СХЕМА ДЛЯ АДРЕСАЦИИ КАДРОВ ПРОТОКОЛА К ЦЕЛЕВЫМ УСТРОЙСТВАМ Российский патент 2018 года по МПК H04L29/12 H04L29/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области адресации кадров протокола к целевым устройствам. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу адресации кадра к целевому устройству, а также к способу приема кадра по совместно используемому каналу. Кроме того, настоящее изобретение относится к соответствующим устройствам, сконфигурированным для передачи и/или приема кадров. Более конкретно, настоящее изобретение относится к области распределенного получения данных как части управления объектом.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Имеется множество установленных протоколов для обмена данными и связи. Некоторые протоколы адаптированы к конкретным характеристикам используемого канала связи в том, что определение протокола учитывает - среди прочего - скорость передачи данных канала, является ли канал совместно используемым или нет, длину канала, физическую реализацию (например, проводная или беспроводная передача), радиочастотную ширину полосы и т.д. Протоколы и определения для локальной беспроводной связи включают в себя, например, EnOcean (TM), Dash7 (TM), OneNet (TM), ANT (TM), Bluetooth (TM), Z-Wave (ТМ), Zigbee (ТМ), WirelessHart (ТМ), 6LoWPAN (ТМ), MiWi (ТМ), IEEE 802.15.4, IEEE 802.11 (WiFi) и другие.

Как правило, протокол определяет некоторую единицу данных, которая представляет минимум информации, которая передается по соответствующему каналу. Такие единицы обозначаются как ʺпакетʺ, ʺтелеграммаʺ или ʺкадрʺ. В контексте настоящего раскрытия термин ʺкадрʺ должен обозначать такую единицу информации, как определено в соответствующем рассматриваемом протоколе. Кроме того, является общепринятым обеспечивать кадр информацией адресации и/или маршрутизации, так что любой объект, который принимает кадр, в принципе, может определить, является ли принятый кадр адресованным данному объекту или, соответственно, следует ли и куда нужно перенаправить (маршрутизировать) кадр. Известный Интернет-протокол (IP) обеспечивает так называемый заголовок, содержащий информацию маршрутизации, которая позволяет кадру (здесь: пакету) поступать в его место назначения. Аналогично, кадр протокола IEEE 802.15.4 может обеспечивать так называемые поля адресации, в которых может быть размещена информация об адресе для целевого устройства получателя.

Кроме реализации протоколов, также имеется широкий спектр стандартных аппаратных средств для облегчения фактической связи. Например, доступны модули для осуществления связи по одному или более протоколам, так что нет необходимости в повторной реализации возможностей протокола и связи в данном приложении. Указанные модули, как правило, имеют некоторый тип функциональной совместимости, так что взаимодействие с приложением облегчается. Другими словами, можно сконцентрироваться на приложении как таковом, опираясь на стандартизированные модули для осуществления связи. Таким образом, нет необходимости в явном включении функциональных возможностей протокола и связи в приложение как таковое.

Хотя применение стандартных протоколов и соответствующих аппаратных средств - в форме вышеупомянутых модулей или в качестве встроенных функций интегральных схем (IC) - обеспечивает преимущества в отношении простоты, надежности, потребляемой мощности и стоимости, с использованием стандартного ʺоборудованияʺ, однако, предполагает соответствующие ограничения и ограничения от выбранного стандартного решения. Как следствие, выбранный протокол может, с одной стороны, существенно облегчать реализацию (низкая сложность схемы, высокая надежность, низкая стоимость единицы продукции и т.д.), но, с другой стороны, накладывает в то же время серьезные ограничения. Среди прочего, стандартные протоколы могут определять выделенные поля данных (биты или байты в определенных местоположениях и с заданной длиной в пределах одного кадра) для адресации одного кадра к целевому объекту/устройству. Поскольку такое адресное пространство ограничено, также число возможных участвующих объектов/устройств может быть ограничено.

В то же время, распределенное получение данных становится все более и более популярным в различных средах, таких как научные исследования, промышленное оборудование, сетевое управление, управление объектами и тому подобное. С появлением так называемого ʺинтернета вещейʺ, распределенные автономные устройства или приложения становятся доступными онлайн, чтобы собирать локальную информацию, возможно, обрабатывать ее и пересылать или передавать полученные данные в некоторый центральный объект для дополнительной обработки и/или оценки.

Например, устройство датчика измеряет использование ресурса в объекте (например, воды, электричества, мыла и т.д.). Полученная информация затем может быть собрана с помощью некоторого оборудования, которое осуществляет связь с индивидуальным(и) устройством(ами) датчика(ов). Желательно, чтобы все такое оборудование работало надежно, изготавливалось с низкими затратами и потребляло низкую мощность (например, последнее позволяет использовать автономные устройства с батарейным питанием). Хотя вышеуказанные цели могут быть достигнуты с использованием стандартных протоколов и соответствующих аппаратных средств, выбранный протокол может тогда ограничивать число возможных адресуемых устройств, так как адресное пространство выбранного протокола не может позволить определение достаточного количества уникальных адресов и, тем самым, идентификаторов устройств.

Поэтому существует потребность в различных средах, чтобы обеспечить реализацию приложений с помощью стандартного оборудования при смягчении ограничений, накладываемых выбранным стандартом. В частности, существует необходимость в преодолении ограничений в отношении адресного пространства, в то же время позволяя использовать стандартные протоколы и соответствующие аппаратные средства. Последнее может иметь особое значение, так как это может обеспечить надежность, рентабельность, энергоэффективность и функциональную совместимость с другими структурами и устройствами.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Указанные задачи решаются с помощью предмета независимых пунктов формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предложен способ адресации кадра к целевому устройству, причем кадр является кадром протокола, который определяет кадр с по меньшей мере адресной частью и частью данных полезной нагрузки, при этом способ содержит этапы получения адреса целевого устройства, разделения адреса на первую часть и вторую часть, размещения первой части в адресной части кадра и размещения второй части в части данных полезной нагрузки кадра.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложено устройство для адресации кадра к целевому устройству, причем кадр является кадром протокола, который определяет кадр с по меньшей мере адресной частью и частью данных полезной нагрузки, при этом устройство сконфигурировано с возможностью получать адрес целевого устройства, разделять адрес на первую часть и вторую часть, размещать первую часть в адресной части кадра и размещать вторую часть в части данных полезной нагрузки кадра.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ приема кадра по совместно используемому каналу, причем кадр является кадром протокола, который определяет для кадра по меньшей мере адресную часть и часть данных полезной нагрузки, адрес целевого устройства разделен на первую часть и вторую часть, первая часть размещена в адресной части, а вторая часть размещена в части данных полезной нагрузки, причем способ включает в себя этапы приема адресной части кадра, обработки принятой адресной части для определения, соответствует ли первая часть, размещенная в принятой адресной части, первой части адреса целевого устройства, приема части данных полезной нагрузки кадра, если первая часть, размещенная в принятой адресной части, соответствует первой части адреса целевого устройства, извлечения второй части из принятой части данных полезной нагрузки и определения, что кадр адресован к целевому устройству, если извлеченная вторая часть соответствует второй части адреса целевого устройства.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено устройство приема кадра по совместно используемому каналу, причем кадр является кадром протокола, который определяет для кадра по меньшей мере адресную часть и часть данных полезной нагрузки, адрес целевого устройства разделен на первую часть и вторую часть, первая часть размещена в адресной части, а вторая часть размещена в части данных полезной нагрузки, при этом устройство сконфигурировано с возможностью принимать адресную часть кадра, обрабатывать принятую адресную часть для определения, соответствует ли первая часть, размещенная в принятой адресной части, первой части адреса целевого устройства, принимать часть данных полезной нагрузки кадра, если первая часть, размещенная в принятой адресной части, соответствует первой части адреса целевого устройства, извлекать вторую часть из принятой части данных полезной нагрузки и определять, что кадр адресован к целевому устройству, если извлеченная часть соответствует второй части адреса целевого устройства.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система для распределенного получения данных, содержащая по меньшей мере одно устройство сбора данных и по меньшей мере одно устройство получения данных в соответствии с соответствующими вариантами осуществления настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления настоящего изобретения, которые представлены для лучшего понимания концепций изобретения и которые не следует рассматривать как ограничивающие настоящее изобретение, будут описаны ниже со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг. 1А показывает схематичный вид системы получения данных, содержащей центральный узел, оборудование сбора данных и оборудование получения данных, реализующей адресацию кадра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 1В показывает схематичный вид примерного блока сбора данных, реализующего адресацию кадра в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 1С показывает схематичный вид примерного блока получения данных, сконфигурированного для приема кадра в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 показывает возможную реализацию адресации кадра в оборудовании сбора данных и оборудовании получения данных, расположенном на объекте, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3А показывает схематичный вид формата кадра в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3В показывает схематичный вид формата кадра в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4А показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа адресации согласно настоящему изобретению.

Фиг. 4В показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа приема согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Фиг. 1А показывает схематичный вид системы получения данных, содержащей центральный узел, оборудование сбора данных и оборудование получения данных, реализующей адресацию кадра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, система получения данных в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя центральный узел 10, оборудование сбора данных в форме одного или нескольких блоков 30, 30' сбора данных и оборудование получения данных в форме одного или нескольких блоков 40, 40' получения данных. Центральный узел 10 может обмениваться данными с блоками 30, 30' сбора данных с использованием некоторой сети или сетевой системы 20, возможно, включающей в себя Интернет, одну или несколько корпоративных сетей и/или сети общего пользования, такие как телефонные сети или сети мобильной связи.

В качестве примера, первая линия связи 91 связывает центральный узел 10 с сетью Интернет 20, и вторая линия связи 92 связывает по меньшей мере один блок 30 сбора данных с сетью Интернет 20. В качестве дополнительных примеров, линия связи 92 между блоком 30 сбора данных и сетью 20 может быть прямым или квази-прямым Интернет-соединением, например, через DSL- или LAN- линию. Кроме того, также может использоваться беспроводная передача данных, так что оборудование 30, 30' сбора данных осуществляет связь через радиоинтерфейс (GSM, UMTS, WLAN, WiFi, WiMaX и тому подобное) с сетью мобильной связи или соответствующей точкой доступа и, тем самым, с сетью 20.

Опционально, один или более блоков 30' сбора данных оборудования сбора данных могут быть связаны одним или более промежуточными уровнями сбора данных с сетью 20. Один способ заключается в реализации опционального уровневого оборудования 50 между блоками сбора данных и сетью 20. Такое опциональное уровневое оборудование (блоки), в свою очередь, может собирать, обрабатывать и/или пересылать данные из одного или нескольких блоков 30' сбора данных к, от или между сетью 20. Например, опциональное уровневое оборудование 50 может быть предоставлено на уровне здания, секции, отдела или этажа. Таким образом, соответствующее уровневое оборудование 50 собирает, обрабатывает и/или пересылает данные от и к оборудованию 30' сбора данных, которое, соответственно, расположено в одной секции, одном здании, одном отделе или на одном этаже.

Оборудование получения данных в форме по меньшей мере одного блока 40 получения данных расположено в соответствующем местоположении для получения данных (сбора информации). Эти данные могут быть получены с использованием одного или нескольких датчиков, которые сконфигурированы, чтобы преобразовывать некоторый физический показатель в числовое значение, которое подходит для передачи по сети связи. Указанные физические показатели могут включать в себя любую измеряемую величину, такую как температура, освещенность, время и дата, давление воздуха, влажность, ток, напряжение, сопротивление и тому подобное. Более конкретно, измеренный показатель может отражать некоторое состояние устройства, такое как показатель потребления, уровень заполнения, срок годности и тому подобное. Например, световой барьер может использовать источник света и датчик освещенности, который измеряет интенсивность освещения для определения уровня заполнения дозатора (раздатчика) или мусоросборника. Другие подходящие концепции для восприятия посредством физического показателя включают в себя инфракрасное обнаружение, ультрафиолетовое обнаружение, радиочастотное (RF) обнаружение, ультразвуковое обнаружение и т.д.

В соответствии с настоящим вариантом осуществления, один индивидуальный блок 40 получения данных осуществляет связь с по меньшей мере одним блоком 30 сбора данных по беспроводной линии связи 93, например, радио или инфракрасной линии связи, которая, в свою очередь, может следовать одному или более применимым и упомянутым выше стандартам и протоколам.

Конкретные способы адресации кадра и приема кадра согласно настоящему варианту осуществления далее описываются более подробно со ссылками на фиг. 1B и 1С. В частности, на фиг. 1B показан схематичный вид примерного блока 30 сбора данных, реализующего адресацию кадра в соответствии с настоящим вариантом осуществления, и фиг. 1С показывает схематичный вид примерного блока 40 получения данных, сконфигурированного, чтобы принимать кадр в соответствии с настоящим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Примерный блок 30 сбора данных, показанный на фиг. 1B, содержит блок 302 обработки, блок 301 памяти и блок 303 связи. Блок 301 памяти может хранить код компьютерных инструкций, который может выполняться в блоке 302 обработки, чтобы реализовать функциональные возможности и варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению. Устройство 303 связи содержит устройство беспроводной связи, которое облегчает обмен данными и связь с одним или более ассоциированными блоками 40, 40' получения данных через соответствующие линии связи 93. Следует отметить, что линии связи 93 могут быть размещены на отдельных каналах или все на одном совместно используемом канале в том смысле, что более чем один блок 40 получения данных принимает кадр, хотя этот кадр адресован только к одному конкретному блоку получения данных (например, блоку 40' получения данных). Что касается линии связи 92, передача данных к сети 20 может, например, быть осуществлена с помощью беспроводной линии связи к уровневому оборудованию 50, которое, в свою очередь, имеет DSL- или LAN-соединение с Интернетом 20.

Блок 301 памяти хранит код компьютерных инструкций, который может выполняться в блоке 302 обработки, чтобы адресовать кадр к одному из блоков 40, 40' получения данных в качестве целевого устройства. Кадр, подлежащий передаче, является кадром протокола, который определяет для кадра по меньшей мере адресную части и часть полезной нагрузки данных таким образом, что в кадре имеется выделенный и фиксированный интервал, предусмотренный в кадре для размещения информации адресации. Следует отметить, что протокол может определять другие типы кадров, которые не содержат адресной части и/или части полезной нагрузки (например, особый тип кадра, который может использоваться для целей квитирования). Однако настоящий вариант осуществления обеспечивает решение для преодоления ограничений по адресации, накладываемых выбранным протоколом.

В частности, блок 301 памяти хранит код компьютерных инструкций, который, при выполнении в блоке 302 обработки, конфигурирует примерный блок 30 сбора данных, чтобы получать адрес конкретного блока 40' получения данных в качестве целевого устройства. Адрес может быть получен из внутренней памяти в блоке 30 сбора данных или как часть принимаемой извне информации, такой как сообщение (или другой кадр), принимаемое от центрального узла 10 через сеть 20. Это сообщение может включать в себя данные, которые должны пересылаться в блок 40' получения данных, или сообщение содержит инструкцию, которая инициирует передачу кадра в блок 40' получения данных. В любом случае, кадр, подлежащий передаче, должен быть адресован к конкретному блоку 40' получения данных в качестве (одного) целевого устройства, так как другой блок 40 получения данных может совместно использовать тот же самый канал. Для этой цели блок 301 памяти хранит блок 30 конфигурирования кода, чтобы разделять полученный адрес на первую часть и вторую часть, чтобы размещать первую часть в адресной части кадра и размещать вторую часть в части данных полезной нагрузки кадра. Как следствие, полученный адрес может быть больше, чем адресная часть, выделяемая по протоколу одному кадру.

Адрес, являющийся ʺбольшимʺ, следует понимать в контексте настоящего раскрытия так, что он требует большего количества информационных единиц, чем обеспечивает адресная часть. Например, полученный адрес может быть представлен шестью байтами от а0 до a5, каждый из которых имеет восемь битов. Следуя этому примеру, может быть представлено более чем 2,8×10¹⁴ уникальных адресов. Однако, учитывая примерный размер адресной части протокола величиной только в четыре байта (от А0 до А3), шести-байтовый адрес не может быть полностью размещен в адресной части. В соответствии с этим вариантом осуществления, примерный шести-байтовый адрес а0…а5 разделяется на первую часть a0…a3 и вторую часть а4, а5. Предпочтительно, первая часть заполняет адресную часть кадра протокола, так что байты а0…а3 записываются в A0…A3 адресной части, а остальные байты адреса А4 и А5 размещаются части данных полезной нагрузки, как, например, байты Рn и Р(n+1).

В результате, количество блоков 40, 40' получения данных, которые могут быть адресованы с помощью индивидуальных и уникальных адресов, может быть увеличено, несмотря на ограничения, накладываемые выбранным протоколом. В то же время, однако, может быть обеспечено в полной мере использование стандартных протоколов и соответствующих аппаратных средств для использования их соответствующей надежности, рентабельности, энергоэффективности и функциональной совместимости.

Смягчение ограничений в отношении количества (уникально) адресуемых блоков также может иметь значительные преимущества при конфигурировании и настройке системы в целом. В частности, имеется аспект ассоциации среди блоков получения данных и блока сбора данных. Может быть предпочтительным, иметь ассоциацию ʺодного с многимиʺ среди одного блока 30 сбора данных и одного или нескольких блоков 40 получения данных, состоящую в том, что один блок 40 получения данных сконфигурирован, чтобы осуществлять связь только с одним ассоциированным блоком 30 сбора данных, который, в свою очередь, осведомлен обо всех ассоциированных блоках получения данных. Это может быть осуществлено путем предварительного программирования соответствующих блоков или с помощью процедуры регистрации, в течение которой один блок 40 получения данных и один блок 30 сбора данных ассоциируются друг с другом. В любом случае, результатом является то, что один блок 30 сбора данных может индивидуально адресовать один ассоциированный блок 40 получения данных.

Учитывая вышеупомянутое увеличенное адресное пространство, обеспечиваемое в вариантах осуществления настоящего изобретения, каждый блок 40, 40' получения данных может быть обеспечен предварительно установленным и уникальным адресом (идентификацией). Даже из приведенного выше примера с 6 байтами, большое количество блоков может получить индивидуальный и уникальный адрес. Это может существенно облегчить регистрацию и/или ассоциацию, так как нет никаких двух блоков 40, 40' получения данных с идентичным адресом, которые должны быть ассоциированы с одним блоком 30 сбора данных. Таким образом, простая процедура регистрации может быть достаточной, и все блоки могут быть немедленно адресованы надежным образом.

Примерный блок 40 получения данных, показанный на фиг. 1C, содержит блок 402 обработки, блок 401 памяти и блок 403 связи. Блок 401 памяти может хранить код компьютерных инструкций, который может выполняться в блоке 402 обработки, чтобы реализовать функциональные возможности и варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению. Блок 403 связи может опционально содержать одно устройство беспроводной связи, которое облегчает обмен данными и связь с ассоциированным блоком 30 сбора данных. Опять же, предпочтительно, связь в направлении ассоциированного блока получения данных может быть реализована, как описано со ссылкой на линию связи 93.

Что касается блока получения данных, он дополнительно содержит блок 404 датчиков, который выполнен с возможностью получения требуемых данных, с помощью, например, измерения одного или нескольких показателей, представляющих интерес. Блок 404 датчиков может для этой цели использовать сенсорные устройства, источники тока/напряжения, источники света, схемы пороговой обработки, аналого-цифровые преобразователи, схемы усреднения, схемы фильтрации и тому подобное. Более конкретно, блок 401 памяти хранит код компьютерных инструкций, который может выполняться в блоке 402 обработки, чтобы принимать данные (кадр) из ассоциированного блока сбора данных и передавать данные в ассоциированный блок сбора данных.

Например, кадр из ассоциированного блока сбора данных (нисходящей линии связи) может включать в себя данные о конфигурации и/или инструкции по установке любого одного из интервала сбора данных, точности получения данных, выбора показателя (т.е., какой(ие) показатель(и) должен (должны) быть получен(ы)), установке блока в состояние включения питания, отключения питания или нерабочее состояние, установке интервала передачи и тому подобного. По восходящей линии связи, блок получения данных может сообщать полученные данные и/или информацию о состоянии (например, рабочее состояние, возможная(ые) неисправность(и), оставшиеся ресурсы батареи/питания и т.д.) обратно к ассоциированному блоку сбора данных.

Блок 401 памяти хранит код компьютерных инструкций, который может выполняться в блоке 402 обработки, чтобы реализовать вариант осуществления настоящего изобретения. В частности, реализуется способ приема кадра по совместно используемому каналу, такому как линия связи 93, причем кадр является кадром протокола, который определяет для кадра по меньшей мере адресную часть и часть данных полезной нагрузки, как используется ассоциированным блоком 30 сбора данных. Опять же, адрес блока получения данных в качестве целевого устройства разделен на первую часть и вторую часть, и первая часть размещена в адресной части, а вторая часть размещена в части данных полезной нагрузки.

Более конкретно, блок 401 памяти хранит код, который реализует прием по меньшей мере адресной части кадра и обработку принятой адресной части для определения, соответствует ли первая часть, размещенная в принятой адресной части, первой части адреса целевого устройства. Эта первая часть адреса целевого устройства является первой частью адреса самого блока получения данных, так что можно определить, совпадают ли по меньшей мере первые части, и, в свою очередь, определить, мог ли кадр, в принципе, быть адресован данному блоку. Часть данных полезной нагрузки также принимается, либо в ответ на определение, что первые части совпадают, либо до или вместе с приемом адресной части (например, как часть приема всего кадра). Если первая часть, размещенная в принятой адресной части, соответствует первой части адреса целевого устройства, сохраненный код реализует извлечение второй части из принятой части данных полезной нагрузки. Если извлеченная вторая часть соответствует второй части адреса целевого устройства, то определяется, что кадр адресован данному блоку в качестве целевого устройства.

Другими словами, двухэтапный процесс может быть обеспечен за счет того, что первоначально только адресную часть требуется принимать и оценивать, т.е. обрабатывать для сравнения первых адресных частей, содержащихся в адресной части и хранящихся в блоке в качестве части собственного адреса. Только если первые части совпадают, этот процесс должен продолжаться, чтобы определить, совпадают ли также вторые адресные части. Обработка и/или прием, таким образом, могут останавливаться, как только установлено, что первые части не совпадают. Предпочтительным образом это может обеспечить эффективное использование ресурсов питания, доступных в блоке (блоке 40 получения данных). Рассматривая блок с батарейным питанием, возможный двухэтапный процесс может в значительной мере способствовать экономии энергии и, тем самым, продлить срок службы блока. Например, если первые адресные части не совпадают, схемы для приема беспроводного радиосигнала могут быть выключены или переведены в энергосберегающий режим ожидания.

Настоящий вариант осуществления изобретения обеспечивает особые преимущества, если адресное пространство достаточно велико, так что уникальные адреса могут быть назначены индивидуальным блокам получения данных случайным образом. Предполагая случайное распределение адресов, которые остаются, однако, уникальными - может быть увеличена вероятность того, что ряд блоков получения данных, которые ассоциированы с одним единственным блоком сбора данных - и, таким образом, совместно используют один канал - имеют не только разные адреса (они являются уникальными в любом случае), но и имеют различные первые части адресов. Таким образом, большинство блоков получения данных будут возвращаться в энергосберегающий режим, как только устанавливается, что первые адресные части не совпадают, так как случаи, что первые части совпадают, но вторые части не совпадают, будут очень редкими. В то же время, по-прежнему можно обеспечить большое количество блоков получения данных с уникальными адресами.

Следует также отметить, что полный двунаправленный обмен данными становится возможным между центральным узлом 10, с одной стороны, и одним индивидуальным блоком 40, 40' получения данных, с другой стороны. В частности, центральный узел 10 может передавать данные по линии связи 91, сети 20, линии связи 92, ассоциированному блоку 30 сбора данных и линии связи 93 к конкретному блоку 40' получения данных. Аналогично, индивидуальный блок 40' получения данных может передавать данные обратно в центральный узел 10 по линии связи 93, ассоциированному блоку 30 сбора данных, линии связи 92, сети 20 и линии связи 91. В качестве примера, данные в нисходящей линии связи, то есть в направлении от центрального узла 10 в блок получения данных, могут включать в себя данные о конфигурации, в то время как данные в восходящей линии связи, то есть в направлении от одного блока получения данных в центральный узел 10, могут включать в себя данные датчиков, представляющие локально полученные данные в формате, подходящем для передачи и дальнейшей обработки.

Фиг. 2 показывает возможную реализацию адресации кадра в оборудовании сбора данных и оборудовании получения данных, расположенном на объекте, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения - более конкретно, в качестве управляемого объекта в форме туалета 1. Туалет 1 имеет несколько мест, в которых могут распределяться расходные материалы, включая мусоросборники 41, дозаторы 42 туалетной бумаги, дозаторы 43 средств обработки рук и дозаторы 44 полотенец для рук. При пользовании туалетом, дозаторы 43 средств обработки рук, дозаторы 44 полотенец для рук и дозаторы 42 туалетной бумаги могут стать опустошенными, в то время как мусоросборники 41 могут стать заполненными.

В традиционных подходах к управлению объектами, работник или бригада обслуживания будет периодически проверять туалет 1, включая проверку уровней в дозаторах 43, количество полотенец для рук в дозаторах 44 полотенец для рук, количество туалетной бумаги в дозаторах 42 туалетной бумаги и уровней отходов в каждом из мусоросборников 41. Обслуживающий работник может принять решение относительно того, потребуют ли какие-либо из ресурсов пополнения в период до его следующего запланированного визита для обслуживания, и он может пополнить те ресурсы, которые предположительно потребуют такого пополнения, при условии, что работник имеет достаточно расходных материалов на тележке для обслуживания. Обслуживающий работник может также опустошить мусоросборники 41, при условии, что работник имеет достаточную оставшуюся емкость для мусора на тележке для обслуживания. Если емкость для мусора или оставшиеся ресурсы на тележке являются недостаточными, работник может либо не пополнять ресурсы, либо может скорректировать свой маршрут, чтобы посетить центральное место хранения, чтобы пополнить запасы на тележке, прежде чем продолжить работу.

В настоящем варианте осуществления, туалет 1 на фиг. 2 также включает в себя блок 31 сбора данных, например, блок, который описан как блок 30, 30' в связи с другими вариантами осуществления. Блок 31 сбора данных имеет ассоциированные блоки сбора данных в каждом из дозаторов/контейнеров 41-44. В частности, эти блоки получения данных измеряют - соответственно - потребление полотенец, бумаги и мыла и уровень заполнения контейнеров 41, чтобы сообщать эти полученные данные обратно через блок 31 сбора данных в центральный узел для управления объектом. Эти данные передаются по восходящей линии связи в направлении упомянутого центрального узла.

Более обобщенно, однако, варианты осуществления настоящего изобретения могут также применяться к любому типу управления объектами, где использование расходных материалов и их подача требуют управления в большом масштабе. Например, крупные организации, такие как компании, органы власти и т.д. предоставляют коммунальное оборудование для использования например, сотрудниками, посетителями и другим персоналом. В контексте коммерческого учреждения, такие объекты могут включать в себя не только туалеты, подобные показанному на фиг.2, но и конференц-залы, станции подготовки документов, станции приготовления пищи, станции обслуживания, локальное хранилище запасов и другие аналогичные объекты.

Каждый объект может быть ассоциирован с местоположениями хранения или местоположениями дозирования, где расходные материалы, которые будут использоваться на и вокруг объекта, могут храниться готовыми к использованию, и где отработанные расходные материалы могут быть собраны для утилизации. В случае умывальных, такие местоположения хранения могут содержать дозаторы туалетной бумаги, дозаторы средств обработки рук или антибактериального геля, мусорные баки и дозаторы предметов гигиены. Если объект является центром подготовки документов, местоположение хранения могут включать в себя местоположения хранения бумаги, местоположения хранения картриджей, местоположения хранения канцелярских товаров и тому подобное. Если объект является зоной обслуживания, местоположения хранения могут включать в себя местоположения для хранения различных вещей и средств обслуживания и очистки, а также, например, дозаторы средств обработки рук и дозаторы бумажных полотенец. Такие местоположения обычно обеспечивают ресурс для пользователей объекта. В частности, ресурс может быть расходным материалом или может быть местом для сбора использованных расходных материалов и/или мусора. В каждом случае ресурс может быть израсходован пользователями объекта.

Такое управление может представлять значительную организационную и материально-техническую проблему, и в значительной мере опирается на опыт как руководителей, так и работников. Такие проблемы включают в себя обеспечение того, чтобы каждый объект посещал достаточно регулярно для оценки потребностей ресурсообеспечения каждого местоположения на объекте, а также для пополнения и/или опустошения соответствующих местоположений в зависимости от обстоятельств. Другие проблемы включают обеспечение того, чтобы объекты поддерживались в надлежащем состоянии без необходимости обеспечивать очень большие площади для хранения отходов или для поддержания большого запаса расходных материалов на самих объектах, на тележках обслуживания или в центральном местоположении. Наконец, важной задачей является управление объектами таким образом, чтобы реагировать на необычные события, которые приводят к внезапному истощению одного или более ресурсов или внезапному накоплению отходов.

Для таких применений настоящие варианты осуществления могут обеспечивать выгодное решение, так как распределенное оборудование получения данных может быть обеспечено в общем эффективным способом. В частности, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают возможность предоставления рентабельного и надежного оборудования (оборудования сбора и получения данных) и функциональной совместимости в связи с использованием стандартизированных коммуникационных решений и в то же время позволяют, чтобы большое количество индивидуальных блоков имели присвоенные уникальные адреса, вследствие расширения адресного пространства. В дополнение к этому, регистрация и назначение блоков друг с другу могут быть существенно облегчены.

Фиг. 3А показывает схематичный вид формата кадра в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Формат кадра 71 соответствующего протокола показывает по меньшей мере адресную часть 711 и часть 712 данных полезной нагрузки. Кадр может также содержать оставшиеся части 710, которые вмещают дополнительную информацию условий, маршрутизации и/или идентификации. В любом случае, однако, следует отметить, что оставшаяся часть 710 является чисто опциональной в контексте настоящих вариантов осуществления.

Адресная часть 711 обычно обеспечивается протоколом для адресации и/или маршрутизации кадра 71 к его месту назначения. Любое стандартное оборудование для такого протокола может, таким образом, учитывать, извлекать и обрабатывать адресную часть 711 для такой цели. Точно так же, часть 712 данных полезной нагрузки обеспечивается протоколом для переноса информации с кадром 71, такой как данные конфигурации, данные инструкции, данные отчетности, или - как правило - любые данные полезной нагрузки. В соответствии с настоящим вариантом осуществления, целевой адрес длиннее, чем адрес, который может быть размещен в адресной части 711, так что целевой адрес разделяется на две части. Первая часть размещается в адресной части 711, а вторая (оставшаяся) часть размещается в по меньшей мере части 713 части 712 данных полезной нагрузки. Таким образом, еще имеется место для переноса данных полезной нагрузки в части 712 данных полезной нагрузки, так что кадр 71 может по-прежнему переносить данные полезной нагрузки, хотя и является адресуемым к увеличенному количеству возможных целей.

Фиг. 3В показывает схематичный вид формата кадра в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Подобно кадру 71, показанный кадр 72 содержит адресную часть 711', часть 712' данных полезной нагрузки и опциональный остаток 710' для размещения дополнительной опциональной информации. В соответствии с настоящим вариантом осуществления, целевой адрес содержит m символов, таких как биты, байты, слова и т.д. В качестве примера, первая часть содержит n байтов от а₁ до а_n, которые все размещены в адресной части 711' кадра 72. Предпочтительно, n байтов первой части полностью вмещают адресную часть 711', так что не остается ни одной неиспользованной запасной части в адресной части 711'. Аналогично, остальные байты от a_(n+1) до a_m целевого адреса размещены в части 713' части 712' данных полезной нагрузки кадра 72. Предпочтительно размер адресных символов соответствует размеру символов кадра. В качестве примера, целевой адрес может быть представлен целым числом символов (например, байтов), так что меньшее число таких символов может полностью вместить адресную часть кадра.

Фиг. 4А показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа адресации согласно настоящему изобретению. Этот вариант осуществления способа предназначен для адресации кадра к целевому устройству, причем кадр является кадром протокола, который определяет для кадра по меньшей мере адресную часть и часть данных полезной нагрузки. Данный вариант осуществления способа рассматривает этап S11 получения адреса целевого устройства и этап S12 разделения полученного адреса на первую часть и вторую часть. На этапе S13 первая часть размещается в адресной части кадра, и на этапе S14 вторая часть размещается в части данных полезной нагрузки кадра.

Фиг. 4В показывает блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа приема согласно настоящему изобретению. Этот вариант осуществления способа предназначен для приема кадра по совместно используемому каналу, при этом кадр снова является кадром протокола, который определяет для кадра по меньшей мере адресную часть и часть данных полезной нагрузки. Как и в других вариантах осуществления настоящего изобретения, адрес целевого устройства разделен на первую часть и вторую часть, причем первая часть размещена в адресной части, а вторая часть размещена в части данных полезной нагрузки.

Настоящий вариант осуществления способа рассматривает этап S21 приема адресной части кадра и этап S22 обработки принятой адресной части для определения, соответствует ли первая часть, размещенная в принятой адресной части, первой части адреса целевого устройства. Если первая часть, размещенная в принятой адресной части, соответствующим образом соответствует первой части адреса целевого устройства (ДА на этапе S22), то часть данных полезной нагрузки кадра принимается на этапе S23, и/или вторая часть извлекается из принятой части данных полезной нагрузки на этапе S24. Упомянутый этап S23 приема части данных полезной нагрузки также может быть выполнен перед этапом S22, например, перед или вместе с этапом S21. В последнем случае, этапы S21 и S23 могут быть выполнены в виде одного этапа приема всего кадра.

Затем на этапе S25 определяется, соответствует ли вторая часть второй части адреса целевого устройства. Если определено, что вторые части соответствуют (ДА на этапе S25), то можно сделать вывод, что кадр адресован к целевому устройству (см. S29A). Если на этапе S22 первые части не соответствуют, или на этапе S25 вторые части не соответствуют, то можно сделать вывод, что кадр не адресован к целевому устройству (см. S29B). Предпочтительно, процедура приходит к остановке уже после НЕТ на этапе S22, так как кадр не может быть адресован к целевому устройству, если первые части не соответствуют. Таким образом, все ресурсы (питания, обработки), связанные с выполнения этапов S23-S25, могут сберегаться.

В качестве альтернативы, адресная часть и часть данных полезной нагрузки данных принимаются на одном этапе, например, путем приема и буферизации всего кадра или по меньшей мере его адресной части и части данных полезной нагрузки. Таким образом, ресурсы, связанные с извлечением второй части и обработки для определения, соответствуют ли вторые части, могут сберегаться, так как не потребуется выполнять эти этапы, если определено, что первые части не соответствуют.

Хотя были описаны подробные варианты осуществления, они служат только для обеспечения лучшего понимания изобретения, определенного независимыми пунктами формулы изобретения, и их не следует рассматривать как ограничительные.

Изобретение относиться к области адресации кадров протокола к целевым устройствам, а более конкретно к области распределенного получения данных как части управления объектом, и может быть использовано для адресации и приема кадра по совместно используемому каналу, а также для передачи и/или приема кадров. Технический результат – обеспечение надежности, рентабельности, энергоэффективности и функциональной совместимости с другими структурами и устройствами. Адресация кадра к целевому устройству, причем кадр является кадром протокола, который определяет кадр с по меньшей мере адресной частью и частью данных полезной нагрузки, содержит получение адреса целевого устройства, разделение адреса на первую часть и вторую часть, размещение первой части в адресной части кадра и размещение второй части в части данных полезной нагрузки кадра. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ адресации кадра (71, 72) к целевому устройству (40, 40’), причем кадр (71, 72) является кадром протокола, который определяет кадр (71, 72) с по меньшей мере адресной частью (711, 711’) и частью (712, 712’) данных полезной нагрузки, причем способ содержит этапы:

- получения (511) адреса целевого устройства (40, 40’);

- разделения (512) адреса на первую часть и вторую часть;

- размещения (513) первой части в адресной части (711, 711’) кадра (71, 72) и

- размещения (514) второй части в части (712, 712’ ) данных полезной нагрузки кадра (71, 72).

2. Способ по п. 1, в котором адрес целевого устройства (40, 40’) представлен целым числом (m) байтов и меньшее целое число (n) байтов полностью вмещает адресную часть (711, 711’) кадра (71, 72).

3. Способ по п. 1, в котором первая часть полностью заполняет адресную часть (711, 711’) кадра (71, 72).

4. Способ по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащий передачу заполненного кадра (71, 72) по совместно используемому каналу к целевому устройству (40, 40’).

5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором множество кадров (71, 72) передается к множеству целевых устройств (40, 40’) по совместно используемому каналу, причем один кадр (71, 72) адресован по меньшей мере к одному целевому устройству (40, 40’).

6. Способ по п. 1, в котором протокол представляет собой любой из EnOcean (TM), Dash7 (TM), OneNet (TM), ANT (TM), Bluetooth (TM), Z-Wave (ТМ), Zigbee (ТМ), WirelessHart (ТМ), 6LоWPAN (ТМ), MiWi (ТМ), IEEE 802.15.4 и IEEE 802.11 (WiFi).

7. Устройство (30, 30’) для адресации кадра (71, 72) к целевому устройству (40, 40’), причем кадр (71, 72) является кадром протокола, который определяет кадр (71, 72) с по меньшей мере адресной частью (711, 711’) и частью (712, 712’) данных полезной нагрузки, при этом устройство сконфигурировано с возможностью:

- получать адрес целевого устройства (40, 40’);

- разделять адрес на первую часть и вторую часть;

- размещать первую часть в адресной части (711, 711’) кадра (71, 72) и

- размещать вторую часть в части (712, 712’) данных полезной нагрузки кадра (71, 72).

8. Устройство (40, 40’) по п. 7, дополнительно выполненное с возможностью осуществления способа по любому из пп. 2-6.

9. Устройство по п. 7 или 8, содержащее блок (302) обработки и блок (301) памяти, упомянутый блок (301) памяти хранит код, чтобы конфигурировать упомянутый блок (302) обработки для реализации функциональных возможностей устройства (40, 40’).

10. Устройство (40, 40’) по п. 7, содержащее блок (303) связи для установления связи по совместно используемому каналу.

11. Устройство (40, 40’) по п. 7 или 8, содержащее внутренний источник питания, предпочтительно любой из батареи, аккумулятора, солнечной панели.

12. Устройство (40, 40’) по п. 7 или 8, дополнительно сконфигурированное как устройство (30, 30’) сбора данных в качестве части распределенного оборудования получения данных и сконфигурированное для передачи кадра (71, 72) к блоку (40, 40’) получения данных.

13. Способ приема кадра (71, 72) по совместно используемому каналу, причем кадр (71, 72) является кадром протокола, который определяет для кадра (71, 72) по меньшей мере адресную часть (711, 711’) и часть (712, 712’) данных полезной нагрузки, адрес целевого устройства (40, 40’) разделен на первую часть и вторую часть, первая часть размещена в адресной части (711, 711’), а вторая часть размещена в части (712, 712’) данных полезной нагрузки, при этом способ содержит этапы:

- приема адресной части (711, 711’) кадра (71, 72);

- обработки принятой адресной части (711, 711’) для определения, соответствует ли первая часть, размещенная в принятой адресной части (711, 711’), первой части адреса целевого устройства (40, 40’);

- приема части (712, 712’) данных полезной нагрузки кадра (71, 72);

- если первая часть, размещенная в принятой адресной части (711, 711’), соответствует первой части адреса целевого устройства (40, 40’), извлечения второй части из принятой части (712, 712’) данных полезной нагрузки; и

- определения, что кадр (71, 72) адресован к целевому устройству (40, 40’), если извлеченная вторая часть соответствует второй части адреса целевого устройства (40, 40’).

14. Способ по п. 13, дополнительно содержащий этап перевода оборудования связи, обрабатывающего прием адресной части (711, 711’) и части (712, 712’) данных полезной нагрузки кадра (71, 72) в энергосберегающий режим, если определено, что первая часть, размещенная в принятой адресной части (711, 711’), не соответствует первой части адреса целевого устройства (40, 40’).

15. Способ по п. 13 или 14, дополнительно содержащий этап прерывания способа, если определено, что первая часть, размещенная в принятой адресной части (711, 711’), не соответствует первой части адреса целевого устройства (40, 40’).

16. Способ по п. 13 или 14, в котором адресная часть (711, 711’) и часть (712, 712’) данных полезной нагрузки принимаются вместе во время приема кадра (71, 72).

17. Устройство (40, 40’) приема кадра (71, 72) по совместно используемому каналу, причем кадр (71, 72) является кадром протокола, который определяет для кадра (71, 72) по меньшей мере адресную часть (711, 711’) и часть (712, 712’) данных полезной нагрузки, адрес целевого устройства (40, 40’) разделен на первую часть и вторую часть, первая часть размещена в адресной части (711, 711’), а вторая часть размещена в части (712, 712’) данных полезной нагрузки, при этом устройство сконфигурировано с возможностью:

- принимать адресную часть (711, 711’) кадра (71, 72);

- обрабатывать принятую адресную часть (711, 711’) для определения, соответствует ли первая часть, размещенная в принятой адресной части (711, 711’), первой части адреса целевого устройства (40, 40’);

- принимать часть (712, 712’) данных полезной нагрузки кадра (71, 72);

- если первая часть, размещенная в принятой адресной части (711, 711’), соответствует первой части адреса целевого устройства (40, 40’), извлекать вторую часть из принятой части (712, 712’ ) данных полезной нагрузки; и

- определять, что кадр (71, 72) адресован к целевому устройству (40, 40’), если извлеченная вторая часть соответствует второй части адреса целевого устройства (40, 40’).

18. Устройство (40, 40’) по п. 17, дополнительно выполненное с возможностью осуществления способа по любому из пп. 13-16.

19. Устройство (40, 40’) по п. 17 или 18, содержащее блок (402) обработки и блок (401) памяти, упомянутый блок (401) памяти хранит код, чтобы конфигурировать упомянутый блок (402) обработки для реализации функциональных возможностей устройства (40, 40’).

20. Устройство (40, 40’) по п. 17 или 18, содержащее блок (403) связи для установления связи по совместно используемому каналу.

21. Устройство (40, 40’) по п. 17 или 18, содержащее внутренний источник питания, предпочтительно любой из батареи, аккумулятора, солнечной панели.

22. Устройство (40, 40’) по п. 17 или 18, дополнительно сконфигурированное как устройство (40, 40’) получения данных в качестве части распределенного оборудования получения данных, содержащее блок (404) датчиков для получения данных и сконфигурированное для приема кадра (71, 72) от блока (30, 30’) сбора данных.

23. Система для распределенного получения данных, содержащая по меньшей мере одно устройство (30, 30’) по п. 12 и одно устройство (40, 40’) по п. 22.