CN1121651C

CN1121651C - 无线资料传输方法及装置

Info

Publication number: CN1121651C
Application number: CN00100769A
Authority: CN
Inventors: 何明翰; 林志鸿
Original assignee: Information Industry Strategy Association
Current assignee: Information Industry Strategy Association
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2003-09-17
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: CN1307282A

Abstract

一种无线数据传输方法及装置，其是以利用N+1个时间带而进行至少N部电子装置间的数据传送，其中第一个时间带为供一主控装置进行控制作业的控制时间带，其余N个时间带分别为供该N部电子装置收送数据的数据时间带，而当一部电子装置开机后，其是先进行至少一次的轮询，以决定电子装置的地址及所属的时间带，而电子装置是可在属于自己的时间带发送数据，并可在任一时间带接收数据，因此，毋需复杂的计时同步设备即可实现快速的多对多无线数据传输。

Description

无线资料传输方法及装置

技术领域

本发明是有关数据通信的技术领域，尤指一种用于多部电子装置间的无线数据传输方法及装置。

背景技术

在习知数据通讯的技术中，当欲于一定的区域范围内达成在两部或两部以上的电脑或其它电子设备间进行数据的传送时，最常使用的方式即是透过局域网(Local Area Network)的连线以使电脑与电脑间得以进行数据交换，惟因局域网是以实体的电缆线来作为数据传送的媒体，因此，在实际的使用时，必须考虑电缆线的配置而导致电脑仅能固设在一定的地点而无法因应使用上的需要而移动，且在某些应用的场所，例如半导体工厂的无尘室中，对于电缆线的维护亦有其困难。

而为避免使用电缆线所产生的问题，即有以无线传输的方式来进行电脑与电脑间的数据交换，例如现有的蓝牙(Blue Tooth)产品，即是以分码多工(Code Division Multiple Accessing，CDMA)给定每部装置一个正交虚拟乱数的编码机制，以区隔不同的多工传输装置，使用2.4GHz的无线电波段，传送距离一般在5至15公尺之间，此种方式需要复杂的编码及特别设计的无线发射及传送方式，其传输率为720Kbps，且目前价格昂贵，主要应用在于取代低速数据传输线，如同轴电缆，传真装置，及周边装置的语音或讯息传送，其传输频宽仅适合传送简单的语音数据，而不适用大量数据的快速传送。故而前述的数据传输方式实有予以改进的必要。

发明内容

本发明的目的是在提供一种无线数据传输方法及装置，其以简单的硬件更新而可使现有的数据传输及网路传输系统改变为无线传输，且适用于大量数据的快速传输。

为达前述的目的，本发明一种无线数据传输方法，是利用N+1个时间带进行至少N部电子装置间的数据传送，其中，第一个时间带为供一主控装置进行控制作业的控制时间带，其余N个时间带分别为供该N部电子装置收送数据的数据时间带，该方法主要包括：启动连线步骤，是当一部电子装置开机后，进行至少一次的轮询，而决定该电子装置的地址及所属的时间带，其中，一次的轮询是于该N+1个时间带进行N+1次的封包接收，N为正整数；建构步骤，其是用以建立传输的连线，其中，每一电子装置是可在属于自己的时间带发送数据，并可在任一时间带接收数据；例外状况处理步骤，其是在同时有两部以上的电子装置启动连线的步骤以申请上线而产生碰撞时，由该等电子装置各自经一时间乱数的延迟后，再重行启动连线的步骤，或是在数据传送发生碰撞时，由主控装置在第一时间带发出解构讯息；以及解构步骤，其是在碰撞发生且主控装置发出解构讯息时，除主控装置外，令所有线上的电子装置全部放弃地址，回到启动连线的步骤。

其中，于该启动连线步骤中，当一部电子装置开机并进行至少一次轮询后，如无收到任何数据封包，则设定该电子装置为主控装置及位于第一地址，其可使用该控制时间带及第一个数据时间带，而如收i个数据封包，则设定该电子装置是位于第i地址，其可使用第i个数据时间带；如该电子装置只接收到一个数据封包或接收到大于N+1个数据封包，则判断于控制时间带的数据封包接收是否正常，如是，则增加一次轮询并重复启动连线的步骤，如否，则重复启动连线的步骤，再进行N+1次轮询；其中，如该电子装置接收到N+1个数据封包，则该电子装置进入一优先等待序列，等待解构讯息封包。

其中，于该建构步骤中，如一电子装置在属于自己的时间带不发送数据，则送出一不动作封包，并分别将一不动作计数器及一循环计数器予以递增；其中，如该电子装置在属于自己的时间带发送数据给另一电子装置并接收回应认可信号后，分别将一动作计数器及该循环计数器予以递增；其中，该电子装置在非属于自己的时间带时，仅可接收数据封包或回应认可信号，并将该循环计数器予以递增。

其中，该循环计数器是在计数至N+1时，重置为1而循环计数。

其中，该例外状况处理步骤是在经过N+1个时间带的一轮收发后，如该循环计数器的值小于N+1时，由主控装置在第一时间带送出解构信号。

其中，该解构步骤在一预先设定次数的封包发送后，由主控装置在第一时间带送出解构讯息，并统计各电子装置的动作计数器及不动作计数器的值，以决定各电子装置的使用流量，而裁定一电子装置为该主控装置，其余的电子装置则放弃其地址，藉以进行优先权最佳分配步骤；其中，该优先权最佳分配步骤是设定动作计数器的值较大的电子装置可取得一个以上的时间带或地址，而不动作计数器的值较大的电子装置则由主控装置予以解构并进入一闲置序列。

其中，该优先权最佳分配步骤是在有至少一部电子装置进入闲置序列时，其地址可用以接受其它新申请上线的电子装置。

本发明一种无线数据传输装置，是与一电子装置连线以利用复数个时间带进行与其它电子装置间的数据传送，其中，第一个时间带为供一主控装置进行控制作业的控制时间带，其余的时间带是供该等电子装置收送数据的数据时间带，其特征在于，该无线数据传输装置主要包括：一无线收发器，其是以无线的型式收送数据；一多工器，是将一数据源的多个数据比特进行多工处理，以供发送数据；一解多工器，是将接收的数据进行解多工处理，以供储存至该数据源；一全双工选择器，是用以选择该无线收发器为连接至该多工器或解多工器，以分别进行数据的发送或接收：以及一微处理器，是用以控制该无线收发器、多工器、解多工器及全双工选择器，而进行无线数据的收发，其中，该电子装置开机后，是进行一启动连线的步骤以经由至少一次的轮询，而决定该电子装置的地址及所属的时间带，当中，一次的轮询是于该复数个时间带分别进行多次的封包接收，藉此，该电子装置可在属于自己的时间带发送数据，并可在任一时间带接收数据。

其中当同时有其它电子装置启动连线的步骤以申请上线而产生碰撞时，该微处理器即等待一时间乱数的延迟后，再重行启动连线的步骤。

其中，当数据传送发生碰撞时，其接收由主控装置在第一时间带所发出的解构讯息，而放弃其地址并回到启动连线的步骤。

其中，于该启动连线步骤中，当该电子装置开机并进行至少一次轮询后，如无收到任何数据封包，则设定该电子装置为主控装置及位于第一地址，其可使用该控制时间带及第一个数据时间带，而如收i个数据封包，则设定该电子装置是位于第i地址，其可使用第i个数据时间带。

其中，当一预先设定次数的封包发送后，该主控装置在第一时间带送出解构讯息，并统计各电子装置的使用流量，而裁定一电子装置为该主控装置，其余的电子装置则放弃其地址，藉以进行优先权最佳分配步骤；其中，该优先权最佳分配步骤是设定使用流量较大的电子装置可取得一个以上的时间带或地址，而使用流量较小的电子装置则由主控装置予以解构并进入一闲置序列。

附图说明

为进一步了解本发明的结构、特征及其目的，兹附以图式及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：

图1是本发明的无线数据传输装置的功能方块图。

图2是为依据本发明的无线数据传输方法所运作的无线网路架构示意图。

图3是显示一数据封包格式。

图4是为在启始连线步骤时的作业操作示意图。

图5是为在建构步骤时的作业操作示意图。

图6是为在例外状况处理步骤时的作业操作示意图。

图7是为在优先权最佳分配步骤时的作业操作示意图。

具体实施方式

有关本发明的无线数据传输装置10的硬件架构，请先参照图1所示，其主要是包括无线收发器11、多工器12、解多工器13、全双工选择器14、及微处理器15等，其中，该无线收发器11是由高频可变频发送器及接收器所构成，其可依据该微处理器15的规划而调整变化频率(频率值介于2.4GHz-2.5GHz)，并采脉冲编码调变(PCM)的方式，以无线电波的型式传送或接收数据，以便达成不受空间限制的数据传输，并能避免干扰所造成的传输失败。

该多工器12是将一数据源(Data Pool)16的多个数据比特进行多工处理，以供发送数据，反之，而该解多工器13则是将接收的数据进行解多工处理，以供储存至该数据源16，又该多工器12及解多工器13的操作速度并可由微处理器15依实际的状况而予以设定，以便获致最快的传输效能。

该全双工选择器14是设置于该无线收发器11与该多工器12及解多工器13之间，藉以在该微处理器15的控制下，选择该无线收发器11为连接至该多工器12或解多工器13，而可分别进行数据的传送或接收。

前述的无线数据传输装置10是以利用标准的总线插槽(例如ISA总线)或是界面连线(例如工业PC104界面)与一电子装置19连线，藉以由该微处理器15将电子装置19所要传送的数据封包读取至该数据源16，并在该微处理器15的控制下，经由该无线收发器11而予以传送。反之，经由该无线收发器11所接收的数据封包亦是在微处理器15的控制下，经由该数据源16而送至该电子装置19。

当利用本发明的无线数据传输装置10进行多部电子装置19间的数据传输时，需在每一电子装置19连线设置一前述的无线数据传输装置10，于本发明的无线数据传输方法的一较佳实施例中，其是可在最多N部个人电脑(PC)间进行数据传输(N≥2，N为自然数)，而以将传输的时间周期划分为N+1个时间带(Time Slice)T₀-T_N来传输控制讯息或数据，如图2所示的实际范例中，假设N为16，则可分配16个地址A₁-A₁₆给该16部PC，以使该16部PC构成一无线网路，并利用时间带T₀-T₁₆来进行无线数据传输，其中，时间带T₀为供一主控装置进行控制作业的控制时间带，其余时间带T₁-T₁₆分别为供该16部PC收送数据的数据时间带。

而当一PC开机后，其所连线的无线收发装置即在微处理器15的控制下，进行一启动连线的步骤以要求上线，该启动连线的步骤是首先进行一次的轮询以在该17个时间带进行17次的封包接收，其封包的格式可参见图3所示，是由标头部(Header)、地址段、控制段、数据段、检查部(Checksum)及停止比特组(Stop Byte)所接续而成，图4则说明在轮询的每个时间带的使用情形，其中，Tx及TxR分别代表传送及传送回应，Rx及RxR分别代表接收及接收回应，而在轮询时，封包的传送是被关闭(Disabe)，仅进行封包的接收，于经进行多次(例如16次)的轮询后，则依下述的规则以由每次轮询所接收的封包数而决定该PC的地址及所属的时间带：

(1)无接收任何封包：其显示未有任何其它PC在线上，因此，设定该PC的地址为A₁，其可使用时间带T₁，并指定该PC为主控装置，具有使用控制作业时间带T₀的权力.

(2)接收到两个封包：其显示有一部PC已在线上并使用时间带T₀及T₁，因此，设定该PC的地址为A₂，使用的时间带为T₂。

(3)接收到i个封包(2≤i＜17)：其显示有(i-1)部PC已在线上，则设定该PC的地址为A_i，使用的时间带为T_i。

(4)只接收到一个封包或接收到大于17个封包：其显示接收有误，而若控制时间带T₀的封包接收正常，则可依据该封包进行判定控制，再增加一次轮询以决定该PC的地址及所属的时间带，若控制时间带T₀的封包接收不正常或未收到，则重新启动连线的步骤。

(5)接收到17个封包，其代表无线网路的线上满线而无法上线，需进入一等待序列。

又当一PC经启动连线步骤而成功上线后，即在其微处理器15的控制下进行建构步骤以进行数据封包的传送或接收，其发送的顺序是按T₀、T₁至T₁₆的时间带而依序由地址A₁至A₁₆的PC传送封包，亦即，每一PC是可在属于自己的时间带发送数据，并可在任一时间带接收数据。

当地址A_i的PC在时间带T_i不发送数据时，则需送出一不动作封包(NOP)以表示在此时间带该PC不动作，并分别将一不动作计数器及一循环计数器予以递增，其中，该循环计数器是在计数至17时，重置为1而循环计数。而如该PC在此时间带发送数据给另一PC并成功接收回应认可信号后，则分别将一动作计数器及该循环计数器予以递增，惟若未成功接收认可信号时，则需在下一轮询重送。而在T_i以外的时间带，该PC仅可接收数据封包或回应认可信号，并将该循环计数器予以递增。

图5的建构步骤的实例说明当地址A₁的PC(以PCA₁表示)要传输封包至地址A₂的PC(以PCA₂表示)，则PCA₁在时间带T₁将该具有目的地址A₂的封包广播而由PCA₂接收并回应认可信号，其余的PC则不回应，在时间带T₂如PCA₂不传送任何数据，则发出NOP封包给主控装置且其余PC均不回应。

而若同时有两部以上的PC启动连线的步骤以申请上线时，即产生碰撞而无法得到回应，此时，该等PC的无线数据传输装置10即进行一例外状况处理步骤，以各自取一时间乱数并经该时间的延迟后，再重行启动连线的步骤以排除碰撞的发生。此外，本发明的无线数据传输方法是以时间区隔的方式来分离各PC的收发时间，所以不会因时序的误差而发生数据的碰撞，但由于各PC申请上后各自计数，因此，有可能漏计(接收遗失)或同步计数(有两部以上PC跨在同一时间带)的可能，放而造成数据的碰撞，图6说明当PCA₂与PCA₅因计数错误而在时间带T_i同时传送封包，造成封包的混合而无法收到回应认可，因此，于该例外状况处理步骤中，当经过一轮收发后，如循环计数值小于17，在下一轮询时，主控装置(PCA₁)需送出解构信号以重新进行连线的重组，藉以排除数据的碰撞。

而在碰撞发生并主控装置发出解构讯息时，该等PC的无线数据传输装置10即进行一解构步骤，其是除主控装置外，令所有线上的PC全部放弃地址，回利启动连线的步骤以重新取得地址。此外，该解构步骤并可在一预先设定次数的封包发送后而予以执行，以进行优先权最佳分配，亦即，可预先设定一有限值M，在连线运作M×17轮询的数据发送后，由主控装置在时间带T₀送出解构讯息，并统计各PC的动作计数器及不动作计数器之值，以决定各PC的使用流量，据以裁定使用流量最大的PC为下一任的主控装置，并将主控装置指定码传送给该PC，而其余的PC则放弃其地址，藉以进行优先权最佳分配步骤。

而在该优先权最佳分配步骤中，是设定动作计数器的值较大的PC可取得一个以上的时间带，且当上线的PC数K小于16时，可取得一个以上的地址，亦即T_i1，T_i2，…，T_iK∈T_j且A_i1，A_i2，…A_iK∈A_j，其中，1≤K≤16，i≠j，而不动作计数器的值较大的PC则由主控装置予以解构并进入一闲置序列(I dleQueue)，图7是说明该优先权最佳分配步骤的一实例，其显示PCA_i是具有较大的使用流量而PCA_j及A_k则具有较小的使用流量，因此，主控装置裁定将控制权移转至PCA_i，且所发出的解构讯息即指定将PCA_j及A工程至闲置序列71，并将地址A_j指定给PCA_i，A_K则成为空地址，再经连线重组以获致最佳化的使用效率，又如在闲置序列71中的PC要传送数据时，其经叫醒后先行进入一等待序列72，再开始启动连线的步骤以取得地址。

又该优先权最佳分配步骤并可达成地址虚拟化的效果，其是当有i部PC进入闲置状态时(1≤i≤K≤16)，则可以同时接受另外16-i部PC申请上线以进行数据的传输，因此，地址可重复使用而达成虚拟扩张的效果。

惟应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1.一种无线数据传输方法，是利用N+1个时间带进行至少N部电子装置间的数据传送，其中，第一个时间带为供一主控装置进行控制作业的控制时间带，其余N个时间带分别为供该N部电子装置收送数据的数据时间带，该方法主要包括：

启动连线步骤，是当一部电子装置开机后，进行至少一次的轮询，而决定该电子装置的地址及所属的时间带，其中，一次的轮询是于该N+1个时间带进行N+1次的封包接收，N为正整数；

建构步骤，其是用以建立传输的连线，其中，每一电子装置是可在属于自己的时间带发送数据，并可在任一时间带接收数据；

例外状况处理步骤，其是在同时有两部以上的电子装置启动连线的步骤以申请上线而产生碰撞时，由该等电子装置各自经一时间乱数的延迟后，再重行启动连线的步骤，或是在数据传送发生碰撞时，由主控装置在第一时间带发出解构讯息；以及

解构步骤，其是在碰撞发生且主控装置发出解构讯息时，除主控装置外，令所有线上的电子装置全部放弃地址，回到启动连线的步骤。

2.根据权利要求1所述的无线数据传输方法，其特征在于，其中，于该启动连线步骤中，当一部电子装置开机并进行至少一次轮询后，如无收到任何数据封包，则设定该电子装置为主控装置及位于第一地址，其可使用该控制时间带及第一个数据时间带，而如收i个数据封包，则设定该电子装置是位于第i地址，其可使用第i个数据时间带；如该电子装置只接收到一个数据封包或接收到大于N+1个数据封包，则判断于控制时间带的数据封包接收是否正常，如是，则增加一次轮询并重复启动连线的步骤，如否，则重复启动连线的步骤，再进行N+1次轮询；其中，如该电子装置接收到N+1个数据封包，则该电子装置进入一优先等待序列，等待解构讯息封包。

3.根据权利要求1所述的无线数据传输方法，其特征在于，其中，于该建构步骤中，如一电子装置在属于自己的时间带不发送数据，则送出一不动作封包，并分别将一不动作计数器及一循环计数器予以递增；其中，如该电子装置在属于自己的时间带发送数据给另一电子装置并接收回应认可信号后，分别将一动作计数器及该循环计数器予以递增；其中，该电子装置在非属于自己的时间带时，仅可接收数据封包或回应认可信号，并将该循环计数器予以递增。

4.根据权利要求3所述的无线数据传输方法，其特征在于，其中，该循环计数器是在计数至N+1时，重置为1而循环计数。

5.根据权利要求4所述的无线数据传输方法，其特征在于，其中，该例外状况处理步骤是在经过N+1个时间带的一轮收发后，如该循环计数器的值小于N+1时，由主控装置在第一时间带送出解构信号。

6.根据权利要求3所述的无线数据传输方法，其特征在于，其中，该解构步骤在一预先设定次数的封包发送后，由主控装置在第一时间带送出解构讯息，并统计各电子装置的动作计数器及不动作计数器的值，以决定各电子装置的使用流量，而裁定一电子装置为该主控装置，其余的电子装置则放弃其地址，藉以进行优先权最佳分配步骤；其中，该优先权最佳分配步骤是设定动作计数器的值较大的电子装置可取得一个以上的时间带或地址，而不动作计数器的值较大的电子装置则由主控装置予以解构并进入一闲置序列。

7.根据权利要求6所述的无线数据传输方法，其特征在于，其中，该优先权最佳分配步骤是在有至少一部电子装置进入闲置序列时，其地址可用以接受其它新申请上线的电子装置。

8.一种无线数据传输装置，是与一电子装置连线以利用复数个时间带进行与其它电子装置间的数据传送，其中，第一个时间带为供一主控装置进行控制作业的控制时间带，其余的时间带是供该等电子装置收送数据的数据时间带，其特征在于，该无线数据传输装置主要包括：

一无线收发器，其是以无线的型式收送数据；

一多工器，是将一数据源的多个数据比特进行多工处理，以供发送数据；

一解多工器，是将接收的数据进行解多工处理，以供储存至该数据源；

一全双工选择器，是用以选择该无线收发器为连接至该多工器或解多工器，以分别进行数据的发送或接收：以及

一微处理器，是用以控制该无线收发器、多工器、解多工器及全双工选择器，而进行无线数据的收发，其中，该电子装置开机后，是进行一启动连线的步骤以经由至少一次的轮询，而决定该电子装置的地址及所属的时间带，当中，一次的轮询是于该复数个时间带分别进行多次的封包接收，藉此，该电子装置可在属于自己的时间带发送数据，并可在任一时间带接收数据。

9.根据权利要求8所述的无线数据传输装置，其特征在于，其中当同时有其它电子装置启动连线的步骤以申请上线而产生碰撞时，该微处理器即等待一时间乱数的延迟后，再重行启动连线的步骤。

10.根据权利要求9所述的无线数据传输装置，其特征在于，其中，当数据传送发生碰撞时，其接收由主控装置在第一时间带所发出的解构讯息，而放弃其地址并回到启动连线的步骤。

11.根据权利要求8所述的无线数据传输装置，其特征在于，其中，于该启动连线步骤中，当该电子装置开机并进行至少一次轮询后，如无收到任何数据封包，则设定该电子装置为主控装置及位于第一地址，其可使用该控制时间带及第一个数据时间带，而如收i个数据封包，则设定该电子装置是位于第i地址，其可使用第i个数据时间带。

12.根据权利要求11所述的无线数据传输装置，其特征在于，其中，当一预先设定次数的封包发送后，该主控装置在第一时间带送出解构讯息，并统计各电子装置的使用流量，而裁定一电子装置为该主控装置，其余的电子装置则放弃其地址，藉以进行优先权最佳分配步骤；其中，该优先权最佳分配步骤是设定使用流量较大的电子装置可取得一个以上的时间带或地址，而使用流量较小的电子装置则由主控装置予以解构并进入一闲置序列。