用于rf受控照明系統的系統橋接器和時鐘的制作方法

專利名稱：用于rf受控照明系統的系統橋接器和時鐘的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及照明控制系統。具體而言，本發明涉及互連照明 控制系統，其中這些照明控制系統以相同的射頻(RF)工作。更具體 而言，本發明涉及用于這種互連的設備和方法。
背景技術：
可以利用在預定光強度等級工作的預定照明設備的組合來實現照 明應用。例如，住宅照明應用可能需要多種照明情形或"場景"。第 一種場景可能是居民在家時并且在房間內活動時所需要的。在這種場 景中，在各個位置照射全強度的光以實現在房間內安全移動。第二種 場景可能是在居民外出時所需要的。例如，為了安全或其他原因，室 外光和室內光可能以不同強度等級照射。同樣，可以配置其他的場景 用于居民度假、娛樂或進行任何其他類型的活動。隨著照明設備和/或 場景的增加，從中央位置來控制照明設備而不是單獨控制每個照明設 備將是更方便的。
在照明應用中存在多種能夠實現對照明設備遙控的系統。無線照 明控制是住宅和商業應用中常用的，因為它與有線系統相比安裝容易 且成本低。有線系統因在照明應用中需要硬布線照明控制設備而具有很多缺點。例如，對現有的建筑翻修(retrofit)以提供有線系統可能涉 及對電線布線使其穿過墻壁或其他結構、安裝電纜托架或管道、和/或 使電線穿過已有的管道。如果要在其中安裝有線系統的建筑仍然是在 規劃階段，那么如果要避免上述的翻修問題，就需要將提供電線納入 該建筑的設計計劃中。在任何一種情況中，對有線系統的計劃和安裝 都需要付出勞動，這增加了成本。
相反，無線系統通常是比硬布線照明控制系統更經濟的選擇，因 為大大減少了安裝并連接電線的需要，這對于已有的建筑尤其重要。 不必在建筑的設計期間為安裝照明控制設備作計劃，或必須翻修現有 的建筑，建筑的所有者或經營者可以簡單地將照明控制設備放置在期 望這種設備的地方。這種設備可以是電池供電的，或可以簡單地連接 到電源插口。在較老的已有建筑中，無線系統的成本節省尤其顯著， 否則這些建筑將需要復雜和/或麻煩的翻修。無線系統還是家庭應用的 優選選擇，因為這種應用通常比商業應用更加注重成本。
實施具有無線照明控制設備的無線照明控制系統的一種方法是使 這些設備能夠通過射頻(RF)傳輸來彼此通信。這種RF系統的一個例 子是Coorpersburg PA的Lutron Electronics公司制造的RadioRA⑧系統。 按RadioRA⑧協議，子網內的所有設備以相同的頻率工作，其中子網是 單個RadioRA⑧系統。使用單一頻率可避免與建筑內的其他設備干擾， 符合FCC規范，降低成本等。然而，這樣做的結果是，有可能子網內 的設備會彼此干擾，這是由于按相同的頻率同時發送造成的。另外， 在現有的RF照明控制系統中，對于能夠在單個網絡上控制的設備數量 有限制。太多數量的設備會與FCC規范沖突，因為這些規范只允許在 特定頻率上傳輸一定長度的時間。目前的系統，例如RadioRA⑧，允許 最多控制32個設備。
在一些應用中，必須使用超出單個子網能夠控制的、更多的照明 控制設備。因此，可能需要第二子網來控制所有期望的設備。應該認識到，將兩個無線照明控制系統彼此靠近設置，當兩者都以相同的頻 率工作時，會造成嚴重的問題，尤其是當照明場景涉及兩個子網時。 特別是，有可能各個子網同時通信并因此由于導致消息沖突以及不必
要地產生RF而相互干擾。盡管由于在單個子網內使用相對較短的RF
傳輸時間，在一個子網內干擾的幾率可能較小，但在多子網情形中，
由于更多數量的設備必須接收和傳送RF傳輸，RF傳輸時間增加了 。
例如，當兩個不相關的子網位置靠近時，每個子網都具有與另一 個相干擾的風險。然而，由于每個子網是不相關的，在每個子網中照 明事件(例如場景)的定時將只會因巧合發生在同一時間。相反，當 兩個或更多子網在功能上組合到一起時，涉及多于一個子網的照明場 景會有意地使每個起作用的子網在同一時間通信。結果，在多子網系 統中，對于可能發生干擾的點，RF傳輸時間增加了。
因此，需要一種方法，用于增加照明控制網絡可以控制的設備數 量，所述照明控制網絡使用單一RF。具體而言，需要一種鏈接多個子 網的方法，所述多個子網能夠作為以相同RF工作的單個實體而共存， 以及在沒有數據沖突的情況下彼此進行全局的交互和通信。更具體而 言，需要一種方法，通過中央控制來啟動涉及多個子網的可編程照明 事件。

發明內容
鑒于上述問題，描述了一種橋接設備和方法，其在各照明網絡、 各被呼叫的子網之間提供鏈接，所述網絡、子網以相同的RF工作，同 時彼此靠近。在本發明的實施例中，在兩個或更多子網之間提供橋接 器，其允許每個子網接收和發送RF信號或消息給該子網內的設備或其 他子網，同時使消息沖突最小化。因此， 一個實施例允許對涉及由多 個子網控制的照明設備的可編程照明場景進行控制。本發明的另一實 施例涉及用來在多個子網之間傳遞信息的通信方法。在本發明的實施例中，提供了兩個或更多位置靠近的子網，其中 每個子網以相同的RF工作。 一個實施例使每個子網能夠彼此通信，同 時允許通過主控制器在子網之間進行一些重疊控制。相應地，本發明 的一個實施例通過例如假想按鈕的編程和操作提供全局性能，所述假 想按鈕在操作上連接到橋接設備。 一個實施例還最小化了子網同時通 信的可能性，從而避免數據沖突。
本發明的實施例擴展了使用主控制面板可以控制和操作的設備數
量。例如，在RadioRA⑧系統中，可控制的設備能夠從32增加到64個 可控設備。在其他實施例中，可以控制不同數量的設備。


結合附圖，會更好地理解前面的發明內容以及優選實施例的詳細 說明。為了說明本發明的目的，在附圖中示出本發明的示例性實施例； 然而，本發明不限于所公開的特定方法和手段。在附圖中 圖l是示出示例性RF照明控制系統的框圖； 圖2A是根據本發明一個實施例的示例性橋接設備的框圖； 圖2B是通過根據本發明一個實施例的橋接設備在操作上互連的 示例性RF照明控制系統的框圖3是示出根據本發明的實施例橋接兩個RF照明控制系統的方法 的流程圖4是根據本發明一個實施例的橋接系統的示例性時序圖； 圖5是根據本發明一個實施例用于克服串音情形的通信協議的示 例性時序圖6A-C是根據本發明一個實施例在單個子網中執行連續命令的 通信協議的示例性時序圖7A-C是根據本發明一個實施例跨兩個子網執行相繼各命令的 通信協議的示例性時序圖。
具體實施方式
本發明的實施例涉及在操作上互連兩個或更多RF照明控制系統，
所述系統以相同的RF彼此靠近工作。在這樣的實施例中，靠近是指一 個RF照明控制系統中的至少一個設備發送可以被第二 RF照明控制系 統中的至少一個設備接收的RF信號的能力。應該認識到，由這種照明 控制系統使用的RF信號可以是任何適合于預期位置以及該照明控制 系統使用的頻率。例如，可以選擇該頻率以符合FCC規范，避免與該 照明控制系統所運行區域中的其他設備沖突，或根據其他考慮。
如上所述，本發明的一個實施例涉及可以在建筑等之中采用的照 明控制系統。這種照明控制系統的例子在美國專利No. 5,982,103、 5,905442、 5，848，054、 5，838，226和5,736,965中描述；所有這些都轉讓 給了 Lutron Electronics公司，并且其全部內容結合于此作為參考。還 可以參考Lutron Electronics公司的網站http:〃www.lutron.com，該網站 中包含更多關于RadioRA⑧系統的實施和使用的信息。根據所結合的參 考資料，本領域技術人員應該熟悉實施RF照明控制系統的方法，因此， 為了簡明，在此省略對這些主題的詳細論述。
本發明的一個實施例包括橋接設備以及由這種橋接設備采用的通 信方法，所述橋接設備例如是鏈接獨立的RF控制的網絡的系統橋或系 統橋與時鐘(SBT)。在一個實施例中，這種設備和方法可以用于橋接 例如RF照明系統的兩個子網。在這樣的實施例中，在子網內的所有控 制功能都是通過主控制設備、照明控制設備和/或(如果需要)中繼器 之間的RF信號完成的。主控制設備提供多個控制按鈕和狀態指示器， 所述控制按鈕被指定用于控制各種照明設備，所述狀態指示器反映照 明控制系統的狀態。在需要時，中繼器用于確保所有設備可接收為控 制設備的目的而通過RF信號傳送的通信。在結合有RadioRA⑧系統的 一個實施例中，照明控制設備通過RF (例如390、 418或434MHz)彼 此通信。
現在轉到圖l,提供示出示例性RF照明控制系統(例如RadioRA 系統等)的框圖。系統100包括主控制器11，用于使用戶能夠向系統 100輸入命令，并觀察可在指示器16上顯示的照明狀態信息，指示器
16可包括例如LED、 LCD屏幕等。此外，系統100包括照明控制設備 12，例如調光器。中繼器13，如同其名字所暗示的，從主控制器ll和 /或照明控制設備12接收信號，并轉發該信號以提供增大范圍的RF傳 輸。應該認識到，中繼器13是可選的，因為在一些應用中，設置主控 制器11和/或照明控制設備12，使得兩者能直接通信，而不需要中繼 器13。主控制器ll、照明控制設備12和可選的中繼器13通過無線通 信鏈路15在操作上彼此連接。如上所述，系統100的所有設備在每個 通信鏈路15上以相同的RF工作。
用戶選擇啟動特定的照明場景，通過操作主控制器11來開始該場 景。然后信號被傳遞到適當的照明控制設備12，以執行該場景所需的 功能。應該認識到，該信號可以通過中繼器13來轉發，以確保照明控 制設備12接收該信號。還應該認識到，該信號可以包含各種信息段。 例如，在用于執行特定功能的命令之外，該信號可以包含對應主控制 器11和/或照明控制設備12等的標識符。可以提供附加的格式化信息， 例如用于唯一標識系統100的房間地址。該信號任何類型的格式化或 配置與本發明的實施例也是相符合的。
一旦該信號已被照明控制設備12接收，然后，需要時該設備控制 燈14，照明控制設備12將信號傳送回主控制器11。主控制器ll通過 照亮指示器16燈來指示確認，確認任務已成功完成。指示器16可以 表現任何類型的信息，例如燈14的強度等級、開/關狀態和/或類似信 息。
應該理解，如果用戶希望通過例如改變燈14的光強來僅影響一個 燈14，用戶可以直接操作照明控制設備12。在這樣的實施例中，照明 控制設備12可以向主控制器11發送信號，將改變的強度通知該主控 制器U。在這樣的實施例中，將通過指示器16來更新改變的狀態。作為替換，照明控制設備12可以等待，直到主控制器11傳送了信號， 從而僅當主控制器ll輪詢(poll)時更新照明控制設備12的狀態。應 該理解，圖1的RF照明控制系統僅是示例性的，任何數量或配置的設
備都與本發明的實施例相符合。
應該認識到，在圖1的系統中，"子網"包括至少一個主控制器
11和至少一個照明控制設備12。如上所述，僅在要求必須確保主控制 器11和照明控制設備12之間的信號成功傳送和接收時，才需要中繼 器13存在。相反，在本發明的實施例中，如同將在下面結合圖3到7 所論述的，通過橋接器鏈接的子網僅需要包括單個設備。如同將從下 面可看出的，根據本發明實施例的橋接器包含主控制器11的功能。因 此，在一個實施例中的子網僅需要包括單個主控制器11或單個照明控 制設備12，盡管更多數量的設備同樣與本發明的實施例相符合。
橋接方法
如上所述，在具有一個以上靠近的功能相關的子網的應用中，因 一個以上設備(例如主控制器11)同時發送而遇到干擾的機會增加。 因此，在本發明的實施例中，提供了橋接設備。現在轉到圖2A，示出 了根據本發明一個實施例的示例性橋接設備的框圖。橋接器200包括 發送機205和接收機210，它們適于按每個子網(為了清楚，圖2A中 沒有示出)所使用的RF工作。在操作上連接到發送機205和接收機 210的是處理器215，它可以是通用或專用計算設備，適于控制橋接器 200的功能。應該理解，處理器215可包括單個處理器，或者它可以包 括多個并行運行的處理器。例如，在本發明的一個實施例中，處理器 215包括用于控制RF發送和接收以及一些輸入/輸出(I/O)的第一處 理器，和用于控制I/0、顯示器及存儲器的第二處理器。
在操作上連接到處理器215的是存儲器240、1/0 225和顯示器250。 存儲器240可以是任何類型的數據存儲設備，例如RAM、閃速存儲器、 ROM等。1/0 225可以是用于向橋接器200輸入數據或指令、或用于顯示狀態信息、指令等的設備的任意組合。另外，1/0 225可以包括數據 連接，例如RS-232連接等，用于連接外部數據源。例如，在一個實施 例中，橋接器200通過I/O 225從外部設備接收時序信息。存儲器240 可以包含可與這種時序信息結合使用的信息。例如，存儲器240可以 包含一個或更多地理位置的日出和日落信息，然后由處理器215在接 收的時序信息的情況中處理，使得橋接器200能夠在日出和日落時執 行預定的行為。在另一個實施例中，這種時序信息可以在橋接器200 內部產生。
應該認識到，用戶可以通過I/O 225和顯示器250來與橋接器200 交互。在一個實施例中，顯示器250是LCD顯示屏，其向用戶顯示菜 單驅動的提示，該用戶能夠通過I/O 225與這種菜單交互。應該認識到， 可以使用任何類型的顯示器，同時保持與本發明的實施例相符合。另 外，I/O 225可以包括例如搖臂開關、鍵盤端口、 一個或更多按鈕等， 用戶可以操縱，以便輸入信息和響應在顯示器250上顯示的提示進行 選擇。還應該認識到，橋接器200具有外殼(為了清楚，在圖2A中沒 有示出)，形成該外殼使得橋接器200能夠放置在各種位置。例如， 橋接器200可以放置看不見的區域，例如儲藏室中，或者可以增強其 裝飾性，以便放置在房間或建筑的可見區域。
一個實施例的橋接器200鏈接多個獨立的RF網絡或子網，它們在 相同的頻率上運行，如圖2B所示。例如，圖2B是根據本發明一個實 施例的兩個示例性RF照明控制子網220和230的框圖，它們在操作上 通過橋接器200互連。盡管示出子網220和230具有主控制器11、照 明控制設備12、中繼器13和照明設備14，但應該認識到，如上所述， 根據本發明實施例的子網220和230僅需包括單個設備。
如同圖2B中可以看出的，子網220通過橋接器200經由無線連接 A和B在操作上連接到子網230。如同下面結合圖3到7所論述的，使 用這種橋接器200為子網220和230提供了這種能力靠近運行而不會在橋接器200發送時在共享的RF上產生消息沖突。換言之，當橋接
器200發送時，它通過在與子網220或230通信期間保持另一個未通 信的子網220或230靜止，消除了在子網220和230之間的RF沖突。 另外，橋接器200還為子網220和230提供了彼此通信的手段，而不 會使一個子網打斷另一個子網的通信。橋接器200還允許子網220和 230作為獨立運行的系統來操作，同時還提供獨立子網220和230之間 的全局操作。
在一個實施例中，涉及在功能上相關的子網220和230的照明場 景是通過橋接器200的"假想"按鈕實現的。假想按鈕是被編程為具 有特定功能的虛擬按鈕。這種假想按鈕可以通過例如1/0 225等編程。 在單個或多個子網220和230中，可以編程特定的假想按鈕，以創建 定制的照明方案，該方案涉及例如上面結合圖1所述的燈14等照明設 備。在一個這樣的實施例中，全局操作包括全開(ALLON，所有照明 設備開啟)、全關(ALL OFF,所有照明設備關閉)和其他可涉及來 自任何數量子網的任何數量照明設備的可編程設置。在一個使用上面 所述的RadioRA⑧系統的實施例中，在全開和全關之外提供15種可編 程設置。盡管一些實施例(例如下面結合圖4到7所述的實施例)使 用兩個子網，但應該認識到，使用任何數量的子網都同樣與本發明的 實施例相符合。因此，橋接器200的假想按鈕會影響兩個系統種的設 備，并且能夠用于從主控制器11或通過另一個設備(例如RS-232設 備)控制子網220和230。
在單個RadioRA⑧子網中，用戶通過例如在主控制器11上按下表 示照明場景的按鈕來啟動照明場景。作為響應，主控制器ll根據對該 照明場景的預定設置向一個或更多照明控制設備12發送RF信號。相 反，在本發明的一個實施例中，主控制器11發送表示所選照明場景的 標識符。橋接器200把所接收的信號與假想按鈕比較，所述假想按鈕 對應存儲在例如存儲器240中的照明場景。然后，橋接器200將適當 的RF信號發送到在一個或更多子網220和/或230中的一個或更多照明控制設備12。因此，在一個子網中的主控制器11能夠控制在所有子
網220和230中的照明控制設備12。
在另一個實施例中，橋接器200可以和主控制器11 一起使用，所 述主控制器11以和現有的單個子網RadioRA⑧系統相一致的方式運行。 例如，在一些實施例中，橋接器200可以添加到預先存在的子網220 和/或230中，結合一個或更多設備，包括附加的子網。應該認識到， 當例如現有的子網已達到其容量以及需要一個或更多附加的子網時可 出現這種情形。結果， 一個或更多主控制器11可以不配置為僅響應按 鈕按下來發送場景標識符。在這樣的實施例中，如同下面結合圖3到8 所論述的，橋接器200等待發送主控制器11結束發送，標識對應的假 想按鈕，然后向適當的照明控制設備12發送適當的RF信號。在這樣 的實施例中，盡管命令可以被兩次傳送給一些照明控制設備12， 一次 通過主控制器11， 一次通過橋接器200，但應該認識到，橋接器200 與這兩種類型的主控制器IIRF傳輸協議都同樣兼容。
在本發明的實施例中，使用RadioRA⑧RF傳輸協議。在這種協議 中，設備嘗試通過等待時間和傳輸時延(backoff)來避免RF沖突。等 待時間是接收RF信號的設備在該信號結束后在發送信號之前應該等 待的時間量。等待時間是發送設備對接收設備指定的。傳輸時延也是 接收RF信號的設備在該信號結束后在發送信號之前應該等待的時間 量。但是，傳輸時延與等待時間的不同之處在于傳輸時延是由接收設 備假設的，而不是對接收設備指定的。接收RF信號的設備在檢測到信 號時，給它自己指定一個在該信號結束后等待的傳輸時延，以便避免 與任何另外的RF信號干擾。 一旦傳輸時延屆滿，以及如果沒有其他的 RF信號接收，則如果需要，該設備能夠自由發送。在一個實施例中， 傳輸時延的長度是隨機確定的，從而等待發送的設備不太可能在傳輸 時延屆滿時同時發送RF信號。
現在轉到圖3，提供示出根據本發明實施例的橋接兩個RF照明控制子網220和230的示例性方法的流程圖。在步驟301，橋接器200檢 測到事件。該事件可以是來自子網(例如上面所述的圖2中的子網220) 中的主控制器11或者照明控制設備12的RF傳輸。另外，事件可以是 通過1/0 225在橋接器200自身上的按鈕按下動作等。如同可以認識到 的，如果該事件是RF傳輸，那么該傳輸可以包括照明場景標識符、到 照明控制設備的命令和/或等等。在一個實施例中，橋接器200還可設 定隨機傳輸時延，從而避免在進行到步驟303-309之前與RF傳輸干擾。
在步驟303，橋接器200向子網220和230發送子網活動(subnet action)以"保留"該工作RF。如同在下面結合圖4到8所論述的，子 網活動通常是用鏈接要求來啟動的。鏈接要求向子網220和230通知 將要發出命令，并且一旦每個子網220和230接收到該鏈接要求，每 個子網220和230中的每個設備停止發送并等待來自橋接器200的傳 輸。如上所述，每個設備在接收到包括鏈接要求的RF信號時都假設一 個傳輸時延。在一個實施例中，該傳輸時延是在預定范圍內的隨機值。 除鏈接要求之外，子網活動可以包括對一個或更多設備的一個或更多 命令。因此，子網活動能夠實現照明場景的全部或一部分。如同可以 認識到的，子網活動還可以包括家庭標識符、設備標識符等。還應該 認識到，在一些實施例中，子網活動將該子網活動重復一次或更多次， 以確保命令的安全接收。還如同上面所論述的，在一個實施例中，橋 接器200向目標子網220和230中的設備發送隨機等待時間。
在步驟305，接收來自例如主控制器11和/或照明控制設備12等 設備的確認。如同可以認識到的，在一些實施例中，如果該確認不作 為實施例的通信方案的一部分發送，框305可以是可選的。在步驟307， 對于橋接器200是否將執行任何子網220、 230上的另一個子網活動進 行確定。如果是，則該方法返回步驟303,以發送另一個子網活動。在 完成所有必須的子網活動后，在步驟309，橋接器200在設備傳輸時延 期間等待。在該時間之后，其他設備能夠根據需要自由發送RF信號。現在轉到圖4，提供根據本發明一個實施例的橋接系統的示例性
時序圖。在系統400中，框405表示用戶活動，框410表示在子網220 內的主控制器12活動，框415和420分別表示子網220和230中的橋 接器200的活動。框425-460示出根據本發明一個實施例的示例性活動 序列。應該認識到，圖4的實施例提供了全局按鈕的例子，其中一個 或更多個設備，例如照明控制設備12、燈14等，在兩個或更多子網 220和230中受影響。這種全局按鈕的例子是例如上面結合圖2A-B所 述的全開和全關按鈕。
在框425，用戶按下按鈕，并且作為響應，主控制器12在框430 傳送信號，指示該按鈕被按下。在框435，橋接器200在子網220中發 送全局按鈕信號。顯而易見的，框435相當于圖7A中的框706-708、 714、 720和726，以及圖7B中的框725-756，這些將在下面論述。如 同可以認識到的，橋接器200的處理器215等在接收到框430的信號 時可以在存儲器240等中查找對應照明場景的假想按鈕。換言之，子 網220中的主控制器12上的全局按鈕可以對應橋接器200中的假想按 鈕的任何預編程的場景。橋接器200確定用戶按下的按鈕是子網200 本地的還是為影響兩個子網220和230的按鈕，在本地的情況下，隨 后進行如下面結合圖6A-C所述的處理，在影響兩個子網220和230的 情況下，隨后進行如下面結合圖7A-C所述的處理。
在圖4的實施例中，如上所述，在框435，在子網220中由橋接 器200發送全局按鈕。如下面所論述的，在一個實施例中，框435以 及框460包括鏈接要求、命令和在其中用于接收確認的時間段。在框 460，在子網230中由橋接器200發送全局按鈕。另外，應該認識到， 框460相當于圖7A中的框710、 712、 716、 718、 722、 724和728， 以及圖7C中的框758-794，這些將在下面論述。在框445，子網220 和230等待鏈接暢通(clear)。框445可以包括例如在上面結合圖3 的步驟309所述的在傳輸時延期間等待。在框450，橋接器200的顯示 器250，通過例如LED來照亮主控制器12的指示器16等。如同可以認識到的，照亮LED等的處理(如由框450所表示的)還可以包括根 據圖3的方法進行的信號傳輸。
在框455，啟動其他LED或顯示設備，例如顯示器250和/或指示 器16。因此，應該認識到，本發明的實施例允許作為全局按鈕一部分 的照明控制命令等首先執行，而延遲確認LED等直到這些命令的結束。 用這種方式，利用用戶不太注意的狀態指示器更新中的輕微延遲為代 價，減少了用戶最為關注的燈14等的響應時間。
串音
上面圖3中的方法在該方法的實施實例中可以得到更好的理解。 盡管下面的圖5到7僅示出了兩個子網220和230，但可以認識到，任 何數量的子網220-230都可以在操作上通過橋接器200互連。盡管控制 大量子網所需的時間可能增加，但應該認識到，時序圖僅是用于示例 的目的，實際的時序圖可以具有更多或更少的框和/或功能塊，執行它 們來實現所希望的命令。因此，本發明的實施例提供通信框架，在該 框架上可以實施照明控制系統。
現在轉到圖5，示出了根據本發明一個實施例用于克服串音情形 的通信協議的示例性時序圖。如能夠從下面的圖5及圖6到7中看出 的，時間沿時間軸的方向前進。如同可以認識到的，圖5到7都不是 精確地按比例繪制的，因為任何時間、通信協議或頻率都可能影響這 些框的確切間距。
各設備僅在一個子網中互相通信的情況下存在串音情形，但是另 一個以相同頻率工作的鄰近子網會導致干擾或"串音"。因此圖5示 出了由子網220對包含在其中的設備啟動的基本通信事件，同時還存 在第二子網230。該時序圖示出了根據橋接器200避免串音的通信。在 圖5中示出3各比特流，其中每個指示了在涉及橋接器200的通信期 間子網220和230的時序。在本發明的實施例中，上面結合步驟307和313討論的隨機等待 時間由啟動子網220指定。因此，在圖5的串音例子中，子網220，包 括含在其中的設備，為它自己指定隨機的等待時間，同時對子網230 指定最大的隨機等待時間。同樣，在每個子網220和230中的每個設 備在接收到RF信號時假設一個隨機傳輸時延。因此，圖5中的"最壞 情況"是假設最大可能的傳輸時延，而"最好情況"是假設最小可能 的傳輸時延。因此，如同可以認識到的，子網220的"最壞情況"的 時序，如由框502-518所示出的，當隨機等待時間是最大可能值時出現。 應該認識到，下面所論述的圖6B、 6C、 7B和7C示出了這種最壞情況 的時序。
在本發明的一個實施例中，有四個可能的隨機等待和五個傳輸時 延值，它們可以分別被指定或假設。如同可以認識到的，任何數量的 等待時間和/或傳輸時延值都同樣與本發明的實施例相符合。另外，在 一個實施例中，等待時間/傳輸時延的值是鏈接要求所必需的多個時間 量。鏈接要求(linkclaim)可以是任何時間量，例如五個或14個半循 環。根據一個實施例，當對子網230指定最大等待時間時，僅需要一 個時序圖，如由框520-534所示的。如能夠從圖5以及下面的圖6到7 中看出的，實線框表示實際的RF傳輸，虛線框表示RF時序。
在橋接器200發送時，橋接器200假設傳輸時延為零，因此允許 橋接器200在命令一完成就能立即發送。如同可以認識到的，這種配 置使橋接器200能夠維持對子網220和230的控制，因為橋接器200 始終能夠在命令執行之后首先發送。 一旦傳輸時延屆滿，如果有第二 命令要執行，則可以向子網220和230重新傳送鏈接要求，以確保RF 保持自由。然后，該命令被重新傳送到請求子網220并相應地執行。 因此，盡管兩個子網220和230都已接收到命令到來的消息，但只有 請求子網220實際接收并執行該命令。因此，在從子網220接收到命令時，橋接器220向兩個子網220 和230都傳送鏈接要求，以便"保留"該工作RF。如同可以認識到的， 以及如上所述，從子網220接收的命令可以包括場景標識符。作為替 換，這種命令可以包括對子網220中設備(例如照明控制設備12)的 命令，以便實現所希望的照明場景。對子網220的初始鏈接要求由框 502和502，表示，對子網230的鏈接要求由框520表示。框504和504， 表示子網220在根據鏈接要求等待命令時的狀態。通過子網220保留 該RF，子網230暫時掛起其通信能力，以便橋接器200可以和子網220 在沒有干擾的情況下通信。
框506和506'表示由子網220傳送的命令，同時在框522，子網 230繼續等待。例如，框522表示子網230根據在框520已經接收到的 鏈接要求在等待命令，但是如同可以認識到的，該命令沒有到達。結 果，子網230保持靜止，這使得橋接器200和子網220中的設備能夠 在沒有消息沖突威脅的情況下通信。在框508和508'，分別向子網220 指定最壞情況和最好情況的隨機等待時間，而在框524向子網230指 定最大等待時間。如同下面結合圖6和7所論述的，在本例子中，對 于子網220的最壞情況的隨機等待是小于最大可能隨機等待時間的任 何時間量。
在圖5的示例性通信事件中，命令自動重發，以確保它被所有設 備正確接收，從而在框510、 510，和526，分別向子網220和230傳送 第二鏈接要求。在框512和512'，命令被重新傳送到子網220，同時在 框528，子網230等待命令。然后該命令由子網220中的所有設備確認， 如由框514和514，所表示的。發送、接收和收集設備確認的任何方法 都同樣與本發明的實施例相符合。
如同可以認識到的，框514的最壞情況的確認對應例如具有大量 設備的子網。在上面所述的RadioRA⑧系統的情況中，隨著接近最大數 量32個設備，可以得到更長的確認時間。同時，在框530，子網230繼續等待。在框516和516'，交換位圖，以確保例如子網220的主控 制器11的顯示器16更新。在框532，子網230繼續等待。在命令序列 完成之處，子網220在框518'(表示最小傳輸時延)以及在框518 (表 示最大傳輸時延)等待它假設的傳輸時延的持續時間。同樣，在框534， 子網230等待它的傳輸時延的持續時間。
如同可以認識到的，以及如上所述，本發明一個實施例的功能是 在子網220接收并執行它的命令期間，禁止子網230以該RF通信。根 據該實施例，子網230必須等待，直到它的傳輸時延屆滿，并且在它 能夠嘗試通信之前該RF是開放的并且可用的。
到相同子網的相繼命令
在一些實施例中，以及如上所述，橋接器200還能夠通過假設傳 輸時延的持續時間為零來維持對多個子網中的RF的控制。這允許橋接 器200向相同的子網或不同的子網傳送相繼的命令。例如，當按下兩 個全局按鈕時，為了傳第二命令而重復傳送一個命令的處理。如同圖5 中的情況，橋接器200阻止非請求子網(例如子網230)發送，同時將 該兩個命令相繼傳送到請求子網220。
現在轉到圖6A，示出了根據本發明一個實施例用于在單個子網中 實現相繼命令的通信協議的示例性時序圖。圖6A示出了將連續命令傳 送到相同子網中的處理，為了示例的目的，該子網為子網220。框 602-612表示子網220的RF傳輸，框614和616表示子網220的RF 時序，框618和620表示子網230的RF傳輸，框622和624表示子網 230的RF時序。
在框602，在例如主控制器11或橋接器200上按下主按鈕。在框 604，發生隨機傳輸時延，直到鏈接要求在框606被發送到子網220, 以及在框618被發送到子網230，同時子網220在框614等待命令。在 框608，發送用于實現示例性全局按鈕的第一命令，同時限制最大等待時間小于作為例子的4個單位，如同在下面結合圖6B更加詳細論述的。應該理解，框608在功能上相當于在上面結合圖5所述的框506-516。 同時，子網230在框622等待。因為將發出第二命令，在框610和620 發送鏈接要求，其中當子網220在框616等待命令時出現框620。在框 612，發送用于實現示例性全局按鈕2的第二命令，如同結合圖6C所 更詳細論述的。同時，子網230在框624等待。按照與上面結合圖5所述的單個命令處理相類似的方式，在接收 到來自子網220的信號之后，通過橋接器200向兩個子網220和230 傳送鏈接要求，以保留RF用于請求子網220。在完成第一命令時，對 非請求子網230指定最大隨機等待時間，同時對請求子網220指定隨 機等待時間。因為請求子網(子網220)具有更小的等待時間，可以向 子網230傳送另一個鏈接要求，以便能夠處理任何排隊的按鈕按壓動 作。這種對子網230的最大隨機等待時間的指定是為橋接器200提供 維持對RF的控制和繼續與子網220通信的能力的手段。然后，相應完 成對命令的執行。 一旦由橋接器200執行并完成了最終的命令，則由 子網220和230中的設備假設隨機傳輸時延。因此，轉到圖6B，示出了全局按鈕l、圖6A中框606、 608、 614、 618和622的細節。如同能夠從圖6B中看出的，由框625-640示出了 子網220的RF傳輸，由框642-656示出了子網230的RF傳輸。在框 625、 626和642出現了第一和第二鏈接要求，包括子網220等待命令 同時在子網230中發出第二鏈接要求的時間。在框628，該命令被傳送 給子網220，同時子網230在框644等待命令。然后，在框630對子網 220指定隨機等待時間，在圖6B的示例性實施例中，該時間是小于最 大隨機等待時間的某個時間量，如在圖6B中示出為"max-l"，以指 示小于最大值的一個等待時間。應該認識到，小于最大等待時間的任 何時間量都同樣與本發明的實施例相符合。在框646，對子網230指定最大等待時間。然后，如同在上面結合圖4所論述的，在框632-636，發出另一個鏈接要求，重復該命令， 從子網220收集確認，同時在框648-652，子網230等待。在框638收 集位圖，同時在框654，子網230等待。最后，在框640和656，子網 220和230分別等待它們假設的傳輸時延的持續時間。現在轉到圖6C，如同可以認識到的，全局按鈕2的細節，對應圖 6A中的框610、 612、 616、 620和624，按照如上面結合圖6B所述相 同的方式出現。如同能夠從圖6C中看出的，子網200的RF傳輸由框 658-674示出，子網230的RF傳輸由框676-690示出。第一和第二鏈 接要求出現在框658、 660和676，其包括子網220等待命令而在子網 230中發出第二鏈接要求的時間。在框662，命令被發給子網220，同 時在框678子網230等待命令。然后，在框664向子網220指定隨機 等待時間，在圖6B中，該時間為小于最大隨機等待時間的時間量，同 時在框680向子網230中指定最大等待時間。然后，如同在上面結合 圖4所論述的，在框666-670，發出另一個鏈接要求，重復該命令，并 從子網220收集確認，同時在框682-686子網230等待。如同上面圖 6B中的情況，在框672收集位圖，同時子網230在框688等待。最后， 在框674和690，子網220和230分別等待它們假設的傳輸時延的持續 時間。在不同子網中的相繼命令如同上面結合圖6A-C所述的在相同子網中實現相繼命令的情況， 在兩個子網系統的實施例中，橋接器200將通過向子網220和230傳 送鏈接要求來響應來自主控制器11的按鈕按下動作，以保留該RF用 于通信。與上面結合圖7A-C所示出的方法相比，在交換子網220和 230之間的區別是執行第二命令的位置和在傳送第二命令之前添加的 額外的鏈接要求。如同在下面結合圖7A-C所論述的，該額外的鏈接要 求是確保在傳送下一個命令之前RF暢通。開放的RF似的橋接器200 具有將另一個命令傳送到子網220或子網230的靈活性。現在轉到圖7A，示出了根據本發明一個實施例跨兩個子網220和230實現相繼命令的通信協議的示例性時序圖。圖7A示出了將相繼命 令傳送到兩個不同子網的處理，為了示例目的，所述子網為子網220 和230。框702-712表示子網220的RF傳輸，框714-718表示子網220 的RF時序，框720-724表示子網230的RF傳輸，框726-728表示子 網230的RF時序。如同上面所述的圖6A中的框602的情況，在框702， 在例如主控制器11或橋接器200上按下主按鈕。在框704，發生隨機 傳輸時延，直到鏈接要求在框706被發送到子網220，以及在框720被 發送到子網230,同時子網220在框714等待命令。在框708，發送用于實現示例性全局按鈕1的第一命令，同時限 制隨機等待時間小于最大隨機等待時間。同時，在框726子網230等 待。由于此時第二命令將發到子網230中，因此在框710和722對兩 個子網220和230都發送鏈接要求，其中，進行框722，同時在框716 子網220等待命令。在框712，與圖6A的例子不同，第二鏈接要求被 發給子網220，以防止在框724橋接器200完成到子網230中的所有命 令之前最大等待周期屆滿。因此，在框728，子網230等待命令。另外， 第二鏈接要求確保來自子網220或230的任何待處理的RF業務在該子 網中排隊，以避免消息沖突。因此，橋接器200確保它將維持對每個 子網220和230的控制，同時發送新命令和/或在子網220和230之間 切換。應該認識到，向子網220中發送第二鏈接要求的必要性是在鏈接 要求之后創建最小可能等待時間的結果。當橋接器200僅與一個子網 通信時，該子網例如是子網220，如同上面圖6B-C中的情況以及下面 圖7B中的情況，子網230的等待時段將不允許它在子網220活動時開 始在RF鏈路上發送。然而，如同下面圖7C中的情況，當子網220接 收到鏈接要求，然后等待子網230接收鏈接要求和命令，然后等待最 大隨機等待時，如果子網230被指定了接近最大隨機等待的長隨機等 待，那么有可能子網220可以在子網230完成之前開始發送RF信號。因此，到子網220的第二鏈接要求確保RF鏈接保持暢通。再次參考圖 7A，在框724，發送用于實現示例性全局按鈕的第二命令，如同結合 圖7C更詳細論述的。同時，在框718子網220等待。現在轉到圖7B，示出全局按鈕的細節，對應圖7A中的框706、 708、 714和720。如同能夠從圖7B中看出的，子網220的RF傳輸由 框725-740示出，子網230的RF傳輸由框742-756示出。在框725、 727和742出現第一和第二鏈接要求，包括子網220等待命令同時在子 網230中發出第二鏈接要求的時間。在框728，該命令被發給子網220， 同時在框742，子網230等待命令。然后，在框730向子網220指定隨 機等待時間，在圖7B的示例性實施例中該時間為小于最大隨機等待時 間的一個時間單位，同時在框746，向子網230指定最大隨機等待時間。 然后，如同上面結合圖5和6B所論述的，在框732-736，發出另一個 鏈接要求，重復命令，并從子網220收集確認，同時在框748-752子網 230等待。在框73S，收集位圖，同時在框754，子網230等待。最后， 在框740和756，子網220和230分別等待它們假設的傳輸時延的持續 時間。現在轉到圖7C，應該理解，全局按鈕2的細節對應圖7A中的框 710、 712、 716、 718、 722、 724和728，按照如上面結合圖7A-B所述 相同的方式出現。從圖7C中能夠看出，子網220的RF傳輸由框758-776 示出，子網230的RF傳輸由框778-794示出。第一和第二鏈接要求出 現在框758、 760和778，其包括子網220等待命令而在子網230中發 出第二鏈接要求的時間。如同上面結合圖7A所述，在框762，發送第 三鏈接要求(子網220中的第二個)，同時在框780子網230等待命 令。在框782，命令被發給子網230，同時在框764，子網220等待命 令。然后，在框784向子網230指定隨機等待時間，在圖7B中，該時 間為小于最大隨機等待時間的時間量，同時在框766向子網220指定 最大等待時間。然后，如同在上面結合圖5所論述的，在框786-790， 發出另一個鏈接要求，重復該命令，并從子網230收集確認，同時在框768-772子網220等待。在框792收集位圖，同時子網220在框774 等待。最后，在框776和794，子網220和230分別等待它們假設的傳 輸時延的持續時間。因此，已經提供了用于橋接一個或更多RF控制的照明系統的方法 和系統。盡管結合各附圖中的示例性實施例描述了本發明，但應該理 解，可以使用其他類似的實施例，或者可以對所描述的實施例進行修 改和補充，用于執行與本發明相同的功能，而不偏離本發明。例如， 本領域技術人員會認識到，在本申請中所描述的本發明可應用于在相 同RF上無線通信的任何類型的電子設備，而不必局限于照明應用。因 此，本發明不應該局限于任何單個實施例，而應認為是在根據所附權 利要求的較寬的范圍。
權利要求
1.一種無線照明控制系統，包括第一照明控制子網，在操作上連接到第一照明設備；第二照明控制子網，在操作上連接到第二照明設備，其中第一和第二照明控制子網操作在相同的射頻(RF)上；以及橋接器，與第一和第二照明控制子網以及第一和第二照明控制設備無線地且操作地通信，其中，所述橋接器向該第一和第二照明控制子網發送子網活動，以使得第一和第二照明控制子網等待從所述橋接器進行傳輸。
2. 如權利要求l所述的系統，其中所述子網活動是鏈接要求。
3. 如權利要求l所述的系統，其中所述橋接器響應檢測RF信號 來發送所述子網活動。
4. 如權利要求3所述的系統，其中，所述橋接器進一步等待傳輸時延，并且向第一照明控制子網發送關于第一照明設備的命令。
5. 如權利要求3所述的系統，其中所述RF信號包括與存儲在所 述橋接器中的照明場景相關的照明場景標識符。
6. 如權利要求5所述的系統，其中，所述RF信號包括與照明場 景相關的照明命令，并且其中所述橋接器確定與該照明命令相關的照 明場景。
7. 如權利要求5所述的系統，響應所述第一照明控制子網中的主 控制器上的按鈕按下，由所述第一照明控制子網發送所述檢測到的RF 信號。
8. 如權利要求8所述的系統，其中所述橋接器還包括顯示器，其 中所述顯示器指示該第一和第二照明設備的狀態。
9. 如權利要求l所述的系統，其中所述第一照明控制子網包括主控制器。
10. 如權利要求9所述的系統，其中，所述主控制器包括指示器， 其中所述指示器顯示該第一照明設備的狀態。
11. 如權利要求50所述的系統，其中所述第一照明控制子網包括 照明控制設備。
12. 如權利要求ll所述的系統，其中所述照明控制設備是調光器。
13. 如權利要求1所述的系統，其中所述橋接器在操作上連接到 外部設備。
14. 如權利要求13所述的系統，其中所述橋接器通過RS-232連 接在操作上連接到所述外部設備。
15. 如權利要求13所述的系統，其中，所述橋接器從所述外部設 備接收時間信息，并響應接收到的時間信息發送子網活動。
16. 如權利要求13所述的系統，其中，所述橋接器響應從所述外 部設備接收的報警發送子網活動。
17. 如權利要求l所述的系統，其中，所述橋接器接收時間信息， 根據所述橋接器的位置確定何時到達日出和日落時間，并相對于所述 日出和日落時間發送子網活動。
18. —種方法，包括向操作于相同RF上的第一和第二照明控制子網發送子網活動，其 中所述子網活動指示第一和第二照明控制子網等待接收來自所述橋接 器的傳輸。
19. 如權利要求18所述的方法，進一步包括向第一照明控制子 網發送照明控制命令。
20. 如權利要求68所述的方法，進一步包括對第一照明控制子網指定第一等待時間，以及對第二照明控制子網指定第二等待時間。
21. 如權利要求18所述的方法，其中所述發送步驟是響應照明控制橋接器上的按鈕按下。
22. 如權利要求18所述的方法，其中所述發送步驟是響應檢測由 第一照明控制子網的主控制器發送的RF信號。
23. 如權利要求22所述的方法，其中所述RF信號包括與存儲在 所述橋接器上的假想按鈕相關的照明場景標識符。
24. 如權利要求22所述的方法，其中所述RF信號包括與照明場 景相關的第二照明控制命令。
25. 如權利要求22所述的方法，其中所述RF信號是由所述主控 制器響應按鈕按下而發送的。
26. 如權利要求24所述的方法，還包括根據所述照明控制命令 確定與照明場景相關的假想按鈕。
27. 如權利要求18所述的方法，還包括根據該確認，在橋接器上顯示每個子網的狀態。
28. 如權利要求18所述的方法，還包括 接收時間信息；根據所存儲的信息和所接收的時間信息，確定日出和日落時間；以及根據所述確定發送子網活動。
29. 如權利要求18所述的方法，還包括接收時間信息以及響應 該時間信息來發送子網活動。
30. 如權利要求18所述的方法，還包括 接收報警信號；以及 根據所述報警信號來發送子網活動。
31. —種橋接器，包括發送機，用于向第一和第二照明控制子網發送消息，其中所述第 一和第二子網操作在預定的RF上；接收機，用于從預定RF上的該第一和第二子網接收消息； 存儲器，用于存儲信息；輸入/輸出設備，用于接收或傳送信息；以及處理器，其中，所述處理器在操作上連接到所述存儲器、發送機、 接收機和輸入/輸出設備，并且其中所述處理器使所述發送機向第一和 第二子網發送子網活動，以指示該第一和第二照明控制子網等待照明 命令。
32. 如權利要求31所述的橋接器，其中所述處理器還使所述發送 機向第一子網發送第一命令和隨機等待時間，以及向第二子網發送最 大隨機等待時間。
33. 如權利要求31所述的橋接器，其中所述處理器還通過所述接收機從第一子網接收確認。
34. 如權利要求31所述的橋接器，其中所述子網活動是鏈接要求。
35. 如權利要求34所述的橋接器，其中所述處理器響應通過接收 機接收來自第一子網中主控制器的信號來發送鏈接要求。
36. 如權利要求34所述的橋接器，其中，所述處理器還通過發送 機向第一和第二子網發送第二鏈接要求，向第一子網發送第三鏈接要 求，向第二子網發送第二命令和第二隨機等待時間，并向第一子網發 送第二最大隨機等待時間，并且通過接收機從第二子網接收第二確認。
37. 如權利要求34所述的橋接器，其中，所述輸入/輸出設備適于 接收報警信號，并且所述處理器適于響應該報警信號來傳送所述鏈接 要求。
38. 如權利要求31所述的橋接器，還包括顯示設備，用于向用戶 呈現信息。
39. 如權利要求38所述的橋接器，其中所述顯示設備呈現與第一 和第二子網相關的狀態信息。
40. 如權利要求38所述的橋接器，其中所述顯示設備是LCD屏幕。
41. 如權利要求38所述的橋接器，其中所述顯示設備是LED顯示器o
42. 如權利要求31所述的橋接器，其中所述RF是390MHz、418MHz或434MHz之一。
43. 如權利要求31所述的橋接器，其中所述輸入/輸出設備是 RS-232連接。
44. 如權利要求31所述的橋接器，其中所述處理器還通過發送機 向預定RF上的第一子網發送命令。
45. 如權利要求38所述的橋接器，其中，所述第一子網包括第一 主控制器和第一照明控制設備，并且所述第二子網包括第二主控制器 和第二照明控制設備。
全文摘要
公開了一種用于把第一和第二照明控制子網操作互連的方法。在該方法中，從橋接器向該第一和第二照明控制子網發送鏈接要求。該鏈接要求指示該第一和第二照明控制子網等待照明控制命令，其對第一照明控制子網發送照明控制命令。對第一照明控制子網指定隨機等待時間，對第二照明控制子網指定最大隨機等待時間。最后，從第一照明控制子網接收確認。
文檔編號G08C17/02GK101287316SQ20081008726
公開日2008年10月15日 申請日期2004年6月9日 優先權日2003年6月10日
發明者喬恩·邁克爾·基吉, 小羅伯特·弗朗西斯·瓦爾科, 格倫·安德魯·克魯澤, 賈森·道格拉斯·克雷澤 申請人:盧特龍電子公司