用于rf受控照明系统的系统桥接器和时钟的制作方法

专利名称：用于rf受控照明系统的系统桥接器和时钟的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及照明控制系统。具体而言，本发明涉及互连照明 控制系统，其中这些照明控制系统以相同的射频(RF)工作。更具体 而言，本发明涉及用于这种互连的设备和方法。
背景技术：
可以利用在预定光强度等级工作的预定照明设备的组合来实现照 明应用。例如，住宅照明应用可能需要多种照明情形或"场景"。第 一种场景可能是居民在家时并且在房间内活动时所需要的。在这种场 景中，在各个位置照射全强度的光以实现在房间内安全移动。第二种 场景可能是在居民外出时所需要的。例如，为了安全或其他原因，室 外光和室内光可能以不同强度等级照射。同样，可以配置其他的场景 用于居民度假、娱乐或进行任何其他类型的活动。随着照明设备和/或 场景的增加，从中央位置来控制照明设备而不是单独控制每个照明设 备将是更方便的。
在照明应用中存在多种能够实现对照明设备遥控的系统。无线照 明控制是住宅和商业应用中常用的，因为它与有线系统相比安装容易 且成本低。有线系统因在照明应用中需要硬布线照明控制设备而具有很多缺点。例如，对现有的建筑翻修(retrofit)以提供有线系统可能涉 及对电线布线使其穿过墙壁或其他结构、安装电缆托架或管道、和/或 使电线穿过已有的管道。如果要在其中安装有线系统的建筑仍然是在 规划阶段，那么如果要避免上述的翻修问题，就需要将提供电线纳入 该建筑的设计计划中。在任何一种情况中，对有线系统的计划和安装 都需要付出劳动，这增加了成本。
相反，无线系统通常是比硬布线照明控制系统更经济的选择，因 为大大减少了安装并连接电线的需要，这对于已有的建筑尤其重要。 不必在建筑的设计期间为安装照明控制设备作计划，或必须翻修现有 的建筑，建筑的所有者或经营者可以简单地将照明控制设备放置在期 望这种设备的地方。这种设备可以是电池供电的，或可以简单地连接 到电源插口。在较老的已有建筑中，无线系统的成本节省尤其显著， 否则这些建筑将需要复杂和/或麻烦的翻修。无线系统还是家庭应用的 优选选择，因为这种应用通常比商业应用更加注重成本。
实施具有无线照明控制设备的无线照明控制系统的一种方法是使 这些设备能够通过射频(RF)传输来彼此通信。这种RF系统的一个例 子是Coorpersburg PA的Lutron Electronics公司制造的RadioRA⑧系统。 按RadioRA⑧协议，子网内的所有设备以相同的频率工作，其中子网是 单个RadioRA⑧系统。使用单一频率可避免与建筑内的其他设备干扰， 符合FCC规范，降低成本等。然而，这样做的结果是，有可能子网内 的设备会彼此干扰，这是由于按相同的频率同时发送造成的。另外， 在现有的RF照明控制系统中，对于能够在单个网络上控制的设备数量 有限制。太多数量的设备会与FCC规范冲突，因为这些规范只允许在 特定频率上传输一定长度的时间。目前的系统，例如RadioRA⑧，允许 最多控制32个设备。
在一些应用中，必须使用超出单个子网能够控制的、更多的照明 控制设备。因此，可能需要第二子网来控制所有期望的设备。应该认识到，将两个无线照明控制系统彼此靠近设置，当两者都以相同的频 率工作时，会造成严重的问题，尤其是当照明场景涉及两个子网时。 特别是，有可能各个子网同时通信并因此由于导致消息冲突以及不必
要地产生RF而相互干扰。尽管由于在单个子网内使用相对较短的RF
传输时间，在一个子网内干扰的几率可能较小，但在多子网情形中，
由于更多数量的设备必须接收和传送RF传输，RF传输时间增加了 。
例如，当两个不相关的子网位置靠近时，每个子网都具有与另一 个相干扰的风险。然而，由于每个子网是不相关的，在每个子网中照 明事件(例如场景)的定时将只会因巧合发生在同一时间。相反，当 两个或更多子网在功能上组合到一起时，涉及多于一个子网的照明场 景会有意地使每个起作用的子网在同一时间通信。结果，在多子网系 统中，对于可能发生干扰的点，RF传输时间增加了。
因此，需要一种方法，用于增加照明控制网络可以控制的设备数 量，所述照明控制网络使用单一RF。具体而言，需要一种链接多个子 网的方法，所述多个子网能够作为以相同RF工作的单个实体而共存， 以及在没有数据冲突的情况下彼此进行全局的交互和通信。更具体而 言，需要一种方法，通过中央控制来启动涉及多个子网的可编程照明 事件。

发明内容
鉴于上述问题，描述了一种桥接设备和方法，其在各照明网络、 各被呼叫的子网之间提供链接，所述网络、子网以相同的RF工作，同 时彼此靠近。在本发明的实施例中，在两个或更多子网之间提供桥接 器，其允许每个子网接收和发送RF信号或消息给该子网内的设备或其 他子网，同时使消息冲突最小化。因此， 一个实施例允许对涉及由多 个子网控制的照明设备的可编程照明场景进行控制。本发明的另一实 施例涉及用来在多个子网之间传递信息的通信方法。在本发明的实施例中，提供了两个或更多位置靠近的子网，其中 每个子网以相同的RF工作。 一个实施例使每个子网能够彼此通信，同 时允许通过主控制器在子网之间进行一些重叠控制。相应地，本发明 的一个实施例通过例如假想按钮的编程和操作提供全局性能，所述假 想按钮在操作上连接到桥接设备。 一个实施例还最小化了子网同时通 信的可能性，从而避免数据冲突。
本发明的实施例扩展了使用主控制面板可以控制和操作的设备数
量。例如，在RadioRA⑧系统中，可控制的设备能够从32增加到64个 可控设备。在其他实施例中，可以控制不同数量的设备。


结合附图，会更好地理解前面的发明内容以及优选实施例的详细 说明。为了说明本发明的目的，在附图中示出本发明的示例性实施例； 然而，本发明不限于所公开的特定方法和手段。在附图中 图l是示出示例性RF照明控制系统的框图； 图2A是根据本发明一个实施例的示例性桥接设备的框图； 图2B是通过根据本发明一个实施例的桥接设备在操作上互连的 示例性RF照明控制系统的框图3是示出根据本发明的实施例桥接两个RF照明控制系统的方法 的流程图4是根据本发明一个实施例的桥接系统的示例性时序图； 图5是根据本发明一个实施例用于克服串音情形的通信协议的示 例性时序图6A-C是根据本发明一个实施例在单个子网中执行连续命令的 通信协议的示例性时序图7A-C是根据本发明一个实施例跨两个子网执行相继各命令的 通信协议的示例性时序图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及在操作上互连两个或更多RF照明控制系统，
所述系统以相同的RF彼此靠近工作。在这样的实施例中，靠近是指一 个RF照明控制系统中的至少一个设备发送可以被第二 RF照明控制系 统中的至少一个设备接收的RF信号的能力。应该认识到，由这种照明 控制系统使用的RF信号可以是任何适合于预期位置以及该照明控制 系统使用的频率。例如，可以选择该频率以符合FCC规范，避免与该 照明控制系统所运行区域中的其他设备冲突，或根据其他考虑。
如上所述，本发明的一个实施例涉及可以在建筑等之中采用的照 明控制系统。这种照明控制系统的例子在美国专利No. 5,982,103、 5,905442、 5，848，054、 5，838，226和5,736,965中描述；所有这些都转让 给了 Lutron Electronics公司，并且其全部内容结合于此作为参考。还 可以参考Lutron Electronics公司的网站http:〃www.lutron.com，该网站 中包含更多关于RadioRA⑧系统的实施和使用的信息。根据所结合的参 考资料，本领域技术人员应该熟悉实施RF照明控制系统的方法，因此， 为了简明，在此省略对这些主题的详细论述。
本发明的一个实施例包括桥接设备以及由这种桥接设备采用的通 信方法，所述桥接设备例如是链接独立的RF控制的网络的系统桥或系 统桥与时钟(SBT)。在一个实施例中，这种设备和方法可以用于桥接 例如RF照明系统的两个子网。在这样的实施例中，在子网内的所有控 制功能都是通过主控制设备、照明控制设备和/或(如果需要)中继器 之间的RF信号完成的。主控制设备提供多个控制按钮和状态指示器， 所述控制按钮被指定用于控制各种照明设备，所述状态指示器反映照 明控制系统的状态。在需要时，中继器用于确保所有设备可接收为控 制设备的目的而通过RF信号传送的通信。在结合有RadioRA⑧系统的 一个实施例中，照明控制设备通过RF (例如390、 418或434MHz)彼 此通信。
现在转到图l,提供示出示例性RF照明控制系统(例如RadioRA 系统等)的框图。系统100包括主控制器11，用于使用户能够向系统 100输入命令，并观察可在指示器16上显示的照明状态信息，指示器
16可包括例如LED、 LCD屏幕等。此外，系统100包括照明控制设备 12，例如调光器。中继器13，如同其名字所暗示的，从主控制器ll和 /或照明控制设备12接收信号，并转发该信号以提供增大范围的RF传 输。应该认识到，中继器13是可选的，因为在一些应用中，设置主控 制器11和/或照明控制设备12，使得两者能直接通信，而不需要中继 器13。主控制器ll、照明控制设备12和可选的中继器13通过无线通 信链路15在操作上彼此连接。如上所述，系统100的所有设备在每个 通信链路15上以相同的RF工作。
用户选择启动特定的照明场景，通过操作主控制器11来开始该场 景。然后信号被传递到适当的照明控制设备12，以执行该场景所需的 功能。应该认识到，该信号可以通过中继器13来转发，以确保照明控 制设备12接收该信号。还应该认识到，该信号可以包含各种信息段。 例如，在用于执行特定功能的命令之外，该信号可以包含对应主控制 器11和/或照明控制设备12等的标识符。可以提供附加的格式化信息， 例如用于唯一标识系统100的房间地址。该信号任何类型的格式化或 配置与本发明的实施例也是相符合的。
一旦该信号已被照明控制设备12接收，然后，需要时该设备控制 灯14，照明控制设备12将信号传送回主控制器11。主控制器ll通过 照亮指示器16灯来指示确认，确认任务已成功完成。指示器16可以 表现任何类型的信息，例如灯14的强度等级、开/关状态和/或类似信 息。
应该理解，如果用户希望通过例如改变灯14的光强来仅影响一个 灯14，用户可以直接操作照明控制设备12。在这样的实施例中，照明 控制设备12可以向主控制器11发送信号，将改变的强度通知该主控 制器U。在这样的实施例中，将通过指示器16来更新改变的状态。作为替换，照明控制设备12可以等待，直到主控制器11传送了信号， 从而仅当主控制器ll轮询(poll)时更新照明控制设备12的状态。应 该理解，图1的RF照明控制系统仅是示例性的，任何数量或配置的设
备都与本发明的实施例相符合。
应该认识到，在图1的系统中，"子网"包括至少一个主控制器
11和至少一个照明控制设备12。如上所述，仅在要求必须确保主控制 器11和照明控制设备12之间的信号成功传送和接收时，才需要中继 器13存在。相反，在本发明的实施例中，如同将在下面结合图3到7 所论述的，通过桥接器链接的子网仅需要包括单个设备。如同将从下 面可看出的，根据本发明实施例的桥接器包含主控制器11的功能。因 此，在一个实施例中的子网仅需要包括单个主控制器11或单个照明控 制设备12，尽管更多数量的设备同样与本发明的实施例相符合。
桥接方法
如上所述，在具有一个以上靠近的功能相关的子网的应用中，因 一个以上设备(例如主控制器11)同时发送而遇到干扰的机会增加。 因此，在本发明的实施例中，提供了桥接设备。现在转到图2A，示出 了根据本发明一个实施例的示例性桥接设备的框图。桥接器200包括 发送机205和接收机210，它们适于按每个子网(为了清楚，图2A中 没有示出)所使用的RF工作。在操作上连接到发送机205和接收机 210的是处理器215，它可以是通用或专用计算设备，适于控制桥接器 200的功能。应该理解，处理器215可包括单个处理器，或者它可以包 括多个并行运行的处理器。例如，在本发明的一个实施例中，处理器 215包括用于控制RF发送和接收以及一些输入/输出(I/O)的第一处 理器，和用于控制I/0、显示器及存储器的第二处理器。
在操作上连接到处理器215的是存储器240、1/0 225和显示器250。 存储器240可以是任何类型的数据存储设备，例如RAM、闪速存储器、 ROM等。1/0 225可以是用于向桥接器200输入数据或指令、或用于显示状态信息、指令等的设备的任意组合。另外，1/0 225可以包括数据 连接，例如RS-232连接等，用于连接外部数据源。例如，在一个实施 例中，桥接器200通过I/O 225从外部设备接收时序信息。存储器240 可以包含可与这种时序信息结合使用的信息。例如，存储器240可以 包含一个或更多地理位置的日出和日落信息，然后由处理器215在接 收的时序信息的情况中处理，使得桥接器200能够在日出和日落时执 行预定的行为。在另一个实施例中，这种时序信息可以在桥接器200 内部产生。
应该认识到，用户可以通过I/O 225和显示器250来与桥接器200 交互。在一个实施例中，显示器250是LCD显示屏，其向用户显示菜 单驱动的提示，该用户能够通过I/O 225与这种菜单交互。应该认识到， 可以使用任何类型的显示器，同时保持与本发明的实施例相符合。另 外，I/O 225可以包括例如摇臂开关、键盘端口、 一个或更多按钮等， 用户可以操纵，以便输入信息和响应在显示器250上显示的提示进行 选择。还应该认识到，桥接器200具有外壳(为了清楚，在图2A中没 有示出)，形成该外壳使得桥接器200能够放置在各种位置。例如， 桥接器200可以放置看不见的区域，例如储藏室中，或者可以增强其 装饰性，以便放置在房间或建筑的可见区域。
一个实施例的桥接器200链接多个独立的RF网络或子网，它们在 相同的频率上运行，如图2B所示。例如，图2B是根据本发明一个实 施例的两个示例性RF照明控制子网220和230的框图，它们在操作上 通过桥接器200互连。尽管示出子网220和230具有主控制器11、照 明控制设备12、中继器13和照明设备14，但应该认识到，如上所述， 根据本发明实施例的子网220和230仅需包括单个设备。
如同图2B中可以看出的，子网220通过桥接器200经由无线连接 A和B在操作上连接到子网230。如同下面结合图3到7所论述的，使 用这种桥接器200为子网220和230提供了这种能力靠近运行而不会在桥接器200发送时在共享的RF上产生消息冲突。换言之，当桥接
器200发送时，它通过在与子网220或230通信期间保持另一个未通 信的子网220或230静止，消除了在子网220和230之间的RF冲突。 另外，桥接器200还为子网220和230提供了彼此通信的手段，而不 会使一个子网打断另一个子网的通信。桥接器200还允许子网220和 230作为独立运行的系统来操作，同时还提供独立子网220和230之间 的全局操作。
在一个实施例中，涉及在功能上相关的子网220和230的照明场 景是通过桥接器200的"假想"按钮实现的。假想按钮是被编程为具 有特定功能的虚拟按钮。这种假想按钮可以通过例如1/0 225等编程。 在单个或多个子网220和230中，可以编程特定的假想按钮，以创建 定制的照明方案，该方案涉及例如上面结合图1所述的灯14等照明设 备。在一个这样的实施例中，全局操作包括全开(ALLON，所有照明 设备开启)、全关(ALL OFF,所有照明设备关闭)和其他可涉及来 自任何数量子网的任何数量照明设备的可编程设置。在一个使用上面 所述的RadioRA⑧系统的实施例中，在全开和全关之外提供15种可编 程设置。尽管一些实施例(例如下面结合图4到7所述的实施例)使 用两个子网，但应该认识到，使用任何数量的子网都同样与本发明的 实施例相符合。因此，桥接器200的假想按钮会影响两个系统种的设 备，并且能够用于从主控制器11或通过另一个设备(例如RS-232设 备)控制子网220和230。
在单个RadioRA⑧子网中，用户通过例如在主控制器11上按下表 示照明场景的按钮来启动照明场景。作为响应，主控制器ll根据对该 照明场景的预定设置向一个或更多照明控制设备12发送RF信号。相 反，在本发明的一个实施例中，主控制器11发送表示所选照明场景的 标识符。桥接器200把所接收的信号与假想按钮比较，所述假想按钮 对应存储在例如存储器240中的照明场景。然后，桥接器200将适当 的RF信号发送到在一个或更多子网220和/或230中的一个或更多照明控制设备12。因此，在一个子网中的主控制器11能够控制在所有子
网220和230中的照明控制设备12。
在另一个实施例中，桥接器200可以和主控制器11 一起使用，所 述主控制器11以和现有的单个子网RadioRA⑧系统相一致的方式运行。 例如，在一些实施例中，桥接器200可以添加到预先存在的子网220 和/或230中，结合一个或更多设备，包括附加的子网。应该认识到， 当例如现有的子网已达到其容量以及需要一个或更多附加的子网时可 出现这种情形。结果， 一个或更多主控制器11可以不配置为仅响应按 钮按下来发送场景标识符。在这样的实施例中，如同下面结合图3到8 所论述的，桥接器200等待发送主控制器11结束发送，标识对应的假 想按钮，然后向适当的照明控制设备12发送适当的RF信号。在这样 的实施例中，尽管命令可以被两次传送给一些照明控制设备12， 一次 通过主控制器11， 一次通过桥接器200，但应该认识到，桥接器200 与这两种类型的主控制器IIRF传输协议都同样兼容。
在本发明的实施例中，使用RadioRA⑧RF传输协议。在这种协议 中，设备尝试通过等待时间和传输时延(backoff)来避免RF冲突。等 待时间是接收RF信号的设备在该信号结束后在发送信号之前应该等 待的时间量。等待时间是发送设备对接收设备指定的。传输时延也是 接收RF信号的设备在该信号结束后在发送信号之前应该等待的时间 量。但是，传输时延与等待时间的不同之处在于传输时延是由接收设 备假设的，而不是对接收设备指定的。接收RF信号的设备在检测到信 号时，给它自己指定一个在该信号结束后等待的传输时延，以便避免 与任何另外的RF信号干扰。 一旦传输时延届满，以及如果没有其他的 RF信号接收，则如果需要，该设备能够自由发送。在一个实施例中， 传输时延的长度是随机确定的，从而等待发送的设备不太可能在传输 时延届满时同时发送RF信号。
现在转到图3，提供示出根据本发明实施例的桥接两个RF照明控制子网220和230的示例性方法的流程图。在步骤301，桥接器200检 测到事件。该事件可以是来自子网(例如上面所述的图2中的子网220) 中的主控制器11或者照明控制设备12的RF传输。另外，事件可以是 通过1/0 225在桥接器200自身上的按钮按下动作等。如同可以认识到 的，如果该事件是RF传输，那么该传输可以包括照明场景标识符、到 照明控制设备的命令和/或等等。在一个实施例中，桥接器200还可设 定随机传输时延，从而避免在进行到步骤303-309之前与RF传输干扰。
在步骤303，桥接器200向子网220和230发送子网活动(subnet action)以"保留"该工作RF。如同在下面结合图4到8所论述的，子 网活动通常是用链接要求来启动的。链接要求向子网220和230通知 将要发出命令，并且一旦每个子网220和230接收到该链接要求，每 个子网220和230中的每个设备停止发送并等待来自桥接器200的传 输。如上所述，每个设备在接收到包括链接要求的RF信号时都假设一 个传输时延。在一个实施例中，该传输时延是在预定范围内的随机值。 除链接要求之外，子网活动可以包括对一个或更多设备的一个或更多 命令。因此，子网活动能够实现照明场景的全部或一部分。如同可以 认识到的，子网活动还可以包括家庭标识符、设备标识符等。还应该 认识到，在一些实施例中，子网活动将该子网活动重复一次或更多次， 以确保命令的安全接收。还如同上面所论述的，在一个实施例中，桥 接器200向目标子网220和230中的设备发送随机等待时间。
在步骤305，接收来自例如主控制器11和/或照明控制设备12等 设备的确认。如同可以认识到的，在一些实施例中，如果该确认不作 为实施例的通信方案的一部分发送，框305可以是可选的。在步骤307， 对于桥接器200是否将执行任何子网220、 230上的另一个子网活动进 行确定。如果是，则该方法返回步骤303,以发送另一个子网活动。在 完成所有必须的子网活动后，在步骤309，桥接器200在设备传输时延 期间等待。在该时间之后，其他设备能够根据需要自由发送RF信号。现在转到图4，提供根据本发明一个实施例的桥接系统的示例性
时序图。在系统400中，框405表示用户活动，框410表示在子网220 内的主控制器12活动，框415和420分别表示子网220和230中的桥 接器200的活动。框425-460示出根据本发明一个实施例的示例性活动 序列。应该认识到，图4的实施例提供了全局按钮的例子，其中一个 或更多个设备，例如照明控制设备12、灯14等，在两个或更多子网 220和230中受影响。这种全局按钮的例子是例如上面结合图2A-B所 述的全开和全关按钮。
在框425，用户按下按钮，并且作为响应，主控制器12在框430 传送信号，指示该按钮被按下。在框435，桥接器200在子网220中发 送全局按钮信号。显而易见的，框435相当于图7A中的框706-708、 714、 720和726，以及图7B中的框725-756，这些将在下面论述。如 同可以认识到的，桥接器200的处理器215等在接收到框430的信号 时可以在存储器240等中查找对应照明场景的假想按钮。换言之，子 网220中的主控制器12上的全局按钮可以对应桥接器200中的假想按 钮的任何预编程的场景。桥接器200确定用户按下的按钮是子网200 本地的还是为影响两个子网220和230的按钮，在本地的情况下，随 后进行如下面结合图6A-C所述的处理，在影响两个子网220和230的 情况下，随后进行如下面结合图7A-C所述的处理。
在图4的实施例中，如上所述，在框435，在子网220中由桥接 器200发送全局按钮。如下面所论述的，在一个实施例中，框435以 及框460包括链接要求、命令和在其中用于接收确认的时间段。在框 460，在子网230中由桥接器200发送全局按钮。另外，应该认识到， 框460相当于图7A中的框710、 712、 716、 718、 722、 724和728， 以及图7C中的框758-794，这些将在下面论述。在框445，子网220 和230等待链接畅通(clear)。框445可以包括例如在上面结合图3 的步骤309所述的在传输时延期间等待。在框450，桥接器200的显示 器250，通过例如LED来照亮主控制器12的指示器16等。如同可以认识到的，照亮LED等的处理(如由框450所表示的)还可以包括根 据图3的方法进行的信号传输。
在框455，启动其他LED或显示设备，例如显示器250和/或指示 器16。因此，应该认识到，本发明的实施例允许作为全局按钮一部分 的照明控制命令等首先执行，而延迟确认LED等直到这些命令的结束。 用这种方式，利用用户不太注意的状态指示器更新中的轻微延迟为代 价，减少了用户最为关注的灯14等的响应时间。
串音
上面图3中的方法在该方法的实施实例中可以得到更好的理解。 尽管下面的图5到7仅示出了两个子网220和230，但可以认识到，任 何数量的子网220-230都可以在操作上通过桥接器200互连。尽管控制 大量子网所需的时间可能增加，但应该认识到，时序图仅是用于示例 的目的，实际的时序图可以具有更多或更少的框和/或功能块，执行它 们来实现所希望的命令。因此，本发明的实施例提供通信框架，在该 框架上可以实施照明控制系统。
现在转到图5，示出了根据本发明一个实施例用于克服串音情形 的通信协议的示例性时序图。如能够从下面的图5及图6到7中看出 的，时间沿时间轴的方向前进。如同可以认识到的，图5到7都不是 精确地按比例绘制的，因为任何时间、通信协议或频率都可能影响这 些框的确切间距。
各设备仅在一个子网中互相通信的情况下存在串音情形，但是另 一个以相同频率工作的邻近子网会导致干扰或"串音"。因此图5示 出了由子网220对包含在其中的设备启动的基本通信事件，同时还存 在第二子网230。该时序图示出了根据桥接器200避免串音的通信。在 图5中示出3各比特流，其中每个指示了在涉及桥接器200的通信期 间子网220和230的时序。在本发明的实施例中，上面结合步骤307和313讨论的随机等待 时间由启动子网220指定。因此，在图5的串音例子中，子网220，包 括含在其中的设备，为它自己指定随机的等待时间，同时对子网230 指定最大的随机等待时间。同样，在每个子网220和230中的每个设 备在接收到RF信号时假设一个随机传输时延。因此，图5中的"最坏 情况"是假设最大可能的传输时延，而"最好情况"是假设最小可能 的传输时延。因此，如同可以认识到的，子网220的"最坏情况"的 时序，如由框502-518所示出的，当随机等待时间是最大可能值时出现。 应该认识到，下面所论述的图6B、 6C、 7B和7C示出了这种最坏情况 的时序。
在本发明的一个实施例中，有四个可能的随机等待和五个传输时 延值，它们可以分别被指定或假设。如同可以认识到的，任何数量的 等待时间和/或传输时延值都同样与本发明的实施例相符合。另外，在 一个实施例中，等待时间/传输时延的值是链接要求所必需的多个时间 量。链接要求(linkclaim)可以是任何时间量，例如五个或14个半循 环。根据一个实施例，当对子网230指定最大等待时间时，仅需要一 个时序图，如由框520-534所示的。如能够从图5以及下面的图6到7 中看出的，实线框表示实际的RF传输，虚线框表示RF时序。
在桥接器200发送时，桥接器200假设传输时延为零，因此允许 桥接器200在命令一完成就能立即发送。如同可以认识到的，这种配 置使桥接器200能够维持对子网220和230的控制，因为桥接器200 始终能够在命令执行之后首先发送。 一旦传输时延届满，如果有第二 命令要执行，则可以向子网220和230重新传送链接要求，以确保RF 保持自由。然后，该命令被重新传送到请求子网220并相应地执行。 因此，尽管两个子网220和230都已接收到命令到来的消息，但只有 请求子网220实际接收并执行该命令。因此，在从子网220接收到命令时，桥接器220向两个子网220 和230都传送链接要求，以便"保留"该工作RF。如同可以认识到的， 以及如上所述，从子网220接收的命令可以包括场景标识符。作为替 换，这种命令可以包括对子网220中设备(例如照明控制设备12)的 命令，以便实现所希望的照明场景。对子网220的初始链接要求由框 502和502，表示，对子网230的链接要求由框520表示。框504和504， 表示子网220在根据链接要求等待命令时的状态。通过子网220保留 该RF，子网230暂时挂起其通信能力，以便桥接器200可以和子网220 在没有干扰的情况下通信。
框506和506'表示由子网220传送的命令，同时在框522，子网 230继续等待。例如，框522表示子网230根据在框520已经接收到的 链接要求在等待命令，但是如同可以认识到的，该命令没有到达。结 果，子网230保持静止，这使得桥接器200和子网220中的设备能够 在没有消息冲突威胁的情况下通信。在框508和508'，分别向子网220 指定最坏情况和最好情况的随机等待时间，而在框524向子网230指 定最大等待时间。如同下面结合图6和7所论述的，在本例子中，对 于子网220的最坏情况的随机等待是小于最大可能随机等待时间的任 何时间量。
在图5的示例性通信事件中，命令自动重发，以确保它被所有设 备正确接收，从而在框510、 510，和526，分别向子网220和230传送 第二链接要求。在框512和512'，命令被重新传送到子网220，同时在 框528，子网230等待命令。然后该命令由子网220中的所有设备确认， 如由框514和514，所表示的。发送、接收和收集设备确认的任何方法 都同样与本发明的实施例相符合。
如同可以认识到的，框514的最坏情况的确认对应例如具有大量 设备的子网。在上面所述的RadioRA⑧系统的情况中，随着接近最大数 量32个设备，可以得到更长的确认时间。同时，在框530，子网230继续等待。在框516和516'，交换位图，以确保例如子网220的主控 制器11的显示器16更新。在框532，子网230继续等待。在命令序列 完成之处，子网220在框518'(表示最小传输时延)以及在框518 (表 示最大传输时延)等待它假设的传输时延的持续时间。同样，在框534， 子网230等待它的传输时延的持续时间。
如同可以认识到的，以及如上所述，本发明一个实施例的功能是 在子网220接收并执行它的命令期间，禁止子网230以该RF通信。根 据该实施例，子网230必须等待，直到它的传输时延届满，并且在它 能够尝试通信之前该RF是开放的并且可用的。
到相同子网的相继命令
在一些实施例中，以及如上所述，桥接器200还能够通过假设传 输时延的持续时间为零来维持对多个子网中的RF的控制。这允许桥接 器200向相同的子网或不同的子网传送相继的命令。例如，当按下两 个全局按钮时，为了传第二命令而重复传送一个命令的处理。如同图5 中的情况，桥接器200阻止非请求子网(例如子网230)发送，同时将 该两个命令相继传送到请求子网220。
现在转到图6A，示出了根据本发明一个实施例用于在单个子网中 实现相继命令的通信协议的示例性时序图。图6A示出了将连续命令传 送到相同子网中的处理，为了示例的目的，该子网为子网220。框 602-612表示子网220的RF传输，框614和616表示子网220的RF 时序，框618和620表示子网230的RF传输，框622和624表示子网 230的RF时序。
在框602，在例如主控制器11或桥接器200上按下主按钮。在框 604，发生随机传输时延，直到链接要求在框606被发送到子网220, 以及在框618被发送到子网230，同时子网220在框614等待命令。在 框608，发送用于实现示例性全局按钮的第一命令，同时限制最大等待时间小于作为例子的4个单位，如同在下面结合图6B更加详细论述的。应该理解，框608在功能上相当于在上面结合图5所述的框506-516。 同时，子网230在框622等待。因为将发出第二命令，在框610和620 发送链接要求，其中当子网220在框616等待命令时出现框620。在框 612，发送用于实现示例性全局按钮2的第二命令，如同结合图6C所 更详细论述的。同时，子网230在框624等待。按照与上面结合图5所述的单个命令处理相类似的方式，在接收 到来自子网220的信号之后，通过桥接器200向两个子网220和230 传送链接要求，以保留RF用于请求子网220。在完成第一命令时，对 非请求子网230指定最大随机等待时间，同时对请求子网220指定随 机等待时间。因为请求子网(子网220)具有更小的等待时间，可以向 子网230传送另一个链接要求，以便能够处理任何排队的按钮按压动 作。这种对子网230的最大随机等待时间的指定是为桥接器200提供 维持对RF的控制和继续与子网220通信的能力的手段。然后，相应完 成对命令的执行。 一旦由桥接器200执行并完成了最终的命令，则由 子网220和230中的设备假设随机传输时延。因此，转到图6B，示出了全局按钮l、图6A中框606、 608、 614、 618和622的细节。如同能够从图6B中看出的，由框625-640示出了 子网220的RF传输，由框642-656示出了子网230的RF传输。在框 625、 626和642出现了第一和第二链接要求，包括子网220等待命令 同时在子网230中发出第二链接要求的时间。在框628，该命令被传送 给子网220，同时子网230在框644等待命令。然后，在框630对子网 220指定随机等待时间，在图6B的示例性实施例中，该时间是小于最 大随机等待时间的某个时间量，如在图6B中示出为"max-l"，以指 示小于最大值的一个等待时间。应该认识到，小于最大等待时间的任 何时间量都同样与本发明的实施例相符合。在框646，对子网230指定最大等待时间。然后，如同在上面结合图4所论述的，在框632-636，发出另一个链接要求，重复该命令， 从子网220收集确认，同时在框648-652，子网230等待。在框638收 集位图，同时在框654，子网230等待。最后，在框640和656，子网 220和230分别等待它们假设的传输时延的持续时间。现在转到图6C，如同可以认识到的，全局按钮2的细节，对应图 6A中的框610、 612、 616、 620和624，按照如上面结合图6B所述相 同的方式出现。如同能够从图6C中看出的，子网200的RF传输由框 658-674示出，子网230的RF传输由框676-690示出。第一和第二链 接要求出现在框658、 660和676，其包括子网220等待命令而在子网 230中发出第二链接要求的时间。在框662，命令被发给子网220，同 时在框678子网230等待命令。然后，在框664向子网220指定随机 等待时间，在图6B中，该时间为小于最大随机等待时间的时间量，同 时在框680向子网230中指定最大等待时间。然后，如同在上面结合 图4所论述的，在框666-670，发出另一个链接要求，重复该命令，并 从子网220收集确认，同时在框682-686子网230等待。如同上面图 6B中的情况，在框672收集位图，同时子网230在框688等待。最后， 在框674和690，子网220和230分别等待它们假设的传输时延的持续 时间。在不同子网中的相继命令如同上面结合图6A-C所述的在相同子网中实现相继命令的情况， 在两个子网系统的实施例中，桥接器200将通过向子网220和230传 送链接要求来响应来自主控制器11的按钮按下动作，以保留该RF用 于通信。与上面结合图7A-C所示出的方法相比，在交换子网220和 230之间的区别是执行第二命令的位置和在传送第二命令之前添加的 额外的链接要求。如同在下面结合图7A-C所论述的，该额外的链接要 求是确保在传送下一个命令之前RF畅通。开放的RF似的桥接器200 具有将另一个命令传送到子网220或子网230的灵活性。现在转到图7A，示出了根据本发明一个实施例跨两个子网220和230实现相继命令的通信协议的示例性时序图。图7A示出了将相继命 令传送到两个不同子网的处理，为了示例目的，所述子网为子网220 和230。框702-712表示子网220的RF传输，框714-718表示子网220 的RF时序，框720-724表示子网230的RF传输，框726-728表示子 网230的RF时序。如同上面所述的图6A中的框602的情况，在框702， 在例如主控制器11或桥接器200上按下主按钮。在框704，发生随机 传输时延，直到链接要求在框706被发送到子网220，以及在框720被 发送到子网230,同时子网220在框714等待命令。在框708，发送用于实现示例性全局按钮1的第一命令，同时限 制随机等待时间小于最大随机等待时间。同时，在框726子网230等 待。由于此时第二命令将发到子网230中，因此在框710和722对两 个子网220和230都发送链接要求，其中，进行框722，同时在框716 子网220等待命令。在框712，与图6A的例子不同，第二链接要求被 发给子网220，以防止在框724桥接器200完成到子网230中的所有命 令之前最大等待周期届满。因此，在框728，子网230等待命令。另外， 第二链接要求确保来自子网220或230的任何待处理的RF业务在该子 网中排队，以避免消息冲突。因此，桥接器200确保它将维持对每个 子网220和230的控制，同时发送新命令和/或在子网220和230之间 切换。应该认识到，向子网220中发送第二链接要求的必要性是在链接 要求之后创建最小可能等待时间的结果。当桥接器200仅与一个子网 通信时，该子网例如是子网220，如同上面图6B-C中的情况以及下面 图7B中的情况，子网230的等待时段将不允许它在子网220活动时开 始在RF链路上发送。然而，如同下面图7C中的情况，当子网220接 收到链接要求，然后等待子网230接收链接要求和命令，然后等待最 大随机等待时，如果子网230被指定了接近最大随机等待的长随机等 待，那么有可能子网220可以在子网230完成之前开始发送RF信号。因此，到子网220的第二链接要求确保RF链接保持畅通。再次参考图 7A，在框724，发送用于实现示例性全局按钮的第二命令，如同结合 图7C更详细论述的。同时，在框718子网220等待。现在转到图7B，示出全局按钮的细节，对应图7A中的框706、 708、 714和720。如同能够从图7B中看出的，子网220的RF传输由 框725-740示出，子网230的RF传输由框742-756示出。在框725、 727和742出现第一和第二链接要求，包括子网220等待命令同时在子 网230中发出第二链接要求的时间。在框728，该命令被发给子网220， 同时在框742，子网230等待命令。然后，在框730向子网220指定随 机等待时间，在图7B的示例性实施例中该时间为小于最大随机等待时 间的一个时间单位，同时在框746，向子网230指定最大随机等待时间。 然后，如同上面结合图5和6B所论述的，在框732-736，发出另一个 链接要求，重复命令，并从子网220收集确认，同时在框748-752子网 230等待。在框73S，收集位图，同时在框754，子网230等待。最后， 在框740和756，子网220和230分别等待它们假设的传输时延的持续 时间。现在转到图7C，应该理解，全局按钮2的细节对应图7A中的框 710、 712、 716、 718、 722、 724和728，按照如上面结合图7A-B所述 相同的方式出现。从图7C中能够看出，子网220的RF传输由框758-776 示出，子网230的RF传输由框778-794示出。第一和第二链接要求出 现在框758、 760和778，其包括子网220等待命令而在子网230中发 出第二链接要求的时间。如同上面结合图7A所述，在框762，发送第 三链接要求(子网220中的第二个)，同时在框780子网230等待命 令。在框782，命令被发给子网230，同时在框764，子网220等待命 令。然后，在框784向子网230指定随机等待时间，在图7B中，该时 间为小于最大随机等待时间的时间量，同时在框766向子网220指定 最大等待时间。然后，如同在上面结合图5所论述的，在框786-790， 发出另一个链接要求，重复该命令，并从子网230收集确认，同时在框768-772子网220等待。在框792收集位图，同时子网220在框774 等待。最后，在框776和794，子网220和230分别等待它们假设的传 输时延的持续时间。因此，已经提供了用于桥接一个或更多RF控制的照明系统的方法 和系统。尽管结合各附图中的示例性实施例描述了本发明，但应该理 解，可以使用其他类似的实施例，或者可以对所描述的实施例进行修 改和补充，用于执行与本发明相同的功能，而不偏离本发明。例如， 本领域技术人员会认识到，在本申请中所描述的本发明可应用于在相 同RF上无线通信的任何类型的电子设备，而不必局限于照明应用。因 此，本发明不应该局限于任何单个实施例，而应认为是在根据所附权 利要求的较宽的范围。
权利要求
1.一种无线照明控制系统，包括第一照明控制子网，在操作上连接到第一照明设备；第二照明控制子网，在操作上连接到第二照明设备，其中第一和第二照明控制子网操作在相同的射频(RF)上；以及桥接器，与第一和第二照明控制子网以及第一和第二照明控制设备无线地且操作地通信，其中，所述桥接器向该第一和第二照明控制子网发送子网活动，以使得第一和第二照明控制子网等待从所述桥接器进行传输。
2. 如权利要求l所述的系统，其中所述子网活动是链接要求。
3. 如权利要求l所述的系统，其中所述桥接器响应检测RF信号 来发送所述子网活动。
4. 如权利要求3所述的系统，其中，所述桥接器进一步等待传输时延，并且向第一照明控制子网发送关于第一照明设备的命令。
5. 如权利要求3所述的系统，其中所述RF信号包括与存储在所 述桥接器中的照明场景相关的照明场景标识符。
6. 如权利要求5所述的系统，其中，所述RF信号包括与照明场 景相关的照明命令，并且其中所述桥接器确定与该照明命令相关的照 明场景。
7. 如权利要求5所述的系统，响应所述第一照明控制子网中的主 控制器上的按钮按下，由所述第一照明控制子网发送所述检测到的RF 信号。
8. 如权利要求8所述的系统，其中所述桥接器还包括显示器，其 中所述显示器指示该第一和第二照明设备的状态。
9. 如权利要求l所述的系统，其中所述第一照明控制子网包括主控制器。
10. 如权利要求9所述的系统，其中，所述主控制器包括指示器， 其中所述指示器显示该第一照明设备的状态。
11. 如权利要求50所述的系统，其中所述第一照明控制子网包括 照明控制设备。
12. 如权利要求ll所述的系统，其中所述照明控制设备是调光器。
13. 如权利要求1所述的系统，其中所述桥接器在操作上连接到 外部设备。
14. 如权利要求13所述的系统，其中所述桥接器通过RS-232连 接在操作上连接到所述外部设备。
15. 如权利要求13所述的系统，其中，所述桥接器从所述外部设 备接收时间信息，并响应接收到的时间信息发送子网活动。
16. 如权利要求13所述的系统，其中，所述桥接器响应从所述外 部设备接收的报警发送子网活动。
17. 如权利要求l所述的系统，其中，所述桥接器接收时间信息， 根据所述桥接器的位置确定何时到达日出和日落时间，并相对于所述 日出和日落时间发送子网活动。
18. —种方法，包括向操作于相同RF上的第一和第二照明控制子网发送子网活动，其 中所述子网活动指示第一和第二照明控制子网等待接收来自所述桥接 器的传输。
19. 如权利要求18所述的方法，进一步包括向第一照明控制子 网发送照明控制命令。
20. 如权利要求68所述的方法，进一步包括对第一照明控制子网指定第一等待时间，以及对第二照明控制子网指定第二等待时间。
21. 如权利要求18所述的方法，其中所述发送步骤是响应照明控制桥接器上的按钮按下。
22. 如权利要求18所述的方法，其中所述发送步骤是响应检测由 第一照明控制子网的主控制器发送的RF信号。
23. 如权利要求22所述的方法，其中所述RF信号包括与存储在 所述桥接器上的假想按钮相关的照明场景标识符。
24. 如权利要求22所述的方法，其中所述RF信号包括与照明场 景相关的第二照明控制命令。
25. 如权利要求22所述的方法，其中所述RF信号是由所述主控 制器响应按钮按下而发送的。
26. 如权利要求24所述的方法，还包括根据所述照明控制命令 确定与照明场景相关的假想按钮。
27. 如权利要求18所述的方法，还包括根据该确认，在桥接器上显示每个子网的状态。
28. 如权利要求18所述的方法，还包括 接收时间信息；根据所存储的信息和所接收的时间信息，确定日出和日落时间；以及根据所述确定发送子网活动。
29. 如权利要求18所述的方法，还包括接收时间信息以及响应 该时间信息来发送子网活动。
30. 如权利要求18所述的方法，还包括 接收报警信号；以及 根据所述报警信号来发送子网活动。
31. —种桥接器，包括发送机，用于向第一和第二照明控制子网发送消息，其中所述第 一和第二子网操作在预定的RF上；接收机，用于从预定RF上的该第一和第二子网接收消息； 存储器，用于存储信息；输入/输出设备，用于接收或传送信息；以及处理器，其中，所述处理器在操作上连接到所述存储器、发送机、 接收机和输入/输出设备，并且其中所述处理器使所述发送机向第一和 第二子网发送子网活动，以指示该第一和第二照明控制子网等待照明 命令。
32. 如权利要求31所述的桥接器，其中所述处理器还使所述发送 机向第一子网发送第一命令和随机等待时间，以及向第二子网发送最 大随机等待时间。
33. 如权利要求31所述的桥接器，其中所述处理器还通过所述接收机从第一子网接收确认。
34. 如权利要求31所述的桥接器，其中所述子网活动是链接要求。
35. 如权利要求34所述的桥接器，其中所述处理器响应通过接收 机接收来自第一子网中主控制器的信号来发送链接要求。
36. 如权利要求34所述的桥接器，其中，所述处理器还通过发送 机向第一和第二子网发送第二链接要求，向第一子网发送第三链接要 求，向第二子网发送第二命令和第二随机等待时间，并向第一子网发 送第二最大随机等待时间，并且通过接收机从第二子网接收第二确认。
37. 如权利要求34所述的桥接器，其中，所述输入/输出设备适于 接收报警信号，并且所述处理器适于响应该报警信号来传送所述链接 要求。
38. 如权利要求31所述的桥接器，还包括显示设备，用于向用户 呈现信息。
39. 如权利要求38所述的桥接器，其中所述显示设备呈现与第一 和第二子网相关的状态信息。
40. 如权利要求38所述的桥接器，其中所述显示设备是LCD屏幕。
41. 如权利要求38所述的桥接器，其中所述显示设备是LED显示器o
42. 如权利要求31所述的桥接器，其中所述RF是390MHz、418MHz或434MHz之一。
43. 如权利要求31所述的桥接器，其中所述输入/输出设备是 RS-232连接。
44. 如权利要求31所述的桥接器，其中所述处理器还通过发送机 向预定RF上的第一子网发送命令。
45. 如权利要求38所述的桥接器，其中，所述第一子网包括第一 主控制器和第一照明控制设备，并且所述第二子网包括第二主控制器 和第二照明控制设备。
全文摘要
公开了一种用于把第一和第二照明控制子网操作互连的方法。在该方法中，从桥接器向该第一和第二照明控制子网发送链接要求。该链接要求指示该第一和第二照明控制子网等待照明控制命令，其对第一照明控制子网发送照明控制命令。对第一照明控制子网指定随机等待时间，对第二照明控制子网指定最大随机等待时间。最后，从第一照明控制子网接收确认。
文档编号G08C17/02GK101287316SQ20081008726
公开日2008年10月15日 申请日期2004年6月9日 优先权日2003年6月10日
发明者乔恩·迈克尔·基吉, 小罗伯特·弗朗西斯·瓦尔科, 格伦·安德鲁·克鲁泽, 贾森·道格拉斯·克雷泽 申请人:卢特龙电子公司