CN106656779B - 一种汇聚网关及其接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汇聚网关及其接入方法，汇聚网关包括数据汇聚路由和管理支撑系统，所述数据汇聚路由包括：网络接口，用于提供对外业务接口；网关注册管理模块，负责注册过程中，接收采集网关的注册请求并向上层数据中心注册；数据路由/分发管理模块，负责数据上传与指令的下达过程中，接收数据并转发到正确的目的地；资源管理模块，负责双向路由信息的维护；所述管理支撑系统，用于对设备进行配置管理。本发明的汇聚网关及其接入方法，对ISO18880标准中规定的网关进行了扩展，使ISO18880网关可以适应复杂的应用环境，并且通过改变分发路由策略，可以更精细化地控制物联网数据的传输，丰富了物联网领域的数据传输方式，使上层的应用系统可以更加灵活地部署。

Description

一种汇聚网关及其接入方法

技术领域

本发明涉及一种网关，具体地说，是涉及一种基于ISO18880标准的汇聚网关及其接入方法。

背景技术

ISO18880是物联网领域的一个国际标准， 2015年发布，是一个将信息通信技术和能源节约结合的标准。该标准立足于物联网感知层与网络层数据传输所必需的关键点，通过感知层传感节点的多协议信息标准化处理，推动物联网网络层信息的标准化应用，规范网络层及应用层数据接口形式，进而可以形成物联网数据汇聚核心，能够使用准确的远程控制和操作，为社区管理员，公共服务提供者，个人用户等提供协作管理解决方案，以更有效地控制社区和建筑群内设施，如传感器，监测监控，暖通空调（暖气，通风和空调），照明系统，消防系统等，可以广泛使用在智能楼宇，公共社区，现代运输系统，数字化家庭等领域。

ISO18880标准中规定了传感器数据采集功能采用网关来完成，并未涉及网关的详细功能和实现方式，在标准中，“网关”是一种概念化的数据采集/控制器。实际的物联网数据采集应用中，场景比较复杂，目前还没有针对ISO18880标准设计的汇聚网关，能够实现采集网关的注册管理、数据路由/分发管理、数据上传与指令的下达、路由信息维护等功能，基于此，本发明提出了一种汇聚网关，可以解决上述问题。

发明内容

本发明为了解决目前没有针对ISO18880标准设计的汇聚网关，以更精细化地控制物联网数据的传输的技术问题，本发明提出了一种汇聚网关及其接入方法，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种汇聚网关，包括数据汇聚路由和管理支撑系统，所述数据汇聚路由包括：

网络接口，用于提供对外业务接口；

网关注册管理模块，负责注册过程中，接收采集网关的注册请求并向上层数据中心注册；

数据路由/分发管理模块，负责数据上传与指令的下达过程中，接收数据并转发到正确的目的地；

资源管理模块，负责双向路由信息的维护；

管理支撑系统，用于对设备进行配置管理。

进一步的，所述网络接口至少包括一个南向网口和一个北向网口，所述南向网口用于连接ISO18880数据采集网关，所述北向网口用于连接网络内的上层数据中心。

进一步的，所述资源管理模块维护三个数据链表：采集网关信息表、上层数据中心信息表和采集数据点与上层数据中心关联表，所述采集网关信息表用于维护已经注册的采集网关信息，所述上层数据中心信息表用于维护各上层数据中心的信息，所述采集数据点与上层数据中心关联表用于维护所述采集数据点与所述上层数据中心的对应关系。

进一步的，所述数据汇聚路由还包括本地数据存储模块，用于将采集点经采集网关发送的采集数据与上层数据中心下发的指令进行本地存储。

进一步的，所述管理支撑系统对设备进行配置管理，包括设备的用户配置、权限配置以及相应的管理门户，所述管理门户采用web页面的方式与用户进行交互。

进一步的，所述汇聚网关还包括安全模块，在需要加密传输数据时，用于在汇聚网关与上层平台之间建立安全传输通道。

进一步的，所述汇聚网关的处理器为嵌入式低功耗设备。

基于上述的汇聚网关，本发明同时提出了一种汇聚网关接入方法，包括以下步骤：

采集网关注册步骤：

（11）、采集网关通过网络接口向数据汇聚网关发送注册请求；

（12）、网关注册管理模块接收注册请求并向上层数据中心注册，所述上层数据中心配置有注册规则，根据所述注册规则决定是否接受所述采集网关的注册；

（13）、对于被接受注册的采集网关，根据路由规则分配所对应的上层数据中心；

网关信息交换步骤：

来自于采集网关的数据到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查表得到与该数据对应的上层数据中心，并转发；或者，

来自于上层数据中心的指令到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查表得到该指令所对应的采集网关，进而将该指令发送到所对应的采集网关。

进一步的，步骤（12）中，管理支撑系统为汇聚网关配置路由规则；

资源管理模块维护三个数据链表：采集网关信息表、上层数据中心信息表和采集数据点与上层数据中心关联表，步骤（13）中，被接受注册的采集网关，其网关标识及其网络信息存储于配置信息表中。

进一步的，所述采集数据点与上层数据中心关联表用于维护所述采集数据点与所述上层数据中心的对应关系，网关信息交换步骤中，

来自于采集网关的数据到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查找所述采集数据点与上层数据中心关联表得到与该数据对应的上层数据中心，并转发；或者，

来自于上层数据中心的指令到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查找所述采集数据点与上层数据中心关联表得到该指令所对应的采集网关，进而将该指令发送到所对应的采集网关。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的汇聚网关及其接入方法，对ISO18880规定的标准网关进行了扩展，使ISO18880网关可以适应复杂的应用环境，并且通过改变分发路由策略，可以更精细化地控制物联网数据的传输，丰富了物联网领域的数据传输方式，使上层的应用系统可以更加灵活地部署。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提出的汇聚网关的一种实施例原理方框图；

图2是本发明所提出的汇聚网关的一种实施例中资源管理模块维护三个数据链表示意图；

图3是本发明所提出的汇聚网关接入方法的一种实施例流程图；

图4是本发明所提出的汇聚网关接入方法的一种实施例中网关信息交换流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提出了一种汇聚网关，如图1所示，包括数据汇聚路由和管理支撑系统，其中，数据汇聚路由包括：

网络接口，用于提供对外业务接口；

网关注册管理模块，负责注册过程中，接收采集网关的注册请求并向上层数据中心注册；

数据路由/分发管理模块，负责数据上传与指令的下达过程中，接收数据并转发到正确的目的地；

资源管理模块，负责双向路由信息的维护；

所述管理支撑系统，用于对设备进行配置管理。

本汇聚网关处于物联网数据采集层次中网络层与应用层的边界，与通常的数据采集网关相比，其主要功能是“上传下达”，一般不直接连接传感器，进行协议转换，它首先完成各类网关应用的接入服务，包括应用的接入开通、应用的权限设置、应用的接入认证等，还需要完成与若干上层平台的对接，在配置的作用下，将数据路由到合适的上层数据中心，反过来，如果有上层数据中心的下传指令，也可以路由到对应的采集网关，该种路由方式是双向的。本汇聚网关相当于对ISO18880规定的标准网关进行了扩展，使ISO18880数据网关可以适应复杂的应用环境，并且通过改变分发路由策略，可以更精细化地控制物联网数据的传输，丰富了物联网领域的数据传输方式，使上层的应用系统可以更加灵活地部署。

本汇聚网关所有的对外操作均符合ISO18880通信协议标准，为适应不同的网络情况，网络接口至少包括一个南向网口和一个北向网口，南向网口用于连接ISO18880数据采集网关或智能传感器，北向网口用于连接网络内的上层数据中心。数据汇聚路由完成数据的采集汇聚，资源注册管理、路由配置管理以及数据分发等功能，是设备的核心模块，南向网口主要负责接入大量的ISO18880采集网关；北向网口主要负责维护若干上层数据中心的连接。多个网口的设计，可以将汇聚网关部署于多个网络的边界，实现安全隔离，但又能使数据路由到不同的网络。

每个网络接口的功能通过配置得到，即若干南向网口与若干个子网内的采集网关相连接，此时网络接口提供18880 server功能; 若干北向网口与若干网络内的数据中心连接，此时网络接口提供18880 client功能。

业务的处理分两个过程，即注册过程和信息交换过程。注册过程通过registration接口完成，信息交换过程通过write/query接口完成。如图2所示，资源管理模块维护三个数据链表：采集网关信息表、上层数据中心信息表和采集数据点与上层数据中心关联表，所述采集网关信息表用于维护已经注册的采集网关信息，所述上层数据中心信息表用于维护各上层数据中心的信息，所述采集数据点与上层数据中心关联表用于维护所述采集数据点与所述上层数据中心的对应关系。

数据汇聚路由还包括本地数据存储模块，用于将采集点经采集网关发送的采集数据与上层数据中心下发的指令进行本地存储。通过将数据保存到本地存储中，当某一网络临时中断时，作数据的暂存和以后需要查询数据时使用。

管理支撑系统对设备进行配置管理，包括设备的用户配置、权限配置以及相应的管理门户，所述管理门户采用web页面的方式与用户进行交互。管理支撑系统用于实现辅助性的功能，从实现上，是一个标准的http server，可配置为支持本地或远程访问，对设备参数进行配置。

如图1所示，汇聚网关还包括安全模块，在需要加密传输数据时，用于在汇聚网关与上层平台之间建立安全传输通道。大部分应用场景中，汇聚网关与采集网关处于同一个网络（内网），因此它们之间的通讯可采用简单加密方式或不采用加密方式，汇聚网关与数据中心之间的通讯一般在互联网中进行，它们之间先建立安全通道，然后信息的交换在此安全通道中进行。这样，只有汇聚网关和上层平台之间采用复杂的安全传输方式，使整个系统的安全实施维护成本大为降低。

汇聚网关的处理器为嵌入式低功耗设备，如ARM系列CPU，能够适应工业环境应用的模块化主板。通过嵌入式系统，使ISO18880网关可以适应复杂的工业环境。

实施例二

基于实施例一中的汇聚网关，本实施例提出了一种汇聚网关接入方法，如图3所示，包括以下步骤：

采集网关注册步骤：

S11、采集网关通过网络接口向数据汇聚网关发送注册请求；

网络接口至少包括一个南向网口和一个北向网口，南向网口用于连接ISO18880数据采集网关，北向网口用于连接网络内的上层数据中心。即实现ISO18880规定的接口，包括registration(注册)，query(查询)和write(写入)。由于汇聚网关与多个网络相连，因此它有多套网络接口，每个网络接口的功能通过配置得到，即南向网口与若干个子网内的采集网关相连接，此时网络接口提供18880 server功能;北向网口与若干网络内的数据中心连接，此时网络接口提供18880 client功能。注册过程通过registration接口完成，信息交换过程通过write/query接口完成。

S12、网关注册管理模块接收注册请求并向上层数据中心注册，上层数据中心配置有注册规则，根据所述注册规则决定是否接受所述采集网关的注册；

S13、对于被接受注册的采集网关，根据路由规则分配所对应的上层数据中心；

如图4所示，网关信息交换步骤：

来自于采集网关的数据到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查表得到与该数据对应的上层数据中心，并转发；或者，

来自于上层数据中心的指令到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查表得到该指令所对应的采集网关，进而将该指令发送到所对应的采集网关。

步骤S12中，管理支撑系统为汇聚网关配置路由规则；

资源管理模块维护三个数据链表：采集网关信息表、上层数据中心信息表和采集数据点与上层数据中心关联表，步骤S13中，被接受注册的采集网关，其网关标识及其网络信息存储于配置信息表中。

采集数据点与上层数据中心关联表用于维护所述采集数据点与所述上层数据中心的对应关系，网关信息交换步骤中，

来自于采集网关的数据到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查找所述采集数据点与上层数据中心关联表得到与该数据对应的上层数据中心，并转发；或者，

来自于上层数据中心的指令到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查找所述采集数据点与上层数据中心关联表得到该指令所对应的采集网关，进而将该指令发送到所对应的采集网关。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种汇聚网关，其特征在于，包括数据汇聚路由和管理支撑系统，所述数据汇聚路由包括：

网络接口，用于提供对外业务接口；

网关注册管理模块，负责注册过程中，接收采集网关的注册请求并向上层数据中心注册；

数据路由/分发管理模块，负责数据上传与指令的下达过程中，接收数据并转发到正确的目的地；

资源管理模块，负责双向路由信息的维护；

所述管理支撑系统，用于对设备进行配置管理，所述网络接口至少包括一个南向网口和一个北向网口，所述南向网口用于连接ISO18880数据采集网关，所述北向网口用于连接网络内的上层数据中心。

2.根据权利要求1所述的汇聚网关，其特征在于，所述资源管理模块维护三个数据链表：采集网关信息表、上层数据中心信息表和采集数据点与上层数据中心关联表，所述采集网关信息表用于维护已经注册的采集网关信息，所述上层数据中心信息表用于维护各上层数据中心的信息，所述采集数据点与上层数据中心关联表用于维护所述采集数据点与所述上层数据中心的对应关系。

3.根据权利要求1或2所述的汇聚网关，其特征在于，所述数据汇聚路由还包括本地数据存储模块，用于将采集点经采集网关发送的采集数据与上层数据中心下发的指令进行本地存储。

4.根据权利要求1或2所述的汇聚网关，其特征在于，所述管理支撑系统对设备进行配置管理，包括设备的用户配置、权限配置以及相应的管理门户，所述管理门户采用web页面的方式与用户进行交互。

5.根据权利要求1或2所述的汇聚网关，其特征在于，所述汇聚网关还包括安全模块，在需要加密传输数据时，用于在汇聚网关与上层平台之间建立安全传输通道。

6.根据权利要求1或2所述的汇聚网关，其特征在于，所述汇聚网关的处理器为嵌入式低功耗设备。

7.一种汇聚网关接入方法，其特征在于，其包括权利要求1-6任一项所述的汇聚网关，包括以下步骤：

采集网关注册步骤：

（11）、采集网关通过网络接口向数据汇聚网关发送注册请求；

（12）、网关注册管理模块接收注册请求并向上层数据中心注册，所述上层数据中心配置有注册规则，根据所述注册规则决定是否接受所述采集网关的注册；

（13）、对于被接受注册的采集网关，根据路由规则分配所对应的上层数据中心；

网关信息交换步骤：

来自于采集网关的数据到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查表得到与该数据对应的上层数据中心，并转发；或者，

来自于上层数据中心的指令到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查表得到该指令所对应的采集网关，进而将该指令发送到所对应的采集网关。

8.根据权利要求7所述的汇聚网关接入方法，其特征在于，步骤（12）中，管理支撑系统为汇聚网关配置路由规则；

资源管理模块维护三个数据链表：采集网关信息表、上层数据中心信息表和采集数据点与上层数据中心关联表，步骤（13）中，被接受注册的采集网关，其网关标识及其网络信息存储于配置信息表中。

9.根据权利要求8所述的汇聚网关接入方法，其特征在于，所述采集数据点与上层数据中心关联表用于维护所述采集数据点与所述上层数据中心的对应关系，网关信息交换步骤中，

来自于采集网关的数据到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查找所述采集数据点与上层数据中心关联表得到与该数据对应的上层数据中心，并转发；或者，

来自于上层数据中心的指令到达汇聚网关，数据路由/分发管理模块查找所述采集数据点与上层数据中心关联表得到该指令所对应的采集网关，进而将该指令发送到所对应的采集网关。