CN108259262A - 用于监测装置的连接状态的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种通过在后端服务器(140)处的装置管理器(143)监测通过网络经纪人(144)使用消息队列遥测传输命令经由网络(130)可访问的装置(100)的连接状态的方法，所述方法包括在所述网络经纪人(144)处执行以下步骤：建立(306)与所述装置(100)的连接；从所述装置(100)接收(306A)最后遗嘱消息；通知(308A)所述装置管理器(144)所述装置连接状态为连接；将至少一探针消息周期性发送(310)至所述装置(100)；如果从所述装置(100)没有接收到对所述探针消息的响应(312、313)，将所述最后遗嘱消息发送(313A)至所述装置管理器(144)通知其所述装置连接状态为断开。

Description

用于监测装置的连接状态的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于监测装置、尤其是IoT装置的连接状态的方法和系统。
背景技术
当今，巨大量的用户装置、尤其是如电器的IoT(物联网)装置能够通过云实体来远程控制。这意味着许多消息在云与受控装置(目标)之间交换。那些消息中的许多可能由于缺乏在装置侧上的连接性、由于例如未连接至互联网的家庭网路、装置断电、不足的Wi-Fi信号品质而丢失。
存在若干现存的解决方案来控制连接状态。一种是将消息发送至装置并随后等待确认。在装置未连接的情况下，将不会返回确认，因此在一定数量之重试之后，装置将被宣告断开。其他解决方案是将探针消息(“ping”)发送至装置以监测连接状态。真实状态直到接收到答复的那刻才被知晓，但之后信息立即变为废弃的。在两种情况下，若干消息被发送至装置来当所述装置被连接时验证其仍处于连接，并且当其未连接时了解其未处于连接。
美国专利申请US20090013064公开一种支持用于嵌入式装置的睡眠模式的方法。所述方法包括传输MQTT消息，包括LWT消息，但是被用于缓冲引导至睡眠装置的消息的目的，并且所述方法并未应对监测所述装置的状态以便将所述状态传达至另一远程装置。
现存解决方案提供较差的用户体验，因为发现未连接的装置需要相当长的超时值和不必要的消息传输。
因此，需要提供一种解决方案来允许了解网络装置的连接状态，从而将减少消息的传输和响应时间。
发明内容
本发明公开了一种通过在后端服务器处的装置管理器来监测通过网络经纪人(broker)使用MQTT(Message Queuing Telemetry Transport；消息队列遥测传输)命令经由网络可访问的装置的连接状态的方法，所述方法包括在所述网络经纪人处执行以下步骤：建立与所述装置的握手连接；从所述装置接收LWT(Last Will and Testament；最后遗嘱)消息；通知所述装置管理器所述装置连接状态为连接的；周期性地将至少一个探针消息发送至所述装置；和如果从所述装置接收到没有对所述探针消息的响应，那么将所述LWT消息发送至所述装置管理器以通知所述装置管理器所述装置连接状态为断开的。
所述方法可进一步包括将所述装置状态从所述装置管理器传达至远程装置。
还公开一种非暂态计算机可读存储介质，其包括当通过计算机执行时能够根据如上文所述的方法监测装置的连接状态的指令。
另外，公开一种用于监测通过网络可访问的装置的连接状态的后端服务器，所述后端服务器包括：装置管理器，其被配置来监测所述装置的所述连接状态；和网络经纪人，其被配置来通过以下方式，使用MQTT(Message Queuing Telemetry Transport；消息队列遥测传输)命令与所述装置通信：建立与所述装置的握手连接；从所述装置接收LWT(LastWill and Testament；最后遗嘱)消息；通知所述装置管理器所述装置连接状态为连接的；周期性地将至少一个探针消息发送至所述装置；和如果从所述装置接收到没有对所述探针消息的响应，那么将所述LWT消息发送至所述装置管理器以通知所述装置管理器所述装置连接状态为断开的。
所述装置管理器被配置来将所述装置状态传达至远程装置。
附图说明
本发明的其他细节和特征、其本质和各种优势将从图中所示的优选实施方案的以下详细说明变得更为明显，图中：
图1呈现通信装置的系统的结构；
图2呈现消息交换的流程图；
图3呈现连接性代理操作的流程图；
图4呈现与装置状态有关的消息；
图5呈现与连接状态有关的消息。
标记法和命名法
接下来的详细说明的一些部分是对可在计算机存储器上执行的数据位进行的数据处理程序、步骤或操作的其他符号表示而言来提出。计算机执行这类逻辑步骤，需要物理量的物理操作。
通常，这些量采取能够存储、转移、组合、比较、和以其他方式在计算机系统操作的电信号或磁信号的形式。这些信号称为位、分组、消息、值、元件、符号、字符、项、数量、等等。
另外，所有这些术语和类似术语与适当的物理量相关联并且仅仅是应用于这些量的便利标记。如“处理”或“产生”或“转移”或“执行”或“确定”或“检测”或“获得”或“选择”或“计算”或“生成”等等的术语是指计算机系统的动作和过程，其将表示为计算机的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据操作并转换成类似地表示为所述存储器或寄存器或其他这类信息存储体内的物理量的其他数据。
如本文中提及的计算机可读(存储)介质典型地可为非暂态的和/或包括非暂态装置。在这种情形中，非暂态存储介质可包括有形的装置，其意指装置具有实在的物理外形，但装置可改变其物理状态。因此，例如，非暂态是指不管状态的改变都保持为有形的装置。
具体实施方式
图1呈现利用MQTT协议(Message Queuing Telemetry Transport；消息队列遥测传输，如ISO/IEC PRF 20922:2016所定义)的通信装置的系统的结构。MQTT协议常常用于网路连接不可靠时的情况。因此，假定一些客户端将由于连接丢失、意外断电等等而不合需要地与网络断开。因此，将需要知晓连接的客户端是否已被有意(利用MQTT DISCONNECT消息)或意外地断开。一旦适当地完成协议握手，客户端就为网络经纪人提供不合需要断开的消息，所述消息将在连接中断时从所述网络经纪人发送至所述装置管理器。这类消息是在MQTT特征中预见的最后遗嘱(Last Will and Testament；LWT)，并且在本文中用于通知客户端的不合需要断开。
装置100表示通过在控制装置150、如智能电话150等等上运行的移动应用程序来控制的装置(IoT装置、电器)。
系统包括云解决方案操作模块160，其提供软件即服务(software as a service；SaaS)操作161。
系统进一步包括后端服务器140，其包括用于允许管理服务器140的服务允用后端141模块、用于管理控制装置的装置管理器143、用于与装置100和MQTT网络经纪人模块144通信的机器至机器(machine to machine；M2M)后端，所述MQTT网络经纪人模块负责接收消息、过滤消息并将消息发送至预订客户端。MQTT网络经纪人144还负责客户端的认证和授权。
后端服务器通过网络、优选地通过互联网130与装置100通信。
装置100包括连接性模块120，其具有用于通过天线122来通信的数据模型和协议模块121、用于借助于MQTT客户端124处置连接的连接性代理(connectivity agent；CA)123，所述MQTT客户端通常表示具有在任何种类的网络上连接至MQTT网络经纪人的MQTT库的装置。连接性模块120翻译来自或去往装置100的内部电路或单元的信号，所述内部电路/单元如装置主控单元111、UI(用户接口)或服务端口112和存储器113。
图2呈现根据本发明的方法的消息交换的流程图。在步骤210中用户201A对装置100供电之后，连接性代理123被启动并且在步骤211将MQTT初始化消息发送至MQTT客户端124以通知其活动。MQTT客户端124在步骤212中将MQTT链接命令发送至MQTT网络经纪人144，并且在步骤213中以MQTT链接通知来响应连接性代理123。接着，MQTT客户端在步骤214中将含有客户端的最后遗嘱消息的MQTT LWT消息发送至MQTT网络经纪人144。最后遗嘱消息通过MQTT网络经纪人144存储并且在装置100丢失其与网络的连接时被发送至装置管理器143。稍后，连接性代理在步骤230中将状态更新消息发送至MQTT客户端124，所述MQTT客户端在步骤231中将所述状态更新消息作为MQTT消息状态更新传输至MQTT网络经纪人144。同时，远端用户201B可在步骤220将获得装置状态的消息发送至装置管理器143，并且在步骤221中接收装置被断开的答复，直到MQTT网络经纪人144在步骤232中将消息以状态更新发送至装置管理器143为止，从而意味着装置100被连接。随后，当远端用户201B在步骤250中再次询问装置状态时，其在步骤251中接收装置被连接的答复消息。MQTT网络经纪人144在步骤240中通过发送ping消息来检查MQTT客户端124是否连接。如果MQTT客户端被连接，那么MQTT客户端124在步骤241中以ping ACK(确认)来响应。知晓了装置100被连接，远端用户201B可在步骤260中将起动循环命令发送至装置100。如果装置100在步骤270中断电，那么在步骤280-282中发送若干ping消息至MQTT客户端124并且未接收任何ping ACK之后，MQTT网络经纪人144在步骤290中以装置100未连接的更新状态将LWT消息发送至装置管理器143。因此，远端用户201B在步骤291中接收装置100状态为断开的消息。
图3呈现连接性代理123的操作的流程图。在第一步骤301中，检查装置是否供电。如果是，那么在步骤302中将连接性代理123初始化，其中连接性代理初始化需要启动连接的共享资源的所有内变量和寄存器存储器地址。在步骤303中，检查连接性代理123的初始化是否完成。如果是，那么输入空闲状态304，否则程序返回步骤302。在步骤305中，调用连接性代理连接应用。如果不运行，那么程序返回步骤304中的空闲状态。否则，在步骤306中输入握手状态，其中建立稳固的握手连接。在步骤306A中，LWT消息从MQTT客户端发送至MQTT网络经纪人144，以便MQTT网络经纪人144接收LWT消息以将所述LWT消息存储并在网络经纪人144与客户端124之间的连接将被断开的未来情况中将其发送至云。在步骤307中检查是否从装置100接收握手确认。如果未被接收，那么程序继续至步骤306，否则其继续步骤308中的连接状态，其中连接性代理123在两个方向上管理消息。在步骤308A中，状态被更新并改变至“连接”状态：连接性代理通过发送“状态更新”消息关于状态改变来通知云。在步骤309中，检查周期性计时器是否过期，若否，则不做出动作。状态不会改变并且程序继续至步骤308。如果周期性计时器过期，那么程序进入探测状态310，其中连接性代理123等待来自云中的配对物的探针消息确认(311)以确认连接的活动。如果接收到确认，那么流程继续至步骤308，否则在步骤312中，检查用于接收确认的超时值是否已过期。如果已过期，那么程序返回至步骤310并且持续等待所述确认。另外，程序可在步骤313中检查是否已达到探测尝试的最大预定数量，并且如果否，那么在步骤310中恢复探测。然而，如果最大数量的探测尝试不成功，那么这暗示连接被中断，因此在步骤313A中，LWT消息从MQTT网络经纪人144发送至装置管理143，并且程序继续至步骤304以结束连接。
图4呈现与装置状态有关的消息的JSON(JavaScript Object Notation；JavaScript对象标记法)结构的实例。结构可包括装置的状态、连接状态、Wi-Fi信号电平、装置软件版本和上一装置报告。
图5呈现与连接状态有关的消息的JSON结构的实例。结构表示了传输装置的连接状态的JSON消息。其为通过MQTT网络经纪人144在MQTT客户端124被宣告为断开时自动发送的消息(LWT)。消息类似于图4中呈现的消息，但仅包括“cloudConnected”字段，因为其他值不是最新的。这可能是由于根据JSON，结构字段可任选地存在于消息中。
如上文所述，在本文中提出的解决方案中，MQTT网络经纪人144被指导来在每当MQTT网络经纪人与装置端点之间的链接中断时发送消息至代表装置端点的云端点，以通知装置端点状态是“断开的”。此外，每当MQTT连接被恢复时，装置端点立即发送包括其状态(以及其他信息)的消息(参见图3)至云端点，以通知装置端点状态是“连接的”。
这样允许云端点在任何时刻知晓每一装置的当前连接状态，而无需发送周期性探针消息至装置端点。这样允许减少在有效连接情况下(无需主动地监测连接性状态)和在断开情况下(无需发送等待响应的消息来验证连接的恢复)所传输消息的量。因此，最终用户立即看到装置的连接性状态而没有由于探针消息的超时而延迟。
虽然已参考特定优选实施方案来描绘、描述并已定义本文中提出的本发明，但是在前述说明书中的这类参考和实现方式的实例不暗示对本发明的任何限制。然而，显而易见的是，可对其做出各种修改和改变而不脱离技术概念的较宽范围。所提出的优选实施方案仅是示例性的，并且不是本文中提出的技术概念的详尽范围。
因此，保护范围不限于说明书中描述的优选实施方案，但仅通过随附的权利要求书来限制。

Claims (5)

1.一种通过在后端服务器(140)处的装置管理器(143)来监测通过网络经纪人(144)使用消息队列遥测传输命令经由网络(130)可访问的装置(100)的连接状态的方法，所述方法包括在所述网络经纪人(144)处执行以下步骤：
-建立(306)与所述装置(100)的握手连接；
-从所述装置(100)接收(306A)最后遗嘱消息；
-通知(308A)所述装置管理器(144)所述装置连接状态为连接的；
-将至少一个探针消息周期性地发送(310)至所述装置(100)；和
-如果从所述装置(100)没有接收到对所述探针消息的响应(312、313)，那么将所述最后遗嘱消息发送(313A)至所述装置管理器(144)以通知所述装置管理器(144)所述装置连接状态为断开。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述装置状态从所述装置管理器(144)传达至远程装置(150)。
3.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，包括当通过计算机执行时能够根据权利要求1-2中任一项所述的方法来监测装置的连接状态的指令。
4.一种用于监测通过网络(130)可访问的装置(100)的连接状态的后端服务器，其特征在于，所述后端服务器包括：
-装置管理器(143)，其被配置来监测所述装置(100)的所述连接状态；和-网络经纪人(144)，其被配置来通过以下方式，使用消息队列遥测传输命令与所述装置(100)通信：
-建立(306)与所述装置(100)的握手连接；
-从所述装置(100)接收(306A)最后遗嘱消息；
-通知(308A)所述装置管理器(144)所述装置连接状态为连接的；
-将至少一个探针消息周期性地发送(310)至所述装置(100)；和
如果从所述装置(100)接收到没有对所述探针消息的响应(312、313)，那么将所述最后遗嘱消息发送(313A)至所述装置管理器(144)以通知所述装置管理器(144)所述装置连接状态为断开的。
5.根据权利要求4所述的后端服务器，其特征在于所述装置管理器(144)被配置来将所述装置状态传达至远程装置(150)。
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