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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abschwächen einer Wirkung von Latenzzeit in einem verteilten Netz.
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1 zeigt ein verteiltes Netz. Das Netz umfasst eine Anzahl von Vorrichtungen 1. Jede Vorrichtung kann drahtlos mit den anderen Vorrichtungen kommunizieren, die sich in ihrem wirksamen Bereich befinden. Im vorliegenden Beispiel ist das Netz ein Maschennetz bzw. vermaschtes Netz (engl. mesh network). Die Vorrichtungen können zum Ausbreiten von Signalen (Daten) zwischen ihnen zusammenwirken. Wenn beispielsweise Vorrichtung 1a ein Signal überträgt, kann dieses Signal von Vorrichtungen 1b und 1c empfangen werden, die sich im Bereich der Vorrichtung 1a befinden. Die Vorrichtungen 1b und 1c können dann das von der Vorrichtung 1a empfangene Signal weiterleiten, so dass es von Vorrichtung 1d empfangen werden kann, die außerhalb der Reichweite der Vorrichtung 1a liegt. Der Versorgungsbereich der Vorrichtung 1a wird bei 2a dargestellt und der Versorgungsbereich der Vorrichtung 1c wird bei 2c dargestellt. Dieses Kommunikationsverfahren erlaubt Vorrichtungen zu kommunizieren, selbst wenn sie außerhalb der direkten Reichweite voneinander liegen. Die Folge ist jedoch, dass die zum Ausbreiten der Daten von einer einleitenden Vorrichtung zu einer anderen Vorrichtung aufgewandte Zeit länger sein kann, als wenn die Daten in einem einzigen Sprung übermittelt werden würden. So wird die Latenzzeit gegenüber einem Netz, in dem Daten in einem einzigen Sprung übermittelt werden, erhöht. Wenn weiterhin die Anzahl von Sprüngen, die benötigt werden, damit das Signal sein Ziel erreicht, unbekannt ist oder in Abhängigkeit von Ausbreitungsbedingungen oder Zeitgabebedingungen veränderlich sein kann, ist die Latenzzeit von der Quelle zum Ziel unvorhersagbar.
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Ein Beispiel einer Lage, in der die Latenzzeit unvorhersagbar sein kann, entsteht, wenn die Vorrichtungen nicht fortlaufend empfangen. Wenn beispielsweise die Vorrichtungen auf einem 1/3-Arbeitszyklus empfangen dann besteht (andere Ausbreitungsfragen außer Acht lassend) rund eine 33%-ige Möglichkeit, dass ein von einer Vorrichtung übertragenes Paketsignal von einer anderen Vorrichtung empfangen wird, die sich in Reichweite befindet. Infolgedessen kann, damit sich ein Signal von der Vorrichtung 1a zu der Vorrichtung 1d ausbreitet, es schließlich über mehr als zwei Sprünge laufen oder es kann Wiederholungen des Signals an einer oder mehreren Stufen in einer Ausbreitungskette geben. Diese Wirkungen können die Latenzzeit erhöhen und sie unvorhersehbarer machen.
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Möglicherweise können zusätzlich zum Durchführen ihrer Kommunikationsfunktion die Vorrichtungen zum Bereitstellen irgendeines Dienstes zusammenwirken. Beispielsweise kann die Vorrichtung 1a mit einem Lichtschalter 3 integriert sein und Vorrichtungen 1b und 1d können mit Leuchten (bzw. Leuchtfassungen) 4 integriert sein. Das von Vorrichtung 1a übertragene Signal kann bezeichnen, dass die Leuchten ein- oder ausgeschaltet werden sollen. Wenn die Leuchten sofort auf das Ein-/Aus-Signal reagieren, wenn es an der jeweiligen Vorrichtung empfangen wird, dann werden räumlich verteilte Leuchten zu leicht unterschiedlichen Zeiten ein- oder ausgeschaltet werden. Wenn die Leuchten entlang eines optisch offenbaren Weges installiert sind, kann dies eine deutliche Welligkeit ergeben, wenn die Leuchten nacheinander entlang dieses Weges ihren Zustand ändern. Falls die Leuchten über einen Bereich installiert sind, können sie den Eindruck erwecken, dass sie nacheinander schwächer werden. Diese Wirkungen können in einigen Umgebungen wünschenswert sein. In anderen Umgebungen kann es jedoch wünschenswert sein, dass alle Leuchten ihren Zustand gleichzeitig verändern, um das Verhalten von Leuchten nachzubilden, die von einem herkömmlich verdrahteten Lichtschalter gesteuert werden.
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Ähnliche Betrachtungen können entstehen, wenn andere Geräte als Leuchten den drahtlosen Vorrichtungen zugeordnet sind.
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Wenn die drahtlosen Vorrichtungen mit einem drahtlosen Protokoll arbeiten, das eine gemeinsame Zeitbasis auf oder unter der Netzschicht auferlegt, dann kann diese Zeitbasis dazu benutzt werden, zum Synchronisieren der Funktionsweise der zugeordneten Geräte beizutragen. Es kann jedoch sein, dass das Drahtlosprotokoll keine gemeinsame Zeitbasis auf oder unter der Netzschicht auferlegt, wie beispielsweise bei Bluetooth Low Energy. Es kann in der Tat wünschenswert sein, dass das Protokoll keine gemeinsame Netzschicht-Zeitbasis auferlegt. Damit eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit einem Protokoll arbeitet, das eine Zeitbasis auf Netzebene benutzt, muss die Vorrichtung einen lokalen Takt unterhalten. Ein Aufrechterhalten eines genauen lokalen Takts verbraucht mehr Energie und so ist es wünschenswert, die Zeit zu minimieren, wenn ein genauer lokaler Takt aktiv ist, selbst wenn ein Takt geringerer Genauigkeit dauerhaft laufen könnte. Das ist von geringer Bedeutung, wenn die drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit einer Netzstromversorgung verbunden ist, wie zu erwarten wäre, wenn sie einer Leuchte zugeordnet ist. Es kann jedoch sein, dass die Reichweite der drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen unzureichend ist, dass netzbestromte Vorrichtungen direkt miteinander kommunizieren. Zusätzlich können Netzzugangspunkte spärlich verteilt sein und eine direkte Kommunikation zwischen Knoten verbieten und dadurch den Einsatz zusätzlicher Knoten erfordern, die Batterien als Stromquellen benutzen. In einigen Umgebungen könnte es sogar wünschenswert sein, dass alle Knoten batteriebestromt sind. Netzbestromte Vorrichtungen müssen möglicherweise mit anderen Niederstromvorrichtungen kommunizieren, die sich in der Nähe befinden. Ein Verwenden eines Protokolls, das nicht eine gemeinsame Netz-Zeitbasis auferlegt, oder wenigstens einer genauen gemeinsamen Netz-Zeitbasis kann den von diesen Vorrichtungen verbrauchten Strom verringern und es wahrscheinlicher machen, dass Signale auf vorteilhafte Weise zwischen den Geräten übermittelt werden können.
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Es besteht ein Bedarf an einer Weise zum Synchronisieren der Funktionsweise von Geräten in einem System wie dem oben beschriebenen.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Netz mit einer Mehrzahl von drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen bereitgestellt, die zum Arbeiten nach einem drahtlosen Protokoll in der Lage sind, das keine gemeinsame Zeitbasis auf der Netzebene auferlegt, wobei die Vielzahl von Vorrichtungen umfasst: eine Prozessstartervorrichtung ausgelegt zum Erkennen eines Ereignisses und in Reaktion darauf Übertragen einer Ereignisnachricht mit einer ein Zeitfeld umfassenden Nutzlast; und einen Satz Gerätevorrichtungen ausgelegt zum Empfangen und automatischen Weiterübertragen von von anderen der Vorrichtungen empfangenen Nachrichten, wobei jede Gerätevorrichtung einem ihre drahtlose Kommunikationsfunktion ergänzenden Gerät zugeordnet ist und ausgelegt ist, bei Empfang einer Ereignisnachricht mit einem Zeitfeld zu veranlassen, dass ihr jeweiliges zugeordnetes Gerät eine Funktion zu einer von dem Inhalt des Zeitfeldes in der empfangenen Nachricht angezeigten Zeit durchführt.
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Jede Ereignisnachricht kann ein oder mehrere andere Datenfelder umfassen und jede Gerätevorrichtung kann ausgelegt sein, zu veranlassen, dass ihr jeweiliges zugeordnetes Gerät eine Funktion nur dann durchführt, wenn diese anderen Felder in der empfangenen Nachricht ein oder mehrere vordefinierte Kriterien erfüllen.
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Eine oder mehrere der Gerätevorrichtungen können einen Takt umfassen und jede dieser Gerätevorrichtungen kann ausgelegt sein, bei Empfang einer Ereignisnachricht die Schritte durchzuführen: Bestimmen einer Zeit, wann sie die Ereignisnachricht weiterübertragen soll (was sobald wie möglich sein kann); Bilden eines neuen Zeitwerts durch Abziehen von der von dem Zeitfeld in der empfangenen Ereignisnachricht bezeichneten Zeit der Differenz wie von dem Takt angezeigt zwischen der Zeit, wenn diese Gerätevorrichtung die Ereignisnachricht empfangen hat und der Zeit, wenn sie die Ereignisnachricht wiederholen soll; und Weiterübertragen der Ereignisnachricht, wobei ihr Zeitfeld den neuen Zeitwert bezeichnet. Der Schritt des Weiterübertragens der Nachricht kann umgehend nach Empfang der Nachricht geschehen. Der Schritt des Bestimmens der Zeit kann ein Bestimmen der Zeit umfassen, zu der diese Wiederübertragung stattfinden soll.
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Der Takt kann normalerweise angehalten sein und jede dieser Gerätevorrichtungen kann ausgelegt sein, den Schritt des Startens des Taktes bei Empfang einer Ereignisnachricht durchzuführen.
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Diese Gerätevorrichtungen können ausgelegt sein, zu veranlassen, dass ihr jeweiliges zugeordnetes Gerät eine Funktion zu einer von dem Inhalt des Zeitfeldes in der empfangenen Nachricht angezeigten Zeit wie von ihrem jeweiligen Takt gemessen durchzuführen.
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Eine oder mehrere der Gerätevorrichtungen können zum Auslesen der Zeit aus einer Taktquelle außerhalb der jeweiligen Gerätevorrichtung ausgelegt sein, und jede dieser Gerätevorrichtungen kann zum Veranlassen ausgelegt sein, dass ihr jeweiliges zugeordnetes Gerät eine Funktion zu einer von dem externen Takt angezeigten Zeit durchführt.
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Diese Gerätevorrichtungen können zum Zugreifen auf den externen Takt durch Empfangen von drahtlosen Signalen von dem Takt ausgelegt sein.
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Die Vorrichtungen können zum Kommunizieren von Zeit ausgelegt sein, auf die von einem externen Takt zugegriffen wird, unter Verwendung von Zeitdifferenzen zum Einstellen ihrer lokalen Zeitdefinition.
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Die drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen können nach dem Protokoll Bluetooth Low Energy arbeiten.
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Die Prozessstartervorrichtung kann zum Erkennen der Funktionsweise einer Benutzerschnittstellenvorrichtung ausgelegt sein und in Reaktion darauf die Ereignisnachricht übertragen.
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Die Geräte können Beleuchtungsgeräte sein.
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Wenigstens einige der Gerätevorrichtungen können sich an Stellen befinden, die außer Reichweite von Übertragungen von der Prozessstartervorrichtung liegen.
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Das Netz kann ein Maschennetz sein.
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Das Netz kann ein Ad-Hoc-Netz sein.
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Das Netz kann einen Satz Vorrichtungen ausgelegt zum Empfangen und automatischen Weiterübertragen von Nachrichten, die von anderen der Vorrichtungen empfangen wurden, umfassen; wobei jede Nachricht eine ein Zeitfeld umfassende Nutzlast aufweist; wobei eine Weiterübertragung der Nachricht auf vorigem Auftreten der Nachricht, Nachrichteninhalt und/oder Verarbeitung des Zeitfeldes basiert; und
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung ausgelegt zum Empfangen und automatischen Weiterübertragen von Nachrichten, die von anderen Vorrichtungen empfangen wurden, mittels eines drahtlosen Protokolls vorgesehen, das keine gemeinsame Zeitbasis auf Netzebene auferlegt, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung einem ihre drahtlose Kommunikationsfunktion ergänzenden Gerät zugeordnet ist und ausgelegt ist, bei Empfang einer ein Zeitfeld umfassenden Ereignisnachricht zu veranlassen, dass ihr jeweiliges zugeordnetes Gerät eine Funktion zu einer durch den Inhalt des Zeitfeldes in der empfangenen Nachricht angezeigten Zeit durchführt.
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Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung kann ausgelegt sein, zu bestimmen, ob empfangene Nachrichten weiterzuübertragen sind, in Abhängigkeit von einem oder mehreren von: einer Anzeige einer in der empfangenen Nachricht enthaltenen maximalen Sprungzahl; einer Bestimmung, dass die Vorrichtung die gleiche Nachricht vorher empfangen hatte; und Betrachtung des Zeitfeldes in der Nachricht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird nunmehr beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein verteiltes Netz zeigt.
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2 ein in einem Haus installiertes verteiltes Beleuchtungssystem darstellt.
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3 eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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2 zeigt ein Haus, das ein verteiltes Beleuchtungssystem aufweist. Das System umfasst eine Lichtschaltereinheit 10 und Leuchten bzw. Leuchtfassungen 11, 12, 13, 14. Die Lichtschaltereinheit 10 ist mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 15 integriert. Leuchten 11 bis 14 sind mit jeweiligen drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen 16, 17, 18, 19 integriert. Das Haus weist eine Netzstromversorgung auf, welche die Leuchten 11 bis 14 und ihre jeweiligen drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen 16 bis 19 bestromt. Die Lichtschaltereinheit 10 und ihre drahtlose Kommunikationsvorrichtung 15 werden von einer lokalen Batterie 21 bestromt.
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Das Haus enthält andere Geräte, die andere drahtlose Kommunikationsvorrichtungen enthalten. Beispielsweise gibt es einen Tabletrechner 22, der eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 23 enthält, und ein Mobiltelefon 24, das eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 25 enthält. Der Rechner 22 und das Telefon 24 werden von Batterien 26 bzw. 27 bestromt.
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Die drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen 15 bis 19, 23 und 25 arbeiten gemäß dem gleichen drahtlosen Kommunikationsprotokoll. Das könnte ein Protokoll relativ kurzer Reichweite sein. Beispielsweise könnte die effektive Reichweite jeder Vorrichtung weniger als 25 m betragen. Die Eigenschaft kann es den Vorrichtungen erlauben, weniger Strom zum Übertragen und/oder Empfangen zu benutzen, als bei einem Protokoll größerer Reichweite erwartet werden würde. Das Protokoll könnte eines sein, das keine gemeinsame Zeitbasis auf oder unter der Transportebene oder unter den Anwendungs- oder Darstellungsebenen auferlegt. Diese Eigenschaft kann den Stromverbrauch der Vorrichtungen durch Verringern ihres Bedarfs genauer, dauernd laufender Takte verringern. Bei einem Beispiel könnten die Vorrichtungen gemäß dem Bluetooth-Protokoll arbeiten, insbesondere dem Protokoll Bluetooth Low Energy. Die Vorrichtungen könnten andere Protokolle verwenden, beispielsweise IEEE 802.11.
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3 zeigt die Architektur einer der drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen. Die anderen drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen sind analog. Die Vorrichtung der 3 umfasst eine Antenne 40, eine Hochfrequenz-Vorstufe 41 und einen Basisbandprozessor 42. Der Basisbandprozessor umfasst einen Mikroprozessor 43 und einen nichtflüchtigen Speicher 44. Der nichtflüchtige Speicher 44 speichert in stationärer Form Programmcode 47, der von dem Mikroprozessor ausführbar ist, um den Basisbandprozessor zum Ausführen des Kommunikationsprotokolls zu veranlassen. Auch umfasst die Vorrichtung einen Taktgeber 45, der von dem Mikroprozessor 43 ein- oder ausgeschaltet werden kann, um Strom zu sparen, und eine externe Drahtverbindung 46 zum Erfassen von externen Ereignissen (z. B. der Funktionsweise einer zugehörigen Benutzerschnittstellenvorrichtung wie beispielsweise eines Schalters) oder Ausgeben von Steuersignalen zu zugehörigen Geräten (z. B. Leuchten).
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Die HF-Vorstufe 41 und der Basisbandprozessor könnten auf einer oder mehreren integrierten Schaltungen ausgeführt sein.
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Vorrichtungen 15 bis 19 sind kooperativ ausgelegt, so dass die Leuchten 11 bis 14 wissen, auf Signale von dem Lichtschalter 10 aus zu reagieren. Dies kann dadurch geschehen, dass die Vorrichtungen 15 bis 19 einen gemeinsamen Kennzeichnungscode in ihren jeweiligen nichtflüchtigen Speichern speichern. Der Kennzeichnungscode kann im Lichtschalter gespeichert werden, wenn er hergestellt wird und in den Leuchten gespeichert werden, zu der Zeit wenn sie im Haus installiert werden. Sie können in den Leuchten mittels einer anderen Vorrichtung wie beispielsweise eines Mobiltelefons 24 gespeichert werden, das mit der drahtlosen Vorrichtung des Lichtschalters kommuniziert, um seinen Kennzeichnungscode auszulesen, und dann mit den drahtlosen Vorrichtungen der Leuchten kommuniziert, um sie zu veranlassen, diesen gleichen Kennzeichnungscode zu speichern.
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Nunmehr wird der Vorgang beschrieben, mit dem ein Signal von dem Lichtschalter aus zu den Leuchten weitergeleitet wird.
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Der Lichtschalter ist durch eine Drahtverbindung mit seiner lokalen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 11 verbunden. Wenn ein Benutzer den Lichtschalter betreibt, wird diese Tatsache dem Basisbandprozessor der Vorrichtung 11 über diese Drahtverbindung signalisiert. Der Basisbandprozessor reagiert auf dieses Signal durch Übertragen eines drahtlosen Schaltsignals unter Verwendung seines drahtlosen Protokolls. Das Schaltsignal umfasst eine Datennutzlast folgender Form:
[SWITCH ID, COMMAND, TIME FIELD, EVENT ID]
wobei:
- – SWITCH ID der Kennzeichnungscode des Schalters ist, der eine lange Zahl sein könnte und für diesen Schalter einzigartig ist.
- – COMMAND ist eine Anweisung an die Zielvorrichtung. Beispielsweise kann sie bedeuten, ob der Schalter ein- oder ausgeschaltet wird, oder einen Farbwechsel oder irgendwelche Operationen, die auf Beleuchtung oder beliebige sonstige Einrichtung, die benutzt werden kann, anwendbar sind.
- – TIME FIELD ist ein Feld, das Taktdaten führt, deren Bedeutung ausführlich unten beschrieben wird.
- – EVENT ID ist ein Feld, das die Seriennummer des Ereignisses vom Schalter anzeigt. Dieser Wert wird in dem nichtflüchtigen Speicher der Vorrichtung 11 gespeichert und jedes Mal, wenn der Schalter betrieben wird, erhöht. Durch die Kombination von SWITCH ID und EVENT ID kann das von der Nachricht angezeigte Ereignis einzigartig gekennzeichnet werden.
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Alle Vorrichtungen, die sich in Reichweite der Vorrichtung 11 befinden, können das Schaltsignal empfangen. Wenn eine andere Vorrichtung das Schaltsignal empfängt, führt sie folgende Funktionen durch:
- 1. Sie stellt fest, ob sie das Signal weiterleiten sollte, und falls ja, leitet sie das Signal weiter.
- 2. Sie stellt fest, ob das Signal eines ist, wonach sein zugehöriges Gerät handeln soll, und falls ja, steuert sie das Gerät dementsprechend an.
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Jede speichert in ihrem nichtflüchtigen Speicher eine Geschichtsliste 48, welche für jedes von ihr empfangene neuliche Schaltsignal die SWITCH ID und EVENT ID dieses Signals enthält. Die Liste könnte beispielsweise Einträge entsprechend den 1024 jüngst empfangenen Signalen enthalten. Zum Durchführen von Schritt 1 überprüft die Vorrichtung, die das Signal erhielt, ob irgendein einziger Eintrag in der Liste die SWITCH ID und EVENT ID des eben empfangenen Signals enthält. Falls ein Eintrag dieses Paar an Kennzeichnungen enthält, dann bedeutet das, dass die Vorrichtung bereits über das diesem Signal entsprechende Ereignis Kenntnis besitzt. In diesem Fall leitet sie das Signal nicht weiter. Ansonsten fügt sie die SWITCH ID und EVENT ID des eben empfangenen Signals der Liste hinzu (und könnte dabei den ältesten Eintrag aus der Liste entfernen) und leitet dann das Schaltsignal weiter. Zum Weiterleiten des Schaltsignals überträgt sie selbst ein weiteres Schaltsignal, dessen Nutzlast die gleiche SWITCH ID, COMMAND und EVENT ID wie das jüngst empfangene Signal enthält. Der Inhalt des Zeitfeldes TIME FIELD des weiterübertragenen Signals wird unten beschrieben. Auch kann eine Vorrichtung entscheiden, ob sie eine Nachricht in Abhängigkeit von dem TIME FIELD weiterübertragen soll. Falls beispielsweise das TIME FIELD eine Zielzeit ausdrücken soll und die Vorrichtung bestimmen kann, dass Zeit abgelaufen ist, kann Weiterübertragung weggelassen werden.
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Die Nutzlast kann ein Sprungzahl-Feld (engl. HOP COUNT) enthalten, das die übrige Zahl von Sprüngen anzeigt, über welche die Nachricht weiterübertragen werden kann. Wenn die Schaltnachricht eingeleitet wird, kann HOP COUNT auf eine Zahl gesetzt werden, die für das Netz, in dem sie benutzt wird, zutreffend ist, beispielsweise 10 oder 30. Dann kann jedes Mal, wenn eine Vorrichtung eine Schaltnachricht empfängt und bestimmt sie weiterzuübertragen, diese Vorrichtung den HOP COUNT-Wert (z. B. um eins) erniedrigen und den erniedrigten Sprungzahlwert in jeder Nachricht benutzen, die sie weiterüberträgt. Wenn dann eine Vorrichtung eine Schaltnachricht mit einer HOP COUNT von null empfängt, kann sie bestimmen, die Nachricht nicht weiterzuübertragen. Auf diese Weise kann das Feld HOP COUNT dazu beitragen, Überflutung des Netzes zu vermeiden.
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Zum Durchführen von Schritt 2 vergleicht die Vorrichtung die in dem empfangenen Signal enthaltene SWITCH ID mit dem in ihrem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Kennzeichnungscode. Falls die empfangene SWITCH ID mit dem gespeicherten Kennzeichnungscode übereinstimmt, dann ist das empfangene Signal eines, auf welches das zugehörige Gerät handeln soll. Falls die zwei nicht übereinstimmen, dann ist das empfangene Signal nicht eines, auf welches das zugehörige Gerät handeln soll. Falls das Gerät auf das Signal handeln soll, dann wird vom Basisbandprozessor der Vorrichtung diese Handlung auf eine Weise implementiert, die unten beschrieben wird. Schritt 2 könnte weggelassen werden, falls im Schritt 1 bestimmt wird, dass die Vorrichtung die SWITCH ID und EVENT ID in ihrer Geschichtsliste gepaart hat, da die Vorrichtung dann bereits bestimmt haben wird, das Schaltsignal zu aktivieren.
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Das Ergebnis davon ist, dass das von der dem Lichtschalter zugeordneten Vorrichtung 11 übertragene Schaltsignal von den Vorrichtungen ausgebreitet wird, die sich im Bereich der Vorrichtung 11 befinden. In dem Beispiel der 2 sind dies nur Vorrichtungen 16 und 25. Diese Vorrichtungen übertragen das Signal an Vorrichtungen in deren Reichweite weiter. In dem Beispiel von 2 ist das die Vorrichtung 19, die sich in Reichweite der Vorrichtung 25 befindet, und Vorrichtungen 17 und 23, die sich in Reichweite der Vorrichtung 17 befinden. Dann führen die Vorrichtungen 19, 17 und 23 den gleichen Satz Schritte durch, mit dem Ergebnis, dass das Signal zur Vorrichtung 18 übertragen wird, die sich in Reichweite der Vorrichtung 23 befindet. Wenn die Vorrichtung 17 das Schaltsignal weiterüberträgt, dann wird ihre Weiterübertragung von der Vorrichtung 16 empfangen. Das dann von der Vorrichtung 16 empfangene Signal wird jedoch eine SWITCH ID und EVENT ID enthalten, die sich in der Geschichtsliste der Vorrichtung 16 befinden, und so wird die Vorrichtung 16 das Signal nicht weiterübertragen. Die Verwendung der Geschichtsliste verhindert daher, dass das Netz mit überflüssigen Paketen überflutet wird.
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Es kann sein, dass die Vorrichtungen nur einen Teil der Zeit zum Empfangen aktiv sind, um Strom zu sparen. Falls dies der Fall ist, dann kann eine Vorrichtung, die ein Signal überträgt, dieses Signal eine Anzahl von Malen in geeigneten Abständen weiterübertragen, um eine hohe Wahrscheinlichkeit zu erreichen, dass alle Vorrichtungen in der Nähe das Signal empfangen, obwohl sie es nur intermittierend empfangen. Das Signal mehrere Male von einer Vorrichtung weiterleiten zu lassen, kann auch in anderen Situationen wünschenswert sein.
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Nunmehr wird die Art und Weise beschrieben, auf welche die Vorrichtungen veranlassen, dass ihre zugehörigen Geräte die Signale aktivieren.
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In einem ersten Beispiel der Verwendung des TIME FIELD bedeutet das TIME FIELD eine Verzögerungszeit, von der, wenn das Signal, welches das TIME FIELD enthält, übertragen wurde, bis zu der Zeit, wenn das Schaltsignal durch Geräte zu aktivieren ist. Jedes Mal, wenn das Schaltsignal von einer Vorrichtung weiterübertragen wird, wird von dem Basisbandprozessor dieser Vorrichtung das von dem von ihm übertragenen Signal zu umfassende TIME FIELD neu berechnet, so dass es die gleiche Zeit zum Aktivieren des Signals wie in dem empfangenen Signal bedeutet, dass die Weiterübertragung angestoßen hat. Wenn ein Signal von einer Weiterleitungsvorrichtung empfangen wird, wird vom Basisbandprozessor dieser Weiterleitungsvorrichtung entweder die durch ihren lokalen Taktgeber angezeigte Zeit beobachtet, oder, falls ihr lokaler Takt vorher abgeschaltet wurde, schaltet sie ihren lokalen Takt ein. Dann wird an der Stelle, wenn der Basisbandprozessor der weiterleitenden Vorrichtung zum Weiterleiten des Schaltsignals kommt, die von ihrem lokalen Taktgeber gegebene Zeit bemerkt, der Zeitabstand bestimmt, seitdem sie das entsprechende Signal erhielt, der Wert TIME FIELD im entsprechenden Signal wie empfangen um den bestimmten Zeitabstand verringert und dieser verringerte Zeitfeldwert in dem von ihm weitergeleiteten Signal benutzt. In einem alternativen Mechanismus könnte die Verzögerung zwischen Empfang und Übertragung bekannt sein – falls sie beispielsweise durch die Vorrichtungsarchitektur oder die Taktbeschränkungen des infrage kommenden Protokolls diktiert wird. In diesem Fall braucht die weiterübertragende Vorrichtung nicht einen Takt zum Neuberechnen des TIME FIELD benutzen: Sie könnte einfach einen vorbestimmten Wert von dem TIME FIELD des Signals wie empfangen abziehen, um das TIME FIELD zur Weiterübertragung zu bilden. Der vorbestimmte Wert stellt in diesem Fall eine vorbestimmte Schätzung der festen Zeit zwischen Empfang und Übertragung dar.
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Beispielsweise kann das Zeitfeld TIME FIELD eine Zeit in Millisekunden bezeichnen. Das erste von der dem Schalter 10 zugeordneten Vorrichtung 11 gesendete Schaltsignal kann ein Zeitfeld 5000 aufweisen, was bezeichnet, dass das von dem Signal befohlene Schaltereignis 5 Sekunden nach der Übertragung des ersten Schaltsignals stattfinden soll. Dieses Signal kann von der Vorrichtung 12 empfangen werden, deren Basisbandprozessor dann seinen lokalen Taktgeber anfährt. Etwas später ist der Basisbandprozessor der Vorrichtung 12 dabei, das aus der Vorrichtung 11 empfangene Schaltsignal weiterzuleiten. Er beobachtet, dass der Wert seines lokalen Taktgebers eine Zeit von 435 ms anzeigt. Er verringert den Zeitfeldwert von 5000 in dem empfangenen Signal um die Verzögerung von 435 ms, um einen neuen Zeitfeldwert von 4565 zu ergeben, und er schließt diesen Wert als das TIME FIELD in die Nutzlast seines weitergeleiteten Signals ein.
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Wenn andere Vorrichtungen Signale weiterleiten, verhalten sie sich ähnlich. Auf diese Weise können die Vorrichtungen alle eine gemeinsame Zeit zu der bezeichneten Schaltzeit schätzen, ohne dass sie eine gemeinsame Zeitbasis unterhalten müssen, wenn eine Schaltoperation nicht im Gang ist.
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Wenn eine Vorrichtung das Signal, das sie weiterleitet, mehr als einmal übertragen muss, beispielsweise zum Erhöhen der Wahrscheinlichkeit, dass es von einer anderen Vorrichtung empfangen wird, berechnet sie das TIME FIELD jedes Mal, wenn sie das Signal überträgt, von Neuem. Das Ziel ist, dass jedes Mal, wenn das Schaltsignal übertragen wird (einschließlich wenn es weiterübertragen wird), das TIME FIELD den Zeitabstand zwischen der Übertragungszeit und einem festen Zeitpunkt darstellt, wenn die Schalthandlung auszuführen ist.
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Wenn der Basisbandprozessor einer Vorrichtung erkennt, dass ein Schaltsignal durch sein zugehöriges Gerät zu betätigen ist (siehe den oben beschrieben Schritt 2), wartet er, bis die in dem TIME FIELD eines Signals wie empfangen bezeichnete Zeit abgelaufen ist, seit das Signal empfangen wurde. An dieser Stelle signalisiert er seinem zugehörigem Gerät, sich wie durch das Feld COMMAND in dem empfangenen Signal bezeichnet ein- oder auszuschalten.
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Der Basisbandprozessor einer Vorrichtung, die das Schaltsignal erhielt, kann seinen lokalen Taktgeber ausschalten (falls er nicht für andere Zwecke benötigt wird):
- (a) falls das Signal nicht von einem dieser Vorrichtung lokalen Gerät zu aktivieren ist, wenn es mit dem Weiterleiten des Signals (ohne jede Weiterübertragungen) fertig ist; oder
- (b) falls das Signal von einem dieser Vorrichtung lokalen Gerät zu aktivieren ist, wenn es dem lokalen Gerät signalisiert hat, das Signal zu aktivieren.
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In einem zweiten Beispiel der Verwendung von TIME FIELD bedeutet das TIME FIELD eine Zeit in einer gewöhnlich zugänglichen Zeitbasis, zu der das Schaltsignal von Geräten zu aktivieren ist. Diese Zeitbasis könnte eine in den drahtlosen Vorrichtungen gehaltene oder diesen lokale Zeitbasis sein, falls sie beispielsweise jeweils einen dauernd laufenden Takt aufweisen oder darauf Zugriff haben. Alternativ könnte sie eine Zeitbasis definiert von einem Rundsendesignal sein, das von allen Vorrichtungen empfangen werden kann, wie beispielsweise ein bei einer höheren Leistung als die von den drahtlosen Vorrichtungen selbst übertragenen Signale übertragenes Zeitsignal sein. In diesem Beispiel könnte das TIME FIELD eine Tageszeit bezeichnen, zum Beispiel 10:24 und 3,546 Sekunden. In diesem Beispiel wird das TIME FIELD unverändert durch jede Vorrichtung weitergeleitet. Wenn das Schaltsignal von dem Basisbandprozessor einer der Vorrichtungen zu aktivieren ist, aktiviert der Basisbandprozessor das Signal, wenn er bestimmt, dass die von dem TIME FIELD angezeigte Zeit erreicht worden ist. Zum Ausführen dieses Beispiels kann der Basisbandprozessor Zugang zu Daten aus einem anderen drahtgebunden oder drahtlosen Protokoll haben. Beispielsweise könnte die Zeitbasis, gegen welche die von dem TIME FIELD bezeichnete Zeit bewertet wird, aus dem Internet unter Verwendung des Netzzeitprotokolls (NTP – Network Time Protocol) aus einem Satellitenpositionierungsprotokoll wie beispielsweise GPS, Galileo oder aus einem bodenbasierenden drahtlosen Rundsendesignal wie beispielsweise einem Digitalfernseh(DTV – Digital Television Signal)- oder einem Langwellen/Kurzwellen-Zeitbezugssignal wie beispielsweise MSF empfangen werden. Die Zeitbasis könnte durch drahtlos zwischen den Vorrichtungen übertragene Signale zwischen den Anwendungsschichten der Vorrichtungen verteilt werden. Alternativ kann die Zeitbasis auch über Knoten-Weiterübertragung unter Verwendung eines Ansatzes gleich der im ersten Beispiel offenbarten TIME FIELD-Neuberechnung übertragen werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann ein dem oben beschriebenen ähnlicher Mechanismus genutzt werden, aber mit einem groben gemeinsamen Zeitbezugswert, der über mehrere Vorrichtungen unterhalten wird, indem einige oder alle dieser Vorrichtungen ihre lokalen Meinungen des Wertes dieses groben gemeinsamen Zeitbezugswerts (CCTR – Coarse Common Time Reference) periodisch übertragen.
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Der CCTR könnte ein 32-Bit-annähernder Mikrosekundenwert sein, der jede eine Stunde 11 Minuten umläuft, oder ein Millisekundenzähler oder Ähnliches sein. Der CCTR wird nicht auf der Netzschicht oder unterhalb zur Synchronisierung des Transportprotokolls benutzt, nur zur kurzfristigen Synchronisierung von Vorrichtungen.
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Ein Aktualisierungsprotokoll könnte bedeuten, dass eine Vorrichtung A eine Anzeige ihrer Schätzung des CCTR überträgt. Wenn diese Übertragung von einer Vorrichtung B empfangen wird, kann die Vorrichtung B die empfangene CCTR-Anzeige mit ihrer lokalen CCTR-Schätzung vergleichen und kann ihren lokalen Wert irgendwie einzustellen, um ihn dem empfangenen Wert näher zu bringen. Beispielsweise kann B ihren lokalen CCRT-Wert um einen kleinen Betrag auf den Empfangswert hin einstellen. Da mehrere Vorrichtungen sich ihre CCTR-Werte teilen, wird zwischen den Vorrichtungen ein Übereinstimmungs-CCTR hergestellt, obwohl sie einzelne Takte mit der Zeit unterschiedlich abtreiben können.
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Die Vorrichtungen können ausgelegt sein, die CCTR-führenden Nachrichten nicht weiterzuleiten. Dies kann durch Einstellen des TIME FIELD-Werts der CCTR-Nachrichten auf null geschehen.
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Verkehr kann durch Einstellen einer vorbestimmten maximalen Frequenz begrenzt werden, mit der eine Vorrichtung CCTR-Aktualisierungsnachrichten senden kann. Alternativ könnte der ursprüngliche CCTR-Wert als eine UID benutzt werden und zusammen mit dem abgeänderten Wert gesendet werden, wenn eine solche Nachricht weitergeleitet wird.
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Es kann sich ergeben, dass die CCTR-Rate, obwohl sie nominell auf einem Pegel von beispielsweise Mikrosekunden liegt, um irgendeinen Betrag vom UTC abweichen könnte. Den Vorrichtungen in einer bestimmten Masche wird er jedoch gemeinsam sein, gut genug, dass alle Vorrichtungen ihre zugehörigen Geräte auf einmal einschalten.
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Falls alle Stationen einen CCTR besitzen, kann das Zeitwertfeld TIME VALUE einen bestimmten CCTR-Wert bezeichnen.
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In allen obigen Beispielen wird das Signal zu einer von dem TIME FIELD bezeichneten Zeit aktiviert.
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Die Nutzlast kann andere Daten umfassen. Die Nutzlast kann verschlüsselt sein, in welchem Fall die sie empfangenen Vorrichtungen sie zum Lesen derselben entschlüsseln können und alle Nutzlasten wiederverschlüsseln, die sie zu übertragen wünschen.
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Anstatt auf einen Schalter zu reagieren, könnte die einleitende Vorrichtung auf eine andere Benutzerschnittstellenvorrichtung wie beispielsweise einen Berührungsbildschirm oder auf einen Sensor wie beispielsweise einen Näherungssensor, Temperatursensor, Bewegungssensor usw. reagieren.
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Das oben beschriebene System kann mit anderen Geräten als Lichtschaltern und/oder Beleuchtungsgeräten benutzt werden. Beispielsweise könnte das Instrument, das die Signalisierung einleitet, eine Alarmsteuerung sein und die Geräte, die das Signal aktivieren, könnten Alarmhupen sein. In einem weiteren Beispiel könnte das Instrument, das die Signalisierung einleitet, eine Beschilderungssteuerung sein und die Geräte, die das Signal aktivieren, könnten Schilder sein. Die Nutzlasten der Signale könnten zusätzliche Daten enthalten, die auf den Schildern anzuzeigende Informationen darstellen. In einem weiteren Beispiel könnte das Instrument, welches das Signal einleitet, ein Authentifikator wie beispielsweise ein Kartenleser, eine Tastatur oder ein biometrischer Leser sein und die Geräte, die das Signal aktivieren, könnten Schlösser sein. Die oben als Schaltnachrichten bezeichneten Nachrichten können generischer als Ereignisnachrichten betrachtet werden.
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Die Vorrichtungen, welche die Schaltsignale zuerst übertragen und weiterleiten können vorausgelegt sein, miteinander zur Weiterübertragung zusammenzuwirken. Alternativ könnten sie als Vorgabe zum Weiterleiten von Signalen der oben beschriebenen Art ausgelegt sein. Die Vorrichtungen könnten daher ein Ad-hoc Netz bilden.
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Die Vorrichtungen könnten ein Maschennetz bilden. Die Vorrichtungen könnten zum Weiterleiten einiger oder aller Nachrichten, die sie empfangen, ausgelegt sein. Die Vorrichtungen könnten zum Weiterleiten von nur den aus einigen anderen Vorrichtungen empfangenen Nachrichten ausgelegt sein. Das kann dazu beitragen, übermäßigen Netzverkehr und/oder Stromverbrauch zu vermeiden. Alle Vorrichtungen könnten Partner sein, indem sie auf einer Netzebene gleichartige Rollen aufweisen.
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In einem Beispiel kann das oben beschriebene System zum Anordnen benutzt werden, dass Lichteinheiten zur gleichen Zeit von einem Schalter ein- oder ausgeschaltet werden, wenn der Schalter und die Leuchte mit Bluetooth Low Energy-Vorrichtungen eingerichtet zum Arbeiten als ein Maschennetz ausgerüstet sind.
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Die oben für den Basisbandprozessor beschriebenen Funktionsweisen könnten von anderen Vorrichtungen ausgeführt werden. Beispielsweise könnte es einen fest zugeordneten Prozessor zum Implementieren des oben beschriebenen Protokolls geben oder es könnten einige der Funktionsweisen von dem Basisbandprozessor und einige von einer anderen Verarbeitungsinstanz ausgeführt werden.
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Durch die Anmelderin wird hierdurch getrennt jedes hier beschriebene einzelne Merkmal und jede Kombination von zwei oder mehr derartigen Merkmalen offenbart, dahingehend, dass solche Merkmale oder Kombinationen basierend auf der gegenwärtigen Beschreibung als Ganzes angesichts der allgemeinen Kenntnis eines Fachmanns ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob solche Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen irgendwelche oben besprochenen Probleme lösen, und ohne Beschränkung des Schutzbereichs der Ansprüche. Die Anmelderin zeigt an, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung aus jedem derartigen einzelnen Merkmal oder jeder Kombination von Merkmalen bestehen können. Angesichts der obigen Beschreibung wird es einem Fachmann offenbar sein, dass verschiedene Abänderungen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung ausgeführt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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