CN114928644A - 一种物联网网络融合加速网关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网网络融合加速网关，通过将一个时间周期划分为n个采集时段，并采集各物联网设备的工作时间分布，从而获得各物联网设备在各采集时间段的使用是随机使用还是常用，这样在没有人为介入优先度的调整时，能够保证大部分的物联网设备在其惯用时间内进行任务加速处理，从而在不提升CPU成本的同时，提升物联网设备的使用体验；另外本发明通过将一个物联网设备在一个采集时间段内使用频率高与使用频率低两种情况进行区分，并分别采用使用频率与使用时长进行优先度的判断，能够降低使用时长的随机性对判断结果的干扰，而同样在一个采集时间段内使用频率较高时，又能够提升长时间进行的任务的流畅性，从而在整体上提升使用体验。

Description

一种物联网网络融合加速网关
技术领域
本发明属于互联网技术领域，具体的，涉及一种物联网网络融合加速网关。
背景技术
网关指的是这一个网络连接到另一个网络的“关口”，它又称网间连接器、协议转换器，物联网网关则是连接感知网络与传统通信网络的纽带。还具备设备管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。
随着网络技术的发展，也对网络的吞吐量提出了更高的要求，从而保证物联网设备的正常使用，而通过业务加速处理是一种能够提升处理效率的方式，其中软件加速是一种能够有效降低成本，且具有良好通用性的方式，但是软件加速会占用大量的CPU资源，从而会对其它的业务进行造成影响，因此，在CPU处理能力有限的情况下，如何针对性的提升其对业务的处理能力，从而提升物联网设备的总体运行效率，是目前需要解决的问题之一，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物联网网络融合加速网关，解决现有技术中在CPU处理能力有限的情况下，难以有针对性的提升任务处理效率，导致物联网设备总体运行效率低下。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种物联网网络融合加速网关，其工作方法包括如下步骤：
第一步，在物联网设备与本发明所述网关建立通信连接后，将对应物联网设备标记为目标设备，并获取目标设备使用习惯；
获取目标设备使用习惯的具体方法为：
S1、将一个时间周期划分为n个等时长的采集时段，获取一个目标设备在各采集时段内的工作时长，然后根据目标设备在一个采集时间段内的工作时长与一个采集时间段的工作时长获取该目标设备对该采集时间段的驱动占比Z；
S2、获取步骤S1中的目标设备在连续m个时间周期内在对应采集时间段的驱动占比，从而获得一组数据Z1、Z2、...、Zm，获取这一组数据中非0数值的占比λ%，若Z1至Zm中为0的数值超过预设值α%，则认为该采集时间段对该目标设备为随机时间段，反之，则认为该采集时间段为该目标设备的占用时间段，并在去除其中等于0的Zi值后计算剩余驱动占比值的平均值Zp；
S3、按照步骤S1至S2中的方法得到各目标设备在一个时间周期内对应的随机时间段以及占用时间段，以及各目标设备在随机事件段内的λ值以及目标设备在占用时间段内的Zp值；
第二步，当网关模块同时与多个物联网设备进行通信连接后，控制器获取对应的各物联网设备信息以及当前所处的采集时间段；
物联网设备信息包括物联网设备对应的随机时间段与占用时间段信息，以及物联网设备在各随机时间段内的λ值和物联网设备在各占用时间段内的Zp值；
在一个采集时间段中，将该采集时间段标记为占用时间段的物联网设备的优先度大于将该采集时间段标记为随机时间段的物联网设备；
在一个采集时间段中，同样将该采集时间段标记为占用时间段的物联网设备，Zp值越大的物联网设备优先度越大；
在一个采集时间段中，同样将该采集时间段标记为随机时间段的物联网设备，λ值越大的物联网设备优先度越大；
第三步，当一个物联网设备进入开启状态后，向控制器输入开启信息，若该物联网设备的优先度大于正在进行任务加速处理的物联网设备，则判断在优先度小于该物联网设备的范围内，按照优先度从小到大的顺序依次放弃任务加速处理后，进行该物联网设备的任务加速处理是否会导致CPU进入过载状态，若会，则不对该物联网设备进行任务加速，若不会，则暂停对应的一个或者多个物联网设备的任务加速处理，对该物联网设备的任务进行加速处理；
若该物联网设备的优先度小于正在进行任务加速处理的物联网设备的优先度，则判断对该物联网设备的任务进行加速处理是否会导致CPU进入过载状态，若会，则不对该物联网设备进行任务加速，若不会，则继续排队，直至一个网联网设备完成任务加速处理关闭后，按照上述方法重新进行判断。
作为本发明的进一步方案，在步骤S2中，采集第m+1个时间周期内的数据后，删除第一个时间周期内的数据，并采用剩余的m个时间周期内的数据进行λ值与Zp值的数据更新，之后依次录入新的一个时间周期内的数据，删除最先录入的一个时间周期内的数据，保证参与计算处理的时间周期始终为m个。
作为本发明的进一步方案，采集m个时间周期内的数据时，为分别采集m个属于工作日的时间周期内的数据与m个属于节假日的时间周期内的数据。
作为本发明的进一步方案，上述的一种物联网网络融合加速网关包括：
网关模块，用于为物联网设备终端的感知网络与传统通信网络建立通信连接；
物联网设备终端，包括若干物联网设备，物联网设备通过网关模块与传统通信网络进行连接；
加速模块，用于对指定物联网设备终端的业务进行加速；
信息存储模块，用于存储与网关模块建立通信连接的物联网设备的任务的加速规则，在对应物联网设备需要进行加速处理时，控制器读取信息处理模块中存储的加速规则进行任务加速处理。
作为本发明的进一步方案，上述的一种物联网网络融合加速网关包括移动终端模块，移动终端模块通过网关模块与物联网设备终端建立通信连接，并对物联网设备的优先度进行调整。
作为本发明的进一步方案，物联网设备与网关模块建立通信连接后，每隔预设时间T，该物联网设备向网关模块发出心跳信息，若连续t次网关模块未接收到该物联网设备的心跳信息，则删除信息存储模块中该物联网设备对应的加速规则。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过将一个时间周期划分为n个采集时段，并采集各物联网设备的工作时间分布，从而获得各物联网设备在各采集时间段的使用是随机使用还是常用，这样在没有人为介入优先度的调整时，能够保证大部分的物联网设备在其惯用时间内进行任务加速处理，从而在不提升CPU成本的同时，提升物联网设备的使用体验；
（2）本发明通过将一个物联网设备在一个采集时间段内使用频率高与使用频率低两种情况进行区分，并分别采用使用频率与使用时长进行优先度的判断，能够降低使用时长的随机性对判断结果的干扰，而同样在一个采集时间段内使用频率较高时，又能够提升长时间进行的任务的流畅性，从而在整体上提升使用体验；
（3）本发明能够将物联网设备的任务加速规则存储入信息存储模块，在需要对对应互联网设备进行任务加速处理时，直接调取任务加速规则进行加速，从而有效提升加速效率；
（4）本发明中，与网关模块建立连接的物联网设备每隔预设时间T向网关模块发出心跳信息，若连续t次网关模块未接收到该物联网设备的心跳信息，则删除信息存储模块中该物联网设备对应的加速规则，从而有效释放空间。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种物联网网络融合加速网关的框架结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种物联网网络融合加速网关，如图1所示，包括：
网关模块，用于为物联网设备终端的感知网络与传统通信网络建立通信连接；
物联网设备终端，包括若干物联网设备，物联网设备通过网关模块与传统通信网络进行连接；
加速模块，用于对指定物联网设备终端的业务进行加速，保证对应的物联网设备终端的业务能够快速高效的进行处理；
移动终端模块，能够通过网关模块与物联网设备终端建立通信连接，还能够通过移动终端模块对物联网设备的优先度进行临时调整；
信息存储模块，用于存储与网关模块建立通信连接的物联网设备的任务的加速规则，在对应物联网设备需要进行加速处理时，通过控制器读取信息处理模块中存储的加速规则进行任务加速处理；
这样能够显著降低CPU处理资源，快速的对对应物联网设备进行任务加速匹配处理；
在本发明的一个实施例中，当一个物联网设备与网关模块建立通信连接后，每隔预设时间T，该物联网设备向网关模块发出心跳信息，若连续t次网关模块未接收到该物联网设备的心跳信息，则删除信息存储模块中该物联网设备对应的加速规则，从而有效释放空间，避免数据冗余；
上述的一种物联网网络融合加速网关的工作方法为：
第一步，在物联网设备与本发明所述网关建立通信连接后，将对应物联网设备标记为目标设备，并获取目标设备使用习惯；
获取目标设备使用习惯的具体方法为：
S1、将一个时间周期划分为n个等时长的采集时段，以一个目标设备为例，获取该目标设备在各采集时段内的工作时长，然后根据目标设备在一个采集时间段内的工作时长与一个采集时间段的工作时长获取该目标设备对该采集时间段的驱动占比Z；
在本发明的一个实施例中，所述的一个时间周期为一天，一个采集时段为20min；
S2、获取步骤S1中的目标设备在连续m个时间周期内在对应采集时间段的驱动占比，从而获得一组数据Z1、Z2、...、Zm，获取这一组数据中非0数值的占比λ%，若Z1至Zm中为0的数值超过预设值α%，则认为该采集时间段对该目标设备为随机时间段，反之，则认为该采集时间段为该目标设备的占用时间段，并在去除其中等于0的Zi值后计算剩余驱动占比值的平均值Zp；
所述α根据本发明实际应用场景以及应用需求进行调整，在本发明的一个实施例中，所述α为75；
S3、按照步骤S1至S2中的方法得到各目标设备在一个时间周期内对应的随机时间段以及占用时间段，以及各目标设备在随机事件段内的λ值以及目标设备在占用时间段内的Zp值；
在本发明的一个实施例中，在将一天划分为n个等时长的时间段时，可以将工作日与节假日分开进行数据处理；
第二步，当网关模块同时与多个物联网设备进行通信连接后，控制器获取对应的各物联网设备信息以及当前所处的采集时间段；
物联网设备信息包括物联网设备对应的随机时间段与占用时间段信息，以及物联网设备在各随机时间段内的λ值和物联网设备在各占用时间段内的Zp值；
在一个采集时间段中，将该采集时间段标记为占用时间段的物联网设备的优先度大于将该采集时间段标记为随机时间段的物联网设备；
在一个采集时间段中，同样将该采集时间段标记为占用时间段的物联网设备，Zp值越大的物联网设备优先度越大；
在一个采集时间段中，同样将该采集时间段标记为随机时间段的物联网设备，λ值越大的物联网设备优先度越大；
当网关模块在进行多个物联网设备的信息传输工作时，在CPU的算力范围内，对优先度最高的一个或者多个物联网设备进行加速处理；
其中CPU算力范围内是指CPU不进行过载运行；
第三步，当一个物联网设备进入开启状态后，向控制器输入开启信息，控制器获取当前正在进行的任务对应的物联网设备信息，以及当前所处的采集时间段；
若该物联网设备的优先度大于正在进行任务加速处理的物联网设备，则判断在优先度小于该物联网设备的范围内，按照优先度从小到大的顺序依次放弃任务加速处理后，进行该物联网设备的任务加速处理是否会导致CPU进入过载状态，若会，则不对该物联网设备进行任务加速，若不会，则暂停对应的一个或者多个物联网设备的任务加速处理，对该物联网设备的任务进行加速处理；
若该物联网设备的优先度小于正在进行任务加速处理的物联网设备的优先度，则判断对该物联网设备的任务进行加速处理是否会导致CPU进入过载状态，若会，则不对该物联网设备进行任务加速，若不会，则继续排队，直至一个网联网设备完成任务加速处理关闭后，按照上述方法重新进行判断；
本发明通过将一个时间周期划分为n个采集时段，并通过采集各物联网设备的工作时间分布，从而获得各物联网设备在各采集时间段的使用情况，当在一个采集时间段内一个物联网设备的使用频率较低时，则认为在该时间段内该物联网设备是随机使用，此时根据使用概率来判断优先度，当在一个采集时间段内一个物联网设备的使用频率较高时，则根据平均使用时间来判断优先度，这样在没有人为介入优先度的调整时，能够保证大部分的物联网设备在其惯用时间内进行任务加速处理，从而在不提升CPU成本的同时，提升物联网设备的使用体验。
通过将一个物联网设备在一个采集时间段内使用频率高与使用频率低两种情况进行区分，并分别采用使用频率与使用时长进行优先度的判断，能够降低使用时长的随机性对判断结果的干扰，而同样在一个采集时间段内使用频率较高时，又能够提升长时间进行的任务的流畅性，从而在整体上提升使用体验。
在本发明的一个实施例中，在数据采集的过程中，在采集第m+1个时间周期内的数据后，则删除第一个时间周期内的数据，并采用剩余的m个时间周期内的数据进行λ值与Zp值的数据更新，并以此类推，保证参与计算处理的时间周期始终为m个。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种物联网网络融合加速网关，其特征在于，工作方法包括如下步骤：
第一步，在物联网设备与本发明所述网关建立通信连接后，将对应物联网设备标记为目标设备，并获取目标设备使用习惯；
获取目标设备使用习惯的具体方法为：
S1、将一个时间周期划分为n个等时长的采集时段，获取一个目标设备在各采集时段内的工作时长，然后根据目标设备在一个采集时间段内的工作时长与一个采集时间段的工作时长获取该目标设备对该采集时间段的驱动占比Z；
S2、获取步骤S1中的目标设备在连续m个时间周期内在对应采集时间段的驱动占比，从而获得一组数据Z1、Z2、...、Zm，获取这一组数据中非0数值的占比λ%，若Z1至Zm中为0的数值超过预设值α%，则认为该采集时间段对该目标设备为随机时间段，反之，则认为该采集时间段为该目标设备的占用时间段，并在去除其中等于0的Zi值后计算剩余驱动占比值的平均值Zp；
S3、按照步骤S1至S2中的方法得到各目标设备在一个时间周期内对应的随机时间段以及占用时间段，以及各目标设备在随机事件段内的λ值以及目标设备在占用时间段内的Zp值；
第二步，当网关模块同时与多个物联网设备进行通信连接后，控制器获取对应的各物联网设备信息以及当前所处的采集时间段；
物联网设备信息包括物联网设备对应的随机时间段与占用时间段信息，以及物联网设备在各随机时间段内的λ值和物联网设备在各占用时间段内的Zp值；
在一个采集时间段中，将该采集时间段标记为占用时间段的物联网设备的优先度大于将该采集时间段标记为随机时间段的物联网设备；
在一个采集时间段中，同样将该采集时间段标记为占用时间段的物联网设备，Zp值越大的物联网设备优先度越大；
在一个采集时间段中，同样将该采集时间段标记为随机时间段的物联网设备，λ值越大的物联网设备优先度越大；
第三步，当一个物联网设备进入开启状态后，向控制器输入开启信息，若该物联网设备的优先度大于正在进行任务加速处理的物联网设备，则判断在优先度小于该物联网设备的范围内，按照优先度从小到大的顺序依次放弃任务加速处理后，进行该物联网设备的任务加速处理是否会导致CPU进入过载状态，若会，则不对该物联网设备进行任务加速，若不会，则暂停对应的一个或者多个物联网设备的任务加速处理，对该物联网设备的任务进行加速处理；
若该物联网设备的优先度小于正在进行任务加速处理的物联网设备的优先度，则判断对该物联网设备的任务进行加速处理是否会导致CPU进入过载状态，若会，则不对该物联网设备进行任务加速，若不会，则继续排队，直至一个网联网设备完成任务加速处理关闭后，按照上述方法重新进行判断。
2.根据权利要求1所述的一种物联网网络融合加速网关，其特征在于，在步骤S2中，采集第m+1个时间周期内的数据后，删除第一个时间周期内的数据，并采用剩余的m个时间周期内的数据进行λ值与Zp值的数据更新，之后依次录入新的一个时间周期内的数据，删除最先录入的一个时间周期内的数据，保证参与计算处理的时间周期始终为m个。
3.根据权利要求2所述的一种物联网网络融合加速网关，其特征在于，采集m个时间周期内的数据时，为分别采集m个属于工作日的时间周期内的数据与m个属于节假日的时间周期内的数据。
4.根据权利要求3所述的一种物联网网络融合加速网关，其特征在于，包括：
网关模块，用于为物联网设备终端的感知网络与传统通信网络建立通信连接；
物联网设备终端，包括若干物联网设备，物联网设备通过网关模块与传统通信网络进行连接；
加速模块，用于对指定物联网设备终端的业务进行加速；
信息存储模块，用于存储与网关模块建立通信连接的物联网设备的任务的加速规则，在对应物联网设备需要进行加速处理时，控制器读取信息处理模块中存储的加速规则进行任务加速处理。
5.根据权利要求4所述的一种物联网网络融合加速网关，其特征在于，包括移动终端模块，移动终端模块通过网关模块与物联网设备终端建立通信连接，并对物联网设备的优先度进行调整。
6.根据权利要求4所述的一种物联网网络融合加速网关，其特征在于，物联网设备与网关模块建立通信连接后，每隔预设时间T，该物联网设备向网关模块发出心跳信息，若连续t次网关模块未接收到该物联网设备的心跳信息，则删除信息存储模块中该物联网设备对应的加速规则。
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