可变数据速率控制方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及能够改变分组交换基带信令通信网络中的发送有效带宽的方法。
【背景技术】
[0002]用于家庭和建筑安装设施的典型电气控制系统包括大量被设计为被控制的电气装置和/或电气受控装置，诸如:电气开关和插座;各种类型的电气负载(如，照明、加热、制冷和各种电动装置)；以及诸如微型断路器、剩余电流断路器、保险丝等的防护装置。
[0003]在这样的安装设施中的控制系统包括一个或更多个装置，所述装置包括与一个或更多个上述电气装置关联的收发器装置，所述收发器典型地经由通信介质并行联接。出于简单和成本的原因，典型地，通信介质包括两个导线上的广播数据报(信号)手段。还可以在这两个导线上输送电力，或者分离地提供电力。所述两导线手段可以具有屏蔽或未屏蔽双绞线。可以对于该通信介质使用各种拓扑，诸如，总线、星形、环形、网状和/或以上拓扑的混入口 ο
[0004]网络中的每个装置包括:收发器，用于接收和发送数据信号；计算机装置，用于根据存储在其中以及存储手段中的程序自愿地接收数据和发送数据，以维护各种数据(如，网络中的其他装置的状态)；以及控制电路手段，用于控制与其相关联的电气装置(如，灯、开关和电力负载)。网络中的每个装置适于并且被设置为经由通信介质(在一个实例中，为双导线手段)交换数据信号。
[0005]通过链接各种装置，能够控制和管理与各装置相关联的不同设备，各装置独立于其他装置被控制。装置之间的信息交换是对网络上的装置进行控制时的重要因素，并且以数字形成交换信息以便于控制以及管理控制是典型的方式。
[0006]期望的是设计数字信号传输以按照最适于使信息交换错误最小的数据速率来使信息交换错误最小。然而，通信介质对于能够在任何时刻以合理可靠性承载的数字信息量具有固有带宽上限。因此，存在很多数字发送技术和协议，它们能被用来在网络上分布的众多各种类型的装置之间共享通信介质的可用带宽。
[0007]在这些网络中使用的数字数据通信技术已知的有具有冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD)，并且当在物理网络上分布的许多装置中的一个装置之间进行数据通信时最经常使用。CSMA/⑶机制的另一改进是包括某一形式的冲突避免(CA)，以使得数字数据帧的不可避免的碰撞不会导致可用发送时间的损失，也不会导致数据的损失。
[0008]CSMA/CD CA并不需要任何中央协调，所以其很适合于使用固定数字数据交换速率的家用建筑电气控制系统，以在诸如上述装置的分布式智能装置之间进行信息通信。然而，在使用例如上述类型两导线介质的带宽受限网络中，CSMA/CD无需被最优配置为在数据帧的发送的整个过程中最佳地使用可用发送带宽。
[0009]在装置之间传达数字信息的通信介质的可用带宽取决于各种因素，诸如所用的信令机制、装置中的可用信号处理功率以及像总长度、所附接装置的数量、电缆的类型和阻抗、以及装置施加于网络的负载等的网络拓扑因素。可以使用对于所有这些因素及其他因素的限制的制约选择来定义所选择的信令速率。
[00?0]在CSMA通彳目介质上所米用的冲突检测和冲突避免机制可能需要:为了确保最差情况网络拓扑的广播监听中的可靠的冲突检测和冲突避免而选择的信令速率小于网络上两个装置之间可用的实际单播带宽。
[0011]CSMA通信介质的广播带宽可以被限定为如下发送信令速率，S卩，无需冲突检测和冲突避免，在给定所选择的网络拓扑制约的情况下，可以由所有设备实现高可靠性接收的发送信令速率。
[0012]从网络上的一个装置到网络上的另一装置(点到点)可用的实际单播带宽可以与广播带宽相同，或者远大于广播带宽。另外，由于诸如网络的物理特性和该两个通信装置的相对位置的因素和其他因素，该实际带宽可以不是对称的，即，它可以在一个方向上快于另一方向。
[0013]网络使用预定数据速率，该预定数据速率确保所有装置可以与其他装置通信，不管它们是在网络中的哪里，从而，省去了使用更高数据速率来容纳被认为是对于构成网络的物理系统的不可改变约束的数据的可能性。
【发明内容】
[0014]提出了可以设置有协议，该协议对于至少总线争夺(content1n)时段期间的发送可以使用现有网络带宽限制(注意，这里的术语总线争夺时段指的是冲突检测和冲突避免机制活动的时间段)，随后，数据的剩余部分应当是无冲突的，但是允许在该总线争夺时段之后的帧内对于要发送的净荷数据选择信令速率，由此允许在帧的多个部分中使用不同的数据速率。
[0015]除了在帧的发送的不同部分中通过最佳地利用可用的但是未被使用的网络带宽能力获得的可能的优点之外，任何协议改进应当与现有已安装装置以及相关的可控配置兼容，从而，无需与现有装置或相关可控配置的替换或升级相关的成本负担，在网络拥有者方便的时候，通过添加一个或更多个装置和相关可控配置(其可以发送和接收原始标准(典型地，低)数据速率以及更新(典型地，更高)数据速率发送)，存在于网络中的系统可以被升级。
[0016]本公开的非限制特征提供了分组交换基带信令通信网络中的数据通信协议，该网络具有多个装置，其中每个装置至少包括能够至少以第一数据速率发送和接收包括净荷数据的帧的数据发送器和数据接收器，所述方法包括以下步骤:在表示帧中的随后要发送的净荷数据将以比第一数据速率的更高的第二数据速率被发送的一部分帧中，包括第一数据速率的数据；以及在以第二数据速率发送净荷数据期间，以第一数据速率发送保持介质繁忙信号。
[0017]在整个说明书和随后的权利要求中，除非上下文要求，否则“包括”和“包含”以及变型将被理解为隐含包括所陈述的特征或特征组，但是不排除任何其他特征或特征组。
[0018]本说明书中对于任何背景或现有技术的引用不是也不应被认为承认或者以任何形式暗示该背景或现有技术构成一般公知常识的一部分。
[0019]其他实施例的暗示和描述可以被包括在本公开内，但是它们可能没有被在附图中示出，或者本公开的另选特征可能在图中示出但没有在说明书中描述。
[0020]结合这里公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接以硬件、通过处理器执行的软件模块、或者两个的组合来实施。对于硬件实现，处理可以在一个或更多个专用集成电路(ASICs)、数字信号处理器(DSPs)、数字信号处理装置(DSPDs)、可编程逻辑装置(PLDs)、场可编程门阵列(FPGAs)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的其他电子单元或者它们的组合来实现。软件模块，也称为计算机程序、计算机编码或指令，可以包含大量源代码或目标代码段或指令，并且可以驻留在任何计算机可读介质中，诸如RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM、DVD-ROM或者任何形式的计算机可读介质。另选地，计算机可读介质可以集成到处理器。处理器和计算机可读介质可以驻留在ASIC或相关装置中。软件代码可以存储在存储器单元中，并且被处理器执行。存储器单元可以在处理器内或者处理器外部实现，在该情况下，该存储器单元可以经由现有技术已知的各种方式通信耦合到处理器。
[0021]本领域技术人员将理解，实施例不限于将其用于描述的特定应用。关于这里描述或示出的特定要素和/或特征，当前实施例不限于它们的优选实施例。将理解，可以在不偏离所公开的原理的情况下进行各种修改。因此，实施例将被理解为包含它们范围内的所有修改。
【附图说明】
[0022]图1示出通过一对导线互联的网络中布置的多个装置的基本布局；
[0023]图2示出包括确认的CSMA/CDCA数字数据帧；
[0024]图3示出根据实施例的包括确认的可变数据速率(高速)帧；
[0025]图4示出根据实施例的对于可变数据速率(高速)帧的可变数据速率(高速)设置块的详情；
[0026]图5示出根据实施例的对于可变数据速率(高速)帧的可变数据速率(高速)净荷块的详情；
[0027]图6示出根据实施例的包含所发送可变数据速率(高速)数据的槽的定时图，该定时图例示了在槽中并入以标准数据速率(低速)发送的数据以用作与在总线争夺时段期间所用的数据速率相比更高的数据速率发送的保持介质忙信号和净荷数据；
[0028]图7示出高速控制块的示例；以及
[0029]图8示出否定确认块的示例；
[0030]图9示出从装置到发送装置的否定确认的信令的示例；以及
[0031]图10示出接收可能的NACK响应之一的结果的示例，在该示例中，最佳地对于净荷的发送可以是标准数据速率的24倍，在另一示例中，可以是标准数据速率的8倍。
【具体实施方式】
[0032]有用的是，能够选择性地以最低成本和最小的不便利性代替或升级装置，以使网络运行来允许随着由于改变命令而产生的增加的数据的需求，增加网络上的新的或升级的装置之间的数据交换的数据速率。
[0033]有这样的时候，S卩，为了许多其他原因或需要而升级一个或更多个装置所使用的固件和/或配置是有利的或者高度重要的，由于带外接口可能不可用或不方便，需要或者期望在现有网络上发送更新。在一个示例中，家用和建筑网络上的装置的固件不可避免地需要被更新来提高装置的安全性，在另一示例中，网络上受控的装置需要被更新，例如，执行新功能的固件或者装置的配置参数需要被改变。包括更新的数据将需要以正常信令速率在网络上被发送，该正常信令速率典型地适于与一装置相关联的多个装置的并且被用于控制这些装置的控制功能。对于这些家用和建筑网络的数据速率通常是低的(与大部分专用计算机、计算机通信数据速率、