DE69431690T2

DE69431690T2 - Paketdatenkommunikationssystem

Info

Publication number: DE69431690T2
Application number: DE69431690T
Authority: DE
Inventors: Fredric Heiman; Laroy Tymes
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Symbol Technologies LLC
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: KR940025232A; ATE227914T1; JP3515605B2; JPH0799500A; AU5931994A; EP0619663A3; US5528621A; DK0619663T3; CA2119335C; ES2184747T3; CA2119335A1; KR100290435B1; EP0619663B1; AU667264B2; EP0619663A2; DE69431690D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Datenkommunikationssysteme und insbesondere auf ein Hochfrequenz-Paketkommunikationssystem, bei dem eine Anzahl von entfernten Einheiten Daten zu einem zentralen Computer über dazwischenliegende Basisstationen senden.
In US-A-5 029 183 wird ein Paketdatenkommunikationssystem offenbart, welches ein Nachrichtenaustauschprotokoll verwendet, bei dem nur eine Basisstation eine Nachricht zu einem entfernten Terminal sendet, und zwar ansprechend auf eine Nachricht von dem entfernten Terminal. Das entfernte Terminal sendet eine Nachricht nur an die Basisstation zu einem Zeitpunkt, den es selbst wählt, so daß der Sender/Empfänger bzw. Transceiver des entfernten Terminals nicht kontinuierlich mit Leistung versorgt werden muß. Die Basisstation spricht auf eine Nachricht von einem entfernten Terminal innerhalb eines starren Zeitfensters an, und zwar folgend auf die Nachricht von dem entfernten Terminal. Wenn die Notwendigkeit besteht, eine Nachricht zu senden, die ihren Ursprung an der Basisstation (oder in einem Zentralcomputer) hat, dann muß die Basisstation warten, bis eine Nachricht von dem entfernten Terminal empfangen wird, bevor sie die wartende Nachricht als Teil ihrer Antwort in dem festen Zeitfenster senden kann. Das System von US-A-5 029 183 setzt in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel eine Spreizspektrum-Hochfrequenz-Übertragung ein.
Das System von US-A-5 029 183 sieht eine große Verbesserung der Leistungsableitung aus einer Batterie in einem entfernten Terminal vor und gestattet somit den Bau von kleineren, leichteren und billigeren entfernten Terminals.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Paketdatenkommunikationsnetzwerk mit niedrigen Kosten und geringer Leistung vorzusehen, bei dem eine Anzahl von entfernten Terminaleinheiten in Form einer Zwei-Wege-Kommunikation mit einer Zentralstation sind, vorzugsweise ein Netzwerk, welches eine Hochfrequenzverbindung oder ähnliches verwendet, so daß die entfernten Einheiten sich frei in einem Gebiet herumbewegen können, welches von dem Netzwerk abzudecken ist. Ein weiteres Merkmal ist es, ein verbessertes Paketübertragungsnetzwerk vorzusehen, bei dem die entfernten Terminaleinheiten kostengünstig sein können, wenig Leistung verbrauchen und eine kleine Größe haben, jedoch ein zuverlässiges und schnelles Ansprechen vorsehen, wie in einer kommerziellen Einrichtung (gewöhnlicherweise innen) bei der Verwendung von Strichcodescannern oder ähnlichem zur Datenaufnahme benötigt sein kann. Ein weiteres Merkmal ist es, ein verbessertes Protokoll zur Anwendung in einem Paketdatenübertragungsnetzwerk vorzusehen, welches einen zuverlässigen Betrieb mit hoher Leistung und niedrigem Leistungsverbrauch und einer Einrichtung mit geringen Kosten zur Folge hat. Ein spezielles Merkmal ist es, eine Hochfrequenz-Datenverbindung für tragbare Terminals vorzusehen, und zwar ohne eine Lizenzierung für das Gelände unter den F.C.C.-Regulierungen, so daß die Kosten und Verzögerungen, die mit einer solchen Lizenzierung einhergehen, eliminiert oder minimiert werden. Ein weiteres Merkmal ist es, ein Verfahren zur Verringerung der Verzögerung zwischen der Einleitung einer Nachricht am Basisterminal und dem Empfang der Nachricht an einem entfernten Terminal bei einem System zu reduzieren, bei dem nur die entfernten Terminals eine Nachrichtenübertragung verursachen können.
Ein Paketdatenkommunikationssystem, welches im allgemeinen aufgebaut ist, wie in US-A-5 029 183, weist eine Anzahl von entfernten Terminaleinheiten auf, um Daten aufzunehmen und eine Kommunikationsverbindung zum Senden von gepackten Daten zu einer Zentralstation und zur Aufnahme eines Erkennungssignals und von Daten von der Zentralstation. Ein Paketaustauschprotokoll, welches gewöhnlicherweise für diese Kommunikationsverbindung verwendet wird, sieht eine reduzierte Leistungsableitung an einer entfernten Einheit vor, und zwar durch Aktivierung der Aufnahmefunktion für nur eine kurze Zeit, anstatt zu erfordern, daß die entfernte Einheit immer empfängt oder "horcht". Zu diesem Zweck richtet das Standardaustauschprotokoll ein starres Zeitfenster ein, welches mit einer Übertragung durch die entfernte Einheit verschlüsselt ist, und die entfernte Einheit spricht auf eine Nachricht von der Zentralstation nur während dieses Zeitfensters an. Das Zeitfenster ist definiert, bei einer festen Zeitverzögerung nach einer Übertragung von der entfernten Einheit zur Zentralstation zu beginnen; zu allen anderen Zeitpunkten ist der Empfänger nicht eingeschaltet, außer für die periodischen "Aufnahmezeiten", während der das entfernte Terminal nach Paketen sucht, die seinen Identifikationscode enthalten, wenn es eines der entfernten Terminals ist, auf die Nachrichten warten. In dem Protokoll von US-A-5 029 183 kann die Zentralstation keine Paketübertragung zu einer entfernten Einheit initialisieren, sondern muß statt dessen warten, bis die entfernte Einheit ein übertragenes Paket gesandt hat, dann kann die Zentralstation in dem starren Zeitfenster antworten, wobei sie diesem Paket von der Basis zum entfernten Terminal oder dem Erkennungssignal die Daten anhängt, die sie zu dieser entfernten Einheit übermitteln möchte. Die entfernten Einheiten sind kostengünstige, in der Hand zu haltende Einheiten, und werden somit eine kleinere Berechnungskapazität haben als die Zentralstation, und die Leistungsableitung muß minimiert werden. Entsprechend gestattet die Anwendung dieses Protokolls, daß die Aufnahmefunktion und die Berechnungsfunktion, die benötigt wird, um die empfangenen Daten zu decodieren, von der entfernten Einheit zeitlich eingeplant oder gemanagt werden, anstatt von der zentralen Einheit abhängig zu sein.
Die Zentralstation weist eine Anzahl von Basisstationen auf, die in unterschiedlichen Räumen oder Gebieten gelegen sind, wobei alle Basisstationen mit einem Zentralcomputer verbunden sind, und zwar entweder durch eine Drahtverbindung oder durch eine ähnliche Hochfrequenz-Verbindung. Zu irgend einem gegebenen Zeitpunkt ist eine entfernte Einheit nur einer der Basisstationen zugeordnet, und wenn sich die entfernte Einheit herum bewegt, wird sie einer weiteren Basisstation neu zugeordnet. Ein Merkmal des Protokolls ist es, eine Identifikationsnummer für die entfernte Einheit in dem übertragenen Paket vorzusehen, und diese gleiche Identifikationsnummer in dem Antwortpaket vorzusehen, so daß eine Erkennung durch die zugeordnete Basisstation bestätigt wird. Jedoch muß keine Adresse oder Identifikation der Basisstation in dem Protokoll zur Kommunikation mit den entfernten Einheiten vorhanden sein, da eine entfernte Einheit nur einer Basisstation zugeordnet ist, und die Basisstation dient auf jeden Fall nur als eine Leitung zur Kommunikation mit dem Zentralcomputer.
Die entfernten Terminaleinheiten sind vorzugsweise in der Hand gehaltene Strichcodeleser, und diese Einheiten sind mit der Zentralstation durch eine Hochfrequenz-Verbindung gekoppelt, so daß der Anwender sich frei in dem Gebiet des Netzwerkes herum bewegen kann. Gewöhnlicherweise ist das Datenpaket, welches von der entfernten Einheit gesandt wird, das Ergebnis der Abtastung eines Strichcodesymbols. Die Antwort von der Zentralstation wäre in diesem Fall eine Bewertung der Strichcodeinformationen, oder Anweisungen an den Anwender dahingehend, welche Handlung bezüglich des Paketes zu unternehmen ist, welches von der in der Hand gehaltenen Einheit abgetastet wird.
Bei dem System von US-A-5 029 183 setzt die Hochfrequenz-Verbindung eine Spreizspektrum-Modulationstechnik mit direkter Sequenz ein, um Datenpakete von den entfernten Terminals zu den Basisstationen und zurück zu senden. Spreizspektrum-Verfahren verwenden eine übertragene Bandbreite, die viel breiter ist als für die Daten erforderlich, und zwar durch Zugabe von einigen codierten Funktionen zu den Daten, dann wird das empfangene Signal decodiert und auf die ursprüngliche Informationsbandbreite zurückgefaltet. Ein spezieller Vorteil bei dieser Art einer Hochfrequenz- Datenverbindung ist, daß ein Band verwendet werden kann, welches keine Lizenzierung des Geländes durch die F.C.C. erfordert, jedoch trotzdem eine zuverlässige kostengünstige Kommunikation von einer leichtgewichtigen, in der Hand zu haltenden, batteriebetriebenen Einheit vorsieht.
Ein Hochfrequenz-Übertragungsverfahren mit "Frequenzsprung" (frequencyhopping) wird eingesetzt, welches gemäß der F.C.C-Reglementierungen für Ausrüstungsgegenstände ausgeführt ist, die in dem Band von 902 bis 928 MHz arbeiten. Statt dem Spreizspektrumverfahren mit direkter Sequenz von US-A-5 029 183 wird die von den Basisstationen und den entfernten Terminals verwendete Frequenz periodisch zwischen fünfzig unterschiedlich ausgewählten Werten in diesem Frequenzband in einer Pseudozufallssequenz geschaltet. Alle Basisstationen und entfernten Einheiten sind natürlich mit dieser Schaftsequenz synchronisiert. Die Sequenz von fünfzig Frequenzen wiederholt sich nach dem Schalten durch diese fünfzig Frequenzen. Ein Intervall, während dem das System auf einer der fünfzig Frequenzen ruht, ist lang genug, um eine große Anzahl von Paketaustauschvorgängen zu behandeln, wie zuvor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Merkmale, die als kennzeichnend für die Erfindung angesehen werden, werden in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst jedoch, genauso wie andere Merkmale und Vorteile davon kann am besten mit Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung eines speziellen folgenden Ausführungsbeispiels verstanden werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen die Figuren Folgendes darstellen:
Fig. 1 ein elektrisches Diagramm in Blockform eines Paketdatenkommunikationssystems gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 2 ein Zeitsteuerdiagramm, welches Ereignisse (Hochfrequenz- Übertragung) gegenüber der Zeit für eine Datenübertragungssequenz in dem System der Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ein detaillierteres elektrisches schematisches Diagramm in Blockform des Host-Computers und einer der Basisstationen in dem System der Fig. 1;
Fig. 4 ein detaillierteres elektrisches schematisches Diagramm in Blockform von einem der entfernten Terminals in dem System der Fig. 1;
Fig. 5 eine Schnittansicht einer in der Hand gehaltenen Strichcodescannereinheit, die als das entfernte Terminal gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 6 eine Ansicht eines Teils eines Strichcodes, der durch die entfernte Einheit der Fig. 4 und 5 gelesen werden soll, und eines Zeitsteuerdiagramms des dadurch erzeugten elektrischen Signals;
Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Zeitsteuerdiagramms der Fig. 2.
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Hochfrequenz-System mit Frequenzsprung (frequencyhopping) eingesetzt wird (nicht im englischen Text enthalten).

Detaillierte Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels

Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein Datenkommunikationsnetzwerk gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulicht. Ein Host-Prozessor 10 ist durch eine Kommunikationsverbindung 11 mit einer Anzahl von Basisstationen 12 und 13 verbunden; andere Basisstationen 14 können mit dem Host durch die Basisstationen 12 oder 13 durch eine Hochfrequenz-Verbindung gekoppelt sein. Jede der Basisstationen 12, 13 oder 14 ist durch eine Hochfrequenz-Verbindung mit einer Anzahl von entfernten Einheiten 15 gekoppelt. In einem Ausführungsbeispiel sind die entfernten Einheiten 15 Laserabtaststrichcodelesevorrichtungen der in der Hand gehaltenen batteriebetriebenen Bauart, wie sie beispielsweise in US-A-5 029 183 offenbart oder erwähnt werden. Verschiedene andere Arten von entfernten Terminals können vorteilhafterweise in einem System eingesetzt werden, welches die Merkmale der Erfindung aufweist. Diese entfernten Terminals würden gewöhnlicherweise Dateneingabeeinrichtungen aufweisen, wie beispielsweise eine Tastatur oder ähnliches, genauso wie eine Anzeige (oder einen Drucker) zur Anzeige einer detektierten Information für den Anwender, die von diesem Terminal 15 übertragen und/oder empfangen wurde. In diesem Ausführungsbeispiel, welches als veranschaulichendes Beispiel verwendet wird, kann es von ein bis vierundsechzig der Basisstationen 12, 13 und 14 geben (wobei in der Figur drei gezeigt sind) und bis zu mehreren hundert der entfernten Einheiten 15; natürlich kann das Netzwerk einfach dadurch erweitert werden, daß die Größe der Adreßfelder und ähnliches in dem digitalen System verändert wird, wie es klar sein wird, jedoch ist ein begrenzender Faktor der Hochfrequenz-Verkehr und die Warteverzögerungen beim Warten auf einen ruhigen Kanal. Dieses Kommunikationsnetzwerk, wie es in Fig. 1 zu sehen ist, würde gewöhnlicherweise in einer Herstellfabrik, in einem Bürogebäudekomplex, in einem Warenhaus, in einer Ersatzteileinrichtung oder in einer ähnlichen kommerziellen Einrichtung oder in Kombinationen von diesen Einrichtungen verwendet werden, wo die Strichcodelesevorrichtungen oder ähnliche Datenaufnahmeterminals 15 zur Inventurkontrolle in einem Lager oder bei Empfangs/Versandeinrichtungen, an einem Ausbuchungspunkt (Verkaufspunkt), einer Theke verwendet werden würde, um Formulare oder Rechnungen oder ähnliches zu lesen, weiter für Sicherheitspersonal, welches Tore oder andere Kontrollpunkte überprüft, bei Zeituhren, zur Herstellungs- oder Prozeßflußkontrolle und für viele andere ähnliche Anwendungen. Obwohl in der Hand gehaltene Laserscannerstrichcodelesevorrichtungen erwähnt werden, können die Datenterminals 15 auch Strichcodelesevorrichtungen der Stabbauart sein und können stationär sein, anstatt in der Hand gehalten zu werden. Die Vorrichtung kann genauso eine Bauart einer optischen Zeichenerkennung (OCR = optical character recognition) sein. Andere Arten von Datenaufnahmevorrichtungen können die Merkmale der Erfindung verwenden, wie beispielsweise Temperatur- oder Druckmeßvorrichtungen, Ereigniszähler, sprach- oder schallaktivierte Vorrichtungen, Eindringungsdetektoren usw..
Gemäß eines wichtigen Merkmals eines Ausführungsbeispiels des Patentes 5 029 183 weist ein Hochfrequenz-Paketkommunikationsprotokoll zwischen den entfernten Einheiten 15 und den Basisstationen 12, 13 und 14 einen Sende/Empfangsaustausch auf, der im Folgenden einfach als "Austausch" bezeichnet wird. Dieses Protokoll ist ähnlich dem Kollisionsabfühlungs- Mehrfachzugriffs-Protokoll (CSMA-Protokoll, CSMA = collision sense multiple-access) und zwar dahingehend, daß eine Einheit zuerst lauscht bzw. empfängt, bevor sie sendet und nicht sendet, wenn der Kanal nicht frei ist. Wie in Fig. 2 zu sehen beginnt dieser Austausch immer mit einem von dem entfernten Terminal zur Basis übertragenen Paket 17, welches eine Hochfrequenz-Übertragung von einer entfernten Einheit 15 darstellt, die von den Basisstationen innerhalb des Bereiches zu empfangen ist. Dem übertragenen Paket 17 folgt nach einem festen Zeitintervall ein von der Basis zu dem entfernten Terminal übertragenes Paket 18, was einen Empfang durch die entfernte Einheit 15 der Hochfrequenz-Informationen darstellt, die von der Basisstation übermittelt wurden, die diese spezielle entfernte Einheit bedient. Jedes dieser Pakete 17 und 18 hat eine feste Zeitplanung; ein Sender/Empfänger in der entfernten Einheit 15 beginnt mit einem Austausch auf seine eigene Initiative hin, in dem sie zuerst nach anderem Verkehr für ein kurzes Zeitintervall t&sub0; (typischerweise 0,3 Millisekunden) sucht, und wenn der Hochfrequenz-Kanal ruhig ist, beginnt sie mit einer Übertragung zu einem Zeitpunkt nach ihrer eigenen Wahl (asynchron zu irgend einer Clock- bzw. Taktperiode der Basisstationen oder des Host-Computers). Dieses herausgehende Übertragungspaket 17 dauert für eine Zeit t&sub1; an, wie in der Figur zu sehen, und in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist diese Periode 4,8 Millisekunden. Dann beginnt bei einer präzisen Zeitverzögerung t&sub2;, nach dem sie die Übertragung begonnen hat (beispielsweise 5 Millisekunden nach dem Beginn von t&sub1;) der Sender/Empfänger, nach dem rücklaufenden Paket 18 von der Basisstation zu suchen. Der Sender/Empfänger in der entfernten Einheit 15 spricht nur auf den Empfang des Paketes an, und zwar beginnend in einem sehr starren Zeitfenster t&sub3; von einer Länge von einigen Millisekunden, und wenn das Paket nicht während dieses Fensters begonnen hat, dann wird irgend ein folgendes ignoriert. Das Paket 18 wird "Signal von der Basis zur entfernten Einheit" oder "Erkennungssignal" genannt, und es kann auch Daten enthalten, wenn die Basisstation irgend eine Nachricht hat, die darauf wartet, an diese entfernte Einheit gesandt zu werden (genauso wie zumindest bei manchen Paketen die Benachrichtigung bezüglich der Identifikationsnummern von irgend welchen entfernten Terminals, die Nachrichten haben, die beim Basisterminal warten). Das Erkennungspaket 18 hat auch eine minimale Länge von 4,8 Millisekunden (in diesem Ausführungsbeispiel) und zwar ungeachtet dessen, welche Daten mit eingeschlossen sind, falls überhaupt, so daß ein Austausch von dem entfernten Terminal zur Basis einschließlich einer Erkennung 9,8 Millisekunden in diesem Beispiel braucht.
In dem System des Patentes 5 029 183 können die Basisstationen 12, 13 und 14 gewöhnlicherweise nicht einen der Austauschvorgänge der Fig. 2 einleiten oder irgendwelche andere solche Übertragungen zu den entfernten Einheiten 15 einleiten. Wenn statt dessen eine Basisstation eine Nachricht hat, die darauf wartet, zu einer entfernten Einheit gesandt zu werden, muß die Basisstation warten, bis ein Paket 17 von dieser entfernten Einheit 15 aufgenommen wurde, für die diese Basisstation eine wartende Nachricht hat, dann werden die zu sendenden Daten in dem Datenteil des zurückkehrenden Paketes 18 eingeschlossen. Aus diesem Grund müßten in dem Ausführungsbeispiel des Patentes 5 029 183 die entfernten Einheiten 15 programmiert werden, um periodisch, beispielsweise ungefähr alle 500 Millisekunden oder mehr, ein Paket 17 zu der Basisstation zu senden, und zwar mit keinen Daten außer ihrem Identifikationscode (traditionell als NOP-Paket bezeichnet), so daß die Basisstation irgendwelche Daten senden könnte, die sie in ihrem Speicher zur Weiterleitung zu dieser entfernten Einheit 15 warten läßt.
Indem "Standardprotokoll" des Patentes 5 029 183 wird die Zeit t&sub0;, die Suchzeit, im allgemeinen so ausgewählt, daß sie länger ist als das Zeitintervall zwischen dem übertragenen Paket 17 und dem Empfangspaket 18 (in diesem Beispiel 0,2 Millisekunden), um zu verhindern, daß irgend eine andere entfernte Einheit 15 einen der Austauschvorgänge der Fig. 2 in dem Intervall gerade nach dem Übertragungspaket 17 startet, jedoch bevor das Empfangspaket 18 gestartet ist. Wenn eine andere entfernte Einheit 15 versucht, ihren eigenen Austausch zu initialisieren, wird sie die Hochfrequenz- Übertragung empfangen und wird zurücktreten und es zumindest ungefähr 10 Millisekunden später erneut versuchen. In der Weise des CSMA- Protokolls können die entfernten Einheiten 15 programmiert werden, um für zufällige Zeitverzögerungen vor dem erneuten Versuch zu warten, um dadurch die Wahrscheinlichkeit von gleichzeitigen erneuten Versuchen zu verringern.
Mit Bezug auf Fig. 3 hält bei einer typischen kommerziellen Anwendung oder einer Lagerhaltungsanwendung eines Netzwerkes der Fig. 1 der Host- Prozessor 10 ein Datenbankmanagementsystem (welches eine geeignete Datenbankmanagement-Software einsetzt, die kommerziell verfügbar ist), in der die entfernten Einheiten 15 Einträge oder Anfragen über die Basisstationen 12, 13 und 14 machen. Der Host-Computer 10 hat eine CPU bzw. zentrale Verarbeitungseinheit 20, die eine Intel-Mikroprozessorvorrichtung sein kann, und die CPU greift auf einen Speicher 21 über einen Hauptbus 22 zu, um Anweisungen auszuführen, und zwar mit verschiedenen I/O- bzw. Eingabe/Ausgabe-Prozessoren 23, die als Zugriffsperipherie verwendet werden, wie beispielsweise eine Tastatur, eine Videoanzeige usw., genauso wie einen Plattenspeicher 24 für das Datenbanksystem und andere Computerfunktionen. Ein Kommunikationsadapter 25 koppelt die CPU 20 über den Hauptbus 22 mit der Verbindung 11. Diese Kommunikationsverbindung 11 kann von serieller Bauart sein, oder in einem System, welches für höhere Leistung ausgelegt ist, kann die Verbindung 11 eines von den verfügbaren lokalen Netzwerkprotokollen verwenden, wie beispielsweise Ethernet oder Token-Ring, oder kann nur den seriellen Anschluß verwenden, der mit einer gemeinsam verwendeten seriellen Leitung 11 auf einer Basis der Zeitteilung (time-sharing) (beispielsweise mit Zeitfenstern) verbunden ist.
Die Basisstationen 12, 13 und 14 verwenden jeweils eine CPU 30, die auf einen Speicher 31 über einen lokalen Bus 32 zugreift, wie ebenfalls in Fig. 3 zu sehen. Diese Datenverarbeitungseinheit ist mit der seriellen Verbindung 11 über einen Kommunikationsadapter 33 gekoppelt. Ein Hochfrequenz- Sender/Empfänger 34 ist mit der CPU 30 in jeder Basisstation über dem lokalen Bus 32 gekoppelt und ist mit der Antenne 35 zur Hochfrequenz- Übertragung zu den entfernten Einheiten und zum Empfang von diesen entfernten Einheiten 15 verbunden, und zwar unter Verwendung des Protokolls der Fig. 2. Ein zusätzlicher Hochfrequenz-Sender/Empfänger 34a kann verwendet werden, genauso wie eine Hochfrequenz-Verbindung zu den anderen Basisstationen und von diesen falls nötig. Ein Beispiel einer Mikroprozessorvorrichtung wird in dem Patent 5 029 183 gegeben. Der Speicher 31 weist einen ROM oder einen EPROM auf, und zwar für den Startcode, der von der CPU 30 ausgeführt wird, genauso wie einen schnellen RAM für das Programm, welches während der normalen Betriebsvorgänge ausgeführt wird, und um die digitalen Daten zu puffern, die von dem Hochfrequenz- Sender/Empfänger 34 hereinkommen oder aus diesem herausgehen.
Die Basisstationen 12, 13 und 14 sind gewöhnlicherweise in verschiedenen Räumen oder Buchten von einer kommerziellen Einrichtung gelegen, die das Netzwerk der Fig. 1 enthält, oder sind an anderen Stellen gelegen, die nicht leicht für einen Bediener zugänglich sind, so wird gewöhnlicherweise keine Konsole mit einer Tastatur und einer Anzeige verwendet; wenn jedoch eine Basisstation für eine Tisch- oder Wandmontage an einer zugänglichen Stelle konfiguriert ist, kann es I/O- bzw. Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen geben, die mit dem Bus 32 gekoppelt sind, um eine Dateneingabe oder eine Anzeige zu gestatten. Die Basisstationen werden gewöhnlicherweise durch Netzstrom mit Leistung versorgt anstatt durch Batterien betrieben zu werden, und somit gibt es weniger Rücksichtnahme auf die Leistungsableitung in diesen Vorrichtungen im Vergleich zu der bei den entfernten Terminals 15. Der Hochfrequenz-Signalpfad in dieser Umgebung ist von austauschbarer Natur, da Ausrüstungsgegenstände, Gabelstapler, Möbel, Türen, usw. herumbewegt werden, oder da der Anwender sich von einem Platz zu einem anderen Platz bewegt und die in der Hand gehaltene entfernte Einheit mit sich trägt, oder wenn das Netzwerk bezüglich seiner Größe ausgeweitet oder zusammengezogen wird; es gibt einen hohen Grad an Multipathing (Mehrweg) in dieser Art einer Hochfrequenz-Verbindung. Somit kann die spezielle Station der Basisstationen, die zu einem gegebenen Zeitpunkt mit einer der entfernten Einheiten 15 kommuniziert, verändert werden; zu diesem Ziel kann ein "Übergabeprotokoll" verwendet werden, wie in dem Patent 5 029 183 beschrieben, um die Basisstation zu wechseln, der es zugewiesen ist, eine entfernte Einheit zu behandeln. In dieser Weise hat die entfernte Einheit 15 eine sichergestellte virtuelle Hochfrequenz-Verbindung mit nur einer Basisstation zu einem Zeitpunkt, obwohl andere in dem Bereich sein könnten. Die Basisstation 12, 13 oder 14 ist nur ein Zwischenteil; die entfernte Einheit kommuniziert mit dem Host-Prozessor 10, und die Funktion einer Basisstation ist es nur, die Daten von einer entfernten Einheit zu dem Host-Computer oder von dem Host-Computer zu einer entfernten Einheit zu leiten. Bei einer Installation im minimalen Umfang kann es nur eine Basisstation geben, wobei in diesem Fall die Kommunikationsverbindung 11 eine direkte Verbindung sein kann, oder wenn das Gebäude so ausgeführt ist, daß die Basisstation an der gleichen Stelle wie der Host-Computer montiert werden kann, kann die Verbindung 11 durch eine parallele Bus-Bus-Schnittstelle ersetzt werden, wobei in diesem Fall die Basisstation und der Host-Computer als eine einzige Einheit angesehen werden können. Wenn es mehrere Basisstationen gibt, verwendet die Kommunikationsverbindung 11 ein Protokoll von adäquater Leistung, uni zu gestatten, daß jede Hochfrequenz-Übertragung (Paket 17) von einer entfernten Einheit 15 in der Basisstation zu decodieren ist und zudem Host-Prozessor 10 über die Verbindung 11 geliefert wird, wobei dann eine Antwort von dem Host-Computer 10 über die Verbindung 11 zur Basisstation gesandt wird, so daß die Basisstation auf einen weiteren Austausch einer Weiterleitung der gespeicherten Nachricht zu der entfernten Einheit 15 in einem Paket 18 warten kann.
Mit Bezug auf Fig. 4 ist jede entfernte Einheit 15 in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ein Datenterminal (beispielsweise eine in der Hand zu haltende Strichcodelesevorrichtung) mit einer CPU 40, die Anweisungen von einem Programm- und Datenspeicher 41 ausführt, der mit der CPU über einen lokalen Bus 42 gekoppelt ist. Eine Peripherie = Strichcodedatenaufnahmevorrichtung 43 ist mit der CPU über den Bus 42 gekoppelt und wird verwendet, um Daten von dem Strichcodeabtastabschnitt zu detektieren und/oder umzuwandeln, die in dem Speicher 41 zu speichern sind und von der CPU 40 verarbeitet werden; andere Steuervorrichtungen stellen eine Schnittstelle mit der Tastatur und der Anzeige her. Ein Hochfrequenz-Sender/Empfänger 44 ist mit der CPU über den Bus 42 gekoppelt und wird dadurch gesteuert und überträgt das codierte Hochfrequenz-Signal über eine Antenne 45 oder detektiert und wandelt eine Hochfrequenz um, die von der Antenne aufgenommen wird, und zwar gemäß eines Protokolls. In dem Beispiel wo die entfernte Einheit 15 eine Laserabtaststrichcodelesevorrichtung ist, wird die Vorrichtung 43 verwendet, um Daten von einer Photodetektorvorrichtung 46 einzugeben, die ein serielles elektrisches Signal erzeugt, welches zu einer Codeerkennungsschaltung 47 eingespeist wird, und zwar ansprechend auf die charakteristischen Muster der Strichcodesymbole, und die Strichcodedaten zu dem Speicher 41 über die Vorrichtung 43 liefert, wenn ein Strichcode abgetastet wird. Die CPU 40 innerhalb der entfernten Einheit überprüft die Strichcodedaten bezüglich der Gültigkeit und des Formates durch Ausführung eines Codes, der in dem Speicher 41 gespeichert ist, und wenn das Datenpaket in dem Speicher 41 vorbereitet worden ist, leitet die CPU eine Hochfrequenz-Übertragung ein, und zwar durch Aktivierung des Hochfrequenz-Sender/Empfängers 44 und durch Übertragung des codierten Paketes, welches die Strichcodedaten zum Sender/Empfänger enthält, über den Bus 42. Gewöhnlicherweise hat die entfernte Einheit eine manuelle Dateneingabevorrichtung, wie beispielsweise eine Tastatur 48, und eine Sichtanzeige 49, wie beispielsweise eine LCD-Vorrichtung; die Elemente der Tastatur und der Anzeige werden durch Signale abgetastet, die von der CPU 40 erzeugt werden, oder die in einer Tastatur und einer Anzeige-I/O- Steuervorrichtung erzeugt werden. Ein Vorteil des Protokolls der Fig. 2 ist jedoch, daß die CPU alle diese Aufgaben handhaben kann, einschließlich der Dateneingabe von dem Strichcodescanner, der Tastatur und der Anzeigeabtastung, der Hochfrequenz-Steuerung, der Datenstromübertragungen zu und von der Hochfrequenz-Einrichtung und der Datencodierung und Datendecodierung, weil die Hochfrequenz-Übertragung und der Hochfrequenz- Empfang unter der Steuerung der entfernten Einheit ist und nicht von einer Vorrichtung auf höherem Niveau zeitlich geplant wird, wie beispielsweise von der Basisstation oder dem Host-Computer. D. h., ein wichtiges Merkmal ist die Fähigkeit der entfernten Einheit 15, Ereignisse zeitlich zu planen und mit der Basisstation zu Zeitpunkten nach ihrer eigenen Wahl zu kommunizieren, da diese Fähigkeit die Aufgaben der entfernten Einheit vereinfacht. Daher werden die in der entfernten Einheit der Fig. 4 benötigten Komponenten bezüglich der Kosten, der Größe, des Gewichtes und der Batterielebensdauer auf einem Minimum gehalten.
Die CPU 40 in der entfernten Einheit 15 der Fig. 4 kann eine Intel- Mikroprozessorvorrichtung mit einem externen Bus 42 sein, wie im Patent 5 029 183 beschrieben.
Obwohl andere Datenterminaleinheiten 15 vorteilhafterweise in einem System eingesetzt werden können, welches die Merkmale der Erfindung aufweist, ist eine in der Hand zu haltende Laserscannerstrichcodeleseeinheit, wie sie in Fig. 5 veranschaulicht wird, ein Beispiel einer entfernten Einheit, die insbesondere zur Anwendung bei dem System der Fig. 1 geeignet ist.
Diese in der Hand zu haltende Vorrichtung der Fig. 5 ist allgemein von der Bauart, die in dem Patent 5 029 183 offenbart oder dargelegt wird. Ein herausgehender Lichtstrahl 51 wird in der Lesevorrichtung 15 erzeugt und wird so geleitet, daß er auf ein Strichcodesymbol vor der Leseeinheit trifft. Der herausgehende Strahl 51 wird in einem Muster geführt, und der Anwender positioniert die in der Hand gehaltene Einheit so, daß dieses Abtastmuster über das zu lesende Symbol fährt. Reflektiertes Licht 52 von dem Symbol wird durch eine lichtansprechende Vorrichtung 46 in der Leseeinheit detektiert, wobei serielle elektrische Signale erzeugt werden, die verarbeitet werden müssen, um den Strichcode zu identifizieren. Die Leseeinheit 15 ist eine pistolenförmige Vorrichtung mit einem Handgriff 53 der Bauart eines Pistolengriffes, und ein bewegbarer Auslöser 54 wird eingesetzt, um es dem Anwender zu gestatten, den Lichtstrahl 51 und die Detektorschaltung zu aktivieren, wenn er auf das zu lesende Symbol zeigt, wodurch Batterielebensdauer eingespart wird, wenn die Einheit selbst mit Leistung versorgt wird. Ein leichtgewichtiges Plastikgehäuse 55 enthält die Laserlichtquelle, den Detektor 46, die Optik und die Signalverarbeitungseinheit und die CPU 40 und den Hochfrequenz-Sender/Empfänger 44 der Fig. 2 genauso wie eine Batterie. Ein lichtdurchlässiges Fenster 56 am vorderen Ende des Gehäuses 55 gestattet, daß der herauslaufende Lichtstrahl 51 austritt und das hereinkommende reflektierte Licht 52 eintritt.
Wie in Fig. 5 zu sehen wird eine geeignete Linse 57 verwendet, um den geführten bzw. gescannten Strahl in dem Strichcodesymbol zu kollimieren und zu focusieren, und zwar auf der ordnungsgemäßen Tiefenschärfe, und wird verwendet, das reflektierte Licht 52 zu focusieren. Eine Lichtquelle 58 ist positioniert, um einen Lichtstrahl in der Achse der Linse 57 einzuleiten, und zwar durch einen teilweise versilberten Spiegel oder andere Linsen oder eine andere Strahlformungsstruktur, wie benötigt, und zwar zusammen mit einem oszillierenden Spiegel 59, der an einem Führungsmotor 60 angebracht ist, der aktiviert wird, wenn der Auslöser 54 gezogen wird. Die elektronischen Komponenten der Fig. 4 sind auf einer oder mehreren kleinen Schaltungsplatinen 61 innerhalb des Gehäuses 55 der Fig. 5 montiert, und Batterien 62 sind mit eingeschlossen, um eine in sich geschlossene tragbare Einheit vorzusehen. Die Antenne 45 kann auf eine der Schaltungsplatinen 61 aufgedruckt sein.
Alternativ kann, wie in dem Patent 5 029 183 beschrieben, eine stabförmige Strichcodelesevorrichtung anstelle des Laserscanners der Fig. 5 eingesetzt werden.
Mit Bezug auf Fig. 6 wird ein Teil eines typischen Strichcodesymbols 65 derart veranschaulicht, das von dem Laserscanner der Fig. 5 oder durch eine Stiftlesevorrichtung gelesen wird. Im Fall eines Laserscanners erzeugt der geführte Laserstrahl 51 eine Abtastlinie 66, und ein reflektiertes Laserlicht 52, welches von dem Photodetektor 46 detektiert wird und von der Schaltung 47 geformt wird, erzeugt ein binäres elektrisches Signal 67, wie ebenfalls in Fig. 6 zu sehen. Es sind die Übergänge 68 in dem Signal 67 von Interesse, die das Durchlaufen des Strahls oder des Lichtes zwischen den hellen und dunklen Gebieten oder den Strichen und den Freiräumen in dem Symbol 65 darstellen (Dunkelheit erzeugt eine binäre "0" und Licht eine binäre "1" in der Darstellung).
Bei einem typischen Betrieb kann ein Anwender in einem Empfangs- oder Lagerraum einer kommerziellen oder industriellen Einrichtung sein, wo dieser Anwender die entfernte Einheit 15 der Fig. 5 auf ein Strichcodesymbol 65 der Fig. 6 auf einem interessanten Paket zielen würde und den Auslöser 54 ziehen würde. Dieses Ziehen des Auslösers initialisiert einen Führungs- bzw. Scanbetrieb, wobei die Laserdiode 58 aktiviert wird, wobei der Scan- bzw. Führungsmotor 60 erregt wird, wobei der Detektor 46 eingeschaltet wird und so Strichcodedaten zur Eingabe in den Speicher 41 über die Datenaufnahmeschaltung erzeugt werden. Diese Strichcodedaten werden in den Speicher 41 eingeladen, dann können die Daten verarbeitet werden, um die Gültigkeit zu überprüfen, und wenn sie gültig sind, dann wird ein Datenpaket in dem Speicher 41 gemäß des Protokolls definiert, dann wird der Hochfrequenz-Sender/Empfänger 44 durch einen Befehl aktiviert, der von der CPU 40 gesandt wird, das codierte Datenpaket wird in den Sender/Empfänger 44 vom Speicher 41 in eine Abfolge von Bytes geladen, und eine Hochfrequenz- Übertragung gemäß Fig. 2 wird initialisiert, d. h. während t&sub0; wird gesucht, dann wird ein Paket 17 übertragen, falls Ruhe herrscht. Die Basisstation 12, 13 oder 14 nimmt das Hochfrequenz-Übertragungspaket 17 von der entfernten Einheit 15 auf decodiert es sofort (on the fly) überprüft Fehler, sendet ein Hochfrequenz-Empfangssignalpaket 18 zu der entfernten Einheit 15 während des präzisen Zeitfensters und formatiert die Daten im Speicher 31 neu durch Anweisungen, die von der CPU 30 ausgeführt werden, und zwar zur Sendung zum Host-Computer 10 über die Kommunikationsverbindung 11. Das Paket 17 von der entfernten Einheit 15 oder das Empfangspaket 18 von der Basisstation kann Anweisungen dahingehend enthalten, wann die entfernte Einheit einen weiteren Austausch initialisieren soll, um die Antwort auf ihre Fragen zu bekommen. Nach dem Empfang der Daten, die durch die Basisstation weitergeleitet wurden, führt der Host-Computer 10 jegliche Datenbanktransaktion aus, die benötigt wird, sendet dann eine Antwort zurück zur Basisstation über die Verbindung 11, die die Basisstation im Speicher 31 zum Absenden an die entfernte Einheit 15 hält, wenn ein weiterer Austausch unter Verwendung des Protokolls der Fig. 2 auftritt. Wenn die entfernte Einheit 15 die Daten aufgenommen hat, die von dem Host-Computer ansprechend auf die Frage gesandt wurden (über eine der Basisstationen übermittelt) kann eine gewisse Anzeige für den Anwender durch die LCD- Anzeige 49 in der in der Hand gehaltenen Einheit der Fig. 5 angezeigt werden. Beispielsweise können die von dem Host-Computer 10 gesandten Daten dem Anwender der entfernten Einheit 15 sagen, daß er eine gewisse Handlung mit Bezug auf das Paket ausführen soll, welches das Strichcodesymbol darauf hatte, welches gerade durch das Ziehen des Auslösers gelesen wurde, d. h. das Paket in ein spezielles Abteil zu legen, usw.. Für diese Art des Betriebes sollte die Ansprechzeit vom Ziehen des Auslösers bis dann, wenn die Antwort auf der Anzeige 49 erscheint, kurz genug sein, daß sie kaum merklich ist, beispielsweise eine Sekunde oder weniger.
Die Art der gerade beschriebenen Betriebsvorgänge bringt verschiedene Anforderungen für das System mit sich. Zuerst sollten die entfernten Einheiten relativ leichtgewichtig und klein bemessen sein und sollten natürlich keine Drahtverbindung mit der Zentralstation erfordern. Der Batteriebetrieb wird somit vorgegeben, jedoch sollten die Batterien nicht groß oder schwer sein und ein häufiges Aufladen ist zu vermeiden. Die Kommunikation über eine Sichtlinie, wie beispielsweise durch eine Infrarotverbindung, ist in dieser Umgebung nicht geeignet, und zwar wegen Behinderungen und Einschränkungen im Sichtfeld, somit wird Hochfrequenz bevorzugt. Eine Hochfrequenz- Verbindung bringt oft die Erschwernisse der F.C.C.-Regelungen mit sich, und zwar sowohl bezüglich der Einschränkungen der eingesetzten Komponenten und der verwendeten Frequenzbänder, jedoch auch bezüglich der Lizenzierung von einzelen Anwendern oder Gebieten. Die Effekte dieser Anforderungen werden minimiert, wie zu sehen sein wird.
Eine detailliertere Ansicht der Inhalte der übertragenen Pakete 17 oder 18 ist in Fig. 7 zu sehen. Die zwei Pakete 17 und 18 sind im allgemeinen Format die gleichen, somit ist nur eins gezeigt. Ein Paket 17 beginnt mit einem Start- Signal 72 von fester Länge, welches verwendet wird, um den Empfänger zu benachrichtigen, daß ein Paket beginnt, und auch um den Empfänger zu synchronisieren; zusätzlich kann das Start-Signal codiert sein, so daß nur Basisstationen und entfernte Einheiten für dieses spezielle Netzwerk antworten werden (es kann überlappende Netzwerke geben, die unterschiedlichen Firmen gehören). Als nächstes wird ein Header bzw. eine Kopfsequenz 73 mit 3 Byte gesandt, und, wie in der vergrößerten Ansicht zu sehen, enthält der Header ein 13-Bit-Vorrichtungs-Identifikationsfeld 74 oder ein "Handle"; jede entfernte Einheit 15 hat auch eine Seriennummer mit einer Länge von 24 Bit, so daß keine zwei entfernten Einheiten 15 jemals hergestellt werden, die die gleiche Seriennummer haben, jedoch um nutzlose Übertragungen einzusparen werden die Daten dieses Feldes 74 auf ein Feld bzw. Handle mit 13 Bit verkürzt, was gestattet, daß 2'3 oder 8192 entfernte Einheiten in einem Netzwerk mit einzigartigen Handles bzw. Feldern sind. Dieses Handle wird der entfernten Einheit 15 während eines Initialisierungs- oder Einschaltverfahrens gegeben, wenn die entfernte Einheit mit einer Basis oder mit einem Host durch ein direktes Kabel verbunden wird. Nach dem Vorrichtungsidentifikationsfeld 74 weist die Kopfsequenz bzw. der Header 73 ein "Größenfeld" 75 mit 5 Bit auf, welches sagt, wie viele Datenbytes folgen sollen, wobei die zulässige Größe von 0 bis 22 Datenbytes ist. Somit wird ein "Byte-Zählungsprotokoll" verwendet, welches bei früheren seriellen Paket- Kommunikationsprotokollen verwendet worden ist. Das "Größenfeld" 75 von 5 Bit gestattet, daß 2 oder 32 Codes gesandt werden, jedoch werden nur 23 benötigt, um die Größeninformation zu übermitteln, somit können, wenn keine Größeninformationen in einem gegebenen Paket zusenden sind, dann andere Befehle oder Nachrichten in diesem Feld gesandt werden, wie beispielsweise NOP, um einfach die Anwesenheit einer entfernten Einheit zu signalisieren oder der Basisstation zu gestatten, Daten zurückzusenden, falls irgend welche warten. Dann enthält der Header 73 zwei Felder 76 und 77 mit 3 Bit, was die Eintragsnummer bzw. die Empfangsnummer darstellt; falls irgend eine Datenmenge gesandt werden muß, die 22 Byte überschreitet (wie beispielsweise, wenn Code von dem Host-Computer 10 zu einer entfernten Einheit 15 zur Ausführung durch die entfernte CPU 40 geladen werden muß, wenn man beispielsweise die Betriebszustände verändert) dann werden diese Daten in Pakete von 22 Byte aufgeteilt, die aufeinanderfolgend numeriert sind, und zwar mit einer Zählung im Modulo-8, und jedes muß mit der Nummer erkannt werden. Bei der üblichen Strichcodeleseübertragung werden die Pakete 17 und 18 Größen von 22 Byte oder weniger haben, so daß die Funktion der Zählung beim Aufzeichnen und Erkennen weniger wichtig sein wird. Folgend auf den Header 73 wird ein Datenfeld 78 von 0 bis 22 Byte übertragen, und ein CRC-Feld 79 schließt das Paket ab. Das CRC-Feld enthält eine berechnete Funktion von allen Bits des Header-Feldes 73 und dem Datenfeld 78 für die CRC-Überprüfung; wenn die Empfangsvorrichtung (entfernte Einheit 15 oder Basisstation) ein Paket 17 oder 18 empfängt, jedoch die CRC-Berechnung von dem, was enthalten wird, nicht mit dem erhaltenen CRC-Feld 79 übereinstimmt, wird das Paket abgelegt und nicht erkannt bzw. anerkannt, somit wird es durch die sendende Vorrichtung nach einer Timeout-Periode (Warteperiode) erneut gesandt. Wie in Fig. 7 veranschaulicht ist der Teil eines Paketes 17 oder 18 nach dem Start-Symbol 72 von 7 bis 29 Byte lang, wenn Daten zu senden sind, die 22 Byte überschreiten, dann kann ein Code in dem Feld 75 (ein Wert über 23) eingeschlossen sein, um anzuzeigen, daß mehr kommt.
Die entfernte Einheit 15 muß keine extensiven Berechnungen ausführen, wenn sie Pakete 17 oder 18 entweder überträgt oder empfängt. Statt dessen wird das Paket 17 vollständig im Speicher 41 aufgebaut, bevor der Sender/Empfänger 44 aktiviert wird, dann werden während dem festen Empfangsfenster für das Paket 18 die hereinkommenden Daten nur in den Speicher 41 ohne eine Interpretation kopiert, so daß alle Decodierungen oder Berechnungen nach dem Austausch ausgeführt werden. Diese entfernte Einheit muß sich nicht darum kümmern, irgend welche weiteren Nachrichten von einer Basisstation zu empfangen, bis die entfernte Einheit bereit ist. Die entfernte Einheit 15 managt oder plant ihre eigenen Paketkommunikationsvorgänge, anstatt abhängig von dem Host oder den Basisstationen zu sein. Die Basisstationen 12, 13 und 14 müssen andererseits bereit sein, einen der Austauschabläufe der Fig. 2 zu jedem Zeitpunkt zu empfangen, somit muß der Sender/Empfänger 34 zu jedem Zeitpunkt aktiviert sein, dann wenn ein Paket 17 empfangen wird, muß es sofort decodiert, überprüft und durch ein Paket 18 anerkannt werden, und Daten müssen zu dem Host-Computer 10 gesandt werden; wenn eine Antwortnachricht zurück zu dieser Basisstation von dem Host-Computer 10 gesandt wird, muß sie formatiert werden und in dem Speicher 31 bereit zum Zurücksenden zu der entfernten Einheit 15 gespeichert werden, wenn ein weiterer Austausch der Fig. 2 durch eine entfernte Einheit 15 initialisiert wird. Während dieser Zeit können Pakete 17 von anderen, entfernten Einheiten empfangen werden, und diese müssen mit einem Paket 18 in dem Zeitraum von 5 Millisekunden der Fig. 2 anerkannt werden. Entsprechend haben diese Basisstationen eine viel größere Berechnungslast, die auf der CPU 30 lastet, und zwar im Vergleich zu der CPU 40 in einer entfernten Einheit, und der Hochfrequenz-Sender/Empfänger 34 muß kontinuierlich arbeiten und hereinkommende Signale zu jedem Zeitpunkt erkennen, anstatt für die meiste Zeit ausgeschaltet zu sein. Der Sender/Empfänger 34 kann nicht einfach die empfangenen Daten in dem Speicher speichern und sich dann selbst abschalten (wobei die Daten später von der CPU bewertet werden), wie es in den entfernten Einheiten 15 getan wird.
Das Patent 5 029 183 offenbart eine Spreizspektrum-Hochfrequenz- Übertragung mit direkter Sequenz als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochfrequenz-Übertragung zwischen entfernten Einheiten und Basisstationen. Ein Verfahren wie dieses wird in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel verwendet, um das Hochfrequenz-Signal zu modulieren, um die benötigten Informationen zu übertragen. Andere Modulationsverfahren könnten verwendet werden, wie beispielsweise einfache FM-Verfahren oder andere bekannte Arten.
Mit Bezug auf Fig. 8 wird in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches das Protokoll der Fig. 2 verwendet, ein Hochfrequenz- System mit Frequenzsprung (frequencyhopping) eingesetzt. Die Anforderungen an den Frequenzsprung bzw. Frequenzwechsel, die von den F.C.C.- Regulierungen aufgestellt werden, verlangen, daß ein System dieser Bauart gleichförmig in fünfzig unterschiedlichen Frequenzen arbeitet, und daß das Muster der unterschiedlichen Frequenzen pseudo-zufällig ist. Somit sei für dieses Ausführungsbeispiel angenommen, daß das Band von 902 bis 928 MHz in fünfzig Kanäle (Frequenzen) aufgeteilt ist, wie in der vertikalen Achse der Fig. 8 zu sehen. Die Kanäle werden mit 01-50 numeriert und ein Algorithmus wählt eine Abfolge von diesen fünfzig Nummern 01-50 aus einer Anfangsnummer in ähnlicher Weise wie bei dem Weg aus, wo eine Chip- Sequenz in dem Spreizspektrum-System mit direkter Sequenz arbeitet, welches oben beschrieben wurde. D. h., eine pseudo-zufällige sich nicht wiederholende Sequenz von fünfzig Zahlen im Bereich von 0-50 wird erzeugt, wobei jede Zahl eine andere gleich beabstandete Funkfrequenz in dem Band von 902-928 MHz darstellt. Diese Sequenz wird in dem Speicher in jeder der entfernten Einheiten 15, den Basisstationen 12, 14 und dem Zentralcomputer nach der Initialisierung des Systems gespeichert. Beginnend beim Zeitpunkt t-0 in Fig. 8 arbeitet das System auf jeder der fünfzig Frequenzen der Abfolge für 400 Millisekunden in einer Abfolge von fünfzig gleich fangen Zeitperioden 178. Alle entfernten Terminals 15, die Basisstationen und der Zentralcomputer 10 sind synchronisiert, um zu einer neuen Frequenz alle 400 Millisekunden zu springen, und zwar entsprechend der Zahlen der Sequenzen. Nach der fünfzigsten Frequenz in der Abfolge, beim Zeitpunkt t-49, beginnt die gesamte Sequenz erneut, d. h. sie wiederholt sich, daher braucht ein Zeitintervall 179 für einen vollen Zyklus 0,4 · 50 = 20 Sekunden. Während eines Intervalls 178, während dem das System bei einer gegebenen Frequenz der fünfzig Frequenzen in der Abfolge arbeitet, wird das Hochfrequenz-Signal durch herkömmliche Mittel moduliert, wie beispielsweise FM bzw. Frequenzmodulation, oder durch das Verfahren des Patentes 5 029 183 mit zwei Frequenzen, um die Bits der Nachrichtenpakete 17 und 18 zu transportieren. Eine große Anzahl von Austauschvorgängen der Fig. 2 kann während einer Periode 178 von 400 Millisekunden zwischen den Frequenzsprüngen auftreten.
Das verwendete Verfahren zur Synchronisation der entfernten Terminals 15, der Basisstationen und der Netzwerksteuervorrichtung oder des Host- Computers 10 in diesem Ausführungsbeispiel mit Frequenzsprung verwendet den Host-Computer 10 als die Haupt-Uhr bzw. den Haupt-Takt (masterclock). Der Host-Computer 10 sendet eine "Zyklusbeginn-Nachricht" an alle Basisstationen alle 20 Sekunden, und zwar zum Beginn eines Intervalls 179, und die Basisstationen setzen ihre örtlichen Uhren auf diese Zeit zurück. Dann weist jedes Paket 18, welches von den Basisstationen zu einem entfernten Terminal 15 ausgesandt wird, ein Zwei-Byte-Feld in dem Header oder nach dem Header, welches die "Zyklusposition" in der Sequenz definiert; hier definiert das erste Sechs-Bit-Feld der zwei Bytes die Nummer in dem Zyklus mit fünfzig Frequenzen (0-49) d. h. in dem Intervall 179, und die nächsten 10 Bits definieren die Position in dem Zeitintervall 178 von 400 Millisekunden in Schritten von 0,4 ms (0-999). Jedes entfernte Terminal 15 verwendet diese Informationen zur Einstellung seiner lokalen Uhr.
In einem Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens der Fig. 8 mit Frequenzsprung werden die Schaltung und die Chip-Sequenz, die in dem Patent 5 029 183 offenbart werden, mit wenig Modifikationen verwendet. Die Chip- Taktrate bleibt die gleiche bei 0,667 MHz und die Sampling- bzw. Tastrate von 2 MHz bleibt die gleiche. Die signifikante Veränderung liegt in der Interpretation des Chipstroms; bei der vorliegenden Erfindung kann jedes Datenbit durch drei identische Chips (alles Einsen oder alles Nullen) dargestellt werden. Während des Auseinanderspreizens (despreading) mit Software (Block 145 der Fig. 11 des Patentes 5 029 183) in dem entfernten Terminal wird die hauptsächliche Logik bei den neun Samples bzw. Aufzeichnungen A, B, C in dem drei Chips verwendet werden, um zu bestimmen, ob das Bit eine Null oder eine Eins ist. Die Übertragung wird in ähnlicher Weise verändert. Der Paket-Header 73 der Fig. 7 kann an Größe zunehmen, um ein "Zyklusposition-Feld" von zwei Byte aufzuweisen. Eine größere Paketlänge kann ebenfalls verwendet werden. Die zuvor besprochene Paketlänge enthält 31 · 8 · 11 = 2728 Chips plus das Header-Symbol 73; bei 222 KBps stellt dies 113 Bytes dar, oder bei 333 KBps stellt dies 170 Bytes dar.
Jedes entfernte Terminal kann die Genauigkeit seiner Position in jedem Intervall 178 von 400 Millisekunden bestimmen, und zwar durch Aufzeichnung der Zeit, seit es eine Aktualisierung (eine "Zyklusposition-Nachricht") empfangen hat. Unter der Annahme einer Präzision der lokalen Uhr von +/- 40 ppm (Teile pro Million, ppm = parts per million) verliert die Uhr +/- 1 Millisekunde an Genauigkeit alle 25 Sekunden. Daher kann das Protokoll verfeinert werden, dadurch daß angefordert wird, daß jedes entfernte Terminal 15 ein Zeitsegment an dem Ende von jedem Intervall 179 mit 400 Millisekunden ausblockt, und zwar während keine Übertragungen aufgrund der Taktverschiebung festgelegt werden sollten; beispielsweise 2 Millisekunden für alle 25 Sekunden seit der letzten Aktualisierung zu subtrahieren. Zusätzlich zu dem Blocken der Taktdrift sollte das entfernte Terminal 15 nicht am Ende des Intervalls 179 von 400 Millisekunden senden, wenn nicht ausreichend Zeit für eine Antwort von der Basisstation übrig ist (5 Millisekunden plus die Ungenauigkeit der Taktdrift).
Die Anwendung des Verfahrens der Fig. 8 erfordert eine Veränderung der Notaufrufprozedur im Vergleich zu jener, die im Patent 5 029 183 beschrieben wird. Ein entferntes Terminal 15 kennt das Ausmaß, in dem es zur Hauptuhr des Systems synchronisiert ist, und kann seine Notaufrufprozedur zuschneiden, um die Zeit zum Einloggen (log-on-Zeit) zu minimieren. Man braucht ungefähr 10.000 Sekunden (2,8 Stunden), um einen Intervall 178 von 400 Millisekunden (d. h. +/- einen Intervall) entfernt zu liegen. Daher ist eine intelligente Suche unter den fünfzig Sequenzen in einer Größenordnung basierend auf der Zeitdauer seit der letzten Aktualisierung, daß dieses entfernte Terminal eingeloggt war. Ein Leer-Austausch ohne Daten, die in irgend einer Richtung gesandt werden, braucht ungefähr 1 Millisekunde (bei 222 KBps) und somit sollte eine Suche unter allen fünfzig Frequenzen beträchtlich weniger als ein Intervall 178 von 400 Millisekunden brauchen, da der Träger- bzw. Carrier-Sinn für mindestens neunundvierzig Frequenzen negativ sein wird.
Während die Erfindung mit Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, soll die Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden. Verschiedene Modifikationen der offenbarten Ausführungsbeispiele genauso wie von anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden dem Fachmann bei einer Bezugnahme auf diese Beschreibung offensichtlich werden. Es wird daher beabsichtigt, daß die beigefügten Ansprüche irgend welche solche Modifikationen oder Ausführungsbeispiele abdecken, wie sie in den wahren Umfang der Erfindung fallen. Die Erfindung kann wie folgt zusammengefasst werden:
1. Ein Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen von einer ersten Station zu einer zweiten Station, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
a) Übertragen eines Datenpakets von der ersten Station zu der zweiten Station mit einer ausgewählten Frequenz, die eine Frequenz aus einer vorbestimmten Sequenz von Frequenzen in einem Band ist, wobei die ausgewählte Frequenz in regelmäßigen Intervallen innerhalb einer Wiederholungsperiode geändert wird, wobei das Datenpaket eine Anzeige für eine Position der ausgewählten Frequenz in der vorbestimmten Sequenz und für eine vergangene Zeit in einem der regelmäßigen Intervalle umfasst;
b) Empfangen des Datenpakets an der zweiten Station auf der ausgewählten Frequenz, und Synchronisieren der zweiten Station ansprechend auf die Anzeige.
2. Ein Verfahren, wobei die erste Station eine Basisstation ist, und wobei die zweite Station eines aus einer Vielzahl von entfernten Terminals innerhalb des Bereichs der Basisstation ist.
3. Ein Verfahren, wobei das eine der regelmäßigen Intervalle eine Zeit ist, die viel länger ist als die Länge des Datenpakets.
4. Ein Verfahren, wobei das Datenpaket von der ersten Station ausgesandt wird und zwar ansprechend auf ein Paket, das von der zweiten Station ausgesandt wurde.
5. Ein Verfahren, wobei die regelmäßigen Intervalle ungefähr 400 ms sind.
6. Ein Verfahren, wobei die Sequenz von Frequenzen ungefähr fünfzig derartige Frequenzen umfasst.
7. Ein Verfahren, wobei das Band bei ungefähr 902-928 MHz liegt.
8. Ein Datenübertragungssystem, das Folgendes aufweist:
a) eine erste Station mit Mitteln zum Übertragen von Information mit einer ausgewählten Frequenz, die eine Frequenz aus einer vorbestimmten Sequenz von Frequenzen in einem Band ist, wobei die Information eine Anzeige für eine Position der ausgewählten Frequenz in der vorbestimmten Sequenz und für eine vergangene Zeit in einem der regelmäßigen Intervalle umfasst;
b) eine zweiten Station mit Mitteln zum Empfangen der Information auf der ausgewählten Frequenz, sowie mit Mitteln zum Synchronisieren der zweiten Station ansprechend auf die Anzeige.
9. Ein System, wobei die erste Station eine Basisstation ist, und wobei die zweite Station eine aus einer Vielzahl von entfernten Terminals innerhalb des Bereichs der Basisstation ist.
10. Ein System, wobei die Information ein Datenpaket ist, und wobei das eine der regelmäßigen Intervalle eine Zeit ist, die viel länger ist als die Länge des Datenpakets.
11. Ein System, wobei das Datenpaket von der ersten Station ausgesandt wird ansprechend auf ein Paket, das von der zweiten Station ausgesandt wurde.
12. Ein System, wobei die regelmäßigen Intervalle ungefähr 400 ms sind, und wobei die Sequenz von Frequenzen ungefähr fünfzig derartige Frequenzen umfasst.
13. Ein System, wobei das Band ungefähr 902-928 MHz ist.
14. Ein System, wobei das von der ersten Station ausgesandte Datenpaket in einem Zeitfenster ist, das durch das von der zweiten Station ausgesandte Paket bestimmt ist.
15. Ein Verfahren, zum Übertragen von Datenpaketen von einer entfernten Station zu einer Basisstation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
a) Übertragen eines Datenpakets von der entfernten Station zu der Basisstation während einer ersten Zeitperiode, wobei das Datenpaket übertragen wird mit einer ausgewählten Funkfrequenz, die eine Frequenz aus einem Satz verschiedener Funkfrequenzen in einem festgelegten Band ist, wobei eine unterschiedliche Funkfrequenz aus dem Satz von Funkfrequenzen in sich wiederholenden Zeitintervallen ausgewählt wird, entsprechend einer gegebenen Sequenz ausgewählter Funkfrequenzen;
b) Empfangen eines Antwortsignals an der entfernten Station von der Basisstation, und zwar während einer zweiten Zeitperiode nach der ersten Zeitperiode, wobei das Antwortsignal eine Anzeige für die Reihenfolge der ausgewählten Funkfrequenz in der gegebenen Sequenz sowie eine Anzeige für die vergangene Zeit innerhalb eines der Zeitintervalle umfasst.
16. Ein Verfahren, wobei das eine der Zeitintervalle eine Zeit ist, die viel länger ist als die Länge des Datenpakets.
17. Ein Verfahren, wobei die Funkfrequenz ein Signal im Band von 902- 928 MHz ist.
18. Ein Verfahren, wobei der Satz ungefähr fünfzig unterschiedliche Frequenzen umfasst.
19. Ein Verfahren, wobei die sich wiederholenden Zeitintervalle nicht mehr als 400 ms sind.

Claims

1. Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen (17, 18) von einer ersten Station (12, 13, 14) zu einer zweiten Station (15), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a) Übertragen eines Datenpakets (18) von der ersten Station (12, 13, 14) zu der zweiten Station (15) mit einer ausgewählten Frequenz, die eine Frequenz aus einer vorbestimmten Sequenz von Frequenzen in einem Band ist, wobei die ausgewählte Frequenz in regelmäßigen Intervallen innerhalb einer Wiederholungsperiode geändert wird, wobei das Datenpaket (18) eine Anzeige für eine Position der ausgewählten Frequenz in der vorbestimmten Sequenz und für eine vergangene Zeit in einem der regelmäßigen Intervalle umfasst;

b) Empfangen des Datenpakets (18) an der zweiten Station (15) auf der ausgewählten Frequenz, und Synchronisieren der zweiten Station (15) ansprechend auf die Anzeige.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das eine der regelmäßigen Intervalle eine Zeit ist, die viel länger ist als die Länge des Datenpakets (18).

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die regelmäßigen Intervalle ungefähr 400 ms sind.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Sequenz von Frequenzen ungefähr fünfzig derartige Frequenzen umfasst.

5. Datenübertragungssystem, das Folgendes aufweist:

a) eine erste Station (12, 13, 14) mit Mitteln (30-35) zum Übertragen von Information mit einer ausgewählten Frequenz, die eine Frequenz aus einer vorbestimmten Sequenz von Frequenzen in einem Band ist, wobei die Information eine Anzeige für eine Position der ausgewählten Frequenz in der vorbestimmten Sequenz und für eine vergangene Zeit in einem der regelmäßigen Intervalle umfasst;

b) eine zweite Station (15) mit Mitteln (44, 45) zum Empfangen der Information auf der ausgewählten Frequenz, sowie mit Mitteln (40) zum Synchronisieren der zweiten Station (15) ansprechend auf die Anzeige.

6. System gemäß Anspruch 5, wobei die erste Station (12, 13, 14) eine Basisstation ist, und wobei die zweite Station (15) eine aus einer Vielzahl von entfernten Terminals innerhalb des Bereichs der Basisstation ist.

7. System gemäß einem der Ansprüche 5-6, wobei die Information ein Datenpaket (17, 18) ist, und wobei das eine der regelmäßigen Intervalle eine Zeit ist, die viel länger ist als die Länge des Datenpakets.

8. System gemäß Anspruch 7, wobei das Datenpaket (18) von der ersten Station (12, 13, 14) ausgesandt wird ansprechend auf ein Paket (17), das von der zweiten Station (15) ausgesandt wurde.

9. System gemäß Anspruch 5, wobei die regelmäßigen Intervalle ungefähr 400 ms sind, und wobei die Sequenz von Frequenzen ungefähr fünfzig derartige Frequenzen umfasst.

10. System gemäß Anspruch 9, wobei das Band ungefähr 902-928 MHz ist.

11. System gemäß Anspruch 7, wobei das von der ersten Station (12, 13, 14) ausgesandte Datenpaket (18) in einem Zeitfenster ist, das durch das von der zweiten Station (15) ausgesandte Paket (17) bestimmt ist.

12. Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen (17) von einer entfernten Station (15) zu einer Basisstation (12, 13, 14), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a) Übertragen eines Datenpakets (17) von der entfernten Station (15) zu der Basisstation (12, 13, 14) während einer ersten Zeitperiode, wobei das Datenpaket übertragen wird mit einer ausgewählten Funkfrequenz, die eine Frequenz aus einem Satz verschiedener Funkfrequenzen in einem festgelegten Band ist, wobei eine unterschiedliche Funkfrequenz aus dem Satz von Funkfrequenzen in sich wiederholenden Zeitintervallen ausgewählt wird entsprechend einer gegebenen Sequenz ausgewählter Funkfrequenzen;

b) Empfangen eines Antwortsignals an der entfernten Station (15) von der Basisstation (12, 13, 14), und zwar während einer zweiten Zeitperiode nach der ersten Zeitperiode, wobei das Antwortsignal eine Anzeige für die Reihenfolge der ausgewählten Funkfrequenz in der gegebenen Sequenz sowie eine Anzeige für die vergangene Zeit innerhalb eines der Zeitintervalle umfasst.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das eine der Zeitintervalle eine Zeit ist, die viel länger ist als die Länge des Datenpakets (17).

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Funkfrequenz ein Signal im Band von 902-928 MHz ist.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei der Satz ungefähr fünfzig unterschiedliche Frequenzen umfasst.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die sich wiederholenden Zeitintervalle nicht mehr als 400 ms sind.