一种海量终端通信接入系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种海量终端通信接入系统，该通信接入系统包括n个通信组、业务处理服务器集群和k个终端，k个终端按照地域分为N个分组，每个分组设置一个区域网关，各分组中的终端通过其分组中的区域网关进行通信，每个通信组均包括前置路由服务器和通信管理机；通信管理机用于接收各分组中终端传输的数据并上传至对应的前置路由服务器，前置路由服务器用于根据不同接收数据所属终端类型和报文类型，将接收的数据上传至业务处理服务器集群，或者将业务处理服务器集群的下发命令通过通信管理机发送给终端，业务处理服务器集群用于对接收到的数据进行处理或者下发命令。
【专利说明】一种海量终端通信接入系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种海量终端通信接入系统，属于通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]传统的用电信息采集和复合管理系统，采用通信前置机实现终端的接入。通讯前置机需要承担网络接入、通信调度、规约解析和通信工况审计等业务。随着接入终端数量的递增，使得通信前置机不堪重负，不仅影响系统通信性能和稳定性，还大大限制了接入终端的数量，无法满足用电节能公共服务平台的要求。同时，由于传统的接入方法把通信接入和部分业务处理都在前置机中实现，使得接入端无法与业务端从物理上分离，大大降低了系统的安全性。另外，采用多种通信方式同时接入模式，前置机的功能变得非常复杂，无法适应大规模终端接入的压力。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种海量终端通信接入系统，用以解决传统的通信接入方法安全性低和无法适应大规模终端接入压力的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明的方案包括一种海量终端通信接入系统，该通信接入系统包括η个通信组、业务处理服务器集群和k个终端，k个终端按照地域分为N个分组，每个分组设置一个区域网关，各分组中的终端通过其分组中的区域网关进行通信，每个通信组均包括前置路由服务器和通信管理机；通信管理机用于接收各分组中终端传输的数据并上传至对应的前置路由服务器，前置路由服务器用于根据不同接收数据所属终端类型和报文类型，将接收的数据上传至业务处理服务器集群，或者将业务处理服务器集群的下发命令通过通信管理机发送给终端，业务处理服务器集群用于对接收到的数据进行处理或者下发命令。
[0005]通信接入系统还包括通信调度服务器，通信调度服务器用于监控业务处理服务器和终端之间的通信链路。
[0006]每个通信组还包括负载均衡设备，负载均衡设备用于将所在通信组负载情况发送给通信调度服务器，通信调度服务器用于根据各通信组的负载情况为各终端分配相应的通信组。
[0007]业务处理服务器集群包括一个负载均衡器，负载均衡器根据通信组的负载情况对各业务处理服务器进行动态均衡。
[0008]本发明将传统通信前置机的功能进行了模块化拆分，形成由通信管理机集群和前置路由服务器组成的通信组。这一设计使得通信服务高度模块化，通信管理机负责通信接入和链路维护，前置路由服务器负责通信调度。最后由业务处理服务器负责规约的封装和解析、入库以及主站系统的交互。各个通信分组和业务处理服务器高效协作互动，大幅提高了海量终端接入和处理的效率。
[0009]本系统采取按照地域对终端进行分组，每个分组采用通信管理机结合负载均衡策略充分发挥每个通信管理机的性能，采用这种多级汇集的方法来实现海量终端的接入，并且将所有终端划分为不同的区域，每个区域的终端对应一个通信分组进行接入。这样以来，即简化了通信接入架构和服务的复杂性，又使得整个接入方案具有了很大的弹性。在试运行和正式运行的过程中，在接入终端数较少的初期只用投入少量通信分组，随着终端数的提高，逐步投入更多的通信分组，使得系统的性能和经济性都得到了保证。
[0010]本发明还采用通信调度服务器来监控各服务器以及各终端之间的通信链路，能够方便快捷的实现系统通信网络的监控和管理。另外，通信调度服务器还具有初始化通信管理机、前置路由服务器的功能。可以实现对通信管理机、前置路由服务器的软件自动安装升级，以及配置项的自动部署。使整个系统实现“O配置”和快速自动管理。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明实施方式结构示意框图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0013]一种海量终端通信接入系统，该通信接入系统包括η个通信组、业务处理服务器集群和k个终端，k个终端按照地域分为N个分组，每个分组设置一个区域网关，各分组中的终端通过其分组中的区域网关进行通信，每个通信组均包括前置路由服务器和通信管理机；通信管理机用于接收各分组中终端传输的数据并上传至对应的前置路由服务器，前置路由服务器用于根据不同接收数据所属终端类型和报文类型，将接收的数据上传至业务处理服务器集群，或者将业务处理服务器集群的下发命令通过通信管理机发送给终端，业务处理服务器集群用于对接收到的数据进行处理或者下发命令。
[0014]基于以上技术方案，结合附图，给出以下一个【具体实施方式】。
[0015]本发明中通信组的个数与终端分组的个数可以相同，也可以不同。本实施方式以2个通信组和2个终端分组为例。
[0016]如图1所示，该海量终端通信接入系统包括2个通信组、一个业务处理服务器集群和多个终端。在终端数据传送过程中，终端和通信管理机建立TCP长连接，按照地域对终端进行分组:根据区域网关的配置，将所有终端以200万为基数划为不同的分组，每个分组设置一个区域网关，各分组中的终端通过其分组中的区域网关进行通信。本实施方式以将终端分为2个分组为例。
[0017]2个通信组中，每个通信组均包括前置路由服务器和通信管理机。通信管理机用于接收各分组中终端传输的数据并上传至对应的前置路由服务器；该前置路由服务器用于根据不同接收数据所属终端类型和报文类型，将接收的数据上传至业务处理服务器集群，或者将业务处理服务器集群的下发命令通过通信管理机发送给终端；该业务处理服务器集群用于对接收到的数据进行处理或者下发命令。
[0018]通信管理机、前置路由服务器和业务处理服务器集群的具体作用如下:
[0019]通信管理机负责接收终端发起的连接、注册请求，处理来自上层应用和终端之间的数据交互，以及通过心跳侦测等方法检测终端的工作状态，维护和终端之间的通信链路。把来自终端和数据交换接口的外网数据,安全的接入到电力公司内网中。
[0020]前置路由服务器主要用于维持和终端的通信通道，实现数据采集功能。前置路由服务器根据不同终端类型，以及不同的报文类型，把终端的传输的数据转发给相应的业务处理服务器，或者将业务处理服务器的下行命令通过相应的通道发送给终端。
[0021]将通信组进行模块化拆分，使得通信服务高度模块化，通信管理机负责通信接入和链路维护，前置路由服务器负责通信调度。最后由业务处理服务器集群负责规约的封装和解析、入库以及主站系统的交互。各个通信分组和业务处理服务器集群高效协作互动，大幅提闻了海量终端接入和处理的效率。
[0022]每个通信组还包括负载均衡设备，该负载均衡设备用于将所在通信组负载情况发送给通信调度服务器。该通信调度服务器用于根据各通信组的负载情况为各终端分配合适的通信组，合适的通信组指负载较小的通信组。在其余通信组负载较大时，通过通信调度服务器的调度，控制待通信的终端与该负载较小的通信组进行通信，这样可以缓解其他负载较大的通信组的通信压力。
[0023]该通信调度服务器还具有以下作用:用来监控业务处理服务器集群以及各终端之间的通信链路，能够方便快捷的实现系统通信网络的监控和管理；记录终端的通信参数以及通道信息，并在其他应用需要的时候反馈该信息；对通信管理机进行管理，实现通信管理机状态检测、前置服务在线升级；初始化通信管理机、前置路由服务器；对通信管理机、前置路由服务器的软件自动安装升级，以及配置项的自动部署，使整个系统实现“O配置”和快速自动管理。
[0024]每个分组的终端对应一个通信组进行接入，然后每个分组采用通信管理机结合负载均衡策略充分发挥每个通信管理机的性能。
[0025]这样，即简化了通信系统架构和服务的复杂性，又使得整个系统具有了很大的弹性。在试运行和正式运行的过程中，在接入终端数较少的初期只用投入少量通信组，随着终端数的提高，逐步投入更多的通信组，使得系统的性能和经济性都得到了保证。
[0026]业务处理服务器集群包括一个负载均衡器，该负载均衡器根据通信组的负载情况对各业务处理服务器进行动态均衡。每个业务处理服务器都可以处理各种数据，但是正常工作时每个业务处理服务器只处理一种报文或者终端类型的数据，当其中一个业务处理服务器处理的数据比较少时，其他处理压力比较大的服务器会将一部分数据传输给该服务器，该服务器中就要同时处理两种数据，这样可以减少其他服务器的工作压力，节约工作时间。
[0027]终端与通信管理机的关系:终端作为Socket客户端连接到通信管理机。经过负载均衡设备的分配，每次终端发起的新连接都会被负载均衡设备根据负载情况分配到不同的通信管理机。
[0028]通信管理机与前置路由服务器的关系:前置路由服务器作为Socket客户端连接到通信管理机。前置路由服务器需要主动向通信管理机发送数据请求，通信管理机随后异步发送报文给前置路由服务器。
[0029]业务处理服务器集群、前置路由服务器、通信管理机之间的通信机制:采取TCP长连接方式。由前置路由器作为客户端，主动连接到通信管理机和业务处理服务器，并以心跳帧维持链路。前置路由服务器同时还维护一个链表记录每个通信管理机连接的终端状态。当终端和通信管理机的连接状态发生改变的时候，通信管理机会将该改变上报给前置路由服务器。
[0030]业务处理服务器集群、前置路由服务器与通信调度服务器之间的通信机制:采取TCP短连接方式。前置路由服务器和业务处理服务器作为客户端连接到通信调度服务器。前置路由服务器将本通信组内的终端链路、前置通信管理机链路情况实时汇报给通信调度服务器，业务处理服务器在需要获取链路信息的时候向通信调服服务器发送申请报文，通信调度服务器随后使用异步报文进行反馈。此外业务处理服务器也会向通信调度服务器汇报自己的状态，作为网络管理的凭据。
[0031]以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种海量终端通信接入系统，其特征在于，所述通信接入系统包括η个通信组、业务处理服务器集群和k个终端，所述k个终端按照地域分为N个分组，每个分组设置一个区域网关，各分组中的终端通过其分组中的区域网关进行通信，所述每个通信组均包括前置路由服务器和通信管理机；所述通信管理机用于接收各分组中终端传输的数据并上传至对应的前置路由服务器，所述前置路由服务器用于根据不同接收数据所属终端类型和报文类型，将接收的数据上传至业务处理服务器集群，或者将业务处理服务器集群的下发命令通过通信管理机发送给终端，所述业务处理服务器集群用于对接收到的数据进行处理或者下发命令。
2.根据权利要求1所述的海量终端通信接入系统，其特征在于，所述通信接入系统还包括通信调度服务器，所述通信调度服务器用于监控业务处理服务器和终端之间的通信链路。
3.根据权利要求2所述的海量终端通信接入系统，其特征在于，所述每个通信组还包括负载均衡设备，所述负载均衡设备用于将所在通信组负载情况发送给通信调度服务器，所述通信调度服务器用于根据各通信组的负载情况为各终端分配相应的通信组。
4.根据权利要求3所述的海量终端通信接入系统，其特征在于，所述业务处理服务器集群包括一个负载均衡器，所述负载均衡器根据通信组的负载情况对各业务处理服务器进行动态均衡。
【文档编号】H04L29/08GK104363278SQ201410638375
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】张展国, 徐大青, 周逢权, 雷鸣, 谢学征, 贺彪 申请人:许继电气股份有限公司, 许昌许继软件技术有限公司