DE69409769T2

DE69409769T2 - Ein drahtloses lokales Netzwerk

Info

Publication number: DE69409769T2
Application number: DE69409769T
Authority: DE
Inventors: Luc Brignol; Florence Christien; Gerard Thomas
Original assignee: Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2014-12-03
Also published as: JPH07202891A; ES2115901T3; EP0658024B1; JP3212230B2; FR2713421A1; FR2713421B1; EP0658024A1; DE69409769D1; US5818822A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein drahtloses lokales Netzwerk, welches mehrere Stationen, aus jeweils einer an eine Funksender-/Empfängerschnittstelle gekoppelten Informatikvorrichtung, beinhaltet.
Bei den bekannten drahtlosen Netzwerken kommuniziert jede Station direkt mit allen anderen, indem sie Meldungen aussendet, die jeweils wenigstens eine eine Adressatenstation bezeichnende Adresse aufweisen. Die Qualität des von einer Station empfangenen Signals hängt stark vom Abstand von der Station, die die Meldung ausgesendet hat, und den Hindernissen ab, auf die die Funk-Trägerwelle zwischen der Ursprungsstation und der Adressatenstation gestoßen ist. Die Konfiguration der Lokalitäten und der Möbel sowie die zusammensetzung der diese bildenden Materialien bestimmen die Qualität der Übertragung zwischen den Stationen, und es ist nicht möglich, diese zu verändern. Es ist nur möglich, Vorrichtungen zur automatischen Verstärkungssteuerung in den Funksender-/Empfängerschnittstellen vorzusehen, um die Veränderungen der Amplitude des empfangenen Signals dynamisch zu kompensieren.
Die Netzwerke der bekannten Art haben den Nachteil, daß sie einen auf nur ca. 2 Mb/s begrenzten Durchsatz haben. Der Durchsatz ist begrenzt durch das Meldungsaustauschprotokoll zwischen den Stationen. Dieses Protokoll ist langsam aufgrund von zwei durch die Funkübertragung bedingten Problemen.
Ein erstes Problem ist, daß, wenn eine Station eine Meldung empfängt, die Amplitude des Funksignals, das sie empfängt, vom Abstand zur die Meldung aussendenden Station abhängt und außerdem von Abschwächungen und Reflexionen abhängt, die durch Hindernisse verursacht werden, die den zwei betrachteten Stationen benachbart sind. Die Funksender-/Empfängerschnittstelle jeder Station benötigt daher eine bestimmte Zeitspanne, um ihre Verstärkung zu regeln und sich mit den Bits einer Meldung zu synchronisieren. Das Dokument US 5,025,452 beschreibt ein lokales Netzwerk mit Funkübertragung mit mehreren Stationen, die jeweils Mittel zum Senden und Empfangen von Funkmeldungen aufweisen, und mit einem Wiederholer zum Wiederaussenden jeder von einer Station ausgesendeten Meldung, wobei dieser Wiederholer an ein Funkkabel angeschlossen ist, das in der Nähe aller Stationen verläuft. Dieses bekannte Netzwerk weist wesentlich weniger Übertragungsprobleme auf als die bekannten Netzwerke, da das Funkkabel ausnahmslos in der Nähe aller Stationen verläuft. Die Amplitude des von einer Station empfangenen Funksignals ist nicht abhängig von dem Abstand zwischen dieser Station und der Station, die das Signal ausgesendet hat, sondern hängt ab von den Distanzen, die das Funkkabel von jeweils jeder dieser Stationen trennen, und der Abschwächung entlang des Funkkabels. Diese Abschwächung ist zeitlich konstant. Die Funksender-/Empfängerschnittstellen empfangen also Funksignale mit einer wesentlich geringeren Dynamik als derjenigen der in einem Netzwerk bekannter Art empfangenen Signale. Die zum Regeln der automatischen Verstärkungs und Synchronisationssteuervorrichtung erforderliche Zeitspanne kann deshalb wesentlich verringert werden, da die Funkschnittstellen der Stationen mit automatischen Verstärkungssteuervorrichtungen mit geringerer Dynamik ausgestattet sein können, die somit in kürzerer Zeit reagieren. Deshalb kann schließlich der Durchsatz höher sein.
Aufgabe der Erfindung ist, eine andere Art von drahtlosem lokalem Netzwerk anzugeben, das es gestattet, einen hohen Informationsdurchsatz zu übertragen.
Gegenstand der Erfindung ist ein drahtloses lokales Netzwerk mit mehreren Stationen, die jeweils Mittel zum Senden und Empfangen von Funkmeldungen aufweisen, mit einem Wiederholer zum Wiederaussenden jeder von einer Station ausgesendeten Meldung, wobei der Wiederholer an ein Funkkabel gekoppelt ist, das in der Nähe aller Stationen verläuft, und wobei jede Station Mittel zum Bearbeiten nur der Meldungen aufweist, die an sie adressiert sind und die vom Wiederholer ausgesendet worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederholer die Meldungen der Stationen in ein und demselben Frequenzband im Wechsel empfängt und wieder aussendet, aber jeder wiederausgesendeten Meldung wenigstens eine Information zufügt, die angibt, daß die Meldung den Wiederholer durchlaufen hat, und daß jede Station Mittel aufweist, um nur die Meldungen zu berücksichtigen, die eine Information enthalten, die angibt, daß die Meldung den Wiederholer durchlaufen hat.
Ein zweites mit der Funk- bzw. drahtlosen Übertragung verbundenes Problem ist, daß die bekannten Netzwerke nicht die Verwendung eines Protokolls mit Mehrfachzugriff durch Trägerund Kollisionserfassung gestatten, welches darin besteht, wenn eine Station eine Meldung senden will, zu horchen, ob nicht bereits eine Station eine Meldung auf demselben Kanal sendet, daraufhin zu senden, wenn kein Träger erfaßt wird; und darin besteht, zu überprüfen, daß die Meldung nicht durch eine Interferenz einer anderen Station gestört ist, die zum selben Zeitpunkt zu senden begonnen hat. In letzterem Fall beginnt jede Station, nach einer pseudozufälligen Wartezeit und nach Überprüfung der Abwesenheit eines Trägers, ihre Meldung zu senden. Diese Art von Protokoll ist sehr einfach einzusetzen und hat den Vorteil, schnell zu sein und so die Erreichung eines hohen mittleren Durchsatzes zu erleichtern.
Die bekannten Funkübertragungs- bzw. drahtlosen Netzwerke können jedoch keine Kollision erfassen, da jede Station unfähig ist, eine Interferenz an einem Signal zu erfassen, das sie gerade sendet. Die Stationen verwenden ein Protokoll, das darin besteht, von der Empfängerstation zur Ursprungsstation eine Empfangsbestätigungsmeldung zu schicken, nachdem eine Meldung korrekt von der Empfängerstation empfangen worden ist. Wenn eine Station das Senden einer Meldung beendet hat, darf sie deshalb während einer bestimmten Zeitspanne, die der Summe aus der maximalen Laufzeit der Meldung und der maximalen Laufzeit der Empfangsbestätigung entspricht, keine andere Meldung senden, um in der Lage zu sein, die Empfangsbestätigung zu empfangen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Netzwerks besitzt jede Station Mittel zum Senden jeder Meldung mit einer vorgegebenen Dauer, der Wiederholer besitzt Mittel zum Wiederaussenden jeder Meldung nach einer vorgegebenen Zeitspanne, die wenigstens gleich der für die Meldung festgelegten Dauer ist, und jede Station besitzt Mittel zum Vergleichen, wenn sie eine Meldung gesendet hat, der Meldung, die sie daraufhin vom Wiederholer kommend empfängt, mit der Meldung, die sie ausgesendet hat, und zum Wiederholen des Sendens dieser Meldung mit einer pseudozufälligen Verzögerung, wenn der Vergleich nicht ergibt, daß sie identisch sind.
Das so gekennzeichnete Netzwerk gestattet es jeder Station, die eine Meldung ausgesendet hat, zu kontrollieren, daß keine Kollision mit anderen Meldungen vorliegt und daß kein Übertragungsfehler vorliegt. Es ist deshalb möglich, ein Protokoll ohne Empfangsbestatigungsmeldung zu verwenden, das somit einen wesentlich höheren Durchsatz gestattet als die in lokalen Funknetzwerken bekannter Art verwendeten Protokolle.
Andererseits gestattet das zwischen zwei von derselben Station ausgesendeten Meldungen freibleibende Zeitintervall nicht nur das erneute Aussenden jeder Meldung durch den Wiederholer, sondern auch die Zufügung von Informationen zu dieser Meldung, um wenigstens eine der Funksender-/Empfängerschnittstellen der Stationen zu steuern.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Netzwerk dadurch gekennzeichnet; daß der Wiederholer Mittel aufweist, um jeder wiederausgesendeten Meldung binäre Informationen zum Steuern wenigstens einer Station hinzuzufügen, und daß jede Station Mittel zum Empfangen der einer vom Wiederholer wiederausgesendeten Meldung hinzugefügten binären Steuerinformationen besitzt.
Gemäß einem anderen Merkmal besitzt der Wiederholer Mittel, um ferner auf seine Initiative Meldungen zur Verwaltung des Netzwerks an die Stationen auszusenden, und jede Station besitzt Mittel, um eine in einer an sie adressierten Verwaltungsmeldung enthaltene Anweisung auszuführen.
Das so gekennzeichnete Netzwerk gestattet es dem Wiederholer, Verwaltungsmeldungen zu senden, die es insbesondere gestatten, eine Regelung der Sendeleistung jeder Station zu beeinflussen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt jede Station Mittel, um mit einer regelbaren Leistung zu senden, diese Leistung wird durch Verwaltungsmeldungen gesteuert, die der Wiederholer an sie adressiert, und der Wiederholer besitzt Mittel, um diese Leistung so zu bestimmen, daß eine gegebene Qualität der Übertragung zwischen dem Sender und dieser Station erreicht wird.
Das so gekennzeichnete Netzwerk gestattet es, die von jeder Station ausgesendete Leistung zu optimieren, um die Interferenzen zwischen mehreren benachbarten Netzwerken zu minimieren und dabei eine gegebene Qualität der Übertragung sicherzustellen.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Netzwerk dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederholer ferner Mittel aufweist, um es an wenigstens ein leitungsgebundenes lokales Netzwerk zu koppeln, wobei diese Mittel im leitungsgebundenen lokalen Netzwerk in dem diesem Netzwerk entsprechenden Format wenigstens einen Teil der von den Stationen ausgesendeten Funkmeldungen wieder aussenden und auf dem Funkkabel von dem leitungsgebundenen Netzwerk kommende Meldungen wieder aussenden.
Das so gekennzeichnete Netzwerk gestattet es, wenigstens zwei Teilnetzwerke kommunizieren zu lassen: eines, das durch Stationen mit Funkübertragung gebildet ist, und das andere, das durch Stationen mit Drahtübertragung gebildet ist. Letztere können ein herkömmliches Protokoll, wie etwa das durch die Norm IEEE802.3 standardisierte, unter der Marke ETHERNET bekannte Protokoll verwenden.
Verschiedene Mittel gestatten, die von benachbarten Funkübertragungsnetzwerken gemäß der Erfindung übertragenen Meldungen zu unterscheiden. Ein erstes Mittel besteht darin, sie in getrennten Frequenzbändern senden zu lassen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Netzwerk dadurch gekennzeichnet, daß:
- der Wiederholer Mittel aufweist, um jeder Meldung ein diesem Netzwerk eigentümliches Binärwort hinzuzufügen;
- alle Stationen Mittel aufweisen, um dieses Binärwort in e jeder empfangenen Meldung zu erfassen und nur diejenigen Meldungen zu berücksichtigen, die das dem betrachteten Netzwerk eigentümliche Binärwort aufweisen.
Dieses Merkmal gestattet es, zu verhindern, daß eine Station eines Netzwerks Meldungen berücksichtigen kann, die aus einem anderen benachbarten und in demselben Frequenzband sendenden Netzwerk kommen. Natürlich verhindert dieses Merkmal nicht die eventuelle Kollision zwischen von den zwei Netzwerken ausgesendeten Meldungen, doch wird eine solche Kollision durch den gewöhnlichen Kollisionsauflösungsmechanismus zwischen zwei demselben Netzwerk zugehörigen Stationen aufgelöst.
Die Erfindung ist besser zu verstehen und andere Merkmale ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Netzwerks und der begleitenden Figuren:
- Fig. 1 zeigt das synoptische Schema eines Beispiels eines lokalen Funkübertragungsnetzwerks nach dem Stand der Technik;
- Fig. 2 zeigt das synoptische Schema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Funkübertragungsnetzwerks;
- Fig. 3 zeigt Zeitablaufdiagramme, die die Übertragung einer Meldung in diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Netzwerks verdeutlichen;
- Fig. 4 stellt ein synoptisches Schema dar, das die wesentlichen zum Senden einer Meldung auf einer Trägerwelle bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Mittel zeigt;
- Fig. 5 bis 7 stellen Oszillogramme dar, die die Funktionsweise dieser wesentlichen Mittel zeigen;
- Fig. 8 stellt Oszillogramme dar, die die Erfassung eines gesendeten Signals durch diese wesentlichen Mittel verdeutlichen;
- Fig. 9 stellt das synoptische Schema einer Station dieses Ausführungsbeispiels dar;
- Fig. 10 stellt das synoptische Schema des Wiederholers dieses Ausführungsbeispiels dar;
- Fig. 11 stellt das synoptische Schema eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Netzwerks dar, das ein Unternetzwerk mit Funkübertragung und ein Unternetzwerk mit Leitungsübertragung umfaßt;
- Fig. 12 stellt das synoptische Schema des in diesem letzteren Ausführungsbeispiel verwendeten Wiederholers dar.
Fig. 1 stellt das synoptische Schema eines Beispiels eines lokalen Funkübertragungs- bzw. drahtlosen Netzwerks bekannter Art dar. In einem Gebäude 1 sind fünf Stationen S1, ..., S5 an verschiedenen Stellen verteilt. Sie umfassen jeweils z.B. ein Endgerät und eine Funksender-/Empfängerschnittstelle, versehen mit einer Antenne, die es ihr gestattet, mit jeder beliebigen der anderen Stationen zu kommunizieren. Die gestrichelten Linien symbolisieren die Funkverbindungen, die von den Stationen zwischen einander hergestellt werden können. An diesem Beispiel wird deutlich, daß die Funkverbindungen sehr unterschiedliche Längen je nach geographischer Position der Stationen haben können. Z. B. werden die von der Station S1 ausgesendeten Meldungen von der naheliegenden Station S2 mit einer wesentlich größeren Amplitude empfangen als von der entfernten Station S5. Ferner können bestimmte Stationen in direkter Sichtverbindung sein, z.B. die Station S1 und die Station S2. Andere Stationen hingegen kommunizieren durch Trennwände und Mauern hindurch, z.B. die Stationen S1 und S5. Dies führt zu großen Unterschieden der Amplitude des von jeder Station empfangenen Signals.
Fig. 2 stellt das synoptische Schema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Netzwerks im Falle eines mit dem Gebäude 1 identischen Gebäudes I' dar, mit Stationen S1, ..., S5, die jeweils dieselben geographischen Positionen wie bei dem vorhergehenden Netzwerk haben. Das Netzwerk umfaßt ein Funkkabel CR, das alle Räume durchläuft und z.B. an der Decke oder an den Trennwänden parallel zum Boden befestigt ist. Dieses Funkkabel CR wird an einem auf etwa halber Länge liegenden Punkt von einem Wiederholer R versorgt. Das Funkkabel CR wird alternativ zum Senden oder zum Empfangen verwendet
Jede Station S1, ..., S5 umfaßt eine identische Funksender- /Empfängerschnittstelle, versehen mit einer Antenne, die immer in einem geringen Abstand vom Funkkabel CR angeordnet ist, da dieses durch alle Räume verläuft. Die Stationen sind meist in direkter Sichtverbindung zum Funkkabel CR. Wenn eine Station ein eine Meldung tragendes Funksignal aussendet, wird dieses Signal vom Funkkabel CR empfangen und zum Wiederholer R befördert. Letzterer wartet das Ende dieser Meldung ab und sendet sie dann wieder aus, indem er ein anderes, an das Funkkabel CR geliefertes Funksignal moduliert.
Die Ausbreitung eines Funksignals entlang des Kabels CR bewirkt eine Abschwächung dieses Signals, doch ist diese Abschwächung absolut konstant und bestimmbar. Die Stationen empfangen deshalb die Funksignale mit einer wesentlich konstanteren Amplitude als im Fall einer direkten Funkübertragung von Station zu Station.
Fig. 3 stellt ein Zeitablaufdiagramm dar, das das Übertragungsprotokoll einer Meldung in diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Netzwerks verdeutlicht. Sie verdeutlicht insbesondere den Fall, daß die Station, die eine Meldung ausgesendet hat, eine Kollision zwischen dieser Meldung und einer zu demselben Zeitpunkt und in demselben Frequenzband von einer anderen Station ausgesendeten Meldung erfaßt. Die Linie Sle zeigt das Senden von zwei aufeinanderfolgenden Meldungen M1 und M2 durch dieselbe Station, z.B. die Station S1. Jede dieser Meldungen hat eine festgelegte Dauer D von z.B. 2,675 jis. Das Zeitintervall zwischen den Anfängen von zwei aufeinanderfolgenden, verschiedenen Meldungen hat eine feste Dauer P = 8 us. Alle von den Stationen gesendeten Meldungen umfassen z.B. 80 Datenbits, die vom Endgerät der die Meldung aussendenden Station geliefert werden, und 16 Service-Bits, die von der Funksender-/Empfängerschnittstelle dieser Station geliefert werden. Diese Service-Bits werden von den Funksender-/Empfängerschnittstellen der Stationen und dem Wiederholer benutzt, um insbesondere anzugeben:
- die Übertragungsrichtung der Meldung (zum oder vom Wiederholer);
- die Art der Meldung (Datenübertragungsmeldung; Verwaltungsmeldung);
- die Identität des Netzwerks, zu dem die Station oder der Wiederholer, die/der die Meldung aussendet, gehören.
Die Linie Rr stellt den Empfang der Meldung M1 durch den Wiederholer R nach einer Verzögerung d1 dar, die der Ausbreitung von der Station S1 zum Empfänger R entlang des durch das Funkkabel CR verlaufenden Wegs entspricht.
Die Linie Re stellt die Wiederaussendung der Meldung M1 durch den Wiederholer R dar. Der Wiederholer R sendet die Meldung M1 in Form einer Meldung M1' nach einer Verzögerung wieder aus, die gleich der festgelegten Dauer D dieser Meldung M1 ist. Andererseits modifiziert er den Inhalt der Service-Bits in der Meldung M1. Wenigstens ein Service-Bit hat die Funktion, die Meldung M1' von der direkt von der Station S1 kommenden Meldung M1 zu unterscheiden.
Die Linie S1r stellt die Erfassung der Kollision zwischen der Meldung M1 und einer anderen zum gleichen Zeitpunkt ausgesendeten Meldung dar. Die Station S1, die die Meldung M1 ausgesendet hat, hört die vom Wiederholer R ausgesendete Meldung M1' ab, um zu überprüfen, daß die Meldung M1 tatsächlich fehlerfrei wiederausgesendet worden ist, insbesondere ohne Fehler aufgrund von Interferenzen mit einer anderen von einer anderen Station ausgesendeten Meldung. In diesem Beispiel empfängt die Station S1 nach der Ausbreitungsverzögerung D1 eine Meldung, doch ist dies eine gestörte Meldung MP, die nicht identisch mit der Meldung M1 ist, die sie ausgesendet hat. Die Station S1 entscheidet dann, die nächste vorgesehene Meldung M2 zu verschieben und eine Meldung M1 nach einer Wartezeit wieder auszusenden, deren Dauer zufällig, aber größer als 8 us ist, um es dem Netzwerk zu gestatten, in den Ruhezustand zurückzukehren. Die vom Wiederholer R wiederausgesendete Meldung M1' wird schließlich von der Empfängerstation nach einer nicht dargestellten Ausbreitungsverzögerung d5 zwischen dem Wiederholer R und der Empfängerstation empfangen.
Es ist zu beachten, daß das Zeitintervall P von 8 us zwischen dem Senden von zwei verschiedenen Meldungen M1 und M2 durch dieselbe Station S1 größer gewählt ist als die Summe der Verzögerungen 2d1 + d5, die unter Berücksichtigung der Maximalwerte der Ausbreitungsverzögerungen d1 und d5 für den vollständigen Empfang der Meldung M'1 durch die Empfängerstation notwendig ist. Wenn z.B. die Ausbreitungsverzögerung eine maximale Dauer von 250 ns, entsprechend einem Abstand von 50 m, haben, ist die Summe der Ausbreitungsverzögerungen in diesem Beispiel maximal gleich 1 ms, zu der die Dauer D = 2,675 us der Meldung M1' hinzuzählen ist. In diesem Beispiel ist die Gesamtdauer von Sendung und Empfang der Meldung also höchstens 3,675 us. Sie bleibt also deutlich unterhalb des Zeitintervalls P = 8 us, das zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meldungen vorgesehen ist.
Wenn jede Meldung M1, M2 etc. 80 Nutzbits enthält, gestattet ein Zeitintervall P = 8 us einen Durchsatz von 10 Mb/s, was wesentlich größer als der mit herkömmlichen Funkübertragungsnetzwerken erzielte Durchsatz von 2 Mb/s ist.
Gemäß einer Ausgestaltung kann der Wiederholer R jeder wiederausgesendeten Meldung mehrere Bits hinzufügen, die eine Anweisung zum Steuern der Funksender-/Empfängerschnittstelle der Station darstellen, die Adressat der Meldung ist, der diese Bits hinzugefügt werden. Die Funksender- /Empfängerschnittstelle der Adressatenstation erkennt ihre eigene Adresse, überträgt die Meldung an die Station und führt die in den zu der Meldung hinzugefügten Bits enthaltene Anweisung aus. Gemäß einer anderen Ausgestaltung umfassen die einer Meldung hinzugefügten Bits eine Adresse, die die Adressatenstation der hinzugefügten Bits kennzeichnen, wobei diese eine andere Station als die Adressatenstation der Meldung sein kann und letztere durch eine andere in der Meldung enthaltene Adresse bezeichnet wird.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann der Wiederholer R auf eigene Initiative Meldungen zur Verwaltung des Netzwerks an die Funksender-/Empfängerschnittstellen der Stationen aussenden. Eine vom Wiederholer R ausgesendete Verwaltungsmeldung kann z.B. umfassen: 80 Bits, die eine Anweisung und eine Stationsadresse darstellen, und ein Bit, das angibt, daß es sich um eine vom Wiederholer kommende Meldung handelt. Mit Hilfe einer Verwaltungsmeldung oder mit Hilfe der einer wiederausgesendeten Meldung hinzugefügten Bits kann der Wiederholer insbesondere die Sendeleistung der Funksender-/Empfängerschnittselle jeder Station steuern, um eine gegebene Qualität der Übertragung zwischen dem Wiederholer und dieser Station zu erzielen. In Richtung Station-Wiederholer kann diese Qualität z.B. festgelegt werden, indem eine bestimmte Amplitude des vom Wiederholer empfangenen Signals verlangt wird. In Richtung Wiederholer-Station kann die Sendeleistung für alle Stationen konstant sein, um die Verwaltung der Funksender- /Empfängerschnittstelle des Wiederholers R zu vereinfachen.
Unter den einer wiederausgesendeten Meldung hinzugefügten Zusatzbits kann der Wiederholer ein dem betrachteten Netzwerk eigentümliches Binärwort hinzufügen. Jede Station berücksichtigt dann nur diejenigen Meldungen, die umfassen: die Adresse dieser Station und ein Bit, das angibt, daß diese Meldung von einem Wiederholer wiederausgesendet worden ist, und das Binärwort, das dem Netzwerk eigentümlich ist, zu dem die betrachtete Station gehört. Dieses Binärwort gestattet es somit, zu verhindern, daß eine Station des betrachteten Netzwerks zufällig Meldungen berücksichtigt, die vom Wiederholer eines anderen Netzwerks ausgesendet werden, das benachbart ist und in demselben Frequenzband sendet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung senden der Wiederholer und alle Stationen eines erfindungsgemäßen Netzwerks in ein und demselben Frequenzband, das sich z.B. von 2,4 bis 2,5 GHz erstreckt, indem ein Träger nach einem ersten Verfahren moduliert wird, das eine Verbreiterung des gesendeten Spektrums auf das gesamte Band bewirkt. Dieses Verfahren kann vom Direktsequenztyp (sequence directe) oder vom Frequenzsprungtyp sein. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Trägerwelle mit einer direkten Sequenz mit Hilfe eines Korrelators moduliert. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Korrelators handelt es sich um einen mit Hilfe eines Oberflächenwellenbauelements realisierten analogen Korrelator.
Fig. 4 stellt das synoptische Schema der wesentlichen Mittel dar, die eine Funksender-/Empfängerschnittstelle umfaßt, um eine mit einer Meldung modulierte Trägerwelle zu erzeugen.
Diese wesentlichen Mittel umfassen:
- einen Encoder CM, der eine Folge von Binärwerten E mit einer Bitperiode TB empfängt und diese Wertefolge gemäß einer später beschriebenen Codier-Regel in eine Folge von Impulsen TC umsetzt;
- eine oberflächenwellenschaltung OS, die ein herkömmliches Filter ist, das ein Hochfrequenzsignal mit gaussförmiger Umhüllender und mit einer Dauer T liefert, wenn es durch einen Impuls erregt wird, mit einem an einen Ausgang des Encoders CM angeschlossenen Eingang und einem Ausgang, der ein Hochfrequenzsignal TF liefert, dessen Amplitude durch das vom Encoder CM kommende Signal TC alles-oder- nichts-moduliert ist;
-und einen Sequenzgenerator CO, gebildet aus:
-- einer Verzögerungsleitung LR mit einem an den Ausgang der Schaltung OS angeschlossenen Eingang und 11 Ausgängen, die jeweils 11 Verzögerungswerte mit konstantem Zeitabstand T liefern;
-- 11 Vorrichtungen M1, ..., M11, die es gestatten, die von den 11 Ausgängen der Verzögerungsleitung LR gelieferten Signale mit einer Folge von Koeffizienten +1 oder -1 zu multiplizieren, was der Erzeugung einer Phasenverschiebung von 0º oder 180º entspricht;
-- und einer Vorrichtung AD mit 11 Eingängen, die jeweils mit einen Ausgang einer jeden der Vorrichtungen M1, ..., M11 verbunden sind, und einem Ausgang, der ein Hochfrequenzsignal S liefert, das durch die Folge von Binärwerten E moduliert ist.
Die Folge der Koeffizienten +1 oder -1 ist gebildet durch eine sogenannte Barker-Sequenz. Eine solche Sequenz ist für ihre Eigenschaft bekannt, einen sehr deutlichen Korrelationspeak bei ihrer Erfassung durch ein Transversalfilter mit dieser Sequenz entsprechenden Koeffizienten zu liefern. In diesem Beispiel umfaßt die verwendete Barker-Sequenz 11 Koeffizienten, nämlich:
1, -1, 1, 1, -1, 1, 1, 1, -1, -1, -1
Es existieren einige andere Barker-Sequenzen, die 11 oder 13 Koeffizienten umfassen und die ebenfalls verwendet werden konnen.
Jede von der Schaltung OS gelieferte Salve des Hochfrequenzsignals TF wird durch die 11 Ausgänge der Verzögerungsleitung LR mit zunehmenden Verzögerungen wiederhergestellt und wird durch eine von 0º auf 180º springende Modulation mit Hilfe der Vorrichtungen M1, ..., M11 phasenmoduliert. Die Vorrichtung AD führt die Addition der so modulierten Salven 11 aus.
Die von der Schaltung OS kommende und in dem Barker- Sequenzgenerator CO zirkulierende Schwingungsform ist abhängig von der Polarität des Signals TC, somit hängt das Signal S von der Folge der Werte E ab.
Der Encoder CM trennt die Folge von Binärwerten E im Rhythmus TB in eine Folge von Bits geradzahligen Rangs und eine Folge von Bits ungeradzahligen Rangs im Rhythmus TB/2, wobei zwei aufeinanderfolgende Bits mit Zustand 1 in jedem dieser Ränge zur Erzeugung von zwei Impulsen TC entgegengesetzter Polarität und geringer Dauer im Vergleich zur Dauer TB führen. Ein Zustand 0 führt zum Ausbleiben eines Impulses. Die zwei Serien von Impulsen, die jeweils den Bits mit geradzahligem und ungeradzahligem Rang entsprechen, sind verschachtelt und stellen eine Serie von Codierimpulsen im Rhythmus TB dar.
Es ist zu beachten, daß der Zeitabstand T der Verzögerungsleitung LR gleich der Dauer TB der Periode der zu ubertragenden Bits gewählt ist.
Fig. 5 stellt das Oszillogramm des von der Schaltung OS an den Generator CO gelieferten Signals TF für einen an den Eingang des Encoders CM angelegten Einzelimpuls der Dauer TB dar. Es handelt sich um ein Hochfrequenz-Sinussignal, das durch eine Gausskurve mit einer Dauer gleich dem Zeitabstand T der durch die Verzögerungsleitung LR erzeugten Verzögerungen amplitudenmoduliert ist.
Fig. 6 stellt den Graphen des vom Ausgang des Sequenzgenerators CO gelieferten Signals S als Funktion der Zeit dar. Es handelt sich um ein sinusförmiges Hochfrequenzsignal, das elfmal nacheinander durch eine Gausskurve mit einer Dauer gleich dem Zeitabstand T der durch die Verzögerungsleitung LR erzeugten Verzögerungen amplitudenmoduliert ist. Es ist außerdem durch Sprünge von 180º phasenmoduliert, die stattfinden, wenn der Wert des Signals null ist. Das so modulierte Hochfrequenzsignal kann demoduliert werden, ohne daß eine Rückgewinnung des Trägers oder eine Rückgewinnung des Takts der übertragenen Bits erforderlich ist, aufgrund der Einfachheit, mit der ein Korrelationspeak an dem modulierten Signal erhalten werden kann. Andererseits hat dieses modulierte Signal ein auf ein großes Frequenzband verbreitertes Spektrum, was es gestattet, die Vorteile einer Funkübertragung mit verbreitertem Spektrum, insbesondere eine Verringerung der Störungen, zu nutzen.
Das oben beschriebene Modulationsverfahren hat den Vorteil, eine besonders einfache Demodulation mit Hilfe eines an den für die Modulation verwendeten Generators CO angepaßten Korrelators zu gestatten.
Fig. 7 stellt den Graphen des vom Ausgang eines an den Generator CO angepaßten Korrelators gelieferten Signals D dar, wenn das in Fig. 6 dargestellte Signal an den Eingang dieses angepaßten Korrelators angelegt ist. Nach einer Verzögerung von 11 T liefert der Ausgang des Korrelators einen Korrelationspeak, bestehend aus einer kurzen Hochfrequenz- Signalsalve mit einer Dauer von weniger als T, wohingegen er während des Zeitintervalls von 0 bis 10 T und von 12 T bis 22 T nur Salven von vernachlässigbarer Amplitude, gleich 1/11, wenn man dem Korrelationspeak den Wert 11 zuweist, liefert. Es ist somit möglich, ein mit einer gegebenen Barker-Sequenz moduliertes Hochfrequenzsignal zu erfassen, um eine aus einem einzigen Bit bestehende Meldung zu übertragen.
Fig. 8 stellt Zeitablaufdiagramme dar, die die verschiedenen Schritte der Übertragung einer mehrere Bits umfassenden Meldung verdeutlichen.
Betrachten wir z.B. eine Meldung, die nach Codierung durch den Encoder CM, durch zwei Impulse des Werts + 1, getrennt durch eine Rückkehr auf den Wert 0, dargestellt ist, wobei jeder Wert eine Dauer Tc hat. Die Linie a der Fig. 8 stellt das vom Ausgang des Encoders CM gelieferte Signal TC dar, das somit die Werte +1, 0, +1 annimmt.
Die Linie b stellt das Signal TF am Ausgang der Schaltung OS dar. Es besteht aus zwei Hochfrequenz-Signalsalven, wobei jede Salve durch eine Gauss-Kurve amplitudenmoduliert ist und eine Dauer gleich T hat. Sie sind durch eine Rückkehr auf den Wert während einer Dauer Tc getrennt.
Die Linie c stellt das Signal S am Ausgang des Generators CO dar. Dieses Signal S ist aus neun in Amplitude und Phase modulierten Hochfrequenzsignalsalven gebildet, die sich über eine Gesamtdauer von 13 x Tc erstrecken.
Die Linie d stellt das vom Ausgang eines angepaßten Korrelators gelieferte Signal D dar, das im Wiederholer R verwendet wird, um das von einer Station gesendete Signal S zu erfassen. In diesem Beispiel umfaßt das Signal D eine Hochfrequenzsignalsalve vernachlässigbarer Amplitude, dann zwei Hochfrequenzsignalsalven hoher Amplitude, deren Gesamtdauer gleich 13 x Tc ist.
Die Linie e stellt ein binäres Signal B dar, das aus dem Signal D durch Erfassen von dessen Umhüllender und dann Vergleichen dieser Umhüllenden mit einem festgelegten Schwellwert erhalten ist. Das Signal B umfaßt zwei Impulse mit hohem Pegel, jeweils mit einer Dauer Tc, getrennt durch ein Intervall mit niedrigem Pegel, mit einer Dauer Tc. Das so erhaltene Signal B stellt die binären Informationen wieder her, die durch das Signal TC befördert wurden.
Fig. 9 stellt das synoptische Schema einer Station dar, z.B. der Station S1, und zwar insbesondere das synoptische Schema des Senderabschnitts IRE und des Empfängerabschnitts IRR der Funksender-/Empfängerschnittstelle dieser Station. Diese Station umfaßt ferner eine Informatikmaschine M, die insbesondere mit einem Koppler CE ausgestattet ist, der es gestattet, das durch die Norm IEEE802.3 standardisierte Protokoll anzuwenden, und die üblicherweise an einen Bus angeschlossen ist, um ein lokales Netzwerk vom Typ mit Trägererfassung und Kollisionserfassung zu bilden. Dieser Koppler CE umfaßt hier je zwei Ausgänge, die mit zwei Eingängen HE bzw. TD des Senderabschnitts IRE der Schnittstelle verbunden sind, und zwei Eingänge, die mit zwei Ausgängen HR bzw. RD des Empfängerabschnitts IRR der Schnittstelle verbunden sind.
Gemäß einer Ausgestaltung hat der Koppler CE insbesondere die Funktion, die Adresse der Station in einer Meldung zu erkennen. Die Funksender-/empfängerschnittstelle der Station kann an diesen somit alle Meldungen übertragen, die vom Wiederholer ausgesendet werden, ohne eine Sortierung anhand der Adresse der Adressatenstation durchzuführen. Die Funktionsweise des Kopplers CE ist geringfügig anders als die eines herkömmlichen, an ein leitungsgebundenes Netzwerk angeschlossenen Kopplers, da die Kollisionserfassung nicht zum Zeitpunkt des Sendens einer Meldung durch die Station, sondern zum Zeitpunkt des Wiederaussendens dieser Meldung durch den Wiederholer stattfindet und die Kollisionserfassung durch Überprüfung der Unversehrtheit der vom Wiederholer ausgesendeten Meldung im Anschluß an die Sendung der Meldung durch die Station durchgeführt wird.
Die Dauer Tc der Salven, die jeweils den Übergängen des Binärsignals entsprechen, ist gleich der Dauer TB der Bitperiode gewählt. Der Zeitabstand T der Verzögerungsleitungen der Modulations- und Demodulationskorrelatoren ist gleich der Bitperiode TB gewählt. Z.B. ist TB = 25 ns = Tc. Bei diesem Beispiel ist zu beachten, daß eine binäre Folge mit Übergängen alle 25 ns übertragen wird durch Anlegen einer Folge von Salven mit jeweils einer Dauer von 25 ns an einen Korrelator mit einer Periode von 25 ns, wohingegen die Ausbreitungszeit in der Verzögerungsleitung des Korrelators gleich 11 x 25 ns ist. Die Übertragung von 80 Bits dauert somit 2000 + 275 ns, wobei die 275 ns der Entleerung der Verzögerungsleitung des Sequenzgenerators entsprechen. Die Gesamtdauer ist somit 2275 ns, zu denen es zweckmäßig ist, die Dauer von 16 Service- Bits mit einer Einzeldauer von 25 ns, also 400 ns, hinzuzufügen. Die Gesamtdauer der Meldung ist somit 2675 ns. Diese Übertragungen werden alle 8 Mikrosekunden wiederholt.
Der Senderabschnitt IRE umfaßt:
- einen Sequenzer 2 mit einem an den Eingang HE angeschlossenen Eingang;
- einen Pufferspeicher 3 vom FIFO-Typ mit einem Eingang, der an den Eingangsanschluß TD angeschlossen ist, der ihm eine Meldung liefert;
- eine Zyklische-Redundanzcode-Rechenvorrichtung 4, die einen an einen Ausgang des Pufferspeichers 3 angeschlossenen Eingang hat;
- eine Codiervorrichtung 5, z.B. vom Manchester-Typ, die einen an einen Ausgang der Vorrichtung 4 angeschlossenen Eingang hat;
- eine Oberflächenwellenschaltung 7, die ein herkömmliches Filter bildet, das eine Hochfrequenzsignalsalve liefert, deren Umhüllende eine Gaussform mit einer Dauer T = 25 ns hat und deren Frequenz 320 MHz ist; mit einem an einen Ausgang der Vorrichtung 5 angeschlossenen Eingang;
- einen Generator 8 für eine Barker-Sequenz mit 11 Bits, mit einem an den Ausgang der Schaltung 7 angeschlossenen Eingang;
- einen Verstärker 9 mit einem an den Ausgang des Generators 8 angeschlossenen Eingang;
- ein Bandpaßfilter 10, das die Frequenzen von 250 bis 400 MHz passieren läßt, mit einem an den Ausgang des Verstärkers 9 angeschlossenen Eingang;
- einen Oszillator 11 mit einer festen Frequenz von 2,1 GHz;
- einen Mischer 12 mit einem an den Ausgang des Filters 10 angeschlossenen Eingang und einem an den Ausgang des Oszillators 11 angeschlosssenen Eingang, um das modulierte Signal um die Frequenz von 2,45 GHz zu verschieben;
- einen Verstärker 13 mit einem an einen Ausgang des Mischers 12 angeschlossenen Eingang und einem an einen Ausgang des Empfängerabschnitts IRR angeschlossenen Verstärkungssteuereingang;
- ein Bandpaßfilter 14, das die Frequenzen von 2,4 GHz bis 2,5 GHz passieren läßt, mit einem an dem Ausgang des Verstärkers 13 angeschlossenen Eingang und einem an eine Antenne A gekoppelten Ausgang, die alternativ zum Senden und zum Empfangen verwendet wird.
Der Sequenzer 2 ist über nicht dargestellte Verbindungen mit dem Pufferspeicher 3 und den Vorrichtungen 4 und 5 verbunden, um deren Funktionieren mit dem Rhythmus eines Takts zu synchronisieren, der vom Koppler CE am Eingang HE im Rhythmus der Binärdaten geliefert wird, die er am Eingang TD liefert.
Der Empfängerabschnitt IRR umfaßt:
- eine Schutzvorrichtung 22 mit einem an die Antenne A angeschlossenen Eingang, die vorgesehen ist, um den Empfängerabschnitt IRR gegen Überspannungen aufgrund des Sendens durch den Senderabschnitt IRE zu schützen;
- ein Bandpaßfilter 23, das die Frequenzen von 2,4 bis 2,5 GHz passieren läßt, mit einem an einen Ausgang der Schutzvorrichtung 22 angeschlossenen Eingang;
- einen Verstärker 24 mit einem an einen Ausgang des Filters 23 angeschlossenen Eingang;
- einen Oszillator 25 mit einer festen Frequenz von 2,1 GHz und einer konstanten Amplitude;
- einen Mischer 26 mit einem an den Ausgang des Verstärkers 24 angeschlossenen Eingang und einen an den Ausgang des Oszillators 25 angeschlossenen Eingang, zum Transponieren der Frequenz des empfangenen Signals;
- ein Bandpaßfilter 27, das die Frequenzen von 250 bis 400 MHz passieren läßt, mit einem an einen Ausgang des Mischers 26 angeschlossenen Eingang;
- einen Analogkorrelator 28 mit einem an den Ausgang des Filters 27 angeschlossenen Eingang;
- eine Amplitudenerfassungsvorrichtung 29 mit einem an einen Ausgang des Korrelators 28 angeschlossenen Eingang;
- ein Tiefpaßfilter 30 mit einem auf 40 MHz begrenzten Durchgangsband zum Wiederherstellen eines Signals, das die Umhüllende des vom Ausgangskorrelator 28 gelieferten Korrelationspeaks darstellt;
- einen Verstärker 31 mit einem an einen Ausgang des Tiefpaßfilters 30 angeschlossenen Eingang;
- einen Komparator 32 mit einem an den Ausgang des Verstärkers 31 angeschlossenen Eingang und der Funktion, das vom Verstärker 31 gelieferte Signal neu zu formen,
- eine Kippstufe 33 mit einem an einen Ausgang des Komparators 32 angeschlossenen Eingang zum Abtasten des von diesem Ausgang gelieferten logischen Signals zu einem durch ein Taktsignal festgelegten Zeitpunkt;
- eine Zyklische-Redundanzcode-Rechenvorrichtung 34 mit einem an den Ausgang der Kippstufe 33 angeschlossenen Eingang;
- einen Pufferspeicher 35 vom FIFO-Typ mit einem an den Ausgang der Kippstufe 33 angeschlossenen Eingang;
- einen Prozessor 37 mit: einem an einen Ausgang der Vorrichtung 34 angeschlossenen Eingang, einem an den Ausgang des Pufferspeichers 35 angeschlossenen Eingang, einem Ausgang, der an den Ausgangsanschluß RD angeschlossen ist, der den Ausgang des Empfängerabschnitts IRR bildet, und einem an einen Verstärkungssteuereingang des Verstärkers 13 im Sendeabschnitt IRR angeschlossenen Ausgang;
- und einen Sequenzer 21, der über nicht dargestellte Verbindungen mit dem Korrelator 28, den Vorrichtungen 33 bis 35 und dem Prozessor 37 verbunden ist, um ihnen Taktsignale zu liefern, und der an den Ausgangsanschluß HR angeschlossen ist, um dem Koppler CE ein Taktsignal zu liefern.
Der Prozessor 37 liefert eine Folge von eine Meldung bildenden Binärdaten am Ausgang RD mit einem durch den Sequenzer 21 festgelegten Rhythmus. Der Sequenzer 21 liefert gleichzeitig ein Taktsignal am Ausgang HR im gleichen Rhythmus.
Der Generator 8 und der Korrelator 28 sind aneinander angepaßt, da sie für ein und dieselbe Barker-Sequenz entworfen sind, die in diesem Beispiel 11 Bits umfaßt. Es sind Oberflächenwellen-Analogkorrelatoren. Sie sind jeweils gebildet aus einem piezoelektrischen Substrat, auf dem Elektroden abgeschieden sind. Jeder Ausgang der Verzögerungssstrecke ist durch eine Elektrode gebildet, wobei jede Verzögerung durch eine Ausbreitungszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden gegeben ist. Die geometrischen Eigenschaften jeder Elektrode bestimmen die Phase und die Amplitude des von dieser Elektrode aufgefangenen Signals. Jede Elektrode ist ausgebildet, um eine Phasenverschiebung von 0º oder von 180º zu erreichen, je nach betrachteter Elektrode. Die Addition der von den 11 Elektroden aufgefangenen 11 Signale wird einfach durchgeführt, indem die Elektroden mit ein und demselben Ausgang verbunden sind.
Diese analoge Ausgestaltung ist besonders einfach, da es nicht notwendig ist, die Trägerfrequenz und den Rhythmus der Bits wiederzugewinnen, und da der für die Modulation verwendete Korrelator mit dem für die Demodulation verwendeten Korrelator identisch ist. Die Frequenzänderung mit Hilfe des Oszillators 11 und des Mischers 12 gestattet es, den Korrelator 8 bei einer Frequenz unter 800 MHz arbeiten zu lassen. Genauso gestattet es die Frequenzänderung mit Hilfe des Oszillators 25 und des Mischers 26, den Korrelator 28 bei einer Frequenz unter 800 MHz arbeiten zu lassen.
Der Prozessor 37 gibt dem Empfängerabschnitt eine bestimmte Verarbeitungskapazität. Er überträgt jede Meldung, die der Speicher 35 ihm liefert, an den Ausgangsanschluß RD zurück, nachdem er überprüft hat, daß diese Meldung tatsächlich das Bit aufweist, das angibt, daß sie den Wiederholer R durchlaufen hat.
Der Prozessor 37 fügt jeder Meldung einen Indikator hinzu, der angibt, ob die Vorrichtung 34 einen Fehler erfaßt hat oder nicht. Es ist Aufgabe des Kopplers CE, die Adresse der Station in einer empfangenen Meldung zu erkennen und eine Meldung, die eine Wiederholung der empfangenen Meldung verlangt, zu senden, wenn die Vorrichtung 34 einen Fehler z.B. aufgrund einer Kollision erfaßt hat. Gemäß einer Ausführungsvariante können diese Funktionen durch den Prozessor 37 der Funksender- /Empfängerschnittstelle mit Hilfe eines geeigneten Programms ausgeführt werden.
Außerdem hat der Prozessor 37 die Aufgabe, die Steuerbits zu interpretieren, die vom Wiederholer R zu von den Stationen gesendeten Meldungen hinzugefügt werden, und die reinen Verwaltungsmeldungen zu interpretieren, die vom Wiederholer R ausgesendet werden. Eine Verwaltungsfunktion besteht darin, die vom Verstärker 13 ausgesendete Leistung zu kontrollieren, indem seine Verstärkung so geregelt wird, daß der Wiederholer die Meldungen dieser Station mit einer gegebenen Qualität empfängt. So arbeitet der Empfänger des Wiederholers mit einer verringerten Dynamik und somit unter optimalen Bedingungen.
Damit in ein und demselben Gebäude mehrere unabhängige lokale Netzwerke, die dasselbe Frequenzband benutzen, koexistieren können, ist denkbar, eine unterschiedliche Barker-Sequenz für jedes der Netzwerke zu verwenden, da mehrere unterschiedliche Barker-Sequenzen bekannt sind, die 11 oder 13 Bits umfassen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß sie die Ausbildung unterschiedlicher Analog-Korrelatoren für jedes der Netzwerke erfordert, da die Elektroden jedes Korrelators geometrische Eigenschaften haben, die eine Funktion der verwendeten Barker- Sequenz sind.
Ein anderes, vorzugsweise verwendbares Verfahren besteht darin, zusätzlich zur Adresse der Empfängerstation einer Meldung eine Adresse auszusenden, die das Netzwerk bezeichnet, zu dem die Empfängerstation der Meldung gehört. Diese Netzwerkadresse kann zur Meldung durch einen Kontrollbit- Generator jedesmal hinzugefügt werden, wenn eine Meldung vom Senderabschnitt IRR der Funksender-/Empfängerschnittstelle ausgesendet wird. Dieser Bitgenerator kann mit dem Eingang des Speichers 3 des Senderabschnitts IRE der Schnittstelle verbunden sein. Die Netzwerkadresse wird mit Hilfe des Prozessors 37 des Empfängerabschnitts IRR erkannt. Der Prozessor überträgt nur dann eine Meldung an den Ausgangsanschluß RD weiter, wenn er die Identität des Netzwerks erkannt hat, zu dem er gehört.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß es aufgrund der Verwendung von Analogkorrelatoren einfach ist. Eine kompliziertere Ausführungsvariante kann zwei Digitalkorrelatoren oder eine andere Art von bekannter Modulationsvorrichtung umfassen, die es gestattet, eine Spektralverbreiterung zu realisieren.
Fig. 9 zeigt das synoptische Schema eines Wiederholers R. Er umfaßt einen Prozessor PR und eine Funksender- /Empfängerschnittstelle mit einem Senderabschnitt IRE' analog dem oben für eine Station beschriebenen Abschnitt IRE und einem Empfängerabschnitt IRR' analog dem oben für eine Station beschriebenen Empfängerabschnitt IRR. Der Senderabschnitt IRE' und der Empfängerabschitt IRR' besitzen jeweils einen an das Funkkabel CR gekoppelten Ausgang bzw. Eingang. Der Senderabschnitt IRE' besitzt zwei Eingänge TD' und HE', die jeweils mit zwei Ausgängen des Prozessors PR verbunden sind. Der Empfängerabschnitt IRR' besitzt zwei Ausgänge HR' und RRD', die jeweils mit zwei Eingängen des Prozessors PR verbunden sind.
Wenn der Empfängerabschnitt IR' eine für eine beliebige Station bestimmte Meldung empfängt, liefert er die Folge der diese Meldung bildenden Binärwerte am Ausgang DR' und liefert ein entsprechendes Taktsignal an seinem Ausgang HR'. Der Prozessor PR speichert diese Meldung in einem internen Pufferspeicher für eine Dauer gleich der für eine Meldung festgelegten Dauer. Wenn diese Zeit verstrichen ist, ist die gerade empfangene Meldung beendet und kann deshalb wieder ausgesendet werden. Der Prozessor PR liefert diese Meldung an den Eingang TD' des Senderabschnitts IRE' und liefert gleichzeitig ein Taktsignal am Eingang HE'. Der Prozessor PR fügt dieser Meldung ein zusätzliches Bit B hinzu, das angibt, daß die Meldung vom Wiederholer wieder ausgesendet ist. Eventuell werden ferner andere Zusatzbits zugefügt, um die Funkschnittstelle der Station zu steuern, die Adressatin der Meldung ist. Ferner kann der Prozessor PR aus eigener Initiative Verwaltungsmeldungen an die Stationen senden.
Fig. 10 stellt das synoptische Schema eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Netzwerks dar, das ein Unternetzwerk mit Funkübertragung, gebildet aus Stationen S1, ..., S5, und ein Unternetzwerk mit Leitungsübertragung, gebildet aus Stationen S6 bis S10, umfaßt. Das Netzwerk umfaßt einen Wiederholer R', der einerseits an ein Funkkabel CR und andererseits an einen Bus B gekoppelt ist.
Die Fig. 11 stellt das synoptische Schema des in dieser Ausführungsvariante verwendeten Wiederholers R' dar. Der Wiederholer R' umfaßt dieselben Elemente wie der in Fig. 9 dargestellte und oben beschriebene Wiederholer R, außerdem einen Koppler C, der einerseits an den Bus B und andererseits an den oben beschriebenen Prozessor PR angeschlossen ist. Z.B. verwendet das Unternetzwerk mit Leitungsübertragung ein Protokoll gemäß der Norm IEE802.3, und der Koppler C wendet dann dieses Protokoll an. Der Wiederholer R' wird vom Unternetzwerk mit Leitungsübertragung wie eine spezielle Station angesehen, die einen Koppler C umfaßt, der die an die Stationen S1 bis S5 adressierten Meldungen annimmt und sie an den Prozessor PR weiterüberträgt, damit sie auf dem Funkkabel CR gesendet werden. Umgekehrt werden die auf dem Funkkabel CR empfangenen und durch den Prozessor PR laufenden Meldungen dem Koppler C geliefert, um zu bestimmen, ob die Adressatenstation eine der Stationen S6 bis S10 des Unternetzwerks mit Leitungsübertragung ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Meldung vom Koppler C auf den Bus B wieder ausgesendet.

Claims

1. Drahtloses lokales Netzwerk, mehreren Stationen (S1, ..., S4) von denen jede Mittel (IRR, IRE) zum Senden und Empfangen von Funkmeldungen aufweist, mit einem Wiederholer (R) zum Wiederaussenden jeder von einer Station gesendeten Meldung, wobei der Wiederholer an ein Funkkabel (CR) gekoppelt ist, das in der Nähe aller Stationen verläuft, und wobei jede Station Mittel (37) zum Bearbeiten nur der an sie adressierten und vom Wiederholer wiederausgesendeten Meldungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederholer die Meldungen der Stationen in ein und demselben Frequenzband abwechselnd empfängt und wieder aussendet, aber zu jeder wiederausgesendeten Meldung wenigstens eine Information zufügt, die angibt, daß die Meldung den Wiederholer durchlaufen hat, und daß jede Station Mittel (37) aufweist, um nur die Meldungen zu berücksichtigen, die eine Information enthalten, die angibt, daß die Meldung den Wiederholer durchlaufen hat.

2. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Station Mittel (2) zum Senden jeder Meldung mit einer vorgegebenen Dauer (D) aufweist, daß der Wiederholer (R) Mittel (PR) zum Wiederaussenden jeder Meldung nach einer vorgegebenen Verzögerung wenigstens gleich der für die Meldung festgelegten Dauer (D) aufweist, und daß jede Station Mittel (CE) besitzt, um, wenn sie eine Meldung gesendet hat, die Meldung, die sie anschließend vom Wiederholer kommend empfängt, mit der Meldung zu vergleichen, die sie gesendet hat, und das Senden dieser Meldung mit einer pseudozufälligen Verzögerung zu wiederholen, wenn der Vergleich nicht ergibt, daß sie identisch sind.

3. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederholer (R) Mittel zum Hinzufügen von Binärinformation zum Steuern wenigstens einer Station zu jeder wiederausgesendeten Meldung aufweist, und daß jede Station Mittel (37) zum Empfangen der einer vom Wiederholer wiederausgesendeten Meldung hinzugefugten binären Steuerinformation besitzt.

4. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederholer (R) Mittel aufweist, um ferner auf seine Initiative Netzwerkverwaltungsmeldungen an die Stationen zu senden, und daß jede Station Mittel (37) zum Ausführen einer in einer an sie adressierten Verwaltungsmeldung enthaltenen Anweisung besitzt.

5. Netzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Station Mittel zum Senden mit einer regelbaren Leistung aufweist, wobei diese Leistung durch Verwaltungsmeldungen geregelt ist, die der Wiederholer an sie adressiert, und daß der Wiederholer Mittel (P) zum Bestimmen dieser Leistung derart, daß eine gegebene Übertragungsqualität zwischen dem Wiederholer und dieser Station erhalten wird, besitzt.

6. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederholer (R') ferner Mittel (C) aufweist, um ihn an wenigstens ein leitungsgebundenes lokales Netzwerk (B, S6 bis S10) zu koppeln, wobei diese Mittel auf dem leitungsgebundenen lokalen Netzwerk in dem diesem Netzwerk entsprechenden Format wenigstens einen Teil der von den Stationen (S1 bis S5) gesendeten Funkmeldungen wieder aussenden, und auf dem Funkkabel (CR) vom leitungsgebundenen Netzwerk kommende Meldungen wieder aussenden.

7. Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß:

- der Wiederholer Mittel (PR) zum Hinzufügen eines diesem Netzwerk eigentümlichen binären Worts zu jeder Meldung aufweist,

- alle Stationen Mittel (37) zum Erfassen dieses Binärworts in jeder empfangenen Meldung und zum Berücksichtigen nur derjenigen Meldungen umfassen, die das dem Netzwerk, zu dem die Stationen gehören, eigentümliche Binärwort besitzen.

8. Netzwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederholer und alle Stationen Mittel (6 bis 14) zum Senden auf der gesamten Breite des Bandes unter Verwendung eines Spektralverbreiterungsverfahrens besitzen.

9. Netzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederholer und die Stationen zum Senden aufweisen:

- eine Quelle (6), die Hochfrequenz-Signalsalven mit einer vorgegebenen Dauer und einer gaussförmigen Amplitudenmodulation abgibt,

- einen Barker-Sequenzgenerator (8), der die von der Quelle (6) abgegebenen Salven verarbeitet,

- Mittel (1 bis 4) zum Codieren der zu übertragenden Meldungen in Form eines Binärsignals mit einer festgelegten Bitperiode und einer festgelegten Bitzahl, wobei dieses Binärsignal die Quelle (6) steuert, und zum Empfangen aufweisen:

- einen Korrelator (28), dessen

Gewichtungskoeffizienten Binärwerte ± 1 sind, die eine Barker-Sequenz bilden, die an die zum Senden verwendete angepaßt ist;

- Mittel (29 bis 37) zum Decodieren der empfangenen Messungen anhand eines vom Korrelator (28) gelieferten Signals.

10. Netzwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Barker-Sequenzgenerator (8) zum Senden und der Korrelator (28) zum Empfangen jeweils durch ein Oberflächenwellenbauelement gebildet sind, das Elektroden umfaßt, deren geometrische Eigenschaften den Binärwerten der Barker-Sequenz entsprechen.

11. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Station Mittel (4) zum Berechnen und Einfügen wenigstens eines Fehlererfassungsbits in jede Meldung, die sie sendet, aufweist;

und Mittel (34) aufweist, um ein Fehlererfassungsbit aus jeder Meldung, die sie empfängt, zu berechnen, es mit dem in der Meldung enthaltenen zu vergleichen und eventuell eine Meldung zu senden, die die Wiederholung der letzten an sie gerichteten Meldung verlangt, wenn der Vergleich ergibt, daß diese letztere Meldung einen Fehler besitzt.

12. Station für ein drahtloses lokales Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Netzwerk einen Wiederholer zum Wiederaussenden jeder von einer Station des Netzwerks gesendeten Meldung aufweist und dieser Wiederholer an ein Funkkabel gekoppelt ist, das in der Nähe aller Stationen des Netzwerks verläuft, wobei die Station Mittel (37) zum Senden und Empfangen von Funkmeldungen und zum Bearbeiten nur derjenigen Meldungen, die an sie adressiert sind und die vom Wiederholer wieder ausgesendet worden sind, besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel der Station eingerichtet sind, um nur diejenigen Meldungen zu berücksichtigen, die eine Information enthalten, die angibt, daß die Meldung den Wiederholer durchlaufen hat.

13. Wiederholer für ein drahtloses lokales Netzwerk mit mehreren Stationen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Wiederholer an ein Funkkabel gekoppelt ist, das in der Nähe aller Stationen des Netzwerks verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederholer die Meldungen der Stationen in ein und demselben Frequenzband abwechselnd empfängt und wieder aussendet, aber zu jeder Meldung wenigstens eine Information hinzufügt, die angibt, daß die Meldung den Wiederholer durchlaufen hat.