CN111417112B - 一种分布式ota网关组网及终端接入方法及ota升级系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种OTA升级系统中终端与OTA网关的组网方法，其特征在于，各个OTA网关执行自适应组网策略建立各自OTA升级网络，OTA网关在启动升级网络后，广播网关信标，终端通过搜索网关信标加入OTA升级网络，与OTA网关通信请求下发升级包，OTA网关加入主动监听退避策略控制升级包下发过程。通过部署多个网关，提高终端的接入量，同时通过网关的自适应组网策略和主动监听退避策略来选择最优的通信信道，部署方便，有效降低网络间终端相互干扰，提高信道利用率，从而提升OTA升级速度。

Description

一种分布式OTA网关组网及终端接入方法及OTA升级系统
技术领域
本发明涉及本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种分布式OTA网关组网及终端接入方法及OTA升级系统。
背景技术
IOT(Internet of Things，物联网)是当前行业应用热点，同时也是设备互联互通的技术发展方向。由于电子设备快速更替迭代，市场瞬息万变，所以要求设备的快速开发，快速更新替换新功能。为了解决设备出厂后还能对设备软件的系统更新、功能迭代和漏洞修复，发展出了OTA(Over-theAir Technology空中下载)相关技术
OTA全称over the air，也称为在线升级。OTA升级是通过在应用系统中，将设备最新的固件从服务器下载备份到外部Flash，再由Bootloader更新固件，完成固件更新替换，系统升级的过程。随着固件功能越来越多，固件大小也越来越大，通常需要优化OTA升级过程，提高升级速度。当前最主要的实现快速升级的方法是降低传输固件包的大小，通过增量包的升级或者固件压缩的形式，实现快速的OTA升级。增量包升级方式减少了固件实际的传输大小，提高了升级速度，但是于设备而言，也是一对一连接到服务器进行升级，数量越多，其系统传输负担越大，整个系统升级时间越长。
增量或者压缩固件包OTA升级需要设备一对一的连接网关或服务器，请求数据后，进行一对一升级，对于Zigbee、蓝牙等低速通信设备而言，其耗时较长。集中式管理的大量设备场景下，需要各设备接入OTA网关，通常而言网关接入数量限制了一次批量升级的终端个数。同时信道资源有限，终端越多，干扰越多，升级成功率越低，耗时越长。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明提供了一种分布式OTA网关与终端的组网方法，通过网关间自适应组网策略及终端接入策略，提高终端接入网关数量，从而提高终端批量OTA升级效率。
本发明采用的技术方案如下：
一种分布式OTA网关组网及终端接入方法，应用于多个OTA网关与多个终端群之间，包括：
各OTA网关执行自适应组网策略建立各自的OTA升级网络；
OTA网关启动升级网络，广播网关信标，终端通过搜索所述网关信标加入所述OTA升级网络，与OTA网关通信请求下发升级包；
OTA网关执行主动监听退避策略控制升级包下发及组网过程。
进一步的，所述执行自适应组网策略建立各自OTA升级网络，包括：
网关在启动时，搜索每个无线信道中是否存在其他网关信标；
若不存在则将该无线信道标记为空闲信道；若存在则提取所述网关信标中的升级信道参数，将该无线信道标记为已使用；
所有无线信道搜索完毕后，任选一个空闲信道作为升级信道，启动OTA升级网络，并广播该网关的网关信标。
进一步的，所述网关信标包括：网关ID、OTA固件信息、升级信道参数、终端负载信息；所述终端通过搜索网关信标加入OTA升级网络，包括：终端搜索到所述网关信标后，与网关信标中的OTA固件信息进行匹配，根据匹配成功后的网关信标中的终端负载信息，选择负载小的网关，加入网关网络，然后切换到对应的升级信道进行OTA升级。
进一步的，所述主动监听退避策略包括：
网关采用广播通信方式下发所述升级包；
网关接收到其他网关广播的升级包后，将所在信道标记为已使用，同时重新执行自适应组网策略建立新的OTA升级网络，接入该网关的终端重新加入所述新的OTA升级网络，进行通信。
本发明还提供了一种OTA升级系统，包括OTA升级服务器、多个网关以及多个终端群，所述OTA升级服务器通过以太网与各个网关通信，下发OTA固件至个网关；所述OTA网关执行上述的分布式OTA网关组网及终端接入方法与终端群建立通信，下发OTA固件至终端。
进一步的，所述OTA网关包括多个无线通信模块、主控模块、以及以太网通信模块，所述主控模块分别与以太网通信模块和无线通信模块连接；所述无线通信模块用于与终端建立无线通信；所述以太网通信模块用于与升级服务器通信，所述主控模块用于控制网关网关信标的广播及升级包的下发。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明通过部署多个网关，提高终端的接入量，同时通过网关的自适应组网策略和主动监听退避策略来选择最优的通信信道，部署方便，有效降低网络间终端相互干扰，提高信道利用率，从而提升OTA升级速度。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的的分布式OTA网关组网及终端接入方法的流程图。
图2为本发明一实施例提供的自适应组网策略流程图。
图3为不同OTA升级网络存在使用相同信道的示意图。
图4为加入主动监听退避策略后升级信道的示意图。
图5为本发明一实施例提供的OTA升级系统架构图。
图6为本发明一实施例提供的OTA升级系统中网关结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明实施例提供一种分布式OTA网关组网及终端接入方法，各个OTA网关执行自适应组网策略建立各自OTA升级网络，OTA网关在启动升级网络后，广播网络信标网关信标，终端通过搜索网络信标网关信标加入OTA升级网络，与OTA网关通信请求下发升级包，OTA网关加入主动监听退避策略控制升级包下发及组网过程，解决升级包下发过程中存在的无线信道冲突。
如图2所示，所述执行自适应组网策略建立各自OTA升级网络包括：网关启动时执行自适应组网策略：在规定无线信道搜网发现周围的其他网关信标，若搜索到信标，则提取该信标中的升级信道参数，将该无线信道标记为已使用；若未搜索到网关，则标记该信道为空闲信道。所有无线信道搜索完毕后，在所有标记为空闲的信道中，任选一个空闲信道作为升级信道，建立OTA升级网络，启动后，广播该网关的网关信标，所述网关信标包括：网关ID、OTA固件信息、升级信道参数、终端负载信息；其他网关及终端可以通过搜网发现该网关信标内容。
在一个实施例中所述无线信道可以为Zigbee信道。
在所有网关各自的OTA升级网络都建立完成后，各个终端执行接入网关流程具体如下：
终端搜索到网关信标后，与网关信标中的OTA固件信息进行匹配，根据匹配成功后的网关信标中的终端负载信息，选择负载小的网关，加入网关网络，然后切换到对应的升级信道进行OTA升级。
如图3所示，在建立升级网络过程中，网关在搜网时会出现搜索不到其他网关的信标的情况，从而建立起和其他网关信道相同的网络。搜索不到其他网关信标情况如下：
1)搜网时，其他网关通过CSMA-CA策略统一回复搜网请求，导致无线信号冲突，信标发送失败。
2)搜网时，其他网关也正执行在搜网过程，导致相互无法发现。
3)搜网时，其他网络正在与终端进行通信，导致无法接收搜网请求，回复信标失败。
4)搜网时，搜网异常。
当网络建立完成后，由于存在多个使用相同的信道的网络，网关与各自网络中终端通信时会存在网络间无线信号相互干扰，影响OTA升级包传输的成功率及稳定性，从而降低系统升级速度。
针对上述问题，在本发明中网关在升级包下发过程中加入主动监听退避策略，所述主动监听退避策略，具体如下：
(1)网关在升级包下发过程中采用广播通信方式下发；同信道中的所有终端及网关均能接收到升级包；
(2)网关接收到其他网关广播的升级包后，将所在信道标记为已使用，同时重新执行自适应组网策略建立新的OTA升级网络；
在重新建立新的OTA升级网络后，接入该网关的终端重新加入所述新的OTA升级网络，进行通信。
网关在工作过程中，始终启用主动监听退避策略，直到附近的网络，不存在信道干扰情况，最终形成如图4所示的信道分明的OTA网络结构。
该OTA网关组网及终端接入方法适用于采用Zigbee、蓝牙、Lora、WIFI等通信协议接入网关的终端。
采用本发明的OTA网关组网及终端接入方法通过自适应组网策略和主动监听退避策略，建立起网络间相互不干扰的网络结构，保证终端与各个网关传输的稳定性。同时，由于各网络间升级信道不同不会相互干扰，集中式终端OTA升级场景下，网关布置越多，其接入的终端越多，同时进行OTA升级的终端也越多，升级效率越高，从而提高了整体OTA更新固件的速度。
如图5所示，本发明还提供了一种应用上述OTA网关组网及终端接入方法的OTA升级系统，包括OTA升级服务器、多个网关以及多个终端群，所述OTA升级服务器通过以太网与各个网关通信，下发OTA固件至个网关；所述OTA网关执行上述的OTA网关组网及终端接入方法与终端群建立通信，下发OTA固件至终端。
其中，OTA升级服务端负责管理终端升级状态、控制终端升级交互，传输OTA固件至各网关；OTA网关负责终端接入、无线通信、服务端指令下发；
如图6所示，所述OTA网关包括无线通信模块、主控模块、以及以太网通信模块，所述主控模块分别与以太网通信模块和无线通信模块连接；所述无线通信模块用于与终端建立无线通信；所述以太网通信模块用于与升级服务器通信，所述主控模块用于控制网关网关信标的广播及升级包的下发。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (5)

1.一种分布式OTA网关组网及终端接入方法，应用于多个OTA网关与多个终端群之间，其特征在于，包括：
各OTA网关执行自适应组网策略建立各自的OTA升级网络；
OTA网关启动升级网络，广播网关信标，终端通过搜索所述网关信标加入所述OTA升级网络，与OTA网关通信请求下发升级包；
OTA网关执行主动监听退避策略控制升级包下发及组网过程；
所述执行自适应组网策略建立各自OTA升级网络，包括：
网关在启动时，搜索每个无线信道中是否存在其他网关信标；
若不存在则将该无线信道标记为空闲信道；若存在则提取所述网关信标中的升级信道参数，将该无线信道标记为已使用；
所有无线信道搜索完毕后，任选一个空闲信道作为升级信道，启动OTA升级网络，并广播该网关的网关信标。
2.根据权利要求1所述的分布式OTA网关组网及终端接入方法，其特征在于，所述网关信标包括：网关ID、OTA固件信息、升级信道参数、终端负载信息；所述终端通过搜索网关信标加入OTA升级网络，包括：终端搜索到所述网关信标后，与网关信标中的OTA固件信息进行匹配，根据匹配成功后的网关信标中的终端负载信息，选择负载小的网关，加入网关网络，然后切换到对应的升级信道进行OTA升级。
3.根据权利要求1-2之一所述的分布式OTA网关组网及终端接入方法，其特征在于，所述主动监听退避策略包括：
网关采用广播通信方式下发所述升级包；
网关接收到其他网关广播的升级包后，将所在信道标记为已使用，同时重新执行自适应组网策略建立新的OTA升级网络，接入该网关的终端重新加入所述新的OTA升级网络，进行通信。
4.一种OTA升级系统，其特征在于，包括OTA升级服务器、多个网关以及多个终端群，所述OTA升级服务器通过以太网与各个网关通信，下发OTA固件至个网关；所述OTA网关执行权利要求1-3之一所述的分布式OTA网关组网及终端接入方法与终端群建立通信，下发OTA固件至终端。
5.根据权利要求4所述的OTA升级系统，其特征在于，所述OTA网关包括多个无线通信模块、主控模块、以及以太网通信模块，所述主控模块分别与以太网通信模块和无线通信模块连接；所述无线通信模块用于与终端建立无线通信；所述以太网通信模块用于与升级服务器通信，所述主控模块用于控制网关信标的广播及升级包的下发。
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