DE69117869T2 - Sende-Empfänger zur Erweiterung eines CSMA/CD-Netzwerkes für drahtlose Kommunikation - Google Patents

Sende-Empfänger zur Erweiterung eines CSMA/CD-Netzwerkes für drahtlose Kommunikation

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DE69117869T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Datenkommunikation und insbesondere einen Sende-Empfänger für das transparente Verbinden eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerkes mit einem drahtgebundenen CSMA/CD-Netzwerk (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect).
  • Der Einsatz tragbarer, leichter, mobiler Datenverarbeitungsgeräte hat in dem Maße zugenommen, wie die Rechenleistung dieser mobilen Datenverarbeitungsgeräte gewachsen ist. Der Einsatz des tragbaren Computers außerhalb eines Büros oder einer ähnlichen Umgebung erfordert nach herkömmlicher Praxis jedoch das Abkoppeln des tragbaren Computers von einem Netzwerk. Dies liegt an der gegenwärtigen Notwendigkeit einer Drahtverbindung beim Benutzen von Computernetzwerken.
  • Die drahtlose Kommunikation zwischen zwei Punkten ist bekannt und wird in der Regel mit Hilfe von Hochfrequenz- Kommunikationsverfahren verwirklicht. Eine Alternative hierzu bietet im Innenbereich, wie z.B. in Bürogebäuden, der Einsatz von Infrarotstrahlen als Kommunikationsmedium.
  • Im IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 24, Nr. 8, 1982, beschreibt F. Gfeller allgemeine Steuerungsprinzipien eines drahtlosen Infrarot-Kommunikationsnetzwerkes mit mehreren Basisstationen und mehreren mobilen Computern. Die Übertragung erfolgt über das drahtlose IR-Medium, wobei für die Aufwärts- und die Abwärtsverbindung unterschiedliche Frequenzen verwendet werden, aber eine einzige Wellenlänge. Dieser Artikel geht nicht auf die Frage der Kollisionserkennung ein.
  • In dem US-Patent 4.807.222, ausgestellt am 21.2.89, beschreibt N. Amitay ein drahtloses Netzwerk mit intelligenten Schnittstellen für jede drahtgebundene Netzwerkverbindung. Die Schnittstelle führt nicht zu einem CSMA/CD-Netzwerk, sondern zu einem Token-Bus-Netzwerk, so daß das drahtgebundene und das drahtlose Netz untereinander asynchron sein müssen.
  • In dem US-Patent 4.665.519, ausgestellt am 12.5.87, beschreiben T.L. Kirchner et al. eine spezifische Anwendung, die mit VHF-FM-Funk arbeitet, um Computer und Peripheriegeräte zu verbinden. Dieses Patent beschreibt genau die Implementierung eines tokengestützten Protokolls mit asynchronem Zugang und geht nicht auf die Frage der Kollisionserkennung ein. Darüber hinaus unterstützt das Protokoll offenbar nur eine Kommunikation mit relativ geringen Datenübertragungsgeschwindigkeiten und verlangt für jede Schnittstelle eine Mikroprozessorsteuerung.
  • In dem Internationalen Patent WO88/07794, veröffentlicht am 6.10.88, beschreibt G. Vacon den Einsatz einer drahtlosen Mikrowellenbrücke zwischen zwei Netzwerken, die das CSMA/CD- Protokoll verwenden. Allerdings befaßt sich Vacon nicht mit einer Netzwerkschnittstelle für mobile Computer zu einem lokalen CSMA/CD-Netzwerk. Die Schnittstelle wird benötigt, um Nachrichten zu speichern, bevor sie an ihren Bestimmungsort weitergeleitet werden, und löst auch nicht das Problem der Bereitstellung von CSMA/CD in einem drahtlosen Netzwerk mit vielen drahtlosen Geräten. Die Kollisionserkennung erfolgt in dem drahtgebundenen, nicht aber in dem drahtlosen Netzwerk.
  • In N. Amitay: "Cordless accessed high-speed high-capacity local area networks", Europäische Patentanmeldung, Publikationsnummer: 0 257 947 A2, Publikationsdatum: 2. März 1988, wird ein lokales Netz (LAN) mit hoher Geschwindigkeit und hoher Kapazität beschrieben, bei dem jeder Benutzer aus einer separaten Gruppe eines oder mehrerer Netzwerkbenutzer drahtlos mit einer zugewiesenen Regionalbus- Schnittstelleneinheit (RBIU, Regional Bus Interface Unit) kommuniziert, die sich in der Nähe der Gruppe befindet. Jede RBIU des Netzwerkes hat eine Schnittstelle mit einem sehr schnellen seriellen oder einem weniger schnellen parallelen Bus eines Open-Ring-Netzwerkes zu Zwecken der Übertragung von Informationssignalen bei gleichzeitigem Empfang von Informationssignalen über den seriellen Hochgeschwindigkeits- Netzwerkbus.
  • In H. Okada et al.: "Multiaccess communications system", US- Patent, Patentnummer: 4.646.293, Patentdatum: 24. Februar 1987, wird ein Mehrfachzugriffs-Kommunikationssystem für ein Kommunikationsnetzwerk beschrieben, bei dem mehrere Knoten über einen gemeinsamen Übertragungsweg mit einem Kopfende verbunden sind, um eine Breitbandübertragung von Paketen zwischen den Knoten durchzuführen. Ein einzelnes Übertragungskabel oder ein Übertragungskabelpaar werden von verschiedenen Kanälen effizient gemeinsam genutzt. Jeder der Knoten ist mit einem Sende-Empfänger ausgestattet, der mit dem Kabel oder den Kabeln in Verbindung steht.
  • Ein Problem bei den dargestellten Verfahren auf diesem Stand der Technik ist, daß kein drahtloses Netzwerk bereitgestellt wird, das wenig kostet und über einen asynchronen Mehrfachzugriff mit Kollisionserkennung in dem drahtlosen Netzwerk selbst verfügt. Die Patente arbeiten alle mit Varianten eines Stafettenmechanismus, wodurch das Gesamtsystem besonders komplex und teuer wird. Die Patente befassen sich außerdem mit Netzwerken mit synchronem Zugriff, reinen Peer-to-peer-Netzwerken oder asynchronen drahtgebundenen und drahtlosen Netzwerken, aber nicht mit einem System, bei dem der Zugriff für viele Benutzer asynchron, zugleich aber synchron mit dem drahtgebundenen Netz ist.
  • Es ist somit ein Ziel der Erfindung, das Verbinden eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerkes mit einem drahtgebundenen Netzwerk bereitzustellen, das ein CSMA/CD-Protokoll verwendet.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein drahtloses Netzwerk bereitzustellen, das separate Wellenlängen für einen Aufwärts- und einen Abwärtskanal verwendet, um die Bereitstellung der Kollisionserkennung in dem drahtlosen Netzwerk zu ermöglichen.
  • Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Sende- Empfänger mit geringer Komplexität und geringen Kosten sowie ein Verfahren zum Betrieb desselben bereitzustellen, um Knoten eines drahtlosen Netzwerkes transparent mit einem standardmäßigen, d.h. nicht firmenspezifischen, drahtgebundenen lokalen Netzwerk zu verbinden.
  • Durch einen Sende-Empfänger, der mit einem drahtgebundenen CSMA/CD-Netzwerk und über ein drahtloses Medium auch mit Computern, auch tragbaren Computern oder Arbeitsplatzrechnern, verbunden sind, die mit drahtlosen Kommunikationsanschlüssen ausgerüstet sind, werden auf vorteilhafte Weise die obigen und andere Probleme überwunden und die Ziele der Erfindung erreicht, wie in den unabhängigen Ansprüchen grundlegend dargelegt ist. Das drahtlose Medium liegt vorzugsweise im Infrarot-Spektrum, obwohl die Darstellung der Erfindung auch für Hochfrequenznetzwerke mit Mikrowellensendern und -empfängern gilt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt die Kommunikation auf einem Aufwärtskanal von tragbaren Computern zum Sende-Empfänger auf einer Wellenlänge, während die Kommunikation auf einem Abwärtskanal vom Sende-Empfänger zu den tragbaren Computern auf einer zweiten Wellenlänge erfolgt. Durch die Verwendung von zwei Wellenlängen ist es möglich, gleichzeitig Daten zu empfangen und zu senden, Nachrichten während des Empfangs zu wiederholen und die Kollisionserkennung in dem drahtgebundenen wie auch in dem drahtlosen Netzwerk ohne weiteres zu implementieren. Die Kommunikation in dem drahtlosen Netzwerk erfolgt mit derselben Bitrate und verwendet dieselbe Datenpaketstruktur wie das drahtgebundene Netzwerk. Die Datenpakete von dem und zu dem drahtgebundenen Netzwerk werden mit Netzwerkgeschwindigkeit übertragen, ohne daß die Daten in Paketform vorliegen müssen. Die Erfindung schafft die Möglichkeit, einen oder mehrere Knoten, die mit dem drahtlosen Netzwerk verbunden sind, transparent in das drahtgebundene Netzwerk zu integrieren, ohne daß der Sende- Empfänger den Nachrichtenverkehr puffern oder über eine intelligente Steuerung zur Verwaltung des Nachrichtenverkehrs verfügen muß.
  • Die oben dargestellten und andere Merkmale der Erfindung werden in der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht, wobei gilt:
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Sende-Empfänger der Erfindung darstellt, der mit einem drahtgebundenen CSMA/CD- Netzwerk einerseits und einem drahtlosen Netzwerk andererseits verbunden ist.
  • Fig. 2 zeigt ein Format eines Datenpakets, das bidirektional durch den Sende-Empfänger übertragen wird.
  • Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das im Detail einen Kollisionserkennungs-Funktionsblock zeigt, der ein Merkmal des Sende-Empfängers ist.
  • Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das eine Schrittfolge zum Übertragen des Datenpakets über das drahtgebundene/drahtlose CSMA/CD -Netzwerk darstellt.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In Fig. 1 ist in Form eines Blockdiagramms ein CSMA/CD- Datenkommunikationsnetzwerk 10 dargestellt. Dieses Netzwerk 10 umfaßt ein drahtgebundenes Netzwerk 12 und ein drahtloses Netzwerk 13. Das drahtgebundene Netzwerk 12 entspricht einem CSMA/CD-Protokoll und kann als Ethernet- oder ähnliche Netzwerkkonfiguration ausgeführt sein. Mit dem drahtgebundenen Netzwerk 12 sind einer oder mehrere Knoten 14 verbunden. Zu den Knoten 14 können Datenverarbeitungsgeräte, Netzwerkserver und/oder eine Reihe konventioneller Geräte gehören. Ebenfalls mit dem drahtgebundenen Netzwerk 12 ist ein Sende-Empfänger 16 verbunden, der gemäß der Erfindung konstruiert ist und betrieben wird. Wie zu erkennen ist, wirkt der Sende-Empfänger 16 als Schnittstelle zwischen dem drahtgebundenen Netzwerk 12 und dem drahtlosen Netzwerk 13. Obwohl nur ein Sende-Empfänger dargestellt ist, dürfte klar sein, daß mehrere gleiche bereitgestellt werden können, deren Abdeckungsbereich den der anderen Sende-Empfänger überlappen kann, aber nicht muß. Das drahtlose Netzwerk umfaßt einen oder mehrere drahtlose Knoten 18, bei denen es sich um tragbare Datenverarbeitungsgeräte, fest installierte Datenverarbeitungsgeräte, Drucker oder eine Reihe von Geräten handeln kann, die häufig in Netzwerken zu finden sind.
  • Der Sende-Empfänger 16 umfaßt einen Empfänger (EMPF) 20, dessen Eingang mit einer Empfangsvorrichtung 22 für ein drahtloses Medium verbunden ist. In einem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dem drahtlosen Medium um Infrarotstrahlung (IR-Strahlung), in anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann es sich aber auch um Hochfrequenzwellen handeln. Der Sende-Empfänger 16 umfaßt ferner einen Sender (SEND) 24, dessen Ausgang mit einer Übertragungsvorrichtung 26 für ein drahtloses Medium verbunden ist.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung empfängt der Empfänger 20 IR-Strahlung auf einem Aufwärtskanal mit einer ersten Wellenlänge λ&sub1; während der Sender 24 IR-Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge λ&sub2; sendet. So haben z.B. λ&sub1; und λ&sub2; Wellenlängen, die zum nahen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums gehören, also Wellenlängen über 700 nm. In einem Ausführungsbeispiel beträgt λ&sub1; ca. 750 nm und λ&sub2; ca. 850 nm. Die Empfangsvorrichtung 22 besteht aus einem Infrarot-Empfänger, wie z.B. einer Fotodiode, die Sendevorrichtung 26 dagegen aus einem Infrarotsender, wie z.B. einer LED oder Laserdiode.
  • Die ausgesandte IR-Strahlung kann mit Hilfe einer Reihe geeigneter Verfahren moduliert werden, z.B. durch Ein/Aus- Tastung, Frequenzumtastung (FSK, Frequency Shift Keying), Phasenumtastung (PSK, Phase Shift Keying), Amplitudenmodulation (AM) und Frequenzmodulation (FM). Unabhängig von dem verwendeten Modulationsverfahren umfaßt der Empfänger 20 einen entsprechenden Demodulator zum Extrahieren digitaler Informationen aus der empfangenen IR- Strahlung.
  • Eine Ausgabe des Empfängers 20 wird einem CSMA/CD- Protokollprozessor (PROT.-PROZ.) 28 zugeleitet, der sie in das drahtgebundene Netzwerk 12 leitet. Der Protokollprozessor 28 umfaßt Treiber- und Empfängerschaltkreise, die sich als Schnittstelle zu dem drahtgebundenen Netzwerk 12 eignen. Die Ausgabe des Empfängers 20 wird ferner zu einem Kollisionserkenner (CD, Collision Detector) 30 geleitet. Die Funktion dieser beiden Blöcke ist nachstehend ausführlich beschrieben.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wiederholt der Sende-Empfänger bei dem Sender 24 alle von dem Empfänger 20 empfangenen Daten. Hierzu ist der Ausgang des Empfängers 20 auch mit dem Sender 24 verbunden, so daß demodulierte digitale Daten, die von einem drahtlosen Knoten 18 empfangen werden, gleichzeitig verwendet werden, um die IR-Strahlung zu modulieren und zurückgesendet zu werden. Jeder der drahtlosen Knoten 18 umfaßt auch einen IR-Empfänger 18a und einen IR- Sender 18b, die bei λ&sub1; bzw. λ&sub2; arbeiten, und weisen zudem eine Kollisionserkennungseinheit auf.
  • Fig. 2 stellt ein exemplarisches CSMA/CD-Datenpaket 40 dar. Es dürfte klar sein, daß die genaue Paketstruktur von dem geltenden Netzwerkprotokoll abhängt. Das Paket 40 umfaßt ein Synchronisationsfeld (SYNC) 40a, das aus einer sich wiederholenden Bitfolge besteht, mit deren Hilfe der Empfänger 20 die Synchronisierung mit dem seriellen Bitstrom herstellt. Auf das Feld SYNC 40a folgt ein Paketstartbegrenzer 40b, der aus einer vorbestimmten Bitfolge zur Definition des Beginns eines Nachrichtenteils des Pakets besteht. Ferner umfaßt das Paket 40 ein Ausgangsadressenfeld 40c und ein Zieladressenfeld 40d. Der Inhalt des Ausgangsadressenfeldes 40c entspricht in der Regel der Netzwerkadresse des sendenden Gerätes, während der Inhalt des Zieladressenfeldes 40d in der Regel der Netzwerkadresse des Gerätes entspricht, an welches das Paket gerichtet ist. Insofern kann die Ausgangsadresse entweder einer der drahtgebundenen Knoten 14 oder einer der drahtlosen Knoten 18 sein. So kann das Paket 40 von einem drahtgebundenen Knoten 14 an einen anderen drahtgebundenen Knoten 14 oder über den Protokollprozessor 28 und den Sender 24 an einen der drahtlosen Knoten 18 gerichtet werden. Ebenso kann das Paket 40 von einem drahtlosen Knoten 18 über den Empfänger 20 und den Sender 24 an einen anderen drahtlosen Knoten 18 oder über über den Empfänger 20 und den Protokollprozessor 28 an einen der drahtgebundenen Knoten 14 gerichtet werden.
  • Ein Merkmal der Funktion des Netzwerks 10 besteht darin, daß ein gesendetes Paket von allen Knoten 14, die mit dem drahtgebundenen Netzwerk 12 verbunden sind, und von allen Knoten 18 des drahtlosen Netzwerkes 13 empfangen wird. Jeder der Knoten 14 und 18 umfaßt also ein Mittel zum Synchronisieren gegenüber dem Datenpaket 40 und zum Demodulieren desselben sowie ein Mittel zum Vergleichen einer intern gehaltenen Netzwerkadresse mit dem Zieladressenfeld 40d, um festzustellen, ob das Paket für den Empfang durch den jeweiligen Knoten bestimmt ist, der es gerade empfangen hat.
  • Das Paket 40 umfaßt auch ein Datenfeld 40e und in der Regel auch ein Datenintegritätsfeld 40f wie z.B. ein Feld, das Informationen für eine zyklische Blockprüfung (CRC, Cyclical Redundancy Check) enthält.
  • Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist, daß ein Paket 40, das von dem Sende-Empfänger 16 auf dem Abwärtskanal übertragen wird, von allen drahtlosen Knoten 18 empfangen wird. Wenn das Paket an einen der drahtlosen Knoten 18 adressiert ist, sendet der adressierte Knoten 18 das Paket noch während des Empfangs auf dem Aufwärtskanal zurück. Der Sende-Empfänger 16 empfängt das zurückgesendete Paket und stellt mit Hilfe des Kollisionserkenners 30 fest, ob es in dem drahtlosen Netzwerk 13 zu einer Kollision gekommen ist. Eine Kollision im Sinne dieser Beschreibung ist ein Zustand, bei dem zwei oder mehr der Knoten 12 und/oder 18 gleichzeitig versuchen, ein Paket 40 über das drahtgebundene und/oder das drahtlose Netzwerk zu senden.
  • Wie in Fig. 3 zu sehen, umfaßt der Kollisionserkenner 30 ein serielles Schieberegister 50, dessen Ausgaben an einen Kollisionserkennerkomparator 52 geleitet werden. Bei Eingaben in das Schieberegister handelt es sich um digitale Daten, die gewonnen werden, bevor sie von dem Sender 24 moduliert werden. Der Kollisionserkennerkomparator 52 ermittelt die Zeitverzögerung in dem drahtlosen Netzwerk 13, indem er das Auftreten des empfangenen START-Feldes 40b des zurückgesendeten Pakets erkennt und die Zeitverzögerung seit der Übertragung des START-Feldes 40b des ursprünglich von dem Sender 24 gesendeten Pakets feststellt. Diese Zeitdifferenz stellt die Umlaufverzögerung von dem Sende-Empfänger 16 zu dem adressierten drahtlosen Knoten 18 sowie die Verzögerung zwischen dem Empfang und der Rückübertragung des Pakets dar, die innerhalb des adressierten drahtlosen Knotens 18 auftritt. Diese Zeitdifferenz nutzt der Kollisionserkennungskomparator 52, um die Bits der übertragenen Daten in dem Schieberegister 50 an den in Echtzeit von dem Empfänger 20 empfangenen Daten auszurichten, so daß ein bitweiser Vergleich durchgeführt werden kann.
  • Wenn keine Signalabschwächung auftritt und kein anderer drahtloser Knoten 18 ebenfalls zu senden versucht, muß der von dem Sende-Empfänger 16 empfangene rückübertragene Bitstrom dem ursprünglich übertragenenen Bitstrom genau entsprechen. Wenn es einen Unterschied zwischen den zwei Bitströmen gibt, wird angenommen, daß es zu einer Kollision gekommen ist. In diesem Fall liefert der Kollisionserkennungskomparator 52 ein Kollision-erkannt- Signal an den CSMA/CD-Protokollprozessor 28. Der CSMA/CD- Protokollprozessor 28 meldet dann in dem drahtgebundenen Netzwerk 12 einen Kollisionszustand.
  • Wenn bei einem konventionellen CSMA/CD-Protokoll ein Knoten eine Kollision erkennt, gibt dieser Knoten ein Stausignal in das Netz. Alle Knoten erkennen das Stausignal, stoppen laufende Übertragungen unverzüglich und verzichten auf die Auslösung neuer Übertragungen. Nach einer Zeit der Beruhigung des Netzwerks unternehmen einer oder mehrere Knoten einen erneuten Übertragungsversuch. Wenn wieder eine Kollision auftritt, wird diese erkannt, und im Netzwerk kommt es wie zuvor zu einem Stau. So geht es weiter, bis einer der Knoten das Netzwerk erfolgreich übernimmt und sein Datenpaket überträgt.
  • Ein Knoten 14 in dem drahtgebundenen Netzwerk 12 implementiert also das CSMA/CD-Protokoll, indem er auf einen Zeitpunkt lauscht, zu dem sich keine Daten in dem Netzwerk 12 befinden, und seine Daten dann dem Netzwerk 12 präsentiert. Während dem Netzwerk 12 Daten präsentiert werden, lauscht der Knoten 14 weiter in das Netzwerk 12 hinein, um sicherzustellen, daß die Daten, die er dem Netzwerk präsentiert, nicht durch einen anderen Knoten beschädigt wurden, der dem Netzwerk 12 gleichzeitig ebenfalls Daten präsentiert. Wenn ein sendender Knoten 14 erkennt, daß das Netzwerk die übertragenen Daten nicht richtig zurückgibt, gilt eine Kollision als festgestellt.
  • Für das drahtlose Netzwerk 13 in Fig. 1 empfängt ein drahtloser Knoten 18, der ein Paket 40 mit λ&sub1; überträgt, gleichzeitig mit λ&sub2; das von dem Sende-Empfänger 16 zurückübertragene Paket. Wenn das empfangene Paket nicht dem übertragenen Paket entspricht, erkennt der drahtlose Knoten 18 eine Kollision und signalisiert nach dem CSMA/CD-Protokoll einen Stau in dem drahtlosen Netzwerk. Dieser Stauzustand wird von dem Protokollprozessor 28 erkannt, der wiederum ein Stausignal in dem drahtgebundenen Netzwerk 12 ausgibt. Ebenso wird ein Stauzustand in dem drahtgebundenen Netzwerk 12 von dem Protokollprozessor 28 erkannt und über den Sender 24 in dem drahtlosen Netzwerk mitgeteilt.
  • Das Stausignal wird von jeder sendenden Station ausgegeben, die entweder einen Stau oder eine Kollision erkennt. Das Stausignal besteht aus eine kontinuierlichen Bitfolge. Eine Kollision in dem drahtgebundenen Netzwerk 12 wird von allen Sende-Empfängern 16 an das drahtlose Netzwerk 13 weitergemeldet. Eine Kollision in dem drahtlosen Netzwerk 13 wird von dem betroffenen Sende-Empfänger 16 an das drahtgebundene Netzwerk weitergemeldet.
  • Wie zu erkennen ist, ermöglicht der Sende-Empfänger 16 das Verbinden der drahtlosen Knoten 18 mit dem drahtgebunden Netzwerk 12 in einer Weise, die für die Knoten 14 und 18 transparent ist. Die Knoten können also Datenpakete senden und empfangen, als ob das Netzwerk vollständig aus dem drahtgebundenen Netzwerk 12 bestünde.
  • Gemäß der Erfindung und entsprechend der Abbildung in dem Flußdiagramm in Fig. 4 wird dieses CSMA/CD-Verfahren durch die Nutzung der zwei Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; auf das drahtlose Netzwerk erweitert. Wenn ein drahtloser Knoten 18 ein Paket 40 zu senden hat, beobachtet oder "lauscht" der Knoten 18 auf der Wellenlänge λ&sub2;, um einen Zeitpunkt zu erkennen, zu dem sich in dem drahtlosen Netzwerk 13 keine Daten befinden (Block A). Der Knoten 18 überträgt dann das Paket 40 auf der Wellenlänge λ&sub1; (Block B). Der Sende-Empfänger 16 wiederholt das auf der Wellenlänge λ&sub1; empfangene Paket auf der Wellenlänge λ&sub2; in das drahtgebundene Netzwerk (Block C). Der drahtlose Knoten 18 führt bei seinen Daten aus einem anderen drahtlosen oder drahtgebundenen Gerät eine Kollisionserkennung durch, indem er das Paket auf der Wellenlänge λ&sub2; empfängt und die empfangenen Daten mit den gesendeten Daten vergleicht, um sicherzustellen, daß sie gleich sind (Block D).
  • Anzumerken ist, daß kein Multiplexen der Wellenlängen erforderlich ist, da der Sende-Empfänger 16 und der drahtlose Knoten 18 alle auf derselben Wellenlänge senden könnten. Allerdings verhindert das Multiplexen der Wellenlängen Probleme mit Verzögerungs- und anderen Interferenzproblemen, die bei Verwendung derselben Wellenlänge auftreten können.
  • Der Mobilität der drahtlosen Knoten 18 wird durch die Überlegung Rechnung getragen, daß alle drahtlosen Sende- Empfänger innerhalb einer Umgebung auf derselben Wellenlänge senden und alle drahtlosen Knoten 18 ebenfalls auf derselben Wellenlänge senden. So halten die drahtlosen Knoten 18 die Verbindung zu dem Netzwerk 12 auf denselben Wellenlängen, obwohl durch die Bewegung eine Änderung bei den drahtlosen Sende-Empfängern 16 eintreten kann. Wenn der drahtlose Knoten 18 sich in ein anderes drahtgebundenes Netzwerk oder von einem Teilnetz in ein anderes Teilnetz eines büroweiten Netzwerks bewegt, bleibt der Mechanismus des Zugriffs auf das neue Netzwerk oder Teilnetz gleich. Da sich die Netzwerkadresse des drahtlosen Knotens 18 jedoch ändern kann und wahrscheinlich auch wirklich ändert, bietet sich der Einsatz von Netzwerksteuerungssoftware und intelligenten Netzwerkbrücken an, um die Daten richtig von einem Netzwerk zum anderen zu übertragen.
  • Der Einsatz der Erfindung für den drahtlosen Anschluß an ein CSMA/CD-Netzwerk bietet mehrere Vorteile. Die technischen Anforderungen des Netzwerk-Sende-Empfängers 16 werden minimiert, da er als Wiederholer wirkt und keine besondere Intelligenz benötigt. Darüber hinaus besteht für die Knoten des drahtgebundenen Netzwerks 12 kein Unterschied zu ihrer normalen Betriebsweise, so daß sie keine Veränderungen an Hardware oder Software erfordern. Der gesamte zusätzlich erforderliche Rechenaufwand für die Unterhaltung des drahtlosen Netzwerks 13 erfolgt in den drahtlosen Knoten 18, die in der Regel bereits über Vorrichtungen mit Rechenleistung verfügen. Die Architektur und das Steuerungsprotokoll des drahtgebundenen Netzwerks 12 bleiben daher unverändert. Der oder die Sende-Empfänger 16 sind relativ unkomplex und werden billig hergestellt und betrieben, so daß ihr Mehrfacheinsatz in großen Umgebungen wie einem offenen Büro oder Lager kostengünstig ist. Der Einsatz separater Wellenlängen für die Aufwärts- und die Abwärtsverbindung in Verbindung mit der Kollisionserkennung schließlich beseitigt Interferenzen zwischen den drahtlosen Knoten 18.

Claims (11)

1. Ein Verfahren zum Betreiben eines Datenverarbeitungsmittels, das mit einem Kommunikationsnetzwerk (10) verbunden ist und folgende Schritte umfaßt:
Übertragen einer Nachricht von einem ersten Netzwerkknoten (18) über ein drahtloses Medium (13) wobei die Nachricht an einen zweiten Netzwerkknoten (14) adressiert wird;
Empfangen der übertragenen Nachricht mit einem Mittel zum Anschluß (16) des drahtlosen Netzwerkmediums (13) an ein drahtgebundenes Medium (12); und
Zurückübertragen der empfangenen Nachricht mit dem Anschlußmittel (16) zu dem drahtgebundenen Medium (12) während des Empfangs der Nachricht;
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es ferner folgende Schritte umfaßt:
Zurückübertragen der empfangenen Nachricht mit dem Anschlußmittel (16) zu dem drahtlosen Medium (13) während des Empfangs der Nachricht;
Empfangen der zurückübertragenen Nachricht mit dem ersten Netzwerkknoten (18); und
Vergleichen der zur Zeit übertragenen Nachricht mit der empfangenen zurückübertragenen Nachricht mit dem ersten Netzwerkknoten (18), um festzustellen, ob beide gleich sind, und wenn nicht, Feststellen, daß eine Kollision aufgetreten ist.
2. Ein Verfahren zum Betreiben eines Datenverarbeitungsmittels, das mit einem Kommunikationsnetzwerk (10) verbunden ist und folgende Schritte umfaßt:
Übertragen einer Nachricht von einem ersten Netzwerkknoten (14) über ein drahtgebundenes Medium (12), wobei die Nachricht an einen zweiten Netzwerkknoten (18) adressiert wird;
Empfangen der übertragenen Nachricht mit einem Mittel zum Anschluß (16) des drahtgebundenen Mediums (12) an ein drahtloses Medium (13);
Übertragen der empfangenen Nachricht mit dem Anschlußmittel (16) zu dem drahtlosen Medium (13) während des Empfangs der Nachricht; und
Empfangen der Nachricht über das drahtlose Medium (13) mit mindestens einem Netzwerkknoten;
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es ferner folgende Schritte umfaßt:
wenn die Nachricht an einen Netzwerkknoten (18) adressiert ist, der mit dem drahtlosen Medium (13) verbunden ist,
Zurückübertragen der empfangenen Nachricht mit dem adressierten Knoten (18) über das drahtlose Medium (13), wobei die Nachricht zurückübertragen wird wie empfangen;
Empfangen der zurückübertragenen Nachricht mit dem Anschlußmittel (16); und
Vergleichen der zur Zeit übertragenen Nachricht mit der empfangenen zurückübertragenen Nachricht mit dem Anschlußmittel (16), um festzustellen, ob beide gleich sind, und wenn nicht, Feststellen, daß eine Kollision aufgetreten ist.
3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Vergleichens die anfänglichen Schritte des Ermittelns einer Verzögerung zwischen der Übertragung der Nachricht zu dem drahtlosen Medium (13) und dem Empfang der zurückübertragenen Nachricht sowie des Ausrichtens der übertragenen Bits an entsprechenden empfangenen Bits umfaßt, so daß die Bits verglichen werden können.
4. Ein Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem Nachrichten, die über das drahtlose Medium (13) von dem ersten Netzwerkknoten (18) zu dem Anschlußmittel (16) übertragen werden, mit einer ersten Wellenlänge übertragen werden und Nachrichten, die über das drahtlose Medium (13) von dem Anschlußmittel (16) zu dem ersten Netzwerkknoten (18) übertragen werden, mit einer zweiten Wellenlänge übertragen werden, die von der ersten Wellenlänge abweicht, und bei dem die erste und die zweite Wellenlänge jeweils größer als etwa 700 Nanometer sind.
5. Ein Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem Nachrichten, die zu dem drahtgebundenen Netzwerk (12) und zu dem drahtlosen Netzwerk (13) übertragen werden, nach einem CSMA/CD-Protokoll übertragen werden.
6. Ein Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, bei dem der Schritt des Feststellens einen Schritt des Mitteilens eines Kollision-erkannt-Zustands auf dem drahtgebundenen Medium (12) und dem drahtlosen Medium (13) umfaßt.
7. Eine Vorrichtung zum Anschluß (16) eines drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerks (10) an ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk (13), die beide mit demselben Kommunikationsprotokoll arbeiten, umfassend:
ein Mittel zum bidirektionalen Anschluß (28) an das drahtgebundene Medium (12) zum Übertragen von Nachrichten zu ihm und zum Empfangen von Nachrichten von ihm;
ein Mittel zum bidirektionalen Anschluß (20, 24) an das drahtlose Medium (13) zum Übertragen von Nachrichten zu ihm und zum Empfangen von Nachrichten von ihm;
ein Mittel zum bidirektionalen Leiten von Nachrichten, die von dem drahtgebundenen Medium (12) empfangen wurden, zu dem drahtlosen Medium (13) und zum Leiten von Nachrichten, die von dem drahtlosen Medium (13) empfangen wurden, zu dem drahtgebundenen Medium (12);
wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner umfaßt:
ein Mittel, das auf eine zu dem drahtlosen Medium (13) übertragene Nachricht reagiert, zum Empfangen einer zurückgesendeten Nachricht von dem drahtlosen Medium (13) und zum Vergleichen der übertragenen Nachricht mit der empfangenen zurückgesendeten Nachricht, um festzustellen, um eine Kollision aufgetreten ist.
8. Eine Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Mittel zum bidirektionalen Anschluß (20, 24) an das drahtlose Medium (13) ein Mittel (22, 26) zum Empfangen optischer Strahlung, die eine erste Wellenlänge aufweist, und zum Übertragen optischer Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge, die von der ersten Wellenlänge abweicht, umfaßt, wobei die erste und die zweite Wellenlänge vorzugsweise jeweils länger als etwa 700 nm ist.
9. Eine Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der das Vergleichsmittel umfaßt:
ein Mittel zur Ermittlung der Verzögerung zwischen der Übertragung der Nachricht auf das drahtlose Medium (13) und dem Empfang der zurückgesendeten Nachricht;
ein Mittel zum vorübergehenden Speichern zumindest eines Teils der übertragenen Nachricht; und
ein Mittel, das auf die Arbeit des Verzögerungsermittlungsmittels reagiert, zum Ausrichten der gespeicherten übertragenen Nachricht an der empfangenen zurückgesendeten Nachricht, damit sie richtig verglichen werden.
10. Eine Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, bei dem Nachrichten, die an das drahtgebundene Netzwerk (12) und an das drahtlose Netzwerk (13) übertragen werden, nach einem CSMA/CD-Protokoll übertragen werden.
11. Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem das Vergleichsmittel (30) ein Mittel, das mit dem Mittel zum bidirektionalen Anschluß (28) an das drahtgebundene Medium (12) und mit dem Mittel zum bidirektionalen Anschluß (20, 24) an das drahtlose Medium (13) verbunden ist, zum Mitteilen eines Kollision-erkannt-Zustands auf dem drahtgebundenen Medium (12) und auf dem drahtlosen Medium (13) umfaßt.
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