一种基于物联网技术的异步网关的制作方法

本发明涉及互联网通信技术领域，具体为一种基于物联网技术的异步网关。

背景技术：

随着电子技术和信息技术的发展与创新，物联网产业与互联网紧密结合并快速发展，对建设新型智慧城市起到了积极的推动作用。物联网数据网关设备，作为解决“物联网”的数据传感和数据传输的关键技术设备，具有广泛的用途。物联网数据网关有效解决了“物联网”发展的数据链路问题，其市场需求必将随着“物联网”的发展而不断增加，产业化前景非常美好。数据网关，既是多种传感设备的通信控制网关，也是大量移动传感设备的数据接收网关，利用云计算的服务模式在物联网时代架起感知网和信息网络间传输通信的“桥梁”，是软硬件一体化集成设计实现的数据交换中间件。

但是现有的数据传输通过网关，既可以进边缘智能主机，又可以把数据，通过边缘智能主机处理完，传输到云端，云端数据，还可以通过边缘智能主机控制前端，网关主要负责三方之间的数据传递，无法同步。因此，设计一种基于物联网技术的异步网关是很有必要的。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于物联网技术的异步网关，有效的解决了现有的数据传输通过网关，既可以进边缘智能主机，又可以把数据，通过边缘智能主机处理完，传输到云端，云端数据，还可以通过边缘智能主机控制前端，网关主要负责三方之间的数据传递，无法同步的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网技术的异步网关，包括：

感知接入层：包括有源标签、rfid、zigbee和wifi感知设备和感知网络，用于通过有源标签、rfid、zigbee和wifi感知设备和感知网络的接入并支持外插拔模块进行多种协议的解析并感知各类型网络，最终可能根据不同的场景选择不同的特定协议，达到感知网络的目的；

适配器层：包括接口管理和协议解析用于管理感知层所接入和收集的标准接口，通过适配器处理不同的数据协议，最终标准化各类数据和指令；

转换控制层：包括远程管理、协议转换、数据校验和数据存储功能，用于将下层的感知网络、适配器两层的数据进行统一封装，将上层的物联网管理平台进行通信对接，实现管理协议在上下层之间的相互转换和通信，同时还包括提供数据的校验、存储功能，用于将数据存储在数据库中，也可以发送到消息队列，由消息队列进行后续处理；

信息网络接入层：支持多种接入方式，用于将数据网关采集的数据可以通过信息网络传送到上层管理平台，为数据统计分析、行业应用开发提供统一的数据来源。

根据上述技术方案，所述数据存储在数据库中的方法为：

初始化预测模型：基于用户的网络位置，得出用户网络中心crd；

建立预测模型：通过网络中心度来评价用户所发出的请求，并以q来代表所构建的预测集合，q包含了活跃用户发送与接收数据的hash；

寻找合适的对象进行替换：利用替换算法寻找有替换价值的对象，如果rk∉q，则表示没有缓存可以被替换，那么就重复寻找替换对象，直到在有充足的空间容纳新请求的同时寻找到符合的替换对象；

替换缓存。

根据上述技术方案，所述替换算法为节点a的相对网络中心度可以用crd（x）来表示：

其中，n表示网络大小的取值范围，也可以说是网络用户的总数量；

将用户所能访问的数据的集合以o示之，这里的o也可以看作是数据库中的文件数据量，文件对象为d，那么文件对象的取值范围是d∈o，文件的大小以sd来表示，而c是缓存数据的大小，用户所发送的请求队列则可以通过集合r={r1,r2…,r3}来表示，那么缓存文件则可以用s={s0,s1…,sm}的集合来表示，其中s0表示的是初始化缓存的大小，则对于每一个sk(k=0,1,…,m)可以得出如下式子：

其中，ek的取值意义是本地缓存中即将要被删除的文件的大小，则其ek∈sk-1，需要通过用户的读取模型来制定转储替换的策略。

根据上述技术方案，所述转换控制层还包括网关优化算法，用于建立一个多目标优化的模型，并且实时性快时、数据量大时和网络故障时寻找最优网关，实现负载均衡、不拥堵，不会发生数据丢失。

根据上述技术方案，所述网关优化算法具体为先设定在网络中有n个物联网网关，并且将这些网关机尾{g1,g2,g3,…,gn},将物联网网关的评价矩阵建立为：

其中，在建立的矩阵中，g下面的数目子表示物联网网关的标号，ai选定其中编号i的物联网网关的模糊评价值，在建立了物联网网关的评价矩阵之后，所得在各种物联网网关的各种路径被选用的概率计算模型如下：

其中，p表示的是通信流量的分配率，θ表示的是陪参数，f表示的是多径分流中有效路径的条数。

本发明利用异步处理改善系统的性能，使用多线程、即同步处理简化开发人员的编程难度，使数据网关在处理应用程序时达到一定的平衡，提高综合的数据处理能力，同时采用网关优化算法和替换算法，当数据量大时，网联网异步网关会自动寻找与节点不相交的其他路径，使网络传输的效率更高，提升了数据传输的即时性，使物联网的实时性得到了提升。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明基于物联网技术的异步网关的系统方框图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

由图1给出，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网技术的异步网关，包括：

感知接入层：包括有源标签、rfid、zigbee和wifi感知设备和感知网络，用于通过有源标签、rfid、zigbee和wifi感知设备和感知网络的接入并支持外插拔模块进行多种协议的解析并感知各类型网络，最终可能根据不同的场景选择不同的特定协议，达到感知网络的目的；

适配器层：包括接口管理和协议解析用于管理感知层所接入和收集的标准接口，通过适配器处理不同的数据协议，最终标准化各类数据和指令；

转换控制层：包括远程管理、协议转换、数据校验和数据存储功能，用于将下层的感知网络、适配器两层的数据进行统一封装，将上层的物联网管理平台进行通信对接，实现管理协议在上下层之间的相互转换和通信，同时还包括提供数据的校验、存储功能，用于将数据存储在数据库中，也可以发送到消息队列，由消息队列进行后续处理；

信息网络接入层：支持多种接入方式，用于将数据网关采集的数据可以通过信息网络传送到上层管理平台，为数据统计分析、行业应用开发提供统一的数据来源。

根据上述技术方案，数据存储在数据库中的方法为：

初始化预测模型：基于用户的网络位置，得出用户网络中心crd；

建立预测模型：通过网络中心度来评价用户所发出的请求，并以q来代表所构建的预测集合，q包含了活跃用户发送与接收数据的hash；

寻找合适的对象进行替换：利用替换算法寻找有替换价值的对象，如果rk∉q，则表示没有缓存可以被替换，那么就重复寻找替换对象，直到在有充足的空间容纳新请求的同时寻找到符合的替换对象；

替换缓存。

根据上述技术方案，替换算法为节点a的相对网络中心度可以用crd（x）来表示：

其中，n表示网络大小的取值范围，也可以说是网络用户的总数量；

将用户所能访问的数据的集合以o示之，这里的o也可以看作是数据库中的文件数据量，文件对象为d，那么文件对象的取值范围是d∈o，文件的大小以sd来表示，而c是缓存数据的大小，用户所发送的请求队列则可以通过集合r={r1,r2…,r3}来表示，那么缓存文件则可以用s={s0,s1…,sm}的集合来表示，其中s0表示的是初始化缓存的大小，则对于每一个sk(k=0,1,…,m)可以得出如下式子：

其中，ek的取值意义是本地缓存中即将要被删除的文件的大小，则其ek∈sk-1，需要通过用户的读取模型来制定转储替换的策略。

根据上述技术方案，转换控制层还包括网关优化算法，用于建立一个多目标优化的模型，并且实时性快时、数据量大时和网络故障时寻找最优网关，实现负载均衡、不拥堵，不会发生数据丢失。

根据上述技术方案，网关优化算法具体为先设定在网络中有n个物联网网关，并且将这些网关机尾{g1,g2,g3,…,gn},将物联网网关的评价矩阵建立为：

其中，在建立的矩阵中，g下面的数目子表示物联网网关的标号，ai选定其中编号i的物联网网关的模糊评价值，在建立了物联网网关的评价矩阵之后，所得在各种物联网网关的各种路径被选用的概率计算模型如下：

其中，p表示的是通信流量的分配率，θ表示的是陪参数，f表示的是多径分流中有效路径的条数。

本发明利用异步处理改善系统的性能，使用多线程、即同步处理简化开发人员的编程难度，使数据网关在处理应用程序时达到一定的平衡，提高综合的数据处理能力，同时采用网关优化算法和替换算法，当数据量大时，网联网异步网关会自动寻找与节点不相交的其他路径，使网络传输的效率更高，提升了数据传输的即时性，使物联网的实时性得到了提升。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。