CN104137481A - 形成诊断系统的设备的网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仪器诊断方法和系统的领域，上述仪器构成大型机器至机器通信网络。所提出的系统基于虚拟网络，其中该虚拟网络联系各仪器，以形成分级树。该虚拟网络依赖于仪器间真实通信网络。然而，虚拟网络的拓扑独立于真实网络的拓扑。每个仪器包括提供本地自诊断能力的诊断代理。每个仪器使得能够提供仪器的操作状态及其作为父节点的整个子网络的操作状态。根据各设备的能力，仪器的自诊断能力由仪器在本地实施，或实施在其周围临近网络环境的仪器内。

Description

形成诊断系统的设备的网络

本发明涉及用于诊断仪器的系统和方法的领域，其中上述仪器构成大型机器至机器通信网络。更具体地，本发明涉及诊断网络的分级架构。

本发明涉及在网络中进行操作的大量仪器。这些仪器例如可成城镇或建筑物中的传感器的形式。这些仪器的特征在于具有较少的资源。其通常设计成电池操作的。因此对于这些仪器来说，有利的是使用尽可能少的资源，更具体地为能量。

当管理该类型仪器的网络时，必须能够监测网络和诊断其操作状态。已知各种用于此目的的诊断系统。这些系统通常基于中央诊断服务器，其中该中央诊断服务器将来自网络的仪器的警报集中起来。可参考SNMP(英文为Simple Network Management Protocol(简单网络管理协议))系统以及IBM的被称为“自动计算”的系统，其包括用于板载系统的自修复机构。还可参考OMA-DM(英文为Open MobileAlliance-Device Management(开放移动联盟-设备管理))系统。

该服务器向形成待诊断仪器的网络的每个仪器发送请求。为此，诊断服务器建立指定用于每个仪器的点到点通信。诊断操作由中央服务器控制。这要求每个诊断阶段在中央服务器与各监测仪器之间实施一组通信。

当所管理的网络的尺寸增大时，这种诊断中所涉及的通信需求指数地增长。还要求使用所管理的仪器内的大量通信资源。

本发明提出了用于分级诊断的系统和方法，其中该分级诊断使得能够对为每个所涉及的仪器内的操作所必需的资源进行限制。另外的目的为能够管理非常大的网络。所提出的系统基于虚拟网络，其中该虚拟网络联系各仪器，以形成分级树。该虚拟网络基于仪器之间的真实通信网络。然而，虚拟网络的拓扑不依赖于真实网络的拓扑。每个仪器包括提供本地自诊断能力的诊断代理。每个仪器使得能够提供自己的操作状态以及其作为父节点的整个子网络的操作状态。取决于各设备的能力，仪器的自诊断能力本地地实施在仪器上，或实施在其周围网络环境的仪器内。

服务器与仪器之间的分级通信允许减小为系统的管理所必需的通信。本地诊断和本地自修复能力允许减小必要通信的数量。

本发明涉及一种设备，其包括用于在具有仪器组的物理通信网络内进行通信的通信装置，该设备包括本地自诊断装置；用于控制具有物理通信网络内的仪器组的虚拟分级通信网络的装置；以及用于确定诊断状况的装置，该诊断状况与本地自诊断装置的结果和虚拟分级通信网络中的、依赖于该设备的仪器的自诊断装置的结果有关。

根据本发明的具体实施方式，自诊断装置包括与仪器的本地功能有关的诊断代理组。

根据本发明的具体实施方式，自诊断装置还包括与外部功能有关的诊断代理，其中该外部功能属于通信网络的其他仪器。

根据本发明的具体实施方式，自诊断装置的操作由动态规则组控制。

根据本发明的具体实施方式，自诊断装置还包括自修复装置。

根据本发明的具体实施方式，自诊断装置还包括用于对要求整个子网络的状况的请求进行响应的装置，该整个子网络的设备为虚拟通信网络内的根。

根据本发明的具体实施方式，自诊断装置还包括用于根据故障的类型将在本地检测到的故障上行传输的装置。

根据本发明的具体实施方式，自诊断装置还包括用于通过使用仅表示本地功能的诊断代理以自主自诊断模式产生诊断的装置。

根据本发明的具体实施方式，自诊断装置还包括通过使用表示本地功能和一个外部对象的诊断代理根据递归自诊断模式产生诊断的装置。

根据本发明的具体实施方式，自诊断装置还包括通过使用表示本地功能和多个外部对象的诊断代理根据合作自诊断模式产生诊断的装置。

本发明还涉及具有如在上文简要描述的仪器的网络，其中这些仪器一起形成了用于诊断该网络的系统。

通过阅读结合附图对示例性实施方式进行的以下描述，本发明的以上及其他特征将变得更显而易见，在附图中：

图1示出了本发明实施方式所用的真实网络的虚拟网络的概念；

图2示出了包括自诊断模块的网络设备的结构；

图3示出了自主自诊断模式；

图4示出了递归自诊断模式；

图5示出了合作自诊断模式；以及

图6示出了自诊断操作的流程图。

本发明处在以机器至机器模式通信的设备的大型网络的背景中。这些设备可以是具有非常少资源的仪器，如可在能量消耗完以后进行更换的简单传感器。这些设备具有通常涉及无线通信的通信能力。这涉及蓝牙或Wifi型的任何技术，或GSM型的无线通信技术。通常，所涉及的网络各种各样。因此物理网络可以用于连接各设备的无线或有线技术组为基础。

图1示出了九个设备的网络。这些设备通过物理通信网络互连。物理通信链路在附图中由双向箭头组示出。可观察到，根据物理网络，节点1例如可与节点2和节点7通信。至于节点2则可与节点4，节点1以及节点6通信，等等。该物理网络可具有任何类型的拓扑。

虚拟通信网络构造在物理网络上。虚拟通信网络具有典型的分级拓扑。该拓扑以树的形式实施。因此虚拟网络通常具有根(root)。该根构成系统的主诊断服务器。然后分级路径将根连接至网络的节点组。在图1的示例中，节点1为根节点。根节点1具有一个子节点(son)，也就是节点2。尽管与节点7物理地连接，但是在虚拟网络中，节点1不是节点7的父节点(father)。在该虚拟网络中，节点1与节点7之间的路径经过节点2和节点6。此外还注意到，在虚拟网络中，节点2连接至节点3，但这两个节点没有物理地连接。

设计用于大型的机器至机器网络的自诊断方法基于本地诊断代理(agent)的集合，其中上述代理在仪器中执行诊断操作。这些代理在被称为自诊断模块的生态系统中进行操作。这些代理形成根据基本配置的虚拟合作网络，该虚拟合作网络根据定义的规则及可修改的规则能够自配置。代理监测其设备的状态，以及在适用时自主地执行诊断和纠正，并通知更高的分级级别功能状态的改变。

在将每个处于更高级别的操作状态包括处于较低级别的设备的汇总状态的事实考虑在内的情况下，该系统使得在该网络的每个分级级别的顶部(包括系统的顶部)能够具有下方设备的操作状态的概述。

网络中的每个设备都包括自己的自诊断模块2.6，其执行自己的诊断代理组。

自诊断模块实施所有常用功能，并且确保与和所涉及设备相关的具体诊断策略一致，其中上述所有常用功能准许执行诊断代理。

自诊断模块的目的为实施以下功能：具有警告通知的自诊断、远程和/或自主仪器的诊断、主动式检测以及尽可能快的故障修复。

自诊断方法适用于非常大的网络，在该网络中设备的管理影响着成本。在基于网络管理反馈的策略的情况下，基于使用规则组的方法导致了灵活性，其中该规则组允许独立地禁用或更新规则。以与用于执行脚本语言的引擎与被执行的脚本分离的方式相同的方式，产生诊断的规则的逻辑与执行这些规则的处理部件分离。上述诊断代理为诊断规则序列的示例。

诊断规则描述了面向诊断的逻辑以及因此诊断代理如何应用至部件，其中上述部件表示仪器状况的基本部分(atomic part)。这些基本部分被称为监测对象。规则预测诊断结果，并且还描述必须采取什么动作。诊断的不同反应可能是以下几种：不采取动作，生成通知或启动自修复进程。

可扩展监测对象的概念。代替简单地表示仪器的本地功能，监测对象还可表示外部功能。例如，本地监测对象可表示网络中相邻的仪器的状况。在这种情况下，应用本地规则通过处理一个仪器而导致两个仪器的诊断。可增加这种布置，并可在单个仪器中具有表示一个或多个外部仪器的监测对象组。因此这样在节点的级别提供诊断，其中该节点在仪器群中产生诊断。

用于触发自诊断的策略必须确立成用于每个仪器。诊断可由永久性监测策略周期性地启动，或由依赖于所建立服务类型的随机事件触发。

图2示出了包括自诊断模块2.6的网络的设备2.1的架构。该模块包括数据库2.2，该数据库2.2使得能够将不同对象储存在该诊断模块中。该数据库还储存虚拟网络的结构，例如关于当前仪器的子节点及当前仪器的父节点的参考。尤其是，模块包括表示设备操作状态的状况2.3。模块的操作由规则组2.4控制。这些规则是动态的，并允许建立状况2.3以及适用时目的在于修复故障的动作。模块包括监测对象组2.5。这些对象为基础软件对象，其表示仪器的基本部分，和/或处于远程仪器内的外部功能。

产生诊断的诊断代理可以三个不同的模式进行操作。第一模式被称为自主自诊断模式。在该模式下，仪器使用仅表示本地功能的诊断代理执行本地诊断。图3中示出了该模式，其中图3示出了产生其自诊断状况的仪器3.3。然后该状况经由虚拟网络3.2传送给诊断服务器3.1。

第二模式被称为递归自诊断模式。在该模式下，仪器使用表示本地功能和外部对象的本地诊断代理执行诊断。图4示出了该模式，其中图4示出了执行其自诊断的对象4.5。其状况传送至对象4.4。该对象4.4也执行自诊断，对象4.4的自诊断的结果与从对象4.5接收的结果聚集。所得到的状况发送至对象4.3，其中对象4.3进行同样的操作。因此对象4.3的状况表示对象4.3，4.4和4.5的链的操作状态。

第三种模式被称为合作模式。在该模式下，仪器对表示本地功能和多个外部对象的监测对象组执行节点的诊断。该模式特别适用于具有星型拓扑的仪器网络。图5中示出了该模式，其中图5示出了对象5.3执行对象5.3，5.4，5.5和5.6的整个集群的诊断。

这三种类型的架构可在一个网络内进行组合和并存。根的自诊断模块可配置成向仪器组递归地应用诊断功能，以定义仪器集群的操作状况。通过仅处理该集群的根节点，递归模式和合作模式的组合使得能够建立仪器集群的诊断。不需要单独处理不同的节点，以获得作为整体的网络的诊断。发送至根节点的请求就足够。

因此可理解，根据节点在网络中的位置，该节点包括与其自己的因特网功能对应的监测对象组，以及可选地包括与其网络环境的外部仪器对应的监测对象组。这样通常涉及所建立虚拟网络的拓扑中的其子节点。

当在网络中仪器上检测到故障时，根据故障的类别可采取数种类型的动作。故障例如至少可分成两类：第一类为关键故障，第二类为小故障。如果需要，可定义其他类别。如果故障是关键的，则将会上行传送该状况至与出错仪器的标识符关联的仪器的父节点。如果故障较小，则仪器标识符不会上行传送。在树的任一节点中，可在子树-子节点中确定发生了故障。可聚集所有发生关键故障的节点。因此获得了这些节点的标识符。如果故障是关键的，则可与出错仪器直接通信。如果故障较小，则发送发现请求，该发现请求遍历子树，以向上传输出错节点的标识符。如果需要则仅执行发现步骤。

给定故障的分类通过自诊断规则来执行并因此可动态地修改。因此可动态地、精细地配置上行传输至网络的根的故障以及留在本地的故障。

尽可能地在本地级别尝试修复故障。规则定义了修复动作组，可在检测到问题时采用该修复动作组以纠正问题。这些动作例如可包括重启仪器，或恢复由仪器或由网络中的相邻仪器储存的缺省参数组。在检测故障的过程中应用本地修复规则限制了对根与故障节点之间的通信的需求。

有利地，节点具有这样的规则，其允许节点重新配置虚拟网络，以面对影响节点的操作的故障。例如，可通过修改虚拟网络的拓扑来纠正物理通信链路的丢失。如果节点过载并且该节点作为虚拟网络的大量节点的父节点，则也同样适用，并且重新配置可减轻负荷。

缺省地，与仪器的本地功能关联的诊断信息处于仪器中。然而，可将仪器的能力限制为这样的程度，以使得上述情况是不可能的。然后允许该信息在位于该仪器的周围网络环境中的另一仪器内的转移。通常这将是仪器在虚拟网络的拓扑中的父节点。但并不是强制的。有利的是，仪器在虚拟网络中是临近的，以限制诊断信息主控仪器与作为该诊断的目标的仪器之间的通信。

图6示出了自诊断操作的流程图。在第一步骤6.1期间，由诊断代理之一检测出故障。因为已检测到故障，所以重要的是确定其主要原因。事实上，对于第一故障来说，通常暗示源自于该第一故障的一系列次生故障。因此重要的是找出第一故障及其主要原因，这在步骤6.2期间执行。根据所识别的原因，在可能时，规则的应用导致自修复的步骤6.3。一旦该自修复步骤已开始，则在步骤6.4期间就需要验证故障的纠正。然后结果报告给虚拟网络中的父节点，即步骤6.5。

Claims (11)

1.设备(2.1)，包括通信装置，所述通信装置用于在具有仪器组的物理通信网络内进行通信，其特征在于，所述设备包括：

-本地自诊断装置(2.6)；

-用于管理虚拟分级通信网络的装置(2.2)，所述虚拟分级通信网络具有所述物理通信网络内的所述仪器组；以及

-用于确定诊断状况的装置(2.5)，所述诊断状况与所述本地自诊断装置的结果和所述虚拟分级通信网络中依赖于所述设备的所述仪器的自诊断装置的结果有关。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述自诊断装置包括与所述仪器的本地功能有关的诊断代理组。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述自诊断装置还包括与外部功能有关的诊断代理，其中所述外部功能属于所述通信网络的其他仪器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述自诊断装置的操作由动态规则组控制。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述自诊断装置还包括自修复装置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述自诊断装置还包括用于对请求进行响应的装置，其中所述请求要求整个子网络的状况，所述整个子网络的所述设备为所述虚拟通信网络中的根。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述自诊断装置还包括用于根据故障的类型将在本地检测到的故障上行传输的装置。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述自诊断装置还包括用于通过使用仅表示本地功能的诊断代理以自主自诊断模式产生诊断的装置。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述自诊断装置还包括用于通过使用表示本地功能和一个外部对象的诊断代理以递归自诊断模式产生诊断的装置。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述自诊断装置还包括用于通过使用表示本地功能和多个外部对象的诊断代理以合作自诊断模式产生诊断的装置。

11.具有根据权利要求1至10中任一项的仪器的网络，其中所述仪器形成用于诊断所述网络的系统。