CN109067795A - 物联网网络通信数据交互***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种物联网网络通信数据交互***及方法，通过设置，可以针对不同的智能设备客户端提供通用统一的数据交互方式，并能针对每个设备特点配置对应的协议交互方式，配置数据处理业务逻辑方式，从而适应各种不同类型的硬件设备和客户端软件的业务需求，让客户不用去了解tcp udp协议，不用去理解网络层的知识也能通过平台实现硬件产品与网络通信的支撑；本发明的物联网网络通信数据交互***及方法成本低、通信无法高效稳定，适合大规模推广应用。

Description

物联网网络通信数据交互***及方法

技术领域

本发明涉及物联网通信领域，尤其涉及一种物联网网络通信数据交互***及方法。

背景技术

随着物联网、智慧家具、智慧城市和智能设备的普及，智能设备须通过互联网进行应用交互，由于硬件设备种类不同，上网方式不同，造成各硬件提供厂家提供的接口协议格式及通信平台没有统一的规范，没有统一的接口平台，各硬件厂商要提供智能设备必须自己制定针对设备特点的协议接口，并各自提供上网数据传递平台，这样增加了智能设备的成本。

通常一种智能设备的开发，根据智能设备的用途、特性、及上网方式，需要对设备进行网络程序上的开发，但是更多设备提供商，主要是硬件提供商，并不具备网络研发的能力，组建一支有经验的网络通信研发团队来针对产品开发一套网络通信平台，会造成产品成本的增加；并且在网络开发中，需要了解网络中的各项协议规范，但是有些网络协议却并不能满足特定硬件的需要，而且并不一定能够做到通信高效和稳定。所以硬件提供商需要一套高效稳定，并且灵活可扩展的通用网络平台来支撑他们的硬件产品。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种物联网网络通信数据交互***及方法，可以针对不同的智能设备客户端提供通用统一的数据交互方式，并能针对每个设备特点配置对应的协议交互方式，配置数据处理业务逻辑方式，从而适应各种不同类型的硬件设备和客户端软件的业务需求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种物联网网络通信数据交互***，其包括客户端设备和服务器端设备，其中，服务器端设备包括一前置跳转服务器、若干通讯服务器和一数据库服务器，客户端设备与前置跳转服务器通过互联网连接，前置跳转服务器和数据库服务器分别与若干通讯服务器通过互联网连接，所述前置跳转服务器搭载有业务处理模块、客户端连接命令模块、客户端握手连接命令模块、客户端心跳命令模块、通用业务处理模块、通用协议模版模块、自定义协议定制模块和api协议管理模块，其中，

业务处理模块，对收到的业务消息进行解析、分派路由、协议转换和转发，对***应用业务实时在线的连接和维护，同时维护相应的业务状态和上下文关系；

客户端连接命令模块，对客户端发送的连接请求进行验证；

客户端握手连接命令模块，当客户端通过所述客户端连接命令模块的验证后，所述客户端握手连接命令模块将客户端和服务器端产生一个握手连接，握手连接将建立一个长会话的连接方式；

客户端心跳命令模块，判定客户端与服务器的连接是否断开，并校准客户端的时间、电流、电量、信号值的相关信息；

通用业务处理模块，提供通用客户端设备业务处理模块；

通用协议模版模块，实现客户端与服务器端之间通用的通信协议；

自定义协议定制模块，针对无法使用通用的通信协议的客户端，自定义客户端与服务器之间的通信协议；

api协议管理模块，提供自定义的api接口。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述前置跳转服务器搭载有连接池管理模块，提供针对服务器端的连接资源管理。更进一步优选的，所述前置跳转服务器搭载有服务器跳转控制模块，当服务器端连接的客户端数量过大、超过了数据连接池管理模块中定义的连接数量，或服务器端业务处理能力达不到的情况下，将数据连接定义到新的通讯服务器上。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述前置跳转服务器搭载有客户端监控模块，对客户端进行远程监控和控制，包括响应客户端的注册请求和退出请求、维护客户端的在线状态、客户端参数采集和客户端异常情况报警。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述前置跳转服务器搭载有客户端配置模块，对客户端配置参数进行管理，对客户端参数的配置包括客户端主动请求和服务器端主动下发两种模式。

所述前置跳转服务器搭载有软件升级模块，服务器端发送软件升级通知短信到客户端，通知短信里包括了升级服务器的IP地址、端口号和升级文件的URL，客户端下载升级软件后进行安装。

所述前置跳转服务器搭载有应用消息传送模块，客户端业务流经过服务器端转发到客户端应用，或者客户端应用业务流经过服务器端转发到客户端。更进一步优选的，客户端或客户端应用通过TRANSPARENT_DATA指令要求服务器端传送应用消息，服务器端对消息中的用户数据不作解析，直接转发到目的客户端或客户端应用；对于下行数据，服务器端通过消息头中的客户端序列号来定位目的客户端；对于从客户端上行的数据，服务器端通过消息体中第一个字段的EC帐号信息来定位目的客户端应用。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述前置跳转服务器搭载有日志模块，记录每个通过服务器端的终端和客户端应用之间的上下行消息，作为日后进行业务统计的原始数据。

第二方面，本发明提供了一种物联网网络通信数据交互方法，包括以下步骤，

S1，服务器端对客户端发送的连接请求进行验证，并且在验证通过后，客户端和服务器端产生一个握手连接，并建立一个长会话的连接方式；

S2，服务器端判定与客户端的连接是否断开，并校准客户端的时间、电流、电量、信号值的相关信息；

S3，服务器端提供通用客户端设备业务处理模块、提供自定义的api接口以及针对服务器连接资源管理；

S4，服务器端判断客户端是否可以使用通用的通信协议；若可以，则实现客户端与服务器端之间通用的通信协议；若不可以，则针对无法使用通用的通信协议的客户端，来自定义客户端与服务器之间的通信协议。

本发明的物联网网络通信数据交互***及方法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置，可以针对不同的智能设备客户端提供通用统一的数据交互方式，并能针对每个设备特点配置对应的协议交互方式，配置数据处理业务逻辑方式，从而适应各种不同类型的硬件设备和客户端软件的业务需求，让客户不用去了解tcp udp协议，不用去理解网络层的知识也能通过平台实现硬件产品与网络通信的支撑；

(2)本发明的物联网网络通信数据交互***及方法成本低、通信无法高效稳定，适合大规模推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的物联网网络通信数据交互***的连接关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的物联网网络通信数据交互***，硬件部分包括客户端设备和服务器端设备，其中，服务器端设备包括一前置跳转服务器、若干通讯服务器和一数据库服务器，客户端设备与前置跳转服务器通过互联网连接，前置跳转服务器和数据库服务器分别与若干通讯服务器通过互联网连接。具体的，由一台前置服务器提供客户端跳转到通信服务器，在前置服务器后提供三台通讯服务器进行数据交互和业务处理。

本发明的物联网网络通信数据交互***的网络协议传输遵循TCP/IP协议模型，包括四层模型结构：应用层、传输层、互联网层和网络接口层，物联网网络通信数据交互***的网络协议是基于TCP/IP协议模型中的传输层开发，提供了应用层的一套新协议接口。客户端可以通过针对tcp、udp等传输层协议，自定义在应用层的针对设备特点的协议格式，也可以通过物联网网络通信数据交互***提供的通用协议模式，来完成业务数据的交互与处理。

具体的，本发明的物联网网络通信数据交互***，采用C#语言开发，数据库可以使用现有的数据库来做数据支撑，采用SqlServer数据库进行搭建。

所述前置跳转服务器搭载有客户端管理模块、服务器端管理模块、业务处理模块、客户端连接命令模块、客户端握手连接命令模块、客户端心跳命令模块、通用业务处理模块、通用协议模版模块、自定义协议定制模块、api协议管理模块，连接池管理模块、服务器跳转控制模块、客户端监控模块、客户端配置模块、软件升级模块、应用消息传送模块和日志模块。其中，

客户端管理模块，提供客户端的人机管理操作界面，此模块方便客户可以有效的监控管理其客户端设备，查看客户端信息、调整客户端相关的操作。同时可以通过后台对客户端程序进行远程升级等其他相关操作。

服务器端管理模块，提供服务器人机管理操作界面，可以通过登录到后台对服务器相关信息进行查看，对服务器的配置进行调整操作。比如连接数量，单一会话的资源分配等等操作。

服务器跳转控制模块，当服务器端连接的客户端数量过大、超过了数据连接池管理模块中定义的连接数量，或服务器端业务处理能力达不到的情况下，将数据连接定义到新的通讯服务器上，减少主服务器性能消耗。针对大数据集，大连接量的通讯应用服务器提供了负载均衡策略、当服务器连接数过大、超过了数据连接池中定义的连接数量，或服务器业务处理能力达不到的情况下，会调用跳转控制模块，将数据连接定义到新的通讯服务器上，减少主服务器性能消耗。而新服务器部署简单，只需在平台上添加定义新的服务器。当资源不够时，跳转控制模块，会重新把应用连接定向到新的服务器上。

业务处理模块，对收到的业务消息进行解析、分派路由、协议转换和转发，对***应用业务实时在线的连接和维护，同时维护相应的业务状态和上下文关系。

客户端连接命令模块，对客户端发送的连接请求进行验证。

客户端握手连接命令模块，当客户端通过所述客户端连接命令模块的验证后，所述客户端握手连接命令模块将客户端和服务器端产生一个握手连接，握手连接将建立一个长会话的连接方式。

客户端心跳命令模块，判定客户端与服务器的连接是否断开，并校准客户端的时间、电流、电量、信号值的相关信息。

通用业务处理模块，提供通用客户端设备业务处理模块。

通用协议模版模块，实现客户端与服务器端之间通用的通信协议。

自定义协议定制模块，针对无法使用通用的通信协议的客户端，自定义客户端与服务器之间的通信协议。

api协议管理模块，提供自定义的api接口。

连接池管理模块，提供针对服务器端的连接资源管理。

客户端监控模块，对客户端进行远程监控和控制，包括响应客户端的注册请求和退出请求、维护客户端的在线状态、客户端参数采集和客户端异常情况报警。

客户端配置模块，对客户端配置参数进行管理，对客户端参数的配置包括客户端主动请求和服务器端主动下发两种模式。

软件升级模块，服务器端发送软件升级通知短信到客户端，通知短信里包括了升级服务器的IP地址、端口号和升级文件的URL，客户端下载升级软件后进行安装。

应用消息传送模块，客户端业务流经过服务器端转发到客户端应用，或者客户端应用业务流经过服务器端转发到客户端。具体的，客户端或客户端应用通过TRANSPARENT_DATA指令要求服务器端传送应用消息，服务器端对消息中的用户数据不作解析，直接转发到目的客户端或客户端应用；对于下行数据，服务器端通过消息头中的客户端序列号来定位目的客户端；对于从客户端上行的数据，服务器端通过消息体中第一个字段的EC帐号信息来定位目的客户端应用。

日志模块，记录每个通过服务器端的终端和客户端应用之间的上下行消息，作为日后进行业务统计的原始数据。

本发明的物联网网络通信数据交互方法，包括以下步骤，

S1，服务器端对客户端发送的连接请求进行验证，并且在验证通过后，客户端和服务器端产生一个握手连接，并建立一个长会话的连接方式；

S2，服务器端判定与客户端的连接是否断开，并校准客户端的时间、电流、电量、信号值的相关信息；

S3，服务器端提供通用客户端设备业务处理模块、提供自定义的api接口以及针对服务器连接资源管理；

S4，服务器端判断客户端是否可以使用通用的通信协议；若可以，则实现客户端与服务器端之间通用的通信协议；若不可以，则针对无法使用通用的通信协议的客户端，来自定义客户端与服务器之间的通信协议。

本发明具有如下有益效果：本发明的物联网网络通信数据交互***及方法成本低，高效稳定，并且灵活可扩展。在数据交换时，当服务器连接数过大、超过了数据连接池中定义的连接数量，或服务器业务处理能力达不到的情况下，将数据连接定义到新的通讯服务器上，减少主服务器性能消耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (10)

1.一种物联网网络通信数据交互***，其包括客户端设备和服务器端设备，其中，服务器端设备包括一前置跳转服务器、若干通讯服务器和一数据库服务器，客户端设备与前置跳转服务器通过互联网连接，前置跳转服务器和数据库服务器分别与若干通讯服务器通过互联网连接，其特征在于：所述前置跳转服务器搭载有业务处理模块、客户端连接命令模块、客户端握手连接命令模块、客户端心跳命令模块、通用业务处理模块、通用协议模版模块、自定义协议定制模块和api协议管理模块，其中，

业务处理模块，对收到的业务消息进行解析、分派路由、协议转换和转发，对***应用业务实时在线的连接和维护，同时维护相应的业务状态和上下文关系；

客户端连接命令模块，对客户端发送的连接请求进行验证；

客户端握手连接命令模块，当客户端通过所述客户端连接命令模块的验证后，所述客户端握手连接命令模块将客户端和服务器端产生一个握手连接，握手连接将建立一个长会话的连接方式；

客户端心跳命令模块，判定客户端与服务器的连接是否断开，并校准客户端的时间、电流、电量、信号值的相关信息；

通用业务处理模块，提供通用客户端设备业务处理模块；

通用协议模版模块，实现客户端与服务器端之间通用的通信协议；

自定义协议定制模块，针对无法使用通用的通信协议的客户端，自定义客户端与服务器之间的通信协议；

api协议管理模块，提供自定义的api接口。

2.如权利要求1所述的物联网网络通信数据交互***，其特征在于：所述前置跳转服务器搭载有连接池管理模块，提供针对服务器端的连接资源管理。

3.如权利要求2所述的物联网网络通信数据交互***，其特征在于：所述前置跳转服务器搭载有服务器跳转控制模块，当服务器端连接的客户端数量过大、超过了数据连接池管理模块中定义的连接数量，或服务器端业务处理能力达不到的情况下，将数据连接定义到新的通讯服务器上。

4.如权利要求1所述的物联网网络通信数据交互***，其特征在于：所述前置跳转服务器搭载有客户端监控模块，对客户端进行远程监控和控制，包括响应客户端的注册请求和退出请求、维护客户端的在线状态、客户端参数采集和客户端异常情况报警。

5.如权利要求1所述的物联网网络通信数据交互***，其特征在于：所述前置跳转服务器搭载有客户端配置模块，对客户端配置参数进行管理，对客户端参数的配置包括客户端主动请求和服务器端主动下发两种模式。

6.如权利要求1所述的物联网网络通信数据交互***，其特征在于：所述前置跳转服务器搭载有软件升级模块，服务器端发送软件升级通知短信到客户端，通知短信里包括了升级服务器的IP地址、端口号和升级文件的URL，客户端下载升级软件后进行安装。

7.如权利要求1所述的物联网网络通信数据交互***，其特征在于：所述前置跳转服务器搭载有应用消息传送模块，客户端业务流经过服务器端转发到客户端应用，或者客户端应用业务流经过服务器端转发到客户端。

8.如权利要求7所述的物联网网络通信数据交互***，其特征在于：客户端或客户端应用通过TRANSPARENT_DATA指令要求服务器端传送应用消息，服务器端对消息中的用户数据不作解析，直接转发到目的客户端或客户端应用；对于下行数据，服务器端通过消息头中的客户端序列号来定位目的客户端；对于从客户端上行的数据，服务器端通过消息体中第一个字段的EC帐号信息来定位目的客户端应用。

9.如权利要求1所述的物联网网络通信数据交互***，其特征在于：所述前置跳转服务器搭载有日志模块，记录每个通过服务器端的终端和客户端应用之间的上下行消息，作为日后进行业务统计的原始数据。

10.一种物联网网络通信数据交互方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1，服务器端对客户端发送的连接请求进行验证，并且在验证通过后，客户端和服务器端产生一个握手连接，并建立一个长会话的连接方式；

S2，服务器端判定与客户端的连接是否断开，并校准客户端的时间、电流、电量、信号值的相关信息；

S3，服务器端提供通用客户端设备业务处理模块、提供自定义的api接口以及针对服务器连接资源管理；

S4，服务器端判断客户端是否可以使用通用的通信协议；若可以，则实现客户端与服务器端之间通用的通信协议；若不可以，则针对无法使用通用的通信协议的客户端，来自定义客户端与服务器之间的通信协议。