DE69633112T2

DE69633112T2 - Verfahren zur intitialisierung eines drahtlosen paketsprungnetzwerkes

Info

Publication number: DE69633112T2
Application number: DE69633112T
Authority: DE
Inventors: A. George MELNIK
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2016-12-14
Also published as: DE69633112D1; US5737318A; JPH11501491A; CN1181855A; JP3725165B2; KR19980702534A; EP0812502A1; EP0812502B1; WO1997024840A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein drahtloses Paketsprungnetzwerk, einen Knotenpunkt zur Verwendung in einem solchen Netzwerk sowie auf ein Verfahren zur Initialisierung eines solchen Netzwerks.
Ein Netzwerk aus Knotenpunkten, welche miteinander und über drahtlose Verbindungselemente mit einem zentralen Knotenpunkt in Verbindung stehen, wird im Allgemeinen als Drahtlosnetzwerk bezeichnet. Bei solchen Drahtlosnetzwerken weist jeder Knotenpunkt eine Digitalsignalverarbeitungseinheit und einen Transceiver, wie z. B. einen HF-Transceiver, auf, welcher einen vorgeschriebenen Übertragungsbereich vorsieht. Daten werden typischerweise durch eine, als „Paketsprung" bekannte Technik, bei welcher einzelne Datenpakete von dem zentralen Knotenpunkt zu einem Zielknotenpunkt und von einem Ausgangsknotenpunkt zu dem zentralen Knotenpunkt übermittelt werden, zwischen den einzelnen Knotenpunkten und dem zentralen Knotenpunkt übertragen, indem entlang einer Leitbahn, welche gemäß dem vorgeschriebenen Kommunikationsprotokoll für das Netzwerk bestimmt wird, von Knotenpunkt zu Knotenpunkt gesprungen wird.
Bei „Paketen" handelt es sich um Logikbausteine aus Daten, welche in der Größe typischerweise zwischen etwa 5 und 1000 Bytes liegen. Im Allgemeinen unterliegen diese Paketsprungdatenkommunikationen der Steuerung des zentralen Knotenpunkts, welcher in der Regel durch einen Computer dargestellt ist, auf welchem sich die Datenübermittlungssteuerungssoftware befindet. Das Paketsprung-Datenübertragungsschema ermöglicht eine Reduzierung der Kosten der HF-Transceiver sowie eine Übereinstimmung mit staatlichen Bestimmungen, wie z. B. den FCC-Bestimmungen, Abschnitt 15, in den USA. Jedes Datenpaket enthält die Adresse des Knotenpunkts, von welchem es ausgeht bzw. für welchen es bestimmt ist. Die Adresse jedes Knotenpunkts wird festgelegt, wenn das Netzwerk anfangs installiert wird.
Drahtlose Paketsprungnetzwerke dieser Art sind insbesondere zur Steuerung einer oder mehrerer Funktionen oder Systeme eines Gebäudes, wie z. B. Beleuchtungs-, HVAC- und/oder Sicherheitssysteme des Gebäudes, geeignet, da sie eine kostengünstige Innentopologie bieten, bei welcher es nicht erforderlich ist, dass neue Leitungen zu der bestehenden Struktur hinzugefügt werden, um die Netzwerkinformationen zu übertragen. Ferner könnten solche Netzwerke zusätzliche, in dem Gebäude installierte Systeme, wie z. B. Personenrufanlagen sowie Systeme für persönliche Kommunikation, unterstützen.
Den zentralen Knotenpunkt solcher Gebäudesteuerungsnetzwerke bildet typischerweise eine programmierbare, zentrale Steuereinheit oder ein Zentralrechner, auf welchem sich die Systemsteuerungssoftware befindet. Die einzelnen Knotenpunkte sind typischerweise in dem gesamten Gebäude verteilt, um den Zustand/Wert vorgeschriebener Parameter des zu steuernden Gebäudesystems zu überwachen und in Reaktion auf, von dem Zentralrechner ausgegebene Befehle Steuersignale zu erzeugen. Es ist wichtig, dass der Zentralrechner von jedem Knotenpunkt in dem Netzwerk Daten senden und empfangen kann, um den Zustand/Wert solcher vorgeschriebener Parameter ordnungsgemäß zu überwachen und Befehle auszugeben, um solche Parameter nach Bedarf gemäß der Systemsteuerungssoftware einzustellen.
Ein exemplarisches Gebäudesteuerungsnetzwerk ist durch ein automatisches oder intelligentes Beleuchtungssteuerungssystem dargestellt, welches Beleuchtungsstärken, Belegungszustand, Energieverbrauch als Zeitfunktion und/oder Beleuchtungsparameter jedes Raums und/oder Bereichs des Gebäudes innerhalb des Netzwerks, d. h. jedes Raums und/oder Bereichs des Gebäudes überwacht, der mit einem Beleuchtungsmodul(en) ausgestattet ist, welches (welche) mit einem HF-Transceiver verbunden ist (sind), der unter der Steuerung/Führung des Zentralrechners einen Knotenpunkt in dem Netzwerk bildet.
In einem solchen intelligenten Beleuchtungssteuerungssystem weist jeder Knotenpunkt in dem Netzwerk einen oder mehrere Sensoren (z. B. Belegungszustands-, Tageslicht-(Umgebungsbeleuchtung) sowie Dimmungs-/Beleuchtungsstärkensensoren) auf, welche dem Zentralrechner Sensorrückkopplungssignale zuführen, die von dem Zentralrechner entsprechend der Steuerungssoftware des Beleuchtungssystems analysiert werden, der dann den einzelnen Knotenpunkten nach Bedarf Steuersignale (Befehle) zuführt, um die Beleuchtungsstärken der überwachten Räume/Bereiche des Gebäudes entsprechend der Steuerungssoftware des Beleuchtungssystems einzustellen, z. B. um den energetischen Wirkungsgrad des Beleuchtungssystems zu optimieren. Somit sind die verteilten Module, statt, dass sie unabhängig voneinander arbeiten, unter Steuerung des Zentralrechners in ein einziges gebäudeweites Netzwerk funktionell integriert.
Die Installation eines drahtlosen Paketsprungnetzwerks hat die physikalische Anordnung und Speisung jedes Knotenpunkts in dem Netzwerk zur Folge. Die Adresse jedes Knotenpunkts in dem Netzwerk kann entweder bei Installation in den Knotenpunkt einprogrammiert oder, sofern vorprogrammiert, zusammen mit der realen Positionierung jedes Knotenpunkts in dem Netzwerk in den Speicher des zentralen Knotenpunkts (Zentralrechner) eingegeben werden. Nach Installierung des Netzwerks muss dieses initialisiert werden, um den Zentralrechner mit Knotenkonnektivitätsinformationen zu versehen, die das Netzwerk-Kommunikationsprotokoll benötigt, um Datenpakete durch die oben beschriebene Paketsprungtechnik durch das Netzwerk zu führen. Die Knotenkonnektivitätsinformationen enthalten Informationen, nach welchen Knotenpunkte in dem Netzwerk miteinander kommunizieren können. Der Zentralrechner erstellt Leitwegtabellen auf Grund der Knotenkonnektivitätsinformationen, welche er während des Netzwerkinitialisierungsvorgangs sammelt. Der Zentralrechner verwendet dann diese Leitwegtabellen, um Datenpakete von dem Zentralrechner zu einem Zielknotenpunkt und von einem Ausgangsknotenpunkt zu dem Zentralrechner zu übertragen, indem die Pakete entlang einem Leitweg, welchen er aus den Leitwegtabellen als den zur Zeit effizientesten Leitweg auswählt, von Knotenpunkt zu Knotenpunkt ,springen'.
Wie im Folgenden komplett weiterentwickelt, weisen zur Zeit eingesetzte Netzwerkinitialisierungsschemen eine Anzahl Probleme auf, wobei an erster Stelle nicht lösbare Kollisionen von, zu dem Zentralrechner zurückkehrenden Konnektivitätsinformationspaketen sowie die Unkenntnis von Paketdatenverlusten auf Grund dieser Kollisionen oder schlechter Konnektivität stehen. Diese Probleme werden auf Grund der Tatsache, dass Schemen dieser Art solche Faktoren wie Interferenz und sporadische Konnektivität, welche für HF-Kommunikationssysteme wesentlich sind, nicht entsprechend berücksichtigen, noch verschlimmert.
Darüber hinaus stellen die zur Zeit verwendeten Initialisierungsschemen nicht sicher, dass zwischen Knotenpunkten, die als verbunden angesehen werden, eine Zweiwegverbindung besteht, erhalten diese keine statistischen Informationen über die Qualität der Verbindung zwischen Knotenpunkten, welche als verbunden angesehen werden, und transferieren zu jedem der Knotenpunkte keine Leitweginformationen, sondern bestimmten stattdessen lediglich die Knotenkonnektivität.
Infolge dieser Nachteile und Mängel ist die Knotenkonnektivität, welche während des Netzwerkinitialisierungsvorgangs erreicht wird, inkomplett. Infolgedessen sind die Leitwegtabellen, welche von dem Zentralrechner erstellt werden, unvollständig und unzuverlässig, wodurch sich eine ineffiziente Führung der Datenpakete, Unkenntnis hinsichtlich Datenpaketverlusten sowie andere Datenkommunikationsfehler ergeben. Überdies sind die zur Zeit zur Verfügung stehenden Netzwerkinitialisierungsschemen komplex und mit hohem Kostenaufwand zu realisieren, da der Netzwerk-Provider im Allgemeinen die Initialisierungsprozedur durchführen oder zumindest dem Netzverwalter eine kostenaufwendige Expertenunterstützung zukommen lassen muss.
Das allgemein verbreitetste Netzwerkinitialisierungsverfahren, welches bei drahtlosen Paketsprung-Gebäudesteuerungsnetzwerken angewandt wird, ist das Zufallsinitialisierungsverfahren. Dieses Verfahren wird initiiert, indem ein Zufallsinitialisierungspaket von dem Haupt-/zentralen Knotenpunkt (Zentralrechner) vorgesehen wird. Sobald das Paket übertragen wurde, wird dieses automatisch durch das gesamte Netzwerk geleitet. Dieses Inititalisierungspaket enthält Initialisierungsinformationen, welche von jedem Knotenpunkt, der diese erhält, rückübertragen werden müssen, bis sämtliche Knotenpunkte diese erhalten haben. Dieses Initialisierungspaket fordert ebenfalls jeden Empfangsknoten auf, dem Zentralrechner ein Initialisierungsantwortpaket zu übermitteln. Das Initialisierungsantwortpaket enthält assoziierte Konnektivitätsdaten. Ein Knotenpunkt, der das Zufallsinitialisierungspaket zum ersten Mal erhält, liest die Adresse des Sendeknotenpunkts und sieht diesen Knotenpunkt als seinen „Mutterknoten" an und führt zuerst ein Initialisierungsantwortpaket zu seinem Mutterknoten zurück, der dieses dann zu seinem Mutterknoten überträgt und so weiter, bis das Initialisierungsantwortpaket zu dem Zentralrechner zurückgeführt wurde. Dieses „Rückführpaket" enthält Konnektivitätsinformationen, welchen zu entnehmen ist, dass die Verbindung des Knotenpunkts, welcher anfänglich dieses Rückführpaket zu seinem Mutterknoten weiterleitete, hergestellt wurde. Dieser Knotenpunkt überträgt dann das Zufallsinitialisierungspaket, wobei zuerst die Adresse des Sendeknotenpunkts durch seine eigene Adresse ersetzt wird. Der Leitweg zur Rückübertragung der Pakete zu dem Zentralrechner ist nun festgelegt und basiert lediglich darauf, welcher Knotenpunkt sein Initialisierungspaket zuerst überträgt, nicht jedoch auf der Qualität der Verbindung. Sollten an diesem Knotenpunkt zusätzliche Initialisierungspakete erhalten werden, leitet dieser die erzeugten Konnektivitätsinformationen über seinen zuvor festgelegten Mutterknoten an den Zentralrechner weiter, ohne bei dem, das Initialisierungspaket übertragenden Knotenpunkt die Zweiwegübermittlung zu prüfen.
Während eines Initialisierungsvorgangs, bei welchem dieses Schema angewandt wird, wird, infolge der Tatsache, dass jede einzelne Verbindung durch ein Einzelpaket dargestellt ist, welches von dem Zentralrechner erhalten werden muss, in der Nähe des Zentralrechners eine extrem hohe Datenverkehrskonzentration erzeugt. Wenn somit 10 Knotenpunkte in einem Netzwerk ein Initialisierungspaket fast zur gleichen Zeit übertragen und jedes dieser zehn Initialisierungspakete von 6–10 weiteren Knotenpunkten erhalten wird, würden an den Zentralrechner fast gleichzeitig insgesamt 60–100 Initialisierungsantwortpakete weitergeleitet werden. Wenn der Zentralrechner ebenfalls mit 6–10 weiteren Knotenpunkten in Verbindung stehen kann, würde jeder dieser Knotenpunkte in der Nähe des Zentralrechners 6–10 zurückkommende Initialisierungsantwortpakete zur Weiterleitung an den Zentralrechner bewältigen müssen. Da zu einem bestimmten Zeitpunkt lediglich ein Knotenpunkt mit dem Zentralrechner in Verbindung stehen kann, müssten die verbleibenden 5–9 Knotenpunkte ihr Paket halten (in einem Paketpuffer) und würden wahrscheinlich nachfolgende, zurückkommende Initialisierungsantwortpakete verpassen. Dieses könnte aus zwei Gründen passieren. Erstens würde bei Paketpuffern in Knotenpunkten, welche Pakete zur Weiterleitung an den Zentralrechner halten, die Pufferkapazität überschritten werden, da mehr Pakete erhalten werden. Zweitens könnten Knotenpunkte, welche nicht verbunden sind und damit nicht miteinander in Verbindung stehen (bzw. sich nicht „hören") können, gleichzeitig übertragen, wodurch bewirkt wird, dass Pakete verloren gehen.
Der zweite Zustand wird im Allgemeinen als „unlösbare Kollision" der Pakete bezeichnet. Wie zu erwarten, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit solcher unlösbarer Kollisionen mit dem Datenverkehrsvolumen dramatisch. Ein bekannter Initialisierungsvorgang dieser Art ist in US-Patent US 5 295 154 offenbart. Unter Bezugnahme auf 1 wird nun ein Beispiel einer solchen unlösbaren Kollision beschrieben. In dem dargestellten Beispiel kann, wenn Knotenpunkt 2 ein, von Knotenpunkt 6 erhaltenes Paket hält, während Knotenpunkt 1 ein, von Knotenpunkt 3 erhaltenes Paket zu dem Zentralrechner (BC) weiterleitet, ein, von Knotenpunkt 5 zu Knotenpunkt 2 übertragenes Paket verloren gehen. Der Grund für diese unlösbare Kollision ist, dass Knotenpunkt 5, da er sich außerhalb des Bereichs des HF-Senders von Knotenpunkt 1 befindet und somit nichts von der Übertragung von Knotenpunkt 1 zu dem Zentralrechner weiß (d. h. nicht „hören" kann), versucht, ein Paket zu Knotenpunkt 2 zu übertragen, welcher darauf wartet, dass die Übertragung von Knotenpunkt 1 zu dem Zentralrechner abgeschlossen wird. Es ist nicht erforderlich, dass bei einer solchen Kollision eine anstehende Übertragung von Knotenpunkt 2 zu dem Zent ralrechner stattfindet. Bei einem einzelnen gepufferten System würde das Paket, selbst wenn Knotenpunkt 5 seine Kommunikation mit Knotenpunkt 2 abschließen könnte, durch Pufferüberlauf noch immer verloren gehen.
Wie erwähnt, sieht das Zufallsinitialisierungsverfahren auch nicht die Prüfung der Zweiwegverbindung für jedes Paar Knotenpunkte vor, die als verbunden angesehen werden. Genauer gesagt, jeder Knotenpunkt, welcher ein Initialisierungspaket von einem anderen Knotenpunkt als seinem Mutterknoten erhält, überträgt über seinen Mutterknoten noch immer Konnektivitätsinformationen. Obgleich es sich hier nicht um ein so signifikantes Problem wie unlösbare Kollisionen handelt, können dennoch Netzwerkschwierigkeiten hervorgerufen werden. Zum Beispiel überträgt Knotenpunkt 4 nach Erhalt seines ersten Initialisierungspakets von Knotenpunkt 1 das Initialisierungsantwortpaket, welches er von Knotenpunkt 2 erhält, über Knotenpunkt 1, da es sich bei Knotenpunkt 1 um seinen Mutterknoten handelt (1). Somit wird die Konnektivität von Knotenpunkt 2 → 4 allein durch das von Knotenpunkt 2 zu Knotenpunkt 4 übertragene Paket bestimmt.
Bei Berücksichtigung von Konnektivitätswahrscheinlichkeiten kann ein weiteres potentielles Problem erkannt werden. Wenn z. B. Knotenverbindung 4 → 1 eine Erfolgswahrscheinlichkeit von 70% und die Knotenverbindung 4 → 2 eine Erfolgswahrscheinlichkeit von 95% vorsieht, kann das Initialisierungsantwortpaket, welches von Knotenpunkt 4 in Reaktion auf das Initialisierungspaket, welches er von Knotenpunkt 2 erhält, übertragen wird, während der Übertragung des Initialisierungsantwortpakets von Knotenpunkt 4 zu Knotenpunkt 1 tatsächlich verloren gehen. Wenn die Knotenverbindung 4 → 2 auch besser als die Knotenverbindung 4 → 1 ist, gibt der Zentralrechner die Knotenverbindung 4 → 1 entsprechend dem Zufallsinitialisierungsverfahren trotzdem in die Leitwegtabelle ein. Somit kann verstanden werden, dass die von dem Zentralrechner getroffene Entscheidung, die Knotenverbindung 4 → 1 in die Leitwegtabelle einzugeben, eine Folge der Tatsache ist, dass diese Entscheidung auf unvollständigen Knotenkonnektivitätsinformationen basiert.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Netzwerk, einen Knotenpunkt und ein Initialisierungsverfahren der beschriebenen Art vorzusehen, welche zumindest einen Teil der oben beschriebenen Nachteile und Mängel des zur Zeit zur Verfügung stehenden Verfahrens ausschließt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Initialisierung eines drahtlosen Paketsprungnetzwerks, wie z. B. eines Gebäudesystemsteuerungsnetzwerks, welches eingesetzt wird, um den Betrieb eines Gebäudesystems, wie z. B. eines Beleuchtungs-, Sicherheits- und/oder HVAC-Systems, zu steuern. Entsprechend diesem Initialisierungsverfahren bestimmt jeder Knotenpunkt in dem Netzwerk zuerst seine gesamte Konnektivität, d. h. seine Konnektivität gegenüber jedem anderen Knotenpunkt in dem Netzwerk innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs oder in der Nähe dieses Knotenpunkts, und leitet dann diese Konnektivitätsinformationen an den zentralen Knotenpunkt, wie z. B. den Zentralrechner, weiter. Bei dem „vorgeschriebenen Bereich oder der Nähe" eines bestimmten Knotenpunkts handelt es sich vorzugsweise um jeden weiteren Knotenpunkt innerhalb seines Übertragungsbereichs, welcher unverfälschte Informationen von dem vorgegebenen Knotenpunkt erhalten kann und von welchem der vorgegebene Knotenpunkt unverfälschte Informationen erhalten kann.
Vorteilhafterweise werden diese Konnektivitätsinformationen in einem Paket oder einem Paketsatz, der an den Zentralrechner weitergeleitet wird, übertragen, wodurch das Datenverkehrsvolumen, welches der Zentralrechner und die sich in nächster Nähe befindlichen Knotenpunkte bewältigen muss, minimiert und die Wahrscheinlichkeit, dass Kollisionen der Konnektivitätsinformationspakete auftreten, signigikant reduziert wird.
Die Konnektivitätsinformationen werden vorzugsweise unter Anwendung einer „Software-Handshaking"-Technik übertragen, um sicherzustellen, dass alle Konnektivitätsinformationen von dem Zentralrechner erhalten werden. Entsprechend einem bevorzugten Software-Handshaking-Schema enthält ein Paket ein Byte mit einem speziellen Befehlswert, um dem zentralen Knotenpunkt mitzuteilen, wie viele Konnektivitätsinformationspakete für diesen bestimmten Knotenpunkt noch erhalten werden müssen, bevor sämtliche Konnektivitätsinformationen für diesen Knoten zu dem zentralen Knotenpunkt übertragen wurden.
Dieses Software-Handshaking-Schema dient zwei Zwecken. Erstens stellt es sicher, dass alle Konnektivitätsinformationen von dem Zentralrechner von sämtlichen Knotenpunkten erhalten werden und prüft die Leitwege, welche durch vorherige Initialisierungen der sich näher an dem Zentralrechner befindlichen Verbindungsknoten definiert und nun eingesetzt werden, um die Rücklaufpakete aus Knotenkonnektivitätsinformationen zwischen den weiteren Initialisierungsknoten und dem Zentralrechner zu leiten. Des Weite ren hat der Zentralrechner die Möglichkeit, jeden Knotenpunkt, von dem er keine vollständigen Knotenkonnektivitätsinformationen erhält, abzufragen, nachdem ein vorgeschriebener Zeitraums verstrichen ist, ohne dass diese Informationen eingegangen sind. Dieses Verfahren berücksichtigt ebenfalls eine teilweise oder inkrementale Initialisierung des Netzwerks (z. B. ein, zwei Knoten oder mehr auf einmal) und auch eine Reinitialisierung eines bestimmten Knotenpunkts, ohne hierbei das gesamte Netzwerk einzubeziehen.
Vorteilhafterweise bestimmt jeder einzelne Knotenpunkt seine Konnektivität durch Übertragung einer Reihe Beacon-Initialisierungspakete, wobei eine Antwort von allen Knotenpunkten, welche ein oder mehrere der Beacon-Initialisierungspakete erhalten, erbeten wird. Jeder Empfangsknoten übermittelt ein Beacon-Initialisierungsantwortpaket, welches seine Adresse enthält. Der Initialisierungsknoten entnimmt jedem, von den anderen Knotenpunkten erhaltenen Beacon-Initialisierungsantwortpaket die Adresse des Empfangsknotens und hält diese Empfangsknotenadressen fest. Vorzugsweise zählt der Initialisierungsknoten ebenfalls die Anzahl der von jedem Empfangsknoten erhaltenen Beacon-Initialisierungsantwortpakete. Diese statistischen Informationen sind für die Erstellung effektiver Leitwegtabellen wertvoll.
Da der von dem Zentralrechner ausgegebene Initialisierungsbefehl von einem bestimmten Knotenpunkt erhalten werden muss, damit für diesen die Initialisierungsroutine durchgeführt wird, können die Leitwegtabellen erstellt, eingesetzt und von dem Zentralrechner während des Netzwerkinitialisierungsvorgangs überprüft werden. Daraus ergibt sich bei Beendigung des Netzwerkinitialisierungsvorgangs ein überprüftes, funktionelles Netzwerk. Vorzugsweise werden Knotenpunkte nur dann als verbunden erfasst, wenn eine Zweiwegverbindung zwischen den Knotenpunkten bestätigt wird. Wenn sich zum Beispiel ein Knotenpunkt des Knotenpunktpaares außerhalb des Übertragungsbereichs des anderen Knotenpunkts des Paares befindet, werden die Knotenpunkte nicht als miteinander verbunden betrachtet.
Des Weiteren kann das Initialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu dem oben beschriebenen Zufallspaketinitialisierungsverfahren oder an Stelle desselben angewandt werden, da diese Verfahren sich nicht gegenseitig ausschließen. Zum Beispiel kann bei globalen Adressierungsschemen eine Zufallspaketadressierungsmethode angewandt werden, bei welcher die Bedeutung der Rückmeldung nicht groß ist und diese an sich, wenn die Rückmeldung (oder ein Teil (Teile) derselben) verloren geht (gehen), durch Abfragen der einzelnen, nicht reagierenden Knotenpunkte nachträglich erhalten werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 – eine grafische Darstellung eines drahtlosen Paketsprungnetzwerks, welche das Problem unvermeidbarer Kollisionen von Knotenkonnektivitätsinformationspaketen zeigt, die bei Anwendung eines zur Zeit zur Verfügung stehenden Zufallsinitialisierungsschemas auftreten; sowie
2 – ein Blockschaltbild eines drahtlosen, intelligenten Paketsprung-Beleuchtungssteuerungssystems, bei welchem das Netzwerkinitialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Überblick bestimmt jeder Knotenpunkt in einem Netzwerk gemäß dem Initialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung seine gesamte Konnektivität, d. h. seine Anschlussfähigkeit an jeden anderen Knotenpunkt in dem Netzwerk, und leitet dann diese Konnektivitätsinformationen an den Zentralrechner weiter. Diese Konnektivitätsinformationen werden in einem Paket oder einem Paketsatz zu dem Zentralrechner übertragen, wodurch das Datenverkehrsvolumen, welches der Zentralrechner und die sich in nächster Nähe befindlichen Knotenpunkte zu bewältigen haben, minimiert und die Wahrscheinlichkeit, dass Kollisionen der Konnektivitätsinformationspakete auftreten, signifikant reduziert wird.
Ebenso kann bei dem Initialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Initialisierung an jedem Knotenpunkt in dem Netzwerk zu jedem Zeitpunkt während des Netzwerkbetriebs durch einen einzigen Befehl angefordert werden, ohne dass die vollständige Ausbreitung eines Zufallspaket in dem gesamten Netzwerk wie bei dem zur Zeit verfügbaren Zufallsinitialisierungsschema erforderlich ist.
Ferner werden diese Konnektivitätsinformationen unter Anwendung einer „Software-Handshaking"-Technik übertragen, um sicherzustellen, dass sämtliche Konnektivitätsinformationen von dem Zentralrechner erhalten werden. Gemäß diesem Software-Handshaking-Schema informiert ein Paket, welches ein Byte mit einem speziellen Be fehlswert enthält, den Zentralrechner, wie viele Konnektivitätsinformationspakete für diesen bestimmten Knotenpunkt noch erhalten werden müssen, bevor alle Konnektivitätsinformationen für diesen Knotenpunkt zu dem Zentralrechner übertragen worden sind.
Zusätzliche Informationen, wie z. B. die Erfolgswahrscheinlichkeit für bestimmte Leitwege, können ebenfalls von den einzelnen Knotenpunkten zur Rückübertragung zu dem Zentralrechner zusammengetragen werden, um die Erstellung effektiverer Leitwegtabellen zu ermöglichen. Außerdem, da der von dem Zentralrechner ausgegebene Initialisierungsbefehl von einem bestimmten Knotenpunkt erhalten werden muss, um für diesen Knotenpunkt die Initialisierungsroutine durchzuführen, können die Leitwegtabellen erstellt, eingesetzt und von dem Zentralrechner während des Netzwerkinitialisierungsvorgangs überprüft werden. Vorzugsweise werden Knotenpunkte nur dann als verbunden erfasst, wenn eine Zweiwegverbindung zwischen den Knotenpunkten bestätigt wird. Wenn zum Beispiel ein Knotenpunkt eines Knotenpunktpaares sich außerhalb des Übertragungsbereichs des anderen Knotenpunkts des Paares befindet, werden die Knotenpunkte nicht als miteinander verbunden erfasst.
Das Initialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu dem oben beschriebenen Zufallspaketinitialisierungsverfahren oder an Stelle desselben angewandt werden, da diese Verfahren sich nicht gegenseitig ausschließen. Zum Beispiel kann bei globalen Adressierungsschemen eine Zufallspaketadressierungsmethode angewandt werden, bei welcher die Bedeutung der Rückmeldung nicht groß ist und diese an sich, wenn die Rückmeldung (oder ein Teil (Teile) derselben) verloren geht (gehen), durch Abfragen der einzelnen, nicht reagierenden Knotenpunkte nachträglich erhalten werden kann.
Bei dem Initialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden vier verschiedene Paketarten verwendet. Diese Paketarten werden wie folgt definiert:

(1) INIT – dieses ist ein, von dem Zentralrechner zu einem Knotenpunkt übertragenes Paket, mit welchem der Knotenpunkt angewiesen wird, seine Initialisierungsroutine durchzuführen;
(2) RESPONSE_INIT – dieses ist ein, von einem initialisierten Knotenpunkt zu dem Zentralrechner übertragenes Paket oder ein Paketssatz, der die kompletten Konnektivitätsinformationen für diesen Knotenpunkt überträgt;
(3) INIT_BEACON – hier handelt es sich um eine, von einem Initialisierungsknotenpunkt übertragene Reihe Pakete mit gleichem Zeitabstand, mit welchen Antworten von allen Knotenpunkten, die sich innerhalb des Übertragungsbereichs dieses Knotenpunkts befinden (d. h. sämtliche Knotenpunkte, welche diese Übertragung „hören" können) erbeten werden; sowie
(4) RESPONSE_INIT_BEACON – dieses ist ein, von einem Knotenpunkt in Reaktion auf ein INIT_BEACON-Paket übertragenes Paket. Dieses Paket informiert den Initialisierungsknotenpunkt, welcher das INIT_BEACON-Paket der Identität (Adresse) des Empfangs-(Ansprech)-Knotens übertrug.

Es wird nun das Initialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf das beispielhafte, drahtlose Paketsprungnetzwerk 10 beschrieben, welches in 2 zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Das Netzwerk 10 besteht aus einer großen Anzahl Knotenpunkten 12 und einem Zentralrechner 14. Jeder der Knotenpunkte 12 weist einen HF-Transceiver 16, eine Wandeinheit 18 sowie einen Digitalsignalverarbeitungsschaltkreis 20 (z. B. einen Mikroprozessor) auf, welcher einen Speicher (z. B. EEPROM und/oder RAM) sowie ein oder mehrere Zählwerke enthält. Die Wandeinheit 18 kann durch einen geeigneten Typ, welcher Fachkundigen wohl bekannt ist, z. B. ein Vorschaltsteuermodul zur Regelung der Beleuchtungsstärke eines angeschlossenen Vorschaltgeräts 22, z. B. einer dimmbaren Fluoreszenzlampe, dargestellt sein. Die Wandeinheit 18 enthält vorzugsweise einen oder mehrere Sensoren (nicht dargestellt), z. B. einen oder mehrere Belegungszustands-, Tageslicht- und/oder Dimmungs-/Beleuchtungsstärkensensoren, welche Rückkopplungsinformationen für den Digitalsignalverarbeitungsschaltkreis 20 liefern, der diese Sensorrückkopplungsinformationen zur Übertragung durch den HF-Transceiver 16 zu dem Zentralrechner 14 entlang einem Leitweg, welcher durch Leitwegtabellen, die während des im Folgenden noch zu beschreibenden Netzwerkinitialisierungsvorgangs der vorliegenden Erfindung erstellt werden, bestimmt wird, als Datenpakete verarbeitet. Der Zentralrechner 14 erzeugt auf Grund von Sensorrückkopplungsinformationen, welche von den Knotenpunkten 12 erhalten werden, und gemäß der Beleuchtungssteuerungssoftware, welche sich darin befindet, Steuerdaten, welche entlang einem Leitweg, der durch die Leitwegtabellen bestimmt wird, als Datenpakete zu den Knotenpunkten 12 übertragen werden. Diese Steuerdaten werden dann von dem Digitalsignalverarbeitungsschaltkreis 20 der Knotenpunkte 12 verarbeitet und dann den Wandeinheiten 18 zugeführt, welche in Reaktion darauf Steuersignale erzeugen, um die Beleuchtungsstärke ihrer zugeordneten Vorschaltgeräte 22 nach Bedarf einzustellen. Selbstverständlich liegt für Fachkundige auf der Hand, dass der Aufbau oder die Art des Netzwerks, bei welchem das Initialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung angewandt wird, für die vorliegende Erfindung keine Einschränkung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 2 übertägt der Zentralrechner 14 gemäß dem Initialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung ein INIT-Paket zu einem der Knotenpunkte 12 in dem Netzwerk 10, um diesem Knotenpunkt den Befehl zur Initialisierung zu erteilen. INIT-Pakete werden im Netzwerk genau wie jedes andere Paket behandelt und können daher mit jedem gewünschten Übertragungsprotokoll verwendet werden. Dieser Befehl kann zur Sicherstellung der Konnektivität sogar ergänzend zu einer anderen Netzwerkinitialisierungsroutine, wie z. B. einer Zufallsinitialisierung, eingesetzt werden. Ein Knotenpunkt 12 kann ebenfalls jederzeit initialisiert oder reinitialisiert werden, ohne dass eine komplette Reinitialisierung des gesamten Netzwerks erforderlich ist. Des Weiteren sei erwähnt, dass einer oder mehrere der Knotenpunkte 12 gleichzeitig oder der Reihe nach initialisiert werden können.
Der Knotenpunkt, welcher das INIT-Paket erhält, reagiert darauf durch Übertragung eines Beacon-Pakets, d. h. einer Reihe INIT_BEACON-Pakete mit gleichem Zeitabstand, mit der gleichzeitigen Bitte um Antwort von allen Knotenpunkten, welche ein oder mehrere dieser Pakete erhalten. Die INIT_BEACON-Pakete werden mit einer zuvor festgesetzten Adresse (oder einem Informationssegment) übertragen, welcher sämtliche Knotenpunkte antworten, diese jedoch nie wiederholen oder überspringen. Zum Beispiel enthält jedes INIT_BEACON-Paket in einem gerade betrachteten System ein Byte mit einem speziellen Wert von $00, wobei $ einen hexadezimalen Wert darstellt.
Jeder Knotenpunkt, welcher ein INIT_BEACON-Paket erhält, fragt vor Reagieren auf ein INIT_BEACON-Paket, welches er erhält, vorzugsweise den Zustand jedes Netzwerkkommunikationskanals gemäß einem CSMA-(Mehrfachzugriff durch Trägerprüfung)-Schema ab. Gemäß diesem Schema wartet ein Empfangsknotenpunkt auf eine zufallsbedinge Zeitperiode und tastet dann den Kanal ab, um festzustellen, ob zur Übertragung eines RESPONSE_INIT_BEACON-Pakets in Reaktion auf das INIT_BEACON-Paket dieser verfügbar („frei") oder nicht verfügbar („belegt") ist. Sollte sich herausstellen, dass der Kanal belegt ist, wartet der Empfangsknoten auf eine weitere zufallsbedingte Verzögerungszeit, bevor der Zustand des Kanals zwecks Übertragung einer Antwort in einem weiteren Versuch erneut abgefragt wird. Dieses Protokoll verringert die Wahrscheinlichkeit, dass die Übertragung nicht in die Übertragung eines anderen nahegelegenen Knotenpunkts einfällt. Gleichermaßen tastet der Initialisierungsknotenpunkt den Kanal ebenfalls gemäß diesem Protokoll ab und wartet, wenn sich herausstellt, dass der Kanal zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Übertragung eines INIT_BEACON-Pakets erfolgen soll, belegt ist, vor einem erneutem Übertragungsversuch auf einen anderen Beacon-Zyklus. Ein „voller Beacon-Zyklus" ist der eingestellte oder vorgeschriebene Zeitabstand zwischen Übertragungen aufeinander folgender INIT_BEACON-Pakete.
Der Initialisierungsknotenpunkt entfernt die Adresse von jedem RESPONSE_INIT_BEACON-Paket, welches er in Reaktion auf die von ihm übertragenen INIT_BEACON-Pakete erhält, und gibt die Adresse in seinen Speicher ein. Der Initialisierungsknotenpunkt vergleicht die Adresse, die er von jedem RESPONSE_INIT_BEACON-Paket, welches er erhält, entfernt, mit den vorherigen Adressen, die er für diesen Knotenpunkt während des Beacon-Initialisierungsvorgangs, welcher hier vorteilhafterweise als „Beacon-Initialisierungsvorgang" bezeichnet wird, abgespeichert hat. Es sind nur die Adressen abgespeichert, welche Knotenpunkten entsprechen, die vorher während des Beacon-Initialisierungsvorgangs nicht reagierten, so dass der Speicher somit die Adressen aller Knotenpunkte enthält, welche während des Beacon-Initialisierungsvorgangs mindestens einmal geantwortet (d. h. mindestens ein RESPONSE_INIT_BEACON-Paket zurückgeschickt) haben. Überdies zählt der Initialisierungsknotenpunkt die Anzahl der RESPONSE_INIT_BEACON-Pakete, die er von jedem Knotenpunkt erhält, und speichert die zugehörigen Werte für die nachfolgende Rückübertragung zu dem Zentralrechner 14 als Teil der Knotenkonnektivitätsinformationen.
Der Beacon-Initialisierungsvorgang für einen bestimmten Initialisierungsknotenpunkt ist, entweder wenn eine vorgeschriebene Anzahl INIT_BEACON-Pakete übertragen wurde oder nach einer vorgeschriebenen Anzahl Beacon-Zyklen, ohne auf diese eine Antwort von weiteren Knotenpunkten zu erhalten, abgeschlossen. Anders gesagt, der Beacon-Initialisierungsvorgang ist beendet, nachdem der Initialisierungsknoten keine Antwort von einem Knotenpunkt erhalten hat, dessen erste Antwort während der vorgeschriebenen Anzahl Beacon-Zyklen noch nicht erhalten wurde.
Die charakteristischen Merkmale der INIT_BEACON- und RESPONSE_INIT_BEACON-Pakete stellen sicher, dass eine Verbindung zwischen einem bestimmten Paar Knotenpunkte nur erfasst werden kann, wenn Pakete in zwei Richtungen bewegt werden können, d. h. nur wenn eine Zweiwegverbindung zwischen den Knotenpunkten bestätigt wird. Dieses ist besonders bei HF-Verbindungen von Bedeutung, da für Kommunikationen in jede Richtung ein anderes Sender-Empfänger-Paar verwendet wird und jedes Paar wesentlich unterschiedliche Kommunikationscharakteristiken und jedes Paar wesentlich unterschiedliche Kommunikationscharakteristiken aufweisen kann.
Das Problem unlösbarer Kollisionen der RESPONSE_INIT_BEACON-Pakete bleibt mit diesem, welches bei dem Zufallsinitialisierungsvorgang, wie zuvor beschrieben, auftritt, identisch. Zum Beispiel können, unter Bezugnahme auf das in 1 dargestellte, exemplarische Netzwerk, die Knotenpunkte 3 und 6 an Knotenpunkt 2 kollidieren, wenn beide auf ein INIT_BEACON-Paket, welches von Knotenpunkt 2 übermittelt wird, antworten. Jedoch stellt die Übertragung einer Reihe INIT_BEACON-Pakete und zufallsbedingter Verzögerungen (gemäß dem CSMA-Schema) im Grunde genommen sicher, dass nicht alle der von den Knotenpunkten 3 und 6 an Knotenpunkt 2 zurückgesandten Antworten (d. h. RESPONSE_INIT_BEACON-Pakete) während des Beacon-Initialisierungsvorgangs kollidieren. Das heißt, es besteht eine Wahrscheinlichkeit von nahezu Null, dass alle der von den Knotenpunkten 3 und 6 in Reaktion auf die mehreren INIT_BEACON-Pakete übermittelten Antworten kollidieren. Bei dem Zufallsinitialisierungsschema würde eine solche Kollision der von den Knotenpunkten 3 und 6 übermittelten Antwortpakete darin resultieren, dass unvollständige Knotenkonnektivitätsinformationen an den Zentralrechner BC zurückgeleitet würden, da Knotenpunkt 2 lediglich ein einziges Initialisierungspaket gemäß diesem Schema übertragen würde.
Bezugnehmend auf 2 führt jeder einzelne Knotenpunkt 12 in dem Netzwerk 10 den oben beschriebenen Initialisierungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung aus. Folglich bestimmt jeder Knotenpunkt 12 in dem Netzwerk 10 seine komplette Konnektivität, d. h. seine Anschlussfähigkeit an jeden anderen Knotenpunkt 12 in dem Netzwerk 10 innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs oder in der Nähe desselben (z. B. jeden weiteren Knotenpunkt innerhalb seines Übertragungsbereichs, welcher gültige oder unverfälschte Daten aus diesem erhalten kann), vor Rückübertragung dieser Knotenkonnektivitätsinformationen zu dem Zentralrechner 14.
Diese kompletten Knotenkonnektivitätsinformationen für jeden Knotenpunkt 12 in dem Netzwerk 10 sind für die Erstellung effektiver Leitwegtabellen durch den Zentralrechner 14 wichtig, wobei die Leitwegtabellen dann von dem Zentralrechner 14 eingesetzt werden können, um Datenpakete von dem Zentralrechner 14 zu einem Zielknotenpunkt oder von einem Ausgangsknotenpunkt zu dem Zentralrechner 14 (oder einem anderen Knotenpunkt) zu übertragen, indem die Datenpakete entlang dem Leitweg, welcher so effizient wie möglich ist, mit der geringsten Fehlkommunikationswahrscheinlichkeit von Knotenpunkt zu Knotenpunkt springen. Des Weiteren werden aus den, von zuvor initialisierten Knotenpunkten erhaltenen Knotenkonnektivitätsinformationen Leitwege zu nicht initialisierten Knotenpunkten ausgewählt. Somit werden Leitwegtabellen erstellt und überprüft, wobei das Netzwerkleitwegprotokoll gleichzeitig mit dem Netzwerkinitialisierungsvorgang verwendet wird. Dieses resultiert bei Beendigung des Netzwerkinitialisierungsvorgangs in einem überprüften, funktionellen Netzwerk.
Ein noch ernsteres Problem, welches die Zweckmäßigkeit des Zufallsinitialisierungsschemas einschränkt und welches durch das Initialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung gelöst wird, ist der Umfang der Kollisionen, welche, wie zuvor erörtert, auf Grund der Masse an, auf dem Zentralrechner 14 zusammenlaufenden Knotenkonnektivitätsinformationen in der Nähe des Zentralrechners 14 auftreten. In diesem Zusammenhang reduziert der Initialisierungsvorgang der vorliegenden Erfindung den Umfang der Knotenkonnektivitätsinformationen, welche auf dem Zentralrechner 14 zusammenlaufen (um mehr als eine Größenordnung gegenüber Zufallsinitialisierung) und begrenzt somit die Anzahl der Kollisionen, welche auftreten können. Dieser Vorteil wird auf Grund der Tatsache erreicht, dass, gemäß dem Initialisierungsvorgang der vorliegenden Erfindung, jeder Knotenpunkt 12 seine gesamten Konnektivitätsinformationen dem Zentralrechner 14 als Paket oder Paketsatz übermittelt, wodurch das Datenverkehrsvolumen signifikant reduziert wird. Des Weiteren rechnet der Zentralrechner 14 mit dem Erhalt eines RESPONSE_INIT-Pakets von jedem Knotenpunkt 12, welchem der Befehl zur Initialisierung erteilt wurde. Wenn somit eine Kollision auftritt, kann der Knotenpunkt 12 von dem Zentralrechner 14 auf seine Knotenkonnektivitätsinformationen abgefragt oder von dem Zentralrechner 14 zur Reinitialisierung angewiesen werden.
Zudem sieht der Initialisierungsvorgang der vorliegenden Erfindung ein „Software-Handshaking"-Schema vor, welches sicherstellt, dass der Zentralrechner 14 sämtliche Knotenkonnektivitätsinformationen für jeden Knotenpunkt 12 in dem Netzwerk 10 vor Beendigung des gesamten Netzwerkinitialisierungsvorgangs erhält.
Gemäß einem zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses Software-Handshaking-Schemas überträgt jeder Knotenpunkt 12 in dem Netzwerk 10 nach Kompilieren sämtlicher Knotenkonnektivitätsinformationen (d. h. nach Beendigung seines Beacon-Inititalisierungsvorgangs) diese Knotenkonnektivitätsinformationen zu dem Zentralrechner 14 als RESPONSE_INIT-Paket oder RESPONSE_INIT-Paketsatz, wobei jedes Paket ein Byte mit einem speziellen Befehlswert enthält, welcher auf die Anzahl Pakete hinweist, die von dem Zentralrechner 14 nach Empfang dieses Pakets noch erhalten werden müssen.
Wenn zum Beispiel nach Kompilieren sämtlicher Konnektivitätsinformationen, die aus den RESPONSE_INIT_BEACON-Paketen erhalten werden, welche er von den weiteren Knotenpunkten in Folge des Beacon-Initialisierungsvorgangs empfängt, ein bestimmter Knotenpunkt ermittelt, dass es erforderlich ist, dem Zentralrechner 14 vier RESPONSE_INIT-Pakete mit Knotenkonnektivitätsinformationen zuzusenden, könnte in dem ersten Paket, welches er dem Zentralrechner 14 übermittelt, ein spezieller Befehlswert von $A3 enthalten sein, um darauf hinzuweisen, dass der Zentralrechner 14 von diesem Knotenpunkt 3 weitere RESPONSE_INIT-Pakete erhalten muss, bevor sämtliche Konnektivitätsinformationen für diesen Knotenpunkt zu dem Zentralrechner 14 übertragen worden sind.
In Fortsetzung dieses Beispiels fordert der Zentralrechner 14 nach Erhalt des ersten RESPONSE_INIT-Pakets von diesem Knotenpunkt durch Einbringen eines entsprechenden Befehlswerts (z. B. $A1) in ein spezielles Befehlsbyte des INIT-Pakets das zweite RESPONSE_INIT-Paket von diesem Knotenpunkt an. Nach Erhalt des zweiten RESPONSE_INIT-Pakets von diesem Knotenpunkt fordert der Zentralrechner 14 durch Einbringen des entsprechenden Befehlswerts (z. B. $A2) in das spezielle Befehlsbyte eines darauffolgenden INIT-Pakets das dritte RESPONSE_INIT-Paket von diesem Knotenpunkt an. Nach Erhalt des dritten RESPONSE_INIT-Pakets von diesem Knotenpunkt fordert der Zentralrechner 14 durch Einbringen des entsprechenden Befehlswerts (z. B. $A3) in das spezielle Befehlsbyte eines darauffolgenden INIT-Pakets das vierte RESPONSE_INIT-Paket von diesem Knotenpunkt an.
Sollte der Zentralrechner 14 vor Erhalt einer Antwort auf das, einem bestimmten Knotenpunkt zugesandte, ursprüngliche INIT-Paket eine zeitliche Begrenzung vorsehen (d. h. sollte ein vorgeschriebener Zeitraum verstreichen), kann er diesen Knotenpunkt, z. B. durch Einbringen eines entsprechenden Befehlswerts (z. B. $A0) in ein darauffolgendes INIT-Paket oder Freilassen des speziellen Befehlsbytes in einem solchen, abfragen. Hierdurch wird der Knotenpunkt veranlasst, seine Knotenkonnektivitätsinformationen dem Zentralrechner 14 erneut zuzusenden. In dieser Hinsicht kann die Initialisierung eines Knotenpunkts jederzeit während des Netzwerkbetriebs durch einen einzigen Befehl angefordert werden, ohne dass, wie bei dem zur Zeit zur Verfügung stehenden Zufallsinitialisie rungsschema, eine volle Ausbreitung eines Zufallspakets in dem gesamten Netzwerk 10 erforderlich ist.
Dieses Software-Handshaking-Schema dient zwei Zwecken. Erstens garantiert es, dass sämtliche Konnektivitätsinformationen von allen Knotenpunkten 12 von dem Zentralrechner erhalten werden, und es überprüft die Leitwege, welche durch die vorherige Initialisierung von Knoten, die sich näher an dem Zentralrechner 14 befinden, definiert und nun eingesetzt werden, um die INIT- und RESPONSE_INIT-Pakete zwischen Initialisierungsknotenpunkten und dem Zentralrechner 14 zu leiten.
Zudem kann der Zentralrechner 14 vorteilhafterweise mehrere Knotenpunkte gleichzeitig initialisieren, da die Möglichkeit einer größeren Anzahl unlösbarer Kollisionen nicht in dem Verlust von Knotenkonnektivitätsinformationen resultiert, weil garantiert wird, dass alle diese Informationen durch die oben beschriebene Abfrage und das Software-Handshaking-Schema erhalten werden. Eine selektive Initialisierung von Knotenpunkten in dicht gepackten Bereichen des Netzwerks 10 würde eine weitere Verringerung der zur Ausführung des Netzwerkinitialisierungsvorgangs erforderlichen Zeit ermöglichen.
Es liegt für Fachkundige auf der Hand, dass das Netzwerkinitialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung auf vollautomatische Weise, welche für den Endanwender, z. B. einen Gebäudemanager, praktisch offensichtlich ist, ausgeführt werden kann. Selbstverständlich wird die Software zur Ausführung des Netzwerkinitialisierungsverfahrens der vorliegenden Erfindung in den Mikroprozessor (oder einen anderen Digitalsignalprozessor) jedes Knotens 12 und den Zentralrechner 14 voreingegeben/vorprogrammiert. In diesem Zusammenhang kann der Gebäudemanager, sobald das Netzwerk 10 installiert ist, mit einem oder einigen Tastenanschlägen und/oder Mausklicken den Befehl zur Netzwerkinitialisierung erteilen. Nach Erteilen dieses Befehls initialisiert sich das Netzwerk 10 gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ohne Intervention des Gebäudemanagers und ohne Inanspruchnahme kostenaufwendiger, fachmännischer Hilfe des Netzwerkanbieters automatisch. Somit wird bei dem automatischen Netzwerkinitialisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung ein weiterer signifikanter Nachteil des zur Zeit zur Verfügung stehenden Zufallsinitialisierungsverfahrens überwunden.
Obgleich ein zur Zeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zuvor näher beschrieben wurde, versteht es sich von selbst, dass viele Variationen und/oder Modifikationen der hier gelehrten, grundsätzlichen Erfindungsgedanken, wel che für Fachkundige auf der Hand liegen, in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, fallen.

Claims

Verfahren zur Initialisierung eines drahtlosen Paketsprungnetzwerks (10), welches einen zentralen Knotenpunkt (14) und eine große Anzahl einzelne Knotenpunkte (12) aufweist, wonach: der zentrale Knotenpunkt (14) eine Initialisierungsanforderung an jeden einzelnen Knotenpunkt (12) stellt und jeder einzelne Knotenpunkt (12) in Reaktion auf die Initialisierungsanforderung eine Initialisierungsroutine durchführt, wonach seine gesamte Konnektivität durch Ermitteln seiner Anschlussfähigkeit an jeden weiteren einzelnen Knotenpunkt (12) innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs bestimmt wird, entsprechende Knotenkonnektivitätsinformationen kompiliert und die Knotenkonnektivitätsinformationen zu dem zentralen Knotenpunkt (14) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wonach der einzelne Knotenpunkt seine Konnektivität während seiner Selbstinitialisierungsroutine bestimmt, indem eine Reihe Beacon-Initialisierungspakete übertragen wird, wobei eine Antwort von allen Knotenpunkten (12), welche ein oder mehrere der Beacon-Initialisierungspakete erhalten, erbeten wird, wobei jeder Empfangsknoten (12) ein Beacon-Initialisierungsantwortpaket übermittelt, welches seine Adresse enthält, und jedem, von den anderen Knotenpunkten (12) erhaltenen Beacon-Initialisierungspaket die Adresse des Empfangsknotens (12) entnommen wird und diese Empfangsknotenadressen festgehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wonach der einzelne Knotenpunkt (12) mit der Bestimmung seiner Konnektivität während seiner Selbstinitialisierungsroutine weiterhin die Anzahl der von jedem Empfangsknoten (12) erhaltenen Beacon-Initialisierungsantwortpakete zählt.
Verfahren nach Anspruch 2, wonach die Selbstinitialisierungsroutine für jeden einzelnen Knotenpunkt (12) nach Übertragung einer vorgeschriebenen Anzahl Beacon-Initialisierungspakete abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wonach die Selbstinitialisierungsroutine für jeden einzelnen Knotenpunkt (12) nach Übertragung einer vorgeschriebenen Anzahl Beacon-Initialisierungspakete abgeschlossen ist, ohne dass eine Antwort von einem Knotenpunkt (12), welcher zuvor nicht geantwortet hat, erhalten wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wonach eine Handshaking-Routine durchgeführt wird, um sicherzustellen, dass alle, von jedem der Knotenpunkte (12) kompilierten Knotenkonnektivitätsinformationen von dem zentralen Knotenpunkt (14) erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wonach jeder Knotenpunkt (12), welcher ein Beacon-Initialisierungspaket von einem anderen Knotenpunkt (12) erhält, auf eine zufallsbedingte Verzögerungszeit wartet und dann den Zustand eines Kommunikationskanals zwischen diesem Knotenpunkt (12) und dem anderen Knotenpunkt (12) abfragt, bevor er versucht, das Beacon-Initialisierungsantwortpaket gemäß einem CSMA-(Mehrfachzugriff durch Trägerprüfung)-Protokoll in Reaktion auf das Beacon-Initialisierungspaket zu übermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1, wonach weiterhin auf Grund der Knotenkonnektivitätsinformationen Leitwegtabellen erstellt werden, wobei Datenpakete von einem Ausgangsknotenpunkt (12) zu einem Zielknotenpunkt (12) übertragen werden können, indem diese Pakete entlang einem Leitweg, welcher auf Grund der Leitwegtabellen festgelegt wird, von Knotenpunkt zu Knotenpunkt springen.
Verfahren nach Anspruch 8, wonach aus den, von zuvor initialisierten Knotenpunkten (12) erhaltenen Knotenkonnektivitätsinformationen Leitwege zu nicht initialisierten Knotenpunkten ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wonach die Leitwegtabellen erstellt und gleichzeitig mit dem Netzwerkinitialisierungsvorgang überprüft werden, was bei Beendigung des Netzwerkinitialisierungsvorgangs in einem überprüften, funktionellen Netzwerk resultiert.
Drahtloses Paketsprungnetzwerk mit: einem zentralen Knotenpunkt (14), welcher einen drahtlosen Transceiver und eine Datensignalverarbeitungsschaltung aufweist, welche so programmiert ist, dass sie eine Netzwerkinitialisierungsroutine durchführt; mehreren einzelnen Knotenpunkten (12), von denen jeder einen drahtlosen Transceiver und eine Digitalsignalverarbeitungsschaltung aufweist, welche so programmiert ist, dass sie eine Selbstinitialisierungsroutine durchführt; wobei der zentrale Knotenpunkt (14) die Netzwerkinitialisierungsroutine initiieren kann, indem an jeden einzelnen Knotenpunkt (12) eine Initialisierungsaufforderung ausgegeben wird; wobei der einzelne Knotenpunkt (12) durch Bestimmen seiner Anschlussfähigkeit an jeden weiteren einzelnen Knotenpunkt (12) innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs, Kompilieren entsprechender Knotenkonnektivitätsinformationen und Übertragung der Knotenkonnektivitätsinformationen zu dem zentralen Knotenpunkt (14) nach Kompilieren derselben seine Selbstinitialisierungsroutine durchführen kann.
Drahtlosnetzwerk nach Anspruch 11, wobei jeder einzelne Knotenpunkt (12) seine Konnektivität bestimmen kann, wenn er seine Selbstinitialisierungsroutine ausführt, indem er eine Reihe Beacon-Initialisierungspakete übermittelt mit der Bitte um Antwort von allen Knotenpunkten (12), welche ein oder mehrere Beacon-Initialisierungspakete erhalten, wobei jeder Empfangsknoten (12) ein Beacon-Initialisierungsantwortpaket übermitteln kann, welches seine Adresse enthält; jedem, von den anderen Knotenpunkten (12) erhaltenen Beacon-Initialisierungsantwortpaket die Adresse des Empfangsknotens (12) entnommen wird und diese Empfangsknotenadressen festgehalten werden; die Anzahl der von jedem Empfangsknoten (12) erhaltenen Beacon-Initialisierungsantwortpakete gezählt wird.
Drahtlosnetzwerk nach Anspruch 11, wobei der zentrale Knotenpunkt (14) einen Zentralrechner und das Drahtlosnetzwerk ein Gebäudesystemsteuerungsnetzwerk aufweist.
Knotenpunkt (12) in einem drahtlosen Paketsprungnetzwerk (10), welches einen zentralen Knotenpunkt (14) und eine große Anzahl einzelne Knotenpunkte (12) vorsieht, wobei der Knotenpunkt (12) aufweist: einen drahtlosen Transceiver (16) zur Übertragung und zum Empfang von Daten zu und von weiteren Knotenpunkten (12) in dem Netzwerk (10); sowie eine Digitalsignalverarbeitungsschaltung (20), welche auf eine Initialisierungsaufforderung anspricht, die der Transceiver (16) von dem zentralen Knotenpunkt (14) erhalten hat, um eine Knoteninitialisierungsroutine durchzuführen, bei welcher Knotenkonnektivitätsinformationen, welche die Anschlussfähigkeit des Knotens (12) an jeden weiteren einzelnen Knotenpunkt (12) innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs definieren, erhalten und von dem Transceiver (16) zu dem zentralen Knotenpunkt (14) übertragen werden, wobei der vorgeschriebene Bereich jeden weiteren Knotenpunkt (12) in dem Übertragungsbereich des Transceivers (16) umfasst, welcher von dem Transceiver (16) unverfälschte Daten erhalten kann und von welchem der Transceiver (16) unverfälschte Daten erhalten kann.
Knotenpunkt (12) nach Anspruch 14, wobei die Digitalsignalverarbeitungsschaltung (20) die Knoteninitialisierungsroutine durchführen kann, indem eine Reihe Beacon-Initialisierungspakete zur Übertragung durch den Transceiver erstellt werden, ein Beacon-Initialisierungsantwortpaket von allen Knotenpunkten (12), welche ein oder mehrere Beacon-Initialisierungspakete erhalten, angefordert wird, jedem, von dem Transceiver (16) empfangenen Beacon-Initialisierungsantwortpaket die Adresse des Empfangsknotens entnommen wird und die Empfangsknotenadressen festgehalten werden.