发明内容
基于此,有必要针对传统技术中多种感知网络缺乏统一管理和控制的技术问题,提供一种能够实现多种感知网络通信协议的兼容并进行统一管理和控制的物联网网关数据处理方法、装置、存储介质及网关设备。
一方面,本发明实施例提供一种物联网网关数据处理方法,包括:
接收感知网络发送的数据报文,感知网络采用多种通信协议中的任一种发送数据报文;
通过对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,并采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,监听转换进程与感知网络发送数据报文所采用的通信协议对应;以及
将TCP报文回传至云服务器。
在其中一个实施例中,通过对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,包括:
对数据报文进行链路层数据完整性校验;
若数据完整,则将数据报文交付对应的监听转换进程进行解析,以提取数据报文中的数据部分。
在其中一个实施例中,采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,包括:
采用自定义的GCMP协议将数据部分统一封装成JSON格式。
在其中一个实施例中,将TCP报文回传至云服务器,包括:
通过以太网或移动网络回传将TCP报文回传至云服务器。
在其中一个实施例中,移动网络回传包括4G回传。
在其中一个实施例中,多种通信协议类型一一对应多种监听转换进程,多种监听转换进程分别通过独立的TCP端口与云服务器建立连接并采用自定义的GCMP协议与云服务器进行通信。
在其中一个实施例中,感知网络的通信协议包括ZigBee、Lora、蓝牙和WIFI中的一种或多种,与感知网络的通信协议对应的监听转换进程包括zigbee_forward进程、lora_forward进程、bluetooth_forward进程和wifi_forward进程中的一种或多种。
另一方面,本发明实施例还提供一种物联网网关数据处理装置,包括:
数据接收模块,用于接收感知网络发送的数据报文,感知网络采用多种通信协议中的任一种发送数据报文;
数据封装模块,用于通过对应的监听转换进程,对接收到的数据报文进行解析并采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,监听转换进程与感知网络发送数据报文所采用的通信协议对应;
数据回传模块,用于将TCP报文回传至云服务器。
又一方面,本发明实施例提供一种物联网网关设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现根据上述任意实施例中所述的物联网网关数据处理方法的步骤。
再一方面,本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现根据上述任意实施例中所述的物联网网关数据处理方法的步骤。
上述物联网网关数据处理方法、装置、存储介质及网关设备,将采用多种通信协议类型的感知网络发送的多种数据报文通过物联网网关转换成采用统一网络协议的TCP报文,并将TCP报文回传至云服务器,实现了多通信协议统一数据接口、统一管理接口的转换功能,从而使得多种感知网络通信协议能够兼容并使得能够进行统一管理和控制。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请提供的物联网网关数据处理方法,可以应用于如图1所示的应用环境中。请参见图1,感知网络110与物联网网关120通信连接,物联网网关120与云服务器130通信连接。上行数据传输链路方向为:感知网络110、物联网网关120、云服务器130;下行数据传输链路方向为:云服务器130、物联网网关120、感知网络110。
在本申请的实施例中,在上行数据传输链路传输方向上,感知网络110向物联网网关120发送数据报文,物联网网关120的作用是处理数据报文,并将处理后的数据报文发送至云服务器130。
基于图1所示的应用环境,如图2所示,提供了一种物联网网关数据处理方法,以该方法应用于图1中的物联网网关120为例进行说明,包括以下步骤:
步骤S100,接收感知网络发送的数据报文,感知网络采用多种通信协议中的任一种发送数据报文。
物联网层次结构分为三层,自下向上依次是:感知层、网络层、应用层。感知层是物联网的核心,是信息采集的关键部分。感知层位于物联网三层结构中的最底层,其功能为“感知”,即通过传感网络获取环境信息。具体地,感知网络即物联网的感知层,感知网络是指通信网络能够感知现存的网络环境。感知网络的部署往往同时采用多种通信协议,以提高网络使用效率以及提供丰富的源数据。因此,感知网络采用多种通信协议中的任一种将数据报文发送到物联网网关。
步骤S200,通过对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,并采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,监听转换进程与感知网络发送数据报文所采用的通信协议对应。
由于感知网络采用多种通信协议发送数据报文,因此需要通过与感知网络的通信协议类型对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,即通过与感知网络发送该数据报文的通信协议对应的监听转换进程对接收到的该数据报文进行解析。为了对数据进行统一管理和传输,采用自定义的GCMP协议通过与感知网络的通信协议类型对应的监听转换进程将解析后的数据报文封装成TCP报文。因而,感知网络采用多种通信协议发送的数据报文通过对应的监听转换进程解析后,采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文统一封装成TCP报文。GCMP(Gateway to Cloud Message Protocol,网关与云通信管理协议)协议是网关与云服务器进行通信的管理协议。
具体地,物联网网关包括驱动、抽象层和监听转换进程。其中,物联网网关通过与感知网络采用的通信协议对应的驱动来接收感知网络发送的数据报文,抽象层连接驱动和监听转换进程,从对应的驱动提取数据报文,并将数据报文发送至对应的监听转换进程。因此,监听转换进程与感知网络发送该数据报文所采用的通信协议对应。
步骤S300,将TCP报文回传至云服务器。
云服务器是针对网络管理、服务运营设计的综合平台,通过云计算、智能定位、大数据等技术,将各分散的接入点进行云端集中管理,提供包括统一认证、远程设备管理等功能。具体地,将TCP报文回传至云服务器,通过云服务器对数据进行统一认证和管理。
本实施例中,将采用多种通信协议类型的感知网络发送的多种数据报文通过物联网网关转换成采用统一网络协议的TCP报文,并将TCP报文回传至云服务器,实现了多通信协议统一数据接口、统一管理接口的转换功能,从而使得多种感知网络通信协议能够兼容并使得能够进行统一管理和控制。
在一个实施例中,如图3所示,步骤S200中通过对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,包括以下步骤:
步骤S210,对数据报文进行链路层数据完整性校验。
步骤S220,若数据完整,则将数据报文交付对应的监听转换进程进行解析,以提取数据报文中的数据部分。
具体地,为了提高数据处理的准确性,需要对接收到的数据报文进行链路层数据完整性校验。在对数据报文进行链路层数据完整性校验之后,如果数据完整,则将该数据报文交付对应的监听转换进程进行解析,以提取数据报文中的数据部分;如果数据不完整,则丢弃该数据报文。对应的监听转换进程是指与感知网络发送该数据报文所采用的通信协议类型对应的监听转换进程。
在一个实施例中,如图3所示,步骤S200中采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,包括以下步骤:
步骤S230,采用自定义的GCMP协议将数据部分统一封装成JSON格式.
JSON是一种轻量级的数据交换格式。它基于ECMAScript(欧洲计算机协会制定的JS规范)的一个子集,采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得JSON成为理想的数据交换语言,易于人阅读和编写,同时也易于机器解析和生成,还可以有效地提升网络传输效率。具体地,通过监听转换进程采用自定义的GCMP协议将解析后得到的数据部分重新统一封装成JSON格式,以便于后续传输、管理和控制。
在一个实施例中,采用GCMP协议封装的报文格式如下表所示:
其中,UP_DATA报文是网关发给云服务器的数据报文,用于上传感知网络的数据信息。UP_CRON报文是网关发给云服务器的控制报文,用于上传感知网络的参数信息。UP_ACK报文是云服务器发给网关的确认报文,用于确认云服务器收到网关发送的数据报文。DOWN_CRON报文是云服务器发送给网关的控制报文,用于下发给网关或感知网络控制信息,用于控制网关或感知网络的工作参数,例如工作频率或工作功率。DOWN_ACK报文是网关发送给云服务器的确认报文,用于确认网关收到云服务器发送的控制报文。
在一个实施例中,步骤S300,将TCP报文回传至云服务器,包括:通过以太网或移动网络回传将TCP报文回传至云服务器。在一个实施例中,移动网络回传包括4G回传。
在一个实施例中,多种通信协议类型一一对应多种监听转换进程,多种监听转换进程分别通过独立的TCP端口与云服务器建立连接并采用自定义的GCMP协议与云服务器进行通信。
具体地,多种通信协议类型与多种监听转换进程一一对应。感知网络采用多种通信协议发送数据报文,因此存在与多种通信协议对应的多种监听转换进程,该多种监听转换进程分别通过独立的TCP端口与云服务器建立连接。同时,多个监听转换进程采用GCMP自定义协议进行通信。在进行上行数据传输时,多个监听转换进程将转换封装后的数据发送到云服务器。在进行下行数据传输时,当监听转换进程接收到所述云服务器发送的管理数据时,监听转换进程根据管理数据进行相应的协议转换,并将控制数据发送给感知网络,从而使得对多协议通信的数据进行统一的管理和控制。由于每种通信协议的转换采用独立的监听转换进程,因而可以减少不同进程间耦合,从而提升数据处理的稳定性。
在一个实施例中,感知网络的通信协议包括ZigBee、Lora、蓝牙和WIFI中的一种或多种,与感知网络的通信协议对应的监听转换进程包括zigbee_forward进程、lora_forward进程、bluetooth_forward进程和wifi_forward进程中的一种或多种。
具体地,ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率,主要适用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。与ZigBee协议对应的监听转换进程是zigbee_forward进程,将采用ZigBee协议的数据报文中的数据部分转换为JSON格式。Lora是由升特公司(Semtech)发布的一种专用于无线电调制解调的技术,Lora技术,又称为远程无线射频技术(Long Range),它同时融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术,使用高扩频因子将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。Lora采用点对点通信方式,无需网格化网络,可以以低发射功率获得更广的传输范围和传输距离。与Lora协议对应的监听转换进程是lora_forward进程,将采用Lora协议的数据报文中的数据部分转换为JSON格式。与蓝牙协议对应的监听转换进程是bluetooth_forward进程,将采用蓝牙协议的数据报文中的数据部分转换为JSON格式。与WIFI协议对应的监听转换进程是wifi_forward进程,将采用WIFI协议的数据报文中的数据部分转换为JSON格式。
请参见图4A-4D,分别示出了本申请一实施例中ZigBee协议、WIFI协议、蓝牙协议和Lora协议转换逻辑图。
在图4A中,当网关收到ZigBee网络物理层报文(PHY packet)时,ZigBee HAL抽象层从驱动中获取该报文,进行基本的链路层数据完整性校验,若无错误则将报文交付zigbee_forward进程,在该进程中,将ZigBee报文格式进行转换,其中数据部分统一封装成JSON格式。将数据报文最终封装成TCP报文并通过回传网络(Backhaul network)回传至云服务器。
在图4B中,当网关收到WIFI网络物理层报文时,WIFI HAL抽象层从驱动中获取该数据报文,进行基本的链路层数据完整性校验,若无错误则将报文交付wifi_forward进程,在该进程中,将wifi报文格式进行转换,其中数据部分统一封装成JSON格式。将数据报文最终封装成TCP报文并通过回传网络回传至云服务器。
在图4C中,当网关收到蓝牙网络物理层报文时,Bluetooth HAL抽象层从驱动中获取该数据报文,进行基本的链路层数据完整性校验,若无错误则将报文交付bluetooth_forward转换进程,在该进程中,将Bluetooth报文格式进行转换,其中将数据部分统一封装成JSON格式。将数据报文最终封装成TCP报文并通过回传网络回传至云服务器。
在图4D中,当网关收到Lora网络物理层报文时,Lora HAL抽象层从驱动中获取该数据报文,进行基本的链路层数据完整性校验,若无错误则将报文交付lora_forward转换进程,在该进程中,将Lora报文格式进行转换,其中数据部分统一封装成JSON格式。将数据报文最终封装成TCP报文并通过回传网络回传至云服务器。
请参见图5,示出了本申请一实施例中北向接口转换协议栈的示意图。该协议栈分为IP协议层、TCP传输层、GCMP协议层、JSON string数据层。其中IP协议层属于物联网的网络层、TCP传输层属于物联网的传输层,GCMP层和JSON string数据层属于物联网的应用层。监听转换进程对各感知网络数据报文进行转换后,将数据报文统一封装成TCP报文并通过回传网络回传至云服务器,北向接口与云服务器采用自定义的GCMP协议通信。JSON sring数据层中可以封装感知网络发送的数据。
本申请还提供了一种物联网网关数据处理装置,如图6所示,物联网网关数据处理装置1000包括数据接收模块100、数据封装模块200和数据回传模块300,其中;
数据接收模块100,用于接收感知网络发送的数据报文,感知网络采用多种通信协议中的任一种发送数据报文。
数据封装模块200,用于通过对应的监听转换进程,对接收到的数据报文进行解析并采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,监听转换进程与感知网络发送数据报文所采用的通信协议对应。
数据回传模块300,用于将TCP报文回传至云服务器。
在其中一个实施例中,通过对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,包括:
对数据报文进行链路层数据完整性校验;
若数据完整,则将数据报文交付对应的监听转换进程进行解析,以提取数据报文中的数据部分。
在其中一个实施例中,采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,包括:
采用自定义的GCMP协议将数据部分统一封装成JSON格式。
在其中一个实施例中,将TCP报文回传至云服务器,包括:
通过以太网或移动网络回传将TCP报文回传至云服务器。
在其中一个实施例中,移动网络回传包括4G回传。
在其中一个实施例中,多种通信协议类型一一对应多种监听转换进程,多种监听转换进程分别通过独立的TCP端口与云服务器建立连接并采用自定义的GCMP协议与云服务器进行通信。
在其中一个实施例中,感知网络的通信协议包括ZigBee、Lora、蓝牙和WIFI中的一种或多种,与感知网络的通信协议对应的监听转换进程包括zigbee_forward进程、lora_forward进程、bluetooth_forward进程和wifi_forward进程中的一种或多种。
请参见图7,本申请还提供了一种物联网网关设备700,包括存储器710和处理器720,存储器710中存储有计算机程序,该处理器720执行计算机程序时实现以下步骤:
接收感知网络发送的数据报文,感知网络采用多种通信协议中的任一种发送数据报文;
通过对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,并采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,监听转换进程与感知网络发送数据报文所采用的通信协议对应;以及
将TCP报文回传至云服务器。
在其中一个实施例中,通过对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,包括:
对数据报文进行链路层数据完整性校验;
若数据完整,则将数据报文交付对应的监听转换进程进行解析,以提取数据报文中的数据部分。
在其中一个实施例中,采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,包括:
采用自定义的GCMP协议将数据部分统一封装成JSON格式。
在其中一个实施例中,将TCP报文回传至云服务器,包括:
通过以太网或移动网络回传将TCP报文回传至云服务器。
在其中一个实施例中,移动网络回传包括4G回传。
在其中一个实施例中,多种通信协议类型一一对应多种监听转换进程,多种监听转换进程分别通过独立的TCP端口与云服务器建立连接并采用自定义的GCMP协议与云服务器进行通信。
在其中一个实施例中,感知网络的通信协议包括ZigBee、Lora、蓝牙和WIFI中的一种或多种,与感知网络的通信协议对应的监听转换进程包括zigbee_forward进程、lora_forward进程、bluetooth_forward进程和wifi_forward进程中的一种或多种。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
接收感知网络发送的数据报文,感知网络采用多种通信协议中的任一种发送数据报文;
通过对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,并采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,监听转换进程与感知网络发送数据报文所采用的通信协议对应;
将TCP报文回传至云服务器。
在其中一个实施例中,通过对应的监听转换进程对接收到的数据报文进行解析,包括:
对数据报文进行链路层数据完整性校验;
若数据完整,则将数据报文交付对应的监听转换进程进行解析,以提取数据报文中的数据部分。
在其中一个实施例中,采用自定义的GCMP协议将解析后的数据报文封装成TCP报文,包括:
采用自定义的GCMP协议将数据部分统一封装成JSON格式。
在其中一个实施例中,将TCP报文回传至云服务器,包括:
通过以太网或移动网络回传将TCP报文回传至云服务器。
在其中一个实施例中,移动网络回传包括4G回传。
在其中一个实施例中,多种通信协议类型一一对应多种监听转换进程,多种监听转换进程分别通过独立的TCP端口与云服务器建立连接并采用自定义的GCMP协议与云服务器进行通信。
在其中一个实施例中,感知网络的通信协议包括ZigBee、Lora、蓝牙和WIFI中的一种或多种,与感知网络的通信协议对应的监听转换进程包括zigbee_forward进程、lora_forward进程、bluetooth_forward进程和wifi_forward进程中的一种或多种。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。