CN111181747B - 一种网关协同实现方法、装置、IoT网关及存储介质 - Google Patents

一种网关协同实现方法、装置、IoT网关及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种网关协同实现方法、装置、网关及存储介质，本实施例中提供的方案不仅利用目标网关与其协同网关之间协同提升了二者对数据的处理能力，同时，由于目标网关的协同网关由中心网关来选择，各IoT网关之间的协同关系无需网管人员参与配置，这避免了人为配置协同关系带来的僵化问题，当新的IoT网关加入该IoT网络，或者该IoT网络中有网关的协同关系需要变更时，中心网关可以直接完成选择并向目标网关进行配置，提升了网关协同实现方案的灵活性与可扩展性。同时，由于网关协同实现方案中减小了对网管人员的依赖，因此，降低了网关协同对人力的需求，有利于资源的优化配置。

Description

一种网关协同实现方法、装置、IoT网关及存储介质
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种网关协同实现方法、装置、IoT网关及存储介质。
背景技术
随着IoT(Internet of Things，IoT)应用范围的逐渐扩展，IoT应用的形式也呈现出规模化和多样化的特点。一方面，单个IoT网络的地域跨度不断扩大(如智能交通控制网络)。另一方面，为实现不同的功能需求，在同一物理位置可能会同时部署多个IoT网络(如智慧城市系统)。在这些IoT网络中，通常需要同时部署多个IoT网关进行数据采集和处理。但每个IoT网关的计算、存储能力是有限的，因此，为了满足数据处理的需求，在相关技术中，网管人员会为各IoT网关配置协同关系，由互为协同网关的至少两个IoT网关一同对彼此的数据进行管理。但由于协同关系是由网管人员指定配置的，协同关系直接配置于互为协同网关的各网关中，所以，IoT网关之间的协同关系是基本不会发生变化的，这导致协同关系僵化，因此相关技术中这种网关协同实现方案的灵活性和可扩展性都比较差。
发明内容
本发明实施例提供的网关协同实现方法、装置、网关及存储介质，主要解决的技术问题是：提供一种网关协同实现方案，解决相关技术中网关协同方案灵活性和扩展性差的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种网关协同实现装置，包括：
协同网关选择模块，所述协同网关选择模块用于从物联网IoT网络的各网关中为目标网关选择协同网关，并向所述目标网关通知所述协同网关，所述协同网关用于同所述目标网关建立协同并进行协同管理。
本发明实施例还提供一种网关协同实现方法，包括：
从IoT网络的各网关中为目标网关选择协同网关；
向所述目标网关通知所述协同网关，所述协同网关用于同所述目标网关建立协同并进行协同管理。
本发明实施例还提供一种IoT网关，该IoT网关包括上述网关协同实现装置。
本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质存储有网关协同实现程序，所述网关协同实现程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述网关协同实现方法的步骤。
本发明的有益效果是：
本发明实施例提供的网关协同实现方法、装置、网关及存储介质，网关协同实现装置可以部署在网关当中，当该网关作为重点网关的时候，可以从IoT网络的各网关中为目标网关选择协同网关，然后向目标网关通知其协同网关，使得目标网关与对应的协同网关建立协同，并进行协同管理。本实施例中提供的方案不仅利用目标网关与其协同网关之间协同提升了二者对数据的处理能力，同时，由于目标网关的协同网关由中心网关来选择，各IoT网关之间的协同关系无需网管人员参与配置，这避免了人为配置协同关系带来的僵化问题，当新的IoT网关加入该IoT网络，或者该IoT网络中有网关的协同关系需要变更时，中心网关可以直接完成选择并向目标网关进行配置，提升了网关协同实现方案的灵活性与可扩展性。同时，由于网关协同实现方案中减小了对网管人员的依赖，因此，降低了网关协同对人力的需求，有利于资源的优化配置。
本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
图1为本发明实施例一中提供的网关协同实现方法的一种流程图；
图2为本发明实施例一中中心网关为目标网关选择协同网关的一种流程图；
图3为本发明实施例二中提供的IoT网络架构的一种示意图；
图4为本发明实施例二中提供的网关协同实现系统的一种示意图；
图5为本发明实施例二中提供的网关协同实现方法中选择中心网关的一种流程图；
图6为本发明实施例二中提供的网关协同实现方法中建立数据协同关系的一种流程图；
图7为本发明实施例三中提供的网关协同实现装置的第一种结构示意图；
图8为本发明实施例三中提供的网关协同实现装置的第二种结构示意图；
图9为本发明实施例三中提供的网关协同实现装置的第三种结构示意图；
图10为本发明实施例三中提供的网关协同实现装置的第四种结构示意图；图11为本发明实施例四中提供的网关协同实现装置的结构示意图；
图12为本发明实施例五中提供的一种IoT网关的硬件结构示意图；
图13为本发明实施例五中提供的一种IoT网关的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
移动网络架构中，核心网的网元(或网络功能)由控制面和用户面两部分功能组成。在传统的网络架构中，如3G(The 3rd Generation Telecommunication，第三代移动通信技术)或4G(the 4th Generation mobile communication technology，第四代移动通信技术)的网络中，用户面网关往往集中部署，在离用户相对较远的核心层。移动网络为了满足低时延、大带宽场景，在4G网络架构的优化或5G网络新架构的设计中将用户面功能下沉，部署于网络边缘，从而降低传输时延，减轻回传网络的传输压力。
IoT网关是连接传感网络与传统通信网络的纽带。在无线传感网络中，它是不可或缺的核心设备。由于网络末端的IoT设备在计算及存储方面往往资源有限，无法支持传统的TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议)协议栈，只能运行简单的通信协议，因此IoT网关需要执行相关的协议转换功能，以支持来自互联网的访问控制请求。
在一些IoT网络中，通常需要同时部署多个IoT网关进行数据采集和处理。而在采集或预处理一定量的数据后，由于自身计算及存储能力也相对有限，这些网关将周期性地通过IoT网络将数据上报给IoT应用服务器作进一步的处理。为了提高IoT网关的处理能力，满足应用对IoT网关的进一步需求，网关协同实现方案应运而生，但相关技术中网关协同实现方案的灵活性和可扩展性比较差，为了提升网关协同实现方案的灵活性与可扩展性，降低网关协同过程对人力的依赖，本实施例提供一种网关协同实现方法，请参见图1：
S102：中心网关从IoT网络的各网关中为目标网关选择协同网关。
在本实施例中，IoT网络中个网关的协同关系由中心网关配置，也即各网关的协同网关由中心网关选择配置。下面结合图2对中心网关从IoT网络的各网关中为待配置协同网关的目标网关选择协同网关的过程进行介绍：
S202：中心网关获取IoT网络中各网关的部署配置信息。
IoT网关的部署配置信息包括该IoT网关部署的物理位置、网络拓扑关系、所承载的网络业务等几种中的至少一种。可以理解的是，“IoT网络中各网关”中除了包括其他普通网关之外，也包括中心网关自身，因此，中心网关在获取IoT网络中各网关的部署配置信息时，也包括获取自身的部署配置信息。
在本实施例中，一个IoT网关的部署配置信息可以表征该网关的位置信息、拓扑关系、所承载的业务信息等几种中的至少一种，例如IoT网关的部署配置信息可以表征该网关的位置信息，也可以表征该网关的拓扑关系，或者是同时表征该IoT网关的位置信息与拓扑关系。例如，在本实施例的一种示例当中，IoT网关的部署配置信息可以是由中心网关根据该IoT网关的位置信息进行编码得到的编码信息。在本实施例的另外一个示例当中，IoT网关的部署配置信息可以是由中心网关根据该IoT网关的拓扑信息进行编码得到的编码信息。或者，IoT网关的部署配置信息还可以是由中心网关根据该IoT网关的位置信息以及拓扑信息进行编码得到的编码信息。
S204：中心网关根据各候选网关的部署配置信息同目标网关部署配置信息的差异为目标网关选择协同网关。
对于一个需要配置协同网关的目标网关而言，其协同网关由中心网关在除了该目标网关自身以外的其他网关中选择，因此，对于该目标网关而言，其协同网关的候选网关是IoT网络中除了该目标网关以外的其他网关。为了便于介绍，后续过程中将IoT网络中除目标网关以外的网关称为该目标网关的候选网关。中心网关获取到各IoT网关的部署配置信息后，可以将目标网关的部署配置信息与各个候选网关的部署配置信息进行比对，确定目标网关的部署配置信息与候选网关部署配置信息间的差异大小。然后基于各候选网关部署配置信息同目标网关部署配置信息间的差异大小从候选网关中选择出协同网关。
在本实施例的一种示例当中，中心网关可以为目标网关选择一个与该目标网关的部署配置信息差异最大的候选网关作为协同网关。应当明白的是，当某一候选网关与目标网关的部署配置信息差异越大，则说明二者之间的相似性比较小，也即二者在物理位置、拓扑关系和所承载业务三者中至少一种上的相关性也就越小。在这种情况下，二者同时发生故障、离线的可能性就越低，因此若将该候选网关选作该目标网关的协同网关，使二者之间建立协同，就基本不会出现互为协同网关的两个网关同时不在线的情况，有助于提升IoT网络的稳定性。
在前述示例当中，中心网关选择的是与目标网关的部署配置信息差异最大的一个候选网关作为目标网关的协同网关，但实际上，在本实施例的一些示例中，中心网关选择的协同网关也不一定要求是与目标网关部署配置信息差异最大的一个，可以是差异满足一定要求的一个，例如，在本实施例的一种示例当中，中心网关可以计算各候选网关同目标网关部署配置信息间的相似度，然后从计算结果中选择相似度低于预设阈值的一个候选网关作为目标网关的协同网关。
另外，在前述示例当中，一个目标网关只有一个协同网关，但可以理解的是，在本实施例的另一些示例当中，一个目标网关可以拥有不只一个协同网关。而且，在一些IoT网络中，中心网关为各IoT网关所配置的协同网关的数目可以是不同的，例如可以存在一部分的IoT网关拥有两个协同网关，一部分IoT网关拥有两个以上的协同网关，还有部分IoT网关只有一个协同网关。应当明白的是，为一个目标网关配置的协同网关的数目越多，则该目标网关与其各协同网关进行协同数据管理时稳定性越好，但是这种管理对资源的占用率也是随着协同网关的数目成倍增加的，因此，为了平衡资源占用率与协同数据管理的稳定性，在本实施例的一个示例中，中心网关可为IoT网络中各网关配置至少一个，至多两个协同网关。
可以理解的是，由于中心网关在为目标网关选择协同网关的时候，候选网关中包括中心网关，因此，中心网关自己也可以作为某一个或几个IoT网关的协同网关。另外，中心网关自身也可以作为目标网关，中心网关可以为自己选择出至少一个协同网关。
在本实施例中，中心网关可以是由IoT网络中的各IoT网关共同选择出的。所以，在一些示例当中，在中心网关为目标网关选择配置协同网关之前，IoT网络中的各网关还要一同选择出中心网关。在选择出中心网关之前，IoT网络中的任何一个IoT网关都有可能成为中心网关，这些IoT网关都要参与中心网关选举。所以，对于后续会被选择成为中心网关的IoT网关而言，其也会与IoT网络中的其他网关一同进行中心网关选举。
在本实施例的一些示例中，IoT网络中的各IoT网关可以根据性能均值选择中心网关，对于一个IoT网关而言，其性能均值可以根据该网关的至少两种节点状态参数确定，这里所说的节点状态参数包括但不限于存储容量、运算速度、平均带宽以及工作稳定性参数。所以，IoT网关的性能均值可以根据上述几种节点状态参数中的至少两种计算确定。下面介绍一种选择中心网关的流程：
对于IoT网络中的一个IoT网关而言，其可以获取与本网关的第一相邻网关发送的第一选举消息，该第一选举消息中携带有第一相邻网关获取到的性能均值最大的IoT网关的标识信息以及性能均值。当IoT网关获取到第一选举消息后，可以将本网关的性能均值与第一选举消息中携带的性能均值进行比较，然后根据比较结果中均值较大的一个网关的标识信息及性能均值生成第二选举消息，并将该第二选举消息发送给本网关的第二相邻网关。第二相邻网关接收到本网关的第二选举消息时，可以和本网关执行类似的流程，对于本IoT网关的第二相邻网关而言，本IoT网关就相当于其第一相邻网关，而其接收到的第二选举消息实际上也可以视作第一选举消息。依次类推，在经过若干次循环之后，IoT网络中各网关将可以确定出性能均值最大的一个网关，然后将该网关作为该IoT网络的中心网关。在本实施例的一种示例当中，可以基于IoT网络中相距最远的两个IoT网关之间的跳数来设置循环次数，从而保证能够在IoT网络的范围内选举出性能均值最大的一个IoT网关。
可以理解的是，若经过本IoT网关的比较确定本IoT网关的性能均值大于第一选举消息中所携带的性能均值，则第二选举消息中携带的就是本IoT网关的标识信息及性能均值；若第一选举消息中所携带的性能均值大于本IoT网关的性能均值，则第二选举消息中携带的标识信息、性能均值与第一选举消息中所携带的标识信息与性能均值一致。也即，如果IoT网关经过比较发现自身的性能均值并非大于第一选举消息中携带的性能均值，则IoT网关可以将接收到的第一选举消息发送给本网关的第二相邻网关。
S104：中心网关向目标网关通知其协同网关。
中心网关为目标网关选择出协同网关之后，可以向目标网关通知为其选择的协同网关是哪一个，进而使得目标网关可与自己的协同网关建立协同，进行协同管理。例如，中心网关可以将协同网关的信息携带在协同配置信息中发送给目标网关，从而实现向目标网关通知协同网关的效果。在本实施例的一种示例中，中心网关可以将选择出的协同网关的标识信息携带在协同配置信息中发送给目标网关。
在从中心网关处接收到协同配置信息之后，目标网关可以根据协同配置信息确定出中心网关为自己配置的协同网关，然后向协同网关发送协同建立请求，请求与协同网关建立协同。在目标网关的协同网关接收到协同建立请求之后，可以响应目标网关的请求，与该目标网关建立协同，进而在彼此之间实现数据的协同管理。
对于IoT网络中的任意一个IoT网关而言，其在接收到另一IoT网关发送协同建立请求之后，就说明该IoT网关已经被中心网关选择作为协同建立请求方的协同网关。在这种情况下，该IoT网关可以先确定自己是否可以作为对方的协同网关，例如，先确定本网关侧的资源是否满足对端进行协同数据管理的需求，若判断结果为是，则响应对端的协同建立请求，为对端分配用于协同数据管理的协同资源。可以理解的是，本实施例中，协同数据管理是双向的，也即一个IoT网关A是另一IoT网关B的协同网关，则IoT网关B也同样是IoT网关A的协同网关，所以IoT网关A和IoT网关B是互为协同网关的。
在协同网关响应目标网关的协同建立请求后，目标网关与其协同网关之间可以共同进行协同数据管理。在本实施例中，互为协同网关的各IoT网关进行协同数据管理包括进行以下几种中的至少一种数据管理：
(1)向协同网关发送本网关在第一数据备份周期内采集到的数据；
(2)接收协同网关发送的协同网关在第二数据备份周期内采集到的数据并进行存储；
(3)接收本网关的协同网关发送的备份数据删除指示，并根据该备份数据删除指示对本网关存储的协同网关在第三数据备份周期内采集到的数据进行删除；
(4)根据应用服务器发送的备份数据恢复指示上传存储的本网关的协同网关在第四数据备份周期内采集到的数据；
(5)在协同网关离线后，将本网关存储的协同网关侧的数据上传到应用服务器。
下面对协同网关之间进行协同数据管理的过程进行介绍：
上述(1)和(2)涉及协同网关之间进行数据备份管理，其中(1)涉及的本IoT网关向自己协同网关发送自己采集到的数据的过程，可以理解的是，IoT网关向自己的协同网关传输本网关所采集数据的过程通常是周期性进行的，其中第一数据备份周期就是IoT网关向自己的协同网关发送数据的周期。应当明白的是，在一个第一数据备份周期中，IoT网关向自己的协同网关发送的数据是在该周期中产生采集到的数据。上述(2)涉及的是IoT网关接收自己的协同网关发送的数据，并进行备份管理的过程。类似地，协同网关向IoT网关发送数据也通常是周期性进行的，第二数据备份周期就是IoT网关的协同网关向该IoT网关传输数据的周期长度。而协同网关在一个第二数据备份周期中向IoT网关发送的数据也是该协同网关在该第二数据备份周期中采集到的数据。
在本实施例的一些示例当中，目标网关与其协同网关之间可以对彼此采集到的数据进行备份存储，甚至是进行简单处理。例如在本实施例的一种示例当中，第一IoT网关与第二IoT网关之间互为协同网关，则第一IoT网关可以将本网关才第一数据备份周期内采集到的数据发送给第二IoT网关进行存储。同时，第二IoT网关也会将其在第二数据备份周期内采集到的数据发送给第一IoT网关进行备份存储。在本实施例的一些示例当中，第一数据备份周期与第二数据备份周期可以相等，也即第一IoT网关与第二IoT网关按照相同的时间间隔向对方传输本端在最近一个数据备份周期中采集到的数据。例如，假定数据备份周期为1小时，则第一IoT网关按照1小时的周期时长向第二IoT网关传输本网关在最近1小时内采集到的数据，同样地，第二IoT网关也是按照1小时的周期时长向第一IoT网关传输本网关在最近1小时采集到的数据。
下面对上述(3)所涉及的协同数据管理过程进行介绍：
通常，在一个IoT网关周期性向自己的协同网关传输数据，让协同网关对自己采集到的数据进行备份的过程中，其也会将自采集的数据上传到应用服务器。例如，在IoT网关将自己在第三数据备份周期内采集到的数据发送给自己的协同网关之后，其也会将该部分数据上传到应用服务器上。当该IoT网关确定第三数据备份周期内采集到的数据已经成功上传到应用服务器之后，可以向自己的协同网关发送“备份数据删除指示”，该指示用于通知协同网关删除其备份存储的该IoT网关在第三数据备份周期内采集的数据。所以，协同网关接收到来自该IoT网关的备份数据删除指示后，协同网关会根据指示删除本地存储的IoT网关在第三数据备份周期内采集的数据。
下面对上述(4)所涉及的协同数据管理过程进行介绍：
根据前述介绍可知，通常情况下，一个IoT网关不仅会将自己在一个数据备份周期内采集到的数据传输给自己的协同网关，让协同网关对数据进行备份，而且还会将该数据备份周期内采集的数据上传给应用服务器。但在本实施例的一些情况下，可能会存在一些情况，使得一个IoT网关的协同网关接收获取到该IoT网关在某一数据备份周期内采集到的数据，但应用服务器不能获取到该IoT网关在该数据备份周期内采集到的数据。例如，假定一个IoT网关将自己在第四数据备份周期内采集到的数据发送给自己的协同网关后，该IoT网关故障了，或者离线了，与此同时，该IoT网关尚未能成功将第四数据备份周期内采集到的数据上传到应用服务器上，则应用服务器可能需要从该IoT网关的协同网关处获取该IoT网关在第四数据备份周期内采集到的数据。所以，应用服务器可以向其协同网关发送“备份数据恢复指示”，通过该指示让该IoT网关的协同网关对该IoT网关在第四数据备份周期内采集到的数据进行上传。所以，对于IoT网关的协同网关而言，其会根据应用服务器发送的备份数据恢复指示上传存储的本网关的协同网关在第四数据备份周期内采集到的数据。
在本实施例的一些示例中，当某一IoT网关确定自己的某个协同网关离线后，还可以向应用服务器传输本网关侧存储的该协同网关的数据。可以理解的是，当一个IoT网关尚未离线的时候，其通常会周期性地向应用服务器传输其采集到的数据，该数据传输周期可与其向协同网关传输数据的周期相同，也可以不同。所以，当IoT网关离线之后，其协同网关在向应用服务器上传其存储的该IoT网关侧的数据时，可以不必上传全部数据，而只是上传应用服务器指定的数据。例如，假定A、B互为协同网关，当B监测到A离线后，可以向应用服务器上传本网关存储的A的数据，在一些示例中，B可以仅向应用服务器传输应用服务器指定的数据，例如，当B确定A离线后，将本地存储的A侧数据的起止时间发送给应用服务器，由应用服务器从该起止时间中指定时间段，然后B将应用服务器所指定时间段中的数据传输给应用服务器。
在本实施例的一些示例中，IoT网络中的IoT网关只会进行上述三种流程中的部分流程，不过在本实施例更多示例中，IoT网关会同时执行上述三种流程。
除了协同数据管理以外，互为协同网关的两个IoT网关还需要对彼此的协同关系进行管理：在本实施例的一些示例中，至少两个IoT网关之间建立协同之后，这种协同关系也可以应各IoT网关的需求进行拆除，例如，假定B和D两个IoT网关互为协同网关，当B需要解除与D的协同关系时，其可以向中心网关发送协同拆除请求，请求中心网关拆除自己与D之间的协同关系，并在B或D需要的时候，重新为B或D配置新的协同网关。可以理解的是，在B和D拆除彼此之间的协同关系之后，B和D就不会再进行协同数据管理。对于B而言，其可以释放其为D分配的协同资源，而D也可以删除其为B分配的协同资源。所以，关系管理模块704a在进行协同关系的管理时，可以主动拆除与对应协同网关之间的协同关系，或者是在协同网关的请求下，拆除本网关与该协同网关之间的协同关系。
在本实施例中，互为协同网关的两个或多个网关还可以监测自身协同网关的存活状态，并在确定协同网关离线时向中心网关进行报告。
对于某一IoT网关而言，若监测到自己的某一协同网关处于离线状态，则可以向中心网关上报该协同网关已经离线的消息，从而使得中心网关对该协同网关的数据及相应的系统管理进行管理。例如，因为该协同网关的离线，而导致原本与该协同网关建立协同的一个或几个网关没有了协同网关，因此中心网关需要重新为这些没有了协同网关的IoT网关配置协同网关。
本实施例提供的网关协同实现方法，IoT网络中的各网关先自行选举出本IoT网络中的中心网关，然后由中心网关来为IoT网络中的各网关分配协同网关，从而避免了由网管人员配置协同网关所引起的网关协同方案灵活性差，可扩展性差的问题。同时，由于中心网关也是由IoT网络中的网关自行选举确定的，并且选择中心网关时不是基于某一种单一的节点状态参数确定的，而是基于至少两种节点状态参数的性能均值确定的，所以选择出的中心网关综合能力更强，在进行网关协同实现时，更为稳定。
更进一步地，本实施例中，各IoT网关建立协同之前，考虑了进行协同数据管理对资源的需求，更为合理。
实施例二：
随着IoT应用的不断普及，一些对时延敏感的业务开始出现(例如智能工业控制)。MEC(Mobile Edge Computing，移动边缘计算)系统为支持此类IoT业务提供了条件。通过在MEC系统内以软件化的方式部署IoT网关，在保证低时延的条件下，可利用边缘服务器的处理能力对多种不同的IoT协议提供支持，并能提供更多的功能来增强IoT网络的可管理性，从而简化部署，提升业务灵活性。
在本实施例的一种示例中，可以将IoT网关部署在与基站共享统一站址的MEC服务器内，请参见图3：第一IoT网关311部署在第一MEC服务器31中，第二IoT网关321部署在第二MEC服务器32中。物联网设备通过基站300与MEC服务器上的IoT网关通信，IoT网关采集网联网设备的数据。同时两个MEC服务器与核心网33通信连接，通过核心网33连接到因特网34上。这种部署方式可有效降低业务交付的往返时延；并且利用MEC服务器相对强大的处理能力，可额外支持大数据分析等计算密集型功能。
下面提供一种网关协同实现系统，请参见图4：
网关协同实现系统4包括IoT应用服务器400、与该IoT应用服务器400通信连接的多个IoT网关401，在这多个IoT网关401中，包括中心网关401a以及除了中心网关401a以外的普通IoT网关401b。多个普通IoT网关401b均与中心网关401a通信连接，中心网关401a可以对网关协同实现系统4中各IoT网关401的协同关系进行管理：例如，中心网关401a可以为网关协同实现系统4中的某一个IoT网关401选择出协同网关，从而使得该IoT网关401与其协同网关建立协同，对彼此的数据进行备份、处理等。同时因为多个IoT网关401均与IoT应用服务器通信连接，网关协同实现系统4中的各IoT网关401可以将采集到的数据上报到IoT应用服务器400上。
在网关协同实现系统4，中心网关401a实际上也是IoT网关401中选择出来的，在中心网关401a被作为中心网关选举出来之前，网关协同实现系统4中的所有IoT网关401都是一样的。
下面结合图4对网关协同实现方法做进一步阐述，以便本领域技术人员能够更加清楚该协同网关实现方法的优点与细节：
首先，以某一IoT网关为例，结合图5示出的协同网关实现方法中选择中心网关的一种流程图来进行介绍：
S502：IoT网关根据自身的节点状态参数得到自身的性能均值。
这里所说的节点状态参数包括存储容量、运算速度、平均带宽以及工作稳定性参数等。对于任一IoT网关来说，其可按照预设关系计算自身的性能均值，预设关系包括但不限于预设公式，预设公式中包括各个节点状态参数的预设权重系数。或者说，预设关系也可以包括各节点状态参数的预设权重系数。例如，在本实施例的一种示例当中，性能均值＝(a*存储容量+b*运算速度+c*平均带宽+d工作稳定性参数)/(a+b+c+d)，则一个IoT网关爱获取到自身的四种节点状态参数后，就可以根据上述公式计算得到自己的性能均值。
可以理解的是，性能均值不是单一的某种节点状态参数可以表征的，在上述示例当中，性能均值由存储容量、运算速度、平均带宽以及工作稳定性参数四种节点状态参数决定，因此，在依据IoT网关的性能均值选择中心网关时，能综合考虑各IoT网关上述四方面的能力，从而可以保证选择出的中心网关能力更全面、更稳定有效。
S504：IoT网关与自身的某一相邻网关进行性能均值交互。
可以理解的是，对于某一个IoT网关而言，其在与某一相邻网关进行性能均值交互的时候，一开始是将自身的性能均值以及自身的标识信息发送给相邻网关，但在后续过程中，该IoT网关发送给相邻网关的可能就是其他网关的性能均值和标识信息了。事实上，在每一次交互过程中，IoT网关都是将本网关当前已知晓的最大性能均值以及对应的标识信息发送给相邻网关，只不过在一开始的时候，IoT网关所知晓的最大性能均值是自身的性能均值。
S506：IoT网关判断从相邻网关处获取到的性能均值是否大于自身已知晓的最大性能均值。
若判断结果为是，则进入S508，否则，直接进入S510。
S508：更新自身已知晓的最大性能均值并保存对应的标识信息。
可以理解的是，若IoT网关确定自己从相邻网关处获取到的性能均值大于自身已知晓的最大性能均值，则IoT网关需要更新自己已知晓的最大性能均值，例如，假定IoT网关原本知晓的最大的性能均值是标识信息为“5”的IoT网关的，其性能均值为89；而通过某一次交互，IoT网关从相邻网关处获取到的最大性能均值为93，其属于标识信息为“17”的IoT网关。在这种情况下，IoT网关需要将自身已知晓的最大性能均值从89更新为93，同时保存最大性能均值对应的网关的标识信息，也即“17”。
S510：将自身已知晓的最大性能均值以及对应的标识信息发送给所有相邻网关。
可以理解的是，为了让其他IoT网关尽快了解到该IoT网关获知的最大性能均值以及网关标识信息，IoT网关在同自身的某一相邻网关交互了最大性能均值之后，可以将当前自身已知晓的最大性能均值依据对应IoT网关的标识信息发送给自己的所有相邻网关，尤其是当该IoT网关所知晓的最大性能均值发生了更新以后。
在本实施例中，当选择出中心网关之后，中心网关还会在IoT网络中除本网关以外的网关间选择备份中心网关，该备份中心网关用于在进行中心网关切换后接替本网关进行工作。
当需要进行中心网关切换时，原中心网关确定备份中心网关自成为备份中心网关后性能均值的变化值在预设范围内，然后向备份中心网关转移本网关的数据，并向IoT网络中的其他网关通知备份中心网关成为新的中心网关。例如，在中心网关切换时，原中心网关需要确认IoT网络的当前备份中心IoT网关的有效性，即判断当前备份中心IoT网关的加权平均值的变动程度是否在预设的范围内；在确定当前备份中心网关有效时，IoT网络的当前中心IoT网关通过安全通道向当前备份中心IoT网关转移本地相关数据，并在数据转移完成后，向网络中的其它IoT网关发送中心网关切换通知，以指示IoT网络的当前中心IoT网关切换为当前备份中心IoT网关；而在确定当前备份中心IoT网关无效时，重新确定网络的中心IoT网关。
下面结合图6对网关协同实现方法中建立数据协同关系的过程进行介绍：
S602：中心网关基于目标网关与IoT网络中各网关的差异为目标网关选择协同网关。
在前述实施例中，提出了中心网关基于目标网关部署配置信息与IoT网络中各候选网关部署配置信息的相似度来为目标网关选择协同网关的做法。在本实施例中，提供另一种方案：
中心网关为IoT网络中的每个IoT网关配置编码信息，通常编码信息可以基于各IoT网关的部署配置信息确定。在需要为目标网关分配协同网关时，中心网关获取目标网关的编码信息，并基于目标网关的编码信息从IoT网络的多个候选网关中为目标网关选取满足预设要求的协同网关。例如，中心网关获取表示目标网关位置信息的编码信息以及表示IoT网络中多个其它IoT网关的多个位置信息的多个编码信息，并从高位开始对比目标网关的编码信息和多个其它网关的多个编码信息中的各位编码，查找所述多个编码信息中从高位开始与目标网关的编码信息连续不重合编码位数最多的目标编码信息；将与目标编码信息对应的网关作为该目标网关的协同网关。
S604：中心网关向目标网关发送协同配置信息。
中心网关为目标网关确定出协同网关之后，可以向目标网关发送协同配置信息，该协同配置信息可以向目标网关指示协同网关的信息，例如在本实施例的一种示例当中，协同配置信息中包括协同网络的标识信息。
S606：目标网关向协同网关发送协同建立请求。
目标网关接收到中心网关发送的协同配置信息后，向中心网关选择的协同网关发送协同建立请求。
S608：协同网关确定本网关侧的资源满足与目标网关进行协同数据管理的资源需求。
协同网关在接收到来自目标网关的协同建立请求后，可以对目标网关进行认证和鉴权，并且确定本地资源是否满足该目标网关的业务需求，也即本地资源满足与目标网关进行协同数据管理的资源需求。
S610：协同网关与目标网关建立协同并进行协同数据管理。
如果本地资源满足该目标网关的业务需求，则协同网关反馈请求接受响应消息，目标网关接收到反馈消息后，等待协同网关完成协同资源分配；协同网关为目标网关完成协同资源分配后，向目标网关发送协同建立确认消息，从而与目标网关建立协同并进行协同数据管理。
如果本地资源不满足该目标网关的业务需求，则协同网关反馈请求拒绝响应消息；目标网关接收到反馈消息后，向中心网关发送协同网关重选请求，并转到S602。
在进行协同数据管理的时候，目标网关可以根据预设周期T1向协同网关发送数据信息，数据信息包括目标网关从上次向协同网关发送数据信息起至当前时间内所生成的所有数据；协同网关验证备份数据的正确性后，向目标网关发送数据信息接收确认报文。
另一方面，目标网关还会根据预设周期T2将原始数据信息上传到IoT应用服务器；IoT应用服务器验证原始数据的正确性后，向目标网关发送原始数据接收确认报文。
在本实施例中，协同网关和目标网关可以根据对端发送的存活信息来确定对端是否仍处于在线状态。协同网关接收目标网关发送的存活信息，并根据接收到的存活信息监测目标网关的存活状态；协同网关根据存活状态判断目标网关的当前状态为离线时，向中心网关发送用于指示目标网关已经离线的通知消息。中心网关接收到通知消息后，尝试与目标网关进行通信，在尝试通信失败时，确定目标网关的当前状态为离线；中心网关根据目标网关和协同网关的当前拓扑状态调整所辖IoT网关的协同关系，即如果协同网关存在其它存活的协同网关时，则保持所辖网关的协同关系；如果协同网关不存在其它存活的协同网关时，则重新为所辖网关分配协同网关。
在确定目标网关离线之后，协同网关还会向IoT应用服务器发送数据信息恢复请求报文，数据信息恢复请求报文中包含目标网关在协同网关本地存储的起始时间和结束时间。在接收到IoT应用服务器反馈的数据信息恢复接受报文后，协同网关向IoT应用服务器发送在本地保存的数据信息，数据信息恢复接受报文中包含IoT应用服务器希望恢复的目标网关的数据信息的起始时间及结束时间；IoT应用服务器确认接收到的数据信息的正确性后，反馈数据信息确认报文。
另外，在目标网关与协同网关建立协同之后，目标网关和协同网关可以主动请求拆除该协同关系，例如，目标网关可以向协同网关发送连接拆除请求；协同网关通过对目标网关的认证和鉴权后，释放分配给IoT网关的协同资源，并向IoT网关发送连接拆除确认消息。
本实施例提供的网关协同实现方法和系统，不仅能够进一步提高IoT网关的处理能力，满足应用对IoT边缘网关的进一步需求，同时由于目标网关的协同网关由中心网关来选择，各IoT网关之间的协同关系无需网管人员参与配置，这避免了人为配置协同关系带来的僵化问题，提升了网关协同实现方案的灵活性与可扩展性。
实施例三：
本实施例提供一种网关协同实现装置，请结合图7：网关协同实现装置70包括选择模块702，在选择模块702中，进一步包括协同网关选择模块702a。协同网关选择模块702a用于从IoT网络的各网关中为目标网关选择协同网关，并向目标网关通知其协同网关。
可以理解的是，该网关协同实现装置70可以部署在IoT网关中，其中网关选择模块702的功能可以通过IoT网关的处理器和通信装置共同实现，例如，协同网关选择模块702a为目标网关选择协同网关的过程可以由IoT网关的处理器实现，而向目标网关通知其协同网关的过程可以由IoT网关的处理器控制通信装置实现。
在本实施例中，IoT网络中个网关的协同关系由网关协同实现装置70配置，也即各网关的协同网关由网关协同实现装置70选择配置。下面对网关协同实现装置70从IoT网络的各网关中为待配置协同网关的目标网关选择协同网关的过程进行介绍：
首先，网关协同实现装置70的协同网关选择模块702a获取IoT网络中各网关的部署配置信息。IoT网关的部署配置信息包括该IoT网关部署的物理位置、网络拓扑关系、所承载的网络业务等几种中的至少一种。可以理解的是，“IoT网络中各网关”中除了包括其他普通网关之外，也包括网关协同实现装置70自身，因此，协同网关选择模块702a在获取IoT网络中各网关的部署配置信息时，也包括获取网关协同实现装置70的部署配置信息。
然后，协同网关选择模块702a根据各候选网关的部署配置信息同目标网关部署配置信息的差异为目标网关选择协同网关。
对于一个需要配置协同网关的目标网关而言，其协同网关由协同网关选择模块702a在除了该目标网关自身以外的其他网关中选择，因此，对于该目标网关而言，其协同网关的候选网关是IoT网络中除了该目标网关以外的其他网关。为了便于介绍，后续过程中将IoT网络中除目标网关以外的网关称为该目标网关的候选网关。协同网关选择模块702a获取到各IoT网关的部署配置信息后，可以将目标网关的部署配置信息与各个候选网关的部署配置信息进行比对，确定目标网关的部署配置信息与候选网关部署配置信息间的差异大小。然后基于各候选网关部署配置信息同目标网关部署配置信息间的差异大小从候选网关中选择出协同网关。
在本实施例的一种示例当中，协同网关选择模块702a可以为目标网关选择一个与该目标网关的部署配置信息差异最大的候选网关作为协同网关。应当明白的是，当某一候选网关与目标网关的部署配置信息差异越大，则说明二者之间的相似性比较小，也即二者在物理位置、拓扑关系和所承载业务三者中至少一种上的相关性也就越小。在这种情况下，二者同时发生故障、离线的可能性就越低，因此若将该候选网关选作该目标网关的协同网关，使二者之间建立协同，就基本不会出现互为协同网关的两个网关同时不在线的情况，有助于提升IoT网络的稳定性。
在前述示例当中，协同网关选择模块702a选择的是与目标网关的部署配置信息差异最大的一个候选网关作为目标网关的协同网关，但实际上，在本实施例的一些示例中，协同网关选择模块702a选择的协同网关也不一定要求是与目标网关部署配置信息差异最大的一个，可以是差异满足一定要求的一个，例如，在本实施例的一种示例当中，协同网关选择模块702a可以计算各候选网关同目标网关部署配置信息间的相似度，然后从计算结果中选择相似度低于预设阈值的一个候选网关作为目标网关的协同网关。
另外，在前述示例当中，一个目标网关只有一个协同网关，但可以理解的是，在本实施例的另一些示例当中，一个目标网关可以拥有不只一个协同网关。而且，在一些IoT网络中，协同网关选择模块702a为各IoT网关所配置的协同网关的数目可以是不同的，例如可以存在一部分的IoT网关拥有两个协同网关，一部分IoT网关拥有两个以上的协同网关，还有部分IoT网关只有一个协同网关。应当明白的是，为一个目标网关配置的协同网关的数目越多，则该目标网关与其各协同网关进行协同数据管理时稳定性越好，但是这种管理对资源的占用率也是随着协同网关的数目成倍增加的，因此，为了平衡资源占用率与协同数据管理的稳定性，在本实施例的一个示例中，协同网关选择模块702a可为IoT网络中各网关配置至少一个，至多两个协同网关。
可以理解的是，由于协同网关选择模块702a在为目标网关选择协同网关的时候，候选网关中包括网关协同实现装置70，因此，网关协同实现装置70自己也可以作为某一个或几个IoT网关的协同网关。另外，网关协同实现装置70自身也可以作为目标网关，协同网关选择模块702a可以为网关协同实现装置70选择出至少一个协同网关。
在本实施例中，网关协同实现装置70通常是部署在中心网关中的，而中心网关可以是由IoT网络中的各IoT网关共同选择出的。所以，在一些示例当中，如图8所示：选择模块702中还包括中心网关选择模块702b。中心网关选择模块702b用于与IoT网络中的各网关一同选择出中心网关。在选择出中心网关之前，IoT网络中的任何一个IoT网关都有可能成为中心网关，这些IoT网关都要参与中心网关选举。所以，对于后续会被选择成为中心网关的IoT网关而言，其也会与IoT网络中的其他网关一同进行中心网关选举。
在本实施例的一些示例中，中心网关选择模块702b可以根据性能均值选择中心网关，对于一个IoT网关而言，其性能均值可以根据该网关的至少两种节点状态参数确定，这里所说的节点状态参数包括但不限于存储容量、运算速度、平均带宽以及工作稳定性参数。所以，IoT网关的性能均值可以根据上述几种节点状态参数中的至少两种计算确定。下面介绍一种选择中心网关的流程：
对于IoT网络中的一个IoT网关而言，其上部署的中心网关选择模块702b可以与该IoT网关的第一相邻网关交换彼此获知的性能均值最大的网关的标识信息及性能均值，在从第一相邻网关处获取到第一相邻网关获知的性能均值最大的网关后，该IoT网关将从所第一相邻网关处获取的性能均值与本网关已知晓的最大性能均值进行比较，随后，该IoT网关继续与其第二相邻网关交换彼此获知的性能均值最大的网关的标识信息及性能均值，以供第二相邻网关与其他网关继续交互选举出IoT网络中性能均值最大的一个网关作为IoT网络的中心网关。
例如，该IoT网关可以获取与该网关的第一相邻网关发送的第一选举消息，该第一选举消息中携带有第一相邻网关获取到的性能均值最大的IoT网关的标识信息以及性能均值。当中心网关选择模块702b获取到第一选举消息后，可以将本网关的性能均值与第一选举消息中携带的性能均值进行比较，然后根据比较结果中均值较大的一个网关的标识信息及性能均值生成第二选举消息，并将该第二选举消息发送给本网关的第二相邻网关。第二相邻网关接收到本网关的第二选举消息时，可以和本网关类似的流程，对于本IoT网关的第二相邻网关而言，本IoT网关就相当于其第一相邻网关，而其接收到的第二选举消息实际上也可以视作第一选举消息。依次类推，在经过若干次循环之后，IoT网络中各网关将可以确定出性能均值最大的一个网关，然后将该网关作为该IoT网络的中心网关。在本实施例的一种示例当中，可以基于IoT网络中相距最远的两个IoT网关之间的跳数来设置循环次数，从而保证能够在IoT网络的范围内选举出性能均值最大的一个IoT网关。
可以理解的是，若经过中心网关选择模块702b的比较确定本IoT网关的性能均值大于第一选举消息中所携带的性能均值，则第二选举消息中携带的就是本IoT网关的标识信息及性能均值；若第一选举消息中所携带的性能均值大于本IoT网关的性能均值，则第二选举消息中携带的标识信息、性能均值与第一选举消息中所携带的标识信息与性能均值一致。也即，如果中心网关选择模块702b经过比较发现本网关的性能均值并非大于第一选举消息中携带的性能均值，则IoT网关可以将接收到的第一选举消息发送给本网关的第二相邻网关。
在本实施例的一些示例当中，选择模块702中还包括备份网关选择模块，备份网关选择模块用于在本网关被选择作为中心网关后，从IoT网络中除本网关以外的网关间选择备份中心网关，该备份中心网关用于在进行中心网关切换后接替中心网关工作，成为该IoT网络中的新中心网关。
在本实施例一些示例当中，网关协同实现装置70中还可以包括中心网关切换模块，其用于在进行中心网关切换时确定备份中心网关自成为备份中心网关后性能均值的变化值在预设范围内，向备份中心网关转移本网关的数据，并向IoT网络中的其他网关通知备份中心网关成为新的中心网关。
当需要进行中心网关切换时，中心网关切换模块确定备份中心网关自成为备份中心网关后性能均值的变化值在预设范围内，然后向备份中心网关转移本网关的数据，并向IoT网络中的其他网关通知备份中心网关成为新的中心网关。例如，在中心网关切换时，原中心网关上的中心网关切换模块需要确认IoT网络的当前备份中心IoT网关的有效性，即判断当前备份中心IoT网关的加权平均值的变动程度是否在预设的范围内；在确定当前备份中心网关有效时，中心网关切换模块通过安全通道向当前备份中心IoT网关转移本地相关数据，并在数据转移完成后，向网络中的其它IoT网关发送中心网关切换通知，以指示IoT网络的当前中心IoT网关切换为当前备份中心IoT网关；而在确定当前备份中心IoT网关无效时，中心网关选择模块702b将重新确定网络的中心IoT网关。
协同网关选择模块702a为目标网关选择出协同网关之后，可以将协同网关的信息发送给目标网关，从而实现向目标网关通知协同网关的效果。在本实施例的一种示例中，协同网关选择模块702a可以将选择出的协同网关的标识信息携带在协同配置信息中发送给目标网关。
在本实施例的另外一些示例当中，网关协同实现装置70中还可以包括管理模块，请参见图9：管理模块704中包括关系管理模块704a和数据管理模块704b。其中，关系管理模块704a可以与网关协同实现装置70部署所在的IoT网关的协同网关建立协同，并对该协同关系进行管理。而数据管理模块704b可以在于协同网关建立协同之后，与协同网关进行协同数据管理。
在本实施例的一些示例当中，关系管理模块704a在确定协同网关是哪一个后，例如在接收到中心网关发送的协同配置消息之后，可以向协同网关发起协同建立请求，进而与协同网关建立协同。在另一些示例当中，关系管理模块704a可以接收协同网关发起协同建立请求，根据该协同建立请求与协同网关建立协同。
可以理解的是，对于一个IoT网关而言，其在与自己的协同网关建立协同的时候，可以根据情景决定是作为请求方还是响应方。所以，在本实施例的一些示例当中，关系管理模块704a可以同时具备发起协同建立请求的能力和响应协同建立请求的能力。下面假定网关协同实现装置70部署所在的IoT网关为第一网关，该第一网关为请求发起方：
首先，第一网关与第二网关建立协同。在从中心网关处接收到协同配置信息之后，第一网关的关系管理模块704a可以根据协同配置信息确定出中心网关为自己配置的第二网关，然后向第二网关发送协同建立请求，从而请求与第二网关建立协同。在第二网关接收到协同建立请求之后，可以响应第一网关的请求，与该第一网关建立协同，进而在彼此之间实现数据的协同管理。
对于IoT网络中的任意一个IoT网关而言，其在接收到另一IoT网关发送协同建立请求之后，就说明该IoT网关已经被中心网关选择作为协同建立请求方的协同网关。在这种情况下，该IoT网关可以先确定自己是否可以作为对方的协同网关，例如，先确定本网关侧的资源是否满足对端进行协同数据管理的需求，若判断结果为是，则响应对端的协同建立请求，为对端分配用于协同数据管理的协同资源。可以理解的是，本实施例中，协同数据管理是双向的，也即一个IoT网关A是另一IoT网关B的协同网关，则IoT网关B也同样是IoT网关A的协同网关，所以IoT网关A和IoT网关B是互为协同网关的。
在第二网关响应第一网关的协同建立请求后，第一网关与其第二网关就互为协同网关，数据管理模块704b可以与第二网关共同进行协同数据管理，其与第二网关进行协同数据管理包括一些几种中的至少一种：
(1)数据管理模块704b向第二网关发送本网关在第一数据备份周期内采集到的数据；
(2)数据管理模块704b接收第二网关发送的第二网关在第二数据备份周期内采集到的数据并进行存储；
(3)数据管理模块704b接收本网关的协同网关发送的备份数据删除指示，并根据该备份数据删除指示对本网关存储的协同网关在第三数据备份周期内采集到的数据进行删除；
(4)数据管理模块704b根据应用服务器发送的备份数据恢复指示上传存储的本网关的协同网关在第四数据备份周期内采集到的数据；
(5)在第二网关离线后，数据管理模块704b将本网关存储的第二网关侧的数据上传到应用服务器。
下面对第一网关和第二网关之间进行协同数据管理的过程做进一步介绍：
上述(1)和(2)涉及数据管理模块704b和第二网关之间进行数据备份管理，其中(1)涉及的是数据管理模块704b向第二网关发送自己采集到的数据的过程，可以理解的是，数据管理模块704b向第二网关传输本网关所采集数据的过程通常是周期性进行的，其中第一数据备份周期就是数据管理模块704b向第二网关发送数据的周期。应当明白的是，在一个第一数据备份周期中，数据管理模块704b向第二网关发送的数据是在该周期中产生采集到的数据。上述(2)涉及的是数据管理模块704b接收第二网关发送的数据，并进行备份管理的过程。类似地，第二网关向数据管理模块704b发送数据也通常是周期性进行的，第二数据备份周期就是第二网关向该数据管理模块704b传输数据的周期长度。而第二网关在一个第二数据备份周期中向数据管理模块704b发送的数据也是该第二网关在该第二数据备份周期中采集到的数据。
在本实施例的一些示例当中，第一网关与第二网关之间可以对彼此采集到的数据进行备份存储，甚至是进行简单处理。例如在本实施例的一种示例当中，第一IoT网关与第二IoT网关之间互为协同网关，则第一IoT网关可以将本网关才第一数据备份周期内采集到的数据发送给第二IoT网关进行存储。同时，第二IoT网关也会将其在第二数据备份周期内采集到的数据发送给第一IoT网关进行备份存储。在本实施例的一些示例当中，第一数据备份周期与第二数据备份周期可以相等，也即第一IoT网关与第二IoT网关按照相同的时间间隔向对方传输本端在最近一个数据备份周期中采集到的数据。例如，假定数据备份周期为1小时，则第一IoT网关按照1小时的周期时长向第二IoT网关传输本网关在最近1小时内采集到的数据，同样地，第二IoT网关也是按照1小时的周期时长向第一IoT网关传输本网关在最近1小时采集到的数据。
下面对上述(3)所涉及的协同数据管理过程进行介绍：
通常，在一个IoT网关周期性向自己的协同网关传输数据，让协同网关对自己采集到的数据进行备份的过程中，其也会将自采集的数据上传到应用服务器。例如，在IoT网关将自己在第三数据备份周期内采集到的数据发送给自己的协同网关之后，其也会将该部分数据上传到应用服务器上。当该IoT网关确定第三数据备份周期内采集到的数据已经成功上传到应用服务器之后，可以向自己的协同网关发送“备份数据删除指示”，该指示用于通知协同网关删除其备份存储的该IoT网关在第三数据备份周期内采集的数据。所以，协同网关接收到来自该IoT网关的备份数据删除指示后，协同网关的数据管理模块会根据指示删除本地存储的IoT网关在第三数据备份周期内采集的数据。
下面对上述(4)所涉及的协同数据管理过程进行介绍：
根据前述介绍可知，通常情况下，一个IoT网关不仅会将自己在一个数据备份周期内采集到的数据传输给自己的协同网关，让协同网关对数据进行备份，而且还会将该数据备份周期内采集的数据上传给应用服务器。但在本实施例的一些情况下，可能会存在一些情况，使得一个IoT网关的协同网关接收获取到该IoT网关在某一数据备份周期内采集到的数据，但应用服务器不能获取到该IoT网关在该数据备份周期内采集到的数据。例如，假定一个IoT网关将自己在第四数据备份周期内采集到的数据发送给自己的协同网关后，该IoT网关故障了，或者离线了，与此同时，该IoT网关尚未能成功将第四数据备份周期内采集到的数据上传到应用服务器上，则应用服务器可能需要从该IoT网关的协同网关处获取该IoT网关在第四数据备份周期内采集到的数据。所以，应用服务器可以向其协同网关发送“备份数据恢复指示”，通过该指示让该IoT网关的协同网关对该IoT网关在第四数据备份周期内采集到的数据进行上传。所以，对于IoT网关的协同网关而言，其数据管理模块会根据应用服务器发送的备份数据恢复指示上传存储的本网关的协同网关在第四数据备份周期内采集到的数据。
对于某一IoT网关而言，若监测到自己的某一协同网关处于离线状态，则该IoT网关的关系管理模块704a可以向中心网关上报该协同网关已经离线的消息，从而使得中心网关对该协同网关的数据及相应的协同关系进行管理。例如，因为该协同网关的离线，而导致原本与该协同网关建立协同的一个或几个网关没有了协同网关，因此中心网关需要重新为这些没有了协同网关的IoT网关配置协同网关。
在本实施例的一些示例中，当某一IoT网关确定自己的某个协同网关离线后，还可以向应用服务器传输本网关侧存储的该协同网关的数据。可以理解的是，当一个IoT网关尚未离线的时候，其通常会周期性地向应用服务器传输其采集到的数据，该数据传输周期可与其向协同网关传输数据的周期相同，也可以不同。所以，当IoT网关离线之后，其协同网关在向应用服务器上传其存储的该IoT网关侧的数据时，可以不必上传全部数据，而只是上传应用服务器指定的数据。例如，假定A、B互为协同网关，当B监测到A离线后，可以向应用服务器上传本网关存储的A的数据，在一些示例中，B可以仅向应用服务器传输应用服务器指定的数据，例如，当B确定A离线后，将本地存储的A侧数据的起止时间发送给应用服务器，由应用服务器从该起止时间中指定时间段，然后B将应用服务器所指定时间段中的数据传输给应用服务器。
在本实施例的一些示例中，IoT网络中的IoT网关只会进行上述三种流程中的部分流程，不过在本实施例更多示例中，IoT网关会同时执行上述三种流程。
除了协同数据管理以外，还需要管理模块704中的关系管理模块704a对与协同网关间的协同关系进行管理：在本实施例的一些示例中，至少两个IoT网关之间建立协同之后，这种协同关系也可以应各IoT网关的需求进行拆除，例如，假定B和D两个IoT网关互为协同网关，当B需要解除与D的协同关系时，其可以向中心网关发送协同拆除请求，请求中心网关拆除自己与D之间的协同关系，并在B或D需要的时候，重新为B或D配置新的协同网关。可以理解的是，在B和D拆除彼此之间的协同关系之后，B和D就不会再进行协同数据管理。对于B而言，其可以释放其为D分配的协同资源，而D也可以删除其为B分配的协同资源。所以，关系管理模块704a在进行协同关系的管理时，可以主动拆除与对应协同网关之间的协同关系，或者是在协同网关的请求下，拆除本网关与该协同网关之间的协同关系。
在本实施例一些示例当中，请参见图10，网关协同实现装置70中还包括有监测模块706，其用于监测本网关的协同网关的存活状态，并在确定本网关的协同网关离线时向中心网关进行报告。
对于某一IoT网关而言，若其上部署的监测模块706监测到自己的某一协同网关处于离线状态，则可以向中心网关上报该协同网关已经离线的消息，从而使得中心网关对该协同网关的数据及相应的系统管理进行管理。例如，因为该协同网关的离线，而导致原本与该协同网关建立协同的一个或几个网关没有了协同网关，因此中心网关需要重新为这些没有了协同网关的IoT网关配置协同网关。
本实施例提供的网关协同实现装置，IoT网络中的各网关先自行选举出本IoT网络中的中心网关，然后由中心网关来为IoT网络中的各网关分配协同网关，从而避免了由网管人员配置协同网关所引起的网关协同方案灵活性差，可扩展性差的问题。同时，由于中心网关也是由IoT网络中的网关自行选举确定的，并且选择中心网关时不是基于某一种单一的节点状态参数确定的，而是基于至少两种节点状态参数的性能均值确定的，所以选择出的中心网关综合能力更强，在进行网关协同实现时，更为稳定。
实施例四：
本实施例将提供一种网关协同实现装置，该网关协同实现装置可以被部署在IoT网关中。请参见图11，网关协同实现装置110包括：选择模块112，用于实现IoT网关的中心网关选择以及协同网关选择；管理模块114，用于实现IoT网关的协同关系管理以及协同数据管理；监测模块116，用于实现IoT网关的协同网关监测功能。
选择模块112包括：中心网关选择模块1122和协同网关选择模块1121，其中中心网关选择模块1122用于获取自身的加权平均值，并确定IoT网络中具有最大加权平均值的IoT网关为IoT网络的中心网关；协同网关选择模块1121用于为IoT网络中的每个IoT网关配置编码信息，在需要为目标网关分配协同网关时，获取目标网关的编码信息，并基于目标网关的编码信息从IoT网络的多个网关中为目标网关选取满足预设要求的协同网关。
管理模块114包括关系管理模块1141和数据管理模块1142，其中关系管理模块1141用于在确认建立协同之前，其判断本地资源是否满足协同网关的业务需求，并在确定满足业务需求时，为协同网关分配协同资源；在确认拆除协同关系之前，在本地移除协同网关的相关资源；数据管理模块1142用于根据预设第一周期向其协同网关发送数据信息，并根据预设第二周期将原始数据信息上传到应用服务器；在协同网关离线时，向IoT应用服务器发送协同网关的数据信息。
按上述方案，监测模块116用于根据接收到的协同网关的存活信息监测协同网关的存活状态。在存活状态表征其协同网关离线时，监测模块116向中心网关通知其协同网关已经离线，中心网关确定IoT网关的协同网关的离线状态，并根据IoT网关和其协同网关的当前拓扑状态调整所辖IoT网关的协同关系。
本实施例还提供一种网关协同实现方法：在组建IoT网络以及IoT网络拓扑变更时，确定网络的中心IoT网关；中心IoT网关负责为IoT网络中的每个IoT网关配置编码信息，并根据编码信息为IoT网络中的IoT网关分配协同网关。
一方面，在IoT网关与其协同网关建立协同后，可以拆除协同关系。
另一方面，IoT网关根据预设周期向其协同网关发送数据信息以及向应用服务器上传数据信息；IoT网关根据接收到的其协同网关的存活信息监测其协同网关的存活状态。
针对确定中心网关的过程：在组建IoT网络时，网络中的任一IoT网关基于自身的节点参数确定自身的加权平均值，并确定网络中具有最大加权平均值的IoT网关为网络的中心网关；当IoT网络拓扑变更，即当网络中新增IoT网关或存在加权平均值发生变化的IoT网关时，网络的当前中心网关获取IoT网关的加权平均值，在自身的加权平均值小于IoT网关的加权平均值的情况下，将网络的中心网关变更为IoT网关。
中心网关为IoT网关分配协同网关的过程包括：获取IoT网络的多个IoT网关的多个编码信息，并根据多个编码信息和目标网关的编码信息从多个IoT网关中选取满足预设要求的IoT网关为目标网关的协同网关；在IoT网络中新增IoT网关时，获取网络中不存在最优协同网关的IoT网关，并重新为IoT网关分配协同网关。
建立或拆除协同关系的过程包括：与中心网关选取的协同网关建立协同之前，IoT网关需要向协同网关请求建立协同；在确认建立协同之前，协同网关判断本地资源是否满足IoT网关的业务需求，并为IoT网关分配协同资源；进行协同网关重选或者断开连接时，在确认拆除协同关系之前，协同网关在本地移除IoT网关的协同资源。
发送以及上传数据信息的过程包括：IoT网关根据预设第一周期向其协同网关发送数据信息，并根据预设第二周期向应用服务器上传原始数据信息；当IoT网关离线时，其协同网关向应用服务器发送IoT网关的数据信息。
监测协同网关的存活状态的过程包括：IoT网关根据从上次接收到其协同网关的存活信息与本次接收到存活信息所间隔的时间，以及其协同网关上次生成存活信息与本次生成存活信息所间隔的时间监测其协同网关的存活状态。
本实施例提供的网关协同实现方法和装置具有以下优点：通过对IoT网关进行改造，使之能够满足应用对IoT网关的需求，并灵活的应用于各种协同场景。如：在传统的中心网关的选择中，主要目的是为网络中的网关提供中转/中继或者临时存储服务，网关的能量值、功率和带宽等指标为选择中心网关的主要因素，而本发明以节点参数对应的加权平均值作为选择的依据，更为有效；而在协同关系建立的过程中，本实施例考虑了业务对资源的需求，更为合理；此外，为每个网关配置的编码信息亦可以表网关的应用相关信息，例如在办公楼宇监测数据交互场景中，根据网关、消防监测设备以及被控设备之间的关联关系为每个网关配置编码信息，使协同网关的选择更具针对性。
本实施例将协同应用于整个IoT网关系统，并能够针对不同的IoT网络灵活的进行转换，实现了IoT网关的协同，大大提高了IoT网关的处理能力，且可扩展性强，满足不同的应用场景。
实施例五：
本实施例提供一种存储介质，该存储介质中可以存储有一个或多个可供一个或多个处理器读取、编译并执行的计算机程序，在本实施例中，该存储介质可以存储有网关协同实现程序，网关协同实现程序可供一个或多个处理器执行实现前述实施例中介绍的网关协同实现方法的步骤。
本实施例还提供一种IoT网关，如图该IoT网关12包括处理器121、存储器122以及用于连接处理器121与存储器122的通信总线123，其中存储器122可以为前述存储有网关协同实现程序的存储介质，处理器121可以通过读取网关协同实现程序，并进行编译、执行实现前述实施例中介绍的网关协同实现方法：
在该IoT网关12作为中心网关时，处理器121可以从IoT网络的各网关中为目标网关选择协同网关，并向目标网关通知协同网关，协同网关用于同目标网关建立协同并进行协同管理。
在此之前，该处理器121还可以与该IoT网络中其他网关一同在IoT网络中进行中心网关选举。
在本实施例的一些示例当中，该处理器121可以与该IoT网关12的协同网关建立协同，并对协同关系进行管理；同时IoT网关12与协同网关建立协同后，处理器121还可以与协同网关一起进行协同数据管理。
对于IoT网关12实现网关协同实现方法的具体细节，请参见前述实施例的介绍，这里不再赘述。
本实施例中提供一种IoT网关，如图13所示：IoT网关13包括前述实施例中提供的任意一种网关协同实现装置70。
本领域技术人员应当明白的是，本发明各实施例中提供的网关协同实现方法、装置、网关、存储介质，不仅可以应用于当前已有的通信系统，也可以应用于未来任何一个通信系统中。
本申请中，各个实施例中的技术特征，在不冲突的情况下，可以组合在一个实施例中使用。
显然，本领域的技术人员应该明白，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件(可以用计算装置可执行的程序代码来实现)、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM,ROM,EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM，数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种网关协同实现装置，包括选择模块(702)，所述选择模块(702)包括：
协同网关选择模块(702a)，所述协同网关选择模块(702a)用于从物联网IoT网络的各网关中为目标网关选择协同网关，并向所述目标网关通知所述协同网关，所述协同网关用于同所述目标网关建立协同并进行协同管理；
所述协同网关选择模块(702a)用于获取所述IoT网络中各网关的部署配置信息，并根据各候选网关的部署配置信息同所述目标网关部署配置信息的差异，从各所述候选网关中选择部署配置信息与所述目标网关的部署配置信息差异最大的网关作为所述目标网关的协同网关，所述候选网关为所述IoT网络中除所述目标网关以外的其他网关。
2.如权利要求1所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述协同网关选择模块(702a)还包括：
中心网关选择模块(702b)，用于与所述IoT网络中其他网关一同在所述IoT网络中进行中心网关选举。
3.如权利要求2所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述中心网关选择模块(702b)用于与所述IoT网络中的其他网关一同根据所述IoT网络中各网关的性能均值选择中心网关，针对某一网关，其性能均值根据所述网关的至少两种节点状态参数确定。
4.如权利要求3所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述网关的性能均值为：按照预设关系计算的所述网关的至少两种节点状态参数的加权平均值，其中，所述预设关系包括各所述节点状态参数的预设权重系数。
5.如权利要求3所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述中心网关选择模块(702b)用于：
与本网关的第一相邻网关交换彼此获知的性能均值最大的网关的标识信息及性能均值；
将从所述第一相邻网关处获取的性能均值与本网关已知晓的最大性能均值进行比较，根据比较结果中性能均值较大的一个网关的标识信息以及性能均值作为本网关获知的性能均值最大的网关的标识信息及性能均值；
与本网关的第二相邻网关交换彼此获知的性能均值最大的网关的标识信息及性能均值，以供所述第二相邻网关与其他网关继续交互选举出所述IoT网络中性能均值最大的一个网关作为所述IoT网络的中心网关。
6.如权利要求3所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述选择模块(702)还包括：
备份网关选择模块，用于选择性能均值仅小于当前中心网关的网关为备份中心网关，所述备份中心网关用于在进行中心网关切换后接替中心网关进行工作。
7.如权利要求6所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述网关协同实现装置还包括：
中心网关切换模块，用于在进行中心网关切换时确定所述备份中心网关自成为备份中心网关后性能均值的变化值在预设范围内，向所述备份中心网关转移本网关的数据，并向所述IoT网络中的其他网关通知所述备份中心网关成为新的中心网关。
8.如权利要求1-7任一项所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述网关协同实现装置还包括管理模块(704)，所述管理模块(704)包括：
关系管理模块(704a)，用于与本网关的协同网关建立协同关系，并对所述协同关系进行管理；
数据管理模块(704b)，用于与本网关的协同网关进行协同数据管理。
9.如权利要求8所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述关系管理模块(704a)用于在确定本网关的资源满足本网关的协同网关进行协同的业务需求后与本网关的协同网关建立协同关系。
10.如权利要求9所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述关系管理模块(704a)还用于与本网关协同网关拆除协同关系，并删除本网关为本网关的协同网关分配的协同资源。
11.如权利要求8所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述数据管理模块(704b)用于实现以下几种数据管理中的至少一种：
向本网关的协同网关发送本网关在第一数据备份周期内采集到的数据；
接收本网关的协同网关发送的其在第二数据备份周期内采集到的数据并进行存储；
接收本网关的协同网关发送的备份数据删除指示，并根据所述备份数据删除指示删除本网关存储的本网关的协同网关在第三数据备份周期内采集到的数据；
根据应用服务器发送的备份数据恢复指示上传本网关存储的本网关的协同网关在第四数据备份周期内采集到的数据；
在本网关的协同网关离线后，将本网关存储的本网关的协同网关的数据上传到应用服务器。
12.如权利要求1-7任一项所述的网关协同实现装置，其特征在于，所述网关协同实现装置还包括：
监测模块(706)，用于监测本网关的协同网关的存活状态，并在确定本网关的协同网关离线时向中心网关进行报告。
13.一种网关协同实现方法，包括：
从IoT网络的各网关中为目标网关选择协同网关；
向所述目标网关通知所述协同网关，所述协同网关用于同所述目标网关建立协同并进行协同管理；
所述从IoT网络的各网关中为目标网关选择协同网关，包括：
获取所述IoT网络中各网关的部署配置信息，并根据各候选网关的部署配置信息同所述目标网关部署配置信息的差异，从各所述候选网关中选择部署配置信息与所述目标网关的部署配置信息差异最大的网关作为所述目标网关的协同网关，所述候选网关为所述IoT网络中除所述目标网关以外的其他网关。
14.如权利要求13所述的网关协同实现方法，其特征在于，所述网关协同实现方法还包括：
与所述IoT网络中的其他网关一同在所述IoT网络中进行中心网关选举。
15.一种IoT网关，所述IoT网关包括如权利要求1-12任一项所述的网关协同实现装置(70)。
16.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有网关协同实现程序，所述网关协同实现程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求13或14所述的网关协同实现方法的步骤。
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