CN104093195A - 一种实现网关选择的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现网关选择的方法及系统，包括：当机器对机器(M2M)终端需要进行数据传输时，M2M终端广播自身的剩余电量信息；各网关分别计算接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比，同时，将自身的剩余电量发往系统中的其他网关；各网关根据自身接收M2M终端剩余电量信息时的信号噪声比、M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、除自身以外的其他网关的剩余电量分别计算网关匹配指数；M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定M2M进行数据传输的网关。本发明通过各网关剩余电量及信噪比参数等，计算各网关各自的网关匹配指数，通过网关匹配指数选择网关，改善了网关的电量消耗不均衡的问题，系统运行时间更长。

Description

一种实现网关选择的方法及系统
技术领域
本发明涉及物联网领域，尤指一种实现网关选择的方法及系统。
背景技术
随着信息社会的飞速发展，人和人(Human to Human，简称H2H)的通信连接已经远远不能满足社会发展的需求，人和机器的连接(Human toMachine,简称H2M)以及机器对机器(Machine to Machine，简称M2M)的连接逐渐成为新增的通信连接增长点，也是物联网的主要组成形态。M2M技术被广泛应用于智能抄表、健康医疗、车联网、智能农业等业务中，为推动社会进步起到了重要作用。
目前，在进行M2M的终端部署的时候，采用网关部署有以下几点优势；其一，从业务提供商的成本考虑，如果为每个M2M终端都嵌入网络运营商提供的SIM卡，成本较高；其二，从运营商的网络考虑，用网关汇聚M2M终端接入的方式，可以减少大规模M2M终端同时联网对运营商网络产生的冲击。但是，在M2M终端的应用中，网关主要通过电池实现供电，在部署完成后，不可避免的出现部分网关的电池过早用尽，为了保证系统的正常工作，需要及时的进行人为替换，尤其在野外进行网络部署时，经常更换网关电池，影响系统性能，同时过高频率的电池更换，增加了进行系统维护的人力成本。为了使系统内网关的电池消耗保持在相对均衡的范围内，目前主要的方法是通过网关剩余电量和M2M终端到网关的距离作为主要参数，为M2M终端选择相对合理的网关进行信息传输，使网关的电量消耗有所改进。但是，进行网关选择时，仅仅考虑剩余电量和距离信息，依然出现了网关电量消耗不均衡，导致部分网关电池过早用尽的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种实现网关选择的方法及系统，能够对网关进行合理选择，从而控制系统中各网关电量的消耗均衡，提高系统工作时长和降低系统运维成本。
为了达到本发明的目的，本发明提供一种实现网关选择的方法，包括：
当机器对机器M2M终端需要进行数据传输时，M2M终端向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息；
各网关接收M2M终端的剩余电量信息时，分别计算接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比，同时，将网关自身的剩余电量发往系统中除自身以外的其他网关；
各网关根据自身接收M2M终端剩余电量信息时的信号噪声比、M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、除自身以外的其他网关的剩余电量分别计算网关匹配指数，并将计算后的网关匹配指数发送给M2M终端；
M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定M2M进行数据传输的网关。
进一步地，网关匹配指数为：网关自身的剩余电量与网关自身接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比的乘积，分别与除自身以外的其他各网关的剩余电量和M2M终端自身的剩余电量乘积的比值。
进一步地，M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定M2M进行数据传输的网关，具体包括，M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据网关匹配指数的大小，确定网关匹配指数最大的网关为M2M进行数据传输的网关。
进一步地，网关匹配指数还乘以调整参数，以使网关匹配指数便于比较。
另一方面，本申请还提供一种实现网关选择的系统，M2M终端和多于一个的网关；其中，
M2M终端，用于在需要进行数据传输时，向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息；M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定进行M2M数据传输的网关；
网关包括：发送单元、接收单元及匹配指数单元；其中，
发送单元，用于将网关自身的剩余电量发往网关匹配指数单元和系统中除自身以外的其他网关。
接收单元包括接收模块和信噪比计算模块；其中，
接收模块，用于接收M2M终端的剩余电量信息；接收除当前网关以外的其他各网关的各网关剩余电量。
信噪比计算模块，用于接收模块接收到M2M终端的剩余电量信息时，计算接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比。
匹配指数单元，用于根据接收模块接收的M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比和除当前网关以外的其他网关的剩余电量，分别计算与其他各网关相比的网关匹配指数。
进一步地，匹配指数单元具体用于，根据接收模块接收的M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比和除当前网关以外的其他网关的剩余电量，分别计算当前网关的剩余电量与接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比的乘积，与其他各网关剩余电量和M2M终端自身的剩余电量乘积的比值。
进一步地，M2M终端，具体用于在需要进行数据传输时，向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息；接收各网关的网关匹配指数，并根据网关匹配指数的大小，确定网关匹配指数最大的网关为M2M进行数据传输的网关。
根据网关匹配指数的大小，确定匹配指数大的网关为M2M进行数据传输的网关。
进一步地，M2M终端还用于，将各网关匹配指数乘以统一的调整参数，以使网关匹配指数便于比较。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括：当机器对机器(M2M)终端需要进行数据传输时，M2M终端向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息；接收M2M终端的剩余电量信息时，各网关分别计算接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比，同时，将网关自身的剩余电量发往系统中除自身以外的其他网关；各网关根据自身接收M2M终端剩余电量信息时的信号噪声比、M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、除自身以外的其他网关的剩余电量分别计算网关匹配指数；M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定M2M进行数据传输的网关。本发明通过各网关剩余电量及接收M2M终端信号的信噪比参数，计算各网关各自的网关匹配指数，通过网关匹配指数选择网关，改善了网关的电量消耗不均衡的问题，系统运行时间更长。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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1为本发明实现网关选择的方法的流程图；
图2为本发明实现网关选择的系统的结构框图。
具体实施方式
图1为本发明实现网关选择的方法的流程图，如图1所示，包括：
步骤100、当机器对机器(M2M)终端需要进行数据传输时，M2M终端向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息。
需要说明的是，M2M终端进行剩余电量信息的广播方法属于本领域技术人员惯用的通信方法。例如，M2M终端将剩余电量信息在共享广播信道中承载被广播出去。
步骤101、各网关接收M2M终端的剩余电量信息时，分别计算接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比，同时，将网关自身的剩余电量发往系统中除自身以外的其他网关。
需要说明的是，网关计算信号噪声比的方法为本领域技术人员惯用的方法，在此不再赘述。
步骤102、各网关根据自身接收M2M终端剩余电量信息时的信号噪声比、M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、除自身以外的其他网关的剩余电量分别计算网关匹配指数；并将计算后的网关匹配指数发送给M2M终端。
本步骤中，网关匹配指数为：网关自身的剩余电量与当前网关接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比的乘积，分别与除自身以外的其他各网关的剩余电量和M2M终端自身的剩余电量乘积的比值。
假设当前网关的剩余电量为CM，网络中有两个网关(网关A和网关B)；当接收到M2M终端剩余电量CM的网关A和网关B，计算出各自接收剩余电量CM时的信号噪声比为SNRA、SNRB；网关A和网关B交换相互的剩余电量信息CA、CB；
网关A根据CM、SNRA、CA、CB计算网关的网关匹配指数为：同理，网关B计算出的网关匹配指数为：
这里，当网关数量增加，假设为大于2的N，计算的网关匹配指数根据组合方式，从网关中选择其中两个进行相互计算，最后形成包含个匹配指数参数，例如，假设网络中有3个网关，除上述举例的网关A和网关B，还加入了网关C，则网关A计算出接收剩余电量CM时的信号噪声比为SNRA时，还接收网关B的剩余电量CB、网关C的剩余电量CC，计算的网关匹配指数包括：
β AB = C A C M C B · SNR A , β AC = C A C M C C · SNR A ;
同理，网关B需要计算的网关匹配指数包括：
β BA = C B C M C A · SNR B , β BC = C B C M C C · SNR B ;
网关C需要计算的网关匹配指数包括：
β CB = C C C M C A · SNR C , β CB = C C C M C B · SNR C ;
即各网关需要与网络中的其他网关通过网关匹配指数分别进行比较，最终确定网关匹配指数最大的网关为数据传输的网关。通过网关匹配指数对网关剩余电量和接收M2M终端的剩余电量的信噪比等参数的综合考虑，改善了只考虑剩余电量和距离的网关选择，使网关电量消耗问题得到改善。具体的，当接收M2M终端的剩余电量的信噪比越高，发送数据需要耗费的电量越小。通过信噪比的的引入，避免了只考虑剩余电量，而不对发送信号所需耗费电量和噪声对电量损耗的影响；和虽然考虑了剩余电量和发送数据根据距离确定的消耗电量，而未考虑噪声对网关电量消耗造成的网关电量均衡的影响，通过加入对噪声对电量的损耗影响，使M2M终端进行网关选择时，更加综合的考虑了与电量消耗有关的参数。有利于网关电量消耗的均衡。
步骤103、M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定M2M进行数据传输的网关。具体包括，M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据网关匹配指数的大小，确定网关匹配指数最大的网关为M2M进行数据传输的网关。
网关匹配指数还乘以调整参数，以使网关匹配指数便于比较。
需要说明的是，由于系统在进行网关匹配指数计算时，由于单位不同，或者设备参数不同，计算出来的网关匹配指数往往不是芯片工作比较的数据位信息，因此根据实际使用的各系统实际参数，根据芯片计算要求，设定调整参数，对网关匹配指数进行处理，使M2M终端芯片工作效率提高。例如，当剩余电量选择毫安时为单位，信噪比选择分贝为单位，网关匹配指数计算值通常为10的负2次方量级，而M2M终端芯片对整型数字处理速度较快，因此设定调整参数为乘以100，有利于M2M终端芯片对网关匹配指数的快速分析处理。
图2为本发明实现网关选择的系统的结构框图，如图2所示，包括M2M终端和多于一个的网关；其中，
M2M终端，用于在需要进行数据传输时，向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息；M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定进行M2M数据传输的网关。具体用于在需要进行数据传输时，向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息；M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据网关匹配指数的大小，确定网关匹配指数最大的网关为M2M进行数据传输的网关。
M2M终端还用于，将各网关匹配指数乘以统一的调整参数，以使网关匹配指数便于比较。
网关包括：发送单元、接收单元及匹配指数单元；其中，
发送单元，用于将网关自身的剩余电量发往网关匹配指数单元和系统中除自身以外的其他网关。
接收单元包括接收模块和信噪比计算模块；其中，
接收模块，用于接收M2M终端的剩余电量信息；接收除当前网关以外的其他各网关的各网关剩余电量。
信噪比计算模块，用于接收模块接收到接收M2M终端的剩余电量信息时，计算接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比。
匹配指数单元，用于根据接收模块接收的M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比和除当前网关以外的其他网关的剩余电量，分别计算与其他各网关相比的网关匹配指数。
匹配指数单元具体用于，根据接收模块接收的M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比和除当前网关以外的其他网关的剩余电量，分别计算当前网关的剩余电量与接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比的乘积，与其他各网关剩余电量和M2M终端自身的剩余电量乘积的比值。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。对于本申请发明中以上实施例只是针对优选方式来对本发明进行陈述。其实现手段可以采用类似的方法进行替换等，根据实际情况可以做适当调整。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种实现网关选择的方法，其特征在于，包括：当机器对机器M2M终端需要进行数据传输时，M2M终端向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息；
各网关接收M2M终端的剩余电量信息时，分别计算接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比，同时，将网关自身的剩余电量发往系统中除自身以外的其他网关；
各网关根据自身接收M2M终端剩余电量信息时的信号噪声比、M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、除自身以外的其他网关的剩余电量分别计算网关匹配指数，并将计算后的网关匹配指数发送给M2M终端；
M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定M2M进行数据传输的网关。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网关匹配指数为：网关自身的剩余电量与网关自身接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比的乘积，分别与除自身以外的其他各网关的剩余电量和M2M终端自身的剩余电量乘积的比值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定M2M进行数据传输的网关，具体包括，M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据网关匹配指数的大小，确定网关匹配指数最大的网关为M2M进行数据传输的网关。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述网关匹配指数还乘以调整参数，以使网关匹配指数便于比较。
5.一种实现网关选择的系统，其特征在于，M2M终端和多于一个的网关；其中，
M2M终端，用于在需要进行数据传输时，向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息；M2M接收各网关的网关匹配指数，并根据各网关的网关匹配指数确定进行M2M数据传输的网关；
网关包括：发送单元、接收单元及匹配指数单元；其中，
发送单元，用于将网关自身的剩余电量发往网关匹配指数单元和系统中除自身以外的其他网关；
接收单元包括接收模块和信噪比计算模块；其中，
接收模块，用于接收M2M终端的剩余电量信息；接收除当前网关以外的其他各网关的各网关剩余电量；
信噪比计算模块，用于接收模块接收到M2M终端的剩余电量信息时，计算接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比；
匹配指数单元，用于根据接收模块接收的M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比和除当前网关以外的其他网关的剩余电量，分别计算与其他各网关相比的网关匹配指数。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述匹配指数单元具体用于，根据接收模块接收的M2M终端剩余电量、网关自身的剩余电量、接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比和除当前网关以外的其他网关的剩余电量，分别计算当前网关的剩余电量与接收到M2M终端的剩余电量信息时的信号噪声比的乘积，与其他各网关剩余电量和M2M终端自身的剩余电量乘积的比值。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，M2M终端，具体用于在需要进行数据传输时，向网络中的所有网关广播自身的剩余电量信息；接收各网关的网关匹配指数，并根据网关匹配指数的大小，确定网关匹配指数最大的网关为M2M进行数据传输的网关；
根据网关匹配指数的大小，确定匹配指数大的网关为M2M进行数据传输的网关。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述M2M终端还用于，将各网关匹配指数乘以统一的调整参数，以使网关匹配指数便于比较。
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