DE-102024139916-A1 - VERFAHREN ZUR VERWALTUNG VON INTELLIGENTEM INTERNET-DER-DINGE-HUB UND KNOTENINTERAKTIONEN

Abstract

Ein Verfahren zur Verwaltung der Kommunikation zwischen Internet-der-Dinge (IoT)-Knoten in einer IoT-Umgebung mit einem IoT-Hub umfasst die Verwendung eines dienstanfordernden Initiator-Knotens mit hohem Stromverbrauch, um ein intelligentes Kandidaten-Gerät unter den Knoten zu identifizieren. Das intelligente Gerät kann je nach einem Parameter des Initiator-Knotens flexibel als Gerät mit niedrigem oder hohem Stromverbrauch oder als Hybridgerät betrieben werden. Das Verfahren kann umfassen: selektives Zuweisen des intelligenten Geräts als vertrauenswürdiger designierter Knoten innerhalb der IoT-Umgebung. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen, basierend auf dem Parameter, einer optimalen Periodizität der Kommunikation von Statusmeldungen von dem vertrauenswürdigen designierten Knoten zu einem IoT-Hub. Danach umfasst das Verfahren das Übertragen der Statusmeldungen an den Hub mit der optimalen Periodizität über den vertrauenswürdigen designierten Knoten, so dass der vertrauenswürdige designierte Knoten als Proxy für den Initiator-Knoten fungiert, wenn er die Statusmeldungen an den Hub meldet.

Inventors

• Venkata Naga Siva Vikas Vemuri
• Azin Neishaboori
• LAKSHMI V. THANAYANKIZIL
• John Sergakis
• Scott T. Droste
• Ahmed F. Al Alawy

Assignees

• GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241230

Priority Date

20241106

Claims (10)

1. Verfahren zur Verwaltung der Kommunikation zwischen Internet-der-Dinge (IoT)-Knoten in einer vernetzten IoT-Umgebung mit den IoT-Knoten und einem IoT-Hub, wobei das Verfahren umfasst: Identifizieren eines intelligenten Kandidaten-Geräts unter den IoT-Knoten als Reaktion auf einen Parameter eines dienstanfordernden Initiator-Knotens; selektives Einführen des intelligenten Kandidaten-Geräts in die IoT-Umgebung, einschließlich des Zuweisens des intelligenten Kandidaten-Geräts als vertrauenswürdigen designierten Knoten innerhalb der IoT-Umgebung unter Verwendung des Initiator-Knotens oder des IoT-Hubs; Bestimmen, basierend auf dem Parameter des Initiator-Knotens, einer optimalen Periodizität der Kommunikation von Statusmeldungen von dem vertrauenswürdigen designierten Knoten an den IoT-Hub; und Übertragen der Statusmeldungen an den IoT-Hub mit der optimalen Periodizität über den vertrauenswürdigen designierten Knoten, so dass der vertrauenswürdige designierte Knoten als Proxy für den Initiator-Knoten fungiert, wenn er die Statusmeldungen an den IoT-Hub meldet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Initiator-Knoten eine Batterie enthält, und wobei der Parameter ein Kapazitätsniveau oder einen Ladezustand der Batterie umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , wobei der Initiator-Knoten Teil eines Fahrzeugs mit der Batterie ist, und wobei die Bestimmung der optimalen Periodizität der Kommunikation der Statusmeldungen auf dem Kapazitätsniveau oder dem Ladezustand der Batterie basiert.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , wobei das selektive Einführen des intelligenten Kandidaten-Geräts in die IoT-Umgebung das selektive Einführen eines Elektrofahrzeug-Ladegeräts in die IoT-Umgebung als den vertrauenswürdigen designierten Knoten umfasst, und wobei das Elektrofahrzeug-Ladegerät das intelligente Kandidaten-Gerät enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bestimmen der optimalen Periodizität der Kommunikation von Statusmeldungen von dem vertrauenswürdigen designierten Knoten zu dem IoT-Hub den Zugriff auf eine Nachschlagetabelle umfasst, die durch die optimale Periodizität und den Parameter indiziert oder referenziert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das selektive Einführen des intelligenten Kandidaten-Geräts in die IoT-Umgebung das dynamische Zuweisen des intelligenten Kandidaten-Gerätetyps als vertrauenswürdigen designierten Knoten während des Betriebs der IoT-Umgebung umfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , wobei die IoT-Umgebung Teil einer Fertigungsanlage ist, und wobei das dynamische Zuweisen des intelligenten Kandidaten-Geräts als der vertrauenswürdige designierte Knoten das dynamische Zuweisen eines Automatisierungsroboters oder eines Controllers der Fertigungsanlage als der vertrauenswürdige designierte Knoten während des Betriebs der Fertigungsanlage umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 6 , wobei das dynamische Zuweisen des intelligenten Kandidaten-Geräts als der vertrauenswürdige designierte Knoten durch den Initiator-Knoten gemäß einem gerätegestützten Modell durchgeführt wird, ferner umfassend: Auswählen des vertrauenswürdigen designierten Knotens über den Initiator-Knoten aus benachbarten/innerhalb der Reichweite liegenden Knoten der IoT-Knoten unter Verwendung des gerätegestützten Modells.
9. Verfahren nach Anspruch 6 , wobei das dynamische Zuweisen des intelligenten Kandidaten-Geräts als vertrauenswürdiger designierter Knoten vom IoT-Hub gemäß einem Hub-gestützten Modell durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 , ferner umfassend: Konsolidieren einer Statusmeldung des Initiator-Knotens mit einer Statusmeldung des vertrauenswürdigen designierten Knotens, um einen konsolidierten Bericht zu erstellen; und regelmäßiges Übermitteln des konsolidierten Berichts an den IoT-Hub über den vertrauenswürdigen Knoten, um so den Stromverbrauch der IoT-Umgebung zu senken.

Description

EINLEITUNG Die Fortschritte in der globalen Automatisierungstechnologie haben zur Einführung von Internet-der-Dinge (IoT bzw. Internet-of-Things)-basierten Lösungen und der damit verbundenen Verwaltung der unzähligen vernetzten Gerätetypen geführt, die zur Implementierung einer IoT-Umgebung verwendet werden. Geräte und deren Kommunikationsknoten in einer vernetzten IoT-Umgebung dienen dazu, Nachrichten zu sammeln und auszutauschen und dadurch gerätegestützte Prozesse zu automatisieren und zu optimieren. So können beispielsweise die Ladevorgänge eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs oder eines Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugs zu Hause geplant und über das IoT-Netzwerk der „intelligenten Garage“ verwaltet werden. Ein solches Netzwerk kann die Smartphone-basierte Überwachung und das Öffnen/Schließen von Garagentoren oder anderen Zugangspunkten, die Steuerung von Klimaeinstellungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftqualität sowie die Überwachung/Steuerung anderer vernetzter Systeme nutzen. IoT-Netze können auch in anderen Betriebsumgebungen genutzt werden, z.B. zu Hause oder im Büro des Nutzers, aber nicht nur dort. Moderne Industrie- und Fertigungsumgebungen können ebenfalls ein vernetztes IoT-Ökosystem nutzen, um die Auftragserteilung zu erleichtern, den Montagefortschritt zu verfolgen oder auf andere Weise zwischen verschiedenen vernetzten Geräten zu kommunizieren. Die Kommunikation zwischen Knoten in einer vernetzten IoT-Umgebung beruht auf der Nahfeld-Entfernungsmessung und dem zuverlässigen Austausch anderer Informationen über einen koordinierten Austausch elektronischer Signale oder Nachrichten. Die vernetzten Geräte/Knoten können sich auf eine oder mehrere Verbindungstechnologien wie Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), Mobilfunk, Zigbee oder andere Technologien stützen, um solche Messdaten und Informationen zu übertragen. Der koordinierte Betrieb der potenziell unterschiedlichen Technologien in einer vernetzten IoT-Umgebung wird derzeit durch den Open-Source-Standard Matter erleichtert, weshalb vernetzte IoT-Ökosysteme oft als Matter-Netzwerke bezeichnet werden. Unabhängig von der Konstruktion oder den Teilnetzen, die in einem vernetzten IoT-Ökosystem verwendet werden, müssen die einzelnen Knoten des Ökosystems regelmäßig mit einem IoT-Hub kommunizieren, um den Status innerhalb des Ökosystems und die Kontrolle darüber aufrechtzuerhalten. ZUSAMMENFASSUNG Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zur Verwaltung und Steuerung eines vernetzten Internet-der-Dinge (IoT)-Ökosystems mit einem oder mehreren IoT-Hubs und einer Vielzahl von vernetzten intelligenten Geräten. Jedes intelligente Gerät enthält/funktioniert als ein oder mehrere Kommunikationsknoten innerhalb des IoT-Ökosystems. Wie hier verwendet, ist der IoT-Hub ein zentrales Hardware- und Softwaregerät, das den laufenden Austausch von Daten/Nachrichten zwischen angeschlossenen IoT-Geräten verbindet und verwaltet. Der IoT-Hub, der in verschiedenen Implementierungen entweder lokal oder global/Cloud-basiert sein kann, fungiert somit als zentraler Kommunikationsknoten beim Austausch von Nachrichten bzw. Meldungen zwischen den angeschlossenen Geräten. Einige Beispiele für solche Nachrichten sind Aktivierungs- oder Deaktivierungsbefehle, Telemetriedaten, Leistungsmetriken, Software-/Firmware-Updates, Fehlerzustände, Status, Sicherheitsnachweise, Zeitstempel, Zustandsberichte und andere relevante Informationen oder Daten. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein vertrauenswürdiger designierter Knoten in verschiedenen Ausführungsformen dynamisch oder statisch von einem dienstanfordernden Gerät („Initiator-Knoten“) oder einem IoT-Hub zugewiesen. Die Zuweisung erfolgt auf der Grundlage eines Parameters des Initiator-Knotens, z.B. seiner aktuellen Leistungsstufe oder seines Ladezustands. Der designierte Knoten wird anschließend als „vertrauenswürdiger Knoten“ als Teil des IoT-Ökosystems verwendet, und zwar speziell zu dem Zweck, dem IoT-Hub im Namen des Initiator-Knotens Statusmeldungen zu übermitteln. Wie hier offenbart, bezieht sich der Begriff „Hybridgerät“ auf ein intelligentes Gerät mit hohem Stromverbrauch wie ein Elektrofahrzeug (EV) oder einen Controller mit mehreren Prozessoren/anderen Rechenknoten. Es kann vorkommen, dass die Batterie des Geräts mit hohem Stromverbrauch erschöpft ist oder das Energiebudget reduziert wird, so dass es sich eher wie ein Gerät mit geringem Stromverbrauch zu verhalten beginnt. Unter Verwendung eines Parameters in Form eines reduzierten Kapazitätsniveaus oder Ladezustands einer Antriebsbatterie eines Elektrofahrzeugs (EV), wenn es sich bei dem Initiator-Knoten/intelligenten Gerät um das EV handelt, handelt der designierte Knoten mit dem IoT-Hub eine optimale Einschaltperiodizität aus. Im nicht einschränkenden Fall des beispielhaften EV und seiner eingebauten Antriebsbatterie könnte die periodische Nachrichtenübertragung zwischen dem EV und dem IoT-Hub während des Abschaltmodu