KR100429044B1 - 패킷호핑통신장치를갖는빌딩관리시스템 - Google Patents

Abstract

빌딩내의 장치가 제어 유닛(C11, C12, C13, C14, C21, C22, C23, C24, C25, C31, C32, C43, C35) 에 접속되며, 빌딩 컴퓨터 (40)에 의해 중앙집중적으로 제어된다. 각 제어 유닛은 하나 이상의 이웃 송수신기와 통신하여, 빌딩컴퓨터와 상호작용하도록 연장, 분포된 통신네트워크를 형성하는 송수신기(T11, T12, T13, T14, T21, T22, T23, T24, T25, T26, T31, T32, T34, T35, T41) 를 포함한다.

Description

패킷 호핑 통신장비를 갖는 빌딩 관리시스템{BUILDING MANAGEMENT SYSTEM WITH PACKET HOPPING COMMUNICATION}

긴급시 또는 전원시스템의 간단한 과부하의 결과로 인한 파워 소모를 감소시킬 필요성은 진보된 해답과 제안을 점진적으로 유도하여 왔다. 과거, 소모를 줄이는 것이 필요한 경우에는, 분배 전압을 줄이거나 또는 (일부 경우에서는) 사용자가 그 소모를 줄일 수 있었다. 그러나. 부분적으로는 많은 파워 소모 장치의 효율을 저하시키고, 부분적으로는 많은 에너지 소모장치가 전압감소에 비선형적으로 응답하기 때문에, 전압을 감소시키는 것은 바람직하지 못하다.

파워소모의 감소는 2가지 문제인, 통신 및 실제적인 감소의 문제와 관련된다. 그 첫번째는 대개 공중무선 채널, 업무용 빌딩의 조작자에게 걸려온 전화 호출에 따른 피로에 기인한다. 두번째 문제는 미완의 성공으로 취급된다. 선택된 공기정화 장치에서 온도설정을 증가시키거나 끄는 것은 빌딩의 사용을 방해함이 없이 이러한 측면의 시스템 파워소모를 감소시켰었다. 그러나, 개별 조명 스위치가 "온" 이거나 "오프" 이어서, 조명회로가 빌딩내에서 안전한 동작을 유지하는 동안에 조명이 효과적으로 감소되도록 배치되지 않았으며, 이러한 주요 측면의 에너지 사용에서 의미있는 감소는 작업 출력량이나 빌딩 가용성에 손상을 주었다. 따라서, 유지관리자를 빌딩내의 각 스위치보드나 사무소에 "불필요한" 조명회로를 끄기 위해 보내야만 하였다.

열, 환기 및 공기 정화 (HVAC) 의 제어를 위한 중앙집중식 빌딩 컴퓨터 시스템의 개발로, 파워 분배 시스템 컴퓨터와 빌딩 컴퓨터 사이의 직접적인 통신이 가능하게 되었다. 그러나, 이는 인공조명에 대해서는 파워소모의 효율을 거의 향상시키지는 못하였다.

동시에, 개별 조명기구 및 조명기구 그룹의 제어에서의 혁신은 인공조명 레벨을 방이나 빌딩의 영향 영역에서 작업수행이 불가능함이 없이, 효과적으로 감광하는 길을 열었다.

시스템은 다수의 조명기구가 요구되는 넓은 지역에서 고응답성의 제어가 가능한 형광 조명 제어시스템의 일 예이나, 사용시 충분히 균일하지 못하거나, 하나의 제어체제로서 전 지역에 만족스러운 조명의 밝기를 제공하는 것이 요구된다. 이 시스템은 각 조명기구마다 원격 제어가능한 밸러스트 (ballast) 를 제공하고, 이 지역내의 모든 밸러스트를 하나의 웰 (wall) 장치로부터 AC 파워선으로 전송된 저 주파수 진폭변조 신호에 의해 제어한다. 조명기구의 감광은 정상의 9%, 25%, 50%, 75% 및 110% 와 같이, 다수의 불연속 레벨을 출력하며, 제어 신호를 발하고 응답하는 동작을 단순화하면서도 충분한 여러가지 성능을 제공한다. 이 지역내에서, 로칼 제어가 사용자가 작동가능한 적외선 "감광 마우스(dimming mouse)" 또는 점유 센서 (occupancy) 에 의해 제공될 수 있으며, 프로그램가능한 웰 장치가 미리 지정된 하루중의 시간 또는 주중의 일자에 자동적으로 설정을 변화시키기 위해 사용될 수 있다.

수년 동안, 조명의 중앙집중식 "온-오프" 빌딩제어가 중앙기지국 또는 컴퓨터에서 로칼 파워회로를 제어하는 동작 릴레이를 구동하기 위해, 저 전압 배선을 이용함으로써 가능해졌다. 그러나, 이 기술 자체는, 다른 감광 제어 릴레이용 신호를 전송하기 위해 대량의 전도체 및 개별 방의 감광제어기가 요구되기 때문에, 감광 제어에 잘 적용되지 않는다. 그러한 시스템은 빌딩내의 구형장치를 개장하는 것이 어렵다. 이러한 유형의 시스템의 또 다른 문제점은 배선도가 부정확하거나 또는 존재하지 않아서 배선 불량의 보수가 종종 어려우며, 이러한 저전압 케이블을 추적하는데 시간과 비용이 소모된다.

에첼론 (Echolen) 이라는 상표명으로 시판되는 제어시스템은 공동 채널에서 네트워크를 개별 제어하는 직접 링크형 통신장치용 마이크로프로세서를 사용한다. 이 시스템은 폭넓은 다양한 응용을 제공하며, 1 Mbit/sec 통신용량과 같은 용량을 가질 수 있다. 이 시스템은 패킷구조, 통신을 셋업하고 통신에 답하는 핸드쉐이크 명령들, 소정 에러의 정정 및 회복, 및 통신 단절의 경우 시간지연후의 재발신을 특정하는 통신 프로토콜을 이용한다. 발신은 릴레이가 노드의 그룹으로 제공될 수 있는 곳을 제외하고는, 중앙 소오스와 각 노드들사이에서, 트위스트된 페어 (twisted pair), 방사 RF, 적외선, 또는 전원선으로 전송된 고주파 신호와 같은 다양한 매체를 통하여 가능하다. 그 결과, 그러한 시스템의 설치는 고가이며, 상당한 개발 시간을 필요로 한다. 에첼론 시스템은 49 MHz 대역에서 사용될 수 있으며, 이는 파워가 1 와트 이하일 때 미국에서는 허가없이 사용할 수 없다. 특히, 만약 RF 신호가 전원선을 통하여 전송되며, 이 시스템은 잡음 면역을 제공하기 위해 확산 스펙트럼 인코딩을 채택한다.

75피트 까지의 수신기용 저 파워 무선제어 시스템은 1982년 11월 4- 5일, the IEEE Computer Society Workshop on Computing to Aid the Handicapped 의 학술회보의 일부로서 간행된 논문 "SONA/ECS, a decentralized environmental control system (for disable)" 에 기재되어 있다.

또다른 빌딩 제어용 시스템은 제어신호의 발신을 위해 빌딩내의 기존 AC 전원 배원을 이용한다. AC전원 배선에 상대적으로 낮은 무선주파수를 인가하는 소위 "캐리어 (carrier) 전류" 시스템은 파워 분배시스템내의 데이터를 원격측정하거나, "무선" 인터컴 또는 음향 시스템에 사용되어 왔으나, 과도한 잡음이 발생되는 경향이 있었다. 경비를 감소시키기 위해, 2-웨이 통신용 900MHz 무선채널은 1984년 6월자로 간행된 transm. and Distribution, vol 36, no. 6, 페이지 33-36 에 기재되어 있다. 이 시스템은 이용물 자체의 실제 노동력에 의해 설치 및 유지가능한 것으로 주장된 이점을 갖고 있었다.

제어신호를 분배하는 고주파 확산 스펙트럼 기술을 이용하는 시스템은 미합중국 특허 제 5,090,024호, 제 5,263,046호, 제 5,278,862호 및 제 5,359,625호에 개시되어 있다. 이들중 마지막 것은 연속적인 사각파가 시이퀀스 처업 (chirps) 에 의해 형성된, 스위프(sweep)된 주파수 파형과 근사하며, 그 사각파의 주파수는 적어도 시이퀀스의 일부에 걸쳐 변화한다. 이 기술은 900+ MHz 대역에 사용하기 위해 제안되었다.

통신시스템이 좀더 복잡하게 됨에 따라, 소오스와 목적지 사이를 직접 링크시키는 것이 실현될 수 없을 때, 통신효율을 향상시키기 위해 다양한 프로토콜이 개발되어 왔다. 예를들면, 루트 코드는 메세지로 전송될 수 있으며, 전체 루트는 이 코드에 의해 방향 지워진다. 선택적으로는, 전화 네트워크와 같은 시스템내에서는, 복합 알고리즘이 이때 최적인 하나를 선택하기 위해 가용 루트를 평가한다. 그러나, 그러한 시스템은 각 네트워크 노드에서 실질적인 컴퓨팅 파워를 필요로 하며, 빌딩내에 분포된 통신시스템에 대해서는 실용적이지 못하다.

본 발명은 빌딩내의 복수개의 장치 제어부에서 하나 이상의 변수로 제어하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 중앙제어 유닛으로부터 제 1 무선신호를 발신하는 단계와, 그 제 1 무선신호를 상기 장치 제어 유닛중 적어도 첫번째 하나에서, 선택적으로는 그 장치 제어 유닛의 특정한 하나, 또는 일 군, 또는 모두로 향하는, 제어가능한 변수에 관한 디지털 제어신호로 변조하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 빌딩내에서 하나 이상의 변수로 제어하는 빌딩 관리시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 장치제어 유닛의 특정한 하나, 또는 그룹, 또는 모두로 선택적으로 향하는 제어신호를 발생하는 중앙 제어 유닛 및 복수개의 장치 제어 유닛을 포함하고, 상기 시스템이 송수신기/제어기 장치 결합체를 형성하기 위해 장치제어 유닛에 각각 결합된 복수개의 무선 송수신기와 중앙 제어 유닛에 접속된 무선 송수신기를 더 포함하고, 그 송수신기가 하나 이상의 상기 결합체에서 제어신호 및 어드레스 인식을 포함하는 정보 패킷을 발신하는 수단을 이루는 중앙제어 유닛에 접속된다.

예를들면, 본 발명은 각 방이나 지역이 개별적인 로칼 제어기를 가지는 빌딩내의 인공 조명시스템, 또는, 개별 제어가 가능한 다수의 난방장치, 열펌프 (가열또는 냉각) 또는 열 교환기를 갖는 열 또는 공기 정화시스템에 적용가능하다. 또한, 본 발명은 다수의 센서 지역으로부터 중앙 지역으로 감지된 데이타의 전송이 요구될 뿐만아니라 제어신호도 선택된 지역으로 재 전송되는 것이 필요한 거주감지, 방호, 또는 화재 감시 시스템, 및 빌딩내 다수 위치나 모든 위치에서 조명도 또는 온도의 개별 및 중앙 제어하는 것을 결합시킴으로써, 에너지 보존을 향상시키거나, 또는 파워 시스템이나 파워 이용물이 과부하되거나 용량이 제한되는 경우에 있어서 가장 유효한 기준으로, 일시적인 에너지 소모의 감소가 가능한 시스템에 적용가능하다.

좀더 상세하게 설명하면, 조명 응용에 있어서, 본 발명은 빌딩 컴퓨터와 방이나 지역내에 있는 하나 이상의 램프와 조명기구를 각각 제어하는 수십개 또는 수백개의 모듈들 사이의 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

편리성을 위해, 본 명세서와 청구범위는 광범위하게 "빌딩" 또는 "빌딩 컴퓨터"에 관련된다. 용어 "빌딩" 은 빌딩의 일부, 공동제어하에 있는 2개 이상의 부분 또는 구조물을 갖는 빌딩 복합물을 포함하고, 하나의 네트워크를 공유하는 것으로 해석되어야 하며, 유원지 또는 다른 외부장소에 적용가능하다.

에너지 보존에 관련되지 않는 다른 응용으로는 고정배선형 배경 음악 및 공중 어드레스 시스템의 볼륨 또는 채널 설정의 집중화된 오버라이드 (override) 를 포함하고, 특히, 고정 배선 설계에 제공되지 않은 그룹이나 영역 베이시스에 대한 제어를 가능케 할 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른, 시스템의 서로 다른 노드들 사이에서 작동되는 것으로 예측되는 통신링크를 개략적으로 나타낸 도면이며,

도 2 는 도 1 의 시스템에 사용된 빌딩의 다이아그램이고,

도 3 은 빌딩조명의 서로다른 제어점들 사이의 관계를 나타낸 다이아그램이며,

도 4 는 부분적으로 미리 계획된 루트를 따라 통신하는 도 1 의 시스템에 대한 노드 로직 다이아그램이고,

도 5 는 가상적인 무작위 플루딩에 의해 통신하는 도 1 의 시스템에 대한 노드 로직 다이아그램이며,

도 6a 내지 6d 는 서로 다른 작업 프로토콜 이용이 가능한 패킷의 다이아그램으로서, 도 6c 의 패킷은 도 5의 패킷에 적용되는 패킷이며,

도 7 은 도 2의 빌딩 방내의 조명 제어시스템의 블럭도이고,

도 8 은 송수신기 주파수의 슬라이딩 (sliding) 을 나타낸 시간 다이아그램이며,

도 9 는 수신기의 연속추적을 나타낸 다이아그램이고,

도 10a 및 10b 는 본 발명에 따른 간단한 슬라이딩 주파수를 갖는 송수신기의 발신기 부분과 수신기 부분을 나타낸 블럭도, 및

도 11a 및 11b 는 본 발명에 따른 두번째 송수신기의 해독가능한 발신위상이 로크된 (locked) 루프를 갖는 발신기 섹션 및 수신기 섹션을 나타낸 블럭도이다.

본 발명의 목적은 빌딩 고정 배선에 더이상의 부가를 거의 필요로 하지 않으면서, 로칼 제어를 뛰어넘거나 보충할 수 있는 중앙집중식 빌딩 제어시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 특별한 교육없이 전자기술자에 의해 용이하게 설치될 수 있는 빌딩제어 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 기존 빌딩에 종래 장치를 개장시켜 용이하게 설치될 수 있는 빌딩 조명제어시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 개별 링크의 불확실성을 보충하는 용장 루트 용량을 갖는 중앙집중식 제어시스템을 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 빌딩관리 시스템은 저파워 형으로서, 전송기의 모두가 아닌, 적어도 다른 하나와 통신하기 위해 충분한 파워를 발신하며, 각 결합체는 또다른 결합체에 어드레스된 패킷의 수신에 응답하며, 상기 제어신호에 의해 상기 각 장치를 독립적으로 제어하고, 상기 패킷을 재발신하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 방법은 첫번째 무선 신호가 하나 이상의 장치제어 유닛에서 신뢰성있게 수신되기에는 충분하고, 빌딩내의 모든 장치제어 유닛에서 신뢰성있게 수신되기에는 불충분한 첫번째 파워레벨을 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 방법은 적어도 장치제어 유닛중의 첫번째 하나가 또다른 장치제어 유닛중의 하나를 포함하는 방향으로 구성된 무선 신호의 수신에 응답하여, 제 2 무선신호를발신하는 단계와, 상기 제 2 무선신호가 장치제어 유닛들중의 또다른 하나에서 신뢰성있게 수신되기에 충분하며, 빌딩내의 모든 장치제어 유닛에서는 신뢰성있게 수신되기에 불충분한 두번째 파워레벨을 가지는 단계와, 상기 디지털 제어신호로 제 2 무선신호를 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 특정의 개별 제어 유닛용으로 설계된 중앙 제어 유닛과 결합된 송수신기에 의한 각 전송은 그 제어기와 결합된 송수신기의 어드레스를 포함하는 디지털 정보의 패킷이다. 선택적으로, 또한 패킷은 발신자의 어드레스, 루트 또는 재발신정보, 우선코드, 및/또는 여러 가지 체크비트를 포함할 수도 있다. 특정 어드레스 대신, 이 패킷은 그룹 어드레스를 포함할 수도 있으며, 또한, 모든-네트워크 브로드캐스트로 코드될 수 있다. 디지털 정보 패킷은 비변조된 캐리어 신호 및/또는 동기 신호의 발생에 의해 선행될 수 있다. 이는 캐리어 주파수의 예측가능성, 사용될 변조방식에 따라서 첫 번째 정보 비트 (즉, 어드레스) 가 수신되어지기 전에, 수신기가 발신을 연속 추적하도록 선택될 것이다.

제어 유닛과 송수신기 각각의 결합체는 그 송수신기에 의해 수신된 패킷내의 어드레스 정보로부터, 그 패킷이 그 송수신기에 대한 것인지 아닌지의 여부와, 그렇치 않으면 그 패킷이 재발신 되어야 하는지의 여부를 결정하는 회로를 포함한다. 만약 수신된 패킷이 그 송수신기에 대해서만 어드레스되면, 패킷내에 포함된 어떤 제어 데이터에 따라서 그 결합체는 적절한 제어신호를 그 방 또는 지역내의 장치에 제공할 것이다.

수신된 패킷이 하나이상의 다른 결합체에 어드레스되면, 재발신은 루트 또는 재발신 결정에 기초하여 결정된다. 즉, 만일 루트가 정의되면, 이 송수신기는 그 루트를 따르는 중간 노드이며, 이 송수신기는 그 패킷을 재발신하는 반면, 만약 루트가 정의되지 않으면, 재발신 여부의 결정은 일부 다른 기준에 의존할 것이다. 예를들면, 본 발명에 따른 시스템에 있어서, 루트 데이터는 패킷내의 어드레스, 또는 패킷내의 어드레스와 루트 데이터, 또는 결합체 내에 저장된 루트 테이블 (이 경우, 2개의 테이블, 나가는 패킷용 테이블과 인식용 테이블) 에 의해 완전히 정의될 수 있다. 만약 발신이 "플루딩(flooding)" 에 의한 것이면, 발신 기준의 예로는 최근 발신된 패킷과 그 패킷을 비교 및 재발신하는 코드를 포함한다.

미리 지정된 루트 경로를 제거하고 충돌 가능성을 감소시키기 위해, 패킷을 호핑하는 모드는 호프 카운트로 플루딩하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예의 또다른 측면에 따르면, 발신된 각 패킷은 패킷이 재발신되어야 하는 최대 횟수를 나타내는 코드신호를 포함하며, 그 패킷을 재발신하기 전에, 발신기로 그 코드신호를 감쇠시킨다.

여전히, 본 발명의 바람직한 또다른 실시예의 또다른 측면에서, 송수신기/제어기는 이전의 재발신된 패킷을 저장하는 메모리와, 재발신 기준을 만족하는지를 결정하기 위해, 최후에 수신된 패킷과 거기에 저장된 패킷을 비교하는 회로를 포함한다.

바람직한 실시예의 또다른 측면에 따르면, 송수신기/제어기 결합체가 적절한 제어신호를 그 제어기에 제공함에 따라, 목적지 (결합체의 어드레스는 패킷내의 어드레스) 에서 패킷이 수신되면, 송수신기는 인식신호를 발신할 것이다. 만약, 플루딩이 각각의 방향에 대해 수행되면, 그 인식회로를 수신하는 송수신기는 그 인식신호의 재발신을 시도할 것이다. 만약, 루트정보가 발신되거나, 패킷으로 유지되면, 이는 인식을 위해 역방향으로 사용될 것이다. 만약, 재 발신 한계가 나가는 패킷내에 사용되면, 유사한 구성이 인식패킷내에 대해 서로 다르게 처리될 수 있다.

적어도 일부 송수신기는 결합된 개별 제어 유닛의 설정에 따라 적어도 일부 제어기를 실행할 수 있으며, 적어도 개별 제어 유닛의 로칼 작업에 의해 기존 설정을 무효화할 수 있다. 서로 다른 우선레벨은 중앙 또는 개별 제어가 다른 것을 어느 정도까지 무효화시킬 수 있는 지의 여부를 결정하기 위해, 개별 제어점에 부여될 수 있다. 감광정보를 전송하는데 필요한 소수의 비트가, 5바이트만큼 짧은 패킷으로, 포괄적인 우선코딩을 위해, 패킷이 비워진다.

제어되는 시스템이 빌딩 인공조명이면, 제어유닛은 로칼 온-오프 감광제어, 감광 또는 감광 및 온-오프 중앙제어, 또는 다른 결합형태가 제공될 수도 있다. 서로 다른 우선 레벨은 로칼 사용자가 중앙제어신호를 무효화하는 제어가 더 크게 하거나 작게 하는 제어가 가능케 한다. 예를들면, 최고 로칼 우선은 로칼제어에 의해 소정 조명레벨로 재설정가능하며, 두 번째 우선은 휘도의 2 단계만큼 증가시키나, 100% 이상은 되지 않도록 하며, 세 번째 우선은 한 단계의 휘도는 증가되나, 100% 는 되지 않도록 하며, 최하위 우선은 로칼 제어하에서 증가가 일어나지 않도록 한다. 바람직하기로는, 우선은 중앙제어신호를 갖는 코드로서 제공되며, 제어될 방 또는 지역 및 제어신호가 발신되어질 환경에 따라 변화될 것이다.

바람직하게는, 대부분의 모든 송수신기들은 상호교환이 가능하며, 실질적으로 다른 빌딩으로 방사하거나 심한 방해를 주지 않고, 구조물 벽 및 바닥의 양호한 투과를 제공하는 주파수 대역에서 거의 같은 파워 레벨을 발신한다. 이 주파수는 적절한 전파특성을 갖는 어떠한 입수가능한 상업적 발신 대역이 될 수도 있다. 그러나, "ISM" 대역과 같은, 파워출력이 소정 수치, 예를들면, 1와트 이하이면, 무허가 작업을 허용하는, 대역을 선택하는 것이 좋다. 상대적으로 저가인 RF 장비를 쉽게 이용할 수 있는 예로서는, 미국에서 이러한 조건을 충족하는 소정 대역는 900 내지 950 MHz 대역이며, 490MHz, 470MHz, 2.4GHz 및 4.5GHz 근처의 ISM 과 같은 다른 대역들이 고려될 수도 있다. 일실시예에서, 하나의 채널과 맞추기 위해, 송수신기는 주파수 조절을 위해 치밀하게 조절되며, 수신기 섹션은 단지 그 채널만을 모니터한다. 재발신되어야 하는 패킷이 수신되면, 송수신기는 시간주기동안 대기한 후, 만약 송수신기가 그 채널내에서 캐리어신호의 존재를 검출하지 않으면, 같은 채널로 재발신할 것이다. 이 시간주기는 송수신기/제어기 결합체에 발생되거나, 거기에 저장된 무작위 수치 테이블로부터 바람직하게 얻어질 수 있으나, 지연은 그 결합체에 미리 지정된 선택값일 수도 있다.

또다른 실시예에서, 경비를 절감하기 위해, 송수신기 주파수는 매우 안정되지 않으며, 특히 온도에 대해 안정적이지 못하다. 발신 주파수는 제한된 채널보다는 상대적으로 넓은 대역내의 어떤 위치가 될 것이다. 이 실시예에서, 수신기 섹션은 상대적으로 넓은 그 대역내의 임의의 주파수에서 발신을 검출하는 것이 가능하며, 디지털 신호를 검출하기 위해 그 주파수를 연속 추적하는 것이 가능하다. 재 발신되어야 하는 패킷을 수신하자마자, 각 송수신기는 시간주기동안 대기한 후, 만약 송수신기가 통신에 사용되고 있는 주파수 대역내에서 캐리어 신호의 존재를 검출하지 않으면, 그후, 송수신기가 발신준비된 어떤 대역내 주파수에서 재 발신할 것이다. 다시, 이 시간 주기는 송수신기/제어기 결합체에 생성, 저장된 무작위 수치 테이블로부터 바람직하게 얻어진다.

바람직하게는, 모든 송수신기는 상호 교환가능하며, 900MHz 와 950MHz 캐리어 주파수, 좀더 바람직하게는 약 905MHz 내지 915MHz 와 같이 정상 대역내의 약 10MHz 폭을 갖는 캐리어 주파수를 이용하여, 거의 같은 파워레벨로 발신한다. 만약, 발신이 하나 이상의 채널내가 되도록 제어되면, 이는 약 30kHz 대역폭의 채널이 바람직하다.

게다가, 본 발명에 따르면, 빌딩의 하나이상의 부분에 걸쳐 분포된 복수개의 제어점에서 하나 이상의 변수로 제어하는 방법은, 중앙제어점과 결합된 송수신기로부터, 하나 이상의 제어점에서는 신뢰성있게 수신되기에 충분하며, 모든 제어점에서는 신뢰성있게 수신되기에는 불충분한 첫번째 전원레벨을 갖는 제 1 무선신호를 발신하는 단계와, 그 제 1 무선신호를 하나 이상의 두번째 제어점에 관한 어드레스정보 및 그 어드레스정보에 의해 정의된 모든 제어점에 대해 제어가능한 변수에 관한 제어신호를 포함하는 디지털정보 패킷으로 변조하는 단계와, 하나의 제어점에서 그 제 1 무선신호를 수신하는 단계와, 그 하나의 제어점으로부터, 빌딩내의 모든 제어점에서는 충분히 신뢰성있게 수신되지 않으며, 적어도 또다른 제어점에서는 충분히 신뢰성있게 수신하는 제 2 전원레벨을 갖는, 제 2 무선신호를 발신하는 단계와, 적어도 두번째 제어점에 관한 어드레스 정보 및 제어신호를 포함하는 디지털정보 패킷으로 제 2 무선신호를 변조하는 단계와, 그 두번째 제어점에 도달할 때까지, 어드레스 정보 및 제어신호를 포함하는 패킷의 수신과 재전송을 계속하는 단계, 및 두번째 제어점에서 패킷의 수신시, 그 제어신호에 따라 변수를 제어하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 제어신호가 빌당내의 모든 제어점에 관련되는 경우, 어드레스 정보는 "모든 네트워크" 어드레스 또는 코드를 포함하고, 그 방법은 제어점중의 하나에서 하나 이상의 변수를 제어하는 단계와, 모든 제어점에서 이들 패킷들중의 하나를 수신할 때까지, 연속적인 제어점으로부터 그 제어신호를 포함하는 패킷을 재발신하는 단계, 및 각 제어점에서 하나 이상의 변수를 제어하는 단계를 더 포함한다.

여전히 바람직한 실시예에서, 제 1 및 제 2 무선신호는 같은 주파수 대역에서 발신되며, 상기 방법은 제 1 무선신호를 수신한 후, 어떤 캐리어 주파수에서 수신되어지는지를 결정하기 위해, 상기 조명 제어점중의 하나에서 테스트하는 단계, 및 거의 같은 캐리어 주파수에서 무선신호가 수신되고 있지 않는다는 결정의 후에만 상기 제 2 무선신호를 발신하는 단계를 더 포함한다. 본 발명의 또다른 측면에 따르면, 대역에 장애가 없다는 결정이 테스트되기 전에, 상기 방법은 그 송수신기에 부여된 소정의 시간주기 또는 그 송수신기에 의해 무작위로 결정된 시간주기 동안 대기하는 단계를 포함한다.

본 발명의 더 이상의 특징, 특히 초기 설치시 유용한 특징은 서로 다른 제어점들 사이의 가용 통신링크를 자동으로 결정하는 방법을 제공한다. 이 방법은 제조자에 의해 각 송수신기에 (바람직하게) 설치되며, 송수신기/제어기 결합체가 물리적으로 설치될 때, 설치 시트 (sheet) 나 도면상에 기록되는 단일 식별코드 및 어드레스되는 패킷 또는 일원인 그룹, 전체 내트워크를 수신할 때는 언제나 제어점으로부터 발신된 인식신호를 이용한다. 자동적인 네트워크 평가를 얻기 위해, 빌딩 컴퓨터는 각 노드로 연속적으로 신호를 발신하며, 이들이 테스트 패킷을 발신하도록 한다. 컴퓨터에 수신된 인식신호 패턴으로부터, 가용링크와 빌딩내 노드 위치를 나타내는 디스플레이 또는 프린트 아웃을 발생시킬 수 있다.

가용링크를 자동적으로 결정하고, 이로부터 어떤 특정 노드에 도달하는데 요구되는 호프 수를 결정하는 능력은 빌딩 컴퓨터의 물리적 위치변화 또는 하나 이상의 링크의 영향이 미소한 빌딩 혁신에 용이하게 적용될 수 있는 이점을 제공한다. 초기 설치방법은 시스템이 재정의 되도록 하기 위해, 작업시간에서 매우 저렴한 비용으로 반복될 수 있다.

상술한 방법의 실시예의 많은 응용중의 하나는 복수개의 조명 제어점을 갖는 빌딩내의 조명 레벨을 제어하는 것이다. 이 응용에 있어서, 제어점은 그로부터 방 또는 지역내의 광이 감광되거나, 또는 점등 및 소등될 수 있는 조명 제어점이며, 그 변수는 조명레벨 (즉, 소등, 소정레벨로 감광, 또는 정상) 이다. 이 방법은 제 1 무선신호를 수신하는 조명 제어점중의 하나로부터, 그 제 1 무선신호에 독립적으로 적어도 첫번째 조명기구를 제어하는 단계를 더 포함한다.

바람직한 실시예에서, 조명 제어신호가 빌딩내의 모든 제어점과 관련되는 경우, 상기 방법은 제 1 무선신호 수신에 응답하여, 하나의 조명 제어점으로부터 첫번째 조명기구를 제어하는 단계, 및 무선신호중의 하나의 수신에 응답하여, 다른 조명 제어점으로부터 하나 이상의 다른 개별 조명기구를 제어하는 단계를 더 포함한다.

이러한 모든 특징들은 당해분야의 전문가가 매우 저렴한 설치 비용으로 저가의 무선통신장치를 제공할 수 있음은 명백할 것이다.

도 1 의 시스템은 도 2 에 도식적으로 나타낸 방 (11-14, 21-25, 31, 32, 34 및 35) 을 갖는 경우 본 발명의 원리를 설명한 것이다. 많은 RF 송수신기 (T11-T14, T21-T26, T31, T32, T34, T35 및 T41) 는 통신 네트워크를 형성한다. 송수신기들중에 2 개를 제외한 대부분은 각 방에 설치된 형광조명을 제어하고 송수신기로부터 제어신호를 수신하는 각각의 방 조명 제어기 (C11-C14) 등을 갖는다. 송수신기 (T26) 는 무선 릴레이로 기능하며, 따라서 결합된 조명 제어기를 갖지 않는다. 시스템은 그 방의 조명에 대한 송수신기/제어기 결합체, 바람직하게는 적어도 네트워크의 하나 또는 두개의 송수신기와 통신하는 송수신기 (41) 에 직접 접속된 빌딩 컴퓨터 (40) 를 포함한다. 물론, 빌딩 컴퓨터와 그에 결합된 송수신기는 같은 방에 있을 필요는 없으며 (이들은 통상 케이블로 접속된다), 송수신기 (T41) 는 송수신이 도달하거나, 하나 이상의 송수신기까지 도달될 수 있는 어떠한 장소에도 위치될 수 있다.

어떠한 소형 컴퓨터라도 충분한 프로세싱 파워 및 본 발명에 사용하기 위한 저장용량을 가질 것이다. "응용" 프로그램은 네트워크 셋업, 정상동작 (자동 및 빌딩 직원 (personel)에 의해 지시되는), 루틴 네트워크 테스트, 및 다른 컴퓨터 또는 제어 소오스와도 어떤 소망되는 인터페이스를 제공할 것이다.

빌딩 통신시스템에 의해 가능한 제어의 서로 다른 레벨은 도 3 에 도시된다. 최고 레벨은 컴퓨터내의 응용프로그램을 이용하며, 또한 이는 빌딩 컴퓨터에 기본적으로 배정되는 정보 소프트웨어 모듈로서 고려될 수 있으나, 또한 예를들어 빌딩에 제공되는 전기시설물내의 또다른 컴퓨터와도 자동적으로 상호작용할 수 있다. 제어의 두번째 레벨은 빌딩 메니저로서, 이는 빌딩 컴퓨터의 정상 제어모드를 변경하거나 제어하기 위해, 적어도 조금의 전원은 가질 것이다. 세번째 레벨은 통신 네트워크 자체이며, 그 불량이나 변경으로 인해, 이 네트워크는 방의 장치를 제어하는 더 높은 레벨의 성능에 영향을 미친다. 최하위 레벨은 사용자 제어이며, 이는 무효화할 수 없는 온-오프 스위치 (절대 권한) 로부터 방내의 일부 또는 모든 조명기구의 감광설정에 있어 제한적으로 허용된 변경까지 미칠 수 있다.

어셈블리시스템에 대하여 표준적인 "빌딩 블럭 (block)" 이 사용가능하게 하고, 시설물 허가의 관리의 복잡한 문제를 피하기 위해, 미승인 작업이 허용되나, 하나 이상의 다른 발신기와 신뢰성있는 통신이 제공되도록 하나 이상의 빌딩내벽 또는 바닥을 통하여 발신할 수도 있는 캐리어 주파수와 발신 파워를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 인접 빌딩에 부설된 유사한 시스템에 의한 간섭 (조명 제어신호의 오수신) 을 최소화하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이러한 각 송수신기는 900과 950MHz 사이의 UHF 대역 및 바람직하게는 약 905 MHz 와 915MHz 사이의 대역과 같이 1와트 파워이하의 발신이 허용되는 같은 주파수 대역에서 동작한다. 예를들어, 통상의 상업적 사무실 구성의 빌딩에 있어서, 파워 레벨은 30mW와 100mW 사이가 바람직하다. 예를들어, 각 발신 버스트 (burst) 의 기간은 100msec 로 한정하고, 6 초를 약간 넘는 대기간격으로 측정함으로써, 평균 발신 파워는 460㎼ 이하로 계속 유지될 수 있다. 송수신기 (T11-T41) 사이의 신뢰성있는 통신루트는 도 1 에서 상호 연결선으로 도시된다.

어떤 하나의 송수신기 불량을 최소화하기 위하여, 빌딩내의 네트워크 레이아웃은 각 방의 송수신기/제어기 결합체에 대해 통상 2 개이상의 신뢰성있는 통신 링크를 제공하도록 설계된다. 본 발명의 실시예로 그 해답을 보인, 통상적인 인트라 (intra)-빌딩 문제는 그위의 방 (24) 과의 통신을 방해하는 특정의 천장장식 또는 형태를 갖는 지면바닥상의 로비 (14) 및 룸 (22) 의 이용물과 길이로 인해, 결합체 (T22/C22) 와 직접 신뢰성있는 통신을 가질 수 없는 끝방 (23) 을 포함한다. 이 문제는 메세지를 중계하기 위해 방 (22) 의 길이방향을 따라 송수신기 (T26) 를 제공함으로써 극복된다.

도시된 시스템에서, 빌딩 컴퓨터 (40) 로부터 일반적으로 신호가 발생된다. 이 컴퓨터 자체는 지역내 파워 소모의 감소가 필요한 긴급상황시 자동제어가 제공되도록 모뎀 또는 다른 네트워크를 통하여 파워 시설물 컴퓨터에 빈번히 접속된다. 송수신기 (T41) 는 지정된 벽 유닛 (C1-C35) 이나 또는 모든 유닛을 제어하도록 코드된 신호를 발신한다.

본 발명의 또다른 면은, 결국 그들 메세지가 목적지에 도달하고, 전체 시스템 제어의 복잡성과 같은 메세지의 다중 발신에 기한 혼동을 효과적으로 타협시키기 위한, 여러가지 송수신기에 의한 재발신의 제어에 관한 것이다.

저장된 루틴 테이블

도 4 에 도시된 동작의 개요는, 각 노드가 비동기적으로 작동하는, 미리 지정된 루틴 배열을 이용하고, CSMA (Carrier Sense Multiple Access) 베이시스로 재발신한다. 각 송수신기는 이 노드를 통하여 루트되어지는 그들 노드 (또는 노드 그룹) 의 어드레스 테이블을 포함한다. 메세지가 단계 110에서 수신되는 경우, 단계 112 에서 에러가 체크되며, 단계 114에서 패킷 헤더내에 있는 목적지 어드레스는 이 노드를 향하는 것인지를 결정하기 위해 비교된다. 그렇다면, 단계 116 예서, 제어 메세지가 디코더되어 수행되면, 단계 118 에서 어떠한 조명의 직접적이고도 즉각적인 변화도 체크된다.

단계 120 에서, 다른 노드들이 동일한 메세지를 수신해야하는지를 결정하기 위해 목적지 어드레스가 다시 체크된다. 그렇지 않으면, 이후 인식 제어신호가 출력된다. 이것이 그룹 어드레스이면, 그후 단계 122에서, 어드레스 테이블은 메세지가 재발신되어야 하는지를 결정하기 위해, 체크된다. 만약 예 이면, 단계 124 에서 채널은 또다른 송수신기가 발신하고 있음을 가리키는 신호에 대해 체크되며, 단계 126 에서, 메세지는 채널이 비워지자마자 재발신된다. 만약 단계 120 의 결정이 어드레스가 개별 어드레스이면, 또는 단계 122 에서, 그룹어드레스는 어드레스 테이블내에 존재하지 않도록 (즉, 이 노드가 어떤 다른 원거리 노드들로의 미리 설정된 루트내에 있지 않음) 결정되거나, 또는 단계 126 에서 발신이 완결된 후, 단계 128 에서, 인식신호가 발생된다.

만약, 상술한 과정과는 반대로, 단계 114 에서, 수신된 패킷 어드레스가 이 노드가 아닌 것으로 결정되면, 그후 단계 130 에서, 어드레스 테이블이 등록된 것인지를 결정하기 위해 이 패킷 어드레스가 체크된다. 만약, 이의 응답이 예이면, 이 노드에 대한 메세지가 단계 128 에서 완결되면, 그후 단계 134 내지 136 은 단계 124 내지 126과 유사하게 수행됨으로써, 다른 노드에 대한 메세지 또는 이 노드에 의해 수신된 인식을 발신한다. 단계 136 의 발신 또는 단계 130 에서 메세지가 이러한 미리 설정된 루트상의 다른 원거리 노드에 대한 것이 아님을 결정한 후, 단계 138 에서, 수신기는 다른 어떤 메세지를 대기하기 위해 다시 초기화된다.

도 4 의 과정은 각 송수신기 또는 송수신기/제어기 결합체가 단일 노드를 갖는 (통상 그렇게 프로그램되어 있음) 뿐만아니라 그룹 어드레스와 노드 어드레스에 대한 어드레스 테이블이 제공되어 적재 되는 것으로 생각된다. 이러한 어드레스 테이블에 의해 표현된, 미리 설정된 루틴을 빌딩 레이아웃의 연구로부터 결정될 수 있으나, 루트 초기의 송수신기 불량, 또는 루트상에 인접한 2개의 송수신기사이에 발신이 악화되거나 방해되는 경우에는 변경이 요구되기 쉽다. 따라서, 단계 140 에서 파워 업 초기화와, 하기에 논의된 단계 142 에서의 네트워크 초기화에 더하여, 미리 설정된 루틴의 자동적인 재구성이, 만약 하나 이상의 송수신기로부터 인식신호를 수신하는 빌딩 컴퓨터의 반복된 불량이 하드웨어 불량 또는 통신링크 장애로 인한 것이면 요구될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 도 4 의 구성과 작동방법은 빌딩내의 컴퓨터내 및 영향을 받는 송수신기에서, 초기 프로그램 및 재프로그램하는데 하드웨어적 경비 및 네트워 경상비를 증가시킬 수 있다. 빌딩이 다이나믹스(dynamics) 를 이용함으로 인해, 신뢰성이 빈번히 변화하는 많은 통신링크를 갖는 빌딩에 있어서, 이러한 재프로그램은 심각한 불이익을 안겨줄 수 있다. 이는 특정 결합체에 2개 이상의 루틴경로를 제공함으로써, 예를들면, 단계 130 에서 조사된 테이블내에 부가적인 어드레스를 포함시킴으로써 달성될 수 있다.

플루딩 (flooding)

선택적인 통신방법은, 만약 수신된 메세지가 그 모드에만 어드레스되지 않으면, 논리적 또는 미리 설정된 루틴을 고려하지 않고, 각 발신기는 수신된 메세지를 반복하도록, 빌딩을 "플루딩"하는 것을 포함한다. 그러나, 조금의 제한은 있어야함은 명백하며, 그렇지 않으면, 메세지는 네트워크를 따라 무한정 순회하게 될 것이다. 제한의 일 형태는 빌딩 컴퓨터로부터 발신될 때, 헤더내에 데이터/시간 컷-오프 코드를 입력하고, 그 시간 후의 어떠한 노드에 의한 재 발신을 금지하고, 인식 메세지의 헤더에 유사한 컷-오프 코드를 입력하는 것이다. 그러나, 이 방법은 각 송수신기/제어기 결합체가 적어도 그 최종 목적지에 재발신되어야 하는 패킷에 대한 시간과 비교해 볼때, 정확한 시간을 갖는 로칼 시계를 구비할 것이 요구된다.

네트워크를 순회하는 메세지를 제한하는 또다른 방법은 헤더에 시이퀀스 부분을 삽입하고, 각 송수신기에는 가장 최근에 수신된 시이퀀스 수를 저장하는 미리설정된 수의 위치를 갖는 메모리를 제공하고, 단지 그 시이퀀스 수가 그 스택에서 발견되지 않는 경우에만 메세지를 재발신하는 것을 포함한다. 그러나, 이 방법은 송수신기/제어기 결합체 내에 부가적인 메모리 용량을 필요로 한다.

호프 카운트로 플루딩

대용량의 로칼 메모리 용량이 요구되지 않는, 메세지 순회를 제한하는 방법은 각각의 발신된 패킷에 위치된 킬(kill) 레벨 변수 코드를 이용하는 것이다. 이 기술은, 빌딩 컴퓨터의 송수신기와 직접 통신하여, 제 1 노드에 대하여 재발신의 수를 0 까지, '제 2 타이어(tier)" 노드에 대해서는 1까지, ....등으로 제한하는 것이 용이하고, 최근점 루트상의 충돌은 약간 더 긴 루트에 의해 메세지가 도달되도록 하고, 멀리 떨어진 노드에 대한 하나 또는 2개의 여분의 재발신이 가능하도록, 빌딩 컴퓨터가 빌딩내의 각 노드에 도달하는데 통상적으로 요구되는 릴레이 단계의 수를 한정하는 데이터를 포함한다는 사실을 이용한다. 또한, 이 방법은, 주어진 노드가 패킷을 재발신한 후, 또 다른 노드로 부터 패킷 재발신을 수신할 때, 주어진 노드가 두번째 시간을 재발신하는 것을 방지한다. 도 5 의 로직 다이아그램은, 발신 프로토콜이 패킷 킬 레벨 변수를 포함하는 경우, 노드의 동작을 나타낸 것이다. 단계 110 내지 120 은 도 4 에서와 같다. 그러나, 단계 120 에서 어드레스가 그룹 어드레스라고 결정한 후, 단계 150 에서, 패킷이 패킷 메모리에 저장된다. 이 패킷 헤더는 킬 레벨 변수를 포함하는 필드 (field) 를 포함하고, 그 변수는 이 메세지가 얼마나 여러번 재발신되어질 수 있는지를 표시하는 수이다. 단계 151 에서 이 필드는 체크되며, 만약 그 값이 0 보다 크면 단계 152 에서 킬 레벨 변수는 한번 감소된다. 단계 154 에서 이 변경된 패킷은 도 4 의 단계 124 에서와 같이 채널이 체크되는 동안에 유지된다. 만약, 채널이 비워지면, 단계 126 에서 감소된 킬 레벨 변수를 갖는 패킷은 발신된다. 단계 154 에서, 소정의 시간주기 후, 만약 채널이 비워지지 않으면, 재 발신의 시도는 실패로 돌아간다. 단계 126 에서의 실패 또는 단계 120 에서의 개별 어드레스의 인식 후, 단계 128 에서 인식 패킷이 발생된다. 비록 실패가 그룹 한단계 아래의 노드가 이시간에 패킷을 수신하지 않음을 의미할 지라도, 만약 이 노드가 인식신호를 너무 오래동안 발신하지 않고 대기하고 있으면, 빌딩 컴퓨터는 이 노드뿐만아니라 다른 노드들로 패킷을 반복한다.

단계 160 에서, 인식패킷은 단계 134와 같이, 채널이 체크되는 동안에 유지되며, 단계 162 에서, 인식신호가 발신된다.

단계 114 에서, 수신된 패킷이 다른 노드에 어드레스되는 것으로 결정되면, 단계 166 에서, 가장 최근에 패킷 메모리내에 저장된 이전 수신 패킷과 비교된다. 이 메모리는 최근에 수신된 패킷만을 저장하거나, 대용량 네트워크에서 트래픽 (traffic) 이 높은 경우, 최근(last) 2 개 또는 그이상이 비교를 위해 저장될 수 있다. 만약, 어드레스 및 데이터 내용이 같으면, 그후, 단계 168 에서, 메모리내의 패킷 킬 레벨 변수는 금방 수신된 패킷의 패킷 킬 레벨 변수와 비교된다. 만약, 금방 수신된 패킷내의 변수가 저장된 변수값과 같거나 작고 또는 0보다 크거나 (즉, 금방 수신된 패킷이 바로전에 수신된 것보다 횟수가 적거나 같음으로, 여기에 도착해서 새로운 패킷이 반복 제공될 것이다.) 또는 만약, 단계 166에서의 비교가 이 메세지가 다른 메세지인 것으로 확인되면, 단계 170 에서, 이 패킷은 단계 150 에서 사용된 것과 같은 메모리에 저장된다. 단계 172, 174 및 176 에서, 이 패킷 킬 레벨 변수는 감소되며, 채널이 곧 유효하게 되면 최종 패킷 한단계의 발신용 큐로 입력되며, 단계 152, 154 및 156 에서와 같이, 발신된다. 단계 162 에서 인식신호 발신 또는 단계 176 에서 다른 노드 패킷의 발신 또는 단계 168 또는 단계 138 에서의 발신 손실 후, 단계 138 에서 수신기는 후속 패킷의 수신을 대기하기 위해 다시 초기화된다.

도 5 의 노드 처리는 빌딩 컴퓨터로 더 이동된 노드에 의해 재발신 결과와 같은 패킷의 수신시, 최근에 재발신된 패킷을 방지함과 동시에 이전의 이 패킷을 또다른 노드로 발신하려는 시도하고, 이후 인식신호의 수신불량에 기인하는, 빌딩 컴퓨터로부터 반복 메세지를 재발신하기 위해 수신한다.

인식 패킷은 항상 빌딩 컴퓨터로 향하는 패킷을 제외하고는 나가는 패킷으로 취급될 수 있다. 따라서, 그 어드레스를 제공하는 대신, 인식코드가 사용될 수도 있다. (원래 패킷의 목적지인) 결합체는 패킷내 같은 위치에 그 어드레스를 남겨둘 수 있으면, 킬 레벨 변수를 그 결합체의 메모리에 저장된 소정의 값으로 설정할 수 있다.

분할된 스패닝 트리 (PAST)

필요한 통신링크가 신뢰성있는 소형 빌딩에 대해, 통신자원의 측면에서 효율적인 루틴 프로토콜은 분할된 어드레스를 이용하며, 이는 패킷내의 하나의 필드에 단일 어드레스와 루틴 정보와 결합한다. 비록 패킷의 길이가 증가될 수 있더라도, 가장 긴 체인이 10 또는 그 이하인 링크인 네트워크에 대해, 이 패킷 길이는 받아들일 수 있다.

도 6d 에 도시된 패킷 포맷은 어드레스 하나의 4 레벨 디지트를 나타내기 위해 그 비트 위치를 이용한다. 만약, 메세지가 모든 네트워크 및 개별 노드 어드레스에 한정되면, 이론적으로는 255 방이 4-레벨 디지트를 이용하여 4-디지트 어드레스로 어드레스될 수는 있으나, 실제로 실현가능한 수는 더 적을 것이다.

바람직하게는, 각 노드에서, 만약 메세지가 재발신되어지는지의 여부를 결정하기 위해 간단한 비교가 요구되어져야 한다. 도시된 PAST 포맷은 첫번째 레벨 노드 (예를들면, 1000) 를 식별하기위해 1 디지트와, 그 첫번째 레벨 노드 (1200은 노드 1000을 통하여 도달가능한 두번째 노드임) 를 통하여 도달가능한 노드를 인식하기 위한 그 다음 디지트 등을 이용한다. 0000 어드레스는 "모든-네트워크" 메세지로서 인식되어, 최종 레벨 노드들을 제외한 모두에 의해 재발신된다.

이 프로토콜에 따르면, 제 1 레벨 노드(1000) 에서, 첫번째 디지트=1 을 갖고, 하나 이상의 다른 디지트가 0과 같지 않은 소정의 어드레스가 재발신되어져야 한다. 제 2 레벨 노드 (1200) 는 12 로 시작하며 이후 0과 같지 않은 디지트를 갖는 어드레스를 재발신할 것이다. 이 루틴 개요는 여러가지 노드에서의 로직 및 메모리 조건을 매우 단순화시키나, 9 개의 제 3 레벨 노드 각각에 대해 4 개의 노드가 제공될 수 있는 마지막 레벨을 제외하고, 2-비트 디지트는 트리를 각 가지 (branch) 레벨에서 3까지 제한한다. 따라서, 만약 가장 먼 거리의 방이 4 호프에 달하고 시작점이 중앙근처이면, 이론적으로는 총 147 개의 방이 단일적으로 어드레스될 수 있다. 그러나, 빌딩내의 신호전파가 그렇게 바람직하지 않아 많은 어드레스들이 사용가능하지 않다.

방금 설명한 시스템에서, 0000 의 어드레스는 네트워크-와이드(wide) 브로드캐스트 (broadcast) 이다. 그러나, 0001 내지 0333 의 어드레스는 사용되지 않는다. 좀더, 효과적인 동작은 네트워크-와이드 브로드캐스트와 인식신호를 구별하기 위해 리딩 비트 (leading bit) 를 이용한다. 이러한 어드레스 개요에 있어서, 후속비트가 어드레스용으로 좀더 사용될 수 있으며, 만약, "1" 이 인식을 의미하면, 후속비트가 노드의 어드레스용으로 사용될 것이다. 이러한 배열은 그러한 인식 패킷을 수신하는 노드가 단지 트리의 같은 가지에서 좀더 떨어진 노드로부터 발생되는 경우에만, 재발신을 가능하게 하며, 따라서, 같은 레벨에서 서로 다른 노드에 의한 같은 인식신호의 다중 발신을 금지시킨다.

쉽게 극복될 수 없는 하나의 문제는 네트워크-와이드 브로드캐스트가 뒤따르는 인식신호들간의 충돌문제이다. 특히, 모든 노드는 동일한 송수신기 및 마이크로프로세서 성능을 갖는다. 이들은 발신을 위해, 큐내에 패킷을 저장하지 않는다. 따라서, 만약 2 개의 노드가 같은 트리에 있는 같은 상위 레벨 (빌딩 컴퓨터에서 더 가까운) 노드로 빠르지만 비충돌로 발신하면, 상위 레벨 노드는 이러한 인식패킷중 첫 번째 발신하지 않은 상태이므로, 하나는 잃게 될 것이다. 이는 네트워크-와이드 브로드캐스트의 인식의 발신에서 스태커된 지연을 설정하여 쉽게 해결될 수 없으며, 이러한 지연은 단순히 노드 어드레스에 관계되며, 어떤 노드가 다른 가지에 있는 노드들로부터 강한 신호를 수신함으로 인해, 같은 가지내의노드들로부터 신호를 정확히 점출하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

레벨수 및 디지트당 비트 수의 증가시킴으로써, 어드레스 길이가 증가하는 것은 대량의 방을 갖는 빌딩에 대해, 이러한 개요가 사용될 수 있도록 한다. 그러나, 통신링크들 중의 하나가 신뢰성이 없게 되는 경우에는, 루트의 재구성이 매우 어렵게 될 수 있다.

신호 및 데이터 포맷

하기에 논의된 이유로, 캐리어 주파수는 빌딩제어에 요구되는 소량의 데이터량과 비교해 볼때 상대적으로 높다. 4800과 같은 매우 낮은 데이터 속도면 충분할 것이다. 하나의 제안된 포맷 및 발신 플랜 (plan) 은 약 200msec 의 발신 싸이클을 포함하는데, 즉, 빌딩 컴퓨터는 인식신호를 수신하기 위해 그렇게 길게 대기할 것이다. 그 시간 주기내의 인식 수신의 실패는 불량의 증거로서 고려되며, 그래서 메세지는 재발신될 것이다.

선택적으로, 가장 멀리 있는 노드들이 도달하는데 많은 호프들을 요구할 때, 빌딩 컴퓨터는 순환 (round trip) 에 필요한 호프수에 관한 메세지를 재발신하기전에 시간과 함께 각 발신전의 소정 대기시간을 승인의 기초로 삼는다.

패킷은 20kbit/sec 비트 속도에서 발신되는 8 비트의 20 바이트로 구성될 수 있고, 비변조된 캐리어 버스트 초기에 12msec로 지속하는 프리엠블에 의해 진행된다. 이는 총 발신기간인 20m/sec 에 대응한다. 적어도 첫번째 2 개의 바이트는 루틴정보를 포함하는 어드레스 또는 다른 데이터에 할당될 것이며, 이는 메세지가 향하는 단일 방 제어기, 또는 그룹 또는 모든 제어기들을 인식할 것이다.단지 3 비트가 조명 휘도 (감광) 정보를 위해 요구된다. 부가적인 비트들은 체크비트, 인식 또는 다른 시스템 명령정보로 할당될 것이다.

도 6a 내지 6d 에 도시된 서로 다른 패킷 포맷은 정확한 시간 스케일로 도시되지 않는다. 한 블럭의 길이가 반드시 한 바이트, 또는 정수 또는 바이트수를 나타내는 것은 아니다. 주어진 크기의 빌딩 및 제어기 배열에 대해, 동일할 수 있는 블럭들은 같은 참고번호로 표시된다.

직접 루틴

최대까지 패킷길이가 증가하기 때문에, 가장 간단한 기술은 완전한 루틴경로를 나가는 각 패킷의 일부로서 발신하는 것이다. 이는 각 노드에서, 간단하게 처리하는 이점을 갖는다. 그러나, 각 노드에 대해, 고유한 어드레스를 갖는 중간 크기의 빌딩에 있어서, 8 내지 12 바이트가 요구될 수 있다. 도 6a 에 도시된 바와 같이, 패킷 (50) 은 헤드 또는 프리엠블 (51) 로 시작하며, 이것은 변조되지 않았거나 패킷이 이 네크워트에 대해 유효한지의 식별을 간단하게 하는 다른 비트들의 변조 또는 동기화를 포함한다. 이를 디코딩하고 잘 작동시키기 위해, 헤드 또는 프리엠블은 발신을 연속추적하는데 수신기의 상대적인 어려움에 따라서 결정되는 길이를 가질 것이다. 첫번째 정보블럭 (52) 은 패킷이 발생된 송수신기 (T41) 또는 노드의 어드레스이며, 나가는 패킷에 대해 이는 빌딩 컴퓨터에 접속된 송수신기 (T41) 의 어드레스가 될 것이다. 다음 블럭은 루트블럭 (53) 이며, 이는 소오스와 목적지 사이에 뒤따르게 되는 루트를 기술하는 정보를 포함한다. 루트블럭 (53) 은 도시된 바와 같이, 한 어드레스만큼 짧을 수도 있으며,목적지가 두번째 타이어 송수신기일 경우에는 많은 재발신이 이루어진 후 목적지에 도달하면 길이에 있어 다수의 바이트가 사용될 수 있으며, 만약 목적지가 첫번째 타이어 송수신기면 생략될 수도 있으며, 또는 대형 빌딩에서 패킷길이를 감소시키기 위해 다른 방법으로 코드될 수 있다.

도 6의 포맷에 있어서, 네번째 블럭은 목적지 블럭 (55) 이며, 이는 패킷 제어 데이터가 의도하는 결합체의 어드레스이다. 그 어드레스는 전적으로 임의적일 수 있으며, 그룹내의 어드레스 뿐만아니라 (인접 빌딩의 간섭이 문제되는 경우에 유용한) 빌딩인식하는 부분을 포함한다. 이후, 명령 블럭 (56) 이 뒤따르며, 이는 여러가지 네트워크 정보 또는 "인식"과 같은 패킷 설명, 또는 패킷 길이, 또는 우선정보를 포함할 수 있으며, 테스트 신호를 발신하는 것과 같은 일부 특정 응답이 결합체에 요구되는 것을 나타낼 수도 있다. 테스트 블럭 (57) 은 매우 짧을 수도 있다. 예를들면, "오프"설정 또는 9%, 25%, 50%, 90% 감광, 정상, 또는 110% 감광이 사용될 수도 있다. 이는 단지 3개의 비트로 코드될 수 있다.

체크블럭 (58) 은 대부분의 포맷에서 마지막으로 발신될 것이다. 이후, 소정의 에러체킹 또는 정정 루틴이 뒤따를 수 있으며, 길이에 있어서는 1 바이트보다 크거나 작을 수도 있다.

도 6a 의 포맷이 사용될 때, 전체 루틴 정보는 패킷이 재발신될 때, 보존되거나, 또는 재발신하는 노드의 어드레스는 그 리스트로부터 삭제될 수도 있다. 전체 루트가 목적지에 보전될 때, 그 모든 루트정보가 이미 존재하기 때문에, 인식 패킷의 발생이 단순화될 수 있다. 그러나, 이 프로토콜은 수신하는 결합체가패킷으로 이 제어기를 제어하기 위해 재발신되어 디코드되어야 하는지 또는 무시해야 되는지를 결정하기 위해, 전체 루트와 목적지 블럭을 체크해야 한다. 만약, 목적지를 제외한 어떠한 어드레스도 수신하는 결합체의 어드레스와 맞지 않으면, 패킷이 재발신되어야 한다. 응용 프로그램을 작성할 때, 통상의 전문가는 국부적인 요구를 잘 맞추기 위해, 이 패킷포맷을 사용하여 다른 프로토콜을 고안할 수도 있을 것이다.

직접 어드레싱

패킷 길이와 재발신 양이 감소되므로, 도 4 의 노드 로직은 가장 바람직한 것으로 생각된다. 헤더 또는 프리엠블 후, 도 6b 에 도시된 보통의 데이터 패킷 (60) 은 단지 목적지 노드의 어드레스 (55), 명령 블럭 (66) 내에 포함된 플래그 (flag) 또는 다른 제어코드, 3 비트만큼 적게 요구될 수 있는 블럭 (57) 내의 조명 제어 데이터, 및 에러체크 또는 정정 블럭 958) 을 단지 포함할 것을 필요로 한다. 그러나, 이 실시예에서, 소오스 블럭 (52) 은 보존되는 것이 바람직하다. 예를들어, 이 블럭은 나가는 패킷과 인식 패킷을 구별하기 위해 사용될 수 있으며, 따라서 결합체에서 필요한 다른 로직 작업의 수가 감소될 수 있다.

통상적으로 데이터 필드 (67) 의 길이가 서로 달라, 서로 다른 패킷들은 서로 다른 길이일 수도 있다. 도 4 의 노드 로직을 갖는 도 6b의 패킷을 이용할 때, 네트워크를 초기화하기 위해, 각 송수신기의 마이크로프로세서의 롬은 어드레스 테이블에 적재되어야 한다. 특별한 데이터의 다른 예들은 에러정정 알고리즘을 포함하고, 이는 제어장치가 제조될 때 지정된 롬에 내장될 수 있거나 이후 적재될 수도 있다. 따라서, 초기화 데이터는 루틴 조명 제어데이터보다 더 길수도 있다. 패킷길이는 명력 블럭 (56) 내에 코드된 항목중의 하나일 수도 있다.

호프 카운트로 플루딩

만약, 시스템 설계자가, 데이터 수신동안, 다중 비교의 필요성과 어드레스 테이블의 저장으로 인해, 각 결합체내에 필요한 메모리 및 로직 용량에 도 4 의 로직과 도 6b 의 패킷에 의해 부여된 요구조건을 피하기를 원할 경우, 노드들간의 신호 발신에서의 실질적으로 변화될 때는 언제나 이러한 테이블을 업 데이트하는 네트워크 부하가 회복되며, 도 6b 의 패킷 (70) 과 같은 패킷 포맷이 바람직할 수 있다. 블럭 (52-58) 은 도 6b 와 동일할 수도 있다. 도 6c 의 포맷의 특징은 블럭 (79) 이며, 이는 "킬 레벨" 변수를 포함한다. 일반적으로, 이블럭은, 패킷이 빌딩 컴퓨터의 송수신기 (T41) 에 의해 발신될 때 설정된다. 정상적인 또는 약간 더 긴 루트를 따라 발신이 발생되는 최대 호프수에 관련된 값을 갖는다. 이 필드값은 패킷이 재발신될 때마다 감소되며, 수신된 패킷이 예들들면, 0 의 킬레벨을 가질 때는 재발신되지 않는다. 이는, 어떠한 복잡한 어드레스 또는 루틴 개요도 요구됨이 없이, 패킷을 네트워크를 따라 무한하게 순환되어지는 것을 방지한다.

PaST 포맷

도 6d 에 도시된 분할된 스패닝 (spanning) 트리 포맷 (8) 은, 각 노드내에 단지 간단한 저장 및 비교 기능을 갖는 소정의 루틴을 제공한다. 도 6b 의 패킷과의 유일한 차이점은 소오스 블럭 (82) 과 목적지 블럭 (85) 에 대해 포맷하는어드레스이다. 이러한 어드레스들은 트리구조로 배열되며, 송수신기 (T41) 로부터 개시된다. 트리배열은 연속된 링크를 따른 패킷의 동작에 기초하며, 그 링크들은 트리의 가지들이며 송수신기 (T41) 로부터 외부로 향한다. 모든 첫번째 레벨 노드들은 송수신기 (T41) 과 직접 통신하여야 한다.

어드레스는 소오스 어드레스 (82) 에 대해 도시된다. 각 어드레스는 어드레스 필드 (82) 내에서 각각 서브-필드 (82) 를 점유하는 일련의 디지트에 의해 형성된다. 일 실시예에서, 디지트는 2개의 비트 (84) 로 표시되며, 그 수치범위는 0 내지 3 일 수 있다. 만약, 최종 디지트가 이노드의 어드레스와 일치하면, 노드에 의해 패킷이 재발신되며 이 노드는 (재발신되지 않은) 최종 레벨 노드는 아니다.

위의 모든 패킷에 대한 설명에서, 주어진 값은 단순히 예시적인 것이다. 패킷내의 블럭의 상대적 위치는 처리과정에서의 편리성을 위해 선택되었으며, 본 발명의 일 부분을 형성한다. 명령블럭 (56) 과 체크블럭 (58) 에서의 기능은 증대되거나 또는 변화될 수 있으며, 이들 블럭들은 인접한 비트들로 구성되지 않아야 한다.

충돌 회피

복잡한 헤더와 루틴지시의 과도한 부하를 감소시키기 위해서는, 중간 크기의 사무 빌딩에 있어서, 도 5 의 방법에 따라, 작업하는 것이 바람직하다. 빌딩 컴퓨터는 도 6c 에 도시된 패킷 (70) 과 같은 패킷의 발신을 개시한 후, 인식을 수신하기 위해 소정의 시간 주기동안 대기할 것이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 송수신기 (T11, T14 및 T24) 는 이 패킷을 동시에 수신할 것으로 예상된다. 이하, 상세히 설명된 바와 같이, 각 송수신기/제어기 결합체는 하나이상의 마이크로프로세서 (여기서는, 비록 전체 기능이 두개의 프로세서에 의해 분할되더라도 "마이크로프로세서"라 칭함) 를 포함하고, 이는 수신된 디지털 정보를 해독하여, 만약 있다면, 어떤 조치가 취해져야 하는지를 결정한다. 만약 메세지가 모든 제어기에 대한 것이면, 적절한 제어신호가 제어기 (C11, C14 및 C24)에 제공된다. 동시에, 각 송수신기 (T11, T14 및 T24)는 메세지 재발신을 준비할 것이다. 재발신의 첫단계는 충돌 등을 감소시키기 위해, 무작위 지연간격으로 측정할 것이다. 무작위 수치 발생기를 이용하여, 이 3 개의 송수신기 각각의 마이크로프로세서는, 예를들면, 1 과 128 주기사이의 지연 간격 수치를 발생한다. 일 지연주기의 기간은 송수신기 파워-업 지연과 이 시스템 송수신기의 검출응답시간에 기초하여, 임의적으로 선택되나, 통상은 하나의 패킷 주기 이하거나, 작은 패킷 주기일 것이다. 각각의 지연간격 동안에, 3개의 송수신기 각각은 또다른 네트워크 발신이 수신되어지는 지를 결정하기 위해, 청취할 것이며, 그러한 수신의 검출이 없는 경우, 무작위로 발생된 그 자신의 지연 간격후에 발신을 개시할 것이다. 도 1 의 시스템 배열에 대해 부합시킴으로써, 다른 송수신기는 T11, T14 및 T24 에 의해 형성된 가장 내측의 타이어중의 하나 이상과 신뢰성 있게 통신할 수 있다. 따라서, T11 의 지연간격 후, T21 은 메세지를 수신할 것이며, T24 의 지연후, T22, T25 및 T34 는 메세지를 수신하여야 한다. 충돌이 없다고 가정하면, 이과정은 여러가지 지연간격후 메세지가 릴레이됨에 따라서 외측 반경방향으로 계속되어질 것이다. 그러나, 도시된 바와 같이, T24와 T12 가 다른 것을 쉽게 청취할 수 없어 T24로부터의 발신 (최대측 타이어) 과 T12로부터의 발신 (외측 다음 타이어) 의 충돌로 T22가 손실될 위험이 있다. 다른 것이 메세지를 완결하기 전에 T12 및 T24 는 발신을 개시하면, T22 의 마이크로프로세서는 에러 코딩을 통하여 변형된 데이터가 수신되었음을 결정할 것이다. T22 는 공백 메세지를 계속 대기할 것이며, T25 또는 T26으로부터도 그러한 것을 수신할 수도 있다. T25로부터의 발신이 두번째 발신인 반면에, T26으로부터의 발신이 네번째 타이어 재발신이 될 수 있기 때문에, 그들사이의 충돌이 크게 감소될 수 있다.

방의 조명 제어기 (C11-C35) 의 위치는 다른 RF가 다른 송수신기와 통신하는 이유외에, 방 내부로 들어가는 사람의 편리한 접근, 또는 빌딩의 역사적 사건, 일부 충돌문제를 갖는 네트워크 포토그라피(topography)와 같은 이유에 의해, 먼저 결정되기 때문에, 평행한 루트를 따른 링크수의 차이가 거의 같을 것이다. 하나의 해답은 일부 노드의 지연을 증가시키거나, 충돌과 같은 것을 감소시키는데 따른 논리적인 제한을 가함으로써 바람직한 루트를 제공하는 것이다. 개별 송수신기/제어기 결합체의 마이크로프로세서에 내장된 제어 프로그램은 평행 루트 문제를 극복하기 위해 빌딩 컴퓨터를 재 프로그램하여 다소 응답시킬 수 있다. 예를들면, 송수신기 (T12) 는 어떠한 수신 메세지도 릴레이하지 않도록 명령될 수 있으며, 그후, T13 은 T26 과 T22 를 통하여 통신할 것이다. 그 루트를 통한 통신이 신뢰성이 없게 될 때, T26 은 일시적으로 디스에이블될 수 있으며, T12 는 빌딩 컴퓨터로부터의 명령에 따라 릴레이하기 위해 인에이블될 수 있다.

설치

본 발명의 특징은 저럼한 설치 및 셋-업 비용에 있다. 어떤 마이크로프로세서가 결합된 송수신기는 내장되며, 어떠한 전자적인 조정이 요구되지 않기 때문에 특별한 훈련이 없이도, 기술자에 의해 용이하게 설치된다. 요구되는 유일한 접속은 입력파워이며, 제어장치로의 제어접속이다. 경제적인 측면으로 보면, 제어장치 및 송수신기는 다른 장치에 플러그-인 되거나, 또는 집적될 수 있다. 유일한 나머지 요구조건으로는, 시리얼 번호, 바코드 번호, 또는 (통상적으로는 제조자에 의해) 송수신기내에 저장된 인식 번호 또는 어드레스에 관한 다른 번호가 설치시트 또는 각각의 위치에 대한 빌딘도면상에 기록될 수 있다.

바람직한 실시예는 응용 프로그램의 일부를 이루는 셋-업 루틴을 포함한다. 만약, 송수신기가 설치된 것들의 리스트상에서 하나 이상의 송수신기가 접촉되지 않은 것으로 최종적으로 발견되지 않는다면, 사람의 간섭없이 완전하게 자동 수행될 수 있다.

이러한 네트워크 셋-업에 있어서, 빌딩 컴퓨터 (40) 는 빌딩 컴퓨터와 결합된 송수신기와 직접 통신할 수 있는 그러한 제어점 (첫번째 타이어 노드) 으로 향하는 발신 패킷을 수신하고, 그후, 하나이상의 통신루트가 각 제어점에 대해 식별될 때까지, 각각의 첫번째 노드를 통하여 그 첫번째 타이어 노드 제어점 (따라서, 두번째 타이어 노드라 함) 을 향하는 유사한 패킷을 발신한다. 이 정보로부터, 빌딩 컴퓨터는 각 제어점에 대한 재발신 데이터 또는 루틴을 계산한다.

도 5 의 노드 및 도 6c 의 패킷 포맷을 이용하여, 컴퓨터를 개시하는 것은 0의 킬 레벨을 갖는 "모든 네트워크" 어드레스 패킷의 발신을 명령할 것이다. 이 패킷은 송수신기 (T11, T14 및 T24) 에 의해 수신될 것이며, 이는 단지 통신범위내의 하나이다. 이들 각각은, 킬 레벨 변수가 0 이어서, 패킷을 재발신하지 못할 것이며, 인식을 발신할 것이다. 이러한 인식의 수신시, 응용 프로그램은 도 1 의 것과 유사한 네트워크 통신 다이아그램의 생성을 위해 이들 3개의 노드들을 첫번째 타이어로서 식별할 것이다.

그 다음, 컴퓨터는, 어드레스된 노드가 킬레벨 변수를 갖는 "모든 네트워크" 패킷을 발신하도록 하는 데이터 블록 또는 특정 명령을 포함하는 패킷을 방금 인식된 첫번째 타이어 노드로 향하게 한다. 인식신호 수신시, 이들은 송수신기 (T41) 로 재발신될 것이며, 컴퓨터는 그 첫번째 타이어 노드로부터의 접속을 식별할 것이다. 이와 유사하게, 이 방법은 작동가능하게 접속된 모든 송수신기와 시스템적으로 접촉될 수 있어, 도 1 의 통신 연결 다이아그램이 컴퓨터에 의해 생성된다.

예로서, 만약 이때 릴레이 송수신기 (T26) 가 없으면, T13 에서 T23 으로의 링크가 너무 신뢰성이 없어, 에러 메세지가 T23과 통신하지 않는 응용 프로그램의 제어하에 발생될 것이다. (내장된 설치 또는 도면 데이터에 기초하여 컴퓨터내에 생성될 수 있는) 도 2 의 빌딩 다이아그램의 연구로부터, 빌딩 직원(personel) 은 문제가 송수신기의 불량에 의한 것이 아니라, 송수신기 (T23) 의 고립에 기한 것이라는 것을 결정할 수 있다. 릴레이 (T26) 의 추가가 명백한 정정이 된다.

이러한 데이터는 이 네트워크의 사용하기 위해 선택된 루트의 모드에 따라서 다른 방법으로 사용될 수도 있다. 예를들면, 만약 정상모드 발신이 플루딩에 의한 것이면, 횟수를 나타내는 코드신호의 발신에 따라 패킷은 재발신되어지고, 그후 빌딩 컴퓨터는 각 제어점 어드레스와 결합된 번호를 저장하고, 여기서 그 번호는 최단 루트를 통하여 제어점에 도달하는데 요구된 재발신의 횟수와 같거나, 또는 만약 시스템 작동자가 패킷이 빌딩 컴퓨터의 송수신기로부터 첫번째 발신이 뒤따르지 않는 경우를 감소시킬 것이라고 결정하면, 그 수치는 증가될 것이다. 이 방법은 만약 각 제어점이 고유한 시리얼 번호 또는 빌딩 전체에 장치가 설치될 때 빌딩 맵(map) 상에 기입될 수 있고 제어점이 패킷의 수신을 인식할 때 초기 어드레스로서 사용될 수 있는 바코드 (48 또는 50 비트 만큼 사용될 수 있음) 를 가지면, 특히 경제적이다. 따라서, 빌딩 컴퓨터는 패킷의 루틴을 어드레스하는데 사용하기 위해, 더 짧은 어드레스를 지정하는 것이 바람직하다.

이러한 기술들은 스크린상에 빌딩이 3차원 이미지로 표시하는 것을 가능케 하여, 미래의 제어목적들을 위해, 사람인 조작자가 복잡한 리스트나 도면에 의존하지 않고 태양광 노출과 같은 외부 인자, 또는 벽 또는 마루를 따라 정렬된 그룹에 대한 그들 위치에 따라서 최적 조명을 위한 제어점을 선택할 수 있다.

만약 루트정보가 각 패킷 (도 6a) 내의 어드레스와 함께 정상적으로 발신되면, 만약 그 제어점이 어드레스되어야 한다면 발신을 위해 빌딩 컴퓨터는 각 제어점에 대해 결정된 최단 루트를 저장한다. 만약 재발신에 대한 어드레스 테이블이 각 제어점에 저장되면, 컴퓨터는 얻어진 루트정보로부터 그러한 테이블을 생성하고, 이어서 각 테이블 내용을 각 제어점으로 발신한다.

또한, 본 발명에 따라 다른 셋-업 기술이 응용 프로그램의 제어하에서 가능함은 명백하다.

선택적으로는, 포트블 컴퓨터는 즉각 각 제어점과 직접 통신하기 위해 빌딩으로 운반되어, 이 점이 패킷을 직접 다른 제어점으로 발신하고, 그로부터 인식신호를 수신할 수 있는지를 결정한다.

송수신기/제어기 장치 결합체

제어장치는 표준적인 장치, 또는 결합된 수신기에 쉽게 접속하기 위해, 간단하게 변경된 장치가 바람직하다. 도 7 에 도시된, 배열은 일반적인 조명의 요구조건을 갖는 방이나 지역의 조명을 제어하는데 바람직한 배열이다. 방은 각각이 하나 이상의 형광 튜브 (203) 및 원거리 제어가 가능한 블라스트 (204) 를 갖는 3 개의 조명기구 (202) 를 갖는 것으로 도시된다. 이 실시예에서, 블라스트는 벽 유닛 (210) 으로부터 공급 컨덕터를 지나 전파하는 신호를 통하여 제어된다. 월 유닛 (210) 은 조명기구에 AC 전원을 제공하는 I/O (입/출력) 회로 (212) 를 포함하고, 또한 방 내부의 통신 및 제어 기능을 제공한다. 예들들면, 이 방은 적외선 링크에 의해 I/O 회로와 통신하는 "마우스(214)" 및 또한 또다른 적외선 링크에 의해 I/O 회로와 통신하는 점유 센서 (216) 를 포함한다. 마우스 (214) 및 센서 (216) 는 조명제어 데이터 또는 신호를 저장하고, 조명이 빌딩 컴퓨터에 의해 허용되거나 원하는 시간과 휘도에서 작동하도록 I/O 회로를 제어하는 (즉, 마우스 (214) 제어) 마이크로프로세서 (218) 로 진행하는 제어신호를 제공한다.

마이크로프로세서 (218) 에 접속된 것은 수신기 영역 (224) 과 발신기 영역 (226) 에 의해 형성된 송수신기에 직접 결합된 또다른 마이크로프로세서이다.

이 실시예는, 방 제어용 마이크로프로세서 (218) 와 네트워크 통신용 마이크로프로세서 (222) 가 분리 도시되며, 수신기에 대한 안테나 (228) 와 발신기에 대한 안테나 (230) 으로 분리 도시된다. 그러나, 여기서는 마이크로프로세서 및 안테나 각각을 하나로 결합하는 것이 경제적이거나 기술적인 향상을 나타내는 것이 아니라고 말할 이유는 없다.

하기에 설명된 바와 같이, 수신기와 발신기 영역은, 본 발명에 바람직한 통신 프로토콜은 발신과 수신이 상호 배타적임을 요구한다는 점을 제외하고는, 서로 독립적으로 작동한다. 바람직한 실시예에서, 안테나 (230) 를 통한 발신 주파수는 안테나 (228) 를 통하여 가장 최근에 수신된 캐리어 주파수와는 무관하다.

슬라이딩 주파수

다른 신호 소오스로부터의 간섭은 항상 무선통신의 잠재적인 문제점이다. 비관련 분야의 전문가들은, 900MHz 와 950MHz 사이의 대역의 사용을 고려하고 있는데, 이러한 대역에서 작동하는 상업적인 송수신기의 개발, 이러한 대역의 전파특성 및 저파워에서의 무허가 작업가능성 때문이다. 따라서, 예기치 못한 간섭에 직면하는 경우, 제어될 수 있으며 빌딩 시스템에 대해 충분히 신뢰성있는 데이터 발신을 제공하면서도 저렴한 장치 또는 기술을 고안하는 것이 필요하다.

응용자들은 대부분의 경우, 간섭이 좁은 대역 소오스인 신호 소오스로부터 발생한다고 믿고 있다. ± 4kHz 발신의 주파수 천이와 20kbit/sec 데이터 속도를 갖는 주파수-천이-키잉 (keying) 변조를 이용하며, 본 발명에 따른 발신도 좁은 대역 소오스이다. 만약, 송수신기 (T41) 로부터의 연속적인 패킷 발신이 대역내의 서로다른 주파수이면, 모두가 과도한 간섭의 희생자가 되리라고는 생각되지 않는다. 하나의 기술은 군사기밀을 위해 사용되는 것과 같이, 미리 계획된 주파수 호핑 개요 (설계) 를 갖는 것이며, 이는 호핑 알고리즘 또는 시이퀀스의 저장뿐만아니라 마스터 클럭에 대한 네트워크 송수신기의 정밀한 동기화를 요구한다.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 연속적인 발신은, 간단하고 완만한 캐리어 주파수의 변화 또는 선택된 대역폭을 가로지르는 단계적인 모노토닉 변화를 갖는, 발신된 신호의 대역폭보다 더 큰 주파수에 의해 천이된 캐리어 주파수에서 발생된다. 도 8 은 하나의 발신과 다음 발신 사이의 시간, 약 1.5초 후, 캐리어 주파수가 1.5MHz 로 천이된 바람직한 삼각 파형의 변화를 도시한 것이다. 이는 도 7a 보다는 좀더 상세히 도 10a 에 도시된 송수신기 (226) 에 의해 수행되며, 여기서 VCO(302) 는 주파수 스윕(sweep) 제어로부터의 스윕 입력과 이진 데이터 입력을 20kbit/sec 로 바람직하게 수신한다. 스윕 속도는 수신기 대역폭내에서 하나의 발신동안에 캐리어 주파수변화를 유지하고, 또한 이 발신의 수신을 과도하게 감소시키는 간섭 신호가 다음 발신에 영향을 미칠 기회를 최소화시키도록 선택된다. 따라서, 패킷의 초기에 캐리어 버스트를 발신할 때, VCO 는 약간 변화하는 주파수를 가질 것이며, 변조시 현재의 캐리어 주파수에서 4kHz 만큼 위와 아래로 교차할 것이다. 이 신호는 파워 증폭기 (304) 에서 증폭되어 안테나 커플러 (306)를 통하여 안테나 (230) 로 공급된다.

이는 통신범위내의 노드의 수신기 (224) 및 그들의 AFC 회로의 대역에 바람직한 50kHz 이어서, 하나의 패킷 발신동안의 천이가 (프리엠블 버스트를 포함하는 20msec 기간)의 천이가 20kHz 이하가 되도록 한다.

만약, 비용을 절감하거나, 간단한 슬라이딩 주파수를 얻기 위해, 위상이 라크된 (locked) 루프가 송수신기 섹션에서 사용되지 않으면, 온도변화는 VCO 주파수에서 통상 10PPM/℃ 의 변화를 유발할 것이다. 900MHz에서, 이는 매우 추운 빌딩과 차가운 장치사이, 및 빌딩내에서 고온의 환경을 가진 제어장치에서, 100℃에 대해 단지 900kHz 이다. 만약, 에이징 (aging) 이 같은 효과를 가지면, 발신기 섹션에서의 에이징 효과와 온도는 약 ±1 MHz 변화에 이를 것이다. 수신기 섹션에서 10 내지 12MHz 통과 대역이 되도록, 선택된 송수신기 범위는 일반적으로 905 내지 915 MHz 이다. 그러나, 온도와 에이징에 의한 부가적인 변화는 주파수 변화의 경사도가 거의 초당 1.0MHz 를 초과하지 않아, 20초의 삼각형 주기동안에 일정하게 될 것이다.

네트워크 제어문제를 간단히 하기 위하여, 네트워크를 패킷 발신 타이밍 뿐만아니라 오실레이터 주파수에 대해 비동기적으로 작동시키는 것이 바람직하다. 따라서, 빌딩 컴퓨터에 결합된 송수신기 (T41) 뿐만아니라 네트워크내의 다른 모든 송수신기들은 그 발신 주파수가 하나의 싸이클에 대해 안전한 약 20초의 주기를 갖는, 자유롭게 전파하는 (free-running) 삼각파 제어기를 갖는다. 또한 발신 명령이 있을 때에만 각 발신기는 켜질 것이며, 발신요구는 임의의 시간에서 이루어질 수 있어서 발신되어질 정확한 주파수는 예측할 수 없는 것이다. 이 프로토콜의결과는 각 송수신기의 수신기 섹션 (224) 는 수신되어질 다음 데이터 신호의 주파수를 예측할 방법이 없으며, 그 첫번째 데이터 비트의 발신전에 발신의 조사 및 연속추적이 가능하여야 한다는 것이다.

이 모드에서 작업을 허용하기 위해서, 각 수신기는 2 개의 작업모드; 캡쳐 모드와 트래킹 (tracking) 모드를 갖는다. 캡쳐모드에서, 수신기는 약 904 내지 916 MHz 에서 약 10 내지 12MHz의 통과대역을 갖는다. 상술한 바와 같이, 패킷은 캐리어가 검출되고 수신기가 신호를 추적하고 트랙킹 모드에서 이를 트랙킹 할 만큼의 충분한 시간동안 지속되는 변조되지 않은 캐리어 버스트로 시작한다. 이는 수신기 스캐닝 속도 및 검출 및 평가시간의 기능이다. 회로비용 및 프로세싱 시간을 낮추기 위해서는 적어도 1msec 의 비변조된 버스트가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 12msec 이다.

트랙킹 모드에서, 수신기는 좁은 대역폭을 가지나, 100kHz보다는 더 좁지 않다. 이는 효과적으로 좁은 통과 대역밖의 노이즈 또는 신호를 방지하나, FSK 신호는 안전하게 통과시킨다. 수신기는 트랙킹 모드에서 만약 선형 슬라이딩이 사용되면, 캐리어 주파수의 소량 변화가 뒤따르도록, 로칼 오실레이터 제어가 가능한 AFC 회로와 결합한다.

도 10b 에 개략적으로 블럭도로서 도시된, 본 발명에 따른 수신기 섹션 (224) 의 실시예 1 은, 3개의 섹션인, 대역 통과 필터 (312) 에 의해 정의된 캡쳐 모드용 넓은 대역과, IF 필터 (322) 에 의해 정의된 트랙킹용 좁은 대역, 및 저역 통과 필터 (332) 를 포함한다. 안테나 (228) 로부터의 신호는 커플러 (316) 에의해 증폭기 (314) 에 정합된다. VCO (317) 의 출력은 첫번째 IF신호를 제공하기 위해, 믹서 (318) 에서 필터 (312) 의 출력과 믹서된다. 그후, 이는 증폭기 (336) 에서 증폭되어 두번째 IF 저역 필터 (332) 에서 필터되는 두번째 IF 신호를 제공하기 위해, 믹서 (325) 에서 로칼 오실레이터 (324) 의 출력과 믹서된다. 간단한 검출기 (336) 는 필터 (332) 로부터의 출력된 FSK 신호출력으로부터 검출된 이진신호를 제공한다.

캡쳐 모드에서, 대역내에서의 신호존재를 인식하기 위해, 수신된 신호 세기 표시기 (340) 도 필터 (332) 의 출력을 수신한다. 그 수신된 신호 세기 표시기 (340) 의 출력은 결정회로 (342) 에 제공된다. 결정회로는 VCO 가 표시기 (340) 로부터 최대 출력을 제공하는 주파수에서 정지하도록 VCO (317) 를 제어하는 하나의 출력을 갖는다. 이 실시예에서, 저역 필터 (332) 의 대역폭은 또한 대역폭 제어기 (344) 에 의해 변화되며 그 제어기 (344) 는 결정회로 (342) 로부터 두번째 출력을 수신한다. 필터 (332) 는 신호대 잡음비가 개선되도록 캡쳐 동안에 상대적으로 넓은 대역폭으로 설정될 수 있으며, 트랙킹 동안에는 좁은 대역폭으로 설정될 수 있다. 또한, 결정회로 (342) 는, 수신되어지는 신호가 네트워크 신호인지 간섭신호인지를 결정하기 위해 데이터 검출기 (336) 의 출력을 수신한다. 수신된 신호가 간섭이라고 결정되자마자 VCO 의 스윕핑이 네트워크 신호를 조사하기 위해 재개된다.

캐리어 주파수 근처에서 간섭신호를 식별하는 수신기의 성능을 향상시키기 위해서는 항상 수신기를 상대적으로 높은 대역폭에서 작동시키는 것이 바람직하다.이러한 경우, 대역폭 제어기 (344) 는 생략된다.

대안적인 실시예에서, 튜너블 (tunable) 저역 통과 필터는 912 내지 924 MHz 와 같은 대역을 가로질러 신호가 수신되는 점까지 스윕된다. 그 점에서 스윕핑이 중지되며, 신호가 검출된다.

간섭신호 방지

본 발명이 된 때에는 900MHz ISM 대역에서 상대적으로 작은 트랙픽을 갖지만, 본 발명에 따른 시스템은 수년동안 중요한 변경이나 유지없이도 작동가능하여야 한다. 따라서, 다른 신호의 간섭에도 불구하고, 변경, 조정 또는 재프로그램이 요구됨이 없이, 실제로 송수신기는 발신된 네트워크를 수신할 것이다. 간섭은 빌딩내의 다른 부분들이 아닌 일부에 존재하는 신호에 의해 유발되며, 간섭은 하나의 채널내에 자주 또는 항상 존재하거나, 또는 주기적이거나 무작위적으로 발생하는 특정 신호가 될 수도 있다.

송수신기가 신호를 연속추적할 때, 이러한 것이 발신의 비변조된 또는 프리엠블 부분 동안에 발생한다고 가정하면, 신호는 프리엠블에 의하거나, 존재한다면, 네트워크에 사용된 통신 프로토콜에 의한 뒤이은 변조 및 디지털 정보, 예를들어, 상술한 응용에서 설명된 예들중의 하나 또는 시스템에 대해 사용된 또다른 하나와 정합하는 변조형태와 비트속도에 의해 네트워크 신호로서 인식될 수 있다. 이 신호의 유효한 범위는 아마 2 내지 5 msec 사이가 요구될 것이다. 그러나, 수신기 및 그 마이크로프로세서가 다른 변조의 존재를 좀더 빨리 검출할 수 있으면, 이 수신된 신호가 가짜 (spurious) 로서 인식될 수 있으며, 송수신기는 좀더 빨리다른 신호를 찾아 재개할 것이다. "불량" 변조의 존재를 검출할 수 있는 부가적인 검출기를 포함함으로써, 스킵핑 (skipping) 이 1밀리세컨드 이하로 개시될 수 있다. 이러한 약간의 비용과 수신기 복잡성의 증가는 유효한 네트워크의 시작을 잃어버릴 기회를 감소시킨다.

복수개의 간섭신호가 소정 대역내에서 검출되어질 때 간섭을 피하기 위한 더이상의 바람직한 기술은 예측이다. 만약, 수신기 오실레이터가 매우 안적이지 못하고, 칼리브레이트되어 있지 않다면, 간섭신호의 캐리어 주파수가 특정 주파수로 인식되지 않아, 다음 대역의 스캔 동안에 스킵된다. 그러나, 주파수 자체가 인식될 필요는 없다. 튜너블 필터 또는 수신기내의 VCO 는 안정적으로 반복하는 소오스에 의해 대역을 가로질러 스윕되며, 스윕 초기의 시간에서, 간섭신호에 대응하는 주파수로의 스윕 초기로부터의 시간이 쉽게 측정, 저장된다. 마이크로프로세서내의 "간섭주파수"테이블은, 최근 스윕에서, 간섭신호에 대응하는 것으로 인식된 복수개의 시간들을 저장한다. 다음에 주어진 스윕의 수에 대해, 검출기 출력은 단지 네트워크 신호 또는 새로운 간섭신호가 검출되도록, 오실레이터 또는 필터가 이들 주파수를 통과함에 따라 비워진다.

'스마트' 수신기에 의해, 네트워크 신호를 검출하는 가능성을 더욱 향상시키기 위해, 상술한 기술은 다수의 간섭신호들이 존재함에도 소정 횟수의 스윕핑 후, 저장된 각 시간을 체킹함으로써 향상될 수 있으며, 그 횟수는 간섭 주파수 테이블내에 있는 엔트리 (entry) 의 수에 관련될 수 있다. 매시, 그 간섭은 여전히 주파수에서 여전히 존재하는 것으로 증명되며, 이 주파수가 다시 체크될 때까지의시간 간격이 최대치까지 증가된다.

또한, 원한다면, 상술한 수신기 주파수 상관관계가, 이미 또다른 것을 수신하고 있는 동안에 하나의 주파수에서 발신되도록 사용될 수도 있다. 바람직한 동작 프로토콜에 따르면, 대역내에서 네트워크 신호를 수신하고 있는 동안에 송수신기는 발신하지 않을 것이다. 실제적인 문제로서, 발신기 섹션이 발신하고 있는 동안, 수신기 섹션은 단지 강한 신호의 중앙 주파수가 결정되도록 오버파워링 (overpowering) 신호를 수신할 수 있다. 그러나, 만약 수신기 섹션이, 발신기 섹션이 발신하고 있는 동안 네트워크 신호를 수신하고, 복조하는데 충분한 선택성을 갖는다면, 제어 프로토콜의 변화는 충돌이 증가하는 것보다 더 총 패킷 스루풋 (throughput) 을 증가시킬 수 있다. 이를 달성하기 위해, 송수신기를 제어하는 마이크로프로세서는 이송수신기와 같은 패킷을 수신하고 있는 어떠한 다른 송수신기에서의 충돌을 피하기 위해, 이 송수신기가 수신되고 있는 것과 충분히 서로 다른 주파수에서 발신할 것인지를 결정해야 한다. 그렇치 않다면, 패킷이 수신되어지고 있는 동안에, 이 수신기로부터 발신하는 것을 지연하는 것이 바람직하다. 그러한 결정은, 만약 적절한 관계가 (a) 이 발신기 섹션이 이때 발신되어질 있는 주파수와 (b) 수신기 섹션이 현재 수신하고 있는 주파수사이에서 결정될 수 있다면, 발신기 주파수가 변화되는 바람직한 모드에 여전히 고정되어 있는 동안에 수신기 및 발신기를 정확히 칼리브레이트할 필요도 없이 이루어질 수 있다.

도 10 에 도시된 송수신기에 대해, 상술한 바와 같이 이 관계는 발신기가 발신하고 있는 동안에 발신 주파수를 트랙킹하도록 하여 결정된다. 예를들면, 마이크로프로세서는 그렇게 트랙킹하고 있는 동안, 수신기 주파수 스윕에서의 시간을 이 발신 주파수를 유발하는 발신기의 삼각형 또는 다른 변화하는 제어회로내에서의 시간 또는 전압과 관련시키며, 이러한 상관관계를 저장한다. 네트워크 신호가 검출되어 수신되어지고 있을 때, 마이크로프로세서는 현재 발생되어지는 발신기 제어값과 이 수신에 대한 수신기 스윕시간에 대응하는 값을 비교하고, 지금 발신되어지는 근사한 주파수가 현재 수신되어지고 있는 네트워크 주파수로부터 잘 분리되어지는지를 결정한다.

PLL 발신기

만약 간섭이 다르게 방지될 수 있다면, 상술한 시스템은 슬라이딩 주파수로 동작될 필요는 없다. 예를들면, 모든 발신기들이 하나의 주파수로 동작될 수도 있고, 각 수신기가 그 하나의 주파수에 정합될 수도 있다. 이는, 수신기의 스캐닝이 간섭인 것으로 판명되는 신호를 평가하는 동안 인터럽트되고, 프리엠블 신호의 길이 또는 동기화 주기를 첫번째 데이터 비트의 발신 개시전에 상당히 감소시킬 수 있기 때문에, 발신을 잃어버릴 가능성이 제거된다. 개별 수신기에서의 충돌에 의한 인트라 (intra)-시스템 간섭은 패킷 수신과 재발신 사이에서 변할 수 있는 지연을 사용함으로써 최소할 수 있다.

또한, 전체 대역폭 또는 수신기의 스윕핑 범위가 감소되거나, 또는 각 수신기가 단지 모든 또는 미리 선택된 주파수의 선택된 그룹을 스캔하기 위해 정렬되거나 프로그램될 수 있도록, 복수개의 주파수로 사용하기 위한 시스템 작업을 최적화하는 것이 가능하다. 소정의 주파수에서 동작하거나, 또는 어떤 소정의 주파수에서 스캔하기 위한, 통상의 방법은 선택된 주파수에 대한 선택된 분할비 (division) 를 이용하여, 위상 로크된 루프를 기준 소오스에 대해 VCO 주파수를 안정시키기 위해 사용하는 것이다.

루프를 세틀링 (settling) 시간은 PLL 을 설계할 때, 결정되어야 할 중요 변수중의 하나이다. 만약, 다른 주파수가 다른 시간에서 발생되어야 한다면, 주파수변화가 명령되어진 직후 빠른 '세틀링' 이 발신된 주파수가 새로운 값에서 실질적으로 일정하게 되도록 하는 것이 통상 바람직하다. FSK 변조방식을 갖는 PLL발신기를 이용하는 전화 통신시스템에서, 데이터 변조 속도는 매우 높아서, PLL의 응답시간과 비교해 볼 때 같은 값 비트의 허용가능한 가장 긴 시리즈(series) 시간주기는 작다. 따라서, 변조는 PLL에 의해 정의 되어지는 중앙 주파수에는 영향을 미치지 않는다. 그러나, 이 응용에서 설명된 시스템은 낮은 비트속도를 이용하며, 세틀링 시간보다 더욱 긴 일련의 같은 값 비트를 갖고 신호를 발신할 수 있다. 이러한 상황에서, 발신기 위상이 로크된 루프는 VCO 에 인가된 루프제어 전압이 선택된 값으로부터 캐리어 주파수 천이를 변화시키도록 한다. 수신기에서 제 1 IF 주파수만큼 선택된 값과 다른 주파수에 수신기의 제 1 발진기가 로크되기 때문에 수신기에 의해 검출된 데이터를 불량하게 만든다.

본 발명의 일 측면에 따른 패킷 발신 시스템에서, 발신기 위상이 로크된 루프는 데이터 전송전에, 즉 프리엠블 후, 변조가 개시되기 바로전이나 그 순간에, 깨어진다 (열려진다). 비록 발신기가 데이터 변조 주기 동안에 "천이하고", 있더라도, 이시간은 실제 천이가 중요하지 않을 만큼 충분히 짧다. 데이터 버스트가 발신되자마자, 발신기 출력 증폭기는 꺼지고, 오실레이터가 선택 (또는 다음에 선택된) 주파수에서 안정되도록, 루프는 다시 폐쇄된다.

도 11a 에 도시된 발신기는 도 10a 에 대하여 설명한 것과 동일한 구성요소를 포함한다. PLL의 기준 부분들은, 출력이 위상 비교기 (356) 의 2 개의 입력중의 하나인 출력이 제어가능한 기준 분배기 (354) 에 의해 수신되는 기준 오실레이터 (352) 를 포함한다. VCO (302) 의 출력은 그 입력이 위상 비교기 (356) 에 대한 다른입력인 제어가능한 주 분배기 (358)에 의해 수신된다. 비교기 (356) 의 출력은 스위치 (360) 를 통하여 약 2 내지 3msec 의 세틀링 시간을 가질 수 있는 루프 필터 (362) 를 통과된다. 루프 필터는, 필터로의 신호입력이 없을 때, 그 출력이 발신되어지는 가장 긴 데이터 버스트와 같은 시간주기 동안 실질적으로 일정하게 유지할 것이다. 루프 필터 (362) 의 출력은 VCO 에서 섬머 (summer, 364) 로의 2개의 입력중의 하나이며, 또한, 이는 발신되어지는 이진 데이터 신호를 수신한다. VCO 출력은 파워 증폭기 (304) 에서 증폭되며, 안테나 (230) 로 제공된다.

기준 분배기 (354), 분배기 (358) 및 스위치 (360) 는 도 7 에 도시된 마이크로프로세서 (222) 와 같은, 수신기 마이크로프로세서로부터의 신호에 의해 제어된다. 분배기 비율을 변화시키는 것은 서로 다른 소정의 주파수의 선택을 가능케 한다. 스위치 (360) 는 바람직하게 첫번째 데이터 비트가 전송되어지기 직전에 마이크로프로세서에 의해 개방되며, 데이터 패킷이 완료후 즉시 폐쇄된다. 스위치 (360) 의 개방이, 루프 필터 (362) 로부터 제어전압의 변화가 FSK 발신에사용된 주파수 편차와 비교해 볼때 작은 오실레이트 변화를 발생시키는 한, 약간 지연됨은 명백할 것이다.

도 11b 에 도시된 수신기 부분은 제어가능한 기준 분배기 (374) 및 주 분배기 (378) 에 의해 VCO 의 PLL 과 유사하게 제어는데 이는 또한 마이크로프로세서 (222) 및 비교기 (356) 에 의해 제어된다. 루프 필터 (362) 는 발신기 부분에 사용된 것과 동일하다. 선택적으로는, 비록 VCO 주파수가 IF 주파수 오프셋을 제공하기 위해 서로 다르게 설정되더라도, 발신과 수신을 위한 한 세트의 PLL 회로를 사용하는 것이 경제적일 수 있다.

만약, 각 발신기가 지정된 주파수에서 발신하면, 발신기 PLL 내의 조절가능한 분배기는 더 간단하게 될 수 있고 (고정된 분배기), 만약 전체 시스템이 하나의 주파수를 사용하면, 이와 같이, 수신기 분배기는 조절이 요구되지 않는다. 그러나, 여전히 한 세트의 송,수신용 PLL 회로를 사용하는 것이 경제적일 수 있으며, 그러한 경우, 분배기는 첫번째 중간 주파수의 양만큼 주파수 천이가 가능하도록 조절될 수 있어야 한다.

다른 변경

본 발명의 많은 다른 용도와 변경은 당업자에 의해 제안될 수 있다. 예를들면, 패킷을 좀더 크게 만들어서 오디오와 같은 좀더 큰 정보의 버스트를 발신하는데 이용될 수 있다.

본 발명은 낮은 비트속도 변조 또는 FSK 에만 한정되지 않는다. 특정의 조명 제어응용에 바람직하나, 다른 변조기술 또는 속도가 다른 응용, 특히 고속 데이터 전송율을 요구하는 응용에 대해서는 바람직한 선택이 될 수 있다.

인식 패킷이 나가는 패킷과 같은 방향으로 처리될 필요가 없다. 예를들어, 나가는 패킷의 포맷에 상관없이, 그들의 다중 발신을 최소화시키는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위해, 이러한 변화에 따라 인식패킷은 그것을 인식으로서 식별하는 코드뿐만 아니라 인식노드의 어드레스를 포함해야 한다. 각 노드는 빌딩 컴퓨터의 루트를 따른 다음 노드의 어드레스를 저장하도록 프로그램된다. 이 노드에 대한 수신의 인식이 발신될 때, 단지 인식코드 및 그 "다음 노드" 어드레스가 부가되어질 필요가 있다. "다음 노드" 에서 수신될 때, 어드레스는 유효한 것으로 식별될 것이다. 이것이 인식이기 때문에, 이 "다음 노드" 는 인식의 발신을 저장된 어드레스로 대치시켜 재발신할 것이다. 이는 빌딩 컴퓨터에 도달될 때까지 계속될 것이다.

이 기술은 만약, 링크들중의 하나가 충분히 신뢰성이 없게 되면 평행 링크가 이용가능하더라도 일부 재프로그램이 요구된다는 불이익을 안겨준다.

특히, "모든 네트워크" 패킷이 발신되어진 후, 인식신호가 분실된 만큼 대량의 충돌이 발생되지 않는 것이 바람직하다. 10msec 의 발신기간 및 빌딩내의 총 400 개의 제어장치를 가정하면, 만약 그들이 정확하게 연쇄상의 스트링 (string) 내에 도달하면, 빌딩 컴퓨터 수신기가 모든 인식을 수신하는데 4초가 소요된다. 따라서, "모든 네트워크" 패킷이 수신되어진 후, 각 송수신기가 다른 노드들로부터 수신된 인식신호를 발신하거나, 재발신하는 것을 시도하기 전에, 통상의 무작위 지연보다 더 긴 지연을 제공하는 것이 바람직하다. 이와 유사하게, 빌딩 컴퓨터는 어떠한 개별적으로 어드레스된 패킷을 인식패킷이 수신되어지지 않는 결합체로 발신하기 전에 통상보다 더 길게 지연해야 한다.

만약, "빌딩" 이 실제로 일측의 하나이상의 노드로부터 타측의 하나이상의 노드로의 직접적인 무선통신이 신뢰성없도록 충분히 이격되는 2 개의 구조물로 구성되며, 단일 빌딩 컴퓨터는 컴퓨터로부터 원거리 빌딩에 있는 송수신기로 데이터 라인을 제공함으로써 양자를 제어할 수 있다. 그러나, 패킷의 간섭 문제는 그 2 개의 구조물을 하나의 네트워크로 고려함으로써 최소화될 수 있다. 그들은 빌딩들중의 하나 또는 양자의 외부에 릴레이 송수신기를 도 1 및 도 2 의 실시예에서 릴레이 (T26) 가 사용되는 방법과 유사한 방법으로, 배치시켜 링크시키는 것이 가장 경제적일 것이다.

많은 다른 포맷 또는 프로토콜이 간섭효과를 방지하지 위해 사용될 수 있다. 만약 하나이상의 채널이 이러한 네트워크를 독점적으로 사용하는 것이 가능하다면 주파수 스윕핑이 요구되지 않고, 그러한 경우에 만약 송수신기의 안정성이 적절하면, 모든 송수신기들은 같은 채널상에 작동할 수 있다. 그러나, 이는 충돌을 증가시키는 불이익을 발생시킬 것이다. 각 송수신기에 의해 다른 것과는 독립적으로 주파수를 스윕핑함에 따라, 수신기의 충돌 가능성은 점차 감소된다. 통상, 첫번째 발신을 연속추적하는 어떤 특정 수신기 섹션은, 만약 수신 거리내의 또다른 노드가 특정 수신기가 연속추적하는 좁은 통과 대역의 바깥에 있는 주파수에서 발신을 개시하면, 영향을 받지 않을 것이다.

만약, 간섭이 상술한 바와 같은, 간섭-적합성 (adaptive) 수신기의 이용을요구한다면, 만약 빌딩의 일영역에서 수신기 섹션이 그들 주파수 스윕에서 대략 동일한 하나이상의 주기에서 근사하게 간섭을 겪고 있으면, 시스템 동작특성에 있어서 더 나은 향상이 얻어질 수 있다. 만약, 정상 제어신호 패킷과 인식 패킷에 더하여 다중 송수신기에 영향을 미치는 어떠한 패턴이 다소 증가된 작업 및 통신의 복잡성에서 식별되도록, 송수신기가 빌딩 컴퓨터로 긴 주기의 간섭 패턴을 발신하도록 명령될 수 있다면 그 영역내의 발신기 섹션은, 그들의 주파수 스윕이 그와 근사한 주파수를 통과하고 있을 때, 발신하지 않도록 명령될 수 있다. 이 기술의 유용성은 분의 주기에 대한 발신기 주파수/시간 스윕 관계의 안정성에는 부분적으로 의존할 것이다.

상술한 제어기능에 더하여, 시스템은 빌딩 컴퓨터가 같은 환경 요인 또는 빌딩 제어결정에 의해 영향을 받는 많은 장치를 제어할 수 있는 많은 상황에 적용가능하다. 예를들면, 난방 또는 공기정화 비용을 감소시키기 위해, 원격 제어 태양광 블라인드 (blind) 를 사용하는 것이 일부 영역내에서 효과적이다. 로칼 센서 및 독립 제어시스템을 제공하는 것보다 더 저렴하게, 이러한 블라인드용 제어장치들이 네트워크에 용이하게 포함될 수 있다. 이는 하나의 시스템 또는 일군의 장치의 작동이 인공조명과 같이 또다른 시스템을 위해 제어결정하는 경우를 고려하여야 하는 것은 분명하다.

인공조명은 감광 밸라스트를 갖는 종래의 형광 튜브 조명기구에 대하여 기술하였다. 물론, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 감광기술은 다른 조명 소오스에 대해서도 개발될 수 있으며, 이들도 또한 본 발명에 따른 네트워크를 통하여 동일하게 잘 제어될 수 있다.

Claims (17)

1. 빌딩내의 복수개의 상기 제어장치들에서의 적어도 하나의 매개변수를 제어하는 방법에 있어서,

   중앙 제어장치로부터 제 1 무선신호를 발신하는 단계, 및

   상기 제 1 무선신호를 장치제어 유닛들 중의 적어도 첫번째 하나에서 제어가능한 매개변수에 관련하여, 선택적으로는 특정한 하나, 또는 그룹, 또는 모든 상기 제어장치들로 향하는 디지털 신호로 변조하는 단계를 포함하고

   상기 제 1 무선신호는 상기 장치제어 유닛들 중의 하나 이상에서 신뢰성있게 수신되기에 충분하고, 빌딩내의 모든 장치제어 유닛에서는 신뢰성있게 수신되기에는 불충분한 제 1 파워레벨을 가지며,

   상기 방법은 적어도 장치제어 유닛들 중의 첫번째 하나가 장치제어 유닛의 또 다른 하나를 포함하는 방향을 포함하는 무선신호의 수신에 응답하여 제 2 무선신호를 발신하고, 상기 제 2 무선신호가 장치제어 유닛들 중의 또 다른 하나 이상에서 신뢰성있게 수신되기에 충분하고, 빌딩내 모든 장치제어 유닛에서는 신뢰성있게 수신되기에 불충분한 제 2 파워레벨을 갖는 단계, 및

   상기 디지털 신호로 제 2 무선신호를 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 장치제어 유닛에서 하나이상의 매개변수를 제어하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어신호가 빌딩내의 상기 모든 장치제어 유닛으로 향하고,

   상기 방법은

   상기 제 1 무선신호의 수신에 응답하여, 상기 장치제어 유닛의 상기 첫 번째 하나로부터 적어도 제 1 장치를 제어하는 단계, 및

   상기 제 2 무선신호의 수신에 응답하여, 상기 장치 제어 유닛의 또 다른 하나로부터 적어도 제 2 장치를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 디지털 제어신호가 빌딩내의 상기 또 다른 장치제어 유닛으로 향하며,

   상기 방법은

   상기 제 1 무선신호와 무관하게, 상기 장치 제어점의 첫번째 하나로부터 적어도 제 1 장치를 제어하는 단계, 및

   상기 제 2 무선신호의 수신에 응답하여, 상기 장치 제어점의 또 다른 하나로부터 적어도 제 2 장치를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1, 2 또는 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 파워 레벨이 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1, 2 또는 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 무선신호는 서로 독립적이며 소정의 대역내에 존재하는 캐리어 주파수로 발신되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   제 1 무선신호를 수신한 후, 상기 대역내에서 더 이상의 무선신호가 수신되고 있는지를 결정하기 위해 상기 장치제어점 중의 하나에서 테스트하는 단계, 및

   오직 상기 대역내에서 무선신호가 수신되어지지 않는다는 결정 후에만 상기 제 2 무선신호를 발신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1, 2 또는 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 무선신호가 상기 디지털 제어신호를 포함하는 디지털 정보 패킷을 구비하고,

   상기 패킷은 패킷이 재발신되어야 하는 최대 횟수를 나타내는 코드신호를 더 포함하고,

   상기 제 2 무선신호를 발신하기 전에, 상기 코드신호가 감소되어 상기 디지털 신호를 갖는 상기 제 2 무선신호의 일부로서 발신되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제 2 무선신호는 상기 수신된 코드신호가 패킷이 재발신되어야 한다고지시하는 경우에만 발신되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 매개변수는 조명 감광레벨이고, 상기 제 1 및 제 2 장치 각각은 제 1 및 제 2 조명기구이며, 상기 장치제어 유닛은 각 방에서 사용자 제어가 가능한 월 유닛인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 빌딩내의 적어도 하나의 매개변수를 제어하는 빌딩관리 시스템에 있어서,

    상기 시스템은

    장치제어 유닛의 특정한 하나, 또는 그룹, 또는 모두로 선택적으로 향하는 제어신호를 발생하는 중앙 제어 유닛 및 복수개의 장치제어 유닛을 포함하고,

    송수신기/제어기 장치 결합체를 형성하기 위해 관련 장치제어 유닛에 각각 결합된 복수개의 무선 송수신기와 중앙 제어 유닛에 접속된 무선 송수신기를 더 포함하며,

    상기 중앙 제어 유닛에 접속된 상기 송수신기는 하나 이상의 상기 결합체에서 제어신호 및 어드레스 식별을 포함하는 정보 패킷을 발신하는 수단을 포함하고,

    상기 각 결합체는 상기 결합체에 어드레스된 패킷의 수신에 응답하여 상기 제어신호에 따라 각 장치를 제어하는 수단을 구비하는 빌딩 관리시스템에 있어서,

    상기 발신기는 저 파워형이며 송수신기의 전부가 아닌 다른 하나이상과 통신하는데 충분한 파워를 발신하며,

    상기 각 결합체는 또 다른 결합체에 어드레스된 패킷의 수신에 응답하여 상기 제어신호와 독립적으로 상기 각 장치를 제어하는 수단 및 상기 패킷을 재발신하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 관리 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 중앙 제어 유닛에 접속된 상기 송수신기에 의해 발신되는 각 패킷은 상기 패킷이 재발신되어야 하는 최대 횟수를 나타내는 코드 신호를 포함하고,

    각 결합체는 적어도 또 다른 결합체에 어드레스된 패킷의 수신에 응답하여, 상기 코드신호를 감소시켜 상기 디지털 제어신호 및 상기 감소된 코드신호를 포함하는 패킷을 발신하는 것을 특징으로 하는 빌딩 관리 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,

    각 결합체는 또 다른 결합체에 어드레스된 패킷의 수신에 응답하여, 상기 코드신호가 패킷이 재발신되어야 한다고 나타내면, 상기 패킷을 재발신하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 빌딩 관리 시스템.
13. 제 10, 11 또는 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    각 결합체는 각 어드레스의 테이블을 저장하는 메모리를 구비하고,

    각 결합체는 적어도 또 다른 결합체에 어드레스된 주어진 패킷의 수신에 응답하여, 상기 주어진 패킷의 어드레스를 상기 각 테이블내의 어드레스와 비교하고,그 어드레스가 상기 각 테이블에 저장된 어드레스들중의 하나와 일치할 경우에만 주어진 패킷을 재발신하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 관리 시스템.
14. 제 10, 11 또는 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    각 송수신기가 주어진 대역내의 주파수에서, 가장 최근에 수신된 패킷이 발신된 그 대역내의 주파수와는 독립적으로 발신하며,

    각 결합체는 재발신되어야 하는 패킷의 수신에 응답하여, 무작위로 결정된 시간주기 동안 지연한 후, 상기 대역내에 더 이상의 무선신호가 수신되어지고 있는지를 결정하기 위해 테스트하는 수단을 포함하고,

    상기 대역내에서 무선신호가 수신되지 않는다고 결정한 후에만 상기 제 2 무선신호를 발신하는 것을 특징으로 하는 빌딩 관리 시스템.
15. 제 10, 11 또는 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    각 결합체는 센서 및 사용자에 의해 작동되는 제어요소로부터의 제어신호를 처리하기 위해 제어 유닛에 결합된 제 1 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 관리 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 제 1 마이크로프로세서는 센서 및 사용자에 의해 작동 제어요소로부터의 조명 감광 제어신호를 처리하기 위해, 각 결합체에 인접한 빌딩의 영역내의 조명기구용 제어 유닛과 결합된 것을 특징으로 하는 빌딩 관리 시스템.
17. 제 15 항에 있어서,

    각 결합체는 수신된 패킷의 재발신 및 제 1 마이크로프로세서로의 장치 제어 신호의 발신을 제어하기 위해, 각 송수신기에 결합된 제 2 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 관리 시스템.

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