DE69425685T2

DE69425685T2 - Drahtlose lokale Netzwerkvorrichtung

Info

Publication number: DE69425685T2
Application number: DE69425685T
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Josephus M. Diepstraten; Hendrik Van Bokhorst; Hans Van Driest
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1993-03-06
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2014-02-26
Also published as: DE69425685D1; US20040071246A1; US7010058B2; US20070237257A1; US20080037467A1; US20020131484A1; US7421038B2; EP0615363B1; US20060121861A1; US7289578B2; EP0615363A1; GB9304622D0; US6707867B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein drahtloses lokales Netzwerksystem.
Ein drahtloses lokales Netzwerk umfasst gewöhnlich eine Vielzahl von Kommunikationsstationen, die in einem Grundversorgungsbereich (Basic Service Area, BSA) angeordnet sind. Die Stationen können Kommunikationssignale über eine Basisstation senden und empfangen, und auf diese Weise empfängt die Basisstation die Signale von einer Station im BSA und überträgt die Signale zur gewünschten Empfangsstation zurück.
Der BSA kann als einer von einer Vielzahl von BSAs vorgesehen sein, die gemeinsam einen erweiterten Versorgungsbereich (Extended Service Area) bilden. In diesem Fall kann die Basisstation jedes BSA einen Zugangspunkt zu einer Backbone-Infrastruktur umfassen, die die BSAs verbindet, um eine Kommunikation zwischen Stationen in verschiedenen BSAs innerhalb des erweiterten Versorgungsbereiches zu ermöglichen.
Die Nachrichtenübertragung zwischen Stationen, entweder mit einer Basisstation oder auf eine andere Art, kann die Synchronisation zwischen einem Sender einer Station oder einem Zugangspunkt und einem Empfänger einer anderen Station erfordern. Von Nachteil ist, dass die genaue Synchronisation zwischen einem Sender und einem Empfänger in einem BSA nicht einfach erreichbar ist, insbesondere wegen Betriebsbegrenzungen, wie Sende- und Empfangsverzögerungen und Verzögerungen beim Zugriff auf das drahtlose Medium.
WO 91/07030 offenbart ein schnelles drahtloses Paket- Kommunikationssystem. Ein verteiltes Synchronisationsverfahren stellt die Kombination von Sprache und Daten in einer einzelnen Vermittlung unter Verwendung einer gewöhnlichen Paketstruktur bereit. Um eine Rahmensynchronisation zwischen zwei kommunizierenden Einheiten zu erreichen, überträgt eine Einheit ein Rahmensynchronisationspaket in jedem Rahmen, wobei das Paket die übertragene "Rahmenzeit" enthält. Die andere Einheit empfängt den Rahmen, gewinnt die "Rahmenzeit", vergleicht diese mit einem Empfangszeitstempel und paßt demgemäß die Synchronisation an.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein drahtloses lokales Netzwerksystem vorgesehen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das System umfasst:
eine Sendeeinrichtung zum periodischen Erzeugen und Senden eines Sendesignals, welche eine Sender-Zeitgebereinrichtung umfasst, die bis zu einem ersten bestimmten Wert zählt, wobei die Sendeeinrichtung das Sendesignal überträgt, wenn die Sender-Zeitgebereinrichtung einen zweiten bestimmten Wert ausgibt, und wobei das Sendesignal Zeitgeberdaten enthält, welche ein Ausgangssignal der Sender-Zeitgebereinrichtung kennzeichnen, wenn die Sendeeinrichtung das Sendesignal überträgt, und wenigstens eine Empfangseinrichtung, welche wenigstens ein Sendesignal empfängt, die Zeitgeberdaten aus dem empfangenen Sendesignal erhält und eine Empfänger- Zeitgebereinrichtung aufweist, welche bis zu einem ersten bestimmten Wert zählt, wobei die Empfangseinrichtung einen Zählwert setzt, von welchem an die Empfänger- Zeitgebereinrichtung basierend auf den erhaltenen Zeitgeberdaten zu zählen beginnt, um die Empfänger- Zeitgebereinrichtung mit der Sender-Zeitgebereinrichtung zu synchronisieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Synchronisieren eines Empfängers mit einem Sender vorgesehen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren die Verfahrensschritte umfasst:
periodisches Senden eines Sendesignals vom Sender, wenn eine Sender-Zeitgebereinrichtung im Sender einen ersten bestimmten Wert ausgibt, wobei die Sender-Zeitgebereinrichtung bis zu einem zweiten bestimmten Wert zählt und das Sendesignal Zeitgeberdaten enthält, welche ein Ausgangssignal der Sender- Zeitgebereinrichtung anzeigen, wenn der Sender das Sendesignal überträgt; Empfangen wenigstens eines Sendesignals an einem Empfänger; Gewinnen der Zeitgeberdaten am Empfänger aus dem empfangenen Sendesignal; und Setzen eines Zählwertes, von welchem eine Empfänger- Zeitgebereinrichtung im Empfänger basierend auf den empfangenen Zeitgeberdaten zu zählen beginnt, um die Empfänger-Zeitgebereinrichtung mit der Sender- Zeitgebereinrichtung zu synchronisieren.
Das drahtlose lokale Netzwerksystem der vorliegenden Erfindung ist insbesondere bei Leistungsverwaltungsanwendungen vorteilhaft, bei denen tragbare drahtlose Stationen geringer Leistung im BSA verwendet werden. Die Stationen schalten periodisch zwischen dem Zustand eines niedrigen Leistungsverbrauchs, in dem deren Transceiver von der Stromversorgung getrennt sind, und dem Zustand eines hohen Leistungsverbrauchs, in dem deren Transceiver mit Energie gespeist werden, und dadurch periodische Signale, die von anderen Stationen gesendet werden, empfangen können. Die Synchronisation zwischen den von anderen Stationen übertragenen Signalen und die Vermittlung des Energieverbrauchs-Zustandes der Empfängerstationen wird durch das System der vorliegenden Erfindung vorteilhaft erzielt. Die verbesserte Synchronisation der vorliegenden Erfindung ermöglicht den Betrieb der Stationen in einem drahtlosen lokalen Netzwerk mit verringertem Energieverbrauch, der insbesondere bei Stationen mit eigener Energieversorgung wichtig ist.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft verwendet werden, um andere Zeitsteuerungsbeziehungen zwischen einem Sender und einem Empfänger in einem drahtlosen lokalen Netzwerk zu steuern. Beispielsweise wird in sogenannten Einrichtungen mit Frequenzsprung (frequency-hopping) die von einem Sender verwendete Sendefrequenz periodisch geändert; daher muss ein Empfänger sich dieser Änderung der Kommunikationssignalfrequenz anpassen. Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine genaue Synchronisation zwischen den Betriebsänderungen des Senders und Empfängers während eines solchen Frequenzsprungs.
Eine Ausführungsform nach der Erfindung ist in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein drahtloses lokales Netzwerk, das Teil eines erweiterten Versorgungsbereiches ist,
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Senders zur Verwendung in einem System, das die vorliegende Erfindung verwirklicht,
Fig. 3 den Aufbau einer Verkehrshinweisnachricht, die im Sender nach Fig. 2 gebildet wird,
Fig. 4 ein Flussdiagramm zum Betreiben des Senders nach Fig. 2,
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Empfängers zur Verwendung in einem System, das die vorliegende Erfindung verwirklicht,
Fig. 6 ein Flussdiagramm zum Betrieb des Empfängers nach Fig. 5, und
Fig. 7 ein Zeit-Diagramm, das den Betrieb des Senders nach Fig. 2 und des Empfängers nach Fig. 5 darstellt.
Wie vorstehend beschrieben, kann das erfindungsgemäße System in einem Leistungsverwaltungssystem für ein drahtloses lokales Netzwerk verwendet werden. Dieses drahtlose lokale Netzwerk ist in Fig. 1 gezeigt und umfasst einen Grundversorgungsbereich (BSA) 10 mit sechs mobilen Stationen 12.1-12.6, welche darin angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform wird jede Station 12.2.-12.6 von einer eigenen Gleichspannungsquelle (nicht dargestellt) gespeist, obwohl einige Stationen durch Anschalten an eine Wechselspannungsquelle gespeist werden könnten. Ferner ist ein Zugangspunkt 14 im BSA 10 angeordnet, der typischerweise mit einer Wechselspannungsversorgung (nicht dargestellt) und mit einer Backbone-Struktur 18 verbunden ist, die den Zugangspunkt 14 mit den Zugangspunkten anderer BSAs (nicht dargestellt) verbindet. Die Stationen 12.1-12.6. kommunizieren über den Zugangspunkt 14 miteinander. Daher wird ein Kommunikationssignal von einer Station 12.1 zu einer anderen Station 12.2 nicht unmittelbar von der Station 12.2 sondern zuerst vom Zugangspunkt 14 empfangen und dann zur Station 12.2 übertragen.
Um den Energieverbrauch der Stationen 12.1-12.6 zu verringern und dadurch die Betriebslebensdauer zu erhöhen, bevor die eigene Gleichspannungsquelle aufgeladen oder ersetzt werden muss, werden die Stationen 12.1-12.6 in einer Energiesparbetriebsart betrieben, bei welcher deren Transceiver periodisch abgeschaltet werden und sich die Station im sogenannten "Schlummerzustand" befinden. Um die Stationen 12.1-12.6 in einer Energiesparbetriebsart zu betreiben, ohne übertragene Datenpakete zu verlieren, wird ein Datenpaket, das für eine Station im Schlummerzustand vorgesehen ist, im Zugangspunkt 14 gepuffert, bis die Station aus dem Schlummerzustand aufgewacht und in den Wachzustand übergeht und dessen Transceiver mit Energie versorgt, um die gepufferten Daten zu empfangen.
Verkehrshinweisnachrichten (TIM)-Pakete werden in regelmäßigen Intervallen vom Zugangspunkt 14 gesendet und weisen darauf hin, für welche Station 12.1-12.6 im BSA 10 Datenpakete im Zugangspunkt 14 zwischengespeichert werden. Die Transceiver in den Stationen 12.1-12.6 werden in regelmäßigen Intervallen periodisch derart mit Energie gespeist, dass die Stationen 12.1-12.6 aus dem Schlummerzustand aufwachen, um die vom Zugangspunkt 14 übertragenen TIM-Pakete zu empfangen. Wenn ein empfangenes TIM-Paket anzeigt, dass ein Datenpaket im Zugangspunkt 14 für eine der Stationen 12.1-12.6 gepuffert wird, wartet der Transceiver dieser Station entweder darauf, das Datenpaket zu empfangen, das automatisch dem TIM-Paket folgt, oder die Station sendet ein Abrufpaket zum Zugangspunkt 14, um anzufragen, dass das Datenpaket übertragen wird. In beiden vorstehenden Fällen bleibt der Transceiver in der Station im aktiven Zustand, wenn dieser ein TIM-Paket empfangen hat, welches anzeigt, dass Daten für diese Station gepuffert sind. Wenn das Datenpaket empfangen worden ist, kehrt die Station in den Schlummerzustand zurück, bis diese wiederum aus dem Schlummerzustand aufwacht, um ein anderes TIM-Paket zu empfangen.
Mit Ausnahme des periodischen Aufwachens, um TIM-Pakete zu empfangen, bleibt eine Station 12.1-12.6 demgemäß in einem energiesparenden Schlummerzustand, wenn nicht ein TIM-Paket anzeigt, dass ein Datenpaket für diese Station gepuffert wird. Auf diese Weise wird der Energieverbrauch für jede Station 12.1-12.6 verringert und die Betriebslebensdauer der Station, d. h. die Zeit, vor der ein Wiederaufladen oder Auswechseln der Gleichspannungsquelle erforderlich ist, wird verlängert. Die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte verbesserte Synchronisation sieht eine verbesserte Synchronisation zwischen dem Zugangspunkt 14 und den Stationen 12.1-12.6 vor, die in einem Energiesparmodus betrieben werden, um einen vorteilhaft verringerten Energieverbrauch in den Stationen 12.1-12.6 zu erzielen.
Weiterhin kann die Verringerung des Energieverbrauchs durch den Betrieb der Stationen 12.1-12.6 in einem sogenannten erweiterten Energiesparmodus erreicht werden. Die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte verbesserte Synchronisation unterstützt den Betrieb der Stationen 12.1- 12.6 im erweiterten Energiesparmodus. In diesem Modus wird die Station gesteuert, um aus einem Schlummerzustand aufzuwachen, um nur jedes x-te TIM-Paket zu empfangen, das vom Zugangspunkt 14 übertragen wird. Wenn beispielsweise x = 150 ist, wacht die Station auf, um nur jedes 150te TIM-Paket, das vom Zugangspunkt 14 gesendet wird, zu empfangen, und daher bleibt die Station für eine längere Periode in einem Schlummerzustand, als wenn diese aufwacht, um jedes TIM- Paket, das vom Zugangspunkt 14 gesendet wird, zu empfangen. Der Energieverbrauch in der Station wird daher weiter verringert. Da beim vorstehenden Beispiel eine Station nur bei jedem 150ten TIM-Paket aufwacht, ist eine genaue Synchronisation zwischen dem Zugangspunkt 14 und der Station erforderlich, so dass die Station zu einer geeigneten Zeit aufwacht, um jedes 150te TIM-Paket zu empfangen. Die vorliegenden Erfindung stellt diese genaue Synchronisation bereit.
Erwähnt sei, dass, obwohl der Zugangspunkt 14 ein gepuffertes Datenpaket enthalten kann, das zu einer Station übertragen wird, die in einem erweiterten Energiesparzustand betrieben wird, das Datenpaket im Zugangspunkt 14 gepuffert bleibt, bis die Station 12 nach Empfang des x-ten TIM-Paketes aufwacht, nach dem die Station den Zugangspunkt 14 abruft, um das gepufferte Paket zu senden, und daher gehen keine Daten verloren.
Die Energieversorgung der Transceiver in den Stationen 12.1-12.6 und dem Zugangspunkt 14 kann durch Zeitgeber gesteuert werden, die Quarzoszillatoren enthalten. Die Synchronisation zwischen den Zeitgebern in den Stationen 12.1-12.6 und dem Zugangspunkt 14 wird durch eine Vorrichtung erreicht, die die vorliegende Erfindung verwirklicht, wobei ein Hinweis auf den verringerten Energieverbrauch einer Station, die einen solchen Zeitgeber aufweist und in einem erweiterten Energiesparzustand betrieben wird, nachfolgend angegeben wird:
Das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden, vom Zugangspunkt 14 übertragenen TIM-Paketen beträgt 200 ms; der Transceiver der Station weist eine Einschaltverzögerung von 1 us auf; die Zeitabweichung des Oszillators in der Station beträgt 100 us/s; die Zeitabweichung des Oszillators im Zugangspunkt 14 beträgt 100 us/s; die Medium- Zugriffsverzögerung eines TIM-Paketes liegt zwischen 0 und 5 ms; und es ist erforderlich, dass die Station aufwacht, um jedes 150te TIM-Paket vom Zugriffspunkt 14 zu empfangen.
Als Beispiele werden die vorstehenden Werte verwendet:
Schlummerintervall der Station = 150 * 200 ms
= 30 s
maximale Abweichung jedes Oszillators
im Schlummerintervall = 100 us * 30
= 3 ms
Die maximale Drift beider Oszillatoren ist daher 6 ms. Beim Betrachten der Einschaltverzögerung der Station von 1 ms sollte die Station daher 7 ms vor dem erwarteten TIM-Paket aufwachen, um der Oszillatordrift und die Einschaltverzögerung auszugleichen.
Bei einer TIM-Zugriffsverzögerung von beispielsweise 5 ms liegt die Periode, während der sich die Station in einem Wachzustand befindet, um ein TIM-Paket zu empfangen, zwischen 1 ms (wenn keine Quarzdrift besteht und die TIM- Zugriffsverzögerung 0 ms beträgt) und 1 ms + 6 ms + 5 ms = 12 ms (wenn die gesamte Kristalldrift auftritt und die TIM-Intervallverzögerung 5 ms beträgt).
Angenommen sei, dass das TIM-Paket eine Dauer von 0,5 ms hat, und die Durchschnittsdauer des Wachzustands der Station (1 + 6/2 + 5/2 + 0,5 ms) = 7 ms beträgt.
Daher befindet sich die Station in diesem Beispiel im Wachzustand, d. h. ihr Transceiver wird im Durchschnitt nur für 7 ms je 30 s mit Energie gespeist, was für eine besonders vorteilhafte Verringerung des Energieverbrauchs sorgt.
Durch Vergleich und bei Annahme der gleichen Werte wie vorstehend ist die Station, wenn sie bei jedem TIM aufwacht, wodurch eine durchschnittliche Einschaltzeit von 1 + 5/2 = 3,5 ms pro 200-ms-TIM-Intervall erforderlich ist, für 525 ms je 30 s wach.
Fig. 2 zeigt einen Sender 20 zur Verwendung in einem Zugangspunkt 14. Der Sender 20 umfasst einen Modulo-n-Zähler 22, der im Betrieb frei läuft und mit einem ähnlichen Modulo-n-Zähler 58 im Stationsempfänger (siehe Fig. 5) synchronisiert wird.
Der Modulo-n-Zähler 22 wird als Zeitgeber betrieben und wenn der Zählwert n erreicht, wird ein TIM-Funktionsgenerator 24 mittels eines Unterbrechungssignals 25 getriggert, welches anzeigt, dass das nächste TIM-Paket gebildet und mittels eines Funkmodems 26 übertragen werden sollte.
Das TIM-Paket 28 wird in einem Senderpuffer 30 gebildet. Ein Beispiel eines TIM-Paketes ist in Fig. 3 gezeigt. Das TIM-Paket umfasst einen Kopf für einen drahtlosen Mediumszugang (Wireless Medium Access; WMAC) und ein Datenfeldformat. Der WMAC-Kopf umfasst neben anderen Feldern ein Typusfeld, welches anzeigt, dass das Paket ein TIM-Paket ist.
Das Datenfeldformat umfasst:
ein Zeitstempelfeld,
in welches ein sogenannter Zeitstempel des Wertes des Modulo-n-Zählers im Sender 20 zur Zeit der Übertragung des TIM geladen wird,
ein Zeitgeber-Intervallfeld,
welches den Wert von n des Modulo-n-Zählers im Sender 20 anzeigt,
ein Vorliegender-Verkehr-Feld,
welches anzeigt, für welche Stationen Datenpakete gepuffert werden, und
ein Vorliegender-Verkehrsrundsende-Feld, welches die Anzahl ausstehender Rundsendedatenpakete, die für die Stationen gepuffert werden, anzeigt.
Wir betrachten wieder Fig. 2.
Wenn das TIM-Paket 28 gebildet worden ist, wird dieses einem Multiplexer 32 zugeführt, in dem der Zeitstempel und die zyklische Redundanzprüfungs (cyclic redundancy check, CRC) -Daten von einem CRC-Generator 34 in das TIM-Paket 28 geladen werden. Eine WMAC-Steuerung 36 steuert den Zugriff auf das Medium über das Modem 26, so dass das TIM-Paket 28 nicht unmittelbar nach Erzeugung des Unterbrechungssignals 25 vom Zugriffspunkt 14 übertragen wird. Die WMAC-Steuerung 36 folgt einem Mediumzugriffsprotokoll, wie etwa einem Vielfachzugriffsprotokoll mit Trägerüberwachung und Kollisionsvermeidung (CSMA/CA). Gemäß dem CSMA/CA-Protokoll wird der Energiepegel am drahtlosen Medium vom Modem 26 abgefühlt, um zu bestimmten, ob eine Netztätigkeit besteht, und wenn der abgefühlte Energiepegel oberhalb eines Schwellenwertes liegt, wird ein Medium-belegt-Signal 40 vom Modem 26 zur WMAC-Steuerung 36 übertragen. Wenn kein Mediumbelegt-Signal ausgegeben wird, dann wird das Medium als "frei" erkannt und, die WMAC-Steuerung 36 schaltet den Sender des Modems 26 durch Ausgabe eines Sendeaufforderungs (RTS)- Signals ein. Das Modem 26 beginnt dann eine Trainingssequenz zu senden und gibt ein Sendebereitschaftssignal (CTS) aus, wenn die Trainingssequenz vollständig ist. Das Modem 26 sendet dann die seriellen Daten, die vom Puffer über den Multiplexer 32 und ein Schieberegister 44 ankommen. Wenn das Medium als "belegt" abgetastet wird, wartet die WMAC- Steuerung 36, bis das Medium frei wird und erzeugt dann eine zufällige Back-off-Verzögerung, nach der das Medium erneut abgetastet wird. Wenn das Medium als "frei" erkannt wird, folgt die Steuerung 36 den vorstehenden RTS-, CTS-Vorgängen.
Bei Zugriff auf das Medium und wenn die Trainingssequenz beendet wird, stellt das Modem 26 das CTS 42 bereit, und das im Puffer 30 gespeicherte TIM-Paket wird über den Multiplexer 32 in das Schieberegister 44 geladen. Wenn die Übertragung des Kopfes begonnen hat, wird der Zeitstempel vom Zeitgeber 22 über den Multiplexer 32 in das Schieberegister 44 und unter Steuerung einer Sendesteuerungsschaltung 43 in die WMAC-Steuerung 36 geladen. Die Sendesteuerungsschaltung 43 steuert ferner den Beginn der Übertragung des Kopfes. Wie vorstehend erwähnt, ist der Modulo-n-Zähler 22 im Zugriffspunkt 14 im Sender 20 freilaufend, und daher befindet sich der Zähler 22, während das CMSA/CA-Protokoll beendet worden ist, und insbesondere wenn ein Medium-belegt-Signal 40 von der WMAC-Steuerung 36 empfangen wurde, schon in seiner nächster Zählsequenz, d. h. bei einem Wert zwischen Null und n, während das Sendebereitschaftssignal 42 von der WMAC- Steuerung 36 empfangen wird. Zu einer bestimmten Zeit mit Bezug auf das Sendebereitschaftssignal 42, wobei die bestimmte Zeit eine genaue Schätzung der genauen Zeit ist, zu welcher das TIM-Paket unter Beachtung der Verzögerung im Modem 26 übertragen wird, wird der sogenannte "Zeitstempel", d. h. der Wert des Modulo-n-Zählers 22 zur bestimmten Zeit, in das im Puffer 30 gespeicherte TIM-Paket 28 geladen. Das TIM- Paket 28 wird nach Erzeugung eines von der WMAC-Steuerung 36 kommenden Ladesignals 46 in ein Schieberegister 44 geladen und dann vom Modem 26 übertragen.
Fig. 4 zeigt ferner den Betrieb des Senders 20, der vorstehend beschrieben ist.
Fig. 5 zeigt einen Empfänger 48 einer Station 12.1-12.6 im BSA, welcher zum Empfang eines TIM-Pakets 28 und eines Datenpakets (nicht dargestellt) vom Zugriffspunkt 14 ausgebildet ist.
Der Betrieb des Empfängers 48 ist nachfolgend aufgezeigt und weiter in Fig. 6 dargestellt.
Die Energieversorgung des Empfängers 48 wird durch einen Modulo n-Zähler 58 gesteuert, der als Zeitgeber betrieben wird, um die Station 12.1 aus einem Schlummerzustand aufzuwecken, damit sie das vom Zugriffspunkt 14 übertragene TIM-Paket 28 empfangen kann.
Das TIM-Paket 28 wird von einem Empfangsmodem 50 empfangen und dessen Zeitstempelwert wird aus dem TIM- Zeitstempelfeld (Fig. 3) ausgelesen. Der ausgelesene Zeitstempel wird mittels eines Schieberegisters 52 zu einem Zählregister 54 übertragen, das eine Modulo-n-Zählung startet, die von einem Punkt zwischen Null und n beginnt, der dem Zeitstempelwert entspricht. Das Zählregister 54 fährt mit der Modulo-n-Zählung mit dem gleichen Taktsignal 56 fort, das den Modulo-n-Zähler 58 steuert. Dieser Modulo-n-Zählwert wird im Zählregister 54 gespeichert, bis das TIM-Paket vollständig empfangen ist und die CRC-Daten geprüft sind. Wenn der CRC fehlerfrei ist, wird der Modulo-n-Zählwert vom Zählregister 54 in den Modulo-n-Zähler 58 geladen. Die Verwendung des Zählregisters 54 ist insbesondere dadurch vorteilhaft, dass es ermöglicht, dass TIM-Pakete verschiedener Längen empfangen werden. Dieser Vorteil entsteht, da die Modulo-n-Zählfolge, die beim Zeitstempelwert beginnt, im Register 54 gepuffert wird, während das TIM-Paket 28 vollständig verarbeitet wird. Das Zählregister 54 speichert den zyklischen Modulo-n- Zählwert solange dies notwendig ist, um das TIM-Paket zu verarbeiten.
Wenn alle TIM-Pakete die gleiche bekannte Länge aufweisen, kann ein Ausgleichsfaktor zur TIM- Paketverarbeitung auf den Zeitstempelwert angewendet werden, damit die bekannte Zeit zum Verarbeiten der TIM-Pakete bekannter Länge verwendet werden kann. Der ausgeglichene Zeitstempelwert wird dann unmittelbar in den Modulo n-Zähler 58 geladen und somit wird das Zwischenzählregister 54 nicht benötigt.
Wir betrachten wieder die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform. Ein Verzögerungsausgleichswert 60 wird durch einen Addierer 62 zum Modulo-n-Zählwert hinzugefügt, wenn der Zählwert vom Zählregister 54 zum Modulo-n-Zähler 58 übertragen wird. Der Ausgleichswert 60 gleicht die Ausbreitungsverzögerung des Empfängers 48 und des Senders 20 aus. Wenn der ausgeglichene Modulo-n-Zählwert vom Zählregister 54 zum Zähler 58 übertragen wird, ist der Zähler 58 genau mit dem Modulo-n-Zähler 22 im Sender (Fig. 2) synchronisiert.
Wenn die Modulo-n-Zähler 22, 58 in der Station 12.1 und dem Zugriffspunkt 14 genau synchronisiert sind, stellt der Zähler 58 der Station 12.1 eine genaue Zeitanzeige bereit, zu der der Zähler 22 im Zugriffspunkt 14 dessen Wert n erreicht, und erzeugt ein TIM-Paket zur Übertragung. Da der Zähler 22 im Zugriffspunkt 14 freilaufend bleibt und der Zähler 58 in der Station 12.1 genau mit dem Zähler 22 synchronisiert ist, kann die Station 12.1 derart gesteuert werden, dass sie rechtzeitig aufwacht, um nur jedes x-te TIM-Paket zu empfangen, ohne dass die Station 12.1 zu früh aufwachen muß, wie dies erforderlich wäre, um den Empfang des TIM-Paketes sicherzustellen, wenn die genaue Synchronisation zwischen den Zählern 22, 58 nicht verfügbar wäre. Die Verringerung des Bedarfs nach einem früheren Aufwachen der Station 12.1 verringert den Energieverbrauch der Station 12.1 vorteilhaft.
Erwähnt sei, dass jede Station 12.1-12.6 im BSA 10 mit verschiedenen Schlummerintervallen betrieben werden kann. Beispielsweise kann eine Station 12.1 derart gesteuert werden, dass sie bei jedem 150ten TIM-Paket aufwacht, während eine andere Station 12.2 bei jedem 200ten TIM-Paket aufwacht. Jedesmal wenn die Station 12.1 aufwacht, um ein TIM-Paket zu empfangen, wird der Modulo-n-Zähler 58 durch den aus dem TIM- Paket erhaltenen Zeitstempel zurückgesetzt, so dass eine andauernde genaue Synchronisation erreicht werden kann.
Fig. 7 zeigt ein Zeitsteuerungs-Diagramm, das weiter die verbesserte Synchronisation der vorliegenden Erfindung dargestellt, die bei einer Energieverwaltungsanwendung vorgesehen ist. Die Tätigkeit des Zugriffspunktes 14 weist auf die Übertragung der ersten 5 TIM-Pakete 64-72 und das letzte TIM-Paket 73 aus einer Serie von 150 TIM-Paketen und den ersten fünf TIM-Erzeugungssignalen 74-82 hin, die jedesmal erzeugt werden, wenn der Modulo-n-Zähler 22 im Zugriffspunkt 14 den Wert n erreicht. Wie gezeigt, wird die Übertragung der ersten TIM-Pakete 64 wegen des Mediumsbesetzt-Signals verzögert, das aus dem CSMA/CA-Protokoll erhalten wird. Das erste TIM-Paket 64 wird daher tatsächlich in der ersten Zählsequenz 74-76 m mal vom Modulo-n-Zähler 22 übertragen. Die Station 12.1 wurde vorher synchronisiert, um bei 84 aufzuwachen, um das erste TIM-Paket 64 zu empfangen. Das TIM-Paket 64 trägt einen Zeitstempelwert m, der den Wert des Modulo-n-Zählers 22 im Zugriffspunkt 14 zur aktuellen Zeit der Übertragung des TIM-Paketes 64 darstellt. Wie vorstehend beschrieben, gewinnt die Station 12.1 den Zeitstempel aus dem Till-Paket 64 und lädt diesen in seinen eigenen Modulo-n-Zähler 58, welcher dann seine Zählsequenz beim Wert m beginnt. Wie in Fig. 7 gezeigt, bleiben die beiden Modulo-n-Zähler 22, 58 synchronisiert, wenn diese zyklisch bis zum Wert n zählen. Diese Synchronisation ermöglicht der Station 12.1 einfach, in einem Schlummerzustand zu bleiben, bis dessen Modulo-n-Zähler 58 darauf hinweist, dass die 150te TIM-Nachricht 73 im Zugangspunkt 14 erzeugt und von diesem gesendet werden soll, und die Station 12.1 wacht bei 85 auf. Nur ein niedriger Ausgleichsbetrag ist notwendig, um die mögliche Modemverzögerung des Senders 20 und des Empfängers 48 zu berücksichtigen.
Wenn ein Zeitstempelwert des Zugriffspunktzählers 22 nicht verwendet wird und der Stationszähler 58 statt dessen durch den aktuellen Empfang des TIM-Paketes 64 auf Null zurückgesetzt wird, führt der späte Empfang des TIM-Paketes 64 wegen der CSMA/CA-Verzögerung zum nicht synchronisierten Betrieb der Zähler 22, 58, weil der Stationszähler 58, wenn der Zugriffspunktzähler 22 einen Wert m erreicht hat, beim Empfang des TIM-Paketes 64 auf Null zurückgesetzt wird. Der Stationszähler 58 hat daher ein TIM-Intervall von n+m Zählwerten aufgezeichnet, und wenn die Station dann derart gesteuert wird, dass sie im Schlummerzustand bleibt, bis 150 TIM-Pakete übertragen worden sind, d. h. nach 150 TIM- Intervallen, schlummert die Station irrtümlicherweise für 150 * (m+n) Intervallen anstatt für 150 * n Intervallen und weitere energiesparende Ausgleichsschritte sind notwendig, die nachteilig die Energiemenge reduzieren, die durch die Energieversorgung des Stationsempfänger nur zu jedem 150ten TIM-Paket eingespart worden ist.
Daher kann der Energiesparvorteil bei der Energieversorgung der Station durch Einführen eines Zeitstempels, der den Zustand des Zugriffspunktzählers 22 zur genauen Übertragungszeit des TIM- Paketes darstellt, nur zu jedem 150ten TIM-Paket erhöht werden.
Das Vorstehende beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform der Integration der Synchronisationsfunktion in der Mediumzugriffs-Steuerungsfunktion. Andere Ausbildungen, bei denen der zeitliche Bezugspunkt, zu dem der "Zeitstempel" abgetastet wird, sowohl für den Sender als auch für den Empfänger verfügbar ist, können den Beginn des Rahmens oder den aktuellen Ort des Zeitstempelfeldes verwenden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform zur Energiesteuerung beschränkt. Beispielsweise kann das System nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um eine Synchronisation der Frequenzkanalauswahl bei Einrichtungen mit Frequenzsprüngen bereitzustellen. Bei diesen Einrichtungen Vermittelt die Basisstation, beispielsweise der Zugriffspunkt, die Kommunikations-Betriebsfrequenz zu einem genauen Zeitpunkt und es ist erforderlich, dass die anderen Stationen im Netz derart synchronisiert sind, damit deren Betriebsfrequenz zu diesem Zeitpunkt auf die neue Frequenz wechselt. Gemäß einem weiteren Vorteil der Erfindung muss der Zugriffspunkt nicht jedesmal ein einzelnes Frequenzsprungsignal senden, wenn die Betriebsfrequenz der Nachrichtenübertragung wechseln muss; er kann jedoch ein Zeitsignal für zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Frequenzsprünge enthalten, die daher in Intervallen zu dem Stationen übertragen werden können, die länger als die Intervalle zwischen den erforderlichen Frequenzsprüngen sind. Demgemäß können die Stationen in einem erweiterten Schlafzustand betrieben werden, bei dem ferner jedes empfangene x-te TIM-Paket Zeitinformationen enthält, die anzeigen, wann die Station ihre Kommunikations- Betriebsfrequenz wechseln sollte. Daher bleibt die Bereitstellung der Frequenzwechsellogik (86 in Fig. 5) während des erweiterten Schlafzustandes im Betrieb, und der erforderliche Frequenzwechsel oder die erforderlichen Frequenzsprünge können während des Schlafzustandes auftreten, so dass, wenn die Station beim nächsten Mal aufwacht, diese weiterhin mit der gleichen Kommunikationsfrequenz wie der Zugriffspunkt betrieben wird. Vorteilhaft kann die synchronisierte Zeitsteuerung einer Frequenzsprungeinrichtung mit der Energiesteuerfunktion dieser Einrichtung derart kombiniert werden, dass die Frequenzwechsellogik 86 und eine Stations-Aufwachsteuerung 88 von derselben Zeitquelle 58 gesteuert werden.

Claims

1. Drahtloses lokales Netzwerksystem, dadurch gekennzeichnet, dass das System umfaßt:

eine Sendeeinrichtung (20) zum periodischen Erzeugen und Senden eines Sendesignals, welche eine Sender-Zeitgebereinrichtung (22) umfaßt, die bis zu einem ersten vorbestimmten Wert zählt, wobei die Sendeeinrichtung (20) das Sendesignal überträgt, wenn die Sender-Zeitgebereinrichtung (22) einen zweiten vorbestimmten Wert ausgibt, und wobei das Sendesignal Zeitgeberdaten enthält, welche ein Ausgangssignal der Sender-Zeitgebereinrichtung (22) kennzeichnen, wenn die Sendeeinrichtung (20) das Sendesignal überträgt, und

wenigstens eine Empfangseinrichtung (48), welche wenigstens ein Sendesignal empfängt, welche die Zeitgeberdaten aus dem empfangenen Sendesignal erhält und eine Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58) enthält, welche bis zum ersten vorbestimmten Wert zählt, wobei die Empfangseinrichtung (48) einen Zählwert setzt, von welchem an die Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58) basierend auf den empfangenen Zeitgeberdaten anfängt zu zählen, um die Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58) mit der Sender-Zeitgebereinrichtung (22) zu synchronisieren.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfänger- Zeitgebereinrichtung (58) zum Steuern der periodischen Aktivierung der Empfangseinrichtung (48) zum Empfang der Sendesignale ausgebildet ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (48) eine Registereinrichtung (54) zum Speichern der erhaltenen Zeitgeberdaten während des Verarbeitens des empfangenen Sendesignals und zum Zuführen der erhaltenen Zeitgeberdaten zur Empfänger-Zeitgebereinrichtungen (58) nach dem Verarbeiten des empfangenen Sendesignals enthält.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender- Zeitgebereinrichtung (22) im Betrieb freiläuft.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender- Zeitgebereinrichtung (22) und die Empfänger- Zeitgebereinrichtung (58) jeweils einen Modulo-n-Zähler enthalten.

6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (20) zum Senden diskreter Signale in regulären Intervallen ausgebildet ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfänger- Zeitgebereinrichtung (58) zum Steuern der Empfangseinrichtung (48) ausgebildet ist, damit diese nicht aktiviert werden muss, um die gesamten Sendesignale zu empfangen.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender- Zeitgebereinrichtung (22) und die Empfänger- Zeitgebereinrichtung (58) eine Leistungsmanagement- Einrichtung umfassen und die Sendesignale Verkehrshinweisnachrichten enthalten.

9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (48) eine Frequenzsprungeinrichtung (86) umfaßt und die Sender-Zeitgebereinrichtung (22) und die Empfänger- Zeitgebereinrichtung (58) eine Frequenzsprung- Synchronisationseinrichtung enthalten.

10. System nach Anspruch 1, bei welcher die Empfangseinrichtung (48) zum Aktivieren ausgebildet ist, um das Sendesignal zu empfangen, wenn die Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58) den zweiten vorbestimmten Wert eine erste Anzahl von Malen in einem Ruhezustand ausgegeben hat, und um das Sendesignal zu empfangen, wenn die Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58) den zweiten vorbestimmten Wert eine zweite Anzahl von Malen in einem verlängerten Ruhezustand ausgegeben hat, wobei die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist.

11. System nach Anspruch 1, bei welcher die Empfangseinrichtung (48) zum Kompensieren der Verarbeitungsverzögerungen der erhaltenen Zeitgeberdaten in der Empfängereinrichtung (48) und zum Setzen des Zählerwertes ausgebildet ist, von welchem die Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58) diesen als die kompensierten erhaltenen Zeitgeberdaten zählt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der zweite vorbestimmte Wert gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist.

13. System nach Anspruch 1,

bei welchem die Sendeeinrichtung (20) zum Erzeugen der Sendesignale derart ausgebildet ist, dass die Sendesignale Paketinformationsdaten enthalten, welche anzeigen, für welche Empfangseinrichtung (48) die Sendeeinrichtung (20) Datenpakete speichert, und

die Empfängereinrichtung (48) zum Senden einer Paketsendeanforderung zur Sendeeinrichtung (20) ausgebildet ist, wenn das empfangene Sendesignal anzeigt, dass die Sendeeinrichtung (20) Datenpakete für die Empfangseinrichtung (48) speichert.

14. Verfahren zum Synchronisieren eines Empfängers (48) mit einem Sender (20)

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Verfahrensschritte umfaßt:

periodisches Senden eines Sendesignals vom Sender (20), wenn eine Sender-Zeitgebereinrichtung (22) im Sender (20) einen ersten vorbestimmten Wert ausgibt, wobei die Sender-Zeitgebereinrichtung (22) bis zu einem zweiten vorbestimmten Wert zählt und das Sendesignal Zeitgeberdaten enthält, welche das Ausgangssignal der Sender-Zeitgebereinrichtung (22) anzeigen, wenn der Sender (20) das Sendesignal überträgt;

Empfangen wenigstens eines Sendesignals an einen Empfänger (48); Gewinnen der Zeitgeberdaten am Empfänger (48) aus dem empfangenen Sendesignal; und

Setzen eines Zählwertes, von welchem eine Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58) im Empfänger (48) basierend auf den empfangenen Zeitgeberdaten zu zählen beginnt, um die Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58) mit der Sender-Zeitgebereinrichtung (22) zu synchronisieren.

15. Verfahren nach Anspruch 14, welches ferner umfaßt:

Zählen bis zum zweiten vorbestimmten Wert unter Verwendung der Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58); und

Aktivieren des Empfängers (48), um das Sendesignal zu empfangen, wenn die Empfänger- Zeitgebereinrichtung (58) den ersten vorbestimmten Wert mit einer ersten vorbestimmten Anzahl an Wiederholungen in einem ersten Betriebszustand ausgegeben hat.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem der ersten Betriebszustand ein Ruhezustand ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, welches weiterhin umfaßt: Aktivieren des Empfängers (48), um das Sendesignal zu empfangen, wenn die Empfänger- Zeitgebereinrichtung (58) den ersten vorbestimmten Wert mit einer zweiten vorbestimmten Anzahl an Wiederholungen bei einem verlängerten Ruhezustand ausgegeben hat, wobei die zweite vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen größer als die erste vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen ist.

18. Verfahren nach Anspruch 14, welches ferner umfaßt:

Kompensieren von Verarbeitungsverzögerungen der erhaltenen Zeitgeberdaten im Empfänger (48), wobei

der Setzschritt den Zählwert setzt, von welchem an die Empfänger-Zeitgebereinrichtung (58) diesen als die kompensierten erhaltenen Zeitgeberdaten zählt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem der erste vorbestimmte Wert gleich dem zweiten vorbestimmten Wert ist.

20. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem

der Übertragungsschritt die Sendesignale überträgt, welche Paketinformationsdaten enthalten, die anzeigen, für welche Empfänger der Sender (20) Datenpakete speichert, und weiterhin

das Senden einer Paketsendeanforderung zum Sender (20) vom Empfänger (48) umfasst, wenn das empfangene Sendesignal anzeigt, dass der Sender (20) Datenpakete für den Empfänger (48) speichert.