CN1487710A

CN1487710A - 通信系统、通信装置及通信控制方法

Info

Publication number: CN1487710A
Application number: CNA031787762A
Authority: CN
Inventors: ��ɽ��; 金山宪司; 铃木俊宏
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2004-04-07
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: CN100499639C; US20040018817A1; JP3988559B2; JP2004056381A; US7065391B2

Abstract

本发明公开了一种从站，其可以采用它能够与主站通信的开始状态、至少一个从站能够接收主站发射的开始请求信号并且在接收到开始请求信号时转移到开始状态的通信控制状态、或功率消耗比开始状态或通信控制状态中小的备用状态中的任何状态。从站进一步包括用于重复地工作的状态控制部分，使得处于备用状态的从站被在预定时间切换到通信控制状态，并且当通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到开始请求信号时将从站切换到备用状态。

Description

通信系统、通信装置及通信控制方法

技术领域

本发明涉及通信系统、通信装置及通信控制方法，优选地，将它们与各种要求连续监视很多小时的监视系统一起使用。

背景技术

近年来，对诸如无线LAN和蓝牙(注册商标)的开放无线通信系统的开发很活跃。在通信系统中，提供了完全是无线的从站。

然而，通信系统假设在某一时候从站的使用时间是短的(大约几小时)；当使用从站时，如果从站不进行通信，则它消耗大约10mA的功率。因此，对于连续地使用从站很长时间的应用场合，例如要求长时间进行监视的监视系统领域，这样的通信系统不适用。

另一方面，已经提供了用于监视系统的无线通信系统来作为单独的系统(封闭的无线通信系统)。已经进行了一些努力来提供完全是无线的从站，但是功率消耗成为了实现完全是无线的从站的瓶颈；仅仅实现了这样的系统，其中，通信发起方向是单向的，即仅仅允许将通信开始请求自从站发送到主站。

然而，为了将来提高监视系统的功能，使它可能在从站或主站任何时候做出通信开始请求时建立从站和主站之间的通信则变得很重要。也就是说，上面介绍的仅仅允许单向的通信开始请求的系统阻碍了将来提高监视系统的功能，这就是问题所在。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够响应主站发出的开始请求来启动从站且同时降低从站中的功率消耗的通信系统，提供了作为与通信系统一起使用的从站的通信装置以及通信控制方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种包括能够相互通信的主站和从站的通信系统，主站包括用于将开始请求信号发射到从站的第一通信部分，从站包括用于接收主站发射的开始请求信号的第二通信部分。从站可以采用它能够与主站通信的开始状态、至少一个从站能够接收主站发射的开始请求信号并且在接收到开始请求信号时转移到开始状态的通信控制状态、或功率消耗比开始状态或通信控制状态中小的备用状态中的任何状态。从站进一步包括用于重复地工作的第二控制部分，使得处于备用状态的从站被在预定时间切换到通信控制状态，并且当通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到开始请求信号时它被切换到备用状态。

在所述配置中，从站可以采用开始状态、通信控制状态或备用状态中的任何状态。

开始状态是从站可以与主站通信的状态。例如，它是这样的一种状态，其中，可以这样的方式来执行通信的处理队列(processingsequence)，在这种方式中，根据预定的协议来将数据从主站传输到从站或者自从站传输到主站，并且数据被传输到其中的从站或主站根据传输的数据来执行预定的处理，且对传输要求的数据的主站或从站进行响应。

通信控制状态是这样的一种状态，其中，至少一个从站可以接收主站发射的开始请求信号，并且当接收到开始请求信号时转移到开始状态。这意味着通信控制状态是这样的状态，其中，从站监视自主站发送的开始请求，且当接收到开始请求时转移到开始状态。

备用状态中功率消耗小于开始状态或通信控制状态。例如，它是这样的一种状态，其中，停止将电源供给第二通信部分、控制第二通信部分中的成员等，且几乎仅将电源用作为要求用于控制后面所介绍的状态控制部分的电源。

从站包括状态控制部分。从站控制部分以预定的时间将从站从备用状态切换到通信控制状态。当通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到开始请求信号时，状态控制部分将从站切换到备用状态。而且，状态控制部分将从站切换到通信控制状态，且在超过了预定的时间周期之后，将从站切换到备用状态。状态控制部分重复这种操作程序，例如周期地进行。

因此，当在从站和主站之间不进行通信时，基本上可以将从站置于备用状态以减少功耗。例如，在状态控制部分的控制下，处于备用状态的从站被以预定的周期切换到通信控制状态，且可以监视自主站发出的开始请求。因此，如果主站需要与从站通信，主站也可以与从站无关的时限(timing)发射一开始请求，以使从站切换到开始状态来在它们之间进行通信。

因此，根据上述的配置，可提供一种通信系统，其可以响应主站做出的开始请求来启动从站，同时降低从站的功耗。

根据本发明第二方面的通信系统，在本发明的第一方面的通信系统中，主站和从站之间的通信可以是无线通信，第一通信部分可以利用无线通信来发射开始请求信号，且第二通信部分可以用无线通信来接收开始请求信号。

在上述的配置中，主站和从站之间的通信为无线通信，因此不需要用通信线来将主站和从站连接起来。如上所述，由于通信系统可以降低从站中的功耗，如果电源线没有连接到从站，且从站由电池供电，从站可以工作很多个小时。

因此，可以提供一种通信系统，其中，可以操作既没有连接通信线也没有连接电源线的完全无线的从站。

根据本发明的第三方面的通信系统，具有本发明的第一或第二方面的通信系统可包括多个从站，其中主站可以按照顺序来切换与从站通信的分配时间周期，从而与从站通信，且当主站发射开始请求信号时，主站可以在与开始请求信号被发射到的从站进行通信的分配时间周期中发射开始请求信号发射。

在上述的配置中，主站按照顺序切换与从站通信的分配时间周期，从而例如按照主站启动的轮询过程来与从站进行通信。例如，作为轮询过程的一部分，主站可以在与目标从站通信的分配时间周期内发射开始请求信号。

根据本发明的第四方面的通信系统，具有本发明第一或第二方面的通信系统可包括多个从站，其中，主站可以按照顺序切换与从站通信的分配时间周期，从而与从站进行通信，且当主站发射开始请求信号时，主站可以利用在与从站通信的分配时间周期之间的时间周期来发射开始请求信号。

在上述的配置中，其中，开始请求信号被在与开始请求信号所发射到的从站通信的分配时间周期内发射，随着从站数目的增多，不可避免地扩大(enlarge)开始请求信号传输时限间隔。对于要立即接收在长的时间间隔中发射的开始请求信号的从站，需要在从站中设定长的通信控制状态的时间周期。这导致降低了在从站中的功耗降低效果。

于是，在配置中，主站利用与从站通信的分配时间周期之间的时间周期来发射开始请求信号。因此，如果从站增多，可以抑制对开始请求信号传输时限间隔的扩大。因而，当从站中的通信控制状态的时间周期被设定为较短的时间周期时，从站可以立即接收开始请求信号，且立即响应来自主站的开始请求。

根据本发明的第五方面的通信系统，在具有本发明的第四方面的通信系统中，开始请求信号可为这样的一种信号，其使两个或多个从站从通信控制状态转变到开始状态。

在上述配置中，当主站使两个或多个从站转变到开始状态时，它可以通过公共开始请求信号来使两个或多个从站转变到开始状态。

根据本发明的第六方面的通信系统，在具有本发明的第四或第五方面的通信系统中，优选地，每一从站的状态控制部分将从站切换到通信控制状态和然后将从站切换到备用状态之间的时间周期为这样的时间周期，其可以包括在主站中对从站的分配时间周期和主站要求用于发射开始请求信号的时间中之一。

在上述配置中，当从站转变到通信控制状态时，如果主站处于与每一个从站的分配时间周期，当分配时间周期结束且发射开始信号时，从站仍然处于通信控制状态。因此，可以避免从站中的未能接收开始请求信号，且可响应主站发出的开始请求来可靠地启动从站。

根据本发明的第七方面的通信系统，在具有本发明的第四或第五方面的通信系统中，当主站发射开始请求信号时，优选地，主站比要求的时间更长地重复发射开始请求信号，直到一个从站的状态控制部分将从站切换到通信控制状态之后，状态控制部分将从站切换到备用状态且进一步切换到通信控制状态。

在上述的配置中，当从站在主站开始发射开始请求信号后首先转变到通信控制状态时，主站仍然重复发射开始请求信号。因此，当从站在主站开始发射开始请求信号后首先转变到通信控制状态时，可能使从站转变到开始状态。因此，如果主站做出开始请求，可能促使从站尽可能块地转变到开始状态。

根据本发明的第八方面，提供了一种通信装置，作为从站与主站进行通信，其包括通信部分，当主站发射开始请求信号到通信装置时，用于接收开始请求信号。通信装置采用它能够与主站通信的开始状态、至少一个通信装置能够接收主站发射的开始请求信号并且在接收到开始请求信号时转移到开始状态的通信控制状态、或功率消耗比开始状态或通信控制状态中小的备用状态中的任何状态。通信装置进一步包括用于重复地工作的状态控制部分，使得处于备用状态的通信装置被在预定时间切换到通信控制状态，并且当通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到开始请求信号时它被切换到备用状态。通信控制部分可用无线通信接收开始请求信号。

通信装置可以用作通信系统中的从站，使得提供了一种通信系统，其响应主站做出的开始请求来启动从站，同时降低从站中的功耗。

根据本发明的第九方面，提供了一种在可与主站通信的从站中的通信控制方法，该方法包括：使从站处于它能够与主站通信的开始状态；使从站处于通信控制状态，其中至少从站可以接收主站发射的开始请求信号，且当接收到开始请求信号时转变到开始状态；使从站处于备用状态，其中，功耗低于开始状态或通信控制状态，并且重复地进行这样的操作：以预定时间从备用状态切换到通信控制状态，且当通信控制状态持续预定时间周期而没有接收到开始请求信号时切换到备用状态。从站可用无线通信接收开始请求信号。

通信控制方法可以被用来控制通信系统中的从站，使得提供了一种通信系统，其可响应主站作出的开始请求来启动从站，同时降低从站中的功耗。

附图说明

图1为一方框图，示出了使用本发明的一个实施例中的通信系统的监视系统的一般配置；

图2为图1中的通信系统的主站和从站的状态转移框图；

图3为时序图，示出在主站和从站之间的通信中的一个分组的传输/接收状态；

图4为时序图，示出在主站和从站之间的通信中的一个分组的传输/接收状态；

图5为另一时序图，示出在主站和从站之间的通信中的一个分组的传输/接收状态；

图6A和6B示出在图3和5中的方案中之间的关于功耗降低效果的比较；

图7为一流程图，示出图1的通信系统的处于备用状态的从站的工作流程；

图8为一流程图，示出图1的通信系统的处于通信链路控制状态的从站的工作流程；

图9为一流程图，示出图1的通信系统的处于通信状态的从站的流程图；

图10为一流程图，示出使用图1的通信系统中的图3的方案的、处于通信状态的主站的工作流程；

图11为一流程图，示出使用图1的通信系统中的图5的方案的、处于通信状态的主站的工作流程。

具体实施方式

现在参见附图(图1-11)，图中示出了本发明的优选实施例。

(通用配置)

图1示出了一种监视系统10的通用配置，其使用实施中要求的连接类型(通信系统)的完全的无线通信系统。监视系统10包括主站控制器11，通信系统12，传感器13。通信系统12包括主站12A和从站12b。主站控制器11连接到主站12a，传感器13连接到从站12b，在主站12a和从站12b之间进行无线通信。

监视系统10是使用通信12的一个示例系统，本发明的通信系统也可以用到其它系统中。

图1仅仅示出单个从站12a和单个传感器12，但是，假设监视系统10包括多个从站12b和传感器13，用于成对的主站控制器11和主站12a。从站12b和传感器12的数目可以都是一个。

图1中，虚线表示提供电源的电源线，另一个长短虚线表示馈电开始线，实线表示电路-电路连接线(总线等)。

监视系统10用传感器12来监视异常。当传感器检测到异常时，监视系统10经从站12b和主站12a将出现异常报告给主站控制器11。监视系统10经主站12a和从站12b将控制指令从主站控制器发送到传感器13。

主站12a包括无线通信部分21(第一通信部分)、CPU(中央处理单元)22、存储器23和电源部分24。

如下所述，无线通信部分21与从站12b进行无线通信来发射和接收分组，也将开始信号发射到从站12b。CPU 22控制无线通信部分21的通信，控制向/从主站控制器的数据传输等等。存储器23存储数据和要求用来处理CPU 22的程序；例如，存储器23存储用于无线通信部分21的通信的通信协议。电源部分24从市电获得要求用于主站控制器11和主站12a的电源，并且将电源供给控制器11和主站12a。当通信系统12工作时，电源部分24基本上一直给这些部分供电。

从站12b包括无线通信部分31(第二通信部分)、CPU 32、电池单元34(其可以是蓄电池单元)、电源控制部分35、定时器36和传感器I/F(接口)37。

无线通信部分31与主站12a无形通信来发射和接收分组，也接收来自主站12a的开始信号。CPU 32控制无线通信部分31的通信，且控制通过传感器I/F37向/自传感器12的传输数据等等。存储器33存储数据和要求用来处理CPU 32的程序；例如，存储器存储用于无线通信部31的通信的通信协议。

从站12b以内部电池单元34来工作。因此，外部电源线没有连接到从站12b。由于从站12b与主站12a进行无线通信，外部通信线也不连接到从站12b。因此，从站12b完全是无线的，且通信系统12是完全无线的通信系统。主站12a从市电获得电源，因而具有馈电线。然而，在说明书中，通信系统包括完全无线的从站12b，即没有连接馈电线、与主站12a的通信线等的从站12b为称为“完全无线的通信系统”。

电池单元34包括主电源34a和备用电源34b。主电源34a提供电源以操作无线通信部分31、CPU 32和存储器33。主电源34a在电源控制部分34a的控制下被开和关闭，从而向无线通信部分31、CPU 32和存储器33供电和停止供电。这意味着响应从站12b的工作状态、在电源控制部分35的控制下，适当地在向无线通信部分31、CPU 32和存储器33供电和停止供电之间进行切换。

传感器13是包含诸如电池的唯一的电源的节能传感器，可以独立于主电源34a的电源进行工作。传感器I/F 37也可以独立于主电源，34a的电源工作。

另一方面，当从站12b工作时，一直将来自备用电源34b的电源供给定时器36。因此，定时器36总是工作，与从站12b的工作状态无关，除非从站12b处于停止状态。

如后面所述，定时器36执行计数操作，以预定时间将从站12b从备用状态切换到通信控制状态，并且以预定时间将从站12b从通信控制状态切换到备用状态。定时器36以预定的时间超时，当定时器超时时，它将电源启动指令或电源停止指令提供给电源控制部分35。

传感器I/F 37起到与传感器13接口的作用，当传感器13检测到异常时，传感器I/F 37将电源启动指令供给电源控制部分365以将异常报告给主站控制器。

当用户操作放置在从站12b或传感器13的外部开关(未示出)时，电源控制部分35可以开/关主电源34。

(状态转移)

图2是主站12a和从站12b的状态转移图。主站12a可以采用停止状态(STOP状态)和通信状态(COM状态)，从站12b可以采用停止状态(STOP状态)、备用状态(SBB状态)、通信链路控制状态(通信控制状态、SCAN状态)、和通信状态(开始状态，COM状态)。下面将介绍状态以及状态间的关系。

首先，介绍主站12a。停止状态是这样的一种状态，其中，电源部分24关闭，且主站12a不工作。当用户等打开电源部分24时，主站12a转移到通信状态，并且进入主站12a可以与从站12b通信的状态。在主站12a的通信状态中，对应于通信状态和后面介绍的通信链路控制状态，轮询分组被发射到从站12b，并且自从站12b接收到应答分组，从而执行与从站12b和通信链路控制的通信。当用户等关掉电源部分24时，主站12a转移到停止状态。

接下来将介绍从站12b。停止状态是这样的一种状态，其中，主电源34a和备用电源34b被关掉，并且从站12b不工作。当用户等打开备用电源34b时，从站12b转移到备用状态，并且定时器36启动。在备用状态中，主电源34a被关掉，且对无线通信部分31、CPU 32和存储器的供电被停止。在下面的说明中，关掉主电源34a的电源控制部分35是电源控制部分35“关”，打开主电源34a的电源控制部分35是电源控制部分35“开”。

备用状态是时间限制状态，且当定时器36超时时，电源控制部分36被打开，且从站12b转移到通信链路控制状态。在备用状态下，当传感器I/F 37作出通信开始请求(开始请求)时，电源控制部分35也被打开，且从站12b转移到通信链路控制状态。

备用状态是这样一种状态，其中，功耗小于通信状态或通信链路控制状态；例如，它是功耗为大约200μA的状态。

通信链路控制状态是从站12b可以与主站12a通信的状态。然而，通信链路控制状态与通信状态不同：它是一种时间限制的状态，并且当定时器36超时或在CPU 32控制下，从站基本上转移到备用状态。

如果当定时器36超时时，从站12b从备用状态转移到通信链路控制状态，当无线通信部分31在通信链路控制状态中接收到来自从站12b的开始信号，停止定时器36的计数操作，并且释放时间限制状态，因此从站12b转移到通信状态。

当传感器I/F 37作出通信开始请求时如果从站12b转移到通信链路控制状态，当开始信号被发射到从站12b并且在通信链路控制状态中检测到对开始信号的响应时，停止定时器36的计数操作，并且释放时间限制状态，因此从站12b转移到通信状态。

这里，定义通信链路控制状态为这样一种状态，其中，象在通信状态中一样从站12b可以与主站12a进行通信。然而，通信链路控制状态不需要一定是从站12b可完全与主站12a进行通信的这样一种状态，可以是这样一种状态：其中，从站12b可以接收主站12a发射的开始信号，且当接收到开始信号时，从站12b可以转移到通信状态。

通信状态是从站12b可以与主站12a进行通信的一种状态。在通信状态中，与通信链路控制状态不一样，当通信结束过程被根据与主站12a通信的通信协议来执行时，从站12b转移到通信链路控制状态，并且开放与主站12a的通信链路。通信结束过程是基于来自主站12a的指令或者来自传感器I/F 37的、通过高层协议(通信高层协议)的指令。因此，通信状态一直持续，直到完成与主站12a的通信。

在通信状态中，来自主站12a的通信分组被重叠在来自主站12a的轮询分组上。通信分组被发射到主站12a作为对来自主站12a的轮询分组的应答分组。

如上所述，从站12b可以采用它能够与主站12a通信的通信状态(开始状态)、至少一个从站12b能够接收主站12a发射的开始信号(开始请求信号)并且在接收到开始信号时转移到通信状态的通信链路控制状态(通信控制状态)、或功率消耗比通信状态或通信控制状态小的备用状态中的任何状态。

从站12b可以重复地工作，使得处于备用状态的从站12b被以预定时间切换到通信链路控制状态，且当通信链路控制状态持续预定时间而没有接收到来自主站12a的开始信号时，从站12b被切换到备用状态。重复的工作由组成状态控制部分的定时器36、电源控制部分35和CPU32来执行。

当主站12a和从站12b没有相互通信时，从站12b基本上处于备用状态且可以降低从站12b中的功耗。处于备用状态的从站12b在状态控制部分的控制下被以预定周期切换到通信链路控制状态，并且监视来自主站12a的开始信号。因此，如果主站12a需要与从站12b进行通信，主站12a可以与从站12b无关的时间发射开始信号，以促使从站12b切换到通信状态来进行它们之间的通信。

主站12a基本上一直处于通信状态，因此可以在任何时候接收来自从站12b的通信请求。

因此，通信系统12使得当在接收到来自主站12a的通信开始请求时启动从站12b并且降低从站12b中的功耗成为可能。也就是，可以提供了一种节能从站12b，其可利用电池单元34来工作很多个小时，同时使主站12a和从站12b每一个都能作出通信开始请求。

(通信方案1)

图3示出了主站12a和从站12b之间的通信中的分组发射/接收状态。假设通信系统12包括作为从站12b的从站1，2和3，根据来自主站12a的轮询与从站1，2和3进行通信的主站12a。轮询周期是主站12a按照顺序轮询从站1，2和3的周期。

已经处于通信状态(COM状态)的从站1和3接收通信分组作为来自主站12a的轮询分组(POLL-PKT)，并且各自发射应答分组到主站12a。

从站12b开始时处于备用状态(SBY状态)。在备用状态中，即使利用来自主站12a的轮询来发射开始信号，开始信号不能够被检测到，且响应信号也不能被发射。

然而，从站2以与主站12a无关的预定时间转变到通信链路控制状态。当从站2处于通信链路控制状态时，如果主站12a将开始信号发射到从站2，从站2可检测开始信号并且发射响应信号。因此，从站2可以转变到通信状态，且从下一个轮询周期开始，从站2接收来自主站12a的通信分组，且发射响应分组。

从站2可以最大限度地仅仅保持在通信链路控制状态α个轮询周期，且当超过α个轮询周期时，转变到备用状态。α是为2或更大的适当数目，并且被设定为初始值。

不管每一个从站的状态如何，主站12a轮询所有的从站1-3。为了轮询从站，主站12a将通信分组(通信PKT)发射到处于通信状态的从站，并且当接收到通信开始请求时发射开始信号到处于不是通信状态的任何状态的从站，或当没有接收到通信开始请求时发射空分组(NULL-PKT)到处于不是通信状态的任何状态的从站。

当主站12a轮询每一个从站并且没有接收到来自从站的应答分组(应答PKT)时，响应于从站的状态，执行下述过程：如果在给定的时间内没有从被轮询的、处于通信状态的从站返回应答分组，确定从站处于失效的异常情形等。

另一方面，为了发射轮询处于不是通信状态的任何状态的从站的开始信号，最小在两个轮询周期中发射开始信号，并且给定时间内没有返回作为应答信号的响应信号时，确定从站处于失效的异常情形等。为了发射轮询处于不是通信状态的任何状态的从站的空分组，如果没有返回应答分组，不确定从站处于异常情形，且继续正常的过程。

因此，主站12a切换与从站1-3通信的分配时间周期，从而与从站1-3进行通信，且发射开始信号，主站12a在与开始信号被发射到其中的从站通信的分配时间周期中发射开始信号。因此，主站12a在与目标从站通信的分配时间周期中发射开始信号，作为轮询过程的一部分。

当从站12b作出通信开始请求时，在主站12a和从站12b之间的通信中的分组发射/接收状态变成如图4所示。

例如，如果从站2作出通信开始请求，从站2从主站12a接收到空分组，且将开始信号发射到主站12a作为响应分组。在下一个轮询周期，主站12a将对开始信号的响应信号发射到从站2，从站2检测响应信号，且相应地从通信链路控制状态转变到通信状态。

(通信方案2)

在图3的方案中，当主站12a轮询从站12b时，将开始信号从主站12a发射到从站12b。另一方面，从站12b在独立于轮询周期的周期内从备用状态转变到通信链路控制状态，并且被主站12a轮询。因此，在图3的方案中，不检测来自主站12a的开始信号，直到取决于从站12b从备用状态到通信链路控制状态的转变时限的下一个轮询周期。

这促使在检测来自主站12a的通信开始请求的从站12b中发生时滞(开始信号检测延迟)。

而且，在图3的方案中，为了使从站12b最迟在下一个轮询周期中检测来自主站12a的开始信号，需要将从站12b的备用状态持续时间设定为小于轮询周期，且需要将从站12b的通信链路控制状态持续时间设定为大于轮询周期。因此，使通信链路控制状态的持续时间与备用状态的持续时间的比率充分小变得很困难，且在从站12b中的功耗降低效果相当小。特别地，如果轮询周期随着从站12b的数目的增加而被延长，并且备用状态的持续时间被缩短以减少从站12b中的开始信号检测延迟，则降低功耗降低效果。

为了更可靠地最迟在下一个轮询周期检测来自主站12a的开始信号，考虑到要求用于从站12b从备用状态转变到通信控制链路状态的时间(直到使从站12b实际地工作在通信链路控制状态的时间，从机器运行出现，软件周期等等)，也考虑将从站12b的通信链路控制状态的持续时间设定为轮询周期的两倍或更多倍，在这种情况下，功耗降低效果被进一步降低。

为了修正这种缺点，理想地应当采用图5中示出的方案。在这种方案中，主站12a发射一开始信号，作为要被同时发射到所有从站的轮询分组(广播轮询分组)而不是要被单独地发射到每一个从站的轮询分组(用户说明轮询分组)。当主站12a将通信开始请求发送到从站1-3中的任何从站时，立即开始传输广播轮询分组，并且重复地发射广播轮询分组，直到确认来自通信开始请求被发送到其中的从站12b的响应信号。因此，最长时间的重复传输广播轮询分组，该时间自将预定的边界(margin)加到从站12b中的备用状态的持续时间上得到。这种边界是考虑到要求用来使从站12b从备用状态转变到通信链路控制状态的时间(该时间为直到使从站12b可能实际地工作在通信链路控制状态中的时间，出现在机器运行中，软件周期等等)而设定的。

因此，为了发射开始信号，希望主站12a重复地发射开始信号，持续比要求的时间更长的时间，直到转变到备用状态后，从站12b转变到备用状态，且进一步转变到通信链路控制状态。在这种情况下，当在主站12a开始发射开始信号后从站12b首先转变到通信链路控制状态时，主站12a仍然重复发射开始信号。因此，当从站12b在主站12a开始发射开始信号后首先转变到通信链路控制状态时，使从站12b可能转变到通信状态。因此，如果主站12a作出开始请求，其使得从站12b尽快地转变到开始状态成为可能。

为了也象一般的通信分组一样发射用户说明轮询分组，主站12a在发射用户说明轮询分组的时间和另一个时间之间的其间(meanwhile)发射广播轮询分组。

因此，可以降低在从站12b中的开始信号检测延迟。可以充分地降低从站12b的通信链路控制状态的持续时间与备用状态的持续时间的比率，并且可以显著地降低从站12b中的功耗。

参见图6A和6B，比较图3和5的方案中关于功耗降低效果。这里，假设备用状态中的功耗为200μA，通信链路控制状态中的功耗为50mA。

如图6A所示，图3的方案中的业务模型如下：轮询周期Tp为1秒，在从站12b中发生的从备用状态转变到通信链路控制状态的周期(转变周期)为3秒，从站12b的通信链路控制状态的持续时间(要求用来在转变到通信链路控制状态后检测来自主站12a的开始信号的最差时间值(延迟时间))Ts为1秒。

此时，不处于通信状态的从站12b的平均功耗为

(200μAx(3-1)秒+50mAx1秒)÷3秒＝16.8mA

另一方面，如图6B所示，图5中的方案的业务模型如下：轮询周期Tp为1秒，转移周期为3秒，从站12b的通信链路控制状态的持续时间Ts为0.1秒。

Ts＝0.1秒的原因如下：需要将从站12b的通信链路控制状态的持续时间设定为一时间，以允许如果自主站12a的发射的用户说明轮询分组正好重叠通信链路控制状态的持续时间，可接收来自另一个主站12a发射的另一个开始信号。假设用户说明轮询分组的分组长度为2KB(千字节)，传输速度为1Mbps(兆/秒)，当用户说明轮询分组被发射时不能发射开始信号的时间为(2000×8)÷1000000＝16毫秒。

因此，由于从站12b的通信链路控制状态的持续时间Ts被设定为0.1秒，如果来自主站12a的用户说明轮询分组的传输正好重叠了通信链路控制状态的持续时间，可以充分地接收自主站12a发射的另一个开始信号。因此，将Ts设定为0.1。

因此，希望直到在被切换到通信链路控制状态后的从站12b被切换到备用状态的时间周期应当是足够长的时间周期(例如，持续的时间周期大约为分配周期的6倍)以能够包括在主站12a中发射用户说明轮询分组的一个分配时间周期和要求用来发射开始信号的时间。因此，当从站12b转变到通信链路控制状态时，如果主站12a处于发射用户说明轮询分组的分配时间周期，当分配时间周期结束且发射开始信号时，从站12b仍然处于通信链路控制状态。因此，可以避免从站12b没有接收到开始信号，且可以立即启动从站12b，响应主站12a作出的开始请求。

此时，不处于通信状态的从站12b的平均功耗为

(200μAx(3-0.1)秒+50mAx0.1秒)÷3秒＝1.86mA

因此，在与图3的方案相反的图5的方案中，可以相对于从站12b转变到通信链路控制状态和转变到备用状态之间的时间周期，将备用状态的持续时间设定为充分长的时间周期。将备用状态的持续时间设定为从站12b转变到通信链路控制状态和转变到备用状态之间的时间周期的20倍或更多倍将是所希望的。例如，如上所述，从站12b转变到通信链路控制状态和转变到备用状态之间的时间周期为0.1秒，备用状态的持续时间为3-0.1＝2.9秒。因此，可以使处于通信链路控制状态的从站12b的时间周期的比率充分小，且可以显著地降低不处于通信状态的从站12b的平均功耗。

因此，主站12a根据与从站1-3通信的分配顺序来与从站1-3进行通信，同时当需要主站12a发射开始信号时，主站12a立即开始发射开始信号，并重复开始信号的发射。当重复开始信号发射时，如果从主站12a到从站12b发射用户说明轮询分组的发射时间正好重叠了开始信号发射，则用户说明轮询分组和开始信号被交替地发射，从而可以减少用户说明轮询分组的发射延迟。因此，如果处于通信状态的从站12b数目增多，用户说明轮询分组的数目增多，可以降低开始信号的发射延迟。当没有来自主站12a的用户说明轮询分组时，仅仅重复地发射开始信号，在这种情况下，通信线是空闲的，因此没有发生问题。

如上所述，在图5的方案中，主站12a按照顺序切换与从站1-3通信的分配时间周期，从而与从站1-3通信，且发射开始信号，主站12a使用与从站1-3通信的分配时间周期之间的时间周期来发射开始信号。因此，如果从站数目增多，可以抑制开始信号发射时间间隔的扩大。因此，当将从站中的通信链路状态的持续时间设定为较短的时间周期时，从站可以接收迅速地接收开始信号，且迅速地响应来自主站12a的传送开始请求。

作为广播轮询分组发射的开始信号可能向一个从站发射，但是可以向两个或更多从站发射，使得它可促使两个或更多从站同时转变到通信状态。在这种情况下，当主站促使两个或更多从站转变到开始状态时，它可用公共开始请求信号来促使两个或更多从站转变到开始状态。例如，可以由主站12a和从站12b之间的通信协议来确定是将开始信号发射到一个从站或两个或更多个从站。

(从站的工作流程)

图7示出处于备用状态的从站12b的工作流程。在备用状态中，定时器36读计数T(步骤S11)，且确定T是否为0(S12)。如果T不是0，定时器36递减计数T(S13)，如果传感器I/F 37没有作出通信开始请求(S14，S15)，控制返回到步骤S11。

如果在步骤S12 T是0即发生了超时，或者如果在步骤S15传感器I/F 37作出通信开始请求，定时器36将计数T设定为缺省值N(S16)，且打开电源控制部分35，从站12b转变到通信链路控制状态。

图8示出处于通信链路控制状态的从站12b的工作流程。这里，假设将开始信号发射到主站12a，只要还在α个轮询周期的时间内，从站12b保持在通信链路控制状态以等待在发射开始信号后的、来自主站12a的响应信号。这个操作基本上由CPU 32执行，CPU 32作为状态控制部分，用于执行存储在存储器33中的通信链路控制程序。图8中的步骤22，24和29由无线通信部分31执行。

首先，将轮询周期计数器设定为1(S21)。当主站12a发射轮询分组到从站12b时，从站12b接收轮询分组(S22)。如果接收到的轮询分组是开始信号(S23)，从站12b发射一个响应信号作为应答分组(S24)，建立与主站12a的通信链路(S25)，且转变到通信状态(S26)。

如果在步骤S22接收到的轮询分组是对后面介绍的步骤S29中发射的开始信号的响应信号(S27)，从站12b建立与主站12a的通信链路(S25)，且转变到通信状态(S26)。

如果在步骤S22接收到的轮询分组是除了上述的分组以外的任何分组，诸如空分组等等，并且从站12b发射开信号(S28)，从站12b发射开信号作为应答分组(S29)。要从从站12b发送的通信开始请求被根据传感器12或从站12b中的高层协议来设定，并且被保持在存储器33等中，直到流程进行到步骤S28。

步骤30的目的如下：当将开始信号发射到主站12a时，从站12b保持在通信链路控制状态中，直到接收到来自主站12a的响应信号(最大保持时间＝αx轮询周期)，且当接收到响应信号时，设定用于使从站转变到通信状态的路径(步骤S27，S26，S25)。

如果在步骤S28不发射开始信号，确定轮询周期数是否超过轮询周期计数器值(S31)。如果轮询周期数超过所述值，从站12b从通信链路控制状态转变到备用状态(S32)；如果轮询周期数不超过所述值，递减轮询周期计数(S33)，且控制返回到步骤S22。

图9示出处于通信状态的从站12b的工作流程。这个操作基本上由CPU 32执行，CPU 32作为状态控制部分，用于执行存储在存储器33中的通信分组发射/接收程序。图9中的步骤41，47和48由无线通信部分31执行。

当接收到轮询分组时(S41)，从站12b确定轮询分组是否发向从站12b。如果轮询分组是发向从站12b，确定来自主站12a的通信分组是否被加到轮询分组上(S43)。如果通信分组被加到轮询分组上，来自主站12a的通信分组被取出，并且被传输到高层协议(S44)。从高层协议中读出要被发射的通信分组(S45)。如果存在要被发射的通信分组(S46)，将通信分组作为应答分组发射到主站12a(S47)；如果不存在要被发射的通信分组，发射空分组作为应答分组(S48)。

来自高层协议的通信结束指示被读出(S49)。为了结束通信(S50)，从站12b从通信状态转变到通信链路控制状态(S51)。为了继续通信，控制返回步骤S41，重复工作流程。

(主站的工作流程)

图10示出了处于通信状态的主站12a的工作流程。这个工作流程对应于前面介绍的图3的方案。该流程基本上由CPU 22执行，CPU22作为通信控制部分，用于执行存储在存储器23中的通信分组发射/接收程序。图10中的步骤63，67，75和71由无线通信部分21执行。

首先，准备到从站n(从站n是图3中的从站1-3中的任何一个)的轮询分组(S61)，并且确定是否存在要从主站12a发送的通信开始请求(S62)。如果存在通信开始请求，发射作为轮询分组的开始信号(S63)。主站12a等待接收来自从站n的响应信号，作为时间限制状态(S64)。当接收到响应信号时，主站12a建立与从站n的通信链路(S65)。

由存储在存储器23中的参考响应信号发射请求存在指示来确定是否自从站预先接收到开始信号并且需要发送响应信号到从站(S65’)。如果需要发送响应信号，响应信号被加到轮询分组上(S66)，轮询分组被发送到从站n(S67)，且主站12a建立与从站n的通信链路(S68)。如果在步骤S65’确定不需要将响应信号发送到从站n，确定是否需要将清除信号发射到从站n(S69)。如果需要发射清除信号，将清除信号加到轮询分组上(S70)，将轮询分组发送到从站n(S71)，且主站12a开放与从站12n的通信链路(S72)。

如果在步骤S69确定不需要将清除信号发射到从站n，检查是否存在向从站n的通信分组发射请求(S73)。将来自高层协议的通信分组加到轮询分组上(S74)，发射轮询分组(S75)。

在步骤S68或S75之后，主站12a等待接收来自从站n的应答分组，作为时间限制状态(S76)。当发生超时时，主站12a轮询下一个从站n+1(S77)，并确定是否在轮询周期中结束轮询所有的从站(S84)。如果没有结束轮询所有从站，控制返回到步骤S61，重复工作流程；如果结束轮询所有从站，主站12a进入开始等待状态，直到从站n的下一个轮询周期(S85)。

如果在步骤S76接收到来自从站n的应答分组，确定应答分组是否是清除信号(S78)，确定应答分组是否是通信分组(S80)，确定应答分组是否是开始信号(S81)。如果应答分组是清除信号，开放与从站n的通信链路(S79)。如果应答分组是通信分组，将通信分组传输到高层协议(s81)。如果应答分组是开始信号，将在步骤S65中所指的、存储在存储器23中的响应信号传输请求存在指示设定为ON(存在)(S83)。然后，控制转到步骤S77。

图11示出对应前面参考图5介绍的方案的、处于通信状态的主站12a的工作流程。该流程基本上由CPU 22执行，CPU 22作为通信控制部分，用于执行存储在存储器23中的通信分组发射/接收程序。图11中的步骤63，67，92和94由无线通信部分21执行。

在流程中，基本上执行与图10中的相同的过程，并且图11中增加了步骤S91-S95。图11中，参照图10在前面介绍的一些步骤在图11中有相同标记表示，以示出步骤S91-S95和图10中的步骤之间的关系。

在流程中，响应高层协议的请求，执行步骤S91-S95。当高层协议作出请求时，首先，请求的时间是在开始等待状态，直到确定下一个轮询周期(S91)。如果时间位于开始等待状态中，开始信号被发射到从站n(S92)，且开始信号的发射被重复预定的次数(S93)，然后控制转到步骤S65。

如果在步骤S91直到下一个轮询周期前请求时间不在开始等待状态，到从站n的开始信号以及在那时由主站12a实际发射的轮询信号被交替地发射(S94)，且重复该发射预定次数(S95)，然后控制转到步骤S65。

主站12a总是跟踪从站1-3，确定从站1-3是否处于通信状态。因此，主站12a管理一个管理表，该表存储在存储器23中，指出从站1-3中的每一个是否处于通信状态。管理表是被动态地更新的表；当建立与从站n的通信链路时，对应于从站n的表入口被设定为ON(通信状态)，当通信链路开放时，对应于从站n的表入口被设定为OFF(非通信状态)。

如上所述，利用通信系统12，有来自高层协议的激励信号来建立或开放通信链路。也就是，由来自高层协议的激励信号(请求操作)启动通信链路的设定或开放。特别地，当主站12a启动从站12b时，当主站12a接收到来自从站12b的响应信号时建立通信链路；当从站12b启动主站12a时，当主站12a发射响应信号到从站12b时建立通信链路。当主站12a发射清除信号到从站或当主站12a接收来自从站12b的清除信号时，开放通信链路。

如上所述，通信系统12是一种完全无线的通信系统，其包括由从站和主站组成的局域无线网络，以使从站或主站能够启动通信，并且它可以连续地使用很多个小时。因此，通信系统12可以优选低与要求连续监视很多个小时的各种监视系统一起使用。

如上所述，在根据本发明的第一方面的通信系统中，从站可以采用它能够与主站通信的开始状态、至少一个从站能够接收主站发射的开始请求信号并且在接收到开始请求信号时转移到开始状态的通信控制状态、或功率消耗比开始状态或通信控制状态中小的备用状态中的任何状态。从站进一步包括用于重复地工作的状态控制部分，使得处于备用状态的从站被在预定时间切换到通信控制状态，并且当通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到开始请求信号时它被切换到备用状态。

在上述的配置中，当从站和主站之间的通信不进行时，基本上可以将从站置于备用状态中以降低功耗。例如，在状态控制部分的控制下，处于备用状态的从站被以预定时间周期切换到通信控制状态，并且它可以监视自主站发送的开始请求。因此，如果主站需要与从站通信，主站也可以与从站无关的时间发射开始请求信号，以促使从站切换到开始状态来在它们之间进行通信。

因此，根据上述的配置，提供了一种通信系统，其可以响应主站作出的开始请求来启动从站，同时降低从站中的功耗。

如根据本发明第二方面的通信系统，在具有本发明的第一方面的通信系统中，主站和从站之间的通信可以是无线通信，第一通信部分可以用无线通信发射开始请求信号，第二通信部分可以用无线通信接收开始请求信号。

在上述的配置中，可以提供一种通信系统，其中，即没有连接通信线也没有连接电源线的完全无线的从站可以运行。

如根据本发明的第三方面的通信系统，具有本发明的第一或第二方面的通信系统包括多个从站，其中，主站可按照顺序切换与从站通信的分配时间周期，从而与从站进行通信，且主站发射开始请求信号，主站可以在与开始请信号被发射到其中的从站通信的分配之间周期内发射开始请求信号。

在上述的配置中，主站按照顺序切换与从站通信的分配时间周期，从而在(例如)由主站启动的轮询过程中时与从站进行通信。主站可在(例如)与目标从站通信的分配时间周期中发射开始请求信号，作为部分轮询处理。

如根据本发明第四方面的通信系统，具有本发明的第一或第二方面的通信系统可包括多个从站，其中，主站可按照顺序切换与从站通信的分配时间周期，从而与从站进行通信，且主站发射开始请求信号，主站可以利用在与从站通信的分配时间周期之间的时间周期来发射开始请求信号。

在上述配置中，主站利用与从站通信的分配之间周期之间的时间周期来发射开始请求信号。因此，如果从站增多，可以抑制对开始请求信号传输时限间隔的扩大。因而，当从站中的通信控制状态的时间周期被设定为较短的时间周期时，从站可以立即接收开始请求信号，且立即响应来自主站的开始请求。

如根据本发明的第五方面的通信系统，在具有本发明的第四方面的通信系统中，开始请求信号可以是这样的一种信号，其促使两个或更多从站从通信控制状态转移到开状态。

在上述配置中，当主站促使两个或更多从站转移到开状态时，可以用公共开始请求信号来促使两个或更多从站转移到开状态。

在上述配置中，从站转变到通信控制状态时，如果主站处于与每一个从站的分配时间周期，当分配时间周期结束且发射开始信号时，从站仍然处于通信控制状态。因此，可以避免从站中的未能接收开始请求信号，且可响应主站发出的开始请求，可靠地启动从站。

在上述的配置中，当从站在主站开始发射开始请求信号后首先转变到通信控制状态时，主站仍然重复发射开始请求信号。因此，当从站在主站开始发射开始请求信号后首先转变到通信控制状态时，可能使从站转变到开始状态。因此，如果主站做出开始请求，可能促使从站尽可能快地转变到开始状态。

根据本发明的第八方面的通信装置，其可采用它能够与主站通信的开始状态、至少一个通信装置能够接收主站发射的开始请求信号并且在接收到开始请求信号时转移到开始状态的通信控制状态、或功率消耗比开始状态或通信控制状态中小的备用状态中的任何状态。通信装置进一步包括用于重复地工作的状态控制部分，使得处于备用状态的通信装置被在预定时间切换到通信控制状态，并且当通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到开始请求信号时它被切换到备用状态。

根据本发明的第九方面的通信控制方法是一种在可以与主站通信的从站中的通信控制方法，其中，从站可以采用它能够与主站通信的开始状态、至少一个从站能够接收主站发射的开始请求信号并且在接收到开始请求信号时转移到开始状态的通信控制状态、或功率消耗比开始状态或通信控制状态中小的备用状态中的任何状态。备用状态被在预定时间切换到通信控制状态、并且当通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到开始请求信号时被切换到备用状态的操作被重复地进行。

Claims

1.一种通信系统，其包括：

能够相互通信的主站和从站，所述主站包括用于将开始请求信号发射到所述从站的第一通信部分，所述从站包括用于接收所述主站发射的开始请求信号的第二通信部，

其中，所述从站可以采用其能够与所述主站通信的开始状态、至少所述从站能够接收所述主站发射的开始请求信号并且在接收到所述开始请求信号时转移到所述开始状态的通信控制状态、或功耗比所述开始状态或通信控制状态中小的备用状态中的任何状态，和

其中，所述从站进一步包括状态控制部分，其用于重复地工作使得处于备用状态的所述从站被在预定时间切换到通信控制状态，且当所述通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到所述开始请求信号时将所述从站切换到所述备用状态。

2.如权利要求1所述的通信系统，其中，所述主站和所述从站之间的通信为无线通信，第一通信部分利用无线通信发射所述开始请求信号，第二通信部分利用无线通信接收所述开始请求信号。

3.如权利要求1或2所述的通信系统，其包括多个所述从站，

其中，所述主站按照顺序来切换与所述从站通信的分配时间周期，从而与所述从站通信，且当所述主站发射开始请求信号时，所述主站在与所述开始请求信号被发射到其中的从站进行通信的分配时间周期中发射所述开始请求信号。

4.如权利要求1或2所述的通信系统，其包括多个所述从站，

其中，所述主站按照顺序切换与所述从站通信的分配时间周期，从而与所述从站进行通信，当所述主站发射开始请求信号时，所述主站利用与所述从站通信的分配时间周期之间的时间周期来发射开始请求信号。

5.如权利要求4所述的通信系统，其中，所述开始请求信号时这样一种信号，其可促使两个或更多从站从通信控制状态转变到开始状态。

6.如权利要求4所述的通信系统，其中，在将所述从站切换到通信控制状态的每一个从站的状态控制部分和然后切换所述从站到备用状态之间的时间周期是可以包括在所述主站中对所述从站的分配时间周期和要求用于所述主站发射开始请求信号的时间中之一的一时间周期。

7.如权利要求5所述的通信系统，其中，在将所述从站切换到通信控制状态的每一个从站的状态控制部分和然后切换所述从站到备用状态之间的时间周期是可以包括在所述主站中对所述从站的分配时间周期和要求用于所述主站发射开始请求信号的时间中之一的一时间周期。

8.如权利要求4所述的通信系统，其中，所述主站发射开始请求信号，所述主站比要求的时间更长地重复地发射开始请求信号，直到一个所述从站的状态控制部分将所述从站切换到通信控制状态之后，所述状态控制部分将所述从站切换到备用状态且进一步切换到通信控制状态。

9.如权利要求5所述的通信系统，其中，所述主站发射开始请求信号，所述主站比要求的时间更长地重复地发射开始请求信号，直到一个所述从站的状态控制部分将所述从站切换到通信控制状态之后，所述状态控制部分将所述从站切换到备用状态且进一步切换到通信控制状态。

10.一种作为可与主站通信的从站的通信装置，其包括：

通信部分，当主站发射开始请求信号到所述通信装置时，用于接收开始请求信号，

其中，所述通信装置可采用其能够与主站通信的开始状态、至少一个通信装置能够接收主站发射的开始请求信号并且在接收到开始请求信号时转移到开始状态的通信控制状态、或功率消耗比开始状态或通信控制状态中小的备用状态中的任何状态，和

其中，所述通信装置进一步包括状态控制部分，用于重复地工作以使得处于备用状态的通信装置被在预定时间切换到通信控制状态，并且当通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到开始请求信号时通信装置被切换到备用状态。

11.如权利要求10所述的通信装置，其中，所述通信部分利用无线通信接收开始请求信号。

12.一种在可以与主站通信的从站中的通信控制方法，该方法包括：

使从站处于开始状态，其中，从站可以与主站进行通信；

使从站处于通信控制状态，其中，至少所述从站能够接收主站发射的开始请求信号，并且在接收到开始请求信号时转移到开始状态；

使从站处于备用状态，在所述备用状态中的功率消耗比开始状态或通信控制状态中的功耗小；和

重复地进行操作：以预定时间从备用状态切换到通信控制状态、并且当通信控制状态持续了预定时间周期而没有接收到开始请求信号时切换到备用状态。

13.如权利要求12所述的通信控制方法，其中，所述从站利用无线通信接收开始请求信号。