CN103517348B

CN103517348B - 一种基于数据优先级的数据传输方法和网关

Info

Publication number: CN103517348B
Application number: CN201310468124.8A
Authority: CN
Inventors: 赵文东; 贾雪琴; 胡昌玮
Original assignee: China United Network Communications Group Co Ltd
Current assignee: China United Network Communications Group Co Ltd
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-10-09
Also published as: CN103517348A

Abstract

本发明公开了一种基于数据优先级的数据传输方法和网关，涉及本发明涉及物联网的数据安全传输领域，网关接收到物联网设备发送的检测数据后，将所述检测数据解封装，获取物联网设备采集的原始数据；网关按照预定的策略判断所述原始数据的安全优先级，如果为低优先级，则网关通过普通安全级别的承载网络将所述检测数据发送至服务器；如果为高优先级，则网关通过电信数据网络将所述检测数据发送至服务器。本发明提供的方法和网关能够传感器网络上传数据进行解封装，并按照预定的策略判断数据的安全优先级，按照优先级选择传输路径，将数据包上传至服务器，保证了数据的高安全可靠传输。

Description

一种基于数据优先级的数据传输方法和网关

技术领域

本发明涉及物联网的数据安全传输领域。

背景技术

在物联网环境下，根据不同的应用需求场景，无线传感器网络（WSN）与Internet网络互联互通的需求越来越大，譬如在某一片区域布置温度采集传感器，传感器网络定期将采集到的数据汇聚至无线传感器网络的边界网关，由网关将采集到的数据转换为适于TCP/IP协议传输的数据包，并传至后台服务器，后台服务器对获取的数据进行分析处理。

在整个过程中，网关在处理完WSN网络上传数据后，需要通过承载网络上传至后台服务器。在大部分场景下，网关都采取wifi传输数据的方式，原因是wifi网络组网简单，搭建相对容易，并能够保证较高的传输速率和传输带宽。

但是由于WSN网络越来越多的用于安全级别要求极高的场景中，用wifi作为承载网络有wifi网络固有的安全性及可靠性问题，如加密易被攻破，工作于2.4GHZ的公用频段干扰性较大等。所以，通过wifi网络将网关处理后的数据传至后台服务器这种实现方法渐渐不能满足WSN对于高安全级别场景数据安全可靠性的要求。譬如，医疗行业中通过WSN网络采集到的重要体征，例如心跳、血压、血氧等参数，如果在wifi网络回传过程中被截获，会影响后台专业医疗人员对患者病情的判断，并且被截获的数据可能会涉及个人隐私；而其他的体征信息，如身高、体重等信息，在wifi网络回传过程中即使被截获，对于医疗人员或者患者的影响并不大。又譬如将WSN运用于气体检测领域，如果在wifi回传过程由于同频干扰丢包率过高，会使得后台对监控区域有毒有害气体数值的掌握不准确，导致严重安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了保证物联网体系的数据传输的安全性，提出一种基于数据优先级的数据传输方法和网关。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于数据优先级的数据传输方法，包括：

网关接收到物联网设备发送的检测数据后，将所述检测数据解封装，获取物联网设备采集的原始数据；

网关按照预定的策略判断所述原始数据的安全优先级，如果为低优先级，则网关通过普通安全级别的承载网络将所述检测数据发送至服务器；如果为高优先级，则网关通过电信数据网络将所述检测数据发送至服务器。

进一步地，所述普通安全级别的承载网络为无线wifi网络；所述电信数据网络为通用分组无线服务GPRS网络或宽带码分多址WCDMA网络。

进一步地，所述网关在判断所述原始数据为高优先级数据后，开启电信数据网络，在高优先级数据传输完成后，关闭电信数据网络。

进一步地，所述预定的策略为：

判断所述原始数据与标准值的差距是否小于阈值，如果小于阈值则为低优先级数据；如果大于阈值则为高优先级数据；

或者，

判断所述原始数据的数据来源和所述原始数据与标准值的差距是否小于阈值，如果数据来源为非关键参数并且所述原始数据与标准值的差距小于阈值，则为低优先级数据；如果数据来源为关键参数或者所述原始数据与标准值的差距大于阈值，则为高优先级数据。

进一步地，所述网关还在判断出所述原始数据为高优先级数据后，对所述检测数据做标记处理。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于数据优先级的数据传输网关，包括接收单元、解封单元、判断单元、第一通信单元和第二通信单元；

所述接收单元，用于接收物联网设备发送的检测数据，并将所述检测数据发送至解封单元；

所述解封单元，用于将所述检测数据解封装，获取物联网设备采集的原始数据，并将所述原始数据发送至判断单元；

所述判断单元，用于按照预定的策略判断所述原始数据的安全优先级，如果为低优先级，将所述检测数据发送至第一通信单元；如果为高优先级将所述检测数据发送至第二通信单元；

所述第一通信单元，用于通过普通安全级别的承载网络将所述检测数据发送至服务器；

所述第二通信单元，用于通过电信数据网络将所述检测数据发送至服务器。

可选地，所述第一通信单元通过无线wifi网络将所述检测数据发送至服务器；所述第二通信单元通过通用分组无线服务GPRS网络或宽带码分多址WCDMA网络将所述检测数据发送至服务器。

可选地，所述网关还包括通断单元，所述通断单元，用于在判断单元判断所述原始数据为高优先级数据后，开启电信数据网络，在第二通信单元将高优先级数据传输完成后，关闭电信数据网络。

可选地，所述判断单元的预定策略为：

或者，

可选地，所述网关还包括标记单元，所述标记单元，用于在判断单元判断所述原始数据为高优先级数据后，对所述检测数据做标记处理。

本发明提供的方法和网关首先对传感器网络上传数据进行解封装，并按照预定的策略判断数据的安全优先级，对于无异常的、低优先级的数据包通过普通安全级别的承载网络（譬如wifi方式）上传至服务器；而对于异常的、高优先级的数据，网关开启电信数据网络（GPRS或WCDMA）连接通道，将数据包上传至服务器，以保证数据的高安全可靠传输。

附图说明

图1为基于数据优先级的数据传输网关的结构示意图；

图2为基于数据优先级的数据传输方法的流程图；

图3为本发明实施例的数据传输的网络框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

结合图2说明本发明实施例的基于数据优先级的数据传输方法，包括：

结合图1说明本发明实施例的基于数据优先级的数据传输网关，包括接收单元、解封单元、判断单元、第一通信单元和第二通信单元；

本发明针对现有技术存在的缺陷，提出一种基于数据优先级的数据传输方法和网关，该网关具备wifi通信能力及电信数据网络通信能力，并预置应用数据解析的解封单元。对于WSN上传至网关的数据在进行TCP/IP协议转换能力之前，首先通过应用数据解析的解封单元将检测数据解封装，查看采集到的原始数据，判断原始数据的优先级。如果是低优先级则通过wifi传输，如果是高优先级则通过电信数据网络这种较高可靠性及优先级的方式进行传输。这里需要说明的是，由于电信数据网络（譬如GPRS或WCDMA网络）资源有限，网关仅对高优先级，即对安全性可靠性要求较高，对采集现场情况有较大影响的数据采取这种数据上传方式，对于网关判定的低优先级的数据仍用wifi的方式进行传输。

所述普通安全级别的承载网络为无线wifi网络；所述电信数据网络为通用分组无线服务GPRS网络或宽带码分多址WCDMA网络。

所述网关在判断所述原始数据为高优先级数据后，开启电信数据网络，在高优先级数据传输完成后，关闭电信数据网络。

所述预定的策略为：

判断所述原始数据与标准值的差距是否小于阈值，如果小于阈值则为低优先级数据；如果大于阈值则为高优先级数据。

或者

例如医疗监护场景，对患者的体征信息监控的众多参数中，心跳、血压、血氧都属于关键参数值，为高优先级数据，需要利用电信数据网络传输；而身高、体重等信息属于非关键参数，为低优先级，利用普通安全级别的承载网络传输即可。在其他应用场景中，可以根据待检测数值的重要性、位置等因素确定众多参数中的关键参数，对于关键参数，需要利用电信数据网络传输，其他非关键参数的检测数值根据与标准值的差距进一步判断优先级，进而决定通过普通安全级别的承载网络还是通过电信数据网络将所述检测数据发送至服务器。

实施例

（S1）传感器网络将采集到的原始数据传输至网关。

（S2）网关首先将WSN传输协议解封装，再通过预置应用数据解析中间件将应用层协议解封装并获取采集到的原始数据；应用数据解析中间件设置在解封单元内，实现对数据的解封。

（S3）网关获取的原始数据进行判断，当所述原始数据与标准值的差距小于阈值，则判断为低优先级数据；再次封装数据并通过常规的wifi方式发送至后台服务器；当所述原始数据与标准值的差距大于阈值，则判断为高优先级数据，此类数据对于后台人员分析监测场景有较大影响，此时触发电信数据网络通道（GPRS和WCDMA网络，网关可以预置通信模块和SIM卡），连接电信数据网络，保证数据可靠传输。

关于标准值的确定方式和判断方式可以为：

1）网关根据WSN监测场景，预估一个经验值K作为标准值。

2）WSN网络采集数据上传至网关，通过预置的应用层协议将数据包解封装后得到原始数据，与K值进行比对，当比对的误差大于20%（假设原始数据为M，(M—K)/K的绝对值大于0.2），则判断其为异常数据（此类数据对于后台人员分析监测场景有较大影响），此时触发电信数据网络通道（GPRS和WCDMA网络，网关已经预置通信模块和SIM卡），连接电信数据网络，网关将数据再次封装后，保证数据可靠传输；当比对误差小于20%（原始数据仍为M，(M—K)/K的绝对值小于0.2），网关判断其为正常数据，再次封装数据并通过常规的wifi方式发送至后台服务器。

3）网关自收到WSN数据开始，在上传原始数据同时，记录已经上传的数据，并每隔N秒对已经记录的上传过的正常数据进行求平均处理（不包括异常数据，如N秒内上传100个数据，其中3个异常数据，求平均仅针对97个正常数据）并得到N秒内正常数据的平均值K1，并将K1作为标准值。替换后，WSN上传的数据需要与K1进行比较来判断是否异常数据，具体判断方式如2）所述。

4）网关自收到WSN数据开始，在第二个N秒对前2N秒记录的正常数据进行求平均处理，获得2N秒内正常数据的平均值K2，并将K2作为标准值。替换后，WSN上传的数据需要与K2进行比较来判断是否异常数据，具体判断方式如2）所述。

5）类似得出K3，K4…，当Kn与Kn-1误差小于预设m值时（(Kn—Kn-1)/Kn-1的绝对值小于预设值m，m可预先设定，如5%），将Kn设为标准值，后续不再进行求平均处理，采集到的数据与Kn进行比较判断是否异常数据。

（S4）网关在传输此类高优先级的数据前将对数据做标记处理，目的是使得后台系统在获取此类数据并在拆数据包之前就得知此为高优先级的数据，便于后台优先处理。

具体方式是在将异常数据传输之前，在数据包外增加一个特殊字段。

（S5）网关完成异常数据的传输后，关闭电信数据网络，网关的判断和数据的传输过程继续。

在整个过程中，wifi网络保持通路，但没有数据传输，当异常数据传输完毕后恢复wifi的数据传输。

（S6）后台服务器收到异常数据后，对数据进行分析处理，判断监测现场实际情况并做出响应。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种基于数据优先级的数据传输方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述普通安全级别的承载网络为无线wifi网络；所述电信数据网络为通用分组无线服务GPRS网络或宽带码分多址WCDMA网络。

3.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述网关在判断所述原始数据为高优先级数据后，先开启电信数据网络，然后通过电信数据网络将所述检测数据发送至服务器；在所述检测数据传输完成后，关闭电信数据网络。

4.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述预定的策略为：

或者，

5.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述网关还在判断出所述原始数据为高优先级数据后，对所述检测数据做标记处理。

6.一种基于数据优先级的数据传输网关，其特征在于，所述网关包括接收单元、解封单元、判断单元、第一通信单元和第二通信单元；

7.根据权利要求6所述的网关，其特征在于，

所述第一通信单元通过无线wifi网络将所述检测数据发送至服务器；所述第二通信单元通过通用分组无线服务GPRS网络或宽带码分多址WCDMA网络将所述检测数据发送至服务器。

8.根据权利要求6所述的网关，其特征在于，所述网关还包括通断单元，所述通断单元，用于在判断单元判断所述原始数据为高优先级数据后，先开启电信数据网络，在第二通信单元将所述检测数据传输完成后，关闭电信数据网络。

9.根据权利要求6所述的网关，其特征在于，所述判断单元的预定策略为：

或者，

10.根据权利要求6所述的网关，其特征在于，所述网关还包括标记单元，所述标记单元，用于在判断单元判断所述原始数据为高优先级数据后，对所述检测数据做标记处理。