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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung bezieht sich auf
Datenkommunikationssysteme und insbesondere auf ein Hochfrequenz-Paketkommunikationssystem,
bei dem eine Anzahl von enffernten Einheiten Daten zu einem zentralen
Computer über
dazwischenliegende Basisstationen sendet.
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In US-A-5 029 183 (hierin als "Patent 5,029,183" bezeichnet) wird
ein Paketdatenkommunikationssystem offenbart, welches ein Nachrichtenaustauschprotokoll
verwendet, bei dem nur eine Basisstation eine Nachricht zu einem
enffernten Terminal sendet, und zwar ansprechend auf eine Nachricht von
dem enffernten 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 enffernten Terminals nicht kontinuierlich mit
Leistung versorgt werden muß.
Die Basisstation spricht auf eine Nachricht von einem enffernten
Terminal innerhalb eines starren Zeiffensters an, und zwar folgend
auf die Nachricht von dem enffernten 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 enffernten Terminal empfangen wird, bevor
sie die wartende Nachricht als Teil ihrer Antwort in dem festen
Zeiffenster senden kann. Das System von Patent 5,029,183 setzt in
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
eine Spreizspektrum-Hochfrequenz-Übertragung
ein.
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Das System von Patent 5,029,183 sieht
eine große
Verbesserung der Leistungsableitung aus einer Batterie in einem
enffernten Terminal vor und gestattet somit den Bau von kleineren,
leichteren und billigeren entfernten Terminals. Um den Kommunikationskanal
von der Basis oder dem Zentralcomputer zu den entfernten Einheiten
zu verbessern, würde eine
Vorgehensweise des periodischen Benachrichtiges der enffernten Terminal
bzw. Endgeräte,
dass zu sendende Nachrichten warten, die durchschnittliche Verzögerungszeit
zwischen der Einleitung der Nachricht und dem Empfang der Nachricht
verringern. Wie im Patent 5,029,183 offenbart ist, kann dieser Kommunikationskanal
erleichtert werden, indem die entfernten Einheiten periodisch (ungefähr jede
halbe Minute) eine Nachricht an ihre Basisstation senden, obwohl
keine neuen zu sendenden Daten vorliegen, so daß, wenn eine Nachricht an die
entfernte Einheit wartet, sie zusammen mit der Antwort in dem festgelegten
Fenster gesendet werden kann. Dieses Verfahren sieht eine Zweiweg-Kommunikation
vor, wenn er nur eine Seite Nachrichten erzeugen kann, aber sie
erfordert dennoch, dass die entfernten Einheiten ihre Sender periodisch
einschalten bzw. mit Energie versorgen, und sie verursacht zusätzlichen
Verkehr auf dem HF-Medium bzw. zusätzliche Belastungen des HF-Mediums.
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EP-A-0 529 269 offenbart ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Schonung der Batteriekapazität in einem
drahtlosen Verbindungsadapter batteriebetriebener Computer, wie
beispielsweise tragbare Laptop-Computer, die durch ein zeitabgestimmtes Mehrfachzugriffsprotokoll
gesteuert werden. Das zeitabgestimmte Mehrtachzugriftsprotokoll
ist implementiert zum effektiven Schonen bzw. Einsparen von Batterieleistung
durch eine geeignete Steuerung des Controllers, des Senders und
der Empfängereinheiten
an dem drahlosen Verbindungsadapter, indem zeitlich abgestimmt wird,
wann der Adapter in einer normalen Betriebsart ist oder in einer
Standby-Betriebsart ist, in der Leistung gespart wird. Insbesondere
ist ein Verfahren offenbart zur Schonung der Batteriekapazität in einem
drahtlosen Verbindungsadapter batteriebetriebener Computer, wie
beispielsweise tragbare Laptop-Computer, die durch ein Mehrfachzugriftsprotokoll
für Kommunikationsvorgänge zwischen
einer Vielzahl von tragbaren Computern und einer Basisstation über eine
drahtlose Kommunikationsverbindung, wobei das Protokoll die Bestimmung
umfasst, welche aus der Vielzahl tragbarer Computer mit der Basisstation
kommunizieren sollen; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Partitionieren
eines Rahmens der mehrfach Zugriffs Protokolls in mindestens erste
und zweite Sub-Rahmen, wobei jeder davon in Zeitfenster bzw. Slots
unterteilt ist, wobei mindestens ein Slot in jedem Sub-Rahmen jedem
tragbaren Computer zugewiesen ist, der mit der Basisstation kommunizieren soll,
wobei der erste Sub-Rahmen einer Kommunikation von der Basisstation
zu den tragbaren Computern zugewiesen ist, und wobei der zweite
Sub-Rahmen einer Kommunikation zwischen den tragbaren Computern
und der Basisstation zugewiesen ist; Einschalten der Batterieleistung
für einen
Empfänger
in dem drahtlosen Verbindungsadapter eines gegebenen bestimmten
tragbaren Computers mindestens während
des mindestens einen Zeit-Slots des ersten Sub-Rahmens zum Empfangen
von Kommunikation von der Basisstation, wobei die Batterieleistung
für den
Empfänger
in dem drahtlosen Verbindungsadapter für die restlichen Zeit-Slots
des ersten Sub-Rahmens abgeschaltet wird; und Einschalten der Batterieleistung
für einen
Sender in dem drahtlosen Verbindungsadapter des gegebenen bestimmten
tragbaren Computers mindestens während
des mindestens einen Zeit-Slots in dem zweiten Sub-Rahmen zum Übertragen
von Kommunikation von dem gegebenen tragbaren Computer zu der Basisstation,
wobei die Batterieleistung für
den Sender in dem drahtlosen Verbindungsadapter für die restlichen
Zeit-Slots des zweiten
Sub-Rahmens abgeschaltet wird.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst ein Paketdatenkommunikationssystem, welches
im allgemeinen aufgebaut ist wie im Patent 5,029,183, eine Anzahl
von entfernten Terminaleinheiten, 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 fest verbunden bzw. verriegelt 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 "Horch"-Zeiten, 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 des Patents 5,029,183 in bei dem Verfahren
dieser Erfindung 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 bei einem Ausführungsbeispiel kostengünstige,
in der Hand zu haltende Einheiten, und werden somit eine kleinere Rechnerkapazität haben
als die Zentralstation, und der Leistungsverbrauch 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.
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Bei einem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel
weist die Zentralstation 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.
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Die entfernten Terminaleinheiten
sind gemäß einem
Ausführungsbeispiel
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.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet
die Hochfrequenz-Verbindung eine Spreizspektrum-Modulationstechnik
mit direkter Sequenz, 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.
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Gemäß einem wichtigen Merkmal der
vorliegenden Erfindung sendet die Basisstation eine "Ankündigung" als Teil mindestens
einiger ihrer "Basis-zu-entfernte Einheit"-Pakete (die in dem
Patent 5,083,129 auch manchmal als "Bestätigungs"-Pakete bezeichnet
wurden). Diese "Ankündigung" ist eine Liste von
Identifikationsnummern (oder einer anderen Identifikation, wie beispielsweise
anhand einer Bitmap) der entfernten Einheiten, für die von dieser Basisstation
zu sendende Nachrichten warten. Jede entfernte Einheit horcht (schaltet
seinen Empfänger ein)
periodisch, bis sie eines der Pakete empfängt, das eine "Ankündigung" enthält, d. h.
ein "Basisstation-zu-entfernte
Einheit"-Paket,
das die Liste enthält, und
durchsucht dann die Identifikationsnummern in dieser Liste um zu
sehen, ob eine Nachricht an der Basisstation wartet zur Versendung
zu dieser entfernten Einheit. Falls dieser ist, sendet die entfernte Einheit
ein "Entfernte Einheit-zu-Basisstation"-Paket und empfängt die
wartende Nachricht in der Antwort von der Basisstation. Die entfernte
Einheit kann einen Zufallstimer verwenden, um einen Zeitpunkt zur Einleitung
dieses "Entfernte
Einheit-zu-Basisstation"-Pakets
auszuwählen,
sodass nicht alle der identifizierten entfernten Einheiten, die
die Ankündigung, dass
eine Nachricht wartet, empfangen, gleichzeitig zu senden versuchen.
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Anstatt die Identifikationsnummern
in dem "Ankündigungs"-Paket zu verwenden
zu identifizierende entfernten Kameras, für die warten de Nachrichten
vorhanden sind, kann die Identifikation durch eine Bitmap erfolgen.
Jede von einer Basisstation versorgte entfernte Einheit wird beim
Hochfahren bzw. Einschalten oder Einloggen eine einzigartige Codenummer
zugewiesen, die durch eine einzige Eins (ein Bit) in einem Feld
von Nullen bestimmt ist. Wenn eine Nachricht für gegebene entfernte Einheit wartet,
dann wird diese einzigartige Bit-Position in dem Feld auf eins gesetzt,
andernfalls wird sie null sein. Daher ist das Identifikationsfeld
der Ankündigung
ein Feld mit gegebener Größe, wobei
Bits für jede
der entfernten Einheiten gesetzt sind, für die Nachrichten warten. Auf
diese Weise brauchen nicht die gesamten Identifikationsnummern aller
entfernter Einheiten mit wartenden Nachrichten gesendet zu werden,
sondern stattdessen wird ein Bitmap-Feld stets in der Ankündigung
geschickt, wobei die Bits für die
zu benachrichtigenden entfernten Einheiten gesetzt sind. Die Größe des Datenfelds
in dem Ankündigungspaket
ist somit kleiner und ist von einer festgelegten Größe statt
einer variablen Größe, was
die Dekodierung und Interpretation leichter macht.
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Während
bevorzugt wird, dass die Ankündigung
Teil des "Basisstation-zu-entfernte Einheit"-Pakets ist, so dass
die anderen entfernten Einheiten die Ankündigungen empfangen durch "Abhören" von Routineverkehr,
ist eine Alternative, auch der Basisstation zu gestatten, ein Sendepaket
zu senden (nicht ansprechend auf ein "Entfernte Einheit-zu-Basisstation"-Paket). Dies kann
erforderlich sein, wenn eine lange Zeitperiode vergeht, ohne dass "Entfernte Einheit-zu-Basisstation"-Pakete auftreten.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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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:
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1 ein
elektrisches Diagramm in Blockform eines Paketdatenkommunikationssystems
gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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2 ein
Zeitsteuerdiagramm, welches Ereignisse (Hochfrequenz-Übertragung) gegenüber der
Zeit für
eine Datenübertragungssequenz
in dem System der 1 zeigt;
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2a ein
Zeitsteuerdiagramm ähnlich 2, das Ereignisse (Hochfrequenz-Übertragung) gegenüber der
Zeit für
eine Datenübertragungssequenz
zeigt, wobei für
eine Liste der Identifikationen von entfernten Einheiten in dem
System von 1 Nachrichten
auf ihre Versendung durch eine Basisstation warten, und zwar in Übereinstimmung
mit diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2b eine
detaillierte Ansicht eines der Ankündigungspakete, auf die in 2a Bezug genommen wurde;
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3 ein
detaillierteres elektrisches schematisches Diagramm in Blockform
des Host-Computers und einer der Basisstationen in dem System der 1;
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4 ein
detaillierteres elektrisches schematisches Diagramm in Blockform
von einem der entfernten Terminals in dem System der 1;
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5 eine
Schnittansicht einer in der Hand gehaltenen Strichcodescannereinheit,
die als das entfernte Terminal gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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6 eine
Ansicht eines Teils eines Strichcodes, der durch die entfernte Einheit
der 4 und 5 gelesen werden soll, und
eines Zeitsteuerdiagramms des dadurch erzeugten elektrischen Signals;
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7 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils des Zeitsteuerdiagramms der 2; und
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8a–8c Zeitsteuerdiagramme, die
Ereignisse gegen die Zeit zeigen, die in dem System der 1 und 3–6 auftreten unter Verwendung
des Protokolls der 2 und 7.
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Detaillierte
Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels
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Mit Bezug auf 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
im Patent 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 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..
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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 multipleaccess) und zwar
dahingehend, daß eine
Einheit zuerst lauscht bzw. empfängt,
bevor sie sendet und nicht sendet, wenn der Kanal nicht frei ist.
Wie in 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 t0 (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 t1 an, wie in der Figur zu sehen, und in
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist diese Periode 4,8 Millisekunden. Dann beginnt bei einer präzisen Zeitverzögerung t2, nach dem sie die Übertragung begonnen hat (beispielsweise
5 Millisekunden nach dem Beginn von t1)
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 t3 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.
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In dem System des Patents 5,029,183
können
die Basisstationen 12, 13 und 14 gewöhnlicherweise
nicht einen der Austauschvorgänge
der 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. Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung jedoch wird das Erfordernis für eine periodische Übertragung
zur Abfrage hinsichtlich wartender Nachrichten durch ein verbessertes
Protokoll erleichtert. Eine Basisstation sendet mit mindestens einigen
der "Basisstation-zu-entfernte Einheiten"-Paketen 18 eine "Ankündigung", die eine Identifikation
der entfernten Einheiten 15 ist, für die Nachrichten an der Basisstation
warten. Beispielsweise kann die Identifizierung eine Liste der Identifikationsnummern
jeder der entfernten Einheiten 15 sein, für die an
der Basisstation eine Nachricht wartet. Alternativ dazu kann die
Identifikation eine Bitmap der entfernten Einheiten sein, auf die
eine Nachricht wartet.
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Bezugnehmend auf 2a würde
eine gegebene entfernte Einheit 15, falls sie beim Senden von
Daten relativ regelmäßig aktiv
ist, routinemäßig ein
Paket 17 zur Zeit ta senden und
ein Bestätigungspaket 18 von
der Basisstation zurückbekommen,
genauso wie in 2. dieses
Basisstation-zu-entfernte Einheit-Paket 18 keinen Daten
enthalten, die an der Basisstation auf die Übertragung zu dieser entfernten Einheit 15 warten.
Wenn diese entfernte Einheit nicht sehr aktiv ist, kann sie jedoch
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Erfindung zur Zeit tb nach einer Verzögerung einer
vorgewählten
Zeitdauer tc nach ihrem letzten Austausch
ihren Empfänger für eine Zeitlang
einschalten und einen Austausch abhören (das heißt " lauschen"), welcher zwischen einer
anderen (unterschiedlichen) entfernten Einheit 15 und der
Basisstation erfolgt, und zwar angenommen beginnend zur Zeit td. In dem Bestätigungspaket 18 für diesen
Austausch, der zur Zeit td beginnt, gibt es
eine "Ankündigung", die ein Feld 18a (Teil
des Vorspanns bzw. Headers oder diesem nachfolgend) ist, das eine
Identifizierung der entfernten Einheiten 15 enthält, auf
die Nachrichten an der Basisstation warten. Die gegebene entfernte
Einheit durchsucht beim Dekodieren des Paketes 18 mit dem
Ankündigungsfeld 18a (z.
B. einer Liste von Identifikationen) die Liste nach ihrer Identifikationsnummer,
und wenn sie diese findet, leitet sie unmittelbar einen Austausch ein
durch ein Paket 17, beginnend zur Zeit te,
so daß sie
die wartende Nachricht im Rückkehrpaket 18 von der
Basis empfängt.
Wenn von den entfernten Einheiten bzw. Terminals überhaupt
kein Verkehr vorhanden ist, können
die Basisstationen 12, 13 und 14 diese
Pakete 18 mit Ankündigungsfeldern 18a auch spontan
erzeugen (d. h. nicht ansprechend auf irgend ein Sendepaket 17 oder,
wie es manchmal bezeichnet wird, eine "Sendung"), um zu gewährleisten, dass ein minimales
Zeitintervall (z. B. etwa eine halbe Sekunde, abhängig von
den Systemanforderungen) als Minimum zwischen aufeinandertolgenden
Basisstationsübertragungen
garantiert ist. Somit wird es während
ruhigeren Zeiten, wenn wenig Nachrichtenverkehr von den entfernten
Terminals 15 vorhanden ist, periodische "Ankündigungs"-Pakete 18 mit
den Feldern 18a geben, die die entfernten Einheiten identifizieren,
auf die Nachrichten zur Übersendung
warten; diese Ankündigungspakete 18 können sein
(1) Teil von Routineantworten zu anderen entfernten Einheiten, oder
(2) Sendepakete, die nicht ansprechend sind auf irgendein Paket 17 von
einer entfernten Einheit, z. B. wenn für eine vorgegebene Zeitperiode
keine Pakete 17 auftreten. Jede der entfernten Einheiten 15 (die
alle mit lokalen Taktgebern synchronisiert sind) aktiviert periodisch
ihren Empfänger
während einer
Zeitperiode, beginnend zur Zeit tb, z. B.
etwa einmal alle 500 ms, und horcht für das vorgegebene Intervall
zwischen Übertragungen,
die von der Basisstation von selbst erzeugt werden, oder bis ein
Routine-Austausch zwischen einer anderen entfernten Einheit und der
Basisstation zur Zeit td auftritt. Wenn eine
entfernte Einheit ihre Identifikation in einem dieser Ankündigungsfelder 18a sieht,
initiiert die entfernte Einheit dann ein NOP-Sendepaket 17 zur
Zeit te und empfängt so die wartende Nachricht
in dem Rückkehrpaket 18 von
der Basisstation.
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Anstatt eine Liste von Identifikationsnummern
der entfernten Terminals 15 im Feld 18a eines Ankündigungspakete
zu verwenden, um entfernte Terminals 15 zu identifizieren,
für die
Nachrichten warten, kann die Identifikation anhand einer Bitmap erfolgen.
Jeder entfernten Einheit 15, die von einer Basisstation 12, 13 oder 14 bedient
wird, wird beim Hochfahren bzw. Einschalten oder Einloggen eine einzigartige
Codenummer zugewiesen, die bestimmt wird durch eine Bit-Position,
wie beispielsweise einem Zeitfenster bzw. Slot 18b in der
auseinandergezogenen Ansicht des Felds 18a in 2a. Somit ist diese entfernte
Einheit durch eine einzige eins (ein Bit) in einem Bit-Feld identifiziert.
Einer entfernten Einheit 15, die sich in eine Basisstation
einloggt, könnte
eine Nummer sieben zugewiesen werden, was die Position "7" in einem Bit-Feld wäre, z. B. "XXXX...XX1XXXXXX". Wenn für eine gegebene entfernte Einheit
eine Nachricht wartet, dann würde
diese einzigartige Bit-Position im Feld 18a auf eins gesetzt
werden, andernfalls wäre
sie null. Somit ist das Identifikationsfeld 18a in der
Ankündigung
ein Feld mit gegebener Größe mit Bits 18b,
die für
jede derjenigen entfernten Einheiten 15 auf eins gesetzt
werden, auf die eine Nachricht wartet. Auf diese Weise brauchen
nicht die gesamten Identifikationsnummern aller der entfernten Einheiten 15,
auf die eine Nachricht wartet, als das Feld 18a geschickt
werden, sondern stattdessen wird immer ein Bitmap-Feld mit fester Größe in der
Ankündigung
geschickt, wobei Bits für
die zu benachrichtigenden entfernten Einheiten gesetzt sind. Die
Größe des Datenfelds 18a des
Ankündigungspakets 18 ist
somit kleiner, was die Dekodierung und Interpretation leichter macht.
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Bezugnehmend auf 2b, ist ein genaueres Diagramm des Paketes 18 für das Ausführungsbeispiel
von 2a dargestellt.
In einem Steuerfeld 18c, ist ein Bit 18d ein Ankündigungsindikator,
der der dieses Paket decodierenden CPU signalisiert, dass das Paket
eine Ankündigung
enthält.
Dann, innerhalb des Ankündigungsfelds 18a,
sagt ein Feld 18e, wie lang das Ankündigungsfeld sein wird. Nachfolgend
nach diesem Feld 18 ist das Bitmap-Feld, das die Bits 18b enthält, wie
es oben beschrieben wurde. Durch das Längenfeld 18e kann
das Ankündigungsfeld
nach der Bit-Position für
die entfernte Einheit mit der höchsten
Nummer, auf die eine Nachricht wartet, trunkiert werden; wenn beispielsweise
die Gesamtzahl der eingeloggten entfernten Einheiten zweiunddreißig ist,
aber auf keine entfernte Einheit jenseits der Nummer "7" wartet eine Nachricht, dann braucht
das Ankündigungsfeld 18a nur
sieben anstatt zweiunddreißig
Bits lang sein.
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Die Frequenz des periodischen "Horchens" durch eine entfernte
Einheit ist auf irgendeinen Standardwert bzw. Grundeinstellungswert
eingestellt, z. B. jede 500 ms, aber er kann auch dynamisch angepasst
werden abhängig
von dem Batterieverbrauch, um Gebrauchsleistung (performance) zu
Gunsten von Batterieverbrauch zu opfern. Die Basisstation überwacht
die Erzeugung ihrer eigenen Ankündigungspakete,
um zu gewährleisten,
dass sie Ankündigungen 18a mit
einer Häufigkeit
aussendet, die nicht geringer ist als ein vorgegebenes Minimum. Wenn
die Ankündigungshäufigkeit
unterhalb dieses Minimum fällt,
erzeugt die Basisstation ein Paket 18, das nur die Vorlaufinformationen
(header) und die Ankündigung 18a enthält; dies
gewährleistet,
dass wenn eine entfernte Einheit 15 ihren Empfänger einschaltet,
diese eine Ankündigung
von der Basisstation innerhalb einer vorgegebenen Zeitperiode empfängt. Wenn
eine entfernte Einheit 15 in einer dieser Ankündigungen
identifiziert ist, und somit ein Paket 17 sendet, so dass
es die wartenden Daten von der Basisstation empfangen kann, kann
das Datenpaket 18 ein "Mehr"-Bit in seinem Steuerfeld
enthalten, so dass die entfernte Einheit weiß, dass sie weiterhin Pakete 17 senden
soll, bis keine Daten mehr warten; dies erübrigt die Notwendigkeit für die entfernte
Einheit, auf eine weitere Ankündigung
zu warten.
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Zurückkehrend zu einer Beschreibung
des "Standard"-Protokolls, dass
auch bei diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendet wird, wird die Zeit t0,
die Horchzeit, im allgemeinen so ausgewählt, daß sie länger ist als das Zeitintervall zwischen
dem Sendepaket 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 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.
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Mit Bezug auf 3 hält
bei einer typischen kommerziellen Anwendung oder einer Lagerhaltungsanwendung
eines Netzwerkes der 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.
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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 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 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.
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Die Basisstationen 12, 13 und 14 sind
gewöhnlicherweise
in verschiedenen Räumen
oder Buchten von einer kommerziellen Einrichtung gelegen, die das
Netzwerk der 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, um zu gestatten, daß jede
Hochfrequenz-Übertragung
(Paket 17) von einer entfernten Einheit 15 in
der Basisstation zu decodieren ist und zu dem 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. Diese Sequenz sollte einem Verwender (einer Person, die den
Strichcodeleser trägt)
im wesentlichen als "Echtzeit" erscheinen, selbst
wenn die tatsächliche
Verzögerung
Hunderte von Millisekunden sein kann. Dieser kurze Zyklus wird aufrechterhalten,
selbst wenn das Netzwerk eine große Anzahl entfernter Einheiten 15 umfasst, die
sporadisch im Betrieb sind. Da das Hochfrequenz-Protokoll verwendet
wird, und wegen des Erfordernisses, dass die Hochfrequenz-Verbindung
mit einer großen
Anzahl entfernter Einheiten geteilt wird, ist die serielle Verbindung 11 viel
schneller als eine Hochfrequenzverbindung über Hochfrequenz-Transceiver
(Sender/Empfänger) 34a und
Antennen 35a von einer Basisstation zu einer anderen Basisstationen,
und daher wird die serielle Verbindung 11 für Nachrichten
zwischen Basisstationen verwendet, wann immer dies möglich ist.
Die Hochfrequenzverbindung ist ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung
des beschriebenen Protokolls und besitzt eine Datenrate von weniger
als einem Zehntel der seriellen Verbindung 11. Nur wenn
die physische Auslegung oder die temporäre Natur des Netzwerks diese Lösung erfordert,
wird die Hochfrequenzverbindung von Basisstation zu Basisstation
verwendet.
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Mit Bezug auf 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 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 4 benötigten Komponenten
bezüglich
der Kosten, der Größe, des
Gewichtes und der Batterielebensdauer auf einem Minimum gehalten.
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Die CPU 40 in der entfernten
Einheit 15 der 4 kann
eine Intel-Mikroprozessorvorrichtung
mit einem externen Bus 42 sein, wie im Patent 5,029,183 beschrieben.
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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 5 veranschaulicht
wird, ein Beispiel einer entfernten Einheit, die insbesondere zur
Anwendung bei dem System der 1 geeignet
ist. Diese in der Hand zu haltende Vorrichtung der 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 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.
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Wie in 5 zu
sehen ist, 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 4 sind
auf einer oder mehreren kleinen Schaltungsplatinen 61 innerhalb
des Gehäuses 55 der 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.
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Bezugnehmend auf 5a ist dort ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines entfernten Terminals 15 gezeigt, bei dem ein Stab-
oder Stift-artiger Strichcodeleser verwendet wird anstatt des Laserscanners von 5. Diese Einrichtung gemäß 5a ist ähnlich zu einem Funkterminal,
wie es im Patent 5,029,183 bezeichnet wird. Eine Tastatur 48 und
einer Anzeige 49 sind an der (Strin-)Fläche eines handgehaltenen Gehäuses 63 angebracht,
und die Lichtquelle 58 (in diesem Fall beispielsweise eine
LED) und ein Lichtdetektor 46 (in 5a nicht zu sehen) sind innerhalb eines
Stift-förmigen
Stabs 64 angebracht, welcher durch ein Kabel mit dem Gehäuse 63 verbunden
ist.
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Mit Bezug auf 6 wird ein Teil eines typischen Strichcodesymbols 65 derart
veranschaulicht, das von dem Laserscanner der 5 oder durch eine Stiftlesevorrichtung
gemäß 5a 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 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).
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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 5 auf
ein Strichcodesymbol 65 der
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 2 wird initialisiert, d.
h. während t0 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 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 5 oder
der 5a angezeigt werden.
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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.
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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 einzelnen Anwendern oder Gebieten. Die Effekte
dieser Anforderungen werden minimiert, wie zu sehen sein wird.
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Eine detailliertere Ansicht der Inhalte
der übertragenen
Pakete 17 oder 18 ist in 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 213 oder 8192 entfernte Einheiten in einem
Netzwerk mit einzigartigen Handles bzw. Feldern sind. Dieses Handle
wird der entfernten Einheit 15 während eines Initialisierungs- oder
Einschaltvertahrens 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 25 oder 32 Codes gesandt werden, jedoch werden
nur 23 benötigt,
um die Größeninformation
zu übermitteln,
somit können, wenn
keine Größeninformationen
in einem gegebenen Paket zu senden 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 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.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel
enthalten mindestens einige der Bestätigungspakete 18 von
der Basisstation eine Identifikation, wie beispielsweise eine Bitmap
oder eine Liste der Identifikationen der entfernten Terminals 15 (auf
die eine Nachricht zu Übertragungen
wartet), und zwar indem Vorspann bzw. Header oder Datenfeld 78 von 7, wie es oben beschrieben
wurde mit Bezug auf die 2a und 2b. Ein ausgewählter Code
in dem 5-Bit-Feld 75 kann
verwendet werden zur Anzeige, dass das Datenfeld eines Paketes 18 eine
Bitmap oder Identifikationsnummern für wartende Nachrichten enthält.
-
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 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 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 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.
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Die Spreizspektrum-HF-Übertragung,
die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
für die Hochfrequenzverbindung
zwischen entfernten Einheiten und Basisstationen verwendet wird,
wird gemäß einem
Merkmal der Erfindung beschrieben.
-
Das HF-Übertragungsverfahren, das für die Pakete 17 und 18 der 2 und 7 verwendet wird, d. h. für alle Pakete
oder Antworten, die zwischen den entfernten Einheiten 15 und
den Basisstationen 12, 13 und 14 gesandt
werden, (oder Hochfrequenzkommunikation zwischen Basisstationen,
falls dieses Verfahren verwendet wird), verwendet die Spreizspektrum-HF-Modulationstechnik,
d. h. das übertragene
Signal wird über
ein breites Frequenzband gespreizt, welches viel breiter ist als
die Bandbreite, die erforderlich ist, um die digitale Information
in den Paketen 17 und 18 zu senden. Es wird Bezug
genommen auf R. C. Dixon, "Spread
Spectrum Systems", verlegt
bei Wiley & Sons,
1976, hinsichtlich Einzelheiten von Aufbau, Konstruktion und Betrieb
diese Art von HF-Ausrüstung.
Ein Träger
ist eine Frequenz moduliert in den Transceivern 44 oder 34 durch
eine digitale Codesequenz (im Speicher 41 oder Speicher 31 gespeichert),
dessen Bit-Rate viel höher
ist als die Informationssignalbandbreite. Die Informationssignalbandbreite
während
eines der Pakete 17 oder 18 ist nur ungefähr 60 kHz
(29 Byte Daten in ungefähr
4 ms in diesem Beispiel). Aber anstatt lediglich das 29-Byte-Datenpaket
in seinem einfachen Format zu übertragen,
werden die Daten zuerst expandiert oder gespreizt, um jedes einzelne
Datenbit durch einen Satz von 11 Bit zu ersetzen. Dies bedeutet,
dass jede binäre "1" zu "11111111111" wird und jede binäre "0" wird zu "00000000000"; in der entfernten Einheit wird diese
Expansion in dem Speicher 41 durchgeführt durch eine Routine, die
von der CPU 40 ausgeführt wird,
oder in der Basisstation wird dies durchgeführt in dem Speicher 31 durch
Code, welcher von der CPU 30 ausgeführt wird. Der Spreizfaktor
von 11 Bit für
eines wurde als ein Kompromiss verschiedener Hochfrequenz-Bandbreiten-Erwägungen und ähnlichem
gewählt;
andere Spreizfaktoren könnten
verwendet werden, aber die F.C.C. erfordert mindestens eine Spreizung
von 10 zu 1, so dass dieses 11 zu 1 ungefähr das Minimum ist. In jedem
Fall werden die 29 Bytes oder 232 Datenbits 11 × 232 oder 2552 Bits im Speicher 41,
plus dem 48-Bit-Startsymbol,
was eine 2600-Bit-Nachrichtenlänge
(Maximum) im Speicher 41 ergibt. Als Nächstes werden die expandierten Daten
(mit einem Exklusiv-ODER-Gatter)
kombiniert mit einem Pseudorandom- bzw. Pseudozufalls-Binärcodewert,
bevor sie zum Modulieren des Trägers
verwendet werden; dieser Binärecodewert
wird auch im Speicher 41 gespeichert, und die Exklusiv-ODER-Logikfunktion,
die verwendet wird zum Kombinieren der Daten und des Codes, ist
implementiert durch Anweisungen, die von der CPU 40 ausgeführt werden,
welche auf den Speicher 41 zugreift. Der gewählte Pseudorandom-Binärcodewert
ist einzigartig für
dieses Netzwerk und kann unter der Steuerung des Hostcomputers geändert werden
aus Gründen
der Sicherheit oder um ein Übersprechen
zu vermeiden, falls andere Netzwerke in überlappenden Gebieten arbeiten.
Die Länge
des Pseudorandom-Binärcodewerts,
d. h. die Anzahl von Bits vor einer Wiederholung, muß mindestens
127 Bits sein nach F.C.C.-Regulierungen für Spreizspektrum-Übertragung
in diesem Band; unterhalb dieses Werts wird die Länge des
Pseudorandom-Codes gewählt
abhängig
von der Sicherheit und Beschränkungen
hinsichtlich Berechnungszeit, und in diesem Ausführungsbeispiel, wird ein Wert
von mehr als 2600 verwendet, so dass es während eines Nachrichtenrahmens
keine Wiederholung gibt. Die codierten Daten werden von dem Speicher 41 über den
Bus 42 in parallelem oder seriellem Format an den HF-Transceiver 44 geliefert, und
die Daten werden in dem Transceiver 44 verwendet, um einen
Träger
in der FSK-Weise
zu modulieren, d. h. jede binäre "1" bewirkt, dass ein spannungsgesteuerter
Oszillator auf einer Frequenz arbeitet, und jede binäre "0" bewirkt, dass der Oszillator auf einer
anderen vorgewählten
Frequenz arbeitet. Das von der F.C.C. vorgegebene Band für diese
Art nicht regulierter und nicht lizenzierter Verwendung ist 902
bis 928 MHz, so dass der Oszillator ein paar von Frequenzen in diesem
Band verwendet; wie es von der F.C.C. erfordert wird, sind diese
Frequenzen mindestens um die Hälfte
der Baud-Rate voneinander entfernt. Jeder "Kanal" in diesem Beispiel verwendet ungefähr 0,4 MHz
Bandbreite, und die Kanäle
sind 1 MHz voneinander entfernt. Die Spreizspektrum-Modulationstechnik,
die für
dieses Ausführungsbeispiel der
Erfindung gewählt
wurde, kann charakterisiert werden als "Schmalband-Direktfrequenz", da die Bandbreite der Spreizung relativ
schmal ist, ungefähr 666,667
Chips pro Sekunde Rate, wobei ein "Chip" eine
diskrete Signalfrequenzausgabe von einem der Transceiver 34 oder 44 ist.
Das heißt
die HF-Übertragungsfrequenz
wird zwischen zwei diskreten Frequenzen umgeschaltet, und in diesem
Fall erfolgt das Schalten (oder das potenzielle Schalten, abhängig von
den binären
Daten) jede 1,5 Mikrosekunden, wobei jede dieser Perioden von 1,5
Mikrosekunden ein "Chip" genannt wird. Die
HF-Transceiver sind
in der Lage, bei einer Anzahl verschiedener Trägerfrequenzen oder "Kanälen" innerhalb des Bands
von 902 bis 928 MHz zu arbeiten (beispielsweise sechzehn verschiedene
Trägerfrequenzen),
so dass eine Interferenz auf irgendeiner bestimmten Frequenz vermieden
werden kann, indem einfach auf eine andere Frequenz umgeschaltet
wird, aber die Transceiver werden dazu neigen, für längere Zeitperioden auf einer einzigen
Frequenz zu bleiben, wenn es keinen Bedarf zum Wechseln gibt.
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Bezugnehmend auf 8a wird das übertragene Signal von einer
entfernten Einheit 15 an die Basisstation oder umgekehrt
so angesehen, dass es in einer Art und Weise frequenzmoduliert ist,
dass zwischen zwei Frequenzen umgeschaltet wird, aber dass es auf
einer dieser Frequenzen für
eine Periode 80 oder einen "Chip" von
1,5 Mikrosekunden bei diesem Beispiel verbleibt. Dieses Signal wird
detektiert und demoduliert, um eine analoge Ausgangspannung zu erzeugen,
wie in 8b zu sehen ist.
Die Demodulation erzeugt eine logische "1",
wann immer das Signal oberhalb einer Schwelle 81 ist (entsprechend
einer der Frequenzen), oder eine logische "0", wann
immer das Signal unterhalb dieser Schwelle ist (entsprechend der
anderen dieser beiden Frequenzen). Dieses detektierte Binärsignal
wird bei dreimal der "Chip"-Rate von 666,667 Hz, d. h. bei 2 MHz, gesampelt,
was drei "Sätze" von Binär-Zeichenketten bzw.
-Strings A, B und C erzeugt, wie in 8c zu
sehen ist. Diese drei Sätze
werden in den Speicher 41 in der entfernten Einheit 15 geladen
zum Verarbeiten, nachdem das Paket 18 empfangen wurde,
oder in einem Hochgeschwindigkeits-Decoder in der Basisstation in
Echtzeit untersucht, wenn das Paket 17 herein zu kommen
beginnt. Jeder dieser Sätze
A, B oder C wird hinsichtlich einer Musterübereinstimmung überprüft, indem
er über
ein Exklusiv-ODER-Gatter mit dem ersten 44-Chip-Muster (das dem
Startsymbol 72 von 7 entspricht)
desselben Pseudorandom-Binärcodewerts,
welcher zum Codieren beim Senden verwendet wird, kombiniert wird,
um zu sehen, ob das 44-Bit-Startsymbol 72 vorhanden ist – falls
dies der Fall ist, werden die unmittelbar nachfolgenden Chips beim
Decodieren 11-Bit-Zeichenketten
bzw. -Strings von Einsen oder Nullen erzeugen. Es sei bemerkt, dass
das 44-Bit-Startsymbol als "gut" akzeptiert wird,
selbst wenn nur ungefähr
35 oder mehr der 44 Bits übereinstimmen,
weil die Wahrscheinlichkeit, dass 35 aus 44 eine gültige Übertragung
ist anstatt von Rauschen oder einem Übersprechsignal, mit sehr hoch
ist (für
Zufallsrauschen ist durchschnittlich 22 aus 44 gültig). In ähnlicher Weise kann der Algorithmus,
der verwendet wird zum Decodieren und Entspreizen des Datenteils
des Nachrichtenrahmens oder -pakets konfiguriert sein, um weniger
als die vollen 11-Bit-Strings zu akzeptieren; d. h. wenn ein oder zwei
Bits falsch sind, gibt es noch eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass
die Daten gut sind, und so wird der String dennoch als ein gültiges Bit
akzeptiert.
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Die Transceiver 34 und 44 in
der entfernten Einheit 15 und der Basisstation sowie ein
Flussdiagramm mit Beispielen einer Art von Programm, das von der
CPU 40 in der entfernten Einheit 15 oder in der
CPU 30 in der Basisstation ausgeführt wird, sind in größerer Einzelheit
im Patent 5,029,183 gezeigt.
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Einen Übergabeprotokoll wird verwendet
um jede entfernte Einheit 15 einer speziellen Basisstation
zuzuweisen. Es ist wesentlich, dass nur eine Basisstation 12, 13 oder 14 einer
entfernten Einheit 15 zu einer gegebenen Zeit zugewiesen
ist; andernfalls könnten
zwei Basisstationen gleichzeitig auf ein Paket 17 ansprechen,
wenn ein entfernte Einheit einen Austausch versucht, und die beiden
Bestätigungspakete 18 würden miteinander
interferieren bzw. einander stören.
Bevor eine Basisstation auf eine entfernte Einheit überhaupt
anspricht, muss die Basisstation die Seriennummer oder Geräteidentifikation
von der entfernten Einheit 15 von dem Host-Computer 10 über eine
Verbindung 11 empfangen und einen Tabelleneintrag in ihrem
Speicher 31 durchführen.
Alle Basisstationen empfangen dieselbe Nummer von dem Host-Computer,
aber nur eine Basisstation weist sich selbst diese entfernten Einheit
zu unter Verwendung irgendeines Algorithmus; beispielsweise können die
Basisstationen entfernte Einheiten auswählen lediglich basierend auf
den Seriennummern oder Geräteidentifikationen.
Wenn eine Basisstation ein Paket 17 von einer ihrer entfernten
Einheiten empfängt
(wobei die Geräteidentifikation
einer in ihrer Liste entspricht), sendet diese Basisstation ein
Bestätigungspaket 18 ansprechend
auf den Austausch und zeichnet in ihrem Speicher 31 die
Zeit und Qualität (Anzahl
von Fehlern) des Datenpakets 17 auf. Jede andere Basisstation,
die auch dieses Paket 17 des Austauschs von der entfernten
Einheit empfängt, zeichnet
lediglich die Zeit und Qualität
auf. Ungefähr jede
Minute veröffentlicht
(sendet an die anderen Basisstationen über die Verbindung 11)
jede Basisstation die Liste der entfernten Einheiten, von denen sie in
der vergangenen Minute gehört
hat, sowie die Qualität.
Wenn eine andere Basisstation eine viel höhere Qualitätsbeurteilung hat als die ursprünglich zugewiesene,
bewegt sich die Zuweisung für
diese bestimmte entfernte Einheit durch Nachrichten, die zwischen
den zwei betreffenden Basisstationen ausgetauscht werden. Zu jedem
Zeitpunkt besitzt jede Basisstation im Speicher eine Liste der Seriennummern (oder
Identifikationsnummern) der entfernten Einheiten, auf die sie ansprechen
wird, und wann immer ein Paket 17 empfangen wird, wird
die Identifikationsnummer im Feld 74 mit der Liste im Speicher
verglichen, um zu sehen, ob ein Antwortpaket 18 von dieser
Basisstation geschickt werden soll.
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Ein Merkmal eines Ausführungsbeispiels
des Patentes 5,029,183 ist die Messung des Qualitätsfaktors
der empfangenen Pakete 17 an den Basisstationen 12, 13 und 14.
Wie oben bemerkt wurde, wird dieser Qualitätsfaktor verwendet zur Bestimmung, welche
entfernte Einheit welcher Basisstation zugewiesen wird, entweder
anfangs oder in periodischen Anpassungen oder bei einer Störungs- bzw.
Belastungsmeldung. Der Qualitätsfaktor
ist die Anzahl gültiger
Bits, die sich aus der Dekodierung des 44-Bit-Startsymbols 72 am Decoder 117 ergibt;
das Paket wird als gute Daten akzeptiert, selbst wenn die Anzahl
gültiger
Bits, die aufgefunden wurden beim Vergleich des ankommenden Symbols 72 mit
einer gespeicherten Version des korrekten Pseudorandom-Codes, (beispielsweise)
35 aus 44 ist, aber diese Zahl wird im Speicher 31 gespeichert,
selbst wenn sie im Bereich von 35 bis 44 ist, und wird dazu verwendet
zu bestimmen, welche Basisstation das beste Signal von einer gegebenen
entfernten Einheit erhält.
Das heißt,
die zugewiesene Basisstation kann in der Lage sein, ankommenden
Pakete recht angemessen zu empfangen und zu decodieren, aber sie kann
einen durchschnittlichen Qualitätsfaktor
von 38 haben, wohingegen eine andere Basisstation dieselben Pakete
mit einem Qualitätsfaktor
von 44 empfängt,
so dass letztere offensichtlich in einer günstigeren Empfangssituation
bezüglich
der betreffenden entfernten Einheit ist, und wenn das nächste Mal
ein Satz von Nachrichten zwischen diesen Basisstationen ausgetauscht
wird, sollte die Zuordnung dieser entfernten Einheit zu der Basisstation
mit der besseren Empfangsqualität
weitergegeben werden.
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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 irgendwelche
solche Modifikationen oder Ausführungsbeispiele
abdecken, wie sie in den wahren Umfang der Erfindung fallen. 13534