СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕНЫ УСТРОЙСТВА В СЕТИ
METHOD AND DEVICE TO REPLACE DEVICE IN NETWORK

Изобретение относится к замене устройства в сети, содержащей множество устройств, и может быть использовано для горячей замены, особенно в сетях управления.
Сети управления, как, например, сети управления вентиляцией, освещением или обогревом, для автоматизации здания, становятся все более и более скрытыми от пользователя. Эти сети включают в себя такие устройства, как световые пускорегуляторы, переключатели, сенсоры, исполнительные механизмы, измерители и т.д., подключенные, например, через RF (радиочастотные) модули. Для таких сетей, включающих в себя большое количество устройств и распределяющих логические схемы программ, требуются новые процедуры настройки и технического обслуживания, чтобы гарантировать бесперебойную работу. Патент US 20050035717 Al описывает дистанционную систему управления освещением, включающую в себя множество пускорегуляторов. Таблица пускорегуляторов, хранящаяся в машиночитаемой памяти, хранит контрольные точки для одного или более пускорегуляторов. Контрольная точка может определять силу света. Таблица пускорегуляторов может быть сформирована и изменена дистанционно. Обновления для таблицы пускорегуляторов могут загружаться в контроллер, делая систему управления светом надежной и легко изменяемой. Этим достигается разнообразие дистанционно управляемых схем освещения.
Задачей настоящего изобретения является предоставление усовершенствованного способа, устройства и сети для замены устройства в сети, особенно в сети управления.
Задача решается при помощи независимых пунктов формулы изобретения. Дополнительные варианты осуществления показываются зависимыми пунктами формулы изобретения.
Чтобы решить вышеуказанную задачу, изобретение предоставляет способ замены сетевого устройства, содержащего множество устройств, содержащий:
- сохранение скопированных данных первого устройства в средстве хранения,
- подключение вторичного устройства к сети,
- предоставление информации по замене, содержащей первый идентификатор, который идентифицирует первое устройство,
- предоставление реплицированных данных первого устройства из средства хранения во второе устройство.
Чтобы решить вышеуказанную задачу, изобретение дополнительно предоставляет устройство для замены устройства в сети, содержащей множество устройств, содержащую:
- средство для сохранения реплицированных данных первого устройства в средстве хранения,
- средство для подключения второго устройства к сети,
- средство для предоставления информации о замене, содержащей первый идентификатор, который идентифицирует первое устройство,
- средство для предоставления реплицированных данных первого устройства из средства хранения во второе устройство.
Чтобы решить вышеуказанную задачу, изобретение дополнительно предоставляет сеть, содержащую множество устройств, при этом первое устройство заменяется вторым устройством, содержащую:
- второе устройство, которое сконфигурировано так, чтобы предоставлять информацию о замене, причем информация о замене содержит первый идентификатор, который идентифицирует первое устройство,
- средство хранения для хранения реплицированных данных первого устройства, в котором средство хранения сконфигурировано так, чтобы предоставить реплицированные данные первого устройства, из средства хранения, на второе устройство.
Отличительные признаки, в соответствии с настоящим изобретением, позволяют произвести горячую замену, то есть замену одного устройства другим, например, таким же или подобным. Сеть может быть сетью управления, такой как сеть управления освещением, содержащей большое количество устройств и распределяющей логические схемы программ. Преимущество изобретения состоит в том, что процедура технического обслуживания, такая как горячая замена устройства, может быть выполнена без существенно заметного влияния на работающую систему и с минимальной настройкой и техническим обслуживанием со стороны пользователя. В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения горячая замена в распределенной сети управления позволяет переустановку логической схемы управления заменяемого устройства на новом устройстве, обновление логических схем управления на новом устройстве до параметров состояния других устройств, переустановку информации о состоянии заменяемого устройства на новое устройство и переустановку связей к логическим схемам управления на других устройствах, воздействующих на параметры состояния или атрибуты заменяемого устройства.
Основная идея изобретения состоит в том, чтобы предоставить горячую замену устройства в сети, основанную на состоянии и, в особенности, реплицировании логических схем управления и точном образовании связей идентификатора.
Согласно варианту осуществления изобретения сохранение реплицированных данных первого устройства может выполняться на постоянной основе. Согласно дополнительному варианту осуществления сохранение реплицированных данных первого устройства может выполняться в ответ на повреждение первого устройства или в ответ на изменение в реплицированных данных на первом устройстве. Реплицированные данные могут включать в себя логические схемы управления, дополнительные логические схемы и текущие величины атрибутов устройства в сети, или любую их комбинацию. Средство хранения для хранения реплицированных данных может являться главным средством хранения, одним или множеством одноранговых средств хранения согласно вариантам осуществления изобретения. Первое устройство может содержать средство реплицирования, сконфигурированное так, чтобы отсылать реплицированные данные в средство хранения после повреждения первого устройства согласно варианту осуществления изобретения. Устройство реплицирования может содержать независимый источник питания, согласно дополнительному варианту осуществления.
Согласно варианту осуществления изобретения первое устройство, которое будет заменено, может быть удалено из сети особым образом до, одновременно с или после подключения второго устройства, которое заменяет первое устройство в сети, согласно варианту осуществления изобретения.
Согласно варианту осуществления предложенный способ может дополнительно содержать этап предоставления первого идентификатора второму устройству и замену информации, которая может быть предоставлена вторым устройством. Первый идентификатор может быть предоставлен второму устройству перед подключением второго устройства к сети согласно варианту осуществления изобретения. Для получения первого идентификатора второе устройство может содержать интерфейс для ввода первого идентификатора. Интерфейс ввода может содержать механическое средство, чтобы установить первый идентификатор, или может содержать считыватель, сконфигурированный так, чтобы считывать первый идентификатор из штрихового кода или тэг RF-идентификатора согласно варианту осуществления изобретения.
Согласно альтернативному варианту осуществления первый идентификатор может быть предоставлен второму устройству после подключения второго устройства к сети. Первый идентификатор и второй идентификатор, который идентифицирует второе устройство, могут быть предоставлены контроллеру. После получения информации о подключении второго устройства к сети контроллер может предоставить первый идентификатор из контроллера второму устройству. Интерфейс ввода может быть сконфигурирован так, чтобы позволить пользователю вводить первые и вторые идентификаторы или выбирать первое устройство и вводить второй идентификатор. Альтернативно, интерфейс ввода может содержать считыватель, сконфигурированный так, чтобы считывать первые и вторые идентификаторы из штрихового кода или тэга RF-идентификатора.
Контроллер может постоянно находиться на заранее определенном узле сети управления.
Согласно дополнительному варианту осуществления предоставление первого идентификатора второму устройству может дополнительно содержать этап предоставления дополнительных данных второму устройству, дополнительные данные, содержащие идентификатор, средство хранения, информацию о функциях устройства или идентификаторы соотнесенных устройств. Контроллер или первое устройство могут содержать средство хранения для сохранения дополнительных данных.
Согласно дополнительному варианту осуществления третье устройство может относиться к первым устройствам. Информация о связи в третьем устройстве может быть скорректирована со вторым идентификатором.
Изобретение также относится к устройству, осуществляющему способ замены устройства в сети, содержащей множество устройств, с системой или сетью, содержащей устройства, сконфигурированные для выполнения способа замены устройства в сети, содержащей множество устройств.
Изобретение будет описано более подробно в дальнейшем в отношении примерных вариантов осуществления. Однако изобретение не ограничивается этими примерными вариантами осущестления.
Фиг.1 показывает сеть согласно изобретению;
Фиг.2 показывает сеть согласно изобретению;
Фиг.3 показывает способ согласно изобретению.
В дальнейшем функционально подобные или идентичные элементы могут иметь те же самые ссылочные позиции.
Сетевые системы управления являются повсеместной тенденцией в торговых, промышленных и институциональных предприятиях, а также на потребительских рынках. Сеть согласно изобретению может быть системой автоматизации здания, например, для освещения, обогрева и вентиляции или безопасности. Дополнительным примером сети является сеть управления, такая как система управления освещением, система управления домом или система наружного освещения. Дополнительные области применения настоящего изобретения - комплексные системы управления освещением с датчиками дневного света и датчиками присутствия и определенными заранее правилами, например: для будних дней и выходных, рабочих часов и нерабочего времени и другое управление и автоматизацию окружения, включающее промышленную, розничную, офисную и жилую. Сеть может состоять из устройств, подобных световым пускорегуляторам, переключателям, чувствительным элементам дневного света или датчикам присутствия, удаленных контроллеров, исполнительных механизмов или измерительных приборов. Устройства, являющиеся частью сети, могут быть упорядочены как узлы сети. Сеть может быть беспроводной сетью, содержащей устройства, подключенные по беспроводной связи, например, через RF модуль.
Крупномасштабные сети управления, в которых сами узлы имеют тенденцию становиться все меньше в размере, могут строиться распределенным образом. Функции предоставляются так, чтобы управлять информацией от узлов многоканальной сети и взаимодействовать с узлами многоканальной сети. Распределенное информационное пространство заполняется на основе информации о состоянии всех устройств, принадлежащих сети. Распределенные приложения управления могут воздействовать на распределенную информацию, создавая виртуальные связи среди устройств сети. Такое может происходить, если информация о состоянии одного устройства необходима для функций другого устройства.
Фиг.1 показывает сеть согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Любые схемы соединений между устройствами или узлами (например, топология или маршрутизация), необходимые для функционирования сети, например, как системы автоматизации здания, не показаны на фиг. Устройства могут содержать интерфейсы связи (не показанные на фиг.), которые допускают обмен данными между устройствами в сети.
Сеть, показанная на фиг.1, содержит первое устройство 102, третье устройство 104, четвертое устройство 106 и средство 112 хранения. Сеть может содержать множество дополнительных устройств (не показанных на фиг.). Дополнительно сеть может содержать контроллер 114. Могут существовать связи между всеми или отдельными из устройств 102, 104, 106. Согласно этому варианту осуществления существует связь 122 между первым устройством 102 и третьим устройством 104. Устройства 102, 104, 106 конфигурируются так, чтобы предоставить 132, 134, 136 рабочие данные, определяющие действительные функциональные возможности устройств 102, 104, 106 по отношению к средству 112 хранения. Средство хранения конфигурируется так, чтобы сохранять данные, предоставленные устройствами 102, 104, 106.
Настоящее изобретение предусматривает горячую замену устройств 102, 104, 106. В дальнейшем описывается замена старого устройства. В качестве примера выбрано первое устройство 102, как старое устройство, для замены новым устройством. Новое устройство для замены первого устройства 102 является вторым устройством 202 (показано на фиг.2). Кроме того, любое другое устройство 104, 106, данные которого сохранены, может быть заменено.
Идея настоящего изобретения состоит в том, чтобы реплицировать 132 логические схемы приложения и информацию о состоянии первого устройства 102 в сети и загрузить реплицированные данные на новое устройство после физической замены первого устройства 102.
Реплицированные данные могут содержаться в выбранном подходящем средстве 112 хранения в сети. Желательно, чтобы средство 112 хранения не воздействовало на реплицированные данные, означая, что средство хранения не выполняет реплицированные логические схемы управления и не выполняет поддержку связей и переменных значений состояния ни во время присутствия первого устройства 102, ни после исчезновения или удаления первого устройства 102. Средство 112 хранения только сохраняет реплицированные данные. Средство хранения может быть центральным хранилищем, одним или несколькими, строго определенным одноранговым устройством (устройствами) с соответствующими средствами хранения.
Реплицирование информации о состоянии и логических схемах управления первого устройства 102 может выполняться на регулярной основе. Например, данные, которые должны быть реплицированы 132, 134, 136, могут быть предоставлены устройствами 102, 104, 106 в предопределенные интервалы времени или вызваны предопределенными событиями, такими как изменение конфигурации сети. Устройства 102, 104, 106 могут быть сконфигурированы так, чтобы отсылать реплицированные данные в средство 112 хранения самим или по инициативе средства 112 хранения, или любое соответствующее управляющее устройство может быть сконфигурировано для запроса реплицированных данных от устройств 102, 104, 106. Данные всех устройств 102, 104, 106 могут быть реплицированы. Как вариант, могут быть реплицированы только данные от выбранных устройств, таких как первое устройство 102. Реплицирование данных на регулярной основе минимизирует риск того, что устройство исчезнет из сети без его последнего реплицированного состояния, например, в случае, поломки устройства 102, 104, 106 или нехватки энергии. Оптимизация репликации, например, уменьшение необходимых сетевых ресурсов, может быть возможна, только если специфические данные будут сохранятся постоянно. Например, если логические схемы управления часто не изменяются, то может быть достаточным только периодически обновлять информацию о состоянии, т.е. текущее состояние изменяемых значений. И наоборот, реплицируются только логические схемы управления и логические схемы поддержки, к примеру, только во время запуска системы и когда она меняется.
В соответствии с вариантом осуществления реплицирование информации о состоянии и логических схемах может быть запущено перед тем, как первое устройство 102 покинет сеть, к примеру, из-за неисправности устройства. Предполагается, что реализация первого устройства 102 позволяет подобную процедуру. При нехватке энергии, демонтаже, удалении или выключении устройства первое устройство 102 может содержать дополнительный, желательно небольшой, источник энергии, наподобие батареи или конденсатора, чтобы отправить реплику состояния.
Желательно, чтобы полное время, затраченное на процедуру замены, с момента исчезновения первого устройства 102 до начала нормальной работы нового устройства являлось разумно коротким, таким, что последние значения состояния переменных являлись частью реплицированных данных. В случае, если последние значения состояния переменных не являются частью реплицированных данных, значения состояния переменных могут быть восстановлены на новом устройстве, включенном в сеть.
Для любой процедуры замены необходимо установить соответствие между идентификаторами, например МАС-адресами, старого заменяемого устройства и нового заменяющего устройства. Кроме того, новому устройству можно назначить логический идентификатор старого устройства, например, сетевой адрес старого устройства, идентификатор уровня приложения или имя, удобное для пользователя.
Фиг.2 показывает сеть, описанную на фиг.1, в которой первое устройство 102 было заменено вторым устройством 202. Согласно изобретению соответствие между первым идентификатором первого устройства 102 и вторым идентификатором второго устройства 202 устанавливается при соответствии первого идентификатора и второго идентификатора на явно заданном первоначальном этапе. Дополнительно, второе устройство 202 сконфигурировано так, чтобы начать восстановление логических схем управления, связей и информации о состоянии после подключения к сети. Второе устройство 202 может быть сконфигурировано так, чтобы информировать 262 средство 112 хранения о замене первого устройства 102. В ответ средство 112 хранения может быть сконфигурировано так, чтобы предоставить 272 реплицированные данные первого устройства 102 второму устройству 202.
Для сопоставления идентификаторов первый и второй идентификатор могут быть предоставлены 281 контроллеру 114. После информирования 282 контроллера 114 о втором устройстве, подключенном к сети, контроллер 114 может предоставить 283 первый идентификатор второму устройству 202. Кроме того, первый идентификатор может быть предоставлен 285 непосредственно второму устройству 202.
Для сети, содержащей контроллер 114, контроллер 114 может быть сконфигурирован так, чтобы информировать второе устройство 202 на начальном этапе, что оно является заменой для первого устройства 102. Кроме того, контроллер 114 может быть сконфигурирован, чтобы информировать средство 112 хранения на первом этапе 284, что второе устройство 202 является заменой для первого устройства 102. Начальный этап может быть запущен вторым устройством 202, входящим в сеть. Контроллер 114 может содержать пользовательский интерфейс для вставки 281 идентификаторов первого и второго устройства в контроллер ручным вводом. Кроме того, идентификаторы могут быть вставлены 281 посредством таких решений, как считывание штрихкодов или RF-ID-тэгов, которые относительно легки в применении.
Для того, чтобы считывать штрих коды или RF-ID-тэги, центральный контроллер может содержать соответствующий считыватель, и устройства 102, 202 могут содержать штрихкод или встроенный RF-ID-тэг, включающий в себя идентификатор. Для вставки 282 идентификаторов в контроллер 114 устройства 102, 202 подносятся или прикладываются к считывателю. Кроме этого, вместо ввода обоих идентификаторов, контроллер может быть сконфигурирован так, чтобы позволить пользователю выбирать устройство 102, которое будет заменено в пользовательском интерфейсе контроллера. Например, выбор может основываться на значке, размещении, назначении, описании или названии первого устройства 102. Выбор возможен, так как первое устройство 102 уже известно системе. Пользователю только нужно ввести второй идентификатор заменяемого устройства 102. Для ввода второго идентификатора может использоваться любой из методов, описанных ранее. Второй идентификатор может использоваться контроллером 114, чтобы адресовать сообщение, включающее в себя первый идентификатор, второму устройству 202.
В альтернативном варианте осуществления сеть может не содержать контроллер 114 или же сеть может содержать контроллер 114, но контроллер 114 не используется для предоставления соответствия между первым и вторым идентификатором. Согласно этому варианту осуществления первый идентификатор первого устройства 102 непосредственно предоставляется 285 второму устройству 202. Первый идентификатор может быть физическим адресом первого устройства 102 или любым логическим адресом, связанным с первым устройством для работы, например, сетевой адрес, идентификатор уровня приложения или удобное в пользовании имя. Первый идентификатор может быть предоставлен 285 второму устройству 202 внешним средством, например, связанным интерфейсом чтения-записи (не показанном на Фиг.) второго устройства 202. Интерфейс чтения-записи может содержать механическое средство, чтобы установить номер, относящийся к первому идентификатору, RF-ID считыватель для чтения RF-ID-тэгов из первого устройства 102 или программный интерфейс для программирования первого идентификатора, например, посредством внутриполосного протокола. Первый идентификатор может быть предоставлен 285 второму устройству 202 до, одновременно или после того, как второе устройство 202 подключено к сети.
Согласно дополнительному варианту осуществления информация, которую получает новое устройство, например, в сообщении о замене или непосредственно от старого устройства и может содержать больше, чем только идентификатор старого устройства. Информация может также содержать идентификатор средства, на котором сохраняется реплика, или информацию о функциях устройства, или идентификаторы соотнесенных устройств, или их любую комбинацию. Центральный контроллер или старое устройство могут сохранять эту информацию. Например, старое устройство может сохранять эту информацию в пассивном хранилище.
Чтобы предоставить 272 второму устройству 202 реплицированные данные первого устройства, средство 112 хранения информируется 262 о замене первого устройства 102 вторым устройством 202. Второе устройство 202 может быть сконфигурировано так, чтобы информировать средство 112 хранения о замене, в ответ на получение 283, 285 первого идентификатора, посредством предоставления первого идентификатора средству 112 хранения. Кроме того, если используется контроллер 114, контроллер 114 может быть сконфигурирован так, чтобы информировать средство 112 хранения о замене. В ответ на получение первого идентификатора средство 112 хранения может быть сконфигурировано так, чтобы предоставить 272 реплицированные данные первого устройства 102 второму устройству 202.
Чтобы сообщать любому устройству в сети о замене, второе устройство 202, контроллер 114 или любое другое соответствующее устройство могут передавать второй идентификатор широковещательно.
Согласно варианту осуществления третье устройство 104, имеющее связь с замененным первым устройством 102, сконфигурировано так, чтобы обновлять свои логические схемы управления и поддержки самостоятельно после получения идентификатора нового устройства 202. Если третье устройство 104 не сконфигурировано для самостоятельного обновления, например, если третье устройство загружается со скомпилированным байт-кодом, может стать необходимым преобразование логических схем. Предпочтительнее, чтобы преобразование логических схем не требовало вмешательства пользователя.
Фиг.3 показывает блок-схему процедуры горячей замены согласно варианту осуществления изобретения.
На первом этапе сохраняются 132 данные, которые должны быть реплицированы.
На следующем этапе старое устройство, для которого информация о состоянии была реплицирована на другое устройство сети, удаляется 352. Старое устройство может быть удалено из сети, будучи физически отключенным, из-за ошибки или отказа.
На следующем этапе новое устройство 354 подключается к сети и получает значение идентификатора старого устройства. При получении значения идентификатора старого устройства новое устройство получает информацию, что оно используется как замена старого устройства.
Согласно первому варианту осуществления второе устройство подключается к сети при выполнении следующих этапов. На первом этапе идентификаторы старого и нового устройства вставляются в центральный контроллер. Затем новое устройство устанавливается, активируется и подключается к сети. После этого новое устройство сообщает о своем подключении посредством широковещательного или одноадресного сообщения центральному контроллеру. Наконец, центральный контроллер отвечает определенным сообщением замены, включающим в себя идентификатор или адрес старого устройства.
Согласно альтернативному варианту осуществления второе устройство подключается к сети при выполнении следующих этапов. На первом этапе идентификатор старого устройства вставляется в новое устройство. Затем новое устройство устанавливается, активируется и подключается к сети.
После подключения к сети новое устройство сообщает о своем подключении в качестве замены старого устройства.
В ответ, владелец реплики информации о состоянии старого устройства отвечает новому устройству, посылая 272 информацию о состоянии.
Если сеть включает в себя связи между устройствами, все устройства проверяются, поддерживалась ли взаимосвязь со старым устройством. Взаимосвязь может включать в себя состояние изменения логических схем старого устройства или логические схемы поддержки, информирующие новое устройство об изменении локального состояния, используемого как вводное для запуска логических схем на старом устройстве. В случае, если отдельное устройство поддерживало связь со старым устройством, отдельное устройство конфигурируется, чтобы обновить свою информацию о связи с идентификатором нового устройства. Возможно, что все устройства, из которых старое устройство использовало информацию состояния в качестве вводной для локальных логических схем, обновляют новое устройство с текущим состоянием своих переменных состояния в качестве первоначального значения.
После получения реплицированных данных из старого устройства новое устройство конфигурируется так, чтобы установить состояние старого устройства, и, возможно, если такие предоставлены, первоначальные значения переменных состояния.
Наконец, новое устройство начинает нормальную работу с сетью.
Новое устройство, не заменяющее другое устройство, не владеет или не получает информации о замене, например, не получает сообщения замены после первоначального объявления. Таким образом, новое устройство, которое не заменяет старое устройство, начинает нормальную работу без выполнения вышеуказанных этапов процедуры замены, следующих за подключением нового устройства к сети.
Описанные сети выбраны только для примера. Другие структуры сети, включающие в себя любое количество узлов или устройств, могут осуществлять настоящее изобретение. Если необходимо, описанные этапы способа могут быть выполнены в различном порядке и признаки описанных вариантов осуществления могут быть скомбинированы. Устройства сети могут быть сконфигурированы, чтобы выполнять данный способ самостоятельно. Кроме того, сеть может содержать устройства, сконфигурированные для выполнения данного способа в сети, к примеру, управляя отдельными устройствами. Любой подходящий протокол передачи данных может быть использован для связи между устройствами в сети.
По меньшей мере, некоторые из функциональных возможностей изобретения могут быть выполнены аппаратно или программно. В случае программного осуществления могут использоваться один или множество стандартных микропроцессоров или микроконтроллеров, чтобы обработать один или множество алгоритмов, осуществляющих изобретение.
Необходимо отметить, что слово «содержит» не исключает других элементов или этапов и использование единственного числа не исключает множественного. Более того, любые ссылочные позиции в формуле изобретения не будут рассматриваться как ограничивающие область применения изобретения.