CN111510323A - 一种物联网设备的固件升级方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种物联网设备的固件升级方法、装置、系统及存储介质，设备集群中的设备向上级通信设备发送用户数据，服务器基于每个设备对应的用户数据从从设备集群中确定第一待升级的设备，并向第一待升级的设备反馈升级参数。第一待升级的设备基于获取的信道评估信息、设备剩余电量、存储状况和升级参数从升级固件中确定出目标固件片段，向第一待升级的设备发送添加校验码后的目标固件片段。如此，服务器通过对获取的多种数据(包括能量、链路等)进行综合分析，进而确定第一代升级的设备，开启对所有待升级的设备进行分批次的固件升级，如此，可以提高设备固件升级系统的鲁棒性。

Description

一种物联网设备的固件升级方法、装置、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种物联网设备的固件升级方法、装置、系统及存储介质。

背景技术

随着物联网技术的飞速发展，为确保物联网设备实施的便捷性，物联网设备大都采用电池作为其长时间续航保证的能量之源，这决定其内置的无线模块仅能在特定事件响应或周期网络维护的状况下才会被激活与其上级通信设备完成数据交互。然而，监测对象在有限空间分布存在密聚性特征，以及稀疏异常物理事件在时间维度上表征的一致性，将导致物联网设备在特定事件驱使下存在并发传输的现状，而频谱资源和能量的局限性导致该类设备在大量并发数据传输状况下存在信道冲突和使用寿命下降的问题。

上述的问题尤其是在大数据量固件无线升级场景中体现，现有技术局限在物联网设备与其上级通信设备以一一映射的方式完成固件升级具体实施，这种方式在能量受限和多物联网设备并发场景下存在技术瓶颈。再者，物联网设备空间分布的广域性，多物联网设备固件升级数据流大带宽传输状况下将会引入网络时延和丢包等众多不可靠因素，物联网设备因无线传输通达率下降而引发能耗损失增高和无线网络环境变差等问题，且上级通信设备信道资源的局限性将会严重影响到无线通信质量，进而影响到物联网设备固件升级系统的鲁棒性。

发明内容

本申请实施例提供了一种物联网设备的固件升级方法、装置、系统及存储介质，通过对获取的多种数据(包括能量、链路等)进行综合分析，进而对所有待升级的设备进行分批次的固件升级，如此可以提高设备固件升级系统的鲁棒性。

一方面，本申请实施例提供了一种物联网设备的固件升级方法，固件升级方法应用于固件升级系统，固件升级系统包括基于物联网架构的设备集群、设备集群的上级通信设备和服务器；设备集群中的设备来自同一网络；该方法包括：

服务器接收来自上级通信设备的用户数据；用户数据是设备集群中的设备上传至上级通信设备的；其中，用户数据包括每个设备的链路状况、剩余电量、对应的上级通信设备的标识以及当前使用的固件信息；

服务器基于每个设备对应的上级通信设备的标识获取每个设备对应的上级通信设备的负载状况；

服务器根据每个设备对应的上级通信设备的负载状况、链路状况、剩余电量以及当前使用的固件信息从设备集群中确定第一待升级的设备；

服务器通过上级通信设备向第一待升级的设备反馈升级参数。

可选的，服务器通过上级通信设备向第一待升级的设备反馈升级参数后，还包括：

服务器接收第一待升级的设备发送的固件申请请求；其中，固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；固件申请请求是第一待升级的设备根据升级参数、信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况确定的；

服务器基于当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定出目标固件片段；

对目标固件片段添加校验码；

向第一待升级的设备发送添加校验码后的目标固件片段。

可选的，服务器包括第一服务器和第二服务器；第一服务器和第二服务器均存储有升级固件；

服务器通过上级通信设备向第一待升级的设备反馈升级参数，包括：

确定第一服务器的第一时延数据和第二服务器的第二时延数据；

根据第一时延数据和第二时延数据从第一服务器和第二服务器中确定出承担固件升级业务的服务器；

承担固件升级业务的服务器通过上级通信设备向第一待升级的设备反馈升级参数。

可选的，升级参数包括信道信息和升级固件信息；

信道信息包括但不限于服务器的接收时延信息和接收频率信息；

升级固件信息包括但不限于升级固件的版本信息、容量和对应的校验码。

可选的，升级参数还包括升级策略信息；升级策略信息包括但不限于升级时间，升级对应电量。

另一方面，本申请实施例提供了一种物联网设备的固件升级方法，固件升级方法应用于固件升级系统，固件升级系统包括基于物联网架构的设备集群、设备集群的上级通信设备和服务器；设备集群中的设备来自同一网络；方法包括：

设备集群中的第一待升级的设备接收升级参数；

第一待升级的设备获取信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况；

第一待升级的设备根据升级参数、信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况确定当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

第一待升级的设备向服务器发送固件申请请求；其中，固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

第一待升级的设备接收添加校验码后的目标固件片段；目标固件信息是服务器基于当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定的。

另一方面，本申请实施例提供了一种物联网设备的固件升级装置，装置包括：

接收模块，用于接收来自上级通信设备的用户数据；用户数据是设备集群中的设备上传至上级通信设备的；其中，用户数据包括每个设备的链路状况、剩余电量、对应的上级通信设备的标识以及当前使用的固件信息；

获取模块，用于基于每个设备对应的上级通信设备的标识获取每个设备对应的上级通信设备的负载状况；

确定模块，用于根据每个设备对应的上级通信设备的负载状况、链路状况、剩余电量以及当前使用的固件信息从设备集群中确定第一待升级的设备；

发送模块，用于通过上级通信设备向第一待升级的设备反馈升级参数。

另一方面，本申请实施例提供了一种物联网设备的固件升级装置，装置包括：

接收模块，用于接收升级参数；

获取模块，用于获取信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况；

确定模块，用于根据升级参数、信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况确定当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

发送模块，用于向服务器发送固件申请请求；其中，固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

接收模块，用于接收添加校验码后的目标固件片段；目标固件信息是服务器基于当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定的。

另一方面，本申请实施例提供了一种物联网设备的固件升级系统，包括基于物联网架构的设备集群、设备集群的上级通信设备和服务器；设备集群中的设备来自同一网络；

设备集群中的设备向上级通信设备发送用户数据；其中，用户数据包括每个设备的链路状况、剩余电量、对应的上级通信设备的标识以及当前使用的固件信息；

上级通信设备向服务器转发用户数据；

服务器基于每个设备对应的上级通信设备的标识获取每个设备对应的上级通信设备的负载状况，根据每个设备对应的上级通信设备的负载状况、链路状况、剩余电量以及当前使用的固件信息从设备集群中确定第一待升级的设备；通过上级通信设备向第一待升级的设备反馈升级参数；

第一待升级的设备获取信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况，根据升级参数、信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况确定当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；并向服务器发送固件申请请求；其中，固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

服务器基于当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定出目标固件片段；对目标固件片段添加校验码；向第一待升级的设备发送添加校验码后的目标固件片段。

另一方面提供了一种设备，该终端包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的物联网设备的固件升级方法。

另一方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的物联网设备的固件升级方法。

本申请实施例提供的物联网设备的固件升级方法、装置、系统及存储介质，具有如下技术效果：

设备集群中的设备向上级通信设备发送用户数据，服务器基于每个设备对应的用户数据从从设备集群中确定第一待升级的设备，并向第一待升级的设备反馈升级参数。第一待升级的设备基于获取的信道评估信息、设备剩余电量、存储状况和升级参数从升级固件中确定出目标固件片段，向第一待升级的设备发送添加校验码后的目标固件片段。如此，服务器通过对获取的多种数据(包括能量、链路等)进行综合分析，进而确定第一代升级的设备，开启对所有待升级的设备进行分批次的固件升级，如此，可以提高设备固件升级系统的鲁棒性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它附图。

图1(a)是本申请实施例提供的一种应用环境的示意图；

图1(b)是本申请实施例提供的一种应用环境的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级方法的流程示意图；

图4(a)是本申请实施例提供的一种应用环境的示意图；

图4(b)是本申请实施例提供的一种应用环境的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级装置的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级装置的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级方法的服务器的硬件结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图1(a)和图1(b)，图1(a)和图1(b)是本申请实施例提供的一种应用环境的示意图，包括了固件升级系统，该固件升级系统包括基于物联网架构的设备集群10、所述设备集群的上级通信设备20和服务器30。

其中，该设备集群10可以包括多个设备，比如图中的设备101，设备102和设备103。由于该固件升级系统是基于物联网架构的，因此，设备集群可以是任何适用于此架构的设备组成的集群。可选的，上述的设备集群可以是智能家居，包括扫地机、空调、洗衣机等等。可选的，上述的设备集群可以是智能汽车，包括智能汽车A，智能汽车B和智能汽车C等等。可选的，上述的设备集群可以是智能终端，包括智能手机，智能手表和智能头盔等等。可选的，上述的设备集群还可以如图1(b)所示的智能水表104、无线温湿度传感器105、无线压力传感器106等等。图1(b)中的设备集群中的设备通常安装在无人值守的应用场景中的设备，通常在非人为主观意识控制下进行相关操作或异常处理，而手机等终端的升级可以在人为主观意识控制下或者非人为主观意识控制下进行相关操作或异常处理。

上述的上级通信设备20可以指物联网架构下的设备集群中的设备汇聚转发的设备，包括但不限于下面的举例。如家用的路由器，所有的智能家居是可以通过其汇聚与外界进行通信。比如运营商的基站，所有的智能终端都可以是通过基站进行转发从而进行远程交互。也可以是专用设备，如采用LoRa通信的则是带有lora模块的数据汇聚设备。可选的，还可以是多个上级通信设备的组合，比如数据网关和基站的组合等等。本申请实施例将以基站作为上级通信设备20的例子进行阐述。基站可以是LTE系统中的演进型基站(Evolutional Node B，简称eNB或eNodeB)，以及5G网络中的网络侧设备或演进的PLMN网络中的网络设备等。

可选的，设备集群中的设备可以为采用支持运营商网络的无线通信模块作为其数据传输通道，可以采用支持NB-IoT、GPRS、3\4\5G等无线模块；设备集群中的设备可以需要由数据网关作为中心节点搭建无线传感器网络来完成数据的远程交互。

上述的服务器30可以包括一个服务器或者多个服务器，举个例子，服务器30可以包括业务服务器和/或边缘服务器，此种情况下，服务器可以基于特定的规则选择其中一个对设备集群提供固件升级服务。

以下介绍本申请一种物联网设备的固件升级方法的具体实施例，图2是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级方法的流程示意图，本说明书提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或服务器产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图2所示，该固件升级方法应用于固件升级系统，固件升级系统包括基于物联网架构的设备集群、设备集群的上级通信设备和服务器，其中，设备集群中的设备来自同一网络；该方法可以包括：

本申请实施例中，设备集群中的设备来自同一网络，同一个网络可以是特定无线传感器网络汇聚节点(SINK节点，比如Wifi路由器,蓝牙网关等)组建和维护的自组网传感器网络，该网络内的物联网设备以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中特定的信息，并通过SINK节点与外网(比如因特网等)实现感知状态和控制指令的双向交互。也可以是挂载在同一个运营商基站下的物联网设备)。

S201：设备集群中的设备向上级通信设备发送用户数据；其中，用户数据包括每个设备的链路状况、剩余电量、对应的上级通信设备的标识以及当前使用的固件信息。

本申请实施例中，在步骤S201中，集群设备可以在定时周期网络维护或者监测到目标特定异常事件等触发的状态下，以特定的数据发送机制开始向集群设备的上级通信设备汇报用户数据，其它时间内无线通信模块保持静默模式以确保能耗最优化。无线通信模块不限于可工作于国内或国际免授权频段的无线收发器，也可选择满足3GPP组织所规定通信标准的无线传输模块。集群设备中的所有设备可以对应同一个上级通信设备，也就是说，所有的设备可以通过同一个基站汇报用户数据。也可以对应不同的上级通信设备。上文的特定的数据发送机制是指：通过载波侦听多路访问/冲突检测或其它相似的冲突规避机制在感知到信道空闲状态下完成数据的定向或广播汇报，并在完成数据传输作为起点的某个时间维度上开启特定数据接收窗口来等待来自服务器的应答帧数据，且在超时定时溢出的瞬间按照重发规定的次数重传相应数据。

可选的，集群设备中的每个设备可以将其最近测量所得的链路状况、剩余电量、上级通信设备的标识以及当前使用的固件信息附属在描述监测对象物理属性特征的信息段内，得到用户数据。其中，上级通信设备的标识可以是上级通信设备的编码，或者MAC地址、Cell ID等等。当前使用的固件信息指设备自身运行的固件信息。

可选的，集群中的每个设备在将用户数据发送至上级通信设备后，可以在时间维度上以成功发送为起点开启特定的数据接收窗口以等待上级通信设备的应答。

S203：上级通信设备向服务器转发该用户数据。

本申请实施例中，基站可以将用户数据转发至服务器，该服务器是提供固件升级服务的服务器。

S205：服务器基于每个设备对应的上级通信设备的标识获取每个设备对应的上级通信设备的负载状况。

一种可选的实施方式中，服务器指第一服务器，第一服务器可以是业务服务器且存储和管理升级固件。这种情况下，业务服务器可以根据每个设备对应的上级通信设备的标识获取每个设备对应的上级通信设备的负载状况。

另一种可选的实施方式中，服务器可以包括第一服务器和第二服务器，且第一服务器和第二服务器均存储存储和管理升级固件。可选的，第一服务器和第二服务器可以是任何适用于本申请的服务器，比如，第一服务器是业务服务器，第二服务器是边缘服务器。业务服务器和边缘服务器用来管理众多设备的固件信息，并能根据设备的通信链路状态和能量信息生成相应升级策略的软硬件系统。其中，边缘服务器是为了消除或减弱远端设备集群的链路时延造成的升级系统鲁棒性差等问题，用于减少设备与服务器之间的回程线路来提高固件升级命令的响应速度。比如，设备集群在新疆，业务服务器在上海，边缘服务器和业务服务器的结合就可以减弱设备链路时延导致的网络问题。可选的，边缘服务器的数量是根据实际情况设置的。

本申请实施例中，上文的每个设备对应的上级通信设备的负载状况可以是上级通信设备挂载的从节点的数据。

S207：服务器根据每个设备对应的上级通信设备的负载状况、链路状况、剩余电量以及当前使用的固件信息从设备集群中确定第一待升级的设备。

一种可选的实施方式中，若服务器包括第一服务器和第二服务器，先确定出承担固件升级业务的服务器，随后该服务器确定出第一待升级的设备。具体的，可以确定第一服务器的第一时延数据和第二服务器的第二时延数据，随后根据第一时延数据和第二时延数据从第一服务器和第二服务器中中确定出承担固件升级业务的服务器。以业务服务器和边缘服务器来阐述，就是业务服务器和边缘服务器根据设备集群中的设备上传到两类服务器的网络时间时延来决定用哪类服务器来完成固件升级工作，一般的，可以选择网络时延较小的服务器作为升级服务器。随后，承担固件升级业务的服务器可以根据当前使用的固件信息确定设备集群中的设备是否需要升级固件，若需要，则根据每个设备的链路状况、剩余电量，以及对应的上级通信设备挂载的从节点的数据是否小于最大负荷从设备集群中确定第一待升级的设备，其中，第一待升级的设备对应的上级通信设备挂载的从节点的数据小于最大负荷。

其中，第一待升级的设备的数量根据实际情况会有不同的情况。可以是多个，比如可以是多个，如家里无线wifi网络一样，离路由器较近的设备无线链路较为可靠，而距离较远的设备链路质量就会变差，但如果这些设备同时在并发传输，那么较近的设备会优先占用频谱资源，导致较远的设备数据传输效率更为低下，这种情况下，较近的几个设备就是第一待升级的设备。其他的设备可以在第一代升级的设备的固件升级后进行固件升级。

另一种可选的实施方式中，若服务器包括第一服务器和第二服务器，先确定出第一待升级的设备，随后确定出承担固件升级业务的服务器。具体的，任一服务器都可以根据当前使用的固件信息确定设备集群中的设备是否需要升级固件，若需要，则根据每个设备的链路状况、剩余电量，以及对应的上级通信设备挂载的从节点的数据是否小于最大负荷从设备集群中确定第一待升级的设备，其中，第一待升级的设备对应的上级通信设备挂载的从节点的数据小于最大负荷。随后，可以确定第一服务器的第一时延数据和第二服务器的第二时延数据，随后根据第一时延数据和第二时延数据从第一服务器和第二服务器中中确定出承担固件升级业务的服务器。以业务服务器和边缘服务器来阐述，就是业务服务器和边缘服务器根据设备集群中的设备上传到两类服务器的网络时间时延来决定用哪类服务器来完成固件升级工作，一般的，可以选择网络时延较小的服务器作为升级服务器。

S209：服务器将升级参数发送给上级通信设备。

如只存在一类服务器，则该服务器将升级参数发送给上级通信设备

若服务器包括第一服务器和第二服务器，则之前确定出的承担固件升级业务的所述服务器将升级参数发送给上级通信设备。

本申请实施例中，升级参数为物联网设备升级所需相关信息，可以包括信道信息和升级固件信息。

其中，信道信息包括但不限于服务器的接收时延信息和接收频率信息，即执行升级时固件申请请求的发送时延和频率。

升级固件信息包括但不限于升级固件的版本信息、容量和对应的校验码。

可选的，升级参数还包括升级策略信息，其中，升级策略信息包括但不限于升级时间，升级对应电量。基于升级时间，升级策略可以大致分为3类：立即升级、延期升级和拒绝升级；

立即升级状态，通常针对于上级通信设备信道资源充裕且当前链路质量较佳的状况下，服务器返回给该物联网设备应答数据包中含有相应字段的标识。

延期升级状态，通常针对于上级通信设备信道资源不足，或当前链路质量状况欠佳的状况下，服务返回给物联网设备应答数据包中含有相应字段的标识，让其等待特定时间也即信道链路较佳的设备完成升级之后，确保服务器集中资源为支持其可靠固件更新工作。

拒绝升级状态，通常针对于物联网设备版本已具有最新状态，或当前剩余能量不足的状况下，服务返回给物联网设备应答数据包中含有相应字段的标识，让其维持当前固件版本工作。

S211：上级通信设备向第一待升级的设备反馈升级参数。

本申请实施例中，服务器还为其分配特定的时间窗口内有效的信道资源来确保其完成升级工作。一般来说，该窗口的长度是由设备集群中的设备和服务器之间的回路时延所决定的。

在上级通信设备向第一待升级的设备反馈升级参数之后，本申请实施例还提供一种具体的升级方式，图3是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级方法的流程示意图，该方法包括：

本申请实施例中，第一待升级的设备抽取依附在应答帧中的升级参数，并在确认存储于服务器上的升级固件的版本信息新于当前运行版本的基础之上，将升级固件的版本信息和校验码保存在存储区之中。

S301：第一待升级的设备获取信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况。

本申请实施例中，信道评估信息可以包括但是不限于存储在无线通信模块中的接收信号强度数据、信噪比、链路质量指示、丢包率等数据，统计的特定时间尺度内的数据传输成功率。

可选的，第一待升级的设备可以通过模数转化器对数据传输期间的电压浮动状况进行精准监测来获取时间维度上的最小电压以及无线模块静默模式下的稳态电压，并结合电源属性以及容量的基础参数推算出当前电源剩余能量，即设备剩余电量。

可选的，存储状况可以包括自身的存储条件，无线模块收发缓存信息等等。第一待升级的设备除了获取信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况之外，还可以获取传输信道资源状况，以此作为服务器决策多设备并发升级的重要依据。

S303：第一待升级的设备根据升级参数、信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况确定当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置。

本申请实施例中，一般固件都有几百Kbytes甚至Mbytes，而无线收发器传输最大载荷是受限制的，以至于一次无法完成固件数据传输。如Wifi一帧最大数据载荷为1460字节，BLE 4.0为20字节，LoRa为256字节，为了提高传输效率和无线通信系统的鲁棒性，一般要求以最大数据载荷传输数据以降低无线数据传输的频次。如果用wifi来传输数据，假设固件数据大小为1024*1024字节，那么物联网设备第一次申请的偏移地址为0，在此基础上，第二次申请的地址为1460，第三次为1460*2＝2920，以此类推直至升级结束。所以这个偏移地址是由无线收发器的有效载荷来决定的，不需要在升级参数在体现。

可选的，第一待升级的设备可以根据升级参数中的升级固件的容量、信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况确定当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置。

S305：第一待升级的设备向上级通信设备发送固件申请请求。

S307：上级通信设备向服务器发送固件申请请求；其中，固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置。

第一待升级的设备可以根据升级参数中的接收时延信息，以升级参数中指定的接收频率信息发送固件申请请求。并开启特定长度的接收窗口以待服务器响应的固件片段。

S309：服务器基于当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定出目标固件片段。

本申请实施例中，服务器在接收到来自第一待升级的设备的固件申请请求状况下，将会以当前申请的固件偏移位置为起点从固件存储区内的整个升级固件中提取指定大小的固件片段，也就是目标固件片段。

S311：服务器对目标固件片段添加校验码。

可选的，校验码可以为CRC32或MD5。

S313：服务器向发送添加校验码后的目标固件片段。

S315：上级通信设备向第一待升级的设备添加校验码后的目标固件片段。

如果目标固件片段在指定时间内被第一待升级的设备及时接收且基于之前存储的校验码对该添加校验码后的目标固件片段校验成功，第一待升级的设备可以基于上一次确定的当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置进行累加结果作为下一固件申请请求包含的当前申请的偏移地址，直到所有的升级固件下载成功。如果在指定时间内没有成功接收目标固件片段，那么第一待升级的设备会在特定次数内继续申请同一片段，直至计数溢出退出升级模式。

一种可选的实施方式中，用于进行累加的当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置可以是之前就存储在第一待升级的设备中的，因此，在需要进行累加的时候，直接读取就可以使用。另一种可选的实施方式中，服务器除了向第一待升级的设备发送添加校验码后的目标固件片段，还可以将当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置发送回来，如此，就不需要第一待升级的设备对当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置进行保存，以备下次使用。

可选的，升级固件完全成功下载之后，第一待升级的设备将其与升级参数中的校验码进行校验比较，在确认无误的前提下修改相应配置信息并重启第一待升级的设备，激活引导程序能将固件存储区的升级固件加载到应用程序区，以此来实现固件的更新，在完成更新的基础之上向其上级通信设备发送成功升级指令，确保其在服务器中占用的资源得到及时释放。

上述的第一待升级的设备是设备集群中设备中第一批固件升级的设备，其他还未升级的设备可以参考第一待升级的设备上述的升级过程，这里就不在赘述。

综上，基于物联网架构的设备是用一次性电池为其提供长时间续航保证的能量受限设备，而无线数据的双向收发频次限制了其使用寿命。因此，该类设备绝大部分都是处于休眠模式，也即无法接收来自服务器的数据。但为了确保该类设备能接收到来自服务器的下行固件数据，所以该类设备必须将无线模块置于接收模式，而该模式的高功率能量损耗这就要求该模式的时间跨度要在能量损耗和接收数据成功率之间取得折衷，基于上述的实施方式，一方面通过采用主动申请机制来替代现有固件升级策略中等待上级通信设备主动下发的模式来降低无线通信模块值守模式所带来的能量损耗，另一方面通过边缘服务器或业务服务器实现特定区域内密集物联网设备信道资源统筹分配来提升固件升级系统的鲁棒性。

另一种可选的实施例中，图4(a)和图4(b)是本申请实施例提供的一种应用环境的示意图，包括了固件升级系统，该固件升级系统包括基于物联网架构的设备集群10、所述设备集群的上级通信设备20、服务器30和数据网关40。其中，数据网关40可以实现异构无线传感器网络与3GPP组织规定下无线通信网络的互为转换，满足设备集群中的设备远距离数据传输的需求。

一种可选的实施方式中，图1(a)、图1(b)、图4(a)或者图4(b)所示的固件升级系统中还可以包括用户控制界面，该用户控制界面可以是手机上的，还可以是电脑上的。该用户控制界面能够设置升级内容、配置升级文件、监控升级进度、查询历史记录、管理升级权限等功能的软件界面。举个例子，假设该升级固件的服务商的服务器在上海，而需要进行升级的是某个国外公司的所有设备，且该公司不可以直接和外界的网络进行交互，因此，上文中的服务器(业务服务器或者边缘服务器)可以是指该公司自己的特定服务器，该特定服务器先从服务商的服务器下载得到升级固件，然后为其他所有设备进行固件升级。此时，该特定服务器可以有一个对应的用户控制界面，控制该特定服务器在什么时间从服务商的服务器上下载得到升级固件，也可以从该界面上设置升级内容、配置升级文件、监控升级进度、查询历史记录、管理升级权限。以此为操作者提供可视化的结果反馈。

本申请实施例还提供了一种物联网设备的固件升级装置，图5是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级装置的结构示意图，如图5所示，该装置包括：

接收模块501用于接收来自上级通信设备的用户数据；用户数据是设备集群中的设备上传至上级通信设备的；其中，用户数据包括每个设备的链路状况、剩余电量、对应的上级通信设备的标识以及当前使用的固件信息；

获取模块502用于基于每个设备对应的上级通信设备的标识获取每个设备对应的上级通信设备的负载状况；

确定模块503用于根据每个设备对应的上级通信设备的负载状况、链路状况、剩余电量以及当前使用的固件信息从设备集群中确定第一待升级的设备；

发送模块504用于通过上级通信设备向第一待升级的设备反馈升级参数。

本申请实施例中的装置与方法实施例基于同样地申请构思。

本申请实施例还提供了一种物联网设备的固件升级装置，图6是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级装置的结构示意图，如图7所示，该装置包括：

接收模块601用于接收升级参数；

获取模块602用于获取信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况；

确定模块603用于根据升级参数、信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况确定当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

发送模块604用于向服务器发送固件申请请求；其中，固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

接收模块601用于接收添加校验码后的目标固件片段；目标固件信息是服务器基于当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定的。

本申请实施例中的装置与方法实施例基于同样地申请构思。

本申请实施例所提供的方法实施例可以在计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例，图7是本申请实施例提供的一种物联网设备的固件升级方法的服务器的硬件结构框图。如图7所示，该服务器700可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(Central Processing Units，CPU)710(处理器710可以包括但不限于微处理器NCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器730，一个或一个以上存储应用程序723或数据722的存储介质720(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器730和存储介质720可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质720的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器710可以设置为与存储介质720通信，在服务器700上执行存储介质720中的一系列指令操作。服务器700还可以包括一个或一个以上电源760，一个或一个以上有线或无线网络接口750，一个或一个以上输入输出接口740，和/或，一个或一个以上操作系统721，例如Windows ServerTN，Nac OS XTN，UnixTN,LinuxTN，FreeBSDTN等等。

输入输出接口740可以用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括服务器700的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，输入输出接口740包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，输入输出接口740可以为射频(RadioFrequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

本领域普通技术人员可以理解，图7所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，服务器700还可包括比图7中所示更多或者更少的组件，或者具有与图7所示不同的配置。

本申请的实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质可设置于服务器之中以保存用于实现方法实施例中一种物联网设备的固件升级方法相关的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、该至少一段程序、该代码集或指令集由该处理器加载并执行以实现上述物联网设备的固件升级方法。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(RON，Read-Only NeNory)、随机存取存储器(RAN，RandoN Access NeNory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

由上述本申请提供的设备集群中的设备向上级通信设备发送用户数据，服务器基于每个设备对应的用户数据从从设备集群中确定第一待升级的设备，并向第一待升级的设备反馈升级参数。第一待升级的设备基于获取的信道评估信息、设备剩余电量、存储状况和升级参数从升级固件中确定出目标固件片段，向第一待升级的设备发送添加校验码后的目标固件片段。如此，服务器通过对获取的多种数据(包括能量、链路等)进行综合分析，进而确定第一代升级的设备，开启对所有待升级的设备进行分批次的固件升级，如此，可以提高设备固件升级系统的鲁棒性。

需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种物联网设备的固件升级方法，其特征在于，所述固件升级方法应用于固件升级系统，所述固件升级系统包括基于物联网架构的设备集群、所述设备集群的上级通信设备和服务器；所述设备集群中的设备来自同一网络；所述方法包括：

所述服务器接收来自所述上级通信设备的用户数据；所述用户数据是所述设备集群中的设备上传至所述上级通信设备的；其中，所述用户数据包括每个所述设备的链路状况、剩余电量、对应的上级通信设备的标识以及当前使用的固件信息；

所述服务器基于每个所述设备对应的上级通信设备的标识获取每个所述设备对应的上级通信设备的负载状况；

所述服务器根据每个所述设备对应的上级通信设备的负载状况、所述链路状况、所述剩余电量以及所述当前使用的固件信息从所述设备集群中确定第一待升级的设备；

所述服务器通过所述上级通信设备向所述第一待升级的设备反馈升级参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所述服务器通过所述上级通信设备向所述第一待升级的设备反馈升级参数后，还包括：

所述服务器接收所述第一待升级的设备发送的固件申请请求；其中，所述固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；所述固件申请请求是所述第一待升级的设备根据所述升级参数、信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况确定的；

所述服务器基于所述当前申请的固件片段大小和所述当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定出目标固件片段；

对所述目标固件片段添加校验码；

向所述第一待升级的设备发送添加校验码后的所述目标固件片段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务器包括第一服务器和第二服务器；所述第一服务器和所述第二服务器均存储有升级固件；

所述服务器通过所述上级通信设备向所述第一待升级的设备反馈升级参数，包括：

确定所述第一服务器的第一时延数据和所述第二服务器的第二时延数据；

根据所述第一时延数据和所述第二时延数据从所述第一服务器和所述第二服务器中确定出承担固件升级业务的服务器；

承担固件升级业务的所述服务器通过所述上级通信设备向所述第一待升级的设备反馈升级参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升级参数包括信道信息和升级固件信息；

所述信道信息包括但不限于所述服务器的接收时延信息和接收频率信息；

所述升级固件信息包括但不限于所述升级固件的版本信息、容量和对应的校验码。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述升级参数还包括升级策略信息；

所述升级策略信息包括但不限于升级时间，升级对应电量。

6.一种物联网设备的固件升级方法，其特征在于，所述固件升级方法应用于固件升级系统，所述固件升级系统包括基于物联网架构的设备集群、所述设备集群的上级通信设备和服务器；所述设备集群中的设备来自同一网络；所述方法包括：

所述设备集群中的第一待升级的设备接收升级参数；

所述第一待升级的设备获取信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况；

所述第一待升级的设备根据所述升级参数、所述信道评估信息、所述设备剩余电量以及所述存储状况确定当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

所述第一待升级的设备向所述服务器发送固件申请请求；其中，所述固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

所述第一待升级的设备接收添加校验码后的所述目标固件片段；所述目标固件信息是所述服务器基于所述当前申请的固件片段大小和所述当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定的。

7.一种物联网设备的固件升级装置，其特征在于，所述装置包括：

接收模块，用于接收来自所述上级通信设备的用户数据；所述用户数据是所述设备集群中的设备上传至所述上级通信设备的；其中，所述用户数据包括每个所述设备的链路状况、剩余电量、对应的上级通信设备的标识以及当前使用的固件信息；

获取模块，用于基于每个所述设备对应的上级通信设备的标识获取每个所述设备对应的上级通信设备的负载状况；

确定模块，用于根据每个所述设备对应的上级通信设备的负载状况、所述链路状况、所述剩余电量以及所述当前使用的固件信息从所述设备集群中确定第一待升级的设备；

发送模块，用于通过所述上级通信设备向所述第一待升级的设备反馈升级参数。

8.一种物联网设备的固件升级装置，其特征在于，所述装置包括：

接收模块，用于接收升级参数；

获取模块，用于获取信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况；

确定模块，用于根据所述升级参数、所述信道评估信息、所述设备剩余电量以及所述存储状况确定当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

发送模块，用于向所述服务器发送固件申请请求；其中，所述固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

接收模块，用于接收添加校验码后的所述目标固件片段；所述目标固件信息是所述服务器基于所述当前申请的固件片段大小和所述当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定的。

9.一种物联网设备的固件升级系统，其特征在于，包括基于物联网架构的设备集群、所述设备集群的上级通信设备和服务器；所述设备集群中的设备来自同一网络；

所述设备集群中的设备向所述上级通信设备发送用户数据；其中，所述用户数据包括每个所述设备的链路状况、剩余电量、对应的上级通信设备的标识以及当前使用的固件信息；

所述上级通信设备向所述服务器转发所述用户数据；

所述服务器基于每个所述设备对应的上级通信设备的标识获取每个所述设备对应的上级通信设备的负载状况，根据每个所述设备对应的上级通信设备的负载状况、所述链路状况、所述剩余电量以及所述当前使用的固件信息从所述设备集群中确定第一待升级的设备；通过所述上级通信设备向所述第一待升级的设备反馈升级参数；

所述第一待升级的设备获取信道评估信息、设备剩余电量以及存储状况，根据所述升级参数、所述信道评估信息、所述设备剩余电量以及所述存储状况确定当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；并向服务器发送固件申请请求；其中，所述固件申请请求包括当前申请的固件片段大小和当前申请的固件偏移位置；

所述服务器基于所述当前申请的固件片段大小和所述当前申请的固件偏移位置从升级固件中确定出目标固件片段；对所述目标固件片段添加校验码；向所述第一待升级的设备发送添加校验码后的所述目标固件片段。

10.一种设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行如权利要求1-5或者6任一所述的物联网设备的固件升级方法。

11.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1-5或者6任一所述的物联网设备的固件升级方法。

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