专利名称：一种m2m平台通信系统和方法
技术领域：
本发明涉及计算机通信领域的机器对机器/人(M2M)技术，尤其涉及一种M2M平台通信系统和方法。
背景技术：
机器对机器/人(M2M，Machine-to-Machine/Man)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。M2M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。M2M终端满足某种协议，如移动M2M终端基于无线机器通信协议(WMMP)，电信M2M 的终端支持M2M终端监测控制协议(MDMP)；并具有一定功能，如接收远程M2M平台激活指令、本地故障告警、数据通信、远程升级、数据统计以及端到端的通信交互功能。M2M平台是为M2M应用服务的客户端提供统一的M2M终端接入管理、终端设备鉴权和检测控制，并能够转发相应业务数据的系统。M2M应用业务平台是为M2M应用服务的客户端提供各类M2M应用服务，实现特定行业业务逻辑处理的应用系统。物联网类似互联网，都是要将众多的设备互联互通起来，只是物联网的目标更为宏大，是要将所有终端设备全部互联。物联网系统的初期就是M2M系统，对于如何设计M2M系统架构的问题，作为运营商，通常希望物联网具有一个核心控制节点。因此现有的M2M协议中，都要求实现一个M2M 平台，所有的M2M应用和底层终端都要注册到该平台上面来。M2M应用与底层终端之间通信，底层终端之间通信都要通过M2M平台进行转发。但是物联网有其特殊性，其通信的数据量非常巨大，底层设备的数量也将是天文数字。如果不设计一套高性能、可扩展的M2M系统架构，按照现有的协议是不能够满足物联网发展需要的；如果没有一个类似与互联网那样的可以进行自我维护，可以方便扩展的通信系统，物联网的发展将会遭遇到瓶颈。然而，目前的M2M通信系统要么没有考虑M2M平台互通的问题(多个地域的M2M平台互通是在未来不可避免的趋势)，要么考虑了 M2M平台互通的问题，但是M2M平台最多可以分为两个层次一个全国级别的M2M平台和许多个地方性M2M平台。地方性M2M平台可以与全国级别的M2M平台直接连通，地方性M2M平台之间要收发消息，需要全国级别的M2M 平台进行中转。当物联网发展到一定阶段，业务量变得巨大以后，这种分层方案就会存在网络健壮性和扩展性差的问题。另外，在现有的M2M相关协议中规定，M2M应用和底层终端都有不通过M2M平台直接通信的接口，但是该接口的使用只限于透传业务信息，大量的通信业务量都还是要通过 M2M平台转发的，因此，增强M2M平台的健壮性和可扩展性是非常有必要的
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种M2M平台通信系统和方法，以提高M2M 平台通信系统的扩展性，增强底层通信的效率和健壮性。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明提供了一种M2M平台通信系统，由多个M2M平台组成，所述M2M平台下注册有底层终端，所述M2M平台包括上层应用逻辑处理模块和底层通信模块，其中，所述上层应用逻辑处理模块，用于执行M2M平台的应用逻辑处理，得到底层消息， 所述底层消息中携带目的底层终端的全网唯一标识；所述底层通信模块，用于根据所述底层消息中携带的全网唯一标识，将所述底层消息路由到所述目的底层终端。所述M2M平台在底层终端请求注册时，为所述底层终端分配全网唯一标识；所述全网唯一标识中包括底层终端所注册的M2M平台标识；相应的，所述各M2M平台的底层通信模块进一步用于，从所述全网唯一标识中提取底层终端所注册的M2M平台标识，并将提取的M2M平台标识与底层通信模块自身所属M2M 平台的标识进行匹配，在所述匹配失败时，根据提取的M2M平台标识，查找底层通信模块自身的路由转发表，并根据查找到的转发路径，对所述底层消息进行转发。所述全网唯一标识中还包括底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、注册时间和序列号；相应的，所述各M2M平台的底层通信模块进一步用于，在所述匹配成功时，从所述全网唯一标识中提取底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、 注册时间和序列号，如果所提取的注册时间和序列号都为缺省值，则向所述设备组的标识所对应组中的所有底层终端发送所述底层消息；如果所提取的注册时间和/或序列号不为缺省值，则与自身所属M2M平台维护的注册信息进行匹配，并将所述底层消息发送给注册信息匹配的底层终端。该系统还包括运营商管理配置台，连接各M2M平台，用于对所述各M2M平台的底层通信模块的路由表进行配置和维护。所述各M2M平台的底层通信模块进一步用于，通过与相邻底层通信模块的路由信息交互，实现对各自路由表的维护。本发明还提供了一种M2M平台通信方法，该方法包括上层应用逻辑处理模块执行M2M平台的应用逻辑处理，得到底层消息，所述底层消息中携带目的底层终端的全网唯一标识；底层通信模块根据所述底层消息中携带的全网唯一标识，将所述底层消息路由到所述目的底层终端。该方法进一步包括所述M2M平台在底层终端请求注册时，为所述底层终端分配全网唯一标识；所述全网唯一标识中包括底层终端所注册的M2M平台标识；相应的，该方法进一步包括所述底层通信模块从底层消息携带的全网唯一标识中提取底层终端所注册的M2M平台标识，并将提取的M2M平台标识与底层通信模块自身所属M2M平台的标识进行匹配，在所述匹配失败时，根据提取的M2M平台标识，查找底层通信模块自身的路由转发表，并根据查找到的转发路径，对所述底层消息进行转发。
所述全网唯一标识中还包括底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、注册时间和序列号；相应的，该方法进一步包括在所述匹配成功时，所述底层通信模块从所述全网唯一标识中提取底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、注册时间和序列号，如果所提取的注册时间和序列号都为缺省值，则向所述设备组的标识所对应组中的所有底层终端发送所述底层消息；如果所提取的注册时间和/或序列号不为缺省值，则与自身所属M2M平台维护的注册信息进行匹配，并将所述底层消息发送给注册信息匹配的底层终端。该方法进一步包括各M2M平台的底层通信模块的路由表由连接各M2M平台的运营商管理配置台进行配置和维护。该方法进一步包括各M2M平台的底层通信模块通过与相邻底层通信模块的路由信息交互，实现对各自路由表的维护。本发明所提供的一种M2M平台通信系统和方法，由上层应用逻辑处理模块执行 M2M平台的应用逻辑处理，得到底层消息，该底层消息中携带目的底层终端的全网唯一标识；底层通信模块根据底层消息中携带的全网唯一标识，将底层消息路由到目的底层终端， 该底层消息路由包括跨M2M平台的路由和非跨M2M平台的路由。通过本发明的系统和方法， 能够提高M2M平台通信系统的扩展性，增强底层通信的效率和健壮性。
图1为本发明实施例中M2M平台通信系统的结构示意图一；图2为本发明实施例中M2M平台通信系统的结构示意图二 ；图3为本发明实施例中M2M平台的内部结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。为提高M2M平台通信系统的扩展性，本发明对M2M平台通信系统的架构进行改进， 改进后的M2M平台通信系统架构如图1和图2所示，由多个M2M平台组成，各个M2M平台下注册有底层终端，且多个M2M平台之间通过互联网实现互通。对于每个底层终端，在其注册时，该底层设备请求注册的M2M平台会为其分配一个全网唯一标识，该全网唯一标识包括了路由和业务处理所需要的足够信息。对于路由，该全网唯一标识必须包含M2M平台标识；对于业务处理，该全网唯一标识必须包含底层终端自身的信息类型、分组等，在类型、分组信息之下，为了继续唯一确定并区分底层某一组中的某一个终端，还可以添加其他信息，如时间标签、序列号等等。也就是说，底层终端到M2M 平台注册时，M2M平台会为底层终端动态分配一个全网唯一标识，该全网唯一标识中可以包括底层终端所注册的M2M平台标识、底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、底层终端的注册时间和序列号等等。需要说明的是，底层终端向M2M平台注册时，M2M平台还需根据自身所存储的底层终端与业务的订购关系向相应的M2M应用去注册。如果M2M应用是在其他M2M平台上注册的应用，则M2M平台查询自身的路由表，通过多个M2M平台转发消息，到该M2M应用去注册。
按照上述方式为底层终端分配标识，可以保证所有的底层终端在整个M2M平台通信系统中的标识唯一；此外，由于在该标识中本身就包含大量的路由和类型等信息，因此可以保证M2M应用与底层终端通信、或者底层终端之间通信时，达到较高的通信效率。在有了充分路由信息的情况下，为了让整个系统能够更加高效、健壮、灵活的实现底层消息的收发，本发明还按照如下方式实现M2M架构对M2M平台的功能进行层次划分，如图3所示，划分为上层应用逻辑处理模块和底层通信模块。其中，上层应用逻辑处理模块负责M2M平台的应用逻辑处理，包括对底层终端上报信息的处理、请求底层终端配置、读取底层终端配置、向底层终端发送控制命令等等。底层通信模块负责对上层进行逻辑处理所得底层消息的转发，包括从其他M2M平台接收底层消息并上传到自身所在M2M平台的上层应用逻辑处理模块，以及从自身所在M2M平台的上层应用逻辑处理模块接收消息并转发到其他M2M平台。需要通信底层传递给平台上层，或者平台上层传递给通信底层的唯一参数就是底层终端自身的全网唯一标识。对M2M平台的功能进行层次划分，其目的是将底层通信功能完全独立出来，对通信能力进行封装，从而对M2M平台的上层统一提供消息转发的服务，这样M2M平台的上层就只需要关注业务逻辑的处理。M2M平台上层需要收发消息时，只需要注册到其中某一个底层通信模块即可。由于将通信功能独立为一个单独的模块进行实现，较之不独立出来的情况， 可以大大降低M2M平台的代码实现复杂度，提高其程序的可靠性，并大大提高其性能。由于底层通信模块具体负责底层通信，对上层的功能实现屏蔽，这样底层可以使用一个进程实现，系统的效率和健壮性将会得到大幅的提高。此外，各M2M平台的底层通信模块在实现互联互通时，可以采取以下两种方式之一、运营商部分参与管理，各M2M平台的底层通信模块的路由表由连接各M2M平台的运营商管理配置台进行配置和维护。也就是说，所有底层通信模块都采用TCP/IP通信， 都在某个端口进行侦听，等待其他底层通信模块的连接请求；运营商了解所有底层通信模块的信息，通过运营商管理配置台的配置，使指定的两个底层通信模块之间进行互联互通。 这样运营商可以使所有底层通信模块中的任意两个底层通信模块之间都直接相连，或者使部分底层通信模块之间直接相连。所有底层通信模块自身的路由表都由运营商管理配置台进行维护。二、底层通信模块处于自我维护状态，各M2M平台的底层通信模块通过与相邻底层通信模块的路由信息交互，实现对各自路由表的维护。也就是说，所有底层通信模块采用 TCP/IP通信，都在某个端口进行侦听，等待其他底层通信模块的连接请求；每个底层通信模块自身都存储有一个所有底层通信模块的路由转发表，表中包括了自身已知的所有底层通信模块的路由策略的记录，每条记录包括目的底层通信模块的唯一标识、下一跳的链路标识等等。对于第二种方式，所有的底层通信模块都拥有一个全网M2M平台的消息转发路由表，且路由表可以定时更新。当有底层通信模块新增时，整个网络的平台通信模块都可以感知并更新各自的路由表。即各底层通信模块定时向与其直接相邻的底层通信模块发送自身的路由表，接收到相邻底层通信模块的路由表后，与自身的路由表进行对比，如果对比显示有新增的底层通信模块，则更新自身的路由表。例如某个新底层通信模块A接入系统时，它将首先连接系统中现有的某个模块B，模块B将自身的路由表发送给模块A，并将模块A 添加到自身的路由表中，然后模块B向与自身直接相邻的模块(除了 A模块)发送模块新增消息；接收到模块新增消息的底层通信模块检查自身的路由表是否有该新增模块的记录， 如果没有该新增模块的记录则在自身的路由表中添加该模块新增消息承载的记录信息，并将模块新增消息发送给自身直接相邻的其他模块(除了发送该新增消息的模块B)，如果已有该新增模块的记录，则将该模块新增消息丢弃不做处理。当有当有底层通信模块删除或故障时，整个网络的平台通信模块都可以感知并更新各自的路由表。即相邻的底层通信模块之间有心跳消息，如果某个底层通信模块A出现故障，与其相邻底层通信模块B之间会出现心跳消息超时，或者断链时长超时的情况。则模块B首先更新自身的路由表，删除所有到模块A的路由记录，并向与自身直接相邻的底层通信模块(除了 A模块)发送模块故障消息；接收到模块故障消息的底层通信模块检查自身的路由表是否有该故障模块的记录，如果有该故障模块的记录，则在自身的记录表中删除该模块故障消息承载的记录信息，并将模块故障消息发送给自身直接相邻的其他模块(除了发送该模块故障消息的模块B)，如果没有该故障模块的记录，则将该模块故障消息丢弃不做处理。另外，底层通信模块之间转发底层消息时，只需要查找自身的路由表，然后将底层消息转发到对应的通信链路即可。底层通信模块之间转发底层消息时，如果自身路由表中有目的底层通信模块的路由记录，则正常转发，并给发送底层消息的相邻模块返回成功响应；否则，给发送底层消息的相邻模块返回失败响应。收到失败响应的底层通信模块将该失败响应回传给转发底层消息的上一跳的底层通信模块，这样发送底层消息的第一个底层通信模块就会得知该次底层消息发送失败。如果底层消息发送失败，作为消息发送端的底层通信模块可以重新发起一个路由流程，重新寻找底层消息的转发路由，并促使其他底层通信模块更新自身的路由表。例如 如果底层通信模块A作为发送底层消息的第一个模块，得知自身发送到模块B的底层消息失败，则会向直接相邻的所有底层通信模块发送重新路由请求消息，在重新路由请求消息中携带有模块A自身设定的路由跳数。所有接收到重新路由请求消息的底层通信模块，先检查自身是否是模块B，如果自身不是模块B，则检查重新路由请求消息中的路由跳数的值是否为0，如果不为0，则将该检查重新路由请求消息向直接相邻的所有模块进行转发(除了消息来路的模块)，转发时在消息中填写上转发模块自身的唯一标识，并将跳数的值减 1 ；如果为0，则将该重新路由请求消息丢弃不做处理。如果检查自身是模块B，则按照重新路由请求消息中的路由过程记录，向上一跳的底层通信模块发送路由成功的响应消息，响应消息中带有整个传递过程中依次路过的所有底层通信模块的唯一标识。所有收到路由成功的响应消息的底层通信模块都根据该响应消息中记录的路径信息更新自身路由表中到模块B的路由信息，然后检查自身是否为模块A，如果自身不是模块A，则将该路由成功的响应消息向上一跳的底层通信模块发送；如果自身就是模块A，则流程完全结束。基于上述图1、图2、图3所示的系统和M2M平台架构，当M2M应用向底层终端发送消息时，目的地址就是底层终端的网络唯一标识。如果底层终端和该M2M应用注册在同一个M2M平台上，则该M2M平台直接下发该消息给底层终端；如果底层终端和该M2M应用并非注册在同一个M2M平台上，则该M2M平台先查询自身的路由表，然后开始路由该消息给目的底层终端，该路由为跨M2M平台的路由。当底层终端向M2M应用发送消息时，先将该消息发送到底层终端所属的M2M平台， 该M2M平台在自身存储的订购关系记录种，找到该底层终端所对应的M2M应用。如果该M2M 应用是注册到该M2M平台自身上的应用，则直接转发给该M2M应用；如果是在其他M2M平台上注册的应用，则该M2M平台先查询自身的路由表，然后开始路由该消息给目的M2M应用。当底层终端向底层终端发送消息时，目的地址就是底层终端的网络唯一标识。两个底层终端如果注册在同一个M2M平台上，则该M2M平台直接下发消息给目的底层终端；如果不在同一个M2M平台上，则该M2M平台先查询自身的路由表，然后开始路由该消息给目的底层终端。在M2M平台通信系统中的M2M应用与底层终端通信、或者底层终端之间通信时， M2M平台的处理流程类似，现以M2M应用发送消息到底层终端为例说明底层通信模块工作流程。M2M应用发送到底层终端的消息先要发送到M2M平台，该消息的目的地址为底层终端的全网唯一标识；对收到的消息，M2M平台的上层先做逻辑处理，处理类型包括对底层终端上报信息的处理、请求底层终端配置、读取底层终端配置、向底层终端发送控制命令等等，然后将消息发送到任意一个底层通信模块进行转发。底层通信模块从所接收消息携带的全网唯一标识中提取底层终端所注册的M2M 平台标识，然后找到自身路由表中的转发路径，并转发消息到相应的链路。具体的接收到该消息的底层通信模块从消息携带的全网唯一标识中提取底层终端所注册的M2M平台标识，并检查提取的M2M平台标识是否与自身的唯一标识(即自身所属M2M平台的标识)匹配，如果不匹配则继续查找路由表，并转发给转发路径中的下一个底层通信模块；如果匹配，则从消息携带的全网唯一标识中提取出底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、注册时间和序列号等信息。如果所提取的注册时间和序列号都为缺省值(例如全0)，则M2M平台将向设备组的标识所对应组中所有的底层终端发送M2M应用的消息；如果注册时间和/或序列号有具体的值(即不为缺省值)，则M2M平台在自身维护的注册信息中对所有注册到其上的底层终端信息进行匹配，并将M2M应用的消息发送给注册信息匹配的底层终端。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种M2M平台通信系统，由多个M2M平台组成，所述M2M平台下注册有底层终端，其特征在于，所述M2M平台包括上层应用逻辑处理模块和底层通信模块，其中，所述上层应用逻辑处理模块，用于执行M2M平台的应用逻辑处理，得到底层消息，所述底层消息中携带目的底层终端的全网唯一标识；所述底层通信模块，用于根据所述底层消息中携带的全网唯一标识，将所述底层消息路由到所述目的底层终端。
2.根据权利要求1所述M2M平台通信系统，其特征在于，所述M2M平台在底层终端请求注册时，为所述底层终端分配全网唯一标识；所述全网唯一标识中包括底层终端所注册的M2M平台标识；相应的，所述各M2M平台的底层通信模块进一步用于，从所述全网唯一标识中提取底层终端所注册的M2M平台标识，并将提取的M2M平台标识与底层通信模块自身所属M2M平台的标识进行匹配，在所述匹配失败时，根据提取的M2M平台标识，查找底层通信模块自身的路由转发表，并根据查找到的转发路径，对所述底层消息进行转发。
3.根据权利要求2所述M2M平台通信系统，其特征在于，所述全网唯一标识中还包括 底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、注册时间和序列号；相应的，所述各M2M平台的底层通信模块进一步用于，在所述匹配成功时，从所述全网唯一标识中提取底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、注册时间和序列号，如果所提取的注册时间和序列号都为缺省值，则向所述设备组的标识所对应组中的所有底层终端发送所述底层消息；如果所提取的注册时间和/或序列号不为缺省值，则与自身所属M2M平台维护的注册信息进行匹配，并将所述底层消息发送给注册信息匹配的底层终端。
4.根据权利要求3所述M2M平台通信系统，其特征在于，该系统还包括运营商管理配置台，连接各M2M平台，用于对所述各M2M平台的底层通信模块的路由表进行配置和维护。
5.根据权利要求3所述M2M平台通信系统，其特征在于，所述各M2M平台的底层通信模块进一步用于，通过与相邻底层通信模块的路由信息交互，实现对各自路由表的维护。
6.一种M2M平台通信方法，其特征在于，该方法包括上层应用逻辑处理模块执行M2M平台的应用逻辑处理，得到底层消息，所述底层消息中携带目的底层终端的全网唯一标识；底层通信模块根据所述底层消息中携带的全网唯一标识，将所述底层消息路由到所述目的底层终端。
7.根据权利要求6所述M2M平台通信方法，其特征在于，该方法进一步包括所述M2M 平台在底层终端请求注册时，为所述底层终端分配全网唯一标识；所述全网唯一标识中包括底层终端所注册的M2M平台标识；相应的，该方法进一步包括所述底层通信模块从底层消息携带的全网唯一标识中提取底层终端所注册的M2M平台标识，并将提取的M2M平台标识与底层通信模块自身所属M2M 平台的标识进行匹配，在所述匹配失败时，根据提取的M2M平台标识，查找底层通信模块自身的路由转发表，并根据查找到的转发路径，对所述底层消息进行转发。
8.根据权利要求7所述M2M平台通信方法，其特征在于，所述全网唯一标识中还包括 底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、注册时间和序列号；相应的，该方法进一步包括在所述匹配成功时，所述底层通信模块从所述全网唯一标识中提取底层终端类型编码、底层终端所注册M2M平台下所属设备组的标识、注册时间和序列号，如果所提取的注册时间和序列号都为缺省值，则向所述设备组的标识所对应组中的所有底层终端发送所述底层消息；如果所提取的注册时间和/或序列号不为缺省值，则与自身所属M2M平台维护的注册信息进行匹配，并将所述底层消息发送给注册信息匹配的底层终端。
9.根据权利要求8所述M2M平台通信方法，其特征在于，该方法进一步包括各M2M平台的底层通信模块的路由表由连接各M2M平台的运营商管理配置台进行配置和维护。
10.根据权利要求8所述M2M平台通信方法，其特征在于，该方法进一步包括各M2M平台的底层通信模块通过与相邻底层通信模块的路由信息交互，实现对各自路由表的维护。
全文摘要
本发明公开了一种机器对机器/人(M2M)平台通信系统，由多个M2M平台组成，M2M平台下注册有底层终端，该M2M平台包括上层应用逻辑处理模块和底层通信模块。上层应用逻辑处理模块，用于执行M2M平台的应用逻辑处理，得到底层消息，该底层消息中携带目的底层终端的全网唯一标识；底层通信模块，用于根据底层消息中携带的全网唯一标识，将底层消息路由到目的底层终端。本发明还公开了一种M2M平台通信方法。通过本发明的系统和方法，提高了M2M平台通信系统的扩展性，增强了底层通信的效率和健壮性。
文档编号H04L29/06GK102244584SQ20101017526
公开日2011年11月16日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者冯宇翔 申请人:中兴通讯股份有限公司