可變數(shù)據(jù)速率控制方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及能夠改變分組交換基帶信令通信網(wǎng)絡中的發(fā)送有效帶寬的方法。
【背景技術】
[0002]用于家庭和建筑安裝設施的典型電氣控制系統(tǒng)包括大量被設計為被控制的電氣裝置和/或電氣受控裝置，諸如:電氣開關和插座;各種類型的電氣負載(如，照明、加熱、制冷和各種電動裝置)；以及諸如微型斷路器、剩余電流斷路器、保險絲等的防護裝置。
[0003]在這樣的安裝設施中的控制系統(tǒng)包括一個或更多個裝置，所述裝置包括與一個或更多個上述電氣裝置關聯(lián)的收發(fā)器裝置，所述收發(fā)器典型地經(jīng)由通信介質并行聯(lián)接。出于簡單和成本的原因，典型地，通信介質包括兩個導線上的廣播數(shù)據(jù)報(信號)手段。還可以在這兩個導線上輸送電力，或者分離地提供電力。所述兩導線手段可以具有屏蔽或未屏蔽雙絞線?？梢詫τ谠撏ㄐ沤橘|使用各種拓撲，諸如，總線、星形、環(huán)形、網(wǎng)狀和/或以上拓撲的混入口 ο
[0004]網(wǎng)絡中的每個裝置包括:收發(fā)器，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信號；計算機裝置，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)，以維護各種數(shù)據(jù)(如，網(wǎng)絡中的其他裝置的狀態(tài))；以及控制電路手段，用于控制與其相關聯(lián)的電氣裝置(如，燈、開關和電力負載)。網(wǎng)絡中的每個裝置適于并且被設置為經(jīng)由通信介質(在一個實例中，為雙導線手段)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聯(lián)的不同設備，各裝置獨立于其他裝置被控制。裝置之間的信息交換是對網(wǎng)絡上的裝置進行控制時的重要因素，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]期望的是設計數(shù)字信號傳輸以按照最適于使信息交換錯誤最小的數(shù)據(jù)速率來使信息交換錯誤最小。然而，通信介質對于能夠在任何時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)送技術和協(xié)議，它們能被用來在網(wǎng)絡上分布的眾多各種類型的裝置之間共享通信介質的可用帶寬。
[0007]在這些網(wǎng)絡中使用的數(shù)字數(shù)據(jù)通信技術已知的有具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問(CSMA/CD)，并且當在物理網(wǎng)絡上分布的許多裝置中的一個裝置之間進行數(shù)據(jù)通信時最經(jīng)常使用。CSMA/⑶機制的另一改進是包括某一形式的沖突避免(CA)，以使得數(shù)字數(shù)據(jù)幀的不可避免的碰撞不會導致可用發(fā)送時間的損失，也不會導致數(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)字數(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行信息通信。然而，在使用例如上述類型兩導線介質的帶寬受限網(wǎng)絡中，CSMA/CD無需被最優(yōu)配置為在數(shù)據(jù)幀的發(fā)送的整個過程中最佳地使用可用發(fā)送帶寬。
[0009]在裝置之間傳達數(shù)字信息的通信介質的可用帶寬取決于各種因素，諸如所用的信令機制、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)絡的負載等的網(wǎng)絡拓撲因素?？梢允褂脤τ谒羞@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通彳目介質上所米用的沖突檢測和沖突避免機制可能需要:為了確保最差情況網(wǎng)絡拓撲的廣播監(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)絡上兩個裝置之間可用的實際單播帶寬。
[0011]CSMA通信介質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)絡拓撲制約的情況下，可以由所有設備實現(xiàn)高可靠性接收的發(fā)送信令速率。
[0012]從網(wǎng)絡上的一個裝置到網(wǎng)絡上的另一裝置(點到點)可用的實際單播帶寬可以與廣播帶寬相同，或者遠大于廣播帶寬。另外，由于諸如網(wǎng)絡的物理特性和該兩個通信裝置的相對位置的因素和其他因素，該實際帶寬可以不是對稱的，即，它可以在一個方向上快于另一方向。
[0013]網(wǎng)絡使用預定數(shù)據(jù)速率，該預定數(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)絡中的哪里，從而，省去了使用更高數(shù)據(jù)速率來容納被認為是對于構成網(wǎng)絡的物理系統(tǒng)的不可改變約束的數(shù)據(jù)的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]提出了可以設置有協(xié)議，該協(xié)議對于至少總線爭奪(content1n)時段期間的發(fā)送可以使用現(xiàn)有網(wǎng)絡帶寬限制(注意，這里的術語總線爭奪時段指的是沖突檢測和沖突避免機制活動的時間段)，隨后，數(shù)據(jù)的剩余部分應當是無沖突的，但是允許在該總線爭奪時段之后的幀內(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)絡帶寬能力獲得的可能的優(yōu)點之外，任何協(xié)議改進應當與現(xiàn)有已安裝裝置以及相關的可控配置兼容，從而，無需與現(xiàn)有裝置或相關可控配置的替換或升級相關的成本負擔，在網(wǎng)絡擁有者方便的時候，通過添加一個或更多個裝置和相關可控配置(其可以發(fā)送和接收原始標準(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)絡中的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，該網(wǎng)絡具有多個裝置，其中每個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)送保持介質繁忙信號。
[0017]在整個說明書和隨后的權利要求中，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)有技術的引用不是也不應被認為承認或者以任何形式暗示該背景或現(xiàn)有技術構成一般公知常識的一部分。
[0019]其他實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]結合這里公開的實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、或者兩個的組合來實施。對于硬件實現(xiàn)，處理可以在一個或更多個專用集成電路(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、被設計為執(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現(xiàn)。軟件模塊，也稱為計算機程序、計算機編碼或指令，可以包含大量源代碼或目標代碼段或指令，并且可以駐留在任何計算機可讀介質中，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或者任何形式的計算機可讀介質。另選地，計算機可讀介質可以集成到處理器。處理器和計算機可讀介質可以駐留在ASIC或相關裝置中。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)或者處理器外部實現(xiàn)，在該情況下，該存儲器單元可以經(jīng)由現(xiàn)有技術已知的各種方式通信耦合到處理器。
[0021]本領域技術人員將理解，實施例不限于將其用于描述的特定應用。關于這里描述或示出的特定要素和/或特征，當前實施例不限于它們的優(yōu)選實施例。將理解，可以在不偏離所公開的原理的情況下進行各種修改。因此，實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示出通過一對導線互聯(lián)的網(wǎng)絡中布置的多個裝置的基本布局；
[0023]圖2示出包括確認的CSMA/CDCA數(shù)字數(shù)據(jù)幀；
[0024]圖3示出根據(jù)實施例的包括確認的可變數(shù)據(jù)速率(高速)幀；
[0025]圖4示出根據(jù)實施例的對于可變數(shù)據(jù)速率(高速)幀的可變數(shù)據(jù)速率(高速)設置塊的詳情；
[0026]圖5示出根據(jù)實施例的對于可變數(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)的槽的定時圖，該定時圖例示了在槽中并入以標準數(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示出否定確認塊的示例；
[0030]圖9示出從裝置到發(fā)送裝置的否定確認的信令的示例；以及
[0031]圖10示出接收可能的NACK響應之一的結果的示例，在該示例中，最佳地對于凈荷的發(fā)送可以是標準數(shù)據(jù)速率的24倍，在另一示例中，可以是標準數(shù)據(jù)速率的8倍。
【具體實施方式】
[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)絡運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]有這樣的時候，S卩，為了許多其他原因或需要而升級一個或更多個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)絡上發(fā)送更新。在一個示例中，家用和建筑網(wǎng)絡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)絡上被發(fā)送，該正常信令速率典型地適于與一裝置相關聯(lián)的多個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)絡的數(shù)據(jù)速率通常是低的(與大部分專用計算機、計算機通信數(shù)據(jù)速率、