CN115208920A - 分布式物联网服务单元 - Google Patents

Abstract

本发明是一种分布式物联网服务单元，包括交换模块、北向接口、南向接口或接口代理、处理模块，交换模块指软件控制的交换模块，交换模块通过所述北向接口与上级物联网服务单元进行通信，交换模块通过南向接口或接口代理，实现对终端设备和南向物联网服务单元的会聚；处理模块对分布式物联网服务单元接入的下级物联网服务单元和传感/执行终端的数据进行处理，提供应用或应用服务，来完成集中的或分布的数据处理。本发明服务单元结构统一，可以根据需要对物联网服务单元结构中的组成部分进行取舍，在广域网可达的位置上，形成树形或网状结构，将物联网的各种要素集成起来，有一定的区域自治性和封闭性，同时又支持在Internet范围内的开放。

Description

分布式物联网服务单元

技术领域

本发明属于物联网技术领域，具体的说是涉及一种分布式物联网服务单元。

背景技术

物联网的一个主要特点是实现信息世界和现实(物理)世界互动，这种互动是通过传感器/执行器实现的，是智能化和开放的互动。

按照行业标准ITU Y.2060建议书中所述，物联网是一个包括端(传感/执行设备、网关等)、管(网络和通信)、云(平台与应用)的开放系统。它的基本功能结构是会聚各种设备到服务端(平台)，而各种物联网应用通过服务端提供的各种服务实现所需的各种功能，这些功能包括通过各种传感/执行设备实现与物理世界的互动。

但由于物联网系统的开放性和相关技术的多样性，导致了构建物联网系统的各个组成模块的复杂度提升。不同系统的不同组成部分的处理能力不同，功能不同，需要部署的网络位置不同，提供的服务不同，因此完整地实现物联网端、管、云功能的结构无法统一，构建一个通用的、能够快速部署在网络任意服务单元的物联网系统也比较困难。

发明内容

为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明提出了一种分布式物联网服务单元(IoT service cell)。物联网服务单元可以分布在广域网(Internet)可达的位置上，形成树形或网状结构，这种结构可以将物联网的各种要素集成起来，在广域网的任意范围内部署和提供物联网服务，提供的服务有一定的区域自治性和封闭性，同时又支持在Internet范围内的开放；通过这种结构，将物联网的各种要素部署在网络中最合适的物理位置上，这些要素之间的关联和互操作通过统一的应用层数据通信机制实现，充分发挥物联网深入感知、广泛互连、高度智能的优势。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种分布式物联网服务单元，物联网服务单元的组成部分包括：交换模块、北向接口、南向接口或接口代理、处理模块、服务接口、以及逻辑设备接口。其中交换模块和处理模块是服务单元的核心，两者之间有双向的数据交互通道。交换模块是指软件控制的交换模块，可以根据应用的需要，实现北向接入和南向接入之间的多路径的数据交换；交换模块通过北向接口与上级服务单元进行通信，北向接口的接入方向可以有多个；交换模块通过南向接口或接口代理，实现对终端设备和南向服务单元的会聚；南向接口和南向接口代理的区别是后者需要处理数据结构和交互方式的适配。处理模块对本服务单元接入的下级服务单元和传感/执行终端的数据进行处理，提供应用或应用服务，来完成集中的或分布的数据处理；处理模块提供了服务接口，用于接入界面或供应用作为API调用，一般限于本地，因此本发明中的处理模块又称之为本地处理模块；处理模块提供了逻辑设备接口，用于接入本服务单元的南向接口，从而形成一个南向服务单元或虚拟设备。其中服务接口、逻辑设备接口不是必须的，而是根据需要使用。

物联网服务单元具有如下特征：

1.服务单元的结构统一，实际实现时，可以根据需要对服务单元做功能的取舍和规模的伸缩，也可以根据需要对服务单元结构中的组成部分进行取舍。例如，只实现设备会聚的网关中，可以仅含南向接口或接口代理、北向接口两个部分；顶端的服务器可以没有北向接口部分。

2.对于一个服务单元来说，组成部分的取舍对于与其连接的其他服务单元或传感/执行终端来说是透明的，其配置的改变也不影响其他服务单元或传感器的配置和运行。

3.交换模块只在南北向之间进行数据的转发，包括：南向接口–北向接口、以及南向接口–服务接口。其中，南向接入的服务单元或传感执行设备之间如果需要进行通信，须由应用实现转发，这种安排可以保证物联网服务和应用之间的松耦合。交换模块有两种类型：一种针对一个北向接口的情况，提供简单的设备会聚功能中的数据转发，另一种适用于服务单元包含本地处理模块或者具有多个北向接口的情况。

4.服务单元中，南北向接口都会有多个类型，每个类型也会有多个实例。南北向之间的路由选择由交换模块完成。

5.服务单元以统一的方式会聚南向服务单元和传感执行设备。

6.处理模块有两种关联结构，区别在于其北向接口：一种是服务接口，用于应用的调用；另一种是逻辑设备接口，用于连接北向的会聚服务单元。这个会聚服务单元可以是本服务单元，也可以是上一级的服务单元。

7.处理模块提供的服务接口根据数据流向又分为服务提供接口和服务使用接口。服务提供接口可以作为服务端为应用或人机接口提供服务，服务使用接口可以作为客户端，使用网络中开放的IT资源。

8.处理模块有三种基本类型：第一类是数据的输入来自本服务单元交换模块，处理的输出也送往本服务单元的交换模块；第二类是数据的输入是本服务单元的交换模块，处理输出作为南向设备从本服务单元或其他服务单元的南向接口再次接入系统；第三类是在服务接口和本服务单元交换模块之间收发数据，完成应用功能的处理，这是本服务单元向外部开放功能时使用的结构。除了三种基本类型以外，系统也完全支持这三种类型混合的单个应用处理实例。

9.处理模块作为部署在物联网服务单元中的应用程序，它通过交换模块与南向的设备或物联网服务单元进行数据交互，收发和处理服务单元南向的设备数据和信息，构成本地的应用。因此处理模块的存在还保证了物联网服务单元的自治性，可以在北向网络中断的情况下，维持本物联网服务单元和南向物联网服务单元的必要功能。处理模块也是整个物联网体系与现有IT系统的衔接点，通过它的北向服务接口和调用接口，与现有的IT系统接口。

10.在本发明的系统中，物联网服务单元与传感执行设备之间或者物联网服务单元之间进行互联互操作的前提是它们之间交换的数据包或数据单元中，必须含有以下内容：

1)设备或服务单元的全局统一标识，用以在全网范围内唯一识别南向服务单元或设备；

2)连接参考，用以维持应用数据交互的顺序和对应关系；

3)设备端点标识，用以识别设备中的不同数据源点或目的点；

4)数据单元的用途，用以识别数据单元在交互中的地位，如交互的方向、交互类型等。

本发明的有益效果是：

1、本发明的分布式物联网服务单元的每个服务单元都可以将自己及南向的所有资源或部分资源与上级服务单元隔离，包括设备标识映射的隔离，即可以控制设备标识是否可以为外部所解析。

2、本发明的分布式物联网服务单元的每个服务单元可以具有完整的物联网结构，有自治运行的能力；在断网的情况下，可以保证服务的可靠性。

3、本发明的分布式物联网服务单元的每个服务单元的完整的服务单元结构、灵活的配置方式和部署方式，使得服务单元可以根据需要选择其处理能力和功能配置，也可以方便地扩充和替换。

4、本发明的分布式物联网服务单元中的南北向接口使得物联网系统与泛在的通信网络融合，服务单元中的本地处理模块使得物联网系统与现有的IT系统和架构如SOA融合，因此本发明使物联网“端管云”体系能够与现有IT系统、通信系统的通用技术和体系无缝衔接。

5、本发明的分布式物联网服务单元支持灵活的网络拓扑，支持以树状方式包括星形结构和网状方式扩充整个广域网上的整个系统，支持处理能力分担和处理功能的备份。

6、本发明的分布式物联网服务单元有良好的底层通信机制和标准的适应性，支持长期演进：在南北向接口和接口代理的支持下，应用层通信可以适应各种不同方式例如，消息方式、流方式、数据报方式和不同标准的底层通信机制，适应底层的技术更新。

7、本发明的分布式物联网服务单元更好地支持分布式运算和降低网络时延，反馈控制等需要低时延的应用可以部署在现场的应用服务单元中，以降低时延；也可以将边缘AI处理部署为现场的服务，以降低时延、减少远程传输所需的网络流量。

8、本发明的分布式物联网服务单元统一规整的南北向接口保证了系统的开放和接入、使用的方便。

9、本发明的分布式物联网服务单元有利于物联网设备的产品化、标准化和系列化。

10、本发明的分布式物联网服务单元有助于物联网应用和应用服务的统一实现和部署，降低物联网应用的开发和部署成本。

11、本发明提出的结构可以用于系统的工程建模，用于系统组成部分的功能定位和信息关联的定位。

附图说明

图1是本发明分布式物联网服务单元部署示例。

图2是本发明分布式物联网服务单元内部结构图。

图3是本发明第一类交换模块的内部结构示意图。

图4是本发明含第一类交换模块的服务单元内部结构示意图。

图5是本发明含第二类交换模块的服务单元内容结构示意图。

图6是本发明第二类交换模块的内部结构示意图。

图7是本发明处理模块的结构示意图。

图8本发明企业IOT系统组网应用举例。

图9本发明网状IOT系统的组网应用举例。

图10本发明实现现场灯控的本地处理模块实例。

图11本发明实现Modbus数据转换的本地处理模块实例。

图12本发明移动(手机)服务单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述,给出了本发明的若干实施例,但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例,相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

本发明建立了一种物联网服务设备的结构，这种结构可以将物联网的各种要素集成起来，在广域网的任意范围内部署和提供物联网服务，提供的服务有一定的区域自治性和封闭性，同时又支持在Internet范围内的开放。通过这种结构，将物联网的各种要素部署在网络中最合适的物理位置上。这些要素之间的关联和互操作通过统一的应用层数据通信机制实现，充分发挥物联网深入感知、广泛互连、高度智能的优势。这种服务设备被称为“物联网服务单元”IoT service cell”，以下简称服务单元。

图1是分布式物联网服务单元的部署示例，矩形表示服务单元，圆形表示传感/执行终端。其中服务单元可以分布在广域网(Internet)可达的位置上，形成树形或网状结构。分布式物联网服务单元的南向可以连接服务单元，也可以连接终端设备。这些服务单元的硬件环境可以是高性能的服务器，也可以是嵌入式的网关或其他组合的设备。在图1中：服务单元①是一个中心服务器；服务单元②、③是局部的中间服务器，其中服务单元②的南向是服务单元，并不会聚终端设备，服务单元③的南向同时接入了服务单元和终端设备，不提供数据处理功能即不提供应用和应用服务；服务单元④是一个边缘服务器；服务单元⑤则是一个纯粹的终端会聚设备如网关，不提供应用和应用服务。

虽然图1中的各个服务单元的处理能力和功能不同，但本发明中的所有分布式物联网服务单元的结构是相同的。连接在网络中的服务单元能够独立、完整地实现物联网端、管、云的交互和应用接口功能，并可以和其他服务单元连接和互操作，利用广泛的资源，以实现更为复杂、更为开放的物联网应用功能。

图2为物联网服务单元内部结构图，其组成部分包括：交换模块、北向接口、南向接口或接口代理、本地处理模块、服务接口、以及逻辑设备接口。

交换模块和本地处理模块是服务单元的核心，两者之间有双向的数据交互通道。

交换模块是指软件控制的交换模块，可以根据应用的需要，实现北向接入和南向接入之间的多路径的数据交换。具体的说，交换模块在南向接口和本地处理模块、北向接口之间转发数据，由软件定义转发策略和路由，可以在运行中改变定义，也可以是固定策略和路由。

交换模块通过北向接口与上级服务单元进行通信，北向接口的接入方向可以有多个；南向接口和南向接口代理的区别是南向接口代理需要处理数据结构和交互方式的适配，交换模块通过南向接口或接口代理，实现对终端设备和南向服务单元的会聚。

本地处理模块对本服务单元接入的下级服务单元和传感/执行终端的数据进行处理，提供应用或应用服务，来完成集中的或分布的数据处理，如中央服务器数据处理、边缘AI等；本地处理模块提供了服务接口，用于接入界面或供应用作为API调用，一般限于本地应用，但也可以根据需要开放；本地处理模块提供了逻辑设备接口，用于接入本服务单元的南向接口，从而形成一个南向服务单元或虚拟设备。

在服务单元中，南北向接口都会有多个类型，每个类型也会有多个实例。南北向之间的路由选择由交换模块完成。

南向接口和南向接口代理(后面都简称为“接口”和“接口代理”)用以会聚传感/执行设备和南向接入的服务单元。南向接口和南向接口代理的区别是南向接口代理需要进行应用层标识、通信协议和数据结构的转换。对于南向接入的设备来说，服务单元是一个服务器，南向设备上电时发送心跳信号，服务单元南向接口记录其路由信息，以便后续的通信。

接口完成如下功能：

第一：底层通信接口的处理：当需要进行网络传输时，必须接入底层通信协议的服务，理论上通过服务接入点-SAP。该功能主要处理SAP点的交互。不同类型的底层协议由不用类型的协议处理程序实现，简单的可以是直接的物理层传输如串行接口透传，复杂的可以涉及高层协议的处理，例如，LW-M2M。系统并不限制底层协议的OSI等价层次，而将它们统一看作是“可调用接口”，用以承载系统的交互数据。

第二：收发数据的解析和转换：只要作用是去掉南向通信的数据格式如二进制格式中的开销，转换为内部处理格式以进进行北向到南向的反向处理。

第三：接口管理和配置：接口管理和配置的信息来自两个方面：一是通信开销和通信接口状态；二是配置数据。接口管理和配置部分实现如下功能：

(3-1)管理和报告接口的状态，如通信异常等；

(3-2)接口启动或重启时，根据配置数据和接口的状态进行接口的配置；

(3-3)根据通信开销和配置数据对接口进行管理和控制。

第四：路由处理功能：当一个接口接入多个南向设备时，路由处理功能维护一个路由表，南向设备第一次接入时，建立一个南向路由。当需要向南向设备发送数据时，路由处理功能根据设备标识查找南向路由，并向该路由发送数据。长时间没有通信的南向设备将从路由表中删除。

相对于北向接入的会聚服务单元，服务单元的北向接口是客户端到服务器的通信，相当于传感执行设备的接入。与南向接口相比，北向接口相对简单，因为它是与设定的服务单元进行通信，所以它没有路由功能，只有底层接口处理、收发数据解析和转换、接口管理几个功能。这几个功能与南向接口的对应功能类似。

服务单元中的交换模块有两种类型：当服务单元中存在多个北向接口实例或存在本地处理模块时，需要软件定义的交换模块即第二类交换模块；否则，交换模块即第一类交换模块只是按路由表在南北向之间转发数据。

第一类交换模块的内部结构示意图如图3所示，用于简单的设备会聚功能，这一功能在南向接口和北向接口之间转发数据。来自南向的数据直接发往北向，来自北向的数据则根据其含有的设备标识，在路由表中找到设备所接入的南向接口。

含第一类交换模块的服务单元内部结构示意图如图4所示，它包含一个北向发送队列，用于向北向会聚服务单元发送来自南向接口或接口代理的数据；它还包含多个南向发送数据队列，每个队列对应一个南向接口实例，用于转发来自北向的数据。

南向接口接入的设备启动或重启时，会发送心跳数据，交换模块收到心跳时，会在南向路由表中生成一条新的记录，关联设备标识和南向路由。如果南向设备不能发送心跳，则由南向接口代理代发。来自北向的数据发送到哪一个南向队列由南向路由表和数据中含有的设备标识决定。

含第二类交换模块的服务单元内容结构示意图如图5所示，它适用于服务单元包含本地处理模块或者具有多个北向接口的情况。第二类交换模块的交换路径包括：

(1)与上述第一类交换模块情况相同的南北向接口之间的数据交换路径；

(2)南向接口单元与本地处理模块之间的数据交换路径；

(3)本地处理模块与北向接口之间的数据交换路径。

第二类交换模块的内部结构示意图如图6所示，实际上，它是在第一类交换模块上增加以下组成部分形成的：

1)北向接口队列：交换模块为每个北向接口实例维持一个北向的数据队列，用于缓冲发往北向的数据。

2)本地处理模块队列：交换模块为每个本地处理模块实例维持一个本地处理模块的数据队列，用于缓冲发往这些处理模块的数据。

3)转发控制：它的南向是前述的第一类交换数据单元的北向数据缓冲即从北向接收和数据转发接口即向北向发送，北向是经过路由选择的北向接口队列和本地处理模块的队列即从南向接收的数据，同时它也维持一个南向发送队列即向南向发送的数据，南向路由的选择由第一类交换模块实现，这里的转发控制只是决定数据是否要转发到南向。

4)流表即转发规则表：转发控制实现的是策略控制功能，其中流表中的数据就是转发规则数据，由条件和动作两部分组成，即输入满足条件集合n则执行动作集合n。动作集合支持多路的同时转发。其中条件包括：

当前的南北向接口状态如在线、备用、速率、过载等；

时间参数，如日期时间、计数器数值或超时等；

数据包中的设备标识、端点标识、数据包功能类型等信息；

必要时还可以解析数据包中的应用数据内容作为条件。

流表的动作就是转发的路径及转发参数，例如延时转发、取消动作等，路径为北向和本地出单元的接口队列、南向接口队列。当一个数据包到达时，转发控制部分就查找一次流表，并将数据包根据流表动作指示的路径进行转发。动作可以同时指示多个路径，例如，一个传感器数据到达时，可以发往北向接口队列用于数据的远程显示，也可以同时发往本地处理模块作为某个控制应用的输入。

图7为处理模块的结构示意图，它是部署在服务单元的应用程序，作为本发明的特征之处在于它与周边的关系，在系统中，它通过交换模块与南向的设备或服务单元进行数据交互，作为部署在服务单元上的应用程序，收发和处理服务单元南向的设备数据和信息，构成本地的应用。它同时也是整个物联网体系与现有IT系统的衔接点，通过它的北向服务接口和调用接口，与现有的IT系统接口，通过北向服务接口，它既可以作为服务端为应用或人机接口提供服务，也可以作为客户端，使用网络中开放的IT资源，本地处理模块的存在还保证了服务单元的自治性，可以在北向网络中断的情况下，维持本服务单元和南向服务单元的必要功能。

本地处理模块可以有多个类型，每个类型又可以有多个实例，这些实例可以以独立线程或独立进程的方式运行，从功能上，每个处理模块实例可以包括以下组成部分：

1)处理功能：完成预定的应用功能，如反馈控制、边缘AI、服务单元管理、南向数据桥接等；

2)服务提供接口：以不同的方式如RESTful、队列等对外以服务的形式提供处理功能；

3)服务使用接口：以不同的方式使用网络中的资源，将这些资源引入物联网系统的处理中；

4)逻辑设备接口：通过逻辑设备接口，本服务单元或其他服务单元可以将本地处理模块看成是一个传感/执行设备，典型的应用是传感数据的边缘处理，例如，

处理图像识别，将图像转换为车牌传感。

作为特定类型的本地处理模块来说，除了和本服务单元的交换模块之间的连接以外，上述的服务提供接口、服务使用接口、逻辑设备接口不是必须的，而是根据需要使用。

根据不同的数据来源即输入和去向即输出，本地处理模块有以下三种基本类型：

1)第一类：数据的输入来自本服务单元交换模块，处理的输出也送往本服务单元的交换模块，例如，传感器作为反馈控制的输入，加热器作为反馈控制的输出的本地温度控制器；再如，在两个南向设备或服务单元间进行数据对等转接的设备数据转发器即远程开关–控制信号的转发；

2)第二类：数据的输入是本服务单元的交换模块，处理输出作为南向设备从本服务单元或其他服务单元的南向接口再次接入系统，边缘AI对传感器数据进行处理，形成新的传感数据就是这一类处理模块的典型情况

3)第三类：在北向服务接口和本服务单元交换模块之间收发数据，完成应用功能的处理，这是本服务单元向外部开放功能时使用的结构，其中北向服务接口包括包括服务使用接口和服务提供接口；

其中第一类和第二类完成的是物联网系统内部的物-物交互功能，在系统中被称为是Profile，有固定的全局设备标识和标准的配置数据结构；第三类则与一般的网络应用服务功能或API无异，只是增加了接入物联网系统的能力。

除了三种基本类型以外，系统也完全支持这三种机制混合在单个应用处理中的实例。

在本发明的系统中，服务单元与传感执行设备之间、服务单元之间进行互联互操作的前提是它们之间交换的数据包或数据单元中，必须含有以下内容：

1)设备或服务单元的全局统一标识，用以在全网范围内唯一识别南向服务单元或设备；

2)连接参考，用以维持应用数据交互的顺序和对应关系；

3)设备端点标识，用以识别设备中的不同数据源点或目的点；

4)数据单元的用途，用以识别数据单元在交互中的地位，如交互的方向、交互类型等。

系统并不限制上述数据的具体格式，这种格式可以在接口或接口代理处进行转换。如果设备的交互数据不满足上述条件，例如只有局部标识没有全局标识的情况，可以通过代理实现。

基于物联网服务单元组建的物联网系统支持灵活的应用组网方式，支持层次型组网、网状组网。

图8为企业IOT系统组网应用举例，这是一个层次型的应用结构，用于公司的应用网络结构设计，该结构可以将各种应用部署在最有利的物理位置，每一个服务单元都部署了相同结构的服务单元，各服务单元可以控制自己及下级资源的开放与否，每个服务单元可以有自己的内部应用服务，也可以开放自己的资源形成开放应用服务。图中的车间服务单元2可以将自己的资源开放给工厂和分支机构两个服务单元；图中的服务单元车间服务单元n可以是一个简单的网关，因为它只有一个上级服务单元而且没有本地处理模块。如前所述，这种简单的网关只有南北向接口和第一类交换模块。

图9为网状IOT系统的组网应用举例。在这个例子中，最上层的①、②两个服务单元可以形成功能分组、负载分担或互为备份的功能。服务单元④可以通过逻辑设备接口将自己的南向资源和处理结果共享给服务单元⑤。

图10为实现现场灯控的本地处理模块实例。这个例子的实现方案是：

1)图中的服务单元①是一个远程服务单元，服务单元②是一个现场服务单元；

2)灯控功能部署在现场服务单元，与开关即传感器、灯控继电器即执行器在同一物理位置上；

3)设置服务单元②的交换模块，将来自开关和继电器的状态数据同时转发到灯控处理模块和北向接口，这样，北向服务单元①的监控应用可以观察到开关的动作和灯的状态，前提是服务单元①和服务单元②之间有网络连接。

4)处理模块的灯控功能接收南向连接的开关转换数据，根据预定设置的规则对灯控继电器发出控制数据。

5)由于处理模块配置在本地，所以，灯控功能在网络中断的情况下仍然可以工作。与此同时，在连接广域网的情况，可以使用服务单元①上的远程监控应用编写界面程序，在任何位置观察灯控的状态。

Modbus是工业上经常用的接口标准。它采用主从结构，一个主站可以接入多个从站，通过轮询方式与它们通信。为了将数据传送到设备监控应用，就必须设置一个主站，完成轮询。图11所示的Modbus接口数据转换即处理模块就是建立在现场服务单元的主站兼数据转换功能，其实现方法为：

1)该处理模块根据预设的轮询策略，对从站进行轮询，获取从站的数据

2)对获取的数据进行处理，将用Modbus寄存器表示的数据，转换为实际的物理数据，如电压、温度等。这种转换往往是多对多的转换，因为一个物理数据可以由多个寄存器数据来表示，一个寄存器数据也可能包含多个物理数据。转换的依据是服务单元中存放的Modbus点表。

3)Modbus转换功能属于第二类处理模块，它形成一个新的终端设备。

4)转换后的数据作为新终端设备的输出，从南向重新接入服务单元②，由其转发至服务单元①，服务单元①的设备监控应用就可以读取这些数据，在人机接口上显示。

5)由于进行了数据转换，原始数据格式和接口对服务单元①的设备监控应用是透明的，这样，服务单元①的设备监控程序就可以使用来自南向的各种数据，而不用考虑其原始的接口和数据格式。

图12为移动如手机服务单元的结构示意图。该服务单元可以为北向的上层服务器服务单元①提供现场的各种传感数据，也有控制现场设备的能力。图中结构的典型应用实例是室内定位，部署在手机上，它的实现方法有3种。

实现方式1：

1)由APP或小程序驱动手机内部的蓝牙接收器接收来自定位Beacon即信标，外部传感器的场强等信息，经过数据适配，成为内部格式的数据，特别是增加了接收点的全局标识。

2)信标数据被发送到服务单元①服务器，后者经过计算得到位置信息，并推送给手机APP或小程序，同时在服务器上存储，提供位置跟踪服务。

3)APP或小程序使用服务单元①提供的平面图，在手机屏幕上显示当前位置。

实现方式2：

1)交换模块将接收到的场强、标识等数据发给APP或小程序；

2)APP或小程序利用服务单元①提供的服务查询固定信标的固定信标的坐标；

3)APP或小程序根据固定信标的坐标和收到的场强数据计算手机自己的坐标；

4)计算后的坐标可以如前一种方式在手机上显示。

实现方式3：

1)交换模块将接收到的场强、标识等数据发给APP或小程序；

2)APP或小程序利用服务单元①提供的服务查询固定信标的固定信标的坐标；

3)APP或小程序根据固定信标的坐标和收到的场强数据计算手机自己的坐标；

4)计算后的坐标作为另一个坐标传感数据，通过本服务单元的南向接口送往服务单元①存储，提供位置跟踪服务。

在这个例子中，APP或小程序是服务单元的本地处理模块，特别是实现方式3，它是第二类处理模块和第三类处理模块结合的本地处理模块。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种分布式物联网服务单元，其特征在于：所述分布式物联网服务单元包括交换模块、北向接口、南向接口或接口代理、处理模块，其中：

所述交换模块指软件控制的交换模块，所述交换模块通过所述北向接口与上级物联网服务单元进行通信，所述交换模块通过所述南向接口或接口代理，实现对终端设备和南向物联网服务单元的会聚；

所述处理模块对所述分布式物联网服务单元接入的下级物联网服务单元和传感/执行终端的数据进行处理，提供应用或应用服务，来完成集中的或分布的数据处理。

2.根据权利要求1所述分布式物联网服务单元，其特征在于：所述物联网服务单元还包括服务接口以及逻辑设备接口，所述处理模块提供了服务接口，用于接入界面或供应用作为API调用，所述处理模块提供了逻辑设备接口，用于接入所述分布式物联网服务单元的南向接口，从而形成一个南向物联网服务单元或虚拟设备。

3.根据权利要求2所述分布式物联网服务单元，其特征在于：所述交换模块只在南北向之间进行数据的转发，包括：南向接口–北向接口、以及南向接口–服务接口。

4.根据权利要求3所述分布式物联网服务单元，其特征在于：所述交换模块有两种类型，第一种：所述交换模块只针对一个北向接口，提供设备会聚功能中的数据转发，第一种：所述交换模块针对所述分布式分服务单元包含本地处理模块或者具有多个北向接口的情况。

5.根据权利要求2所述分布式物联网服务单元，其特征在于：所述处理模块根据北向接口的不同划分为两种关联结构，一种是服务接口，用于应用的调用，另一种是逻辑设备接口，用于连接北向的会聚物联网服务单元，所述服务接口根据数据流向分为服务提供接口和服务使用接口，所述服务提供接口作为服务端为应用或人机接口提供服务，服务使用接口作为客户端，使用网络中开放的IT资源，所述会聚物联网服务单元是本物联网服务单元或上一级的物联网服务单元。

6.根据权利要求5所述分布式物联网服务单元，其特征在于：所述处理模块包括三种基本类型：第一类是数据的输入来自所述分布式物联网服务单元交换模块，处理的输出也送往所述分布式物联网服务单元的交换模块；第二类是数据的输入是分布式物联网服务单元的交换模块，处理输出作为南向设备从分布式物联网服务单元或其他服务单元的南向接口再次接入系统；第三类是在服务接口和分布式物联网服务单元交换模块之间收发数据，完成应用功能的处理，这是分布式物联网服务单元向外部开放功能时使用的结构。

7.根据权利要求6所述分布式物联网服务单元，其特征在于：北向网络中断的情况下，所述处理模块作为整个物联网体系与现有IT系统的衔接点通过它的北向服务接口和调用接口，与现有的IT系统接口，维持所述分布式物联网服务单元和南向物联网服务单元的必要功能。

8.根据权利要求1所述分布式物联网服务单元，其特征在于：所述物联网服务单元与传感执行设备或者物联网服务单元之间进行互联互操作的前提是它们之间交换的数据包或数据单元中，必须包含：终端设备或物联网服务单元的全局统一标识、维持应用数据交互的顺序和对应关系的连接参考、用以识别设备中的不同数据源点或目的点的设备端点标识、以及交互的数据单元的用途。

9.根据权利要求1-8任一项所述分布式物联网服务单元，其特征在于：所述分布式物联网服务单元分布在广域网可达的位置上，形成树形或网状结构。

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