Método, sistema y dispositivo inalámbrico de transferencia de protocolo entre los estándares DMX-512 e IEEE 802.15.4.

Método, sistema y dispositivo inalámbrico de transferencia de protocolo entre los estándares DMX-512 e IEEE 802.15.4.

Método para transferencia de protocolo entre los estándares DMX-512 e IEEE 802.15.4 para realizar el control inalámbrico de iluminación, que se caracteriza porque comprende las etapas de generar un parámetro de control y un direccionamiento en una unidad centralizadora del estándar DMX-512, recibir, en un nodo transmisor

(3), el parámetro de control y el direccionamiento, analizar en un microprocesador (8) del transmisor (3) si corresponde a un dispositivo inalámbrico receptor (5), encapsular el parámetro de control y el direccionamiento en tramas IEEE 802.15.4 y transmitirlos inalámbricamente a un nodo receptor (5). El receptor (5) puede desencapsular las tramas IEEE 802.15.4 y transmitirlos a los equipos de luminotecnia, o corresponder a un dispositivo inalámbrico (6), que también forma parte de la invención, con interfaz IEEE 802.15.4 integrada que permite el control de luminosidad según este estándar. La invención también corresponde a un sistema capaz de realizar el método de transferencia de protocolos.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430078.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE HUELVA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: GOMEZ GALAN,JUAN ANTONIO, AGUILAR NIETO,FRANCISCO JOSE, RUBIA MARCOS,Carlos Rodrigo, MEDINA GARCIA,Jonatan.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION... > Redes de datos de conmutación (interconexión o... > H04L12/28 (caracterizados por la configuración de los enlaces, p. ej. redes locales (LAN), redes extendidas (WAN) (redes de comunicación inalámbricas H04W))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO... > H05B37/00 (Circuitos para fuentes eléctricas de luz en general)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS > Topologías de red > H04W84/18 (Redes auto-organizadas, p.ej. redes ad hoc o redes de sensores)
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Método, sistema y dispositivo inalámbrico de transferencia de protocolo entre los estándares DMX-512 e IEEE 802.15.4.

Fragmento de la descripción:

MÉTODO, SISTEMA Y DISPOSITIVO INALÁMBRICO DE TRANSFERENCIA DE PROTOCOLO ENTRE LOS ESTÁNDARES DMX-512 E IEEE 802.15.4

El objeto de la presente invención hace referencia a un método para comunicar dos estándares de comunicaciones distintos, DMX-512 (Digital MultipleX) e IEEE 802.15.4 para el control de iluminación, así como un sistema capaz de llevar a cabo dicha comunicación. El sistema diseñado está compuesto por al menos dos dispositivos: un transmisor y un receptor, que una vez instalados permiten el control inalámbrico de la iluminación de dispositivos compatibles con el estándar DMX.

Así mismo también se presenta esta memoria un dispositivo de iluminación inalámbrico basado en tecnología LED con intensidad luminosa programable capaz de soportar protocolo IEEE 802.15.4 directamente, y por lo tanto capaz de funcionar con el método de la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El control de iluminación en eventos públicos tales como conciertos, teatros, conferencias, etc., se realiza preferentemente bajo el estándar de comunicaciones DMX-512 (Digital MultipleX). Este estándar permite el control, mediante comunicación a través de cable, de la intensidad de iluminación de distintos dispositivos luminosos por medio de señales digitales que se transmiten mediante un sistema cableado.

El estándar DMX-512 es un estándar de comunicaciones simple y robusto, que posee la capacidad de controlar hasta 512 canales mediante un protocolo de comunicaciones asincrono y unidireccional de transmisión serie. Es capaz de alcanzar velocidades de hasta 250,000 Baudios mediante una interfaz física compatible con la capa física de transmisión RS-485 que consta de dos cables de señal y una toma de tierra. Esta interfaz funciona como un bus de comunicaciones de transmisión multipunto con transmisión de señales en forma diferencial, lo que aumenta de forma considerable la inmunidad frente a ruido externo y siendo capaz de transmitir a largas distancias, por encima de 1000 metros.

El sistema DMX-512 posee un solo emisor y múltiples receptores, pudiendo el emisor

seleccionar el receptor al que se le envía la información. La conexión entre emisor y

receptores se realiza mediante conectores XLR de 5 pines o XLR de 3 pines.

Cada transmisor DMX-512 envía 512 valores de 8 bits, donde cada uno toma valores comprendidos entre 0 y 255, donde 0 implica luz apagada y 255 es el máximo de intensidad en dicho canal. Cada receptor conectado a la línea del bus RS-485 puede elegir uno de los 512 canales para controlar su salida. El protocolo DMX-512 requiere que el transmisor repita la transmisión una vez por segundo.

Respecto al control inalámbrico de dispositivos luminosos, en la actualidad existen en el mercado una gran variedad de dispositivos que transmiten de forma inalámbrica entre dos puntos, sin embargo, sólo la especificación Zigbee hace referencia al control de forma inalámbrica de la intensidad luminosa de una lámpara. Por otro lado, el estándar IEEE 802.15 se centra en el desarrollo de redes LR-WPAN (Low Rate - Wireless Personal Area Network) de alta escalabilidad y con baja tasa de datos. Este estándar está especialmente indicado para bajo consumo, hecho este que se puede conseguir en los nodos mediante la utilización de modos de bajo consumo durante largos periodos de tiempo. Además, dadas sus posibilidades de direccionamiento, esta comunicación inalámbrica permite la creación de redes de hasta 65,536 nodos, con lo que disponemos de una elevada escalabilidad.

El estándar IEEE 802.15.4 define la capa física y el control de acceso al medio de redes inalámbricas. La capa física define la posibilidad de utilización de 16 canales en la banda ISM de 2.4 GHz, comprendidos desde 2400 MHz hasta 2483.5 MHz, de forma que puede seleccionarse cualquiera de estos canales para proporcionar robustez ante posibles inferencias en la red inalámbrica. Estos canales se encuentran separados entre sí 5 MHz. También define para la comunicación una modulación O-QPSK (Offset quadrature phase- shift keying) con velocidad de 250,000 baudios y codificación DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) para aumentar la robustez de la comunicación.

En dicho estándar inalámbrico se definen la posibilidad de varios tipos de dispositivos (Full Function Device FFD o Reduced Function Device RFD) según su funcionalidad. La implementación de uno u otro tipo dependerá del coste, topología requerida en la aplicación y hardware disponible. En la especificación se definen se definen varias topologías que permiten ampliar de forma considerable el radio de acción y la tolerancia a fallos de nodos en la red:

Formación de una red estrella. Esta red está formada por un solo dispositivo FFD

(Coordinador PAN) y varios dispositivos RFD (End Device, ED). En esta red, el coordinador PAN es quien centraliza la comunicación con el resto de los dispositivos, siendo estos los dispositivos finales en la comunicación. En esta topología de red, los dispositivos ED no se pueden comunicar entre sí estableciendo cualquier comunicación a través del Coordinador PAN de la red. Esta topología permite disminuir la latencia de los datos transmitidos, aunque por restricciones físicas es la que menos nodos permite integrar. En la Figura 3 se muestra una topología tipo estrella, y cómo se establece el flujo de datos entre el coordinador de la red y los dispositivos finales de la red ED ("End Devices").

Formación de una red punto a punto (peer-to-peer). Es una topología punto a punto, donde cada dispositivo es capaz de comunicarse con cualquier otro dispositivo dentro de su radio de propagación. Este tipo de redes formadas principalmente por dispositivos FFD proporcionan una robustez adicional, puesto que permite redundancia de caminos en la transmisión de la información como se muestra en la Figura 4, asegurando la integridad en la entrega de información.

El solicitante no conoce en el estado de la técnica ningún dispositivo, método o sistema que permita el control de sistemas de iluminación mediante el estándar IEEE 802.15.4.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención está basada en la combinación de dos estándares de comunicaciones, y pretende disminuir el coste económico y el tiempo necesario para la instalación y mantenimiento de dispositivos y sistemas cableados dedicados a la luminotecnia.

Para ello consta de los elementos definidos en las reivindicaciones.

Este método y sistema son capaces de hacer compatibles los protocolos DMX-512 e IEEE

802.15.4 haciendo posible el control inalámbrico de iluminación de lámparas que actualmente se realiza con sistemas cableados por medio del protocolo DMX-512.

El sistema diseñado está compuesto de al menos dos dispositivos: un transmisor y un

receptor, pudiendo ampliarse hasta un transmisor y 512 receptores, sustituyendo de esta

forma todo, o solo parcialmente, el bus DMX implementado mediante tres cables, por un bus

inalámbrico.

Cada uno de los dispositivos componentes del sistema son capaces de recibir y transmitir datos series bajo las capas físicas RS-485 e IEEE 802.15.4, y por tanto, se encuentran constituidos por un microprocesador como unidad de procesamiento, un transceptor (transceiver) inalámbrico compatible con la capa física del estándar IEEE 802.15.4 y un transceiver RS-485, compatible con la capa física del estándar DMX-512.

El método consta de varias etapas:

En el nodo transmisor, la función de la unidad de procesamiento es observar en el bus los direccionamientos y parámetros de control trasmitidos por la unidad centralizadora/transmisora del estándar DMX-512. Así mismo, analizará las direcciones y los parámetros de control y, siempre...

 


Reivindicaciones:

1.- Método para transferencia de protocolo entre los estándares DMX-512 e IEEE 802.15.4 para realizar el control inalámbrico de iluminación, que se caracteriza por que comprende las etapas de:

- generar un parámetro de control y un direccionamiento en una unidad centralizadora del estándar DMX-512;

- recibir, en un nodo transmisor (3), el parámetro de control y el direccionamiento;

- analizar en el nodo transmisor (3) si corresponde a un dispositivo inalámbrico receptor (5);

- encapsular el parámetro de control y el direccionamiento en tramas IEEE 802.15.4 y

- transmitir a un nodo receptor (5) inalámbricamente el parámetro de control y el direccionamiento.

2.- Método, según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además las etapas de:

- desencapsular las tramas IEEE 802.15.4 en los nodos receptores (5) y

- transmitir los parámetros de control a los equipos de luminotecnia.

3.- Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el nodo receptor (5) transmite asentimientos IEEE 802.15.4 para garantizar la integridad de la conexión.

4.- Sistema de comunicación entre los estándares DMX-512 e IEEE 802.15.4 para realizar el método de control inalámbrico de iluminación de la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende:

(a) al menos un nodo inalámbrico receptor (5) en un elemento luminoso a controlar;

(b) un nodo central o nodo inalámbrico transmisor (3) configurado para la recepción de datos de un bus DMX (1) y su posterior envío a los nodos receptores (5);

y donde cada nodo inalámbrico transmisor (3) comprende al menos, un microprocesador (8), un transceiver inalámbrico compatible con la capa física del estándar inalámbrico IEEE

802.15.4 (7) , un transceiver RS-485 (9) y una antena.

5.- Sistema, según la reivindicación 4, caracterizado por que el nodo inalámbrico receptor (5)

comprende al menos, un microprocesador (8), un transceiver inalámbrico compatible con la

capa física del estándar inalámbrico IEEE 802.15.4 (7) , un transceiver RS-485 (9) y una

antena.

6.- Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por que

comprende una pluralidad de nodos receptores (5) distribuidos formando una red

inalámbrica punto a punto.

7.- Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que

comprende una pluralidad de nodos receptores (5) distribuidos formando una red

inalámbrica en estrella.

8.- Dispositivo inalámbrico (6), con interfaz IEEE 802.15.4 integrada que permite el control de luminosidad con el método de la reivindicación 1, caracterizado por que dispone de un LED (10) controlado por un regulador de intensidad (11) según las órdenes recibidas por una antena y por un transceiver inalámbrico compatible con la capa física del estándar

inalámbrico IEEE 802.15.4 (7) y traducidas por una unidad de procesamiento (8).