CN108028771A - 用于在软件定义的控制应用中使用的系统、设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种管理系统，使所述管理系统能够根据全局应用平面图控制诸如是数据转发部件以及终端节点（例如，应用控制部件）这样的网络部件的供电模式。控制所述供电模式可以包括：关闭所述控制网络的网络部件或者其部分以节约能量而不损失所述控制网络的能力。例如，具有可开关的数据端口的数据转发设备可以被用于特别如果所述终端节点是PoE设备的情况下关闭通过所述控制网络的“in efficio”的通信路径。此外，提供了一种用于接收针对无人值守的操作的时间表的协议，因此使能进行改进的能量使用。
Description
技术领域
本发明涉及应用控制网络（例如——而不限于——照明控制网络）。具体地说，本发明涉及取决于应用要求以及网络拓扑对网络部件的高效使用。
背景技术
在应用控制网络（诸如——但不限于——照明控制网络）中，数据转发设备被用于在不同的应用控制部件（诸如照明应用的传感器和促动器）之间转发消息。
从由Heller等人所著的“ElasticTree: Reducing Energy in Data CenterNetworks”中已知，当前的像数据开关这样的数据转发设备在低负荷时是低效的。当前，在处在空闲状态下——即，被加电但不被用于通信——时，典型的数据开关使用比数据开关被充分地加载数据传输的状态少仅5%的电力。
从由WANG RUI等人所著的“Energy-aware routing algorithms in Software-Defined Networks”中，软件定义的网络中的动态能量知晓路由算法是已知的，在该算法中，通过在网络相对空闲时将业务重新路由通过不同的路径以调整链路的工作负载来实现路由器的全局供电管理。为了将路由器的分别的线路卡设置为休眠，选择分别的路由路径以使得线路卡的最小数量是受路由路径影响的。
在有线照明控制环境中，可以经由以太网供电（即，PoE）来为照明设备供电。PoE数据开关是全部端口开/闭设备，就像不具有PoE功能的正常以太网数据开关一样。典型的PoE数据开关因此将需要相对高的额外的电力预算来“保持线路存活”。在以太网标准“802.3at”（即，“八-欧-二-点-三-阿尔法-探戈(Eight-oh-two-dot-three-Alfa-Tango)”）中对此进行了标准化。
受控制的通信部件（诸如是例如数据开关或者路由器）将消耗电力。用于PoE的以太网标准802.3at需要每端口250 mW的最小备用电力。在具有许多节点的大型安装中，这意味着不仅来自数据通信设备（诸如是例如数据开关和路由器）而还来自被附着到其的节点（诸如电气促动器/负载或者传感器）的大型备用电力。这使产生若干问题：
● 大型备用电力生成热量并且使电子的寿命降级（除非其被过度设计为应对这一点（这导致产生额外的成本））。
● 诸如是照明区中的LED这样的具有大量节能潜力的应用端笔记可能由于被数据通信网络消耗的备用电力而变得较不重大。
● 在可持续性的上下文中，预期对新的建筑物的“能量性能计算”和/或能量使用的改造和减少的更艰巨的要求。
● 能量损失本身导致产生中到大型建筑物中的不可忽略的成本。
● 设备的能量损失通常加热周围的空气，这要求额外的冷却，这自身消耗额外的能量并且因此产生成本。
替换减少数据开关自身上的或者甚至单个负载上的空闲能量消耗的总负载，可以考虑在低占用的时间期间关闭网络部件。然而，对（照明）控制网络中的具体的节点的无差别的打开和关闭可能以完全未预料的方式使（照明）控制网络的能力降级。例如，特别如果端节点不具有任何替换的电源（PoE设备）时，关闭数据开关或者数据开关上的数据端口可以导致间接地关闭被连接到数据开关上的这样的数据端口的节点。此外，特定的通信路径可以被中断，以使得消息分发被过度地延长或者甚至是不可能的。
一种用于控制网络业务的新兴的技术是如例如在“SDN – Software DefinedNetworks”，Thomas D. Nadeau和Ken Gray，O’Reilly，2013，ISBN：978-1-449-34230-2中阐述的软件定义的网络（即，SDN）。在软件定义的网络中，抽象的元素是通信网络的数据开关。由于全部路由和过滤被移到SDN控制器实体，所以启用SDN的数据开关不具有用于作出关于如何将数据路由通过网络的决策的本地智能。经恰当地编程的SDN控制器能够从端节点（例如，应用控制设备）之间的多个可能的通信路径中选择通信路径。SDN控制器将提供正确的过滤器以如图1a中描绘的那样将数据从A传递到Ω。SDN控制器可以回答网络部件是否可以看见彼此的简单问题，如图1b中描绘的那样对其间的全部步骤进行抽象。
因此，网络管理控制器（诸如SDN控制器）正在提供用于抽象和自动化网络配置（对通信路径的编程）的基础设施。但是SDN自身不具有任何关于经由通信网络运行的控制应用的上下文信息。因此，被编程为将消息路由通过网络的通信路径是唯一地基于网络拓扑被确定的。
发明内容
本发明的目的是增强应用控制网络的效率，具体地说，是减少能量消耗，同时保证必需的功能和服务质量。
通过独立权利要求的主题来达到所述目的。通过从属权利要求示出了进一步的实施例。
本发明的基本想法在于提供一种管理系统，使所述管理系统能够根据全局应用控制平面图控制诸如是数据转发部件以及终端节点（例如，应用控制部件）这样的网络部件的供电模式。控制所述供电模式可以包括：关闭所述控制网络的网络部件或者其部分以节省能量，而不损失所述控制网络的能力。例如，具有可开关的数据端口的数据转发设备可以被用于特别如果所述端节点是PoE设备的情况下关闭通过所述控制网络的“in efficio”的通信路径。为了确定对于所述控制应用的合适的服务是必要的通信路径，所述管理系统需要关于所述应用使用的额外的知识。在本申请的上下文内，通信路径应当覆盖通过网络被传递的任何通信（控制命令或者数据通信），例如，数据通信覆盖根据ISO模型的层2数据传递和层3数据路由两者。
在本发明的一个方面中，提供了一种用于控制包括多个网络部件的控制系统内的数据路由的方法，其中，所述方法包括：
● 确定第一应用场景，所述第一应用场景定义将在从所述多个网络设备中的一个或多个第一源设备接收消息时被控制的所述多个网络部件中的一个或多个第一目的地设备；
● 基于就所述第一应用场景对预定的参数的优化，为所述一个或多个第一源设备与所述一个或多个第一目的地设备之间的通信选择通过所述网络的一个或多个分别的通信路径；
● 将所述网络部件配置为使用从所述多个通信路径中选择的一个或多个通信路径，以用于数据路由；以及
● 向未沿所述一个或多个被选择的通信路径被放置的所述网络部件提供对在由所述第一应用场景给出的预定的时间内在节电模式下操作的指令，其中，处在所述节电模式下的所述网络部件不对任何网络请求或者消息作出响应。
在软件定义的应用系统的上下文内，应用场景定义如何对应用进行控制的具体的方式。例如，照明场景定义哪些传感器输入导致对具体的负载的激活，例如，哪些灯被打开。在照明应用示例中，目的地设备可以是从作为源设备的传感器中的一个传感器接收激活命令的负载。然而，通信可以是反过来的，例如，在激活房间中的具体的灯时，传感器（例如，控制适于相应地调暗光的日光的传感器）被打开。在任一种情况下，经由多个网络部件（例如，数据转发设备）对在源与目的地设备之间发送的数据消息进行路由。取决于所述网络内的数据转发设备的数量，源与目的地设备之间存在大量可能的通信路径。其中，简单的网络管理系统可以仅基于诸如是最小节点数（例如，沿通信路径的诸如是数据转发设备这样的中间设备的数量）这样的条件来选择路径，更复杂的管理系统可以利用与应用相关的数据来优化通信路径选择。例如，为了最小化能量消耗，其可能不总是导致产生最大能量节省的最短路径。例如，在应用场景包括多于一个目的地设备和/或源设备（例如，被一个或两个传感器控制的两个负载）时，就最少能量消耗而言的最优路径可能不必然是源设备与分别的目的地设备之间的两个最短路径的组合。可能共享沿通信路径的网络部件中的大量网络部件的两个稍微更长的单个通信路径的组合导致产生甚至更大的能量节省。此外，所述管理系统可以具有（例如，被存储在数据库中的）关于所述网络部件的分别的能量消耗的知识。因此，在确定可能的通信路径时，所述管理系统可以推断，为了最小化总能量消耗，使用需要10W的两个数据转发设备的路径是比使用具有仅一个需要30W的数据转发设备的路径更能量高效的。因此，组合来自网络层和应用层的知识可以导致基于预定的参数进一步改进通信路径选择。除了所述总能量消耗之外，所述预定的参数还可以是任何其它的条件（诸如时间、频率、持续时间、占用等）。未沿所选择的通信路径被放置的那些网络部件或者其部分可以在节电模式下被操作（例如，被设置为休眠模式，在该模式下，它们需要比在正常操作期间更少的电力；例如，被设置为接通或者空闲模式，但在该模式下，它们也不再对任何网络请求或者消息作出响应，例如不是对于任何数据路由或者数据传递可用的）。相应地，通过关闭根据具体的应用控制场景不是必需的网络部件，具体地说，如果所述网络部件是为经由所述网络被供电的终端节点提供服务的数据转发设备，则所述系统可以节省大量能量。在那种情况下，整个数据通信路径根据所述应用场景在预定的时间内被关闭。
在本发明的一个实施例中，所述方法进一步包括：
● 确定第二应用场景，所述第二应用场景定义将在从所述多个网络设备中的第二源设备接收消息时被控制的所述多个网络设备中的第二目的地设备；其中，所述第二应用场景出现在所述第一应用场景之前、之后或者与所述第一应用场景重叠；
● 为所述第二源设备与所述第二目的地设备之间的通信确定通过所述网络的第二多个通信路径；
● 从所述第二多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径；
● 其中，从所述第一和第二多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径是基于就所述第一和第二应用场景对预定的参数的优化的。
将所述路径选择建立在不仅第一应用场景的基础上而还将与可以并行地或者以交织的方式被应用的第二应用场景的交互考虑在内可以允许进一步增强就数据路由而言的效率。例如，在所述应用场景之间的部分的重叠的情况下，使用就单个应用场景而言稍微更长但共享沿这些稍微更长的路径的大量网络部件的通信路径可能是更能量高效的。一个另外的示例可以是以交织的方式应用两个应用场景。再次地，选择对于每个单个应用场景不是最优路径但可能需要可以被公共地使用的网络部件的操作模式的较少变更的通信路径的结果集可能是有益的。就所述总能量消耗而言或者鉴于所述网络部件的生命周期，具体地说，在所述交织的应用场景的持续时间是相当短的时，这可能是可取的。
在本发明的一个实施例中，所述多个网络部件包括沿所述一个或多个被选择的通信路径的至少一个数据转发设备，其中，所述数据转发设备包括一个或多个数据端口，并且所述方法进一步包括：向所述至少一个数据转发设备提供对在节电模式下操作对于沿所述一个或多个被选择的通信路径的数据通信不是必需的所述数据转发设备的所述一个或多个数据端口的指令。其中，关闭整个数据转发设备将切断被该数据转发设备支持的任何通信路径，关闭所述数据转发设备的单个数据端口而其它的数据端口可以仍然被用于数据转发可能是可取的。因此，在所述数据转发设备提供可开关的数据端口时，所述系统能够下至数据端口级地对数据路由进行控制。因此可以通过根据分别的应用场景仅为那些被用于数据路由的数据端口加电来以非常高效的方式操作所述数据转发设备。
在本发明的一个实施例中，所述方法进一步包括：定期地更新所述第一多个通信路径，并且如果新的通信路径被添加和/或通信路径被移除，则使用所述经更新的第一多个通信路径重复所述选择、配置和提供指令的步骤。通过定期地监视通过所述网络的可用通信路径和将所监视的状态与记录进行比较，可以确定路径被添加或者移除。在那种情况下，所述选择、配置和提供指令的方法步骤应当被重复以提供最优路径选择和避免由于被移除的或者功能失常的网络部件产生的死链路。
在本发明的一个实施例中，所述第一应用场景是根据在应用使用期间所监视的使用模式被确定的、是被手动地键入的或者是从另一个存储源被上传的。由于所述应用场景强烈地取决于具体的应用，所以应用场景的分别的应用模式和时隙可以被所述系统从监视所述应用使用中习得。应用数据可以被收集，并且再现的模式可以被提取并且被用于定义应用场景。这些场景可以被持续地更新，并且分别的通信路径可以被确定。例如，所述系统可以经由出现传感器观察，在2 am与6 am之间，仅频繁地一个人穿过建筑物的入口，例如，夜间守卫。然而，所述夜间守卫将不打开所述建筑物内的任何灯或者为工作站供电。因此，不需要为所述网络系统内的任何网络设备加电。在7 am，若干人在相当短的距离内经过入口走廊处的出现传感器，并且随后为他们的工作站加电和打开他们的办公区域中的灯。所述应用系统可以对模式进行监视并且在第一次或者规律的出现时提取它们，并且将对应的应用场景添加到经组合的应用平面图。替换地或者额外地，应用场景可以是被手动地键入的，或者可以是例如周末或者假日从存储源（诸如服务器或者数据库）被下载的。
在本发明的一个实施例中，所述方法包括：
● 根据所述第一和第二应用场景为所述网络部件生成分别的时间表，所述分别的时间表定义在分别的时隙内的所述分别的网络部件的操作状态，以及
● 将所述时间表提供给所述分别的网络部件。
来自不同的应用场景的关于所需的通信路径的知识可以被编译成定义网络部件的操作状态（例如，整个部件或者其部分（例如，数据转发设备的单个数据端口）接通/关闭）的时间表。所述时间表确保所述网络部件在对于数据通信其是必需的时隙中将是活跃的，并且通过定义在其中设备或者其部分可以被发送到节电模式的时隙使能节省能量。
在本发明的另一个方面中，提供了一种可以在处理单元中执行的计算机程序，所述计算机程序包括用于在所述计算机程序于所述处理单元上被执行时使所述处理单元实现如本发明的前一个方面中定义的方法的程序代码器件。
在本发明的另一个方面中，提供了一种用于对控制网络内的数据路由进行控制的系统，所述系统包括：
应用控制单元，其用于确定第一应用场景，所述第一应用场景定义将在从多个网络设备中的一个或多个第一源设备接收消息时被控制的多个网络部件中的一个或多个第一目的地设备；
网络控制单元，其用于为所述一个或多个第一源设备与所述一个或多个第一目的地设备之间的通信确定通过所述网络的第一多个通信路径；
逻辑，其用于基于就所述第一应用场景对预定的参数的优化从所述多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径，
其中，所述网络控制单元适于将所述网络部件编程为使用从所述多个通信路径中选择的所述一个或多个通信路径进行数据路由；以及
其中，所述应用控制单元适于向不是沿所述一个或多个被选择的通信路径被放置的所述网络部件提供对在由所述第一应用场景给出的预定的时间内在节电模式下操作的指令，其中，处在所述节电模式下的所述网络部件不对任何网络请求或者消息作出响应。
在本发明的一个实施例中，所述应用控制单元进一步适于确定第二应用场景，所述第二应用场景定义将在从所述多个网络设备中的第二源设备接收消息时被控制的所述多个网络设备中的第二目的地设备；其中，所述第二应用场景出现在所述第一应用场景之前、之后或者与所述第一应用场景重叠；
所述网络控制单元进一步适于为所述第二源设备与所述第二目的地设备之间的通信确定通过所述网络的第二多个通信路径；
所述逻辑进一步适于基于就所述第一和第二应用场景对预定的参数的优化从所述第一和第二多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径。
在本发明的一个实施例中，所述多个网络部件包括沿所述一个或多个被选择的通信路径的至少一个数据转发设备，其中，所述数据转发设备包括一个或多个数据端口，并且所述应用控制单元进一步适于向所述至少一个数据转发设备提供对在节电模式下操作对于沿所述一个或多个被选择的通信路径的数据通信不是必需的所述数据转发设备的所述一个或多个数据端口的指令。
在本发明的一个实施例中，所述应用控制单元包括用于监视应用的操作期间的应用模式以便提取所述第一应用场景的监视单元。
在本发明的一个实施例中，所述应用控制单元进一步适于为所述多个网络部件的无人值守的操作生成应用时间表。
在本发明的一个实施例中，所述控制网络是被至少两个应用网络共享的，并且所述系统进一步包括用于为第二应用确定第三应用场景的第二应用控制单元，所述第三应用场景定义将在从所述多个网络设备中的一个或多个源设备接收消息时被控制的所述多个网络部件中的一个或多个目的地设备；
其中，所述网络控制单元适于为所述第二应用的所述一个或多个源设备与所述一个或多个目的地设备之间的通信确定通过所述网络的第三多个通信路径；并且
其中，所述逻辑适于基于就所述第一和第三应用场景对预定的参数的优化从所述第一和第三多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径。
具有多于一个使用同一个通信网络的控制应用可能需要在所述应用控制单元之间建立通信，以便避免一个控制应用切断被另一个应用需要的通信路径。因此，确定在具体的时间期间被需要的通信路径的所述逻辑可以从全部两者控制应用单元接收输入，并且经由被共享的网络控制单元提供控制指令。
在本发明的一个实施例中，所述控制网络是被至少两个应用网络共享的，并且所述系统进一步包括用于为第二应用确定第三应用场景的第二应用控制单元，所述第三应用场景定义将在从所述多个网络设备中的一个或多个源设备接收消息时被控制的所述多个网络部件中的一个或多个目的地设备；
其中，所述系统包括第二网络控制单元，所述第二网络控制单元用于为所述第二应用的所述一个或多个源设备与所述一个或多个目的设备之间的通信确定通过所述网络的第三多个通信路径；并且
其中，所述逻辑适于基于就所述第一和第三应用场景对预定的参数的优化从所述第一和第三多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径，并且其中，所述分别的网络控制单元适于将所述网络部件编程为使用从所述多个通信路径中选择的所述一个或多个通信路径，以用于数据路由。
具有使用同一个通信网络的控制应用可能需要在多于一个应用控制单元之间建立通信，以便避免一个控制应用切断被另一个应用需要的通信路径。确定在具体的时间期间被需要的通信路径的所述逻辑可以向不同的网络控制单元提供已对齐的时间表。
应当理解，根据权利要求1所述的方法、根据权利要求8所述的用于控制数据路由的计算机程序和根据权利要求9所述的系统具有具体地说如在从属权利要求中定义的相似的和/或相同的优选实施例。
应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或者上面的实施例与分别的独立权利要求的任何组合。
本发明的这些和其它的方面将是从下文中描述的实施例中显而易见的，并且将参考下文中描述的实施例被阐明。
附图说明
图1a和1b图示了现有技术的软件定义的控制系统的抽象层。
图2示出了具有灯和传感器的任意建筑物平面图。
图3示出了具有被分组在专有的开关（S11）上的走廊灯的任意建筑物平面图。
图4示出了用于能量高效的应用控制的域模型的一个示例性实施例。
图5a-c图示了用于按照任意顺序切换照明控制场景1和2的可能的通信路径。
图6a-c图示了最佳路径选择分析。
图7示出了用于计算用于对控制线路进行编程的时间表的流程图。
图8示出了一种示例性最佳路径计算。
图9示出了控制应用与其它的控制应用域的示例交互。
具体实施方式
现在基于照明控制系统描述实施例。然而应当理解，实施例不限于照明控制系统。本领域的技术人员应当认识到，所概述的方法可以在具有类似的拓扑的（例如，使用（一个或多个）传感器和/或促动器的组合的）任何其它的控制系统中被利用。
在一些实施例中，管理系统200（诸如软件定义的控制（SDC）系统）可以包括软件定义的应用（SDA）系统和网络管理系统（诸如软件定义的网络（SDN）系统）。SDA提供关于包括各种应用场景的应用平面图中的全部应用控制部件（例如，促动器和传感器）的信息。应用部件（诸如传感器和促动器）之间的特定于应用的交互被定义为应用平面图中的应用场景。例如，作为应用控制系统的一个示例，在照明控制系统中，照明场景可以定义如果出现检测器检测人进入房间则房间中的哪些灯应当被打开。灯和检测器表示可能的应用控制部件。管理系统将被包括在分别的应用场景中的应用控制部件映射到通信网络拓扑上，因此提供应用控制场景，应用控制场景随后允许配置通过网络的通信路径和决定为了根据已定义的应用场景在应用控制部件之间继续传递命令控制网络内的哪些网络部件需要被加电。如果不是必需的，则网络部件被关闭或者保持关闭，而不使（照明）控制网络执行（照明）控制场景的能力降级。
在一些实施例中，呈现了完全自动化的照明控制系统，所述照明控制系统通过分析可以在于建筑物的一个或多个相关联的空间中与传感器和促动器（的子集）的交互中被使用的照明控制场景中的全部通信路径和选择导致产生通信路径中的全部部件的最少能量使用的路径来节省能量。从具体的照明控制应用累积的知识被用于基于条件（诸如时间、频率、持续时间、能量使用等）选择路径。例如，基于优化技术，系统可以通过将应用场景之间的重叠和交互考虑在内来预测和积极主动地最小化针对全部控制场景的通信路径的能量使用，以及通过将单个网络部件的能量消耗考虑在内来最优化单个应用场景中的能量消耗，或者在为多于一个网络部件提供服务的情况下一起最优化针对全部网络部件的路径。作为优化参数的时间可以被用于审查白天或者夜间的特定的时间是否将允许对通信路径的更优化的使用。例如，除了使用替换的通信路径的能量消耗的差异之外，简单地具有通信路径绝对需要的或者相反根本不需要出现的时段可能是更合适的。持续时间可以被用作用于不同地处置特定持续时间的特定事件的阈值。例如，具体地说鉴于网络部件的生命周期忽略非常短的持续时间的时间而不连续地打开和关闭这些部件可能是有益的。还可以鉴于在通信网络内同等地分布数据业务来执行优化。可以使用任何可以从一个或多个应用场景中提取的参数以及任何合适的优化方法。
在与其它的控制应用共享的通信网络中，控制应用可以与彼此交互以改进关于最大总能量节省的决策和避免自相残杀。
图2示出了利用照明控制部件（诸如每个房间中的灯和传感器）来标识单个房间的任意建筑物平面图。对应的控制平面图（例如，照明控制平面图）定义若干照明控制场景，例如，在具体的照明控制传感器（诸如是例如无源红外线/PIR出现检测器）从走进房间的人接收信号时，在具体的房间中，哪些灯（即，电气负载）需要被打开。用于对负载进行开关的触发器也可以是由任何其它的传感器（诸如是例如照相机、开关、门触点等）生成的。
一个示例性照明控制场景可以定义，如果没有任何人出现在图2中描绘的房间中的任一个房间中，例如，如果没有任何来自出现检测器的输入被接收，则在所述房间中的全部房间中，灯可以被关闭。根据该照明控制场景，在网络控制器上运行的照明控制应用可以将照明控制平面图映射到网络拓扑，并且相应地不仅关闭根据照明控制场景被使用的全部灯和传感器而还关闭在仅走廊将被照亮时不被需要的全部数据转发设备。
图3图示了用于连接全部房间中的照明控制设备（例如，图2中描绘的灯、灯促动器和传感器）的可能的对应的网络拓扑。在该示例中，经由单个专有的数据转发设备——数据开关S11为全部走廊灯和传感器供电。一个房间/走廊内的照明控制设备是否可以被指派给专有的数据开关取决于成本、建筑物构造的物理障碍（穿通墙壁和地面是昂贵的）、最大线缆长度或者完全不同的前因后果。如图3中描绘的房间B表示一个示例，其中，为了打开房间B中的全部灯（即，灯L10…L21），需要两个数据开关（即，数据开关S4和S10）。根据上面描述的照明控制场景，在该示例中，由于其它房间中的灯中没有任何一个灯需要是活跃的，所以除了数据开关S1和S11之外的全部数据开关可以被关闭。图4示出了包括照明控制部件301的集合的示例性照明控制网络300，照明控制部件301诸如是用于对检测信号的传感器和用于开关电气负载的促动器。可以通过有线通信链路或者替换地通过可选的能量源或者存储装置330为照明控制部件301供电。可以经由电线或者无线地将照明控制部件301连接到边界网络部件101，边界网络部件101是通信网络100的一部分。经由其间的网络路径180将边界网络部件101连接到管理系统，其中，管理系统200在这种情况下示例性地包括SDN系统230。其间的网络路径180能够根据由SDN系统230编程的规则（所谓的“流”）传递和转发数据。管理系统200可以还包括SDA系统203，SDA系统203具有关于应用平面图204的知识，应用平面图204规定为了参与分别的控制场景需要哪些照明控制部件301。SDA系统203因此可以生成为关闭照明控制系统300中的一个或多个部件（例如，（一个或多个）传感器或者（一个或多个）促动器的子集）所需的信息。此外，SDA系统203控制SDN系统230对正确的通信路径（利用正确的持续时间和寻址进行过滤）和/或供电变更命令（接通/关闭/空闲/其它供电状态水平）进行编程。为了图示该示例性实施例，已经描述了折中SDN和SDA系统的管理系统。然而应当理解，可以作为代替使用任何能够配置通过应用网络的通信路径的管理系统。
根据图2中描绘的示例性照明控制场景，数据开关S1和S11是仅有的、需要是活跃的网络部件。全部其它的网络部件（即，数据开关S2-S10）可以被完全关闭。然而，提供更细的粒度和允许为具体的照明控制设备提供服务的数据转发设备的单个数据端口被单独地关闭可能是可取的。例如，在夜间，仅打开走廊中的每第二个灯可能就足够。因此，可以根据对应的照明控制场景关闭S11的每第二个数据端口。可以在端口级控制的数据开关将是有利的的一个进一步的示例是在不同的房间中的照明控制部件之间共享数据开关时。为根据照明控制场景在一天中的具体的时间期间可以不被照明的第一个房间中的照明控制部件提供服务的数据端口可以被断电，其中，在相同的时间期间为另一个房间或者走廊中的照明控制部件提供服务的同一个数据开关的数据端口应当是活跃的。
在一个优选的实施例中，由管理系统200收集的知识被用于增强关于要选择哪些通信路径的决策；即，系统可以例如由于网络拓扑或者应用使用的变更而动态地使要选择的路径适配通信。将就作为示例性应用环境的照明控制环境描述路径确定，其中，假设数据开关与灯之间的“最后下降线缆”是以太网供电（即，PoE）。该PoE数据开关是全部端口接通/关闭设备。因此，关闭整个开关可能是在能量高效的。但如在图3中所示和就图3所讨论的，由于可能期望开关作为照明（控制）场景的一部分并且由为多个灯提供服务的数据开关为之提供服务的仅1个具体的灯，所以可能需要更细的粒度。然而，下面呈现的方法还可以被应用于如在共同待决的专利申请（Philips ref:2015PF01070）中讨论的可以通过针对数据转发设备的每个端口适配控制场景来在端口级控制的数据转发设备。将针对照明应用示例性地描述所述方法。在该示例中，管理系统200被编程为如图5a-c中所示的那样按照任意顺序切换两个照明控制场景，即，打开房间A和房间B中的灯。
如图5b中描绘的照明控制场景1定义了打开房间A中的全部灯。从如图3中所示的“空闲”网络开始，管理系统200计算用于从管理系统200向数据开关S5发送信号的全部可用路径。在该简化的示例中，可能的路径被示为路径#1和路径#2。在全部数据开关S1-S11具有相同的能量要求的简单情况下，管理系统200将决定使用路径#2，并且打开对数据开关S10和S5的供电，因为这被认为是用于向房间A中的灯L1..L4传输命令的最能量高效的路径。在应用控制场景提供可以从数据库中提取的关于数据开关的单个能量要求的另外的知识的情况下，管理系统可以将另一个路径确定为是更能量高效的，即使沿该路径需要更大数量的数据开关。
随后，如图5c中描绘的照明控制场景2的用例被触发，以便打开房间B中的灯。再次地，管理系统200将分析用于到达该照明场景的灯的组的可用路径，其在这种情况下被连接到两个单独的数据开关（即，S4和S10）。
再次假设数据开关的相等的能量消耗，管理系统200决定路径#3和路径#6的组合是最能量高效的。因此，与之前的照明控制场景1相比，除此之外，管理系统将仅打开数据开关S4。尽管路径#5和路径#6为到达为灯L10-L13提供服务的数据开关S4需要相同的数量的数据开关，但来自应用场景的关于路径#6的一半路径等于作为用于打开灯L14-L21的优选路径的路径#3的额外信息使管理系统200能够偏爱路径#6而不喜欢路径#5。
在具有最优冗余度和可用性的网络拓扑中，将把每个数据开关与每个数据开关连接在一起以构建完整的网格。然而，在典型的照明网络中，这样的完整的网格通常不是必要的，并且通常是太代价高昂的。因此，并非构建具有最优冗余度的完美网络拓扑，网络拓扑可以被优化为合适的和可接受的解决方案。
此外，由于应用终端节点的变更，可能有可能之前足够的网络拓扑突然不再是合适的。可以例如由使用模式的变更使产生这种情况，使用模式的变更诸如但不限于是：
● 环境照明水平（即，太阳）的变更：短期的（例如，天气）或者长期的（例如，季节），
●人类使用：占用、重组、租赁合同、加班等。
● 空间指派：全部具有不同的使用模式的办公室、实验室、洗手间、储藏室等。
● 外部原因：触发适配性调光的交通、防盗等。
在那种情况下，管理系统应当能够适应这些变更，并且适配地并且动态地选择比之前的情况下更好的通过网络的路径的集合。
为此，一个重要的方面在于找到可用路径，例如，运行更新例程，并且将它们映射到应用场景上，以确定沿路径的哪些部件应当仍然被供电，而未被使用的路径上的那些部件可以使它们自身掉电。就图6a-c解释了该过程。图6a中的示例示出了有限数量的路径以避免杂乱的图。显而易见，在已具有传感器与促动器之间的有限数量的数据转发部件的情况下，潜在路径的数量可以变得相当大。在图6a的任意环状网络的情况下，7个节点（即，1个管理系统控制器终端节点200和6个数据开关：S1，…，S5+S10）之间存在82个可能的路径。在S3与S10之间安装仅单个交叉线缆将显著增加通过网络的路径的数量。
管理系统200知道为了将过滤器（即，通信路径定义）编程为相应地将数据传递通过网络是可能的并且被启用的全部路径。可以作为时序时间表向网络部件提供对于特定的时段（例如，对于给定的时隙）有效的不同的路径定义，网络部件可以处理时间表中的信息，并且在不是必需的时使它们自身掉电。
应当理解，可以针对照明控制应用设想用于计算如图7中示例性地描绘的时间表的许多变型，其中，图7中所示的顺序是多种替换的顺序中的一种顺序。
流程图以特定的时间间隔开始（1）。系统收集可以从网络得知的全部潜在路径的路径更新（2）。为确定路径的最新近的收集被使用，单独的过程将持续地学习通过网络的潜在路径（12）。系统然后收集照明控制网络中的全部照明场景的照明场景更新（3）：照明场景应当定义与彼此交互的传感器和行动器，并且可以定义其行动和持续时间。为确定照明场景的最新近的收集被使用，单独的过程将持续地从照明控制网络（13）中学习照明场景。系统随后将通过定义在时间上为达到期望的结果所需的路径来把照明场景映射到照明控制网络上（4）。系统然后将根据约束选择用于达到控制场景的期望的结果的“最佳”路径（5），约束在这种情况下是最少能量使用，但可以包括其它的约束。系统可以对于全部其它的照明控制场景继续（6），以便累积具有相关联的时间和持续时间的每照明场景的最佳路径。一旦系统对于每个照明控制场景完成了“最佳”路径的集合，则系统将检查时间重叠，并且将计算在控制网络中最理想地支持照明场景的路径（的子集）（7）。系统然后将把步骤（7）中定义的全部路径编译成一个时间表，时间表可以定义紧跟在当前时间之后的时隙。明确无误地，时间表需要指定数据转发设备上的模式、路线（即，路径）、开始和停止时间。为了增强灵活性和减少该临时性数据协议的数据负载，对于这样的时间表，许多选项可以是可设想的，诸如不同的块粒度、非常大的和短的时间窗口的定义、检验和等。系统将按照特定的优先顺序进行检查和过滤，并且避免双重定义。在下面的表中示出了用于能量节省的任意时间表的一个示例：
| 路径ID# | 模式 | 路线 | 块粒度 | 开始时间(当前t) | 停止时间(当前t + n*块) | 校验和 |
| 1 | 持久 | a-b-c | 10秒 | 时间t1 | 时间t1+3 | CS1 |
| 2 | 无休眠 | b-c-d-g-h | 15分钟 | 时间t1 | 时间t1+3 | CS2 |
| 3 | 休眠 | b-c | 60分钟 | 时间t1 | 时间t1+1 | CS3 |
| 5 | 持久 | c-f-g-h-s | 60分钟 | 时间t2 | 时间t2+24 | CS4 |
| 8 | 接通 | * | 30分钟 | 时间t3 | 时间t2+1 | CS5 |
| 9 | 关闭 | d-e-f-h-k | 5分钟 | 时间t4 | 时间t3 | CS6 |
| 21 | 休眠 | x-y-z | 60分钟 | 时间t5 | 时间t4+4 | CS7 |
系统随后将定义将被发送到控制网络中以更新“in efficio”的控制线路（10）的合适的数据消息（9）。系统完成对控制线路的更新，并且可以在特定的间隔之后重新开始算法。
最佳路径顾问为管理系统计算最佳路径建议。可以通过额外的考虑来加强关于是否所请求的路径是（不）可能的决策，额外的考虑诸如例如（但不限于）是：
-路径应当是可用的时间的可配置的粒度。
-风险偏好，其可以是固定的或者被动态地更新，例如，该路径相比于替换的路径的所需的冗余度或者可用性或者服务质量的量。
图8中示出了一种典型的决策。系统可以使用用于预测和优化特定的时段中的路径的可用性的技术。诸如例如是机器学习和/或例如使用图的（路径）优化的公知的方法可以被系统用于确定改进是否是可能的，并且如果是这样的话，系统可以给出合适的反馈或者将改进处理成时间表。特别是对于具有更长（得多）的持续时间的通信路径的定义，这可以减少放到网络上的数据消息的临时的负载，并且在管理系统将由于无论何种原因而不可用时提供网络操作的鲁棒性。
在一些实施例中，不同的管理系统可以进行交互。例如，在管理系统包括用于对通信路径定义进行编程的SDN系统的应用网络，其中，SDN系统被连接到用于管理应用场景的SDA系统，SDN以及SDA系统可以与其它的SDN或者SDA系统交互。例如，如图9中所示，作为一个示例性SDA系统的SDL系统201可以与来自其它的建筑工程（例如，“遮阳”或者“加热、通风和空调（HVAC）”或者完全不同的建筑工程）的一个或多个其它的SDA系统203交互。在那种情况下，SDN系统231不应当关闭对于另一个建筑工程的应用控制场景中的传感器和促动器可能是必需的特定的路径。具有关于照明平面图202的知识的SDN系统231和/或SDL系统201可以与具有关于应用平面图204（例如，HAVC平面图）的知识的SDN系统230和/或SDA系统203通信，以协作和使分别的网络部件的时间表对齐，以避免在两者系统将主动地关闭彼此所需的路径的情况下的自相残杀。
Claims (15)
1.用于控制包括多个网络部件的控制系统内的数据路由的方法，其中，所述方法包括：
确定第一应用场景，所述第一应用场景定义将在从所述多个网络设备中的一个或多个第一源设备接收消息时被控制的所述多个网络部件中的一个或多个第一目的地设备；
为所述一个或多个第一源设备与所述一个或多个第一目的地设备之间的通信选择通过所述网络的一个或多个分别的通信路径；
所述分别的通信路径是基于就所述第一应用场景对预定的参数的优化的，
将所述网络部件配置为使用从所述多个通信路径中选择的一个或多个通信路径，以用于数据路由；以及
向未沿所述一个或多个被选择的通信路径被放置的所述网络部件提供对在由所述第一应用场景给出的预定的时间内在节电模式下操作的指令，其中，处在所述节电模式下的所述网络部件不对任何网络请求或者消息作出响应。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定第二应用场景，所述第二应用场景定义将在从所述多个网络设备中的第二源设备接收消息时被控制的所述多个网络设备中的第二目的地设备，其中，所述第二应用场景出现在所述第一应用场景之前、之后或者与所述第一应用场景重叠；
为所述第二源设备与所述第二目的地设备之间的通信确定通过所述网络的第二多个通信路径；
从所述第二多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径；
其中，从所述第一和第二多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径是基于就所述第一和第二应用场景对预定的参数的优化的。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，所述多个网络部件包括沿所述一个或多个被选择的通信路径的至少一个数据转发设备，其中，所述数据转发设备包括一个或多个数据端口，并且所述方法进一步包括：
向所述至少一个数据转发设备提供对在节电模式下操作对于沿所述一个或多个被选择的通信路径的数据通信不是必需的所述数据转发设备的所述一个或多个数据端口的指令。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：定期地搜索所述网络内的可用通信路径，并且如果新的通信路径被找到和/或通信路径不再可用，则基于所述经更新的通信路径重复所述选择、配置和提供指令的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一应用场景是根据在应用使用期间所监视的使用模式被确定的、是被手动地键入的或者是从另一个存储源被上传的。
6.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
根据所述第一和第二应用场景为所述网络部件生成分别的时间表，所述分别的时间表定义在分别的时隙内的所述分别的网络部件的操作状态，以及
将所述时间表提供给所述分别的网络部件。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的参数是时间、频率、持续时间、最少能量使用或者其组合中的一项。
8.一种可以在处理单元中执行的计算机程序，所述计算机程序包括用于在所述计算机程序于所述处理单元上被执行时使所述处理单元实现根据权利要求1到7中的任一项所述的方法的程序代码器件。
9.用于对控制网络内的数据路由进行控制的系统，所述系统包括：
应用控制单元，其用于确定第一应用场景，所述第一应用场景定义将在从多个网络设备中的一个或多个第一源设备接收消息时被控制的多个网络部件中的一个或多个第一目的地设备；
网络控制单元，其用于为所述一个或多个第一源设备与所述一个或多个第一目的地设备之间的通信确定通过所述网络的第一多个通信路径；
逻辑，其用于基于就所述第一应用场景对预定的参数的优化从所述多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径，
其中，所述网络控制单元适于将所述网络部件编程为使用从所述多个通信路径中选择的所述一个或多个通信路径，以用于数据路由；以及
其中，所述应用控制单元适于向不是沿所述一个或多个被选择的通信路径被放置的所述网络部件提供对在由所述第一应用场景给出的预定的时间内在节电模式下操作的指令，其中，处在所述节电模式下的所述网络部件不对任何网络请求或者消息作出响应。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述应用控制单元进一步适于确定第二应用场景，所述第二应用场景定义将在从所述多个网络设备中的第二源设备接收消息时被控制的所述多个网络设备中的第二目的地设备；其中，所述第一应用场景出现在所述第一应用场景之前、之后或者与所述第一应用场景重叠；
所述网络控制单元进一步适于为所述第二源设备与所述第二目的地设备之间的通信确定通过所述网络的第二多个通信路径；
所述逻辑进一步适于基于就所述第一和第二应用场景对预定的参数的优化从所述第一和第二多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多个网络部件包括沿所述一个或多个被选择的通信路径的至少一个数据转发设备，其中，所述数据转发设备包括一个或多个数据端口，并且所述应用控制单元进一步适于向所述至少一个数据转发设备提供对在节电模式下操作对于沿所述一个或多个被选择的通信路径的数据通信不是必需的所述数据转发设备的所述一个或多个数据端口的指令。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述应用控制单元包括监视单元，其用于监视应用的操作期间的应用模式以便提取所述第一应用场景。
13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述应用控制单元进一步适于为所述多个网络部件的无人值守的操作生成应用时间表。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制网络是被至少两个应用网络共享的，并且所述系统进一步包括用于为第二应用确定第三应用场景的第二应用控制单元，所述第三应用场景定义将在从所述多个网络设备中的一个或多个源设备接收消息时被控制的所述多个网络部件中的一个或多个目的地设备；
其中，所述网络控制单元适于为所述第二应用的所述一个或多个源设备与所述一个或多个目的地设备之间的通信确定通过所述网络的第三多个通信路径；以及
其中，所述逻辑适于基于就所述第一和第三应用场景对预定的参数的优化从所述第一和第三多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径。
15.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制网络是被至少两个应用网络共享的，并且所述系统进一步包括用于为第二应用确定第三应用场景的第二应用控制单元，所述第三应用场景定义将在从所述多个网络设备中的一个或多个源设备接收消息时被控制的所述多个网络部件中的一个或多个目的地设备；
其中，所述系统包括第二网络控制单元，所述第二网络控制单元用于为所述第二应用的所述一个或多个源设备与所述一个或多个目的地设备之间的通信确定通过所述网络的第三多个通信路径；以及
其中，所述逻辑适于基于就所述第一和第三应用场景对预定的参数的优化从所述第一和第三多个通信路径中选择一个或多个分别的通信路径，并且其中，所述分别的网络控制单元适于将所述网络部件编程为使用从所述多个通信路径中选择的所述一个或多个通信路径，以用于数据路由。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180511 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |