[发明专利]智能家居系统中基于哈希算法的终端网关负载分配方法

说明书

本发明公开了一种智能家居系统中基于哈希算法的终端网关负载分配方法。本发明的负载分配是在由多台终端网关和本地服务器组成的网络中，终端网关利用Zigbee协调器接收从Zigbee子设备上发送到的传感器数据，并存储在服务器上；主控网关将数据切分成多个小区间并映射到哈希环上，用虚拟节点代替终端网关在哈希环上的位置，用虚拟节点的数量来表示终端网关的算力，即当终端网关加入边缘计算网络时，主控网关根据终端网关的算力为终端网关分配相应数量的虚拟节点，并将其虚拟节点用哈希函数映射到哈希环上，虚拟节点去捕获固定方向上离它最近的数据，让已经进入边缘计算状态的网关系统拥有在动态加入和退出边缘计算网络的同时，仍能实现按算力比值分配负载的能力。

技术领域

本发明公开了一种智能家居系统中基于哈希算法的终端网关负载分配方法。

背景技术

智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。

在此之中，终端网关作为数据转发、交换、流通的汇聚节点，地位显得尤为重要。随着硬件产业的发展，移动终端、设备终端的性能和数量迎来了爆发行的增长，据业内预计，到2020年将有超过500亿的终端与设备联网，仅中国就会产生100亿以上的物联网连接数。物联网的发展让普通人家里的电子器件都变得活泼了起来，仅仅让这些电子器件连上网络是不够的，我们需要更好的利用这些电子元件产生的数据，并利用这些数据更好的为当前家庭服务。在智能家居应用领域，考虑到网络带宽和数据私密保护，我们需要这些数据最好仅能在本地流通，并直接在本地处理即可，而服务器作为智能家居系统的运算中心，承担着运算任务的重担。我们需要网关作为边缘结点，让它自己消费家庭里所产生的数据的同时，可以利用网关越来越强大的边缘计算能力为智能家居系统提供辅助计算的能力。

终端网关的优先任务应该是用户数据的接收、转发，当处于空闲状态时，服务器可以将需要在云端计算的数据进行业务分流，回传数据到终端网关，进行用户行为推荐、数据格式整理和转换等非紧急的计算任务。该种业务场景在常见的智能家居领域有广阔的应用。传统的云计算解决方案可能会在应用初期，计算性能过剩，造成成本过高；而在应用中后期，随着终端网关增多，用户数据量增大，又会出现计算性能不够的情况，需要加大对云端资源的投入。所以边缘计算的应用可以很好的解决该问题，本地服务器将需要计算的任务切分成多块，下发给终端网关，在网关闲时，进行边缘计算，完成后上传给本地服务器。在应用初期可以在云端算力不大的情况下，辅助计算。在应用后期，由于终端网关数量的提升，边缘计算的性能也随之提升，可以节省云端服务器的资源投入。

由于终端网关需要优先响应数据转发任务，因此会动态的加入和退出边缘计算网络，由此可见如何将计算任务合理的分割，并按照终端网关的计算能力分配给终端设备，让终端设备合理的负载计算任务，就显得尤为关键了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能家居系统中基于哈希算法的终端网关负载分配方法。

本发明应用的系统包括网关控制系统、本地服务器、传感器控制系统和移动终端设备。

所述网关控制系统包括主控网关和终端网关，主控网关和终端网关直接采用RPC协议联接，终端网关由多种嵌入式Linux控制板连接Zigbee协调器；传感器控制系统由智能插座、照明设备、声光报警器、智能锁具、新风系统、空调设备、电动窗帘连接Zigbee模块组成的Zigbee子设备组成；本地服务器根据需要放在家中或者小区物业管理的机房内；移动终端设备包括日常使用的手机或平板等。