CN114557123A - 基于从监控维护消息获得的自相关连接信息来维护网络设备的网络连通性的操作装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种允许提高网络的自愈能力的装置，其中该装置适于作为网络（100）（如ZigBee网络）的一部分。操作装置（110）适于操作网络设备（101）并且包括网络信息提供单元（111），其中网络信息是指关于由网络设备（101）和/或相邻网络设备（103、104）发送和/或接收以维护网络的维护消息（105、106、107）的信息，确定单元（112），用于从网络信息中确定自相关连接信息，其中自相关连接信息是指关于网络设备本身与网络的连接的信息；以及控制单元（113），用于基于自相关连接信息来控制网络设备。

Description

基于从监控维护消息获得的自相关连接信息来维护网络设备 的网络连通性的操作装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于操作网络设备的装置、方法和计算机程序，该网络设备适于作为包括多个网络设备的网络的一部分。此外，本发明涉及：一种网络设备，适于作为多个网络设备的网络的一部分并且包括该装置；以及一种网络，包括包含该装置的多个网络设备。

背景技术

如今，在许多应用中（例如在智能家居应用中），设备（如照明设备）适于与其他设备一起参与网络。这些网络允许设备不仅与相邻设备（即，与该设备在同一区域中的设备）通信，而且与网络的远处成员通信，其中网络的通信成员之间中的设备被用作通信的中转站。由于这种网络大多是分散组织的，因此如果一个网络成员退出网络（即停止与网络的其他成员的通信），则大多数网络能够重新路由其成员之间的通信，以补偿丢失的成员。这种分散组织的网络应对网络成员故障的能力被称为网络的自愈能力。在自愈网络的上下文中，大多数设备适于注意网络的相邻设备（即相邻成员）是否已经退出网络并且不可以再用于通信目的。然而，在这样的情况下，仍然有必要通知网络用户设备已经退出网络，以手动重置该退出的设备，使得它可以再次参与网络。这对用户来说可以相当麻烦，并且因此提供一种提高网络的自愈能力的网络设备将是合期望的。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置、一种网络设备、一种包括该网络设备的网络、一种方法和一种计算机程序，其允许提高网络的自愈能力。

在本发明的第一方面中，提出了一种用于操作网络设备的操作装置，该网络设备适于作为包括多个网络设备的网络的一部分，其中该操作装置包括：a）网络信息提供单元，用于提供网络信息，其中该网络信息是指关于由该网络设备和/或该网络设备的相邻网络设备发送和/或接收以维护该网络的维护消息的信息，其中相邻网络设备是与所述网络设备相同的网络的一部分；b）确定单元，用于从网络信息中确定自相关连接信息，其中自相关连接信息是指关于网络设备本身与网络的连接的信息；以及c）控制单元，用于基于自相关连接信息来控制网络设备。

由于确定单元适于从网络信息中确定自相关连接信息，其中自相关连接信息是指关于网络设备本身与网络的连接的信息，因此仍然通电的网络设备可以自己确定它是否仍然连接到网络，或者是否存在直接失去与网络的连接的风险。此外，由于控制单元适于基于自相关连接信息来控制网络设备，因此一旦自相关连接信息指示网络设备与网络的连接有问题，控制单元就可以发起措施。在这种情况下，控制单元可以例如启动网络连接的重置、增加网络设备的网络传输的功率等，以防止从网络断开或将网络设备重新连接到网络。因此，可以提高包括这种网络设备的网络的自愈能力。

操作装置适于操作网络设备。特别地，操作装置可以适于控制网络设备，例如，通过向网络设备发送控制消息，该控制消息影响网络设备的所提供的功能。操作装置可以被布置为网络设备的一部分，因为例如硬件或软件可以被设置在与网络设备相同的外壳中。替代地，操作装置可以独立于网络设备，并且可以例如设置在其自身的外壳中，其中在这种情况下，操作装置可以经由导线直接与网络设备连接或无线地与网络设备连接，用于与网络设备通信。

网络设备可以是任何种类的设备，其适于作为具有与该网络设备相同或不同功能的多个其他网络设备的网络的一部分。优选地，网络设备是固定的网络设备，即在其正常应用期间位于固定位置的网络设备。网络设备优选地是固定智能网络设备，即除了其至少一个或多个具体功能之外还包括网络能力的设备。特别地，固定智能网络设备不是指用于一般应用的一般计算设备或便携式一般计算设备（如智能电话）。该网络设备可以例如适于作为智能家庭网络应用的一部分，并且在本上下文中提供功能。例如，网络设备可以是：用于监控温度、压力、湿度等的传感器设备；娱乐设备，如扬声器、监控器等；周围环境控制设备，如温度控制设备、湿度控制设备、照明控制设备等。优选地，网络设备是照明设备，该照明设备包括用于向其环境提供光的至少一个照明单元。此外，优选的是，网络设备适于被连接到包括多个照明设备的照明网络，其中该网络还可以包括附加的网络设备（如传感器设备）。此外，优选的是，网络设备适于连接到使用Zigbee协议进行通信的Zigbee网络，即作为其一部分。附加地或替代地，网络设备可以适于连接到Star Sense无线网络，即作为其一部分。一般地，网络可以是具有同步（即维护）机制的任何网络，以维护网络或确定网络的状态（例如健康状态）。该网络可以是如家庭控制应用、自动化应用、工业应用、安全应用、功率计量应用等应用的一部分。

网络信息提供单元适于提供网络信息。网络信息提供单元可以是存储单元，网络信息已经存储在该存储单元上，并且可以从该存储单元中检索网络信息。网络信息提供单元也可以是检索单元，用于例如从适于通过发送和接收数据与网络通信的传输单元中检索网络信息，其中网络信息提供单元然后适于例如通过从发送的和接收的数据中标识与网络相关的信息来从该数据中确定网络信息。此外，网络信息单元也可以是接收单元，并且然后例如可以包括传输单元。

网络信息是指关于网络设备所连接到的网络的信息。到网络的连接可以包括到作为网络的一部分的网络设备的至少一个连接，但是也可以包括与作为网络的一部分的多个其他网络设备的连接。网络设备之间的连接可以是有线或无线连接。特别地，如果网络设备能够为网络的其他成员发送和接收信号，并且进一步被至少一个其他成员已知为能够发送和接收来自其他网络设备的信号，则该网络设备可以被认为是网络的一部分。

网络信息包括关于由网络设备和/或网络设备的相邻网络设备发送以维护网络的维护消息的信息。一般地，大多数网络通信协议包括以定期的时间间隔传输维护消息，这允许作为网络的一部分的每个网络设备确定哪些其他网络设备在合理的通信距离内并且可以被视为也是网络的一部分。因此，这些维护消息对于保持设备的网络活跃是重要的。网络信息可以包括例如关于发送的或接收的维护消息的定时的信息、关于维护消息的内容的信息、关于发送的或接收的维护消息的质量的信息、或者关于与维护消息的发送和接收有关的任何其他特性的信息。该信息可以涉及由网络设备本身和/或由相邻网络设备发送的和/或接收的维护消息。

相邻网络设备是指也是与该网络设备相同的网络的一部分并且也是该网络设备的网络邻居的一部分的网络设备。网络邻居可以例如通过所使用的通信协议来定义，或者可以通过网络设备之间的空间距离来定义。在示例中，网络设备的邻居可以被定义为由网络设备从其接收维护消息的所有网络设备组成。在其他示例中，网络设备的邻居可以被定义为包含网络设备周围的预定义空间邻居中的所有网络设备，或者可以基于网络的给定结构（如网络的给定层级顺序）来定义，其中网络设备的邻居然后可以仅指网络设备从其接收维护消息并且进一步处于与网络设备相同和/或相邻层级顺序的网络设备。

确定单元适于从网络信息中确定自相关连接信息。自相关连接信息是指网络设备自身与网络的连接信息。例如，如果网络信息包括从网络设备和/或相邻网络设备发送和接收维护消息的定时信息，则确定单元可以适于将与网络设备本身相关的那部分定时信息（例如，由网络设备本身发送的或接收的维护消息的定时）确定为自相关连接信息。在另一示例中，如果网络信息包括关于网络设备的相邻网络设备的设备邻居的信息，则确定单元可以从该邻居信息中确定与网络设备本身相关的信息——例如，网络设备是否被认为是相邻网络设备的邻居的一部分的信息——作为自相关连接信息。因此，自相关连接信息仅涉及与网络设备本身具有明确关系的信息。特别地，自相关连接信息不包括关于其他网络设备（如相邻网络设备）的连接信息。例如，自相关连接信息不包括关于另一个网络设备是否是该网络设备的邻居或相邻网络设备的一部分的信息，或者关于另一个网络设备是否已经向该网络设备发送了维护消息的信息。

控制单元适于基于自相关连接信息来控制网络设备。特别地，由于自相关连接信息提供了涉及网络设备本身与网络的连接的信息，因此有可能确定由操作装置操作的网络设备是否仍然是网络的一部分或者是否面临从网络断开的风险。例如，如果自相关连接信息包括关于网络设备本身向其相邻网络设备发送维护消息的定时的信息，则控制单元可以适于确定网络设备已经错过发送维护消息达预定时间段，并因此可能面临退出相邻网络设备的邻居并因此从网络断开的风险。优选地，控制单元适于控制网络设备，使得如果确定网络设备已经从网络断开或者面临从网络断开的风险，则采取措施来维护或重新获得网络设备到网络的连接。这种措施可以是例如网络设备的重置、网络设备的网络连接的重置、网络设备的断电或通电、网络设备的传输的信号强度或带宽的增加、网络设备的网络邻居的结构的重新布置等。因此，包括操作装置的网络设备本身获得关于其自身与网络的连接的状态的信息并完全防止退出网络成为可能，使得提高网络的整体自愈能力。

在一个实施例中，根据网络信息确定的自相关连接信息包括指示由网络设备自身发送的维护消息的定时的信息。指示由网络设备自身发送的维护消息的定时的信息可以是例如：关于最后维护消息何时已经被发送的信息，如最后维护消息何时已经被发送的时间；关于如果网络设备用来与网络通信的网络协议根据维护消息预定义了调度，则最后维护消息是否已经根据调度被发送的信息；关于最后发送的维护消息之间的时间跨度的信息；等等。因此，在这种情况下，网络信息包括关于网络设备本身是否以及如何已经有助于维护到网络的网络连接的信息。例如，如果可以从网络信息中确定网络设备本身尚未发送由网络中使用的网络协议的维护消息调度所指示的维护消息，则这可以指示网络设备的软件或硬件中可能存在某种故障，该故障允许网络设备认识到它是网络的一部分并维护网络连接。因此，在该实施例中，控制单元可以适于控制网络设备，使得例如基于网络协议的调度，例如，如果确定网络设备已经停止发送维护消息或者尚未在定期的基础上发送维护消息，则采取措施来重启或维护发送维护消息。

在优选实施例中，从网络信息确定的自相关连接信息包括自网络设备自身已经发送最后维护消息以来的时间跨度，其中控制单元适于将所确定的时间跨度与预定阈值进行比较，并基于比较的结果控制网络设备。例如，可以通过将最后维护消息的时间戳与当前时间进行比较，或者通过提供对发送维护消息之后直到发送下一个维护消息的时间进行计数的时钟，来确定自网络设备自身已经发送最后维护消息以来的时间跨度。与时间跨度进行比较的预定阈值可以是例如基于网络设备所使用的网络协议的维护消息调度而确定的阈值。在这种情况下，阈值例如可以指维护消息的调度发送之间的时间的三倍。如果所使用的网络协议是Zigbee网络协议，如果Zigbee维护状态调度指示每15到30秒发送一次维护消息，则阈值可以是例如5分钟。然而，阈值也可以更低或更高。控制单元然后适于基于比较的结果来控制网络设备。特别地，如果比较的结果示出所确定的时间跨度高于预定阈值，则控制单元可以适于控制网络设备采取措施来重新连接或维护到网络的连接。

在一个实施例中，网络信息包括邻居信息，该邻居信息指示相邻网络设备的网络邻居是网络设备的网络邻居的一部分，其中确定单元适于从邻居信息中确定自相关连接信息。如上面已经解释的，网络邻居可以例如通过所使用的通信协议来定义，或者可以通过网络设备和相邻网络设备之间的空间距离来定义。相邻网络设备的邻居信息例如可以作为由每个网络设备发送的维护消息的一部分来提供，或者可以在已经从网络设备接收到请求之后提供给网络设备。此外，邻居信息可以作为维护消息的一部分以预定间隔一起发送，例如，与其他维护信息一起发送。邻居信息可以包括被视为是相邻网络设备的邻居的一部分的所有网络设备的标识符（如标识号）。代替标识号，邻居信息还可以包括标识被视为是相邻网络设备的邻居的一部分的每个网络设备的其他标识符，例如网络设备的位置、例如由用户给予网络设备的名称、网络设备在网络中的具体功能、网络设备在网络的层级结构中的定位等。此外，邻居信息可以包括关于被认为是邻居一部分的网络设备的比标识符更多的信息。例如，除了标识符之外，邻居信息可以包括指示与网络设备的连接质量的数据、关于网络设备的连接状态的信息、关于网络设备在网络的结构层级中的位置的信息、关于网络设备的连接特性的信息（如连接带宽）、所使用的通信协议等。

然后，确定单元适于从邻居信息中确定一个或多个自相关连接信息，即，适于从邻居信息中提取与网络设备本身相关的信息。例如，确定单元可以适于从邻居信息中提取网络设备的标识符、由网络设备使用的通信协议、网络设备和相邻网络设备之间的连接质量、以及与网络设备本身相关的其他信息作为自相关连接信息。然后，控制单元可以适于例如基于包含自相关邻居信息的自相关连接信息来确定它是否有必要控制网络设备采取措施以确保其被识别为相邻网络设备的邻居的一部分来维护与网络的连接。

在优选实施例中，确定单元适于从邻居信息中确定网络设备是否被相邻网络设备已知为属于相邻网络设备的邻居的指示作为自相关连接信息。确定单元可以适于例如通过在由相邻网络设备提供的邻居信息中搜索网络设备的标识符来确定网络设备是否被相邻网络设备已知为属于相邻网络设备的邻居。如果相邻网络设备的邻居信息不包括网络设备本身的标识符，则网络单元可以适于确定相邻网络设备不知道该网络设备属于相邻网络设备的邻居。如果确定单元确定网络设备本身的标识符是作为相邻网络设备的邻居信息的一部分提供的，则确定单元可以适于确定相邻网络设备知道该网络设备属于相邻网络设备的邻居。控制单元然后可以适于基于自相关连接信息来控制网络设备，该自相关连接信息包括网络设备本身是否被相邻网络设备已知为属于相邻网络设备的邻居的信息，以控制网络设备。附加地，确定单元可以适于根据属于该网络设备的邻居的另一相邻网络设备的邻居信息，进一步确定该网络设备是否被该另一相邻网络设备所知，以便验证从更早的相邻网络设备接收的信息。例如，如果网络设备不被相邻网络设备所知，则确定单元可以适于验证该网络设备是否被邻居中的另一个相邻网络设备所知，并且基于该结果，控制单元可以适于控制该网络设备采取措施来告知相邻网络设备该网络设备的存在，以维护该网络设备和相邻网络设备之间的网络连接。此外，如果确定网络设备不被相邻网络设备之一或预定数量的相邻网络设备所知，则控制单元还可以适于采取措施来维护网络连接。

在一个实施例中，邻居信息包括指示两个网络设备之间的网络连接的质量的连接质量数据，其中确定单元适于从连接质量数据中确定自相关连接信息。连接质量数据指示两个网络设备之间的网络连接的质量，例如，连接质量数据可以指质量值。质量值可以指示接收信号强度（例如，可以是接收信号强度指示符（RSSI））、通信信号的迟延、分组传输延迟、通信分组丢失或发送重试的数量、信噪比、在重播期间使用的被动确认等。自相关连接信息是指来自与网络设备本身相关的连接质量数据的信息。例如，从连接质量数据确定的自相关连接信息可以指由相邻网络设备所感知的网络设备和相邻网络设备之间的连接质量。根据连接质量数据确定的自相关连接信息也可以指由网络设备发送的并由相邻网络设备接收的数据的质量。然后，控制单元可以适于基于连接质量数据来控制网络设备。在一个实施例中，如果来自连接质量数据的信息指示连接质量低于预定阈值，则控制单元可以适于控制网络设备采取措施来维护与相邻网络设备的连接或重新连接到相邻网络设备。

在一个实施例中，确定单元适于从随机选择的相邻网络设备的邻居信息中确定自相关连接信息。例如，如果网络设备在定期的基础上接收多个相邻网络设备的邻居信息作为维护消息的一部分，则确定单元可以适于随机选择相邻网络设备，并从随机选择的相邻网络设备的邻居信息中确定自相关连接信息。该实施例允许确保随着时间的推移，来自每个相邻网络设备的邻居信息用于确定自相关连接信息，并且因而及时检查网络设备与每个相邻网络设备的连接。在已经从随机选择的相邻网络设备的邻居信息中确定了自相关连接信息之后，确定单元可以适于进一步从来自另一个邻居网络设备（特别是另一个随机选择的邻居网络设备）的邻居信息中确定更多自相关连接信息。

在优选实施例中，如果确定单元根据随机选择的邻居网络设备的邻居信息确定网络设备的标识符对于邻居网络设备是已知的，则确定单元可以适于根据随机选择的邻居网络设备的邻居信息进一步确定连接质量数据。例如，确定单元可以适于检查网络设备与邻居网络设备的连接质量是否在可接受的限度内。如果是这种情况，则确定单元可以适于选择下一个随机选择的邻居网络设备的下一个邻居信息来确定这些参数，直到可用邻居网络设备的所有邻居信息都被处理，或者直到邻居信息之一指示网络设备到邻居网络设备之一的连接故障，其中确定单元然后可以适于将该信息作为自相关连接信息提供给控制单元。

在优选实施例中，邻居信息包括邻居表，该邻居表包含被认为是发送邻居表的网络设备的邻居的一部分的所有网络设备的标识符。优选地，邻居表还包括与被认为是发送邻居表的网络设备的邻居的一部分的网络设备相关的网络相关参数。另外的网络相关参数优选地包括连接质量数据。

在一个实施例中，如果自相关连接信息指示网络设备到网络的连接正在故障，则控制单元适于控制网络设备采取措施以重新连接到网络或维护到网络的连接。如果网络设备与其相邻网络设备中的一个或多个的连接正在故障，则网络设备与网络的连接可以被确定为故障。故障还可以包括与该网络或与一个或多个相邻网络设备的连接的完全丢失。优选地，当到相邻网络设备的多于一个的连接丢失或指示在不久的将来丢失时，指示到网络的连接故障。与相邻网络设备的连接故障可以例如通过自相关连接信息的上述给定示例中的一个或多个的组合来指示。例如，到相邻网络设备的连接故障可以由连接质量的丢失、网络设备不是一个或多个相邻网络设备的邻居表的一部分的确定、和/或网络设备自身停止发送维护消息来指示。基于网络的结构（例如网络的层级顺序），控制单元然后可以适于基于到相邻网络设备的一个或多个故障的连接来确定网络设备的连接正在故障。

优选地，如果自相关连接信息指示网络设备到网络的连接正在故障，则控制单元适于控制网络设备重置它自己。网络设备的重置可以包括例如网络设备的断电和通电、网络设备的各部分的断电和通电、重置与网络的通信（例如通过向网络发送重新连接消息）、执行信道或网络扫描等。附加地或替代地，控制单元可以适于采取其他措施来重新连接到网络或维护到网络的连接（例如，通过增加用于发送通信或维护消息的功率），例如基于不同通信信道上的噪声等来确定更合适的通信信道。

替代地或附加地，在一个实施例中，如果自相关连接信息指示网络设备的连接正在故障，则控制单元适于控制网络设备向用户和/或其他网络设备提供到网络的连接正在故障的信息。由于关于网络设备的故障网络连接的信息被提供给用户或其他网络设备，因此用户或其他网络设备有可能相应地对网络设备的丢失的网络连接做出反应。例如，如果网络设备的重置仍然不允许网络设备重新连接到网络或者维护到网络的稳定连接，则控制单元可以适于向用户提供该信息，使得用户可以例如通过替换网络设备或者通过修理网络设备来干预。此外，由于网络设备告知其他网络设备该网络设备与网络的连接（例如与至少一个相邻设备的连接）正在故障，因此其他网络设备可以对该信息做出反应。例如，其他网络设备可以开始规划不包括故障网络设备的通信路由，可以重新布置网络的结构和/或层级顺序以补偿丢失的网络设备，可以向网络设备提供重新连接信号，和/或可以增加利用其向网络设备发送通信信号的通信功率。因此，由于故障的网络设备本身知道可能的或即将发生的故障，并且由于网络设备将该故障（如果可能的话）直接传送给其他网络设备，因此故障的信息可能在网络设备的实际故障之前很久就可用于网络。因此，防止或者（如果这是不可能的话）处理故障网络设备的措施对于网络是直接可用的，因此，进一步提高了网络的自愈能力。

在优选实施例中，网络是Zigbee网络，并且网络设备适于作为Zigbee网络的一部分。替代地，网络可以是Star Sense网络，并且网络设备可以适于作为Star Sense网络的一部分。此外，网络可以基于遵循网络拓扑（即网络结构）的任何其他无线网络协议，使用定期维护消息（如信标消息）来维护网络或确定网络的结构和健康。

在本发明的另一方面中，提出了一种适于作为多个网络设备的网络的一部分的网络设备，其中该网络设备包括根据上述实施例的用于操作该网络设备的操作装置。优选地，网络设备是智能网络设备，例如是家庭控制应用、自动化应用、工业自动化应用、安全应用、功率计量应用等的一部分，其中网络设备不是指通用计算机设备或便携式计算机设备（如智能电话）。在优选实施例中，网络设备包括照明能力，例如，指智能照明设备。

在本发明的另一方面中，提出了一种网络，其中该网络包括根据上述实施例的网络设备。优选地，网络基于Zigbee网络通信协议。替代地，该网络可以基于Star Sense无线通信协议或利用网状拓扑（即网络结构）知识的任何其他无线网络协议。特别地，网络包括如上所解释的至少一个网络设备和多个其他网络设备，该多个其他网络设备也可以指如上所述的网络设备（即包括具有与网络设备相同的功能或其他的功能的操作装置）并且还可以包括没有操作装置的附加网络设备。优选地，网络包括如上所述的多于两个的网络设备，并且可以进一步包括具有有限网络能力的附加网络设备（例如，只可以向网络发送信息的传感器设备）。

在本发明的另一方面中，提出了一种用于操作网络设备的操作方法，该网络设备适于作为包括多个网络设备的网络的一部分，其中该操作方法包括a）提供网络信息，其中该网络信息包括关于由该网络设备和/或该网络设备的相邻网络设备发送以维护该网络的维护消息的信息，其中相邻网络设备是与网络设备相同的网络的一部分，b）从网络信息中确定自相关连接信息，其中自相关连接信息是指关于网络设备本身与网络的连接的信息，c）基于自相关连接信息控制网络设备。

在本发明的另一方面中，提出了一种用于操作网络设备的计算机程序，其中该计算机程序包括程序代码装置，该程序代码装置用于当计算机程序由装置执行时使如上所述的操作装置实行同样如上所述的操作方法的步骤。

应当理解，权利要求1的操作装置、权利要求11的方法和权利要求12的计算机程序具有类似和/或相同的优选实施例，特别是如从属权利要求中所定义的。

应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或上述实施例与相应独立权利要求的任何组合。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的并得到阐述。

附图说明

在下列附图中：

图1示意性和示例性地示出了用于操作作为网络的一部分的网络设备的操作装置的实施例，

图2示意性和示例性地示出了包括由示例性操作装置操作的网络设备的网络布局，以及

图3示出了示例性地说明用于操作网络设备的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1示意性和示例性地示出了用于操作作为网络的一部分的网络设备的操作装置的实施例。在下面的实施例中，操作装置110适于操作网络设备101，该网络设备101例如是用于照明网络设备的环境的照明模块。网络设备101是网络100的一部分，除了网络设备101之外，该网络100还包括网络设备102、103、104。在该示例中，网络设备103、104可以被视为网络设备101的网络邻居的一部分，并且因此可以被视为相邻网络设备。在这种情况下，网络设备101的网络邻居由网络的网络设备定义，网络设备101可以从该网络接收用于维护网络的维护消息106、107。在图1中提供的示例中，网络设备102也是网络的一部分，但不是网络设备101的邻居的一部分，因为网络设备101不可以接收从网络设备101发送的维护消息。

用于操作网络设备101的操作装置110包括网络信息提供单元111、确定单元112和控制单元113。在该实施例中，操作装置110直接连接到网络设备101，并且特别地，被设置在与网络设备101相同的外壳中（未示出）。

在这种情况下，网络信息提供单元111是用于例如从网络设备101的收发器接收网络信息的接收单元，该收发器适于向网络100的其他网络设备102、103、104发送信号并从网络100的其他网络设备102、103、104接收信号。从网络信息提供单元111接收的网络信息是指关于由网络设备和/或相邻网络设备103、104发送的和/或接收的维护消息105、106、107的信息。由网络信息提供单元111接收的网络信息可以是例如发送的和接收的维护消息105、106、107的定时或者从相邻网络设备103、104接收的邻居信息，其中优选地，邻居信息采取邻居表的形式，该邻居表包括被认为是发送邻居表的网络设备的邻居的一部分的所有网络设备的标识符。在已经接收到网络信息之后，例如，在已经从相邻网络设备103接收到包括邻居表的维护消息106之后，网络信息提供单元111将网络信息提供给确定单元112。

确定单元112适于从网络信息提供单元111提供的网络信息中确定自相关连接信息。自相关连接信息是指关于网络设备101本身与网络100的连接的信息。例如，在已经接收到包括相邻网络设备103的邻居表的网络信息之后，确定单元112可以确定或提取邻居表中与网络设备101本身有关系的所有信息。在邻居表的情况下，自相关连接信息可以确定网络设备101的网络标识符是否存在于相邻网络设备103的邻居表中，其指示相邻网络设备103认为网络设备101是其邻居的一部分。附加地，如果确定单元112确定网络设备101的网络标识符存在于相邻网络设备103的邻居表中，则它可以适于进一步从邻居表中提取指示由相邻网络设备103所感知的网络设备101和相邻网络设备103之间的连接质量的连接质量信息。

在另一个实施例中，除了邻居表之外或作为邻居表的替代，网络信息还可以包括由网络设备101的收发器发送的和接收的维护消息105、106、107的定时信息。在该示例中，确定单元112可以适于根据发送的和接收的维护消息105、106、107的定时信息来确定自相关连接信息。优选地，确定单元适于将自网络设备101自身已经发送最后维护消息105以来的时间跨度确定为自相关连接信息或自相关连接信息的一部分。如果所确定的时间跨度大于预定阈值——其中该阈值可以例如基于通过由网络100所使用的通信协议提供的维护消息的定时调度来确定——则这可以指示网络设备101已经失去了其与网络100的连接。

在确定自相关连接信息之后，控制单元113使用自相关连接信息来控制网络设备101。特别地，如果自相关连接信息指示网络设备101已经失去了其与网络100的连接或者面临失去与网络100的连接的风险，则控制单元可以适于控制网络设备101，使得网络设备101采取措施来防止失去网络连接或者重新获得与网络100的连接。特别地，控制单元113可以适于控制网络设备101，使得网络设备101被重置。重置可以例如通过网络设备101或者网络设备101的硬件或软件的各个部分的断电和通电来实现。在示例中，如果自相关网络信息指示网络设备101的收发器没有如网络100的通信协议的维护消息调度所调度的那样向网络发送维护消息105，则控制单元可以适于控制网络设备101重启控制网络设备101的收发器的软件的一部分。

替代地或附加地，如果自相关连接信息指示网络设备的连接正在故障或已经故障，则控制单元113可以适于控制网络设备向用户和/或其他网络设备102、103、104提供信息。例如，为了通知用户或其他网络设备，控制单元113可以适于控制网络设备101提供指示网络连接有问题的信号，如音频和/或光信号。或者在外部信号指示不可能的情况下，网络设备可以更新其诊断属性之一（例如存储在网络设备中的诊断网络协议）以指示故障已经发生，可选地连同关于故障的另外的信息一起，使得用户在以后追溯故障变得可能。此外，如果设备101的网络连接的至少一部分仍然可用——例如，如果网络设备101仍然有可能向相邻网络设备103、104中的至少一个发送消息——则控制单元113可以适于控制网络设备101，使得它向相邻网络设备103、104中的至少一个发送通知，以向网络100通知其网络连接问题。相邻网络设备103、104可以适于检测来自网络设备101的这种通知和/或可以适于检测网络设备101的照明信号的变化和/或检测网络设备101的音频信号。网络设备102、103、104然后可以适于相应地作出反应，例如，通过像网络100的层级顺序一样重新布置网络100的结构，通过搜索不包括网络设备101的新的通信路由，和/或通过例如增加网络100的通信信号的信号强度来尝试将网络设备101重新连接到网络100。附加地或替代地，感知网络设备101的通知的用户可以对网络设备101的通知作出反应，并且手动尝试重新建立到网络100的连接，特别地，如果由网络设备101自身重新建立到网络100的连接的至少一次尝试已经故障，则其指示例如网络设备101的一些硬件组件可能被永久损坏并且可能必须被替换。

图2示意性和示例性地示出了网络200，如上所述的操作装置适用于该网络200。示例性网络200使用Zigbee通信协议在网络200内进行通信。在这个示例中，根据Zigbee标准，网络200包括协调网络的Zigbee协调器210和在图2中由字母字符指示的多个Zigbee路由器230。此外，网络200包括与Zigbee路由器230之一通信的多个Zigbee终端设备220。在这里描述的实施例中，Zigbee协调器和Zigbee路由器都设置有如上所述的用于操作网络设备的操作装置。为了提高Zigbee网络200的自愈能力，Zigbee协调器210和Zigbee路由器230中的每一个的操作装置（特别是操作装置的确定单元）将确定相应设备已经发送每个Zigbee链路状态消息（即Zigbee标准的维护消息）的时间。由于Zigbee终端设备220具有进入睡眠模式的能力，因此在该实施例中，终端设备220不设置有操作装置。此外，Zigbee路由器230和Zigbee协调器210的操作装置还将从接收到的相邻网络设备的链路状态消息中确定自相关连接信息。

例如，Zigbee路由器D可以从Zigbee路由器A、B、E、H和Zigbee协调器210接收链路状态消息。因此，在该示例中，Zigbee路由器A、B、E、H和协调器210可以被视为Zigbee路由器D的网络邻居的一部分。Zigbee路由器D的操作装置的确定单元然后可以适于随机选择从Zigbee路由器A、B、E、H和Zigbee协调器210接收的链路状态消息之一作为确定自相关连接信息的基础。例如，确定单元可以从随机选择的链路状态消息中确定Zigbee路由器D和随机选择的相邻Zigbee路由器（例如Zigbee路由器A）之间的连接质量，作为自相关连接信息。如果由Zigbee路由器A感知的连接质量低于预定阈值，那么Zigbee路由器D的控制单元可以适于确定Zigbee路由器D已经离线或者正在离线的过程中。

附加地或替代地，如果自最后发送的链路状态消息以来的时间跨度超过某个阈值（例如5分钟），则Zigbee路由器D的控制单元可以适于确定Zigbee路由器D已经离线或正在离线的过程中。在这两种情况下，控制单元可以适于控制Zigbee路由器D恢复自身，例如通过断电和再次通电以重新连接到网络200。因此，到网络200的连接的问题可以由Zigbee路由器D本身来确定，使得Zigbee路由器D本身可以采取措施来重新建立或维护与网络200的连接。这增加了Zigbee网络200的自愈能力。

在下文中，将参考图3中所示的流程图描述用于操作作为网络100的一部分的网络设备101的方法300的实施例。操作方法300包括提供网络信息的第一步骤310，其中网络信息包括关于由网络设备101和/或网络设备101的相邻网络设备103、104发送以维护网络100的维护消息105、106、107的信息。在第二步骤320中，从网络信息中确定自相关连接信息，其中自相关连接信息是指关于网络设备101本身与网络100的连接的信息。基于自相关连接信息，方法300然后包括在步骤330中控制网络设备101。特别地，网络设备101的控制可以包括例如通过使网络设备101断电和通电来重置网络设备101。

对于包括多个网络设备的无线网络，重要挑战之一是确保网络是自愈的、并且通信继续而没有任何重大问题。为此，网状网络栈实施方式（诸如Zigbee栈实施方式）确保了关于网络设备的所有相邻网络设备的信息以定期的间隔被更新。这导致本质上能复原（resilient）的网络。特别地，由于关于所有相邻网络设备的信息对于每个网络设备都是已知的，因此可以非常容易地找到从一个网络设备到另一个网络设备通信的替代路由。然而，网络的自愈行为主要基于检测相邻网络设备的故障，而网络设备不能够检测其他网络设备是否不可到达其自身。因此，本发明集中于允许网络设备自己确定它是否与网络的连接有问题的操作装置、方法和计算机程序。

例如，本发明允许仍然通电但其他网络设备不可到达的网络设备自己检测这个问题，例如，通过定期检查维护网络的维护消息——特别是用于创建和维护相邻网络设备的邻居表的维护消息——是否已经根据调度被发送出去。在示例性实施例中，照明设备在网状网络中无线连接。网状网络使用邻居表来维护当前网络、以及将新的网络设备更新到网络中、以及从网络中移除不可到达的网络设备。特别地，维护消息——例如没有任何数据的定期数据消息或事件消息——被网络设备用来更新它们的邻居表。网络设备然后可以监控它们自己的维护消息，该维护消息被发送用于维护它们的相邻网络设备中的邻居表。替代地或附加地，网络设备还可以检查相邻设备的邻居表是否包括网络设备本身的标识符，使得邻居网络设备将该网络设备视为其邻居的一部分。

一般地，能够无线通信的任何网络设备都包括收发器，用于传输和接收消息（例如无线电消息）。在大多数基于无线的网络中，不进入睡眠模式的每个网络设备——在Zigbee网络的情况下，尤其是Zigbee路由器和Zigbee协调器——保持发送维护消息以保持网络始终活跃。基于这些维护消息，在大多数网络中，网络设备维护邻居表，该邻居表标识作为网络设备的网络邻居的一部分的所有网络设备。例如，在Zigbee应用中，链路状态消息以定期的间隔发送到最近的邻近区域中的所有网络设备，即集线器计数为1。在Zigbee应用的情况下，链路状态消息包含发送链路状态消息的网络设备的所有相邻网络设备的网络地址（即网络标识符），以及输入/输出链路质量信息（即连接质量数据）。关于ZigBee通信协议中的链路状态消息的细节的更多信息可以在例如2014年12月16日版本的Zigbee规范的第3.4.8节中找到。

在Zigbee网络的情况下，定期（诸如每隔几秒，例如，特别是每隔15到30秒）发送链路状态消息以向网络的其他网络设备通知网络设备的存在。在所提出的发明的实施例中，例如由操作装置处理的无线消息栈记录下最后定期维护消息的（例如在Zigbee的情况下，链路状态消息的）发送时间。

此外，在所提出的发明的实施例中，每个网络设备——特别是作为网络设备的一部分的操作装置——在随机的基础上监控相邻网络设备的接收到的维护消息中的邻居表中的其自己的条目（即网络标识符），以确保不总是监控同一相邻网络设备的维护消息。特别地，网络设备（特别地，网络设备的操作装置）可以被配置成监控定期维护消息，并且不仅添加或移除相邻网络设备，而且在维护消息中寻找其自己的条目（即网络标识符）。如果条目存在，则可以考虑链路质量指示符（即连接质量数据），以判断网络设备被认为由相邻网络设备可到达的程度。如果根据多个相邻网络设备确定的网络设备的链路质量指示符高于阈值——例如在Zigbee的情况下，高于255中的180——则网络设备可以认为自己是健康的。如果在至少一个相邻设备看来，该网络设备的链路质量指示符在一段时间内示出了退化，则该网络设备本身可以注意到它正处于离线过程中（即故障）。

相同的一般原理可以在Zigbee栈或蓝牙低能量（BLE）栈中实施，以提高网络的自愈能力。此外，在Star Sense无线解决方案中使用的栈也可以基于上述原理来调整。在StarSense射频栈的情况下，每90秒发送一次维护消息（即信标），以使得能够维护网络中的邻居表（即网络表）。

尽管在上述实施例中，主要基于Zigbee网络解释了本发明，但是该网络也可以使用其他网络通信协议，如例如Star Sense通信协议、BLE网状通信协议、6LoWPAN通信协议等。此外，尽管在上述实施例中，网络设备包括照明单元以实现照明功能，但是在其他实施例中，网络设备可以提供其他功能，如例如传感器功能、娱乐功能、环境操纵功能等。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。

单个单元或设备可以实现权利要求中列举的几个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不指示这些措施的组合不可以被有利地使用。

由一个或几个单元或设备执行的过程（如，提供网络信息、确定自相关连接信息、和控制网络设备）可以由任何其他数量的单元或设备执行。例如，这些过程可以由单个设备来实行。这些过程可以实施为计算机程序的程序代码装置和/或实施为专用硬件。

计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或固态介质，与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供；但是也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或者其他有线或无线通信系统。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

本发明涉及提供一种允许提高网络的自愈能力的装置，其中该装置适于作为网络（如Zigbee网络）的一部分。该操作装置适于操作网络设备，并且包括：网络信息提供单元，其中网络信息是指关于由网络设备和/或相邻网络设备发送和/或接收以维护网络的维护消息的信息；确定单元，用于从网络信息中确定自相关连接信息，其中自相关连接信息是指关于网络设备本身与网络的连接的信息；以及控制单元，用于基于自相关连接信息来控制网络设备。

Claims (12)

1.一种用于操作网络设备（101）的操作装置，所述网络设备（101）适于作为包括多个网络设备（102，103，104）的网络（100）的一部分，其中所述操作装置（110）包括：

网络信息提供单元（111），用于提供网络信息，其中所述网络信息是指关于由所述网络设备（101）和/或所述网络设备（101）的相邻网络设备（103，104）发送和/或接收以维护所述网络（100）的维护消息（105，106，107）的信息，其中所述相邻网络设备（103，104）是与所述网络设备（101）相同的网络（100）的一部分，

确定单元（112），用于从所述网络信息中确定自相关连接信息，其中所述自相关连接信息是指关于所述网络设备（101）本身与所述网络（100）的连接的信息，

控制单元（113），用于基于所述自相关连接信息来控制所述网络设备（101），

其中所述网络信息包括邻居信息，所述邻居信息指示作为所述网络设备（101）的网络邻居的一部分的相邻网络设备（102，103，104）的网络邻居，并且其中所述确定单元（112）适于根据所述邻居信息确定所述自相关连接信息，

其中所述确定单元（112）适于从所述邻居信息中确定所述网络设备（101）是否被所述相邻网络设备（103，104）已知为属于所述相邻网络设备（103，104）的邻居的指示作为所述自相关连接信息，并且

其中如果所述自相关连接信息指示所述网络设备（101）到所述网络（100）的连接正在故障，则所述控制单元（113）适于控制所述网络设备（101）采取措施以重新连接到所述网络（100）。

2.根据权利要求1的操作装置，其中从所述网络信息确定的所述自相关连接信息包括指示由所述网络设备（101）本身发送的维护消息（105，106，107）的定时的信息。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的操作装置，其中从所述网络信息确定的所述自相关连接信息包括自所述网络设备（101）自身已经发送最后维护消息（105）以来的时间跨度，其中所述控制单元（113）适于将所确定的时间跨度与预定阈值进行比较，并基于比较的结果控制所述网络设备（101）。

4.根据权利要求1所述的操作装置，其中所述邻居信息包括指示两个网络设备（101，102，103，104）之间的网络连接的质量的连接质量数据，其中所述确定单元（112）适于从所述连接质量数据中确定所述自相关连接信息。

5.根据前述权利要求中任一项所述的操作装置，其中所述确定单元（112）适于从随机选择的相邻网络设备（103，104）的所述邻居信息中确定所述自相关连接信息。

6.根据前述权利要求中任一项所述的操作装置，其中所述邻居信息包括邻居表，所述邻居表包含被认为是发送所述邻居表的所述网络设备的邻居的一部分的所有网络设备的标识符。

7.根据前述权利要求中任一项所述的操作装置，其中如果所述自相关连接信息指示单独网络设备（101）的连接正在故障，则所述控制单元（113）适于控制所述网络设备（101）向用户和/或其他网络设备（102，103，104）提供与所述网络（100）的连接正在故障的信息。

8.根据前述权利要求中任一项所述的操作装置，其中所述网络（100）是ZigBee网络，并且所述网络设备（101）适于作为所述ZigBee网络的一部分。

9.一种网络设备，适于作为多个网络设备（101，102，103，104）的网络的一部分，并且包括根据权利要求1所述的用于操作网络设备（101）的操作装置（110）。

10.一种网络，包括根据权利要求9所述的至少一个网络设备（101）。

11.一种用于操作网络设备（101）的操作方法，所述网络设备适于作为包括多个网络设备（102，103，104）的网络（100）的一部分，其中所述操作方法包括：

提供（310）网络信息，其中所述网络信息包括关于由所述网络设备（101）和/或所述网络设备（101）的相邻网络设备（103，104）发送以维护所述网络（100）的维护消息（105，106，107）的信息，其中所述相邻网络设备（103，104）是与所述网络设备（101）相同的网络（100）的一部分，

从所述网络信息中确定（320）自相关连接信息，其中所述自相关连接信息是指关于所述网络设备（101）本身与所述网络（100）的连接的信息，

基于所述自相关连接信息来控制（330）所述网络设备（101），

其中所述网络信息包括邻居信息，所述邻居信息指示作为所述网络设备（101）的网络邻居的一部分的相邻网络设备（102，103，104）的网络邻居，并且其中所述确定（320）包括根据所述邻居信息确定所述自相关连接信息，

其中所述确定（320）包括从所述邻居信息中确定所述网络设备（101）是否被所述相邻网络设备（103，104）已知为属于所述相邻网络设备（103，104）的邻居的指示作为所述自相关连接信息，以及

其中控制所述网络设备（101）包括如果所述自相关连接信息指示所述网络设备（101）到所述网络（100）的连接正在故障，则控制所述网络设备（101）采取措施以重新连接到所述网络（100）。

12.一种用于操作网络设备的计算机程序，其中所述计算机程序包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述计算机程序由装置执行时，使权利要求1所述的操作装置实行如权利要求11中所限定的操作方法的步骤。

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