ITTO980537A1

ITTO980537A1 - DATA TRANSMISSION PROCEDURE.

Info

Publication number: ITTO980537A1
Application number: IT98TO000537A
Authority: IT
Inventors: Luciano Domenico Marchitto
Original assignee: Whitaker Corp
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 1999-12-22
Also published as: ITTO980537A0; GB9814521D0; IT1304685B1; GB9714215D0; GB2330046A

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: "Procedimento di trasmissione dati", DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Data transmission procedure",

TESTO DELIA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione è relativa in generale a schemi di trasmissione dati e in particolare a un procedimento di trasmissione dati particolarmente adatto a sistemi di automazione di costruzioni. The present invention relates in general to data transmission schemes and in particular to a data transmission method particularly suitable for building automation systems.

Attualmente i sistemi di automazione di costruzioni si basano su reti generalmente a bassa velocità che utilizzano tipicamente una trasmissione in banda base nel campo da 4,8 (TP0) a 9,6 (TP1) Kbyte/secondo su avvolgimenti a singolo e doppio cordone schermati o non schermati. I dispositivi incorporati nel sistema possono utilizzare inoltre l'alimentazione di potenza a distanza tramite gli avvolgimenti, tipicamente da 12 a 42,6 volt CC. Un esempio di un dispositivo sarebbe un termostato intelligente. Currently building automation systems are based on generally low speed networks which typically use a baseband transmission in the range from 4.8 (TP0) to 9.6 (TP1) Kbyte / second on single and double shielded cord windings or unshielded. The devices built into the system can also use remote power supply via the windings, typically 12 to 42.6 volts DC. An example of a device would be a smart thermostat.

Con riferimento ora alla figura 1, è illustrata una rappresentazione del sistema attualmente esistente. Un controllore (non illustrato) colloca un segnale nella rete allo scopo di comandare uno dei dispositivi. Il segnale è un blocco di trasmissione di parecchi campi quali un indirizzo di destinazione (BA), un indirizzo sorgente (SA), dati, ed una sequenza di controllo di blocco (SCS) dove per un particolare dispositivo si utilizza un particolare indirizzo di destinazione per garantire che il segnale o il blocco di trasmissione siano instradati in modo appropriato . With reference now to Figure 1, a representation of the currently existing system is illustrated. A controller (not shown) places a signal in the network in order to control one of the devices. The signal is a transmission block of several fields such as a destination address (BA), a source address (SA), data, and a block control sequence (SCS) where a particular destination address is used for a particular device to ensure that the signal or transmission block is routed properly.

Mentre quanto sopra visto è stato soddisfacente per dispositivi di base e consente di controllare in modo soddisfacente impegni di collegamenti molto lunghi di parecchie centinaia di metri, i nuovi dispositivi, quali i telefoni domestici video digitali, richiedono la trasmissione di una quantità di dati significativamente maggiore a velocità significativamente superiori insieme alla fornitura di comandi di controllo. Pertanto sarebbe assai desiderabile sviluppare un protocollo che consenta di tener conto dei dispositivi esistenti a bassa velocità (compatibilità all'indietro) ad un costo economicamente accettabile essendo contemporaneamente in grado di tener conto delle necessità dei dispositivi nuovi su infrastrutture esistenti (cioè trasmissione a cordone). I suddetti scopi sono rispettati prevedendo un procedimento di trasmissione dati con un protocollo che per la stessa banda di allocazione trasmetta dati a due velocità di bit diverse. Si può garantire in modo affidabile la completa coerenza dei dispositivi a bassa velocità (4,8/9,6 kbit/sec) e dei dispositivi ad alta velocità (2 Mbit/sec). While the foregoing has been satisfactory for basic devices and enables very long link commitments of several hundred meters to be satisfactorily controlled, new devices, such as digital video home phones, require significantly more data to be transmitted. at significantly higher speeds together with the provision of control commands. Therefore it would be highly desirable to develop a protocol that allows to take into account existing low speed devices (backward compatibility) at an economically acceptable cost while being able to take into account the needs of new devices on existing infrastructures (i.e. cord transmission). . The aforesaid purposes are achieved by providing a data transmission method with a protocol which transmits data at two different bit rates for the same allocation band. Complete consistency of low speed devices (4.8 / 9.6 kbit / sec) and high speed devices (2 Mbit / sec) can be reliably ensured.

Un vantaggio della presente invenzione è che selezionando la banda di frequenza in modo che si trovi nella regione da 0,5 a 5 MHz si ottiene la compatibilità con l'ISDN. Ciò consentirà ai dispositivi HBES di realizzare almeno alcune delle economie delle riduzioni di costi in scala associati alla produzione in volume di dispositivi ISDN anche prima che i volumi HBES diventino sufficientemente elevati da soli. An advantage of the present invention is that by selecting the frequency band to be in the region of 0.5 to 5 MHz, compatibility with ISDN is achieved. This will enable HBES devices to realize at least some of the economies of scale cost reductions associated with volume production of ISDN devices even before HBES volumes become sufficiently high on their own.

La presente invenzione sarà ora descritta in maniera esemplificativa con riferimento alle figure in cui: The present invention will now be described by way of example with reference to the figures in which:

la Figura 1 è una rappresentazione di un sistema di automazione di costruzioni e di un segnale trasferito attraverso di esso secondo la tecnica anteriore; Figure 1 is a representation of a construction automation system and a signal transferred therethrough in accordance with the prior art;

la Figura 2 è una rappresentazione dell'interfaccia fisica realizzata in un sistema di automazione di costruzioni secondo la presente invenzione; Figure 2 is a representation of the physical interface realized in a building automation system according to the present invention;

la Figura 3 è un campo di blocco di trasmissione generalmente secondo la presente invenzione; Figure 3 is a transmission block field generally according to the present invention;

la Figura 4 è un campo di blocco di trasmissione per un dispositivo ad alta velocità; la Figura 5 è una rappresentazione della porzione del campo di blocco di trasmissione dell'inizio di designazione di Figura 4 del IDLE(SOI); Figure 4 is a transmission block field for a high speed device; Figure 5 is a representation of the transmission block field portion of the Figure 4 designation start of the IDLE (SOI);

la Figura 6 è una rappresentazione di un sistema di automazione di costruzioni in generale secondo la Figura 1 che incorpora un segnale per i dispositivi a bassa velocità secondo la presente invenzione; Figure 6 is a representation of a construction automation system in general according to Figure 1 which incorporates a signal for the low speed devices according to the present invention;

la Figura 7 è una rappresentazione di una interfaccia fisica per trattare il segnale per dispositivi a bassa velocità secondo la Figura 6; la Figura 8 è una vista simile alla 6 ma che incorpora un segnale per dispositivi ad alta velocità; Figure 7 is a representation of a physical interface for processing the signal for low speed devices according to Figure 6; Figure 8 is a view similar to 6 but incorporating a signal for high speed devices;

la Figura 9 è una rappresentazione di una interfaccia fisica per trattare il segnale di un dispositivo ad alta velocità secondo la Figura 8. Figure 9 is a representation of a physical interface for processing the signal of a high-speed device according to Figure 8.

Con riferimento ora alla Figura 2 è illustrata l’interfaccia fisica. L'interfaccia fisica fornisce un segnale comandato in modo differenziale su un avvolgimento a cordone e un'alimentazione di potenza a distanza che può essere disaccoppiata dal segnale per attivare il dispositivo. E' previsto un isolamento galvanico. With reference now to Figure 2, the physical interface is illustrated. The physical interface provides a differentially controlled signal on a cord winding and a remote power supply that can be decoupled from the signal to activate the device. Galvanic isolation is provided.

Con riferimento ora alla Figura 3 saranno descritti gli aspetti principali del protocollo. Il protocollo utilizza una codifica di trasmissione modulata in frequenza ed un procedimento di rilevamento/accesso di portante che evita collisioni, piuttosto che il procedimento di rilevamento di collisioni utilizzato comunemente ma più lento. Il campo di blocco di trasmissione illustrato è delimitato ad entrambe le estremità da uno stato IDLE o una potenza di segnale molto bassa, tipicamente -20 dB delle bande di bit. Tra di esse si ha un indirizzo di destinazione (DA), un indirizzo sorgente (SA), dati (comandi/relazioni), ed una sequenza di controllo di blocco di trasmissione. All'interno del blocco, la banda di allocazione di bit zero va da 4 MHz a 5 MHz con la frequenza di trasmissione che è 4 MHz -0+10%. Il segnale o blocco di trasmissione sarà accettato se, dopo IDLE, il bit di inizio presenta il bit logico zero ed è codificato secondo un segnale di bit zero. Il segnale o blocco di trasmissione sarà scartato se, dopo IDLE, il bit di inizio è presentato come bit logico uno ed è codificato secondo il segnale di bit uno. Dato che la banda di frequenza utilizzata corrisponde a quelle dei sistemi ISDN, i dispositivi incorporati in sistemi che utilizzano questo protocollo possono avvantaggiarsi di questa tecnologia precedente e ulteriormente sviluppata. Utilizzando la modulazione di frequenza per codificare la base e il segnale sono richiesti soltanto piccoli nuclei magnetici all’interfaccia di collegamento. La dimensione ridotta dei nuclei è utile per controllare la dimensione fisica dei dispositivi. With reference now to Figure 3, the main aspects of the protocol will be described. The protocol uses a frequency modulated transmission coding and carrier detection / access method that avoids collisions, rather than the commonly used but slower collision detection method. The illustrated transmission block field is delimited at both ends by an IDLE state or very low signal strength, typically -20 dB of the bit bands. Among them there is a destination address (DA), a source address (SA), data (commands / relations), and a transmission block control sequence. Within the block, the zero bit allocation band is 4 MHz to 5 MHz with the transmission frequency being 4 MHz -0 + 10%. The transmission signal or block will be accepted if, after IDLE, the start bit has the logic bit zero and is coded according to a bit zero signal. The transmission signal or block will be discarded if, after IDLE, the start bit is presented as logic bit one and is encoded according to the bit one signal. Since the frequency band used corresponds to that of ISDN systems, devices embedded in systems using this protocol can take advantage of this previous and further developed technology. Using frequency modulation to encode the base and the signal, only small magnetic cores are required at the connection interface. The small size of the cores is useful for controlling the physical size of the devices.

Quanto appena visto fornisce il sistema di base. Allo scopo di tener conto delle velocità di bit superiori, quali un Mbyte/sec e più, è necessaria una codifica. Una codifica particolarmente soddisfacente è nota come Manchester per cui ha luogo una transizione negativa al centro della cella di bit zero e deve avvenire una transizione positiva al centro della cella di bit uno. Nel sistema attuale, la trasmissione del flusso di bit ha luogo durante la locazione di banda di cella zero. Nel caso di una applicazione a bassa velocità di 9,6 Kbyte/sec, sarebbe possibile trasmettere 104 byte, cioè una lunghezza di blocco di trasmissione lunga nelle applicazioni di automazione casalinghe. The above provides the basic system. In order to take into account higher bit rates, such as one Mbyte / sec and more, an encoding is required. A particularly satisfactory coding is known as Manchester whereby a negative transition takes place at the center of the zero bit cell and a positive transition must occur at the center of the one bit cell. In the current system, the transmission of the bit stream takes place during the zero cell band location. In the case of a low speed application of 9.6 Kbytes / sec, it would be possible to transmit 104 bytes, which is a long transmission block length in home automation applications.

Con riferimento ora alla Figura 5, è descritto in maggior dettaglio il protocollo che prevede il fatto di evitare le collisioni. Per dispositivi ad alta velocità è necessario prevedere un preambolo o un numero limitato di celle di bit uno e di celle di bit zero alternate per consentire il sincronismo corretto tra ricevitore e trasmettitore/segnale. Con la codifica Manchester, si codifica quindi il bit zero come transizione negativa al centro della cella di bit zero e il bit uno è una transizione positiva al centro della cella di bit uno. Il preambolo è quindi seguito da un inizio di blocco (SOF) che è un codice speciale per indicare la fine del preambolo, per esempio due celle di bit zero consecutive. Quindi si ha il contenuto di blocco di trasmissione già discusso. Si ha quindi l’inizio di IDLE(SOI) che è una codifica specifica alla fine del contenuto del blocco di trasmissione e che precede lo stato di IDLE. Qui, l'inizio di IDLE è un minimo di 2 celle di bit ed un massimo di 2,5. With reference now to Figure 5, the protocol that provides for the avoidance of collisions is described in greater detail. For high-speed devices it is necessary to provide a preamble or a limited number of alternating one-bit and zero-bit cells to allow correct synchronism between receiver and transmitter / signal. With Manchester encoding, bit zero is then encoded as a negative transition in the center of the zero bit cell and bit one is a positive transition in the center of the one bit cell. The preamble is then followed by a start of block (SOF) which is a special code to indicate the end of the preamble, for example two consecutive zero bit cells. Then you have the transmission block content already discussed. We therefore have the beginning of IDLE (SOI) which is a specific encoding at the end of the content of the transmission block and which precedes the state of IDLE. Here, the start of IDLE is a minimum of 2 bit cells and a maximum of 2.5.

Il segnale viene scartato come segnale ad alta velocità se dopo IDLE esso presenta il preambolo che comincia con un bit uno codificato secondo il segnale di bit uno, e il segnale sarebbe quindi accettato come segnale a bassa velocità. Altrimenti, il segnale è accettato come segnale ad alta velocità. Si noti che la lunghezza di blocco di trasmissione massima sarà limitata alla sequenza di controllo di blocco (SCS) e non è mai più lunga del tempo concesso per un dispositivo di segnale a bassa velocità. The signal is discarded as a high-speed signal if after IDLE it has the preamble starting with a one bit encoded according to the one-bit signal, and the signal would then be accepted as a low-speed signal. Otherwise, the signal is accepted as a high-speed signal. Note that the maximum transmission block length will be limited to the block control sequence (SCS) and is never longer than the time allowed for a low speed signal device.

Con riferimento alla Figura 6 è illustrato un blocco di trasmissione di segnale per un dispositivo a bassa velocità. La Figura 7 illustra una rappresentazione di una interfaccia fisica di tale dispositivo. Referring to Figure 6, a signal transmission block for a low speed device is illustrated. Figure 7 illustrates a representation of a physical interface of such a device.

Con riferimento alla Figura 8, è illustrato un blocco di trasmissione di segnale per un dispositivo ad alta velocità all'interno di una cella di un segnale di dispositivo a bassa velocità. La Figura 9 illustra una rappresentazione di un dispositivo ad alta velocità. Referring to Figure 8, a signal transmission block for a high speed device within a cell of a low speed device signal is illustrated. Figure 9 illustrates a representation of a high-speed device.

Claims

CLAIM 1. - Data transmission method for a network incorporating both high and low speed devices in which two different bit rates are transmitted within the same allocation band.