一种边缘网关自解析方法与流程

1.本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种边缘网关自解析方法。


背景技术：

2.目前边缘网关被广泛的应用到物联网的领域，传统的物联网构架中，边缘网关与终端接入设备之间的协议链接多为zigbee、蓝牙等协议，这种协议反馈速度快，而边缘网关与中心服务器之间的链接则往往采用wifi或互联网链接，这种链接往往会因为网络原因而产生数据延迟，不利于物联网的数据实时采集或实时控制。
3.目前，在新的接入设备于边缘网关之间建立链接时，多采用由中心服务器制定某个网关与新设备建立链接的方式，这种方式在新设备第一次选择边缘网关时，极容易选择到一个已经建立了大量链接的边缘网关，这样对边缘网关的自身数据处理能力就要求很高，而且会产生网络架构上的数据处理不平衡，即，一些网关链接了大量的设备，而一些网关则没有链接多少设备。
4.而且在实际应用时，往往存在不同厂家协议之间存在差异的情况，传统的做法是将厂家的协议都下载到网关中，这样做无疑增加了网关的存储压力。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种边缘网关自解析方法，解决了接入设备在与边缘网关建立链接时的优先级选择的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种边缘网关自解析方法，包括如下步骤：
8.步骤s1：部署中心服务器、数个网关和数个接入设备，接入设备与网关通过无线通信网建立链接，所有网关均与中心服务器通过互联网建立链接；
9.在中心服务器中预安装数种无线通信协议，预安装的无线通信协议为预存协议，网关与中心服务器建立链接后，中心服务器将所有的预存协议均下发给网关，并同时获取并保存所有网关的id号；
10.当用户在中心服务器中安装新协议时，中心服务器将保存新协议，并建立新协议的简化协议列表；
11.中心服务器将简化协议列表发送给网关；
12.步骤s2-1：网关对所有的预存协议进行保存，并建立预存协议集合，同时对简化协议列表进行保存，生成简化协议列表集合；
13.网关根据与自身建立链接的接入设备的数量和id号，建立接入设备列表；
14.步骤s2-2：网关在完成步骤s2-1后，向中心服务器返回协议更新结果和与接入设备列表，中心服务器建立根据每一个网关的接入设备列表，建立网关管理列表；在网关中建立一个新协议集合，用于保存从中心服务器下载的新协议；
15.步骤s2-3：设定接入设备所兼容的协议为接入设备协议，当接入设备向多个网关
发送链接请求后，每一个网关均根据接入设备发送的链接请求识别接入接入设备协议，并对接入设备进行分类：当接入设备协议在简化协议列表集合内时，网关将接入设备分类为新设备，执行步骤s2-4；当接入设备协议在预存协议集合内时，网关将接入设备分类为旧设备，执行步骤s3-1；
16.步骤s2-4：网关查询自身的新协议集合内是否存在接入设备协议：是，则执行步骤s3-1；否，则网关根据自身的新设备接入优先级，判断是否允许与接入设备建立链接：允许，则网关在简化协议列表集合内标记出接入设备协议对应的简化协议列表，并先不对接入设备返回任何信息，执行步骤s2-5；不允许，则不与接入设备建立链接，执行步骤2-11；
17.步骤s2-5：网关根据简化协议列表向中心服务器申请简化协议列表对应的新协议；
18.步骤s2-6：中心服务器验证网关的申请后，网关在中心服务器中下载完整的所述新协议：下载成功，将完整的所述新协议保存到新协议结合中，执行步骤s2-8；下载不成功，则执行步骤s2-7；
19.步骤s2-7：网关向中心服务器发送下载失败信息，并不与接入设备建立链接，执行步骤s2-3；
20.步骤s2-8：网关根据下载好的所述新协议建立与接入设备之间的链接，向接入设备发送获取id号请求；
21.步骤s2-9：接入设备向网关返回id号，网关更新自身的接入设备列表；
22.步骤s2-10：网关向中心服务器发送接入设备列表，并向中心服务器重新申请新设备接入优先级；
23.步骤s2-11：中心服务器根据网关发送的接入设备列表，更新网关管理列表，并根据网关管理列表对所有网关的新设备接入优先级进行更新，生成更新后新设备接入优先级信息；
24.中心服务器向所有网关推送更新后新设备接入优先级信息；
25.步骤s2-12：网关与接入设备建立链接后，接入设备通过网关将自身产生的数据转发给中心服务器，执行步骤s3-7；
26.步骤s3-1：接入设备向多个网关发送链接请求后，每一个接收到接入设备发送的链接请求的网关，分别根据自身的新协议集合内或预存协议集合内的接入设备协议与接入设备建立链接；
27.步骤s3-2：所有建立链接的网关向接入设备索要id号后，更新自身的接入设备列表；
28.步骤s3-3：所有建立链接的网关分别向中心服务器发送自身的接入设备列表，并向中心服务器重新申请新设备接入优先级；
29.步骤s3-4：中心服务器根据网关发送的接入设备列表，更新网关管理列表，并根据网关管理列表对所有网关的新设备接入优先级进行更新，生成更新后新设备接入优先级信息；
30.中心服务器向所有网关推送更新后新设备接入优先级信息；
31.步骤s3-5：中心服务器将第一个返回接入设备列表的网关作为旧设备链接的高优先级网关，关联接入设备的id号和高优先级网关的id号，建立旧设备链接优先级列表；
32.中心服务器向所有网关下发旧设备链接优先级列表；
33.所有网关根据旧设备链接优先级列表与接入设备重新建立链接；
34.步骤s3-6：建立链接后，接入设备通过网关向中心服务器转发自身产生的数据；
35.步骤s3-7：中心服务器遍历所有网关的接入设备列表，当有任意一个接入设备a接入两个不同的网关时，以返回数据的延迟制定这两个网关之间的优先级，并设定只有优先级高的网关与该接入设备a建立链接；
36.步骤s3-8：结束。
37.优选的，在执行步骤1时，一个网关同时与至少一个接入设备建立链接，一个接入设备与一个或多个网关建立链接。
38.优选的，所述无线通信网为zigbee无线通信网络，所述无线通信协议为zigbee无线通信协议，一个接入设备同时向一个或多个网关发送链接请求。
39.优选的，在执行步骤1时，网关保存的预存协议集合为完整的协议，中心服务器生成简化协议列表后，将简化协议列表推送给所有与其建立链接的网关；
40.简化协议列表包括用于建立通信链接的基本协议。
41.优选的，在执行步骤s2-11时，中心服务器在更新网关的优先级时，首先调取所有网关的接入设备列表，根据接入设备列表中的接入设备的数量，筛选出具有最小的接入设备数量的网关，并将该网关的优先级调整到最优选，同时根据接入设备数量的排序结果，按照数量小优先级高的原则，依次设定所有网关的优先级。
42.优选的，在执行步骤s3-1时，一个接入设备同时与一个或多个网关建立链接，在执行步骤s3-5时，一个接入设备只与一个网关建立链接。
43.优选的，在执行步骤s3-7时，以返回数据的延迟制定这两个网关之间的优先级即为延迟低的网关作为高优先级网关。
44.本发明所述的一种边缘网关自解析方法，解决了接入设备在与边缘网关建立链接时的优先级选择的技术问题，本发明采用两种链接优先级的接入选择方式，在合理分配新设备接入的同时还兼顾旧设备的接入转变情况，可以很好的分配设备的链接网关，合理分配网关的链接负荷。
附图说明
45.图1是本发明的总流程图；
46.图2是本发明的新设备接入的流程图。
具体实施方式
47.由图1-图2所示的一种边缘网关自解析方法，包括如下步骤：
48.步骤s1：部署中心服务器、数个网关和数个接入设备，接入设备与网关通过无线通信网建立链接，所有网关均与中心服务器通过互联网建立链接；
49.在中心服务器中预安装数种无线通信协议，预安装的无线通信协议为预存协议，网关与中心服务器建立链接后，中心服务器将所有的预存协议均下发给网关，并同时获取并保存所有网关的id号；
50.当用户在中心服务器中安装新协议时，中心服务器将保存新协议，并建立新协议
的简化协议列表；
51.中心服务器将简化协议列表发送给网关；
52.如图1所示，设定接入设备a为新设备，即，接入设备a的协议不是预存协议中的任何一种，而是用户主动安装在中心服务器中的新协议。
53.设定接入设备b和接入设备c均为旧设备，即，接入设备b和接入设备c的协议是预存协议中的一种。
54.图1中采用了两个网关的接入场景，即网关a和网关b。
55.在实际应用时，由于厂家的不同，接入设备往往存在不同厂家采用不同协议的方式，其协议形式往往在细节上存在差异，本发明将常用的一种或几种协议作为预存协议，固定存储在网关中，方便用户直接使用，而对于一些不常用的协议，则由厂家直接提供，并由用户安装到中心服务器中，再由中心服务器下载到网关中。
56.步骤s2-1：网关对所有的预存协议进行保存，并建立预存协议集合，同时对简化协议列表进行保存，生成简化协议列表集合；
57.本实施例中，简化协议列表是由中心服务器通过对新协议进行筛选而生成的简化列表，本实施例中只保留新协议中的链接协议、版本号获取协议、获取设备id号和握手协议这四种常用的协议指令。
58.网关根据与自身建立链接的接入设备的数量和id号，建立接入设备列表；
59.步骤s2-2：网关在完成步骤s2-1后，向中心服务器返回协议更新结果和与接入设备列表，中心服务器建立根据每一个网关的接入设备列表，建立网关管理列表；在网关中建立一个新协议集合，用于保存从中心服务器下载的新协议；
60.如图1所示，网关a建立自己的新协议集合，并将中心服务器发布的新协议下载到自己的新协议集合中。
61.步骤s2-3：设定接入设备所兼容的协议为接入设备协议，当接入设备向多个网关发送链接请求后，每一个网关均根据接入设备发送的链接请求识别接入接入设备协议，并对接入设备进行分类：当接入设备协议在简化协议列表集合内时，网关将接入设备分类为新设备，执行步骤s2-4；当接入设备协议在预存协议集合内时，网关将接入设备分类为旧设备，执行步骤s3-1；
62.本实施例中，接入设备a采用的是新协议，而接入设备b和接入设备c采用的协议为预存协议，网关a或网关b对接入设备a、接入设备b或接入设备c的协议进行识别，并进行分类。
63.以接入设备a为例，接入设备a首先向网关a发出握手指令，网关a对握手指令进行识别，查看接入设备a采用的是哪一种协议，本实施例中接入设备a采用的是新协议，网关a将接入设备a分类新设备，同理，接入设备b采用的是预存协议，则网关a将接入设备b分类为旧设备。
64.在实际应用中，接入设备b发送的握手指令是常用的zigbee协议指令，而接入设备a发出的握手指令则是设备厂家自定义的特殊指令，如加密指令或无法识别的一些指令等，本发明自动对接入设备进行分类，不用再通过中心服务器进行二次确认，简化了链接的流程。
65.步骤s2-4：网关查询自身的新协议集合内是否存在接入设备协议：是，则执行步骤
s3-1；否，则网关根据自身的新设备接入优先级，判断是否允许与接入设备建立链接：允许，则网关在简化协议列表集合内标记出接入设备协议对应的简化协议列表，并先不对接入设备返回任何信息，执行步骤s2-5；不允许，则不与接入设备建立链接，执行步骤2-11；
66.步骤s2-5：网关根据简化协议列表向中心服务器申请简化协议列表对应的新协议；
67.步骤s2-6：中心服务器验证网关的申请后，网关在中心服务器中下载完整的所述新协议：下载成功，将完整的所述新协议保存到新协议结合中，执行步骤s2-8；下载不成功，则执行步骤s2-7；
68.步骤s2-7：网关向中心服务器发送下载失败信息，并不与接入设备建立链接，执行步骤s2-3；
69.步骤s2-8：网关根据下载好的所述新协议建立与接入设备之间的链接，向接入设备发送获取id号请求；
70.步骤s2-9：接入设备向网关返回id号，网关更新自身的接入设备列表；
71.步骤s2-10：网关向中心服务器发送接入设备列表，并向中心服务器重新申请新设备接入优先级；
72.步骤s2-11：中心服务器根据网关发送的接入设备列表，更新网关管理列表，并根据网关管理列表对所有网关的新设备接入优先级进行更新，生成更新后新设备接入优先级信息；
73.中心服务器向所有网关推送更新后新设备接入优先级信息；
74.步骤s2-12：网关与接入设备建立链接后，接入设备通过网关将自身产生的数据转发给中心服务器，执行步骤s3-7；
75.步骤s3-1：接入设备向多个网关发送链接请求后，每一个接收到接入设备发送的链接请求的网关，分别根据自身的新协议集合内或预存协议集合内的接入设备协议与接入设备建立链接；
76.步骤s3-2：所有建立链接的网关向接入设备索要id号后，更新自身的接入设备列表；
77.步骤s3-3：所有建立链接的网关分别向中心服务器发送自身的接入设备列表，并向中心服务器重新申请新设备接入优先级；
78.步骤s3-4：中心服务器根据网关发送的接入设备列表，更新网关管理列表，并根据网关管理列表对所有网关的新设备接入优先级进行更新，生成更新后新设备接入优先级信息；
79.中心服务器向所有网关推送更新后新设备接入优先级信息；
80.步骤s3-5：中心服务器将第一个返回接入设备列表的网关作为旧设备链接的高优先级网关，关联接入设备的id号和高优先级网关的id号，建立旧设备链接优先级列表；
81.中心服务器向所有网关下发旧设备链接优先级列表；
82.所有网关根据旧设备链接优先级列表与接入设备重新建立链接；
83.步骤s3-6：建立链接后，接入设备通过网关向中心服务器转发自身产生的数据；
84.步骤s3-7：中心服务器遍历所有网关的接入设备列表，当有任意一个接入设备a接入两个不同的网关时，以返回数据的延迟制定这两个网关之间的优先级，并设定只有优先
级高的网关与该接入设备a建立链接；
85.在本实施例中，实际应用的场景中会出现接入设备a，
86.步骤s3-8：结束。
87.本实施例中，如图1所示，步骤s4为接入设备c在更换网关链接时的一个流程，具体包括：
88.步骤s4-1：接入设备c在因为某些原因(如无线信号弱)断开与网关a的链接。
89.步骤s4-2：接入设备c向网关b发出链接申请，同时，接入设备c还向网关a发出链接请求。
90.步骤s4-3：网关b对接入设备c发出的协议进行识别，并从自身的预存协议集合中调取接入设备c的协议，并实施通信，本实施例中，接入设备c为旧设备；
91.网关a也从自身的预存协议集合中调取接入设备c的协议，并实施通信
92.步骤s4-4：网关a和网关b在与接入设备c建立临时链接后，都分别向中心服务器发送自身的设备列表并申请新设备接入优先级。
93.步骤s4-5：中心服务器根据网关a和网关b的数据延迟来设定旧设备接入优先级，如网关a的延迟高于网关b延迟，则网关b的旧设备接入优先级为高级，接入设备c最终会与网关b建立最终的链接关系，而同时网关b的设备接入列表发生了实质性的变化，即，网关b的链接列表中添加了设备c，而网关a的链接列表中最终不会添加设备c。
94.中心服务器将网关b的新设备优先级进行重新评估，并向网关a和网关b公布最终的接入设备列表和新设备接入优先级信息。
95.本发明采用的优先级有两个：新设备接入优先级和旧设备接入优先级，新设备接入优先级的变化是由网关所建立的链接的数量决定的，旧设备接入优先级是由网关与中心服务器之间的数据延迟决定的，本发明在考虑新设备接入时，原则是为了合理分配网关的链接数量，不让同一个网关链接太多的接入设备，以减小网关所承受的负荷，而在考虑旧设备接入时，采用数据延迟低则优先级高的原则，从而增加数据的传输效率。
96.优选的，在执行步骤1时，一个网关同时与至少一个接入设备建立链接，一个接入设备与一个或多个网关建立链接。
97.本实施例中，网关为边缘网关，网关可以为多个，每一个网关同时与多个接入设备建立链接，每一个接入设备在正常运行时只与一个网关建立链接并传输数据，但是在接入设备还未与任何网关确定建立链接时，接入设备则可以向多个网关发出链接请求，并与多个网关建立临时链接，直到中心服务器确定网关的优先级，接入设备才只与一个网关建立稳定的链接。
98.如图2所示的步骤5为本实施例中的一个新设第一次建立链接的场景，其中新设备为接入设备a，具体包括：
99.步骤s5-1：中心服务器根据网关a和网关b的设备接入数量设定网关a和网关b的新设备接入优先级；
100.步骤s5-2：接入设备a同时向网关a和网关b发出链接请求；
101.步骤s5-3：网关a和网关b根据自身的新设备优先级，决定是否允许接入设备a建立链接；
102.步骤s5-4：网关a或网关b与接入设备a建立链接后，向中心服务器上传设备接入列
表，并重新申请新设备接入优先级。
103.在图2所示的步骤6中则为本实施例的另一个新设备(即接入设备a)接入场景，在该场景中，接入设备a在于网关a建立链接后又由于信号弱等问题而断开了链接，此时接入设备a则会向网关a和网关b同时发出链接请求，而对于网关b来说，接入设备a则是第一次进行链接，具体包括：
104.步骤s6-1：接入设备a与网关a的链接断开，接入设备a向网关a和网关b同时发出链接请求；
105.步骤s6-2：网关a已经与接入设备a建立过链接，此时网关a已经有接入设备a的完整协议，网关a则按照步骤s3-1到步骤s3-8的方法与接入设备a建立链接；
106.而对于网关b来说，接入设备a则为新设备，网关b按照步骤s2-1到步骤s2-12的方法建立与接入设备a的链接；
107.步骤s6-3：网关a和网关b同时向中心服务器发送自身的连接设备列表并申请优先级；
108.步骤s6-4：中心服务器根据旧设备接入优先级来设定网关a的优先级；中心服务器根据新设备接入优先级来设定网关b的优先级。
109.值得注意的是，在实际应用的过程中出现了一种特殊场景，即，网关a和网关b同时都具有优先与接入设备a建立链接的优先权，本发明为了解决这个bug问题，则通过步骤s3-7的方法，对网关a和网关b的优先级进行再次评估，并以旧设备接入优先级的原则(即延迟低优先级高)重新制定哪一个网关有权与接入设备a建立连接。
110.优选的，所述无线通信网为zigbee无线通信网络，所述无线通信协议为zigbee无线通信协议，一个接入设备同时向一个或多个网关发送链接请求。
111.优选的，在执行步骤1时，网关保存的预存协议集合为完整的协议，中心服务器生成简化协议列表后，将简化协议列表推送给所有与其建立链接的网关；
112.简化协议列表包括用于建立通信链接的基本协议。
113.优选的，在执行步骤s2-11时，中心服务器在更新网关的优先级时，首先调取所有网关的接入设备列表，根据接入设备列表中的接入设备的数量，筛选出具有最小的接入设备数量的网关，并将该网关的优先级调整到最优选，同时根据接入设备数量的排序结果，按照数量小优先级高的原则，依次设定所有网关的优先级。
114.优选的，在执行步骤s3-1时，一个接入设备同时与一个或多个网关建立链接，在执行步骤s3-5时，一个接入设备只与一个网关建立链接。
115.优选的，在执行步骤s3-7时，以返回数据的延迟制定这两个网关之间的优先级即为延迟低的网关作为高优先级网关。
116.本发明所述的一种边缘网关自解析方法，解决了接入设备在与边缘网关建立链接时的优先级选择的技术问题，本发明采用两种链接优先级的接入选择方式，在合理分配新设备接入的同时还兼顾旧设备的接入转变情况，可以很好的分配设备的链接网关，合理分配网关的链接负荷，本发明在对旧设备的链接进行分配时，通过网关的延迟来决定其最终的链接关系，可以加快数据的传输效率，而在对新设备的链接进行分配时，则根据网关建立链接的数量来确定网关的优先级，增加了新设备链接的灵活度，本发明由中心服务器发布新协议的简化列表，网关再没有与新设备建立链接时，只存储简化列表，极大的减小了网关
的存储压力，本发明由网关自动向中心服务器所要新协议的完整版本，不需要所有网关都保存新协议的完整版本，增加了系统构架的自由度。