CN214544335U - 智能楼宇中具有优化应答机制的物联网终端设备 - Google Patents

Abstract

一种智能楼宇中具有优化应答机制的物联网终端设备，包括主板，主板上设置有处理器，内存模块，存储器，电源接口，无线通讯模块；无线通讯模块，用于向网关设备发送数据包；并且当网关设备处理器计算出修正达到时间后，根据修正达到时间的次序从网关接收数据包。该网关设备具有对应答数据包有不同的处理策略，当负载较大时，能够对不同的目的IP有针对性的流量控制，流量控制考虑了应答数据包的频率和业务类型对数据包处理及时度的要求，延迟控制算法计算出的间隔延迟度既跟平均时间间隔处于同一个数量等级，而且能体现终端对应答消息延迟的容忍度。

Description

智能楼宇中具有优化应答机制的物联网终端设备

技术领域

本实用新型涉及物联网终端设备，尤其涉及智能楼宇中的物联网终端设备。

背景技术

随着通信技术的飞速发展以及通信技术与互联网技术的进一步融合，移动业务以及移动互联网技术普及率越来越高。目前，在大部分发达国家，移动通信渗透率甚至达到100％，这就导致了移动用户的增速越来越慢，并且全球移动运营商基本都面临着这一问题。为此，运营商们开始寻找移动通信领域新的增长点。另一方面，随着互联网技术的崛起，尤其是互联网技术与移动通信技术相融合产生的移动互联网技术的兴起，为运营商进一步扩大营收和市场打开了一扇新的大门。

物联网(英文：The Internet of things)是指把传感器装备各种真实物体上，通过互联网联接起来，进而运行特定的程序，达到对物的远程控制或者实现物与物的直接通信的技术。基于物与物联系的物联网与基于人与人通信的网络有很大的差异，造成当前通信网络架构在承载物联网时存在很多问题。随着物联网技术逐渐兴起，物联网在智能家居、智能楼宇、智能抄表中的应用越来越多。

M2M是Machine-to-Machine/Man(机器对机器或人)的简称，是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它通过在机器内部嵌入无线通信模块，以无线通信等为接入手段，为客户提供综合的信息化解决方案，以满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求。

首先，基于物物通信为基础的物联网终端数量多达数百亿，业务的发起和处理都是基于物，由于物联网终端需要海量的低数据业务量，业务的发送是不连续的，在管理，控制与业务高度合一的情况下，为保持业务通道的联通性，必然产生大量的信令，造成网络风暴，对网络产生冲击和破坏。

其次，由于物联网终端智能性差，处理器的处理能力不足，存储器容量不够，现有的物联网通常一种应用即对应从终端、网络和业务紧耦合的一个封闭网络，多种应用导致的多张封闭网络必然造成物联网终端的处理能力不足。

现有的物联网信息处理方式是在接入网关承担管理物联网终端的功能，然后再通过接入网关以传统的TCP/IP协议通信来接入互联网。传统TCP/IP协议通信为了保障通信的可靠性，需要在数据包收发过程中采用了ACK应答来完成确认。但这样的机制，在物联网环境下容易对接入网关形成信令风暴，以及对物联网终端的处理能力造成挑战。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种智能楼宇中具有优化应答机制的物联网终端设备，包括主板，主板上设置有处理器，内存模块，存储器，电源接口，无线通讯模块；

无线通讯模块，用于向网关设备发送数据包；并且当网关设备计算出修正达到时间后，根据修正达到时间的次序从网关设备接收数据包；

所述修正达到时间是由网关设备计算获得的，网关设备获取数据包中的目的IP地址，并统计在预定时间内不同目的IP地址的数量，设为N，如果不同目的IP地址的数量N不大于预定门限值，则不作处理，预定门限值设置为12；否则统计单位时间接收到数据包是否超过阈值，该阈值与物联网终端的处理能力相关，事先存储在存储器中，如果不超过则以先到先处理的次序来处理数据包，否则获得不同目的IP地址中的每一个目的IP地址的优先级，该优先级是物联网终端指定的或是由接入网关根据目的IP地址所属运营方的性质确定的；获得单位时间内物联网终端向不同目的IP地址中的每一个目的 IP地址发送数据包的数量；计算不同目的IP地址中的每一个目的IP 地址的延迟因子W₁，W₁＝P_i×P_i；i∈{1，2，…，N}；N是不同目的IP地址的数量；W_i是第i个目的IP地址的延迟因子，P_i是第i个目的IP 地址的优先级，优先级越高P_i的值越低；F_i是单位时间内向第i个目的 IP地址发送数据包的数量；计算最近一段时间内所接收到应答消息之间的平均间隔时间t_int；计算每个目的IP地址的延迟量ΔW_i＝t_int×W_i/Min(W_i)；其中Min(W_i)指选取所有W_i中的最小值；计算每个数据包的修正到达时间t’＝t+Δt；t是数据包达到接入网关的实际时间。

存储器，存储有计算机程序；

处理器，根据存储器上存储的计算机程序来调动无线通讯模块实现数据包的收发。

本实用新型的发明点：

1)根据网关设备的负载情况，对应答数据包有不同的处理策略。

2)当负载较大时，能够对不同的目的IP有针对性的流量控制。

3)流量控制考虑了应答数据包的频率和业务类型对数据包处理及时度的要求。

4)延迟控制算法计算出的间隔延迟度既跟平均时间间隔处于同一个数量等级，而且能体现终端对应答消息延迟的容忍度。

附图说明

图1为M2M业务系统的架构图；

图2为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行说明。

图1所示为目前常见的M2M业务应用架构，包括：M2M机器终端接入层，通信网络\IP网络层，M2M业务平台层和M2M应用，其中： M2M机器终端接入层可以分为两种类型：第一种是M2M终端设备，实现M2M业务的第一步就是终端设备采集数据，将采集的数据通过网络发送出去，以及接收网络下发的数据。通常，对于移动网络，通信模块用于实现与M2M终端通信，机器硬件是用于实现M2M业务的设备；对于固定网络，可以通过网卡或调制解调器等方式接入固定网络；第二种是M2M终端网关设备，其一方面用于连接通信网络(移动通信网络或者固定通信网络)另外一方面用于连接其它的网络，包括：传感器网络，工业控制网络，个域网，融合的个人网络，卫星网络，家庭网络或者企业网络等。对于这类设备，可以起到代理和适配其它网络的设备，例如，传感器，进行业务上传和下发的作用，以及数据处理、控制和协议转换等。

通信网络\IP网络：用于将M2M业务数据在M2M机器终端之间传递，或者扮演M2M机器终端与第三方业务平台和应用的连接网络。在整个M2M技术框架中扮演着重要的作用。包括移动通信网络，宽带网络，广域网，局域网和个域网等。

M2M业务平台：由于M2M业务需要支撑许多不同的行业、企业应用以及家庭应用。因此，基于M2M业务平台的业务能力，需要为大量的第三方的M2M应用系统提供基础的网关业务能力和M2M业务环境调用。网关业务能力，包括：终端的管理、监控、数据收集和协议转换等。对于网关业务能力，业务平台通常能力有限，提供的功能简单，因此，只能支撑常见的简单的M2M应用；对于M2M业务环境能力，包括的能力通常比较多，比如支持业务的创建、编辑、编排、生成和发布，并且这些业务环境能力是基于对已有的各种不同的具体的单个业务能力，例如：定位、GIS、消息、呈现和DM等大量的已有的业务能力。通过业务环境的逻辑，可以提供增加的业务能力，满足复杂的 M2M应用。

M2M应用：M2M业务可以广泛应用于各行各业，包括从大型企业应用、中小企业应用、个人及家庭用户等，含盖诸如远程医疗、远程抄表和公共安防等。对于不同的行业和企业用户，它们对具体应用的需求都会大相径庭，差异化非常明显，因此，M2M应用通常由用户自己开发，运营商一般只提供标准化的通用的业务应用。

实施例

图2是根据本实用新型实施例的智能楼宇中具有优化应答机制的物联网终端设备的结构框图。

由于智能楼宇的应用环境导致了，在该环境中物联网终端只要都是设置各类监控的终端。从物联网终端传输给外部网络的数据主要是监控类内容，而从外部网络传输给物联网终端的绝大部分都是应答数据包。本实用新型在处理数据包时不用区分数据包的类型，一律当成应答数据包来处理。又能节约处理资源，对其他类型数据包的影响也很有限。

一种智能楼宇中具有优化应答机制的物联网终端设备，包括主板，主板上设置有处理器，内存模块，存储器，电源接口，无线通讯模块。

无线通讯模块，用于向网关设备发送数据包；并且当网关设备计算出修正达到时间后，根据修正达到时间的次序从网关设备接收数据包。

该数据包是物联网终端通过接入网关发送到因特网中的设备(目的设备)。本方案中物联网终端可以是各种传感器类型的监控设备，通过接入网关与外部网络进行通信。该目的设备位于外部网络中，例如因特网中，可以是任何设备，例如用于收集物联网设备提供的监控信息的服务器设备，也可以是与某个监控设备点对点连接的监控信息显示终端设备。

所述修正达到时间是由网关设备计算获得的，网关设备获取数据包中的目的IP地址，并统计在预定时间内不同目的IP地址的数量，设为N，如果不同目的IP地址的数量N不大于预定门限值，则不作处理，预定门限值设置为12；否则统计单位时间接收到数据包是否超过阈值，该阈值与物联网终端的处理能力相关，事先存储在存储器中，如果不超过则以先到先处理的次序来处理数据包，否则获得不同目的IP地址中的每一个目的IP地址的优先级，该优先级是物联网终端指定的或是由接入网关根据目的IP地址所属运营方的性质确定的；获得单位时间内物联网终端向不同目的IP地址中的每一个目的 IP地址发送数据包的数量；计算不同目的IP地址中的每一个目的IP 地址的延迟因子W_i，W_i＝P_i×P_i；i∈{1，2，…，N}；N是不同目的IP地址的数量；W_i是第i个目的IP地址的延迟因子，P_i是第i个目的IP 地址的优先级，优先级越高P_i的值越低；F_i是单位时间内向第i个目的 IP地址发送数据包的数量；计算最近一段时间内所接收到应答消息之间的平均间隔时间t_int；计算每个目的IP地址的延迟量ΔW_i＝t_int×W_i/Min(W_i)；其中Min(W_i)指选取所有W_i中的最小值；计算每个数据包的修正到达时间t’＝t+Δt；t是数据包达到接入网关的实际时间。

门限值的设置属于现有技术。可以根据网关设备的性能等信息综合考虑来设置。N低于门限值说明接入网关需要服务的外网设备的数量不多，用于处理应答消息的负载就不会很大，因此，只需要根据常规的处理流程处理就行。不需要执行额外的调度算法。先到先处理原则是当处理能力有保证时的常规处理方式，即接入网关接收到的数据包只要不超过阈值则按照常规处理手段来处理。阈值的设置属于现有技术。可以根据网关设备的性能等信息综合考虑来设置。

每个目的IP地址的延迟因子与两个参数相关，优先级越高则延迟因子越低，单位数据的数据包数量越少则延迟因子越低。因为优先级的高的目的IP地址所涉及的业务相对越重要。而数据包数量的发送频率，在智能楼宇等领域，具有一种特殊的意义，交互频率代表了目的终端和物联网设备之间通信的健康程度。例如，用于测量设备之间通信是否正常的心跳数据包等都需要考虑频率。例如，将最近一段时间的时间长度除于所接收到的数据包的数量。其中t_int体现了数据包在接收时间上的间隔水平，W_i/Min(W_i)相当于对间隔水平的调整。

优选的，其中该优先级是物联网终端指定，物联网终端在与某个目的IP地址初次建立连接时，构建一个优先级申报消息，该消息至少包括了如下字段：目的IP地址，有效时间，优先级；将该消息的目的地址设置为接入网关；将该消息发送给接入网关。

优先的，其中该优先级是由接入网关根据目的IP地址所属运营方的性质确定，建立常用目的IP地址和优先级的对应关系；当需要确定目的IP地址的优先级时，如果该目的IP地址在对应关系表中，则根据对应关系来确定；否则，将其优先级设置为最低优先级。

存储器，存储有计算机程序。

soc处理器，根据存储器上存储的计算机程序来调动无线通讯模块实现数据包的收发。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。

Claims (3)

1.一种智能楼宇中具有优化应答机制的物联网终端设备，包括主板，主板上设置有处理器，内存模块，存储器，电源接口，无线通讯模块；

其特征是：

无线通讯模块，用于向网关设备发送数据包；并且当网关设备计算出修正达到时间后，根据修正达到时间的次序从网关设备接收数据包；

所述修正达到时间是由网关设备计算获得的，网关设备获取数据包中的目的IP地址，并统计在预定时间内不同目的IP地址的数量，设为N，如果不同目的IP地址的数量N不大于预定门限值，则不作处理，预定门限值设置为12；否则统计单位时间接收到数据包是否超过阈值，该阈值与物联网终端的处理能力相关，事先存储在存储器中，如果不超过则以先到先处理的次序来处理数据包，否则获得不同目的IP地址中的每一个目的IP地址的优先级，该优先级是物联网终端指定的或是由接入网关根据目的IP地址所属运营方的性质确定的；获得单位时间内物联网终端向不同目的IP地址中的每一个目的IP地址发送数据包的数量；计算不同目的IP地址中的每一个目的IP地址的延迟因子W_i，W_i＝P_i×F_i；i∈{1，2，…，N}；N是不同目的IP地址的数量；W_i是第i个目的IP地址的延迟因子，P_i是第i个目的IP地址的优先级，优先级越高P_i的值越低；F_i是单位时间内向第i个目的IP地址发送数据包的数量；计算最近一段时间内所接收到应答消息之间的平均间隔时间t_int；计算每个目的IP地址的延迟量ΔW_i＝t_int×W_i/Min(W_i)；其中Min(W_i)指选取所有W_i中的最小值；计算每个数据包的修正到达时间t’＝t+Δt；t是数据包达到接入网关的实际时间；

存储器，存储有计算机程序；

处理器，根据存储器上存储的计算机程序来调动无线通讯模块实现数据包的收发。

2.如权利要求1所述的设备，其中该优先级是物联网终端指定，物联网终端在与某个目的IP地址初次建立连接时，构建一个优先级申报消息，该消息至少包括了如下字段：目的IP地址，有效时间，优先级；将该消息的目的地址设置为接入网关；将该消息发送给接入网关。

3.如权利要求1所述的设备，其中该优先级是由接入网关根据目的IP地址所属运营方的性质确定，建立常用目的IP地址和优先级的对应关系；当需要确定目的IP地址的优先级时，如果该目的IP地址在对应关系表中，则根据对应关系来确定；否则，将其优先级设置为最低优先级。

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