CN105721293A - 一种基于Alljoyn协议的Master网关自适应竞争方法 - Google Patents

Abstract

一种基于Alljoyn协议的Master网关自适应竞争方法。本发明涉及局域网下多设备联网时的网关自适应技术，目的是为了解决现有技术中，智能家居多设备联网时云服务器负荷过重，影响***通讯稳定性的问题。本发明的技术构思如下：新设备入网时，如果局域网中已存在网关，则新入网设备与已有网关进行竞争；若局域网内不存在网关，则根据新设备的设备能力集判定该设备是否可作为网关；如果网关连接突然断掉，局域网内部设备会自动组网，通过自适应竞争逻辑自动从其它从网关里面竞争出一个新的网关与云服务器保持长连接；如果局域网内均是弱终端，此时局域网内不能竞争出Master网关，则分别与云端进行长连接。本发明适用于物联网。

Description

一种基于Alljoyn协议的Master网关自适应竞争方法

技术领域

本发明涉及物联网技术，特别涉及一种局域网下多设备联网时的网关自适应方法。

背景技术

随着物联网技术、云计算、大数据的发展，互联互通技术显得尤为重要。在人们对智能需求有限的情况下，早前的智能家居即便很简单依然让人觉得“高大上”，并且基本不会出现问题，但是随着生活水平的提高，早前的智能家居逐渐变得落后，甚至沦为“伪智能”。智能家居单品的功能虽有提升，但智能效果所覆盖的范围十分有限，难以迎合消费者整体智能的需求。即便智能家居发生了有线向无线的转变，也只是安装等方式的改变，不能实现所谓的真正的智能。现在的主要问题是，智能家居不但要“连”，而且还灵活地“互连”，实现设备之间互通互控。

智能家居由原来的“设备端+移动终端”的模式(传统模式)向“设备端+云端+移动终端”(新模式，包括物联传感等不少企业已是这种模式)转变。随之所带来的最大变化是数据量增加、设备端与云端的连接数增加以及数据处理能力的增强。在这个过程中，设备端与云端的连接数增加，会直接增加消息云服务器的负荷，影响整个***的通讯稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中，智能家居多设备联网时云服务器负荷过重，影响***通讯稳定性的问题。

为达到上述目的，本发明提供一种基于Alljoyn协议的Master网关自适应竞争方法，包括如下步骤：

新设备入网后，通过Alljoyn网络协议获取局域网内所有设备的竞争信息，所述竞争信息包括设备能力等级Device_Flag、设备角色Role及设备IP，所述设备能力等级包括A、B、C三级，A、B为强终端，C为弱终端，所述设备角色包括Master、Slave及Normal，Master表示与服务器进行长连接的设备，Slave表示与Master进行长连接的设备，当局域网内无Master设备时，局域网内的所有设备的设备角色Role为Normal；

新设备根据所获取的局域网内所有设备的竞争信息进行竞争，若新设备竞争胜出，则通过Alljoyn网络协议将当前局域网内Master网关的设备Role值修改为Slave，并设置自己的设备角色Role值为Master，同时发出Alljoyn网络协议广播，宣告自己为新的Master网关，局域网内所有其它设备收到广播后，将自身设备的当前mastername修改为所述新Master网关的servicename，所述mastername用于标记局域网内的当前Master，所述servicename用于标记局域网内设备服务名。

进一步地，若新设备竞争失败且此时若局域网内有Master网关，则新设备通过调用Alljoyn网络协议修改自己的设备角色Role为Slave，同时修改自身mastername的值为当前Master网关的servicename；若新设备竞争失败且新设备的设备能力等级Device_Flag为C级，此时局域网内若没有Master网关，则新设备通过调用Alljoyn网络协议修改自己的设备角色Role为Normal。

进一步地，若局域网内设备通过Alljoyn网络协议监听到之前存储的mastername掉线，则启动竞争，竞争具体流程如下：若该设备的设备能力等级Device_Flag为A或B级，首先获取网内其它所有设备的竞争信息；如果改设备竞争胜出，首先通过调用Alljoyn网络协议修改自己的设备角色Role为Master，同时发出Alljoyn网络协议广播Name_ChangedSignal，宣告自己为Master；若该设备竞争失败，该设备在收到新的Master发出的Name_ChangedSignal后，修改mastername的值为新Master网关的servicename，若自身设备能力等级为C级，等待1秒后，如果收到Master发出的NameChangedSignal，则修改自己的MasterName为当前Master的servicename；若没收到Master发出的NameChangedSignal，则与云服务器进行长连接。

具体地，新设备入网后，若局域网内只有本设备一个，且该设备的能力级别Device_Flag为A或B级，则该设备成为Master网关，若该设备的能力级别Device_Flag为C级则该设备的设备角色修改为NORMAL。

具体地，新设备入网后，若局域网内有两个以上设备且已有Master网关，若此Master网关的Device_flag为B,且本设备Device_flag为A，则本设备成为Master网关，否则成为Slave；

若局域网内有两个以上设备且没有Master，对局域网内所有设备的Device_Flag按照A、B、C进行排序，对局域网内所有设备的IP进行降序排序，分别存储在flag[]和IP[]两个数组之中，并进入如下流程：

a若本设备的Device_flag与flag[0]相等，且若flag[0]和flag[1]不相等，即本设备Device_flag等级最高，则本设备成为Master；

b若本设备的Device_flag与flag[0]相等且flag[0]不为C，且若flag[0]和flag[1]也相等，若IP_native与IP[0]相等，则本设备成为Master；

若a、b均不满足：

则c.若本设备的Device_flag与flag[0]不相等且flag[0]不为C,则本设备成为Slave；

若c不满足：

则d.若flag[0]为C级，则本设备成为Normal；

其中，自身设备的能力标记记为flag_native；自身设备的IP记为IP_native；局域网内所有设备的能力标记按照A、B、C进行排序，用数组flag[]存储，其中A用2描述、B用1描述、C用0描述；局域网内所有设备的IP信息按照降序排序，用数组IP[]来表示。

本发明的有益效果是：本发明应用于智能终端硬件实体中，在一个局域网内可自适应竞争出一个Master网关与云服务器进行长连接，局域网内其它设备与手机端进行远程通讯可通过该智能终端进行中转，因此大大减少了局域网内所有设备与服务器的长连接数量，降低了云服务器的负荷，从而提升了整个***的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的通过AlljoynBus获取设备能力集的过程示意图。

图2为本发明实施例的局域网内有Master网关时的竞争流程图示意图；

图3为本发明实施例的网关掉线时A级和B级设备竞争的流程图；

图4为本发明实施例的竞争逻辑流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。

本发明设计了一种基于Alljoyn技术的网关自适应竞争算法。通过该竞争算法可以保证局域网内只有一个网关与云服务器保持长连接，降低心跳连接数，从而降低云服务器负荷。在云服务器架构不变的情况下，长连接数固定、在新设备入网以及Master网关连接断掉之后，该自适应竞争逻辑会自动启动。

新设备入网时，如果局域网中已存在网关，则新入网设备与已有网关进行竞争；若局域网内不存在网关，则根据新设备的设备能力集判定该设备是否可作为网关；如果网关连接突然断掉，局域网内部设备会自动组网，通过自适应竞争逻辑自动从其它从网关里面竞争出一个新的网关与云服务器保持长连接；如果局域网内均是弱终端(CPU为弱单片机)，此时局域网内不能竞争出Master网关，则分别与云端进行长连接。

主要包含以下几个过程：(1)通过Alljoyn网络协议获取设备自身相关信息；(2)新设备入网竞争逻辑；(3)网关掉线竞争逻辑；(4)竞争算法逻辑实现。

实施例

网关自适应竞争启动主要体现在两个流程中：一是在新设备入网过程中；二是在网关掉线后。这两个流程均会触发网关自适应竞争，自适应竞争同时需要两方面内容：一是通过Alljoyn网络协议获取设备相关能力集信息；另一个方面涉及竞争算法逻辑。下面分别详细介绍上述四个过程：

1、下面详细描述本发明的技术方案：

首先通过Alljoyn网络协议获取设备的相关能力等级Device_Flag、设备IP、设备角色ROLE等相关信息；其中设备的能力等级Device_Flag分为A(强终端--网关，包含Wifi,Zigbee,蓝牙等接口)；B(强终端，包含Wifi等接口，具有Linux操作***等)；C(弱终端，含Wifi接口，CPU为弱单片机等)。见图1。

竞争胜出的强终端的设备角色ROLE记为MASTER(与云服务器进行长连接)；失败的终端记为SLAVE(与Master建立连接)；若局域网内无MASTER，终端每个设备的设备角色ROLE均为NORMAL(每个设备的能力等级均为C)，均与云服务器进行长连接。

能力等级只有为A或者为B的设备经过竞争后才可能成为Master网关；能力等级为C的设备经过竞争后可能成为SLAVE或者为NORMAL。

2、新设备入网逻辑流程

新设备入网后，新设备通过Alljoyn网络协议获取局域网内所有设备的设备能力等级Device_Flag、设备角色ROLE、设备IP等信息进行竞争。新设备竞争胜出后，通过调用Alljoyn网络协议将当前Master网关的ROLE值修改为SLAVE，并设置自己的ROLE值为MASTER，同时发出Alljoyn网络协议广播，宣告自己为Master，告诉局域网内所有其它设备；此时局域网内所有其它设备修改mastername(用来标记网内当前的MASTER，用来监听网关是否掉线)的值为新Master网关的servicename(Alljoyn网络协议概念:用来标记网内设备服务的名字)。如果新设备竞争失败，当前网内如有Master，则通过调用Alljoyn网络协议修改自己的ROLE为SLAVE，同时调用Alljoyn网络协议修改自身mastername的值为当前Master网关的servicename；当前网内若没有Master且自身设备能力等级为C级，则通过调用Alljoyn网络协议修改自己的ROLE为NORMAL。图2为局域网内有Master网关的流程图。

3、网关掉线逻辑流程

如图3所示，若局域网内设备通过Alljoyn网络协议监听到之前存储的mastername掉线，则启动竞争逻辑，竞争具体流程如下：若该设备的设备能力等级Device_Flag为A或B级，首先获取网内其它所有设备的竞争信息；如果改设备竞争胜出，首先通过调用Alljoyn网络协议修改自己的设备角色Role为Master，同时发出Alljoyn网络协议广播Name_ChangedSignal，宣告自己为Master，告诉局域网内所有其它设备；若该设备竞争失败，该设备在收到新的Master发出的Name_ChangedSignal后，修改mastername的值为新Master网关的servicename，若自身设备能力等级为C级，等待1秒后，如果收到Master发出的NameChangedSignal，则修改自己的MasterName为当前Master的servicename；若没收到Master发出的NameChangedSignal，则与云服务器进行长连接。

4、竞争算法逻辑实现

设备的能力标记用Device_Flag表示；自身设备的能力标记记为flag_native；自身设备的IP记为IP_native；局域网内所有设备的能力标记按照A、B、C进行排序，用数组flag[]存储，其中A用2描述、B用1描述、C用0描述；局域网内所有设备的IP信息按照降序排序，用数组IP[]来表示。

竞争逻辑实现描述如下：

(1)若局域网内只有本设备一个，且该设备的能力级别Device_Flag为A或B级，则该设备成为Master网关，若该设备的能力级别Device_Flag为C级则该设备的设备角色修改为NORMAL；

(2)若局域网内有两个以上设备且已有Master网关，若此Master网关的Device_flag为B,且本设备Device_flag为A，则本设备成为Master网关，否则成为SLAVE。

(3)若局域网内有两个以上设备且没有Master，对局域网内所有设备的Device_Flag按照A、B、C进行排序，对局域网内所有设备的IP进行降序排序，分别存储在flag[]和IP[]两个数组之中，

a若本设备的Device_flag与flag[0]相等，且若flag[0]和flag[1]不相等，即本设备Device_flag等级最高，则本设备成为Master；

b若本设备的Device_flag与flag[0]相等且flag[0]不为C，且若flag[0]和flag[1]也相等，若IP_native与IP[0](IP地址唯一)相等，则本设备成为Master；

若a、b均不满足：

则c.若本设备的Device_flag与flag[0]不相等且flag[0]不为C,则本设备成为Slave。

若c不满足：

则d.若flag[0]为C级，则本设备成为Normal。竞争算法逻辑具体实现见图4。

Claims (5)

1.一种基于Alljoyn协议的Master网关自适应竞争方法，其特征在于，包括如下步骤：

新设备入网后，通过Alljoyn网络协议获取局域网内所有设备的竞争信息，所述竞争信息包括设备能力等级Device_Flag、设备角色Role及设备IP，所述设备能力等级包括A、B、C三级，A、B为强终端，C为弱终端，所述设备角色包括Master、Slave及Normal，Master表示与服务器进行长连接的设备，Slave表示与Master进行长连接的设备，当局域网内无Master设备时，局域网内的所有设备的设备角色Role为Normal；

新设备根据所获取的局域网内所有设备的竞争信息进行竞争，若新设备竞争胜出，则通过Alljoyn网络协议将当前局域网内Master网关的设备Role值修改为Slave，并设置自己的设备角色Role值为Master，同时发出Alljoyn网络协议广播，宣告自己为新的Master网关，局域网内所有其它设备收到广播后，将自身设备的当前mastername修改为所述新Master网关的servicename，所述mastername用于标记局域网内的当前Master，所述servicename用于标记局域网内设备服务名。

2.如权利要求1所述的基于Alljoyn协议的Master网关自适应竞争方法，其特征在于，若新设备竞争失败且此时若局域网内有Master网关，则新设备通过调用Alljoyn网络协议修改自己的设备角色Role为Slave，同时修改自身mastername的值为当前Master网关的servicename；若新设备竞争失败且新设备的设备能力等级Device_Flag为C级，此时局域网内若没有Master网关，则新设备通过调用Alljoyn网络协议修改自己的设备角色Role为Normal。

3.如权利要求1或2所述的基于Alljoyn协议的Master网关自适应竞争方法，其特征在于，若局域网内设备通过Alljoyn网络协议监听到之前存储的mastername掉线，则启动竞争，竞争具体流程如下：若该设备的设备能力等级Device_Flag为A或B级，首先获取网内其它所有设备的竞争信息；如果改设备竞争胜出，首先通过调用Alljoyn网络协议修改自己的设备角色Role为Master，同时发出Alljoyn网络协议广播Name_ChangedSignal，宣告自己为Master；若该设备竞争失败，该设备在收到新的Master发出的Name_ChangedSignal后，修改mastername的值为新Master网关的servicename，若自身设备能力等级为C级，等待1秒后，如果收到Master发出的NameChangedSignal，则修改自己的MasterName为当前Master的servicename；若没收到Master发出的NameChangedSignal，则与云服务器进行长连接。

4.如权利要求1或2所述的基于Alljoyn协议的Master网关自适应竞争方法，其特征在于，新设备入网后，若局域网内只有本设备一个，且该设备的能力级别Device_Flag为A或B级，则该设备成为Master网关，若该设备的能力级别Device_Flag为C级则该设备的设备角色修改为NORMAL。

5.如权利要求1或2所述的基于Alljoyn协议的Master网关自适应竞争方法，其特征在于，新设备入网后，若局域网内有两个以上设备且已有Master网关，若此Master网关的Device_flag为B,且本设备Device_flag为A，则本设备成为Master网关，否则成为Slave；

若局域网内有两个以上设备且没有Master，对局域网内所有设备的Device_Flag按照A、B、C进行排序，对局域网内所有设备的IP进行降序排序，分别存储在flag[]和IP[]两个数组之中，并进入如下流程：

a若本设备的Device_flag与flag[0]相等，且若flag[0]和flag[1]不相等，即本设备Device_flag等级最高，则本设备成为Master；

b若本设备的Device_flag与flag[0]相等且flag[0]不为C，且若flag[0]和flag[1]也相等，若IP_native与IP[0]相等，则本设备成为Master；

若a、b均不满足：

则c.若本设备的Device_flag与flag[0]不相等且flag[0]不为C,则本设备成为Slave；

若c不满足：

则d.若flag[0]为C级，则本设备成为Normal；

其中，自身设备的能力标记记为flag_native；自身设备的IP记为IP_native；局域网内所有设备的能力标记按照A、B、C进行排序，用数组flag[]存储，其中A用2描述、B用1描述、C用0描述；局域网内所有设备的IP信息按照降序排序，用数组IP[]来表示。