具有流控制模式的连接的设备系统
阅读：1017发布：2020-05-19
专利汇可以提供具有流控制模式的连接的设备系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种连接的设备系统，其适于在众多设备（3，4，5，6）之间形成低带宽无线网状网络（2）。连接的设备系统（1）包括用于输出人类可 感知 刺激的多个输出设备（3，4，5）和用于经由无线网状网络控制多个输出设备的刺激输出的 控制器 设备（6）。控制器设备适于将多个输出设备的组从第一控 制模 式切换到第二控制模式，在第一控制模式中，刺激输出由第一类型的控制消息控制，在第二控制模式中，刺激输出由第二类型的控制消息控制。第二类型的控制消息以比第一类型的控制消息更高的速率传输到组中的输出设备。，下面是具有流控制模式的连接的设备系统专利的具体信息内容。
1.一种连接的照明系统，适于在众多设备（3，4，5，6）之间形成Zigbee网络（2），其中所述连接的照明系统（1）包括：
- 多个照明设备（3，4，5），用于输出人类可感知的刺激，
- 控制器设备（6），用于经由所述Zigbee网络（2）控制所述多个照明设备（3，4，5）的刺激输出，
适于将所述多个照明设备（3，4，5）的组从第一控制模式切换到第二控制模式，在所述第一控制模式中，所述多个照明设备（3，4，5）适于使其刺激输出由第一类型的控制消息控制，在所述第二控制模式中，所述组中的照明设备（4，5）适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息控制，以及
- 代理设备（5），其适于将所述第二类型的控制消息作为单跳广播消息（10）传输到所述组中的照明设备（4，5）；
其中所述连接的照明系统（1）适于使得所述第二类型的控制消息能以比所述第一类型的控制消息更高的速率经由所述Zigbee网络（2）传输到所述组中的照明设备（4，5），因为所述第二类型的控制消息没有被转播到达所述Zigbee网络中的其他照明设备。
2.如权利要求1所定义的连接的照明系统，其中，所述第一类型的控制消息是常规的Zigbee多播和/或广播消息。
3.如权利要求1所定义的连接的照明系统，其中，所述单跳广播消息（10）是InterPAN消息。
4.如权利要求1所定义的连接的照明系统，其中，所述代理设备（5）相对于所述组中的照明设备（4，5）定位，使得其能够通过所述单跳广播消息（10）到达所述照明设备。
5.如权利要求4所定义的连接的照明系统，其中，所述代理设备（5）是所述组中的照明设备（4，5）。
6.如权利要求5所定义的连接的照明系统，其中所述连接的照明系统（1）适于基于以下至少一个来选择所述代理设备（5）：（i）所述组中的照明设备（4，5）之间的信号特性的测量；
（ii）关于所述组中的照明设备（4，5）的位置的所存储的信息；和（iii）用户的手动选择。
7.如权利要求1所定义的连接的照明系统，包括代理设备（5），其中所述控制器设备（6）适于将所述第二类型的控制消息作为单播消息（9）传输到所述代理设备（5）。
8.如权利要求1所定义的连接的照明系统，其中，所述第二类型的控制消息每个都包括用于单独控制所述组中的每个照明设备（4，5）的刺激输出的刺激输出控制信息。
9.如权利要求1所定义的连接的照明系统，其中，所述第二类型的控制消息包括用于平滑所述刺激输出的过渡的过渡时间信息。
10.如权利要求1所定义的连接的照明系统，其中，所述组中的照明设备（4，5）包含用于存储其刺激输出的状态的变量，并且在所述第二控制模式中适于：
- 不基于所述第二类型的控制消息更新所述变量，并且当被所述控制器设备（6）切换回所述第一控制模式时，将其刺激输出调整到存储在所述变量中的状态，或者- 接收所述第一类型的控制消息，并且根据所述第一类型的控制消息更新所述变量而不相应地调整其刺激输出，并且当被所述控制器设备（6）切换回所述第一控制模式时，将其刺激输出调整到存储在所述变量中的状态，或者
其中所述照明设备（4，5）适于：
- 当被所述控制器设备（6）切换回所述第一控制模式时，将其当前刺激输出的状态存储在所述变量中。
11.一种在如权利要求1所定义的连接的照明系统（1）中使用的输出设备，其中所述照明设备（4，5）适于从所述第一控制模式切换到所述第二控制模式，在所述第一控制模式中，所述照明设备（4，5）适于使其刺激输出由所述第一类型的控制消息控制，在所述第二控制模式中，所述照明设备（4，5）适于仅使其刺激输出由所述第二类型的控制消息控制。
12.一种在如权利要求1所定义的连接的照明系统（1）中使用的控制器设备，其中所述控制器设备（6）适于将多个照明设备（3，4，5）的组从所述第一控制模式切换到所述第二控制模式，在所述第一控制模式中，所述多个照明设备（3，4，5）适于使其刺激输出由所述第一类型的控制消息控制，在所述第二控制模式中，所述组中的照明设备（4，5）适于仅使其刺激输出由所述第二类型的控制消息控制。
13.一种在如权利要求1所定义的连接的照明系统（1）中使用的代理设备，其中所述代理设备（5）适于将所述第二类型的控制消息作为单跳广播消息（10）传输到所述组中的照明设备（4，5）。
14.一种用于控制连接的照明系统（1）的方法，所述连接的照明系统适于在众多设备（3，4，5，6）之间形成Zigbee网络（2），所述连接的照明系统（1）包括用于输出人类可感知的刺激的多个照明设备（3，4，5）、用于经由所述Zigbee网络（2）控制所述多个照明设备（3，4，
5）的刺激输出的控制器设备（6）和代理设备（5），其中所述方法包括：
- 通过所述控制器设备（6），将所述多个照明设备（3，4，5）的组从第一控制模式切换到第二控制模式，在所述第一控制模式中，所述多个照明设备（3，4，5）适于使其刺激输出由第一类型的控制消息控制，在所述第二控制模式中，所述组中的输出设备（4，5）适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息控制，以及
- 由所述连接的设备系统（1）经由所述Zigbee网络（2）将所述第二类型的控制消息传输到所述组中的照明设备（4，5），其中所述代理设备（5）将所述第二类型的控制消息作为单跳广播消息（10）传输到所述组中的照明设备（4，5）；和
其中所述第二类型的控制消息以比所述第一类型的控制消息更高的速率传输，因为所述第二类型的控制消息没有被转播到达所述Zigbee网络中的其他照明设备。
具有流控制模式的连接的设备系统
技术领域
[0001] 本发明涉及连接的设备系统，例如连接的照明系统，其适于在众多设备之间形成低带宽无线网状网络。本发明还涉及在连接的设备系统中使用的输出设备、控制器设备和代理设备。此外，本发明涉及一种用于控制该连接的设备系统的控制方法。
背景技术
[0002] 在连接的照明系统中，例如飞利浦秀（Philips Hue）系统，众多照明设备可以通过无线网络连接到诸如桥接器的控制器设备。通常可以包含发光二极管（LED）的照明设备的光输出可以例如在它们的色调、饱和度和/或亮度方面经由控制器设备无线控制。为此，可以连接到控制器设备的智能电话可以执行应用，以便经由控制器设备无线控制照明设备。
[0003] 在许多情况下，连接的照明系统基于低带宽无线网状网络，例如基于IEEE 802.15.4的ZigBee网络。这种网络通常被设计成只承载较小的数据量。例如，秀（Hue）系统利用Zigbee传输有限数量的控制消息来控制秀（Hue）照明设备，所述秀照明设备连接到飞利浦流光溢彩（Philips Ambilight）电视机，或者根据可以专门为某部电影创建的简单光脚本控制秀照明设备。然而，为了通过提供跟随实时音频/视频内容的光效果来使家庭娱乐体验（类似玩游戏）更具沉浸感，这将需要在当今连接的家庭照明系统中通常不可获得的响应性。由于要提供的光效果是事先不知道的，因此没有例如预先传输这些效果并在连接的照明系统中缓冲它们以便平衡无线网状网络的使用的选项。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种连接的设备系统（例如连接的照明系统），其适于在众多设备之间形成低带宽无线网状网络，其中连接的设备系统可以用于改善家庭娱乐体验。本发明的另一个目的是提供一种在连接的设备系统中使用的输出设备、控制器设备和代理设备。此外，本发明的目的是提供一种用于控制连接的设备系统的控制方法。
[0005] 在本发明的第一方面，提出了一种适于在众多设备之间形成低带宽无线网状网络的连接的设备系统，其中所述连接的设备系统包括：多个输出设备，用于输出人类可感知的刺激，以及
控制器设备，用于经由无线网状网络控制多个输出设备的刺激输出，
其中所述控制器设备适于将所述多个输出设备的组从第一控制模式切换到第二控制模式，在所述第一控制模式中，所述多个输出设备适于使其刺激输出由第一类型的控制消息控制，在所述第二控制模式中，所述组中的输出设备适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息控制，其中连接的设备系统适于使得第二类型的控制消息能够以比第一类型的控制消息更高的速率经由无线网状网络传输到组中的输出设备。
控制器设备，用于经由无线网状网络控制多个输出设备的刺激输出，
其中所述控制器设备适于将所述多个输出设备的组从第一控制模式切换到第二控制模式，在所述第一控制模式中，所述多个输出设备适于使其刺激输出由第一类型的控制消息控制，在所述第二控制模式中，所述组中的输出设备适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息控制，其中连接的设备系统适于使得第二类型的控制消息能够以比第一类型的控制消息更高的速率经由无线网状网络传输到组中的输出设备。
[0006] 由于连接的设备系统除了第一控制模式（其中多个输出设备的刺激输出可以由第一类型的控制消息控制）之外，还提供第二控制模式（其中多个输出设备的组中的输出设备的刺激输出只能由第二类型的控制消息控制），并且由于连接的设备系统适于使得与第一类型的控制消息相比，第二类型的控制消息能够以更高的速率（即，在给定的时间间隔内具有数量更多的消息）经由无线网状网络被传输到组中的输出设备，所以由连接的设备系统形成的低带宽无线网状网络的限制可以被克服，并且在第二控制模式下可以由连接的设备系统提供更高的响应性。在下文中，第二控制模式也可以称为“流控制模式”。
[0007] 例如，如果连接的设备系统是连接的照明系统，并且多个输出设备是其光输出可以由控制器设备（例如桥接器）控制的照明设备，则连接的照明系统可以在第二控制模式中与家庭娱乐系统（例如游戏站、电视机等）一起使用，以例如在玩游戏期间提供流畅且基本上与家庭娱乐系统提供的实时音频/视频内容同步的光效果。光效果可以包括由该组中的照明设备输出的光的色调、饱和度和/或亮度中基本上瞬时的变化。这可以带来改善的且更具沉浸感的家庭娱乐体验。
[0008] 组中的输出设备可以由用户选择。为此，连接的设备系统优选地包括合适的接口，该接口允许用户选择多个输出设备中的哪些输出设备应该是该组中将被切换到第二控制模式以进行更高速率控制消息传输的一部分。例如，如果连接的设备系统将与公寓或住宅的客厅中的电视机一起使用，并且连接的设备系统的多个输出设备位于公寓或住宅的不同房间中，则用户可以仅从位于客厅中的那些输出设备中选择该组中的输出设备。例如，他可以选择位于起居室中的输出设备的全部或仅一个子集。
[0009] 当然，可以预见，可以选择不同组的输出设备来供不同的家庭娱乐系统使用。例如，除了将与客厅中的电视机一起使用的一组输出设备之外，用户可能能够选择另一组输出设备来供游戏站使用，其中不同的组可以是互斥的，也就是说，连接的设备系统的多个输出设备中没有一个被选择到多于一个组中，或者不同的组可以包括部分相同的输出设备。
[0010] 该接口优选地由控制器设备包括，并且可以允许用户借助于运行在连接到控制器设备的智能电话上的应用来执行组选择。关于多个输出设备中的哪一些是给定组的一部分的信息应该持久地存储在连接的设备系统中，例如存储在控制器设备的非易失性存储器中。该信息应该通过合适的接口而对连接的设备系统的外部可用，使得家庭娱乐系统可以利用它。
[0011] 从第一控制模式切换到第二控制模式（以及从第二控制模式切换回第一控制模式）可以通过控制器设备和组中的输出设备之间的适当信令来实现。为此，可以定义向组中的输出设备指示切换到/切换回的特定信令消息。然而，优选地，连接的设备系统适于使得至少从第一控制模式到第二控制模式的切换由第二类型的控制消息本身指示给该组中的输出设备。也就是说，一旦该组中的输出设备接收到第二类型的控制消息，它们就知道它们现在根据第二控制模式被控制。然后可以通过特定的信令消息来实现切换回第一控制模式。附加地或可替换地，该组中的输出设备可以适于当它们在一定时间段（例如5秒）内没有接收到第二类型的控制消息时也切换回第一控制模式。
[0012] 优选地，连接的设备系统包括代理设备，该代理设备适于将第二类型的控制消息作为单跳广播消息传输到该组中的输出设备。通过在连接的设备系统中提供代理设备，第二类型的控制消息可以由代理设备中继，使得输出设备组可以位于无线网状网络中的任何位置。例如，输出设备组可以位于与连接的设备系统的控制器设备不同的房间中（并且在控制器设备的直接可及范围（direct reach）之外）。当然，如果输出设备组位于控制器设备的直接可及范围内，则代理设备可以与控制器设备相同。此外，由于第二类型的控制消息作为单跳广播消息从代理设备传输到组中的输出设备，所以第二类型的控制消息可以高速率传输到组中的所有输出设备，因为它们没有被转播到达无线网状网络中的其他输出设备。
[0013] 进一步优选的是，单跳广播消息是InterPAN消息。这种消息通常用于不同PAN（个人区域网络）之间的通信。然而，在本发明中，InterPAN消息被用作实现单跳广播消息的有效手段。优点是InterPAN消息不在网络层上起作用。因此，代理设备的可及范围内的每个输出设备都可以接收它们，但是那些消息既不会被转播，也不会存储在广播表中。
[0014] 为了在无线网状网络（无线网状网络可以仅构成单个PAN）中将InterPAN消息改换意图（repurpose）用于单跳广播消息，优选地，无线网状网络的PAN ID被用作InterPAN消息中的目的地PAN，并且用无线网状网络的网络密钥来保护消息。换句话说：包含代理设备在内的所有设备都保持相同的PAN ID、网络密钥和网络地址。这可以理解为实际上是在InterPAN消息之上重建网络层。那么同一PAN中的在代理设备可及范围内的所有设备都将接收InterPAN消息。如下文将进一步描述的，第二类型的控制消息可以包括组中每个输出设备的地址信息。接收InterPAN消息的设备然后可以过滤消息，以便确定它们是否被这些消息寻址。如下面进一步描述的，代理设备可以是该组中的输出设备。在这种情况下，除了传输InterPAN消息之外，它还将执行第二类型的控制消息到自身的本地环回。
[0015] 优选的是，代理设备相对于组中的输出设备定位，使得它可以用单跳广播消息到达它们。这使得有可能确保代理设备只需要单个广播消息就可以到达组中的所有输出设备。
[0016] 代理设备可能是该组中的输出设备。这具有不需要额外的设备来在连接的设备系统中提供代理设备的优点。相反，一输出设备可以具有既作为输出设备（例如照明设备）又作为代理设备的双重功能。在这种情况下，代理/输出设备可以适于在其作为代理设备的功能中向该组中的输出设备（包括其自身）传输单跳广播消息，并在其作为输出设备的功能中接收单跳广播消息且相应地调整其刺激输出。
[0017] 优选地，连接的设备系统适于基于以下至少一个来选择代理设备：（i）该组中的输出设备之间的信号特性的测量；（ii）关于该组中的输出设备位置的所存储的信息；和（iii）用户的手动选择。如上所述，代理设备应该相对于组中的输出设备定位，使得它可以通过单跳广播消息到达它们。如果组中的所有或一些输出设备都有能力被用作为代理设备，则必须确保所选的输出设备满足这一要求。通过基于该组中的输出设备之间的信号特性（例如无线信号的强度或质量）的测量选择代理设备，可以以自动或半自动的方式选择合适的输出设备。同样，如果关于组中的输出设备的位置的信息存储在连接的设备系统中，该信息可能足以自动或半自动地确定组中的哪个输出设备适合被用作为代理设备。例如，基于位置信息，可以确定组中的哪些输出设备与组中的其他输出设备的位置相距不超过预定距离。最后，可以预见，在连接的设备系统中，用户手动选择代理设备，其中这些不同方法的组合也会是可能的。
[0018] 还优选的是，连接的设备系统包括代理设备，其中控制器设备适于将第二类型的控制消息作为单播消息传输到代理设备。单播消息使用路由协议来确保只有一个设备将消息重传到同一个设备（跳）。在广播的情况下，情况并非如此，即无线网状网络中的每个设备（节点）都将转播。然而，为了防止无限的大量转播，节点不得转播其之前已经转播的消息。因此，它需要存储其最近转播的消息。如果以高速率进行广播，存储装置将被填满，并且节点将开始转播其已经转播的消息，这可能导致雪球效应，并最终导致整个无线网状网络崩溃。单播消息（以及上面描述的InterPAN消息）没有这种缺点，因此它们可以以高得多的速率传输，例如，至少是广播消息的十倍高。当然，如果代理设备不在控制器设备的直接可及范围内，则可以在连接的设备系统中另外提供一个或多个路由器设备，用于将单播消息从控制器设备路由到代理设备。一个或多个路由器设备也可以是来自该多个输出设备的输出设备。
[0019] 优选地，第二类型的控制消息每个都包括用于单独控制该组中每个输出设备的刺激输出的刺激输出控制信息。这允许用第二类型的单个控制消息来控制组中的所有输出设备。
[0020] 例如，如果该组中的输出设备是照明设备，则刺激输出控制信息优选地是用于控制每个照明设备的光输出的光输出控制信息。如果该组中的照明设备能够输出颜色可调的光，如飞利浦秀光，则光输出控制信息可以是在合适的颜色空间（如RGB、HSV或CIE XYZ）中指示该组中的每个照明设备应该输出的光的颜色的值或值的组合。优选地，用于指示颜色的值或值的组合的分辨率被选择为高得足以允许光输出的平滑缓慢过渡（transition），同时低到足以允许无线网状网络的带宽的有效利用。例如，一个合适的选择将是把颜色的色度信息作为CIE x和y传输，x和y中的每一个都具有12比特的分辨率，并且以11比特的分辨率传输附加亮度信息（也称为“xyBri”系统）。为了使组中的每个照明设备（输出设备）能够确定所包含的光输出控制信息的哪一部分是预定给它的，第二类型的控制消息优选地包括用于光输出控制信息的每一部分的地址信息或用于指示组中的单个照明设备的另一指示符。例如，合适的格式可以是AI1、SOCI1、AI2、SOCI2，……AIN、SOCIN，其中AI1……AIN是组中每个照明设备1……N的地址信息，SOCI1……SOCIN是光输出控制信息(刺激输出控制信息)的相关联部分。
[0021] 进一步优选的是，第二类型的控制消息包括用于平滑刺激输出的过渡的过渡时间信息。例如，如果第二类型的控制消息以25 Hz的速率传输，即每40毫秒传输一次，40毫秒的过渡时间优选地允许该组中的输出设备在内部计算它们的刺激输出的平滑过渡。如果第二类型的控制消息仅每80毫秒传输一次（例如，因为形成了两组，因此发送了两个流），则80毫秒的过渡时间将是更优选的。即使在25 Hz的较高速率下，该组中的输出设备也可以适于提前40毫秒进行预测，并使用80毫秒的过渡时间。在这种情况下，如果第二类型的控制消息在无线网状网络中丢失，这不会导致刺激输出的停止。如果第二类型的控制消息没有丢失，则该组中的输出设备可以仅停止预测的过渡并基于来自该消息的刺激输出控制信息开始新的过渡。过渡时间信息可以被编码为例如第二类型的控制消息中（例如在其报头中）的8比特值，具有10 ms或类似的时间分辨率。
[0022] 优选的是，该组中的输出设备包含用于存储其刺激输出的状态的变量，并且在第二控制模式中适于：不基于第二类型的控制消息更新变量，并且当被控制器设备切换回第一控制模式时，将其刺激输出调整到存储在变量中的状态，或者
接收第一类型的控制消息，并且根据第一类型的控制消息更新变量，而不相应地调整其刺激输出，并且当被控制器设备切换回第一控制模式时，将其刺激输出调整到存储在变量中的状态，或者
其中输出设备适于：
当被控制器设备（6）切换回第一控制模式时，将其当前刺激输出的状态存储在变量中。
接收第一类型的控制消息，并且根据第一类型的控制消息更新变量，而不相应地调整其刺激输出，并且当被控制器设备切换回第一控制模式时，将其刺激输出调整到存储在变量中的状态，或者
其中输出设备适于：
当被控制器设备（6）切换回第一控制模式时，将其当前刺激输出的状态存储在变量中。
[0023] 在第一种情况下，当控制器设备停止根据第二控制模式的控制并将输出设备切换回第一控制模式时，输出设备可以像在输出设备切换到第二控制模式之前所做的那样输出刺激。在第二种情况下，输出设备在处于第二控制模式时识别第一类型的控制消息，并相应地更新用于存储其刺激输出的状态的变量——然而，在这种情况下，实际刺激输出仅根据第二类型的控制消息来调整。当控制器设备随后停止根据第二控制模式的控制并将输出设备切换回第一控制模式时，输出设备可以像在该输出设备根本没有切换到第二控制模式的情况下在那个时间点处所做的那样输出刺激。在第三种情况下，当控制器设备停止根据第二控制模式的控制并将输出设备切换回第一控制模式时，输出设备可以像其在第二控制模式阶段结束时所做的那样继续输出刺激。
[0024] 还优选的是，无线网状网络是ZigBee网络。ZigBee是针对可互操作且易于使用的照明和控制产品的全球标准。因此，它非常适合用作本发明的无线网状网络。
[0025] 在本发明的另一方面，提出了一种在如权利要求1所定义的连接的设备系统中使用的输出设备，其中，输出设备适于从第一控制模式切换到第二控制模式，在第一控制模式中，输出设备适于使其刺激输出由第一类型的控制消息控制，在第二控制模式中，输出设备适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息控制。
[0026] 在本发明的另一方面，提出了一种在如权利要求1所定义的连接的设备系统中使用的控制器设备，其中，控制器设备适于将多个输出设备的组从第一控制模式切换到第二控制模式，在第一控制模式中，多个输出设备适于使其刺激输出由第一类型的控制消息控制，在第二控制模式中，该组中的输出设备适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息控制。
[0027] 在本发明的另一个方面，提出了一种在如权利要求1所定义的连接的设备系统中使用的代理设备，其中该代理设备适于将第二类型的控制消息作为单跳广播消息传输到该组中的输出设备。
[0028] 在本发明的另一方面，提出了一种用于控制连接的设备系统的方法，该连接的设备系统适于在众多设备之间形成低带宽无线网状网络，该连接的设备系统包括用于输出人类可感知的刺激的多个输出设备和用于经由无线网状网络控制多个输出设备的刺激输出的控制器设备，其中该方法包括：由控制器设备将所述多个输出设备的组从第一控制模式切换到第二控制模式，在所述第一控制模式中，所述多个输出设备适于使其刺激输出由第一类型的控制消息控制，在所述第二控制模式中，所述组中的输出设备适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息控制，以及
由连接的设备系统以比第一类型的控制消息更高的速率经由无线网状网络将第二类型的控制消息传输到所述组中的输出设备。
由连接的设备系统以比第一类型的控制消息更高的速率经由无线网状网络将第二类型的控制消息传输到所述组中的输出设备。
[0029] 总之，在适于在众多输出（例如照明）设备之间形成Zigbee网络的连接的设备（例如照明）系统中，控制器设备适于将众多输出设备中的多个输出设备的组从第一控制模式切换到第二控制模式。然后，在第二控制模式中的多个输出设备的组被控制为仅使它们的刺激输出（例如，光效果）由第二类型的控制消息控制，而众多输出设备中的剩余设备可以仍然由第一类型的控制消息控制。因此，在Zigbee网络中，创建了在第二控制模式下的输出设备的组（或子网），这些输出设备仅经由单跳广播消息来控制。因此，该组中的输出设备不转播它们接收的控制消息，而众多输出设备中由第一类型的控制消息控制的剩余设备可以接收将被转播的控制消息，第一控制模式中的这些输出设备将转播这些控制消息。这样，由于在第二控制模式中控制的输出设备不转播它们接收的任何控制消息，所以在第二控制模式中的输出设备组可以用于以比在第一控制模式中控制的该众多输出设备中的剩余设备更高的速率提供刺激输出。
[0030] 应当理解，权利要求1的连接的设备系统、权利要求12的用于在连接的设备系统中使用的输出设备、权利要求13的用于在连接的设备系统中使用的控制器设备、权利要求14的用于在连接的设备系统中使用的代理设备以及权利要求15的用于控制连接的设备系统的控制方法具有相似和/或相同的优选实施例，特别是如从属权利要求中所定义的。
具体实施方式
[0034] 图1示意性和示例性地示出了连接的设备系统1（在这种情况下是连接的照明系统）的实施例。连接的照明系统1适于在众多设备3、4、5和6之间形成低带宽无线网状网络2。在该实施例中，无线网状网络2是ZigBee网络。连接的照明系统1包括多个输出设备3、4和5用于输出人类可感知的刺激，以及包括控制器设备6，输出设备在这里是照明设备，人类可感知的刺激在这种情况下是光，控制器设备在这里是集线器，用于经由ZigBee网络2控制多个照明设备3、4和5的光输出。
[0035] 在第一控制模式中（下文中也称为“正常控制模式”），集线器6通过第一类型的控制消息（即，“正常控制消息”）控制多个照明设备3、4和5的刺激输出。这些控制消息经由ZigBee网络借助于常规的（例如，符合Zigbee标准的）多播/广播机制来传输，该机制可以包含在多个照明设备3、4和5处重复转播控制消息，以确保到达多个照明设备3、4和5中的每一个。换句话说，处于第一控制模式的照明设备将转播控制消息，由于这个对转播的需要，正常控制消息可以经由ZigBee网络传输到多个照明设备3、4和5的速率通常相当低，这限制了连接的照明系统1通过提供跟随实时音频/视频内容的光效果来用于改善家庭娱乐体验（例如玩游戏）的适用性。
[0036] 鉴于这个问题，本发明预见到连接的设备系统可以在第二控制模式（也称为“流控制模式”）中提供更高的响应性。集线器6适于将多个输出设备3、4、5的组从第一控制模式切换到第二控制模式，在第二控制模式中，组中的输出设备4、5适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息（即，“流控制消息”）控制，其中连接的照明系统1适于使得流控制消息能够以高于正常控制消息的速率经由ZigBee网络2传输到组中的照明设备4、5。这使得有可能将连接的照明系统1与家庭娱乐装置7（例如游戏站、电视机等）一起使用，以例如在玩游戏期间提供流畅且基本上与家庭娱乐系统提供的实时音频/视频内容同步的光效果。
[0037] 该组中的照明设备4、5可由用户选择。为此，连接的照明系统1包括合适的接口（未示出），该接口允许用户选择多个照明设备3、4和5中的哪些照明设备4、5应该是将切换到流控制模式以进行更高速率控制消息传输的组的一部分。这里，接口由集线器6构成，并且允许用户借助于运行在连接到集线器6的智能电话（未示出）上的应用来执行组选择。关于多个输出设备3、4和5中的哪一些是该组的一部分的信息被持久地存储在连接的照明系统1中，例如，存储在集线器6的非易失性存储器（未示出）中。该信息经由合适的接口（未示出）而对连接的照明系统1的外部可用，使得家庭娱乐系统7可以利用它。
[0038] 从正常控制模式切换到流控制模式（以及从流控制模式切换回正常控制模式）是通过集线器6和组中的照明设备4、5之间的适当信令来实现的。特别地，连接的照明系统1适于使得从正常控制模式到流控制模式的切换通过流控制消息本身被指示给组中的照明设备4、5。也就是说，一旦组中的照明设备4、5接收到流控制消息，它们就知道它们现在根据流控制模式被控制。相反，切换回正常控制模式在这里是通过特定的信令消息实现的。此外，该组中的照明设备4、5适于当其在一定时间段内（这里是5秒钟）没有接收到第二类型的流控制消息时也切换回正常控制模式。
[0039] 在该实施例中，连接的照明系统1包括代理设备5。集线器6适于将流控制消息作为单播消息9传输到代理设备5，而代理设备5适于将流控制消息作为单跳广播消息10传输到组中的照明设备4、5。这里，单跳广播消息10是InterPAN消息，其提供了实现单跳广播消息的有效手段。优点是InterPAN消息不在网络层上起作用。因此，代理设备可及范围内的每个照明设备3、4和5都可以接收它们，但是那些消息既不会被转播也不会存储在广播表中。
[0040] 为了在ZigBee网络2 （ZigBee网络2在此仅构成单个PAN）中将InterPAN消息改换意图用于单跳广播消息，ZigBee网络2的PAN ID被用作InterPAN消息中的目的地PAN，并且消息用ZigBee网络2的网络密钥来保护。换句话说：包含代理设备5在内的所有设备3、4、5和6保持相同的PAN ID、网络密钥和网络地址。这可以理解为实际上是在InterPAN消息之上重建网络层。那么代理设备5可及范围内的同一PAN中的所有设备4、5将接收InterPAN消息。如下文将进一步描述的，第二类型的控制消息包括组中每个照明设备4、5的地址信息。接收InterPAN消息的设备4、5然后过滤消息，以便确定它们是否被这些消息寻址。
[0041] 代理设备5中继流控制消息，使得照明设备4、5的组可以位于ZigBee网络2中的任何位置。例如，照明设备4、5的组可以位于与连接的照明系统1的集线器5不同的房间中（并且在集线器5的直接可及范围之外）。当然，如果代理设备5不在集线器6的直接可及范围内，则可以在连接的照明系统1中另外提供一个或多个路由器设备3，用于将单播消息9从集线器6路由到代理设备5。一个或多个路由器设备3也可以是来自多个照明设备3、4和5的照明设备。注意，如果照明设备4、5的组位于集线器6的直接可及范围内，则代理设备5可以与集线器5相同。此外，由于流控制消息作为单跳广播消息10从代理设备5传输到组中的照明设备4、5，所以流控制消息可以高速率传输到组中的所有照明设备4、5，因为它们没有被转播到达ZigBee网络2中的其他照明设备。
[0042] 这里的代理设备5是组中的照明设备4、5，并且相对于组中的照明设备4、5定位，使得它可以用单跳广播消息10到达它们。一方面，这具有不需要额外的设备来在连接的照明系统1中提供代理设备5的优点，另一方面，确保代理设备5只需要单个广播消息就可以到达组中的所有照明设备4、5。因此，照明设备5具有既作为照明设备又作为代理设备5的双重功能。代理/照明设备5适于在其作为代理设备5的功能中向组中的照明设备4、5（包括其自身）传输单跳广播消息10，并且在其作为照明设备的功能中接收单跳广播消息10（本地环回），并相应地调整其光输出。
[0043] 连接的照明系统1适于至少基于组中照明设备4、5之间的信号特性的测量来选择代理设备5。如果该组中的所有或一些照明设备4、5具有被用作代理设备的能力，则必须确保所选择的照明设备4、5确实能够利用单跳广播消息10到达所有照明设备4、5。通过基于该组中的照明设备4、5之间的信号特性（这里是无线信号的强度）的测量来选择代理设备5，可以以自动或半自动的方式选择合适的照明设备4、5。
[0044] 流控制消息每个包括光输出控制信息，用于单独控制组中每个照明设备4、5的光输出。这允许用单个流控制消息来控制组中的所有照明设备4、5。这里，该组中的照明设备4、5能够输出颜色可调的光，如飞利浦秀光，并且光输出控制信息是值的组合，所述值指示在合适的颜色空间中应由该组中的每个照明设备4、5输出的光的颜色。在该示例中，用于指示颜色的值的组合的分辨率被选择为高得足以允许光输出的平滑缓慢过渡，同时又低到足以允许ZigBee网络的带宽的有效利用。特别地，颜色的色度信息作为CIE x和y传输，x和y中的每个具有12比特的分辨率，并且附加亮度信息以11比特的分辨率传输（即，“xyBri”系统）。为了使组中的每个照明设备4、5能够确定所包含的光输出控制信息的哪一部分是打算给它的，流控制消息对于光输出控制信息的每一部分包括用于指示组中的单个照明设备4、
5的地址信息。在该实施例中使用的格式是AI1、SOCI1、AI2、SOCI2，……AIN、SOCIN，其中AI1……AIN是组中每个照明设备1……N的地址信息，SOCI1……SOCIN是光输出控制信息（刺激输出控制信息）的相关联部分。
5的地址信息。在该实施例中使用的格式是AI1、SOCI1、AI2、SOCI2，……AIN、SOCIN，其中AI1……AIN是组中每个照明设备1……N的地址信息，SOCI1……SOCIN是光输出控制信息（刺激输出控制信息）的相关联部分。
[0045] 在该实施例中，流控制消息包括用于平滑组中照明设备4、5的刺激输出的过渡时间信息。例如，如果流控制消息以25 Hz的速率传输，即每40毫秒传输一次，40毫秒的过渡时间允许该组中的输出设备在内部计算它们的刺激输出的平滑过渡。如果流控制消息仅每80毫秒传输一次（例如，因为形成了两组，因此发送了两个流），则80毫秒的过渡时间将是更优选的。即使在25 Hz的较高速率下，照明设备4、5也可以适于提前40毫秒预测并使用80毫秒的过渡时间。在这种情况下，如果第二类型的控制消息在ZigBee网络2中丢失，这不会导致刺激输出的停止。如果第二类型的控制消息没有丢失，则该组中的照明设备4、5可以基于来自该消息的刺激输出控制信息，仅仅停止预测的过渡并开始新的过渡。过渡时间信息可以例如以10 ms或类似的时间分辨率编码为例如流控制消息中（例如在其报头（header）中）的8比特值。
[0046] 在该实施例中，组中的照明设备4、5包含用于存储其光输出的状态的变量。照明设备4、5适于在流控制模式下接收正常控制消息，并根据正常控制消息更新变量，而不相应地调整其光输出。当被集线器6切换回正常控制模式时，照明设备4、5将其光输出调整到存储在变量中的状态。换句话说：照明设备4、5在处于流控制模式时识别正常控制消息，并相应地更新用于存储其光输出的状态的变量——然而，在这种情况下，实际光输出仅根据流控制消息来调整。当集线器6随后停止根据流控制模式的控制并将照明设备4、5切换回正常控制模式时，照明设备4、5可以像在该照明设备4、5根本没有切换到流控制模式的情况下在那个时间点处会做的那样输出光。
[0047] 在下文中，将参考图2所示的流程图示例性地描述用于控制连接的设备系统的控制方法的实施例，该连接的设备系统适于在众多设备之间形成低带宽无线网状网络。这里，连接的设备系统被假设为上面参考图1描述的连接的照明系统1。
[0048] 在步骤S101中，集线器6将多个照明设备3、4、5的组从第一控制模式（即“正常控制模式”）切换到第二控制模式（即“流控制模式”），在第一控制模式中，多个照明设备3、4、5适于使其刺激输出由第一类型的控制消息（即“正常控制消息”）控制，在第二控制模式中，组中的照明设备4、5适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息（即“流控制消息”）控制在步骤S102中，连接的照明系统1经由ZigBee网络2以比正常控制消息更高的速率向组中的照明设备4、5传输流控制消息。如参考图1详细描述的，传输包括集线器6将流控制消息作为单播消息9传输到代理设备5，以及代理设备5将流控制消息作为单跳广播消息10传输到组中的照明设备4、5。
[0049] 在步骤S103中，处于流控制模式的照明设备4、5接收正常控制消息，并根据正常控制消息更新用于存储其光输出的状态的变量而不相应地调整其光输出。
[0050] 在步骤S104中，集线器6将照明设备4、5切换回正常控制模式，并且照明设备4、5将其光输出调整到存储在变量中的状态。
[0051] 虽然在上面参考图1描述的实施例中，连接的照明系统1适于至少基于组中的输出设备4、5之间的信号特性的测量来选择代理设备5，但是这不一定是唯一的选项。例如，以及对于其他实施例，附加地或替代地，连接的照明系统1可以适于以关于组中照明设备4、5的位置的已存储的信息为基础或基于用户的手动选择来选择代理设备5。
[0052] 尽管在上面参考图1描述的实施例中，当照明设备4、5被集线器6切换回正常控制模式时，照明设备4、5可以像在该照明设备4、5根本没有切换到流控制模式的情况在那个时间点处会做的那样输出的光，但情况并非必然如此。例如，也有可能是：在流控制模式下，照明设备4、5适于不基于流控制消息更新变量，并且当被集线器切换回正常控制模式时，将其光输出调整到存储在变量中的状态。在这种情况下，当集线器6根据流控制模式停止控制并将照明设备4、5切换回正常控制模式时，照明设备4、5可以像在照明设备4、5切换到流控制模式之前所做的那样输出光。可选地，也有可能是：照明设备4、5适于在流控制模式下，当被集线器6切换回正常控制模式时，将其当前光输出的状态存储在变量中。在这种情况下，当集线器6停止根据流控制模式的控制并且将照明设备4、5切换回正常控制模式时，照明设备4、5可以像在流控制模式阶段结束时所做的那样继续输出光。
[0053] 在ZigBee中，应用层被分组为具有相同功能性的属性和命令的集群，例如开/关集群或占用集群。为了提供本发明的流功能性，优选的是添加一个新的制造商特定的集群，例如称为“流集群”，它包括制造商特定的命令，例如在集线器6和代理设备5之间的单播上使用的“代理流”，在代理设备5和组中的照明设备4、5之间的单跳广播上使用的“本地流”，以及报告流能力的一些信令命令和属性等。在图1中，附图标记8用于指示照明设备4、5属于这样的“流集群”。
[0054] 在上面参考图1描述的实施例中，流控制消息还可以包括消息认证码和帧计数器，作为对抗未经授权的控制和重放攻击的有用安全措施。控制器设备将通过用从共享网络密钥导出的安全密钥对消息的内容进行散列来创建消息认证码。然后，接收设备可以通过执行相同的散列函数并将计算出的认证码与消息中的认证码进行比较来检查消息的真实性。这样，可以忽略未经授权的消息。控制器设备将在认证每条消息之前进一步向其添加帧计数器，以便防止重放攻击。例如，如果攻击者嗅探（sniff）到第二类型的控制消息并在稍后的时间重新传输该消息，原则上他/她可以使用该消息来控制该组中的照明设备4、5的光输出，因为该消息是经过认证的。然而，如果帧计数器被添加到第二类型的每个控制消息中，该计数器对于每个消息递增，那么照明设备4、5只能接受具有比先前更高计数器值的已认证消息，并且因此防止重放攻击。这种消息认证码和帧计数器可以添加在通常不安全的InterPAN消息之上。
[0055] 在上面参考图1描述的实施例中，家庭娱乐系统7和连接的照明系统1的集线器6之间的连接优选地是高带宽的IP网络，并且使用IP流——例如使用具有DTLS（数据报传输层安全性）的UDP（用户数据报协议）——来在这些设备之间传输光效果。如果从家庭娱乐系统7流播的光效果的速率高于集线器6在流控制模式下可以控制该组中的照明设备4、5的速率，则集线器可以适于仅发送最新近的光效果。
[0056] 通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变化。
[0057] 在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”（“a”）或“一个”（“an”）不排除多个。
[0058] 单个单元或设备可以实现权利要求中列举的几个项目的功能。单单是在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
[0059] 由一个或几个单元或设备执行的比如检测输出设备4、5的组的切换或者经由无线网状网络2向该组中的输出设备4、5传输第二类型的控制消息等操作可以由任何其他数量的单元或设备执行。这些操作可以部分实现为计算机程序的程序代码装置和/或专用硬件。
[0060] 计算机程序可以存储在合适的介质上/在合适的介质上分发，合适的介质是例如光存储介质或固态介质，其与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供，而且也可以以其他形式分发，例如通过因特网或其他有线或无线远程连接的设备系统分发。
[0061] 权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
[0062] 本发明涉及连接的设备系统，例如连接的照明系统，其适于在众多设备之间形成低带宽无线网状网络。连接的设备系统包括用于输出人类可感知刺激的多个输出设备和用于通过无线网状网络控制多个输出设备的刺激输出的控制器设备。控制器设备适于将多个输出设备的组从第一控制模式切换到第二控制模式，在第一控制模式中，多个输出设备适于使其刺激输出由第一类型的控制消息控制，在第二控制模式中，该组中的输出设备适于仅使其刺激输出由第二类型的控制消息控制。连接的设备系统适于使得第二类型的控制消息能够以比第一类型的控制消息更高的速率经由无线网状网络传输到组中的输出设备。
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