專利名稱：一種物聯網業務網關系統及應用方法
技術領域：
本發明涉及物聯網技術領域，尤其涉及一種物聯網業務網關系統及應用方法。
背景技術：
物聯網是指通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別設備、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。從技術架構的角度來劃分，物聯網可分為三層:感知層、網絡層和應用層。感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，其主要功能是識別物體、采集信息。網絡層由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統和物聯網平臺組成，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯網和用戶的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。現有技術中，物聯網平臺是一個封閉的平臺，以網絡通信的方式與物聯網應用進行交互，以便應用可以獲取終端采集的信息，進而實現對終端的管理和監控。開發物聯網應用要經過幾個步驟，首先需要適配物聯網平臺的接口，包括底層的通信方式和協議細節，接著需要制定應用的高可靠性、高可用性的方案，然后進行開發和聯調測試，最后進行現網的部署并正式商用。隨著物聯網業務的迅速發展，用戶對物聯網應用的需求也更加迫切，但目前開發物聯網應用存在以下幾個問題:1、終端側和應用側的接口不統一，應用開發者面臨著大量的適配工作；2、終端能力參差不齊，應用必須要對終端的能力進行管理和鑒權；3、應用開發者的技術能力和對業務的熟悉程度沒有保證，應用上線后經常出現問題。
發明內容
本發明的目的是針對以上現有物聯網應用開發過程中存在的問題而提出的一種物聯網業務網關系統及應用方法，對終端和應用之間的接口進行標準化，避免終端之間的差異性，使得開發者能夠快速構建高質量的物聯網應用。為實現本發明的目的，采用了以下技術方案:本發明的一個具體實施方式
提供了一種物聯網業務網關系統，包括終端接入適配層子系統、核心層子系統、能力層子系統和應用層子系統，其中，終端接入適配層子系統進一步包括終端接入網關模塊，所述終端接入網關模塊用于接入終端，將終端上報的業務數據傳送給核心層子系統；核心層子系統進一步包括路由控制模塊和數據存儲模塊，所述路由控制模塊用于控制上下行消息的路由，所述數據存儲模塊用于存儲所述終端接入網關模塊發來的業務數據，并向能力層子系統提供業務數據查詢；
能力層子系統進一步包括能力網關模塊和實時數據分發模塊，所述能力網關模塊用于向應用層子系統提供能力調用，所述實時數據分發模塊用于將業務應用訂閱的業務數據發送給應用層子系統；
應用層子系統進一步包括應用開發工具模塊，所述應用開發工具模塊用于封裝能力調用，提供開發。
進一步地，還包括數據層子系統，數據層子系統進一步包括數據同步模塊，所述數據同步模塊用于與BOSS系統進行用戶數據同步。
進一步地，終端接入適配層子系統還包括短信代理模塊，所述短信代理模塊用于以短信方式接入終端，將終端發送的業務數據，轉發給所述終端接入網關模塊。
進一步地，所述短信代理模塊還用于將應用以短信方式下發的消息封裝成MT消息，發送給行業網關，行業網關轉發給終端。
進一步地，所述短信代理模塊還用于向應用提供短信代理，控制終端的MO消息和MT消息的路由。
進一步地，核心層系統還包括告警處理模塊，所述告警處理模塊用于當終端或者應用出現告警時根據預設的告警規則發出告警通知。
進一步地，所述路由控制模塊還用于對終端上報的業務數據進行持久化處理。
進一步地，所述數據存儲模塊還用于存儲終端的配置信息、告警信息、統計信息和/或監控信息。
進一步地，所述應用層子系統還包括自助服務門戶模塊，所述自助服務門戶模塊用于下載開發包和/或管理終端。
進一步地，所述數據層子系統還包括內存型數據庫NOSQL和數據庫，所述內存型數據庫NOSQL用于存儲實時數據，數據庫用于存儲歷史數據。
進一步地，所述數據同步模塊還用于同步BOSS系統的終端余額信息。
本發明的另一個具體實施方式
提供了一種物聯網業務網關應用方法，包括以下步驟:
終端接入適配層子系統的終端接入網關模塊接入終端，將終端上報的業務數據傳送給核心層子系統；
核心層子系統的路由控制模塊控制上下行消息的路由；
核心層子系統的數據存儲模塊存儲所述終端接入網關模塊發來的業務數據，并向能力層子系統提供業務數據查詢；
能力層子系統的實時數據分發模塊將業務應用訂閱的業務數據發送給應用層子系統；
能力層子系統的能力網關模塊向應用層子系統提供能力調用；
應用層子系統的應用開發工具模塊封裝能力調用，提供開發。
進一步地，還包括以下步驟:
數據層子系統的數據同步模塊與BOSS系統進行用戶數據同步。
進一步地，終端接入網關模塊以GPRS方式接入終端，包括以下步驟:
對終端進行鑒權；
維護終端的在線狀態；
對業務數據進行標準化。
進一步地，還包括以下步驟:
終端接入適配層子系統的短信代理模塊以短信方式接入終端，從終端發送的MO消息中提取業務數據，并轉發給所述終端接入網關模塊。
進一步地，還包括以下步驟:
短信代理模塊將應用以短信方式下發的消息封裝成MT消息，以物聯網網關的特服號發送給行業網關，行業網關轉發給終端。
進一步地，還包括以下步驟:
短信代理模塊向應用提供短信代理，控制終端的MO消息和MT消息的路由。
進一步地，還包括以下步驟:
核心層系統的告警處理模塊當終端或者應用出現告警時根據預設的告警規則發出告警通知。
進一步地，還包括以下步驟:
路由控制模塊對終端上報的業務數據進行持久化處理。
進一步地，還包括以下步驟:
數據存儲模塊存儲終端的配置信息、告警信息、統計信息和/或監控信息，并向能力層子系統提供查詢。
進一步地，還包括以下步驟:
數據同步模塊采用FTP方式同步BOSS系統的終端余額信息。
進一步地，能力網關模塊向應用層子系統提供的能力調用包括終端業務數據查詢、終端遠程控制、終端配置和/或告警。
進一步地，應用開發工具模塊將能力調用封裝為Java API。
進一步地，應用開發工具模塊提供可視化的開發環境，所述開發環境基于Eclipse工具。
進一步地，實時數據分發模塊將業務應用訂閱的業務數據通過TCP方式發送給應用層子系統。
采用本發明的技術方案，具有以下技術效果:
1、物聯網網關成為一個開放的平臺，將終端信息查詢、終端遠程控制、終端參數配置、告警通知、余額查詢、實時數據交互等能力以Open API的形式開放出去，供物聯網應用進行調用。
2、物聯網網關向應用提供了應用側的標準接口協議、Java SDK和可視化開發環境。若開發者沒有采用Java語言進行開發，則可以針對應用側的標準接口協議進行開發；若采用Java語言進行開發，則可以直接使用可視化開發環境基于網關提供的SDK進行開發，其優點在于網關提供了高性能的底層通信機制和優化的JVM參數設置和垃圾回收算法，提供了代碼質量檢查工具，對開發者編寫的代碼進行約束并提出修改建議，還提供了編譯、部署的腳本和調試環境。開發者可以利用可視化開發環境快速的構建高質量的物聯網應用。
3、物聯網采用了分布式集群架構，最大程度的降低了架構中各層之間的耦合性，并可根據配置動態的實現各網元的水平擴展，并在此基礎之上實現了虛擬域和安全域，為應用提供了高可靠、高性能的運行時環境。
本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
下面通過附圖和具體實施方式
，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的具體實施方式
一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:
圖1是本發明具體實施方式
一的物聯網業務網關系統的結構示意圖。
圖2是本發明具體實施方式
二的物聯網業務網關應用流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的優選實施方式進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
以下將從物聯網業務網關系統及其應用兩個方面來詳細描述本發明。
圖1是本發明具體實施方式
一的物聯網業務網關系統的結構示意圖。如圖1所示，該物聯網業務網關系統包括終端接入適配層子系統、核心層子系統、數據層子系統、能力層子系統和應用層子系統。
終端接入適配層子系統進一步包括終端接入網關模塊和短信代理模塊。終端接入網關模塊標準化以GPRS方式接入終端，對終端進行鑒權，維護終端在線狀態，將終端上報的業務數據標準化后傳送給核心層子系統的路由控制模塊和數據存儲模塊，供其實現核心業務邏輯。短信代理模塊標準化以短信方式接入終端，將終端發送的M0(MobileOriginate)消息中業務數據取出，轉發給終端接入網關模塊，同時，將應用以短信方式下發的消息封裝成終端接收的MT (Mobile Terminated)消息，以物聯網網關的特服號碼發送給行業網關，行業網關轉發給終端，并且向應用提供短信代理的功能，應用可以使用自己的特服號碼連接短信代理模塊，短信代理模塊負責控制MO消息和MT消息的路由，這樣物聯網網關對應用屏蔽了其他網元，應用只需要與物聯網網關通信即可。
核心層子系統進一步包括路由控制模塊、數據存儲模塊和告警處理模塊。路由控制模塊控制上下行消息的路由，可以控制消息發送的頻率和優先級，同時對終端上報的業務數據進行持久化處理，當應用離線時，確保上行消息不丟失。數據存儲模塊存儲終端接入網關模塊發來的終端的配置信息、告警信息、統計信息、監控信息和/或業務數據，并向能力層子系統提供業務數據查詢。告警處理模塊當終端或者應用出現告警時根據預設的告警規則，以短信或者郵件的形式向配置的聯系人發出告警通知。
數據層子系統進一步包括數據同步模塊、內存型數據庫NOSQL和數據庫。當BOSS產生開銷戶信息時，數據同步模塊會與BOSS系統進行用戶數據同步，BOSS系統每天向數據同步模塊同步BOSS系統的終端余額信息，內存型數據庫NOSQL存儲實時數據，數據庫存儲歷史數據。
能力層子系統進一步包括能力網關模塊和實時數據分發模塊。能力網關模塊向應用層子系統提供能力調用，物聯網網關將平臺的能力開放給應用，應用可以通過調用這些能力快速構建其業務，提供終端信息查詢、終端遠程控制、終端配置和告警通知等能力。實時數據分發模塊將業務應用訂閱的業務數據內容以TCP的方式實時發送給應用層子系統。
應用層子系統進一步包括應用開發工具模塊和自助服務門戶模塊。應用開發工具模塊封裝能力調用，提供應用開發。自助服務門戶模塊下載開發包和/或管理終端。
圖2是本發明具體實施方式
二的物聯網業務網關應用流程圖。如圖2所示，該物聯網業務網關應用流程包括以下步驟:
步驟201、終端接入適配層子系統的終端接入網關模塊標準化以GPRS方式接入終端，對終端進行鑒權，維護終端在線狀態，將終端上報的業務數據標準化后傳送給核心層子系統的路由控制模塊和數據存儲模塊，供其實現核心業務邏輯。
短信代理模塊標準化以短信方式接入終端，將終端發送的MO消息中業務數據取出，轉發給終端接入網關模塊，同時，將應用以短信方式下發的消息封裝成終端接收的MT消息，以物聯網網關的特服號碼發送給行業網關，行業網關轉發給終端，并且向應用提供短信代理的功能，應用可以使用自己的特服號碼連接短信代理模塊，短信代理模塊負責控制MO消息和MT消息的路由，這樣物聯網網關對應用屏蔽了其他網元，應用只需要與物聯網網關通信即可。
步驟202、核心層子系統的路由控制模塊控制上下行消息的路由，可以控制消息發送的頻率和優先級，同時對終端上報的業務數據進行持久化處理，當應用離線時，確保上行消息不丟失。
步驟203、核心層子系統的數據存儲模塊存儲終端接入網關模塊發來的終端的配置信息、告警信息、統計信息、監控信息和/或業務數據，并向能力層子系統提供業務數據查詢。
步驟204、告警處理模塊當終端或者應用出現告警時根據預設的告警規則，以短信或者郵件的形式向配置的聯系人發出告警通知。
步驟205、當BOSS產生開銷戶信息時，數據層子系統的數據同步模塊會與BOSS系統進行用戶數據同步，BOSS系統每天采用FTP方式向數據同步模塊同步BOSS系統的終端余額信息。
步驟206、數據層子系統的內存型數據庫NOSQL存儲實時數據，數據庫存儲歷史數據。
步驟207、能力層子系統的實時數據分發模塊將業務應用訂閱的業務數據內容以TCP的方式實時發送給應用層子系統。
步驟208、能力層子系統的能力網關模塊向應用層子系統提供能力調用，物聯網網關將平臺的能力開放給應用，應用可以通過調用這些能力快速構建其業務，提供終端信息查詢、終端遠程控制、終端配置和告警通知等能力。
步驟209、應用層子系統的應用開發工具模塊封裝能力調用，提供開發。
步驟210、應用層子系統的自助服務門戶模塊下載開發包和/或管理終端。
以上描述的步驟均為上行消息處理，下行消息處理邏輯基本類似，只是數據是從應用層子系統發送給終端的。
本發明的物聯網業務網關對終端側和應用側的接口進行了標準化，終端側采用了 M2M終端通信協議WMMP-T-2.0，并在此基礎上擴展了傳感器相關的采集和管控接口。應用側采用了 M2M應用通信協議WMMP-A-1.0和實時數據傳輸協議Biz-1ntf-1.0。其中WMMP-A-1.0協議采用的是Web Service通信方式，包括終端信息查詢、終端控制、終端配置、告警通知等能力；Biz-1ntf-l.0協議采用的是TCP長連接通信方式，只包含上、下行實時數據的交互能力。
物聯網業務網關是一個開放的平臺，將終端的能力和平臺的能力以Open API的方式開放出去，開發者可以借助這些能力來構建自己的物聯網應用。
物聯網網關向應用提供了應用側的標準接口協議、Java SDK和可視化開發環境。SDK向開發者屏蔽了底層通信和協議細節，將能力調用封裝為簡單的Java API，使開發者在開發的過程中只需要關注自己的業務邏輯即可。若開發者沒有采用Java語言進行開發，則可以針對應用側的標準接口協議進行開發；若采用Java語言進行開發，則可以直接使用可視化開發環境基于網關提供的SDK進行開發，其優點在于網關提供了高性能的底層通信機制和優化的JVM參數設置和垃圾回收算法，提供了代碼質量檢查工具，對開發者編寫的代碼進行約束并提出修改建議，還提供了編譯、部署的腳本和調試環境。開發者可以利用可視化開發環境快速的構建高質量的物聯網應用。
同時，還為Java開發者提供了一個可視化的開發環境，該環境基于開發者熟悉的Eclipse開發工具，提供了一系列的開發插件，使得開發者可以快速的構建高質量的物聯網應用。
應用的可視化開發環境構建于Eclipse開發平臺之上。為開發者提供便捷的開發、部署、調試環境。開發者只需要關注具體的業務邏輯實現即可。具體功能如下:
1.自動生成起停腳本，監控腳本，配置文件，第三方Jar包，接口代碼等等。
2.提供代碼檢查工具，對開發者編寫的代碼進行約束，并給出修改建議，保證代碼質量。
3.提供編譯、部署功能，快速生成運行時環境。
4.提供JVM參數設置，垃圾回收算法設置，保證應用運行的穩定性和性能。
5.提供本地調試和遠程調試功能，便于開發者調試程序，解決問題。
6.可受管于CVS或SVN等軟件，便于開發者進行版本管理。
因此，本發明中的物聯網業務網關采用了分布式集群架構，最大程度的降低了架構中各層之間的耦合性，并可根據配置動態的實現各網元的水平擴展，并在此基礎之上實現了虛擬域和安全域，為應用提供了高可靠、高性能的運行時環境。
最后應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施方式而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施方式對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施方式所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種物聯網業務網關系統，其特征在于，包括終端接入適配層子系統、核心層子系統、能力層子系統和應用層子系統，其中， 終端接入適配層子系統進一步包括終端接入網關模塊，所述終端接入網關模塊用于接入終端，將終端上報的業務數據傳送給核心層子系統； 核心層子系統進一步包括路由控制模塊和數據存儲模塊，所述路由控制模塊用于控制上下行消息的路由，所述數據存儲模塊用于存儲所述終端接入網關模塊發來的業務數據，并向能力層子系統提供業務數據查詢； 能力層子系統進一步包括能力網關模塊和實時數據分發模塊，所述能力網關模塊用于向應用層子系統提供能力調用，所述實時數據分發模塊用于將業務應用訂閱的業務數據發送給應用層子系統； 應用層子系統進一步包括應用開發工具模塊，所述應用開發工具模塊用于封裝能力調用，提供開發。
2.根據權利要求1所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，還包括數據層子系統，數據層子系統進一步包括數據同步模塊，所述數據同步模塊用于與BOSS系統進行用戶數據同步。
3.根據權利要求1所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，終端接入適配層子系統進一步還包括短信代理模塊，所述短信代理模塊用于以短信方式接入終端，將終端發送的業務數據，轉發給所述終端接入網關模塊。
4.根據權利要求3所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，所述短信代理模塊還用于將應用以短信方式下發的消息封裝成MT消息，發送給行業網關，行業網關轉發給終端。
5.根據權利要求3或者4所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，所述短信代理模塊還用于向應用提供短信代理，控制終端的MO消息和MT消息的路由。
6.根據權利要求1所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，核心層系統進一步還包括告警處理模塊，所述告警處理模塊用于當終端或者應用出現告警時根據預設的告警規則發出告警通知。
7.根據權利要求1所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，所述路由控制模塊還用于對終端上報的業務數據進行持久化處理。
8.根據權利要求1所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，所述數據存儲模塊還用于存儲終端的配置信息、告警信息、統計信息和/或監控信息。
9.根據權利要求1所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，所述應用層子系統進一步還包括自助服務門戶模塊，所述自助服務門戶模塊用于下載開發包和/或管理終端。
10.根據權利要求2所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，所述數據層子系統進一步還包括內存型數據庫NOSQL和數據庫，所述內存型數據庫NOSQL用于存儲實時數據，數據庫用于存儲歷史數據。
11.根據權利要求2所述的一種物聯網業務網關系統，其特征在于，所述數據同步模塊還用于同步BOSS系統的終端余額信息。
12.一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，包括以下步驟:終端接入適配層子系統的終端接入網關模塊接入終端，將終端上報的業務數據傳送給核心層子系統； 核心層子系統的路由控制模塊控制上下行消息的路由； 核心層子系統的數據存儲模塊存儲所述終端接入網關模塊發來的業務數據，并向能力層子系統提供業務數據查詢； 能力層子系統的實時數據分發模塊將業務應用訂閱的業務數據發送給應用層子系統； 能力層子系統的能力網關模塊向應用層子系統提供能力調用； 應用層子系統的應用開發工具模塊封裝能力調用，提供開發。
13.根據權利要求12所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，還包括以下步驟: 數據層子系統的數據同步模塊與BOSS系統進行用戶數據同步。
14.根據權利要求12所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，終端接入網關模塊以GPRS方式接入終端，進一步包括以下步驟: 對終端進行鑒權； 維護終端的在線狀態； 對業務數據進行標準化。
15.根據權利要求12所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，還包括以下步驟: 終端接入適配層子系統的短信代理模塊以短信方式接入終端，從終端發送的MO消息中提取業務數據，并轉發給所述終端接入網關模塊。
16.根據權利要求15所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，還包括以下步驟: 短信代理模塊將應用以短信方式下發的消息封裝成MT消息，以物聯網網關的特服號發送給行業網關，行業網關轉發給終端。
17.根據權利要求15所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，還包括以下步驟: 短信代理模塊向應用提供短信代理，控制終端的MO消息和MT消息的路由。
18.根據權利要求12所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，還包括以下步驟: 核心層系統的告警處理模塊當終端或者應用出現告警時根據預設的告警規則發出告警通知。
19.根據權利要求12所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，還包括以下步驟: 路由控制模塊對終端上報的業務數據進行持久化處理。
20.根據權利要求12所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，還包括以下步驟: 數據存儲模塊存儲終端的配置信息、告警信息、統計信息和/或監控信息，并向能力層子系統提供查詢。
21.根據權利要求13所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，還包括以下步驟: 數據同步模塊采用FTP方式同步BOSS系統的終端余額信息。
22.根據權利要求12所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，能力網關模塊向應用層子系統提供的能力調用包括終端業務數據查詢、終端遠程控制、終端配置和/或告警。
23.根據權利要求12所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，應用開發工具模塊將能力調用封裝為Java API。
24.根據權利要求12或者23所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，應用開發工具模塊提供可視化的開發環境，所述開發環境基于Eclipse工具。
25.根據權利要求12所述的一種物聯網業務網關應用方法，其特征在于，實時數據分發模塊將業務應用訂閱的業 務數據通過TCP方式發送給應用層子系統。
全文摘要
本發明公開了一種物聯網業務網關系統及應用方法，網關系統包括終端接入適配層子系統、核心層子系統、能力層子系統和應用層子系統，其中，終端接入適配層子系統進一步包括終端接入網關模塊，核心層子系統進一步包括路由控制模塊和數據存儲模塊，能力層子系統進一步包括能力網關模塊和實時數據分發模塊，應用層子系統進一步包括應用開發工具模塊。采用了本發明的技術方案，對終端和應用之間的接口進行標準化，避免終端之間的差異性，使得開發者能夠快速構建高質量的物聯網應用。
文檔編號H04L12/24GK103152370SQ20111040309
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者黃海輝, 潘嘉, 孟桂芳 申請人:中國移動通信集團福建有限公司