁路轨道监测传感接入复用设备事件响应消息(消息类型=10)、铁路轨道监测传感接入复用设备重启请求消息(消息类型=11)、铁路轨道监测传感接入复用设备重启响应消息(消息类型=12)、铁路轨道监测传感接入复用设备数据传输请求消息(消息类型=13)、铁路轨道监测传感接入复用设备数据传输响应消息(消息类型=14)、铁路轨道监测传感接入复用设备配置清除请求消息(消息类型=15)、铁路轨道监测传感接入复用设备配置清除响应消息(消息类型=16)、等等。序列号由I个字节组成，用于匹配一对请求消息和响应消息。当一个请求消息被接收到后，其中的序列号被拷贝到随后发送的响应消息内。如铁路轨道监测传感接入复用设备发送铁路轨道监测传感网络控制器发现请求消息到一个铁路轨道监测传感网络控制器，铁路轨道监测传感网络控制器接收到该消息后会发送一个铁路轨道监测传感网络控制器发现响应消息到所述铁路轨道监测传感接入复用设备，承载铁路轨道监测传感网络控制器发现响应消息的控制消息的控制消息首部的序列号将使用接收到的铁路轨道监测传感网络控制器发现请求消息中的序列号。因此，当铁路轨道监测传感接入复用设备接收到铁路轨道监测传感网络控制器发现响应消息后，可以立刻判别出它是对前面发送的铁路轨道监测传感网络控制器发现请求消息的应答消息。消息元长度由2个字节组成，用于指出消息元域的长度字节数。以下，参照图6并结合图I对本发明的第七方面进行描述。消息元被用来承载控制消息的具体内容，一个控制消息可以包含0到多个消息元。消息元由参数值类型、参数值长度和参数值等部分组成。其中，参数值类型用于表示参数值域内承载的消息类型；参数值长度用于表示参数值域内数据的长度字节数；参数值域用于承载具体的控制消息内容。
每个控制消息的具体定义不同，在消息元域内承载的信息也是不同的。例如铁路轨道监测传感网络控制器发现请求消息是铁路轨道监测传感网络控制器通信协议定义的一种控制消息。铁路轨道监测传感接入复用设备发送铁路轨道监测传感网络控制器发现请求消息到铁路轨道监测传感网络控制器，来检测铁路轨道监测传感网络控制器是否可以连 通。铁路轨道监测传感网络控制器发现请求消息中包含3个消息元，分别用于承载下面的信息发现类型、铁路轨道监测传感接入复用设备硬件描述单元、铁路轨道监测传感接入复用设备描述单元。这三个消息元内携带的数据类型不同，数据长度也不同。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的消息实现方法，其特征在于 a)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的控制信息和数据信息分别通过铁路轨道监测传感网络控制器控制消息和数据消息承载； b)铁路轨道监测传感网络控制器控制消息负责在铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间传输控制和管理信息； c)铁路轨道监测传感网络控制器数据消息负责在铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间传输铁路轨道监测传感器节点采集的监测数据。
2.根据权利要求I所述的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的消息实现方法，其特征还在于 a)铁路轨道监测传感网络控制器数据消息和控制消息都封装于铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文内，进行传输； b)铁路轨道监测传感网络控制器数据消息和控制消息均采用UDP协议进行网络传输。
3.根据权利要求I所述的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的消息实现方法，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文实现方法的特征在于 a)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文由传输层协议包头和一个铁路轨道监测传感网络控制器通信协议消息体组成； b)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议消息体的内容可以是承载铁路轨道监测数据的数据消息，也可以是承载铁路轨道监测传感网络控制信息的控制消息。
4.根据权利要求2所述的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文，其特征还在于 a)承载数据消息的数据报文和承载控制消息的控制报文通过不同的UDP端口进行传输; b)无论是控制报文还是数据报文，报文内容均要通过DTLS协议加密，以保证信息的安全。
5.根据权利要求3-4所述的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文的特征在于 a)控制报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部、DTLS首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、控制消息首部、消息元、DTLS尾部等部分组成； b)IP首部用于表示承载该报文的IP协议包头； c)UDP首部用于表示承载该报文的UDP协议包头； d)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部标识此报文经过DTLS加密； e)DTLS首部用于承载DTLS协议包首部信息； f)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部用于承载该报文的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的首部描述信息； g)控制消息首部用于承载控制消息的首部描述信息； h)消息元用于承载控制消息的具体内容； i)DTLS尾部用于承载DTLS协议包尾部信息； j)在控制报文中，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、控制消息首部、消息元、DTLS尾部等部分内容被利用DTLS协议加密。
6.根据权利要求3-4所述的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议报文，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议数据报文的特征在于 a)数据报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部、DTLS首部、铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、铁路轨道监测传感网数据包负荷、DTLS尾部等部分组成； b)IP首部用于表示承载该报文的IP协议包头； c)UDP首部用于表示承载该报文的UDP协议包头； d)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议DTLS首部标识此报文经过DTLS加密； e)DTLS首部用于承载DTLS协议包首部信息； f)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部用于承载该报文的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的首部描述信息； g)铁路轨道监测传感网数据包负荷用于承载数据消息的内容； h)DTLS尾部用于承载DTLS协议包尾部信息； i)在数据报文中，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部、铁路轨道监测传感网数据包负荷、DTLS尾部等部分被利用DTLS协议加密。
7.根据权利要求5-6所述的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文和数据报文，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部格式的特征在于 a)铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部包括预判码、首部长度、分组标志、分组结束标志、传感器节点地址标志、分组标识符、分组位移、预留码、铁路轨道监测传感器节点MAC地址； b)预判码(PRE)由8位二进制数字组成，用于快速判断此报文是否经过DTLS加密，前4位指明铁路轨道监测传感网络控制器通信协议版本，后4位值为OOOO ； c)首部长度(LEN)由5位二进制数字组成，指明铁路轨道监测传感网络控制器通信协议首部的长度； d)分组标志(F)由I位二进制数字组成，指明这个报文是否为一个分组包，当值为I时表示此报文为分组包，此报文需要和其他分组包重组成完整的报文； e)分组结束标志(L)由I位二进制数字组成，指明这个报文是否包含分组的最后一部分，值为I时表示此报文包含一个分组的最后一个分组包； f)传感器节点地址标志(M)由I位二进制数字组成，值为I时表示报文中包含铁路轨道监测传感器节点MAC地址选项； g)分组标识符(FID)由16位二进制数字组成，用于识别不同的报文分组，FID相同的分组包属于同一个协议报文； h)分组位移(FOFF)由13位二进制数字组成，用于表示本分组包在整个完整协议报文中的位置，以进行报文重组工作； i)预留码(RSD)由19位二进制数字0组成，为保留位； j)铁路轨道监测传感器节点MAC地址(S-MAC)由32位二进制数字组成，不足32位以全0填充，用于指明报文来源的铁路轨道监测传感器节点的MAC地址； k)只有当传感器节点地址标志(M)设置为I时，报文头部中才能包含铁路轨道监测传感器节点MAC地址。
8.根据权利要求5所述的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文的控制消息首部的特征在于 a)控制消息首部包括消息类型、序列号、消息元长度等组成部分； b)消息类型由2个字节组成，用于表示控制消息的类型； c)序列号由I个字节组成，用于匹配一对请求消息和响应消息，当一个请求消息被接收到后，其中的序列号被拷贝到随后发送的响应消息内； d)消息元长度由2个字节组成，用于指出消息元域的长度字节数。
9.根据权利要求5所述的铁路轨道监测传感网络控制器通信协议控制报文，消息元的特征在于 a)消息元被用来承载控制消息的内容； b)一个控制报文可以包含O到多个消息元； c)消息元由参数值类型、参数值长度和参数值等部分组成； d)参数值类型用于表示参数值域内承载的消息类型； e)参数值长度用于表示参数值域内数据的长度字节数； f)参数值域用于承载具体的控制消息内容。
全文摘要
本发明涉及信息与通信技术领域，具体涉及一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的消息实现方法。为了使铁路轨道监测传感网络控制器可以控制和管理铁路轨道监测传感网络中的所有铁路轨道监测传感接入复用设备和铁路轨道监测传感器节点，铁路轨道监测传感网络控制器通信协议被提出。本发明提出了一种铁路轨道监测传感网络控制器通信协议的数据消息和控制消息的实现方法，从而可以在铁路轨道监测传感传感网络中提供铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的交互式通信消息，使得数据和控制信息可以在铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备之间安全、可靠地传输。
文档编号H04W24/00GK102638813SQ20111003656
公开日2012年8月15日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者汤晓辉, 马松伟 申请人:苏州达联信息科技有限公司