TWI642282B - 錯誤恢復方法及應用其之物聯網系統與充電系統 - Google Patents

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Abstract

一種錯誤恢復方法及應用其之物聯網系統與充電系統。 所述錯誤恢復方法包括以下步驟：提供多個閘道器裝置，其中所述多個閘道器裝置至少其中之一適於預設提供無線網路服務給至少一物聯網裝置使用，並且所述多個閘道器裝置至少其中之另一適於預設提供無線網路服務給至少一用戶裝置使用；藉所述多個閘道器裝置交互確認對方的運作狀態；以及當所述多個閘道器裝置其中之一被判定為故障時，利用所述多個閘道器裝置其中之另一取代故障的閘道器裝置，以藉所述另一閘道器裝置同時提供無線網路服務給所述物聯網裝置與所述用戶裝置使用。

Description

錯誤恢復方法及應用其之物聯網系統與充電系統
本發明是有關於一種無線通訊技術，且特別是有關於一種錯誤恢復方法及應用其之物聯網系統與充電系統。
物聯網（Inter of Things，IoT）的概念是於1999年提出的，此概念提及以射頻識別、紅外線、全球定位系統、雷射掃描以及其他資訊感測裝置以無線的方式連接至網際網路，並透過資訊交換與溝通、智慧認證、定位、追蹤、監視以及管理，以進一步將取得與管理資訊的觸角延伸至感知層，以達成更廣泛的互操作性。
由於各家廠商的物聯網裝置會使用不同的介面連網，採用不同的協定溝通，因此在物聯網系統中，其通常需要設置閘道器裝置（gateway device）做控制和協定的轉換，讓不同規格的物聯網裝置能夠彼此溝通。
由此可知，閘道器裝置在物聯網系統中扮演著重要的角色。對於一個全天候運作的商業環境中，若閘道器裝置發生故障，物聯網裝置將無法互相溝通和控制，造成整個商業服務中斷，很可能讓商業公司營運遭受重大的損失。因此如何讓閘道器裝置具有容錯機制，在故障時能夠快速恢復，持續不間斷的提供服務變得很重要。
本發明提供一種錯誤恢復方法及應用其之物聯網系統與充電系統，其可解決先前技術中所述及之問題。
本發明的物聯網系統的錯誤恢復方法，包括以下步驟：提供多個閘道器裝置，其中所述多個閘道器裝置至少其中之一適於預設提供無線網路服務給至少一物聯網裝置使用，並且所述多個閘道器裝置至少其中之另一適於預設提供無線網路服務給至少一用戶裝置使用；藉所述多個閘道器裝置交互確認對方的運作狀態；以及當所述多個閘道器裝置其中之一被判定為故障時，利用所述多個閘道器裝置其中之另一取代故障的閘道器裝置，以藉所述另一閘道器裝置同時提供無線網路服務給所述物聯網裝置與所述用戶裝置使用。
本發明的物聯網系統包括多個閘道器裝置。所述多個閘道器裝置至少其中之一適於預設提供無線網路服務給至少一物聯網裝置使用，並且所述多個閘道器裝置至少其中之另一適於預設提供無線網路服務給至少一用戶裝置使用。閘道器裝置交互確認對方的運作狀態。當所述多個閘道器裝置其中之一被判定為故障時，所述多個閘道器裝置其中之另一取代故障的閘道器裝置，以同時提供無線網路服務給所述物聯網裝置與所述用戶裝置使用。
本發明的基於物聯網的充電系統包括至少一充電裝置、多個閘道器裝置以及數據中心。所述充電裝置適於對至少一用戶裝置進行充電。所述多個閘道器裝置至少其中之一適於預設提供無線網路服務給所述充電裝置使用，並且所述多個閘道器裝置至少其中之另一適於提供無線網路服務給所述用戶裝置使用。數據中心適於與所述多個閘道器裝置通訊，用以儲存所述充電裝置與所述用戶裝置的數據信息。所述多個閘道器裝置交互確認對方的運作狀態。當所述多個閘道器裝置其中之一被判定為故障時，所述多個閘道器裝置其中之另一取代故障的閘道器裝置，以同時提供無線網路服務給所述充電裝置與所述用戶裝置使用。
基於上述，本發明實施例提出一種錯誤恢復方法及應用其之物聯網系統與充電系統。所述物聯網系統可分別預設對物聯網裝置與用戶裝置提供不同的閘道器裝置，其中所述閘道器裝置會在運作時相互確認對方的運作狀態，並且在其中一台閘道器裝置故障時，以未故障的閘道器裝置來取代故障的閘道器裝置的功能，從而令物聯網系統可從錯誤運作狀態中恢復，進而令整體物聯網系統具備高可用性。此外，本發明實施例可基於所述物聯網系統的概念下，建構具備高可用性的充電系統。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
為了使本揭露之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本揭露確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。
圖1為本發明一實施例之物聯網系統的示意圖。請參照圖1，本實施例的物聯網系統100包括多個閘道器裝置110_1~110_n，其中n為大於或等於2的正整數。
在閘道器裝置110_1~110_n中，其中至少有一個閘道器裝置（於此以閘道器裝置110_1為例）適於預設提供無線網路服務給物聯網裝置IoTD，以使物聯網裝置IoTD可透過閘道器裝置110_1將本身的運作資訊及數據回傳至前端的數據中心（未繪示），並且系統管理員亦可透過閘道器裝置110_1來控制對應的物聯網裝置IoTD的運作行為。
另一方面，在閘道器裝置110_1~110_n中，除了有預設提供無線網路服務的閘道器裝置110_1之外，其中更包括至少一個閘道器裝置（於此以閘道器裝置110_2為例）適於預設提供無線網路服務給用戶裝置UD，以使用戶裝置UD可透過閘道器裝置110_2而有連線至網際網路的能力。在物聯網的應用上，物聯網裝置IoTD可視整體系統需求而選擇利用例如充電站、空調設備、冰箱、電視、冰箱等固定式的家電設備來實現。而用戶裝置UD可以利用一般可供使用者操控的移動式電子設備來實現，例如交通工具或手機，但本發明不限於上述的例子。
在本範例實施例中，每一個閘道器裝置110_1~110_n分別包括無線傳輸電路、有線傳輸電路以及核心硬體電路。以閘道器裝置110_1為例，其包括無線傳輸電路112、有線傳輸電路114以及核心硬體電路CHC，其中核心硬體電路CHC包括記憶體電路116以及處理單元118等硬體部分。無線傳輸電路112耦接於處理單元118，並適於與周邊的用戶裝置UD與物聯網裝置IoTD以無線的方式連接。無線傳輸電路112可以利用無線收發器或無線網卡來實現，且所述無線收發器或無線網卡可支援如無線保真協定（wireless fidelity protocol，Wi-Fi protocol）等無線通訊協定。
有線傳輸電路114耦接於處理單元118，並適於與其他閘道器裝置110_2~110_n有線連接。有線傳輸電路114可支援如乙太網路標準（Ethernet）、快速乙太網路標準（fast Ethernet， 100BASE-T）以及十億位元乙太網路標準（gigabit Ethernet）等有線網路協定，本發明不以此為限。
記憶體電路116耦接於處理單元118，其可以為隨機存取記憶體、唯讀記憶體、快取記憶體與上述相似的組件或由上述組件相互組合而成。在本範例實施例中，記憶體電路116是用來儲存多個模組，這些模組可以是以程式或應用程式的方式儲存於記憶體電路116中，以提供不同的功能。
處理單元118可為具備運算能力，且能夠控制閘道器裝置110_1運作的硬體（例如：晶片組、處理器等）。在本範例實施例中，處理單元118可例如為中央處理單元（central processing unit，CPU）或任何可編程的微處理器或數位訊號處理器（digital signal processor，DSP）、可編程的控制器、特殊應用積體電路（application specific integrated circuits，ASIC）、可程式邏輯裝置（programmable logic device，PLD）或類似的裝置。處理單元118可以存取儲存在記憶體電路116中的模組，並執行這些模組的功能。
除此之外，在一範例實施例中，本實施例的閘道器裝置110_1~110_n還可預設透過一交換器120相互連接。換言之，各閘道器裝置110_1~110_n的有線傳輸電路114可透過所述交換器120交換封包與數據。但本發明不以此為限。
具體而言，儲存於閘道器裝置110_1的記憶體電路116中的模組包括錯誤恢復模組ERM、連線狀態確認模組CSM、服務模組SM、網路連線模組NCM以及備援模組BUM。
錯誤恢復模組ERM用以於閘道器裝置110_1~110_n其中之一被判定為故障時，接管故障的閘道器裝置110_1~110_n的服務提供對象。連線狀態確認模組CSM用以與其他的閘道器裝置110_1~110_n交換確認封包，藉以確認本身及其他閘道器裝置110_1~110_n的運作狀態。服務模組SM會根據當前的服務提供對象開啟或關閉對應的服務功能。網路連線模組NCM會周期性地經由使用中的網路線路WAN1/WAN2發送連線狀態確認封包，並且藉判斷是否接收到連線狀態確認回應，以確認使用中的網路線路WAN1/WAN2連線是否正常。備援模組BUM是可用以將設定的監控參數同步至另一閘道器裝置110_1~110_n或上傳至雲端伺服器，藉以在有閘道器裝置110_1~110_n故障時，其他閘道器裝置110_1~110_n能根據故障的閘道器裝置110_1~110_n的監控參數而順利接管故障的閘道器裝置110_1~110_n的服務功能。
就整體系統運作而言，用戶裝置UD可透過對應的閘道器裝置110_2所提供的無線網路服務連接至物聯網系統100的數據中心，經過一些設定後（如使用者輸入必要資訊、選擇所需服務等），數據中心可透過閘道器裝置110_1開啟物聯網裝置IoTD，藉以與用戶裝置UD進行互動。其中，在物聯網裝置IoTD與用戶裝置UD互動的過程中，物聯網裝置IoTD亦可透過閘道器裝置110_1所提供的無線網路服務，將互動過程中的資訊與數據回傳至數據中心，使得系統管理員可根據蒐集到的資訊對系統進行優化、分析或其他必要的處置。
在具體應用範例中，所述物聯網系統100可例如為基於物聯網的充電系統，如圖2所示。在本實施例的充電系統200中，其包括充電裝置IoTD（即，前一實施例的物聯網裝置）、預設提供無線網路服務給充電裝置IoTD的閘道器裝置210iot、預設提供無線網路服務給用戶裝置UD的閘道器裝置210ud、交換器220以及數據中心230。
充電裝置IoTD包括充電電路CGC、運作監控電路OMC以及通訊電路CMC。其中，充電電路CGC可用以對用戶裝置UD充電。運作監控電路OMC可於用戶裝置UD充電時，蒐集充電數據。通訊電路CMC則可用以與對應的閘道器裝置210iot通訊，藉以將蒐集到的充電數據回傳至對應的閘道器裝置210iot，並通過閘道器裝置210iot再回傳至數據中心230。
交換器220連接閘道器裝置210iot與210ud的有線傳輸電路，其中交換器220具有多條網路線路（本實施例是繪示兩條網路線路WAN1與WAN2為例，但本發明不僅限於此）。交換器220會使用網路線路WAN1與WAN2其中之一提供網際網路服務予閘道器裝置210iot與210ud。其中，未使用的網路線路WAN1/WAN2等同於使用中的網路線路WAN1/WAN2的備援線路，交換器220會在判定使用中的網路線路WAN1/WAN2斷線時，自動切換為使用備援線路來提供網際網路服務。
數據中心230適於與閘道器裝置210iot與210ud通訊，用以儲存與處理充電裝置IoTD與所述用戶裝置UD的各種數據信息。其中，數據中心230可例如包括兩個不同的目標伺服器TS1與TS2以及雲端伺服器CS。在預設的設定下，用戶裝置UD可透過閘道器裝置210ud連接至數據中心230以要求開啟充電裝置IoTD的充電功能，或查訊充電狀態等信息。此外，數據中心230可透過閘道器裝置210iot對充電裝置IoTD下達控制指令。
在本實施例的充電系統200的架構下，使用者可以透過閘道器裝置210ud與交換器220連線至數據中心230以下載使用充電裝置IoTD所需的應用程式，或登錄相關資訊以開啟充電裝置IoTD的充電功能。在設定完成後，數據中心230即可透過閘道器裝置210iot與交換器220控制充電裝置IoTD開始對用戶裝置UD進行充電。在充電過程中，充電裝置IoTD還可透過閘道器裝置210iot與交換器220將充電資訊回傳至數據中心230儲存。
詳細而言，在傳統的物聯網系統架構下，物聯網裝置與用戶裝置通常應用同一個閘道器裝置來提供無線網路服務。當閘道器裝置發生故障時，物聯網系統即無法再運作。
相較之下，在本實施例的物聯網系統100或充電系統200中，會設置有多台閘道器裝置110_1與110_2/210iot與210ud，其中本實施例的閘道器裝置110_1與110_2/210iot與210ud可藉由應用圖3所述之步驟流程來實現自動錯誤恢復，藉以在其中一台閘道器裝置發生故障時，切換利用未故障的閘道器裝置來同時為用戶裝置UD與物聯網裝置IoTD提供無線網路服務，使得整體物聯網系統100可具備高可用性（high availability）。
其中，圖3所繪示的方法是由閘道器裝置透過存取並執行儲存於對應的記憶體電路116中的模組而進行。圖3為本發明一實施例之物聯網系統的錯誤恢復方法的步驟流程圖。
在此以圖1的架構搭配圖3方法來進行說明。請同時參照圖1與圖3，首先在物聯網系統100中提供多台閘道器裝置110_1~110_n，其中閘道器裝置110_1與110_2係分別預設為物聯網裝置IoTD與用戶裝置UD提供無線網路服務（步驟S310）。
在此架構底下，物聯網系統100可藉閘道器裝置110_1與110_2交互確認對方的運作狀態（步驟S320）。當閘道器裝置110_1與110_2其中之一被判定為故障時，閘道器裝置110_1與110_2其中之另一即會取代故障的閘道器裝置，以藉未故障的閘道器裝置同時提供無線網路服務給所述物聯網裝置IoTD與所述用戶裝置UD使用（步驟S330）。
更具體地說，所述確認閘道器裝置110_1與110_2的運作狀態的具體步驟可如圖4所示。其中，圖4為本發明一實施例之確認閘道器裝置的運作狀態及故障類型的步驟流程圖。
請同時參照圖1與圖4，在此以閘道器裝置110_1為主體進行說明。在步驟S320中，首先處理單元118會執行連線狀態確認模組CSM，以令有線傳輸電路114發送一確認封包至閘道器裝置110_2（步驟S321），並且判斷是否接收到從閘道器裝置110_2所發出的確認封包（步驟S322）。於此所述確認封包可例如為包含有本機狀態的心跳封包（heartbeat packet）。
若處理單元118判定接收到了由閘道器裝置110_2所發出的確認封包，並且確認封包中所指示的閘道器裝置110_2的運作狀態正常，即判定兩閘道器裝置110_1與110_2皆正常運作（步驟S323）。
若處理單元118判定未接收到閘道器裝置110_2所發出的確認封包，其會進一步判斷未接收到確認封包的時間是否超過預設時間（步驟S324）。若未超過預設時間，則處理器118會持續判斷是否接收到確認封包；反之，若超過預設時間仍未接收到確認封包，則處理器118會進行連線狀態確認程序，藉以判斷閘道器裝置110_1與110_2的故障類型（步驟S325）。
經過連線狀態確認程序後，處理器118可判定出閘道器裝置110_1與110_2的故障類型是屬於有線傳輸電路114發生故障（步驟S326）、核心硬體電路CHC發生故障（步驟S327）或無線傳輸電路112發生故障（步驟S328）。因此，處理器118即可將偵測到的故障資訊回傳至數據中心（步驟S329），並且接著執行錯誤恢復模組ERM與服務模組SM以令未故障的閘道器裝置110_1/110_2取代故障的閘道器裝置110_1/110_2的功能（步驟S330）。
底下以物聯網裝置IoT與閘道器裝置110_1和110_2之間的互動作為範例來說明本發明實施例所述的錯誤恢復方法及其連線狀態確認程序的具體步驟。其中，圖5至圖7分別是繪示閘道器裝置110_1的有線傳輸電路114、核心硬體電路CHC及無線傳輸電路112發生故障時的錯誤回復流程，並且圖8是繪示交換器120的網路線路WAN1連線中斷時的錯誤回復流程。
於本領域具有通常知識者可藉由下述說明而在用戶裝置UD與閘道器裝置110_1和110_2之間實現類似的錯誤恢復方法，因此本文不對其他用戶裝置UD與閘道器裝置110_2之間的互動多加贅述。
圖5為本發明一實施例之閘道器裝置的有線傳輸電路發生故障時的錯誤恢復流程示意圖。請同時參照圖1與圖5，在閘道器裝置110_1與110_2皆正常運作的情況下，閘道器裝置110_1會定時發送確認封包HBP給閘道器裝置110_2（步驟S501），其中當閘道器裝置110_2接收到由閘道器裝置110_1所發出的確認封包HBP時，閘道器裝置110_2會根據確認封包HBP的內容將閘道器裝置110_1的狀況記錄下來。
類似地，閘道器裝置110_2同樣會定時發送確認封包HBP給閘道器裝置110_1（步驟S502），其中當閘道器裝置110_1接收到由閘道器裝置110_2所發出的確認封包HBP時，閘道器裝置110_1會根據確認封包HBP的內容將閘道器裝置110_2的狀況記錄下來。由於閘道器裝置110_1與110_2之間是預設以有線傳輸電路114交換確認封包HBP，故於此在確認封包HBP後標註“有線網路連線LC”。
至此閘道器裝置110_1與110_2確認雙方皆為正常運作的狀態，故使物聯網裝置IoTD可向預設提供服務的閘道器裝置110_1發出連線請求（步驟S503）。閘道器裝置110_1在確認連線請求為合法後，即會透過無線傳輸電路112回傳一連線確認回應給物聯網裝置（步驟S504），並且建立與物聯網裝置IoTD之間的無線網路連線。
假設在無線網路連線成功建立後，閘道器裝置110_1的有線傳輸電路114發生故障（例如網路卡故障）。此時閘道器裝置110_1會無法透過有線傳輸電路114傳送確認封包HBP給閘道器裝置110_2。此外，當閘道器裝置110_2經由有線傳輸電路114傳送確認封包HBP給閘道器裝置110_1時（步驟S505），閘道器裝置110_1也無法收到對方所發出的確認封包HBP。
在此情況下，閘道器裝置110_1與110_2會在判定經過預設時間後仍未接收到對方所發出的確認封包HBP時，分別向交換器120中的有線網路閘道器發送一連線狀態確認封包ICMP（步驟S506與S507），藉以確認本身的有線傳輸電路114運作狀態是否正常。
由於閘道器裝置110_2此時並未故障，因此其可接收到交換器120中的有線網路閘道器所回傳的連線狀態確認回應ICMP_R，並且判定本機的有線傳輸電路114運作正常。另一方面，由於閘道器裝置110_1的有線傳輸電路114發生故障，因此無法接收到交換器120中的有線網路閘道器所回傳的連線狀態確認回應ICMP_R。在經過預設時間後，閘道器裝置110_1即會判定本機的有線傳輸電路114發生故障（步驟S509）。
在閘道器裝置110_1判定本機的有線傳輸電路114發生故障後，其會啟動無線傳輸電路112的站台模式（station mode），藉以透過無線網路向閘道器裝置110_2發起連線（步驟S510）。閘道器裝置110_2在接收到連線請求後，回應閘道器裝置110_1的無線網路連線請求（步驟S511），從而在閘道器裝置110_1與110_2建立起無線網路連線。閘道器裝置110_2會同樣的啟動無線傳輸電路112的站台模式，並且藉以透過無線網路向閘道器裝置110_1發起連線，閘道器裝置110_1在接收到連線請求後，回應閘道器裝置110_2的無線網路連線請求，從而在閘道器裝置110_1與110_2建立起無線網路連線。
在閘道器裝置110_1與110_2的無線網路連線建立後，閘道器裝置110_1會改透過無線網路連線WC發出確認封包HBP至閘道器裝置110_2（步驟S512）。閘道器裝置110_2會在接收到確認封包HBP後，記錄下閘道器裝置110_1的狀況，並且得知閘道器裝置110_1的有線傳輸電路114發生故障。類似地，閘道器裝置110_2會改透過無線網路連線WC發出確認封包HBP至閘道器裝置110_1（步驟S513）。閘道器裝置110_1會在接收到確認封包HBP後，記錄下閘道器裝置110_2的狀況，並且得知閘道器裝置110_2運作正常。
此時，閘道器裝置110_1與110_2皆已得知對方的運作狀態。由於閘道器裝置110_1發生故障，因此閘道器裝置110_1會將本身的無線網路關閉（步驟S514），使得物聯網裝置IoTD與閘道器裝置110_1的無線網路連線中斷。而閘道器裝置110_2此時則會合併原本閘道器裝置110_1上提供給物聯網裝置IoTD的服務，並且原本提供給用戶裝置UD的服務仍會持續執行（步驟S515）。換言之，閘道器裝置110_2會根據故障的閘道器裝置110_1的服務提供對象（物聯網裝置IoTD）開啟對應的服務功能。
其後，物聯網裝置IoTD即可改為向閘道器裝置110_2發起無線網路連線（步驟S516），並且在閘道器裝置110_2確認物聯網裝置IoTD的連線請求後（步驟S517），改由閘道器裝置110_2控制物聯網裝置IoTD。
圖6為本發明一實施例之閘道器裝置的核心硬體電路發生故障時的錯誤恢復流程示意圖。請接著同時參照圖1與圖6，在閘道器裝置110_1與110_2皆正常運作的情況下，閘道器裝置110_1會透過有線網路LC定時發送確認封包HBP給閘道器裝置110_2（步驟S601），其中當閘道器裝置110_2接收到由閘道器裝置110_1所發出的確認封包HBP時，閘道器裝置110_2會根據確認封包HBP的內容將閘道器裝置110_1的狀況記錄下來。
類似地，閘道器裝置110_2同樣會透過有線網路LC定時發送確認封包HBP給閘道器裝置110_1（步驟S602），其中當閘道器裝置110_1接收到由閘道器裝置110_2所發出的確認封包HBP時，閘道器裝置110_1會根據確認封包HBP的內容將閘道器裝置110_2的狀況記錄下來。
至此閘道器裝置110_1與110_2確認雙方皆為正常運作的狀態，故使物聯網裝置IoTD可向預設提供服務的閘道器裝置110_1發出連線請求（步驟S603）。閘道器裝置110_1在確認連線請求為合法後，即會透過無線傳輸電路112回傳一連線確認回應給物聯網裝置（步驟S604），並且建立與物聯網裝置IoTD之間的無線網路連線。
假設在無線網路連線成功建立後，閘道器裝置110_1的核心硬體電路CHC發生故障。此時閘道器裝置110_1不論是有線傳輸電路114或無線傳輸電路112皆無法正常運行。
在此情況下，閘道器裝置110_2仍會先透過有線網路LC發送確認封包HBP（步驟S605），並且在判定經過預設時間後仍未接收到對方所發出的確認封包HBP時，向交換器120中的有線網路閘道器發送連線狀態確認封包ICMP（步驟S606），藉以確認本身的有線傳輸電路114運作狀態是否正常。
當閘道器裝置110_2接收到交換器120所回傳的連線狀態確認回應ICMP_R（步驟S607）時，閘道器裝置110_2即可判定本機的有線傳輸電路114運作正常。此時閘道器裝置110_2會啟動無線傳輸電路112的站台模式，藉以透過無線網路向閘道器裝置110_2發起連線，以透過無線網路來向閘道器裝置110_1發出確認封包HBP（步驟S608）。
但是由於閘道器裝置110_1已經發生故障而無法回傳確認封包HBP，因此閘道器裝置110_2會在經過預設時間後，判定閘道器裝置110_1的核心硬體電路CHC發生故障（步驟S609）。此時閘道器裝置110_2會合併原本閘道器裝置110_1上提供給物聯網裝置IoTD的服務，並且原本提供給用戶裝置UD的服務仍會持續執行（步驟S610）。換言之，閘道器裝置110_2會根據故障的閘道器裝置110_1的服務提供對象（物聯網裝置IoTD）開啟對應的服務功能。
其後，物聯網裝置IoTD即可改為向閘道器裝置110_2發起無線網路連線（步驟S611），並且在閘道器裝置110_2確認物聯網裝置IoTD的連線請求後（步驟S612），改由閘道器裝置110_2控制物聯網裝置IoTD。
圖7為本發明一實施例之閘道器裝置的無線傳輸電路發生故障時的錯誤恢復流程示意圖。請接著同時參照圖1與圖7，在閘道器裝置110_1與110_2皆正常運作的情況下，閘道器裝置110_1與110_2的運作（步驟S701~S704）大致與前述實施例的步驟S501~S504與S601~S604相同，故於此不再贅述。
假設在無線網路連線成功建立後，閘道器裝置110_1的無線傳輸電路112（例如無線網路卡）發生故障。此時閘道器裝置110_1與物聯網裝置IoTD的無線網路連線會中斷，但閘道器裝置110_1與110_2之間的仍可藉有線網路傳輸。
由於本實施例的閘道器裝置110_1與110_2在運作的過程中會隨時地檢查本身的無線傳輸電路112的運作狀態，因此當閘道器裝置110_1的無線傳輸電路112發生故障時，閘道器裝置110_1可即時地根據運作狀態的檢測結果判定本身的無線傳輸電路發生故障（步驟S705）。
其中，當閘道器裝置110_1判定本身的無線傳輸電路發生故障時，閘道器裝置110_1會在所發送的確認封包中附加指示無線傳輸電路112故障的錯誤碼（步驟S706），並且將附有錯誤碼的確認封包HBPe透過有線網路LC傳送至閘道器裝置110_2（步驟S707）。另一方面，由於閘道器裝置110_2運作正常，因此閘道器裝置110_2是發出一般的確認封包HBP至閘道器裝置110_1（步驟S708）。
當閘道器裝置110_2接收到附有錯誤碼的確認封包HBPe時，閘道器裝置110_2即會根據錯誤碼判定閘道器裝置110_1的無線傳輸電路112發生故障（步驟S709）。在此情況下，閘道器裝置110_2會合併原本閘道器裝置110_1上提供給物聯網裝置IoTD的服務，並且原本提供給用戶裝置UD的服務仍會持續執行（步驟S610）。換言之，閘道器裝置110_2會根據故障的閘道器裝置110_1的服務提供對象（物聯網裝置IoTD）開啟對應的服務功能。
其後，物聯網裝置IoTD即可改為向閘道器裝置110_2發起無線網路連線（步驟S710），並且在閘道器裝置110_2確認物聯網裝置IoTD的連線請求後（步驟S711），改由閘道器裝置110_2控制物聯網裝置IoTD。
圖8為本發明一實施例之交換器的網路線路中斷時的錯誤恢復流程示意圖。由於圖2繪示較清楚的前端網路架構，因此本實施例搭配圖2之架構進行說明。在本實施例中，伺服器TS1與TS2可例如是支援ICMP協定的伺服器，例如網際網路服務供應商（internet service provider，ISP）的網域名稱系統（domain name system，DNS）伺服器，但本發明不僅限於此。其中，交換器220的路由表（routing table）中可設定有伺服器TS1與TS2的IP位址的靜態路由，使得閘道器裝置發送至伺服器TS1的封包是指定走網路線路WAN1，並且發送至伺服器TS2的封包是指定走網路線路WAN2。在本實施例中，物聯網系統/充電系統200是預設使用網路線路WAN1來傳輸封包。
請同時參照圖2與圖8，在此以閘道器裝置210iot為主來說明。首先，閘道器裝置210iot會定時/周期性地向伺服器TS1發送連線狀態確認封包ICMP。由於交換器220的路由表中設定了靜態路由，而將目的地為伺服器TS1的封包都往網路線路WAN1送，因此連線狀態確認封包ICMP會從閘道器裝置210iot發送至交換器220（步驟S801），再經由網路線路WAN1上傳至網際網路（步驟S802），並通過網際網路傳送至伺服器TS1（步驟S803）。
當伺服器TS1接收到連線狀態確認封包ICMP時，其會通過同樣路徑（伺服器TS1-＞網際網路-＞網路線路WAN1-＞交換器-＞閘道器裝置210iot）回傳一連線狀態確認回應ICMP_R給閘道器裝置210iot（步驟S804~S806）。若閘道器裝置210iot接收到連線狀態確認回應ICMP_R，即可判定網路線路WAN1連線正常。類似地，閘道器裝置210iot亦可以類似方式對網路線路WAN2是否正常連線進行檢測，如步驟S807~S812。
在步驟S812之後，閘道器裝置210iot會判定兩條網路線路WAN1與WAN2皆處於正常連線狀態，因此選用預設的網路線路WAN1來上傳資料至網際網路（步驟S813與S814），並且同樣經由網路線路WAN1從網際網路下載資料（步驟S815與S816）。
假設使用中的網路線路WAN1中斷。在此情況下，閘道器裝置210iot會在連線狀態確認封包ICMP連續發送失敗（步驟S817與S818，在此是以連續失敗兩次為例，但本發明不僅限於此）時，判定使用中的網路線路WAN1連線中斷，並且將使用中的網路線路切換為WAN2（步驟S819），藉以改為通過網路線路WAN2上傳資料至網際網路（步驟S820與S821）以及從網際網路下載資料（步驟S822與S823）。
圖9與圖10實施例是繪示在本發明實施例的物聯網系統中，各台閘道器裝置的資料備援/同步方法。
請先同時參照圖1與圖9，在本實施例中，閘道器裝置110_1與110_2會預先設定好各自的監控參數（步驟S901與S902），所述監控參數可例如為物聯網裝置IoTD與用戶裝置UD的運作狀態參數及運作設定檔，本發明不對此加以限制。
在閘道器裝置110_1與110_2的監控參數皆未發生改變時，閘道器裝置110_1與110_2不會進行同步的動作。當閘道器裝置110_1的監控參數發生改變時，閘道器裝置110_1即會將改變的監控參數同步至閘道器裝置110_2（步驟S903）。類似地，當閘道器裝置110_2的監控參數發生改變時，閘道器裝置110_2也會即時地將改變的監控參數同步至閘道器裝置110_1（步驟S904）。
藉此，閘道器裝置110_1與110_2所獲取得資訊即可隨時保持同步。如此一來，一旦其中一台閘道器裝置110_1/110_2發生故障，另一台閘道器裝置110_2/110_1即可立即地取代故障的閘道器裝置110_1/110_2。
在實際應用中，閘道器裝置110_1與110_2可以使用Linux的核心模組inotify來實現上述監控資料和設定檔的功能。其中，當所監控的檔案內容變更時，inotify會傳回狀態碼，使得閘道器裝置110_1/110_2可再呼叫rsync將有更動的檔案同步到另一台閘道器裝置110_1/110_2上。
請接著參照圖1與圖10，在本實施例中，閘道器裝置110_1與110_2同樣可預先設定好各自的監控參數（步驟S1001與S1002）。與前述圖9實施例不同的是，本實施例的閘道器裝置110_1與110_2是周期性的將監控參數上傳至雲端伺服器CS。
具體而言，如圖10所示，閘道器裝置110_1與110_2會將設定的監控參數上傳至雲端伺服器CS（步驟S1003與S1004），並且在經過固定的時間間隔PT後，再次將設定的監控參數上傳至雲端伺服器CS（步驟S1005與S1006）。同樣地，步驟S1005與S1006後，閘道器裝置110_1與110_2會於經過時間間隔PT後，再次將監控參數上傳至雲端伺服器CS（步驟S1007與S1008），以此類推。
藉此，一旦其中一台閘道器裝置110_1/110_2發生故障，另一台閘道器裝置110_2/110_1即可從雲端伺服器CS下載故障的閘道器裝置110_1/110_2的監控參數，藉以取代故障的閘道器裝置110_1/110_2。
綜上所述，本發明實施例提出一種錯誤恢復方法及應用其之物聯網系統與充電系統。所述物聯網系統可分別預設對物聯網裝置與用戶裝置提供不同的閘道器裝置，其中所述閘道器裝置會在運作時相互確認對方的運作狀態，並且在其中一台閘道器裝置故障時，以未故障的閘道器裝置來取代故障的閘道器裝置的功能，從而令物聯網系統可從錯誤運作狀態中恢復，進而令整體物聯網系統具備高可用性。此外，本發明實施例可基於所述物聯網系統的概念下，建構具備高可用性的充電系統。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧物聯網系統
110_1~110_n、210iot、210ud‧‧‧閘道器裝置
112‧‧‧無線傳輸電路
114‧‧‧有線傳輸電路
116‧‧‧記憶體電路
118‧‧‧處理單元
120、220‧‧‧交換器
200‧‧‧基於物聯網的充電系統
230‧‧‧數據中心
BUM‧‧‧備援模組
CGC‧‧‧充電電路
CMC‧‧‧通訊電路
CS‧‧‧雲端伺服器
CSM‧‧‧連線狀態確認模組
ERM‧‧‧錯誤恢復模組
IoTD‧‧‧物聯網裝置/充電裝置
NCM‧‧‧網路連線模組
OMC‧‧‧運作監控電路
SM‧‧‧服務模組
TS1、TS2‧‧‧伺服器
UD‧‧‧用戶裝置
WAN1、WAN2‧‧‧網路線路
S310~S330、S321~S329、S501~S517、S601~S612、S701~S711、S801~S823、S901~S904、S1001~S1008‧‧‧物聯網系統的錯誤恢復方法的步驟
圖1為本發明一實施例之物聯網系統的示意圖。 圖2為本發明一實施例之基於物聯網的充電系統的示意圖。 圖3為本發明一實施例之物聯網系統的錯誤恢復方法的步驟流程圖。 圖4為本發明一實施例之確認閘道器裝置的運作狀態及故障類型的步驟流程圖。 圖5為本發明一實施例之閘道器裝置的有線傳輸電路發生故障時的錯誤恢復流程示意圖。 圖6為本發明一實施例之閘道器裝置的核心硬體電路發生故障時的錯誤恢復流程示意圖。 圖7為本發明一實施例之閘道器裝置的無線傳輸電路發生故障時的錯誤恢復流程示意圖。 圖8為本發明一實施例之交換器的網路線路中斷時的錯誤恢復流程示意圖。 圖9為本發明一實施例之閘道器裝置的資料同步流程示意圖。 圖10為本發明另一實施例之閘道器裝置的資料同步流程示意圖。

Claims (26)

  1. 一種物聯網系統的錯誤恢復方法，包括：提供多個閘道器裝置，其中該些閘道器裝置至少其中之一適於預設提供無線網路服務給至少一物聯網裝置使用，並且該些閘道器裝置至少其中之另一適於預設提供無線網路服務給至少一用戶裝置使用；藉該些閘道器裝置交互確認對方的運作狀態；當該些閘道器裝置其中之一被判定為故障時，利用該些閘道器裝置其中之另一取代故障的該閘道器裝置，以藉該其中之另一閘道器裝置同時提供無線網路服務給所述物聯網裝置與所述用戶裝置使用；設定該些閘道器裝置的至少一監控參數；以及當該些閘道器裝置其中之一的所述監控參數改變時，該其中之一閘道器裝置將改變的監控參數同步至其餘該些閘道器裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，其中藉該些閘道器裝置交互確認對方的運作狀態的步驟包括：藉該些閘道器裝置其中之一發送一確認封包；判斷該些閘道器裝置其中之另一於一預設時間內是否接收到該確認封包；若該其中之另一閘道器裝置於該預設時間內接收到該確認封包，判定該其中之一閘道器裝置未發生故障；以及若該其中之另一閘道器裝置於該預設時間內未接收到該確認封包，進行一連線狀態確認程序，藉以判斷一故障類型。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，其中該些閘道器裝置分別包括一有線傳輸電路、一無線傳輸電路以及一核心硬體電路，該些閘道器裝置預設透過各自的有線傳輸電路所建立的有線網路傳遞該確認封包。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，其中進行該連線狀態確認程序，藉以判斷該故障類型的步驟包括：藉該有線傳輸電路發送一連線狀態確認封包；判斷是否接收到一連線狀態確認回應；若接收到該連線狀態確認回應，判定該其中之另一閘道器裝置的該有線傳輸電路正常；以及若未接收到該連線狀態確認回應，判定該其中之另一閘道器裝置的該有線傳輸電路發生故障。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，其中進行該連線狀態確認程序，藉以判斷該故障類型的步驟更包括：當判定該其中之另一閘道器裝置的該有線傳輸電路正常時，改以藉該無線傳輸電路透過無線網路向該其中之一閘道器裝置發送該確認封包；判斷於該預設時間內是否透過無線網路接收到該確認封包；若於該預設時間內透過無線網路接收到該確認封包，判定該其中之一閘道器裝置的該有線傳輸電路發生故障；以及若於該預設時間內未透過無線網路接收到該確認封包，判定該其中之一閘道器裝置的該核心硬體電路發生故障。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，其中藉該些閘道器裝置交互確認對方的運作狀態的步驟更包括：藉各該閘道器裝置檢查本身的該無線傳輸電路的運作狀態；當該些閘道器裝置其中之一判定本身的該無線傳輸電路發生故障時，在所發送的該確認封包中附加一錯誤碼；以及當該些閘道器裝置其中之另一接收到附有該錯誤碼的該確認封包時，判定該其中之一閘道器裝置的該無線傳輸電路發生故障。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，其中當該些閘道器裝置其中之一被判定為故障時，利用該些閘道器裝置其中之另一取代故障的該閘道器裝置，以藉該其中之另一閘道器裝置同時提供無線網路服務給所述物聯網裝置與所述用戶裝置使用的步驟包括：中斷所述物聯網裝置或所述用戶裝置與故障的閘道器裝置之間的無線網路連線；根據故障的閘道器裝置的服務提供對象，開啟該其中之另一閘道器裝置對應的服務功能；以及藉該其中之另一閘道器裝置與斷線的所述物聯網裝置或所述用戶裝置重新建立無線網路連線。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，更包括：提供連接該些閘道器裝置的一交換器，其中該交換器具有多條網路線路，該交換器使用該些網路線路其中之一提供網際網路服務予該些閘道器裝置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，更包括：周期性地經由使用中的網路線路發送一連線狀態確認封包；判斷是否接收到一連線狀態確認回應；若接收到該連線狀態確認回應，判定使用中的網路線路連線正常；以及若未接收到該連線狀態確認回應，判定使用中的網路線路連線中斷。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，更包括：當判定使用中的網路線路連線中斷時，切換為使用該些網路線路其中之另一來提供網際網路服務。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，更包括：設定該些閘道器裝置的至少一監控參數；以及周期性地將該些閘道器裝置的所述監控參數上傳至一雲端伺服器。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的物聯網系統的錯誤恢復方法，其中周期性地將該些閘道器裝置的所述監控參數上傳至該雲端伺服器的步驟包括：比對該雲端伺服器所儲存的監控參數與該些閘道器裝置中待上傳的監控參數；以及僅將有改變的監控參數上傳至該雲端伺服器。
  13. 一種物聯網系統，包括：多個閘道器裝置，其中該些閘道器裝置至少其中之一適於預設提供無線網路服務給至少一物聯網裝置使用，並且該些閘道器裝置至少其中之另一適於預設提供無線網路服務給至少一用戶裝置使用，其中，該些閘道器裝置交互確認對方的運作狀態，其中，當該些閘道器裝置其中之一被判定為故障時，該些閘道器裝置其中之另一取代故障的該閘道器裝置，以同時提供無線網路服務給所述物聯網裝置與所述用戶裝置使用，其中各該閘道器裝置包括：一無線傳輸電路，適於與周邊的所述用戶裝置與所述物聯網裝置無線連接；一有線傳輸電路，適於與其餘該些閘道器裝置有線連接；以及一核心硬體電路，包括：一記憶體電路，儲存多個模組；以及一處理單元，耦接該無線傳輸電路、該有線傳輸電路以及該記憶體電路，其中該處理單元控制該無線傳輸電路與該有線傳輸電路的運作並存取該記憶體電路以執行該些模組，並且該些模組包括：一錯誤恢復模組，用以於該些閘道器裝置其中之一被判定為故障時，接管故障的閘道器裝置的服務提供對象；一連線狀態確認模組，用以與其餘該些閘道器裝置交換一確認封包，藉以確認本身及其餘該些閘道器裝置的運作狀態；以及一服務模組，用以根據當前的服務提供對象開啟或關閉對應的服務功能。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的物聯網系統，更包括：一交換器，連接各該閘道器裝置的該有線傳輸電路，其中該交換器具有多條網路線路，該交換器使用該些網路線路其中之一提供網際網路服務予該些閘道器裝置。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的物聯網系統，其中該連線狀態確認模組判斷於一預設時間內是否接收到該確認封包，若該連線狀態確認模組於該預設時間內接收到該確認封包，則判定本身未發生故障，以及若該連線狀態確認模組於該預設時間內未接收到該確認封包，該連線狀態確認模組進行一連線狀態確認程序，藉以判斷一故障類型。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的物聯網系統，其中當該連線狀態確認模組進行該連線狀態確認程序時，該連線狀態確認模組藉該有線傳輸電路發送一連線狀態確認封包，並且判斷是否接收到一連線狀態確認回應；若該有線傳輸電路接收到該連線狀態確認回應，該連線狀態確認模組判定本身的有線傳輸電路正常，以及若該有線傳輸電路未接收到該連線狀態確認回應，該連線狀態確認模組判定本身的有線傳輸電路發生故障。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的物聯網系統，其中當該連線狀態確認模組判定本身的有線傳輸電路正常時，該連線狀態確認模組改以藉該無線傳輸電路發送該確認封包至另一閘道器裝置，並且判斷該無線傳輸電路於該預設時間內是否接收到由所述另一閘道器裝置所發送的該確認封包；若該無線傳輸電路於該預設時間內接收到該確認封包，該連線狀態確認模組判定所述另一閘道器裝置的該有線傳輸電路發生故障，以及若該無線傳輸電路於該預設時間內未接收到該確認封包，該連線狀態確認模組判定所述另一閘道器裝置的該核心硬體電路發生故障。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的物聯網系統，其中該連線狀態確認模組更檢查本身的該無線傳輸電路的運作狀態，當該連線狀態確認模組判定本身的該無線傳輸電路發生故障時，在所發送的該確認封包中附加一錯誤碼。
  19. 如申請專利範圍第14項所述的物聯網系統，其中該些模組更包括：一網路連線模組，用以周期性地經由使用中的網路線路發送一連線狀態確認封包，並且藉判斷是否接收到一連線狀態確認回應，以確認使用中的網路線路連線是否正常，其中，若接收到該連線狀態確認回應，該網路連線模組判定使用中的網路線路連線正常，以及若未接收到該連線狀態確認回應，該網路連線模組判定使用中的網路線路連線中斷。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的物聯網系統，其中當該網路連線模組判定使用中的網路線路中斷時，該網路連線模組切換為使用該些網路線路其中之另一來提供網際網路服務。
  21. 如申請專利範圍第14項所述的物聯網系統，其中該些模組更包括：一備援模組，用以將至少一監控參數同步至另一閘道器裝置或上傳至一雲端伺服器。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的物聯網系統，其中該備援模組於所述監控參數改變時，將改變的監控參數同步至所述另一閘道器裝置。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的物聯網系統，其中該備援模組周期性地將所述監控參數上傳至該雲端伺服器。
  24. 如申請專利範圍第13項所述的物聯網系統，其中所述物聯網裝置為用以提供所述用戶裝置的一充電裝置。
  25. 一種基於物聯網的充電系統，包括：至少一充電裝置，適於對至少一用戶裝置進行充電；多個閘道器裝置，其中該些閘道器裝置至少其中之一適於預設提供無線網路服務給所述充電裝置使用，並且該些閘道器裝置至少其中之另一適於提供無線網路服務給所述用戶裝置使用；以及一數據中心，適於與該些閘道器裝置通訊，用以儲存所述充電裝置與所述用戶裝置的數據信息，其中，該些閘道器裝置交互確認對方的運作狀態，其中，當該些閘道器裝置其中之一被判定為故障時，該些閘道器裝置其中之另一取代故障的該閘道器裝置，以同時提供無線網路服務給所述充電裝置與所述用戶裝置使用。
  26. 如申請專利範圍第25項所述的基於物聯網的充電系統，其中各所述充電裝置包括：一充電電路，用以對所述用戶裝置充電；一運作監控電路，於對所述用戶裝置充電時，蒐集一充電數據；以及一通訊電路，用以與對應的閘道器裝置通訊，藉以將蒐集到的充電數據回傳至對應的閘道器裝置。
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