DE69233608T2

DE69233608T2 - Lokales Funkfrequenznetzwerk

Info

Publication number: DE69233608T2
Application number: DE69233608T
Authority: DE
Inventors: Robert C Cedar Rapids Meier
Original assignee: Broadcom Corp
Current assignee: Broadcom Corp
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1992-10-01
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2012-10-02
Also published as: EP0606396A4; EP1246404A2; ATE219310T1; US6046992A; US6826165B1; US20060268806A1; EP1246404A3; DE69233608D1; DE69232639T2; EP1246404B1; AU664864B2; US7873343B2; US20090172189A1; DE69232639D1; EP0606396B1; US7483397B2; ATE321387T1; WO1993007691A1; EP0606396A1; US5295154A

Description

Bei einem typischen Funk-Datenkommunikationssystem mit einem oder mehreren Hostcomputern und mehreren RF-Endgeräten wird die Kommunikation zwischen einem Hostcomputer und einem RF-Endgerät über eine oder mehrere Basisstationen bereitgestellt. In Abhängigkeit von der Anwendung und den Betriebsbedingungen kann eine große Anzahl dieser Basisstationen erforderlich sein, um das System geeignet zu bedienen. Beispielsweise kann ein in einer großen Fabrik installiertes Funk-Datenkommunikationssystem Dutzende von Basisstationen erfordern, um den gesamten Fabrikbereich abzudecken.
Bei früheren RF-Datenkommunikationssystemen waren die Basisstationen typischerweise über Mehrpunktverbindungen an einer Ethernet-Kommunikationsleitung direkt mit einem Hostcomputer verbunden. Um in einem solchen System zwischen einem RF-Endgerät und einem Hostcomputer zu kommunizieren, sendet das RF-Endgerät Daten an eine Basisstation und die Basisstation gibt die Daten direkt an den Hostcomputer weiter. Ein Kommunizieren mit einem Hostcomputer über eine Basisstation in dieser Weise wird allgemein als "Springen" bezeichnet. Diese früheren RF-Datenkommunikationssysteme verwendeten ein Einsprung-Kommunikationsverfahren.
Um einen größeren Bereich mit einem RF-Datenkommunikationssystem abzudecken und einen Vorteil aus der Deregulierung der Streuspektrum-Funkfrequenzen zu ziehen sind später entwickelte RF-Datenkommunikationssysteme in Schichten von Basisstationen organisiert. Wie bei früheren RF-Datenkommunikationssystemen beinhaltet ein typisches System mehrere Basisstationen, die direkt mit den RF-Endgeräten und dem Hostcomputer kommunizieren. Zusätzlich beinhaltet das System außerdem Zwischenstationen, die mit den RF-Endgeräten, den mehreren Basisstationen und anderen Zwischenstationen kommunizieren. In einem solchen System kann eine Kommunikation von einem RF-Endgerät zu einem Hostcomputer beispielsweise erreicht werden, indem das RF-Endgerät Daten an eine Zwischenstation sendet, die Zwischenstation die Daten an eine Basisstation sendet und die Basisstation die Daten direkt an den Hostcomputer sendet. Das Kommunizieren mit einem Hostcomputer über mehr als eine Station wird üblicherweise als ein Mehrsprung-Kommunikationssystem bezeichnet.
Schwierigkeiten ergeben sich oft bei der Beibehaltung der Integrität solcher Mehrsprung-RF-Datenkommunikationssysteme. Das System muss in der Lage sein, sowohl drahtlose als auch festverdrahtete Stationsverbindungen, eine effiziente dynamische Wegeleitung von Dateninformationen, die Mobilität der RF-Endgeräte sowie den Störeinfluss von vielen unterschiedlichen Quellen zu handhaben.
Druckschrift US 5 117 422 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer effektiven und adaptiven Verwaltung von Mitteilungsweiterleitungen in Kommunikationssystemen.
Druckschrift US 4 748 658 beschreibt eine Architektur für ein Zuordnen von Ressourcen in einem großen Netzwerk.
Druckschrift US 5 128 932 beschreibt ein Verfahren für eine dezentrale Steuerung von Datenverkehrsfluss in einem Breitbandnetzwerk.
Druckschrift US 4 885 780 beschreibt ein Verfahren zum Vorbereiten von Anrufen in einem Telekommunikationsnetzwerk, in welchem eine erhöhte Verzögerung des Vorbereitens für eine niedrigere Blockierwahrscheinlichkeit getauscht wird.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Datenkommunikationssystem und ein Verfahren zum Lösen vieler Probleme, welche mit einem Mehrsprung-Datenkommunikationssystem einhergehen, bereitzustellen.
Dieses Ziel der Erfindung wird durch ein Datenkommunikationssystem, wie in Anspruch 1 angegeben, und ein Verfahren, wie in Anspruch 2 angegeben, erreicht.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein lokales RF-Netz, das in der Lage ist, Daten effizient und dynamisch abzuwickeln, indem Kommunikationen zwischen den RF-Endgeräten und dem Hostcomputer über ein Netz aus Zwischenbasisstationen geleitet wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das RF-Datenkommunikationssystem einen oder mehrere Hostcomputer und mehrere Gateways, Brücken und RF-Endgeräte. Gateways werden verwendet, um Nachrichten zu und von einem Hostcomputer und dem RF-Netz weiterzuleiten. Ein Hostport wird verwendet, um eine Verbindung zwischen dem Gateway und dem Hostcomputer bereitzustellen. Zusätzlich können Gateways Überbrückungsfunktionen beinhalten und können Informationen von einem RF-Endgerät zu einem anderen weiterleiten. Brücken sind zwischenliegende Relaisknoten, die die Datennachrichten wiederholen. Brücken können Daten von und zu Brücken, Gateways und RF-Endgeräten wiederholen und werden verwendet, um die Reichweite der Gateways zu erweitern.
Die RF-Endgeräte sind logisch an den Hostcomputer gekoppelt und nutzen ein Netz, das durch ein Gateway und die Brücken gebildet wird, um mit dem Hostcomputer zu kommunizieren. Um das Netz aufzubauen, wird eine optimale Konfiguration zum Leiten der Netzkommunikation über eine Spanning Tree – Konfiguration erzeugt, um den Datenkommunikationsfluss zu steuern. Um durch Angabe einer anschaulicheren Beschreibung die Verständlichkeit zu erleichtern, wird diese Konfiguration nachfolgend als "Spanning Tree" oder "optimaler Spanning Tree" bezeichnet.
Speziell stellen die Gateways die Wurzel des Spanning Tree dar, die Zweige sind die Brücken, und nicht überbrückende Stationen, wie etwa die RF-Endgeräte, sind die Blätter des Baumes. Daten werden entlang der Zweige des neu geschaffenen optimalen Spanning Tree gesendet. Die Knoten in dem Netz nutzen ein Lernverfahren in Rückwärtsrichtung, um Pakete entlang der richtigen Zweige zu leiten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Daten effizient, dynamisch und ohne Schleifendurchläufe zu leiten. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Wegeleitung der Daten für die RF-Endgeräte transparent zu gestalten. Die RF-Endgeräte, die für den Hostcomputer bestimmte Daten senden, bleiben durch die Mittel, die letztendlich von dem RF-Netz verwendet werden, um ihre Daten auszuliefern, unbeeinflusst.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Netz in der Lage ist, die Mobilität der RF-Endgeräte sowie verlorene Knoten mit einem minimalen Einfluss auf das gesamte RF-Datenkommunikationssystem zu behandeln.
Die 1 ist ein funktionales Blockdiagramm eines RF-Datenkommunikationssystems, welches das lokale RF-Netz der vorliegenden Erfindung enthält.
Die 1 stellt ein funktionales Blockdiagramm eines RF-Datenkommunikationssystems dar. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das RF-Datenkommunikationssystem einen Hostcomputer 10, einen Netz-Controller 14 und Brücken 22 und 24 auf, die an eine Datenkommunikationsleitung 16 angegliedert sind. Außerdem ist an die Datenkommunikationsleitung 16 ein Gateway 20 angegliedert, das als der Ausgangsknoten (root node) für den Spanning Tree des RF-Datennetzes der vorliegenden Erfindung wirkt. Eine Brücke 42 ist über eine festverdrahtete Kommunikationsleitung mit dem Gateway 20 verbunden, und Brücken 40 und 44 sind über zwei unabhängige RF-Verbindungen logisch mit dem Gateway 20 verbunden. Zusätzliche Brücken 46, 48, 50 und 52 sind ebenfalls mit dem RF-Netz verbunden und sind in der 1 gezeigt. Man beachte, dass das Gateway 20 (der Ausgangsknoten des Spanning Tree), obgleich es separat von dem Hostcomputer 10 gezeigt ist, Teil des Hostcomputers 10 sein kann.
Die 1 zeigt ferner RF-Endgeräte 100 und 102, die über RF-Verbindungen mit der Brücke 22 verbunden sind, und das RF-Endgerät 104, das über eine RF-Verbindung mit der Brücke 24 verbunden ist. Außerdem ist zu sehen, dass RF-Endgeräte 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118 und 120 über ihre jeweiligen RF-Verbindungen logisch mit dem RF-Netz verbunden sind. Die RF-Endgeräte in 1 stellen nicht überbrückende Stationen dar. In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung könnte das RF-Netz jede Art von Vorrichtung enthalten, die in der Lage ist, die zur Kommunikation in dem RF-Netz benötigten Funktionen zu unterstützen, beispielsweise festverdrahtete Endgeräte, abgesetzte Drucker, stationäre Strichcode-Scanner oder dergleichen. Das RF-Datenkommunikationssystem wie es in 1 gezeigt ist stellt die Konfiguration des Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt nach der Initialisierung des Systems dar. Die RF-Verbindungen, wie sie gezeigt sind, sind dynamisch und unterliegen Veränderungen. Beispielsweise können Änderungen in der Struktur des RF-Datenkommunikationssystems durch Bewegung der RF-Endgeräte und durch Störungen, die die RF-Kommunikationsverbindungen beeinträchtigen, verursacht werden.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Hostcomputer 10 ein IBM 3090, der Netz-Controller 14 ist ein Modell RC3250 der Norand Corporation, die Datenkommunikationsverbindung 16 ist eine Ethernet-Verbindung, die Knoten 20, 22, 24, 40, 42, 44, 46, 48, 50 und 52 sind intelligente Basis-Transceivereinheiten des Typs RB4000 der Norand Corporation und die RF-Endgeräte 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118 und 120 sind vom Typ RT1100 der Norand Corporation.
Der optimale Spanning Tree, der die Datenwege in dem gesamten Kommunikationsnetz bereitstellt, wird als Ganzes durch das Netz gespeichert und aufrechterhalten. Jeder Knoten im Netz speichert und modifiziert Informationen, die spezifizieren, wie der lokale Kommunikationsverkehr fließen sollte. Optimale Überbrückungsbäume sichern eine effiziente, adaptive (dynamische) Wegeleitung von Informationen ohne Schleifendurchläufe.
Um das RF-Datenkommunikationssystem zu initialisieren, werden das Gateway 20 und die anderen Knoten zu einem optimalen Spanning Tree organisiert, der seinen Ausgangspunkt an dem Gateway 20 hat. Um einen optimalen Spanning Tree zu bilden, wird dem Gateway 20 in der bevorzugten Ausführungsform der Zustand ANGEGLIEDERT zugeordnet und allen anderen Brücken wird der Zustand NICHT ANGEGLIEDERT zugeordnet. Das Gateway 20 wird als an den Spanning Tree angegliedert betrachtet, da es der Ausgangsknoten ist. Anfänglich sind alle anderen Brücken nicht angegliedert und haben keine Herkunft- oder Stammknoten in dem Spanning Tree. Zu diesem Zeitpunkt sendet der angegliederte Gatewayknoten 20 periodisch eine spezielle Art von Aufrufpaket, die nachfolgend als "HALLO-Pakete" bezeichnet werden. Die HALLO-Pakete können unter Verwendung bekannter Kommunikationsverfahren über eine Funkfrequenz(RF)-Verbindung oder über eine direkt verdrahtete Verbindung gesendet werden. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die RF-Verbindung aus Streusprektrumübertragungen, die ein Aufrufprotokoll verwenden. Obwohl ein Aufrufprotokoll bevorzugt wird, kann auch ein CSMA-Protokoll (Vielfachzugriff mit Leitungsüberwachung), ein Besetztton-Protokoll oder ein beliebiges andere Protokoll den Kommunikationsverkehr auf der RF-Verbindung organisieren.
HALLO-Pakete enthalten 1) die Adresse des Absenders; 2) den Sprungabstand, in dem sich der Absender von dem Ausgangsknoten befindet; 3) eine Quelladresse; 4) einen Zählwert der Knoten in dem Zweig, der durch diese Brücke fließt; und 5) eine Liste von Systemparametern. Jedem Knoten in dem Netz wird eine eindeutige Netzdienstadresse zugeordnet, sowie eine Knotentypkennung, um zwischen unterschiedlichen Knoten und unterschiedlichen Knotentypen zu unterscheiden. Der Abstand eines Knotens von dem Ausgangsknoten wird in Sprüngen mal der Bandbreite jedes Sprungs gemessen. Der Gateway-Ausgangsknoten wird als Null Sprünge von sich selbst entfernt betrachtet.
Die nicht angegliederten Brücken befinden sich in einem Zustand MITHÖREN. Während des Zustands MITHÖREN wird eine Brücke die HALLO-Nachrichten mithören, die rundgesendet werden. Durch Mithören der HALLO-Nachrichten können Brücken erfahren, welche Knoten dem Spanning Tree angegliedert sind. Die nicht angegliederten Brücken analysieren den Inhalt der HALLO-Nachrichten um zu bestimmen, ob sie eine Angliederung an den sendenden Knoten anfordern sollen. In der bevorzugten Ausführungsform versucht eine Brücke, sich an denjenigen Knoten anzugliedern, der sich logisch dem Ausgangsknoten am nächsten befindet. In der bevorzugten Ausführungsform basiert der logische Abstand auf der Anzahl der Sprünge, die benötigt werden, um den Ausgangsknoten zu erreichen, und auf der Bandbreite dieser Sprünge. Der Abstand, den der angegliederte Knoten von dem Ausgangsknoten entfernt ist, findet sich in dem zweiten Feld der HALLO-Nachricht, die rundgesendet wird.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ziehen die Brücken sowohl die Anzahl der an den angegliederten Knoten angegliederten Knoten als auch den logischen Abstand des angegliederten Knotens von dem Ausgangsknoten in Erwägung. Wenn ein angegliederter Knoten mit anderen angegliederten Knoten überlastet ist, kann die nicht angegliederte Brücke eine Angliederung an einen weniger belasteten Knoten anfordern.
Nach Angliederung an einen angegliederten Knoten muss die neu angegliederte Brücke (der abgeleitete Knoten) ihren/seinen Abstand von dem Ausgangsknoten bestimmen. Um zu dem Abstand des abgeleiteten Knotens von dem Ausgangsknoten zu kommen, zählt der abgeleitete Knoten den Sendeabstand seines Stammknotens vom Ausgangsknoten zu dem Abstand des abgeleiteten Knotens von seinem Stammknoten hinzu. In der bevorzugten Ausführungsform basiert der Abstand eines abgeleiteten Knotens von seinem Stammknoten auf der Bandbreite der Datenkommunikationsverbindung. Wenn sich der abgeleitete Knoten beispielsweise über eine festverdrahtete Verbindung an seinen Stammknoten angliedert (Datenrate 26.000 Baud), könnte der Abstand dieser Kommunikationsverbindung beispielsweise gleich einem Sprung sein. Wenn der abgeleitete Knoten sich jedoch über eine RF-Verbindung (Datenrate 9.600 Baud) an seinen Stammknoten angliedert, könnte der Abstand dieser Kommunikationsverbindung entsprechend gleich drei Sprüngen sein. Die Anzahl der Sprünge entspricht direkt der Kommunikationsgeschwindigkeit der Verbindung. Diese kann nicht nur die Baud-Rate sondern auch solche Faktoren wie Kanalstörungen berücksichtigen.
Anfänglich sendet nur der Gateway-Ausgangsknoten 20 HALLO-Nachrichten und nur die Knoten 40, 42, und 44 befinden sich in der Reichweite der von dem Gateway rundgesendeten HALLO-Nachrichten. Daher fordern die Knoten 40, 42 und 44, nachdem die MITHÖR-Periode abgelaufen ist, die Angliederung an den Gatewayknoten 20. Die nicht angegliederten Knoten 40, 42 und 44 senden ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Pakete und der angegliederte Gatewayknoten 20 quittiert die ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Pakete mit lokalen ANGLIEDERUNG.Bestätigungs-Paketen. Den neu angegliederten Brücken wird der Status ANGEGLIEDERT zugeordnet und sie beginnen ihre eigenen HALLO-Pakete zu senden, und zwar auf der Suche nach anderen nicht angegliederten Brücken. Wiederum versuchen die verbleibenden nicht angegliederten Knoten, sich an diejenigen angegliederten Knoten anzugliedern, die logisch dem Ausgangsknoten am nächsten sind. Beispielsweise liegt der Knoten 48 in der Reichweite der HALLO-Nachrichten der beiden Knoten 40 und 42. Der Knoten 40 ist jedoch über eine RF-Verbindung drei Sprünge von dem Gateway-Ausgangsknoten 20 entfernt, und der Knoten 42 ist über eine festverdrahtete Verbindung nur einen Sprung von dem Gateway-Ausgangsknoten 20 entfernt. Daher gliedert sich der Knoten 48 an den Knoten 42, den dem Gateway-Ausgangsknoten nächsten Knoten, an.
Das Senden von HALLO-Nachrichten, ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paketen und ANGLIEDERUNG.Bestätigungs-Paketen wird fortgesetzt, bis der gesamte Spanning Tree aufgebaut ist. Außerdem können auch angegliederte Brücken auf HALLO-Nachrichten reagieren. Wenn eine HALLO-Nachricht anzeigt, dass ein viel kürzerer Weg zu dem Ausgangsknoten verfügbar ist, sendet die angegliederte Brücke ein Paket ABHÄNGEN an ihren alten Stammknoten und ein ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket an den näheren Knoten. Um eine Instabilität des Systems zu vermeiden und eine Überlastung eines beliebigen gegebenen Knotens zu vermeiden, wird eine angegliederte Brücke nur auf eine HALLO-Nachricht reagieren, wenn der Sprungzählwert in einem HALLO-Paket größer als ein bestimmter Schwellwert ÄNDERUNGSSCHWELLE ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Wert von ÄNDERUNGSSCHWELLE gleich 3. Auf diese Weise wird ein optimaler Spanning Tree gebildet, der in der Lage ist, Daten ohne Schleifendurchläufe zu übertragen.
Andere Knoten als der Gateway-Ausgangsknoten werden, nachdem sie ein ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket von einem zuvor nicht angegliederten Knoten quittiert haben, das ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket über die Zweige des Spanning Tree nach oben zu dem Gateway-Ausgangsknoten senden. Während das ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket zu dem Gateway-Ausgangsknoten gesendet wird, zeichnen andere Knoten, die an demselben Zweig angegliedert sind, die Zieladresse des neu angegliederten Knotens in ihrer Leitweg-Eintragstabelle auf. Wenn das ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket den Gateway-Ausgangsknoten erreicht, sendet der Gateway-Ausgangsknoten ein ANGLIEDERUNG.Bestätigungs-Paket Ende-zu-Ende zurück.
Nachdem der Spanning Tree initialisiert ist, hören die RF-Endgeräte die periodisch gesendeten HALLO-Pakete mit, um zu bestimmen, welche angegliederten Knoten sich in Reichweite befinden. Nachdem HALLO-Nachrichten von angegliederten Knoten empfangen wurden, sendet ein RF-Endgerät, das auf einen geeigneten Aufruf antwortet, ein ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket, um sich an den dem Ausgangsknoten logisch nächstliegenden Knoten anzugliedern. Beispielsweise ist das RF-Endgerät 110 dem Knoten 44 physikalisch näher. Der Knoten 44 ist jedoch über eine RF-Verbindung drei Sprünge von dem Gateway-Ausgangsknoten 20 entfernt, und der Knoten 42 ist über eine festverdrahtete Verbindung nur einen Sprung von dem Gateway-Ausgangsknoten 20 entfernt. Daher gliedert sich das RF-Endgerät 110, nachdem es HALLO-Nachrichten von beiden Knoten, 42 und 44, gehört hat, an den Knoten 42, den dem Gateway-Ausgangsknoten 20 nächsten Knoten, an. Analog hört das RF-Endgerät 114 HALLO-Nachrichten von den Knoten 48 und 50. Die Knoten 48 und 50 sind beide vier Sprünge von dem Gateway-Ausgangsknoten 20 entfernt. An dem Knoten 48 sind jedoch bereits zwei RF-Endgeräte, 110 und 112, angegliedert, während an dem Knoten 50 nur ein RF-Endgerät 116 angegliedert ist. Daher wird sich das RF-Endgerät 114 an den Knoten 50 angliedern, den am wenigsten belegten Knoten mit gleichem Abstand zu dem Gateway-Ausgangsknoten 20.
Der angegliederte Knoten quittiert die ANGLIEDERUNGs.Anfordernung und sendet das ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket an den Gateway-Ausgangsknoten. Danach sendet der Gateway-Ausgangsknoten ein ANGLIEDERUNG.Bestätigungs-Paket Ende-zu-Ende zurück. Auf diese Weise fungiert die End-zu-End-ANGLIEDERUNGs-Anforderung als ein Entdeckungspaket, das es dem Gateway-Ausgangsknoten und allen anderen Knoten desselben Zweiges ermöglicht, schnell die Adresse des RF-Endgerätes kennenzulernen. Dieser Vorgang wird als rückwärtiges Lernen bezeichnet. Die Knoten lernen die Adressen von Endgeräten, indem sie den Verkehr von den Endgeräten zu dem Ausgangsknoten überwachen. Wenn ein Paket von einem Endgerät ankommt, das nicht in der Leitwegtabelle des Knotens enthalten ist, erfolgt ein Eintrag in der Leitwegtabelle. Der Eintrag enthält die Adresse des Endgerätes und die Adresse des Knotens, der das Paket sendet. Zusätzlich wird für dieses Endgerät ein Eintrittszeitgeber eingesetzt. Der Eintrittszeitgeber wird verwendet, um zu bestimmen, wann RF-Endgeräte den angegliederten Knoten aktiv nutzen. Die Knoten halten Einträge nur für Endgeräte aufrecht, die den Knoten aktiv zur Kommunikation nutzen. Wenn der Eintrittszeitgeber aufgrund fehlender Kommunikation abläuft, wird der Eintrag des RF-Endgerätes aus der Leitwegtabelle gelöscht.
Die RF-Verbindungen zwischen den RF-Endgeräten, den Brücken und dem Gateway gehen oft verloren. Daher wird ein verbindungsorientierter Datenverbindungsdienst verwendet, um die logischen Knoten-Knoten-Verbindungen aufrechtzuerhalten. Wenn kein Netzverkehr vorhanden ist, werden periodische Nachrichten gesendet und empfangen, um die Stabilität der RF-Verbindung sicherzustellen. Als Ergebnis wird der Verlust einer Verbindung schnell erkannt und das RF-Netz kann versuchen, eine neue RF-Verbindung aufzubauen, bevor eine Datenübertragung von dem Hostcomputer zu einem RF-Endgerät nachteilig beeinflusst wird.
Die Kommunikation zwischen Endgeräten und dem Hostcomputer erfolgt unter Verwendung des resultierenden RF-Netzes. Um mit dem Hostcomputer zu kommunizieren, sendet ein RF-Endgerät ein Datenpaket in Reaktion auf einen Aufruf von der dem Hostcomputer nächsten Brücke. Typischerweise ist das RF-Endgerät an die dem Hostcomputer nächste Brücke angegliedert. RF-Endgeräte hören jedoch ständig HALLO- und Aufruf-Nachrichten von anderen Brücken mit und können sich an eine Brücke in der Tabelle von Brücken, die dem speziellen RF-Endgerät näher liegt, angliedern und dann mit dieser kommunizieren.
Unter bestimmten Betriebsbedingungen können duplizierte Datenpakete in dem RF-Netz übertragen werden. Beispielsweise ist es möglich, dass ein RF-Endgerät ein Datenpaket an seinen angegliederten Knoten sendet, dass der Knoten den Quittierungsrahmen sendet und dass das RF-Endgerät die Quittierung nicht empfängt. Unter diesen Umständen wird das RF-Endgerät die Daten erneut senden. Wenn das duplizierte Datenpaket in der Datenbank des Hostcomputers aktualisiert werden würde, würde die Datenbank verfälscht werden. Daher erkennt das RF-Netz der vorliegenden Erfindung duplizierte Datenpakete. Um die Datenintegrität sicherzustellen, erhält jeder Satz von Datenübertragungen eine Sequenznummer. Die Sequenznummern werden kontinuierlich inkrementiert, und doppelte Sequenznummern werden nicht akzeptiert.
Wenn eine Brücke ein Datenpaket von einem Endgerät empfängt, das an den Hostcomputer gerichtet ist, sendet die Brücke das Datenpaket an den Stammknoten auf dem Zweig weiter. Der Stammknoten sendet das Datenpaket dann an seinen Stammknoten weiter. Die Weitersendung des Datenpakets wird fortgesetzt, bis der Gateway-Ausgangsknoten das Datenpaket empfängt und es an den Hostcomputer sendet. Analog wird, wenn ein Paket an einem Knoten von dem Hostcomputer ankommt, das an ein RF-Endgerät gerichtet ist, der Knoten seine Leitweg-Eintragstabelle überprüfen und das Datenpaket an seinen abgeleiteten Knoten weitersenden, der entlang des für das RF-Endgerät bestimmten Zweiges liegt. Die Knoten entlang des Zweiges, der das RF-Endgerät enthält, brauchen nicht den endgültigen Standort des RF-Endgerätes zu kennen. Die Weitersendung des Datenpakets wird fortgesetzt, bis das Datenpaket den Endknoten auf dem Zweig erreicht, der das Datenpaket dann direkt an das Endgerät selbst weitersendet.
Eine Kommunikation ist auch zwischen RF-Endgeräten möglich. Um mit einem anderen RF-Endgerät zu kommunizieren, sendet das RF-Endgerät ein Datenpaket an seine angegliederte Brücke. Wenn die Brücke das Datenpaket, das an den Hostcomputer gerichtet ist, von einem Endgerät empfängt, überprüft die Brücke, ob die Zieladresse des RF-Endgerätes in ihrer Leitwegtabelle enthalten ist. Wenn dies der Fall ist, sendet die Brücke einfach die Nachricht an das beabsichtigte RF-Endgerät. Falls nicht, sendet die Brücke das Datenpaket an ihren Stammknoten weiter. Die Weitersendung des Datenpaketes wird den Zweig hinauf fortgesetzt, bis ein gemeinsamer Stammknoten zwischen den RF-Endgeräten gefunden ist. Dann sendet der gemeinsame Stammknoten (oft der Gatewayknoten selbst) das Datenpaket an das beabsichtigte RF-Endgerät über die Zweige des RF-Netzes.
Während des normalen Betriebs des RF-Netzes können RF-Endgeräte für ihren Angliederungsknoten verloren gehen oder abgetrennt werden. Wenn ein RF-Endgerät abgetrennt wird, egal aus welchem Grund, wird dessen Leitwegeintrag gelöscht und das RF-Endgerät hört HALLO- oder Aufrufnachrichten von allen angegliederten Knoten in der Reichweite mit. Nach dem Empfang von HALLO- oder Aufrufnachrichten von angegliederten Knoten sendet das RF-Endgerät ein ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket an den dem Ausgangsknoten nächsten angegliederten Knoten. Dieser angegliederte Knoten quittiert die ANGLIEDERUNGs.Anforderung und sendet das ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket an den Gateway-Ausgangsknoten. Danach sendet der Gateway-Ausgangsknoten ein ANGLIEDERUNG.Bestätigungs-Paket Ende-zu-Ende zurück.
Auch Brücken können während des normalen Betriebs des RF-Netzes verloren gehen oder abgetrennt werden. Wenn eine Brücke verloren geht oder abgetrennt wird, werden alle Leitwegeinträge, welche die Brücke enthalten, gelöscht. Die Brücke sendet dann eine HALLO.Anforderung mit einer globalen Brücken-Zieladresse. Angegliederte Knoten werden sofort, wenn sie ein ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket mit einer globalen Zieladresse empfangen, HALLO-Pakete senden. Dies unterstützt die Wiederangliederung des verlorenen Knotens. Danach tritt die Brücke in den Zustand MITHÖREN ein, um zu erfahren, welche angegliederten Knoten sich in Reichweite befinden. Die nicht angegliederte Brücke analysiert den Inhalt der rundgesendeten HALLO-Nachrichten, um festzustellen, ob sie die Angliederung an den rundsendenden Knoten fordern soll. Wiederum versucht die Brücke, sich an den Knoten anzugliedern, der dem Ausgangsknoten logisch am nächs ten liegt. Nach Angliederung an den nächstgelegenen Knoten beginnt die Brücke, HALLO-Nachrichten rundzusenden, um ANGLIEDERUNGs.Anforderungen von anderen Knoten oder RF-Endgeräten abzurufen.
Das Streuspektrumsystem stellt ein hierarchisches Funkfrequenznetz von Online-Endgeräten zum Dateneintrag und zur Nachrichtenübertragung in einer mobilen Umgebung bereit. Das Netz ist durch sporadischen Datenverkehr über Mehrsprung-Datenwege gekennzeichnet, die aus RS485 oder verdrahteten Ethernet-Verbindungen und direkt sequenzierten Einkanal-Streuspektrumverbindungen bestehen. Die Netzarchitektur ist durch sich bewegende, versteckte und schlafende Knoten kompliziert. Das Streuspektrumsystem besteht aus den folgenden Arten von Vorrichtungen: Endgerät-Controller -- ein Gateway, das Nachrichten von einem Hostport zu dem RF-Netz weiterleitet und das Nachrichten von dem Netz zu dem Hostport weiterleitet. Der Hostport stellt (direkt oder indirekt) eine Verbindung zwischen dem Controller und einem "Host"computer bereit, an welchen die Endgeräte logisch angegliedert sind.
Basisstation -- ein mittlerer Relaisknoten, welcher verwendet wird, um die Reichweite des Controllerknotens auszudehnen. Verbindungen von Basisstation zu Controller oder von Basisstation zu Basisstation können verdrahtete oder drahtlose RF-Verbindungen sein.
Endgerät -- in der Hand zu haltende RF-Endgeräte von Norand, Drucker, usw. Außerdem weist eine Controllervorrichtung eine Endgerätkomponente auf.
Die Einrichtungen sind logisch als Knoten in einem (optimalen) Spanning Tree organisiert, wobei sich der Controller am Ausgangspunkt oder der Wurzel befindet, interne Knoten in Basisstationen oder Controllern auf Zweigen des Baumes, und Endknoten als (möglicherweise mobile) Blätter an dem Baum. Wie bei einem Verbrauchsbaum werden Knoten, die näher am Ausgangspunkt des Spanning Tree liegen, als "stromab" von Knoten, die weiter weg liegen, bezeichnet. Umgekehrt liegen alle Knoten von dem Ausgangsknoten aus "stromauf'. Pakete werden nur entlang von Zweigen des Spanning Tree gesendet. Knoten in dem Netz nutzen ein "rückwärtiges Lern" verfahren, um Pakete entlang der Zweige des Spanning Tree zu leiten.
Einrichtungen in dem Spanning Tree werden logisch als einer der folgenden drei Knotentypen kategorisiert:

1) Ausgangsknoten (oder Ausgangsbrücke) – eine Controllervorrichtung, die als die Ausgangsbrücke des Netz – Spanning Tree fungiert. In der bevorzugten Ausführungsform weist der Spanning Tree einen einzigen Ausgangsknoten auf. Anfänglich stellen alle Controllervorrichtungen Kandidaten für Ausgangsknoten dar, aus welchen ein Ausgangsknoten ausgewählt wird. Diese Auswahl kann auf dem Sprungabstand zu dem Host, einer vorgegebenen Priorität, einer willkürlichen Auswahl usw. basieren.
2) Brücke – ein interner Knoten in dem Spanning Tree, der verwendet wird, um Endknoten miteinander zu einem verbundenen Netz zu "überbrücken". Der Ausgangsknoten wird ebenfalls als eine Brücke betrachtet, und die Bezeichnung "Brücke" kann verwendet werden, um alle Nicht-Endknoten oder alle Nicht-Endknoten außer dem Ausgangsknoten in Abhängigkeit von dem vorliegenden Zusammenhang zu bezeichnen. Ein Brückenknoten besteht aus einer Netzschnittstellenfunktion und einer Wegeleitungsfunktion.
3) Endgerät – "Blatt" knoten in dem Spanning Tree. Ein Endknoten kann als die Softwareentität angesehen werden, die einen Zweig in dem Spanning Tree abschließt.

Eine Controllervorrichtung enthält einen (mehrere) Endknoten und einen Brückenknoten. Der Brückenknoten stellt den Ausgangsknoten dar, wenn der Controller als die Ausgangsbrücke fungiert. Eine Basisstation enthält einen Brückenknoten. Eine Endgeräteinrichtung enthält einen Endknoten und muss eine Netzschnittstellenfunktion aufweisen. Eine "Überbrückungsentität" bezeichnet einen Brückenknoten oder die Netzschnittstellenfunktion in einem Endgerät.
Die Grundanforderungen des Systems sind Folgende:

a) verdrahtete oder drahtlose Knotenverbindungen;
b) Netzschichttransparenz;
c) dynamische/automatische Netz-Leitwegkonfiguration;
d) Mobilität der Endgeräte: Endgeräte sollten in der Lage sein, sich in dem RF-Netz zu bewegen, ohne eine End-zu-End-Verbindung zu verlieren;
e) Fähigkeit, schlafende Endgeräte unterzubringen;
f) Fähigkeit, Endgeräte schnell zu lokalisieren;
g) eingebaute Redundanz: verlorene Knoten sollten einen minimalen Einfluss auf das Netz haben;
h) Physikalische Unabhängigkeit der Verbindungen: der Überbrückungsalgorithmus ist über heterogene physikalische Verbindungen hin konsistent.

Die Software für das Streuspektrumsystem ist funktional folgendermaßen geschichtet:
Übertragungsmittelzugriff (MAC - Medium Access Control)
Die MAC-Schicht ist dafür verantwortlich, zuverlässige Übertragungen zwischen zwei beliebigen Knoten in dem Netz (d.h. Endgerät zu Brücke) bereitzustellen. Der MAC weist eine Kanalzugriffs-Steuerkomponente und eine Verbindungs-Steuerkomponente auf. Die Verbindungs-Steuerkomponente erleichtert und reguliert Punkt-zu-Punkt-Rahmenübertragungen in Abwesenheit einer Kollisionserkennung. Die MAC-Kanalzugriffs-Steuerkomponente reguliert den Zugriff auf das Netz. Man beachte, dass die MAC-Schicht vorliegend auch als die Sicherungsschicht oder Datenverbindungsschicht bezeichnet wird.
Überbrückungsschicht
Die Überbrückungsschicht, die vorliegend auch als die Vermittlungs- oder Netzschicht bezeichnet wird, weist folgende mehrere Funktionen auf:

1. Die Überbrückungsschicht nutzt ein "HALLO-Protokoll", um Knoten in dem Netz zu einem optimalen Spanning Tree zu organisieren, der seinen Ausgangpunkt an der Ausgangsbrücke hat. Der Spanning Tree wird verwendet, um Schleifendurchläufe in der Topologie zu verhindern. Innere Zweige des Spanning Tree sind relativ stabil (d.h. Controller- und Relaisstationen bewegen sich nicht oft). Endgeräte, welche Blätter an dem Spanning Tree darstellen, können abgetrennt werden und müssen häufig neu angegliedert werden.
2. Die Überbrückungsschicht leitet Pakete von Endgeräten zu dem Host, von dem Host zu Endgeräten und von Endgeräten zu Endgeräten entlang der Zweige des Spanning Tree weiter.
3. Die Überbrückungsschicht stellt einen Dienst zur Speicherung von Paketen für SCHLAFENDe Endgeräte bereit. Pakete, die nicht unmittelbar ausgeliefert werden können, können durch die Überbrückungsentität in einem Stammknoten eine oder mehrere HALLO-Zeiten lang gespeichert werden.
4. Die Überbrückungsschicht leitet Informationen über verlorene Knoten durch den gesamten Spanning Tree weiter.
5. Die Überbrückungsschicht hält die Verbindungen des Spanning Tree aufrecht.
6. Die Überbrückungsschicht verteilt Netzschnittstellenadressen.

Schicht der logischen Verbindungssteuerung
Eine Schicht zur logischen Verbindungssteuerung, die vorliegend auch als die Transportschicht bezeichnet wird, ist für die Bereitstellung einer zuverlässigen Übertragung zwischen zwei beliebigen Knoten in dem Netz (d.h. Endgerät zu Basisstation) verantwortlich. Die Datenverbindungsschicht stellt einen verbindungsorientierten, gesicherten Dienst und einen verbindungslosen, ungesicherten Dienst bereit. Der gesicherte Dienst erkennt und verwirft duplizierte Pakete und überträgt verlorene Pakete erneut. Die ungesicherten Dienste bieten ein Datagramm-Leistungsmerkmal für Protokolle höherer Schichten, welche einen gesicherten End-zu-End-Datenweg bereitstellen. Die Datenverbindungsschicht stellt Dienste der zweiten ISO-Schicht für Anwendungssitzungen von Endgerät zu Host bereit, welche auf einem End-zu-End-Endgerät-zu-Host-Transportprotokoll laufen. Die Datenverbindungsschicht stellt jedoch auch Transportdienste (ISO-Schicht 4) für Sitzungen, die in dem SST-Netz enthalten sind, bereit.
Höhere Schichten
Für Sitzungen von Endgerät zu Endgerät, die in dem SST-Netz enthalten sind, stellt die Datenverbindungsschicht Dienste der Transportschicht bereit und es ist keine zusätzliche Netz- oder Transportschicht erforderlich. In diesem Fall können die zuvor diskutierte MAC-, die Überbrückungs- und die Datenverbindungsschicht als eine Datenverbindungsschicht, eine Netzschicht bzw. eine Transportschicht angesehen werden. Für Anwendungssitzungen von Endgerät zu Host existieren höhere ISO-Schichten über der SST-Datenverbindungsschicht und müssen erforderlichenfalls in dem Endgerät und in dem Hostcomputer implementiert sein. Das vorliegende Dokument definiert diese Schichten nicht (oder schränkt sie nicht ein). Dieses Dokument diskutiert ein VMTP-artiges Schnellverbindungs-Transportprotokoll, das für transiente interne Endgerät-zu-Endgerät-Sitzungen verwendet wird.
Speziell weist eine Netzschicht folgende mehrere Funktionen auf:

1) Die Netzschicht verwendet ein "HALLO-Protokoll", um Knoten in dem Netz zu einem optimalen Spanning Tree zu organisieren, der seinen Ausgangspunkt am Controller hat (ein Spanning Tree ist erforderlich, um Schleifendurchläufe in der Topologie zu vermeiden). Innere Zweige des Spanning Tree sind relativ stabil (d.h. der Controller und die Basisstationen bewegen sich nicht oft). Endgeräte, welche Blätter an dem Spanning Tree darstellen, werden häufig abgetrennt und müssen erneut angegliedert werden.
2) Die Netzschicht leitet Nachrichten von Endgeräten zu dem Host, von dem Host zu Endgeräten und von Endgeräten zu Endgeräten entlang der Zweige des Spanning Tree weiter.
3) Die Netzschicht stellt einen Dienst zur Speicherung von Nachrichten für SCHLAFENDe Endgeräte bereit. Nachrichten, die nicht sofort ausgeliefert werden können, können durch die Netzentität in einem Stammknoten eine oder mehrere HALLO-Zeitspannen lang gespeichert werden.
4) Die Netzschicht leitet Informationen zu verlorenen Knoten durch den gesamten Spanning Tree weiter.
5) Die Netzschicht hält die Verbindungen des Spanning Tree in Abwesenheit eines regulären Datenverkehrs aufrecht.

Eine Transportschicht ist für den Aufbau und die Beibehaltung eines zuverlässigen End-zu-End-Datenweges zwischen Transportzugangspunkten in zwei beliebigen Knoten in dem Netz verantwortlich. Die Transportschicht stellt ungesicherte, gesicherte sowie transaktionsorientierte Dienste bereit. Die Transportschicht sollte immun gegenüber Implementierungsänderungen in der Netzschicht sein.
Die Transportschicht ist für Folgendes verantwortlich:

1) Aufbau und Aufrechterhaltung TCP-artiger Verbindungen für eine gesicherte Datenübertragung von Ausgangsknoten zu Endgerät.
2) Aufrechterhaltung VMTP-artiger Transaktionsaufzeichnungen für eine gesicherte Weiterleitung von transienten Nachrichten zwischen zwei beliebigen Knoten.
3) Erkennen und Verwerfen duplizierter Pakete.
4) Erneutes Übertragen verlorener Pakete.

Die Schichten 1 bis 4 sind in dem Norand-RF-Netz in sich abgeschlossen und sind unabhängig von dem Hostcomputer und von Endgerätanwendungen. Die Sitzungs- oder Kommunikationssteuerungsschicht (und alle höheren Schichten) sind abhängig von speziellen Anwendungen. Daher muss erforderlichenfalls das Sitzungs- oder Kommunikationssteuerungsprotokoll (und höhere Protokolle) implementiert werden. Man beachte, dass ein einziger Transportzugangspunkt ausreicht, um Einzelsitzungen mit mehreren Knoten zu behandeln. Mehrere gleichzeitige Sitzungen zwischen zwei beliebigen Knoten könnten mit einer Sitzungskennung in einem Sitzungs-Datenkopf behandelt werden.
Es bestehen folgende Netzadressenanforderungen: DLC-Rahmen enthalten eine Sprung-Ziel- und Quelladresse in dem DLC-Datenkopf. Netzpakete enthalten eine End-zu-End-Zieladresse und eine Quelladresse in dem Netz-Datenkopf. Transportnachrichten enthalten kein Adressfeld, stattdessen ist eine Transportverbindung durch Paare von Netzschicht-Quell- und Zieladressen definiert. Mehrere Transportverbindungen erfordern mehrere Paare von Netzwerkadressen.
Der Transport-Datenkopf enthält eine TRANSPORTZUGANGSPUNKT-Kennung. DLC- und Netzwerkadressen sind konsistent und haben das gleiche Format. Jeder Knoten weist eine eindeutige LANGE ADRESSE auf, die bei der Herstellung in den Knoten programmiert wird. Die lange Adresse wird nur verwendet, um eine KURZE ADRESSE von dem Ausgangsknoten zu erhalten.
Die Netzwerkentität in jedem Knoten erhält eine KURZE ADRESSE von dem Ausgangsknoten, die den Knoten eindeutig kennzeichnet. Die Netzwerkentität leitet die KURZE ADRESSE an die DLC-Entität weiter. Kurze Adressen werden verwendet, um die Paketgrößen zu minimieren.
Kurze Adressen bestehen aus Folgendem: Es gibt
ein Adresslängenbit (kurz oder lang);
eine Spanning Tree – Kennung;
eine Knotentypkennung: Knotentypen sind allgemein bekannt;
eine eindeutige Gruppensende- oder Rundsende-Knotenkennung.
Die Knotenkennungsteile von Ausgangsknotenadressen sind allgemein bekannt und konstant. Eine vorgegebene oder Standard- Spanning Tree – Kennung ist allen Knoten allgemein bekannt. Eine nicht vorgegebene Spanning Tree – Kennung kann in den Ausgangsknoten eingegeben werden (d.h. von einem Netzadministrator) und allen anderen Knoten in "HALLO"-Paketen bekannt gemacht werden. Die Liste von nicht vorgegebenen Überbrückungsbäumen, an welche sich andere Knoten angliedern können, muss in jeden Knoten eingegeben werden.
Eine Knotentypkennung mit lauter Einsen wird verwendet, um alle Knotentypen zu spezifizieren. Eine Knotenkennung mit lauter Einsen wird verwendet, um alle Knoten des speziellen Typs zu spezifizieren. Eine DLC-Kennung mit lauter Nullen wird verwendet, um eine DLC-Entität zu spezifizieren, die noch keine Adresse aufweist. Die Adresse mit lauter Nullen wird in den DLC-Rahmen verwendet, die genutzt werden, um Netzwerk-Adresspakete zu senden und zu empfangen. (Die Netzwerkentität in jedem Knoten filtert basierend auf der Netzwerkadresse Adresspakete.)
Die Zuweisung der kurzen Adresse erfolgt folgendermaßen: Kurze Knotenkennungen von Ausgangsknoten sind allgemein bekannt. Alle anderen Knoten müssen eine kurze Knotenkennung von dem Ausgangsknoten erhalten. Um eine KURZE ADRESSE zu erhalten, sendet ein Knoten ein Adressanforderungspaket an den Ausgangsknoten. Die Quelladressen (d.h. DLC- und Netzwerk-) in dem Anforderungspaket sind LANGE ADRESSEN. Der Ausgangsknoten unterhält eine Adress-Warteschlange genutzter und ungenutzter KURZER ADRESSEN. Wenn möglich wählt der Ausgangsknoten eine verfügbare KURZE ADRESSE aus, verknüpft die KURZE ADRESSE mit der LANGEN ADRESSE des anfordernden Knotens und schickt die KURZE ADRESSE in einem Adressbestätigungspaket an den anfordernden Knoten zurück. (Man beachte, dass die Zieladresse in dem Bestätigungspaket eine lange Adresse ist.)
Ein Knoten muss anfänglich und jedes Mal, wenn eine Inaktivitätsperiode ADRESS-AUSZEIT abläuft, ohne dass der Knoten ein Paket von der Netzwerkentität in dem Ausgangsknoten erhalten hat, eine (neue) kurze Adresse erhalten.
Die Netzwerkentität in dem Ausgangsknoten unterhält Adressen in der Adress-Warteschlange in der Reihenfolge der längsten Nichtbenutzung. Jedes Mal, wenn ein Paket empfangen wird, wird die Quelladresse an das Ende der Warteschlange gesetzt. Die Adresse am Kopf der Warteschlange steht zur Nutzung durch einen anfordernden Knoten zur Verfügung, wenn sie niemals verwendet worden ist oder wenn sie während einer Zeitperiode MAX-ADRESS-NUTZUNGSDAUER inaktiv war.
Die MAX-ADRESS-NUTZUNGSDAUER muss größer als die ADRESS-AUSZEIT sein, um sicherzustellen, dass eine Adresse nicht durch irgendeinen Knoten genutzt wird, wenn sie für einen anderen Knoten verfügbar wird. Wenn der Ausgangsknoten eine ADRESS-Anforderung von einer Quelle erhält, für welche ein Eintrag in der Adress-Warteschlange existiert, aktualisiert der Ausgangsknoten einfach die Warteschlange und sendet die alte Adresse zurück.
Die Netzschicht organisiert Knoten zu einem optimalen Spanning Tree mit dem Controller am Ausgangspunkt des Baumes. (Man beachte, dass die Spanning Tree-Kennung erlaubt, dass zwei logische Bäume in dem gleichen Versorgungsbereich existieren.) Die Organisation des Spanning Tree wird mit einem HALLO-Protokoll erleichtert, welches ermöglicht, dass Knoten den kürzesten Weg zu dem Ausgangsknoten bestimmen, bevor sie sich an den Spanning Tree angliedern. Alle Nachrichten werden entlang von Zweigen des Spanning Tree geleitet.
Knoten in dem Netz werden generell als angegliedert oder nicht angegliedert kategorisiert. Anfänglich ist nur der Ausgangsknoten angegliedert. Es kann ein einziger Controller als der Ausgangsknoten bestimmt werden oder es können mehrere Ausgangsknotenkandidaten (d.h. Controller) verhandeln, um zu bestimmen, welcher Knoten der Ausgangsknoten ist. Angegliederte Brückenknoten und Ausgangsknotenkandidaten senden HALLO-Pakete in berechneten Intervallen. Die HALLO-Pakete beinhalten:

a) die Quelladresse, welche die Spanning Tree-Kennung enthält;
b) eine Rundsende-Zieladresse;
c) einen "Start"-Wert, aus welchem der Zeitablauf zukünftiger HALLO-Nachrichten berechnet werden kann;
d) eine Verschiebungszeit des HALLO-Zeitschlitzes, welche eine tatsächliche Abweichung angibt, die in der planmäßigen Ankunft der nächsten HALLO-Nachricht auftreten wird (wobei die planmäßige Ankunft aus dem "Start" wert berechnet wird);
e) den Abstand (d.h. die Wegekosten) des Senders von dem Host: Der inkrementale Abschnitt des Abstandes zwischen einem Knoten und seinem Stammknoten ist hauptsächlich eine Funktion der Art der physikalischen Verbindung (d.h. Ethernet, RS485, RF oder dergleichen). Wenn ein Signalstärkeindikator verfügbar ist, werden Verbindungen zu der Verbindung mit der besten Signalstärke hin ausgerichtet. Die Abstandskomponente ist dafür vorgesehen, die Wegeauswahl zu schnellen (d.h. verdrahteten) Verbindungen hin auszurichten. Das Festsetzen eines Schwellwertes für eine minimale Signalstärke hilft, sporadische Änderungen in dem Netz zu verhindern. Außerdem können Verbindungen dahingehend ausgerichtet werden, die Belastung (d.h. die Anzahl von abgeleiteten Knoten) an einem Stammknoten auszugleichen.
f) eine Liste für anhängige Nachrichten: Listen für anhängige Nachrichten bestehen aus Null oder mehreren Paaren von Zieladresse/Nachrichtenlänge. Anhängige Nachrichten für Endgeräte werden in dem Stammknoten des Endgerätes gespeichert.
g) eine Liste abgetrennter Knoten: Listen von abgetrennten Knoten enthalten die Adressen von Knoten, die von dem Spanning Tree abgetrennt worden sind. Der Ausgangsknoten unterhält zwei Listen. Eine private Liste besteht aus allen Adressen abgetrennter Knoten und eine bekannt gemachte Liste besteht aus den Adressen aller abgetrennter Knoten, die anhängige Transportnachrichten aufweisen. Die Adressen in dem HALLO-Paket entsprechen der bekannt gemachten Liste.

Ein interner Knoten erfährt, welche Einträge in seinen Listen vorhanden sein sollten, aus HALLO-Nachrichten, die von seinem Stammknoten gesendet werden. Der Ausgangsknoten baut seine Listen abgetrennter Knoten aus Informationen, die in Abtrenn-Paketen erhalten werden, auf. Einträge sind ABTRENN-MSG-NUTZUNGSDAUER Hallo-Zeiten lang in HALLO-Nachrichten enthalten.
Angegliederte Knoten senden sofort, wenn sie ein "HALLO.Anforderungs"-Paket mit einer globalen Zieladresse erhalten, "KURZ-HALLO"-Nachrichten; ansonsten werden angegliederte Knoten nur HALLO-Nachrichten in berechneten Zeitintervallen in "HALLO-Zeitschlitzen" senden. KURZ-HALLO-Nachrichten enthalten keine anhängige Nachricht oder Liste abgetrennter Knoten. KURZ-HALLO-Nachrichten werden unabhängig von regulären HALLO-Nachrichten gesendet und beeinflussen nicht den Zeitablauf regulärer HALLO-Nachrichten.
Nicht angegliederte Knoten (Knoten ohne einen Stammknoten in dem Spanning Tree) befinden sich anfänglich in einem Zustand "NICHT ANGEGLIEDERT, MITHÖREN". Während des Zustands MITHÖREN erfährt ein Knoten, welche angegliederte Basisstation, welcher angegliederte Controller dem Ausgangsknoten am nächsten liegt, indem er die HALLO-Nachrichten mithört. Nachdem die Mithörperiode abgelaufen ist, sendet ein nicht angegliederter Knoten ein ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket an den dem Ausgangsknoten nächstgelegenen angegliederten Knoten. Der angegliederte Knoten quittiert die ANGLIEDERUNG.Anforderung sofort und sendet das ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket zu dem Ausgangsknoten (Controller). Der Ausgangsknoten sendet die Anforderung als ein ANGLIEDERUNG.Bestätigungs-Paket Ende-zu-Ende zurück. Wenn der neu angegliederte Knoten eine Basisstation ist, berechnet der Knoten seinen Verbindungsabstand und zählt den Abstand zu dem Abstand seines Stammknotens hinzu, bevor er beginnt, HALLO-Nachrichten zu senden.
Die End-zu-End-ANGLIEDERUNGs.Anforderung fungiert als ein Entdeckungspaket und ermöglicht dem Ausgangsknoten, die Adresse des Quellknotens schnell kennenzulernen. Die END-ZU-END-ANGLIEDERUNGs.Anforderung durchläuft, wenn sie von einem Knoten zu dem Anfangsknoten gesendet wird, nicht immer die gesamte Strecke. Wenn ein stromab gelegener Knoten ein ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket empfängt und bereits einen korrekten Leitwegeintrag für den zugeordneten Knoten aufweist, unterbricht der stromab gelegen Knoten die Anforderung und sendet die ANGLIEDERUNGs.Bestätigung an den Quellknoten zurück. (Man beachte, dass etwaige Huckepack-Daten auf dem ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket trotzdem zu dem Host weitergeleitet werden müssen.) Diese Situation tritt jedes Mal auf, wenn ein "neuer" Weg mehr als einen Knoten gemeinsam mit dem "alten" Weg hat.
Der Zustand MITHÖREN endet nach MIN_HALLO HALLO-Zeitschlitzen, wenn HALLO-Nachrichten von wenigstens einem Knoten empfangen worden sind. Wenn keine HALLO-Nachrichten empfangen wurden, wartet der mithörende Knoten und versucht es später erneut.
Ein angegliederter Knoten kann auf eine HALLO-Nachricht von einem anderen als seinem Stammknoten reagieren (d.h. mit einer ANGLIEDERUNGs.Anforderung), wenn die Differenz in der in dem HALLO-Paket spezifizierten Sprung-Zahl einen Wert ÄNDERUNGSSCHWELLE übersteigt.
Nicht angegliederte Knoten können eine globale ANGLIEDERUNGs.Anforderung mit einer Gruppensende-Basisstations-Zieladresse senden, um kurze HALLO-Nachrichten von angegliederten Basisstationen abzurufen. Der Endeffekt besteht darin, dass der Zustand MITHÖREN (optional) verkürzt werden kann. (Man beachte, dass nur eine angegliederte Basisstation oder der Controller auf ANGLIEDERUNGs.Anforderungen reagieren können.) Normalerweise ist dieses Leistungsmerkmal für Basisstationen mit abgeleiteten Knoten und Endgeräte mit in Verlauf befindlichen Transaktionen reserviert.
ANGLIEDERUNGs.Anforderungen enthalten eine (möglicherweise leere) Liste abgeleiteter Knoten, um inneren Knoten zu ermöglichen, ihre Leitwegtabellen zu aktualisieren. ANGLIEDERUNGs.Anforderungen enthalten außerdem ein "ZÄHLWERT"-Feld, welches anzeigt, dass ein Endgerät sich in schlafendem Zustand befinden kann. Die Netzwerkentität in dem Stammknoten eines SCHLAFENDen Endgerätes kann temporär Nachrichten für eine spätere Auslieferung speichern. Wenn das Zählwertfeld ungleich Null ist, wird die Netzwerkentität in einem Stammknoten anhängige Nachrichten speichern bis 1) die Nachricht ausgeliefert ist; oder 2) die "ZÄHLWERT" HALLO-Zeiten abgelaufen sind.
Transportschichtdaten können auf einem ANGLIEDERUNG.Anforderungs-Paket von einem Endgerät huckepack genommen werden. (Das bedeutet, eine ANGLIEDERUNGs.Anforderung/Bestätigung kann mit einem Bitflag in dem Netz-Datenkopf eines Datenpaketes realisiert werden.
NETZSCHICHT-WEGELEITUNG
Alle Nachrichten werden entlang von Zweigen des Spanning Tree geleitet. Basisstationen lernen die Adresse von Endgeräten kennen, indem sie Verkehr von Endgeräten (d.h. zu dem Ausgangsknoten) überwachen. Wenn eine Basisstation ein (d.h. ANGELIEDERUNG.Anforderungs-) Paket empfängt, das für den Ausgangsknoten bestimmt ist, erzeugt die Basisstation einen Eintrag in ihrer Leitwegtabelle für das Endgerät oder aktualisiert diesen. Der Eintrag enthält die Adresse des Endgerätes und die Adresse der Basisstation, welche das Paket sendet (d.h. die Sprungadresse). Wenn eine Basisstation ein stromauf laufendes Paket empfängt (d.h. von dem Ausgangsknoten, für ein Endgerät bestimmt) wird das Paket einfach an die Basisstation weitergesendet, welche sich im Leitwegeintrag für die Zieladresse befindet. Stromauf laufende Nachrichten (d.h. zu einem Endgerät hin) werden jedes Mal verworfen, wenn kein Leitwegeintrag existiert. Stromab laufende Nachrichten (d.h. von einem Endgerät zu dem Ausgangsknoten) werden einfach an den nächsten stromab gelegenen Knoten weitergesendet (d.h. den Stammknoten in dem Zweig des Spanning Tree.
Die KOMMUNIKATION VON ENDGERÄT ZU ENDGERÄT erfolgt, indem der gesamte Verkehr von Endgerät zu Endgerät durch den nächstgelegenen gemeinsamen Vorfahren geleitet wird. Im schlimmsten Fall stellt der Ausgangsknoten den nächsten gemeinsamen Vorfahren dar. Ein "ADRESS-SERVER" erleichtert die Kommunikation von Endgerät zu Endgerät (siehe nachfolgend).
Das LÖSCHEN UNGÜLTIGER EINTRÄGE IN DER LEITWEGTABELLE erfolgt auf mehrerlei Weise: Die verbindungsorientierte Transportschicht stellt sicher, dass Pakete von an den Zweigen des Spanning Tree angegliederten Knoten innerhalb der AUSZEIT-Periode ankommen werden, es sei denn, ein Knoten ist abgetrennt.)
2) Jedes Mal, wenn die DLC-Entität in einem Stammknoten MAX-WIEDERHOLUNG mal verfehlt, eine Nachricht an einen abgeleiteten Knoten zu senden, wird der Knoten logisch von dem Spanning Tree abgetrennt, mit einer Ausnahme. Wenn der abgeleitete Knoten ein SCHLAFENDes Endgerät ist, wird die Nachricht durch die Netzentität in dem Stammknoten "ZÄHLWERT" HALLO-Zeiten lang zurückgehalten. Der Stammknoten versucht unmittelbar, nachdem er sein nächstes HALLO-Paket gesendet hat, die Nachricht auszuliefern. Wenn die Nachricht nach "Zählwert" HALLO-Zeiten nicht ausgeliefert werden kann, wird der abgeleitete Knoten logisch von dem Spanning Tree abgetrennt. Informationen zum abgetrennten Knoten werden stromab zu dem Anfangsknoten weitergeleitet, wobei jeder Knoten auf dem Weg des ABTRENN-Pakets seine Leitwegtabellen entsprechend den folgenden Regeln geeignet anpassen muss: a) wenn der verlorene Knoten ein abgeleiteter Endknoten ist, wird der Leitwegeintrag für das Endgerät gelöscht und ein ABTRENN-Paket erzeugt; b) wenn der in dem ABTRENN-Paket spezifizierte Knoten ein Endgerät ist und der Knoten, der das Paket ausgeliefert hat, der nächste Sprung in dem Weg zu dem Endgerät ist, wird der Eintrag in der Leitwegtabelle für das Endgerät gelöscht und das ABTRENN-Paket weitergesendet; c) wenn der verlorene Knoten ein abgeleiteter Basisstationsknoten ist, werden alle Leitwegeinträge, welche diese Basisstation als den nächsten Sprung spezifizieren, gelöscht und für jedes verlorene Endgerät wird ein ABTRENN-Paket erzeugt.
Generell wird ein Knoten jedes Mal, wenn er feststellt, dass ein Endgerät abgetrennt ist, seinen Leitwegeintrag für das Endgerät löschen. Jedes Mal, wenn ein Knoten feststellt, dass eine Basisstation abgetrennt ist, wird er alle Leitwegeinträge, die diese Basisstation enthalten, löschen. Es werden nur Einträge für stromauf gelegene Knoten gelöscht.
Wenn ABTRENN-Pakete den Ausgangsknoten erreichen, werden sie zu einer "Abtrennliste" hinzugefügt. Die Knoten verbleiben in der Abtrennliste des Ausgangsknotens bis a) der Knoten erneut an den Spanning Tree angegliedert wird; oder b) die Zeit des Listeneintrags abläuft. Die Abtrennliste ist in den HALLO-Nachrichten enthalten und wird durch den gesamten Spanning Tree weitergeleitet.
Wenn sich beispielsweise ein Endgerät abtrennt und an einen anderen Zweig in dem Spanning Tree neu angliedert, erfahren alle stromab gelegenen Knoten in dem neuen Zweig (schnell) den neuen Weg zu dem Endgerät. Knoten, die sich auch in dem alten Weg befanden, ändern ihre Leitwegtabellen und senden Pakete nicht mehr entlang des alten Weges weiter. Zumindest ein Knoten, der Ausgangsknoten, muss sich sowohl in dem alten als auch in dem neuen Weg befinden. Ein neuer Weg wird aufgebaut, sobald ein End-zu-End-ANGLIEDERtTNG.Anforderungs-Paket von dem Endgerät einen Knoten erreicht, der sich auch in dem alten Weg befand.
4) Ein Knoten erfährt jedes Mal (schnell), dass er abgetrennt ist, wenn er eine HALLO-Nachricht von irgendeinem Knoten empfängt, bei der sich seine Adresse in der zugeordneten Abtrennliste befindet. Der abgetrennte Knoten kann optional eine globale ANGLIEDERUNGs.Anforderung senden und tritt dann in den Zustand NICHT ANGEGLIEDERT, MITHÖREN ein und gliedert sich wie zuvor beschrieben erneut an. Nach der Neuangliederung muss der Knoten in einem Zustand UNTERDRÜCKT verbleiben, bis seine Adresse aus allen Abtrennlisten herausgefallen ist. Während des Zustands UNTERDRÜCKT ignoriert der Knoten Abtrennlisten.
5) Ein Knoten wird jedes Mal abgetrennt und tritt in den Zustand NICHT ANGEGLIEDERT, MITHÖREN ein, wenn MAX-HALLO-WIEDERHOLUNG HALLO-Nachrichten von seinen Stammknoten verfehlt werden.
6) Ein Knoten tritt jedes Mal in den Zustand ANGEGLIEDERT, MITHÖREN ein, wenn eine einzige HALLO-Nachricht von seinem Stammknoten verfehlt wird. SCHLAFENDe Endgeräte bleiben während des Zustands ANGEGLIEDERT, MITHÖREN wach. Der Zustand endet, wenn das Endgerät eine Daten- oder HALLO-Nachricht von seinem Stammknoten empfängt. Das Endgerät kommt in den Zustand NICHT ANGEGLIEDERT, wenn a) seine Adresse in der Abtrennliste einer HALLO-Nachricht von einem anderen als seinem Stammknoten erscheint; oder b) MAX-HALLO-WIEDERHOLUNG HALLO-Nachrichten verfehlt werden. Die Gesamtanzahl der in dem Zustand MITHÖREN verbrauchten HALLO-Zeitschlitze ist konstant.
Wenn ein Knoten in dem Zustand ANGEGLIEDERT, MITHÖREN einen Weg zu dem Ausgangsknoten entdeckt, der ÄNDERUNGSSCHWELLE kürzer ist, kann er sich an den kürzeren Weg angliedern. SCHLAFENDe Endgeräte müssen periodisch in den Zustand ANGEGLIEDERT, LERNEN eintreten, um etwaige Änderungen (d.h. kürzere Wege) in der Netztopologie zu entdecken.
HALLO-SYNCHRONISATION
Alle angegliederten Nicht-Endknoten senden periodisch HALLO-Nachrichten in diskreten "HALLO-Zeitschlitzen" in berechneten Intervallen. Basisstationsknoten erfahren, welche HALLO-Zeitschlitze belegt sind und unterlassen das Senden während belegter HALLO-Zeitschlitze.
Ein Endgerät unterlässt das Senden während des HALLO-Zeitschlitzes seines Stammknotens und unterlässt das Senden während Nachrichtenzeitschlitzen, die in einer HALLO-Nachricht reserviert sind.
Die HALLO-Nachricht enthält ein "START"-Feld, das in einem allgemein bekannten Randomisierungsalgorithmus verwendet wird, um den nächsten HALLO-Zeitschlitz für den sendenden Knoten und den nächsten Start zu bestimmen. Die Adresse des sendenden Knotens wird als Faktor in dem Algorithmus verwendet, um eine Randomisierung zu garantieren. Knoten können den Algorithmus i mal ausführen, um die Zeit (und den Start) zu bestimmen, wenn die i-te HALLO-Nachricht von dem Sender ist.
Nach der Angliederung wählt eine Basisstation einen zufälligen Anfangsstart und einen nicht belegten HALLO-Zeitschlitz aus und sendet eine HALLO-Nachricht in diesem Zeitschlitz. Die Basisstation wählt nachfolgende HALLO-Zeitschlitze aus, indem sie den Randomisierungsalgorithmus ausführt. Wenn durch eine Ausführung des Algorithmus ein belegter Zeitschlitz ausgewählt wird, wird der nächste freie Zeitschlitz verwendet und ein HALLO-"VERSCHIEBUNG"sfeld zeigt den Versatz von einem berechneten Zeitschlitz an. Aufsummierte Verzögerungen sind nicht gestattet (d.h. Konkurrenzverzüge während der HALLO-Übertragung i beeinflussen nicht die Zeit der HALLO-Übertragung i+1).
Die Werte HALLO-ZEIT und HALLO-ZEITSCHLITZ-ZEIT werden durch den Anfangsknoten festgelegt und in den HALLO-Nachrichten durch das gesamte Netz gesendet. Der Wert HALLO-ZEITSCHLITZ-ZEIT muss groß genug sein, um eine HALLO-Konkurrenz zu minimieren.
Ein Knoten synchronisiert sich anfänglich zu einer HALLO-Nachricht von seinem Stammknoten. Ein SCHLAFENDer Knoten kann abschalten, und zwar mit einem Interrupt eines aktiven Zeitgebers, sodass er direkt vor der nächsten erwarteten HALLO-Nachricht geweckt wird. Die Netzwerkentität in den Basisstationsknoten kann Nachrichten für SCHLAFENDe Knoten speichern und diese unmittelbar auf die HALLO-Nachrichten folgend senden. Diese Realisierung ermöglicht, dass SCHLAFENDe Endgeräte nicht abgerufene Nachrichten empfangen. (Man beachte, dass die Netzschicht immer versucht, Nachrichten sofort auszuliefern, bevor diese gespeichert werden.) Erneute Versuche für anhän gige Nachrichten werden in zyklischer Reihenfolge gesendet, wenn Nachrichten für mehr als eine Zieladresse anhängig sind.
Man beachte, dass ein abgeleiteter Knoten, der i HALLO-Nachrichten verfehlt, den Zeitpunkt der HALLO-Nachricht i + 1 berechnen kann.
THEORIE DER TRANSPORTSCHICHT UND BEMERKUNGEN ZUR IMPLEMENTIERUNG
Die Transportschicht stellt gesicherte, ungesicherte und transaktionsorientierte Dienste zur Verfügung. Zwei Typen von Transportverbindungen sind definiert: 1) eine TCP-artige Transportverbindung kann explizit für langlebige Verbindungen angefordert werden; oder 2) eine VMTP-artige Verbindungsaufzeichnung kann implizit für transiente Verbindungen aufgebaut werden. Außerdem wird ein verbindungsloser Dienst für Knoten bereitgestellt, die eine End-zu-End-Transportverbindung mit dem Hostcomputer unterstützen.
Die Schnittstellen zu der nächst höheren (d.h. Verarbeitungs- oder Anwendungs-) Schicht beinhalten:
VERBINDEN (Zugangspunkt, Knotenname)
MITHÖREN (Zugangspunkt)
EINHEITSDATEN (Zugangspunkt, Knotenname, Puffer, Länge)
SENDEN (Kennung, Puffer, Länge)
EMPFANGEN (Kennung, Puffer, Länge)
SCHLIESSEN (Kennung)
Die "KENNUNG" bezeichnet den Verbindungstyp und stellt die Verbindungsidentifikation für TCP-artige Verbindungen dar.
SENDE-Nachrichten erfordern eine Antwort von dem Netzknoten (Ausgangsknoten oder Endgerät), an welchen die Nachricht gerichtet ist.
EINHEITSDATEN-Nachrichten erfordern keine Antwort. EINHEITSDATEN wird verwendet, um Nachrichten an einen Host zu senden, der in der Lage ist, End-zu-End-Transportverbindungen von Host zu Endgerät zu unterstützen.
Da die Netzschicht einen ungesicherten Dienst bereitstellt, muss die Transportschicht duplizierte Pakete erkennen und verlorene Pakete erneut senden. Die Erkennung von Duplikaten wird durch die Nummerierung der Transportpakete mit eindeutigen Sequenznummern erleichtert.
TRANSPORTVERBINDUNGEN
TCP-artige Transportverbindungen werden für die Nachrichtenübertragung über langlebige Verbindungen verwendet. Die Verbindungen können Endgerät-zu-Ausgangsknoten oder Endgerät-zu-Endgerät-Verbindungen sein (d.h. Basisstationen sind nicht an der Transportverbindung beteiligt).
TCP-artige Transportverbindungen werden unter Verwendung einer Drei-Wege-Quittierung aufgebaut. Jedes Ende wählt seine anfängliche Sequenznummer und bestätigt die anfängliche Sequenznummer des anderen Endes während der Quittierung. Der Knoten, der die Verbindung initiiert, muss eine Zeit MAX-PAKET-NUTZUNGSDAUER abwarten, bevor er eine Verbindung anfordert, um zu garantieren, dass anfängliche Sequenznummern eindeutig sind. Sequenznummern werden um Modulo MAX-SEQ inkrementiert, wobei MAX-SEQ groß genug ist, um sicherzustellen, dass in dem Netz keine doppelten Sequenznummern existieren. Pakettypen zum Aufbau und zur Unterbrechung von Verbindungen sind wie in TCP definiert.
Eine TCP-artige Verbindung ist voll duplexfähig und es wird ein Schiebefenster verwendet, um mehrere unerledigte Transportpakete zu ermöglichen. Ein ARQ-Bit in dem Transport-Paketkopf wird verwendet, um eine sofortige Bestätigung von dem entgegengesetzten Ende anzufordern.
VMTP-artige Verbindungen werden für transiente Nachrichten (d.h. Postnachrichten von Endgerät zu Endgerät) verwendet. VMTP-artige Verbindungsaufzeichnungen werden automatisch gebildet. Eine VMTP-artige Verbindungsaufzeichnung wird jedes Mal aufgebaut (oder aktualisiert), wenn eine VMTP-artige Transportnachricht empfangen wird. Der Vorteil liegt darin, dass keine explizite Verbindungsanforderung erforderlich ist. Der Nachteil besteht darin, dass längere und sorgfältiger ausgewählte Sequenznummern erforderlich sind. Eine VMTP-artige Verbindung ist halb duplexfähig. (Eine Vollduplex-Verbindung auf einer höheren Schicht kann mit zwei unabhängigen VMTP-artigen Halbduplex-Verbindungen gebildet werden.) Bestätigungen müssen durch höhere Schichten gehandhabt werden.
Transportverbindungen sind durch die Netzwerk-End-zu-End-Ziel- und Quelladressen definiert.
Transportverbindungen ist eine MAX_TP_NUTZUNGSDAUER-Auszeit zugeordnet. Die Transportverbindungsaufzeichnungen werden gelöscht, nachdem eine MAX_TP_NUTZUNGSDAUER-Zeit ohne Aktivität auf der Verbindung abgelaufen ist. Die Transportentität in einem Endgerät kann sicherstellen, dass ihre Transportverbindung nicht verloren geht, indem sie jedes Mal, wenn die TP_AUSZEIT-Zeit ohne Aktivität ausläuft, ein leeres, Zeit füllendes Transportpaket sendet.
Die Transportentität in einem Knoten speichert Nachrichten für eine mögliche erneute Übertragung. Man beachte, dass erneute Übertragungen nicht immer demselben Weg zu folgen brauchen, und zwar (hauptsächlich) aufgrund von sich bewegenden Endgeräten und den resultierenden Änderungen in dem Spanning Tree. Beispielsweise kann die Netzwerkentität in einem Stammknoten einen abgeleiteten Knoten abtrennen, nachdem die DLC-Entität ein Fehlschlagen einer Nachrichtenauslieferung meldet. Der abgeleitete Knoten wird bald entdecken, dass er abgetrennt ist, und wird sich neu an den Spanning Tree angliedern. Wenn die Transportentität (d.h. in dem Ausgangsknoten) nun die Nachricht erneut sendet, wird diese dem neuen Weg folgen.
TAKTUNG VON TRANSPORTNACHRICHTEN UND SCHLAFENDE ENDGERÄTE
Die Transportentität in einem Endgerät berechnet eine separate Auszeit für SENDE- und TRANSAKTIONsvorgänge. Anfänglich sind beide Auszeiten eine Funktion des Abstands des Endgerätes von dem Ausgangsknoten.
Ein TCP-artiger Algorithmus wird verwendet, um die erwartete Laufzeit für einen solchen Nachrichtentyp abzuschätzen. Nachrichten, die eine Antwort erfordern, werden erneut gesendet, wenn das Doppelte der erwarteten Laufzeit abläuft, bevor eine Antwort empfangen wird. SCHLAFENDe Endgeräte können während eines großen Prozentsatzes der erwarteten Laufzeit abschalten, bevor sie aufgeweckt werden, um die Antwortnachricht zu empfangen. Man beachte, dass verfehlte Nachrichten durch die Netzschicht "ZÄHLWERT" HALLO-Zeiten lang gespeichert werden können.
THEORIE DES ÜBERTRAGUNGSMITTELZUGRIFFS (MAC) UND BEMERKUNGEN ZUR IMPLEMENTIERUNG
Der Zugriff auf den Netzwerk-Kommunikationskanal wird in mehrerlei Weise geregelt: Ausführung des vollständigen CSMA-Algorithmus (siehe die MAC-Schicht zuvor). Der Absender überträgt wiederholt nichtbestätigte Nachrichten, bis ein Zählwert MAX_WIEDERHOLUNG abgelaufen ist.
Die Wiederholzeit des DLC muss relativ kurz sein, sodass verlorene Knoten schnell erkannt werden können. Wenn die DLC-Schicht der Netzschicht einen Fehlschlag bei der Auslieferung einer Nachricht meldet, kann die Netzschicht 1) Nachrichten für SCHLAFENDe Endgeräte für spätere Versuche speichern; oder 2) den Knoten von dem Spanning Tree abtrennen. Man beachte, dass die meisten verlorenen Knoten auf sich bewegende Endgeräte zurückzuführen sind.
Der Knotenkennungsteil der DLC-Adresse besteht anfänglich für alle Knoten außer dem Ausgangsknoten aus lauter Nullen. Die Adresse mit lauter Nullen wird von einem Knoten verwendet, um Datenverbindungsrahmen zu senden und zu empfangen, bis eine eindeutige Knotenkennung an die DLC-Entität in dem Knoten weitergeleitet ist. (Die eindeutige Knotenkennung wird von der Netzentität erhalten.)
ADRESSENAUFLÖSUNG
Allgemein bekannte Namen sind ebenfalls auf mehrerlei Weise an Netzadressen gebunden:

– Die Netzadresse und die Transportzugangskennung eines Namen-Servers, der in dem Ausgangsknoten enthalten ist, ist allen Knoten allgemein bekannt.
– Ein Knoten kann einen allgemein bekannten Namen bei dem in dem Ausgangsknoten enthaltenen Namen-Server registrieren.
– Ein Knoten kann die Netzzugangsadresse einer anderen Anwendung von dem Namen-Server anfordern, indem er den allgemein bekannten Namen der Anwendung verwendet.

MÖGLICHE ERWEITERUNGEN
Der Verkehr von Basisstation zu Basisstation könnte auch über den Controller geleitet werden, wenn der rückwärtige Lernalgorithmus Basisstationsknoten enthalten würde. (Jede Basisstation würde sich einfach erinnern müssen, in welche Richtung auf ihrem Zweig des Spanning Tree Daten, die an eine andere Basisstation gerichtet sind, gesendet werden müssen.)
Die Möglichkeit mehrerer Controller wird offen gehalten, indem eine Spanning Tree-Kennung in die Adressfelder integriert wird. Jeder Controller definiert einen eindeutigen Spanning Tree. Ein Knoten kann in mehr als einem Spanning Tree vorhanden sein, wobei für jeden separate Netzzustandsvariablen definiert sind.
Somit beschreibt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren der effizienten Leitung von Daten durch ein Netz aus zwischenliegenden Basisstationen in einem Funk-Datenkommunikationssystem.
In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten die RF-Netze mehrere Gateways. Durch Integration einer Systemkennung in das Adressfeld der Knoten ist es möglich, zu bestimmen, welche Knoten mit welchen Netzen verbunden sind.
Wie aus der vorliegend gegebenen Beschreibung offensichtlich ist, kann die Realisierung der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der gewünschten Zielstellung des Benutzers stark variieren. In jedem Fall ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung alle Variationen und Substitutionen, die aus der vorstehend gegebenen veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offensichtlich sind und offensichtlich werden können, abdeckt, und der Schutzumfang der Erfindung soll auf die Erfindung entsprechend der Ansprüche und ihrer Äquivalente ausgedehnt sein.

Claims

Datenkommunikationssystem, welches Kommunikationsverbindungen bereitstellt und aufweist: – eine Vielzahl von Endknoten (100-120); die Endknoten haben jeweils einen drahtlosen Empfänger, welcher in einem Normalzustand oder in einem Schlafzustand betreibbar ist; – eine Vielzahl von Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52), welche die Endknoten (100-120) dynamisch verbinden, um Kommunikationsverbindungen zwischen den Endknoten (100-120) bereitzustellen, wobei jeder der Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52) unabhängig lokale Information speichert und aktualisiert, welche die Kommunikationsverbindungen durch jenen Überbrückungsknoten angibt; die Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52) besitzen jeweils einen drahtlosen Transceiver, um drahtlose Kommunikation zu der Vielzahl von Endknoten (100-120) zu unterstützen; – die Vielzahl von Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52) versucht, unverzüglich Nachrichten zuzustellen, welche für jene Endknoten aus der Vielzahl von Endknoten (100-120) bestimmt sind, welche in dem Normalzustand betrieben werden; – jeder Überbrückungsknoten aus der Vielzahl von Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52) versucht, unverzüglich Nachrichten zuzustellen, welche für jene Endknoten aus der Vielzahl von Endknoten (100-120) bestimmt sind, welche in dem Schlafzustand betrieben werden, indem er zu vorbestimmten Intervallen bestimmte Typen von Anfragepaketen sendet, welche jene Endknoten aus der Vielzahl von drahtlosen Endknoten (100-120) identifizieren, welche in dem Schlafzustand betrieben werden und eine zustellfertige Nachricht haben; – jene Endknoten aus der Vielzahl von drahtlosen Endknoten (100-120) welche in dem Schlafzustand betrieben werden, synchronisieren den Betrieb ihrer Empfänger, um die bestimmten Typen von Anfragepaketen von mindestens einem Überbrückungsknoten aus der Vielzahl von Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52) zu empfangen; und – jeder in dem Schlafzustand betriebene Endknoten aus der Vielzahl von drahtlosen Endknoten (100-120), der aus den empfangenen bestimmten Typen von Anfragepaketen ermittelt, dass er eine zustellfertige Nachricht hat, leitet weitere Arbeitsvorgänge an seinen Empfänger, um die Nachricht zu empfangen.
Verfahren zum Bereitstellen von Kommunikationsverbindungen in einem Netzwerk mit: – einer Vielzahl von Endknoten (100-120); die Endknoten haben jeweils einen drahtlosen Empfänger, welcher in einem Normalzustand oder in einem Schlafzustand betreibbar ist; – einer Vielzahl von Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52); die Überbrückungsknoten weisen jeweils einen drahtlosen Transceiver auf, um drahtlose Kommunikation mit der Vielzahl von Endknoten (100-120) zu unterstützen; wobei das Verfahren aufweist: – dynamisches Verbinden der Endknoten (100-120), um Kommunikationsverbindungen zwischen den Endknoten bereitzustellen, wobei jeder der Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52) unabhängig lokale Information speichert und aktualisiert, welche die Kommunikationsverbindungen durch jenen Überbrückungsknoten angibt; – Versuchen, seitens der Vielzahl von Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52), unverzüglich Nachrichten zuzustellen, welche für jene Endknoten aus der Vielzahl von Endknoten (100-120) bestimmt sind, welche in dem Normalzustand betrieben werden; – Versuchen, seitens jedes Überbrückungsknotens der Vielzahl von Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52), unverzüglich Nachrichten zuzustellen, welche für jene Endknoten aus der Vielzahl von Endknoten (100-120) bestimmt sind, welche in dem Schlafzustand betrieben werden, indem zu vorbestimmten Intervallen bestimmte Typen von Anfragepaketen gesendet werden, welche jene Endknoten aus der Vielzahl von drahtlosen Endknoten (100-120) identifizieren, welche eine zustellungsfertige Nachricht haben; – Synchronisieren, seitens jener Endknoten aus der Vielzahl von drahtlosen Endknoten (100-120), welche in dem Schlafzustand betrieben werden, von Arbeitsvorgängen ihrer Empfänger, um die bestimmten Typen von Anfragepaketen von mindestens einem Überbrückungsknoten aus der Vielzahl von Überbrückungsknoten (22, 24, 40-52) zu empfangen; und – Leiten, seitens jedes in dem Schlafzustand betriebenen Endknotens aus der Vielzahl von drahtlosen Endknoten (100-120), der aus den empfangenen bestimmten Typen von Anfragepaketen ermittelt, dass er eine zustellfertige Nachricht hat, weiterer Arbeitsvorgänge an seinen Empfänger, um die Nachricht zu empfangen.