CN101669338A - 具有促进的通信带宽的参与者响应系统 - Google Patents

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CN101669338A CN200880002112A CN200880002112A CN101669338A CN 101669338 A CN101669338 A CN 101669338A CN 200880002112 A CN200880002112 A CN 200880002112A CN 200880002112 A CN200880002112 A CN 200880002112A CN 101669338 A CN101669338 A CN 101669338A
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Abstract

一种参与者响应系统(50)包括至少一个主机计算机(52)和使用无线电分组协议与主机计算机进行无线通信的多个远程单元(62)。在主机计算机(52)与远程单元(62)之间的通信期间，将来自主机计算机(52)的将由基本上所有远程单元(62)处理的数据消息在目的地是所有远程单元的综合广播帧(BF)中传送到远程单元，并在每个综合广播帧的时段之外将来自主机计算机(52)的将由远程单元(62)中的所选择的远程单元处理的数据消息在目的地是远程单元(62)中的那些所选择的远程单元的消息帧中传送到远程单元中的所选择的远程单元。还将来自远程单元(62)的目的地是主机计算机(52)的数据消息在超出每个综合广播帧的时段的消息帧中传送。

Description

具有促进的通信带宽的参与者响应系统
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2007年1月10提交的标题为“ParticipantResponse System With Reduced Communication Bandwidth(具有缩小的通信带宽的参与者响应系统)”的Lam的序列号为60/879,580美国临时专利申请的权益，通过引用的方式将其内容并入本文。
技术领域
[0002]本发明总体上涉及一种参与者响应系统，并且具体涉及一种具有促进的通信带宽的参与者响应系统。
背景技术
[0003]用于使得事件或评估的参与者能够输入对提出的问题、提议等的响应的参与者响应系统在本领域中众所周知，并且具有广泛的适用性。例如，在会议、研讨会等期间，可以为参与者提供使得会议参与者能够回答问题、或对在会议或研讨会期间提出的提议进行投票的手持机。在娱乐领域，可以为观众提供使得观众能够为娱乐节目或体育事件投票的手持机。这些参与者响应系统还可适用于教育领域。可以为学生提供使得学生能够回答在上课、考试或小测验期间提出的问题的手持机。显著的优点在于，这些参与者响应系统向主持人、教师、娱乐节目制作人或事件组织者提供即时反馈。关于教育领域，研究表明当存在关于学生的领悟和理解状态的迅速反馈时，教师教得更好并且学生学得更好。因此，这样的参与者响应系统在教育领域获得广泛认同也就不足为奇了。
[0004]参与者响应系统一般分成两类，即有线和无线参与者响应系统。在有线参与者响应系统中，参与者用来回答提出的问题或对提议进行投票的远程单元通常被物理地连接到局域网，并且与基站或主机计算机通信。在无线参与者响应系统中，参与者用来回答提出的问题或对提议进行投票的远程单元经由无线通信链路与主机计算机通信。无论是有线还是无线，已经考虑了许多不同类型的参与者响应系统。
[0005]例如，Goldsmith的美国专利No.2,465,976公开了一种用于借助于安装在许多外围投票站中的无线电装置来调查民意的中央投注(centercasting)网络系统。外围投票站的组与依照任何理想的投票分类对投票站所获得的投票进行计数或制成表格的相关联的中央站进行通信。投票站将投票人的选择收集并存储在有形介质中。然后，给定组内的所有投票站将所存储的投票顺序传送到为该特定组提供服务的中央站。总的投票被存储在每个中央站处，直到主站向中央站传送开始信号。然后，中央站将结果顺序传送到主站。
[0006]Tompkins等人的美国专利No.3,858,212公开了一种多用途信息收集和分发系统，该多用途信息收集和分发系统包括具有全向天线的中央站，该全向天线用于向多个远程站发射信息查询并且用于收集在远程站处获取的响应于该信息查询而被远程站返回到中央站的数据。远程站顺序地被中央站查询，响应于该信息查询，每个远程站将该远程站处的状况连同远程标识码一起传送到中央站。
[0007]Lockhart，Jr等人的美国专利No.4,247,908公开了一种与主机计算机一起使用的双向通信系统，该双向通信系统包括控制单元、基站和多个手持便携式无线电设备/数据终端单元。控制单元直接与主机计算机对接，但是使用无线电链路与便携式无线电设备/数据终端单元对接。每个便携式无线电设备/数据终端单元包括双向无线电设备和数据终端。数据终端包括用于数据输入的键盘和用于读出接收到的数据或本地生成的数据的LED显示器。主机计算机通过经由控制单元来轮询和/或选择便携式无线电设备/数据终端单元而发起通信。响应于来自主机计算机的“轮询”，控制单元通过发送先前从便携式无线电设备/数据终端单元接收到的消息进行回答，或者如果未接收到消息，则发送“无消息”响应进行回答。控制单元进行的轮询是邀请便携式无线电设备/数据终端单元将数据发送到控制单元以进行存储、必要时进行聚组(group)并继续发送到主机计算机。控制单元以特定的顺序通过地址来轮询便携式无线电设备/数据终端单元。控制单元在下一个轮询循环上将用于接收到的数据的确认(acknowledgment)传送到便携式无线电设备/数据终端单元。
[0008]Derks的美国专利No.Re.35,449公开了一种远程响应系统，该远程响应系统包括向远程设置的响应单元传送多个不同的地址字的中央控制单元和接收从响应单元传送的数据的接收机。每个响应单元包括用户可操作数据输入装置和用于接收从中央控制单元传送的地址字的接收机。每个响应单元还包括用于标识为特定响应单元独有的地址字的电路装置和用于响应于它的独特地址字的标识而向中央控制单元传送数据字的传送机。中央控制单元包括用于确定已从响应单元接收到有效数据字并且用于向发送该有效字的响应单元传送确认消息的装置。响应于所接收到的确认消息，所述特定响应单元被调节成第二或“关闭”模式。当响应单元已被置于“关闭”模式时，响应单元将不会再次对它的地址字做出响应，直到进行新的用户选择。
[0009]Abrahamson等人的美国专利No.5,002,491公开了一种用于使得教师能够教学生概念并接收与学生对所教的概念的学习程度有关的即时反馈的交互式电子教室系统。提供了以下结构：该结构用于使得学生能够通过练习和小测验而按步就班地或按照他们自己的进度进行，电子地对提问的问题做出响应；使得教师能够接收该响应，并且以直方图或其它图形显示形式来解释学生响应的读出。电子教室包括中央计算机和通过网络而连接到中央计算机的多个学生计算机，学生计算机的范围从简单设备到完备的个人计算机。可以使用诸如盒式磁带录像机(VCR)或其它记录/再现设备等可选外围硬件，以结合计算机网络给学生上课。
[00010]Derks的美国专利No.5,724,357公开了一种无线远程响应系统，该无线远程响应系统包括从多个远程响应单元检索用户输入的响应的基础单元，所述多个远程响应单元中的每个都被提供给用户。基础单元通过无线通信链路向所述多个远程响应单元传送基础数据分组，所述多个远程响应单元将基础数据分组解码并将在每个响应单元处所解码的基础数据分组的一部分加载到存储器中。每个响应单元检查加载到存储器中的字符，并且确定和处理属于该特定响应单元的字符。
[00011]Engel等人的美国专利No.6,028,866公开了一种包括中央装置和至少三个终端装置的系统。每个终端装置优选地通过红外线无线通信链路与中央装置进行双向通信。每个终端装置是手持式游戏机或个人数字助理(PDA)，并且包括显示器、小键盘以及发送和接收装置。在一个实施例中，终端装置使用消息帧与中央装置通信。在替代实施例中，使用广播帧来交换消息。
[00012]Ziv-E1的美国专利No.6,302,698公开了一种包括多个学生计算机、网络服务器和至少一个教师计算机的联网教学系统。所述至少一个教师计算机包括与学生计算机通信的比较和估计逻辑，该比较和估计逻辑用于在每次学生按键之后立即将每个学生按键与答案的字符(如果有的话)相比较并进行估计。该教学系统提供针对学生的快速学习反馈的逐个字符估计以及在教师计算机处对被识别为正确或不正确的多个学生响应的同时观察。该教学系统使得能够进行各种练习类型的快速构建、意料之外的响应的评分、以及除了对问题的直接响应之外的解释成分的引入。
[00013]Drimmer的美国专利No.6,790,045公开了一种用于通过将学生表现分成与涉及电子课程的相应活动相关联的离散表现类别来分析学生表现的方法和系统。测量了针对至少一个表现类别观察到的学生表现水平。针对一个或多个表现类别建立基准表现水平或范围。然后，确定所观察到的学生表现水平是否与针对所述至少一个表现类别建立的基准表现水平相一致。基于所观察到的学生表现与至少一个基准的任何资料偏差来确定针对所观察到的学生的指导性反馈。
[00014]Knowles等人的美国专利申请公开No.2004/0033478公开了一种包括分配给事件参与者的多个无线手持机的参与者响应系统。每个手持机具有用于允许参与者输入响应的键盘，并且具有允许参与者接收和输入音频的音频能力。每个手持机可配置为允许参与者输入响应的参与者响应手持机或可配置为基站。
[00015]Roschelle等人的美国专利申请公开No.2004/0072136公开了一种用于评估学生对可以随着时间和空间而展开的过程的理解的方法和系统。该系统包括瘦客户端设备，该瘦客户端设备采取与主机工作站通信的无线手持式掌上型计算机的形式。该系统提供指导学生执行自我解释的复杂方法，并使得讲师能够通过在教室设置中提供有意义和快速的反馈来提高这种教学过程的价值。
[00016]Buehler等人的美国专利申请公开No.2004/0072497公开了一种用于检索来自多个用户的用户响应的响应系统和方法。该响应系统包括多个基础单元和多个响应单元。每个响应单元适于接收用户输入选择并且利用无线通信向至少一个基础单元传送该用户的输入选择。为响应单元提供了个性化数据以促进与特定基础单元的通信。当希望改变与特定响应单元通信的基础单元时，改变该响应单元的个性化数据。这允许响应单元在特定时间变成与特定基础单元同组，并在另一特定时间变成与另一基础单元同组。
[00017]Thielman等人的美国专利申请公开No.2006/0218572公开了一种包括主机单元、主持人设备和具有键盘的多个观众响应单元的观众响应系统。主机单元可通信地被耦合到计算机。观众响应单元基于由主机单元更新和调整并被传送到观众响应单元的可调节登记时间而登记到主机单元。在一个实施例中，在信标窗口期间，从主机单元向观众响应单元发送诸如同步信号和全局消息(例如问题信号)的各种类型的信息。然后，观众响应单元在竞争访问时段中的信标时段期间可以进行传送。
[00018]虽然上述参与者响应系统允许使用远程单元向主机计算机或基础单元传送信息，但常见采用时分复用方案进行这样的通信。如所已知的，在时分复用方案中，为每个远程单元分配用于与主机计算机进行数据通信的专用时隙。主机计算机依照所分配的时隙每次通过一个远程单元进行循环以发送和接收数据。不幸的是，由于时隙是专用的并且在参与者答应系统协商期间被分配，所以即使一个远程没有要发送到主机计算机的数据，也无法与另一远程单元共享分配给一个远程单元的时隙。如将理解的，这导致浪费通信带宽资源。
[00019]因此，本发明的目的是至少提供一种具有促进的通信带宽的新颖的参与者响应系统。
发明内容
[00020]因此，一方面，在包括至少一个主机计算机和使用无线电分组协议与所述主机计算机进行无线通信的多个无线远程单元的参与者响应系统中，提供了一种在所述主机计算机与所述远程单元之间的数据消息传送期间缩小通信带宽的方法，所述方法包括：
将目的地是基本上所有远程单元的数据消息捆绑在综合广播帧(general broadcast frames)中，并且将所述综合广播帧传送到所有所述远程单元用于由所述远程单元进行处理；
将目的地是一个或多个选择的远程单元的数据消息在定址到所述一个或多个选择的远程单元的消息帧中异步地传送；以及
将来自远程单元的目的地是所述主机计算机的数据消息在消息帧中异步地传送。
[00021]在一个实施例中，以等于或小于约300ms的大致相等的时间间隔传送综合广播帧。一种形式的综合广播帧是同步帧，诸如依照由IEEE802.15.4规范定义的信标模式的信标帧。
[00022]在一个实施例中，捆绑的数据消息的目的地是所有远程单元，并且根据载波检测、多址接入和冲突避免方案来传送消息帧。在捆绑期间，将命令消息和状态消息中的至少一个捆绑到综合广播帧中。每个命令消息可以选自包括以下消息的组：登录消息、注销消息、登录批准消息、问题下载消息、答案下载消息、答案上传消息、举手消息、测验开始消息和测验结束消息。每个状态消息可以选自包括以下消息的组：远程单元状态消息、网络状态消息和个域网(PAN)ID消息。
[00023]根据另一方面，提供了一种通过无线通信链路在基础单元和多个手持单元之间传送数据消息的方法，所述方法包括：
将定址到基本上所有所述手持单元的数据消息嵌入到同步帧中，并且以一定的时间间隔将该同步帧广播到所述手持单元；
将定址到选择的手持单元的数据消息在消息帧中异步地传送；以及
将来自远程单元的定址到所述主机计算机的数据消息在消息帧中异步地传送。
[00024]根据又一方面，提供了一种在包括基础单元和与所述基础单元进行无线通信的多个远程单元的系统中的数据传送方法，包括：
检查将由所述基础单元传送的每个数据消息以确定是否将由基本上所有所述远程单元来处理数据消息；
如果是，则将数据消息并入目的地是传送到所有所述远程单元的同步帧中，并且传送所述同步帧；
如果不是，则将数据消息在定址到将处理数据消息的远程单元的消息帧中异步地传送；以及
将来自远程单元的定址到所述主机计算机的响应数据消息在消息帧中异步地传送。
[00025]根据又一方面，提供了一种参与者响应系统，包括：
至少一个主机计算机；以及
使用无线电分组协议与所述主机计算机进行无线通信的多个远程单元，其中，在所述主机计算机与所述远程单元之间的通信期间，将来自所述主机计算机的将由基本上所有所述远程单元处理的数据消息在目的地是所有所述远程的综合广播帧中传送到所述远程单元，并且将来自所述主机计算机的将由所述远程单元中的选择的远程单元处理的数据消息在目的地是所述远程单元中的那些选择的远程单元的消息帧中异步地传送到所述远程单元中的所述选择的远程单元，并且其中，将来自所述远程单元的将由所述主机计算机处理的数据消息在消息帧中异步地传送。
附图说明
[00026]现在将参照附图来更全面地描述实施例，在附图中：
[00027]图1是采用参与者响应系统的教室的俯视图；
[00028]图2是图1的参与者响应系统的示意图；
[00029]图3是构成图1和2的参与者响应系统的一部分的交互式白板的示意图；
[00030]图4a和4b分别是构成图1和2的参与者响应系统的一部分的接收机的侧视图和俯视图；
[00031]图5是图4a和4b的接收机的示意性框图；
[00032]图6是构成图1和2的参与者响应系统的一部分的远程单元的正视图；
[00033]图7是远程单元显示器的放大的正视图；
[00034]图8是图6的远程单元的示意性框图；
[00035]图9和10示出了学生花名册；
[00036]图11示出了以一定的时间间隔生成的信标帧；以及
[00037]图12示出了显示在图3的交互式白板的触摸表面上的试题。
具体实施方式
[00038]现在转到图1和2，一种参与者响应系统被示出，并通常用附图标记50来标识。在本实施例中，参与者响应系统50在例如学校、大学、学院等教育机构的教室、讲堂或剧场中被采用，并且用来创建测验、小测验或评估(“测验”)、将所创建的测验施行到一个班的学生并分析所施行的测验的结果。如可以看出的，参与者响应系统50包括基础单元或主机计算机52、经由线缆56物理地连接到主机计算机52的交互式白板(IWB)54、经由通用串行总线(USB)线缆60物理地连接到主机计算机52的射频(RF)接收机58、以及经由接收机58通过无线通信链路与主机计算机52通信的多个无线手持式远程单元62。
[00039]在本实施例中的参与者响应系统固件在由德克萨斯仪器公司(TI)提供的IEEE802.15.4媒体接入控制(MAC)协议层软件之上实现。TI MAC协议层软件包括小的实时内核和呼叫Z堆栈操作系统(OS)以提供简单的实时OS设施，例如计时器管理、任务管理和中断管理。使用抽象层来将OS与硬件驱动器分开以便于端接到不同的OS和硬件平台。
[00040]在本实施例中，IWB 54是由本主题申请的受让人加拿大亚伯达省卡尔加里市的SMART技术有限公司制造的60Oi系列交互式白板。如在图3中最好地看到的，IWB 54包括具有触摸表面72的大型模拟电阻式触摸屏70。触摸表面72被边框74围绕。工具托盘76被附设于邻近触摸表面72的底部边缘的边框74，并且容纳用来与触摸表面进行交互的一个或多个工具。触摸屏70经由安装架78而被安装在壁表面上。构架(boom)组件80也经由安装架78而被安装在触摸屏70之上的壁表面上。构架组件80包括容纳一对扬声器(未示出)的扬声器外壳82、从扬声器外壳82向外延伸的大致水平的构架84和邻近构架84的远端的投影仪86。投影仪86回向对准触摸屏70，使得由投影仪86投影的图像被呈现在触摸表面72上。
[00041]现在转到图4a、4b和5，更好地图示了接收机58。如可以看到的，接收机58包括适于安装在桌面或壁上的壳体100。在壳体100的前端上安装有L型全向天线102。壳体100的后端接收USB线缆60。在壳体100的顶面上设置有多个发光二极管(LED)106。在接收机58的操作期间，LED 106被照亮以提供关于接收机58的操作状态的视觉反馈。在本实施例中，LED 106包括电源状态LED和通信状态LED。替代地，接收机58可以经由诸如液晶显示器(LCD)的显示器或经由LED和LCD两者来提供视觉反馈。接收机电子装置被壳体100容纳并包括与非易失性随机存取存储器(NVRAM)112、LED驱动器114和USB-UART桥116通信的微处理器110。经由USB线缆连接60向接收机58供电。
[00042]在图6～8中最好地示出了远程单元62中的一个。如可以看到的，远程单元62包括在它前表面上具有小键盘122、LCD或其它适当显示器124、电源按钮126和可选电池状态LED(未示出)的壳体120。在本实施例中，小键盘122包括十(10)个双重字符(A～J/0～9)按钮130、加/减(+/-)按钮132、分数/小数((x/y)/*)按钮134、对/是(T/Y)按钮136、错/否(F/N)按钮138、删除(del)按钮140、上下滚动(Λ/v)按钮142和144、菜单按钮146、提问/举手(？)按钮148和输入按钮150。本领域的技术人员将理解图6～8所示的小键盘的形式是示例性的。小键盘当然可以包括交替键组、完整的QWERTY或DVORAK键组或其子集。如果需要，可以用覆盖LCD显示器的触摸屏来替换整个物理小键盘或其一部分以允许用户与虚拟键进行交互。
[00043]显示器124包括置于字符显示区域162上的上排的LCD图标160。LCD图标160包括问题号码图标164、用户状态图标166、网络状态图标168、举手(？)图标170、电池状态图标172和传送状态图标174。字符显示区域162包括分成三条线180的128×48像素阵列。每个线180可以显示总共十六(16)个字符。远程单元电子装置被壳体120容纳，并且包括与显示器124通信的LCD控制器200、驱动LCD控制器200的LCD驱动器202、与LCD驱动器202和小键盘122以及与NVRAM 206和印刷电路板通信的微处理器204、全向天线210。通过被壳体120容纳的非可再充电或可再充电电池(未示出)向远程单元62供电。
[00044]主机计算机52运行包括会话管理器的参与者响应应用软件，该会话管理器保持参与者响应系统50的状态。特别地，如图9和10所示，该会话管理器保持学生花名册250。学生花名册250标识班级名称、以名和姓的称呼方式的班级中的学生、学生的登录状态和所登录学生中的任何一个是否正在使用具有低电池电量的远程设备62。确定远程单元电池电量的方式在Doerksen等人的标题为“ParticipantResponse System Employing Battery Powered，Wireless Remote Units(采用电池供电的无线远程单元的参与者响应系统)”的共同待决的美国专利申请No.(无法获得)中被描述，该共同待决的美国专利申请与本申请在同一日提交并转让给本主题申请的受让人，通过引用的方式将其内容并入本文。
[00045]会话管理器负责将针对正在施行的测验中的问题的例如对/错、是/否、多项选择、数字型等问题答案格式下载到远程单元62，用于接收由学生使用远程单元62输入的对问题的答案并用于跟踪每个学生正在回答的问题。会话管理器还负责将从学生接收到的问题答案聚合成结果，并对问题答案评分。
[00046]主机计算机52还运行SMART NotebookTM白板软件以促进与IWB 54的交互。结果，主机计算机52的显示器输出被传送到IWB54并被投影仪86用来在触摸表面72上呈现图像。与触摸表面72的指示器交互由触摸屏70来检测，并且被传送到主机计算机52。主机计算机52的显示器输出进而被主机计算机调节以反映该指示器活动。因此，主机计算机52和IWB 54形成闭合环路。根据指示器活动的性质，主机计算机52可以将指示器接触视为写入或擦除，或者可以将指示器接触视为鼠标事件并使用该鼠标事件来控制由主机计算机52执行的例如参加者响应笔记本应用的应用程序的执行。以这种方式，IWB 54可以被讲师用来创建和施行测验并分析测验结果。
[00047]另外，参加者响应应用软件包括为会话管理器提供图形用户界面的管理应用，以允许讲师定义和完善试题、使用定义的问题来创建测验、开始和停止测验并使测验结果可见。管理应用还允许导入问题定义、允许导出响应、评分和结果并允许测验与答案一起被打印。管理应用具有两种操作模式，即笔记本集成模式和独立模式。在笔记本集成模式下，管理应用被集成到SMART NotebookTM软件中。当参与者响应系统50包括不同品牌的IWB 54或不包括IWB时，使用独立模式。
[00048]在如图2所示的本实施例中，由线缆56和60来物理地连接主机计算机52、IWB 54和接收机58。通过HTTP使用HTTP上的可扩展标记语言(XML)来构造在主机计算机52、IWB 54和接收机58之间交换的消息。接收机58和远程单元62通过无线射频(RF)通信网络进行通信。因此，接收机58的微处理器110提供USB接口和RF接口两者，并且运行将USB协议的消息转换成射频(RF)无线协议的消息及其相反方向的转换的服务，以及运行IEEE802.15.4MAC层软件，以管理IEEE802.15.4网络，从而允许主机计算机52和远程单元62进行通信。在会话管理器与接收机58之间交换的消息包括报头、命令标识、消息字节和校验和。采用一致的开销字节填充来提供分组的帧定界以促进命令分组的起始和结束的确定。在接收机58和远程单元62之间交换的消息不包括报头和校验和，因为使用IEEE802.15.4协议来处理分组寻址并保证分组完整性。
[00049]在会话管理器、接收机58和远程单元62之间交换的消息包括诊断消息、状态消息和命令消息。例如，在本实施例中，诊断消息包括但不限于固件信息查询消息、远程单元传送功率查询消息和信道标识查询消息。状态信息包括但不限于远程单元状态消息、网络状态信息和个域网(PAN)ID消息。命令消息包括但不限于登录消息、注销消息、登录批准消息、问题下载消息、答案上传消息、举手消息、测验开始消息和测验结束消息。
[00050]在本实施例中，根据IEEE802.15.4规范来执行在主机计算机52与远程单元62之间的无线通信，这在采用低成本电池操作设备的无线网络中特别有用，所述低成本电池操作设备具有低数据速率、消耗低功率并使用2.4GHz的ISM频带。
[00051]为了使参与者响应系统50同步，本实施例中的参与者响应系统50使用由IEEE802.15.4规范定义的信标模式。在这种情况下的主机计算机52充当协调器并使接收机58以短时间间隔生成信标帧以唤醒远程单元62。通常，至少每隔300ms传送信标帧。当然，可以采用更短或更长的帧率。除了在告知远程单元62何时将生成下一信标帧的信标帧中的同步数据之外，信标帧还包括关于网络的信息，例如PANID、协调器的MAC地址等，以及对基本上所有远程单元62通用的数据消息。这样的数据消息包括命令和状态消息，例如开始测验消息、结束测验消息、问题下载消息和远程单元状态消息。如将理解的，由于由所有远程单元62处理的通用数据消息被捆绑、嵌入或以其他方式并入在为了参与者响应系统同步的目的所需要的并且被同时广播到所有远程单元62的信标帧中，所以节省了带宽，因为不需要将目的地是所有远程单元的数据消息单独地传送到每个远程单元62。
[00052]在信标帧BF的时段之外的接收机58与远程单元62之间的通信利用载波检测、多址接入和冲突避免方案(CSMA/CA)并且是异步的，因此，不需要在远程单元之间的数据传送方面的协调(参见图11)。根据本领域中众所周知的这种方案，在远程单元62或接收机58在消息帧中传送数据消息之前，当远程单元62具有要被发送到主机计算机52的数据消息时，或者当接收机58具有要被发送到特定远程单元62或远程单元62的特定子集的数据消息(即在接收机58的情况下的非综合广播消息)时，远程单元/接收机在限定持续时间内侦听信道以检查信道上的活动。如果信道空闲，则远程单元/接收机传送消息帧。如果信道忙碌，则远程单元/接收机推迟消息帧的传送，直到随后的检查表明空闲信道。
[00053]当正在施行对学生的测验时，会话管理器生成包括用于该测验的问题的问题答案格式的一个或多个问题下载消息。然后，问题下载消息被发送到接收机58，接收机58进而将该问题下载消息嵌入到下一个信标帧中，并且将包含问题下载消息的信标帧同时广播到所有远程单元62。在接收到信标帧之后，每个活动的远程单元62进而将问题下载消息加载到存储器206中。然后，与每个远程单元62相关联的学生可以使用滚动按钮142和144来选择该学生希望做出响应的问题，使得显示所选择问题的问题答案格式。主机计算机52还将显示数据提供给IWB 54，导致投影仪78将试题投影在触摸屏70的触摸表面72上。在本实施例中，如图12所示，每个问题被独立地显示在触摸表面70上，从而便于学生观看。
[00054]当问题是对/错型问题时，对应于远程单元62所显示的问题的问题答案格式提供对和错的选择。在这种情况下，可以使用对/是按钮136或错/否按钮138来回答问题。同样地，当问题是是/否型问题时，对应于远程单元62所显示的问题的问题答案格式提供是和否的选择。在这种情况下，可以使用对/是按钮136或错/否按钮138来回答问题。当问题是多项选择或数字型问题时，对应于远程单元62所显示的问题的问题答案格式提供选项选择或用于数字型答案的行。在这种情况下，可以使用双重字符按钮130、+/-按钮132和/或分数/小数按钮134来回答问题。
[00055]当经由小键盘122已将答案输入到远程单元62中并已按下输入按钮150时，远程单元62生成包括问题号码和学生的答案的答案上传消息，并且在消息帧中将该答案上传消息发送到接收机58，接收机58进而将该消息帧传递给主机计算机52。会话管理器保存在消息帧中的答案上传消息，并且分析该答案以便向管理应用提供结果。
[00056]如果需要，可以利用远程单元62的处理能力对输入的答案进行评分。在这种情况下，除命令下载消息之外，还将答案下载消息传送给远程单元62。当用户输入问题答案时，远程单元62将输入的答案与相应的答案下载消息相比较，并且生成包括表示正确或不正确响应的两个值中的一个的答案上传消息。结果，一些计算负荷被转移到远程单元62，从而减小了置于主机计算机52上的处理负担。如果系统被配置用于练习模式，则远程单元可以在没有向主机计算机传送答案上传消息的情况下使用答案下载消息以向用户显示结果。
[00057]虽然参与者响应系统40被描述为使用信标模式，但本领域的技术人员将理解可以采用由IEEE802.15.4规范定义的非信标模式。在这种情况下，在应用层而非MAC层执行消息广播和同步。
[00058]上述参与者响应系统配置细节是示例性的，并且如本领域的技术人员将理解的，可以进行变化。例如，接收机58与远程单元62可以根据ZigBee规范进行通信。接收机58和主机计算机52可以通过诸如RS-232或以太网连接的其它有线通信链路或通过无线通信链路进行通信。替代地，接收机58可以集成到主机计算机52中，使得主机计算机52和远程单元62经由例如Zigbee、Z-Wave、ANT、IEEE802.1lb/g/n或BluetoothTM等可兼容无线协议通过无线通信链路直接通信。
[00059]虽然图示并描述了远程单元62的特定形式，但是本领域的技术人员将理解远程单元可以采取各种形式。例如，远程单元62可以是蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、超移动个人计算机、膝上型计算机或允许用户输入问题响应的其它适当设备。当然，以上设备的组合是可允许的，使得不需要每个用户使用相同的输入设备。
[00060]虽然将IWB 54描述为包括模拟电阻式触摸屏70，但是本领域的技术人员将理解可以使用其它类型的触摸屏，例如基于摄像机的触摸屏、表面声波触摸屏、电容式触摸屏、电磁触摸屏等等。替代地，可以将问题投影到非交互式显示器表面上或在讲义上传递给学生。在任何一种情况下，讲师经由主机计算机52的监视器与管理应用进行交互。
[00061]本领域的技术人员将理解，虽然已示出采用参与者响应系统50的单个教室，在典型的教育环境中，参与者响应系统可以在教育机构的许多(如果不是所有)教室中被采用。当然，参与者响应系统50可以在需要个人输入要处理的响应的其它环境中使用。
[00062]如上所述，参与者响应系统50提供实现更好的可操作性和用户友好性的各种优点。例如，一个优点是优选地将所有问题和答案从教师广播到学生。因此，登录的学生将接收到测验和答案。然后，每个学生可以以他/她自己的进度解答，并且该进度优选地不受教师控制。优选地，教师无法对来自全班或来自个别学生的响应设置软件控制的时间限制，因此每个学生可以以舒适的进度前进。此外，由于学生优选地无法提供解说性的响应，所以将更加高效地执行测验。另一优点是参与者响应系统50优选地不允许学生每次操作多于一个的交互程序。这保持学生的注意力集中于手头的测验。而且，远程单元62优选地并不对包括多个字符的教师数据分组进行解码，该教师数据分组的一部分属于不同的远程单元。而且，由于使用了实现直接序列展频调制方案的IEEE802.15.4规范，所以来自教师的通信链路不经受在信号的上升沿和下降沿之间的时序变化。因此，远程单元62较不易受到干扰和射频噪声的影响。
[00063]此外，主机计算机52持续地存储部分测验结果，直到整个测验完成。优选地，保持在学生与教师之间的开放式会话，直到测验完成。在任何情况下，包括在关于一个测验部分的信息中的来自另一测验部分的信息都不会被传送给教师。这为每个学生提供了响应测验方面的更好的灵活性，并增加通信协议的稳健性。在参与者响应系统50中，优选地，远程单元62不会在没有等待下一次按键的情况下立即传送多字符响应的每个学生键击。整个响应在完成时才被发送。优选地，参与者响应系统50无法在多教师环境中使用，以避免教师控制测验的混乱。而且，当编排测验时，教师不将答案设置在答案缓冲器中，不从消息中去除答案，并且不留下指定的空白区来代替每个答案或选择的字符。
[00064]在参与者响应系统50中，远程单元62不存储应用专用文本文件，并且它们未被编程成仅通过修改这样的应用专用文本文件来用于多个不同的应用。同样地，远程单元62不具有用于从由教师顺序广播的一系列地址字中标识特定一个地址字(分配给该特定远程单元)的任何结构或功能；主机计算机52也不具有用于执行这样的广播的任何结构和功能。这些规定允许在教师可以在网络通信结构和测验分发架构中编排和施行的测验方面的更好的灵活性。
[00065]虽然上文已参照附图描述了实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不背离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行变化和修改。

Claims (31)

1.在包括至少一个主机计算机和使用无线电分组协议与所述主机计算机进行无线通信的多个无线远程单元的参与者响应系统中，一种缩小在所述主机计算机与所述远程单元之间的数据消息传送期间的通信带宽的方法，所述方法包括：
将目的地是基本上所有远程单元的数据消息捆绑在综合广播帧中，并且将所述综合广播帧传送到所有所述远程单元用于由所述远程单元进行处理；
将目的地是一个或多个选择的远程单元的数据消息在定址到所述一个或多个选择的远程单元的消息帧中异步地传送；以及
将来自远程单元的目的地是所述主机计算机的数据消息在消息帧中异步地传送。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以大致相等的时间间隔传送所述综合广播帧。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述时间间隔等于或小于约300ms。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述综合广播帧是同步帧。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述同步帧是依照由IEEE802.15.4规范定义的信标模式的信标帧。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所捆绑的数据消息的目的地是所有所述远程单元。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，根据载波检测、多址接入和冲突避免方案来传送所述消息帧。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，在所述捆绑期间，将命令消息和状态消息中的至少一个捆绑到所述综合广播帧中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，每个命令消息选自包括以下消息的组：登录消息、注销消息、登录批准消息、问题下载消息、答案下载消息、答案上传消息、举手消息、测验开始消息和测验结束消息。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，每个状态消息选自包括以下消息的组：远程单元状态消息、网络状态消息和个域网(PAN)ID消息。
11.一种通过无线通信链路在基础单元和多个手持单元之间传送数据消息的方法，所述方法包括：
将定址到基本上所有所述手持单元的数据消息嵌入到同步帧中，并且以一定的时间间隔将所述同步帧广播到所述手持单元；
将定址到选择的手持单元的数据消息在消息帧中异步地传送；以及
将来自远程单元的定址到所述主机计算机的数据消息在消息帧中异步地传送。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，以小于或等于300ms的时间间隔传送所述同步帧。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，根据载波检测、多址接入和冲突避免方案来传送所述消息帧。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的方法，其中，在所述嵌入期间，将命令消息和状态消息中的至少一个嵌入到所述同步帧中。
15.根据权利要求14的方法，其中，每个命令消息选自包括以下消息的组：登录消息、注销消息、登录批准消息、问题下载消息、答案下载消息、答案上传消息、举手消息、测验开始消息和测验结束消息。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，每个状态消息选自包括以下消息的组：远程单元状态消息、网络状态消息和个域网(PAN)ID消息。
17.在包括基础单元和与所述基础单元进行无线通信的多个远程单元的系统中，一种数据传送方法包括：
检查将由所述基础单元传送的每个数据消息，以确定所述数据消息是否将由基本上所有所述远程单元来处理；
如果是，则将所述数据消息并入目的地是传送到所有所述远程单元的同步帧中，并且传送所述同步帧；
如果不是，则将所述数据消息在定址到将处理所述数据消息的远程单元的消息帧中异步地传送；以及
将来自所述远程单元的定址到所述主机计算机的响应数据消息在消息帧中异步地传送。
18.根据权利要求17所述的数据传送方法，其中，以小于或等于300ms的时间间隔传送同步帧。
19.根据权利要求17或18所述的数据传送方法，其中，根据载波检测、多址接入和冲突避免方案来传送每个消息帧。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的数据传送方法，其中，所并入的数据消息是命令消息和状态消息中的至少一个。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，每个命令消息选自包括以下消息的组：登录消息、注销消息、登录批准消息、问题下载消息、答案下载消息、答案上传消息、举手消息、测验开始消息和测验结束消息。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中，每个状态消息选自包括以下消息的组：远程单元状态消息、网络状态消息和个域网(PAN)ID消息。
23.根据权利要求17至22中的任一项所述的数据传送方法，其中，所述同步帧是依照由IEEE802.15.4规范定义的信标模式的信标帧。
24.一种参与者响应系统，包括：
至少一个主机计算机；以及
多个远程单元，所述多个远程单元使用无线电分组协议与所述主机计算机进行无线通信，其中，在所述主机计算机与所述远程单元之间的通信期间，将来自所述主机计算机的将由基本上所有所述远程单元处理的数据消息在目的地是所有所述远程单元的综合广播帧中传送到所述远程单元，并且将来自所述主机计算机的将由所述远程单元中的选择的远程单元处理的数据消息在目的地是所述远程单元中的所述选择的远程单元的消息帧中异步地传送到所述远程单元中的所述选择的远程单元，并且其中，将来自所述远程单元的将由所述主机计算机处理的数据消息在消息帧中异步地传送。
25.根据权利要求24所述的参与者响应系统，其中，以等于或小于300ms的时间间隔传送所述综合广播帧。
26.根据权利要求24或25所述的参与者响应系统，其中，所述综合广播帧是同步帧。
27.根据权利要求24所述的参与者响应系统，其中，所述同步帧是依照由IEEE802.15.4规范定义的信标模式的信标帧。
28.根据权利要求24至27中的任一项所述的参与者响应系统，其中，根据载波检测、多址接入和冲突避免方案来传送所述消息帧。
29.根据权利要求24至28中的任一项所述的参与者响应系统，其中，被并入所述综合广播帧的数据消息包括命令消息和状态消息中的至少一个。
30.根据权利要求29所述的参与者响应系统，其中，每个命令消息选自包括以下消息的组：登录消息、注销消息、登录批准消息、问题下载消息、答案下载消息、答案上传消息、举手消息、测验开始消息和测验结束消息。
31.根据权利要求29或30所述的参与者响应系统，其中，每个状态消息选自包括以下消息的组：远程单元状态消息、网络状态消息和个域网(PAN)ID消息。
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