[发明专利]物联网用的代理模块设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于通信网络的物联网用的代理模块设备及其方法，特别是涉及一种用于物联网业务优化的代理模块设备及其方法。

背景技术

物联网(Internet of Things)业务是指基于机器与机器(Machine toMachine)之间通信以及人与机器通信的业务类型。物联网业务为各种行业和个人用户提供了一种综合数据采集、传输、信息处理、机器控制及业务管理等一系列功能的端到端解决方案。在物联网业务中，终端侧设备往往是机器，通过其内部的通信模块向网络侧设备的服务器或业务网关设备汇报自身所采集的数据信息，网络侧设备中的业务模块和逻辑针对物联网终端侧设备汇报的信息进行处理和判断，将对各个相关机器进行控制的控制信息通过网络下发到终端侧设备上。基于这样的数据信息和控制信息的交互，物联网业务可以满足客户在现场监控、调度协调、系统安全等多个方面的需求。物联网业务在城市、电网、工业、水利等多个社会基础设施领域有广泛的应用场景。

在物联网系统中，主要包括控制面的消息和业务面的消息。其中业务面的消息主要包括围绕业务开展所需的应用层信令，例如在工业控制当中，业务面消息包括用于上传从工业设备中感知关键参数的数据信息，以及从网络侧下发到工业设备的控制信息。控制面的消息是指为了运营和维护物联网关键设备和系统的系统层信令，至少包括网络和设备的状况监测，关键网络参数的配置以及日志留存等。

在现有的物联网业务中，终端侧设备和网络侧设备需要依赖通信网络进行控制面的管理和维护，例如一些重要参数的配置，系统的控制面管理等。图12是物联网业务典型的组网模式。物联网终端3或者管理多个物联网传感节点6的物联网网关4通过有线或者无线的方式接入到通信网络2中。网络侧的服务器设备1主要负责物联网业务的管理和运营。服务器设备1与物联网终端3或物联网网关4之间的数据连接101往往要跨越多个运营商的通信网络。

由于物联网终端往往没有外部供电，只能依靠本身的电池进行供电，所以物联网终端只能在有限的时间窗口内进行通信。如图13所示，在时间窗口T1到T2之间是某物联网终端在某一个时间段内的期望通信时间。如果控制面的配置消息没有落在这个时间窗口内且终端需要处理这个消息，则终端需要耗费过多的电力。长期看的话，终端的电池寿命将大大降低，从而给物联网业务的运营企业带来额外的管理和维护的开销。如果终端对于落在时间窗口外的控制信息不予处理，则系统的配置和管理的成功率将大大降低，给整个系统的稳定性和有效性带来负面影响。然而，现有的通信网络尤其是运营商通信网络对于实时到达的特性的保证非常有限。在图12的物联网业务系统中，在不同运营商网络之间的节点处往往会产生巨大的延迟，高峰时该网络延迟可长达数秒甚至数十秒。此外，无线网络基站5与物联网终端侧设备3/4之间，根据无线网络负载和当时的无线环境不同，延迟也可能非常大。这些延迟均会造成控制面的消息很难在物联网终端3/4期望的时间点到达，严重影响到物联网终端的寿命和维护质量。于此同时，物联网业务对于通信网络的可靠性具有非常高的要求，如果通信网络失效，会对物联网业务带来巨大的影响。此外，随着物联网应用的日益普及，物联网终端的数量将呈大规模爆发增长的态势。众多的物联网终端和应用会产生大量的控制面流量，会对网络带来更大的压力，且在不同运营商网络间的流量会给网络运营商带来更大的网间结算的成本，间接地影响到物联网业务的顺利开展。于此同时，物联网的业务面和控制面的运营和维护有可能是由不同的业务主体来主导。因此，需要考虑安全和信任的机制。另外，由于终端的计算能力和电力都非常有限，不能处理非常复杂的认证和加密机制，所以应用在这个领域的安全和信任机制也需要非常轻量级。

作为应对上述问题的技术，例如，在专利文件1中记载了如下内容：在物联网中，如果利用中间节点进行数据信息的汇聚和调整，用来节省网络资源，能够避免大量的数据访问占用太多的服务器资源。但是，专利文献1的主要思想在于如何建立安全通道。

另外，专利文件2主要针对物联网优化的WEB服务。在专利文件2中记载了如下内容：由于物联网对于延迟比较敏感，因此在多个地点建立部分业务的服务器端镜像(仍然是服务器端，类似将主服务器进行多镜像分解)，在物联网终端与服务器端进行交互的时候，与延迟最小、代价最低的镜像进行通信就可以，这样也可以减少延迟并降低网间瓶颈处的资源占用。

专利文件1：US20110154022

专利文件2：US2009/0089365

发明内容