WO2012092735A1 - 物联网网络系统及数据处理方法 - Google Patents

物联网网络系统及数据处理方法 Download PDF

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WO2012092735A1
WO2012092735A1 PCT/CN2011/073755 CN2011073755W WO2012092735A1 WO 2012092735 A1 WO2012092735 A1 WO 2012092735A1 CN 2011073755 W CN2011073755 W CN 2011073755W WO 2012092735 A1 WO2012092735 A1 WO 2012092735A1
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沈玉龙
裴庆祺
张志为
姜晓鸿
尹浩
徐启建
马建峰
吴作顺
习宁
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西安电子科技大学
中国电子设备系统工程公司研究所
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/60Subscription-based services using application servers or record carriers, e.g. SIM application toolkits

Description

说 明 书
物联网网络系统及数据处理方法
技术领域
本发明属于物联网网络技术领域, 涉及一种物联网网络系统及数据处理方法。 背景技术
物联网 IoT ( Internet of Things )通过传感器、 射频识别技术、 全球定位系统等技术, 实时采集任何需要监控、 连接、 互动的物体或过程, 采集其声、 光、 热、 电、 力学、 化学、 生物、 位置等各种需要的信息, 通过各类可能的网络接入, 实现物与物、 物与人的泛在连 接, 实现对物品和过程的智能化感知、 识别和管理。
物联网是智能感知、 识别技术与普适计算、 泛在网络、 智能信息处理的融合应用, 被 称为继计算机、 互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。 与其说物联网是网络, 不如 说物联网是业务和应用, 物联网也被视为互联网的应用拓展。
当前, 物联网的发展处于起步阶段, 在实施应用过程中都是以特定行业为背景构建专 用的传感器系统, 彼此之间信息难以共享, 如图 1所示, 在行业 A领域部署的系统和行业 B 领域部署的系统之间, 各自系统独立, 跨行业的物联网应用难以部署。 物联网在发展和应 用时存在的问题和挑战主要体现在以下方面:
1 ) 未提供异构网络集成接入: 各种物联网设备如各种传感器、 智能手机等, 所使用的 通信技术、 协议、 安全机制不尽相同, 要实现物联网的目标首先要解决的就是异构网络的 集成接入, 并在此基础上通过互联网将所有传感器节点连通起来。 而现有的传感器系统只 能支持特定设备接入, 不能提供异构网络集成技术。
2) 资源共享困难: 这里所说的资源主要包括数据、 计算、 网络基础设施等, 通过资源 共享达到减少投入、 节约成本的目的, 同时可以获得更全面的信息, 更友好地为用户提供 服务。 不同的物联网设备拥有差异性的能力, 如有些设备只能完成某种信息的采集, 有些 设备则可以响应用户的指令执行相应的动作。 无处不在的物联网设备收集的信息是海量的, 在这些信息的基础上可以开展多种基于物联网的应用, 在收集到数据之后, 需要解决的主 要问题就是在何处对这些信息按照怎样的方式进行处理才能为多种应用提供服务, 如存储、 分析、 响应等。 而现有的传感器系统是封闭的内部系统, 不能很好地提供资源的共享。
3 ) 安全保障不足: 不同的物联网设备由不同的组织或用户为不同的目的而部署, 这中 间的安全问题不容忽视, 包括数据的保密性、 数据和设备的访问权限、 隐私等, 而现有的 传感器系统在安全保障方面的考虑还很欠缺。 发明内容
本发明的目的在于针对上述问题, 提出一种物联网网络系统及数据处理方法, 将无处 不在的异构物联网设备连通整合起来, 提供异构网络集成接入, 支持物联网资源的共享和 实施统一有效的管理, 并保障设备和数据的安全。
为了实现上述目的, 本发明提供的物联网网络系统包括:
物联网处理中心, 与物联网域处理服务子系统连接, 用于提供大规模计算和存储能力, 对外提供服务和开发平台, 是物联网网络系统的核心功能实体;
分布式的物联网域处理服务子系统, 部署在通信网络的边缘, 通过通信网络与物联网 网关连接, 用于协助物联网处理中心为用户提供服务, 或单独为用户提供服务, 或多个域 处理服务器之间相互合作为用户提供服务;
多模物联网网关, 包括通信模块和内部处理系统, 用于提供协议转换和安全服务, 屏 蔽物联网设备的差异性;
物联网设备, 与多模物联网网关连接, 用于收发物联网数据或执行指令。
上述物联网网络系统, 其中所述的分布式的物联网域处理服务子系统, 是由 n个物联 网域处理服务器组成, n〉l, 这些物联网域处理服务器之间直接或间接地连接, 每个物联 网域处理服务器与物联网处理中心均通过网络链路直接连接, 并安装有物联网业务处理所 需的软件系统。
上述物联网网络系统, 其中所述的通信模块, 通过通用模块插口与内部处理系统连接, 实现与各种技术体制的物联网设备通信, 提供物理层和链路层上的信号收发; 所述的内部 处理系统, 包括: 通信适配模块, 与协议栈转换模块和协议栈管理模块之间通过数据通道 进行交互, 用于自动识别通信模块, 为通信模块配置驱动和对应的协议栈; 协议栈转换模 块, 与通信适配模块、 协议栈管理模块和协议栈库块之间通过数据通道进行交互, 用于执 行不同协议栈的转换, 使得采用不同通信方式的物联网设备之间能够实现数据交换, 实现 各种物联网设备协议栈与物联网网络协议栈之间的转换; 协议栈管理模块, 与通信适配模 块、 协议栈转换模块和协议栈库之间通过数据通道进行交互, 用于在通信适配模块、 协议 栈转换模块和协议栈库之间进行任务和资源的调度与管理; 协议栈库, 与协议栈转换模块 和协议栈管理模块之间通过数据通道进行交互, 是与通信模块相关联的协议栈的集合, 用 于保存和管理协议栈转换模块需要使用的协议栈。
为了实现上述目的, 本发明提供的数据处理方法, 包括对网络数据进行域内处理和域 间处理, 其中: 1. 对网络数据进行域内处理的方法, 包括如下步骤:
la) 物联网设备进行数据的采集, 并将采集到的数据发送到与之关联的多模物联网网 关;
lb ) 多模物联网网关收到网络数据后, 对网络数据进行多模物联网网关内部处理, 将 处理后的网络数据发送到对应的物联网域处理服务器;
lc ) 物联网域处理服务器收到网络数据后首先对该数据进行分析, 决定自己是否能独 立完成对该网络数据的处理, 如果能独立完成, 则独立地完成对网络数据的处理, 将网络 数据加工成物联网指令; 如果需要物联网处理中心参与, 则物联网域处理服务器将网络数 据发送给物联网处理中心, 并等待处理结果;
Id) 物联网处理中心收到物联网域处理服务器发来的网络数据, 将网络数据加工成物 联网指令, 并将物联网指令发回物联网域处理服务器;
le ) 物联网域处理服务器获得物联网指令后, 确定目标多模物联网网关, 将物联网指 令转发给多模物联网网关;
If ) 多模物联网网关对收到的物联网指令进行多模物联网网关内部处理, 将处理后的 物联网指令发送到指定的物联网设备。
2. 对网络数据进行域间处理的方法, 包括如下步骤:
2a) 源物联网设备 A进行数据的采集, 将采集到的数据发送到与之关联的源多模物联 网网关 B;
2b) 源多模物联网网关 B收到网络数据后, 对网络数据进行多模物联网网关内部处理, 将处理后的网络数据发送到对应的源物联网域处理服务器 C;
2c) 源物联网域处理服务器 C在对网络数据进行分析, 决定是否请求物联网处理中心, 如果不需要, 则独立完成处理后将处理形成的物联网指令发送到目标物联网域处理服务器 D; 否则将网络数据发送给物联网处理中心进行处理;
2d) 物联网处理中心对网络数据进行处理形成物联网指令, 确定目标物联网域处理服 务器 D, 将物联网指令发送到目标物联网域处理服务器 D;
2e) 目标物联网域处理服务器 D接收物联网指令后选择目标多模物联网网关 E, 并将物 联网指令发给目标多模物联网网关 E;
2f) 目标多模物联网网关 E对收到的物联网指令进行多模物联网网关内部处理, 将处 理后的物联网指令发送到目标物联网设备 F。
本发明具有如下优点:
1 ) 由于本发明引入的分布式的物联网域处理服务子系统中的处理节点数量多分布广, 且部署在通信网络的边缘, 就近与物联网网关连接, 与物联网处理中心协同工作, 所以减 轻了物联网处理中心的压力, 提高了资源共享率和服务器利用率, 减少了物联网网络系统 中的基础设施重复建设; 同时由于物联网域处理服务器在靠近用户的网络位置为用户提供 服务, 故减少了数据在网络中的传输时延, 使开展高实时性要求的业务成为可能。
2 ) 由于本发明设计的多模物联网网关中, 其通信模块提供多种不同通信方式, 因此各 种异构的物联网设备都能够通过多模物联网网关接入通信网络并连通起来, 解决了物联网 中异构集成接入问题, 同时也减少网络基础设施重复建设; 此外由于在多模物联网网关中 配置了与多种通信方式对应的协议栈, 并能在协议栈转换模块中对任意的两个协议栈进行 协议转换, 所以使得采用不同通信方式的异构设备间可以方便地进行数据交互, 清除了物 联网资源共享方面的第一道屏障。
3 ) 由于本发明的物联网网络协议栈在设计时引入了物联网层协议以及对网络数据进行 域内和域间的处理方法, 将各种通信方式的网络数据统一封装成符合物联网协议消息格式 的数据包, 并根据网络数据的源地址和目标地址对网络数据进行域内或域间处理, 使不同 的物联网用户能方便地跨应用跨行业共享物联网资源, 同时, 在网络数据的域内处理和域 间处理时, 为数据提供了保密性、 完整性、 访问权限的安全机制, 保障了物联网的安全。 附图说明
图 1是现有物联网结构图;
图 2是本发明实施例提供的物联网网络系统示意图;
图 3是本发明实施例提供的物联网网络系统结构图;
图 4是本发明实施例提供的物联网网络系统中的多模物联网网关示意图;
图 5是本发明实施例提供的物联网网络系统中的多模物联网网关内部处理系统结构图; 图 6是本发明实施例提供的物联网网络系统中的多模物联网网关协议栈示意图; 图 7是本发明实施例提供的物联网网络系统中的协议消息格式示意图;
图 8是在发明实施例提供的网络系统下对网络数据的域内处理过程图;
图 9是在发明实施例提供的网络系统下对网络数据的域间处理过程图;
图 10是本发明实施例提供的多模物联网网关内部对网络数据处理过程图。 具体实施方式
为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚, 下面将结合附图对本发明实施方式作 进一步地详细描述。 以下结合附图对本发明进行详细描述。
参照图 2和图 3,本发明的物联网网络系统是在不同的通信网络和地区部署物联网域处 理服务器和多模物联网网关, 形成由物联网处理中心、 分布式的物联网域处理服务子系统、 多模物联网网关和物联网设备组成的分层分布式的物联网网络结构。 其中:
物联网处理中心, 与物联网域处理服务子系统连接, 是物联网网络系统的核心功能实 体, 负责对外提供服务和开发平台, 管理物联网中的资源, 具有强大的存储能力和计算能 力, 通过该物联网处理中心提供的服务和开发平台, 可以实现物联网资源的共享和跨行业 的应用, 减少物联网基础设施的重复建设, 降低成本;
分布式的物联网域处理服务子系统, 由多个部署在通信网络的边缘的物联网域处理服 务器组成, 这些物联网域处理服务器通过通信网络与物联网网关连接, 分布式的物联网域 处理服务子系统用于协助物联网处理中心为用户提供服务, 或单独为用户提供服务, 或多 个域处理服务器之间相互合作为用户提供服务; 该分布式的物联网域处理服务子系统中的 每个物联网域处理服务器都有着自身的管辖范围, 称为域; 每个物联网域处理服务器负责 域内的信息收集、 处理, 服务提供, 在物联网处理中心的协调下, 实现各个物联网域处理 服务器之间的协调, 提供跨域的服务; 该分布式的物联网域处理服务子系统既减轻了处理 中心的压力, 又减少数据在网络中的传输时延, 向用户提供高实时性要求的业务;
物联网设备, 位于物联网网络系统的边缘, 与多模物联网网关连接, 用于收发物联网 数据或执行指令, 该物联网设备包括温度传感器、 智能手机终端、 湿度传感器、 电力监控 器、 专用终端、 声频传感器、 林农监控器、 车载传感器、 电力系统传感器、 行业专用设备、 红外传感器、 交通监控器和移动传感器, 物联网设备是信息的采集者, 也是指令的执行者, 是连通物理世界和信息世界的桥梁。
多模物联网网关, 是一个可扩展的多模设备, 能够与各种技术体制的物联网设备通信, 该多模物联网网关向物联网处理中心和物联网域处理服务器屏蔽物联网设备的差异性, 一 方面将来自物联网设备的各类数据按标准协议格式进行封装, 向物联网处理中心和物联网 域处理服务器提供信息, 另一方面多模物联网网关解析来自物联网处理中心和域处理服务 器的指令, 按目标物联网设备所使用的协议格式重组, 完成对物联网设备进行控制; 此外, 多模物联网网关还提供必要的安全服务, 如消息完整性校验、 数据加密; 多模物联网网关 包括通信模块和内部处理系统, 如图 4和图 5所示。
参照图 4, 多模物联网网关的通信模块根据通信方式不同至少可以分为以下类型: WLAN 通信模块、 3G通信模块、 GPRS通信模块、 蓝牙通信模块、 红外通信模块和有线通信模块, 一个多模物联网网关至少有一种通信模块, 每种类型的通信模块数量不加限制, 各种通信 方式的通信模块通过多模物联网网关上的通用通信模块插口与内部处理系统连接, 即通信 模块以插件形式安装在物联网网关中, 根据需要被关闭或打开, 支持即插即用和热插拔, 加入新的通信模块可以使物联网网关支持新的物联网设备, 提供物理层和链路层数据的收 发; 通用通信模块插口, 是一种统一通用的通信模块插口, 在多模物联网网关的通用通信 模块插口上插入相应的模块, 此多模物联网网关就能够支持相应的通信方式, 进而支持此 通信方式的物联网设备就能够接入此物联网网关。
参照图 5,本发明多模物联网网关内部处理系统,包括通信适配模块、协议栈转换模块、 协议栈管理模块和协议栈库, 其中: 通信适配模块, 与协议栈转换模块和协议栈管理模块 之间通过数据通道进行交互, 自动识别多模物联网网关上插入的各种类型的通信模块, 为 这些通信模块配置相应的驱动和协议栈, 使得通信模块能够正常的工作, 在进行数据发送 时负责选择正确的通信模块; 协议栈管理模块, 与通信适配模块、 协议栈转换模块和协议 栈库之间通过数据通道进行交互, 用于在通信适配模块、 协议栈转换模块和协议栈库之间 进行任务和资源的调度与管理; 协议栈库与协议栈转换模块和协议栈管理模块之间通过数 据通道进行交互, 是与通信模块相关联的协议栈的集合, 它保存和管理协议栈转换模块需 要使用的协议栈, 协议栈库中接受协议栈管理模块的管理, 根据业务的发展对协议库进行 扩充新的协议栈; 协议栈转换模块, 与通信适配模块、 协议栈管理模块和协议栈库块之间 通过数据通道进行交互, 用于执行不同协议栈的转换, 使得采用不同通信方式的物联网设 备之间能够实现数据交换, 实现各种物联网设备协议栈与物联网网络协议栈之间的转换, 根据网络数据的源地址和目标地址, 请求通信配置模块建立上层协议栈与底层通信模块间 的映射匹配, 同时请求协议管理模块调度对应的源协议栈和目标协议栈, 如图 6所示。
参照图 6, 本发明物联网网络系统中的多模物联网网关协议栈, 位于模物联网网关的协 议转换模块中, 它包括源协议栈和目标协议栈, 这两个协议栈属于物联网设备协议栈和物 网网络协议栈两大类协议栈, 它们中至少有一个是物联网网络协议栈, 源协议栈将网络数 据包从其最底层向应用层方向逐层处理, 得到应用层数据, 目标协议栈将得到的应用层数 据从其应用层向最底层方向逐层处理, 将最终处理结果通过与目标协议栈关联的通信模块 发送出去。 其中: 物联网设备协议栈是指各种物联网设备中所使用的不同类型的协议栈, 包括 WLAN协议栈、 3G协议栈、 GPRS协议栈、 蓝牙协议栈、 红外协议栈和有线协议栈, 每 种协议栈可细分为物理层、 数据链路层、 其他协议层和应用层; 物联网网络协议栈, 分为 网络层、 传输层、 物联网层和应用层, 它们之间的关系是网络层向传输层提供服务接口, 传输层向物联网层和应用层提供服务接口, 物联网层向应用层提供服务接口, 各层只能利 用其下层提供的服务接口使用服务, 其中物联网层中的协议消息格式如图 7所示。 参照图 7,本发明的物联网网络协议栈中的协议消息格式定义了在物联网中信息交互中 使用的标准格式, 整条消息由头部、 消息体、 尾部组成, 其中:
头部, 用以标识消息类型、 消息长度, 包括消息类型、 消息长度字段, 其中消息类型 字段用以标识物联网数据类型、 指令类型、 告警类型;
消息体, 包括优先级别、 安全参数、 标识定位、 设备状态、 从属关系、 业务标识和数 据信息字段, 每个字段遵循统一的字段格式, 用户或开发者可以根据需要扩展得到自定义 的字段, 每个字段中的字段长度和字段名称是固定长度的, 字段的值部分是可变长度的, 当从物联网设备到处理中心通信时, 网关根据自身掌握的信息对上述各个字段进行填充, 便于资源的统一管理和共享, 反之, 用户根据上述各字段中的值来确定目标设备和要执行 的操作, 重新构造网络数据;
尾部, 用于校验网络数据的完整性, 包括消息验证码。
参照图 8, 在发明提出的网络系统下对网络数据的域内处理过程如下:
过程一, 物联网设备进行数据的采集, 并将采集到的数据发送到与之关联的多模物联 网网关, 然后判断是否需要等待指令, 如果需要等待指令则等待接收指令, 否则继续采集 数据。
过程二, 多模物联网网关收到网络数据后, 确定网络数据的来源和目标, 对网络数据 进行多模物联网网关内部处理。
参见图 10, 多模物联网网关内部对网络数据的处理过程如下:
2a)判断进入多模物联网网关的网络数据的类型, 如果是物联网数据, 则执行 2b), 如 果是物联网指令, 则跳转到 2f );
2b ) 识别物联网数据的源物联网设备, 判断源物联网设备是否合法, 如果合法, 则执 行 2c), 否则跳转到 2e );
2c )判断源物联网设备的工作状态是否正常, 如果正常, 则执行 2d), 否则跳转到 2e ); 2d ) 多模物联网网关决定是否对物联网数据进行加密, 如果需要加密, 则对物联网数 据进行加密处理, 并按物联网协议消息格式将物联网数据封装成物联网数据消息, 跳转到 2i ), 否则如果不需要加密, 直接按物联网协议消息格式完成物联网数据封装成物联网数据 消息, 跳转到 2i );
2e ) 多模物联网网关根据正在处理的网络数据的状态决定对网络数据的处置方式, 如 果需要丢弃, 则丢弃当前网络数据, 否则构造物联网告警消息, 跳转到 2i );
2f ) 多模物联网网关检查物联网指令的完整性, 如果物联网指令不完整, 则返回 2e), 否则执行 2g); 2g) 多模物联网网关对物联网指令进行解析, 确定目标物联网设备, 并判断目标物联 网设备是否能按物联网指令的要求执行动作, 如果不能则返回 2e), 否则, 执行 2h);
2h) 多模物联网网关按照目标物联网设备能接受的消息格式重组物联网指令消息, 执 行 2i );
2i ) 多模物联网网关使用其内部的通信适配模块, 将物联网消息发送出去。
过程三, 多模物联网网关将经过内部处理后的网络数据发送到目标物联网域处理服务 器。
过程四, 物联网域处理服务器收到网络数据后, 首先对该数据进行分析, 决定自己是 否能独立完成对该网络数据的处理, 如果能独立完成, 则独立地完成对网络数据的处理, 将网络数据加工成物联网指令, 然后向多模物联网网关反馈处理结果或继续等待其它网络 数据; 如果需要物联网处理中心参与网络数据, 则物联网域处理服务器将网络数据发送给 物联网处理中心, 并等待物联网处理中心的处理结果。
过程五, 物联网处理中心收到物联网域处理服务器发来的网络数据, 将网络数据加工 成物联网指令, 如果需要响应物联网域处理服务器, 则将物联网指令发回物联网域处理服 务器, 否则继续等待网络数据。
过程六, 物联网域处理服务器获得物联网指令后, 确定目标多模物联网网关, 将物联 网指令转发给多模物联网网关。
其中, 物联网域处理服务器获得物联网指令包括两种方式, 一种是物联网域处理服务 器自己将将网络数据加工成物联网指令得到的, 另一种是从物联网处理中心接收得到的。
过程七, 多模物联网网关对收到的物联网指令进行如过程二中所述多模物联网网关内 部处理, 将处理后的物联网指令发送到指定的物联网设备。
参照图 9, 在发明提出的网络系统下对网络数据的域间处理过程如下:
过程 1, 源物联网设备 A进行数据的采集, 将采集到的数据发送到与之关联的源多模物 联网网关8。
过程 2, 源多模物联网网关 B收到网络数据后, 对网络数据进行多模物联网网关内部处 理。
参见图 10, 多模物联网网关内部对网络数据的处理过程如下:
2. 1 ) 判断进入多模物联网网关的网络数据的类型, 如果是物联网数据, 则执行 2. 2), 如果是物联网指令, 则跳转到 2. 6);
2. 2) 识别物联网数据的源物联网设备, 判断源物联网设备是否合法, 如果合法, 则执 行 2. 3), 否则跳转到 2. 5); 2. 3 ) 判断源物联网设备的工作状态是否正常, 如果正常, 则执行 2. 4), 否则跳转到 2. 5);
2. 4) 多模物联网网关决定是否对物联网数据进行加密, 如果需要加密, 则对物联网数 据进行加密处理, 并按物联网协议消息格式将物联网数据封装成物联网数据消息, 跳转到 2. 9), 否则如果不需要加密, 直接按物联网协议消息格式完成物联网数据封装成物联网数 据消息, 跳转到 2. 9);
2. 5 ) 多模物联网网关根据正在处理的网络数据的状态决定对网络数据的处置方式, 如 果需要丢弃, 则丢弃当前网络数据, 否则构造物联网告警消息, 跳转到 2. 9);
2. 6 )多模物联网网关检查物联网指令的完整性,如果物联网指令不完整,则返回 2. 5), 否则执行 2. 7 );
2. 7 ) 多模物联网网关对物联网指令进行解析, 确定目标物联网设备, 并判断目标物联 网设备是否能按物联网指令的要求执行动作, 如果不能则返回 2. 5), 否则, 执行 2. 8 );
2. 8 ) 多模物联网网关按照目标物联网设备能接受的消息格式重组物联网指令消息, 执 行 2· 9);
2. 9) 多模物联网网关使用其内部的通信适配模块, 将物联网消息发送出去。
过程 3,多模物联网网关 B将经过内部处理后的网络数据发送到对应的源物联网域处理 服务器 C。
过程 4, 源物联网域处理服务器 C在对网络数据进行分析, 决定是否请求物联网处理中 心, 如果不需要, 则独立完成处理后将处理形成的物联网指令发送到目标物联网域处理服 务器 D, 否则将网络数据发送给物联网处理中心进行处理。
过程 5, 物联网处理中心对网络数据进行处理形成物联网指令, 确定目标物联网域处理 服务器 D, 并将物联网指令发送到目标物联网域处理服务器 D。
过程 6, 目标物联网域处理服务器 D接收物联网指令后, 选择目标多模物联网网关 E, 并将物联网指令发给目标多模物联网网关 E。
过程 7, 目标多模物联网网关 E对收到的物联网指令进行如过程 2中所述的多模物联网 网关内部处理, 将处理后的物联网指令发送到目标物联网设备 F。
本发明实施例可以利用软件实现, 相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中, 例如, 计算机的硬盘、 缓存或光盘中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例, 并不用以限制本发明, 凡在本发明的精神和原则 之内, 所作的任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种物联网的网络系统, 包括:
物联网处理中心, 与物联网域处理服务子系统连接, 用于提供大规模计算和存储能力, 对外提供服务和开发平台, 是物联网网络系统的核心功能实体;
分布式的物联网域处理服务子系统, 部署在通信网络的边缘, 通过通信网络与多模物联 网网关连接, 用于协助物联网处理中心为用户提供服务, 或单独为用户提供服务, 或多个域 处理服务器之间相互合作为用户提供服务;
多模物联网网关, 包括通信模块和内部处理系统, 用于提供协议转换和安全服务, 屏蔽 物联网设备的差异性;
物联网设备, 与多模物联网网关连接, 用于收发物联网数据或执行指令。
2. 根据权利要求 1所述的物联网网络系统, 其中所述的分布式的物联网域处理服务子系 统, 是由 n个物联网域处理服务器组成, n〉l, 这些物联网域处理服务器之间直接或间接地 连接, 每个物联网域处理服务器与物联网处理中心均通过网络链路直接连接, 并安装有物联 网业务处理所需的软件系统。
3. 根据权利要求 1所述的物联网网络系统, 其中所述的通信模块, 通过通用模块插口与 内部处理系统连接, 实现与各种技术体制的物联网设备通信, 提供物理层和链路层上的信号 收发。
4. 根据权利要求 1所述的物联网网络系统, 其中所述的内部处理系统, 包括: 通信适配模块, 与协议栈转换模块和协议栈管理模块之间通过数据通道进行交互, 用于 自动识别通信模块, 为通信模块配置驱动和对应的协议栈;
协议栈转换模块, 与通信适配模块、 协议栈管理模块和协议栈库块之间通过数据通道进 行交互, 用于执行不同协议栈的转换, 使得采用不同通信方式的物联网设备之间能够实现数 据交换, 实现各种物联网设备协议栈与物联网网络协议栈之间的转换;
协议栈管理模块, 与通信适配模块、 协议栈转换模块和协议栈库之间通过数据通道进行 交互, 用于在通信适配模块、协议栈转换模块和协议栈库之间进行任务和资源的调度与管理; 协议栈库, 与协议栈转换模块和协议栈管理模块之间通过数据通道进行交互, 是与通信 模块相关联的协议栈的集合, 用于保存和管理协议栈转换模块需要使用的协议栈。
5. 根据权利要求 1所述的物联网网络系统, 其中所述的屏蔽物联网设备的差异性, 包括 两方面内容, 一是将来自物联网设备的各类数据按物联网层协议进行封装, 二是解析来自处 理中心和域处理服务器的指令, 并发送给物联网设备, 以对物联网设备进行控制。
6. 根据权利要求 4所述的物联网网络系统, 其中协议栈转换模块, 包含源协议栈和目标 协议栈, 源协议栈将网络数据包从其最底层向应用层方向逐层处理, 得到应用层数据, 目标 协议栈将得到的应用层数据从其应用层向最底层方向逐层处理, 将最终处理结果通过与目标 协议栈关联的通信模块发送出去。
7. 根据权利要求 6所述的物联网网络系统, 协议栈转换模块的源协议栈和目标协议栈中 至少有一个是物联网网络协议栈, 该物联网网络协议栈, 分为网络层、 传输层、 物联网层和 应用层, 它们之间的关系是网络层向传输层提供服务接口, 传输层向物联网层和应用层提供 服务接口, 物联网层向应用层提供服务接口, 各层利用其下层提供的服务接口使用服务。
8. 一种利用物联网网络系统对网络数据进行域内处理的方法, 包括如下步骤:
8a)物联网设备进行数据的采集, 并将采集到的数据发送到与之关联的多模物联网网关; 8b ) 多模物联网网关收到网络数据后, 对网络数据进行多模物联网网关内部处理, 将处 理后的网络数据发送到对应的物联网域处理服务器;
8c ) 物联网域处理服务器收到网络数据后首先对该数据进行分析, 决定自己是否能独立 完成对该网络数据的处理, 如果能独立完成, 则独立地完成对网络数据的处理, 将网络数据 加工成物联网指令, 如果需要物联网处理中心参与, 则物联网域处理服务器将网络数据发送 给物联网处理中心, 并等待处理结果;
8d) 物联网处理中心收到物联网域处理服务器发来的网络数据, 将网络数据加工成物联 网指令, 并将物联网指令发回物联网域处理服务器;
8e ) 物联网域处理服务器获得物联网指令后, 确定目标多模物联网网关, 将物联网指令 转发给多模物联网网关;
8f ) 多模物联网网关对收到的物联网指令进行多模物联网网关内部处理, 将处理后的物 联网指令发送到指定的物联网设备。
9. 根据权利要求 8所述的方法, 其中步骤 8b ) 和 8f )所述的多模物联网网关内部处理, 包括如下步骤:
9a) 判断进入多模物联网网关的网络数据的类型, 如果是物联网数据, 则执行 9b ), 如 果是物联网指令, 则跳转到 9f );
9b ) 识别物联网数据的源物联网设备, 判断源物联网设备是否合法, 如果合法, 则执行 9c ), 否则跳转到 9e );
9c ) 判断源物联网设备的工作状态是否正常, 如果正常, 则执行 9d), 否则跳转到 9e ); 9d) 多模物联网网关决定是否对物联网数据进行加密, 如果需要加密, 则对物联网数据 进行加密处理, 并按物联网协议消息格式将物联网数据封装成物联网数据消息, 跳转到 9i ), 否则如果不需要加密, 直接按物联网协议消息格式将物联网数据封装成物联网数据消息, 跳 转到 9i );
9e) 多模物联网网关根据正在处理的网络数据的状态决定对网络数据的处置方式, 如果 需要丢弃, 则丢弃当前网络数据, 否则构造物联网告警消息, 跳转到 9i );
9f) 多模物联网网关检查物联网指令的完整性, 如果物联网指令不完整, 则返回 9e), 否则执行 9g);
9g) 多模物联网网关对物联网指令进行解析, 确定目标物联网设备, 并判断目标物联网 设备是否能按物联网指令的要求执行动作, 如果不能则返回 9e), 否则, 执行 9h);
9h) 多模物联网网关按照目标物联网设备能接受的消息格式重组物联网指令消息, 执行
9i );
9i ) 多模物联网网关使用其内部的通信适配模块, 将物联网消息发送出去。
10. 一种利用物联网网络系统对网络数据进行域间处理的方法, 包括如下步骤:
10a)源物联网设备 A进行数据的采集, 将采集到的数据发送到与之关联的源多模物联网 网关 B;
10b) 源多模物联网网关 B收到网络数据后, 对网络数据进行多模物联网网关内部处理, 将处理后的网络数据发送到对应的源物联网域处理服务器 C;
10c) 源物联网域处理服务器 C在对网络数据进行分析, 决定是否请求物联网处理中心, 如果不需要, 则独立完成处理后将处理形成的物联网指令发送到目标物联网域处理服务器 D, 否则将网络数据发送给物联网处理中心进行处理;
10d)物联网处理中心对网络数据进行处理形成物联网指令, 确定目标物联网域处理服务 器 D, 将物联网指令发送到目标物联网域处理服务器 D;
10e) 目标物联网域处理服务器 D接收物联网指令后选择目标多模物联网网关 E, 并将物 联网指令发给目标多模物联网网关 E;
10f) 目标多模物联网网关 E对收到的物联网指令进行多模物联网网关内部处理, 将处理 后的物联网指令发送到目标物联网设备 F。
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