专利名称：用于初始化无线分组跳传网的方法
背景技术：
本发明涉及无线分组跳传网(packet-hopping network)、用在这种网络中的节点、和用于初始化这种网络的方法。
通过无线链路互相通信、并与一个中心节点通信的各节点组成的网络通常被称作无线网。在这种无线网中，每个节点包括一个数字信号处理器和一个收发机，例如具有规定发射范围的一个RF收发机。数据一般通过一种被称作“分组跳传”的技术在各个节点和中心节点之间通信(传送)，其中各个数据分组通过沿着根据规定的网络通信协议所确定的路由逐个节点地跳传来进行从起始节点到中心节点和从中心节点到目的节点的传送。
“分组”通常是大小范围约为5至1000个字节的数据逻辑单元。一般来说，这些分组跳传数据通信处于中心节点控制之下，该节点通常是一台驻留通信控制软件的计算机。分组跳传数据传送方法能降低RF收发机成本，并符合政府规范，例如美国的FCC Part15的技术要求。每个数据分组包含它的起始或要到达的节点地址。每个节点的地址在网络最初安装时确立。
这种无线分组跳传网特别适合于控制一个或多个大楼的功能或系统，例如大楼的照明、HVAC、和/或保安系统，因为它提供了一种低成本的室内布局，不需要在现有结构上添加新的线路来传输网络信息。而且，这种网络可以支持安装在大楼内的附加系统，例如寻呼和个人通信系统。
这种大楼控制网的中心节点一般是用以驻留系统控制软件的可编程中心控制器或大楼计算机。各个各别节点一般分布在整个大楼内，以监视被控大楼系统的规定参数的状态/值，并响应由大楼计算机发出的命令而产生控制信号，以按需要调整这些参数。重要的一点是大楼计算机能够向网络中每个节点发送数据和接收来自每个节点的数据，以便根据系统控制软件正确地监视这些规定参数的状态/值，发出按需要调整这些参数的命令。
一个示范性大楼控制网是自动或智能照明控制系统，它监视网络内大楼的每个房间和/或区域的照明程度、占用状态、作为时间函数的能量消耗和/或其它照明参数，也就是说，装有照明模块的每个大楼房间和/或区域与构成在大楼计算机控制/管理下的一个网络节点的RF收发机相连接。
在这种智能照明控制系统中，网络中的每个节点包括一个或多个向大楼计算机提供传感器反馈信号的传感器(例如占用状态、日光(环境照明)和明/暗程度的传感器)，大楼计算机根据照明系统控制软件分析这种传感器反馈信号，并按需要向各个有关节点发送控制信号(命令)，以调整被监视大楼房间/区域的照明程度，以便例如优化照明系统的能量效率。因此，各分布的模块在功能上被综合为大楼计算机控制下的一个大楼范围的网络，而不是处于相应独立的运行状态。
安装一个无线分组跳传网需要在网络中实际安放和加电驱动每个节点。网络中每个节点的地址可以在安装时编入节点中，如果经过预编程的话，也可以与网络中每个节点的物理位置一起登录于中心节点(大楼计算机)的存储器中。网络安装之后，必须进行初始化，以向大楼计算机提供网络通信协议需要的节点连接信息，以便通过上述分组跳传技术在网络中传送数据分组。节点连接信息包括有关网络中哪些节点能够互相通信的信息。大楼计算机以它在网络初始化过程中收集的节点连接信息为基础构成路由表。然后该计算机使用这些路由表沿着从路由表确定的当时最有效的可用路由通过逐个节点以跳传传输分组方式实现将数据分组从大楼计算机到一个目的节点以及从一个起始节点到大楼计算机的传送。
正如后面将全面阐述的那样，目前使用的网络初始化方法面临着一些问题，其中最主要的是，不能识别返回大楼计算机的连接信息分组的冲突和不能察觉由于这些冲突或不良连接导致的分组数据丢失。由于这类方法没有充分考虑诸如RF通信系统固有的干扰和散发性连接(sporadic connectivity)等因素这一事实，这些问题更加恶化。
另外，目前使用的网络初始化方法不能确保被认为进行连接的节点之间存在双向链路，得不到有关被认为进行连接的节点之间链路质量的统计信息，并且不向每个节点传送路由信息，而只是确定节点连接。
作为这些缺点和不足的结果，网络初始化过程中得到的节点连接是不完全的。因此，大楼计算机构成的路由表是不完全和不可靠的，从而导致数据分组传送效率低，不能察觉分组数据丢失和其它数据通信故障。而且，现有网络初始化方法很复杂，实现成本高，这是因为网络供应商一般必须完成初始化过程、或至少向网络管理者提供昂贵的专家支持。
用在无线分组跳传大楼控制网中最流行的网络初始化方法是随机初始化方法。这种方法通过从主/中心节点(大楼计算机)始发一个随机初始化分组开始，一旦发送以后，该分组就在整个网络中随机地中继转发。这个初始化分组包含有必须由收到它的每个节点重发的初始化信息，直至所有节点都收到它。这个初始化分组还提示每个接收节点向大楼计算机发回一个初始化响应分组。这个初始化响应分组包含有关连接的数据。第一次收到随机初始化分组的节点读取发送节点的地址，并把这个节点当作它的“母节点”，并首先向它的母节点返回一个初始化响应分组，后者把这个分组再返回给它的母节点，依此类推，直至该初始化响应分组返回到大楼计算机。这个“返回分组”包含有连接信息，该信息指示最先发出这个返回分组的节点与它的母节点的连接已经完成。然后这个节点先用自己的地址取代发送节点的地址，再把随机初始化分组发送出去。这样就建立了返回分组到大楼计算机的路由，它仅仅建立在哪个节点先发送其初始化分组的基础上，而不是在连接质量的基础上。如果在这个节点上收到了其它初始化分组，它将通过以前确定的母节点把生成的连接信息传送到大楼计算机，而不必验证与发送这个初始化分组的节点之间的双向通信。
在使用这种方法的初始化过程中，作为每一连接都由一个必须被大楼计算机接收的单个分组代表的结果，在大楼计算机附近产生了极为集中的业务量。因此，如果网络中的10个节点几乎同时发射一个初始化分组，而且这十个初始化分组中的每一个都被6-10个其它节点接收，那么总共将有60-100个初始化响应分组几乎同时被送往大楼计算机。如果大楼计算机也能与6-10个其它节点通信，大楼计算机附近的每个这种节点将必须处理传输到大楼计算机的6-10个返回初始化响应分组。因为在任意给定时刻只能有一个节点与大楼计算机通信，其余的5-9个节点不得不保留它们的分组(在分组缓冲器中)，并很可能错过后续的返回初始化响应分组。这可能出于两个原因。首先，当收到更多的分组时，节点中保留向大楼计算机重发的分组的分组缓冲器可能溢出。其次，因未被连接而不能与每个其它节点通信(或“听到”)的各节点可能同时发射，从而导致分组丢失。
第二种情况通常被称作分组的“不可识别冲突”。正如可能预期的那样，这种不可识别冲突的产生概率随着业务量的增加而急剧增大。下面将参考
图1来描述一个这种不可识别冲突的例子。在所述例子中，如果节点2保留自节点6接收的分组而节点1正在向大楼计算机(BC)发送自节点3收到的一个分组，则从节点5向节点2发送的分组可能丢失。这种不可识别冲突发生的原因是节点5，因为它在节点1的RF发射机范围之外，因此不知道(也就是“听”不到)从节点1到大楼计算机的传输，所以节点5试图向正在等待从节点1到大楼计算机的传输结束的节点2发送一个分组。这种冲突的发生并不一定需要有一个从节点2到大楼计算机的悬而未决的传输。在单缓冲系统中，即使节点5完成了与节点2的通信，分组仍将由于缓冲器溢出而丢失。
正如所提到的，随机初始化方法也缺少对它认为被连接的一对节点的双向链路验证。更具体地说，收到来自其母节点之外的其它节点的初始化分组的任何节点，仍将通过它的母节点传送连接信息。尽管这是不如不可识别冲突那样严重的一个问题，它仍会导致网络故障。例如，重新参考图1，从节点1收到第一个初始化分组的节点4，也将通过节点1传送它自节点2收到的初始化响应分组，因为节点1是它的母节点，因此节点2→4的连接仅由从节点2到节点4发送的分组来规定。
如果考虑连接概率，还会认识到另一潜在的问题。例如，如果节点链路4→1有70％的概率成功，节点链路4→2有95％的概率成功，那么由节点4响应它从节点2收到的初始化分组而发射的初始化响应分组将实际上可能在初始化响应分组从节点4到节点1的传输中丢失。尽管节点链路4→2优于节点链路4→1，根据随机初始化方法，大楼计算机仍将把节点链路4→1输入路由表。因此可以认为大楼计算机把节点链路4→1输入路由表的决定是以下事实造成的结果，即该决定基于不完全节点连接信息。
本发明的目的是提供一种至少克服了部分现有方法的上述缺点和不足的网络、节点和初始化方法。
发明概述本发明包括用于初始化一个无线分组跳传网，例如用来控制一个诸如照明、安全和/或HVAC系统的大楼系统运行的大楼系统控制网的方法。根据这种初始化方法，网络中的每个节点首先确定它的所有连接，也就是它到网络中规定范围内或该节点附近的其它每个节点的连接，然后把这一连接信息传送到中心节点，例如大楼计算机。一个给定节点的“规定范围或附近”最好是那些处在其发射范围内能够接收来自该给定节点的未损坏信息的其它每个节点，而且该给定节点最好能够接收来自它们的未损坏信息。
有利的是，这种连接信息在传送给大楼计算机的一个分组或分组集合中传输，从而把大楼计算机和与之最近的节点必须处理的业务量减至最小，因此大大降低了发生连接信息分组冲突的概率。
连接信息最好使用一种“软件信号交换”(software handshaking)技术来传输，以确保大楼计算机收到所有连接信息。根据优选软件信号交换方案，一个分组包括一个具有专用命令值的字节以通知中心节点在该节点的所有连接信息被传送到中心节点之前，该特定单独节点还剩下多少个连接信息分组保持在要被接收的状态。
这种软件信号交换方案用于两个目的。首先，它确保大楼计算机收到来自所有节点的全部连接信息，并测试由更接近大楼计算机的各链接节点先前初始化所规定的、现在用来在其它初始化节点和大楼计算机之间传送节点连接信息的返回分组的路由。而且，它允许大楼计算机在经过规定的时间周期没有收到全部节点连接信息之后轮询没有收到该全部节点连接信息的每个节点。这种方法还便于网络的部分或递增的初始化(例如一次一个、两个或多个节点)，也便于任意特定节点重新初始化而不涉及整个网络。
有利的是，每个单独节点通过发送一系列信标初始化分组以便请求来自收到一个或多个该信标初始化分组的所有节点的响应，从而来确定它的连接。每个接收节点发送一个包括其地址的响应信标初始化分组。初始化节点从自其它节点收到的每个响应信标初始化分组中提取出接收节点地址，并保留一个这些接收节点地址的记录。初始化节点最好还计算从每个接收节点收到的响应信标初始化分组数目。这一统计信息在有效路由表的构成中很有价值。
因为一个特定节点必须收到由大楼计算机发出的初始化命令才能执行它的初始化进程，所以大楼计算机可以在网络初始化过程中构成、使用和测试路由表。一旦完成网络初始化过程，就得到一个经过测试的功能网。最好仅在确认各节点之间的双向链路后，各节点才被登记为已连接的。例如，如果一对节点中的一个在该对节点的另一个节点的发射范围之外，那么这对节点将不被登记为已连接的。
另外，本发明的初始化方法可以和前面所述的随机分组初始化方法一起使用或取代它，因为这些方法并不相互排斥。例如，一种随机分组寻址方法可以用在返回信息重要程度不高的全球寻址方案中，因此如果其返回信息(或一部分)丢失，随后可以通过单独查询各未响应节点来获得。
附图简述本发明的这些以及其它各种特征可以参考下面结合附图所作的详细描述方便地予以理解，其中图1是说明当使用现有随机初始化方法时产生的节点连接信息分组不可避免冲突问题的一个无线分组跳传网络图；图2是可以使用本发明网络初始化方法的一个无线分组跳传智能照明控制系统的方框图。
发明的详细描述总的来说，根据本发明的初始化方法，网络中的每个节点首先确定它的所有连接，也就是它到网络中其它每个节点的连接，然后把这一连接信息传送给大楼计算机。这一连接信息在被送到大楼计算机的一个分组或分组集合中传输，从而把大楼计算机和与其最近的各节点必须处理的业务量减至最小，因此大大降低了发生各连接信息分组的冲突的概率。
还有，使用本发明的初始化方法，网络中的每个节点可以在网络运行期间的任何时刻通过单条命令请求初始化，而不必像现有的随机初始化方法那样，一个随机分组需要在整个网络中完全传输。
另外，这种连接信息使用一种“软件信号交换”技术发送，以确保大楼计算机收到所有连接信息。根据这种软件信号交换方案，包括一个具有专用命令值字节的分组，将会通知大楼计算机在该节点的所有连接信息被传送到大楼计算机之前，还剩下多少个该特定节点的连接信息分组要由大楼计算机接收。
各个节点还可以收集诸如特定路由成功概率一类的附加信息送回大楼计算机，以便于构成更有效的路由表。另外，因为一个特定节点必须收到由大楼计算机发出的初始化命令才能执行它的初始化进程，大楼计算机可以在初始化过程中构成、使用和测试路由表。最好仅在确认两节点之间的双向链路后，两节点才被登记为已连接的。例如，如果一对节点中的一个节点在该对节点的另一个节点的发射范围之外，那么这对节点将不被登记为连接的。
本发明的初始化方法可以和前面所述的随机分组初始化方法一起使用或取代它，因为这些方法并不相互排斥。例如，一种随机分组寻址方法可以用在返回信息重要程度不高的全球寻址方案中，因此如果其返回信息(或一部分)丢失，随后可以通过单独查询各未响应节点来获得。
本发明的初始化方法中使用了四种不同的分组类型。这些分组类型定义如下(1)INIT-这是由大楼计算机发送给节点、命令节点执行它的初始化进程的一个分组；(2)RESPONSE_INIT-这是从初始化节点发送给大楼计算机的、携带有该节点全部连接信息的一个分组或分组集合；(3)INIT_BEACON-这是由初始化节点发送的、请求该节点发射范围内所有节点(也就是能够“听到”这次发射的所有节点)响应的一系列等时间间隔分组；(4) RESPONSE_INIT_BEACON-这是由一个节点响应INIT_BEACON分组而发送的分组。这个分组通知发送INIT_BEACON分组的初始化节点有关接收(响应)节点的标识(地址)。
为了叙述本发明的简单和方便起见，下面将根据图2所示说明性无线分组跳传网10描述本发明。网络10包括一组节点12和一台大楼计算机14。每个节点12包括一个RF收发机16、一个墙挂单元18和一个包括存储器(例如EPROM和/或RAM)以及一个或多个计数器的数字信号处理电路20(例如一个微处理器)。墙挂单元18可以是任何本领域技术人员熟悉的合适类型，例如用于控制与之连接的镇流器22，比如可调日光灯照明程度的镇流控制模块。墙挂单元18最好包括一个或多个向数字信号处理电路20提供反馈信息的传感器(未示出)，例如一个或多个占用状态、日光和/或明/暗程度传感器，数字信号处理电路20处理这一传感器反馈信息，以便将其作为数据分组由RF收发机16沿着由在后面所述的本发明网络初始化过程中构成的路由表确定的一条路由送往大楼计算机14。大楼计算机14在从节点12收到的传感器反馈信息基础上根据驻留在那儿的照明控制软件来产生控制数据，这些控制数据作为数据分组沿着路由表确定的一条路由发射给节点12。然后这一控制数据由节点12的数字信号处理电路20处理并送到墙挂单元18，后者响应该数据而产生控制信号，以按需要调整有关镇流器22的照明程度。当然，有关领域的技术人员将会容易地看出使用本发明初始化方法的网络配置或类型并不局限于本发明。
下面参考图2，根据本发明的初始化方法，大楼计算机14向网络10中的一个节点12发送一个INIT分组，以命令该节点进行初始化。INIT分组与其它任何分组一样地使用网络，因此它们能以任何所希望的路由协议来进行使用。该命令甚至可以用作对另一网络初始化进程(例如随机初始化)的辅助以确保连接。任何节点12也可以在任何时刻被初始化或重新初始化，而不需要完全重新初始化整个网络。另外，还将看到一个或多个节点12能被同时或逐个初始化。
收到INIT分组的节点所作出的响应是通过发送一个信标，也就是一系列等时间间隔的INIT_BEACON，以请求来自收到一个或多个这种分组的所有节点的响应。发射出的INIT_BEACON分组带有一个预定的地址(或信息段)，所有节点对其都会响应，但却不进行重复或跳跃。例如在目前设计的系统中，每个INIT_BEACON分组包含一个值为$00的专门字节，这里$表示的是十六进制值。
根据载波监测多址(CSMA)方案，收到一个INIT_BEACON分组的每个节点在响应收到的INIT_BEACON之前最好监听网络通信信道的状态。根据这种方案，接收节点等待一段随机时间，然后监听信道以确定它能(“空闲”)或不能(“忙”)发送一个响应INIT_BEACON分组的RESPONSE_INIT_BEACON分组。如果它检测到信道忙，那么接收节点在下一次准备发射一个响应的过程中再次监听信道之前将等待另一段随机延迟时间。这种协议降低了它的发射不超出另一邻近节点发射范围的概率。同样，初始化节点也根据这种协议监听信道，如果检测到在要发送一个INIT_BEACON分组的时间信道忙，那么它在重新试图发送之前将等待另一个信标周期。一个“满信标周期”是相继的INIT_BEACON分组发送之间的规定时间间隔或集合。
初始化节点从响应其所发INIT_BEACON分组而收到的每个RESPONSE_INIT_BEACON分组中分离出响应节点的地址，并把这个地址存入它的存储器。初始化节点比较从收到的每个RESPONSE_INIT_BEACON分组中分离出的地址与先前在该节点的初始化过程中已存入存储器的地址，该节点的初始化过程在此被简便地称为“信标初始化过程”。只有那些与先前在信标初始化过程中没有响应的节点对应的地址才被存入存储器中，因而使得存储器包含所有那些在信标初始化过程中至少响应过一次(也就是至少送回一个RESPONSE_INIT_BEACON分组)的节点地址。另外，初始化节点计算它从每个节点收到的RESPONSE_INIT_BEACON分组数目，并存储有关数值以便以后作为节点连接信息的一部分而送回大楼计算机。
一个给定初始化节点的信标初始化过程或者在发送了规定数目的INIT_BEACON分组时完成、或者在规定数目的信标周期中没有收到来自任何新增节点的响应之后完成。另外，在规定数目的信标周期内初始化节点没有收到来自任何一个其第一次响应一直未被收到的节点的响应之后，信标初始化过程终止。
INIT_BEACON和RESPONSE_INIT_BEACON分组的特点确保了仅在分组能够双向传送(也就是仅在确认了节点之间的双向链路时)，才能登记一对给定节点之间的链路。这对于RF链路来说尤其重要，因为在每个方向上使用不同的发射机/接收机对进行通信，每一对收发机可以具有显著不同的通信特性。
不可识别RESPONSE_INIT_BEACON分组冲突的问题仍与前面所述随机初始化过程产生的问题相似。例如，可以参考图1所示示范网来说明这一点，节点3和6在都响应节点2所发INIT_BEACON分组时可能在节点2处发生冲突。不过，一系列INIT_BEACON分组的发射和随机延迟(根据CSMA方案)实际上确保了在信标初始化过程中并不是所有由节点3和6送回节点2的响应(也就是RESPONSE_INIT_BEACON分组)都会冲突。这样，节点3和6响应于多个INIT_BEACON分组而发送出的所有响应将会冲突的概率接近于零。在随机初始化方案中，由节点3和节点6发送的响应分组的这种冲突将导致被传送回大楼计算机BC的节点连接信息不完全，因为根据这种方案，节点2只发送单个初始化分组。
重新参考图2，根据本发明，网络10中的每个单独节点12执行上述信标初始化过程。因此，网络10中的每个节点12在向大楼计算机14送回节点连接信息之前，要确定它的所有连接、也就是它到网络10中规定范围内或附近其它每个节点(例如在其发射范围内能够接收来自它的有效或未损坏数据的其它每个节点)的连接。
网络14中每个节点12的完全连接信息对于大楼计算机14构成有效路由表非常重要，大楼计算机14然后就可以使用路由表，以最小的通信故障发生概率，通过沿着最有效的可能路径逐个节点地跳传传送数据分组来实现数据分组从大楼计算机14到一个目的节点或从一个起始节点到大楼计算机14(或其它节点)的传送。另外，到未初始化节点的路由将从自以前初始化过的节点那里收到的节点连接信息中予以选取，因此，通过使用网络路由协议，使得构成和测试路由表与网络初始化过程同时进行。一旦完成网络初始化过程，就得到一个经过测试的功能网。
如上所述，一个限制了随机初始化方法的有用性而通过本发明初始化方法得以解决的更严重的问题是由于汇合到大楼计算机14的大量节点连接信息在大楼计算机14附近产生的冲突量。在这种连接中，本发明的初始化过程大大降低了汇合到大楼计算机14的节点连接信息量(比随机初始化减少一个数量级以上)，因此限制了冲突可能发生的数量。这个优点是借助以下事实实现的，根据本发明的初始化过程，每个节点12以一个分组或分组集合向大楼计算机14发送它的所有连接信息，因此大大降低了数据业务量。而且，大楼计算机14“预计”从被命令进行初始化的每个节点12接收一个RESPONSE_INIT分组。因此，如果发生一次冲突，大楼计算机14可以向该节点12查询其节点连接信息，或者命令其重新初始化。
另外，本发明的初始化过程包括一个“软件信号交换”方案，它确保大楼计算机14在完成整个网络初始化过程之前收到网络10中每个节点12的所有节点连接信息。
根据这种软件信号交换方案的本优选实施例，网络10中的每个节点12在编制了其所有节点连接信息之后(也就是结束其信标初始化过程之后)，把节点连接信息作为一个RESPONSE_INIT分组或RESPONSE_INIT分组集合传送给大楼计算机14，该每个分组包含一个专用字节，该字节具有一个指示大楼计算机14收到该分组之后剩下要被大楼计算机14继续接收的分组数目。
例如，作为信标初始化过程的结果，如果一个特定节点编制完取自它从其它节点收到的RESPONSE_INIT_BEACON分组的所有连接信息之后，确定需要向大楼计算机14发送四个节点连接信息的RESPONSE_INIT分组，则在送到大楼计算机14的第一个分组中可能包括一个专用命令值$A3，以表示在该节点的所有连接信息被传送到大楼计算机14之前，大楼计算机14还必须从该节点接收3个RESPONSE_INIT分组。
下面继续描述这个例子，大楼计算机14收到来自该节点的第一个RESPONSE_INIT分组之后，通过在INIT分组的专用命令字节中放入一个合适的命令值(例如$A1)以请求来自该节点的第二个RESPONSE_INIT分组。收到来自该节点的第二个RESPONSE_INIT分组之后，大楼计算机14通过在一个后续INIT分组的专用命令字节中放入一个合适的命令值(例如$A2)以请求来自该节点的第三个RESPONSE_INIT分组。收到来自该节点的第三个RESPONSE_INIT分组之后，大楼计算机14通过在一个后续INIT分组的专用命令字节中放入一个合适的命令值(例如$A3)以请求来自该节点的第四个RESPONSE_INIT分组。
如果大楼计算机14在收到对送往一特定节点的起始INIT分组的任何响应之前超时(也就是已经过规定时间周期)，它可以查询该节点，这例如通过在一个后续INIT分组的专用命令字节中放入一个合适的命令值(例如$A0)或保持空白来实现。这将提示该节点重新向大楼计算机14发送其节点连接信息。这样，可以在网络运行期间的任何时刻通过单条命令来请求对任意节点初始化，而不需要像现有的随机初始化方法那样在整个网络10中完全传输一个随机分组。
这种软件信号交换方案用于两个目的。首先，它确保大楼计算机14收到来自所有节点12的全部连接信息，并测试由较接近大楼计算机14的各节点先前初始化所规定的，现在用来在其它初始化节点和大楼计算机14之间传送INIT和RESPONSE_INIT分组的路由。
另外，大楼计算机14可以有利地同时初始化多个节点，因为发生大量不可识别冲突的可能性不会导致任何节点连接信息的丢失，这是由于上述查询和软件信号交换方案确保能收到所有这种信息。通过有选择地初始化网络10的分布密集区域中的节点还能进一步减少完成网络初始化过程需要的时间。
本领域的技术人员应该知道本发明的网络初始化方法可以用全自动的方式实现，它对于最终用户例如大楼管理者来说实际上是透明的。当然，用于实现本发明网络初始化方法的软件要对每个节点12的微处理器(或其它数字信号处理器)和大楼计算机14进行预装载/预编程。在此方面，一旦网络10安装好，大楼管理者可以通过一次或数次击键和/或点击鼠标来命令网络初始化。这个命令发出之后，网络10将根据本发明的方法自动初始化，不用大楼管理者的任何干预，也不需要来自网络销售商的任何昂贵的专家支持。因此，本发明的自动网络初始化方法克服了现有随机初始化方法的另一大缺点。
尽管上面已经详细描述了目前本发明的优选实施例，应该清楚地知道，有关领域技术人员可能想到的、对在此给出的基本发明原理的一些变形和/或改动仍在如所附权利要求所规定的本发明实质和范围之内。
权利要求
1.用于初始化包括一个中心节点和多个单独节点的无线分组跳传网的一种方法，包括以下步骤向每个单独节点发出一个初始化请求；以及响应所述初始化请求，每个单独节点执行一次包括以下步骤的自初始化进程通过确定它到与其相距规定范围内其它每个节点的连接来确定它的所有连接；编制对应的节点连接信息；以及向中心节点发送该节点连接信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该所述各单独节点在其自初始化进程期间通过以下过程来执行确定其连接的步骤发射一系列信标初始化分组以请求来自所有收到一个或多个该信标初始化分组的节点的响应，其中每个接收节点发射一个包含其地址的响应信标初始化分组，以及从自其它节点所收到的每个响应信标初始化分组中提取出所述接收节点的地址，并保留这些接收节点地址的一个记录。
3.如权利要求2所述方法，其特征在于，其中所述各单独节点在它自初始化进程中确定其连接的步骤还包括所述各单独节点计算从每个接收节点所收到的响应信标初始化分组的数目。
4.如权利要求2或3所述方法，其特征在于，其中在发射了规定数目的信标初始化分组之后完成对每个单独节点的上述自初始化进程。
5.如权利要求4所述方法，其特征在于，其中在发送了规定数目的信标初始化分组而没有收到来自以前没有进行过响应的任何节点的响应之后，完成对每个单独节点的上述自初始化进程。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述方法，其特征在于，还包括执行一个信号交换进程的步骤，以确保中心节点收到由上述每个节点编制的所有节点连接信息。
7.如权利要求6所述方法，其特征在于，其中每个单独节点在其自初始化进程中通过向中心节点发射一个初始化响应分组集合来执行发送其节点连接信息的步骤，上述每个初始化响应分组包括一个规定字节，它具有的值表示该集合中剩余的初始化响应分组的数目。
8.如权利要求7所述方法，其特征在于，其中发出一个初始化请求的步骤执行过程如下中心节点发射第一个初始化分组，然后根据每个单独节点的初始化响应分组集合中剩余初始化响应分组的数目向每个单独节点发送其它初始化分组，该数目是根据之前从该节点收到的初始化响应分组中的上述规定字节的值确定的，直至收到所有来自每个节点的上述初始化响应分组。
9.如权利要求8所述方法，其特征在于，其中中心节点通过向一特定节点发射另一个初始化分组以请求该特定节点重新发送其初始化响应分组集合，从而来查询在规定时间周期内没有收到来自它的第一个初始化响应分组的任何特定节点。
10.如权利要求2至9的任何一项所述方法，其特征在于，其中从上述各节点中的一个其它节点那里收到一个信标初始化分组的每个节点根据载波监测多址协议，在试图发射一个响应于上述信标初始化分组的响应信标初始化分组之前等待一个随机延迟时间周期，然后监测该节点与上述另一节点之间的通信信道状态。
11.如权利要求10所述方法，其特征在于，其中，根据载波监测多址协议，从上述一个其它节点收到一个信标初始化分组的每个节点如果监测到上述通信信道忙，就等待另一个随机延迟时间周期，然后在另一次试图发送一个响应信标初始化分组之前再次监测上述通信信道的状态。
12.如权利要求11所述方法，其特征在于，其中每个单独节点在其自初始化进程中，根据载波监测多址协议，在试图发送一个信标初始化分组之前等待一个随机延迟时间周期，然后监测上述通信信道的状态。
13.如权利要求12所述方法，其特征在于，其中每个单独节点在其自初始化进程中，如果它监测到上述通信信道忙，就等待一个满信标周期，然后在另一次试图发送一个响应信标初始化分组之前再次监测上述通信信道的状态。
14.如前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，还包括根据上述节点连接信息构成路由表的步骤，其中数据分组可以沿着根据上述路由表所确定的一条路由通过逐个节点地跳传上述各分组，从而实现从起始节点到目的节点的传送。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，其中到未初始化节点的各路由从收自以前已初始化节点的上述节点连接信息中进行选取。
16.如权利要求15所述方法，其特征在于，其中上述路由表的构成和测试与网络初始化过程同时进行，因此一旦完成网络初始化过程，就得到一个经过测试的功能网。
17.一个无线分组跳传网络，包括一个中心节点，它包括一个无线收发机和编程为执行一个网络初始化进程的数字信号处理电路；多个单独节点，每个节点都包括一个无线收发机和编程为执行一个网络初始化进程的数字信号处理器；其中上述中心节点通过向每个上述单独节点发出一个初始化请求以开始上述网络初始化进程；其中每个单独节点通过确定它到与其相距规定范围内的其它每个单独节点的连接、编制对应的节点连接信息、并在编制完上述节点连接信息之后向中心节点发送该节点连接信息，从而执行它的自初始化进程。
18.如权利要求17所述的无线网，其特征在于，其中每个各单独节点在执行其自初始化进程时通过以下步骤确定它的连接发射一系列信标初始化分组以请求来自收到一个或多个该信标初始化分组的所有节点的响应，其中每个接收节点发射一个包含其地址的响应信标初始化分组；从自其它节点收到的每个响应信标初始化分组中提取出上述接收节点的地址，并保留这些接收节点地址的一个记录；以及计算从每个接收节点收到的响应信标初始化分组的数目。
19.如权利要求17或18所述的无线网，其特征在于，其中上述中心节点和各个单独节点被编程为执行一个信号交换进程，它确保中心节点收到由上述每个单独节点编制的所有节点连接信息。
20.如权利要求19所述的无线网，其特征在于，其中每个单独节点在其自初始化进程中通过向中心节点发射一个初始化响应分组集合来执行发送其节点连接信息的步骤，上述每个初始化响应分组包括一个规定字节，它具有的值表示该集合中剩余初始化响应分组的数目。
21.如权利要求20所述的无线网，其特征在于，其中发出一个初始化请求的步骤执行过程如下中心节点发送第一个初始化分组，然后根据每个单独节点的初始化响应分组集合中剩余初始化响应分组的数目，向每个单独节点发送其它初始化分组，该数目是根据之前从该节点收到的初始化响应分组中上述规定字节的值确定的，直至收到所有来自该节点的上述初始化响应分组。
22.如权利要求21所述的无线网，其特征在于，其中中心节点通过向一特定节点发送另一个初始化分组以请求该特定节点重新发送其初始化响应分组集合，从而来查询在规定时间周期内没有收到来自它的第一个初始化响应分组的任何特定节点。
23.如权利权利17、18、19、20、21或22所述的无线网，其特征在于，其中上述中心节点包括一个大楼计算机，无线网包括一个大楼系统控制网。
24.一种用于其中包括中心节点和多个单独节点的无线分组跳传网中的节点，该节点包括用于发至和收自网络中其它节点的数据的一个无线收发机；以及数字信号处理电路，响应上述收发机收到的初始化请求，用于执行节点初始化进程，在该进程中，可获取定义从该节点到与其相距规定范围内每个其它单独节点的连接的节点连接信息，并将该信息通过收发机向中心节点发送；其中上述规定范围包括在上述收发机的发射范围内能够接收来自上述收发机的未损坏数据的每个其他节点，并且上述收发机也能接收来自这些节点的未损坏数据。
25.如权利要求24所述节点，其特征在于，其中上述数字信号处理电路通过以下步骤执行上述节点初始化进程形成一系列由上述收发机发送的信标初始化分组，请求来自所有收到一个或多个上述信标初始化分组的节点的响应信标初始化分组，从上述收发机收到的每个响应信标初始化分组中提取出接收节点的地址，以及编制接收节点地址的记录。
26.如权利要求25所述节点，其特征在于，其中上述数字信号处理电路通过计算上述收发机从网络中其它每个节点收到的响应信标初始化分组数目而进一步执行上述节点初始化进程。
27.如权利要求25或26所述节点，其特征在于，其中上述节点初始化进程在收发机发送了规定数目的信标初始化分组之后完成。
28.如权利要求25或26所述节点，其特征在于，其中上述节点初始化进程在收发机发送了规定数目的信标初始化分组而没有收到来自任何以前没有响应过的节点的响应之后完成。
29.如权利要求24，25，26，27或28所述节点，其特征在于，其中上述节点连接信息作为一个初始化响应分组集合由上述收发机向中心节点发送，每个初始化响应分组都是对应集合的一部分，并包括一个规定的字节，该字节具有的值表示对应集合中剩余初始化响应分组的数目。
30.如权利要求24到29任何一项所述节点，其特征在于，其中无线网由一个大楼系统控制网组成。
全文摘要
一种用于自动初始化无线分组跳传网的方法,例如用来控制一个诸如照明、安全和/或HVAC等大楼系统的运行的大楼系统控制网的方法。根据这种初始化方法,网络中的每个节点首先确定它的所有连接,也就是它到网络中规定范围内其它每个节点的连接,然后把这一连接信息传送给大楼计算机。这一连接信息在被送往大楼计算机的一个分组或分组集合中传输,从而把大楼计算机和与之最近的节点必须处理的业务量减至最小,因此大大降低了发生连接信息分组的冲突的概率。
文档编号H04L12/28GK1181855SQ96193324
公开日1998年5月13日 申请日期1996年12月13日 优先权日1995年12月27日
发明者G·A·梅尼克 申请人:菲利浦电子有限公司