TWI832968B - 用於傳輸資料之系統 - Google Patents

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Abstract

一種用於經由一通信網路傳輸資料之系統，其在一乙太網路或串列通信模式中操作，其中一乙太網路或串列電纜由經由一空中無線電鏈路傳輸之無線電替代。該系統包括：電腦處理器，其接收該資料且將彼資料組裝成較小OTA資料封包以用於跨越該鏈路遞送；及操作協定，其提供由無線電在該空中鏈路之相對側上以一重疊方式傳輸的OTA封包之碰撞避免。在一較佳模式中，該系統在902至928MHz ISM頻帶中操作，且該資料傳輸的距離遠大於2.4GHz傳輸的距離。

Description

用於傳輸資料之系統
本案涉及用於在網路封包之傳輸中碰撞避免之方法。
申請人主張2019年2月12日提交之名為「用於網路封包之碰撞避免(COLLISION AVOIDANCE FOR NETWORK PACKETS)」之美國臨時申請案62/804,700的權益，該申請案之內容以全文引用的方式併入本文中。
消除裝置之間或裝置與網際網路之間的乙太網路電纜並以無線連接替代彼有線連接的問題已在很多年前解決。建立了協定以允許許多裝置無線連接至單個存取點，並且無線頻寬速度已大大提高。基於802.11協定，無線乙太網路或WiFi已成為連接各種不同電子裝置(包括但不限於家用電器、照明系統及安全裝置)以提供與任何地方的連接性之標準方法。
802.11協定亦包括用於將兩個有線網路連接在一起的橋接協定。此由兩個彼此直接連接的存取點組成，其中一個存取點充當其有線或無線區域網路(wireless local area network；WLAN)上所有裝置的閘道器，並藉由與外界具有直接連接之另一存取點提供與網際網路的連接。然而，此等系統具有範圍限制。
隨著802.11資料速率的增加，使用更複雜的調變方案來利用更大的頻譜頻寬。此等高階調變方案在頻譜內提供較高資料密度。然而，即使該些方案變得更加高階，其從根本上仍然需要特定數量的頻寬及能量來傳輸資料位 元，而不管資料速率如何。每位元能量或 Eb/No 係無線信號可到達多遠的物理限制。傳輸器傳輸單個位元的能量越多，則傳輸器可傳輸此位元的距離就越遠。
典型地，隨著資料速率增加， Eb/No 減小，此係因為在下一資料位元緊隨其後時傳輸一資料位元的時間更少。高階調變方案可提供更好的 Eb/No 值，但最主要的限制為頻寬及傳輸功率。若增加傳輸功率，則用於傳輸每一位元的能量會增加。若頻寬增加，並且位元的傳輸擴展(spread)跨越更寬的頻譜，則用於傳輸每一位元的能量會增加。然而，FCC及世界各地的其他機構對可傳輸的內容進行了規定，並對頻寬及傳輸功率進行了限制。
因此，若裝置由於調節機構限制其輸出功率及頻寬而需要在更長的距離上傳輸資料(亦即，具有增加的範圍)，則增加範圍的唯一方式為減小資料速率，此在傳輸功率及頻寬保持不變之情況下增加 Eb/No 。一種不同的原理(但為此概念的延伸)為降低資料速率及頻寬。在接收方，若接收器經設計為接收極窄的信號，則其可採用極窄的濾波器，其拒絕所有其他雜訊，包括熱雜訊。接收器的敏感度係基於彼信號是多麼高於雜訊基準，或C/N比率。必要的C/N比率為調變的函數，但雜訊位準或C/N比率中的N為接收器正在看到的頻寬的函數。頻寬越寬，則熱雜訊基準越高，如等式10×log10(k×T×B)所定義，其中：k=波次曼常數
T=溫度
B=接收濾波器的頻寬
因此，在給定恆定的傳輸功率位準及調變方案的情況下，頻寬越高，則接收器敏感度越低，且鏈路範圍越短。
可採用較複雜的調變方案，其提供處理增益以自雜訊基準提取信號、或自雜訊基準以下提取信號，但此等方案典型地會降低有效資料速率並使傳輸及接收方的實施複雜化，從而增加了實施的大小、重量、功率及成本。
鑒於各種監管及功能限制，若要大幅增加鏈路可達到的範圍，則唯一可行的選項為降低資料速率。此與WiFi協定的當前發展相反，在WiFi協定中，在相同或可能較小範圍內的較高頻寬為較佳的。
雖然WiFi協定支援用於較長範圍鏈路的降低資料速率，但即使最低資料速率使用擴展至至少5MHz的較寬頻寬，此在頻譜效率上不如其他調變。在最低資料速率為1Mbps之情況下，該速率仍高於一些小型連接裝置的實際需求。另外，802.11協定會增加大量協定負擔(overhead)，從而影響實際資料速率的輸送量。雖然此並不像資料速率增加那樣重要，但其變得較明顯，並且對資料傳輸不利，因為空中(無線)資料速率降低。
儘管廣泛採用WiFi且在典型的WiFi組件中看見大容量，但WiFi鏈路典型地具有較高的成本，此係因為1)調變方案的複雜性，該調變方案需要額外矽(在晶片中)來實施，2)需要額外的記憶體以及CPU能量來運行WiFi及TCP/IP網路連接協定，及3)儘管傳輸功率及頻寬受到限制，但仍需要較昂貴的RF前端及天線方案來嘗試增加範圍。
因此，需要提供一種替代無線鏈路，其範圍比用於連接低速乙太網路裝置的802.11協定的當前實施所能提供的範圍更大。具體言之，需要一種無線乙太網路網橋或電纜替代鏈路，以提供在極長的距離(諸如，相較於幾百英呎遠的英里)下操作的能力。
本文中所揭示之系統的目標為解決上文所描述的難題，以及試圖在傳輸裝置與接收裝置之間提供遠程無線通信時出現的其他問題。具體言之，本文中所闡述之具體實例的目標為提供一種用於低頻寬乙太網路裝置的遠程無線鏈路，而不添加消耗可用的無線頻寬的負擔資料。
經揭示系統之額外目標、優點及新穎特徵經闡述於以下詳細描述中，且將由所屬領域中具通常知識者在閱讀以下描述及/或實施經揭示具體實例後被理解。
為了實現此等經陳述及其他目標，較佳具體實例為成對窄頻帶傳輸器及接收器(收發器對)，其藉由使用低資料速率及窄頻寬獲得其遠程。此收發器對直接連接至乙太網路並且充當電纜替代品，其無線地並且直接連接兩個乙太網路埠。經描述系統亦具有接收並回應於被稱為個人助理的裝置(諸如Google Home或Assistant及蘋果的Siri或HomePod、Amazons Echo或Alexa)以及其他話音激活的通信及控制裝置的能力。
在最佳具體實例中，為了獲得更大的範圍，用於美國及北美部署的收發器對將在902至928MHz ISM頻帶中操作。較佳具體實例亦包括防止收發器對的傳輸組件與接收組件之間傳輸的資料的碰撞之演算法及協定。該系統亦可感測其如何連接及將如何運行要使用的適當軟體以支援乙太網路或RS485串列資料。
100:乙太網路
101:乙太網路連接器
102:獨立式第一乙太網路控制器
103:第一CPU
104:發送無線電/第一無線電
105:接收無線電/第一天線
106:第二天線
107:第二無線電
108:第二CPU
109:第二乙太網路控制器
110:乙太網路
111:間隔/大氣間隔
201:躍點0
202:躍點1
203:躍點2
204:躍點3
205:躍點4-48
206:最終躍點(躍點49)
207:防護頻帶
211:防護頻帶
212:定時封包
213:第一封包
214:下一個完整大小的封包
215:最終封包
216:第一從屬器封包
217:下一個(第二)從屬器封包
218:第二防護頻帶
220:主控器封包開始時間
221:從屬器封包開始時間
300:乙太網路封包
301:第一OTA封包
302:標頭
303:資料
304:ACK
305:標頭
306:資料
310:OTA封包
320:最終標頭
321:資料
323:經遞送乙太網路封包
401:時間段
402:時間段
403:封包開始時間
404:第一主控器封包標頭
405:第一主控器封包資料
406:封包開始時間
407:ACK
408:標頭
409:資料
410:主控器封包
415:第一從屬器封包標頭
416:第一從屬器封包資料
417:ACK
418:標頭
419:資料
420:從屬器封包
605:無回應
701:閒置狀態
702:步驟
703:第二步驟
704:步驟
705:步驟
706:步驟
707:步驟
708:步驟
709:步驟
710:步驟
711:步驟
801:步驟
802:步驟
803:步驟
804:步驟
805:步驟
806:步驟
807:步驟
808:步驟
附圖說明併有本發明的特徵之具體實例，且為本說明書的一部分。連同以下描述，該些圖式展現並解釋併有本發明之特徵的具體實例之原理。
[圖1]為展示運用併有本發明之特徵之無線系統替代乙太網路電纜的一較佳具體實例之區塊圖。
[圖2]為展示圖1的無線信號傳輸部分之躍點序列的整體訊框結構之示意圖，該訊框結構展示用於遞送之資料的多個封包。
[圖3]為說明圖2的躍點序列之每一躍點內的分量的實例之示意圖。
[圖4]說明併有本發明之特徵之典型的乙太網路資料封包，其分解成較小空中(over-the-air；OTA)封包，該些封包接著在接收端上重新組裝成完整的乙太網路資料封包。
[圖5]示意性說明併有本發明之特徵之實例，其中在不發生碰撞之情況下兩方均傳輸資料。
[圖6]示意性說明併有本發明之特徵之碰撞避免的第一實例，其中兩方均傳輸資料。
[圖7]示意性說明併有本發明之特徵之碰撞避免的第二實例，其中兩方均傳輸資料。
[圖8]展示為碰撞避免演算法之一部分的各個步驟。
[圖9]為說明該系統如何判定其是否經連接以處置乙太網路或RS485串列資料且接著選擇適當支援軟體的流程圖。
本文中所描述的系統消除了裝置之間或裝置與網際網路之間的乙太網路電纜或串列電纜，並藉由無線連接替代了彼有線電纜連接，同時為裝置提供了更大距離內通信的能力距離(亦即，遠程通信)，且不會損害資料數據的品質。
下面的描述主要針對乙太網路電纜的替代，但是如下文所論述，基於本文中之教示，其可適用於替代串列電纜或其他硬連線的連接。較佳具體實例包括成對的窄頻帶傳輸器及接收器(收發器對)，其藉由採用低資料速率及窄頻寬來獲得其長距離。收發器對直接連接至乙太網路，並充當電纜的替代品，無線且直接連接兩個可用硬連線(hard-wired)乙太網路電纜連接的乙太網路埠。另外，為了獲得較大範圍，收發器對在UHF 9範圍(300至3,000MHz)中操作。 較佳地，為了在美國和北美進行部署，該系統在902至928MHz ISM頻帶內操作，該頻帶為包括FCC在內的監管機構允許的範圍，提供的傳輸功率高於當前WiFi系統中使用的2.4GHz及5GHz頻帶。為了降低實施成本，收發器對為專用的點對點鏈路，其可將乙太網路封包自鏈路的一側移至另一側，從而消除了運行TCP/IP堆疊的需要以及動態添加及移除連接的能力。該系統經設計成需要極少的負擔，此意謂僅需極少量的標頭資訊即可以空中方式(無線地)發送資料。
此等元件的組合產生的鏈路比WiFi鏈路具有更長的範圍(1至20英里)，並且具有更低廉的實施成本，且資料速率更適合於小型網際網路裝置。通常，在2.4GHz頻帶操作的家用網路連接Wi-Fi路由器在室內可達150呎(46m)，在室外可達300呎(92m)。在5GHz頻帶上操作的802.11a路由器大約達到50至100呎。因為所揭示的系統充當乙太網路電纜的替代品，所以即使以較低的輸送率操作，使用鏈路的裝置仍具有乙太網路連接的優勢。
WiFi調變為寬頻調變，其涉及在寬頻道上擴展以創建更大的佔用頻寬，這更能容忍干擾信號。在解調變方面，其使用處理增益來恢復由於使用寬頻道而導致的某些丟失的接收器敏感度。儘管在干擾源存在的情況下仍可使用，但由於當前正在部署的WiFi數量，2.4GHz頻帶變得極擁擠。5GHz頻帶要好一些，但隨著時間的流逝亦變得越來越擁擠。
本文中所揭示的較佳具體實例使用902至928MHz ISM頻帶。然而，所屬領域具通常知識者將基於本文中之教示認識到，其他頻帶(諸如863至870 SRD頻帶)可加以使用，且在功能上等效於在本文中所描述的頻帶。在902至928MHz ISM頻帶中，為了傳輸最大功率，調變方案需要用數位方式擴展或跳頻。由於打算進行窄頻帶實施，因此跳頻係較佳具體實例。跳頻亦提供避免干擾，因為若躍點到達與干擾源相同的頻率，則下一躍點將典型地會到達與彼干擾源不同的頻率。
鏈路經設計以替代硬連線電纜，因此通信中的無線電將始終成對連接，並且將忽略來自其他無線電的傳輸。在一較佳具體實例中，在生產時藉由為成對的無線電指派唯一的ID數字來定義配對。替代具體實例允許藉由按下按鈕或其他類似程序來啟動配對序列來將兩個無線電動態地配對。唯一ID與每一封包一起傳輸，並由接收無線電用來確定是否應處理該封包。
連同成對的無線電方案及針對902至928MHz頻帶的跳頻選擇，一較佳實施例採用了主從配置，其中主控器維持躍點序列，且從屬器將其時基與主控器的時基同步。電力開啟後，主控器(或發送無線電104)在其躍點序列的開始處開始。當從屬器(接收無線電105)電力開啟時，其向主控器傳輸請求，並使用響應來調整其跳頻序列以與主控器的跳頻序列對準。較佳躍點序列由50個不同的頻道組成，此比FCC以最高功率位準進行傳輸所需要的頻道更多。頻帶內的頻道為彼頻帶內的極窄的頻率切片。在一較佳具體實例中，頻道的寬度剛好小於500kHz，並且間隔開500kHz。躍點單元在每個頻道上停留約400mS，並在約20秒內完成整個50頻道躍點序列。主控器發送的封包包括封包的傳輸時間，其相對於躍點的開始來表示。此允許從屬器知道主控器的時間，並調整其自身的時基以與主控器的時基一致。緊隨在每一躍點之後，即使未發送常規的負載資料，主控器亦會發送出一個額外的時序封包，從屬器可使用該時序封包以進一步調整其時基。
為了確保接收到每一傳輸的封包，接收器確認系統中的所有負載封包。此確認(在下文為「ACK」)由極短的封包組成，該封包包括無線電對的唯一ID。若傳輸器未接收到來自接收器的ACK，則會重新傳輸先前的封包。為了縮減僅一個偶然的位元錯誤的狀況下的重新傳輸時間，將較大的乙太網路封包拆分為較小的空中(over-the-air；OTA)封包，在發生錯誤的狀況下，該些空中封包將花費較少的時間進行重新傳輸。然而，發送若干較小的OTA封包會增 加負擔，因為每一封包都需要擁有其自身的封包標頭，此意味著每一OTA封包都需要重新傳輸封包標頭。藉由調整OTA封包大小以獲得最佳封包大小，來調整較小封包的較多負擔與錯誤封包的較長重新傳輸時間之間的折衷。
較佳具體實例亦含有一種機制，其用於當雙方都有資料要跨越乙太網路鏈路傳輸時，避免碰撞。乙太網路資料本質上係非同步的，此意謂封包可在任何時間點到達而無需與另一方同步。但是在無線場景中，若主控器及從屬器都接收到乙太網路封包以同時以空中方式傳輸，並且若主控器及從屬器實際上同時傳輸其封包，則任何一方都將無法傳送其封包。此係因為無線電實施係半雙工的，此意謂無線電可傳輸或接收，但不能同時進行傳輸及接收。因此，若兩個無線電都在傳輸，則沒有資料將能夠跨越無線間隙；此情況被稱作碰撞。可改變無線電實施以提供全雙工操作，但此會增加成本並需要更多的實施空間。
在一較佳具體例中，藉由使躍點序列內的專用封包開始時間對於雙方為不同的(亦即，如下文所說明對於主控器及從屬器為不同的)，來防止OTA碰撞。該實施使得當一方的封包開始時間到來時，已知另一方處於接收模式，並且不會嘗試傳輸其自身的封包。躍點序列內有許多專用的封包開始時間，使得第二無線電無需等待太長時間即可開始發送已準備好發送的封包。
此方案已被證明在正常情況下為有效的(亦即，接收到發送的封包)。然而，若在經排程封包開始時間發送的第一封包沒有跨越大氣間隙，例如由於RF情況或其他干擾，則另一方可能不知道該第一方已經在發送，並且其可能開始發送其自身的封包。因此，為了進一步縮減碰撞的機率，在封包開始時間發送的第一封包的大小較小，該封包的大小設定成要在另一方的封包開始時間到來之前完成。在此方案之情況下，一方將發送第一較短封包，接著切換至接收模式，並偵聽來自另一方的ACK或另一方在其封包開始時間發送的第一封包。若接收到ACK，則雙方都知道第一方處於發送模式，並且通信繼續進行。 若未接收到ACK，並且反而自另一方接收到第一封包，則第一方會知道其封包沒有跨越，並將其封包排入佇列，且繼續自另一方接收封包。
專用封包開始時間亦非常適合於功率節省方案。較佳具體實例為線供電的而非電池供電的，且因此功率節省並非優先的。然而，對於電池供電的具體實例，可在另一方的封包開始時間期間為每一方的接收器電力開啟，且若沒有接收到封包，則可快速斷電。此將使接收器進入低功耗睡眠模式，直至下一封包開始時間為止，從而在已知沒有資料要接收的情況下節省功率。
對於經揭示具體實例的實施，在使用的空中資料速率比使用乙太網路電纜傳輸的資料要低得多之情況下，若乙太網路上的資料以全速容量運行，則將丟失封包，這僅僅係因為資料速率的差異。為了降低丟失封包的影響，系統檢查封包資料以判定每一封包是主要資料通信抑或僅為乙太網路背景資料。若封包為乙太網路背景封包，並且若乙太網路封包的數量很大，則系統將丟棄該背景封包，以為主要資料通信封包節省可用頻寬。如有必要，系統可使用較複雜的乙太網路濾波方案，來為高優先級的乙太網路封包節省有限的空中頻寬。
基於本文中之描述，對於所屬領域中具通常知識者將顯而易見的是，此等方案之實施變化對於具體協定、頻帶及頻寬可為較佳的，但仍包括於描述為在本發明之範圍內的全部原理內。
參考諸圖，解釋本發明的較佳具體實例的闡述。
圖1為併有本發明的特徵之一較佳實施例的方塊圖，該些特徵展示間隔111替代乙太網路電纜，該間隔111表示第一無線電104與第二無線電107之間的無線空中通信鏈路，其亦稱為無線收發器，組合地包含無線電對。雖然無線電對為一個主控器無線電與一個從屬器無線電之組合，但主控器及從屬器中之每一者的架構及結構為相同的，且第一無線電104及第二無線電107中之每 一者充當主控器及從屬器兩者。關於第一無線電104及第二無線電107中之哪一者為主控器且哪一者為從屬器的判定，可由載入至每一方中之韌體、在每一單元中設置之開關或跳線器、或藉由在同步之前在單元之間進行的動態判定來判定。
在圖1中，乙太網路100藉由乙太網路連接器101連接至第一單元，且介接至獨立式第一乙太網路控制器102。若第一乙太網路控制器102可在無來自微處理器之支援(諸如成框、錯誤偵測、MAC位址濾波及類似的低等級乙太網路功能)的情況下進行一些基本的乙太網路PHY介接，則其被稱為獨立式。獨立式乙太網路控制器102用於較佳具體實例中，但並非該系統的必要要求。
第一CPU 103(或第一微控制器)介接至第一乙太網路控制器102並且在自身與第一乙太網路控制器102之間傳輸乙太網路資料封包。第一CPU 103可判定乙太網路封包是否應以空中方式經傳輸至另一(第二)單元。視情況，第一CPU 103可實施TCP/IP網路連接堆疊的部分，以幫助其判定哪些封包將被發送至乙太網路並且以空中方式。第一CPU 103亦控制無線電鏈路之各個態樣，可能包括躍點序列、同步及封包重試。第一CPU 103介接至第一無線電收發器104，其管理資料之調變及解調變、頻道濾波、載波頻率生成及其他RF功能。不同具體實例可在無線電與CPU之間具有不同功能分配。第一無線電104與第一天線105介接，該第一天線將無線電信號耦接至大氣間隔111。
因此，第一單元由乙太網路連接器101、第一乙太網路控制器102、第一CPU 103(或第一微控制器)、第一無線電104及第一天線105組成。
無線電對中之第二單元具有相同實施，其包含將自第一天線105接收之信號耦接至第二無線電107之第二天線106。第二無線電107受第二CPU 108控制，該第二CPU介接至第二乙太網路控制器109，該第二乙太網路控制器連接至乙太網路110，使得第二單元由第二天線106、第二無線電107、第二CPU 108、第二乙太網路控制器109組成，且藉由第二乙太網路連接器101連接至第二乙太網路100。
圖2為展示躍點序列之實例的示意圖，該躍點序列具有經繪製以表示50個躍點之6個方框。躍點序列覆蓋50個頻道，其中每一躍點的大小約為400mS並在其前部及後部上包括防護頻帶207，且完整序列每20秒重複一次。該序列開始於第一無線電104及第二無線電107在序列的第一頻道上，稱為躍點0 201。當兩個無線電104、107被描述為在第一頻道上時，此並不意味著無線電104、107在此頻道上進行傳輸或接收，但確實指示若第一單元需要進行傳輸或接收，則其將在此頻道上進行傳輸或接收。典型地，當單元不在頻道上傳輸時，其處於接收模式並且監聽，除非功率節省演算法使無線電處於功率節省模式。
在躍點0上的後防護頻帶207之後，序列移至躍點1 202，並依次通過躍點2 203、躍點3 204，躍點4-48 205，並且最後通過序列中之最終躍點(躍點49)206。圖3展示了躍點內發生的情況，並展示了如何將封包插入至躍點序列中的實例。
圖3為躍點序列中每個躍點的分量之說明，其始於防護頻帶211。在較佳具體實例中，開放的防護頻帶為1mS，但基於實施可更長或更短。防護頻帶211係必要的，因為無線電改變頻道需要花費有限的時間量。防護頻帶211亦允許無線電之間的同步中的未對準。作為一實例，若從屬器與主控器之間略有不同步，並且主控器正在傳輸，而從屬器仍在改變頻道，則從屬器將不能夠接收彼資料封包。寬鬆的防護頻帶211允許同步準確度的寬鬆公差，從而簡化了整體實施。
在開放的防護頻帶211的末尾，主控器傳輸小的定時封包212。此封包212提供從屬器可用於同步的資料，特別在系統中沒有其他封包正在傳輸的情況下。定時封包212由該對的唯一ID及從屬器可用來調整其時基的定時封包 212的標識組成，因為其知道在躍點序列中該定時封包212應該在哪裡。視情況，若主控器已經發送了從屬器可用於定時的重要資料，則可能不傳輸此定時封包212。
在此實例中，在定時封包212之後為一系列封包開始時間，其在主控器封包開始時間220與從屬器封包開始時間221之間交替的。在圖3的實例中，主控器具有要傳輸的資料並且以第一封包213開始，該第一封包213在主控器封包開始時間220處開始，且在下一從屬器封包開始時間221之前完成。在從屬器確認第一封包(圖中未示)之後，系統處於雙方都知道的主控器正在發送之模式，並且主控器發送其下一個完整大小的封包214，該封包214立即發送而無需等待下一主控器封包開始時間220，並且跨越若干主控器封包開始時間220。此最大封包大小係藉由系統最佳化判定的，其中大封包在錯誤的狀況下需要較長重新傳輸時間，且小封包會增加較大的負擔百分比。在此實例中，在完整大小的封包214之後，傳輸最終封包215。替代地，若要發送之乙太網路封包較大，則可傳輸若干完整大小的封包214。此可變大小的最終封包215的大小經設定成傳輸要傳輸的乙太網路封包的剩餘部分。兩個單元都知道正在傳輸的整個乙太網路封包的長度，因為彼資訊包括在已發送的第一封包213中。
在圖3的實例中，從屬器亦具有要發送之封包。當下一從屬器封包開始時間221到來時，從屬器發送第一從屬器封包216，其在下一主控器封包開始時間220之前完成。在此實例中，接收到第一從屬器封包216的確認(圖中未示)，並且從屬器繼續發送下一個(第二)從屬器封包217。此第二從屬器封包217足以完成乙太網路封包，因此在此從屬器封包217之後停止傳輸。接著由第二防護頻帶218結束該躍點，然後該防護頻帶進入下一躍點的開放的防護頻帶211。
圖4說明了一個典型的乙太網路封包300，其被分解為若干小的 OTA封包(如圖4所示的第一OTA封包301和OTA封包310)。乙太網路控制器102、109接收的乙太網路封包300具有可大於最大OTA封包大小的任意長度。在OTA傳輸期間，形成第一OTA封包301，該第一OTA封包小於其他的OTA封包310，因此在下一封包開始時間(圖中未示)之前完成。此第一OTA封包301由標頭302組成，該標頭302含有唯一ID、從其在躍點中傳輸的位置的標識、以及完整的乙太網路封包的長度的指示。第一OTA封包301的其餘部分包含來自乙太網路封包300的資料303。
當成功接收到第一OTA封包301時，接收方發送確認(ACK 304)。在接收到ACK 304之後，發送方開始下一個OTA封包310，該下一個OTA封包310包括較小的標頭305，該標頭305含有唯一ID及其係下一個OTA封包的指示。此係必需的，因為若發送者未接收ACK，則其將重新發送最後一個OTA封包；因此，若此OTA封包為最後一個OTA封包的重新發送或下一OTA封包310的第一發送，則需要一指示。較小的標頭305亦可含有當前躍點中的時間，但此係視情況選用的，因為系統可能具有足夠的資料，以僅與來自第一OTA封包301的資料303一起工作。在一較佳具體實例中，當前躍點中的位置不包括在第一OTA封包301之後的OTA封包310中。在發送用於OTA封包310之標頭305及資料306之後，接著發送乙太網路封包300的下一區塊(OTA封包310)。下一OTA封包標頭305及下一OTA封包資料306之組合構成了第二個OTA封包310，該第二個OTA封包310受到系統採用的最大OTA封包大小限制。此OTA封包310被隨後的ACK 304確認，且接著第三(下一)個OTA封包310以標頭305及資料306開始，該標頭305及資料306之接收被第三ACK 304確認。傳輸藉由包含標頭305、資料306及ACK 304之另一個OTA封包310繼續；接著藉由具有標頭305及資料306以及ACK 304之下一個OTA封包310繼續。具有標頭305及資料之最終的最大大小封包之後為ACK 304。大小設定成發送剩餘的乙太網路封包資料之最終的OTA封包310由最 終標頭320及資料321組成，且接著最終ACK 304完成乙太網路封包300之經傳輸內容的經遞送乙太網路封包323，該乙太網路封包300包含跨越間隔111至第二(接收)無線電107的一個小的第一OTA封包301、五個大的OTA封包310及一個最終的OTA封包310。
圖5說明在沒有發生傳輸錯誤或碰撞的情況下完成的OTA封包的成功傳輸的實例，而圖6及圖7說明傳輸及碰撞避免的兩個實例。對於圖5的實例，雙方都準備傳輸資料，並且雙方都在等待各自的封包開始時間403、406到來。在此情境下，主控器封包開始時間403已經到來，並且如下文所描述，主控器單元及從屬器單元都理解系統時間係專用於主控器封包發送模式的時間段401，並且已經進入了該時間段，且在完成時，該系統接著改變，並且將系統專用於從屬器封包發送模式的時間段402。如圖5中所說明，系統辨識出主控器封包開始信號403，並且發送具有第一主控器封包標頭404及第一主控器封包資料405的主控器封包410。在自從屬器接收到第一封包的ACK 407後，系統雙方應理解，系統現在處於針對主控器封包410發送模式保留的時間段401中，並且系統工作以發送主控器封包410的其餘部分。在確認由第一主控器封包標頭404及第一主控器封包資料405組成的第一主控器封包410之後，發送由標頭408及資料409組成的第二主控器封包410。當主控器接收用於第二主控器封包410的ACK 407時，其立即發送由標頭408及資料409組成的第三主控器封包410，並接收ACK 407。發送由標頭408及資料409組成之最終主控器封包410，接著接收最終的ACK 407，此時該系統知道主控器封包410的發送已完成，因為跨越總共4個封包中發送的資料與在第一主控器封包標頭404中識別的長度匹配。
在完成主控器封包410後，從屬器封包420的遞送接著開始。類似於主控器封包410，從屬器封包420包含一個第一從屬器封包420，其在下一從屬器封包開始時間406發送，該下一從屬器封包開始時間406之後為第一從屬器封 包標頭415及第一從屬器封包資料416。在接收到第一從屬器封包ACK 417後，系統的雙方都應理解，系統現在處於從屬器封包420發送模式的時間段402中，並且系統工作以在發送任何其他封包之前完成發送此等從屬器封包420。在發送從屬器封包420時，由第一從屬器封包標頭415及第一從屬器封包資料416組成的第一封包之後，為由標頭418及資料419組成的第二從屬器封包420。當從屬器接收用於第二從屬器封包之ACK 417時，其迅即發送由標頭418及資料419組成的第三從屬器封包420，接著為接收其ACK 417。發送由標頭418及資料419組成之最終封包，接著其ACK 417，此時系統知道從屬器發送已完成，因為跨越總共4個封包中發送的資料與在第一從屬器封包標頭415中識別的長度匹配。
在圖6中所展示之第二實例中，主控器藉由在主控器開始時間403發送其包含第一主控器封包標頭404及第一主控器封包資料405之第一封包410開始，但從屬器未接收到該第一封包，因此從屬器開始在從屬器封包開始時間406發送包含第一從屬器封包標頭415及第一從屬器封包資料416的第一從屬器封包420。主控器接收從屬器的第一封包而非ACK，因此其將未接收到的主控器第一封包410的發送排入佇列，並開始接收從屬器正在發送的從屬器封包420。一旦主控器發送了用於第一從屬器封包的ACK 417，雙方即知道系統現在處於從屬器發送模式的時間段402中，發送以第二從屬器標頭418及資料419開始之從屬器封包420的完整集合。從屬器繼續發送從屬器封包420的完整集合，且從屬器發送模式以主控器發送最終ACK 417而結束。在下一主控器的封包開始時間403，主控器再次發送包含第一主控器封包標頭404及第一主控器封包資料405的第一封包410。此次，從屬器接收第一封包並發送ACK 407，並且系統處於主控器封包410發送模式。接著，主控器繼續藉由標頭408及資料409來發送主控器封包410的整個集合，直至接收到最後一個ACK 407為止。
在圖7中所展示之實例中，系統在接收到第一ACK 407後進入主 控器發送模式的時間段401。包含第一主控器封包標頭404及第一主控器封包資料405之第一主控器封包410被接收，如由ACK 407所指示。然而，因為進入主控器發送模式之時間段401，且包含封包標頭408及資料409之主控器封包410中之一者由主控器發送但並未到達從屬器，如由無回應605(未發送或接收到ACK)指示，該系統仍處於主控器發送模式，因此從屬器不嘗試發送任何資料並且等待主控器重新發送不合格的封包。重新發送並接收包含封包標頭408及資料409的第一封包，如由ACK 407的接收所指示，並且繼續並結束主控器發送模式。從屬器發送模式之時間段402接著在下一從屬器開始時間406處開始，並且繼續直至從屬器發送模式之時間段402結束為止。
圖8展示流程圖，其展現主控器及從屬器發送模式的相互關係。流程圖首先開始處於閒置狀態701，其中無一方在傳輸。在此狀態中，無線電104、107兩者均典型地處於接收模式或處於深度睡眠，此取決於功率節省演算法的狀態。當在此模式中時，該系統首先檢查主控器封包開始時間是否已到來(步驟702)。若未到來，則該系統接著檢查從屬器開始時間是否已到來(步驟707)。若未到來，則該系統返回至閒置模式701。
若第一檢查(步驟702)主控器封包開始時間已到來，則在第二步驟703中，該系統判定主控器是否具有要發送的資料封包。若未到來，則其再次檢查從屬器開始時間及/或返回至閒置狀態701。若主控器具有要發送之資料，則主控器發送第一封包(步驟704)並且等待ACK到達(步驟705)。若ACK未到達，則主控器將封包排入佇列並且返回至閒置模式701，等待下一封包或封包開始時間。若ACK確實到達，則該系統進入主控器發送模式(步驟706)，且發送封包直至完成或該系統逾時為止。逾時係必要的，因為若主控器繼續嘗試發送封包，則從屬器將永遠沒有機會嘗試發送封包。若觸發逾時，則丟棄封包，並且系統返回至閒置模式701。
若步驟707指示已達到從屬器封包開始時間，則步驟708判定從屬是否具有要發送的資料。若沒有，則該系統返回至閒置狀態701。若從屬器具有要發送的資料，則從屬器發送第一封包(步驟709)並且等待ACK到達(步驟710)。若ACK不到達，則從屬器將封包排入佇列並返回至閒置模式701，等待下一封包或封包開始時間。若ACK確實到達，則該系統進入從屬器發送模式(步驟711)且發送從屬器封包直至完成或該系統逾時為止。若觸發逾時，則丟棄封包且系統返回至閒置模式701。
已經呈現先前的描述，僅用於說明併有本發明之特徵的某些具體實例。其並不意欲為窮盡的或將本發明限制至所揭示之任何精確形式。根據以上教示，許多修改及變化係可能的。所屬技術領域中具有通常知識者將基於圖6及圖7中之描述及實例認識到，可以類似方式解決接收或確認接收的其他故障。
本文中所描述的系統的實例為QuestTM 900MHz乙太網路/串列電纜替代模組，其提供點對點乙太網路電纜替代。該模組之串列模式取代了RS-485電纜，並且在6英里以上的範圍內工作。該技術採用跳頻，並且即使在最低的RF位準下亦能維持同步。分散的PA及LNA提供有效的RF處理，而整合及分散的濾波則提供了額外的信號調節，從而增強了效能。藉由連接器驅動外部天線，或使用唯一的PCB跡線天線，其使用標準且具成本效益的FR4材料提供可能最高的效率。處理引擎具有足夠的頻寬以包括客製通信介面、感測器介面及演算法或任何其他內容以及眾多其他應用，並且可針對每一引用客製。客製參數包括資料速率、傳輸功率、動態傳輸功率控制、拓樸(點對點、星形、動態網格)、天線組態及資料介面。該模組也亦可進行修改以適應各種產品的外觀尺寸。
表1闡述併有本發明之特徵之OTA乙太網路傳輸系統的典型的效能規範。
Figure 109104267-A0305-02-0020-1
圖9為流程圖，其說明了如何可連接系統並組態系統，以選擇及運行適當的軟體以支援乙太網路或RS485串列資料遞送。該系統判定單元將在乙太網路抑或串列電纜替代模式中運行。系統電力開啟(步驟801)，並且在完成所有初始化之後，該單元查看是否建立了乙太網路實體鏈路(步驟802)。乙太網路收發器具有報告是否存在實體乙太網路鏈路之能力作為標準功能。當CPU 103、108自乙太網路收發器102、109接收到存在實體乙太網路鏈路的資訊時，CPU 103、108針對乙太網路模式所需的資料速率組態對應的無線電104、107(步驟803)，並啟動乙太網路電纜替代處理(步驟804)。在此處理期間，檢查乙太網路鏈路(步驟805)，並且只要存在該鏈路則繼續進行處理。然而，當乙太網路鏈路不再存在時，無線電104、107將經組態以用於串列模式(步驟806)，其典型地包括具有較低資料速率的設置。串列電纜替代處理將開始(步驟807)，但將監測乙太網路鏈路的偵測(步驟808)。若在步驟808中偵測到乙太網路鏈路，則無線電104、107經組態以用於乙太網路模式設置(步驟803)，並且運行 乙太網路電纜替代處理(步驟804)。若在步驟801中首次為裝置電力開啟時，未偵測到乙太網路鏈路(步驟802)，則將無線電直接經組態以用於串列模式資料速率(步驟806)，並且開始串列電纜替代處理(步驟807)，其中連續檢查乙太網路鏈路的存在(步驟808)。
較佳具體實例經選擇及描述以便最佳解釋本發明之原理及其實際應用。先前的描述意欲使得所屬領域中具通常知識者在各種具體實例中以適合於預期的特定用途之各種修改來最佳利用本發明。意欲本發明之範圍由以下申請專利範圍界定。
100:乙太網路
101:乙太網路連接器
102:獨立式第一乙太網路控制器
103:第一CPU
104:發送無線電/第一無線電
105:接收無線電/第一天線
106:第二天線
107:第二無線電
108:第二CPU
109:第二乙太網路控制器
111:間隔/大氣間隔

Claims (25)

  1. 一種用於一資料通信網路中傳輸資料之系統，該系統包含：去除一或多個電纜連接，且使一匹配的對之第一無線電及第二無線電之間的空中鏈路替代該一或多個電纜連接，該匹配的對中之每一無線電具有與其連接之一天線，該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之一者及與其連接之該天線經組態以充當一接收器，且該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之另一者經組態以充當一傳輸器，或該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之每一者經組態以交替作為該傳輸器及該接收器，該些無線電在300至3,000MHz之間的頻率下操作，該系統在安裝後經組態選擇和運行被包括在該系統中用以支援該資料被傳輸之一適當軟體，以及該系統進一步包含：a.第一資料介面及第二資料介面，及b.分別和該第一資料介面及該第二資料介面連接之第一資料控制器及第二資料控制器，該第一資料控制器及該第二資料控制器將資料之空中封包(OTA封包)遞送至與該些資料控制器分別連接之第一CPU和第二CPU，該些CPU控制該空中鏈路，及與該第一無線電及該第二無線電中之每一無線電通信之該天線的運行，該些CPU組裝用於跨越該空中鏈路傳輸之該資料之該些OTA封包，且確認經接收之組裝後的該些OTA封包之接收，其中該些CPU包括用於由該第一無線電及該第二無線電以一重疊方式傳輸之OTA封包的碰撞避免之協定，以及其中用於經傳輸OTA封包之碰撞避免的該些協定包含針對該第一無線電及該第二無線電中之每一者建立一組多個傳輸開始時間，該多個傳輸開始時間根據一預設排程間隔開，使得a.當該第一無線電或該第二無線電中之一者，具有用於遞送之資料之OTA封 包、且到達用於該一個無線電之一傳輸開始時間時，該系統退出一閒置模式，且該些無線電中之該一者開始一第一封包之傳輸，b.另一無線電在接收該第一OTA封包後，確認其接收，該確認將該一個無線電置於一發送模式中，且將該另一無線電置於一接收模式中，c.在該發送模式中之該一個無線電繼續串列傳輸OTA封包，且該接收無線電確認每一OTA封包的接收，直至傳輸一最終OTA封包、或達到該第一OTA封包中所闡述之全部數目的OTA封包，以指示一個無線電傳輸之結束為止，d.在最終經傳輸OTA封包之接收之後，該另一無線電在其具有用於遞送之該資料之OTA封包、且到達用於該另一無線電之一傳輸開始時間之情況下，開始傳輸其第一OTA封包，並且在其接收之確認後，該另一無線電繼續傳輸資料，直至遞送了所有該些OTA封包為止，該系統接著恢復至一閒置模式，以及其中若該第一OTA封包未經接收或未經確認、且若該另一無線電具有用於遞送之資料之OTA封包並且到達該另一無線電之一傳輸開始時間，則a.該另一無線電開始傳輸其第一OTA封包，b.若該第一OTA封包之接收已確認，則該確認將該另一無線電置放在一發送模式中且將該第一無線電置放在一接收模式中，直至遞送了所有其他無線電OTA封包為止，以及c.將來自該第一無線電之未經確認之該第一OTA封包及其隨後用於串列傳輸之任何OTA封包排入佇列，直至在下一可用的第一無線電開始時間處傳輸為止。
  2. 如請求項1之系統，其中該些無線電在902至928MHz ISM頻帶中操作。
  3. 如請求項2之系統，其中可在大於2.4GHz傳輸之距離的距離處接收藉由該空中鏈路傳輸之該些OTA封包。
  4. 如請求項3之系統，其中可在超過2英里之距離處接收藉由該空中鏈路傳輸之該些OTA封包。
  5. 如請求項1之系統，其中該資料劃分成一或多個OTA封包，該一或多個OTA封包各自包含一資料部分且視情況包括一標頭部分。
  6. 一種用於一資料通信網路中傳輸資料之系統，該系統包含：去除一或多個電纜連接，且使一匹配的對之第一無線電及第二無線電之間的空中鏈路替代該一或多個電纜連接，該匹配的對中之每一無線電具有與其連接之一天線，該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之一者及與其連接之該天線經組態以充當一接收器，且該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之另一者經組態以充當一傳輸器，或該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之每一者經組態以交替作為該傳輸器及該接收器，該些無線電在300至3,000MHz之間的頻率下操作，該系統在安裝後經組態選擇和運行被包括在該系統中用以支援該資料被傳輸之一適當軟體，以及該系統進一步包含：a.第一資料介面及第二資料介面，及b.分別和該第一資料介面及該第二資料介面連接之第一資料控制器及第二資料控制器，該第一資料控制器及該第二資料控制器將資料之空中封包(OTA封包)遞送至與該些資料控制器分別連接之第一CPU和第二CPU，該些CPU控制該空中鏈路，及與該第一無線電及該第二無線電中之每一無線電通信之該天線的運行，該些CPU組裝用於跨越該空中鏈路傳輸之該資料之該些OTA封包，且確認經接收之組裝後的該些OTA封包之接收，其中該些CPU包括用於由該第一無線電及該第二無線電以一重疊方式傳輸之OTA封包的碰撞避免之協定，以及其中用於經傳輸OTA封包之碰撞避免的該些協定包含針對該第一無線電及 該第二無線電中之每一者建立一組多個傳輸開始時間，該多個傳輸開始時間根據一預設排程間隔開，使得a.當該第一無線電或該第二無線電中之一者，具有用於遞送之資料之OTA封包、且到達用於該一個無線電之一傳輸開始時間時，該系統退出一閒置模式，且該些無線電中之該一者開始一第一封包之傳輸，b.另一無線電在接收該第一OTA封包後，確認其接收，該確認將該一個無線電置於一發送模式中，且將該另一無線電置於一接收模式中，c.在該發送模式中之該一個無線電繼續串列傳輸OTA封包，且該接收無線電確認每一OTA封包的接收，直至傳輸一最終OTA封包、或達到該第一OTA封包中所闡述之全部數目的OTA封包，以指示一個無線電傳輸之結束為止，d.在最終經傳輸OTA封包之接收之後，該另一無線電在其具有用於遞送之該資料之OTA封包、且到達用於該另一無線電之一傳輸開始時間之情況下，開始傳輸其第一OTA封包，並且在其接收之確認後，該另一無線電繼續傳輸資料，直至遞送了所有該些OTA封包為止，該系統接著恢復至一閒置模式，以及其中若接收並確認了該第一OTA封包，該系統處於一第一無線電發送模式，則該第一無線電繼續串列傳輸OTA封包，且若未確認一OTA封包，則重新發送未經確認之彼OTA封包直至已確認為止或直至該系統到達一逾時信號為止，此時該系統進入一閒置模式。
  7. 一種用於一資料通信網路中傳輸資料之系統，該系統包含：去除一或多個電纜連接，且使一匹配的對之第一無線電及第二無線電之間的空中鏈路替代該一或多個電纜連接，該匹配的對中之每一無線電具有與其連接之一天線，該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之一者及與其連接之該天線經組態以充當一接收器，且該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之另一者經組態以充當一傳輸器，或該匹配的對中之該第一無線電及 該第二無線電中之每一者經組態以交替作為該傳輸器及該接收器，該些無線電在300至3,000MHz之間的頻率下操作，該系統進一步包含：a.第一資料介面及第二資料介面，及b.分別和該第一資料介面及該第二資料介面連接之第一資料控制器及第二資料控制器，該第一資料控制器及該第二資料控制器將資料之空中封包(OTA封包)遞送至與該些資料控制器分別連接之第一CPU和第二CPU，該些CPU控制該空中鏈路，及與該第一無線電及該第二無線電中之每一無線電通信之該天線的運行，該些CPU組裝用於跨越該空中鏈路傳輸之該資料之該些OTA封包，且確認經接收之組裝後的該些OTA封包之接收，其中該些CPU包括用於由該第一無線電及該第二無線電以一重疊方式傳輸之OTA封包的碰撞避免之協定，以及其中用於經傳輸OTA封包之碰撞避免的該些協定包含針對該第一無線電及該第二無線電中之每一者建立一組多個傳輸開始時間，該多個傳輸開始時間根據一預設排程間隔開，使得a.當該第一無線電或該第二無線電中之一者，具有用於遞送之資料之OTA封包、且到達用於該一個無線電之一傳輸開始時間時，該系統退出一閒置模式，且該些無線電中之該一者開始一第一封包之傳輸，b.另一無線電在接收該第一OTA封包後，確認其接收，該確認將該一個無線電置於一發送模式中，且將該另一無線電置於一接收模式中，c.在該發送模式中之該一個無線電繼續串列傳輸OTA封包，且該接收無線電確認每一OTA封包的接收，直至傳輸一最終OTA封包、或達到該第一OTA封包中所闡述之全部數目的OTA封包，以指示一個無線電傳輸之結束為止，d.在最終經傳輸OTA封包之接收之後，該另一無線電在其具有用於遞送之該 資料之OTA封包、且到達用於該另一無線電之一傳輸開始時間之情況下，開始傳輸其第一OTA封包，並且在其接收之確認後，該另一無線電繼續傳輸資料，直至遞送了所有該些OTA封包為止，該系統接著恢復至一閒置模式，以及其中若該第一OTA封包未經接收或未經確認、且若該另一無線電具有用於遞送之資料之OTA封包並且到達該另一無線電之一傳輸開始時間，則a.該另一無線電開始傳輸其第一OTA封包，b.若該第一OTA封包之接收已確認，則該確認將該另一無線電置放在一發送模式中且將該第一無線電置放在一接收模式中，直至遞送了所有其他無線電OTA封包為止，以及c.將來自該第一無線電之未經確認之該第一OTA封包及其隨後用於串列傳輸之任何OTA封包排入佇列，直至在下一可用的第一無線電開始時間處傳輸為止。
  8. 一種用於一資料通信網路中傳輸資料之系統，該系統包含：去除一或多個電纜連接，且使一匹配的對之第一無線電及第二無線電之間的空中鏈路替代該一或多個電纜連接，該匹配的對中之每一無線電具有與其連接之一天線，該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之一者及與其連接之該天線經組態以充當一接收器，且該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之另一者經組態以充當一傳輸器，或該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之每一者經組態以交替作為該傳輸器及該接收器，該些無線電在300至3,000MHz之間的頻率下操作，該系統進一步包含：a.第一資料介面及第二資料介面，及b.分別和該第一資料介面及該第二資料介面連接之第一資料控制器及第二資料控制器，該第一資料控制器及該第二資料控制器將資料之空中封包(OTA 封包)遞送至與該些資料控制器分別連接之第一CPU和第二CPU，該些CPU控制該空中鏈路，及與該第一無線電及該第二無線電中之每一無線電通信之該天線的運行，該些CPU組裝用於跨越該空中鏈路傳輸之該資料之該些OTA封包，且確認經接收之組裝後的該些OTA封包之接收，以及其中該些CPU包括用於由該第一無線電及該第二無線電以一重疊方式傳輸之OTA封包的碰撞避免之協定，以及其中用於經傳輸OTA封包之碰撞避免的該些協定包含針對該第一無線電及該第二無線電中之每一者建立一組多個傳輸開始時間，該多個傳輸開始時間根據一預設排程間隔開，使得a.當該第一無線電或該第二無線電中之一者，具有用於遞送之資料之OTA封包、且到達用於該一個無線電之一傳輸開始時間時，該系統退出一閒置模式，且該些無線電中之該一者開始一第一封包之傳輸，b.另一無線電在接收該第一OTA封包後，確認其接收，該確認將該一個無線電置於一發送模式中，且將該另一無線電置於一接收模式中，c.在該發送模式中之該一個無線電繼續串列傳輸OTA封包，且該接收無線電確認每一OTA封包的接收，直至傳輸一最終OTA封包、或達到該第一OTA封包中所闡述之全部數目的OTA封包，以指示一個無線電傳輸之結束為止，d.在最終經傳輸OTA封包之接收之後，該另一無線電在其具有用於遞送之該資料之OTA封包、且到達用於該另一無線電之一傳輸開始時間之情況下，開始傳輸其第一OTA封包，並且在其接收之確認後，該另一無線電繼續傳輸資料，直至遞送了所有該些OTA封包為止，該系統接著恢復至一閒置模式，以及其中若接收並確認了該第一OTA封包，該系統處於一第一無線電發送模式，則該第一無線電繼續串列傳輸OTA封包，且若未確認一OTA封包，則重新發送未經確認之彼OTA封包直至已確認為止或直至該系統到達一逾時信號為 止，此時該系統進入一閒置模式。
  9. 如請求項6之系統，其中該些無線電在902至928MHz ISM頻帶中操作。
  10. 如請求項6之系統，其中可在大於2.4GHz傳輸之距離的距離處接收藉由該空中鏈路傳輸之該些OTA封包。
  11. 如請求項6之系統，其中可在超過2英里之距離處接收藉由該空中鏈路傳輸之該些OTA封包。
  12. 如請求項6之系統，其中該資料劃分成一或多個OTA封包，該一或多個OTA封包各自包含一資料部分且視情況包括一標頭部分。
  13. 一種用於在一資料通信網路中傳輸資料之系統，該資料通信網路在一乙太網路或串列資料遞送通信模式中操作，該系統包含：該系統去除該乙太網路電纜或串列電纜，且使一匹配的對之第一無線電及第二無線電之間的一空中鏈路替代該乙太網路電纜或串列電纜，該匹配的對中之每一無線電具有與其連接之一天線，該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之一者及與其連接之該天線經組態以充當一接收器，且該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之另一者經組態以充當一傳輸器，或該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之每一者經組態以交替作為一傳輸器及一接收器，該些無線電在300至3,000MHz之間的頻率下操作，該系統安裝後首先判定該資料通信網路是在一乙太網路資料抑或串列資料通信模式中操作，且接著對該系統進行組態以用於在適於該乙太網路資料或串列資料通信模式之一速率下傳輸該資料，其中該系統包含：a.第一資料介面及第二資料介面，b.分別和該第一資料介面及該第二資料介面連接之第一控制器及第二控制 器，該第一控制器及第二控制器用於將資料封包遞送至與該些控制器分別連接之第一CPU和第二CPU，以及該些CPU經組態以用於控制該空中鏈路、與該第一無線電及該第二無線電中之每一無線電通信之該天線之運行、組裝該些資料封包的空中封包(OTA封包)、該些組裝後的OTA封包之傳輸，及確認經接收之組裝後的OTA封包之接收。
  14. 如請求項13之系統，其中該些無線電在902至928MHz ISM頻帶中操作。
  15. 如請求項14之系統，其中可在超過2英里之距離處接收藉由該空中鏈路傳輸之該些OTA封包。
  16. 如請求項13之系統，其中乙太網路或串列資料劃分成一或多個OTA封包，該一或多個OTA封包各自包含一資料部分且視情況包括一標頭部分。
  17. 如請求項13之系統，其中該些CPU包括用於由該第一無線電及該第二無線電以一重疊方式傳輸之OTA封包的碰撞避免之協定。
  18. 一種用於在一資料通信網路中傳輸資料之系統，該資料通信網路在一乙太網路或串列通信模式中操作，該系統包含：該系統去除該乙太網路電纜或串列電纜，且使一匹配的對之第一無線電及第二無線電之間的一空中鏈路替代該乙太網路電纜或串列電纜，該匹配的對中之每一無線電具有與其連接之一天線，該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之一者及與其連接之該天線經組態以充當一接收器，且該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之另一者經組態以充當一傳輸器，或該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之每一者經組態以交替作為一傳輸器及一接收器，該些無線電在300至3,000MHz之間的頻率下操作，該系統安裝後首先判定該資料通信網路是在一乙太網路資料抑或串列資料 通信模式中操作，且接著對該系統進行組態以用於在適於該乙太網路資料或串列資料通信模式之一速率下傳輸該資料，其中該系統包含：a.第一資料介面及第二資料介面，b.分別和該第一資料介面及該第二資料介面連接之第一控制器及第二控制器，該第一控制器及第二控制器用於將資料封包遞送至與該些控制器分別連接之第一CPU和第二CPU，以及該些CPU經組態以用於控制該空中鏈路、與該第一無線電及該第二無線電中之每一無線電通信之該天線之運行、組裝該些資料封包的空中封包(OTA封包)、該些組裝後的OTA封包之傳輸，及確認經接收之組裝後的OTA封包之接收，以及其中該些CPU包括用於由該第一無線電及該第二無線電以一重疊方式傳輸之OTA封包的碰撞避免之協定，其中用於經傳輸OTA封包之碰撞避免的該些協定包含針對該些無線電中之每一者建立一組多個傳輸開始時間，該多個傳輸開始時間根據一預設排程間隔開，使得a.當該些無線電中之一第一無線電具有用於遞送之乙太網路或串列資料的OTA封包並且到達該第一無線電之一傳輸開始時間時，該系統退出一閒置模式並且該第一無線電開始傳輸一第一OTA封包，該第一無線電在一主控模式中運行且表示為一主控器，並且該些無線電中之一第二無線電在一從屬模式中運行且表示為一從屬器，b.該從屬器在接收該第一OTA封包後確認其接收，c.該主控器繼續串列傳輸OTA封包，且該從屬器確認每一OTA封包之接收，直至傳輸一最終OTA封包或達到該第一OTA封包中所闡述之全部數目的OTA封 包，以指示第一無線電傳輸之結束為止，d.在最終經傳輸OTA封包之該接收之後，該從屬器在其具有用於遞送之資料之OTA封包且到達用於該第二無線電之一傳輸開始時間之情況下，該第二無線電開始傳輸其第一OTA封包，且在該第一無線電確認其接收後，該第二無線電處於一主控模式且該第一無線電處於一從屬模式，直至遞送了所有第二無線電OTA封包為止，該系統接著恢復至一閒置模式。
  19. 如請求項18之系統，其中若第一經發送OTA封包未經接收或未經確認且若該第二無線電具有用於遞送之資料之OTA封包並且到達一第二無線電傳輸開始時間，則a.該第二無線電開始傳輸其第一OTA封包，b.若該第二無線電傳輸之第一OTA封包之接收已由該第一無線電確認，則該確認將該第二無線電置放在一主控模式中且將該第一無線電置放在一從屬模式中，直至遞送了所有第二無線電OTA封包為止，且c.將來自該第一無線電之未經確認之該第一OTA封包及其隨後用於串列傳輸之任何OTA封包置放於閒置模式中，直至在下一可用的第一無線電開始時間為止。
  20. 如請求項18之系統，其中若接收並確認了該第一OTA封包，該第一無線電處於一主控模式，則該第一無線電繼續串列傳輸OTA封包，且若未確認一OTA封包，則重新發送未經確認之彼OTA封包直至已確認為止或直至該系統到達一逾時信號為止，此時該系統進入一閒置模式。
  21. 一種用於在一資料通信網路中傳輸資料之系統，該資料通信網路在一乙太網路資料或串列資料通信模式中操作，藉由一匹配的對之第一無線電及第二無線電之間的一空中鏈路替代一乙太網路電纜或串列電纜，該匹配的對中之每一無線電具有與其連接之一天線，該匹配的對中之該第一無線電及 該第二無線電中之一者及與其連接之該天線經組態以充當一接收器，且該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之另一者經組態以充當一傳輸器，或該匹配的對中之該第一無線電及該第二無線電中之每一者經組態以交替作為一傳輸器及一接收器，該些無線電在300至3,000MHz之間的頻率下操作，使得假如該資料通信網路過去正於一乙太網路資料通信模式中操作，則用於傳輸該資料的該系統經組態以用於在適於該乙太網路資料通信模式之一速率下傳輸該資料，並且假如該資料通信網路過去正於一串列資料通信模式中操作，則用於傳輸該資料的該系統經組態以用於在適於該串列資料通信模式之一速率下傳輸該資料，該系統包含a.第一資料介面及第二資料介面，b.分別和該第一資料介面及該第二資料介面連接之第一控制器及第二控制器，該第一控制器及第二控制器用於將資料封包遞送至與該些控制器分別連接之第一CPU和第二CPU，該些CPU經組態以用於控制該空中鏈路、與該第一無線電及該第二無線電中之每一無線電通信之該天線之運行、組裝該些資料封包的空中封包(OTA封包)、該些組裝後的OTA封包之傳輸，及確認經接收之組裝後的OTA封包之接收。
  22. 如請求項21之系統，其中該些無線電在902至928MHz ISM頻帶中操作。
  23. 如請求項22之系統，其中可在超過2英里之距離處接收藉由該空中鏈路傳輸之該些OTA封包。
  24. 如請求項21之系統，其中該乙太網路資料或串列資料被提供分割成一或多個OTA封包，該一或多個OTA封包各自包含一資料部分且視情況包括一標頭部分。
  25. 如請求項21之系統，其中該些CPU包括用於由該第一無線電及該第二無線電以一重疊方式傳輸之OTA封包的碰撞避免之協定。
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