专利摘要
本发明提供了一种异构WEB服务网关实现方法及装置，网关接受互联网soap格式的服务请求，通过入侵检测模块过滤后，再从其中解析出请求数据，转发入传感网中。从传感网中返回的数据被封装为soap格式的Web服务，最后被网关通过信息网配置模块选择最优信道发送给用户。该方法及装置使得远程获得实时数据及控制信息更加方便，大大降低了不同平台之间的耦合度。
权利要求
1.一种异构WEB服务网关实现方法，其特征是包括如下步骤：
步骤1，网关接收来至请求用户的请求，并解析出请求数据；
步骤2，网关将请求用户的请求加入线程池的工作队列中，由线程池来处理；即
步骤2.1，新的请求到来时，网关先检查线程池中的任务队列是否已满；如果未满，则将新的请求加入到任务队列之中；如果已满，则判断请求的优先级，若该请求的优先级低，则按照先入先出队列的尾丢弃策略，把该请求直接丢弃；
步骤2.2，线程池调度器监听任务队列的状态；如果任务队列为空，则不作任何处理；如果任务队列不为空，则检查线程池中是否有空闲线程，若线程池中有空闲线程，则从任务队列取出一个任务加入空闲线程，若线程池中没有空闲线程，则不作任何处处理，线程池调度器监听任务队列的状态，并重复本步骤；
步骤3，网关对请求进行瞬时同类请求合并处理；即
步骤3.1，根据公式①计算请求的容忍度ρ，
步骤3.2，如果请求的容忍度为0，则该请求不需要任何处理直接添加到转发队列中；如果请求的容忍度不为0，则根据公式②计算出其相应的返回数据有效时间值Tl；
Tl=Tmax×ρ ②
式②中，Tl表示有效时间值，Tmax表示网关为所有的请求设置的一个总的最大有效时间值，ρ表示容忍度；
步骤3.3，在网关的数据库中查询该请求的数据记录；如果数据库中没有与该请求相同的数据，则直接把请求加入到转发队列中；如果数据库中有与该请求相同的数据，则取出结果和其时间戳，并将取出的时间戳和当前时刻进行求差运算；若差值大于该请求的有效时间值Tl，则丢弃该结果，并把请求加入到转发队列中；若差值小于或等于该请求的有效时间值Tl，则直接把该结果返回给请求用户；
步骤4，网关对转发队列中的请求进行流量控制；即
步骤4.1，将转发队列中的请求按照不同优先级被划分为不同的子队列中；
步骤4.2，根据转发队列的阈值即最小阈值Lmin和最大阈值Lmax，调用请求数据转发函数对转发队列进行流量控制轮询转发；当转发队列的长度小于预设的最小阈值Lmin时,则不丢弃该子队列中的请求；当转发队列的长度在最小阈值Lmin和最大阈值Lmax之间时，则开始随机丢弃低优先级子队列中的请求；当转发队列的长度大于最大阈值Lmax时,则丢弃所有低优先级子队列中的请求；
步骤5，网关对请求处理结束，返回处理结果至请求用户，工作线程挂起，等待添加新的请求；
步骤5.1，网关从底层子网中获得返回数据，并检查该返回数据所对应的请求的容忍度值；如果容忍度为0，则不作任何处理；如果容忍度不为0，则网关去数据库查询是否有同类的请求；若数据库中没有该类请求，则把该返回数据及其请求一并添加到数据库中，并添加当前的时间戳；若数据库中有该类请求，则更新返回数据和时间戳到数据库中；
步骤5.2，网关把子网返回数据封装为与请求用户发送的请求格式相一致的消息体后，再返回至请求用户。
2.根据权利要求1所述的一种异构WEB服务网关实现方法，其特征是，步骤3.1中，计算出的所有请求的容忍度被网关存储在一个容忍度表中。
3.根据权利要求1所述的一种异构WEB服务网关实现方法，其特征是，步骤3.1中，容忍度更新周期Tc为0.5小时～2小时。
4.根据权利要求1所述的一种异构WEB服务网关实现方法，其特征是，步骤4.1中，请求先被分类器进行优先级分类，后添加标签，再加入到不同优先级别的转发队列中。
5.根据权利要求1或4所述的一种异构WEB服务网关实现方法，其特征是，步骤4.1中，请求的优先级分为4个级别，分别为紧急控制命令、即时数据请求、非紧急控制业务和普通数据请求业务。
6.根据权利要求1所述的一种异构WEB服务网关实现方法，其特征是，步骤4.2中，转发队列的最小阈值Lmin和最大阈值Lmax均需要定期更新，且转发队列的最小阈值Lmin和最大阈值Lmax的设定和要转发的子网的网络状况即请求平均响应时间E和请求转发成功率P有关；即
在第n个Tu结束时更新第n+1个时间区间Tu的转发队列的阈值，则第n+1个时间区域内的最小阈值Lmin和最大阈值Lmax的计算公式为：
式③和④中，请求平均响应时间E和请求转发成功率P的计算公式为：
式⑤和⑥中，n为网关在一个阈值更新周期Tu内被转发入子网的请求个数，i为1到n之间的正整数。
7.根据权利要求6所述的一种异构WEB服务网关实现方法，其特征是，步骤4.2中，最小阈值Lmin和最大阈值Lmax的阈值更新周期Tu均为0.5小时～2小时。
8.根据权利要求1所述的一种异构WEB服务网关实现方法，其特征是，步骤1中，请求用户发送给网关的是一个标准的soap消息体，与之对应的是，步骤5.2中，网关把子网返回数据封装成标准的soap消息体后返回给请求用户。
9.为实现权利要求1所述的一种异构WEB服务网关实现方法而设计的一种异构WEB服务网关装置，其特征在于：其主要由信息网配置管理模块、入侵检测模块、soap消息解析和封装模块、事务处理模块和接入网的配置管理模块组成；其中
信息网配置管理模块，用于管理网关中接入互联网的硬件驱动；
入侵检测模块，用于过滤互联网用户的非法请求；
soap消息解析和封装模块，用于把请求用户发来的soap格式服务请求解析出请求信息，并把回馈信息封装为soap格式的消息；
事务处理模块，用于处理所有请求和响应数据的转发；其主要由有事务处理核心单元、Sqlite数据库单元、流量控制模块和接入网的配置管理模块构成；
事务处理核心单元，用于处理用户请求；
Sqlite数据库单元，用于储存最新的检测数据；
流量控制模块，用于解决网关中信息网中信道的高带宽和接入网信道的低带宽不匹配易造成网络拥塞问题；
接入网的配置管理模块，用于管理传感器节点的硬件驱动和子网通信模块，并负责把写入到设备文件中的数据通过传感器节点发送到接入子网中并从子网中接收响应消息。
说明书
技术领域
本发明涉及无线传感器技术领域，具体涉及一种异构WEB服务网关实现方法及装置。
背景技术
无线传感器网络具有广阔的应用前景，可广泛应用于军事监控、环境监测、医疗健康、智能家居、仓库管理、生产自动化等众多领域。但在无线传感器网络中，存在多种体系结构、网络中部署节点的多样性、数据采集的多样性、通信的异构性等问题是无线传感器网络急需解决的问题。同时，随着物联网的规模不断扩大，使无线传感器网络的应用范围更为广阔，许多应用程序需在网络环境的异构平台上运行。这些应用场景的丰富对无线传感器网络应用软件的开发提出了新的需求。在这种分布异构网络环境中，通常存在多种类型传感器网络，并根据应用需要配置各种系统软件（如不同的操作系统、数据库、语言编译器等），另外，这些网络会使用不同的网络协议和网络体系结构来连接。随着无线传感器技术的发展，传感器厂商出于商业和技术利益的考虑，导致各自产品之间形成了差异，虽然技术在不断进步，但并没有因此减少产品的差异。
网关业务网关主要功能包括接收、处理及响应来至请求用户的网关访问请求，服务形式为采用SOAP RPC机制，向请求用户提供Web Service的服务。请求用户可通过3G、WiFi、局域网、Internet或者其它通信方式访问及操作接入到网关中的ZigBee、蓝牙、红外、现场总线等各种无线传感网络和控制网络（简称接入网络）。网关中每个接入网络均通过sink节点直接连接到网关之上，对接入网络的访问均通过sink节点进行。Web Service技术，能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件，就可相互交换数据或集成。依据Web Service规范实施的应用之间，无论它们所使用的语言、平台或内部协议是什么，都可以相互交换数据。Web Service是自描述、自包含的可用网络模块，可以执行具体的业务功能。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以用一种统一和通用的方式进行交互。这种具有中立的接口定义的特征称为服务之间的松耦合。松耦合系统的优势主要有两点，一点是它具有很高的灵活性，另一点是当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续存在。
若能够将网关业务网关应用于分布异构的无线传感器网络环境中，则能够致力于实现深度信息化的物联网应用与业务开发有重要的借鉴意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是因不同类型的传感器网络的产品差异和配置系统的不同，而导致分布异构网络环境难以将其兼容的问题，提供一种异构WEB服务网关实现方法及装置。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种异构WEB服务网关实现方法，其特征是包括如下步骤：
步骤1，网关接收来至请求用户的请求，并解析出请求数据；
步骤2，网关将请求用户的请求加入线程池的工作队列中，由线程池来处理；即
步骤2.1，新的请求到来时，网关先检查线程池中的任务队列是否已满；如果未满，则将新的请求加入到任务队列之中；如果已满，则判断请求的优先级，若该请求的优先级低，则按照先入先出队列的尾丢弃策略，把该请求直接丢弃；
步骤2.2，线程池调度器监听任务队列的状态；如果任务队列为空，则不作任何处理；如果任务队列不为空，则检查线程池中是否有空闲线程，若线程池中有空闲线程，则从任务队列取出一个任务加入空闲线程，若线程池中没有空闲线程，则不作任何处处理，线程池调度器监听任务队列的状态，并重复本步骤；
步骤3，网关对请求进行瞬时同类请求合并处理；即
步骤3.1，根据公式①计算请求的容忍度ρ，
步骤3.2，如果请求的容忍度为0，则该请求不需要任何处理直接添加到转发队列中；如果请求的容忍度不为0，则根据公式②计算出其相应的返回数据有效时间值Tl；
Tl=Tmax×ρ ②
式②中，Tl表示有效时间值，Tmax表示网关为所有的请求设置的一个总的最大有效时间值，ρ表示容忍度；
步骤3.3，在网关的数据库中查询该请求的数据记录；如果数据库中没有与该请求相同的数据，则直接把请求加入到转发队列中；如果数据库中有与该请求相同的数据，则取出结果和其时间戳，并将取出的时间戳和当前时刻进行求差运算；若差值大于该请求的有效时间值Tl，则丢弃该结果，并把请求加入到转发队列中；若差值小于或等于该请求的有效时间值Tl，则直接把该结果返回给请求用户；
步骤4，网关对转发队列中的请求进行流量控制；即
步骤4.1，将转发队列中的请求按照不同优先级被划分为不同的子队列中；
步骤4.2，根据转发队列的阈值即最小阈值Lmin和最大阈值Lmax，调用请求数据转发函数对转发队列进行流量控制轮询转发；当转发队列的长度小于预设的最小阈值Lmin时,则不丢弃该子队列中的请求；当转发队列的长度在最小阈值Lmin和最大阈值Lmax之间时，则开始随机丢弃低优先级子队列中的请求；当转发队列的长度大于最大阈值Lmax时,则丢弃所有低优先级子队列中的请求；
步骤5，网关对请求处理结束，返回处理结果至请求用户，工作线程挂起，等待添加新的请求；
步骤5.1，网关从底层子网中获得返回数据，并检查该返回数据所对应的请求的容忍度值；如果容忍度为0，则不作任何处理；如果容忍度不为0，则网关去数据库查询是否有同类的请求；若数据库中没有该类请求，则把该返回数据及其请求一并添加到数据库中，并添加当前的时间戳；若数据库中有该类请求，则更新返回数据和时间戳到数据库中；
步骤5.2，网关把子网返回数据封装为与请求用户发送的请求格式相一致的消息体后，再返回至请求用户。
上述步骤3.1中，计算出的所有请求的容忍度被网关存储在一个容忍度表中。
上述步骤3.1中，容忍度ρ的更新周期Tc为0.5～2小时。
上述步骤4.1中，请求先被分类器进行优先级分类，后添加标签，再加入到不同优先级别的转发队列中。
上述步骤4.1中，请求的优先级分为4个级别，分别为紧急控制命令、
即时数据请求、非紧急控制业务和普通数据请求业务。
上述步骤4.2中，转发队列的最小阈值Lmin和最大阈值Lmax均需要定期更新，且转发队列的最小阈值Lmin和最大阈值Lmax的设定和要转发的子网的网络状况即请求平均响应时间E和请求转发成功率P有关；即
在第n个Tu结束时更新第n+1个周期Tu的转发队列的阈值，则第n+1个周期内的最小阈值Lmin和最大阈值Lmax的计算公式为：
式③和④中，请求平均响应时间E和请求转发成功率P的计算公式为：
式⑤和⑥中，n为网关在一个阈值更新周期Tu内被转发入子网的请求个数，i为1到n之间的正整数。
上述步骤4.2中，最小阈值Lmin和最大阈值Lmax的阈值更新周期Tu均为0.5～2小时。
上述步骤1中，请求用户发送给网关的是一个标准的soap消息体，与之对应的是，步骤5.2中，网关把子网返回数据封装成标准的soap消息体后返回给请求用户。
一种异构WEB服务网关装置，其特征在于：其网关主要由信息网配置管理模块、入侵检测模块、soap消息解析和封装模块、事务处理模块和接入网的配置管理模块组成；其中
信息网配置管理模块，用于管理网关中接入互联网的硬件驱动；
入侵检测模块，用于过滤互联网用户的非法请求；
soap消息解析和封装模块，用于把请求用户发来的soap格式服务请求解析出请求信息，并把回馈信息封装为soap格式的消息；
事务处理模块，用于处理所有请求和响应数据的转发；其主要由有事务处理核心单元、Sqlite数据库单元、流量控制模块和接入网的配置管理模块构成；
事务处理核心单元，用于处理用户请求；
Sqlite数据库单元，用于储存最新的检测数据；
流量控制模块，用于解决网关中信息网中信道的高带宽和接入网信道的低带宽不匹配易造成网络拥塞问题；
接入网的配置管理模块，用于管理传感器节点的硬件驱动和子网通信模块，并负责把写入到设备文件中的数据通过传感器节点发送到接入子网中并从子网中接收响应消息。
与现有技术相比，本发明网关接受互联网soap格式的服务请求，通过入侵检测模块过滤后，再从其中解析出请求数据，转发入传感网中。从传感网中返回的数据被封装为soap格式的Web服务，最后被网关通过信息网配置模块选择最优信道发送给用户。该方法及装置使得远程获得实时数据及控制信息更加方便，大大降低了不同平台之间的耦合度。
附图说明
图1为异构网关的整体模型图。
图2为异构网关核心事务处理模块整体框架图。
图3为异构网关核心事务处理模块中线程池算法详细流程图。
图4为异构网关核心事务处理模块中瞬时同类合并模块的详细流程图。
图5为流量控制模块的工作流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例提供一种异构WEB服务网关装置，包括：
信息网配置管理模块,用于管理网关中接入互联网的硬件驱动，包括千兆以太网接口驱动、wifi模块驱动、3G模块驱动。
入侵检测模块，用于过滤互联网用户的非法请求。
soap消息解析和封装模块，用于把互联网发来的soap格式服务请求解析出请求信息，并把回馈信息封装为soap格式的消息。
事务处理模块，用于处理网关所有请求和响应数据的转发，融入改进的线程池算法来优化多维网关系统的性能，以应对网关遇到高并发情况。包括
事务处理核心单元，用于处理用户请求。
Sqlite数据库单元，用于储存最新的检测数据。
流量控制模块，用于解决网关中信息网中信道的高带宽和接入网信道的低带宽不匹配易造成网络拥塞问题，进一步优化网关性能。
接入网的配置管理模块，用于管理传感器（sink）节点的硬件驱动和子网通信模块，包括串口、usb接口和CAN总线的驱动，还有Zigbee、蓝牙、红外等模块，另外该模块还需要负责把写入到设备文件中的数据通过sink节点发送到接入子网中并从子网中接收响应消息。
如图2所示，本发明实施例提供了一种异构WEB服务网关实现方法，包括如下步骤：
步骤S1：服务器即网关接收来至请求用户的请求，并解析出请求数据。
例如服务器收到网络用户的请求信息如下：
所述实施例是一个标准的soap格式的消息体，该请求消息体被网关soap消息解析模块解析出请求数据为寻找1号子网中2号节点的描述信息。
步骤S2：服务器将请求用户的请求加入线程池的工作队列中，由线程池来处理。如图3所示。具体地，本步骤可以包括如下（1）-（7）的步骤：
（1）新的请求到来时，服务器先检查线程池中的任务队列是否已满。
（2）如果未满，则新的请求加入到任务队列之中。
（3）如果已满，则判断请求的优先级，并按照一定的丢弃策略进行处理该请求。
（4）如果该请求的优先级较低，则按照FIFO的尾丢弃策略，把该请求直接丢弃。
（5）线程池调度器监听任务队列的状态。
（6）如果任务队列为空，则不作任何。否则，检查线程池中是否有空闲线程。
（7）如果线程池中有空闲线程，则从任务队列取出一个任务加入空闲线程。否则，不作任何处处理，回到步骤（5）。
步骤S3：请求由瞬时同类请求合并模块处理。如图4所示。具体地，本步骤可以包括如下（1）-（4）的步骤：
（1）瞬时同类请求合并模块根据请求的容忍度ρ进行处理。
其中异构WEB服务网关系统为其提供的每一种服务都提供了一个与其对应的容忍度ρ，ρ的取值范围为0到1。所有服务的容忍度被网关维护在一个容忍度表中。其中各个服务的容忍度ρ是可变的。系统每个周期Tc内会自动更新一次ρ，其取值与网关最近访问情况的历史状态有关。在本实施例中，容忍度更新周期Tc为1小时。ρ的计算公式如下：
其中，在公式中ρi为第i个服务的容忍度。
表1单个子网中各节点的功能表
例如表1所示，所示子网中有5个节点，一共可以提供温度、湿度、光照强度和灯控四种服务，则所述四种服务对应四个容忍度值ρ1、ρ2、ρ3、ρ4。假设四个服务在前一个周期内的访问量分别为：200、200、200、20，其前一个周期内的容忍度值分别为0.5、0.6、0.4、0，则当前周期内四个服务容忍度分别为：
（2）如果容忍度为0，则该请求不需要任何处理直接添加到转发队列中。
（3）如果容忍度不为0，则根据该请求的容忍度计算出其相应的返回数据有效时间值Tl，然后查询数据中是否有该类请求结果。
其中网关为所有的服务设置了一个总的最大有效时间值Tmax，Tmax的初始值设置为20s。当需要用到有效时间Tl时，系统从所述容忍度表中读取与请求对应的容忍度值，并与最大有效时间值进行求积运算来获得该请求的有效时间Tl。具体计算公式如下：
请求有效时间=最大有效时间×容忍度
（4）在数据库中查询该请求的数据记录，如果数据库中有与该请求相同的数据，则取出结果和其时间戳，并和当前时刻进行求差运算，差值大于有该请求的有效时间值则丢弃该结果，并把请求加入到转发队列中。否则，直接把该结果返回给请求用户。如果数据库中没有该类请求数据，则直接把请求加入到转发队列中。
例如对1号子网2号节点采集温度的请求，温度数据服务的有效生存时间为120秒，当前容忍度为0.5，从数据库中查找最近1号子网2号节点的温度数据记录，查询到的记录为60秒前的数据，小于120秒，该条数据依然有效，读取数据返回给用户。如果查询到的记录为120秒前的数据，则删除该条数据，把对1号子网2号节点温度的请求数据向下转发。
步骤S4：流量控制模块处理转发队列中的请求。具体地，本步骤可以包括如下（1）-（4）的步骤：
（1）数据转发队列中的请求数据按照不同优先级被划分为不同的子队列中。
如图5所示，实施例中的请求数据先被分类器进行优先级分类，然后添加标签，再加入不同优先级别的转发队列中。优先级分为4个级别，分别为紧急控制命令、即时数据请求、非紧急控制业务、普通数据请求业务，分别标记为A、B、C、D。
（2）调用请求数据转发函数进行转发请求转发队列中的数据。
（3）请求转发函数对转发队列进行流量控制，具体实施策略是对所以优先级的转发队列进行轮询转发。系统可以设定各个转发队列的阀值,当队列的长度小于低阀值Lmin时,不丢弃请求数据,当队列的长度在低阀值Lmin和高阀值Lmax之间时,开始随机丢弃低优先级请求数据；当队列的长度大于高阀值Lmax时,丢弃所有低优先级的请求数据。
其中网关中转发队列的长度最大阈值和最小阈值的设定和要转发的子网的网络状况有关。子网网络状况有两个评定参数：请求平均响应时间E和请求转发成功率P。每次更新队列阈值的时间区间内的请求平均响应时间E和请求转发成功率P的计算公式如下：
式中，n为网关在一个阈值更新周期内被转发入子网的请求个数，i为1到n之间的正整数。
其中网关中转发队列的阈值更新周期为Tu，在本实施例中，阈值更新周期为Tu为1个小时。在第n个Tu结束时更新第n+1个周期Tu的转发队列阈值，则第n+1个周期内的Lmin和Lmax的计算公式如下：
（4）转发函数中采用优先转发和加权随机丢弃策略来避免拥塞,重要业务（紧急控制请求）带宽如果小于信道带宽,则100%调度重要业务,进行优先转发,剩余的带宽由实时数据请求业务、非紧急控制业务、普通数据请求业务按比例进行轮询调度。如果重要业务带宽大于信道总带宽,则调度时只调度重要业务,此时采用尾丢弃策略。
步骤S5：处理结束，返回请求结果给用户。工作线程挂起，等待调度器添加新的任务。具体地，本步骤可以包括如下（1）-（2）的步骤：
（1）网关从底层子网中获得返回数据，检查该其对应请求的容忍度值。如果容忍度为0，则不作任何处理。否则，去数据库查询是否有同类的请求数据。如果数据库中没有该类数据，则把该数据及其请求数据一并添加到数据库中，并添加当前的时间戳。如果有，则更新其返回数据和时间戳。
（2）把所述返回数据通过soap消息封装模块封装为标准的soap消息体并返回用户。
其中soap响应消息体如下：
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等"。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,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。
一种异构WEB服务网关实现方法及装置专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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