DE69734569T2 - Verfahren zur einrichtung eines drahtlosen netzes - Google Patents

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    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf drahtlose Netze und, im Besonderen, auf ein Verfahren zur Einrichtung eines drahtlosen Netzes. Das Netz kann ein drahtloses Paketsprungnetz sein.
  • Ein Verfahren zur Einrichtung eines drahtlosen Netzes, welches das physikalische Installieren einer großen Anzahl Knoten an jeweiligen, unterschiedlichen Stellen in einem Gebäude sowie den Einsatz eines Drahtlosinstallationsgeräts zur Programmierung von zumindest bestimmten Knoten mit einer jeweiligen Adresse vorsieht, ist in US 4 951 029 beschrieben.
  • Ein Netz welches sich aus einer großen Anzahl Knoten zusammensetzt, die über drahtlose Übermittlungsstrecken, wie z.B. infrarot oder vorzugsweise RF, miteinander und mit einem Steuerknoten in Verbindung stehen (ebenfalls als „Haupt"- oder „Zentral"-Knoten bezeichnet), wird im Allgemeinen als Drahtlos- (oder Funk-)-Netz bezeichnet. Bei drahtlosen Netzen weist jeder Knoten einen Knoten-Controller auf, der eine Digitalsignalverarbeitungseinheit (z.B. einen Mikroprozessor) und einen drahtlosen Transceiver vorsieht. Bei einem drahtlosen Paketsprungnetz werden Daten durch eine, als „Paketsprung" bekannte Technik, bei welcher einzelne „Pakete" aus Daten von dem Steuerknoten zu einem Zielknoten und von. einem Ausgangsknoten zu dem Steuerknoten durch Springen von Knoten zu Knoten gemäß einem Netzleitwegprotokoll transportiert werden, zwischen den einzelnen Knoten und dem Steuerknoten übertragen.
  • Bei Kommunikationen auf RF-Basis sind „Pakete" durch logische Dateneinheiten, typischerweise im Bereich von etwa 5-1000 Bytes, dargestellt. Im Allgemeinen werden die Datenübermittlungen unter Steuerung des Steuerknotens, bei dem es sich typischerweise um einen Computer handelt, auf dem sich die Datenübermittlungssteuerungssoftware befindet, vorgenommen. Der Einsatz des Paketsprung-Datenübertragungsschemas auf RF-Basis ermöglicht eine Reduzierung der Kosten der RF-Transceiver sowie eine Erfüllung der FCC-Bestimmungen, Abschnitt 15.
  • Solche drahtlosen, genauer gesagt, Paketsprungnetze eignen sich im Besonderen zur Steuerung einer oder mehrerer Funktionen oder Systeme eines Gebäudes, wie z.B. Beleuchtung, HVAC und/oder Sicherheitssysteme des Gebäudes, da ein drahtloses Netz eine kostenniedrige Innenraumkommunikationsinfrastruktur bietet, bei welcher es nicht erforderlich ist, neue Leitungen zu der vorhandenen Struktur hinzuzufügen, um die Netzinformationen zu übertragen. Des Weiteren können solche Netze zusätzliche, in dem Gebäude installierte Systeme, wie z.B. Funkruf, Heizungssteuerung, Klimaanlagensteuerung sowie Personalkommunikationssysteme, unterstützen.
  • Der Steuerknoten eines solchen Gebäudesteuernetzes ist typischerweise durch einen programmierbaren Controller oder Gebäudecomputer dargestellt. Die einzelnen Knoten und der Gebäudecomputer arbeiten verschiedene Softwareprogramme ab, welche komplementär sind und welche zusammen die Systemsteuersoftware bilden. Die einzelnen Knoten sind typischerweise in dem gesamten Gebäude verteilt, um den Status/Wert vorgeschriebener Parameter des zu steuernden Gebäudesystems zu überwachen und Steuersignale in Reaktion auf, von dem Gebäudecomputer ausgegebene Befehle zu erzeugen, um die vorgeschriebenen Parameter, wie erforderlich, einzustellen. Es ist wichtig, dass der Gebäudecomputer in der Lage ist, Daten an jeden Knoten in dem Netz zu senden und diese von ihm zu empfangen, um den Status/Wert der vorgeschriebenen Parameter ordnungsgemäß zu überwachen und Befehle auszugeben, um die vorgeschriebenen Parameter, wie erforderlich, entsprechend der Systemsteuersoftware zu überwachen.
  • Ein exemplarisches Gebäudesteuernetz ist durch ein automatisches oder intelligentes Beleuchtungssteuersystem dargestellt, welches Beleuchtungsstärken, Belegungszustand, Energieverbrauch als eine Zeitfunktion und/oder Beleuchtungsparameter jedes Raums und/oder jeder Fläche des Gebäudes innerhalb des Netzes, d.h. jedes Raums und/oder jeder Fläche des Gebäudes, der/die mit einem Beleuchtungsmodul(en) ausgestattet ist, welches (welche) mit einem Knoten-Controller verbunden ist (sind) (ebenfalls als „Wandeinheit" bezeichnet), der einen RF-Transceiver, eine Digitalsignalverarbeitungseinheit (z.B. Mikrocontroller oder Mikroprozessor) sowie einen Steuerschaltkreis aufweist, um den Beleuchtungskörpern zu signalisieren, die Helligkeitsstufen zu ändern, überwacht. Jedes Beleuchtungsmodul und dessen zugeordneter Knoten-Controller bilden zusammen einen Knoten in dem Netz, welches der Steuerung/Führung des Gebäudecomputers unterliegt.
  • In einem solchen intelligenten Beleuchtungssteuersystem ist jedes der Beleuchtungsmodule über dessen zugeordnete Wandeinheit vorzugsweise einzeln programmierbar (z.B. durch Gebäudebewohner), um eine direkte Steuerung der Einstellung des Dimmungsvorschaltgeräts und damit eine direkte Steuerung der Beleuchtungsstärke der Lampe(n) desselben vorzusehen. In dieser Hinsicht weist jeder Knoten einen oder mehrere Sensoren (z.B. Belegungszustand, Tageslicht (Umgebungsbeleuchtung) und Dimmungs-/Beleuchtungsstärkensensoren) auf, die der Digitalsignalverarbeitungseinheit (z.B. Mikroprozessor) des Knoten-Controllers Sensorrückkopplungsdaten zuführen, welche so programmiert ist, dass sie die Sensorrückkopplungsdaten analysiert (verarbeitet) und Steuersignale zur erforderlichen Einstellung der Beleuchtungsstärke der ihr zugeordneten, überwachten Lampe(n) erzeugt, um die programmierten, lokalen Beleuchtungsverhältnisse zu erreichen.
  • Die Sensorrückkopplungsdaten werden, sobald von dem Gebäudecomputer angefordert oder sobald sich die lokalen Lichtverhältnisse ändern, ebenfalls durch jeden Knoten in dem Netz dem Gebäudecomputer übermittelt. Der Gebäudecomputer analysiert (verarbeitet) die Sensorrückkopplungsdaten gemäß der geladenen Beleuchtungssystemsteuersoftware und übermittelt, wie erforderlich, den einzelnen Knoten Steuerdaten (Befehle), um die Beleuchtungsstärken der überwachten Räume/Bereiche des Gebäudes entsprechend der Beleuchtungssystemsteuersoftware einzustellen, um z.B. die Energieausbeute des Beleuchtungssystems zu optimieren und dadurch die durch die einzelnen Beleuchtungsmodule vorgesehenen, programmierten Lichtstärken zu übersteuern. Somit sind die verteilten Module, neben ihrer Fähigkeit, einzeln programmierbar zu sein und einen unabhängigen Betrieb zu ermöglichen, in ein einzelnes Gebäudenetz unter Steuerung des Gebäudecomputers funktionell integriert.
  • Datenübermittlungen in solchen Netzen finden gemäß einem Netzleitwegprotokoll im Allgemeinen zwischen dem Gebäudecomputer und den einzelnen Knoten und umgekehrt über einen gemeinsamen Kommunikationskanal statt. Die Daten werden von dem Gebäudecomputer zu einem Bestimmungsknoten außerhalb des direkten Übertragungsbereichs des Gebäudecomputers (d.h. nicht unmittelbar mit dem Gebäudecomputer „verlinkt" bzw. „verbunden") in Paketen durch Springen bzw. Weiterleiten jedes Pakets von Knoten zu Knoten übertragen, bis die Pakete den Bestimmungsknoten erreichen. Jeder der Knoten, welcher ein Paket einem oder mehreren weiteren Knoten in dem Netz durch Springen übermittelt bzw. weiterleitet, wird als „Repeater-Knoten" oder einfach „Repeater" bezeichnet. Der Bestimmungsknoten bestätigt im Allgemeinen den Empfang eines Datenpakets von dem Gebäudecomputer, indem er über einen oder mehrere Repeater an den Gebäudecomputer auf ähnliche Weise ein Quittungs-Datenpaket zurücksendet.
  • Vorteilhafte Netzleitwegalgorithmen sind in US-A-5 926 101, eingereicht im Namen von A. Dasgupta am 16/11/95 und auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen, sowie in US-A-5 978 364, eingereicht im Namen von George A. Melnik am 29. Februar 1996 und ebenfalls auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen, offenbart.
  • Die Einrichtung eines Gebäudesteuernetzes bringt die physikalische Platzierung und das Hochfahren jedes Knotens in dem Netz mit sich. Vor Einführen der vorliegenden Erfindung wurde die Adresse jedes Knotens in dem Netz sowie die Standardparameter für jeden Knoten zum Zeitpunkt der Herstellung vorprogrammiert (d.h. fabrikseitig eingestellt) und nicht zum Zeitpunkt der Installation eingestellt. Jedoch macht es die Vorprogrammierung von Knoten zum Zeitpunkt der Herstellung (d.h. vor Installation in einem bestimmten Gebäude) erforderlich, dass lange Adressen (z.B. 100 Bits oder mehr) verwendet werden, um sicherzustellen, dass alle vorgesehenen Knoten mit einer eindeutigen Adresse versehen sind. Solche langen Adressen reduzieren die Effizienz von Datenübertragungen über den gemeinsamen Netzkommunikationskanal.
  • In diesem Zusammenhang ist es, da ein typisches Netz lediglich einige hundert Knoten aufweist, lediglich erforderlich, Adressen zu verwenden, welche 7-10 Bits lang sind, um sicherzustellen, dass jeder Knoten in dem Netz einer eindeutig bestimmten Adresse zugeordnet ist (solange sich kein anderes, nahe gelegenes Gebäude mit einem ähnlichen System innerhalb des Übertragungsbereichs des Netzes befindet; in diesem Fall kann ein Gebäudekennungscode zu der Adresse jedes Knotens hinzugefügt oder die Netze in den verschiedenen Gebäuden können auf unterschiedlichen Kanälen betrieben werden). Selbstverständlich würde die Verwendung kürzerer Knotenadressen die Datenübertragungseffizienz des drahtlosen Netzes signifikant verbessern. Somit wäre eine standortspezifische Adressierung der Knoten zum Zeitpunkt der Installation besser als die Technik der Vorprogrammierung der Knotenadressen. Wie aus Folgendem ersichtlich, sieht die vorliegende Erfindung diese Möglichkeit gemäß einem ihrer Aspekte vor.
  • Vor Einführen der vorliegenden Erfindung konnten die vorprogrammierten Standardeinstellungen der einzelnen Knoten in dem drahtlosen Netz ausschließlich über, von dem Gebäudecomputer ausgegebene Befehle geändert werden. Hierdurch wird die Fle xibilität signifikant begrenzt, und die Installationskosten des drahtlosen Netzes werden signifikant erhöht. Somit würde die Möglichkeit einer direkten Programmierung jedes Knotens zum Zeitpunkt der Installation die Flexibilität verbessern und die Installationskosten des drahtlosen Netzes verringern. Wie aus Folgendem ersichtlich, sieht die vorliegende Erfindung in weiteren Aspekten diese Möglichkeit ebenfalls vor.
  • Um die Installation zu vervollständigen, muss der Monteur die Adresse jedes Knotens in dem Netz festlegen und dann für jeden Knoten in dem Netz die Adresse dieses Knotens und die Standorterkennungsdaten (z.B. Raumnummer), welche auf die physikalische Platzierung dieses Knotens innerhalb des Gebäudes hinweisen, in den Gebäudecomputer eingeben. Zurzeit werden durch die Komplexität dieses Vorgangs die erforderliche Zeit und die Kosten zur Einrichtung des Netzes erhöht. Wie nachfolgend ersichtlich, wird nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung dieser Vorgang vereinfacht und die erforderliche Zeit sowie die Kosten für diesen Vorgang reduziert.
  • Nach Installieren der Knoten und des Gebäudecomputers wird dann das drahtlose Netz initialisiert, um den Gebäudecomputer mit Knotenanschlussinformationen zu versehen, welche das Netzkommunikationsprotokoll benötigt, um Datenpakete mit Hilfe der oben beschriebenen Paketsprungtechnik durch das Netz zu leiten. Die Knotenanschlussinformationen enthalten Informationen dahingehend, welche Knoten in dem Netz miteinander in Verbindung stehen können. Der Gebäudecomputer erstellt Leitwegtabellen auf Grund der Knotenanschlussinformationen, die er während des Netzinitialisierungsvorgangs sammelt. Der Gebäudecomputer verwendet dann diese Leitwegtabellen, um Datenpakete durch Springen der Pakete von Knoten zu Knoten entlang einem Leitweg, welcher in den Leitwegtabellen als der zu diesem Zeitpunkt effizienteste Leitweg festgelegt ist, von dem Gebäudecomputer zu einem Bestimmungsknoten und von einem Ausgangsknoten zu dem Gebäudecomputer zu übertragen.
  • Ein vorteilhaftes, automatisches Initialisierungsschema ist in US-A-5 737 318, eingereicht im Namen von George A. Melnik am 27. Dezember 1995 und auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen, offenbart.
  • Als Feedback für den Benutzer (typischerweise das Betriebspersonal des Gebäudes) kann die physikalische Konfiguration des drahtlosen Netzes auf dem Monitor des Gebäudecomputers, z.B. durch Darstellung der physikalischen Platzierung jedes Knotens auf einem Grundflächenplan des Gebäudes, angezeigt werden. In diesem Zusammenhang können die Übertragungsstrecken zwischen den Knoten des Netzes während des Initi alisierungsvorgangs automatisch gezeichnet werden, um dadurch eine graphische Darstellung des drahtlosen Netzes zu Zwecken der Fehlererkennung und betrieblichen Zwecken vorzusehen.
  • Vor Einführen der vorliegenden Erfindung konnte der Betrieb jedes einzelnen Knotens lediglich während (oder nach) der Netzinitialisierung verifiziert werden. Folglich konnte eine Fehlfunktion bzw. ein nicht ordnungsgemäßer Betrieb eines bestimmten Knotens erst nach Installieren und Testen des gesamten Netzes ermittelt bzw. diagnostiziert werden.
  • Selbstverständlich wäre es von Vorteil, die Möglichkeit zum Testen und Verifizieren des Betriebs der Knoten zum Zeitpunkt der Installation vorsehen zu können, um dadurch die Korrektur eines erkannten Fehlers oder die Auswechslung des Knotens vor Abschließen der Installation des gesamten Netzes und vor Ausführung der Initialisierungsroutine ermöglichen zu können. Durch eine solche Fähigkeit würde die erforderliche Zeit sowie die Kosten zur Netzinitialisierung verringert und Netzkommunikationsschwierigkeiten minimiert werden. Wie aus Folgendem ebenfalls ersichtlich, sieht die vorliegende Erfindung nach einem weiteren Gesichtspunkt diese Fähigkeit ebenfalls vor.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die obigen Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren, wie in dem Nebenanspruch 1 ausgeführt, gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Einrichtung eines drahtlosen Netzes, wonach eine große Anzahl Knoten an jeweiligen, verschiedenen Stellen in einem Gebäude unter Verwendung eines Drahtlosinstallationsgeräts zur Programmierung von zumindest bestimmten Knoten mit einer jeweiligen Adresse physikalisch platziert und Informationen hinsichtlich der physikalischen Platzierung und zugeordneten Adresse der zumindest bestimmten Knoten einem Steuerknoten übermittelt werden. Das Verfahren sieht vorzugsweise weiterhin die Verwendung eines Drahtlosinstallationsgeräts vor, um die zumindest bestimmten Knoten mit einem oder mehreren Standardparametern zu programmieren („Standardeinstellungen").
  • Das Verfahren sieht vorzugsweise ebenfalls die Verwendung des Drahtlosinstallationsgeräts zum Verifizieren eines ordnungsgemäßen Betriebs jedes Knotens vor. Weiterhin sieht das Verfahren vorzugsweise ebenfalls das Anschließen der Knoten an eine Stromversorgung sowie das Hochfahren der Knoten vor Einsatz des Drahtlosinstallationsgeräts zur Programmierung der Knoten vor.
  • Jeder der Knoten weist vorzugsweise einen drahtlosen, vorzugsweise RF, Transceiver und eine mit dem Transceiver verbundene Digitalsignalverarbeitungseinheit auf. Der drahtlose Transceiver und die Digitalsignalverarbeitungseinheit (z.B. ein Mikroprozessor oder Mikrocontroller) bilden zusammen einen „Knoten-Controller".
  • Das drahtlose Netz ist vorzugsweise durch ein drahtloses Paketsprungnetz dargestellt, welches so ausgeführt ist, dass es eine oder mehrere Funktionen oder Systeme des Gebäudes, in denen das Netz installiert ist, wie z.B. Beleuchtung, HVAC und/oder Sicherheitssysteme des Gebäudes, steuert. In einem zurzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das drahtlose Netz durch ein automatisches oder intelligentes Beleuchtungssteuersystem für das Gebäude dargestellt, und jeder der Knoten weist weiterhin ein Beleuchtungsmodul (Beleuchtungsmodule) auf, welches (welche) mit dem Knoten-Controller verbunden ist (sind). Jedes Beleuchtungsmodul enthält zweckmäßigerweise ein Dimmungsvorschaltgerät und eine durch dieses gesteuerte Lampe (Lampen).
  • In einem zurzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Drahtlosinstallationsgerät durch einen portablen Computer dargestellt, welcher mit Mitteln zur Drahtloskommunikation ausgestattet ist. In diesem Zusammenhang handelt es sich bei dem portablen Computer vorzugsweise um einen solchen, welcher einen drahtlosen, vorzugsweise RF, Sender, der eine variable Leistungseinstellung vorsieht, sowie einen drahtlosen, vorzugsweise RF, Empfänger aufweist, der ebenfalls eine variable Schwelle vorsieht. Während der Installation jedes Knotens weist der portable Computer dem Knoten eine eindeutige Adresse zu und gibt dann die zugewiesene Adresse sowie alle entsprechenden Standardeinstellungen in diesen Knoten ein. Die Adressendaten und Standardeinstellungen werden vorzugsweise in einem, in jedem Knoten vorgesehenen, nicht flüchtigen Speicher gespeichert.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung erfolgt der Einsatz des Drahtlosinstallationsgeräts unter Anwendung einer „Handshaking"-Prozedur, welche sicherstellt, dass die Adressen- und Standardeinstellungsdaten ausschließlich in den momentan programmierten Knoten, nicht jedoch versehentlich in einen oder mehrere nahe gelegene Knoten eingegeben werden. In diesem Zusammenhang kann ein iteratives Leistungsreduzierungsschema eingesetzt werden, um zu verhindern, dass mehrere Knoten versehentlich der gleichen Adresse zugewiesen werden.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls ein Verfahren zur Installation von einem oder mehreren Knoten in einem vorhandenen Drahtlosnetz, welches im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie das oben im Zusammenhang mit der Installation des drahtlosen Netzes selbst beschriebene ausgeführt wird, mit der Ausnahme, dass, an Stelle der Installation eines ganzen Knotennetzes, nur ein oder mehrere Knoten in einem schon vorhandenen Drahtlosnetz installiert werden. Dieser Vorgang, einen oder mehrere Knoten in einem vorhandenen Drahtlosnetz zu installieren, wird manchmal als „Inkrementalinstallation" bezeichnet. Ein solches Verfahren kann angewandt werden, wenn ein oder mehrere „neue" Knoten zu einem. bestehenden Drahtlosnetz hinzugefügt oder ein oder mehrere Knoten während des ursprünglichen Initialisierungsvorgangs in dem Drahtlosnetz irrtümlich nicht berücksichtigt werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 – ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Einrichten eines drahtlosen Netzes gemäß einem zurzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 – ein Blockschaltbild eines drahtlosen Paketsprungnetzes, welches unter Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung eingerichtet werden kann; sowie
  • 3 – ein Blockschaltbild, welches eine drahtlose Nachrichtenverbindung zwischen einem Drahtlosinstallationstool und einem Knoten-Controller darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Bezug nehmend auf 1 wird nun ein Verfahren zum Einrichten eines drahtlosen Netzes gemäß einem zurzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Nach dem ersten Schritt 20 in dem Installationsverfahren wird ein Knoten, welcher in dem Netz an einer bestimmten Stelle in dem Gebäude, in dem das Netz zu installieren ist, vorzusehen ist, physikalisch platziert und installiert.
  • Nach dem nächsten Schritt 22 wird der Knoten mit einer Stromversorgung verbunden und der Knoten dann hochgefahren.
  • Nach dem darauf folgenden Schritt 24 wird ein drahtloses Installationstool oder ein drahtloses Installationsgerät 26 (in 3 dargestellt) verwendet, um dem Knoten eine eindeutige Adresse zuzuweisen und die zugewiesene Adresse in einen Speicher (vorzugsweise einen nicht flüchtigen Speicher) in dem Knoten einzugeben.
  • Nach dem nächsten Schritt 27 wird das drahtlose Installationstool 26 verwendet, um Standardparameter (z.B. Beleuchtungsplan, minimale und maximale Beleuchtungsstärken usw.) in den Knoten zu programmieren. Diese Standardparameter oder Einstellungen werden vorzugsweise in den Speicher des Knotens eingegeben.
  • Nach dem folgenden Schritt 28 wird das drahtlose Installationstool 26 verwendet, um ein Diagnoseprogramm zum Prüfen des richtigen Betriebs des Knotens abzuarbeiten. Sollte in Entscheidungspunkt 30 ein Fehler im Betrieb des Knotens ermittelt werden, wird zu Schritt 32 weitergegangen, in dem das den Fehler verursachende Problem korrigiert oder der Knoten, wie zweckmäßig, entsprechend einem vorgeschriebenen Fehlersucheablauf ersetzt wird. Sollte kein Fehler an Entscheidungspunkt 30 ermittelt werden, wird zu Schritt 34 weitergegangen, in welchem Daten, die auf die physikalische Platzierung des Knotens hinweisen (z.B. eine Raumnummer, welche dem Raum zugeordnet ist, in dem der erste Knoten physikalisch platziert ist), in das drahtlose Installationstool 26 eingegeben werden. Es liegt für Fachkundige auf der Hand, dass Schritt 34, statt nach dem Entscheidungspunkt 30, vor Schritt 28 oder sogar vor Schritt 24 ausgeführt werden kann.
  • An Entscheidungspunkt 38 wird ermittelt, ob alle in das Netz zu integrierende Knoten installiert wurden. Sollte an Entscheidungspunkt festgestellt werden, dass noch nicht alle Knoten installiert wurden, geht der Monteur zu der nächsten, festgelegten Stelle in dem Gebäude weiter, wo der nächste, zu installierende Knoten physikalisch anzuordnen ist, und es wird gemäß dem Verfahren zu Schritt 20 zurückgekehrt. Der oben beschriebene Vorgang (d.h. Schritte 20, 22, 24, 28, 30/32, 30/34) wird für jeden zu installierenden Knoten wiederholt, bis sämtliche zu integrierende Knoten in dem Netz installiert worden sind.
  • Nachdem alle Knoten physikalisch installiert wurden, wird gemäß dem Verfahren von Entscheidungspunkt 38 zu Schritt 40 weitergegangen, in welchem sämtliche, in dem Drahtlosinstallationstool 26 gespeicherte Eingaben (d.h. alle Knotenadressen- und Standardeinstellungsdaten) in einen Steuerknoten 54 (s. 2) umgespeichert (herunter geladen) werden. Der Steuerknoten 54 ist vorzugsweise durch den Gebäudecomputer dargestellt. Die Platzierung jedes Knotens in dem Netz kann auf einem Grundflächenplan des Gebäudes dargestellt und auf dem Monitor des Gebäudecomputers angezeigt werden.
  • Obgleich das Netzinstallationsverfahren der vorliegenden Erfindung oben in Bezug auf die physikalische Platzierung, Installation und Programmierung der einzelnen Knoten in dem Netz in Aufeinanderfolge, d.h. ein Knoten nach dem anderen, beschrieben wurde, liegt es für Fachkundige auf der Hand, dass vor Programmieren der Knoten alle einzelnen Knoten physikalisch platziert und installiert werden können. Durch Installieren von nur jeweils einem Knoten kann sichergestellt werden, dass nicht zwei Knoten oder mehr zur gleichen Zeit programmiert werden, da Knoten, welche bereits installiert sind, nicht auf die von dem Installationstool 26 ausgegebenen Befehle ansprechen.
  • Somit umfasst die vorliegende Erfindung im weiteren Sinn ein Verfahren zum Einrichten eines drahtlosen Netzes, wonach eine große Anzahl Knoten an jeweiligen, verschiedenen Stellen in einem Gebäude physikalisch installiert wird, ein Drahtlosinstallationstool verwendet wird, um zumindest ausgewählte Knoten mit einer jeweiligen Adresse (und, sofern gewünscht, mit Standardeinstellungen) zu programmieren, und dem Steuerknoten (Gebäudecomputer) Informationen zugeführt werden, welche auf die physikalische Platzierung und Adresse (sowie, wenn gewünscht, Standardeinstellungen) der zumindest ausgewählten Knoten hinweisen.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild eines drahtlosen Netzes 50, welches unter Anwendung des oben beschriebenen Netzinstallationsverfahrens der vorliegenden Erfindung installiert werden kann. Das drahtlose Netz 50 ist vorzugsweise durch ein drahtloses Paketsprungnetz dargestellt, welches als ein intelligentes Beleuchtungssteuersystem ausgeführt ist. Das drahtlose Netz 50 weist eine große Anzahl einzelner Knoten 52 und einen Gebäudecomputer 54 auf welcher den Steuerknoten des Netzes 50 bildet. Jeder der einzelnen Knoten 52 weist vorzugsweise ein Beleuchtungsmodul (Beleuchtungsmodule) 53 und einen mit diesem (diesen) verbundenen Knoten-Controller 56 auf.
  • Wie aus 3 ersichtlich, weist der Knoten-Controller 56 (jedes Knotens 52) vorzugsweise einen drahtlosen Sender 58 (dargestellt ist ein RF-Sender) und einen drahtlosen Empfänger 60 (dargestellt ist ein RF-Empfänger) auf. Der RF-Sender und der RF-Empfänger sind gemeinsam mit einer RF-Antenne 62 und einem, sowohl mit dem RF-Sender 58 als auch dem RF-Empfänger 60 verbundenen Mikroprozessor 64 (oder einer anderen geeigneten Digitalsignalverarbeitungseinheit) verbunden. Der RF-Sender 58 und RF-Empfänger 60 sind typischerweise zusammen als integriertes Bauelement, d.h. als RF-Transceiver, vorgesehen. Es versteht sich von selbst, dass ebenfalls andere Drahtloskommunikationsmittel, wie z.B. auf Infrarotkommunikation basierend, eingesetzt werden kön nen. Wie aus 2 ersichtlich, weist das Beleuchtungsmodul 53 (jedes Knotens 52) vorzugsweise ein Dimmungsvorschaltgerät 55 und eine, durch das Dimmungsvorschaltgerät 55 gesteuerte Lampe(n) 57 auf.
  • Das Drahtlosinstallationstool 26 ist vorzugsweise durch einen portablen Computer mit Drahtloskommunikationsmerkmalen dargestellt. Zum Beispiel weist das Drahtlosinstallationstool 26 vorzugsweise einen Mikroprozessor 68 auf, welcher sowohl mit einem RF-Sender 70 als auch einem RF-Empfänger 72 verbunden ist. Der RF-Sender 70 und der RF-Empfänger 72 sind gemeinsam mit einer RF-Antenne 74 verbunden. Wie durch die gestrichelte Linie in 3 dargestellt, werden Adressen- und Standardparameterdaten über einen Datenübertragungskanal zwischen dem RF-Sender 70 des Drahtlosinstallationstools 26 und dem RF-Empfänger 60 des Knoten-Controllers 56 in den Knoten-Controller 56 eines bestimmten Knotens 52 eingegeben. Jedoch liegt es für Fachkundige auf der Hand, dass weder die Art des Drahtlosnetzes noch die in Verbindung mit der praktischen Ausführung des Netzinstallationsverfahrens der vorliegenden Erfindung verwendete, spezifische Hardware als Einschränkung der vorliegenden Erfindung anzusehen ist.
  • In einem zurzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Verfahrensschritt, nach welchem das Drahtlosinstallationstool 26 zur Programmierung der Knoten 52 eingesetzt wird, vorzugsweise ausgeführt, um die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Übertragung von Adressen und Standardeinstellungen von dem Drahtlosinstallationstool 26 zu einem anderen Knoten als dem momentan programmierten zu minimieren. Anfänglich wird der RF-Sender 70 des Drahtlosinstallationstools 26 (welcher vorzugsweise mit einer variablen RF-Leistungseinstellung versehen ist) vorzugsweise auf eine sehr niedrige RF-Leistungeinstellung gesetzt. Des Weiteren wird das Drahtlosinstallationstool 26 vorzugsweise sehr nah an dem momentan programmierten Knoten gehalten, so dass sich lediglich der momentan programmierte Knoten innerhalb des Sendebereichs des RF-Senders 70 des Drahtlosinstallationstools 26 befindet. Es sei erwähnt, dass die zu installierenden Knoten während des Installationsvorgangs auf der gleichen Frequenz wie das Drahtlosinstallationstool 26 arbeiten, die Knoten 52 nach Installation jedoch auf verschiedenen Frequenzen betrieben werden können.
  • Weiterhin wird der Verfahrensschritt, nach welchem das Drahtlosinstallationstool 26 zur Programmierung der Knoten 52 eingesetzt wird, vorzugsweise unter Anwendung einer „Handshaking"-Prozedur, welche sicherstellt, dass die Adressen- und Standardeinstellungsdaten ausschließlich in den momentan programmierten Knoten, nicht je doch versehentlich in einen oder mehrere nahe gelegene Knoten eingegeben werden. Im Einzelnen sind in dem zurzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Knoten so programmiert, dass sie in Reaktion auf den Empfang eines Adressenzuweisungsbefehls von dem Drahtlosinstallationstool 26 während des Installationsvorgangs automatisch eine Adressenbestätigungsantwort übermitteln.
  • Sollte das Drahtlosinstallationstool 26 mehr als eine Adressenbestätigungsantwort erhalten, ist es offensichtlich, dass mindestens ein anderer Knoten als der momentan programmierte irrtümlich den Adressenzuweisungsbefehl von dem Drahtlosinstallationstool 26 empfangen hat. In diesem Zusammenhang ist das Drahtlosinstallationstool 26 so programmiert, dass es automatisch einen Befehl zum Annullieren der Adressenzuweisung ausgibt, um die RF-Leistungseinstellung des RF-Senders 70 des Drahtlosinstallationstools 26 zu verringern und dann den Adressenzuweisungsbefehl bei der geringeren RF-Leistungseinstellung in Reaktion auf den Empfang von mehr als einer Adressenbestätigungsantwort nochmals zu übermitteln. Diese Software-„Handshaking"-Prozedur wird iteriert, bis nur eine einzige Adressenbestätigungsantwort von dem Drahtlosinstallationstool 26 erhalten wird oder bis bei der niedrigstmöglichen RF-Leistungseinstellung des RF-Senders 70 ein Ausfall auftritt. Somit wird die RF-Leistungseinstellung des RF-Senders 70 des Drahtlosinstallationstools 26 interaktiv verringert, bis dieses eine Adressenbestätigungsantwort von nur dem momentan programmierten Knoten empfängt.
  • Als weiterer Gesichtspunkt der Software-„Handshaking"-Prozedur ist das Drahtlosinstallationstool 26 ebenfalls vorzugsweise so programmiert, dass es einen Adressenzuweisungsbestätigungsbefehl ausgibt (übermittelt), nachdem das Drahtlosinstallationstool 26 eine Adressenbestätigungsantwort von nur dem momentan programmierten Knoten empfängt. Der momentan programmierte Knoten ist vorzugsweise so programmiert, dass er die zugewiesene Adresse automatisch speichert (setzt) und in Reaktion auf den Empfang des Adressenzuweisungsbestätigungsbefehls von dem Drahtlosinstallationstool 26 automatisch eine das Setzen der Adresse betreffende Bestätigungsantwort erteilt (übermittelt). Es können mehrere nochmalige Bestätigungen vorgenommen werden, wenn eine iterative Leistungsreduzierung erforderlich ist, um zu verhindern, dass mehreren Knoten die gleiche Adresse zugewiesen wird.
  • Ein weiterer Belang in Bezug auf die Integrität des drahtlosen Programmiervorgangs ist der Fall, in dem keine Adressenbestätigungsantwort von dem Drahtlosinstallationstool 26 empfangen wird, selbst wenn der momentan programmierte Knoten den Adres senzuweisungsbefehl tatsächlich erhalten und die Adressenbestätigungsantwort erteilt hat. Um die Möglichkeit eines solchen Vorkommens zu minimieren, wird die RF-Leistungseinstellung des RF-Senders 58 des Knoten-Controllers 56 des momentan programmierten Knotens 52 (der vorzugsweise ebenfalls eine variable RF-Leistungseinstellung aufweist) auf einen sehr hohen Pegel gesetzt, so dass der RF-Empfänger 72 des Drahtlosinstallationstools 26 eine Empfindlichkeit gegenüber Adressenbestätigungsantworten aufweist, welche wesentlich größer als die Empfindlichkeit der RF-Empfänger 60 der Knoten-Controller 56 der Knoten 52 gegenüber Adressenzuweisungsbefehlen ist. Im Übrigen ist die RF-Nachrichtenverbindung zwischen dem RF-Empfänger 72 des Drahtlosinstallationstools 26 und den RF-Sendern 58 der Knoten-Controller 56 der Knoten 52 vorzugsweise wesentlich stärker als die RF-Nachrichtenverbindung zwischen dem RF-Sender 70 des Drahtlosinstallationstools 26 und den RF-Empfängern 60 der Knoten-Controller 56 der Knoten 52.
  • Nachdem die Knoten 52 und der Gebäudecomputer 54 installiert sind, wird dann das drahtlose Netz 50 installiert, um den Gebäudecomputer 54 mit Knotenanschlussinformationen zu versehen, welche das Netzkommunikationsprotokoll benötigt, um Datenpakete mit Hilfe der oben beschriebenen Paketsprungtechnik durch das Netz zu leiten. Die Knotenanschlussinformationen enthalten Informationen dahingehend, welche Knoten 52 in dem Netz 50 miteinander in Verbindung stehen können. Der Gebäudecomputer 54 erstellt Leitwegtabellen auf Grund der Knotenanschlussinformationen, die er während des Netzinitialisierungsvorgangs sammelt.
  • Der Gebäudecomputer 54 verwendet dann diese Leitwegtabellen, um Datenpakete durch Springen der Pakete von Knoten zu Knoten entlang einem Leitweg, welcher in den Leitwegtabellen als der zu diesem Zeitpunkt effizienteste Leitweg festgelegt ist, von dem Gebäudecomputer 54 zu einem Bestimmungsknoten und von einem Ausgangsknoten zu dem Gebäudecomputer 54 zu übertragen. Ein vorteilhaftes, automatisches Initialisierungsschema ist in US-A-5 737 318, eingereicht im Namen von George A. Melnik am 27. Dezember 1995, auf welches zuvor Bezug genommen wurde, offenbart.
  • Als Feedback für den Benutzer (typischerweise das Betriebspersonal des Gebäudes) kann die physikalische Konfiguration des drahtlosen Netzes 50 auf dem Monitor des Gebäudecomputers 54, z.B. durch Darstellung der physikalischen Platzierung jedes Knotens auf einem Grundflächenplan des Gebäudes, angezeigt werden. In diesem Zusammenhang können die Übertragungsstrecken zwischen den Knoten 52 des Netzes 50 während des Initialisierungsvorgangs automatisch gezeichnet werden, um dadurch eine graphi sche Darstellung des drahtlosen Netzes 50 zu Zwecken der Fehlererkennung und betrieblichen Zwecken vorzusehen. Ferner werden die während des Installationsvorgangs gesammelten Raumnummern vorzugsweise auf dem Grundflächenplan zwecks einfacherer Bezugnahme angezeigt.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls ein Verfahren zum Installieren von einem oder mehreren Knoten in einem bestehenden Drahtlosnetz, welches im Wesentlichen auf die gleiche Weise, wie oben im Zusammenhang mit der ursprünglichen Installation des drahtlosen Netzes selbst beschrieben, durchgeführt wird, mit der Ausnahme, dass statt der Installation eines vollständigen Knotennetzes lediglich ein oder mehrere Knoten in einem bereits vorhandenen, drahtlosen Netz installiert werden.
  • Dieser Vorgang, einen oder mehrere Knoten in einem vorhandenen, drahtlosen Netz zu installieren, wird manchmal als „Inkrementalinstallation" bezeichnet. Ein solches Verfahren kann angewandt werden, wenn ein oder mehrere „neue" Knoten zu einem bestehenden Drahtlosnetz hinzugefügt oder ein oder mehrere Knoten während des ursprünglichen Initialisierungsvorgangs in dem Drahtlosnetz irrtümlich „weggelassen" werden.
  • Es liegt für Fachkundige auf der Hand, dass die Verwendung eines Drahtlosinstallationstools mehrere signifikante Vorteile gegenüber bekannten Techniken zum Installieren eines drahtlosen Netzes bietet, einschließlich der Tatsache, dass keine Stecker und Drähte an den Knoten erforderlich sind (mit Ausnahme des Anschlusses an die Stromversorgung), dass eine Gelegenheit geboten wird, den Betrieb der Knoten vor Beendigung der Installation des Netzes (und vor Ausführen der Netzinitialisierungsroutine) zu testen und die zur Installation des drahtlosen Netzes erforderlichen Kosten sowie die erforderliche Zeit reduziert werden. Diese Merkmale sind jedoch keinesfalls als Beschränkung anzusehen.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Einrichten eines drahtlosen Netzes (50), welches vorsieht: einen ersten Schritt (20) zum physikalischen Installieren einer großen Anzahl Knoten (52) an jeweiligen, unterschiedlichen Stellen in einem Gebäude sowie einen zweiten Schritt (24) zur Verwendung eines Drahtlosinstallationsgeräts (26) zur Programmierung von zumindest ausgewählten Knoten (52) mit einer jeweiligen Adresse, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schritt (20) vor dem zweiten (24) ausgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin einen Schritt (40) vorsieht, nach welchem einem Steuerknoten (54) Informationen hinsichtlich der physikalischen Platzierung und zugewiesenen Adresse der zumindest ausgewählten Knoten (52) übermittelt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin einen Schritt (27) vorsieht, nach welchem das Drahtlosinstallationsgerät (26) eingesetzt wird, um die zumindest ausgewählten Knoten (52) mit einem oder mehreren Standardparametern zu programmieren.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin einen Schritt (28) vorsieht, nach welchem das Drahtlosinstallationsgerät (26) eingesetzt wird, um einen ordnungsgemäßen Betrieb von zumindest einigen Knoten (52) zu verifizieren.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wonach der Schritt (24) zur Verwendung des Drahtlosinstallationsgeräts (26) unter Anwendung einer Software-Handshaking-Prozedur ausgeführt wird, um sicherzustellen, dass ausschließlich der zurzeit programmierte Knoten (52) mit der Adresse programmiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wonach gemäß der Software-Handshaking-Prozedur: das Drahtlosinstallationsgerät (26) einen Adressenzuweisungsbefehl bei einer vorgeschriebenen Leistungseinstellung zur Drahtlosübertragung übermittelt, jeder Knoten (52), welcher den Adressenzuweisungsbefehl empfängt, an das Drahtlosinstallationsgerät (26) eine Adressenbestätigungsantwort zurücksendet, und das Drahtlosinstallationsgerät (26) die Leistungseinstellung zur Drahtlosübertragung verringert und den Adressenzuweisungsbefehl bei der verringerten Leistungseinstellung erneut übermittelt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Software-Handshaking-Prozedur wiederholt wird, bis nur eine einzige Adressenbestätigungsantwort von dem Drahtlosinstallationsgerät (26) erhalten wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei gemäß der Software-Handshaking-Prozedur weiterhin: das Drahtlosinstallationsgerät (26) in Reaktion auf den Empfang einer einzigen Adressenbestätigungsantwort einen Adressenzuweisungsbestätigungsbefehl übermittelt und der momentan programmierte Knoten (52) in Reaktion auf den Empfang des Adressenzuweisungsbestätigungsbefehls eine das Setzen der Adresse betreffende Bestätigungsantwort übermittelt.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Drahtlosinstallationsgerät (26) vor Verringern der Leistungseinstellung einen Befehl zur Annullierung der Adressenzuweisung übermittelt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Drahtlosinstallationsgerät (26) einen portablen Computer aufweist, der mit Mitteln zur drahtlosen Kommunikation ausgestattet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Drahtlosinstallationsgerät (26) einen portablen Computer aufweist, welcher einen drahtlosen Sender (70) mit einer variablen Leistungseinstellung sowie einen drahtlosen Empfänger (72) vorsieht.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: jeder der Knoten (52) einen drahtlosen Sender (58) und einen drahtlosen Empfänger (60) aufweist, das Drahtlosinstallationsgerät (26) einen drahtlosen Sender (70) und einen drahtlosen Empfänger (12) aufweist und wobei eine erste drahtlose Nachrichtenverbindung zwischen dem drahtlosen Empfänger des Drahtlosinstallationsgeräts (26) und den drahtlosen Sendern der Knoten stärker als eine zweite drahtlose Nachrichtenverbindung zwischen dem drahtlosen Sender des Drahtlosinstallationsgeräts (26) und den drahtlosen Empfängern der Knoten ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 2, wobei: das drahtlose Netz ein intelligentes Beleuchtungssteuersystem aufweist, jeder der Knoten (52) ein Beleuchtungsmodul (53) und einen, mit dem Beleuchtungsmodul (53) verbundenen Knoten-Controller (56) aufweist, der Knoten-Controller (56) jedes Knotens (52) eine Digitalsignalverarbeitungseinheit (64), einen drahtlosen Sender (58) und einen drahtlosen Empfänger (60) aufweist, wobei der drahtlose Sender und der drahtlose Empfänger gemeinsam mit der Digitalsignalverarbeitungseinheit (64) verbunden sind, das Drahtlosinstallationsgerät (26) eine Digitalsignalverarbeitungseinheit (68), einen drahtlosen Sender (70) und einen drahtlosen Empfänger (72) aufweist, wobei der drahtlose Sender (70) und der drahtlose Empfänger (72) gemeinsamen mit der Digitalsignalverarbeitungseinheit (68) verbunden sind, und der Steuerknoten (54) einen Gebäudecomputer aufweist.
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