專利名稱：有分組跳轉(zhuǎn)通信功能的大樓管理系統(tǒng)的制作方法
發(fā)明的背景1.發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及到一種方法，它可以控制一個(gè)大樓(building)內(nèi)多個(gè)設(shè)備控制單元的至少一個(gè)參數(shù)，這種方法包括從一個(gè)中央控制單元發(fā)送第一無線電信號(hào)，并用一個(gè)數(shù)字控制信號(hào)調(diào)制該第一無線電信號(hào)，這個(gè)數(shù)字控制信號(hào)與至少第一個(gè)設(shè)備控制單元的一個(gè)可控參數(shù)有關(guān)并有選擇地將它定向到特定的一個(gè)、或一組或所有的設(shè)備控制單元。
本發(fā)明還涉及一個(gè)控制大樓內(nèi)至少一個(gè)參數(shù)的大樓管理系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)包括多個(gè)設(shè)備控制單元和一個(gè)中央控制單元，用于產(chǎn)生控制信號(hào)，并有選擇地將它們定向到特定的一個(gè)、一組或所有設(shè)備控制單元；這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)無線電收發(fā)機(jī)，它們分別與有關(guān)的設(shè)備控制單元相連以組成收發(fā)信機(jī)/控制單元的組合，和與中央控制單元連接在一起的一個(gè)無線電收發(fā)機(jī)。
與中心控制單元相連的收發(fā)機(jī)包括發(fā)送分組信息的裝置，所說信息包括一個(gè)控制信號(hào)和一個(gè)標(biāo)識(shí)至少一個(gè)該組合的地址信息。
每個(gè)組合包括裝置，它能夠?qū)邮諏ぶ返皆摻M合的分組并根據(jù)控制信號(hào)來控制相應(yīng)的設(shè)備。
例如本發(fā)明可用來集中控制大樓內(nèi)的人工照明系統(tǒng)，其中每個(gè)房間或區(qū)域有一個(gè)單獨(dú)的本地控制，或是用于有許多單個(gè)可控加熱設(shè)備，熱泵(加熱或致冷)或換熱器的加熱和/或空調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明也適用于占位探測(cè)、安全或火警探測(cè)系統(tǒng)等，它們都需要將探測(cè)數(shù)據(jù)從許多傳感器處向中央位置傳送，而且還要把控制信號(hào)傳回到指定的位置。對(duì)于節(jié)能系統(tǒng)，通過提供對(duì)大樓內(nèi)許多或所有地點(diǎn)照明亮度或溫度的單個(gè)控制和集中控制的組合，或是當(dāng)供電系統(tǒng)或設(shè)備超載或容量有限時(shí)允許能量消耗的暫時(shí)減少，本發(fā)明也是適用的。
尤其在照明應(yīng)用中，本發(fā)明涉及通信的方法和裝置，通信是在大樓計(jì)算機(jī)和分別控制一個(gè)房間或區(qū)域內(nèi)一盞或多盞燈的許多模塊之間進(jìn)行。
為了方便起見，這個(gè)說明書和權(quán)利要求書進(jìn)一步提到了“大樓”和“大樓計(jì)算機(jī)”，需要澄清的是這兒的“大樓”包括一棟建筑物或大樓的一部分、有兩個(gè)或更多結(jié)構(gòu)部分組成的復(fù)雜的大樓，它們?cè)谡５目刂葡虏⒐蚕硪粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)，而且它也適用于娛樂公園或其他室外場(chǎng)所。
其它不是旨在節(jié)能的應(yīng)用包括對(duì)于已有的硬件實(shí)現(xiàn)的背景音樂和公共地址系統(tǒng)的容量或信道設(shè)置的集中替換，特別是允許在組成區(qū)域的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制，在該組成區(qū)域中的硬件布局中沒有提供這種功能。
2.現(xiàn)有技術(shù)描述在緊急情況下，或者作為對(duì)電功率系統(tǒng)的一個(gè)額外的簡(jiǎn)單要求，需要減小電功率的消耗，這導(dǎo)致了一些不斷增長(zhǎng)的復(fù)雜方案和提議。過去，當(dāng)電設(shè)備需要減小功耗時(shí)，只能減小分配的電壓或請(qǐng)求(在某些情況下要求)用戶減小他們的功耗。但是，減小電壓是不希望的，一方面是因?yàn)檫@會(huì)降低很多耗電設(shè)備的效率，另一方面是因?yàn)楹芏嗄芰肯脑O(shè)備對(duì)電壓降低的響應(yīng)是非線性的。
功耗降低涉及兩類問題通信和實(shí)際的減小操作。第一點(diǎn)很大程度上依賴于公共無線信道上的聲明和打向大企業(yè)和大樓接線員的電話呼叫，第二個(gè)問題由混合步驟處理。提高溫度設(shè)定或者關(guān)閉所選擇的空調(diào)單元可以在不中斷大樓使用的情況下降低系統(tǒng)功耗的這一方面。然而，因?yàn)閱为?dú)的光開關(guān)或開或閉，照明電路的安排也不允許在維持大樓內(nèi)安全操作的情況下有效減少照明，這個(gè)主要的能源使用方面上的顯著降低經(jīng)常與工作產(chǎn)出或大樓的使用性背道而馳。在一座大樓里，按常理經(jīng)常要求派遣維護(hù)人員到每個(gè)開關(guān)盒或辦公室去關(guān)掉不需要的照明電路。
隨著控制加熱，通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)的集中式大樓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，在電力分配系統(tǒng)計(jì)算機(jī)與大樓計(jì)算機(jī)間直接通信成為了可能。然而這對(duì)于改善人工照明的電力消耗效率仍沒什么作用。
與此同時(shí)，關(guān)于對(duì)在同一電路上單獨(dú)的日光燈發(fā)光體和成組的發(fā)光體進(jìn)行控制的一些改進(jìn)為有效降低人工照明亮度開辟了道路。這些改進(jìn)不會(huì)使所涉及到的房間或大樓地區(qū)不能完成任務(wù)。Variton系統(tǒng)是日光燈照明控制系統(tǒng)的一個(gè)例子。它允許對(duì)一個(gè)需要很多日光燈的足夠大的區(qū)域進(jìn)行高度響應(yīng)的控制，但需要在光的使用和需求上充分均勻以便使一種控制機(jī)制便能為整個(gè)區(qū)域提供滿意的照明。這個(gè)系統(tǒng)為每盞日光燈提供一個(gè)遠(yuǎn)程可控的整流器，使用經(jīng)交流電源線由一個(gè)墻上單元發(fā)射的低頻調(diào)幅信號(hào)控制所有的整流的。日光燈的輸出輝度可以達(dá)到通常的110％，75％，50％，25％和9％等許多離散的水平。這就提供了充分的多樣性而同時(shí)又簡(jiǎn)化了控制信號(hào)和響應(yīng)功能。在這一區(qū)域內(nèi)，可以由用戶可操作的基于紅外的輝度鼠標(biāo)和/或占空比傳感器提供本地控制。墻上的可編程單元可以在每天規(guī)定的時(shí)間或每周規(guī)定的日子里自動(dòng)地更改設(shè)置。
照明的集中“開關(guān)”大樓控制在很多年前即已成為可能，通過使用來自中央控制室或計(jì)算機(jī)的低電壓布線來操縱繼電器控制本地供電電路。然而這項(xiàng)技術(shù)并不能很好地用于輝度控制，因?yàn)樾枰罅繉?dǎo)體為不同的輝度控制繼電器輸送信號(hào)，而且需要為單個(gè)房間照明控制的進(jìn)行特殊配合。這樣一個(gè)系統(tǒng)在現(xiàn)存的大量?jī)?nèi)很難實(shí)現(xiàn)，更大的困難是對(duì)這類系統(tǒng)布線故障的修正常常很困難，因?yàn)椴季€圖不準(zhǔn)確或不存在，而且追蹤這些低壓電纜是很費(fèi)時(shí)也很昂貴的。
一個(gè)以Echelon的名稱銷售的控制系統(tǒng)使用微處理器來控制通過公共信道到網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)控制的直接鏈路通信，這個(gè)系統(tǒng)迎合了很廣泛的應(yīng)用，并且有1Mbit/s的通信能力，這個(gè)系統(tǒng)使用的通信協(xié)議定義了一個(gè)分組結(jié)構(gòu)、握手命令來建立通信并確認(rèn)一個(gè)通信、一定的糾錯(cuò)恢復(fù)及當(dāng)一次通信丟失后經(jīng)過一個(gè)時(shí)延重發(fā)。在中央源和每個(gè)節(jié)點(diǎn)間可經(jīng)過各種媒質(zhì)傳播，如雙絞線，射頻、紅外或電力線傳輸?shù)母哳l信號(hào)，除非一些節(jié)點(diǎn)間有繼電器。因此，安裝這樣的一個(gè)系統(tǒng)很昂貴而且需要相當(dāng)長(zhǎng)的建立時(shí)間。Echelon系統(tǒng)可以用于49MHz帶寬，在美國(guó)這個(gè)波段的功率小于1W時(shí)是可自由使用的，尤其是當(dāng)射頻信號(hào)通過電力線傳送時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展譜編碼來消除噪聲。
一個(gè)接收機(jī)位于75英尺以外的低功率無線電控制系統(tǒng)在IEEE計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)關(guān)于智障輔助計(jì)算研討會(huì)年鑒，1982年11月4-5的一篇論文“SONA/ECS，一個(gè)分布式環(huán)境控制系統(tǒng)(用于殘疾人)”中進(jìn)行了說明。
另一個(gè)大樓控制系統(tǒng)運(yùn)用大樓內(nèi)現(xiàn)存的交流供電布線來傳輸控制信號(hào)，所謂“載波電流”系統(tǒng)是將一個(gè)相對(duì)較低的無線電頻率加在交流供電線上用于在電力分配系統(tǒng)中遠(yuǎn)程測(cè)量數(shù)據(jù)，和用于“無線”交互通信或音樂系統(tǒng)，但是它對(duì)額外的噪聲很敏感，為了降低費(fèi)用，用于雙向通信的900MHz無線信道在Transm.和Distrtbution1984年6月36卷第6冊(cè)第33～36頁(yè)的“為控制和回送提供雙向通道的900MHz無線電”一文中有描述，這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是使用者自己的技術(shù)力量就可對(duì)它進(jìn)行安裝和維護(hù)。
使用高頻擴(kuò)展譜技術(shù)來分配控制信號(hào)的系統(tǒng)在美國(guó)專利5,090,024，5,263,046，5,278,862和5,359,625中有描述，這些專利的最后一個(gè)近似于一個(gè)掃描頻率波形，其中的連續(xù)方波是由序列的線性調(diào)頻脈沖組成的，方波的頻率在序列的一部分上是變化的，這些技術(shù)建議用于900+MHz波段。
由于通信系統(tǒng)越來越復(fù)雜，當(dāng)源和目標(biāo)之間的直接鏈路通信不可能時(shí)，就開發(fā)了各種協(xié)議提高通信效率，例如一個(gè)路由碼可以和信息一起傳送，整個(gè)路徑由它來引導(dǎo)，另一種方法是在電話網(wǎng)等系統(tǒng)中，使用復(fù)雜的算法來評(píng)價(jià)出可能的通道并選擇當(dāng)時(shí)最佳的一條，然而，這樣的系統(tǒng)在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要大量的計(jì)算能力，而不適用于大樓內(nèi)分布式通信系統(tǒng)。
發(fā)明簡(jiǎn)介本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)集中式大樓控制系統(tǒng)，它可以輔助或替換本地控制，而無需或很少對(duì)固定的布線進(jìn)行添加。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)大樓控制系統(tǒng)，它有使用低成本構(gòu)造模塊的分布式通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一個(gè)系統(tǒng)，未經(jīng)特殊培訓(xùn)的電工也能安裝它。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)大樓照明控制系統(tǒng)，它可以通過在現(xiàn)存的大樓內(nèi)改進(jìn)而很容易安裝。
另一個(gè)目的是提供一個(gè)集中控制系統(tǒng)，具有冗余的路由來彌補(bǔ)單個(gè)鏈路的不可靠性。
根據(jù)本發(fā)明，大樓管理系統(tǒng)的特點(diǎn)是發(fā)射機(jī)是低功率類型的，它發(fā)射的功率足以與至少一個(gè)別的收發(fā)機(jī)而不是所有收發(fā)信機(jī)通信，每個(gè)組合包含的裝置能夠?qū)Πl(fā)往另一個(gè)組合的分組的接收作出響應(yīng)，以便控制與控制信號(hào)無關(guān)的各個(gè)設(shè)備，和重發(fā)該分組。
根據(jù)本發(fā)明，此方法的特點(diǎn)是第一個(gè)無線電信號(hào)有第一個(gè)功率級(jí)，它有足夠大的功率被至少一個(gè)設(shè)備控制單元可靠接收，而不足以被大樓內(nèi)的所有設(shè)備控制單元可靠接收；在于該方法進(jìn)一步包括至少設(shè)備控制單元中的第一個(gè)對(duì)接收到包含另一個(gè)設(shè)備控制單元所在方向的無線信號(hào)作出反應(yīng)，發(fā)送第二個(gè)無線信號(hào)；該第二個(gè)無線信號(hào)有第二種功率級(jí)，它能夠被至少另一個(gè)設(shè)備控制單元可靠接收，而不能被大樓內(nèi)的所有設(shè)備控制單元可靠接收；并用該數(shù)字控制信號(hào)來調(diào)制第二個(gè)無線電信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，通過與中心控制單元有關(guān)的收發(fā)信機(jī)的每次發(fā)送是一組包括與這個(gè)控制單元、有關(guān)的收發(fā)信機(jī)的地址和控制信號(hào)的數(shù)字信息，它是對(duì)應(yīng)于某個(gè)特定的單個(gè)控制單元?？蛇x擇地，這個(gè)分組也能包括發(fā)送者的地址、路由或重發(fā)信息、優(yōu)先級(jí)編碼和/或各種校驗(yàn)位。這個(gè)分組也包括一個(gè)組地址而不是某個(gè)特定的地址，或被編碼為全網(wǎng)廣播。數(shù)字信息分組置于一個(gè)未調(diào)制載波信號(hào)和/或同步信號(hào)的脈沖之后，這可以根據(jù)載頻的可預(yù)見性和使用的調(diào)制類型來進(jìn)行選擇，因此接收機(jī)可以在第一個(gè)信息(例如地址)位被接收前鎖定在一次發(fā)送上。
一個(gè)控制單元與收發(fā)機(jī)的每個(gè)組合包括判決電路，它根據(jù)該收發(fā)機(jī)接收到的分組中的地址信息來判斷這個(gè)分組是否是發(fā)給該收發(fā)機(jī)的，若不是，是否應(yīng)重發(fā)該分組，假設(shè)接收到分組只發(fā)給給收發(fā)機(jī)，根據(jù)分組中包含的任何控制數(shù)據(jù)，該組合就會(huì)為房間或區(qū)域內(nèi)的設(shè)備提供一個(gè)恰當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)。
當(dāng)收到的分組被發(fā)給至少一個(gè)別的組合時(shí)，重發(fā)判斷基于選路或重發(fā)判定，也就是說，假設(shè)一個(gè)路由被定義了，并且這個(gè)收發(fā)機(jī)是這個(gè)路由的中間結(jié)點(diǎn)，這個(gè)收發(fā)機(jī)就會(huì)重發(fā)該分組，而若路由未被定義時(shí)，是否重發(fā)的判據(jù)就基于一些別的準(zhǔn)則。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)系統(tǒng)中路由能夠通過分組中的地址或分組中的地址和路由數(shù)據(jù)或組合中存貯的路由表(在這種情況下，大約需兩個(gè)表，一個(gè)用于正在發(fā)出的分組，一個(gè)用于確認(rèn))被完全定義。若傳送是擴(kuò)散式的，那么重傳原則的例子包括把這個(gè)分組與最近發(fā)送的分組進(jìn)行的比較，和重發(fā)碼。
為了消除預(yù)判決選路通道的需要并減小沖突的可能性，優(yōu)選的分組跳轉(zhuǎn)模式就是跳轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)擴(kuò)散(flood)，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案的另一方面，每個(gè)被發(fā)送的分組包括一個(gè)編碼信號(hào)，它指示出分組應(yīng)當(dāng)被重發(fā)次數(shù)的最大值。重發(fā)分組之前，收發(fā)機(jī)對(duì)這個(gè)碼信號(hào)減數(shù)，在本發(fā)明這個(gè)方面的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，一個(gè)收發(fā)機(jī)/控制單元包括一個(gè)存貯器來存儲(chǔ)上次重發(fā)的分組和一個(gè)電路來把最近接收到的一個(gè)分組與貯存的分組進(jìn)行比較來決定是否滿足重發(fā)原則。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案的另一個(gè)方面，當(dāng)一個(gè)收發(fā)信機(jī)/控制單元組合接收到一個(gè)目標(biāo)為它的分組(組合的地址就是分組中的地址)，該分組為它的控制單元提供了適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，這個(gè)收發(fā)機(jī)就會(huì)發(fā)送一個(gè)確認(rèn)信號(hào)。假設(shè)擴(kuò)散用于雙向，任何一個(gè)接收到確認(rèn)信號(hào)的收發(fā)機(jī)就會(huì)試圖重發(fā)確認(rèn)信號(hào)。假設(shè)路由信息被發(fā)送并保持在一個(gè)分組中，那么它就會(huì)被用于反向確認(rèn)。假設(shè)一個(gè)重發(fā)限制用于輸出分組，那么一個(gè)類似的方案可用于確認(rèn)分組或者確認(rèn)可進(jìn)行不同的處理。
至少一些收發(fā)機(jī)能夠?qū)ο嚓P(guān)的控制單元的設(shè)置施加至少一些控制，替換至少一些單個(gè)控制單元的本地操縱建立的現(xiàn)有設(shè)置，不同的優(yōu)先級(jí)被分配給各個(gè)控制點(diǎn)以便決定在多大程度上中心或本地控制可以替換其它。很顯然，一個(gè)分組中需要可短至5字節(jié)的少量比特發(fā)送房間的亮度信息，用于額外的優(yōu)先級(jí)編碼。
當(dāng)系統(tǒng)控制的是一幢大樓的人工照明時(shí)，控制單元可以提供本地開關(guān)和/或輝度控制、輝度的中央控制和開關(guān)或其他組合。不同的優(yōu)先級(jí)允許本地用戶更多或更少地替換中央控制信號(hào)，例如最高本地優(yōu)先級(jí)可以允許通過本地控制重設(shè)任何照明等級(jí)；第二優(yōu)先級(jí)允許低于100％的兩級(jí)亮度增加；第三優(yōu)先級(jí)允許低于100％的一級(jí)增加；最低優(yōu)先級(jí)不允許在本地控制下的輝度增加，優(yōu)選地，優(yōu)先級(jí)是以碼的形式由中央控制信號(hào)提供的，而且會(huì)根據(jù)所控制房間或區(qū)域的不同及引起待傳送的控制信號(hào)的環(huán)境而變化。
優(yōu)選地，大多數(shù)或所有收發(fā)機(jī)是可交換的而且在一個(gè)頻段內(nèi)以大致相同的功率級(jí)發(fā)送，這個(gè)頻段可以很好地穿透結(jié)構(gòu)墻和地板而基本上不會(huì)輻射進(jìn)別的建筑或受到嚴(yán)重干擾。這個(gè)頻率可以是任何有合適傳輸特性的可用的商業(yè)傳送頻段。然而，選取一個(gè)頻段如“ISM”頻段也是很有用的，因?yàn)楫?dāng)它的功率輸出低于某個(gè)值如1W時(shí)是允許自由使用的。例如，在美國(guó)900～950MHz波段符合這些要求而且在這個(gè)頻段上成本相對(duì)較低的RF設(shè)備可用；但別的頻段諸如在49MHz、470MHz及2.4和4.5GHz附近的ISM頻段也是值得考慮的。在一個(gè)實(shí)施方案中收發(fā)信機(jī)的發(fā)送頻率被嚴(yán)格限制以與某信道吻合；接收機(jī)也只監(jiān)控那個(gè)信道。當(dāng)接收到一個(gè)應(yīng)當(dāng)重發(fā)的分組時(shí)，收發(fā)信機(jī)會(huì)等等一定的時(shí)間，然后在同一個(gè)信道上重發(fā)，除非收發(fā)機(jī)在這個(gè)信道內(nèi)檢測(cè)到了一個(gè)載波信號(hào)。優(yōu)選地，這段時(shí)間從收發(fā)機(jī)/控制單元組合中存儲(chǔ)或產(chǎn)生的一個(gè)隨機(jī)數(shù)表得到，但時(shí)延可能是該組合事先被分配的一個(gè)選定值。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，為了降低成本，發(fā)射機(jī)的頻率不是高度穩(wěn)定的，尤其是在溫度變化方面，發(fā)送頻率會(huì)在一個(gè)相對(duì)較寬的頻段內(nèi)而不是某個(gè)特定信道上變化。在這個(gè)實(shí)施方案中接收機(jī)部分能夠檢測(cè)到在這個(gè)相對(duì)較寬的頻段內(nèi)任何一個(gè)頻率的發(fā)送而且鎖定在這個(gè)頻率檢測(cè)數(shù)字信號(hào)。當(dāng)接收到需要重發(fā)的分組時(shí)，每個(gè)收發(fā)信機(jī)會(huì)等待一段時(shí)間，然后會(huì)在它的發(fā)射機(jī)能夠產(chǎn)生的任何一個(gè)帶內(nèi)頻率重發(fā)，除非收發(fā)信機(jī)在這個(gè)通信頻段內(nèi)檢測(cè)到了載波信號(hào)。而且這個(gè)時(shí)間優(yōu)選由收發(fā)信機(jī)/控制單元組合內(nèi)存貯或產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)表獲得。
所有的收發(fā)信機(jī)是可交換的，用900～950MHz頻率內(nèi)的一個(gè)載波頻率傳送大致相同的功率級(jí)，更優(yōu)選地，是在大約10MHz寬的頻段如905～915MHz內(nèi)傳。若發(fā)送被控制在一個(gè)信道內(nèi)，這個(gè)信道的優(yōu)選帶寬大約為30KHz。
根據(jù)本發(fā)明的一種方法，該方法控制分布在至少建筑的一部分的多個(gè)控制點(diǎn)的至少一個(gè)參數(shù)，包括以下步驟從與中央控制點(diǎn)有關(guān)的收發(fā)機(jī)發(fā)送第一個(gè)無線電信號(hào)，它具有第一級(jí)功率足夠被至少一個(gè)控制點(diǎn)可靠接收但不能被大樓內(nèi)的所有控制點(diǎn)可靠接收，用一個(gè)數(shù)字信息分組調(diào)制第一個(gè)無線電信號(hào)，這個(gè)分組包括與至少一個(gè)第二控制點(diǎn)有關(guān)的地址信息及通過該地址信息定義的與所有控制點(diǎn)的可控參數(shù)有關(guān)的控制信號(hào)，在一個(gè)控制點(diǎn)接收第一個(gè)無線電信號(hào)，從這些控制點(diǎn)之一發(fā)送第二個(gè)無線電信號(hào)，它有第二級(jí)功率，足夠被至少一個(gè)別的控制點(diǎn)可靠接收，而不能被大樓內(nèi)的所有控制點(diǎn)可靠接收，用包括與至少第二個(gè)控制點(diǎn)有關(guān)的地址信息和控制信號(hào)的數(shù)字信息分級(jí)調(diào)制第二個(gè)無線電信號(hào)。
繼續(xù)接收和重發(fā)包含地址信息和控制信息的分組直到抵達(dá)第二個(gè)控制點(diǎn)，和當(dāng)在第二個(gè)控制點(diǎn)被接收到分組時(shí)，根據(jù)控制信號(hào)控制參數(shù)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)一個(gè)控制信號(hào)與大樓內(nèi)的所有控制點(diǎn)有關(guān)時(shí)，地址信息包括一個(gè)“全網(wǎng)”地址或碼，這種方法進(jìn)一步包括根據(jù)控制信號(hào)在一個(gè)控制點(diǎn)控制至少一個(gè)參數(shù)、從連續(xù)的控制點(diǎn)重發(fā)包括控制信號(hào)的分組直到所有控制點(diǎn)都接收到這些分組中的一個(gè)，并在每個(gè)控制點(diǎn)控制至少一個(gè)參數(shù)。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，第一和第二個(gè)無線電信號(hào)是在同一個(gè)頻段內(nèi)傳送的，這種方法進(jìn)一步包括接收到第一個(gè)無線電信號(hào)后，在所說的一個(gè)亮度控制點(diǎn)測(cè)試以確定是否接收到同一個(gè)頻段內(nèi)的載波頻率上的另一個(gè)無線電信號(hào)，和僅當(dāng)確定沒有接收到在大致相同的載波頻率上的無線電信號(hào)時(shí)發(fā)送第二個(gè)無線信號(hào)，根據(jù)本實(shí)施方案的另一方面，在測(cè)試驗(yàn)證這個(gè)頻段是否為空之前，這個(gè)方法包括等待指定給這個(gè)收發(fā)信機(jī)的預(yù)定時(shí)間或該收發(fā)機(jī)隨機(jī)確定的一段時(shí)間。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)在初始安裝時(shí)特別有價(jià)值，它提供了一種方法自動(dòng)確定在不同控制點(diǎn)間可用的通信鏈路，這個(gè)方法使用獨(dú)特的識(shí)別碼，它(優(yōu)選)由制造商安裝在每個(gè)收發(fā)機(jī)內(nèi)，當(dāng)收發(fā)機(jī)/控制單元組合被安裝時(shí)被記錄在安裝清單或圖上；使用確認(rèn)信號(hào)，當(dāng)接收到一個(gè)發(fā)往它或包括它的一組控制單元的分組時(shí)，確認(rèn)信號(hào)就被從一個(gè)控制點(diǎn)發(fā)送到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。為了達(dá)到自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)評(píng)估，大樓計(jì)算機(jī)連續(xù)地將信號(hào)傳送到每個(gè)結(jié)點(diǎn)，使它們發(fā)送測(cè)試分組。由接收到的確認(rèn)信號(hào)的模式，計(jì)算機(jī)可以顯示或打印出大樓內(nèi)可用鏈路和節(jié)點(diǎn)的位置。
目動(dòng)確定可用鏈路，并由此確定到達(dá)任何一個(gè)特定結(jié)點(diǎn)所需的跳轉(zhuǎn)數(shù)的能力提供了一個(gè)額外的好處，也就是當(dāng)大樓計(jì)算機(jī)的物理位置發(fā)生變化或較小的大樓改造影響了一個(gè)或更多條鏈路時(shí)可以很容易地被適應(yīng)。初始的安裝方法能夠被重復(fù)，以便重新定義系統(tǒng)，而只花費(fèi)操作者很少的時(shí)間。
上述方法實(shí)施方案的許多應(yīng)用中之一是控制有多個(gè)照明控制點(diǎn)的大樓內(nèi)的照明等級(jí)。在這種應(yīng)用中，控制點(diǎn)是照明控制點(diǎn)，由它控制一個(gè)區(qū)域或房間內(nèi)的輝度或開關(guān)；參數(shù)是指照明等級(jí)(如關(guān)、調(diào)暗到某個(gè)等級(jí)或正常開)。這種方法進(jìn)一步包括由接收到第一個(gè)無線電信號(hào)的照明控制點(diǎn)控制至少第一個(gè)發(fā)光體，而與第一個(gè)無線電信號(hào)無關(guān)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)一個(gè)照明控制信號(hào)與大樓內(nèi)的所有控制點(diǎn)有關(guān)時(shí)，這種方法進(jìn)一步包括由一個(gè)照明控制點(diǎn)對(duì)接收到第一個(gè)無線電信號(hào)作出響應(yīng)，控制至少第一個(gè)發(fā)光體以及由每個(gè)別的照明控制點(diǎn)對(duì)接收到其中一個(gè)無線電信號(hào)作出響應(yīng)控制至少一個(gè)別的發(fā)光體。
很顯然，對(duì)本領(lǐng)域了解的人來說，這些特點(diǎn)提供了低成本無線通信，并具有很低的安裝成本。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，它顯示了在不同節(jié)點(diǎn)間作用的通信鏈路。
圖2是使用圖1系統(tǒng)的大樓示意圖。
圖3是大樓照明不同控制等級(jí)間關(guān)系的示意圖。
圖4是通過部分預(yù)選路由通信的圖1系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)邏輯圖。
圖5是通過偽隨機(jī)擴(kuò)散通信的圖1系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)邏輯圖。
圖6a～6d所示為與不同操縱協(xié)議使用的分組，其中圖6c的分組適用于圖5系統(tǒng)。
圖7是圖2中大樓的一個(gè)房間的照明控制系統(tǒng)方框圖。
圖8是顯示發(fā)射機(jī)頻率滑動(dòng)的時(shí)序圖。
圖9是顯示接收機(jī)鎖定的圖。
圖10a和10b是按照本發(fā)明有簡(jiǎn)單滑動(dòng)頻率的收發(fā)信機(jī)的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)部分的框圖。
圖11a和11b是根據(jù)本發(fā)明，具有易解的發(fā)送機(jī)鎖相環(huán)的第二個(gè)收發(fā)機(jī)的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)部分框圖。
優(yōu)選實(shí)施方案圖1中所示的系統(tǒng)表明本發(fā)明的原理適用于圖2所示的大樓，它有房間11-14，21～25和31，32，34和35。許多射頻收發(fā)機(jī)T11～T14，T21～T26，T31，T32，T34，T35和T41構(gòu)成了一個(gè)通信網(wǎng)。除了兩個(gè)外，所有這些收發(fā)機(jī)有分別與房間有關(guān)的照明控制C11～C14等等，它們分別控制各自房間內(nèi)的熒光燈照明，并從收發(fā)機(jī)接收控制信號(hào)。收發(fā)機(jī)T26作為一個(gè)無線電中繼，因此沒有相關(guān)的照明控制。這個(gè)系統(tǒng)包括大樓計(jì)算機(jī)40，它與收發(fā)機(jī)41直接相連，該收發(fā)機(jī)可以與那個(gè)房間的燈的收發(fā)機(jī)/控制組合T11/C11通信，而且優(yōu)選地可以與網(wǎng)絡(luò)中至少一個(gè)或兩個(gè)別的收發(fā)機(jī)通信。很顯然大樓計(jì)算機(jī)及相關(guān)的收發(fā)機(jī)不必在同一個(gè)房間內(nèi)(它們之間常常有纜線相連)，收發(fā)機(jī)T41可以位于任何一個(gè)地方只要它能夠到達(dá)和被至少一個(gè)別的收發(fā)機(jī)到達(dá)。
幾乎任何小計(jì)算機(jī)都有可供本發(fā)明使用的足夠的處理能力和存儲(chǔ)容量，一個(gè)“應(yīng)用”程序會(huì)為網(wǎng)絡(luò)建立、正常運(yùn)行(自動(dòng)或由大樓管理人員操作)、例行的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試及任何與其它計(jì)算機(jī)或控制源需要的接口提供了例程。
不同的控制等級(jí)由圖3所示的大樓通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，最高優(yōu)先級(jí)使用計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用程序，它們可以被認(rèn)為是主要駐留在大樓計(jì)算機(jī)內(nèi)的智能軟件模塊，但是也可以與另一個(gè)計(jì)算機(jī)如在大樓電力設(shè)施間里自動(dòng)通信。第二個(gè)控制優(yōu)先級(jí)是大樓管理者，他至少擁有一定的權(quán)限來修改或替換大樓計(jì)算機(jī)的正?？刂颇Ｊ?。第三優(yōu)先級(jí)是通信網(wǎng)本身，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的部分故障或變化會(huì)影響較高優(yōu)先級(jí)控制房間單元的能力。最低優(yōu)先級(jí)是用戶控制，其范圍可從不能取消的通斷開關(guān)(最終權(quán)限)到一個(gè)房間一些或全部燈光輝度設(shè)置有限的可允許的變化。
為了允許使用標(biāo)準(zhǔn)的“構(gòu)造模塊”來安裝系統(tǒng)，并避免管理部門辦理設(shè)施許可證的復(fù)雜手續(xù)，優(yōu)選選擇一個(gè)發(fā)射機(jī)功率和載波頻率能夠允許自由使用，但它也能夠穿透至少一個(gè)中間墻或大樓地板以便與至少一個(gè)別的收發(fā)機(jī)可靠地通信。還需要使來自相鄰大樓內(nèi)相同系統(tǒng)的干擾(錯(cuò)誤地接收照明控制信號(hào))減到最小。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，每個(gè)收發(fā)信機(jī)工作在同一個(gè)頻段，如900～950MHz之間的UHF波段，優(yōu)選為約905～915MHz之間的頻段，這個(gè)頻段內(nèi)低于1W的脈沖傳送功率是允許的。在一個(gè)典型的商用辦公大樓內(nèi)，例如30～100mw的功率電平是需要的。通過限制每個(gè)發(fā)送脈沖的持續(xù)時(shí)間為例如100ms，并觀察一個(gè)略大于6s的等待間隔，平均發(fā)送功率可以持續(xù)維持在低于460μw的水平上。T11～T14之間可靠的通信通道見圖1中的連接線。
為了將任何一個(gè)收發(fā)機(jī)故障的影響減至最小，大樓內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為每個(gè)房間的收發(fā)機(jī)/控制組合提供了至少兩個(gè)常用的可靠通信鏈路。典型的大樓內(nèi)問題的解決方法見此實(shí)施方案，這些問題包括一樓的走廊14，它的天花板可能有特殊的裝飾或結(jié)構(gòu)影響了它與正上方房間24的通信，因?yàn)榉块g22的長(zhǎng)度和用途，頂頭的房間23無法直接與組合T22/C22建立可靠的通信。這個(gè)問題通過收發(fā)機(jī)T26在沿房間22的長(zhǎng)度的中途中繼消息來解決。
圖示的系統(tǒng)中信號(hào)通常都來自大樓計(jì)算機(jī)40。這臺(tái)計(jì)算機(jī)常常通過一個(gè)調(diào)制解調(diào)器或別的網(wǎng)絡(luò)與能源公司(電力公司)的計(jì)算機(jī)相連，在緊急情況下需要在一個(gè)區(qū)域內(nèi)減小功率消耗時(shí)提供自動(dòng)控制，收發(fā)機(jī)T41發(fā)送編碼信號(hào)，控制指定的一個(gè)或一組墻上單元C11～C15或所有單元。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及各種收發(fā)信機(jī)重發(fā)控制，這樣消息最后會(huì)到達(dá)目的地，而且在整個(gè)系統(tǒng)控制的復(fù)雜性和由多次發(fā)同一消息引起的混亂之間達(dá)到一個(gè)有效折衷。存儲(chǔ)的路由表圖4中使用的運(yùn)行方案使用了一個(gè)預(yù)定的路由安排，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都是非同步運(yùn)行的，基于一個(gè)CSMA(載波監(jiān)聽多址)重發(fā)。每個(gè)收發(fā)機(jī)包括一個(gè)那些結(jié)點(diǎn)(或結(jié)點(diǎn)組)的地址表，消息就是通過這個(gè)結(jié)點(diǎn)選路的。當(dāng)一個(gè)消息在步驟110被接收到，在步驟112進(jìn)行檢錯(cuò)，在步驟114比較分組信頭的目標(biāo)地址以決定它是否是發(fā)往這個(gè)結(jié)點(diǎn)的。若是，步驟116中控制消息被解碼并執(zhí)行，步驟118中照明的任何突然變化都會(huì)被檢查。
步驟120中目標(biāo)地址再次被檢查以確定是否別的結(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)接收到相同的消息，若否，那么就會(huì)輸出一個(gè)確認(rèn)控制信號(hào)。如果這是一個(gè)組地址，那么在步驟122中，地址表被檢查以確定是否這個(gè)消息應(yīng)當(dāng)被重發(fā)。若是，那么在步驟124中，檢查信道中是否有信號(hào)指示另一個(gè)收發(fā)機(jī)正在發(fā)送，在步驟126中只要信道空著就重發(fā)消息。假設(shè)步驟120確定該地址是單個(gè)地址，或步驟122中組地址被確定不在地址表中(即這個(gè)結(jié)點(diǎn)不在到任何別的遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)的預(yù)設(shè)通道上)或是步驟126的發(fā)送完成，然后在步驟128中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)確認(rèn)信號(hào)。
與上述順序相反，若在步驟114接收到的分組地址確定為不是這個(gè)結(jié)點(diǎn)，那么在步驟130中檢查地址表以確定這個(gè)分組地址是否被列出，若是或者步驟128對(duì)于發(fā)往該結(jié)點(diǎn)的操作已完成，那么步驟134～136類似124～126，這樣發(fā)送消息到別的結(jié)點(diǎn)或?qū)@個(gè)節(jié)點(diǎn)的接收的確認(rèn)。步驟136發(fā)送之后或步驟130確定該消息不是發(fā)往這個(gè)預(yù)設(shè)通道上的遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)，那么步驟138會(huì)重新初始化接收機(jī)以等待別的消息。
圖4的流程不僅假設(shè)每個(gè)收發(fā)機(jī)或收發(fā)機(jī)/控制組合有(常常是被編程的)唯一的結(jié)點(diǎn)地址而且認(rèn)為提供并裝載了組地址和結(jié)點(diǎn)地址的地址表。這些地址表表示的預(yù)設(shè)路由可以通過研究大樓的布局來預(yù)先確定，但它受限于通道開端一個(gè)收發(fā)機(jī)故障或在通道中相鄰兩個(gè)收發(fā)機(jī)之間劣化或傳送阻塞時(shí)需要的修改。因此，除了步驟140的上電初始化和下面談到的步驟142網(wǎng)絡(luò)初始化外，需要自動(dòng)重配置該預(yù)設(shè)路徑，如果大樓計(jì)算機(jī)接收來自一個(gè)或更多收發(fā)機(jī)確認(rèn)信號(hào)的重復(fù)故障表明有硬件故障或通信鏈路阻塞的話。
如上所述，圖4的配置和操作方法可能會(huì)提高硬件成本，增大大樓計(jì)算機(jī)和被影響的收發(fā)機(jī)內(nèi)用于初始編程和重新編程的網(wǎng)絡(luò)開銷。在一個(gè)有大量通信鏈路的大樓內(nèi)，因?yàn)榇髽鞘褂脛?dòng)態(tài)，它們的可靠性經(jīng)常變化，這時(shí)重新編程是一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)。這可以通過為某個(gè)特定組合提供兩個(gè)或多個(gè)選電通道來克服，如在步驟130查找的表中包括附加的地址。擴(kuò)散式一種替代性通信方法包括大樓內(nèi)的“擴(kuò)散”，也就是每個(gè)收發(fā)機(jī)重復(fù)接收到的消息而不考慮邏輯或預(yù)設(shè)路由，除非接收到的消息只送到那個(gè)結(jié)點(diǎn)。然而很顯然必須有一些限制，否則一個(gè)消息就會(huì)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無窮無盡地循環(huán)。一種限制的形式就是當(dāng)信頭從大樓計(jì)算機(jī)發(fā)出后，在信頭內(nèi)加入一個(gè)日期/時(shí)間隔斷碼，在那個(gè)時(shí)間后禁止任何結(jié)點(diǎn)重發(fā)，并在確認(rèn)消息的信頭中加入一個(gè)類似的隔斷碼。然而，這種方法需要每個(gè)收發(fā)機(jī)/控制組合包括一個(gè)本地時(shí)鐘，它的時(shí)間是準(zhǔn)確的，至少與一個(gè)分組被重發(fā)到最終目的地的時(shí)間相比是準(zhǔn)確的。
另一種限制消息在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)循環(huán)的方法包括在信頭內(nèi)插入一個(gè)序列號(hào)，并為每個(gè)收發(fā)機(jī)提供一個(gè)存儲(chǔ)棧，它有一個(gè)預(yù)設(shè)的地點(diǎn)碼存儲(chǔ)最近接收到的序列號(hào)，并在僅當(dāng)它的序列號(hào)在棧中找不到時(shí)重發(fā)一個(gè)消息。然而這種方法需要收發(fā)機(jī)/控制組合有額外的存儲(chǔ)容量。按跳轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)擴(kuò)散一種無需本地大存儲(chǔ)容量的限制消息循環(huán)的方法采用在每個(gè)發(fā)送分組的信頭中放一個(gè)消除變量碼。這個(gè)技術(shù)利用了這樣的方法，即大樓計(jì)算機(jī)定義了到達(dá)大樓內(nèi)每個(gè)結(jié)點(diǎn)所需要的中繼次數(shù)，這樣就較容易將與大樓計(jì)算機(jī)的收發(fā)信機(jī)直接通信的結(jié)點(diǎn)的重傳數(shù)限制為0；對(duì)“第二級(jí)”結(jié)點(diǎn)，限制為1，等等；而且還允許遠(yuǎn)端移除結(jié)點(diǎn)的一次或兩次額外重傳，這時(shí)大部分直接路由上的沖突會(huì)導(dǎo)致消息走一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的路徑。這種方法也防止了當(dāng)一個(gè)給定結(jié)點(diǎn)重傳了分組之后接收到來自另一個(gè)結(jié)點(diǎn)的分組重傳要求時(shí)該給定結(jié)點(diǎn)重傳兩次。
圖5的邏輯圖顯示了當(dāng)發(fā)送協(xié)議包括一個(gè)分組消除級(jí)變量時(shí)一個(gè)結(jié)點(diǎn)的操作。步驟110～120與圖4中是一樣的。但是，在步驟120確認(rèn)地址是一個(gè)組地址之后，步驟150分組存儲(chǔ)在分組存儲(chǔ)器中。這個(gè)分組信頭包括一個(gè)消除級(jí)變量的域，它是一個(gè)數(shù)，指示這個(gè)消息被重發(fā)多少次。在步驟151中檢查這個(gè)域，假設(shè)該值大于0，在步驟152消除級(jí)變量減一次數(shù)。在步驟154中當(dāng)信道被檢查時(shí)這個(gè)已改變的分組被保持，如圖4的步驟124。
如果信道是空的，那么步驟126中消除級(jí)變量減小的分組被發(fā)送。在步驟154中一段預(yù)定的時(shí)間之后，假設(shè)這個(gè)信道還不空，重發(fā)的企圖就會(huì)被放棄。在步驟126放棄或步驟120識(shí)別單個(gè)地址之后，在步驟128中產(chǎn)生一個(gè)確認(rèn)分組，盡管放棄意味著這組中更遠(yuǎn)的那些結(jié)點(diǎn)這時(shí)接收不到分組，但假設(shè)這個(gè)結(jié)點(diǎn)等待太長(zhǎng)的時(shí)間而不能發(fā)送確認(rèn)信號(hào)，那么大樓計(jì)算機(jī)就會(huì)向這個(gè)結(jié)點(diǎn)及別的結(jié)點(diǎn)重復(fù)這個(gè)分組。
在步驟160中，檢查信道的同時(shí)確認(rèn)分組被保留，如在步驟134中，并在步驟162中發(fā)送確認(rèn)信號(hào)。
如果在步驟114中接收到的分組被確定發(fā)往不同的節(jié)點(diǎn)，那么在步驟166，它與前一次接收到的分組也就是分組存儲(chǔ)器中最近儲(chǔ)存的分組進(jìn)行比較。這個(gè)存儲(chǔ)器的大小只允許存放最近接收到的分組，或是大網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)量較高時(shí)，將最后兩個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)起來用于比較。如果地址和數(shù)據(jù)內(nèi)容是一樣的，那么步驟128中，存儲(chǔ)器中的消除級(jí)變量與剛接收到的分組中的變量進(jìn)行比較。若剛接收到分組中的變量與存儲(chǔ)的變量值一樣或更小而且大于0(即剛接收到的分組到達(dá)這兒的次數(shù)一樣或重傳數(shù)小于前面收到的分組，因此會(huì)發(fā)一個(gè)新的重復(fù)分組)，或者如果步驟166的比較表明這個(gè)消息是不同的消息，那么在步驟170中這個(gè)分組會(huì)如在步驟150中存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器里。在步驟172、174和176中分組的消除級(jí)變量會(huì)被減少，所得分組被放在一級(jí)隊(duì)列里等待發(fā)送，假設(shè)信道足夠快地可用的話，并在步驟152、154和156中被發(fā)送。步驟162中的確認(rèn)信號(hào)或步驟176中其他結(jié)點(diǎn)的分組或步驟168或174中發(fā)送準(zhǔn)則的丟失被發(fā)送之后，在步驟138中接收機(jī)被重新初始化以等待接收下一個(gè)分組。
圖5的結(jié)點(diǎn)處理禁止一個(gè)從大樓計(jì)算機(jī)去除的結(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)分組時(shí)重發(fā)同一個(gè)最近重發(fā)的分組，而同時(shí)接收來自大樓計(jì)算機(jī)一個(gè)重復(fù)消息用于重發(fā)，這種情況是由于開始企圖將這個(gè)分組發(fā)送到另一個(gè)結(jié)點(diǎn)后接收確認(rèn)信號(hào)失敗。
確認(rèn)分組可以如輸出分組一樣處理，除了它們總是直接被送到大樓計(jì)算機(jī)。因此，不提供地址而是用一個(gè)確認(rèn)碼。(作為起初分組的目的地)的組合可以把它的地址留在分組的同一個(gè)位置，并把消除級(jí)變量置為一個(gè)預(yù)定的數(shù)值存在組合的存儲(chǔ)器中。分區(qū)跨度樹(PAST)對(duì)于一棟不大、而且其中必需的鏈路是可靠的大樓，一個(gè)有效的(在通信資源方面)選路協(xié)議使用了分區(qū)地址，它將一個(gè)唯一的地址和選路信息合在分組的一個(gè)域中。盡管分組的長(zhǎng)度可能會(huì)加大，對(duì)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，若它的最長(zhǎng)鏈?zhǔn)?0條或更少鏈路，則這個(gè)分組長(zhǎng)度是可以接受的。
圖6d中的分組格式使用兩個(gè)比特位置來代表一個(gè)地址的四級(jí)數(shù)字，假設(shè)消息是限于全網(wǎng)的，理論上有255個(gè)房間的單個(gè)結(jié)點(diǎn)地址可以用四級(jí)數(shù)代表一個(gè)四位數(shù)地址來尋址，但是實(shí)際上實(shí)用的數(shù)字更小一些。
優(yōu)選地在每個(gè)結(jié)點(diǎn)，需要很少而且簡(jiǎn)單的比較來確定是否一個(gè)消息應(yīng)當(dāng)被重發(fā)，圖示的PAST格式用一個(gè)數(shù)字來標(biāo)識(shí)第一級(jí)結(jié)點(diǎn)(如1000)，下一個(gè)數(shù)字來標(biāo)識(shí)通過該第一級(jí)結(jié)點(diǎn)來到達(dá)的結(jié)點(diǎn)(通過結(jié)點(diǎn)1000可到達(dá)的第二個(gè)結(jié)點(diǎn)是1200)等等。0000這個(gè)地址被認(rèn)為是“全網(wǎng)”消息并被除最末級(jí)結(jié)點(diǎn)之外的所有結(jié)點(diǎn)重發(fā)。
根據(jù)這個(gè)協(xié)議，在第一級(jí)結(jié)點(diǎn)1000第一位數(shù)字等于1和至少一個(gè)其它數(shù)字不等于0的任何地址應(yīng)當(dāng)被重發(fā)。第二級(jí)結(jié)點(diǎn)1200將重發(fā)以12開頭，而后兩位數(shù)任何一個(gè)不等于0的地址等等。這個(gè)選路方案大大地簡(jiǎn)化了在各種結(jié)點(diǎn)的邏輯和存儲(chǔ)要求；但兩位數(shù)字將樹的每級(jí)分枝結(jié)點(diǎn)限制為3個(gè)，除了最后一級(jí)對(duì)于9個(gè)三級(jí)結(jié)點(diǎn)的每一個(gè)能容納4個(gè)結(jié)點(diǎn)，因此，如果最遠(yuǎn)的房間可以在4次跳轉(zhuǎn)以內(nèi)到達(dá)，且出發(fā)點(diǎn)接近中心，則總共147個(gè)房間能夠在理論上被唯一地選址。然而大樓內(nèi)的信號(hào)傳播似乎不那么令人滿意，因此許多地址都是不可用的。
在上述的系統(tǒng)中，0000地址是網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的廣播。但不使用0001到03333的地址。一種更有效的操作是使用一個(gè)首位來區(qū)別網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的廣播和確認(rèn)信號(hào)。用這種編址方案，后面的更多位可用于地址。假設(shè)“1”意味著確認(rèn)，那么后面的位就可用于結(jié)點(diǎn)的地址，這種安排使得一個(gè)接收到這樣一個(gè)確認(rèn)分組的結(jié)點(diǎn)只當(dāng)它來自樹的同一個(gè)分枝以外的結(jié)點(diǎn)時(shí)重發(fā)并由此防止同一級(jí)的不同結(jié)點(diǎn)多次重發(fā)同一個(gè)確認(rèn)信號(hào)。
一個(gè)不容易解決的問題就是一次網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播之后確認(rèn)信號(hào)之間的沖突。特別是所有結(jié)點(diǎn)有相同的收發(fā)機(jī)和微處理器能力。所有這些都不包括在一個(gè)重發(fā)隊(duì)列內(nèi)存儲(chǔ)分組。因此，假設(shè)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)快速而不沖突地向樹上同一個(gè)更高級(jí)(離大樓計(jì)算機(jī)更近)結(jié)點(diǎn)發(fā)送，可能更高級(jí)的結(jié)點(diǎn)還沒有重發(fā)這些確認(rèn)分組中的第一個(gè)，那么就會(huì)丟失一個(gè)。這不能簡(jiǎn)單地通過在發(fā)送網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的確認(rèn)時(shí)設(shè)定間隔的時(shí)延來解決，這些時(shí)延僅與結(jié)點(diǎn)地址有關(guān)，因?yàn)檫@些結(jié)點(diǎn)會(huì)接收到來自別的分枝上節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)信號(hào)并能夠防止精確地檢測(cè)來自同一個(gè)分枝上的節(jié)點(diǎn)的信號(hào)。
通過增大分級(jí)數(shù)或每個(gè)數(shù)的位數(shù)來增大地址長(zhǎng)度，允許將這個(gè)方案用于有大量房間的大樓。然而當(dāng)其中一條鏈路變得不可靠時(shí)，對(duì)路由的重新配置將很困難。信號(hào)和數(shù)據(jù)格式由于下列原因，載波頻率相對(duì)于大樓控制所需的相對(duì)較少的數(shù)據(jù)來說很高。很低的比特率如4800波特就足夠了。一種建議的格式和傳送方案包括約200ms的發(fā)送周期；也就是說大樓計(jì)算機(jī)會(huì)等待那么長(zhǎng)時(shí)間接收確認(rèn)信號(hào)。在這段時(shí)間內(nèi)接收確認(rèn)信號(hào)失敗就會(huì)被認(rèn)為是故障而重發(fā)那個(gè)消息。
另一種方法是，當(dāng)最遠(yuǎn)的結(jié)點(diǎn)需要很多次跳轉(zhuǎn)才能到達(dá)，大樓計(jì)算機(jī)就會(huì)使重發(fā)消息之前的時(shí)間基于跑一圈所需跳轉(zhuǎn)數(shù)加上每次重傳之前允許的等待時(shí)間。
一個(gè)分組由20Kbit/s的傳輸速率的20個(gè)8位字節(jié)組成，由一個(gè)未調(diào)制的載波脈沖或持續(xù)約12ms的段首作為先導(dǎo)。這對(duì)應(yīng)于20ms的總發(fā)送持續(xù)時(shí)間。至少開頭兩個(gè)字節(jié)會(huì)分配給地址和/或其它數(shù)據(jù)包括選路信息，它會(huì)識(shí)別消息發(fā)往的一個(gè)單個(gè)房間控制或一組或所有控制。只有3個(gè)位用于照明亮度(輝度)信息。其它的位被分配為校驗(yàn)位和確認(rèn)或其它系統(tǒng)指令信息。
圖6a～6d所示的不同分組格式未按照精確的時(shí)間比例來畫，一格的長(zhǎng)度不必是字節(jié)的整數(shù)部分或字節(jié)數(shù)，對(duì)于一個(gè)給定大小的大樓和控制安排，相同的參考編號(hào)表示同一內(nèi)容。直接選路因?yàn)樽詈?jiǎn)單的技術(shù)把分組長(zhǎng)度增大得最多，因此它發(fā)送一個(gè)完整選路通道作為每個(gè)輸出分組的一部分。這樣的好處是每個(gè)結(jié)點(diǎn)的處理較簡(jiǎn)單；然而在一個(gè)中等規(guī)模的大樓中，若每個(gè)結(jié)點(diǎn)有唯一的地址，就需要8到12個(gè)字節(jié)。
如圖6a所示，一個(gè)分組50以字頭或段首51開始，它可以是未調(diào)制的或包括同步或別的位調(diào)制來簡(jiǎn)化該網(wǎng)絡(luò)有效的分組識(shí)別。這個(gè)字頭的長(zhǎng)度由接收機(jī)鎖定在傳送、解碼和起作用的相對(duì)難度(所需的時(shí)間)來決定。第一個(gè)信息塊52是產(chǎn)生這個(gè)分組的結(jié)點(diǎn)或收發(fā)機(jī)的地址；對(duì)于輸出分組這是與大樓計(jì)算機(jī)相連的收發(fā)機(jī)T41的地址。下一個(gè)方塊是選路塊53，它包括描述源與目的之間的路由的信息。當(dāng)目的是一個(gè)第二層的收發(fā)機(jī)時(shí)，如圖所示選路塊53可以如一個(gè)地址一樣短；當(dāng)目的地只有經(jīng)多次重發(fā)才能達(dá)到時(shí)長(zhǎng)度為多個(gè)字節(jié)；如果目的地是第一層收發(fā)機(jī)，將會(huì)被忽略；或?yàn)榱藴p小大樓分組長(zhǎng)度以某種形式編碼。
在圖6a的格式中，第四個(gè)塊是目的地塊55，它是分組的控制數(shù)據(jù)要求發(fā)往的組合的地址。這個(gè)地址可以是完全任意的，或者能包括識(shí)別大樓(假設(shè)相鄰大樓干擾被考慮時(shí)很有用)和組內(nèi)的地址的部分。其后緊接著為命令塊56，它包括各種網(wǎng)絡(luò)信息或分組描述，如“確認(rèn)”，或分組長(zhǎng)度或優(yōu)先級(jí)信息；或指定組合需要某些特定的響應(yīng)，如發(fā)送一個(gè)測(cè)試信號(hào)。數(shù)據(jù)塊57可能很短。在一個(gè)照明控制網(wǎng)絡(luò)中，例如設(shè)置“關(guān)”，或輝度9％、25％、50％、90％，正?；?10％。這可以只用三個(gè)位來編碼。
校驗(yàn)塊158是大多數(shù)格式中最后發(fā)送的。它遵循任何需要的錯(cuò)誤校驗(yàn)或修正的常規(guī)方法，長(zhǎng)度可以多于或少于1個(gè)字節(jié)。
當(dāng)使用圖6a的格式時(shí)，當(dāng)分組被重發(fā)時(shí)整個(gè)路徑信息都會(huì)被保存，或執(zhí)行重發(fā)的節(jié)點(diǎn)的地址會(huì)從表中刪除。當(dāng)整個(gè)路由保持到目的地，那么確認(rèn)分組的產(chǎn)生被簡(jiǎn)化了，因?yàn)槠渌新窂叫畔⒁呀?jīng)存在。然而，這個(gè)協(xié)議要求接收組合必須檢查整個(gè)路徑和目的地塊來確定這個(gè)分組是否應(yīng)當(dāng)為了控制這個(gè)控制單元重發(fā)、解碼或忽略。如果這些地址中除了目的地外的任何一個(gè)與接收組合匹配，那么分組應(yīng)當(dāng)被重傳。當(dāng)寫應(yīng)用程序時(shí)，那么常用的技巧都可以基于使用這個(gè)分組格式設(shè)計(jì)別的協(xié)議以最適于本地需要。直接尋址因?yàn)樗鼫p少了分組長(zhǎng)度和重傳數(shù)，圖4的結(jié)點(diǎn)邏輯開來較好。在字頭之后，圖6b中所示的普通數(shù)據(jù)分組60只需包括目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的地址55；命令塊56中包括的標(biāo)志或其它控制碼；塊57中只需3位的照明控制數(shù)據(jù)；和錯(cuò)誤校驗(yàn)或修正塊58。然而優(yōu)選的是本實(shí)施方案中保留了源塊52。例如這個(gè)塊能用于分辨輸出和確認(rèn)分組，因此能夠減少組合中需要的不同邏輯操作數(shù)。
不同分組的長(zhǎng)度可能不同，因?yàn)閿?shù)據(jù)域67的長(zhǎng)度不同。當(dāng)使用有圖4結(jié)點(diǎn)邏輯的圖6b所示分組初始化網(wǎng)絡(luò)時(shí)，每個(gè)收發(fā)機(jī)微處理器中ROM必須裝載地址表，額外數(shù)據(jù)的別的例子包括檢錯(cuò)算法，當(dāng)控制單元生產(chǎn)時(shí)它可以駐留于固定ROM內(nèi)或者以后裝載。因此初始化數(shù)據(jù)比常規(guī)的照明控制數(shù)據(jù)長(zhǎng)，分組長(zhǎng)度可以是命令塊156中編碼的一項(xiàng)。用跳轉(zhuǎn)技術(shù)擴(kuò)散系統(tǒng)設(shè)計(jì)者希望能夠避免每個(gè)組合中需要的圖4邏輯和圖6b分組對(duì)存儲(chǔ)器和邏輯容量提出的要求，由于在數(shù)據(jù)接收期間對(duì)地址表的存儲(chǔ)和需要多次比較，以及無論何時(shí)若發(fā)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)間信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)際變化時(shí)更新這些表帶來很大的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，那么圖6c的分組格式如分組70就較好。塊52～58和圖6b的那些是一樣的。圖6c格式的特殊結(jié)構(gòu)是塊79，它包括“消除級(jí)”變量。典型地這個(gè)塊當(dāng)大樓計(jì)算機(jī)的收發(fā)機(jī)T41發(fā)送一個(gè)分組時(shí)被設(shè)定。它的值與沿正?；蛏蚤L(zhǎng)路由傳送所需要的最大跳轉(zhuǎn)數(shù)目有關(guān)。每次分組被重傳這個(gè)域的值減少，而且當(dāng)這個(gè)接收的分組的消除級(jí)例如為0就不會(huì)被重發(fā)。這就防止了分組在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不斷循環(huán)，而無需復(fù)雜的地址或選路方案。PaST格式圖6d所示分區(qū)跨度樹格式80在每個(gè)結(jié)點(diǎn)僅為預(yù)定路由提供了簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)和比較功能，它與圖6b分組的唯一差異在于源塊82和目標(biāo)塊85的地址格式。這些格式排列在一個(gè)樹的結(jié)構(gòu)中，從收發(fā)機(jī)T41開始。這個(gè)樹的排列是基于一個(gè)分組沿連續(xù)鏈路的運(yùn)動(dòng)，這些鏈路就是樹的分枝，從收發(fā)機(jī)T41向外延伸。所有第一級(jí)結(jié)點(diǎn)必須與收發(fā)機(jī)T41直接通信。
所示的這個(gè)地址根據(jù)源地址82。每個(gè)地址是由一系列數(shù)字組成的，每個(gè)數(shù)字占據(jù)地址域82的子域82’。在此實(shí)施方案中，一個(gè)數(shù)字由兩個(gè)位84表示，因此它的數(shù)值范圍可從0到3。如果除了最后一個(gè)數(shù)字以外的所有數(shù)字都與某個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址匹配，而且這個(gè)結(jié)點(diǎn)不是一個(gè)最后級(jí)結(jié)點(diǎn)(從來不會(huì)重發(fā))，則該結(jié)點(diǎn)會(huì)重發(fā)分組。
雖然在所有上述分組描述中，給定的值僅僅是例示性的。塊在分組內(nèi)的相對(duì)位置為便于處理而加以選擇，而不構(gòu)成發(fā)明的一部分。命令塊56和校驗(yàn)方塊58的功能可以增加或變化，而且這些塊無需由相鄰的位構(gòu)成。避免沖突為了減小復(fù)雜信頭和選路指令的開銷負(fù)擔(dān)，在中等規(guī)模的辦公樓里根據(jù)圖5方法的操作較好。大樓計(jì)算機(jī)將開始一個(gè)分組如圖6c中的分組70的傳送，并將等待預(yù)定的一段時(shí)間接收確認(rèn)。
如圖1所示，收發(fā)機(jī)T11、T14和T24可以同時(shí)接收分組，如下更詳細(xì)地說明，每個(gè)收發(fā)機(jī)/控制組合包括至少一個(gè)微處理器(以下將稱為微處理器盡管它的總功能會(huì)被分為兩個(gè)處理器)，它能夠把接收到的數(shù)字信息解碼并確定如何動(dòng)作(如果有)。如果這個(gè)消息被發(fā)往所有控制單元，那么就會(huì)給控制單元C11、C14和C24提供恰當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)。同時(shí)，收發(fā)機(jī)T11、T14和T24會(huì)準(zhǔn)備來重發(fā)這個(gè)消。重發(fā)的第一步就是找到一個(gè)隨機(jī)時(shí)延間隔來減少?zèng)_突的可能性。用一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，這三個(gè)收發(fā)機(jī)每一個(gè)的微處理器產(chǎn)生一個(gè)時(shí)延間隔數(shù)，如1到128個(gè)周期。一個(gè)時(shí)延周期的持續(xù)時(shí)間是基于發(fā)送機(jī)加電時(shí)延加上這個(gè)系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)的檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間任意選擇的，但常常會(huì)小于一個(gè)分組周期或少數(shù)幾個(gè)分組周期。在各自的時(shí)延間隔期間內(nèi)，三個(gè)收發(fā)機(jī)都會(huì)監(jiān)聽以確定是否正接收另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳送，并且當(dāng)不檢測(cè)這樣的傳送時(shí)，在它自己隨機(jī)產(chǎn)生的時(shí)延間隔之后開始傳送。
與圖1的系統(tǒng)排列一致，沒有別的收發(fā)機(jī)能夠與T11、T14和T24構(gòu)成的最內(nèi)層中的多于一個(gè)建立可靠通信。因此在T11的時(shí)延間隔之后，T21會(huì)接收這個(gè)消息；在T14的時(shí)延之后，T12會(huì)接收這個(gè)消息；在T24的時(shí)延之后，T22、T25和T34會(huì)接收這個(gè)消息。假設(shè)沒有沖突，這個(gè)過程就會(huì)隨這個(gè)消息被中繼來繼續(xù)，在各種時(shí)延間隔之后，發(fā)散地向外延伸。然而存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，就是T22將成為來自T24(最里層)和T12(向外延伸的下一層)之間傳送互相沖突的犧牲品，因?yàn)槿鐖D所示，T24和T12都不能可靠地彼此聯(lián)系。如果T12或T24在另一個(gè)完成該消息之前開始發(fā)送，則T22的微處理器就會(huì)通過錯(cuò)誤編碼判定收到了錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。T22就會(huì)繼續(xù)等待一個(gè)完整的消息，并從T25或T26接收到。因?yàn)閬碜訲26的發(fā)送是一個(gè)第四層重發(fā)，而來自T25的是第二層，它們之間發(fā)生沖突的可能性就大大降低了。
因?yàn)榉块g照明控制C11～C35的位置主要由與別的收發(fā)機(jī)的RF通信以外的理由來決定，如進(jìn)入或在房間里的人便于接近或大樓布線過去的事故，因此由于沿著平行的路徑鏈路數(shù)不同而使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯嬖谀承_突問題是很常見的。一種解決方法就是提供更好的選路，通過提高某些結(jié)點(diǎn)的時(shí)延或提高別的邏輯限制來減少?zèng)_突的可能性，駐留在單個(gè)收發(fā)機(jī)/控制組合的微處理器內(nèi)的控制程序可以對(duì)大樓計(jì)算機(jī)的重新編程作出或多或少的響應(yīng)，以克服平行路徑的問題。如可命令收發(fā)機(jī)T12不中繼任何接收到的消息；然后T13將通過T26和T22通信。當(dāng)通過那條路徑的通信不可靠時(shí)，T26就會(huì)被暫時(shí)中止，而T12就會(huì)通過來自大樓計(jì)算機(jī)的命令用于中繼。安裝本發(fā)明的一種特點(diǎn)是安裝和建立時(shí)的低成本。因?yàn)橐粋€(gè)收發(fā)機(jī)(包括任何相關(guān)的微處理器)是內(nèi)置的而無需電子調(diào)整，未經(jīng)特殊培訓(xùn)的電工就可以安裝。唯一需要的連接是輸入電源及到控制單元的控制連接。為了經(jīng)濟(jì)地調(diào)整，控制單元或收發(fā)機(jī)可以是另一個(gè)中的插入單元或被集成在一起。唯一的額外要求是一個(gè)序列號(hào)、條碼號(hào)或與一個(gè)地址或收發(fā)信機(jī)中存儲(chǔ)的識(shí)別碼(由制造商完成)相關(guān)的別的數(shù)被記錄在每個(gè)位置的安裝頁(yè)或大樓圖樣中。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案包括一個(gè)建立的常規(guī)步驟，它構(gòu)成了反應(yīng)程序的一部分。它可以完全自動(dòng)地完成而無需人的參與，除非發(fā)現(xiàn)的結(jié)果是那些表中安裝的一個(gè)或更多收發(fā)機(jī)不能被聯(lián)系。
在這種網(wǎng)絡(luò)建立的方法中，大樓計(jì)算機(jī)40啟動(dòng)發(fā)往那些控制點(diǎn)(第一層結(jié)點(diǎn))的分組的傳送，這些點(diǎn)能直接與和大樓計(jì)算機(jī)相關(guān)的收發(fā)機(jī)通信；然后通過第一層的每個(gè)結(jié)點(diǎn)向那些可以與第一層結(jié)點(diǎn)通信的控制點(diǎn)(因此稱為第二層結(jié)點(diǎn))每次一個(gè)地傳送同一個(gè)分組；如此重復(fù)直到每個(gè)控制點(diǎn)至少對(duì)應(yīng)一條通信通道。由這些信息，大樓計(jì)算機(jī)可以為每個(gè)控制點(diǎn)計(jì)算選路或重發(fā)數(shù)據(jù)。
用圖5的結(jié)點(diǎn)邏輯和圖6c的分組格式啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，將命令一個(gè)消除級(jí)為0的“全網(wǎng)”地址分組傳送。這個(gè)分組會(huì)被收發(fā)機(jī)T11、T14和T24接收，這些點(diǎn)是通信范圍內(nèi)僅有的點(diǎn)。這些點(diǎn)中的每一個(gè)都不會(huì)重發(fā)分組，因?yàn)橄?jí)變量為0，而將發(fā)送一個(gè)確認(rèn)。當(dāng)接收到這些確認(rèn)信號(hào)時(shí)，應(yīng)用程序就會(huì)把這三個(gè)結(jié)點(diǎn)識(shí)別為第一層，以產(chǎn)生一個(gè)類似圖1的網(wǎng)絡(luò)通信圖。
作為下一輪，計(jì)算機(jī)每次會(huì)將一個(gè)分組發(fā)往剛才識(shí)別的第一層結(jié)點(diǎn)，這個(gè)分組包括一個(gè)使結(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)消除級(jí)變量為0的“全網(wǎng)”分組的特殊命令或數(shù)據(jù)塊。當(dāng)接收到確認(rèn)信號(hào)時(shí)，它們就會(huì)被重傳到收發(fā)機(jī)T41，這樣計(jì)算機(jī)就可以識(shí)別來自第一層結(jié)點(diǎn)的鏈路。類似地，這種方法可以系統(tǒng)地聯(lián)系每個(gè)實(shí)際鏈接的收發(fā)機(jī)，這樣計(jì)算機(jī)就產(chǎn)生圖1的通信鏈接圖。
例如，如果這時(shí)沒有中繼收發(fā)機(jī)T26，而T13到T23的鏈路也不可靠，那么在應(yīng)用程序的控制下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤消息，使得與T23無通信。通過研究圖2的大樓圖(它可以由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，基于輸入的安裝圖紙數(shù)據(jù))，大樓管理人員可以確定問題是由收發(fā)機(jī)T23的隔離而不是收發(fā)機(jī)故障引起的。加入中繼T26就可修正。
這些數(shù)據(jù)可以以不同的方式使用，取決于網(wǎng)絡(luò)中選擇使用的選路模式。例如，如果常規(guī)模式的傳送是擴(kuò)散式的，即傳送一個(gè)編碼信號(hào)指示分組被重傳的次數(shù)，那么大樓計(jì)算機(jī)就會(huì)存儲(chǔ)一個(gè)與每個(gè)控制點(diǎn)地址有關(guān)的數(shù)字，這個(gè)數(shù)等于通過最短路徑到達(dá)控制點(diǎn)所需的重發(fā)次數(shù)；或者是個(gè)更大的數(shù)，如果系統(tǒng)操作者認(rèn)為這樣會(huì)減少來自大樓計(jì)算機(jī)的收發(fā)機(jī)的第一次傳送之后分組不能通過的情況。如果每個(gè)控制點(diǎn)有唯一的序列碼或條碼(可以用多達(dá)48～50位)，這種方法特別經(jīng)濟(jì)。這些碼可以在整個(gè)大樓的單元安裝時(shí)寫在大樓圖里而且在控制點(diǎn)確認(rèn)接收到一個(gè)分組時(shí)作為初始地址。隨后大樓計(jì)算機(jī)就希望分配一個(gè)更短的地址用于分組的常規(guī)選址。
這些技術(shù)使得在屏幕上顯示大樓的三維圖形成為可能，因此為了將來控制的目的，操作者可以根據(jù)與外部因素諸如陽(yáng)光照射，或沿墻或地板排列的組等有關(guān)的控制點(diǎn)位置來選擇用于照明優(yōu)化的控制點(diǎn)，而不必求助于復(fù)雜的列表和圖。
如果路由信息通常按每個(gè)分組內(nèi)的地址(圖6a)傳送，那么大樓計(jì)算機(jī)存貯了到每個(gè)控制點(diǎn)的最短路由，在該控制點(diǎn)是待尋址點(diǎn)時(shí)用于發(fā)送。如果重發(fā)的地址表存儲(chǔ)在每個(gè)控制點(diǎn)，那么計(jì)算機(jī)根據(jù)獲得的路由信息產(chǎn)生這些表，隨后把每個(gè)表的內(nèi)容對(duì)應(yīng)地發(fā)給每個(gè)控制點(diǎn)。
在這個(gè)發(fā)明中很顯然在應(yīng)用程序控制下其他自動(dòng)建立技術(shù)是可能的。
另一種方法，便攜式計(jì)算機(jī)也可在大樓內(nèi)每次與每個(gè)控制點(diǎn)中的一個(gè)直接通信并確定這個(gè)控制點(diǎn)可向哪些別的控制點(diǎn)發(fā)送分組或從它那兒接收確認(rèn)信號(hào)。收發(fā)機(jī)/控制單元組合控制單元最好是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元，或?yàn)榱吮阌谂c相關(guān)收發(fā)機(jī)連接只作了簡(jiǎn)單的修改。圖7為一個(gè)優(yōu)選排列，適用于有一般的照明需要的一個(gè)房間或區(qū)域控制照明。圖示的房間有三個(gè)日光燈202，每個(gè)有一個(gè)或更多的發(fā)光管203和一個(gè)遠(yuǎn)程控制的鎮(zhèn)流器。在此實(shí)施方案中，鎮(zhèn)流器是通過來自墻單元210的導(dǎo)體傳送的信號(hào)來控制的。墻單元210包括一個(gè)I/O(輸入/輸出)電路，它為日光燈提供交流電，也提供房間內(nèi)的通信和控制功能。例如，這個(gè)房間有一個(gè)“鼠標(biāo)”214可通過紅外鏈路與I/O電路通信，還有一個(gè)占位傳感器216，它可通過另一條紅外鏈路與I/O電路建立通訊。鼠標(biāo)24和傳感器216提供去往微處理器218的控制信號(hào)，微處理器218內(nèi)存儲(chǔ)著照明控制數(shù)據(jù)或信號(hào)并控制I/O電路，這樣就可按大樓計(jì)算機(jī)希望或允許的時(shí)間和亮度(如鼠標(biāo)214控制)來控制電燈。
與微處理器218相連的是另一個(gè)微處理器222，它可以與由接收機(jī)部分224和發(fā)送機(jī)部分226組成的收發(fā)機(jī)直接相連。
這個(gè)實(shí)施方案顯示了分別用于房間控制的微處理器218和用于網(wǎng)絡(luò)通信的222，和接收機(jī)與發(fā)送機(jī)的天線228和230。然而經(jīng)濟(jì)或技術(shù)的發(fā)展將可能將微處理器和天線合并為一體。
如下所述，接收機(jī)和發(fā)送機(jī)部分相對(duì)獨(dú)立地運(yùn)行，除了適用于本發(fā)明的通信協(xié)議要求發(fā)送和接收是互相排斥的。在優(yōu)選實(shí)施方案中，通過天線230的傳輸頻率與天線228最近接收到的載波頻率無關(guān)。滑頻來自別的信源的干擾是無線電通信存在的潛在問題。不同產(chǎn)業(yè)的人們也在考慮使用900～950MHz的頻段，因?yàn)樵谶@些波段運(yùn)行的商用收發(fā)機(jī)的發(fā)展、這些波段的傳播特性和低功率時(shí)自由使用的可能性。結(jié)果就需要設(shè)計(jì)這樣的設(shè)備或技術(shù)，盡管它不昂貴但在被控制的大樓系統(tǒng)出現(xiàn)不可預(yù)期的干擾時(shí)能夠足夠可靠地傳送數(shù)據(jù)。
應(yīng)用者認(rèn)為在大多數(shù)情況下干擾來自窄帶信號(hào)源。通過使用頻移鍵控調(diào)制，對(duì)于頻移為14KHz傳送和數(shù)據(jù)速率為20Kbit/s，根據(jù)本發(fā)明的傳送也是一個(gè)窄帶源。如果來自收發(fā)機(jī)T41的連續(xù)分組傳送處于波段內(nèi)的不同頻率，那么并不是所有的都可能成為額外干擾的犧牲品。一項(xiàng)技術(shù)是有一個(gè)預(yù)定的頻率跳轉(zhuǎn)方案，如用于軍事安全，但這不僅需要存儲(chǔ)跳轉(zhuǎn)算法或序列，而且使網(wǎng)絡(luò)收發(fā)機(jī)嚴(yán)格同步在一個(gè)主時(shí)鐘上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面連續(xù)傳送是在載波頻率上的，它可以偏移一個(gè)大于傳送信號(hào)帶寬的頻率，它的載頻平滑變化或選定頻帶內(nèi)的階躍單調(diào)變化。圖8顯示了一個(gè)優(yōu)選的三角波變化，其中兩次傳送之間約155以后，載頻漂移了1.5MHz。這可以由發(fā)送機(jī)226完成，圖10a比圖7更詳細(xì)地描述了這一情況，其中VC0 302接收來自頻率掃描控制的掃描輸入，及優(yōu)選在20Hsit/s的二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入。選定的掃描速率保證載頻在一個(gè)傳送突發(fā)期間在接收機(jī)帶寬內(nèi)變化，而且使這個(gè)突發(fā)的接收劣化的干擾信號(hào)不影響下次傳送的機(jī)會(huì)最大。
因此在分組的開始傳送一個(gè)載波脈沖時(shí)VCO的頻率緩變并在調(diào)制時(shí)使現(xiàn)在的載頻交替向上或向下變化4KHz。這個(gè)信號(hào)在功放304中放大并通過天線耦合器306饋入到天線230。
這使得一次分組傳送期間的偏移(包括先導(dǎo)脈沖的20ms持續(xù)時(shí)間)小于20KHz，正好處于通信范圍內(nèi)結(jié)點(diǎn)的接收機(jī)224和它們的AFC電路內(nèi)的50KHz的優(yōu)選帶寬內(nèi)。
為了降低成本并允許簡(jiǎn)單的滑頻，假設(shè)在收發(fā)機(jī)部分未使用鎖相環(huán)，那么溫度變化會(huì)引起VCO頻率的典型變化為10PPM/℃。在900MHz時(shí)在非常冷的建筑和單元及高溫的大樓之間100℃的溫度變化只會(huì)引起900KHz的變化。假設(shè)老化有相同的效果，溫度和老化對(duì)發(fā)送機(jī)部分的影響會(huì)引起至多約±1MHz的變化。為了保持在接收機(jī)部分的10～12MHz通帶內(nèi)，發(fā)送機(jī)的頻率標(biāo)稱范圍為905～915MHz。然而溫度和老化引起的額外變化在20s的三角波周期內(nèi)是個(gè)常數(shù)，這樣頻率變化的斜率將不會(huì)超過1.0MHz/s。
為了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)控制問題，最好網(wǎng)絡(luò)是異步運(yùn)行的，無論是分組傳送的時(shí)序還是振蕩器頻率。因此不僅與大樓計(jì)算機(jī)相關(guān)的收發(fā)機(jī)T41可以自由運(yùn)行的三角波控制其傳送頻率，一個(gè)全波周期約為20s，而且網(wǎng)絡(luò)內(nèi)別的收發(fā)機(jī)也是這樣。每個(gè)發(fā)送機(jī)僅當(dāng)命令傳送時(shí)被打開，而且傳送的要求可以在任意時(shí)間提出，這樣被傳送的準(zhǔn)確頻率是不可預(yù)見的。這個(gè)協(xié)議的結(jié)果是每個(gè)收發(fā)機(jī)的接收機(jī)部分224無法預(yù)期下一個(gè)被接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率，而且必須能夠在傳送第一個(gè)數(shù)據(jù)位之前搜索并鎖定在這個(gè)傳送上。
為了允許這個(gè)模式的運(yùn)行，每個(gè)接收機(jī)有兩種運(yùn)行模式跟蹤模式和捕獲模式。在捕獲模式中，接收機(jī)的通帶約為10～12MHz，即904到916MHz之間。如前所述，一個(gè)分組以一個(gè)未調(diào)制載波脈沖為開端，該載波持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)使得它能被檢測(cè)到，使接收機(jī)鎖定在這個(gè)信號(hào)上并按照跟蹤模式跟蹤。這是接收機(jī)掃描速率和檢測(cè)及評(píng)估時(shí)間的函數(shù)。為了降低電路成本和處理時(shí)間，要求未調(diào)制脈沖至少要1ms，優(yōu)選是約12ms。
在跟蹤模式中，接收機(jī)應(yīng)有一個(gè)不窄于100KHz的窄帶寬。這有效地阻止了窄通帶外的干擾噪聲或信號(hào)，而使FSK信號(hào)完全通過。接收機(jī)還應(yīng)包括一個(gè)AFC電路，它可在跟蹤模式控制本地振蕩器，這樣若使用線性滑動(dòng)，載頻的微小變化可以被跟上。
根據(jù)本發(fā)明接收機(jī)部分224的第一個(gè)實(shí)施方案如圖10b的框圖所示，包括三部分一個(gè)由帶通濾波器321定義用于捕獲模式的寬帶和一個(gè)由IF濾波器322定義的用于跟蹤模式的窄帶和低通濾波器332。來自天線228的信號(hào)通過耦合器312與放大器314匹配。VCO317的輸出與濾波器312的輸出在混合器318里混合以提供第一個(gè)IF信號(hào)。然后它又在混合器325中與本地振蕩器324的輸出混合以提供第二個(gè)IF信號(hào)，它在放大器326中被放大并在第二個(gè)IF低通濾波器322被濾波。一個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)器336從來自濾波器322的FSK信號(hào)輸出中提供檢測(cè)到的二進(jìn)制信號(hào)。
為了識(shí)別在捕獲模式下帶內(nèi)信號(hào)的存在，接收到信號(hào)的強(qiáng)度指示器340也接收濾波器332的輸出。接收到信號(hào)的強(qiáng)度指示器340的輸出被提供給判決電路342，判決電路有一個(gè)輸出，它控制VCO317使其在提供來自指示器340最大輸出的頻率處停住。在此實(shí)施方案中，低通濾波器332的帶寬也可通過帶寬控制器344來變化，344接收來自判決電路342的第二個(gè)輸出。濾波器332在捕獲期間設(shè)定一個(gè)較大的帶寬，在跟蹤期間則有一個(gè)相對(duì)較窄的帶寬，這樣信噪比可以提高。判決電路342也接收數(shù)據(jù)檢測(cè)器336的輸出，以便確定接收到的信號(hào)是否是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或是干擾信號(hào)。只要判定接收信號(hào)是干擾，VCO的掃描就被重新啟動(dòng)來搜索網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。
為了提高接收機(jī)在鄰近載頻分辨干擾信號(hào)的能力，在所有時(shí)間內(nèi)優(yōu)選以相對(duì)較窄的帶寬操作接收機(jī)。在這種環(huán)境中帶寬控制器344就被忽略了。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，可調(diào)的窄帶通濾波器在如912～914MHz之間的帶上掃描，直到在某點(diǎn)信號(hào)被接收到。在這點(diǎn)停止掃描并檢測(cè)信號(hào)。防止干擾信號(hào)盡管在本發(fā)明實(shí)現(xiàn)之時(shí)，在900MHz ISM波段的業(yè)務(wù)相對(duì)較少，但是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)必須能夠在許多年內(nèi)不作大的修改和維護(hù)而操作。因此不管其它信號(hào)的干擾，無需修改、調(diào)整或重新編程，收發(fā)機(jī)實(shí)際上接收被發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。干擾可以由大樓內(nèi)一部分的信號(hào)而非別的什么引起；干擾可以是經(jīng)?；蛞恢背霈F(xiàn)在一個(gè)信道內(nèi)的特定信號(hào)，也可以是零散或隨機(jī)發(fā)生的信號(hào)。
當(dāng)一個(gè)收發(fā)機(jī)鎖定在一個(gè)信號(hào)，并假設(shè)這發(fā)生在一次傳送的未調(diào)制或先導(dǎo)部分，信號(hào)可以被存在的先導(dǎo)(如果有)或隨后出現(xiàn)的根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所用的通信協(xié)議的調(diào)制和數(shù)字信息識(shí)別為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)；例如與本應(yīng)用中所述的例子之一匹配的調(diào)制類型和比特率，或系統(tǒng)選定的另一個(gè)。信號(hào)的證實(shí)大約需2～5ms。然而，如果接收機(jī)和它的微處理器可以更快地檢測(cè)到不同調(diào)制的存在，那么這個(gè)接收信號(hào)可以更快地被識(shí)別為雜散信號(hào)，收發(fā)機(jī)會(huì)更快地重新搜索不同的信號(hào)。通過再包括一個(gè)能夠檢測(cè)到“錯(cuò)誤”調(diào)制存在的附加檢測(cè)器，可以在1ms內(nèi)進(jìn)行跳躍。接收機(jī)成本和復(fù)雜性有一點(diǎn)增加，但減少了丟失一次有效網(wǎng)絡(luò)傳送開始的機(jī)會(huì)。
干擾防止的進(jìn)一步技術(shù)是預(yù)測(cè)，它優(yōu)選用于在感興趣的頻段內(nèi)檢測(cè)到大量干擾信號(hào)的場(chǎng)合。如果接收機(jī)振蕩器不是高穩(wěn)定而且精確校準(zhǔn)的，干擾信號(hào)的載頻就不能被準(zhǔn)確識(shí)別出來，這樣它作為一個(gè)特定頻率在下次掃描時(shí)被跳躍過去。然而，這個(gè)頻率自身無需是已知的。如果接收機(jī)中的可調(diào)濾波器或VCO由一個(gè)源在頻段內(nèi)掃描，這個(gè)源有很穩(wěn)定的重復(fù)性，掃描開始的時(shí)間到對(duì)應(yīng)于干擾信號(hào)的頻率的時(shí)間是很容易測(cè)量并存儲(chǔ)的。微處理器中的“干擾頻率”表存貯了大量時(shí)間，它們?cè)谧罱膾呙柚斜蛔R(shí)別為對(duì)應(yīng)于干擾信號(hào)。在以下給定的掃描次數(shù)中當(dāng)振蕩器或?yàn)V波器跨過這些頻率時(shí)檢測(cè)器輸出被取消，這樣只有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或新的干擾信號(hào)被檢測(cè)出來。
為了進(jìn)一步提高在出現(xiàn)大量干擾信號(hào)時(shí)通過“聰明的”接收機(jī)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的可能性，上述技術(shù)可通過在一定的掃描次數(shù)之后，檢驗(yàn)每個(gè)存貯時(shí)間中哪個(gè)數(shù)會(huì)與干擾頻率表中的數(shù)相關(guān)來提高。每當(dāng)該干擾被證明仍存在于某頻率處，直到這個(gè)頻率被再次檢查的時(shí)間間隔被增大，直至最大值。
上述的接收機(jī)頻率相關(guān)可以用來允許在一個(gè)頻率進(jìn)行傳送而同時(shí)正在接收另一個(gè)。根據(jù)優(yōu)選的操作協(xié)議，一個(gè)收發(fā)機(jī)不能在正在頻段內(nèi)接收網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)傳送。作為一件實(shí)際的情況，當(dāng)發(fā)送機(jī)部分在發(fā)送時(shí)，接收機(jī)部分可能會(huì)接收到一個(gè)過載信號(hào)，這樣只有強(qiáng)信號(hào)的中心頻率可以被確定。然而，假設(shè)發(fā)送機(jī)部分在發(fā)送時(shí)，接收機(jī)部分有足夠的選擇性來接收和解調(diào)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，那么控制協(xié)議的變化會(huì)提高總的分組吞吐量多于提高沖突發(fā)生的可能性。為了達(dá)到這個(gè)目的，收發(fā)機(jī)的控制微處理器必須確定這個(gè)發(fā)送機(jī)現(xiàn)有發(fā)送的頻率與正在接收的頻率顯然不同，以避免與和這個(gè)收發(fā)機(jī)一樣正在接收相同的分組的任何一個(gè)別的收發(fā)機(jī)發(fā)生沖突。否則當(dāng)一個(gè)分組被接收時(shí)優(yōu)選的是延遲從這個(gè)收發(fā)機(jī)發(fā)送。無需精確地校準(zhǔn)接收機(jī)和發(fā)送機(jī)部分就可作出判斷，同時(shí)仍處在一個(gè)發(fā)送機(jī)頻率變化的優(yōu)選模式，如果(a)發(fā)送機(jī)部分這次發(fā)送的頻率和(b)接收機(jī)部分正在接收的頻率之間大概的關(guān)系可以確定的話。
若用圖10所示的收發(fā)機(jī)，這種關(guān)系通過在使接收機(jī)傳送時(shí)跟蹤發(fā)送機(jī)頻率來確定，如上所述。例如，微處理器使得如此跟蹤時(shí)接收機(jī)頻率掃描的時(shí)間與發(fā)送機(jī)的三角波或其他導(dǎo)致此發(fā)送頻率的變化控制電路的時(shí)間或電壓相關(guān)，并存儲(chǔ)這些相關(guān)關(guān)系。當(dāng)檢測(cè)并正在接收一個(gè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)，微處理器將產(chǎn)生的接收機(jī)控制值與對(duì)應(yīng)于這次接收的接收機(jī)掃描時(shí)間的值進(jìn)行比較以確定是否現(xiàn)在要發(fā)送的近似頻率與正在接收的網(wǎng)絡(luò)頻率很好地分開了。PLL發(fā)送機(jī)上述系統(tǒng)無需線性滑頻就可工作，如果干擾可以被避免的話。如所有的發(fā)送機(jī)可以工作在一個(gè)頻率，每個(gè)接收機(jī)都可以被調(diào)節(jié)到那個(gè)頻率，這就消除了丟失一次傳送的可能性，因?yàn)楫?dāng)接收機(jī)評(píng)估被認(rèn)為是干擾的信號(hào)時(shí)會(huì)中斷接收機(jī)的掃描。這就使得第一個(gè)數(shù)據(jù)位發(fā)送之前先導(dǎo)或同步周期的長(zhǎng)度大大減小。使用接收分組與重傳之間的可變時(shí)延可以使得單個(gè)接收機(jī)內(nèi)沖突引起的系統(tǒng)內(nèi)干擾降到最小。
也可以使用若干預(yù)定頻率來優(yōu)化系統(tǒng)操作，使得接收機(jī)的全部帶寬或掃描范圍減?。换蛘吲帕谢蚓幊堂總€(gè)接收機(jī)以掃描全部或選定的一組預(yù)定頻率。為了工作在一個(gè)預(yù)定頻率或?qū)μ囟ǖ念A(yù)定頻率掃描，典型的作法是使用鎖相環(huán)來相對(duì)參考源穩(wěn)定VCO的頻率，對(duì)于選定的頻率使用選定的分頻率。
設(shè)計(jì)PLL時(shí)的一個(gè)重要參數(shù)就是鎖相環(huán)穩(wěn)定時(shí)間。如果在不同的時(shí)間產(chǎn)生不同頻率，那么需要快速穩(wěn)定以使得變頻命令發(fā)出之后很快使發(fā)送頻率穩(wěn)定在一個(gè)常數(shù)上。在使用FSK調(diào)制PLL發(fā)送機(jī)的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)調(diào)制率通常很高以致于同一個(gè)值最長(zhǎng)允許位序列的時(shí)間周期與PLL的響應(yīng)時(shí)間相比很小。因此調(diào)制不會(huì)影響PLL定義的中心頻率。然而本申請(qǐng)中的系統(tǒng)使用低比特率并發(fā)送有一個(gè)相同值位序列的信號(hào)，它比穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)。在這種情況下，發(fā)送機(jī)鎖相環(huán)使得作用在VCO的環(huán)路控制電壓變化，即載頻偏離選定的值。這個(gè)偏離引起接收機(jī)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)損壞因?yàn)樵诮邮諜C(jī)中它的第一個(gè)振蕩器鎖定在與所述值偏離為第一個(gè)IF頻率的某頻率上。
根據(jù)本發(fā)明，在分組數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)中，發(fā)送機(jī)鎖相環(huán)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前被打破(開路)；也就是說在先導(dǎo)之后，在調(diào)制開始時(shí)或之前的瞬間。盡管在數(shù)據(jù)調(diào)制期間發(fā)送機(jī)正“偏離”，但該時(shí)間很短使得實(shí)際偏離已是無關(guān)緊要的。數(shù)據(jù)脈沖一被發(fā)送，發(fā)送機(jī)的輸出放大器被關(guān)閉，鎖相環(huán)又會(huì)閉合，這樣振蕩器又穩(wěn)定在這個(gè)(或下一個(gè))選定的頻率上。
圖11a所示的發(fā)送機(jī)包括與圖10a相同的器件。PLL的參考部分包括一個(gè)參考振蕩器352，它的輸出被可控參考除法器354接收，354的輸出是相位比較器356兩個(gè)輸入中的一個(gè)。VCO302的輸出由可控主除法器358接收，358的輸出端是相位比較器356的另一個(gè)輸入端。比較器356的輸出通過開關(guān)360到達(dá)環(huán)濾波器362，362的穩(wěn)定時(shí)間大約為2～3ms。環(huán)濾波器被設(shè)計(jì)成當(dāng)它無信號(hào)輸入時(shí)，它的輸出會(huì)在等于被傳送的最長(zhǎng)數(shù)據(jù)脈沖的時(shí)間內(nèi)保持為一常數(shù)。環(huán)濾波器362的輸出是VCO中加法器364的兩個(gè)輸入中的一個(gè)，它也接收待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)。VCO輸出在功放304被放大，并送給天線230。
參考除法器354，除法器358和開關(guān)360由來自收發(fā)機(jī)微處理器的信號(hào)控制，如圖7所示的處理器222。改變除法器的比率可以選擇不同的預(yù)定頻率。開關(guān)360最好由微處理器在第一個(gè)數(shù)據(jù)位開始之前打開，而在完成數(shù)據(jù)分組之后立即關(guān)上。顯然，打開開關(guān)360可以被稍微延遲，其長(zhǎng)短只要使來自環(huán)路濾波器362的控制電壓的變化產(chǎn)生的振蕩器變化與FSK傳送中的頻率偏差相比較小即可。
圖11b的接收機(jī)部分有一個(gè)同樣的VCO317的PLL控制，通過也由微處理器222控制的可控參考除法器374和主除法器378和比較器356來實(shí)現(xiàn)。環(huán)路濾波器362與發(fā)送機(jī)部分使用的類似，可選的是將一套PLL電路用在發(fā)送和接收電路中，這樣更經(jīng)濟(jì)，盡管VCO頻率要設(shè)置得不同以提供IF頻率偏移量。
如果每個(gè)發(fā)送機(jī)只發(fā)送一個(gè)特定頻率，發(fā)送機(jī)PLL中的可調(diào)除法器可以是一個(gè)更簡(jiǎn)單的固定除法器；如果整個(gè)系統(tǒng)只使用一個(gè)頻率，類似地接收機(jī)除法器無需調(diào)節(jié)。然而接收和發(fā)送用一套PLL電路可能更經(jīng)濟(jì)，在這種情況下除法器必須是可調(diào)的，以允許量為第一個(gè)中間頻率的漂移頻率。其它變化許多關(guān)于本發(fā)明的其他應(yīng)用和變化適用于一般技術(shù)人員。例如，使分組更大些，可用來傳送更大的信息脈沖如聲音。
本發(fā)明不僅僅限于低比特率調(diào)制或FSK，這對(duì)于特定的照明控制應(yīng)用是需要的，但對(duì)于別的應(yīng)用，其它調(diào)制技術(shù)或速率似乎更好，尤其是需要較高的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換率時(shí)。
確認(rèn)分組無需象輸出分組那樣被處理。如不管輸出分組的格式如何，將它們的多次傳送降到最小是需要的。為了達(dá)到這一點(diǎn)，根據(jù)該變化確認(rèn)分組應(yīng)該包括一個(gè)確定它是確認(rèn)及確認(rèn)結(jié)點(diǎn)的地址的碼。每個(gè)結(jié)點(diǎn)被編程存儲(chǔ)沿著去大樓計(jì)算機(jī)的路由的下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址。當(dāng)傳送接收到發(fā)往該結(jié)點(diǎn)的確認(rèn)時(shí)，只需加上確認(rèn)碼和“下一個(gè)結(jié)點(diǎn)”的地址。當(dāng)在“下一個(gè)結(jié)點(diǎn)”被接收到時(shí)，地址被識(shí)別為有效。因?yàn)檫@是一個(gè)確認(rèn)，這個(gè)“下一個(gè)結(jié)點(diǎn)”會(huì)替換它的存儲(chǔ)地址用于發(fā)送確認(rèn)，并重發(fā)。這樣直到到達(dá)大樓計(jì)算機(jī)為止。
這項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)是假設(shè)一條鏈路變得不可靠，盡管平行鏈路是可靠的，也需要一些再編程。
尤其在發(fā)送一個(gè)“全網(wǎng)”分組之后，必需沒有大量的沖突否則會(huì)丟失許多確認(rèn)信號(hào)。假設(shè)一個(gè)傳送持續(xù)10ms，大樓內(nèi)共有400個(gè)控制單元，那么假設(shè)確認(rèn)以完美的鏈接方式到達(dá)，大樓計(jì)算機(jī)的收發(fā)機(jī)需要4s接收所有的確認(rèn)。因此當(dāng)接收到一個(gè)“全網(wǎng)”分組之后，需要每個(gè)收發(fā)信機(jī)在企圖發(fā)送一個(gè)確認(rèn)信號(hào)或重傳來自另一結(jié)點(diǎn)的信號(hào)之前等待時(shí)間長(zhǎng)于平時(shí)的隨機(jī)時(shí)延。類似地，大樓計(jì)算機(jī)在它往一個(gè)未收到確認(rèn)分組的組合發(fā)送單個(gè)選址的分組之前的時(shí)延應(yīng)當(dāng)大大長(zhǎng)于平時(shí)。
如果“大樓”實(shí)際上由兩個(gè)距離相當(dāng)遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)組成，以致于從一個(gè)結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)結(jié)點(diǎn)向另一結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的直接無線電通信是不可靠的，那么一個(gè)大樓計(jì)算機(jī)能通過提供大樓計(jì)算機(jī)到遠(yuǎn)程大樓收發(fā)機(jī)的數(shù)據(jù)線來控制。干擾分組的問題可以被減到最小，通過將兩部分結(jié)構(gòu)作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來考慮。甚至最經(jīng)濟(jì)的就是在一個(gè)建筑的外部或兩者外部都放置中繼收發(fā)機(jī)來將它們鏈接起來，其方式類似于中繼T26在圖1和圖2實(shí)施方案中的使用方式。
也可以用許多別的格式或協(xié)議來避免干擾的影響。假設(shè)一個(gè)或多個(gè)信道可專用于本網(wǎng)絡(luò)，就無需對(duì)頻率掃描提出要求；在這種情況下若發(fā)送機(jī)穩(wěn)定性是足夠的，所有收發(fā)信機(jī)可以工作在同一個(gè)信道。然而這會(huì)產(chǎn)生沖突增加的缺點(diǎn)。若每個(gè)收發(fā)信機(jī)相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行頻率掃描，接收機(jī)處沖突的可能性會(huì)大大減少。鎖定在第一次發(fā)送的任何特定接收機(jī)部分不常會(huì)被影響，如果在接收距離以內(nèi)的另一結(jié)點(diǎn)在特定接收機(jī)鎖定的某個(gè)窄帶范圍以外的頻率開始發(fā)送。
如上所述若干擾需要使用干擾自適應(yīng)接收機(jī)，若確定在大樓一個(gè)區(qū)域的接收機(jī)部分在大致相同的一個(gè)或多個(gè)頻率掃描周期內(nèi)受到干擾，那么就可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。如果除正常的控制信號(hào)分組和確認(rèn)分組以外，收發(fā)機(jī)可以被指令向大樓計(jì)算機(jī)發(fā)送長(zhǎng)期干擾模式，這樣就可以識(shí)別影響多個(gè)收發(fā)機(jī)的任何模式，當(dāng)操作和通信復(fù)雜性提高之后當(dāng)頻率掃描通過那個(gè)近似的頻率時(shí)，該地區(qū)的發(fā)送機(jī)部分可以被指令不傳送。這項(xiàng)技術(shù)的用處部分依賴于幾分鐘的周期內(nèi)發(fā)送機(jī)頻率/時(shí)間掃描的關(guān)系的穩(wěn)定性。
除了上述的控制功能，系統(tǒng)適用于許多情況，如大樓計(jì)算機(jī)可以控制受同一個(gè)環(huán)境因素或大樓控制判決影響的許多裝置。如遠(yuǎn)程控制百葉窗(sun blind)在許多地區(qū)很有用，可以降低加熱或空調(diào)費(fèi)用。這些百葉窗的控制單元可以比較簡(jiǎn)單地包括在系統(tǒng)中，成本低于提供一個(gè)本地傳感器和分立控制系統(tǒng)。當(dāng)為其他系統(tǒng)如人工照明作控制判決時(shí)使用一個(gè)系統(tǒng)或一套裝置要時(shí)更是這樣。
與用鎮(zhèn)流器的傳統(tǒng)日光燈管有關(guān)的人工照明已被描述。當(dāng)然，這個(gè)發(fā)明不僅限于此，輝度技術(shù)也可發(fā)展到別的光源，這些也可通過根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種控制大樓內(nèi)若干設(shè)備控制單元的至少一個(gè)參數(shù)的方法包括中心控制單元發(fā)送第一個(gè)無線電信號(hào)；用至少與第一個(gè)所說設(shè)備控制單元的一個(gè)可控參數(shù)有關(guān)的數(shù)字控制信號(hào)調(diào)制第一個(gè)無線電信號(hào)并有選擇地送到特定的一個(gè)或一組或所有的設(shè)備控制單元；其特征在于所說第一個(gè)無線電信號(hào)有第一個(gè)功率級(jí)足夠被至少一個(gè)設(shè)備控制單元可靠地接收，而無法被大樓內(nèi)所有控制單元可靠接收；在于上述方法進(jìn)一步包括至少第一個(gè)設(shè)備控制單元對(duì)接收到包括另一個(gè)設(shè)備控制單元方向的無線電信號(hào)作出響應(yīng)，發(fā)送第二個(gè)無線電信號(hào)；該無線電信號(hào)有第二個(gè)功率級(jí)，足以被至少一個(gè)設(shè)備控制單元可靠接收而無法被大樓內(nèi)的所有設(shè)備控制單元可靠接收；和用數(shù)字控制信號(hào)調(diào)制第二個(gè)無線信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1聲明的方法，其特征在于控制信號(hào)被送到大樓內(nèi)的所有設(shè)備控制單元，還在于這種方法進(jìn)一步包括對(duì)接收到第一個(gè)無線電信號(hào)作出響應(yīng)，控制來自第一個(gè)設(shè)備控制單元的至少第一個(gè)設(shè)備；和對(duì)接收到第二個(gè)無線電信號(hào)作出響應(yīng)，控制來自另一個(gè)設(shè)備控制單元的至少第二個(gè)設(shè)備。
3.權(quán)利要求1中的方法，其特征在于數(shù)字控制信號(hào)被送到大樓內(nèi)所說的另一個(gè)設(shè)備控制單元，還在于這種方法進(jìn)一步包括獨(dú)立于所說的第一個(gè)無線電信號(hào)，控制來自第一個(gè)設(shè)備控制點(diǎn)的至少第一個(gè)設(shè)備；和對(duì)接收到第二個(gè)無線信號(hào)作出響應(yīng)，控制來自另一個(gè)設(shè)備控制點(diǎn)的第二個(gè)設(shè)備。
4.權(quán)利要求1、2或3中的方法，其特征在于第一個(gè)和第二個(gè)功率級(jí)是一樣的。
5.權(quán)利要求1、2、3或4中的方法，其特征在于所說的第一個(gè)和第二個(gè)無線電信號(hào)是隨載頻傳送的，載頻彼此獨(dú)立并在一個(gè)預(yù)定的頻段內(nèi)。
6.權(quán)利要求5中的方法進(jìn)一步包括接收到第一個(gè)無線電信號(hào)后，在所說一個(gè)設(shè)備控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試以確定在該頻段內(nèi)是否正在接收另一個(gè)無線電信號(hào)，和僅在確定未收到該頻段內(nèi)的無線電信號(hào)之后，發(fā)送第二個(gè)無線電信號(hào)。
7.權(quán)利要求1、2、3、4、5或6中的方法，其特征在于所說的第一個(gè)無線電信號(hào)包括一個(gè)包括所說數(shù)字控制信號(hào)的數(shù)字信息分組，該分組還包括指示分組應(yīng)當(dāng)被重傳的最大次數(shù)的編碼信號(hào)，和發(fā)送第二個(gè)無線電信號(hào)之前，該編碼信號(hào)被減小并隨數(shù)字控制信號(hào)作為第二個(gè)無線電信號(hào)的一部分被發(fā)送。
8.權(quán)利要求7中的方法，其特征在于僅當(dāng)接收到的編碼信號(hào)指示那個(gè)分組應(yīng)當(dāng)被重傳時(shí)第二個(gè)無線電信號(hào)才被發(fā)送。
9.權(quán)利要求2或3中的方法，其特征在于所說參數(shù)是照明輝度等級(jí)，所說的第一和第二個(gè)設(shè)備分別是第一和第二個(gè)日光燈，該設(shè)備控制單元是允許用戶控制各個(gè)房間內(nèi)的日光燈的墻單元。
10.一個(gè)大樓內(nèi)控制至少一個(gè)參數(shù)的大樓管理系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括產(chǎn)生控制信號(hào)并將它有選擇地送往特定的一個(gè)、一組或全部設(shè)備控制單元的多個(gè)設(shè)備控制單元和一個(gè)中央控制單元；該系統(tǒng)進(jìn)一步包括分別與相關(guān)的設(shè)備控制單元相連構(gòu)成收發(fā)機(jī)/控制單元組合的多個(gè)無線電收發(fā)機(jī)，和與中央控制單元相連的一個(gè)無線收發(fā)機(jī)；與中心控制單元相連的收發(fā)機(jī)包括傳送包括控制信號(hào)和識(shí)別至少所說組合之一的地址的分組信息的裝置；每個(gè)組合包括對(duì)接收到發(fā)往該組合的分組作出響應(yīng)，根據(jù)該控制信號(hào)控制各自設(shè)備的裝置，其特征在于發(fā)送機(jī)是低功率類型的，發(fā)送功率足以與至少一個(gè)別的收發(fā)機(jī)而非其全部通信；和每個(gè)組合包括對(duì)接收到發(fā)往另一組合的分組作出響應(yīng)，獨(dú)立于該控制信號(hào)控制各個(gè)設(shè)備及重傳該分組的裝置。
11.權(quán)利要求10中的系統(tǒng)，其特征在于由與中心控制單元相連的收發(fā)機(jī)發(fā)送的分組包括一個(gè)碼信號(hào)，它指示該分組應(yīng)當(dāng)被重傳的最大次數(shù)，和每個(gè)組合包括對(duì)接收到發(fā)往至少一個(gè)別的組合的分組作出響應(yīng)，減小該碼信號(hào)并重傳包括減小了的碼信號(hào)和該數(shù)字控制信號(hào)的分組的裝置。
12.權(quán)利要求11中的系統(tǒng)，其特征在于對(duì)接收到發(fā)往另一個(gè)組合的分組作出響應(yīng)，假設(shè)碼信號(hào)指示該分組應(yīng)當(dāng)重發(fā)就重發(fā)該分組。
13.權(quán)利要求10、11或12中的系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)組合包括一個(gè)存儲(chǔ)各自地址表的存儲(chǔ)器，每個(gè)組合包括裝置，它對(duì)接收到發(fā)往至少一個(gè)別的組合的給定分組作出響應(yīng)，把給定分組的地址與表中地址進(jìn)行比較，并且只有在其地址與地址表中的一個(gè)相匹配時(shí)才重發(fā)給定的分組。
14.權(quán)利要求10、11、12或13中的系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)收發(fā)機(jī)在給定頻段內(nèi)的某一個(gè)頻率發(fā)送，它與該頻段內(nèi)最近接收到又被發(fā)送分組的頻率無關(guān)，每個(gè)組合包括裝置，它對(duì)接收到的應(yīng)當(dāng)被重發(fā)的分組作出響應(yīng)，延遲一段隨機(jī)確定的時(shí)間，然后測(cè)試以確定是否正在接收該頻段內(nèi)別的信號(hào)，僅當(dāng)確定不正在接收該頻段內(nèi)的無線電信號(hào)時(shí)發(fā)送第二個(gè)無線電信號(hào)。
15.權(quán)利要求10、11、12、13或14中的系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)組合包括與處理來自傳感器和用戶操作控制單元的控制信號(hào)的控制單元相關(guān)的第一個(gè)微處理器。
16.權(quán)利要求15中的系統(tǒng)，其特征在于所說的第一個(gè)微處理器與大樓內(nèi)相應(yīng)組合鄰近的區(qū)域內(nèi)的日光燈的一個(gè)控制單元有關(guān)，用來處理來自傳感器和用戶操作的控制單元的照明輝度控制信號(hào)。
17.權(quán)利要求15或16中的系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)組合包括第二個(gè)微處理器，它與控制收到分組的重發(fā)和向第一個(gè)微處理器發(fā)送設(shè)備控制信號(hào)的相應(yīng)收發(fā)機(jī)有關(guān)。
全文摘要
大樓內(nèi)的設(shè)備與控制單元(C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24、C25、C31、C32、C34、C35)相連并由大樓計(jì)算機(jī)(40)集中控制。每個(gè)控制單元包括一個(gè)收發(fā)機(jī)(T11、T12、T13、T14、T21、T22、T23、T24、T25、T26、T31、T32、T34、T35、T41)，它可以與至少一個(gè)相鄰收發(fā)機(jī)通信，這樣組成一個(gè)延伸回大樓計(jì)算機(jī)的分布式通信網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)G08C19/00GK1163685SQ96190933
公開日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1996年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月3日
發(fā)明者T·E·杰特納茲, 夏永平, S·薩特瓦納雷瓦納, A·V·達(dá)甘帕特 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司