1.一种家庭网关系统,其特征在于:所述系统包括监控中心、用户终端、家庭网关、家居设备节点组成;
家庭网关,负责接收家庭内部网络中传感器所采集的数据,并对数据进行初步的处理后将其转发至监控中心;当接收到监控中心发送的查询指令时,向相关的传感器发送查询命令以获取相关数据,并将相关数据发送到监控中心;
其中,所述家庭网关的硬件系统包括:供电模块、协调器模块、微处理器模块、内部处理模块、外部转发模块、存储器模块、显示模块以及按键模块;
其中,所述外部转发模块负责对获得授权的非本家庭数据的转发,接到转发任务后,开启转发接口,转发其他家庭内部网络的数据,为防止恶意攻击占用网关资源,外部转发模块的带宽受到限制;
其中,所述家庭网关的授权由监控中心根据汇聚节点上报的候选网关信息进行确定,其中,作为转发网关的家庭网关基于转换后的任务标识与汇聚节点进行通信;
所述汇聚节点为其他子网家庭网关异常时,根据汇聚节点选择算法进行选择。
2.一种基于权利要求1所述的家庭网关系统的数据转发方法,其特征在于:所述方法的步骤为:(1)协调器判定所属家庭网关异常;
(2)协调器根据汇聚节点选择算法在家庭内部网络中选择汇聚节点;
(3)汇聚节点从候选网关中选择信号最强的一个网关作为临时转发网关,并向临时转发网关发送请求消息;
(4)临时转发网关接收请求消息,解析所述请求消息中的目的地址,将请求消息转发至监控中心;
(5)监控中心接收临时转发网关发送的请求消息,对所述请求消息进行处理;监控中心根据网关选择方法从候选网关中选择出转发网关,并向转发网关发送任务消息;
(6)转发网关接收任务消息,解析任务,开启外部转发通信接口,将解析后的消息发送给汇聚节点,等待汇聚节点数据;
(7)汇聚节点接收转发网关的任务消息,解析消息内容,确定任务;收集家庭内网数据,对数据进行处理、打包,将数据包发送至转发网关的外部转发通信接口;
(8)转发网关接收汇聚节点数据包,对数据包进行解析、验证,验证通过后,将数据发送至监控中心;
(9)监控中心接收数据包、验证消息、确定任务,将数据存入数据库。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于:在汇聚节点的选择过程中考虑到家居设备节点自身的处理能力等级、家居设备可接入网关的信号强度等级、家居设备所采集的数据的优先级等级等,所述汇聚节点选择算法基于公式(1)-公式(4)实现:其中,P(i)为家居设备节点Ni被选为汇聚节点的概率,P(i)取值最大的家居设备节点被选为汇聚节点,Rssi(i)为Ni的信号强度比例函数,priority(i)表示Ni的优先级比例函数,节点自身的处理能力比例函数用Ability(i)来表示;
其中,信号强度比例函数Rssi(i)的表示如公式(2)所示:
其中,R(i)表示Ni可以接入的家庭网关中的信号强度等级的最大值,Rmax表示家庭内网中所有家居设备节点中可接入家庭网关的信号强度等级的最大值;
其中,节点的优先级比例函数priority(i)公式表示如公式(3)所示:其中,pri(i)表示家居设备节点Ni的优先级等级,primax表示所有家居设备节点优先级等级的最大值,节点优先级越大其被选为汇聚节点的概率就越大;
节点自身的处理能力比例函数Ability(i)的表示如公式(4)所示;
节点的处理能力由其硬件的性能来决定,在节点入网时,对其处理能力进行了等级划分,在公式(4)中A(i)表示节点Ni的处理能力,Amax表示网络中所有节点处理能力的最大值。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于:所述步骤(3)中,汇聚节点发送的请求消息中包括:汇聚节点的身份信息、加密的多个候选网关的信息、以及第一任务标识;
所述步骤(5)中,监控中心接收临时转发网关转发来的消息,对所述请求消息的处理流程包括:对请求信息进行解密,验证临时转发网关以及汇聚节点身份,身份认证通过后,从请求消息中获取候选网关信息以及任务标识;
所述步骤(5)中,监控中心根据网关选择方法从候选网关中选择转发网关的过程为:所述监控中心根据汇聚节点发送来的候选网关的信息,来计算各个候选网关的安全性级别;
根据安全性级别确定转发网关;
其中,所述安全性级别根据各候选网关的信号强度级别、信号稳定性、带宽资源、信息完善度、加密方式、可用负载能力进行加权确定;
所述步骤(5)中,监控中心向转发网关发送的任务消息包括:授权信息以及第一任务标识;
其中,授权信息包括:授权命令、外部转发通信接口的开启命令、加密的第一任务标识;
其中,加密的第一任务标识使用隐藏标记对转发网关不可见。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于:所述步骤(6)中,转发网关对任务消息的处理过程为:转发网关接收并解析监控中心发来的授权信息,根据所述开启命令开启转发通信接口;转发网关根据预定的算法对第一任务标识进行处理获取第二任务标识,并通过外部转发接口将第二任务标识和至少包括加密的第一任务标识的授权信息转发至汇聚节点。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于:所述方法还包括:
步骤(7),汇聚节点对消息的处理过程为:汇聚节点收到消息后,首先验证是否有隐藏信息,当确定有时,获取隐藏信息,执行解密操作以获取第一任务标识,同时获取转发网关的信息;
所述步骤(7)还包括汇聚节点对数据的收集处理:汇聚节点收到其他终端节点的汇总信息后,在汇总信息中添加包括第二任务标识和第一任务标识的字段,以及对转发网关不可见的加密的第二任务标识,然后将所述汇总信息发送给转发网关。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于:所述方法还包括:
步骤(8),转发网关接收到所述汇总信息后,转发网关确定所述汇总信息中是否包含第二任务标识,如果有,则将其中的第二任务标识删除,然后对修改后的汇总信息执行转发操作。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于:所述方法还包括:
步骤(9),监控中心接收到所述修改的汇总信息后,首先确认是否包括隐藏信息,如果包括则对获取隐藏信息,并进行解密,以获取第二任务标识,根据第一任务标识和第二任务标识是否满足特定算法的要求,确定任务信息是否准确。