可變數(shù)據(jù)速率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及能夠改變分組交換基帶信令通信網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)送有效帶寬的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于家庭和建筑安裝設(shè)施的典型電氣控制系統(tǒng)包括大量被設(shè)計(jì)為被控制的電氣裝置和/或電氣受控裝置，諸如:電氣開關(guān)和插座;各種類型的電氣負(fù)載(如，照明、加熱、制冷和各種電動(dòng)裝置)；以及諸如微型斷路器、剩余電流斷路器、保險(xiǎn)絲等的防護(hù)裝置。
[0003]在這樣的安裝設(shè)施中的控制系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)裝置，所述裝置包括與一個(gè)或更多個(gè)上述電氣裝置關(guān)聯(lián)的收發(fā)器裝置，所述收發(fā)器典型地經(jīng)由通信介質(zhì)并行聯(lián)接。出于簡單和成本的原因，典型地，通信介質(zhì)包括兩個(gè)導(dǎo)線上的廣播數(shù)據(jù)報(bào)(信號)手段。還可以在這兩個(gè)導(dǎo)線上輸送電力，或者分離地提供電力。所述兩導(dǎo)線手段可以具有屏蔽或未屏蔽雙絞線?？梢詫τ谠撏ㄐ沤橘|(zhì)使用各種拓?fù)?，諸如，總線、星形、環(huán)形、網(wǎng)狀和/或以上拓?fù)涞幕烊肟?ο
[0004]網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)裝置包括:收發(fā)器，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信號；計(jì)算機(jī)裝置，用于根據(jù)存儲在其中以及存儲手段中的程序自愿地接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，以維護(hù)各種數(shù)據(jù)(如，網(wǎng)絡(luò)中的其他裝置的狀態(tài))；以及控制電路手段，用于控制與其相關(guān)聯(lián)的電氣裝置(如，燈、開關(guān)和電力負(fù)載)。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)裝置適于并且被設(shè)置為經(jīng)由通信介質(zhì)(在一個(gè)實(shí)例中，為雙導(dǎo)線手段)交換數(shù)據(jù)信號。
[0005]通過鏈接各種裝置，能夠控制和管理與各裝置相關(guān)聯(lián)的不同設(shè)備，各裝置獨(dú)立于其他裝置被控制。裝置之間的信息交換是對網(wǎng)絡(luò)上的裝置進(jìn)行控制時(shí)的重要因素，并且以數(shù)字形成交換信息以便于控制以及管理控制是典型的方式。
[0006]期望的是設(shè)計(jì)數(shù)字信號傳輸以按照最適于使信息交換錯(cuò)誤最小的數(shù)據(jù)速率來使信息交換錯(cuò)誤最小。然而，通信介質(zhì)對于能夠在任何時(shí)刻以合理可靠性承載的數(shù)字信息量具有固有帶寬上限。因此，存在很多數(shù)字發(fā)送技術(shù)和協(xié)議，它們能被用來在網(wǎng)絡(luò)上分布的眾多各種類型的裝置之間共享通信介質(zhì)的可用帶寬。
[0007]在這些網(wǎng)絡(luò)中使用的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)已知的有具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問(CSMA/CD)，并且當(dāng)在物理網(wǎng)絡(luò)上分布的許多裝置中的一個(gè)裝置之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)最經(jīng)常使用。CSMA/⑶機(jī)制的另一改進(jìn)是包括某一形式的沖突避免(CA)，以使得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)幀的不可避免的碰撞不會(huì)導(dǎo)致可用發(fā)送時(shí)間的損失，也不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的損失。
[0008]CSMA/CD CA并不需要任何中央?yún)f(xié)調(diào)，所以其很適合于使用固定數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)交換速率的家用建筑電氣控制系統(tǒng)，以在諸如上述裝置的分布式智能裝置之間進(jìn)行信息通信。然而，在使用例如上述類型兩導(dǎo)線介質(zhì)的帶寬受限網(wǎng)絡(luò)中，CSMA/CD無需被最優(yōu)配置為在數(shù)據(jù)幀的發(fā)送的整個(gè)過程中最佳地使用可用發(fā)送帶寬。
[0009]在裝置之間傳達(dá)數(shù)字信息的通信介質(zhì)的可用帶寬取決于各種因素，諸如所用的信令機(jī)制、裝置中的可用信號處理功率以及像總長度、所附接裝置的數(shù)量、電纜的類型和阻抗、以及裝置施加于網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載等的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟蛩?。可以使用對于所有這些因素及其他因素的限制的制約選擇來定義所選擇的信令速率。
[00?0]在CSMA通彳目介質(zhì)上所米用的沖突檢測和沖突避免機(jī)制可能需要:為了確保最差情況網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膹V播監(jiān)聽中的可靠的沖突檢測和沖突避免而選擇的信令速率小于網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)裝置之間可用的實(shí)際單播帶寬。
[0011]CSMA通信介質(zhì)的廣播帶寬可以被限定為如下發(fā)送信令速率，S卩，無需沖突檢測和沖突避免，在給定所選擇的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲萍s的情況下，可以由所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)高可靠性接收的發(fā)送信令速率。
[0012]從網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)裝置到網(wǎng)絡(luò)上的另一裝置(點(diǎn)到點(diǎn))可用的實(shí)際單播帶寬可以與廣播帶寬相同，或者遠(yuǎn)大于廣播帶寬。另外，由于諸如網(wǎng)絡(luò)的物理特性和該兩個(gè)通信裝置的相對位置的因素和其他因素，該實(shí)際帶寬可以不是對稱的，即，它可以在一個(gè)方向上快于另一方向。
[0013]網(wǎng)絡(luò)使用預(yù)定數(shù)據(jù)速率，該預(yù)定數(shù)據(jù)速率確保所有裝置可以與其他裝置通信，不管它們是在網(wǎng)絡(luò)中的哪里，從而，省去了使用更高數(shù)據(jù)速率來容納被認(rèn)為是對于構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的物理系統(tǒng)的不可改變約束的數(shù)據(jù)的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]提出了可以設(shè)置有協(xié)議，該協(xié)議對于至少總線爭奪(content1n)時(shí)段期間的發(fā)送可以使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)帶寬限制(注意，這里的術(shù)語總線爭奪時(shí)段指的是沖突檢測和沖突避免機(jī)制活動(dòng)的時(shí)間段)，隨后，數(shù)據(jù)的剩余部分應(yīng)當(dāng)是無沖突的，但是允許在該總線爭奪時(shí)段之后的幀內(nèi)對于要發(fā)送的凈荷數(shù)據(jù)選擇信令速率，由此允許在幀的多個(gè)部分中使用不同的數(shù)據(jù)速率。
[0015]除了在幀的發(fā)送的不同部分中通過最佳地利用可用的但是未被使用的網(wǎng)絡(luò)帶寬能力獲得的可能的優(yōu)點(diǎn)之外，任何協(xié)議改進(jìn)應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)有已安裝裝置以及相關(guān)的可控配置兼容，從而，無需與現(xiàn)有裝置或相關(guān)可控配置的替換或升級相關(guān)的成本負(fù)擔(dān)，在網(wǎng)絡(luò)擁有者方便的時(shí)候，通過添加一個(gè)或更多個(gè)裝置和相關(guān)可控配置(其可以發(fā)送和接收原始標(biāo)準(zhǔn)(典型地，低)數(shù)據(jù)速率以及更新(典型地，更高)數(shù)據(jù)速率發(fā)送)，存在于網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)可以被升級。
[0016]本公開的非限制特征提供了分組交換基帶信令通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，該網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)裝置，其中每個(gè)裝置至少包括能夠至少以第一數(shù)據(jù)速率發(fā)送和接收包括凈荷數(shù)據(jù)的幀的數(shù)據(jù)發(fā)送器和數(shù)據(jù)接收器，所述方法包括以下步驟:在表示幀中的隨后要發(fā)送的凈荷數(shù)據(jù)將以比第一數(shù)據(jù)速率的更高的第二數(shù)據(jù)速率被發(fā)送的一部分幀中，包括第一數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)；以及在以第二數(shù)據(jù)速率發(fā)送凈荷數(shù)據(jù)期間，以第一數(shù)據(jù)速率發(fā)送保持介質(zhì)繁忙信號。
[0017]在整個(gè)說明書和隨后的權(quán)利要求中，除非上下文要求，否則“包括”和“包含”以及變型將被理解為隱含包括所陳述的特征或特征組，但是不排除任何其他特征或特征組。
[0018]本說明書中對于任何背景或現(xiàn)有技術(shù)的引用不是也不應(yīng)被認(rèn)為承認(rèn)或者以任何形式暗示該背景或現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成一般公知常識的一部分。
[0019]其他實(shí)施例的暗示和描述可以被包括在本公開內(nèi)，但是它們可能沒有被在附圖中示出，或者本公開的另選特征可能在圖中示出但沒有在說明書中描述。
[0020]結(jié)合這里公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接以硬件、通過處理器執(zhí)行的軟件模塊、或者兩個(gè)的組合來實(shí)施。對于硬件實(shí)現(xiàn)，處理可以在一個(gè)或更多個(gè)專用集成電路(ASICs)、數(shù)字信號處理器(DSPs)、數(shù)字信號處理裝置(DSPDs)、可編程邏輯裝置(PLDs)、場可編程門陣列(FPGAs)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、被設(shè)計(jì)為執(zhí)行這里描述的功能的其他電子單元或者它們的組合來實(shí)現(xiàn)。軟件模塊，也稱為計(jì)算機(jī)程序、計(jì)算機(jī)編碼或指令，可以包含大量源代碼或目標(biāo)代碼段或指令，并且可以駐留在任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，諸如RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移除盤、CD-ROM、DVD-ROM或者任何形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。另選地，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以集成到處理器。處理器和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以駐留在ASIC或相關(guān)裝置中。軟件代碼可以存儲在存儲器單元中，并且被處理器執(zhí)行。存儲器單元可以在處理器內(nèi)或者處理器外部實(shí)現(xiàn)，在該情況下，該存儲器單元可以經(jīng)由現(xiàn)有技術(shù)已知的各種方式通信耦合到處理器。
[0021]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，實(shí)施例不限于將其用于描述的特定應(yīng)用。關(guān)于這里描述或示出的特定要素和/或特征，當(dāng)前實(shí)施例不限于它們的優(yōu)選實(shí)施例。將理解，可以在不偏離所公開的原理的情況下進(jìn)行各種修改。因此，實(shí)施例將被理解為包含它們范圍內(nèi)的所有修改。
【附圖說明】
[0022]圖1示出通過一對導(dǎo)線互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)中布置的多個(gè)裝置的基本布局；
[0023]圖2示出包括確認(rèn)的CSMA/CDCA數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)幀；
[0024]圖3示出根據(jù)實(shí)施例的包括確認(rèn)的可變數(shù)據(jù)速率(高速)幀；
[0025]圖4示出根據(jù)實(shí)施例的對于可變數(shù)據(jù)速率(高速)幀的可變數(shù)據(jù)速率(高速)設(shè)置塊的詳情；
[0026]圖5示出根據(jù)實(shí)施例的對于可變數(shù)據(jù)速率(高速)幀的可變數(shù)據(jù)速率(高速)凈荷塊的詳情；
[0027]圖6示出根據(jù)實(shí)施例的包含所發(fā)送可變數(shù)據(jù)速率(高速)數(shù)據(jù)的槽的定時(shí)圖，該定時(shí)圖例示了在槽中并入以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率(低速)發(fā)送的數(shù)據(jù)以用作與在總線爭奪時(shí)段期間所用的數(shù)據(jù)速率相比更高的數(shù)據(jù)速率發(fā)送的保持介質(zhì)忙信號和凈荷數(shù)據(jù)；
[0028]圖7示出高速控制塊的示例；以及
[0029]圖8示出否定確認(rèn)塊的示例；
[0030]圖9示出從裝置到發(fā)送裝置的否定確認(rèn)的信令的示例；以及
[0031]圖10示出接收可能的NACK響應(yīng)之一的結(jié)果的示例，在該示例中，最佳地對于凈荷的發(fā)送可以是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率的24倍，在另一示例中，可以是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率的8倍。
【具體實(shí)施方式】
[0032]有用的是，能夠選擇性地以最低成本和最小的不便利性代替或升級裝置，以使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行來允許隨著由于改變命令而產(chǎn)生的增加的數(shù)據(jù)的需求，增加網(wǎng)絡(luò)上的新的或升級的裝置之間的數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)速率。
[0033]有這樣的時(shí)候，S卩，為了許多其他原因或需要而升級一個(gè)或更多個(gè)裝置所使用的固件和/或配置是有利的或者高度重要的，由于帶外接口可能不可用或不方便，需要或者期望在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送更新。在一個(gè)示例中，家用和建筑網(wǎng)絡(luò)上的裝置的固件不可避免地需要被更新來提高裝置的安全性，在另一示例中，網(wǎng)絡(luò)上受控的裝置需要被更新，例如，執(zhí)行新功能的固件或者裝置的配置參數(shù)需要被改變。包括更新的數(shù)據(jù)將需要以正常信令速率在網(wǎng)絡(luò)上被發(fā)送，該正常信令速率典型地適于與一裝置相關(guān)聯(lián)的多個(gè)裝置的并且被用于控制這些裝置的控制功能。對于這些家用和建筑網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)速率通常是低的(與大部分專用計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)通信數(shù)據(jù)速率、