CN108476064B - 用于目标数据通信的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将通信业务引导到在应用控制系统内的通信单元并从通信单元引导通信业务的方法，其中应用控制系统包括多个应用控制部件，且应用控制部件能够使用光波将消息传输到通信单元。通过确定在应用控制系统内的应用控制部件和在应用控制系统内的第一通信单元的位置信息，基于至少第一位置信息来计算第一通信单元的感兴趣区域。识别来自位于第一通信单元的感兴趣区域内的多个应用控制部件的一个或多个应用控制部件的第一子组，并对通过应用控制系统的数据路径编程以使用应用控制部件的所识别的子组与通信单元传递数据。

Description

用于目标数据通信的系统和方法

发明领域

本发明涉及在应用控制系统内的数据通信，特别是但不限于在照明控制应用中的可见光通信的领域。更特别地，本发明涉及管理和引导应用控制系统内的通信业务，例如将光波中嵌入的数据传输定位到选定的光发射器。

发明背景

在有线通信系统中，像例如有线以太网，数据通过由电缆给出的数据路径被提供到端节点，电缆连接将端节点的网络接口和在通信网络上的数据转发设备。在现有技术的无线通信系统中，RF信号用于在端节点和在通信网络上的数据转发设备之间的数据通信。虽然RF信号可通过墙壁传输，但需要足够数量的无线RF接入点来保证用户将得到与通信网络的正确连接。然而，RF收发器的密集分布将占据在频谱中的带宽，实际上限制每个所连接的端节点可用的带宽。

一种新类型的通信网络正在出现，其中通信由光波执行。光源可用于将数据传输到接收器。光波对人眼可以是可见的或不可见的。对RF信令的主要差异是光信号是将被障碍物例如墙壁阻挡的视线连接。光源可以是正常用于在建筑物中的空间的光照照明的照明装置，例如产生人工光以照亮周围区域的照明装置。使用这样的光源用于数据通信的系统也被称为可见光通信（即VLC）系统。因为VLC系统的主要目的是高质量光照照明，数据传输速率被由它们的主要功能强加的要求限制。主要用于光照照明的光源因此通常是较慢的数据传输设备。为了实现较高的传输数据速率，可以替换地或附加地使用不是主要针对光照照明进行调整的数据传输光源。例子是例如但不限于使用亮度级变化（开启、关闭、变暗、颜色）、同时使用多种颜色（例如RGBW）的发射器、激光光源或IR或UV源。这些后面的例子对特定的接收器例如优化的光电检测器最好地工作。

从US 2009157309 A1中，使用在可见光通信系统中的消息的导航系统是已知的。在经由安装在建筑物中的提供导航服务的所有灯接收到广播消息之后，用户可订阅服务。用户可将期望目的地提交到中央导航地图服务器。作为回报，导航地图服务器经由在用户的附近区域中识别的灯来提供包括方向信息的地图。

F. Duvnjak等人的文章“Heterogeneous WI-FI and VLC (RF-optical)wireless architecture”（23rd International Conference on Software.Telecommunications and Computer Networks (SOFTCOM), University of Split,310-314页, 2015年9月16日）公开了可见光通信系统，其中资源分配由从光源得到用户设计的位置信息优化。在应用控制系统例如在建筑物中的照明控制系统中，致动器（即，灯）一般安装在相当短的距离处，例如每几米。当那些致动器用于使用光来发射数据信号时，发射器的非常密集的网络在特定的区域内建立。在现有技术的光通信系统中，将数据正确地输送到接收端节点是一个挑战，特别是当端节点是移动的且在运输中（即，携带移动接收器设备的人）时。这样的系统的主要问题是，当系统不知道移动接收器设备目前位于哪里时，它可使用所有发射器来注入它的数据，怀着接收器设备将拾取它的希望。这样的方法限制网络内的有效带宽，且不能在同一光通信系统内服务的移动端节点数目较大时很好地扩展。

发明概述

本发明的目的是提供一种在光通信系统内改进数据通信的方法和系统，特别是，本发明专用于对在应用控制网络中的数据通信的资源管理进行改进。

在本发明的方面中，提供了用于将通信业务引导到在应用控制系统内的通信单元并从通信单元引导通信业务的方法，其中应用控制系统包括多个应用控制部件，且应用控制部件能够使用光波将数据传输到通信单元。该方法包括下列步骤：

确定在应用控制系统内的应用控制部件的位置；

在随后的时刻确定在应用控制系统内的第一通信单元的相应的第一和第二位置信息；

基于在至少第一和第二位置信息之间的变化来计算第一通信单元的感兴趣区域；

识别来自位于第一通信单元的感兴趣区域内的多个应用控制部件的一个或多个应用控制部件的第一子组；和

对通过应用控制系统的数据路径编程以使用应用控制部件的所识别的子组与通信单元传递数据。

通过确定可从作为应用控制系统的基础的应用控制网络接收数据和/或向其传输数据的通信单元的位置，可能选择位于用于数据传输的通信单元附近的能够进行数据通信的一个或多个特定应用控制部件的子组。特别是，当数据从应用控制系统传输到通信单元时，关于通信单元的位置的知识使在接收通信单元附近的应用控制部件当中的一个或多个数据发射器的不同选择成为可能。对到那个特定通信单元的数据发射，可以忽略剩余应用控制部件，使得它们的容量可用于其它数据通信或应用任务。应用控制部件的数据传输容量可以是有限的，特别是如果应用控制部件的主要任务是服务于应用控制系统，例如在照明控制系统中使用的灯，其主要目的是提供照明光且此外可用于数据传输。因此，通过观察接收通信单元的位置，通过动态地确定它在网络内的位置以通过选择至少一个适当的发射器并自动对到所述发射器的数据路径进行编程来清楚地注入用于所述接收单元的数据，提供有效的资源管理和可用带宽的有效使用。这对密集的网络和/或多个通信单元或否则增加的数据传输量变得特别重要。通信单元的位置的确定可基于由检测位置的外部传感器提供的信息，或可基于由通信单元本身提供的绝对或相对位置信息。

使用光波的通信可利用调制技术来将数据嵌入光内，例如可使用如在IEEE802.15.7标准中提出的调制技术例如启闭键控（OOK）、色移键控（CSK）或可变脉冲位置调制（VPPM）来将数据嵌在照明光内。可选地，可使用其它已知的可见光通信技术，其与照明光兼容且不导致对人眼的可感知的闪烁。更可选地，使用光波的通信可涉及红外数据组织（IrDA）标准的使用，或利用专用发射机（即，没有照明功能的发射机）的其它自由空间光通信调制技术。一般说来，使用光波的通信可利用范围从使用振幅、相位或频率调制的简单技术一直到使用CDMA或光正交频分复用（O-OFDM）的更复杂的调制方案的大范围的调制技术。

通过确定在网络内的通信单元的最可能的轨迹以预测它的当前和下一位置，可增强将数据传输到所述移动通信单元/从所述移动通信单元接收数据的适当的发射器/接收器的有效选择。此外，可平稳地准备沿着轨迹在发射器之间的切换以确保正确的数据输送。

在本发明的实施方式中，多个应用控制部件包括具有不同特性的第一应用控制部件和第二应用控制部件，特别是但不限于最大位速率、吞吐量、传输延迟、可用性、等待时间、出错率和对优先化的支持中的任一个或多个。当选择第一应用控制部件和第二应用控制部件（如果两者都位于所确定的感兴趣区域内）中的至少一个时，对通过应用控制系统的数据路径编程以使用应用控制部件的所识别的子组与第一通信单元传递数据考虑了预先确定的偏好。

在应用控制系统内，可能存在应用控制部件，其主要目的是满足它们在应用控制系统内的功能；例如，在照明控制系统内，灯的主要目的可以是提供照明光。然而此外，灯可用于数据传输。通常，主要专用于照明目的的光源的数据传输的容量相当大地被限制，且因而这样的灯通常被考虑为慢发射器。可以有为数据通信提供更高的数据速率的其它应用控制部件，例如不用于光照照明但允许为数据通信改变亮度级例如颜色、开启、关闭、变暗等的发射器。这些应用控制部件使更快的数据通信成为可能。因此通过选择优于慢发射器的快发射器，总数据通信可提高。

虽然吞吐量速度通常被考虑为对数据通信是相关的，选择较低的速度链接可能是更可取的，即使高速链接是可用的。如果最小化对切换到不同的接收方案的需要（如当从快发射机移动到慢发射机时将引起的）是优选的，后者例如将是优选的。

除了速度以外，还要注意的是，除了速度还可能有其它可能优选的特性；以及因而预定偏好的主题。这样的特性可包括但不限于位速率、吞吐量、传输延迟、（连续）可用性、消息等待时间、业务类别的可用性和/或优先化。

在本发明的实施方式中，对通过应用控制系统的数据路径编程以使用应用控制部件的所识别的子组与第一通信单元传递数据，该编程包括将光通道暂时分配到第一通信单元。光通道可以是允许嵌在光信号中的数据传输到一个或多个接收单元的不同传送的任何结构，例如唯一频率的光通道、具有特定的强度级的光通道等。照明装置可具有一个或多个光源。在两个和更多个光源的情况下，每个光源可被分配到相应的光通道或所有光源可被分配到单个光通道。也可实现N个光源到光通道的任何中间分配。光源也可被分配到多于一个光通道。此外，光通道可配置成将多路复用数据传输到多个接收器。光通道配置可与数据路径配置一起或在数据路径配置之外由管理单元提供到应用控制部件，其中管理单元熟悉在应用控制系统内的应用控制部件的配置可能性。在应用控制部件接收到并实现将特定光通道分配到特定通信单元的特定光通道配置之后，经由被呈递到通信单元的已编程数据路径接收的数据将经由所配置的光通道被传递，例如通过照明装置内的红色LED被传递。管理单元也可在多于一个通信单元存在于特定的区域内的情况下协调光通道使用。例如，在第二通信单元存在于第一通信单元附近的情况下，同一应用控制部件可被选择为数据注入器。因此，通过网络编程第二数据路径，且应用控制单元可配置成使用另一光通道用于与第二通信单元进行数据通信，第二通信单元可以是例如在同一照明装置内的绿色LED。因此，干扰可被避免。通过以动态方式将光通道分配到相应的通信单元，系统可考虑由应用控制系统覆盖的特定区域的通信单元的位置变化和/或占有水平。如果需要，被呈递到不同的通信单元的数据也可在应用适当的复用技术（例如ODFM等）的单个（或多个）光通道上被复用。用于有效地将光通道分配到相应的通信端节点的示例性实现可使用存储在将逻辑标识符（例如逻辑通道号）链接到相应的通信单元的应用控制部件上的通道图以及预定的通道配置。在本发明的实施方式中，该方法还包括根据应用计划来确定多个应用控制部件的可用性。此外，识别来自位于第一通信单元的感兴趣区域内的多个应用控制部件的一个或多个应用控制部件的第一子组被限制到根据应用计划在相应的时刻可用的多个应用控制部件。应用计划向在应用控制系统内的相应应用控制部件提供应用特定情境。基于可通过自我学习机制在操作期间被定义或学会的使用模式，应用计划可定义一个或多个应用场景，应用场景可定义各种应用控制部件的特定操作模式以及它们的交互作用。作为简单的例子，对于建筑物的相应房间，照明控制系统可以有用于白天和夜间情形的不同应用场景。其中在夜间，只有最小集合的灯可由相应的存在检测器激活，同一存在检测器可使用存在于房间的所有灯在白天时间期间触发完全照明。因此，应用计划向在应用控制系统中应用的控制机制提供基于使用模式的情境，因而允许系统优化，例如关于节能的优化。根据由应用计划定义的应用场景，在已知的一段时间期间不需要的应用控制部件可被切换到省电模式。由应用计划提供的情境也可用于确定用于数据传输的适当的应用控制部件，如上所说关于应用控制部件的可用性，例如部件是否开启/关闭的确定，但也关于它对数据通信的可用性，例如应用控制部件可能广泛地用于其它应用目的。

在本发明的实施方式中，该方法还包括：

在第一时刻确定在应用控制系统内的第二通信单元的第三位置信息；以及

至少基于第三位置信息来计算第二通信单元的感兴趣区域；

从位于第二通信单元的感兴趣区域内的多个应用控制部件中识别一个或多个应用控制部件的第二子组；以及

其中对通过应用控制系统的数据路径编程以使用应用控制部件的所识别的子组与第一和第二通信单元传递数据，该编程包括：

（i）如果应用控制部件的第一和第二子组重叠，则复用第一和第二通信单元的数据传输，或

（ii）对通过应用控制系统的数据路径编程以使用相互排他的应用控制部件与第一和第二通信单元传递数据。

通过组合两个或更多个静止或移动通信单元的当前和未来的位置信息，可以用最有效的方式分配从该两个或更多个设备进行数据传输和向其进行数据传输的可用资源。在一个情形中，共享一个且同一个资源，例如应用控制单元，并复用同时发送到所有接收单元的数据传输，这可能是最有效的。这个情形可能对相应的小尺寸或及时地不加鉴别的数据传输的传送可能是最有效的，特别是当其它资源可被设置或保持在省电模式中时。在其它情况下，选择交错的相互排他的应用控制部件以服务于不同的通信单元可能是更有效的。例如在两个移动单元沿着通过建筑物的同一路径被携带且不变地从应用控制网络接收数据传输的情况下，选择相互交错的发射器用于到相应通信单元的数据传输可能是有利的。

在本发明的另一方面中，提供在处理单元中可执行的计算机程序，计算机程序包括当计算机程序在处理单元中被执行时用于使处理单元执行如在本发明的前一方面中定义的方法的程序代码模块。

在本发明的另一方面中，提供了用于将通信业务引导到在应用控制系统内的通信单元并从通信单元引导通信业务的控制系统，其中应用控制系统包括多个应用控制部件，应用控制部件能够将数据传输到通信单元，包括：

第一接口，其用于接收在应用控制系统内的多个应用控制部件中的每个的位置信息；

处理单元，其配置成：

在随后的时刻确定在应用控制系统内的第一通信单元的相应的第一和第二位置信息；

基于在至少第一和第二位置信息之间的变化来计算第一通信单元的感兴趣区域；

识别来自从位于第一通信单元的感兴趣区域内的多个应用控制部件的一个或多个应用控制部件的第一子组；

接口，其用于对通过应用控制系统的数据路径编程以使用应用控制部件的所识别的子组与通信单元传递数据。

在本发明的实施方式中，多个应用控制部件包括具有不同特性的第一应用控制部件和第二应用控制部件，特别是但不限于最大位速率、传输延迟、可用性、等待时间、出错率和对优先化的支持中的任一个或多个，以及

其中处理单元还适合于，当选择第一应用控制部件和第二应用控制部件（如果两者都位于所确定的感兴趣区内）中的至少一个时，通过考虑预先确定的偏好，来对通过应用控制系统的数据路径编程以使用应用控制部件的所识别的子组与第一通信单元传递数据。

在本发明的实施方式中，控制系统还包括定义第二应用控制部件的应用场景的应用计划，以及其中处理单元还适合于，基于根据相应的应用场景的第二应用控制部件的可用性，对通过应用控制系统的数据路径编程以传递数据。

在本发明的实施方式中，处理单元还适合于，通过将动态光通道暂时分配到第一通信单元，来计算通过应用控制系统的数据路径以使用应用控制部件的所识别的子组与第一通信单元传递数据。

在本发明的实施方式中，控制系统还包括应用计划，其中处理单元还配置成从根据应用计划在相应的时刻可用的多个应用控制部件中，识别来自位于第一通信单元的感兴趣区域内的多个应用控制部件的一个或多个应用控制部件的第一子组。

在本发明的实施方式中，处理单元还适合于在第一时刻确定在应用控制系统内的第二通信单元的第三位置信息；至少基于第三位置信息来计算第二通信单元的感兴趣区域，并从位于第二通信单元的感兴趣区域内的多个应用控制部件中识别应用控制部件的第二子组。处理单元还配置成通过下列操作，来对通过应用控制系统的数据路径编程以使用应用控制部件的所识别的子组与第一和第二通信单元传递数据：

（i）如果应用控制部件的第一和第二子组重叠，则复用第一和第二通信单元的数据传输，或

（ii）对通过应用控制系统的数据路径编程以使用相互排他的应用控制部件与第一和第二通信单元传递数据。

应理解，权利要求1的用于将通信业务引导到在应用控制系统内的通信单元并从通信单元引导通信业务的方法、权利要求8的计算机程序和权利要求9的控制系统具有类似和/或相同的优选实施方式，特别是如在从属权利要求中所限定的。

应理解，本发明的优选实施方式也可以是从属权利要求或上述实施方式与相应的独立权利要求的任何组合。

本发明的这些和其它方面将通过在下文中所述的实施方式变得清楚，并通过参考这些实施方式被阐明。

附图说明

在下面的附图中：

图1示出根据优选实施方式的照明控制系统的领域模型，

图2示出具有多个照明控制部件的示例性建筑平面图，

图3示出本发明的优选实施方式对图2的建筑平面图的示例使用情况，

图4示出动态照明数据通信系统的系统图，

图5a-d示出如图3所示的在时间t=2的移动接收器A4的位置计算，

图6示出如在图3的房间4中描绘的两个移动接收器横穿路径的示例使用情况5，

图7a-d示出随着时间变化的图6的示例使用情况5，

图8示出如在图3的房间2中描绘的示例性使用情况4，

图9a-9d示出随着时间变化的图8的示例使用情况4，

图10a和10b示出如在图3的房间R6中描绘的示例使用情况6，

图11示出预测算法，

图12示出从发射器池到基本通信网络的相应数据转发设备的分配，以及

图13示出基本通信网络的通信结构。

具体实施方式

一些实施方式是实例性的，被作为优选实施方式在照明控制应用的情境中描述。然而应理解，实施方式并不限于照明控制应用。本领域中的技术人员将认识到，方法和设备可用于需要类似的系统拓扑的任何其它控制应用。

在下文中，软件定义应用（SDA）系统提供关于如在包括一个或多个应用场景的应用计划中规定的应用特定要求和指令的知识。例如，SDA系统的例子是软件定义照明（SDL）系统，其定义包括一个或多个照明场景的照明平面图。照明场景可例如定义在应用控制部件之间的相关性或交互作用，例如如果特定的传感器被触发则哪些灯将被打开。可对特定的时间段例如白天或夜间、工作日、周末等定义照明场景。

网络管理系统例如软件定义联网（SDN）系统提供关于存在于网状网络中的相应网络部件的知识，并可控制转发表等的配置。然而，网络管理系统不知道关于在某些网络部件之间的应用特定连接的事情。

SDA系统和SDN系统一起构成软件定义控制（SDC）系统，其将两个层（应用和网络）结合在一起。SDC系统将应用/照明部件映射到网络拓扑上，且因此知道决定哪些部件或部件部分可被关掉而不考虑（照明）控制网络执行（照明）应用的能力。两个模块—SDN和SDA系统可被实现为计算机程序的程序代码模块；其可在处理单元（例如但不限于具有用于访问并执行存储在内部或外部存储器中的程序代码的中央处理单元的一个或多个计算机）上执行。当灵活性是需要的时，SDN和SDA可被实现为程序代码；然而对本领域中的技术人员将清楚，类似的功能可通过专用逻辑的使用在专用集成电路的形式中完全或部分地实现，或可利用以（现场）可编程门阵列的形式的可编程硬件或软件/硬件实现的组合。处理单元可提供用户接口，例如显示器和输入装置。处理单元可被定位在应用控制系统的现场或定位成远离应用控制系统。

图1示出照明控制系统300的领域模型作为本发明的优选实施方式。受到它的应用计划204和在其中规定的应用场景的（软件定义的）控制系统200可咨询网络管理系统231，且软件定义应用系统203可动态地配置通过通信网络100到照明控制部件301的通信路径180，照明控制部件301被认为适合于将嵌在光波中的数据发射到被包括在数据通信端节点400中或至少通信地耦合到数据通信端节点400的检测器302。数据通信将在下文中被描述为针对一个方向，数据消息在该方向上经由数据发射器301从通信网络100传输到作为接收单元的数据通信端节点400，其可以是静止的或移动的，例如由在建筑物内的人或移动装置随身携带。然而，本领域中的技术人员将认识到，通过简单地交换发射器和接收器功能，从（移动）通信端节点400到通信网络100的数据通信也是可能的。因此，代替数据通信端节点400具有光检测器/接收器单元302接收嵌在光波中的数据消息，数据通信端节点400可以替代地地或附加地具有光发射器单元302以发射携带嵌入式数据传输的光波。同样，在网络侧处，可提供光检测器301以从数据通信端节点400接收携带嵌入式数据通信的光传输。

可选地，可通过建立另一RF收发器411来实现混合系统，另一RF收发器411此外建立在数据通信端节点400和通信网络100内的网络部件101之间的另一链路，以传输消息，特别是从数据通信端节点到通信网络的通信。在网络部件101和应用控制部件或RF收发器411之间的数据通信可以是无线的或有线的，有或没有额外的功率供应，例如以太网上功率。

图2介绍具有房间R1-R6的示例性建筑平面图，房间R1-R6呈现具有多个照明控制部件L1-L34以及Tx1-Tx3例如能够将数据不被察觉地嵌在系统的光（即可见光通信或VLC）中或否则使用可见或不可见光发射例如但不限于激光、IR或UV光（即，自由空间光学器件或FSO）的光发射器的（混合）通信系统。此外，有红外存在检测器PIR1到PIR5和可用于在检测到进入房间的人时触发光发射的传感器WS1-WS3。在建筑物的一个空间内部可以有单个或多个照明控制部件。特别是，可根据对照明光的实际需要来开启或关掉主要用作光照照明设备L1-L34的照明控制部件。所呈现的系统将动态地适应操作以尽可能有效地使用用于数据通信的可用的照明控制部件。光发射器（其主要任务是提供光照照明）被称为慢发射器L1-L34，其中专用于数据传输的光发射器被称为快发射器Tx1-Tx3。

图3示出现在由人占据的同一示例性建筑平面图，每个人携带移动数据通信端节 点400，其在下文中被称为移动接收器A1-A9。示出下面的情形：

使用情况	描述	指
			1	在具有一个发射器的一个空间中的一个接收器。	房间R5
2	在具有多个发射器的一个空间中的一个接收器。	房间R3
			3	在具有多个发射器的同一空间中的多个接收器。	房间R1
4	在具有多个发射器的一个空间中移动的一个接收器。	房间R2
			5	在一个空间中横穿路径的多个移动接收器。	房间R4
6	在一个空间中在同一方向上移动的多个移动接收器。	房间R6

为了确定由6个实例使用情况给出的用于到相应移动接收器的数据传输的适当的发射器，需要关于在数据通信中涉及的部件的某个输入。

作为基础，支持应用控制的管理系统例如软件定义应用系统需要知道存在于特定区域中的发射器的相对位置以能够比较那个位置与相应接收器的当前位置。基于这个输入，可使系统能够确定可用于数据传输的适当的发射器并帮助例如在通过网络的动态程序路径中的软件定义控制系统，动态程序路径将所述适当的发射器互连到控制系统，如参考图5-11对相应的使用情况详细描述的那样。

静止使用情况1-3每个包括在配备有单个或多个发射器的区域内的单个或多个静止接收器。系统需要关于接收器的位置的信息来确定在静止接收器的邻近处（所谓的感兴趣区域）中的发射器。系统可通过应用另外的选择标准在感兴趣区域内的多个发射器的情况下选择最佳发射器，例如优于较慢的发射器的快发射器或优于当前在省电模式中的发射器的已经为了其它目的而被激活的发射器。

使用情况4到6涉及一个或多个移动接收器，其可以是暂时静止的或实际上在运输中。如图3所示，在使用情况5中的两个移动接收器A6和A7横穿在房间R4中的路线。为了确定它们相应的当前和未来的感兴趣区域，系统需要矢量来确定轨迹，以便选择当前位置并计算关于最可能的未来位置的预测。示例性使用情况6描绘在同一方向上移动的两个移动接收器A8和A9，且使用情况4显示在快Tx2和Tx3和慢L26和L27发射器附近运输的移动接收器A4。在这样的情况下，系统可在任何时间动态地选择最佳发射器，其可以是任何类型（慢或快）的单个或多个发射器的适当组合。

图4示出根据本发明的优选实施方式的动态照明数据通信系统的系统图。如从图4明显的，（移动）接收器400的位置可由外部观察传感器500观察并被通知给SDL控制系统203，但可以可选地由（移动）接收器400本身通知。系统可计算最佳配置用于数据的发射，并相应地对网络编程。系统可在带外经由另一反向链路550或在带内使用可见或不可见的光发射来将信号传输到提供关于如何找到数据的信息的（移动）接收器400。系统可被建立为单向系统，其中系统使用光发射来将数据从计算机网络发射到（移动）接收器。可选地，系统可被建立为双向混合系统，其中系统使用光发射来将数据从计算机网络发射到（移动）接收器，且（移动）接收器实现另一链路以用信号将一些信息通知回到系统。另一备选方案将是双向系统，其中系统使用光发射来将数据从计算机网络发射到（移动）接收器，且（移动）接收器也可使用光发射来将数据发射回到系统。

在优选实施方式中，确定在照明控制系统内的发射器的位置的机制是通过使用用于慢和快发射器池的数据结构来实现，用每个发射器的相应唯一（相对）位置记录每个发射器的唯一标识。系统可使用公知的方法来使得所有发射器对网络为已知的，所以它们可被注册到所述发射器池内。例子是例如服务发现。可选地，这个数据可手动地或经由单独的列表被输入。

要求系统知道每个发射器在建筑平面图中的位置，以便为（移动）接收器可以（变得）存在于的任何位置立即识别并选择正确的发射器。已知得到位置的多种机制。作为例子，可在调试期间记录或手动地输入位置。

可选地，可实时地检测发射器ID。光发射器可例如使用光来传输ID。为了实时地检测来自邻近发射器的光，使用在发射器上的单独检测器，并经由三角测量来得到相对坐标。

系统使用关于在系统中的所有部件（包括（移动）接收器）的信息来构建相对坐标系。机制可以在多个覆盖层中收集坐标。这简化了使（移动）接收器的需要与适当发射器的能力匹配。可选地，为了有效的业务引导，可确定并考虑从不被使用的区域例如家具的位置。此外，可以可选地确定在通信网络内的数据转发部件例如数据交换机和/或数据路由器的位置。

在确定了在网络侧上的部件的固定位置后，将描述确定移动接收器的位置和移动方向的机制。移动接收器的运动AΩ（即具有例如当前位置、速度和方向的矢量）的位置和方向可例如通过利用经由如静止摄像机传感器、成像传感器、无源雷达传感器、IR传感器在外部收集的传感器数据或内部数据来被确定并提供到系统，这些数据提供关于移动接收器的位置的位置信息和/或变化。图5a示出在不同的时刻A4’、A4’’和A4’’’的移动接收器A4的运动。可以有可选的方法来确定接收器的位置和/或速度，如图5b-d所示，图5b-d示例性示出确定在如在图5a中描绘的时刻t2的移动接收器A4’的位置和方向的不同方法。

为了得到在房间内的静止位置，给定基本坐标U1-U6，来自单个传感器S6的信号和三角测量可能就足够了，如在图5b中描绘的。为了得到矢量（即当前位置、速度和方向），可能需要多个传感器。一种方法是使用如在图5c中描绘的外部传感器S1-S5和F1-F2来确定移动接收器的位置P2。可选的方法是使用照明系统来从唯一代码观察在飞行时间中（例如多普勒）的差异，唯一代码从多个光发射器S1-S5和F1-F2发送到在位置P2处的移动接收器，如在图5d中描绘的。另一备选方案是让移动接收器检测它的位置并报告给系统。这可通过由照明系统（例如编码光）传输的数据的检测或通过使用在移动接收器的设备中的本地传感器（例如加速度计、磁强计）来完成。可应用传感器融合以组合不同的传感器信号来增强移动接收器的位置和矢量的质量。

当确定当前位置时并基于关于运动的速度和方向的信息时，可预测未来的位置，且系统可主动执行关于用于数据通信的适当的发射器的切换以使在感兴趣区域内的发射器的有效使用成为可能，并保持所有其它发射器空闲以使用它们的全部带宽用于其它传输。

图6示出在同一时间在房间R4中的两个移动接收器A6和A7的使用情况4。在优选实施方式中，最大带宽被提供到它们中的每个，只要它们分别位于不同的发射器L8、L18和L9以及L19和L24之下。在时间t2，移动接收器A6和A7都定位成最接近发射器L22。系统将提供这两个接收器要接收的复用数据流和每个单独的移动接收器可如何从复用数据流取回它的数据的信息。

在它的最简单的形式中，系统可以仅选择在地理上位于当前位置附近的每个可用的发射器作为可选的未来候选发射器。在更高级的实施方式中，基于例如从传感器数据和/或前面的位置信息得到的速度和方向来计算可配置的感兴趣区域，以创建具有沿着预测路线位于感兴趣区域内的发射器的列表。这个计算能够为运动的移动接收器预测最可能的下一发射器。特别地，除了最可能的下一发射器以外，当网络负载和干扰允许时，也许也可能在下一发射器的方向上同时播放来自多个发射器的相同消息，以便提高为随意走动的用户提供正确的覆盖的可能性。

多个最终用户的运动的方向的知识可进一步用于协调系统中的业务流。后者可能特别是相关的，当多个最终用户利用类似的通道并朝着彼此移动时；即，当从在空间区域中的两个用户的存在产生的负载可能使特定的发射器过载时。通过将不同的节点分配给不同的用户，或通过将最终用户之一移动到另一物理通道，可进一步减小冲突和干扰。

在图7a-d中示出使用例如对接收器的运动矢量（即速度和方向）的邻近计算的随着时间的过去的预测的例子，其也指是使用情况4。

在时间t=0，移动接收器A7在预定量的时间期间是静止的。因此，感兴趣区域被确定为在移动接收器周围的圆形区域，因为没有优选的运动方向可被预测。系统将只为在发射器L9处的A7提供数据，并将发射器L10、L25和L15识别为可能的下一发射器候选物。当移动接收器开始移动时，系统将确定所述移动接收器的速度和方向，并相应地调整感兴趣区域，确定在这个区域内的发射器并将数据重新引导到在感兴趣区域内的一个或多个发射器。主要益处是，由于由只在特定的位置使用的复用引起的降低的带宽，系统可采取只发射最基本的信息。

进一步到图7a，在时间t=0，系统检测到移动接收器A6从最接近的有源发射器L8的位置朝着L19的方向移动。系统重新计算移动接收器A6的感兴趣区域，并将L24选择为在到L19的路线上的第一发射器作为当运动在所述方向上继续时使用的非常可能的候选物。在特定的时间t=0，系统可只在位置L8上注入A6的数据，但可能已经准备将数据注入重新引导到L24。

在时间t=1，移动接收器A6在朝着L24的方向上继续运动，如在图7b中描绘的。系统将A6的数据注入从L8重新引导到L24。使用根据优选实施方式的管理系统，重新引导数据注入将包括定义对L24的新数据路径并对新数据路径编程，同时也主动消除对L8的数据路径定义。系统重新计算并将L22选择为在到L19的路线上的下一发射器作为当运动在所述方向上继续时使用的非常可能的候选物。作为倒退，系统将L8识别为在同一运动轴上的可能候选物。同样，在时间t=1，移动接收器A7在比如L18的方向上开始运动。系统重新计算移动接收器A7的感兴趣区域，并将L22选择为在到L18的路线上的第一发射器作为当运动在所述方向上继续时使用的非常可能的候选物。在特定的时间t=1，系统将只在有源发射器L9上注入A7的数据，但准备将数据注入重新引导到L22。系统已经知道L22被两个移动接收器A6和A7选择为发射器候选物两次。

在图7c所示的时间t=2，移动接收器A6和A7横穿路径且暂时都定位成最接近发射器L22。系统将使用发射器L22例如使用复用技术例如但不限于OFDM（的很多版本之一）来注入两个移动接收器的数据。可选地，系统可避免复用，如果另一发射器将在A6或A7的所及范围内。因为A6以及A7的运动都继续，系统重新计算相应的感兴趣区域并选择相应的新候选发射器选项。系统因此定义适当的编程以及相应的数据路径的消除。

在图7d所示的时间t=3，移动接收器A6和A7都停止运动。系统使用有源发射器L18来注入A7的数据，并使用有源发射器L19来注入A6的数据。系统重新计算感兴趣区域，并选择位于在每个接收行动者周围的圆形区域的新候选发射器选项。系统因此定义适当的编程以及相应的数据路径的消除。

系统可使用额外的标准来选择在感兴趣区域内的一个特定发射器。一个例子在图8中示出，其中快发射器Tx2和Tx3以及慢发射器L7、L26和L28都安装在建筑物的同一区域中。系统被编程为偏爱优于较慢的发射器的快发射器，虽然慢发射器可能更接近移动接收器。

图9a-9d示出由携带图8中的移动接收器A4的人采用的路线的相应的单个选择步骤。在开始时在t=0，如图9a所示，移动接收器A4位于慢发射器L7和快发射器Tx2之间。在感兴趣区域中，最接近A4的是慢发射器L7。然而，快发射器Tx2也位于感兴趣区域内。因为快发射器是优选的，胜过慢发射器，Tx2被选择用于数据注入。当朝着靠下的右角移动时，如在图9b中描绘的在t=1计算感兴趣区域，且选择快发射器Tx3，胜过慢发射器L26，来进行数据注入。当如在图9c中描绘的在t=2位于右下角中时，感兴趣区域只覆盖单个慢发射器。在这种情况下，选择慢发射器。然而在t=3如在图9d中描绘的，最接近的发射器是慢发射器26。尽管如此，选择Tx3，胜过L26，虽然在感兴趣区域的最外边的区域处，因为Tx3提供快数据发射。

图10a-b示出解释多个移动接收器的另一选择标准。两个移动接收器A8和A9在同一方向上沿着通道被携带。感兴趣区域在两个移动接收器的前进方向上延伸，如在图10a中指示的。其中系统将在预测路线上的A8和A9的公共位置前面的发射器分配到接收器A8，A9被分配在A8和A9的公共位置后面的接收器。如图10b所示，发射器到A9的分配实际上相对于A8被延迟以避免A8和A9共享同一发射器，例如复用且因此只具有每个移动接收器的部分带宽。可选的发射器分配可被选择以避免相同的发射器的同时使用。在密集的网络中，可应用交错的发射器分配。

选择适当的发射器的算法因此基于多个标准。如图11所示，系统需要发射器的相对位置作为输入，并可以可选地收集可用的快（1001）和慢（1002）发射器的坐标，检查相应的发射器（即光致动器）是否实际上是可用的，如从应用计划（1003）由它们的应用场景规定的，并比较移动接收器（1004）与适当的发射器的估定位置，以便对多个可能的候选物分类并根据预定标准来选择（1005）匹配。这样的标准的例子是例如使用优于慢发射器的快发射器的偏好（1006）。然而，可替代地或附加地使用区分开发射器的其它标准，最终提供正确的加权。

系统可规定可配置的风险嗜好（1007）以在进行发射器选择时接受较高的风险。一个例子是由感兴趣区域覆盖的形式和表面积以及在数据实际上被注入到的感兴趣区域内的发射器的数量，发射器可以仅仅是单个发射器或在某个预测不确定性的情况下在感兴趣区域内的两个或更多个发射器。

另一例子是系统在试图提供发射器的排他使用并防止适当的发射器被选择用于多个移动接收器的同时使用时故意选择不同的发射器，对每个移动接收器是排他的。这可增加来自发射器的信号的次最佳接收的变化。当被检测到时，这可反馈到系统以动态地调整风险嗜好。

如上面指出的，不仅发射数据的最终发射器必须被选择，而且朝着这个发射器通过网络的路径也必须由系统确定。在优选实施方式中，实现数据结构，其收集关于在应用控制网络内的传感器和致动器连接到哪个数据转发设备d1-d8（即数据交换机或路由器）的信息，如在图12中所示的。发射器、传感器或致动器可位于与它们连接到的数据转发设备不同的另一区域中。现有技术的软件定义网络系统能够在任何时间动态地发现到数据转发设备和连接到其的端节点的所有通信路径。通常，这个过程被称为路由发现。在优选实施方式中，添加软件定义应用系统以向端节点提供情境，其中端节点为具有在应用（例如照明）场景中的某个角色和交互作用的传感器或致动器。例如，根据在一天、星期、月或年的特定时间特定房间的所观察到的占有率，光照照明可由预定数量的灯提供。例如，当在白天期间时，可能需要完全照明，在夜晚期间可应用最小照明情形，其中只有最小集合的照明致动器需要被加电，而其余照明致动器可被设置到省电模式。此外，连接被设置到省电模式的端节点的数据转发设备也可切换到省电模式。这两者都可根据由软件定义应用系统管理的另一应用场景被重新激活，软件定义应用系统维持在传感器和致动器在特定时间段时可用的概观。软件定义应用系统将咨询软件定义网络系统以确定网络内的哪些路径在特定的应用场景中在参与者之间是可用的。

图13示出服务于如在图12中描绘的应用系统的示例性基本网络拓扑。数据交换机d1-d8连接到路由设备B1-B4，提供通过通信网络的多个数据路径。控制系统200可对相应的数据转发设备编程以将数据从在网络系统内的源节点600传递到发射器，其被选择用于经由在网络拓扑内的选定路径进行到移动接收器的数据传输。源节点600可经由互联网或内联网800通信地耦合到远程主机700。因此，在优选实施方式中，使用到选定发射器（即，慢或快发射器）的网络数据路径的动态编程。可关掉具有执行功能或环境照明以及数据通信传输的双重功能的照明设备，如由照明计划规定的。在那些情况下，具有可用发射器的发射器池动态地被更新，且系统计算到接收器的可用网络路径。

系统将实现在不同发射器之间的平稳转换。发射器可以是慢或快发射器，且优选地经由软件定义网络系统连接到软件定义应用系统，以便动态地定义对正确的发射器的通信路径定义，并消除对不再被使用的最后存在的路径定义。通常，在软件定义网络系统中的数据路径定义一般具有定时的持续时间，且这对经由路径电缆连接到RJ45数据终端的端节点很好地起作用。在优选实施方式中，软件定义网络系统此外必须应付在非恒定速度下移动的移动端节点，以不确定的间隔显露在用于支持所述端节点的不同发射器处。数据路径定义的持续时间因此难以预测。因此，现有的数据路径的主动管理是需要的。在系统确定开始使用在另一位置处的不同发射器的时刻，对新发射器的数据路径定义必须被编程，且对在老位置处的发射器的数据路径定义必须主动被消除。其中关于软件定义网络系统给出所述例子，应理解，可替代地使用具有动态地配置数据路径的类似能力的任何其它网络管理系统。

可使用各种现有的技术来执行与或从（移动）接收器和应用控制网络的数据通信以增强数据通信，例如复用（例如OFDM）或特殊调制技术（例如VPPM、CSK、OOK）。

虽然在附图和前述描述中详细示出和描述了本公开，这样的图示和描述应被考虑为说明性或示例性的而不是限制性的；本公开不限于所公开的实施方式。从附图、本公开和所附权利要求的研究中，所公开的实施方式的其它变形可由本领域中的技术人员在实践所主张的发明时理解和实施。在权利要求中，词“包括”并不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。某些措施在相互不同的从属权利要求中被陈述的这一事实并不指示这些措施的组合不能有利地被使用。在权利要求中的任何参考符号不应被解释为限制范围。

有一个或几个单元或设备执行的过程，例如确定位置、计算感兴趣区域、识别子组和对数据路径编程等，可由任何其它数量的单元或设备执行。根据用于引导业务的方法的这些过程和/或应用控制系统的控制可被实现为计算机程序和/或专用硬件的程序代码模块。

计算机程序可存储/分布在与其它硬件一起或作为其它硬件的部分被供应的适当的介质例如光学存储介质或固态介质上，但也可例如经由因特网或其它有线或无线电信系统分布在其它形式中。

Claims (15)

1.一种用于将通信业务引导到在应用控制系统（300）内的通信单元并从所述通信单元引导所述通信业务的方法，其中所述应用控制系统包括多个应用控制部件，所述应用控制部件能够使用光波将数据传输到所述通信单元，所述方法包括：

确定在所述应用控制系统（300）内的所述应用控制部件的位置；

在随后的时刻确定在所述应用控制系统内的第一通信单元的相应的第一位置信息和第二位置信息（P2）；

基于在至少所述第一位置信息和第二位置信息之间的变化来计算所述第一通信单元的感兴趣区域；

识别来自位于所述第一通信单元的所述感兴趣区域内的所述多个应用控制部件的一个或多个应用控制部件的第一子组；

对通过所述应用控制系统的数据路径（180）编程以使用所述应用控制部件的所识别的子组与所述第一通信单元传递数据。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个应用控制部件包括具有不同特性的第一应用控制部件（Tx1-Tx3）和第二应用控制部件（L1-L34）；以及

其中，如果所述第一应用控制部件（Tx1-Tx3）和所述第二应用控制部件（L1-L34）都位于所确定的感兴趣区域内，当选择所述第一应用控制部件（Tx1-Tx3）和所述第二应用控制部件（L1-L34）中的至少一个时，对通过所述应用控制系统的数据路径编程以使用所述应用控制部件的所识别的子组与所述第一通信单元传递数据考虑了预先确定的偏好。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述特性是来自最大位速率、吞吐量、传输延迟、可用性、等待时间、出错率和对优先化的支持的组中的任一个或多个。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述应用控制系统（300）是照明控制系统，以及所述第二应用控制部件（L1-L34）是光照照明部件。

5.如权利要求4所述的方法，其中对通过所述应用控制系统（300）的数据路径（180）编程以使用所述应用控制部件的所识别的子组与所述第一通信单元传递数据包括将光通道暂时分配到所述第一通信单元。

6.如权利要求1所述的方法，还包括：

根据应用计划（204）来确定所述多个应用控制部件的可用性，以及其中识别来自位于所述第一通信单元的所述感兴趣区域内的所述多个应用控制部件的一个或多个应用控制部件的第一子组被限制到根据所述应用计划（204）在相应的时刻可用的所述多个应用控制部件。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：

在第一时刻确定在所述应用控制系统内的第二通信单元（A7；A9）的第三位置信息；以及

至少基于所述第三位置信息来计算所述第二通信单元（A7；A9）的感兴趣区域；

识别来自位于所述第二通信单元（A7；A9）的所述感兴趣区域内的所述多个应用控制部件的应用控制部件的第二子组；以及

其中对通过所述应用控制系统的数据路径编程以使用所述应用控制部件的所识别的子组与所述第一通信单元（A6；A8）和所述第二通信单元（A7；A9）传递数据包括：

（i）如果应用控制部件的所述第一子组和第二子组重叠，则复用所述第一通信单元（A6；A8）和第二通信单元（A7；A9）的数据传输，或

（ii）对通过所述应用控制系统的数据路径（180）编程以使用相互排他的应用控制部件（L30、L31、L32）与所述第一通信单元和第二通信单元传递数据。

8.一种计算机可读存储介质，其包括在处理单元中可执行的计算机程序，所述计算机程序包括：当所述计算机程序在所述处理单元中被执行时用于使所述处理单元执行如权利要求1-7所述的方法的程序代码模块。

9.一种用于将通信业务引导到在应用控制系统（300）内的通信单元并从所述通信单元引导所述通信业务的控制系统（200），其中所述应用控制系统包括多个应用控制部件，所述应用控制部件能够使用光波将数据传输到所述通信单元，该控制系统（200）包括：

第一接口，其用于接收在所述应用控制系统（300）内的所述多个应用控制部件中的每个的位置信息；

处理单元，其配置成：

在随后的时刻确定在所述应用控制系统（300）内的第一通信单元的相应的第一位置信息和第二位置信息（P2）；

基于在至少所述第一位置信息和第二位置信息之间的变化来计算所述第一通信单元的感兴趣区域；

识别来自位于所述第一通信单元的所述感兴趣区域内的所述多个应用控制部件的一个或多个应用控制部件的第一子组；以及

接口（231），其用于对通过所述应用控制系统（300）的数据路径（180）编程以使用所述应用控制部件的所识别的子组与所述第一通信单元传递数据。

10.如权利要求9所述的控制系统（200），其中所述多个应用控制部件包括具有不同特性的第一应用控制部件（Tx1-Tx3）和第二应用控制部件（L1-L34）；以及

其中，所述处理单元还适合于：如果第一应用控制部件（Tx1-Tx3）和所述第二应用控制部件（L1-L34）都位于所确定的感兴趣区域内，当选择所述第一应用控制部件（Tx1-Tx3）和所述第二应用控制部件（L1-L34）中的至少一个时，通过考虑预先确定的偏好来对通过所述应用控制系统（300）的数据路径（180）编程以使用所述应用控制部件的所识别的子组与所述第一通信单元传递数据。

11.如权利要求10所述的控制系统（200），其中所述特性是来自最大位速率、吞吐量、传输延迟、可用性、等待时间、出错率和对优先化的支持的组中的任一个或多个。

12.如权利要求10所述的控制系统（200），还包括规定所述第二应用控制部件（L1-L34）的应用场景的应用计划（204），以及其中所述处理单元还适合于基于根据相应的应用场景的所述第二应用控制部件（L1-L34）的可用性来对通过所述应用控制系统（300）的数据路径（180）编程以传递数据。

13.如权利要求9所述的控制系统（200），其中所述处理单元还适合于通过将光通道暂时分配到所述第一通信单元来计算通过所述应用控制系统（300）的数据路径（180）以使用应用控制部件的所识别的子组与所述第一通信单元传递数据。

14.如权利要求9所述的控制系统（200），还包括应用计划（204），其中所述处理单元配置成：从根据所述应用计划（204）在相应的时刻可用的所述多个应用控制部件中，识别来自位于所述第一通信单元的所述感兴趣区域内的所述多个应用控制部件的一个或多个应用控制部件的第一子组。

15.如权利要求9所述的控制系统（200），其中所述处理单元还适合于：

在第一时刻确定在所述应用控制系统（300）内的第二通信单元（A7；A9）的第三位置信息；以及

基于至少所述第三位置信息来计算所述第二通信单元（A7；A9）的感兴趣区域；

识别来自位于所述第二通信单元（A7；A9）的所述感兴趣区域内的所述多个应用控制部件的应用控制部件的第二子组；以及

其中所述处理单元配置成通过下列操作对通过所述应用控制系统（300）的数据路径（180）编程以使用所述应用控制部件（的所识别的子组与所述第一通信单元（A6；A8）和第二通信单元（A7；A9）传递数据：

（i）如果应用控制部件的所述第一子组和第二子组重叠，则复用所述第一通信单元和第二通信单元的数据传输，或

（ii）使用相互排他的应用控制部件（L30、L31、L32）对通过所述应用控制系统的数据路径编程以与所述第一通信单元和第二通信单元传递数据。

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