CN104253763A - 一种在泛在网的网关设备中实现数据传输的方法及其网关设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明一个实施例公开了一种在泛在网的网关设备中实现数据传输的方法，包括：从多个数据发送端接收数据；分析所述接收到的数据从而确定所述数据的相应接收端，确定所述相应接收端所采用的应用协议；至少根据所述数据和/或所述数据接收端确定调度策略；按所述调度策略处理所述数据，并根据应用协议转换规则将与所述接收端应用协议不兼容的数据转换为与所述接收端应用协议兼容的格式；把所述数据封装成数据包并根据所述调度策略进行发送。本发明还公开了使用所述方法实现的数据传输的网关设备。本发明简化了泛在网中的服务和应用的更新，使得泛在网上的数据传输更加高效与合理。

Description

一种在泛在网的网关设备中实现数据传输的方法及其网关设备

技术领域

本发明涉及泛在网数据传输技术，更具体地，涉及一种用于在泛在网的网关设备中实现数据传输的方法，以及使用该方法的网关设备。

背景技术

如今泛在网通信方式正越来越流行并普遍受到关注，与传统电信网络相比泛在网实现了物与物之间的网络，使得单一的网络转变成了融合的网络。常见的泛在网包括机对机网络(M2M)，传感器网络(SensorNet)等。在过去的几年中泛在网已经取得大规模发展，但是为了把不同类型的设备连接到应用平台上，需要一个泛在网服务的通用方法或构架。

在目前泛在网的解决方案中，通常通过在各种传输协议上的专用应用协议(例如IEEE02.15.4或Zigbee)，把设备/传感器节点连接到服务器平台上(或者实现数据发送端设备与数据接收端设备间的连接)。但是如果数据接收端与数据发送端的接口是专用的，这就需要在数据接收端或者数据发送端进行“定制设计和工程”(CDE：custom design and engineering)，即在发送或者接收端配置与其相通信的对端所使用的协议，从而实现数据通信与传输。然而此类方案在操作上很难实现。

附图1示出了一种现有的在泛在网中实现数据传输的示意图。示例中的网络由多个服务器和多组客户端传感器通过网关设备100连接组成。第一服务器102使用专用应用协议A，第二服务器104使用专用应用协议B；第一客户端106使用专用应用协议A，第二客户端108使用专用应用协议B；服务器端与客户端通过网关设备100连接，网络中各端都使用相同的传输协议。当第一客户端106需要向第一服务器102发送数据时，第一客户端106根据传输协议向网关设备100发送带有专用应用协议A格式的数据，网关设备通过路由功能把该数据发送给第一服务器102，由于第一服务器102中也使用相同的专用应用协议A，所以第一服务器102能够准确的获取第一客户端106所要发送的信息内容，并做出相应的回应。同理第二服务器104与第二客户端108之间也能实现数据的通信传输。然而当第一客户端106向第二服务器104发送数据时，由于第一客户端106中使用的是专用应用协议A，第二服务器104中使用的是专用应用协议B，而第二服务器104无法识别专用应用协议A，所以第二服务器104无法获取第一客户端106所要发送的数据内容。为了使得第二服务器104与第一客户端106正常通信，就必须在第二服务器104或第一客户端106适配协议。

以上述业务服务端与传感器端的数据传输为例，如果一组传感器与不同的业务平台相连接，业务平台为了与传感器通信，每一个平台必须根据传感器厂商的专用应用协议开发接口，因此对于不同厂商的传感器，每个平台必须为所有相关协议开发多适配接口，当出现一个使用新的应用协议的传感器时，为了与该新传感器通信，所有的业务平台都必须重新开发多适配端口以适应该新出现的协议。

另一方面，传感器为了与所有业务平台通信，每一个传感器也可以开发适用不同协议的多适配接口，当出现一个使用新的应用协议的业务平台时，为了与该业务平台相通信，所有的传感器也都需要重新开发相关的多适配接口。显然这消耗了大量的人力和物力，不利于新产品和服务推向市场，妨碍了系统的扩展与延伸，也有碍泛在网的良好发展。

发明内容

为了在泛在网上解决上述技术问题并实现数据的高效传输，本发明公开了一种在泛在网的网关设备中实现数据传输的方法及其网关设备。

本发明简化了泛在网中的服务和应用的更新，使得泛在网的服务商和使用者能更专注于业务流程和使用内容，而不用花精力于更新协议适配之类的工作。本发明通过在网关端的最小化定制设计和工程开发(CDE)省去了在每一个数据发送端或者数据接收端的定制设计和工程开发，节省了人力和物力，使得泛在网的新产品和新服务更容易得到推广。本发明有助于泛在网的用户实施和享受泛在网上的不同新增服务，并且无需专业的泛在网方面的知识就能容易替换有故障的泛在网设备，并易于服务运营商实施和拓展泛在网服务网络。

另外，本发明还通过网关设备上使用的调度策略，使得泛在网上的数据传输更加高效与合理，并节省了通信资源，提高了传输效率。

根据本发明一个实施例公开了一种在泛在网的网关设备中实现数据传输的方法，包括：从多个数据发送端接收数据；分析所述接收到的数据从而确定所述数据的相应接收端，确定所述相应接收端所采用的应用协议；至少根据所述数据和/或所述数据接收端确定调度策略；按所述调度策略处理所述数据，并根据应用协议转换规则将与所述接收端应用协议不兼容的数据转换为与所述接收端应用协议兼容的格式；把所述数据封装成数据包并根据所述调度策略进行发送。

特别的，所述调度策略包括：按预定的优先级规则确定所述数据的处理优先级。

特别的，所述预定的优先级规则规定数据量小的数据的优先级高于数据量大的数据的优先级。

特别的，所述预定的优先级规则规定先收到的数据的优先级高于后收到的数据的优先级。

特别的，所述调度策略包括：按照预定的聚合规则把所述发送给同一数据接收端的多个数据进行聚合，所述聚合是把发送给同一数据接收端的不同的数据聚集在一起，以便一起封装成数据包发送给数据接收端。

特别的，其中，所述聚合在所述数据被转换成与数据接收端采用的应用协议兼容的格式之前进行，或者在所述数据被转换成与数据接收端采用的应用协议兼容的格式之后进行。

特别的，其中，所述调度策略包括：按照预定的压缩规则对所述发送给同一接收端的多个具有部分或全部相同内容的数据进行压缩。

特别的，其中，所述压缩在所述数据被转换成与数据接收端采用的应用协议兼容的格式之前进行，或者在所述数据的被转换成与数据接收端采用的应用协议兼容的格式之后进行。

特别的，其中，所述调度策略包括：按照预定的通信周期向所述数据接收端发送所述封装数据包，其中所述通信周期是固定值，或者是根据待发送的所述封装数据包的数量而确定的动态值。

根据本发明的另一个实施例公开了一种在泛在网中实现数据传输的网关设备，包括：数据接收单元，用于从多个数据发送端接收数据；数据分析单元，与所述数据接收单元通信耦合，用于分析所述接收到的数据从而确定所述数据的相应接收端，并且确定所述相应接收端所采用的应用协议；调度策略确定单元，与所述数据分析单元通信耦合，用于至少根据所述数据和/或所述数据接收端确定调度策略；策略处理及重组单元，与所述调度策略确定单元通信耦合，按所述调度策略处理所述数据，并根据应用协议转换规则将与所述接收端应用协议不兼容的数据转换为与所述接收端应用协议兼容的格式；数据封装单元，与所述策略处理及重组单元通信耦合，把所述数据封装成数据包；数据发送单元，与所述数据封装单元和策略处理及重组单元分别通信耦合，根据所述调度策略发送所述数据包。

特别的，其中，所述策略处理及重组单元包括：优先级单元，其按预定的优先级规则确定所述数据的处理优先级。

特别的，其中，所述策略处理及重组单元包括：聚合单元，其按照预定的聚合规则把所述发送给同一数据接收端的多个数据进行聚合，所述聚合是把发送给同一数据接收端的不同的数据聚集在一起，以便一起封装成数据包发送给数据接收端。

特别的，其中，所述策略处理及重组单元包括：压缩单元，其按照预定的压缩规则对所述发送给同一接收端的多个具有部分或全部相同内容的数据进行压缩。

特别的，其中，所述策略处理及重组单元包括：通信频率单元，其控制所述数据发送单元按照预定的频率周期向所述数据接收端发送所述封装数据包，所述频率周期是固定值，或者是根据待发送的封装数据包的数量而确定的动态值。

附图说明

通过下文对结合附图所示出的实施例进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同或相似的标号表示相同或相似的部件。

附图1中示出了一种现有的在泛在网的网关设备中实现数据传输的过程；

附图2中示出了按照本发明的一个实施例在泛在网的网关设备中实现数据传输的方法流程图；以及

附图3中示出了按照本发明的另一个实施例，一种在泛在网中实现数据传输的网关设备的结构示意图。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

附图2中示出了按照本发明的一个实施例在泛在网的网关设备中实现数据传输的方法流程图。附图3中示出了按照本发明的一个实施例的一种在泛在网中实现数据传输的网关设备的结构示意图。以下将结合附图2中的流程图和附图3中的结构示意图详细介绍解决上述技术问题的方法和步骤。需要说明的是，尽管图2中以特定顺序描述了该数据传输方法的操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果，相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解维多个步骤执行。

附图3中示出了按照本发明的一个实施例的一种在泛在网中实现数据传输的网关设备300的模块单元，包括：

数据接收单元302；数据分析单元304，与所述数据接收单元302通信耦合；调度策略确定单元306，与所述数据分析单元304通信耦合；策略处理及重组单元308，与所述调度策略确定单元306通信耦合；数据封装单元310，与所述策略处理及重组单元308通信耦合；数据发送单元312，与所述数据封装单元310和策略处理及重组单元308分别通信耦合；缓存单元314与上述各单元分别通信耦合。

如附图2所示，在步骤202中，数据接收单元302从多个数据发送端接收数据。

具体地，使用各自应用协议的数据发送端封装所要发送的数据，通过数据传输协议向网关设备的数据接收单元300发送所述封装后的数据包，实际应用中，所述数据发送端各自使用的应用协议多数是不相同的。数据接收单元300接收到所述数据包后会把这些数据存放于缓存314中以待进一步处理。

在步骤204中，数据分析单元304分析所述接收到的数据从而确定所述数据的相应接收端，并确定所述相应接收端所采用的应用协议。

具体地，数据分析单元304读取所述收到的数据包上的信息，获取数据接收端的标识，从而确定所述数据的相应接收端。数据分析单元304对该数据包进行解封装，分析该数据所使用的应用协议。数据分析单元304向所述数据接收端发送一条确认信息，以确定所述数据接收端所使用的应用协议。

在实际应用中，网关设备300可以事先收集各个网络中常用数据接收端所使用的应用协议的信息，并制作成一份“数据接收端应用协议使用信息”列表，所述列表列明各个数据接收端所使用的应用协议，当需要确定接收端的应用协议的信息时，可以直接在列表中查询。进一步的，当所需查询的数据接收端的信息不在列表中，网关设备向数据接收端发送确认信息，并把反馈获得的接收端使用应用协议的信息加入到列表中。

在另一个优选的实施例中，可以设定一个“查询次数预设值”，当列表中的数据接收端在预定时间段内被查询的次数少于所述“查询次数预设值”时，在列表中删除所述数据接收端的应用协议使用信息；当列表外的数据接收端在预定时间段内被查询的次数多于所述“查询次数预设值”时，把该数据接收端的应用协议使用信息添加到所述“数据接收端应用协议使用信息”列表中。以上实施例不但加快了确认数据接收端的应用协议的速度，而且节省了所述列表占用的存储空间，易于所述列表的管理和维护。

在步骤206中，数据分析单元304判断数据发送端或者数据接收端所使用的协议是否为新协议。

具体地，当获取数据发送端的应用协议的信息或数据接收端的应用协议的信息之后，确认这些应用协议是否为新的应用协议。如果存在新的应用协议，则在步骤208中对网关设备300进行“定制设计和工程开发”(CDE)，即：把新的应用协议配置到应用协议转换规则中。以便后续步骤中把使用该新的应用协议的数据转换为与已有的应用协议兼容的格式，或者把使用已有的应用协议的数据装换为与新的应用协议兼容的格式。

当数据发送端和数据接收端所使用的应用协议不是新协议时，在步骤210中，调度策略确定单元306至少根据所述数据和/或所述数据接收端的信息确定调度策略。

具体地，调度策略包括优先级策略，调度策略确定单元306根据预定的优先级规则确定多个所接收到的待处理数据之间的处理优先级。在一个实施例中，所述预定的优先级规则规定先收到的数据优先级高于后收到的数据的优先级。

在另一个实施例中，所述优先级规则规定数据量小的数据的优先级高于数据量大的数据的优先级。如此规定有利于提高处理速度，并且先处理数据量小的数据有利于下文提到的对数据的聚合处理，从而提高传输效率。

在另一个实施例中，调度策略确定单元306具有“数据发送端优先级列表”，根据该优先级列表，优先级高的发送端发送的数据的优先级高于优先级低的发送端发送的数据。网关设备中的待处理数据的优先级按照所述列表中优先级的高低顺序确定。在实际操作中，例如火警传感器、漏电传感器、急救呼叫器等之类发送数据端的预定优先级设定成高于亮度传感器、服务请求器之类数据端的优先级。本领域内的技术人员可以理解，也可以制作一个“数据接收端优先级列表”，按照数据接收端的优先级的高低确定多个待处理数据之间的优先级。

在另一个实施例中，可以由数据发送端在数据中加入优先级标识，调度策略确定单元306根据所述优先级标识确定该数据的处理优先级。

调度策略还包括聚合策略，调度策略确定单元306根据所获得的数据和所述数据相应的接收端确定对数据聚合的策略。所述聚合是把发送给同一数据接收端的不同的数据聚集在一起，以便在后面的封装过程中一起封装成数据包发送给数据接收端。本领域内的技术人员可知，多个数据分别封装成数据包会消耗传输资源，不利于数据的高效传输，把多个数据聚合在一起封装成数据包节省了不必要的额外封装，减少了传输的数据量，提高了传输效率。例如，在实际应用中，即时振动传感器发送的每一时刻振动数据的数据量并不大，当对该数据分别封装并发送时会造成网络上的数据量的冗余，浪费了网络资源，本实施例把多个时刻上的数据聚合在一起统一封装，可以节省不必要的数据包开销。在另一个例子中，温度传感器和湿度传感器都向同一数据接收端发送数据，本领域内技术人员可知，温度传感器和湿度传感器所发送的传输数据量并不大，把两个数据聚合在一起封装发送有利于节省数据包的开销。在本步骤中，调度策略确定单元306会确定缓存中的哪些待处理数据是发送给同一接收端并需要进行聚合的，并确定相应聚合的策略。

调度策略还包括压缩策略，调度策略确定单元306根据所获得的数据和所述数据相应的数据接收端确定对数据压缩的策略。当发送给同一数据接收端的多个数据之间拥有部分或全部相同的内容，则可以通过数据压缩进一步缩小数据大小，节省网络资源。例如，在实际应用中，温度传感器M和温度传感器N都向同一数据接收端发送相同的温度数据，则通过把两个数据的压缩成一个数据封装，不但可以节省数据包的封装开销，还可以节省发送量的大小，有利于网络传输的效率，提高传输速度。在本步骤中，调度策略确定单元306会确定缓存中哪些待处理数据是发送给同一接收端并需要进行压缩的，并确定相应压缩的策略，即：确定所需压缩的接收数据，以及确定压缩算法。

调度策略还包括通信频率策略，调度策略确定单元306根据所获得的数据和所述数据相应的接收端确定对数据发送周期的策略。数据发送单元312按一定的发送周期与数据接收端建立通信，当通信建立后，数据发送单元312会把缓存314中已封装的，并且需要向该数据接收端发送的数据包一起发送给所述数据接收端。在本步骤中，调度策略确定单元306根据待发送数据和所述待发送数据的相应接收端确定通信频率策略，即：发送周期。在一个实施例中，

所述发送周期是一个预先确定的固定值。在另一个实施例中，所述通信频率策略为：所述发送周期是根据缓存中待发送的已封装成数据包的数量而确定的动态值，当缓存中待发送的已封装成数据包的数量超过一个设定值时，向所述数据接收端发送数据包。

需要说明的是，本领域内的技术人员可以理解，上述调度策略确定单元306确定的各个策略可以以同时或以择一的方式实施。

在确定完调度策略之后，需要对数据按上述调度策略实施并且根据应用协议转换规则将与所述接收端应用协议不兼容的数据转换为与所述接收端应用协议兼容的格式。

在步骤212中，策略处理及重组单元308按所述调度策略处理所述数据，并对数据进行重组，所述重组是根据应用协议转换规则将与所述接收端应用协议不兼容的数据转换为与所述接收端应用协议兼容的格式。

具体地，在一个实施例中，事先设定下各个应用协议之间的转换规则，其可以通过软件开发工具包(SDK)或应用编程接口(API)的开发来实现。例如，事先设定应用协议A与应用协议B之间的应用协议转换规则，当使用应用协议A的数据发送端发送数据给使用应用协议B的数据接收端。策略处理及重组单元308按照上述应用协议转换规则把数据的应用协议格式转变成与应用协议B兼容的格式，从而使得使用应用协议B的数据接收端可以识别该数据。如前文所述，当出现一个新的应用协议，可以通过对策略处理及重组单元308进行步骤208“定制设计和工程开发”(CDE)从而增加新的转换规则。

在步骤212中，策略处理及重组单元308还根据所确定的调度策略处理待发送数据：

在一些实施例中，策略处理及重组单元308根据已确定的优先级顺序，依次处理待发送的数据。

在另一些实施例中，策略处理及重组单元308按照已确定的聚合策略把需要聚合的数据集中在一起以备封装成数据包，本领域内的技术人员可以理解，对数据聚合的实施可以发生在所述数据被转换成与相应的数据接收端采用的应用协议兼容的格式之前，也可以发生在所述数据被转换成与相应的数据接收端采用的应用协议兼容的格式之后。

在另一些实施例中，策略处理及重组单元308根据已确定的压缩策略把需要压缩的数据按照确定的压缩方式进行压缩，本领域内的技术人员可以理解，对数据压缩的实施可以发生在所述数据被转换成与相应的数据接收端采用的应用协议兼容的格式之前，也可以发生在所述数据被转换成与相应的数据接收端采用的应用协议兼容的格式之后。

在另一些实施例中，策略处理及重组单元308根据已确定的通信频率策略控制数据发送单元312与数据接收端的通信周期，从而完成数据包发送。

在步骤214中，数据封装单元310把数据封装成数据包。

具体地，数据封装单元310把已按调度策略处理和已经经过重组的数据按特定的传输协议封装成数据包，并且置于缓存314中等待发送给数据接收端。

在步骤216中，数据发送单元312根据所述调度策略对数据包进行发送。

具体地，调度策略处理及重组单元308根据已确定的通信频率策略控制网关设备与数据接收端的通信周期，所述通信周期可以使固定的值，也可以是根据待发送的所述封装数据包的数量而确定的动态值，例如，当缓存中待发送给同一数据接收端的数据包的数量超过一个设定值时，向所述数据接收端发送数据包，在一个实施例中，数据发送单元312与数据接收端的固定通信周期设定为5毫秒，设定值为5，当3毫秒的时间内在网关设备的缓存314中出现了6个待发送数据包，则数据发送单元312与所述数据接收端建立通信连接，并向该数据接收端发送数据。

尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本发明，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所上述实施方式。

那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种在泛在网的网关设备中实现数据传输的方法，包括：

从多个数据发送端接收数据；

分析所述接收到的数据从而确定所述数据的相应接收端，确定所述相应接收端所采用的应用协议；

至少根据所述数据和/或所述数据接收端确定调度策略；

按所述调度策略处理所述数据，并根据应用协议转换规则将与所述接收端应用协议不兼容的数据转换为与所述接收端应用协议兼容的格式；

把所述数据封装成数据包并根据所述调度策略进行发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调度策略包括：按预定的优先级规则确定所述数据的处理优先级。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定的优先级规则规定数据量小的数据的优先级高于数据量大的数据的优先级。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定的优先级规则规定先收到的数据的优先级高于后收到的数据的优先级。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调度策略包括：按照预定的聚合规则把所述发送给同一数据接收端的多个数据进行聚合，所述聚合是把发送给同一数据接收端的不同的数据聚集在一起，以便一起封装成数据包发送给数据接收端。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述聚合在所述数据被转换成与数据接收端采用的应用协议兼容的格式之前进行，或者在所述数据被转换成与数据接收端采用的应用协议兼容的格式之后进行。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调度策略包括：按照预定的压缩规则对所述发送给同一接收端的多个具有部分或全部相同内容的数据进行压缩。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述压缩在所述数据被转换成与数据接收端采用的应用协议兼容的格式之前进行，或者在所述数据的被转换成与数据接收端采用的应用协议兼容的格式之后进行。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调度策略包括：按照预定的通信周期向所述数据接收端发送所述封装数据包，其中所述通信周期是固定值，或者是根据待发送的所述封装数据包的数量而确定的动态值。

10.一种在泛在网中实现数据传输的网关设备，包括：

数据接收单元，用于从多个数据发送端接收数据；

数据分析单元，与所述数据接收单元通信耦合，用于分析所述接收到的数据从而确定所述数据的相应接收端，并且确定所述相应接收端所采用的应用协议；

调度策略确定单元，与所述数据分析单元通信耦合，用于至少根据所述数据和/或所述数据接收端确定调度策略；

策略处理及重组单元，与所述调度策略确定单元通信耦合，按所述调度策略处理所述数据，并根据应用协议转换规则将与所述接收端应用协议不兼容的数据转换为与所述接收端应用协议兼容的格式；

数据封装单元，与所述策略处理及重组单元通信耦合，把所述数据封装成数据包；

数据发送单元，与所述数据封装单元和策略处理及重组单元分别通信耦合，根据所述调度策略发送所述数据包。

11.根据权利要求10所述的网关设备，其中，所述策略处理及重组单元包括：优先级单元，其按预定的优先级规则确定所述数据的处理优先级。

12.根据权利要求10所述的网关设备，其中，所述策略处理及重组单元包括：聚合单元，其按照预定的聚合规则把所述发送给同一数据接收端的多个数据进行聚合，所述聚合是把发送给同一数据接收端的不同的数据聚集在一起，以便一起封装成数据包发送给数据接收端。

13.根据权利要求10所述的网关设备，其中，所述策略处理及重组单元包括：压缩单元，其按照预定的压缩规则对所述发送给同一接收端的多个具有部分或全部相同内容的数据进行压缩。

14.根据权利要求10所述的网关设备，其中，所述策略处理及重组单元包括：通信频率单元，其控制所述数据发送单元按照预定的频率周期向所述数据接收端发送所述封装数据包，所述频率周期是固定值，或者是根据待发送的封装数据包的数量而确定的动态值。