网关装置、通信系统以及流量控制方法

网关装置、通信系统以及流量控制方法
【专利摘要】本发明提供能够减少通信流量的网关装置、通信系统以及流量控制方法，该网关装置具有：请求消息接收部，接收访问目标为受限网络中的具有休眠功能的终端设备的请求消息；请求消息解析部，对于接收到的请求消息进行解析，获得请求消息中包含的信息；请求消息记录部，参照由请求消息解析部获得的信息，针对接收到的请求消息建立并保存请求消息记录；请求消息缓存部，缓存即将发往具有休眠功能的终端设备的请求消息；以及请求消息缓存管理部，当判断为请求消息缓存部的缓存空间已满时，对于所接收到的请求消息，不将其缓存在请求消息缓存部中而将其丢弃，并在与所接收到的请求消息对应的请求消息记录中添加丢弃标志。
【专利说明】网关装置、通信系统以及流量控制方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及网关装置、通信系统以及流量控制方法，尤其涉及包含具有休眠功能的终端设备的资源受限网络所用的网关装置、通信系统以及流量控制方法。

【背景技术】
[0002]资源受限网络中的终端设备通常是由有限电力的电池供电。出于节能考虑，这些终端设备在大部分时间里处于节能的休眠状态，但会周期性地恢复工作状态，在工作了短暂的时间之后，将再次进入到休眠状态。处于休眠状态的终端设备无法进行消息的接收与发送，只有在工作状态，所述终端设备才能够进行消息的交互和处理。
[0003]此外，在现有的通信系统中，由于受限网络与非受限网络(例如公共网络)的通信协议并不兼容，因此需要在受限网络与非受限网络的边界处引入网关装置(也称为代理节点)，为所述两个网络提供相应接口、通信协议的转换以及消息的转发等功能。从而实现非受限网络中的用户对受限网络中的终端设备的访问。
[0004]在上述系统中，当受限网络中的某具有休眠功能的终端设备进入休眠状态时，网关装置发往该具有休眠功能的终端设备的请求消息将无法被接收。在这种情况下，提供一种恰当的网关装置，对包含具有休眠功能的终端设备的资源受限网络的数据流量进行合理的控制和调度，从而保证消息交互的顺利及时进行、减少网络流量、减少网络拥堵、提高网络效率，已经成为亟待解决的问题。
[0005]针对这一问题，现有技术中提出了一些解决方案。例如，在专利文献I中，提出了一种机制，网关装置利用应用层协议同步其所管理的资源受限网络中的具有休眠功能的终端设备的休眠信息，利用此同步信息在所述网关装置控制发往资源受限网络数据的发送时间，从而保证所述网关装置向具有休眠功能的终端设备发送的数据能够被所述终端设备顺利接收。
[0006]具体而言，在专利文献I中，资源受限网络中的代理节点所管理的具有休眠功能的终端设备在下一次休眠到来之前，将有关此次休眠的休眠时刻以及休眠时长信息装载于应用层协议中，代理节点利用此应用层协议与具有休眠功能的终端设备通信，获得所述休眠信息并保存于本地。利用所述休眠信息，代理节点可以控制和调度需要发往具有休眠功能的终端设备的数据。当来自非受限网络的用户需要向位于资源受限网络的具有休眠功能的终端设备发送请求消息时，请求消息首先被发送到代理节点，代理节点接收到来自用户的请求消息后，查询保存于本地的关于成为请求消息要访问的目标的具有休眠功能的终端设备的休眠信息，如果此时目标终端设备处于休眠状态，则代理节点将请求消息缓存于本地，等待终端设备恢复工作状态后，代理节点将请求消息发往此终端设备。同时，为了减少由于缓存机制带来的请求延迟，代理节点在本地建立终端资源信息存储区域，用于存储受限网络中的具有休眠功能的终端设备上的资源信息。当请求消息到达代理节点且目标终端设备处于休眠状态时，如果所述终端资源信息存储区域中的资源信息可以满足请求消息的需求，则代理节点直接生成回复消息发送给用户。为了维护所述终端资源信息存储区域中的资源信息，具有休眠功能的终端设备在每次进入休眠状态前，都主动向代理节点发送请求消息来更新对应的资源信息。
[0007]专利文献1:美国 US2012/0151028A1
[0008]但是，在专利文献I中，仍然存在以下技术问题:
[0009](I)专利文献I中虽然在资源受限网络中的代理节点上设置了请求消息缓存机制来保证发往资源受限网络的请求消息能够被具有休眠功能的终端设备接收，但并没有考虑所述代理节点的缓存能力，没有合理控制缓存在所述代理节点中请求消息的数量，容易造成缓存溢出。当请求消息缓存发生溢出时，请求消息可能丢失，进而需要客户端进行消息重传，从而导致网络流量增大、网络通信延迟增加，通信效率降低。
[0010](2)专利文献I中通过引入将部分终端资源信息存储在代理节点本地的机制，在具有休眠功能的终端设备处于休眠状态时，能减少延迟以及减少发往资源受限网络的数据流量。但专利文献I中，并未考虑到请求消息之间的关联性，对于本地保存的终端资源信息无法满足并且相互存在关联(例如访问目的终端一致)的多条请求消息，专利文献I中的代理节点只能通过将这种消息逐条发往资源受限网络来获取相应的资源信息，不能说有效地减少了发往资源受限网络的数据流量。
[0011](3)专利文献I中使用的代理节点本地存储的资源信息维护机制，即具有休眠功能的终端设备每当进入休眠状态之前，都主动请求资源受限网络代理节点更新其代理节点中存储的资源信息。但在某个终端设备进入休眠前的资源信息在该终端设备进入休眠状态起到下一次恢复工作状态为止期间一直保持有效的情况下，应用专利文献I中的代理节点本地的资源信息维护机制，将发生不必要的访问，从而会在资源受限网络引入额外的数据流量。
[0012]如上所述，对于包含具有休眠功能的终端设备的资源受限网络，如何提供一种恰当的网关装置，来进行恰当的数据流量控制，从而减轻网关装置负载，减少发往资源受限网络的数据流量，提高网络效率，以专利文献I为代表的现有技术并不能够很好的实现这些目的。


【发明内容】

[0013]本发明用于解决上述问题，其目的在于，提供一种针对包含具有休眠功能的终端设备的资源受限网络的数据流量进行控制与调度的网关装置、通信系统及流量控制方法，能够使缓存于该网关装置的请求消息数量得到优化并且使该网关装置下发的数据流量得到优化，从而进一步减轻网关装置负载，提高网络通信效率。
[0014]另外，本发明的目的还在于，提供一种适用于资源受限网络的网关装置本地存储的资源信息的更新方法，能够减少在更新网关装置存储的资源信息时引入的数据流量，减轻终端设备侧网络拥堵情况，实现资源受限网络的性能提升。
[0015]另外，本发明的目的还在于，提供一种用于应对由于资源受限网络代理节点缓存溢出而造成的请求消息丢失的方法，能够减少客户端的请求消息重发并且减轻由于消息重发带来的延迟。
[0016]为了实现上述目的，本发明提供一种网关装置，对包含具有休眠功能的终端设备的受限网络所参与的通信进行控制，其特征在于，具有:请求消息接收部，接收访问目标为上述受限网络中的上述具有休眠功能的终端设备的请求消息；请求消息解析部，对于由上述请求消息接收部接收到的上述请求消息进行解析，获得上述请求消息中包含的信息；请求消息记录部，参照由上述请求消息解析部获得的信息，针对由上述请求消息接收部接收到的上述请求消息建立并保存请求消息记录；请求消息缓存部，缓存即将发往上述具有休眠功能的终端设备的请求消息；以及请求消息缓存管理部，根据上述请求消息记录部所保存的上述请求消息记录，对上述请求消息缓存部缓存上述请求消息的动作进行管理，上述请求消息缓存管理部，当根据上述请求消息记录判断为上述请求消息缓存部的缓存空间已满时，对于所接收到的请求消息，不将其缓存在上述请求消息缓存部中而将其丢弃，并在上述请求消息记录部所保存的与所接收到的上述请求消息对应的上述请求消息记录中添加丢弃标志。
[0017]根据该网关装置，考虑网关装置中对请求消息进行缓存的缓存空间的大小，当上述网关装置中的请求消息缓存空间已满时，丢弃当前接收的请求消息，在请求消息记录部中记录丢弃状态，同时返回回复消息通知客户端，在回复消息中包含下次具有休眠功能的终端设备的恢复工作状态的时间，由此避免因缓存溢出而导致的请求消息丢失，避免了客户端的请求消息重传，从而减少了通信流量。
[0018]另外，在本发明提供的网关装置中，上述请求消息缓存管理部，当根据上述请求消息记录判断为所接收到的上述请求消息与已被缓存于上述请求消息缓存部的第一请求消息相同时，不在上述请求消息缓存部中缓存所接收到的上述请求消息而将其丢弃，并将与上述第一请求消息对应的上述请求编号作为关联标志、添加到在上述请求消息记录部所保存的与所接收到的上述请求消息对应的上述请求消息记录中。
[0019]另外，在本发明提供的网关装置中，上述请求消息缓存管理部，当根据上述请求消息记录判断为所接收到的上述请求消息与已被缓存于上述请求消息缓存部的第二请求消息的访问目标终端设备相同时，不在上述请求消息缓存部中缓存所接收到的上述请求消息而将其丢弃，并将与上述第二请求消息对应的上述请求编号作为关联标志、添加到在上述请求消息记录部所保存的与所接收到的上述请求消息对应的上述请求消息记录中。
[0020]根据该网关装置，考虑多条请求消息的一致性和/或关联性，对于多条相同的请求消息，仅缓存一条，并向资源受限网络仅发送一次，对于相互存在关联的请求消息，可以将多条消息合并成一条发送。由此能够减少发往受限网络中的终端设备的数据流量。
[0021]另外，在本发明提供的网关装置中，还具有资源信息存储部，该资源信息存储部用于存储位于上述受限网络中的上述具有休眠功能的终端设备的资源信息，上述请求消息解析部对由上述请求消息接收部所接收到的上述请求消息进行解析后，判断为上述资源信息存储部中所存储的上述资源信息能够满足上述请求消息时，根据上述资源信息存储部中所存储的上述资源信息来回复上述请求消息。
[0022]根据该网关装置，当网关装置的资源信息存储部中所存储的信息就能够满足接收到的请求消息的要求时，不必访问受限网络中的终端设备，直接对请求消息进行回复。由此，能够减少发往受限网络的数据流量，能够减少网络延迟。
[0023]另外，在本发明提供的网关装置中，还具有资源信息存储管理部，该资源信息存储管理部对上述资源信息存储部所存储的上述资源信息进行管理，以保证上述资源信息处于有效的状态。
[0024]另外，在本发明提供的网关装置中，上述资源信息至少包括终端设备ID、资源内容、有效时长、上次资源信息更新时间，上述资源信息存储管理部，在从上述上次资源信息更新时间起经过有效时长之前，更新上述资源信息存储部所存储的即将失效的上述资源信肩、O
[0025]另外，在本发明提供的网关装置中，上述资源信息还包括终端设备下次休眠时刻、休眠时长，上述资源信息存储管理部，在判断为上述资源信息将在上述终端设备下次休眠期间失效时，在上述终端设备下次休眠之前，更新上述资源信息存储部所存储的该即将失效的上述资源信息。
[0026]根据该网关装置，仅在网关装置的资源信息存储部中存储的资源信息即将失效时进行资源信息的更新，由此，能够减少发往受限网络的数据流量。
[0027]另外，在本发明提供的网关装置中，上述请求消息解析部，根据对于由上述请求消息接收部接收到的上述请求消息进行解析而获得的上述信息，判断为所接收到的上述请求消息与上述请求消息记录部中所保存的带有上述丢弃标志的上述请求消息记录相同时，上述请求消息记录部对于所接收到的上述请求消息不建立上述消息记录。
[0028]根据该网关装置，当重发请求消息被上述网关装置接收时，网关装置通过请求消息记录部识别重发消息，并且重排缓存中的请求消息队列，使重发消息能尽快得到处理。
[0029]本发明提供一种通信系统，其特征在于，具备上述技术方案任一项所述的网关装置。
[0030]本发明通过一种网关装置，其特征在于，为以集成电路构成上述技术方案中任一项所述的网关装置。
[0031]本发明提供一种网关装置所用的流量控制方法，对包含具有休眠功能的终端设备的受限网络所参与的通信进行控制，该流量控制方法的特征在于，包括:请求消息接收步骤，接收访问目标为上述受限网络中的上述具有休眠功能的终端设备的请求消息；请求消息解析步骤，对于由上述请求消息接收步骤接收到的上述请求消息进行解析，获得上述请求消息中包含的信息；请求消息记录步骤，参照由上述请求消息解析步骤获得的信息，针对由上述请求消息接收步骤接收到的上述请求消息建立并保存请求消息记录；请求消息缓存步骤，缓存即将发往上述具有休眠功能的终端设备的请求消息；以及请求消息缓存管理步骤，根据上述请求消息记录步骤所保存的上述请求消息记录，对上述请求消息缓存步骤缓存上述请求消息的动作进行管理，在上述请求消息缓存管理步骤中，当根据上述请求消息记录判断为上述请求消息缓存步骤的缓存空间已满时，对于所接收到的请求消息，不将其缓存在上述请求消息缓存步骤中而将其丢弃，并在上述请求消息记录步骤所保存的与所接收到的上述请求消息对应的上述请求消息记录中添加丢弃标志。
[0032]根据本发明，能够使资源受限网络网关装置下发的数据流量得到优化，减少资源受限网络数据量，减轻资源受限网络拥堵情况，减轻资源受限网络网关装置中的请求消息丢失，减少客户端的重发消息数量，最终实现整个系统网络的性能提升。

【专利附图】

【附图说明】
[0033]图1是本发明的网关装置的组成模块结构图。
[0034]图2是本发明的网关装置针对来自非受限网络的请求消息进行控制处理的一例的流程图。
[0035]图3是本发明的网关装置针对来自非受限网络的请求消息进行控制处理的另一例的流程图。
[0036]图4是本发明的网关装置针对来自网关装置本身的请求消息进行控制处理的流程图。
[0037]图5是本发明的网关装置对来自资源受限网络的回复消息进行处理的流程图。
[0038]图6是本发明的请求消息记录表的一个具体例。
[0039]图7是本发明的网关装置本地存储的资源信息表的一个具体例。
[0040]图8是本发明实施例1涉及的更新中的请求消息记录表的具体例。
[0041]图9是本发明实施例1涉及的更新后的请求消息记录表的具体例。
[0042]图10是本发明实施例1涉及的资源受限网络中传输的请求消息的具体格式。
[0043]图11是本发明实施例1涉及的请求消息的具体例。
[0044]图12是本发明实施例1涉及的请求消息的具体例。
[0045]图13是本发明实施例1涉及的回复消息的具体例。
[0046]图14是本发明实施例1涉及的回复消息的具体例。
[0047]图15是本发明实施例2涉及的更新中的请求消息记录表的具体例。
[0048]图16是本发明实施例2涉及的更新后的请求消息记录表的具体例。
[0049]图17是本发明实施例2涉及的请求消息的具体例。
[0050]图18是本发明实施例2涉及的请求消息的具体例。
[0051 ]图19是本发明实施例2涉及的回复消息的具体例。
[0052]图20是本发明实施例2涉及的回复消息的具体例。
[0053]图21是本发明实施例3涉及的请求消息记录表的具体例。
[0054]图22是本发明实施例3涉及的更新后的请求消息记录表的具体例。
[0055]图23是本发明实施例3涉及的更新后的请求消息记录表的具体例。
[0056]图24是本发明实施例3涉及的更新后的请求消息记录表的具体例。
[0057]图25是本发明的通信系统的组成模块结构图。

【具体实施方式】
[0058]首先，说明本发明所控制的网络流量类型。本发明是对发往资源受限网络的流量进行控制。因为所有引入资源受限网络的流量实际均由网关装置发起，所以在该网关装置上实施控制。从网关装置发往资源受限网络的请求消息类型包括两种:一种是来自非受限网络的请求消息，另一种是为更新本地资源信息由网关装置本身发出的请求消息。因此，本发明将针对上述两种消息进行控制，减少引入资源受限网络的流量。
[0059]下面，参照图1对本发明的网关装置的组成模块进行说明。
[0060]如图1所示，本发明的网关装置10包括:非受限网络通信接口 1、请求消息解析部
2、请求消息记录部3、请求消息缓存管理部4、请求消息缓存部5、受限网络通信接口 6、回复处理部7、资源信息存储部8以及资源信息存储管理部9。
[0061]非受限网络通信接口 I用于和非受限网络的用户进行通信，位于非受限网络的用户需要访问位于资源受限网络的终端设备时，所发送的请求消息首先到达非受限网络通信接口 I。
[0062]请求消息解析部2用于解析来自非受限网络的请求消息，提取出源地址、请求方法、请求内容、到达时间等信息,并提供给请求消息记录部3做后续处理。
[0063]请求消息记录部3根据从请求消息解析部2获取的请求消息信息，在本地为此请求消息建立请求记录，另外，请求消息记录部3中只记录当前还未返回相应回复给用户的请求消息，对于已经回复的请求消息，网关装置10会删除其对应的记录。
[0064]请求消息缓存管理部4根据请求消息记录部3保存的信息管理请求消息缓存部5内的请求消息，以实现如下功能:对于目标为同一终端设备的多条相同请求信息，仅缓存一条，从而减少目标为同一终端设备的相同请求消息的重复发送。对于目标为同一终端设备的多条不同请求信息，合并起来缓存，从而尽量减少发往同一目标终端设备的不同请求消息的数据流量。另外，当请求消息缓存部5中的请求消息数量饱和时，请求消息缓存管理部4会丢弃新到达的请求消息，以防止缓存溢出，同时在请求消息记录部3所记录的此请求消息的记录中添加丢弃标志，用于检测此请求消息的重发。
[0065]请求消息缓存部5用于缓存即将发往终端设备的请求消息，当查询到目标终端设备处于休眠状态时，网关装置10将请求消息缓存于请求消息缓存部5。
[0066]受限网络通信接口 6用于和受限网络中的终端设备进行通信，当终端设备处于工作状态时，网关装置10发送请求消息至目标终端设备。
[0067]回复处理部7用于处理来自终端设备的回复消息，保证不同的回复消息可以被转发至两种不同的请求源，即非受限网络的客户端或者网关装置10本身。
[0068]资源信息存储部8用于存储处于受限网络中的终端设备涉及的资源信息，该资源信息包括终端设备的地址、下次休眠时间、休眠时长、包含资源类型(例如温度、湿度、光强等)、资源数值(例如30摄氏度、50、70等)等信息。当来自用户的请求消息的需求可以被资源信息存储部8满足时，网关装置10根据资源信息存储部8内的资源信息生成回复消息发回用户，从而可以减少引入资源受限网络的数据流量，同时也减少了消息延时。
[0069]资源信息存储管理部9用于管理维护资源信息存储部8中的资源信息，保证所存储的资源信息处于有效的状态。具体而言，资源信息存储管理部9在某具有休眠功能的终端设备进入到休眠状态前，根据休眠信息和资源信息存储部8中所存储的处于受限网络内的该终端设备资源信息，判断资源信息存储部8中所存储的终端设备资源信息是否需要更新，在判断为需要更新的情况下，向处于受限网络内的该终端设备发出请求，以更新在资源信息存储部8中存储的该终端设备的资源信息。
[0070]下面，参照图2，对本发明的网关装置针对来自非受限网络的请求消息进行控制处理的流程的一个例子进行说明。
[0071]如图2所示，处理开始后，当网关装置10在非受限网络通信接口 I接收到用户请求消息(步骤SlOl)时，请求消息解析部2首先对该请求消息进行解析，获取源地址、请求方法、请求内容、到达时间等信息(步骤S102)。之后,在请求消息记录部3内生成新的请求消息记录表条目(步骤S103)。随后查询请求消息记录(步骤S104)，判断请求消息缓存空间是否已满(步骤S105)。若已满(步骤S105中为是)，丢弃此请求消息，同时保存请求消息记录部3内有关此请求消息的记录并设置丢弃标志，再生成丢弃通知回复用户(步骤S106)，之后结束本次处理。如果请求消息缓存部5仍有空间(步骤S105中为否)，则将该请求消息置于请求消息缓存部5中，按到达时间安排缓存队列(步骤S107)，等待终端设备醒来，经由受限网络通信接口 6发送请求消息(步骤S108)，之后，结束本次处理。
[0072]由此，如果请求消息缓存空间已满，则将该请求消息丢弃，在请求消息记录部中建立请求消息记录并设置丢弃标志，从而避免缓存空间溢出导致的用户端消息重传，减少了通信流量。
[0073]下面，参照图3，对本发明的网关装置针对来自非受限网络的请求消息进行控制处理的流程的另一个例子进行说明。
[0074]如图3所示，处理开始后，当网关装置10在非受限网络通信接口 I接收到用户请求消息(步骤S101)时，请求消息解析部2首先对该请求消息进行解析，获取源地址、请求方法、请求内容、到达时间等信息(步骤S102)。之后。该请求消息解析部2进一步通过查询请求消息记录部3，对根据该请求消息进行重发识别，判断该请求消息是否为重发消息(步骤S1103)。如果判断为重发消息(步骤S1103中为是)，则在请求消息记录部3内设置优先级(步骤S1104)，设置优先级的方法例如是将到达时间设为该请求信息首次到达的到达时间。只要可以对请求消息的进行排序，也可以采用其他设置优先级的方法。如果判断为不是重发消息(步骤S1103中为否)，则进入步骤S103，在请求消息记录部3内生成新的请求消息记录表条目。随后，请求消息缓存管理部4查询请求消息记录部3，确定当前请求消息同目前缓存于请求消息缓存部5内的请求消息或者已经发往资源受限网络但还未回复的请求消息的关联，并判断是否存在关联(步骤S1204，S1205)如果确定存在关联(步骤S1204中为是)，则在请求消息记录部3内设置关联标志，同时更新请求消息缓存部5内的请求消息(步骤S1206)，之后结束本次处理。步骤S1206中，具体更新方法是:对于发往同一终端设备的相同请求消息，在资源受限网络侧只需要发送一个消息；对于发往同一终端设备的不同请求消息，不会作为一条新的缓存消息加入至请求消息缓存部5的缓存队列中，而是与所关联着的请求消息合并为一个消息。由于请求消息属于应用层范畴，多个请求消息可以被同一个下层报头承载，包括传输层、网络层和链路层，减少了引入的流量。如果没有发现关联(步骤S1204中为否)，则进入步骤S104，并继续执行步骤S104?S108的处理，步骤S104?S108的处理分别与上述图2中的步骤S104?S108的处理相同，此处省略说明。
[0075]由此，如果在请求消息缓存部5内已存放有一个消息或者一个消息已经发出但还未收到回复，对于与请求消息缓存部5中缓存着的请求消息间存在关联的请求消息，不添加重复的请求消息至缓存，而是等待回复消息，由此，减少了通信流量。
[0076]另外，图3中的步骤SI 103?SI 104的处理、步骤S1204?S1206的处理可以分别省略，当两者同时省略时，即构成与图2相同的实施方式。
[0077]下面，说明本发明的针对来自资源受限网络网关装置本身的请求消息的控制和调度的流程。
[0078]如图4所示，在终端设备进入休眠状态之前，资源信息存储管理部9首先查询终端设备的当前状态(步骤S201)。如果终端设备将长时间处于工作状态(步骤S201中为否)，则进行下一次查询。如果终端设备即将进入休眠状态(步骤S201中为是)，则查询资源信息存储部8确定是否有资源需要更新(步骤S202)。即将进入休眠状态，例如是指，距离终端设备进入休眠状态还有规定时间，例如为10秒钟，当然，该规定时间可以根据网络状态、资源信息的多少适当设定。如果资源信息在下一个终端设备休眠时长内仍有效(步骤S203中为否)，则不进行更新(步骤S204)。如果资源信息已经失效或将在下一个终端设备休眠时长内失效(步骤S203中为是)，则该资源信息需要更新，由资源信息存储管理部9构造资源信息更新请求消息(步骤S205)，随后经由受限网络通信接口 6发往对应的终端设备，来进行资源信息的更新(步骤S206)。
[0079]由于从网关装置发往资源受限网络的请求消息类型包括两种:一种是来自非受限网络用户的请求消息，另一种是为更新资源信息存储由网关装置本身发出的请求消息，所以回复处理部7需要在网关装置正确地处理回复消息，保证不同的回复消息可以转发至正确的请求源。针对来自资源受限网络的回复消息的处理流程如图5所示。资源受限网络网关装置在受限网络通信接口 6判断回复消息是否到达(步骤S301)。当判断为未到达时(步骤S301中为否)，重复步骤S301直到回复消息到达。当判断为已接收到来自终端设备的回复消息后(步骤S301中为是)，回复处理部7首先对回复消息进行解析，获取消息ID、资源数据等信息，同时根据此信息查询请求消息记录部3 (步骤S302)。之后判断是否存在请求消息记录，来判断该回复消息对应的请求源(步骤S303)，如果在请求消息记录部3内没有对应的消息ID (步骤S303中为否)，则判定为请求源是网关装置本身，随后资源信息存储管理部9获取回复信息并导入资源信息存储部8中(步骤S304)，然后资源信息存储部8更新相应的资源信息(步骤S305)，之后结束本次处理。如果在请求消息记录部内存在相同的消息ID (步骤S303中为是)，则判定为请求源是来自用户，随后回复处理部7根据从请求消息记录部3获取的用户信息(步骤S306)，并构建回复消息(步骤S307)，然后发送至上述消息ID对应的用户(步骤S308)，之后结束本次处理。
[0080]图6所示的表表示请求消息记录表的格式。表中包含请求消息的相关信息，例如请求ID、地址信息、请求内容、到达时间、与其他请求消息的关联类型等。其中，请求ID用于标识来自非受限网络的请求消息，对于当前缓存于网关装置和已经发往资源受限网络但还未回复的请求消息，该ID必须保证唯一性，所有发往资源受限网络的请求消息均需添加此ID，而且终端设备生成的回复消息的ID必须同对应的请求消息ID —致。源地址是来自非受限网络的请求消息的源地址，为用户地址。目的地址是资源受限网络中终端设备的地址。请求方法是指该请求消息的请求方法，可以是查询方法或者是控制方法。请求内容是指该请求消息的内容:对于查询方法，内容为查询的对象,例如终端设备上的温度、湿度信息,对于控制方法，则应包含控制的对象，以及控制的数值。到达时间是指请求消息到达网关装置的时间。缓存标志用于标识请求消息是否正缓存于网关装置的请求消息缓存部内，以I表示该请求消息正存于请求消息缓存部，O表示该请求消息不在请求消息缓存部内。关联类型用于标识该请求消息是否同请求消息记录部内的其他消息存在关联，以及关联的类型:1表示目的地址与请求内容完全相同的请求消息，2表示目的地址相同但请求内容不同的请求消息，O表示不存在关联。关联ID，表示关联类型所关联的请求消息，用被关联的请求消息的请求ID表示，默认值为0，代表不存在关联。丢弃标志，在缓存已满丢弃请求消息后设置此标志，用于重发检测，I表示已经丢弃，O表示未丢弃。
[0081]图7所示的表表示资源信息存储资源表的格式。表中包含资源信息存储中存储的有关终端设备资源的相关信息，例如资源内容、有效时长、更新时间、休眠时长等。其中资源内容包含该资源的类型、数据、代表的终端设备等信息，可以根据需要添加更多内容。有效时长是指该资源能够维持有效状态用于服务请求消息的持续时间。更新时间是指该资源的上次更新时间，用于判断该资源是否有效，当然也可以是下次应当更新的时间。休眠时长是指该资源代表的终端设备的下一个休眠持续时间，用于判断该资源是否需要更新。
[0082]实施例1
[0083]以下，参照图6、8?14说明基于上述实施方式的实施例1。
[0084]设想位于非受限网络的用户，地址为10.1.1.3，想要查询位于资源受限网络的地址为192.168.1.1的终端设备上的温度数据。用户构建查询请求消息，包含查询请求方法，查询内容为温度，目的地址为终端设备192.168.1.1，随后发往资源受限网络网关装置的非受限网络通信接口。
[0085]设当此请求消息被网关装置接收时，目标终端设备仍处于休眠状态，且当前有两个请求消息正缓存于请求消息缓存部中，一个带有请求ID101，一个带有请求ID102，此时的请求消息记录表如图6所示。随后，网关装置的请求消息解析部对此请求消息进行解析，并进行重发检测。因为此时请求消息记录表中的两个请求消息的丢弃标志为0，代表不存在丢弃消息，所以当前的请求消息为新消息。之后，网关装置在请求消息记录表中为此请求消息创建新的请求记录条目，并设置部分内容，设置后的请求消息记录表如图8所示。此时，随机选择一个不同于其他ID值的103作为此请求消息的请求ID，但关联类型、关联ID和丢弃标志均未设置，缓存标志为O代表此时此请求消息不在请求消息缓存部内。随后，网关装置进行关联检测，查询当前请求消息与请求消息缓存部内的请求消息的关联。通过查询请求消息记录表，发现当前请求消息与ID为101的请求消息具有相同的目标终端设备以及相同的请求方法与请求内容，因此，网关装置将不会把此请求消息传入请求消息缓存部，同时设置关联类型为1，代表与表中另一个消息的目的地址和消息内容完全相同，设置关联ID为101，代表与表中请求ID为101的请求消息存在关联。设置后的请求消息记录表如图9所示。随后，网关装置等待目标终端设备恢复工作状态后，把缓存中的两个请求ID分别为101和102的请求消息经由受限网络通信接口发往相应的终端设备。图9的表中，包含了关联类型字段，但该关联类型字段不是必须的，即，作为本发明的实施方式，也可以是判断出当前请求消息与缓存着的某请求消息存在关联时，仅设置关联ID。
[0086]在资源受限网络中传输的请求消息格式如图10所示，ID为请求消息记录表中的请求ID，目的地址为目标终端设备地址，方法为请求消息记录表中的请求方法，内容为请求消息记录表中的请求内容。因此，两个请求消息的格式如图11、图12所示。
[0087]一段时间后，网关装置的受限网络通信接口将会分别接收到两个回复消息，格式如图13、图14所示，一个回复消息的ID为101，一个回复消息的ID为102。通过查询请求消息记录表，发现均存在相同的请求ID，确定这两个回复消息的请求源来自非受限网络。同时，发现请求ID为103的请求消息与ID为101的请求消息存在关联，且关联类型为1，代表目标地址与消息内容完全一致，所以ID为101的回复消息内容同样可以满足请求消息103的需求。随后网关装置将此回复消息分别发送给用户10.1.1.1和用户10.1.1.3。对于ID为102的回复消息，没有发现关联，则将此回复消息发送给用户10.1.1.2。发送完3个回复消息后，系统将请求消息记录表中对应的3个条目删除。
[0088]由此，根据本发明的流量控制及调度方法，能够避免相同的请求消息缓存于网关装置以及重复地发往资源受限网络，使网关装置下发的数据流量得到优化，从而进一步减轻网关装置负载，提闻网络效率。
[0089]实施例2
[0090]下面，参照同样6、15?20说明实施例2。设想位于非受限网络的用户，地址为10.1.1.4，想要控制位于资源受限网络的地址为192.168.1.1的终端设备上的温度数据。用户构建控制请求消息，包含控制请求方法，控制内容为温度，目的地址为终端设备192.168.1.1，随后发往资源受限网络网关装置的非受限网络通信接口。
[0091]设当此请求消息被网关装置接收时，目标终端设备仍处于休眠状态，且当前有两个请求消息正缓存于请求消息缓存部中，一个带有请求ID101，一个带有请求ID102，此时的请求消息记录表如图6所示。随后，网关装置解析此请求消息，并进行重发检测。因为此时请求消息记录表中的两个请求消息的丢弃标志为0，代表不存在丢弃消息，所以当前的请求消息为新消息。之后，网关装置在请求消息记录表中为此请求消息创建新的请求记录条目，并设置部分内容，设置后的请求消息记录表如图15所示。此时，随机选择一个不同于其他ID值的104作为此请求消息的请求ID，但关联类型、关联ID和丢弃标志均未设置，缓存标志为O代表此时此请求消息不在请求消息缓存部内。随后，网关装置进行关联检测，查询当前请求消息与请求消息缓存部内的请求消息的关联。通过查询请求消息记录表，发现当前请求消息与ID为101的请求消息具有相同的目标终端设备，但是请求消息内容不同，因此，网关装置将会把此请求消息与缓存中ID为101的请求消息合并，使这两个请求消息共用相同的传输层，网络层和链路层报头，同时设置关联类型为2，代表与表中另一个消息的目的地址相同但消息内容不同，设置关联ID为101，代表与表中请求ID为101的请求消息存在关联。设置后的请求消息记录表如图16所示。随后，网关装置等待目标终端设备恢复工作状态后，把缓存中的两个请求ID分别为101和102的请求消息经由受限网络通信接口发往相应的终端设备。
[0092]两个请求消息的格式如图17、图18所示。
[0093]另外，图16的表中，包含了关联类型字段，但该关联类型字段不是必须的，即，作为本发明的实施方式，也可以是判断出当前请求消息与缓存着的某请求消息存在关联时，仅设置关联ID。
[0094]一段时间后，网关装置的受限网络通信接口将会分别接收到两个回复消息，格式如图19、图20所示，一个回复消息的ID为101，一个回复消息的ID为102。通过查询请求消息记录表，发现均存在相同的请求ID，确定这两个回复消息的请求源来自非受限网络。同时，发现请求ID为104的请求消息与ID为101的请求消息存在关联，且关联类型为2，代表目的地址一致，内容合并,所以ID为101的回复消息内容中包含可以满足请求消息104的需求的请求消息内容。随后网关装置将此回复消息内容分离，并分别发送给用户10.1.1.1和用户10.1.1.4。对于ID为102的回复消息，没有发现关联，则将此回复消息发送给用户10.1.1.2。发送完3个回复消息后，系统将请求消息记录表中对应的3个条目删除。
[0095]由此，根据本发明的流量控制及调度方法，对于发往相同目标终端设备的不同请求消息，可以实现消息内容的合并，使网关装置下发的数据流量得到优化，从而进一步减轻网关装置负载，提闻网络效率。
[0096]实施例3
[0097]下面，参照图21?图24说明实施例3。设想位于非受限网络的用户，地址为10.1.1.5，想要查询位于资源受限网络的地址为192.168.1.5的终端设备上的温度数据。用户构建查询请求消息，包含查询请求方法，查询内容为温度，目的地址为终端设备192.168.1.5，随后发往资源受限网络网关装置的非受限网络通信接口。
[0098]当此请求消息被网关装置接收时，此时目标终端设备仍处于休眠状态，且此时的请求消息记录表如图21所示。此时，已经有4条请求消息缓存在网关装置内。随后，网关装置解析此请求消息，并进行重发检测。因为此时请求消息记录表中的请求消息的丢弃标志均为0，代表不存在丢弃消息，所以当前的请求消息为新消息。之后，网关装置在请求消息记录表中为此请求消息创建新的请求记录条目。新创建的条目如图22所示。此时，网关装置发现请求消息缓存部的缓存空间已满，因此，此请求消息被丢弃。同时，设置此请求消息条目中的丢弃标志为1，如图23所示。随后，网关装置构建丢弃通知消息回复给用户，该通知消息包含下一次目标终端设备恢复工作状态的时间，使用户可以合理地选择重发时间。同时，网关装置保存此请求消息的请求消息记录表条目信息。
[0099]一段时间后，用户再次发送相同的请求消息，此时请求消息记录表如图24所示。设此时ID为103和104的请求消息已经被处理完毕且返还给用户，由此有关这两条消息的记录条目被删除，ID为101和102的请求消息仍未处理，保存在请求消息缓存部内，同时，当前有一条新的请求消息，ID106的请求消息已经到达网关装置且已经保存至请求消息缓存部内。之后网关装置解析此请求消息，并进行重发检测。发现ID为105的请求消息丢弃标志为1，且与当前请求消息源地址、目的地址和消息内容完全一致，代表当前请求消息为重发消息。此时，不建立新的请求记录条目，并且不更新条目的到达时间。随后，在请求消息缓存部中对请求消息进行排序时，会根据到达时间安排队列顺序。因此，虽然当前请求消息的时间实际到达时间晚于ID为106的请求消息，但是在队列中将会排在请求ID为106的请求消息的前面，使其更快地得到服务响应，减少延迟。
[0100]由此，根据本发明的用于应对由于资源受限网络网关装置缓存溢出而造成的请求消息丢失的方法，能够减少客户端的请求消息重发并且减轻由于消息重发带来的延迟。
[0101]实施例4
[0102]下面说明实施例4。在本实施例中，网关装置需要在终端设备进入休眠状态前进行资源信息存储资源更新。
[0103]此时资源信息存储部内的资源信息存储资源表如图7所示。假设当前时间为20:34:30，并且终端设备192.168.1.1和192.168.1.2将会在20:35:00时刻进入休眠状态。
[0104]根据资源信息存储资源表，对于终端设备192.168.1.1上的温度资源，当前已经失效，所以需要更新；对于终端设备192.168.1.1上的湿度资源，虽然当前有效，但会在终端设备下一个休眠时长内失效，所以需要更新；对于终端设备192.168.1.2上的光强资源，当前有效，并且在终端设备下一个休眠时长内仍然有效，所以此次不需要更新。随后，网关装置构建两个请求消息，包含查询方法，去获取相应的资源信息，消息格式同样遵循图10所示，此时所选择的ID必须与请求消息记录表内所有消息条目的ID不一致。
[0105]当更新资源的回复消息被网关装置接收后，网关装置查询请求消息记录表，发现没有与回复消息具有相同ID的请求消息条目，则确定该回复消息的请求源是网关装置本身。随后，网关装置把消息中的资源信息提取出来，并更新资源信息存储资源表。
[0106]由此，根据本发明的流量控制及调度方法，在资源信息存储更新时，能够减少在更新网关装置资源信息存储上的资源信息时引入的数据流量，减轻资源受限网络的拥堵情况，实现资源受限网络的性能提升。
[0107]以下，结合图25对本发明的通信系统进行说明。
[0108]图25是示意性地表示本发明的通信系统100的框图。如图25所示，本发明的通信系统100包括客户端装置20、网关装置10以及服务器装置30，其中，客户端装置20经由非受限网络与网关装置10相连，网关装置10与服务器装置30经由受限网络而连接。
[0109]图25中所示的服务器装置30可以是一台，也可以是多台。并且，服务器装置30的类型并不特别限定，可以是普通的服务器装置，也可以是具有休眠功能的服务器装置。
[0110]另外，本发明的网关设备10、客户端装置20、服务器装置30具备的构成要素的一部分或全部也可以由一个系统LSI (Large Scale Integrat1n:大规模集成电路)构成。系统LSI是，将多个构成部集成在一个芯片上而制造的超多功能LSI，具体而言，是包括微处理器、R0M(Read Only Memory) > RAM (Random Access Memory)等而构成的计算机系统。ROM存储有计算机程序。微处理器根据计算机程序进行工作，据此，系统LSI实现其功能。
[0111]而且，在此，被称为LSI，但是，根据集成度不同，会有被称为1C、系统LS1、超LS1、特大LSI的情况。并且，对于集成电路化的方法，不仅限于LSI，也可以以专用电路或通用处理器来实现。也可以利用在制造LSI后能够编程的FPGA(Field Programmable GateArray:现场可编程门阵列)、或可重构LSI内部的电路单元的连接以及设定的可重构处理器。
[0112]进而，当然，若因半导体技术的进步或导出的其它的技术而出现代替LSI的集成电路化的技术，则可以利用其技术对功能框进行集成化。存在生物技术的应用等的可能性。
[0113]以上，对于本发明的网关装置、通信系统以及流量控制方法进行了说明，但是，本发明不仅限于这样的实施例。只要不脱离本发明的宗旨，对各本实施例施行本领域的技术人员想到的各种变形的形态、或组合不同的实施例中的构成要素而构成的形态，也包含在本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种网关装置，对包含具有休眠功能的终端设备的受限网络所参与的通信进行控制，其特征在于，具有: 请求消息接收部，接收访问目标为上述受限网络中的上述具有休眠功能的终端设备的请求消息； 请求消息解析部，对于由上述请求消息接收部接收到的上述请求消息进行解析，获得上述请求消息中包含的信息； 请求消息记录部，参照由上述请求消息解析部获得的信息，针对由上述请求消息接收部接收到的上述请求消息建立并保存请求消息记录； 请求消息缓存部，缓存即将发往上述具有休眠功能的终端设备的上述请求消息；以及 请求消息缓存管理部，根据上述请求消息记录部所保存的上述请求消息记录，对上述请求消息缓存部缓存上述请求消息的动作进行管理， 上述请求消息缓存管理部，当根据上述请求消息记录判断为上述请求消息缓存部的缓存空间已满时，对于所接收到的上述请求消息，不将其缓存在上述请求消息缓存部中而将其丢弃，并在上述请求消息记录部所保存的与所接收到的上述请求消息对应的上述请求消息记录中添加丢弃标志。
2.如权利要求1所述的网关装置，其特征在于， 上述请求消息缓存管理部，当根据上述请求消息记录判断为所接收到的上述请求消息与已被缓存于上述请求消息缓存部的第一请求消息相同时，不在上述请求消息缓存部中缓存所接收到的上述请求消息而将其丢弃，并将与上述第一请求消息对应的上述请求编号作为关联标志、添加到在上述请求消息记录部所保存的与所接收到的上述请求消息对应的上述请求消息记录中。
3.如权利要求1所述的网关装置，其特征在于， 上述请求消息缓存管理部，当根据上述请求消息记录判断为所接收到的上述请求消息与已被缓存于上述请求消息缓存部的第二请求消息的访问目标终端设备相同时，不在上述请求消息缓存部中缓存所接收到的上述请求消息而将其丢弃，并将与上述第二请求消息对应的上述请求编号作为关联标志、添加到在上述请求消息记录部所保存的与所接收到的上述请求消息对应的上述请求消息记录中。
4.如权利要求1至3中任一项所述的网关装置，其特征在于， 还具有资源信息存储部，该资源信息存储部用于存储位于上述受限网络中的上述具有休眠功能的终端设备的资源信息， 上述请求消息解析部对由上述请求消息接收部所接收到的上述请求消息进行解析后，判断为上述资源信息存储部中所存储的上述资源信息能够满足上述请求消息时，根据上述资源信息存储部中所存储的上述资源信息来回复上述请求消息。
5.如权利要求4所述的网关装置，其特征在于， 还具有资源信息存储管理部，该资源信息存储管理部对上述资源信息存储部所存储的上述资源信息进行管理，以保证上述资源信息处于有效的状态。
6.如权利要求5所述的网关装置，其特征在于， 上述资源信息至少包括终端设备ID、资源内容、有效时长、上次资源信息更新时间， 上述资源信息存储管理部，在从上述上次资源信息更新时间起经过有效时长之前，更新上述资源信息存储部所存储的即将失效的上述资源信息。
7.如权利要求6所述的网关装置，其特征在于， 上述资源信息还包括终端设备下次休眠时刻、休眠时长， 上述资源信息存储管理部，在判断为上述资源信息将在上述终端设备下次休眠期间失效时，在上述终端设备下次休眠之前，更新上述资源信息存储部所存储的该即将失效的上述资源信息。
8.如权利要求1中所述的网关装置，其特征在于， 上述请求消息解析部，根据对于由上述请求消息接收部接收到的上述请求消息进行解析而获得的上述信息，判断为所接收到的上述请求消息与上述请求消息记录部中所保存的带有上述丢弃标志的上述请求消息记录相同时，上述请求消息记录部对于所接收到的上述请求消息不建立上述消息记录。
9.一种通信系统，其特征在于， 具备上述权利要求1至8中任一项所述的网关装置。
10.一种网关装置，其特征在于， 为以集成电路构成上述权利要求1至8中任一项所述的网关装置。
11.一种网关装置所用的流量控制方法，对包含具有休眠功能的终端设备的受限网络所参与的通信进行控制，该流量控制方法的特征在于，包括: 请求消息接收步骤，接收访问目标为上述受限网络中的上述具有休眠功能的终端设备的请求消息； 请求消息解析步骤，对于由上述请求消息接收步骤接收到的上述请求消息进行解析，获得上述请求消息中包含的信息； 请求消息记录步骤，参照由上述请求消息解析步骤获得的信息，针对由上述请求消息接收步骤接收到的上述请求消息建立并保存请求消息记录； 请求消息缓存步骤，缓存即将发往上述具有休眠功能的终端设备的请求消息；以及 请求消息缓存管理步骤，根据上述请求消息记录步骤所保存的上述请求消息记录，对上述请求消息缓存步骤缓存上述请求消息的动作进行管理， 在上述请求消息缓存管理步骤中，当根据上述请求消息记录判断为上述请求消息缓存步骤的缓存空间已满时，对于所接收到的请求消息，不将其缓存在上述请求消息缓存步骤中而将其丢弃，并在上述请求消息记录步骤所保存的与所接收到的上述请求消息对应的上述请求消息记录中添加丢弃标志。
【文档编号】H04L12/801GK104283800SQ201310280840
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】安勍, 何璇, 马元琛 申请人:株式会社日立制作所