DE69220787T2

DE69220787T2 - Drahtloses Ankoppeln von Geräten an ein Kabelnetzwerk

Info

Publication number: DE69220787T2
Application number: DE69220787T
Authority: DE
Inventors: Steven Messenger
Original assignee: Aironet Canada Ltd
Current assignee: Aironet Canada Ltd
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1992-04-08
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: DE69220787D1; WO1992019059A1; US5276680A; CA2040234A1; EP0580652B1; EP0580652A1; CA2040234C

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Netzwerke zum Übertragen von Daten in Paketform und insbesondere Verfahren und Einrichtungen zum drahtiosen Verbinden von Vorrichtungen mit einem Netzwerk, in dem sonst Kabel zur Datenübertragung zwischen den Netzwerkvorrichtungen verwendet werden.

Hintergrund der Erfindung

Es sind Netzwerke bekannt, deren Hauptübertragungsmedium ein Kabel mit relativ hohen Übertragungsraten ist. Direkt mit dem Kabelmedium verbundene Netzwerkknoten können üblicherweise aus gemeinsam genutzten Netzwerkresourcen bestehen, beispielsweise Hostcomputern, Massenspeichermedien und Kommunikationsanschlüssen. Um den Datenfluß besser zu steuern und eine größere Anzahl Netzwerkbenutzer zuzulassen, kann das Netzwerk aus mehreren lokalen Netzwerken (LAN, LAN = Local Area Network) aufgebaut sein. Jedes LAN umfaßt eine begrenzte Anzahl Vorrichtungen, die über lokale Kabel direkt miteinander kommunizieren. Die LAN-Vorrichtungen kännen über einen Kommunikationskontroller, der normalerweise ein Router oder eine Bridge ist, mit dem Hauptkabelmedium verbunden sein. Obgleich ein Router und eine Bridge unterschiedlich arbeiten, erlauben es beide letztlich, Daten zwischen einer Vorrichtung in einem besonderen LAN und einer Vorrichtung zu übertragen, die direkt mit dem Hauptkabelmedium verbunden ist oder sich in einem anderen LAN befindet.
Die Arbeitsweise eines herkömmlichen Routers ist bekannt. Er erzeugt und hält normalerweise eine Tabelle der LANs im Netzwerk. Er kennt die Vorrichtungen in dem von ihm bedienten LAN oder in anderen LANs nicht. Eine Vorrichtung in seinem LAN kann, beispielsweise beim Anlauf, ein lokales Paket übertragen, das einen Router auffordert, sich zu identifizieren, und der Router überträgt ein Paket, das seine Kommunikationsadresse angibt. Wünscht die Vorrichtung, mit einer weiteren Vorrichtung in einem anderen LAN zu kommunizieren, so kann die Vorrichtung ein Paket zum Router übertragen, das gültige LAN- und Vorrichtungsadressen enthält und sämtliche Daten, die übertragen werden sollen. Der Router leitet das Paket auf das Hauptkabelmedium. Ein ähnlicher Router bedient das LAN, in dem sich die andere Vorrichtung befindet. Er empfängt das Paket aus dem Hauptkabelmedium aufgrund der enthaltenen LAN-Adresse und überträgt das Paket in sein LAN, in dem die andere Vorrichtung das Paket empfangen kann.
Eine herkömmliche Bridge überwacht die Übertragung von Paketen in einzelnen LANs, entnimmt die Adresse aus den Paketen und baut eine Tabelle aus solchen Adressen auf. Im Unterschied zu einem Router kennt sie tatsächlich die Netzwerkvorrichtungen, die in den einzelnen LANs angeordnet sind. Überträgt eine besondere Vorrichtung in einem LAN, das von der Bridge bedient wird, ein Paket, das an eine Vorrichtung in einem anderen LAN adressiert ist, so greift die Bridge auf ihre Tabelle zu, um das Paket von der Quellvorrichtung zum Bestimmungs-LAN zu befördern und letztlich zur angesprochenen Vorrichtung. Die Bridge erkennt in ähnlicher Weise ein Paket, das an eine besondere Vorrichtung adressiert ist und im Hauptkabelmedium übertragen wird, und sie überträgt das Paket zum LAN, in dem sich die Vorrichtung befindet. Der Vorgang des Erkennens einer Vorrichtung und das Bereitstellen von Paketübertragungsdiensten zur Vorrichtung wird im weiteren als "Registrierung" bezeichnet. Eine Vorrichtung, die derartige Paketübertragungsdienste empfängt, sei im weiteren als "registriert" bei einer solchen Paketübertragungseinrichtung bezeichnet. Der Registriervorgang bei einer herkömmlichen Bridge ist im Netzwerk vollkommen "transparent". Obwohl eine Vorrichtung in der Bridge registriert sein muß, um Paketübertragungsdienste zu empfangen, spricht eine Netzwerkvorrichtung die Bridge weder an noch versucht sie, die Anwesenheit einer Bridge festzustellen, bevor sie versucht, Pakete an eine Vorrichtung in einem anderen LAN zu übertragen.
Manchmal ist es wünschenswert, ein tragbares Gerät mit einem solchen Netzwerk zu verbinden, ohne daß eine Verdrahtung zu einem Router oder zum Hauptkabelmedium erforderlich ist. Beispielsweise könnte es vorteilhaft sein, daß ein Personalcomputer oder ein Terminal überall in einem Bürokomplex betreibbar ist und auf Daten aus dem Hauptrechner zugreifen kann. In einem automatisierten System zum Erkennen von Lebensmittelpreisen könnte ein batteriebetriebenes Handgerät dazu verwendet werden, Barcodes einzulesen, die ein besonderes Produkt in den Verkaufsregalen kennzeichnen. Die eingelesenen Daten können dann an einen Zentralrechner übertragen werden, der den zur Zeit gespeicherten Preis zurückliefert, und beim Verkauf der Ware an der Kasse zum Vergleich mit den angezeigten Preisen verwendet werden. Ein batteriebetriebenes Handgerät ist auch bei der Überprüfung von Inventar verwendbar und erlaubt es einem Bediener, Warenarten und -mengen zu erkennen und derartige Daten an einen Zentralrechner zu übertragen, der die Inventarverzeichnisse aktualisiert. Ein Beispiel für eine solche Anordnung ist in EP-A-0 405 074 zu finden, eingereicht von Symbol Technologies Inc. am 9. April 1990. Weitere drahtlose Kopplungsanordnungen, jedoch im Zusammenhang mii: Telefonverbindungen, sind zu finden in EP-A-0 268 375, eingereicht von Northern Telecom Limited am 15. Oktober 1987 und in EP-A-0 366 342, eingereicht von der American Telephone and Telegraph Company am 18 Oktober 1989.
Derzeit ist es üblich, tragbare Vorrichtungen über mehrere voneinander entfernte Transceiver zu koppeln. Die Rundfunkvorschriften begrenzen oft die Übertragungsleistung jeder Einzelquelle. Allgemeine Bedenken hinsichtlich möglicher Schadwirkungen übermäßiger elektromagnetischer Strahlung können ebenfalls eine begrenzte Übertragungsleistung erforderlich machen. Transceiver-Vorrichtungen können folglich an verschiedenen voneinander entfernten Stellen mit dem Hauptkabelmedium des Netzwerks verbunden werden und jeweils tragbare Vorrichtungen in einem bestimmten begrenzten Gebiet bedienen. Repeater sind dazu verwendbar, Pakete über die Luft zu übertragen, wenn eine direkte Verbindung eines Transceivers mit dem Hauptkabelmedium schwierig ist. Die verschiedenen Gebiete, die von den Transceiver-Vorrichtungen und Repeatern bedient werden, überlappen sich, um mit beweglichen Vorrichtungen eine fortgesetzte Kommunikation innerhalb eines Büros oder einer Industrieanlage sicherzustellen.
Bei einem derartigen üblichen Vorgehen treten diverse Unzulänglichkeiten auf. Wird ein an eine bestimmte tragbare Vorrichtung adressiertes Paket auf dem Kabelmedium übertragen, so überträgt jede Transceiver-Vorrichtung des Netzwerks das Paket über die Luft, und zwar unabhängig davon, ob sich die tragbare Vorrichtung in seinem Gebiet befindet. Erkennen zwei oder mehr Transceiver-Vorrichtungen ein Paket von einem tragbaren Gerät, so läßt jede Vorrichtung eine eigene Kopie des Pakets auf dem Hauptkabelmedium übertragen. Herkömmliche Paketverarbeitungsroutinen stellen Verfahren zum Beseitigen mehrfach auftretender Pakete bereit. Derartige Routinen erfordern jedoch eine gewisse Verarbeitungszeit, und die Vervielfachung von Paketen kann insbesondere in einem großen Netzwerk schädliche Auswirkungen auf die Gesamtrate haben, mit der Daten über das Netzwerk übertragen werden. Das Problem wird durch herkömmliche Fehlerprüfverfahren verschärft, die eine nochmalige Paketübertragung von einer Originalquelle bewirken, falls Übertragungsfehler auftreten. Per Funk übertragene Pakete weisen allgemein höhere Fehlerraten auf als bei einer herkömmlichen Übertragung mit einem Kabel. Werden Pakete in einem Router gespeichert, um sie zu geeigneten Zeitpunkten weiter an die tragbare Vorrichtung zu übertragen, so können sie verloren gehen, wenn die Verbindung zwischen dem Router und der tragbaren Vorrichtung unterbrochen wird und sich die tragbare Vorrichtung bei einem anderen Router registrieren lassen muß.

Offenlegung der Erfindung

Die Erfindung stellt ein Verfahren bereit, das den Verlust von Datenpaketen verringert, wenn sich eine tragbare Vorrichtung, die bei einem ersten aus einer Anzahl voneinander entfernter Kommunikationskontroller registriert ist, aufgrund von Übertragungsfehlern bei einem zweiten Kontroller registriert. Sie ist in einem Kommunikationssystem anwendbar, in dem jeder Kontroller mit einem Kabelmedium verbunden ist, um Pakete vom und zum Kabelmedium zu übertragen, wobei das System in einem begrenzten Gebiet Pakete drahtlos über die Luft von und zu einer tragbaren Vorrichtung übertragen kann. Jeder Kontroller umfaßt einen Puffer zum Speichern von Paketen, die über das Kabelmedium übertragen wurden, und speichert, sobald die tragbare Vorrichtung beim Kontroller registriert ist, an die tragbare Vorrichtung adressierte Pakete für eine Weiterübertragung durch die Luft zur tragbaren Vorrichtung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß vom zweiten Kontroller ein Paket über das Kabelmedium übertragen wird, nachdem die tragbare Vorrichtung beim zweiten Kontroller registriert ist, das an alle anderen Kontroller adressiert ist und anzeigt, daß der zweite Kontroller die tragbare Vorrichtung registriert hat. Empfängt der erste Kontroller das Registrieranzeigepaket, so werden noch nicht ausgelieferte Pakete, die an das tragbare Gerät adressiert und im Puffer des ersten Kontrollers gespeichert sind, über das Kabelmedium übertragen. Der zweite Kontroller entnimmt die noch nicht versendeten Pakete aus dem Kabelmedium und speichert sie in seinem Puffer, um die Pakete durch die Luft zur tragbaren Vorrichtung zu übertragen. Die Übertragungsfehler können eine Reihe verlorengegangener Pakete umfassen (wird erkannt, wenn ein Kontroller übertragene Pakete nicht bestätigt) oder wiederholte Fehler in empfangenen Paketen, die mit herkömmlichen Fehlerprüfroutinen erkannt werden, oder zu geringe Signalstärke oder ein besonders schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis. Das Verfahren wird bevorzugt dazu eingesetzt, mehrfache Übertragungen von Paketen durch die Kontroller zu vermeiden, indem das tragbare Gerät beim ersten Kontroller abgemeldet (deregistriert) wird, nachdem der erste Kontroller das Registrieranzeigepaket empfangen hat.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Man versteht die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen besser.
Es zeigt:
Fig. 1 die Skizze eines Netzwerks, das tragbare Geräte enthält, die über Funkverbindungen zum Übertragen von Daten in Paketform an ein Kabelmedium angeschlossen sind;
Fig. 2 eine Skizze der Hauptkomponenten eines tragbaren Handgeräts; und
Fig. 3 eine Skizze der Hauptkomponenten eines Netzwerkkontrollers, der zum Kommunizieren mit dem tragbaren Gerät eingerichtet ist.

Beschreibung der besten Ausführungsform der Erfindung

Es wird nun Bezug auf Fig. 1 genommen. Sie zeigt ein Netzwerk, das die Erfindung ausführt. Das Netzwerk enthält ein Kabelmedium, nämlich ein Ethernet -Kabel 10, über das sämtliche Netzwerkdatenpakete übertragen werden, wenn sie zwischen zwei beliebigen Netzwerkknoten befördert werden. Die Hauptknoten sind direkt an das Kabel 10 angeschlossen. Sie umfassen eine Workstation 12 und einen Netzwerkserver 14, und können zudem einen Hauptrechner, Kommunikationskanäle, gemeinsam benutzte Drucker und verschiedene Massenspeicher enthalten. Sie enthalten auch die Kommunikationskontroller C1, C2 und C3. Ein vierter Kommunikationskontroller C4 arbeitet als Repeater und ist über den Kontroller C3 und eine Funkverbindung mit dem Kontroller C3 an das Kabel 10 angeschlossen. Er wurde mit "Kommunikationskontroller" bezeichnet, denn er registriert tragbare Geräte in der gleichen Weise wie die direkt mit dem Kabel 10 verbundenen Kommunikationskontroller und bietet den tragbaren Geräten die gleichen grundlegenden Registrierdienste. Der Kontroller C4 und jede Vorrichtung, der er Paketübertragungsdienste anbietet, sind jedoch beim Kontroller C3 registriert, um sicherzustellen, daß der Kontroller C4 Pakete richtig weiterleitet, die für Vorrichtungen gedacht sind, die zum Kontroller C4 gehören bzw. von diesen Vorrichtungen übertragen werden.
In dem dargestellten Netzwerk sind mehrere LANs vorhanden. Diese LANs sind nicht besonders gekennzeichnet, sondern sie werden jeweils durch das Gebiet bestimmt, das ein einzelner Kontroller bei begrenzter Übertragungsleistung bedienen kann, und durch die Vorrichtungen im Gebiet. Der Kontroller C1 bedient ein LAN. Es enthält momentan ein tragbares Gerät 16, z. B. einen Personalcomputer mit Stromversorgung aus dem Netz, und ein batteriebetriebenes Handgerät 18. Der Kontroller C2 bedient ein weiteres LAN. Es enthält derzeit zwei tragbare Geräte 20 und 22. Der andere leitungsgebundene Kontroller C3 bedient ein drittes LAN, das ebenfalls zwei tragbare Geräte 24 und 26 enthält. Der Kontroller C4 bedient ein viertes LAN. Im Bereich dieses Kontrollers befindet sich augenblicklich keine Netzwerkvorrichtung. Das Kabel 10 und seine Knoten werden ebenfalls so behandelt, als wären sie ein LAN. Man beachte, daß alle Übertragungen zwischen Vorrichtungen in den verschiedenen LANs über das Kabel erfolgen. Lediglich die Übertragungen zwischen Vorrichtungen in einem einzelnen LAN erfolgen ohne das Kabel 10. Diese Fälle werden hier jedoch nur am Rande besprochen.
Fig. 3 zeigt eine übliche Anordnung des Kontrollers C1. Er enthält einen herkömmlichen Sende/Empfangsblock 28, der Pakete zum Kabel 10 überträgt und von dort empfängt. Ein Paketprozessor 30 verarbeitet die Pakete, die vom Kabel 10 empfangen wurden. Ein empfangenes Paket enthält normalerweise eine Adresse, die einen Netzwerkknoten (Vorrichtungsadresse) angibt. Der Kabelpaketprozessor 30 durchsucht eine Routingtabelle, die von einem CAM 32 (CAM = Context Addressable Memory, aus dem Zusammenhang adressierbarer Speicher) gebildet wird, um einen Eintrag zu finden, der die Adresse enthält. Diese Routingtabelle enthält nur Netzwerkadressen für die LAN-Teilnehmer, die momentan im Kontroller C1 registriert sind. Wird die im empfangenen Paket enthaltene Adresse nicht gefunden, so wird das Paket einfach weggeworfen. Wird die Adresse gefunden, so erhält der Kabelpaketprozessor 30 aus dem CAM 32 zusätzliche Information über den LAN-Teilnehmer, an den das Paket adressiert ist. Für diesen Zweck bevorzugt man wegen der erreichten Zugriffsgeschwindigkeit auf die Information einen CAM. Wahlweise ist auch ein herkömmlich angeordnetes Informationszugriffssystem mit zahlreichen Registern einsetzbar, das nacheinander adressiert. Jedes Register enthält Information über eine besondere LAN-Vorrichtung. Eine geeignete Registeradresse wird beispielsweise durch Addieren eines konstanten Werts zur Netzwerkadresse der Vorrichtung zugewiesen und erkannt. Diese alternative Anordnung hat den Nachteil, daß eine große Registeranzahl erforderlich sein kann.
Die zusätzliche Information, die man aus dem CAM 32 für eine besondere LAN-Vorrichtung erhält, gibt an, ob die adressierte Vorrichtung batteriebetrieben ist und ein Energiesparprotokoll verlangt. Sie gibt auch an, ob die Vorrichtung beweglich ist und ob an die Vorrichtung adressierte Pakete eine besondere Behandlung erfahren sollten, um sie an die Beweglichkeit anzupassen. Zeigt die Information an, daß keine besondere Behandlung der LAN-Vorrichtung erforderlich ist, so speichert der Kabelpaketprozessor 30 das Paket einfach in einem konventionellen First-In-First-Out(FIFO)-Puffer 340 Ein Funkpaketprozessor 36 setzt normalerweise Pakete aus dem FIFO-Puffer 34 in eine geeignete Form für die Übertragung zu LAN-Vorrichtungen um. Er läßt diese Pakete von einem Transceiver 40 und einer zugehörigen Antenne 42 in der gleichen Reihenfolge übertragen, in der die Pakete ursprünglich empfangen wurden.
Zeigt die gewonnene Information, daß eine Energieeinsparung oder eine Bewegungsanpassung erforderlich ist, so speichert der Kabelpaketprozessor 30 das Paket in einem Puffer 38 mit wahlfreiem Zugriff. Alle Pakete, die an eine besondere LAN-Vorrichtung adressiert sind, werden in der Reihenfolge des Empfangs als verkettete Liste gespeichert. Ein Zeiger auf das erste Paket in der Liste ist in der Routingtabelle zusammen mit den weiteren Daten bezüglich der LAN- Vorrichtung gespeichert. An irgendeine besondere Vorrichtung gerichtete Pakete sind folglich rasch im Puffer 38 mit wahlfreiem Zugriff auffindbar. Im Gegensatz dazu wird im FIFO- Puffer 34 nur eine Liste der Pakete in der Reihenfolge des Empfangs gehalten, ohne auf den Empfänger zu achten, für den das Paket gedacht ist. Im weiteren wird die Art und Weise besprochen, auf die im Puffer 38 mit wahlfreiem Zugriff gespeicherte Pakete letztlich zu den LAN-Vorrichtungen übertragen werden.
Der Funkpaketprozessor 36 speichert von LAN-Vorrichtungen empfangene Pakete im FIFO-Puffer 34, und zwar unabhängig davon, ob das Paket an einen anderen tragbaren LAN-Teilnehmer gerichtet ist. Ist letzteres der Fall, so speichert der Funkpaketprozessor 36 das Paket im RAM-Puffer. Der Kabelpaketprozessor 30 empfängt periodisch aus dem FIFO-Puffer 34 Pakete, die an Vorrichtungen außerhalb des zugehörigen LANs adressiert sind, und leitet sie auf dem Kabel 10 weiter. Die Vorrichtungen an den Hauptnetzwerkknoten sind so eingerichtet, daß sie diese Pakete in herkömmlicher Weise direkt verarbeiten, wenn sie an solche Vorrichtungen adressiert sind. Die anderen Netzwerkkornmunikationskontroller verarbeiten derartige Pakete im wesentlichen genauso wie oben beschrieben und leiten sie an ihre entsprechenden LAN-Teilnehmer, wenn sie passend adressiert sind.
Empfangene Pakete von LAN-Teilnehmern, die Energiesparprotokolle erfordern, enthalten generell ein Bit, das die Art des LAN-Teilnehmers angibt. Der Funkpaketprozessor 36 reagiert auf das Paket und setzt Energiesparroutinen ein. Dies wird im folgenden nach einer Beschreibung der Wirkungsweise des batteriebetriebenen Handgeräts 18 ausführlicher besprochen
Das Handgerät 18 ist in Fig. 2 skizzenhaft dargestellt. Ein Sende/Empfangsblock 44 mit zugehöriger Antenne 46 sendet und empfängt Pakete. Ein Paketprozessor 48 setzt zum Senden Pakete aus Daten zusammen, die von einem Anwendungsprozessor 50 empfangen wurden. Der Paketprozessor 48 verarbeitet auch Pakete, die der Sende/Empfangsblock 44 empfangen hat und überträgt die empfangenen Daten an den Anwendungsprozessor 50. Der Paketprozessor 48 führt die üblichen Funktionen aus, beispielsweise das Wegwerfen von Paketen, die nicht an das Handgerät 18 adressiert sind, Fehlerprüfungen usw. Der Anwendungsprozessor 50 führt sämtliche allgemeinen oder besonderen Funktionen aus, die das Handgerät 18 ausführen soll, und die beispielsweise die oben beschriebene Preisprüfung bzw. das Inventar betreffen. Solange Standardpaketprotokolle auftreten, arbeitet der Anwendungsprozessor 50 vollständig unabhängig vom Paketprozessor 48.
Das Handgerät 18 wird aus einer Batterie 52 versorgt. Der Paketprozessor 48 und der Sende/Empfangsblock 44 werden beide über einen Schalter 54 mit Batteriestrom versorgt. Ein steuerbarer Zeitgeber 56 ist so eingerichtet, daß er Steuersignale an den Schalter 54 anlegt, um den Schalter 54 entweder ein- oder auszuschalten und damit den Fluß des Batteriestroms zum Paketprozessor 48 und zum Sende/Empfangsblock 44 freizugeben oder zu sperren. Der Anwendungsprozessor 50 ist so eingerichtet, daß er jedesmal ein Signal zum Einschalten des Schalters 54 anlegt, wenn Daten zu übertragen sind (das sonst eingerichtete Energiesparprotokoll wird außer Kraft gesetzt). Der Paketprozessor 48 steuert den Schalter 54 indirekt über den Zeitgeber 56, um den Schalter 54 auszuschalten, und stößt gleichzeitig das Zählen des Zeitgebers 56 für eine Zeitspanne an, die der Paketprozessor 48 festlegt. Der Zeitgeber 56 ist so eingerichtet, daß er den Schalter 54 nach Ablauf der Zeitspanne in den eingeschalteten Zustand urnschaltet und damit den Fluß des Batteriestroms zum Prozessor 48 und zum Sende/Empfangsblock 44 wieder freigibt. Der statische Speicher 58 mit wahlfreiem Zugriff (RAM) erlaubt es dem Paketprozessor 48, verschiedene Parameter zu speichern, solange die Stromversorgung abgeschaltet ist.
Die Paketübertragung zum und vom Handgerät 18 wird durch einen Pollingprozeß geregelt, in dem das Handgerät 18 übergeordnet und ein Kontroller untergeordnet ist. Dies sei nun mit Bezug auf den Kontroller C1 besprochen. Der Paketprozessor 48 des Handgeräts 18 läßt ein Pollingpaket an den Kontroller C1 übertragen. Das Pollingpaket kann selbst Daten enthalten, die vom Anwendungsprozessor 50 empfangen wurden und zum Versand an einen weiteren Netzwerkknoten gedacht sind. Das Pollingpaket kann wahlweise auch ein leeres Paket sein, das den Kontroller C1 auffordert, sämtliche an das Handgerät 18 adressierte Pakete zu übertragen, die im Puffer 38 mit wahlfreiem Zugriff des Kontrollers gespeichert sind. Nach dem Übertragen des Pollingpakets bleibt der Paketprozessor 48 solange aktiv, bis er ein Anwortpaket vom Kontroller C1 empfängt oder eine Zeitspanne von ungefähr 10 Millisekunden verstrichen ist. Der Paketprozessor 48 stößt dann den Zähler an und gibt die Zähldauer an, die beispielsweise 200 Millisekunden (veränderbar) dauern kann, und schaltet den Schalter 54 aus. Dies sperrt den Batteriestrom für den Paketprozessor 48 und für den Sende/Empfangsblock 44. Hat der Zeitgeber 56 die eingestellte Zeitspanne von 200 Millisekunden gezählt, so schaltet er den Schalter 54 ein und gibt den Paketprozessor 48 und den Sende/Empfangsblock 44 wieder frei. Der Paketprozessor 48 läßt sofort ein Pollingpaket übertragen. Dieser grundlegende Ablauf wiederholt sich (abhängig von den eingestellten Pollingraten, siehe unten) und ermöglicht eine Kommunikation mit dem Handgerät 18 bei gleichzeitiger Energieeinsparung.
Der Funkpaketprozessor 36 des Kontrollers C1 antwortet auf jedes Pollingpaket (das mit einem geeigneten Steuerbit gekennzeichnet ist, um die Energieeinsparanforderung anzuzeigen) aus dem Handgerät 18 im wesentlichen wie folgt. Der Funkpaketprozessor 36 durchsucht die im CAM 32 enthaltene Tabelle nach einem Eintrag, der die Netzwerkadresse des Handgeräts 18 enthält. Die Quelladresse ist natürlich gemäß den herkömmlichen Paketübertragungsprotokollen in jedem Pollingpaket enthalten. Der Funkpaketprozessor 36 prüft das Feld des Eintrags, das den Zeiger auf die verkettete Liste der Pakete enthält, die im Puffer 38 mit wahlfreiem Zugriff gespeichert und an das Handgerät 18 adressiert sind. Liegt ein Nullzeiger vor, der angibt, daß keine Pakete vorhanden sind, so läßt der Funkpaketprozessor 36 ein leeres Antwortpaket an das Handgerät 18 übertragen und best&tigt damit den Empfang des Pollingpakets. Trifft dies nicht zu, so sucht der Funkpaketprozessor 36 das erste an das Handgerät 18 adressierte Paket aus dem Puffer 38 mit wahlfreiern Zugriff, läßt das Paket an das Handgerät 18 übertragen und aktualisiert den im CAM 32 gespeicherten Zeiger, um das folgende Paket in der Liste gültiger Pakete zu kennzeichnen oder einen Nullzeiger anzugeben. Der Zugriffs- und Übertragungsvorgang wird innerhalb der beispielhaften Zeitspanne von 10 Millisekunden abgeschlossen, in der der Paketprozessor 48 des Handgeräts 18 und sein Sende/Empfangsblock 44 freigegeben sind.
Das Energiesparprotokoll wird bevorzugt abgewandelt, um die Datenübertragungsrate zum Handgerät 18 anzupassen. Dies wird insbesondere durch Verändern der Pollingrate und der Zeitspanne erreicht, während der der Batteriestromfluß gesperrt ist, die gegenläufige Faktoren sind. Der Paketprozessor 48 des Handgeräts 18 kann geeignet programmiert sein, um den Kontroller C1 zunächst ungefähr alle 2 Sekunden zu pollen. Der Paketprozessor 48 erzeugt eine derartige Pollingrate dadurch, daß er eine Zeitgeber-Zähldauer von ungefähr 2 Sekunden festlegt. Jedesmal wenn das Handgerät 18 vorn Kontroller C1 ein nicht leeres Antwortpaket empfängt, verdoppelt der Paketprozessor 48 in etwa die Pollingrate, indem er die festgelegte Zähldauer für den Zähler halbiert. Diese Verdoppelung der Pollingrate kann solange fortgesetzt werden, bis das Pollingintervall die Timeout-Zeitspanne von 10 Millisekunden erreicht, in der eine Kontrollerantwort empfangen werden muß. Immer dann wenn vom Kontroller C1 ein leeres Antwortpaket empfangen wird, kann der Paketprozessor 48 die Pollingrate halbieren (durch Verdoppeln der für den Zeitgeber 56 festgelegten Zähldauer), bis die größte Pollingperiode von 2 Sekunden wieder hergestellt ist. Eine solche Vorgehensweise erhöht die Pollingrate wirkungsvoll abhängig von der Rate, mit der das Netzwerk Daten zum Handgerät 18 überträgt. Das Handgerät 18 wird nicht zum ernsthaften Engpaß im Übertragungsstrom. Ist die Übertragungsrate niedrig, so wird die Pollingrate verringert, womit die Anforderungen an den Batteriestrom sinken.
Das allgemeine Verhalten des Netzwerks zum Anpassen an eine Bewegung des Handgeräts 18 wird nun beschrieben. Es sei angenommen, daß das Handgerät 18 zunächst im Kontroller C1 registriert ist. Es sei weiterhin vorausgesetzt, daß der Kontroller C1 nicht ausgelieferte Pakete enthält, die an das Handgerät 18 adressiert und im Puffer 38 mit wahlfreiem Zugriff des Kontrollers gespeichert sind. Es sei nun angenommen, daß sich das Handgerät 18 an die Position A bewegt, in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, die außerhalb des Übertragungsbereichs des Kontrollers C1 liegen soll. Gemäß seiner Energiesparroutine überträgt das Handgerät 18 Pollingpakete in Zeitabständen, ohne daß eine Antwort des Kontrollers C1 erfolgt. Nach einer vorbestimmten Anzahl von Versuchen, den Kontroller C1 zu pollen, läßt der Paketprozessor 48 des Handgeräts 18 ein Paket übertragen, das die Registrierung in einem Netzwerkkommunikationskontroller fordert, und liefert seine eindeutige Netzwerkadresse oder Kennzeichnung. Dieses Paket enthält bevorzugt ein Bit, das es als Steuerpaket kennzeichnet, um eine geeignete Verarbeitung durch die Funkpaketprozessoren irgendeines Kontrollers anzustoßen. Das Paket kann in den FIFO-Puffern gespeichert werden, die zu jedem Kontroller gehören, der das Paket empfängt, und kann in der Praxis einfach in der gleichen Reihenfolge verarbeitet werden, die den empfangenen Paketen entspricht. Für dieses Beispiel sei angenommen, daß das Registrieranforderungspaket nur von den Kontrollern C2 und C3 empfangen wird.
In dieser Ausführungsforrn der Erfindung ist der zu jedem Kontroller gehörende Funkpaketprozessor so eingerichtet, daß er nur eine festliegende Anzahl von Vorrichtungen in seinem LAN registrieren kann. Die Kontroller C1 und C2 durchsuchen ihre jeweiligen Routingtabellen, um festzustellen, wie viele Vorrichtungen sie registriert haben und ob das Handgerät 18 untergebracht werden kann. Diesen Vorgang bezeichnet man als Suche nach einem "freien Registrierplatz". Es sei angenommen, daß beide Kontroller C2 und C3 eine weitere Vorrichtung aufnehmen können. Jeder Kontroller überträgt dann ein an das Handgerät 18 adressiertes Antwortpaket und reserviert einen Registrierplatz für eine festgelegte Zeitspanne. Jedes Antwortpaket enthält die eindeutige Netzwerkadresse des Kontrollers und die Anzahl der Hops zwischen dem Kontroller und dem Kabel 10 an. Ein direkt mit dem Kabel 10 verbundener Kontroller wird so betrachtet, als sei er 0 Hops vom Kabel 10 entfernt. Ein Kontroller, der als Repeater arbeitet, gibt eine positive Zahl zurück, die die Anzahl der Zwischenkontroller (Hops) angibt, die zum Koppeln des Repeaters mit dem Kabel 10 erforderlich sind.
Das Handgerät 18 reagiert auf die Kontrollerantwortpakete mit der Auswahl eines der antwortenden Kontroller C2 und C3. Die Wahl erfolgt gemäß der Anzahl der Hops zum Kabel 10, der Signalstärke (wird in herkömmlicher Weise erfaßt), und abhängig davon, welches Antwortpaket zuerst empfangen wird. Die Priorität wird in dieser Reihenfolge zugewiesen. In diesen Fall sei das zweite Kriterium ausschlaggebend, nämlich die Signalstärke, wobei angenommen wird, daß der nähergelegene Kontroller C2 ein stärkeres Empfangssignal erzeugt, und das Handgerät 18 wählt den Kontroller C2. Das Handgerät 18 überträgt dann ein an den Kontroller C2 adressiertes Wahlpaket und fordert die Registrierung. Der gewählte Kontroller C2 reagiert auf das Wahlpaket mit der Registrierung des Handgeräts 18 und beginnt den Vorgang der Überwachung des Kabels 10 nach Paketen, die an das Handgerät 18 adressiert sind. Der Kontroller C2 erkennt auch sämtliche vom Handgerät 18 empfangene Datenpakete und befördert sie zum Kabel 10. Der Kontroller C3, der nicht gewählt ist, jedoch innerhalb des Bereichs liegt, antwortet nicht auf Pakete im Kabel 10, die an das Handgerät 18 adressiert sind, und er antwortet auf keines der Datenpakete, die vorn Handgerät 18 empfangen werden. Somit werden im Kabel 10 keine Doppelpakete erzeugt, und es werden keine Doppelpakete durch die Luft übertragen.
Gleichzeitig mit der Registrierung überträgt der gewählte Kontroller C2 auf dem Kabel 10 ein Universalpaket, das anzeigt, daß der Kontroller C2 das Handgerät 18 registriert hat. Das Universalpaket enthält eine eindeutige Adresse für alle Netzwerkkontroller. Dieses Paket wird über das Kabel 10 zum Kontroller C1 übertragen, bei dem das Handgerät 18 registriert war. Der Kontroller C1 reagiert mit einer unverzüglichen Deregistrierung des Handgeräts 18 und beendet die Überwachung des Kabels 10 auf Pakete, die an das Handgerät 18 adressiert sind&sub0; Der Kontroller C1 betrachtet Pakete beliebiger Art, die das Handgerät 18 überträgt und die er möglicherweise empfängt, nicht mehr. Der Kontroller C1 sendet auf dem Kabel 10 sämtliche nicht ausgelieferten Pakete zurück, die in seinem Puffer 38 mit wahlfreiem Zugriff enthalten und an das Handgerät 18 adressiert sind. Der neu gewählte Kontroller C2 entnimmt die Pakete aus dem Kabel 10 und speichert sie in seinem Puffer mit wahlfreiem Zugriff für eine Weiterübertragung an das Handgerät 18. Herkömmliche Netzwerkprotokolle bieten einen allgemeinen Mechanismus zum Sortieren von Paketen, In vielen Fällen sind keine besonderen Schritte erforderlich, um sicherzustellen, daß die gespeicherten Pakete in einer besonderen Reihenfolge übertragen und neu abgespeichert werden. Eine bevorzugte Vorgehensweise besteht jedoch darin, ein Anordnungsfeld in jedes Paket aufzunehmen, das die Gesamtanzahl der übertragenen Pakete enthält und die besondere Stellung des jeweiligen Pakets relativ zur Gesamtzahl. Das Speichern der Pakete im Puffer mit wahlfreiem Zugriff des Kontrollers C2 kann dann den Wiederaufbau einer verketteten Liste von Paketen in genau der gleichen Reihenfolge bedeuten, die ursprünglich im Kontroller C2 enthalten war. Das Handgerät 18 pollt den Kontroller C2 in der beschriebenen Weise, um auf solche Pakete zuzugreifen.
Das Handgerät 18 soll sich nun zur Position B bewegen, in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Das Handgerät 18 soll sich nun außerhalb des Bereichs des Kontrollers C2 befinden, jedoch nach wie vor im Gebiet der Kontroller C3 und C4. Nach festgelegten Versuchen, den Kontroller C2 mit Pollingpaketen anzusprechen, sendet das Handgerät 18 ein Paket, das die Registrierung in einem Kommunikationskontroller fordert. Es empfängt nur von den Kontrollern C3 und C4 Antwortpakete. Das Paket aus dem Kontroller C4 zeigt an, daß der Kontroller C4 einen Hop vom Kabel 10 entfernt ist, d. h., daß der Kontroller als Repeater arbeitet. Das Paket aus dem Kontroller C3 gibt eine direkte Verbindung zum Kabel 10 an (null Hops). Gemäß den oben angegebenen Kriterien wählt das Handgerät 18 also den Kontroller C3, und es überträgt ein Paket, das die Registrierung im Kontroller C3 fordert. Der Kontroller C3 antwortet mit einem Antwortpaket, das die Registrierung bestätigt, wobei vorausgesetzt wurde, daß die Kapazität des Kontrollers C3 nicht durch inzwischen erfolgte Registrierungen erschöpft ist. Wäre die Kapazität des Kontrollers aus irgendeinem Grund erschöpft, würde das Handgerät 18 einen Übertragungsfehler unterstellen, die Übertragung seines Auswahlpakets wiederholen und damit den Suchvorgang nach einem geeigneten Kommunikationskontroller erneut anstoßen. Der Kontroller C3 überträgt über das Kabel 10 ein an die Kontroller adressiertes Universalpaket, das die Registrierung anzeigt, und der Kontroller C2 deregistriert das Handgerät 18. Der Kontroller C2 überträgt sämtliche an das Handgerät 18 adressierte und nicht ausgelieferte Pakete auf dem Kabel 10. Der neue Kontroller C3 erkennt diese Pakete und speichert sie. Der Kontroller C3 ist nun in der Lage, dort mit der Paketübertragung fortzufahren, wo der letzte Kontroller die Verbindung mit dem Handgerät 18 verloren hat. Es gehen keine Pakete verloren.
In der Position C, die in Fig. 1 gestrichelt eingetragen ist, wird angenommen, daß das Handgerät 18 den Bereich aller Kontroller mit Ausnahme des Kontrollers C4 verlassen hat. Nach mehreren fehlgeschlagenen Versuchen, Pakete zum Kontroller C3 zu übertragen, sendet das Handgerät 18 ein Paket, das die Registrierung bei einem Kontroller anfordert. Es antwortet nur der Kontroller C4 durch die Übertragung eines geeigneten Pakets. Der Auswahlvorgang im Handgerät 18 vereinfacht sich. Das einzige anwendbare Kriterium ist, daß ein Kontroller geantwortet hat und dies der erste Kontroller war, der reagiert hat. Das Handgerät 18 überträgt dann sein Wahlpaket, das den Kontroller C4 identifiziert und die Registrierung fordert. Der Kontroller C4 registriert das Handgerät 18 und überträgt über das Kabel 10 ein an die Kontroller adressiertes Universalpaket zum Bestätigen der Registrierung. Der Kontroller C3 leitet das Paket auf das Kabel 10.
Die Kontroller C1 - C4 ersetzen wirksam die herkömmlichen Transceiver-Vorrichtungen, die zum Koppeln einer tragbaren Vorrichtung an ein verdrahtetes Netzwerk verwendet werden. Ihre Gesamtwirkungsweise kann bis zu einem gewissen Grad als Verbindung einer Router- und einer Bridgefunktion betrachtet werden, wobei ein besonderes Registrierprotokoll aufgesetzt ist. Jeder Kontroller wird wie ein Router von den Vorrichtungen in seinem LAN adressiert. Anders als bei den meisten herkömmlichen Routern halten die Kontroller C1 - C4 jedoch keine Tabelle der LANs im Netzwerk. Die Funktionsvoraussetzung besteht darin, daß ein an eine besondere Vorrichtung adressiertes Paket, wenn es von einem Router über das Kabel 10 übertragen wird (d. h., wenn das Kabel 10 einen Teil des Übertragungswegs bildet), letztlich von einem weiteren Kontroller erkannt wird, bei dem die besondere Vorrichtung registriert ist. Wie eine Bridge kennen die Kontroller C1 - C4 die Vorrichtungen in ihrem zugehörigen LAN (jedoch nicht die Vorrichtungen in weiteren LANs). Die Vorrichtungen in ihrem zugehörigen LAN werden bei ihnen registriert, bevor Paketübertragungsdienste empfangen werden. Anders als bei einer herkömmlichen Bridge müssen die Kontroller C1 - C4 adressiert werden und erfordern die Mitwirkung einer Vorrichtung beim Registriervorgang. Diese Anforderung vermeidet die Neigung, doppelte Pakete zu bilden, und erlaubt ein rasches Umrouten der Pakete, wenn sich Vorrichtungen durch die LANs bewegen.
Eine Anzahl Alternativen können in Betracht gezogen werden. Die Kommunikationskontroller sind so programmierbar, daß sie keinen Registrierplatz für eine besondere Vorrichtung reservieren, die eine Registrieranforderung überträgt. Wird zwischenzeitlich eine andere Vorrichtung registriert, die den letzten freien Registrierplatz belegt, so kann der gewählte Kontroller einfach nicht auf die Übertragung und nochmalige Übertragung eines Wahlpakets aus der besonderen Vorrichtung antworten. Die besondere Vorrichtung behandelt dies als weiteren Übertragungsfehler und wiederholt den Registriervorgang, sucht also einen anderen Kontroller. Eine weitere Alternative, die vielleicht in vielen kleinen Netzwerken anwendbar ist, besteht darin, mit der Voraussetzung zu arbeiten, daß jeder Kontroller verpflichtet ist, nur eine begrenzte Anzahl Vorrichtungen zu registrieren. Kommunikationskontroller für derartige Anwendungen können CAMs oder andere Speichereinheiten enthalten, die Registrierplätze über diese feste Anzahl hinaus aufweisen und so programmiert sind, daß sie jeder Vorrichtung die Registrierung anbieten, die ein geeignetes Wahlpaket sendet. Besondere Einzelheiten der Implementierung können stark verändert werden. Beispielsweise können die Kabel- und Funkpaketprozessoren, die zu jedem Kontroller gehören, aus einem einzelnen Prozessor aufgebaut sein, der die beiden Funktionen ausführt. Der FIFO-Puffer eines jeden Kontrollers wurde als Einzeleinheit dargestellt, die Pakete sowohl empfängt als auch überträgt (an nicht tragbare Vorrichtungen); der Puffer könnte jedoch auch durch getrennte Einzelspeichermedien ersetzt werden.
Es wurde eine besondere Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Selbstverständlich können daran Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zur Reduzierung des Verlusts an Datenpaketen, wenn eine tragbare Einheit (18), die bei einem ersten aus einer Anzahl voneinander beabstandeter Kommunikationskontroller (C1, C2, C3&sub1; C4) registriert ist, sich in Folge eines Ubertragungsfehlers bei einem zweiten Kontroller (C1, C2, C3, C4) registriert, wobei

alle Kontroller (C1, C2, C3 oder C4) eingerichtet sind innerhalb eines abgegrenzten Bereichs fur ein drahtloses übertragen von Paketen durch die Luft zur tragbaren Einheit (18) hin und her,

alle Kontroller (C1, C2, C3 oder C4) an ein Kabelmedium (10) gekoppelt sind zum Übertragen von Paketen zum Kabelmedium (10) hin und her,

alle Kontroller (C1, C2, C3 oder C4) einen Puffer (38) aufweisen und eingerichtet sind zum Abspeichern von Paketen, die über das Kabelmedium (10) übertragen werden und an die tragbare Einheit (18) adressiert sind, in ihrem Puffer (36) für eine Re-Übertragung durch die Luft an die tragbare Einheit (18), wann immer die tragbare Einheit (18) bei den Kontrollern (C1, C2, C3 oder C4) registriert ist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch

Übertragen von dem zweiten Kontroller (C1, C2, C3 oder C4) über das Kabelmedium (10), wenn eine Registrierung der tragbaren Einheit (18) erfolgt, mit dem zweiten Kontroller (C1, C2, C3 oder C4) ein die Registrierung signalierendes Paket, welches an alle anderen Kontroller (C1, C2, C3, C4) adressiert ist und welches signalisiert, dass der zweite Kontroller (C1, C2, C3 oder C4) die tragbare Einheit (18) registriert hat;

Antworten auf den Empfang des die Registrierung signalisierenden Pakets beim ersten Kontroller (C1, C2, C3 oder C4), indem über das Kabelmedium (10) nicht ausgelieferte Pakete, welche an die tragbare Einheit (18) adressiert sind, übertragen und im Puffer (36) des ersten Kontrollers (C1, C2, C3 oder C4) abgelegt werden; und

Aufrufen der nicht ausgelieferten Pakete aus dem Kabelmedium (10) beim zweiten Kontroller (C1, C2, C3 oder C4) und Abspeichern der aufgerufenen Pakete im Puffer (36) des zweiten Kontrollers (C1, C2&sub1; C3 oder C4) für eine Übertragung durch die Luft an die tragbare Einheit (18).

2. Verfahren nach Anspruch 1, eingerichtet zur Vermeidung einer doppelten Übertragung der Pakete durch die Kontroller (C1, C2, C3, C4), umfassend ein Deregistrieren der tragbaren Einheit (18) aus dem ersten Kontroller (C1, C2, C3 oder C4) als Folge des Empfangs des die Registrierung signalisierenden Pakets beim ersten Kontroller (C1, C2, C3 oder C4).