一种物联网网关通信备份的方法和系统与流程

本发明属于网关通信技术领域，具体涉及一种物联网网关通信备份的方法和系统。

背景技术：

物联网网关，在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。作为网关设备，物联网网关可以实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换．既可以实现广域互联．也可以实现局域互联。此外物联网网关还需要具备设备管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。目前在感知层与网络层之间均使用单网关方案，如果唯一的网关设备出现故障则无法在短时间内恢复通信，势必造成大量的数据丢失。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种物联网网关通信备份的方法和系统，以解决现有技术中感知层与网络层之间使用单网关方案，网关出现故障后无法在短时间内恢复的技术问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种物联网网关通信备份的方法，感知层设备与外网服务平台之间设有主网关和备份网关，方法由主网关执行，包括：

在备份网关处于禁用状态时，进行感知层设备与外网服务平台之间的信息转发；

接收备份网关发出的探测报文；

响应于所述探测报文，在无故障状态下向备份网关回应确认报文，以使得备用网关维持或切换至禁用状态。

可选的，方法中通过感知层网络向备份网关发送确认报文。

可选的，方法中以广播形式向感知层设备发送通知报文，告知感知层设备当前网关的ip地址192.168.1.1对应的mac地址是00.00.00.00.00.01。

一种物联网网关通信备份的方法，感知层设备与外网服务平台之间设有主网关和备份网关，方法由备份网关执行，包括：

向主网关周期性的发送探测报文，

响应于设定时长内接收到主网关回应的确认报文，保持或切换至禁用状态；

响应于设定时长内未接收到主网关回应的确认报文，保持或切换至激活状态，以在感知层设备与外网服务平台之间进行信息转发。

通过感知层网络向主网关发送探测报文。

方法还包括：在切换至激活状态后，以广播形式向感知层设备发送通知报文，告知感知层设备当前网关的ip地址192.168.1.1对应的mac地址是00.00.00.00.00.02。

一种物联网网关通信备份的系统，包括物联网服务平台、感知层，所述物联网服务平台与所述感知层之间通过主网关和备份网关通信连接，所述主网关与所述备份网关同一时刻只有一台为激活状态。

可选的，物联网网关通信备份的系统包括网关探测模块、网关状态检测模块和网关通知模块，

所述网关探测模块运行于备份网关，用于探测主网关是否发生故障，若主网关发生故障则激活备份网关进行通信转发，若主网关故障消除则禁用备份网关；

所述网关状态检测模块运行于主网关，用于判断主网关是否为激活状态，并发送确认报文；

主网关和备份网关中分别运行有网关通知模块，当任一网关激活时，相应网关的网关通知模块通过lan口发送通知报文，该通知报文以广播的形式发送至感知层所有设备，感知层设备根据通知报文更新本地地址列表中的当前网关地址，使得感知层设备能将数据信息正确的发送至当前处于激活状态的网关。

本发明所达到的有益效果：通过在感知层与物联网服务平台之间设置主网关与备份网关，在主网关出现故障后备份网关可以及时激活，担负信息转发的任务，有效降低了因主网关故障导致的信息丢失问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种物联网网关通信备份的方法、系统及网关通信装置的物联网双网关示意图；

图2是本发明实施例提供的一种物联网网关通信备份的方法、系统及网关通信装置的双网关网络参数示意图；

图3是本发明实施例提供的一种物联网网关通信备份的方法、系统及网关通信装置的主网关处理流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种物联网网关通信备份的方法、系统及网关通信装置的备份网关处理流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种物联网网关通信备份的方法、系统及网关通信装置的激活网关通知示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示，一种物联网网关通信备份的系统，网关a为主网关，网关b为备份网关，网关a和网关b同时连接感知层和物联网服务平台，任何时刻只有其中一台网关为激活状态并负责信息转发，默认情况下主网关a为激活状态，网关b为禁用状态。当网关a出现故障，则网关b被激活。当网关a恢复时，网关b被禁用。通过设置备份网关，降低网络传输过程中因主网关发生故障而造成的数据丢失现象。

一种物联网网关通信备份的方法，网关a作为主网关，为激活状态，网关b作为备份网关，为禁用状态。网关b通过其lan口向网关a周期性的发送探测报文，判断网关a是否出现故障，在正常情况下，网关a会周期性的收到网关b发送的udp探测报文，并发送确认报文，此时网关a作为激活网关，负责感知层设备与外网的服务平台的信息转发。当网关b收到确认报文后认为网关a在线，网关b保持禁用状态；当网关b出现故障，那么网关a在一定时间内收不到探测报文，此时网关a作为激活网关继续进行通信转发工作。当网关a出现故障，网关b发出探测报文后在一定时间内无法收到确认报文，则判断网关a出现故障。当网关a出现故障时，网关b自动激活，并作为激活网关进行信息转发工作。

网关b自动激活后继续向网关a周期性的发送探测报文，当网关b收到网关a发送的确认报文后，则判断网关a故障消除。当网关a故障消除后，网关b自动禁用，网关a重新负责信息的转发工作。

如图2所示，对感知层来讲，网关a与网关b是透明的，并不需要知道备份网关b的存在，只需要知道与感知层通信的内网ip地址即可，该ip是固定的，暂定为192.168.1.1。对物联网服务平台来讲，同样不需要知道备份网关b的存在，只需要知道网关的外网ip或域名即可。

网关的激活过程包括：设置当前网关lan口的ip别名地址为192.168.1.1；从当前网关lan口以广播的形式发送通知报文至感知层所有设备，感知层设备收到通知报文后更新本地的地址列表；启用当前网关连接外网的wan口。通知报文是arp应答报文，根据arp协议，同一局域网的设备能正常通信，需要知道彼此的ip与mac地址。arp协议包含两种报文：arp报文以及arp应答报文。arp报文负责询问本局域网指定ip的mac地址是多少，收到arp报文并且匹配到指定ip的设备回应arp应答报文，告知指定ip的mac地址。收到arp应答报文的所有设备会更新本地的地址列表，即ip与mac地址的对应关系。根据ip与mac对应关系，感知层设备能将信息发送至当前激活设备。在默认情况下，感知层设备与网关为192.168.1.0/24网段，当前网关如果是主网关a，则网关a的lan口ip别名地址为192.168.1.1，mac地址为00.00.00.00.00.01，当前网关如果是备份网关b，则网关b的lan口ip别名地址为192.168.1.1，mac地址为00.00.00.00.00.02。

物联网网关通信备份的系统，包括网关状态检测模块、网关探测模块和网关通知模块。

网关状态检测模块：本模块运行于主网关a，负责判断网关a是否为激活状态，并回应确认报文。处理流程如图3所示，网络正常情况下，网关a的lan口会周期性的收到网关b发送的udp探测报文，并回应确认报文，接下来判断自己的网关状态是否激活，如果激活则返回等待探测报文的到来，否则激活本网关。网关a在一定时间内收不到探测报文则激活本网关。默认情况下网关a作为激活网关，进行感知层与物联网服务平台之间的信息转发。

网关探测模块：本模块运行于备份网关b，负责探测主网关a是否在线，若不在线则激活本网关负责通信转发。若网关a恢复则禁用本网关。处理流程如图4所示，网关b通过lan口周期性的发送udp探测报文，如果没有收到网关a发送的确认报文，则说明网关a不在线，接下来判断本网关是否激活，未激活则将本网关激活，获取信息转发的权力。如果收到网关a发送的确认报文，说明网关a在线，接下来判断本网关是否激活，若激活则禁用本网关，将信息转发的权力交还网关a。通过信息转发的权力在网关a与网关b之间的切换实现感知层与物联网服务平台之间的可靠通信。

网关通知模块：本模块被网关a与网关b调用，当任一网关激活时，该网关通过lan口发送通知报文（arp应答报文），该通知报文以广播的形式发送至感知层所有设备，感知层设备收到通知报文后更新本地的地址列表，地址列表存储了正确的网关地址对应关系，在之后的通信中，感知层设备能将数据信息正确的发送至当前处于激活状态的网关。工作原理如图5所示。

本发明通过在感知层与物联网服务平台之间设置主网关与备份网关，在主网关出现故障后备份网关可以及时激活，担负信息转发的任务，有效降低了因主网关故障导致的信息丢失问题；同时通过作为网关的通信装置实现网关之间的通信。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。