(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動ユニットと、ソフトウエア集約的機能である高レベル媒体アクセス制御（ＭＡＣ）機能及びハードウエア集約的機能である低レベル媒体アクセス制御（ＭＡＣ）機能を有する無線データ通信標準プロトコルにしたがって作動する有線網との間の無線データ通信を提供するシステムであって、
前記無線データ通信標準プロトコルの前記低レベルＭＡＣ機能を遂行するように構成された複数のＲＦポートを備え、
該複数のＲＦポートが、少なくとも１つのデータインタフェースを持ち、無線データ通信標準プロトコルに適合するように書式化された書式化データ信号を前記データインタフェースにおいて受信し、対応するＲＦデータ信号を発信するように配置され、ＲＦデータ信号を受信し、対応する前記無線データ通信標準プロトコルに適合するように書式化された書式化データ信号を供給するように配置され、
前記無線データ通信標準プロトコルの前記高レベルＭＡＣ機能を遂行するように構成された少なくとも１つのセル制御装置が、前記複数のＲＦポートとは別に設けられ、少なくとも１つの前記セル制御装置は、前記有線網からデータ信号を受信し、前記データ信号に対応する、前記無線データ通信標準プロトコルに適合するように書式化された書式化データ信号を前記ＲＦポートの前記データインタフェースに供給し、前記ＲＦポートから、前記無線データ通信標準プロトコルに適合するように書式化された書式化データ信号を受信し、前記無線データ通信標準プロトコルに適合するように書式化された書式化データ信号に対応するデータ信号を前記有線網に供給するように配置され、
前記セル制御装置は、移動ユニットの前記ＲＦポートの１つへの関連付けを制御し、前記移動ユニットに対する前記無線データ通信標準プロトコルに適合するように書式化された書式化データ信号を関連ＲＦポートに供給し、前記移動ユニットからの前記無線データ通信標準プロトコルに適合するように書式化された書式化データ信号を前記関連ＲＦポートから受信する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載したシステムであって、前記無線データ通信標準プロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１１標準プロトコルであることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能が、巡回冗長検査機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能が、ネットワーク活動ベクトル機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能が、送信準備完了／送信取り消し機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能が、ヘッダ生成／構文解析機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能が、衝突回避機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能が、周波数ホッピング機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能が構文解析承認／生成機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能が、再送信時間切れ機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載したシステムであって、前記セル制御装置によって遂行される前記高レベルＭＡＣ機能が、移動機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載したシステムであって、前記セル制御装置によって遂行される前記高レベルＭＡＣ機能が、再送信機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１に記載したシステムであって、前記セル制御装置によって遂行される前記高レベルＭＡＣ機能が、速度制御機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１に記載したシステムであって、前記セル制御装置によって遂行される前記高レベルＭＡＣ機能が、ホストインタフェース機能を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能が、巡回冗長検査機能と、ネットワーク活動ベクトル機能と、送信準備完了／送信取り消し機能と、ヘッダ生成／構文解析機能と、衝突回避機能と、周波数ホッピング機能と、構文解析承認／生成機能と、再送信時間切れ機能とを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１に記載したシステムであって、前記セル制御装置によって遂行される前記高レベルＭＡＣ機能が、移動機能と、再送信機能と、速度制御機能と、ホストインタフェース機能とを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１に記載したシステムであって、前記セル制御装置は、イーサネット接続を介して前記書式化データ信号を前記ＲＦポートの前記データインタフェースに提供するように構成されたことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載したシステムであって、前記書式化データ信号はイーサネットパケットに封入された形態であることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１７に記載したシステムであって、前記ＲＦポートは、前記イーサネット接続を介して電力を受け取ることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１に記載したシステムであって、前記ＲＦポートは、作動状態にされたとき、該ＲＦポートによって遂行される前記低レベルＭＡＣ機能を含む指令を前記セル制御装置からダウンロードするように構成されたブートローダプログラムを含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線データ通信網に関し、より詳細には、移動データ処理ユニットと中央コンピュータとの間の無線データ通信を使用する通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の出願人は、スペクトラム２４システムとして知られる無線データ通信システムを提供しており、該システムは、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）標準８０２．１１の無線データ通信プロトコルに従っている。そのシステムが実施される時、移動ユニットは、アクセスポイントを通じて中央コンピュータとデータ通信する。アクセスポイントは、中央の１つ又は複数のコンピュータと有線網で通信してもよい。各移動ユニットは、アクセスポイントの１つにそれ自身を関連させる。このシステムのアクセスポイントは、標準プロトコルの課せられた全ての要求を果たすように機能しており、これには関連及び移動機能、パケット構成と構文解析、パケット分割と再組立符号化、及び、システムアクセス制御が含まれる。秩序を維持して無線通信量を低減するために、各アクセスポイントは、中央コンピュータから有線網で受信したデータ通信のどれがその特定アクセスポイントに関連する移動ユニットに宛てられているのかを判断しなければならない。この要求により、アクセスポイントに相当の計算容量が追加され、そのコストが増大する。
【０００３】
更に、セルフサービス買物システム、病院システム、多くのユーザへのページング又は音声データリンクを含むシステム、電子棚ラベルとの通信をサポートするシステムなど、多重ユーザからの大量のデータ通信をサポートする必要があるアプリケーションにおいては、データ通信トラフィックをサポートするために追加のアクセスポイントが要求され、システム全体のコストを増大させる。
稼働アクセスポイントのコストは、その複雑さや、アクセスポイントに関連する各移動ユニット行きのパケットを選択するためのデータパケットの高速処理の必要性のみではなく、アクセスポイントの位置までの電力の運び込みや、交流をアクセスポイント回路用の直流へ変換するコストなどの付随的コストにもよるのである。更に、コストは、アクセスポイントのハードウェアやアンテナを物理的に設置することにも関わる可能性がある。
【０００４】
従来システムおいて、各アクセスポイントは、イーサネット有線網により中央コンピュータと接続される。アクセスポイントは、そのアクセスポイントと関連することになった移動ユニットの身元を判断し、イーサネット網上のデータパケットからアクセスポイントに関連する移動ユニット宛のパケットを抽出することを要求される。この要求は、アクセスポイントにとってかなりの処理上の負担となり、アクセスポイントのコスト増加をもたらしてきた。
１９９９年７月２２日に公開された本出願者による国際特許出願ＷＯ０９９３７０４７号で説明された従来のシステムにおいては、中央コンピュータは、イーサネット有線網を通じて高機能中継ハブと通信する。代わりに、トークンリングネットワークを使用することもできる。中継ハブは、各パケットの送り先を判断し、パケットの行き先がアクセスポイントに関連した移動ユニットの場合、アクセスポイントへパケットを経路指定する。この機能を達成するためには、ハブは、移動ユニットの経路リストとハブのポートに従うそれらの関連アクセスポイントとを維持する高機能ハブでなければならない。
【０００５】
実際には、ハブは、ただそのハブに接続したアクセスポイント及びそのハブに接続したアクセスポイントに関連した移動ユニットの原リストだけを維持していればよい。パケットがイーサネット上でそのハブに関連していない宛先アドレスを持つハブに受信されると、そのパケットは無視される。パケットの宛先アドレスがリストにより認識された場合のみ、ハブは、パケットをアクセスポイントに回送するであろう。パケットがアクセスポイントと接続した通信線と結びついたハブポート上に受信された時、ソースアドレスがリスト中のハブポートに関連される。そのパケットは、イーサネット接続か、又は、宛先アドレスに従って別のポートに経路指定される。
【０００６】
ハブにおいて宛先アドレスを判断し、ハブポートと接続されたアクセスポイントを持つ移動ユニットアドレスとの結びつきをハブの経路指定リスト中に維持することにより、アクセスポイントに要求される機能は、大いに低減される。アクセスポイントは、その通信線上で受信されたパケットのＲＦ送信を送り、関連移動ユニットからの送信を受信し、イーサネットパケットをハブに供給する導管としてのみ働く。更に、アクセスポイントは、スペクトラム２４システムでもたらされるような移動ユニット関連機能及び他の８０２．１１プロトコル機能を供給する必要があり、省力モードにある関連移動ユニットに対して代理ポーリング応答を準備してもよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来システムは、多数のアクセスポイントを持つことがあり、各々が多様な要求機能を実行するプログラム指令を包含するメモリを備える。この分散処理は、どんなアップグレードや変更もアクセスポイントの各々にあるプログラムコードの変更を必要し得るという理由で、システムをアップグレードし、或いはシステム構成に変更を加えることを困難にする。このような処理ユニット機能の分散はまた、負荷バランスやアクセス制御などのシステム管理機能を一層困難にする。
従って、本発明の目的は、複雑な装置を用いても妥当なコストで、或いは、簡単な装置で、信頼性があり能力が増加した無線データ通信を行うことを経済的に可能にする低コストの改良型無線データ通信方法及びシステムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明により、移動ユニットと、高レベルＭＡＣ機能と低レベルＭＡＣ機能を有する無線データ通信標準プロトコルにしたがって作動する有線網との間の無線データ通信を行うシステムが提供される。該システムは、無線データ通信標準プロトコルの前記低レベルＭＡＣ機能を遂行するように構成された複数のＲＦポートを備える。該ＲＦポートは、少なくとも１つのデータインタフェースを持ち、無線通信のために書式化されたデータ信号を該データインタフェースで受信して対応するＲＦデータ信号を送信するように配置され、かつ、ＲＦデータ信号を受信して対応する書式化されたデータ信号を形成するように配置されている。また、無線データ通信標準プロトコルの上記した高レベルＭＡＣ機能を遂行するように構成された少なくとも１つのセル制御装置が、該複数のＲＦポートとは別に設けられ、少なくとも１つのセル制御装置は、有線網からデータ信号を受信してそれに対応する書式化されたデータ信号を形成し、書式化されたデータ信号を受信してそれに対応するデータ信号を有線網に供給するように配置された、少なくとも１つのセル制御装置が設けられ、該セル制御装置は、移動ユニットのＲＦポートの１つとの関連付けを制御し、該移動ユニットに対する書式化されたデータ信号を関連ＲＦポートに供給し、移動ユニットからの書式化されたデータ信号を関連ＲＦポートから受信する。
【０００９】
本発明により、データ処理システムと結合した、複数のＲＦポートと移動ユニットとを持つ無線データ通信網における改良がもたらされ、移動ユニットは、ＲＦデータ通信ポートの１つに結びついて、前記データ処理システムとのデータ通信を実行する。移動ユニットは、セル制御装置によりＲＦポートの１つに割り当てられ、該セル制御装置は、第１のデータ通信をデータ処理システムから受信してそのデータ通信を割り当てられたＲＦポートに中継し、第２のデータ通信をＲＦポートから受信してその第２のデータ通信をデータ処理システムに中継するように配置されている。
【００１０】
本発明により、少なくも１つのＲＦポート、複数の移動ユニット、及び、ＲＦポートと結合されたセル制御装置を持つ無線ローカルエリアネットワークを作動する方法が提供される。ＲＦポートの作動により移動ユニットからの受信信号は、セル制御装置に中継され、セル制御装置からの受信信号は、移動ユニットに中継される。セル制御装置は、移動ユニットのＲＦポートとの結びつきを制御するように作動されるが、それは、ＲＦポートとセル制御装置との間の結合信号の送受信、及び、ＲＦポートを経由した移動ユニットとのメッセージの送受信を含む。
【００１１】
本発明により、無線データ通信システムで使用される移動ユニットの改良が行われ、該ユニットは、データプロセッサ、データプロセッサ用プログラム、及び、プログラムされたプロセッサと無線モジュールとを備える無線ネットワークアダプタを持つ。プログラムされたプロセッサは、無線モジュールの制御を含む第１の通信プロセッサ機能を実行し、データプロセッサは、プログラムのもとで作動し、無線データ通信システムの無線アクセス位置への関連を含む第２の通信プロセッサ機能を実行する。
【００１２】
本発明により、移動ユニットの無線アクセス位置への関連を含む標準化プロトコルに従ってデータ通信を供給するために、無線データ通信システムの改良がもたらされる。無線アクセス位置には、プログラムされたコンピュータとデータ通信する無線モジュール及びＲＦポートプロセッサを含む、少なくとも１つのＲＦポートが準備される。ＲＦポートプロセッサは、標準化プロトコルの第１の機能を実行し、プログラムされたコンピュータは、移動ユニットの前記無線アクセス位置への関連を含む標準化プロトコルの第２の機能を実行する。
【００１３】
本発明により、無線データ通信用のデータインタフェースと送受信機とを持つ無線モジュール、及び、第１及び第２のデータ通信ポートとランダムアクセスメモリとＲＯＭと持つデジタル信号プロセッサを含む無線データ通信システムに使用するＲＦポートがもたらされる。第２のデータ通信ポートは、前記無線モジュールのデータインタフェースに結合されている。ＲＯＭは、デジタル信号プロセッサを制御するためにブートストラップローダ・プログラムを備えており、プログラム指令を第１の通信ポートを通じてランダムアクセスメモリにロードする。
【００１４】
本発明により、無線モジュール、デジタルプロセッサ、ランダムアクセスメモリ、及び、ＲＯＭを持つＲＦポートを作動する方法がもたらされる。ブートストラップローダ・プログラムは、ＲＯＭに記憶される。デジタルプロセッサは、指令をコンピュータからランダムアクセスメモリへとブートストラップローダを使用してダウンロードするように作動され、ＲＦポートは、ダウンロードした指令の下で無線モジュールを使用してメッセージを送受信するように作動される。
【００１５】
本発明により、有線網インタフェース、データプロセッサ、及び、ＲＦモジュールを持つＲＦポートを使用して無線信号書式を持つ信号を送信する方法がもたらされる。信号は、有線網用のプロトコルを使用してＲＦポートに宛てられたデータパケット内に無線アドレスデータ及びメッセージデータを持つ有線網インタフェースに供給される。プロセッサが作動されて、アドレスデータ用無線信号書式及び前記ＲＦモジュールへのメッセージデータを持つ無線データ信号が供給され、ＲＦモジュール操作は、無線データ信号を無線信号書式で変調したＲＦ信号として送信するように作動される。
【００１６】
本発明により、無線信号書式を持つ信号をイーサネットインタフェース、データプロセッサ、及び、ＲＦモジュールを持つＲＦポートを使用して送信する方法がもたらされる。無線信号書式を持つデータメッセージをデータとして封入するイーサネットデータパケットは、イーサネットインタフェースに供給される。データプロセッサは、データメッセージをＲＦモジュールに供給するように作動される。ＲＦモジュールは、データメッセージをＲＦ信号として送信するように作動される。
【００１７】
本発明により、有線網インタフェース、データプロセッサ、及び、ＲＦモジュールを持つＲＦポートにおいて、無線アドレスデータ及びメッセージデータを含む無線信号書式を持つ信号を受信する方法がもたらされる。ＲＦモジュールは、無線信号書式を持つＲＦ信号を受信するように作動される。データプロセッサが作動されて、ＲＦモジュールから無線データ信号を受信し、有線網用プロトコルを使用して、ＲＦポートに対応するソースアドレスを持つデータパケットを含む有線網インタフェースにデータ信号を供給するが、ここで、該データパケットは、無線アドレスデータ及びメッセージデータを含んでいる。
【００１８】
本発明により、アドレスデータ書式及びメッセージデータを含む無線信号書式を持つＲＦメッセージ信号を、イーサネットインタフェース、データプロセッサ、及び、ＲＦモジュールを持つＲＦポートを使用して受信する方法がもたらされる。ＲＦメッセージ信号は、ＲＦモジュールに受信され、データ信号としてデータプロセッサに供給される。データプロセッサは、アドレスデータをデータ信号に翻訳するように作動され、アドレスデータに基づいて、前記メッセージデータ及び前記アドレスデータをイーサネットデータに封入し、それをイーサネットインタフェースに供給する。
【００１９】
本発明により、データプロセッサ及びメモリを持つコンピュータ、ＲＦポートデータプロセッサを持つＲＦポート、ＲＦモジュール、及び、コンピュータに結合されたデータ通信インタフェースを含む、簡単化された無線ローカルエリアネットワークシステムがもたらされる。第１のプログラムは、コンピュータデータプロセッサを作動するためにコンピュータのメモリに準備され、各移動ユニットへの関連を含む第１の無線データ通信機能を実行する。第２のプログラムは、ＲＦポートデータプロセッサを作動するために準備され、第２の無線データ通信機能を実行する。
【００２０】
本発明により、無線アクセスを通信システムに準備するために無線アクセス装置が供給される。該装置は、通信システム上でデータメッセージを送受信するためのモデム、及び、モデムに結合されたデータインタフェースとデータプロセッサとＲＦモジュールとを持つＲＦポートを含む。データはプログラムされて、モデムからデータメッセージを受信し、無線データ通信用にメッセージを書式化して、書式化されたメッセージをＲＦデータ信号によって少なくとも１つの遠隔ステーションに送信するためにＲＦモジュールに供給し、その少なくとも１つの遠隔ステーションからＲＦデータ信号を受信して、データメッセージを通信システムに送られるようにモデムに供給することができる。
【００２１】
本発明により、無線アクセスをイーサネットに準備する方法がもたらされる。ＲＦポートに結合されたデータ通信インタフェースを持つモデムがインターネットに接続される。ＲＦポートは、所定の無線通信アドレスを持つ少なくとも１つの移動ユニットと無線データ通信するように形成される。所定の無線通信アドレスを持つように形成された移動ユニットは、ＲＦポートとＲＦデータ通信を行うために準備される。ＲＦポートは、移動ユニットとモデムとの間の通信を中継するように配置される。
【００２２】
本発明の装置及び方法は、無線アクセス位置としてＲＦポートを準備し、これは、公知のアクセスポイントほどには費用がかからず、より大きなシステム管理性と柔軟性とを備える。移動ユニットとの通信を制御するために使用されるソフトウェアの大部分は、制御装置で実行され、ここでソフトウェアのアップグレードと変更とが容易に実施される。実施形態によっては、指令がＲＦポートへダウンロードされ、ＲＦポート指令をアップグレードすることが容易になる。システム制御は集中化され、管理を容易にし、アクセス制御及び符号化機能の変更を可能にする。トラフィックのための優先権はまた、音声トラフィックに優先度を与えることにより、デジタル電話通信を容易にするために確立することができる。従って、１から数百までの無線アクセス位置を持つ無線ＬＡＮを提供する一般のＲＦポートハードウェアを使用して、相当な柔軟性を持つシステムがもたらされる。
本発明を更によく理解するために、本発明の別の及び更なる実施形態も併せて添付図面と共に以下の説明が参照されるが、その請求範囲は、添付請求範囲において指摘される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、有線網１６上の中央コンピュータ又はコンピュータ集団と複数の移動ユニット２０との間のデータ通信を与える本発明による無線データ通信システム１０の例が示されている。従来システムは、各無線アクセス位置において移動ユニットとの無線通信を管理することが可能であるアクセスポイントを使用したが、図１のシステムは、各無線アクセス位置において簡単化したＲＦポート１８を使用し、ＩＥＥＥ標準８０２．１１などの無線通信プロトコルを使用して移動ユニット２０との無線パケット通信を供給し、それにより、移動ユニット２０内の無線モジュールが、セル制御装置１４から派生しデータ通信目的でＲＦポート１８に関連する、ＲＦポート１８からのポーリング信号を監視する。図１のシステム配置は、多数の無線アクセス位置を準備することが必要な大規模無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で特に効果的である。通常そのようなシステムは、低出力マイクロ波周波数で運用され、約１００フィートごとに無線アクセス位置が必要である。無線ＬＡＮシステムが、企業、病院施設、大学キャンパスなどの大規模施設全体に亘って位置する、例えば携帯型コンピュータや同様な装置などの移動ユニットと併せて運用する必要がある場所においては、数百にも及ぶ多数のその様な無線アクセス位置が必要である。従って、各無線アクセス位置で設置コストを低減する誘因が存在する。本発明により、システム構成及び運用は、個別の無線アクセスポイントの各々のコストを低減するように再設計される。更に、本発明のシステムは、運用制御を１つ以上の中央制御装置１４に集中し、システム管理を容易にし、修正やアップグレードをインストールし易くする。
【００２４】
本発明によれば、従来のアクセスポイントに関連する８０２．１１プロトコルの機能性の多くが無線アクセス位置に取り付けられた装置から除かれ、セル制御装置１４に備えられるが、セル制御装置１４は、無線網１０が関連する有線網１６と接続する中継ハブ１２と共に設置してもよい。特に、通常の「アクセスポイント」装置は、ここでは「ＲＦポート」と呼ぶ、ＲＦモジュールを含む簡単化された装置１８と置き換えられ、このＲＦモジュールは、従来技術のアクセスポイントで使用されているものと同じＲＦポートでもよく、従来技術のアクセスポイントが実行する８０２．１１媒体アクセス制御（ＭＡＣ）機能の限定された部分のみを実行する簡単化されたデジタル回路でよい。特に、ＲＦポート１８は、好ましくは、プロセッサ容量とソフトウェアの複雑性（メモリ要求）との観点から低レベルの処理能力しか要求せず、時間条件が厳しいアクセスポイントの機能のみを実行する。もっとプロセッサ集約的で複雑なプログラムが必要で、時間条件が厳しくない他の機能は、１つ以上の「セル制御装置」１４に委ねられ、セル制御装置１４は、複数のＲＦポート１８に対するより複雑な機能を実行する。
「ＲＦポート」という用語は、アンテナを備える回路を含むと解釈されることを意図する。特にそれは、無線空中路を有線媒体と、及び／又は、その逆で結合する任意の手段を表すことを意図する。より詳細には、ポートは、最低でも、アンテナ及び国際標準化機構（ＩＳＯ）の物理的層状回路（すなわち、ＲＦ変調器／復調器）であり得る。
【００２５】
セル制御装置１４内のアクセスポイントの高レベル処理ユニット機能を実行するために、本発明によれば、特定のＲＦポート１８に関連する移動ユニット２０宛て又はそこからの全てのメッセージは、セル制御装置１４内で処理される。システムは、１つ以上のセル制御装置を持ち、セル制御装置は、例えばペンティアム（登録商標）タイプのボードを備えるレベルのコンピュータを含み、その各々がデータメッセージトラフィック及び選択された複数のＲＦポート１８に対する移動ユニットの関連付けを処理するように配置及びプログラムされている。中継ハブ１２が間に挿入され、通信線１６、ＲＦポート１８、及び、セル制御装置１４に接続された有線網間で切換を行うメッセージを準備する。１つ以上のセル制御装置１４の各々は、トラフィックが関連するＲＦポート１８及びそれらのＲＦポートに関連する移動ユニット２０に宛てられたトラフィックに対する仮想的な「アクセスポイント」として働く。移動ユニット２０に宛てられたメッセージが通信線１６に受け取られると、中継ハブ１２は、メッセージを適切なセル制御装置１４に向け、それがメッセージを再書式化し、そのメッセージを再度中継ハブ１２を通して適切なＲＦポート１８に中継する。メッセージがＲＦポート１８により受信されると、それは、最小限の処理で無線メッセージに変換され、移動ユニット２０へと送信される。
同様に、移動ユニット２０からのメッセージがＲＦポート１８により受信されると、それは、デジタルメッセージパケットに変換され、ＲＦポート１８に関連するセル制御装置１４に中継ハブ１２を通して中継される。セル制御装置１４は、システムにおける更なる中継のためにメッセージを構文解析する。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態の重要な特徴は、ＲＦポート１８との移動ユニット関連がセル制御装置１４により扱われる機能であるという事実である。従って、移動ユニット２０が始めに作動状態になると、ＲＦポート１８により送信されるビーコン信号に応答して関連要求信号を送る（セル制御装置の指令に応答して）。関連要求信号は、ＲＦポート１８によりセル制御装置１４へと中継され、それがＲＦポートへの装荷の可能性も含めて関連に必要な処理を実行する。セル制御装置１４は、ＲＦポート１８により移動ユニット２０へと送信される適切な応答信号を生成する。セル制御装置１４は、ＲＦポート１８の装荷をその制御下で評価する適切な位置にあり、従って、例えば関連要求の受認又は拒絶のメッセージをＲＦポート１８に供給することにより、容易に負荷均等化機能を実行し得る。更に、セル制御装置１４は、システム１０内の他のセル制御装置１４から負荷メッセージを受け取り、それにより全体の負荷管理を調整する。移動ユニット２０は、あるＲＦポート１８からサービスを受ける位置から別のＲＦポート１８によりサービスを受ける位置へと移動するので、セル制御装置１４は、移動ユニット２０から、システム内の様々なＲＦポートからのビーコン信号の受信を示す情報を受け取り、移動ユニット２０の移動をサポートするのに必要な機能を実行する。
【００２７】
図１のシステム１０において、セル制御装置１４は、中継ハブ１２に接続された別々のコンピュータとして示されているが、「セル制御装置」という用語は、コンピュータそれ自体ではなく、これらのコンピュータにより実行される論理機能を指すことを意図する。以下に明らかにされるように、セル制御装置は、図１の例示的システム１０に示されているものとは異なった多様な方法で実装してもよい。
簡単化されたＲＦポートの実施は、セル制御装置の８０２．１１プロトコルである媒体アクセス制御（ＭＡＣ）の「高レベル」機能を実行することにより、及び、簡単化されたＲＦポートの「低レベル」機能を実行することにより達成される。
【００２８】
低レベル機能は、ハードウェア集約的な機能であり、しばしば時間的制約が厳しい。高レベル機能は、ソフトウェア集約的機能であり、時間的制約が厳しくない。例示的８０２．１１ＭＡＣ機能の１つの可能な部門は、以下の通りである。
低レベル機能（好ましくは、ＲＦポートで実行）
巡回冗長検査（ＣＲＣ）
ネットワーク活動ベクトル（ＮＡＶ）
送信準備完了／送信取り消し（ＲＴＳ／ＣＴＳ）
ヘッダ生成／構文解析
衝突回避
周波数ホッピング
構文解析承認／生成
再送信時間切れ
高レベル機能（好ましくは、セル制御装置で実行）
関連処理
移動
再送信
速度制御
ホストインタフェース
【００２９】
以下の随意選択的な（高又は低）レベルＭＡＣ機能は、高低どちらのレベルの分類にも入れることができる。
有線等価個人的符号化／符号解読化（ＷＥＰ）
分割／再組立
データ移動
省力ポーリングサポート（ＰＳＰ）
本発明の好ましいシステム配置によれば、低レベルＭＡＣ機能は、ＲＦポートで準備され、高レベルＭＡＣ機能は、セル制御装置で準備され、随意選択レベル機能は、セル制御装置又はＲＦポートのいずれにも備えることができる。
【００３０】
本発明の主たる利点は、ハードウェアすなわちＲＦポートのプロセッサ容量及び記憶容量のコスト節約にある。例えば、１００以上の無線アクセス位置を備えたシステムは、１つ又は２つのセル制御装置で実施し得るので、高レベルＭＡＣ機能に必要なプロセッサハードウェア及びメモリは、セル制御装置においてのみ準備する必要がある。実際には、ＷＥＰ符号化及び他の特別な機能などのシステム全体の能力は、高性能役員会レベルのパーソナルコンピュータ又はホストコンピュータさえもセル制御装置として使用することにより、適度のコストで増加することができる。
【００３１】
高レベルＭＡＣ機能を無線アクセス位置から除くことにより、それらの位置に設置された装置のコストは、より低いプロセッサ能力及び容量のため、相当に低減することができる。
関連及び移動機能に関連して、ＲＦポート１８は、セル制御装置１４により生成されるコマンドに応答してビーコン信号を準備する。移動ユニットにより関連シーケンスが開始されると、セル制御装置１４が取り扱う関連処理の間、ＲＦポート１８は、移動ユニット２０とセル制御装置１４との間の関連メッセージを中継する。
【００３２】
ネットワークプロセッサから移動ユニット２０へのメッセージトラフィックに関連して、メッセージパケットは、宛先を持つ移動ユニット２０に責任のあるセル制御装置１４へ中継ハブ１２により経路指定される。メッセージは、セル制御装置１４によりバッファに記憶されて書式化され、好ましい装置においては、セル制御装置１４により責任あるＲＦポート１８宛ての有線ネットワークパケット内の移動ユニットパケットとして封入される。このパケットは、ＲＦポート１８に経路指定される。ＲＦポート１８は、メッセージから移動ユニットパケットを抽出し、そのパケットを無線信号として移動ユニット２０へ送信する。ＲＦポート１４はまた、ＣＲＣ計算を行い、メッセージに付加するＣＲＣデータを生成する。移動ユニット２０は、承認応答信号でＲＦポート１８に応答し、ＲＦポート１８が承認応答ステータスメッセージを生成してセル制御装置１４に送信する。
【００３３】
通信線１６に接続したシステム向けのメッセージに関連して、移動ユニット２０は、パケットを無線信号でＲＦポート１８に送信する。ＲＦポート１８は、受信したメッセージパケットをパケット中のＢＳＳ（基本サービスセット）識別子に従って濾過し、パケットがＲＦポート１８に関連ＢＳＳ識別子を持っている場合、パケットが受信された際にＣＲＣ検査を行う。ＲＦポート１４は、次に、承認応答信号を生成して移動ユニット２０に送信し、受信したパケットをセル制御装置１４に送信する。セル制御装置１４は、パケットをバッファに記憶し、構文解析し、必要に応じて符号解読し、中継ハブ１２を通して通信線１６上のホストに経路指定する。
【００３４】
ＲＦポート１８の装置は、アクセスポイントのソフトウェアのいくつかが機能しないようにして、スペクトラム２４システムで使用されている現在のアクセスポイントと同一にしてもよい。ＲＦポートは、簡略にしてコストと動力消費とを低減することが好ましい。設備費を低減するために、ＲＦポートの電力は、イーサネットケーブル経由で供給され、該ケーブルはまた、ＲＦポート１８を中継ハブ１２又はセル制御装置１４と接続する。ＲＦポート１８は、小さな容器（例えば、ポータブルラジオサイズ）に集積ダイバーシチアンテナと共に設置でき、また粘着テープやベルクロ（Ｖｅｌｃｒｏ）などにより、簡易な取り付けで設置できる。中継ハブ１２への接続には、イーサネットケーブルが使用され、本出願者が参照した国際特許出願で説明されているパルスモデルＰＯ４２１などのチョーク回路の使用などにより直流電力が準備される。該チョーク回路は、イーサネットコネクタに内蔵されていてもよく、その形態で入手可能である。
【００３５】
ＲＦポート１８は、イーサネットアドレスの濾過を行う必要が無く、８０２．１１関連及び移動機能を果たす必要がないので、低レベルのプロセッサ能力、ソフトウェアサポート、メモリ、及び、電力消費で済む。図３に示す実施形態において、ＲＦポート１８は、内部ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びＲＯＭを含むデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２８を含むのみである。ＤＳＰ３８は、テキサス・インストルメンツ製のＤＳＰプロセッサのＴＭＳ３２０系列の１つ、例えば５０００シリーズ、特に、ＴＭＳ３２０ＵＣ５４０２又はＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２でもよい。このＤＳＰは、図３に示すように、イーサネットケーブル４６とＲＦポート１８内のＲＦモジュール４２との間のインタフェースを準備する。ＲＦモジュール４２は、ＤＳＰ３８及びＤＣ／ＤＣ電源４０を備えて１つ以上のアンテナ４４を持つハウジング３６に設けられる。ＲＦモジュール４２は、ＨＦＡ３８６０Ｂなどの３８６０又は３８６１ベースバンドプロセッサを含み、ＲＦポート１８、特にＤＳＰ３８のデジタル部分のインタフェースとして機能する。１つの構成において、ＤＳＰ３８のＲＯＭメモリは、「ブートローダ」ファームウェア付きで準備可能であり、これがＲＦポート１８の開始と同時にセル制御装置１４から必要なＤＳＰソフトウェア指令をダウンロードして、その指令をＤＳＰ３８のＲＡＭにロードする。
【００３６】
低レベルＭＡＣエンジンの可能性として現時点で好ましいプロセッサは、ＴＭＳ３２０ＵＣ５４０２及びＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２である。これらの部品は、機能的には同一であるが、電力消費が異なる（ＶＣ５４０２は現在製造中であるが、ＵＣ５４０２はまだサンプルの段階である）。ＵＣ５４０２／ＶＣ５４０２の基本構成は、以下の通りである。
−１００ＭＩＰＳの実行速度
−チップＲＯＭ当たり８キロバイト（４Ｋｘ１６ビットで構成）
−チップＲＡＭ当たり３２キロバイト（１６Ｋｘ１６ビットで構成）
−１マイクロ秒又はそれに優る分解能を持つ２つの１６ビットタイマ
−スマートＤＭＡ通信路サポートを備えた２つの高速完全二重化シリアルポート（各々、最大秒速５０メガビット）
−１つの高速８ビット幅ホスト／パラレルポート（秒速１６０メガビット）
−汎用の６つのＤＭＡ通信路
−内部待ち状態生成を備えた１６ビット外部メモリ／入出力バス
−３つの指令（３０ナノ秒）の最悪ケース待ち時間を伴う１６の割り込み
−０．５４ミリワット／メガヘルツの電力消費（１００メガヘルツで１．８ボルトの時、３０ミリアンペア）
−低電力モード（設定次第で、６ミリアンペア、２ミリアンペア、２マイクロアンペア）
−外部水晶発振器でシステムクロックを発生する内部ＰＬＬ
【００３７】
本節においては、毎秒１１メガビットの８０２．１１ＤＳシステム用ＭＡＣエンジンとしての５４０２ＤＳＰ３８の使用法を以下に説明する。それは、明らかに、ＦＨシステムにおいても同様に使用することができるであろう。この５４０２がＲＦモジュール４２のインタシル（Ｉｎｔｅｒｓｉｌ）３８６０／１ベースバンドプロセッサに対してインタフェースとして機能する方法、及び、それが低レベルＭＡＣ機能を実行する方法に、以下において焦点を当てる。
【００３８】
最初の争点は、５４０２ＤＳＰ３８が、３８６１（議論の多くは３８６０にも同様に当てはまる）及びＲＦモジュール４２の残りに対して、どのようにしてインタフェースとして機能するかである。図４に示すように、ＲＦポート５０のＲＦモジュール５２内にある３８６１プロセッサ５３は、２つの主インタフェースを持っており、それらは直列である。ＤＡＴＡと名付けた第１のインタフェースは、ＤＳＰ６４を含むＭＡＣエンジンと３８６１との間でデータを転送するのに使用される。それは、４つの線ＴｘＤ、ＴｘＣ、ＲｘＤ、ＲｘＣを持ち、最大秒速１１メガビットで作動する。正確な速度は、パケットの送信速度次第である。両インタフェースのクロック信号は、３８６１により生成され、従って、送信は、３８６１により制御される。両方とも８６１によりいつでも停止できるほか、速度の変更もできる。ＣＯＮＴＲＯＬと名付けた第２の直列インタフェースは、コマンドを３８６１にロードし、３８６１からステータス情報を読み出すために使用される。このインタフェースは、４線２方向インタフェースであって、１データ線、１クロック線、１「方向制御」線、及び、１チップ選択線を使用する。この直列インタフェースはまた、最大秒速１１メガビットで作動することができる。直列インタフェースには更に、リセット、ＴＸ＿ＰＥ、ＲＸ＿ＰＥ、ＴＸ＿ＲＤＹなどの付加的な制御及びステータス線がある。
【００３９】
５４０２ＤＳＰ３８は、２セットの完全２重化直列インタフェースを持ち、これが最大毎秒５０メガビット（１００メガヘルツのクロックとして）の作動が可能である。それらは、内部又は外部の供給装置を使用して刻時することが可能である。この設計においては、ＳＥＲ１と名付けた直列インタフェースのセットの１つを使用して、３８６インタフェース５３の高速データ線に接続することができる。５４０２ＤＰＳ３８インタフェースは、３８６１と同じ基本線（ＲｘＤ、ＲｘＣ、ＴｘＤ、ＴｘＣ）を持っており、従って、それらは、最低限の手間で接続される。５４０２は、そのコアに１．８ボルトを使用するがその入出力線は３．３ボルトの許容度を持つのでコンバータなしで３８６１に対するインタフェースとして機能することができる。更に、それらは完全に静的であるので、クロック線の始動／停止作動を３８６１から扱うことができる。
【００４０】
データ転送は、５４０２内のＤＭＡ制御下でテキサス・インストルメンツ（ＴＩ）が「自動バッファモード」と呼ぶものを使用して行われるであろう。これは、各シリアルポートインタフェースに対して本質的に専用のＤＭＡ通信路を備えている（シリアルポートインタフェース当たり２ＤＭＡ通信路）。これらの通信路は、アクセス独立に作動するＳＲＡＭのバンクにアクセスするので、転送は、ＣＰＵの働きに衝撃を与えない。ＣＰＵは、どちらの方向にも転送を開始することができ、それらが完了した時に割り込みにより告知される。
【００４１】
３８６１インタフェース５３上の制御シリアルポートに対するインタフェース機能は、３つの異なった方法で行うことができる。図４に示す第１の方法は、少量の組合せ論理／バッファを備えた５４０２ＤＳＰ６４上のＳＥＲ２と名付けられた第２のシリアルポートを使用し、３８６１のシングルデータ線と５４０２の二重データ線との間の変換を行う。別の方法は、直列／並列変換を行う外部シフトレジスタを使用することである。このレジスタは、５４０２の入出力バス上にあり、５４０２によりロード／読み取りされ、データは、それと３８６１との間でシフトされる。第３の方法は、５４０２入出力バス上の外部バッファ／ラッチを使用し、クロック／データ線を３８６１に「ビット・バン」することである。第２及び第３の方法は、第２の直列通信路をイーサネット又はＵＳＢなどの高速直列インタフェースを供給するような更に別の用途のために開放し、アプリケーションによっては、第１の方法よりも好ましいかも知れない。全て少量の外部組合せ論理を必要とするので、全ての解決法のコストは、ほぼ同じである。
同じ論理は、シンセサイザとインタフェースするのに応用できるであろう。シンセサイザは、３８６１の制御ポートほどには頻繁にアクセスされないので、「ビット・バン」する方法が上手く働くであろう。
【００４２】
最後に、３８６１により表される多様な制御及びステータス線に対してインタフェースすることは、５４０２の入出力バスに接続された単純な２方向レジスタ／ラッチを通じてなされるであろう。５４０２は、それが３８６１を制御及び監視する必要があるので、このレジスタを読み取り／書き込みできる。全ての制御／監視機能（直列制御インタフェースを含む）を１つの１６ビットバッファ付きレジスタラッチ内に結合できるであろう。並列の制御／ステータス線は、このラッチの特定の線に接続されるであろう。直列制御インタフェースもまた接続され、必要な時には「ビット・バン」されて、５４０２と３８６１との間でデータを移動するであろう。
【００４３】
図４に示す装置は、ＤＳＰ６４のパラレルポートに結合されたクリスタルＣＳ８９００Ａ制御装置６３を使用してイーサネットポート５８に対するインタフェースの機能を果たす。イーサネットコネクタ／チョーク５８は、ケーブル６０を受け入れ、ＤＣ電力をケーブル６０からＤＣ／ＤＣ電源６２に供給する。図４のＲＦポート５０は、間隔の空いたダイバーシチアンテナ５４及び５６を含み、多重パス状態での受信を改良する。
【００４４】
この設計の前提は、ＴＩのＤＳＰが全ての低レベルＭＡＣ機能を外部ハードウェアの補助なしに実装できることである。もちろん、これは、最も要求の厳しいモデルであるが、５４０２は、この仕事に耐えることが分かるであろう。最も計算能力を要求される仕事は、ＣＲＣ３２とＷＥＰ処理である。ＣＲＣ３２の計算は、全パケットに亘って行われ、仮にＣＲＣが正しいことが分かった場合に承認（ＡＣＫ）を生成するため（又は、転送で出ていくパケットに計算結果を取り付けるため）、時間通りに完了しなければならない。これはＣＲＣ計算が３８６１と５４０２との間のパケット転送の間に殆どリアルタイムで行わなれる必要があることを意味する。ＴＩは、ＣＲＣ計算が５０００シリーズのＤＳＰにより１３個の指令で行うことができることを適用メモに示した。１００ＭＩＰＳにおいては、これは約１３０ナノ秒である。毎秒１１メガビットにおいては、１バイト転送するのに約７０ナノ秒かかるので、ＣＲＣを行うのには十分な時間がある。パケットを受信する時、シリアルポートは、データを３８６１から５４０２内のＳＲＡＭに転送するであろう。同時に、５４０２内のＣＰＵがＳＲＡＭからの受信バイトを読み取り、ＣＲＣを計算するであろう。もちろん、それが受信バッファをオーバーランしなかったことを確かめる必要があるであろうが、それは、比較的簡単な作業であろう。転送の間にも殆ど同様の処理が生じるであろう。いずれの場合も、ＣＰＵは、ＣＲＣを行う十分な時間を持つ。
【００４５】
ＷＥＰ処理は、ＲＦポート５０内で行う場合、ＲＣ４符号化機能とＣＲＣ３２との両方を含むので、ＣＲＣ３２を行うよりは困難な機能である。同時に、ＡＣＫ生成／受信より先に完了する必要もなく、全てのパケットについても行なわれない（データパケットのみ）。ＲＣ４符号化機能は、２つの部分から成り立っている。選択キーを使用した符号表（２５６バイトの表）の生成と符号化／符号解読化処理との実行である。標本コードに基づけば、表の生成は、約１２００個の指令（１００ＭＩＰＳで１２ミリ秒）を要し、符号化／符号解読化処理は、毎バイト約１２個の指令を必要とするであろう。４０又は１２８ビットキーによってこのコストに変わりはない。ＷＥＰＣＲＣ３２は、別に毎バイト１３個の指令を必要とするであろう。
【００４６】
ＷＥＰの毎バイトの計算負荷は、従って、２５個の指令又は１００ＭＩＰＳで約２５０ナノ秒となろう。パケットＣＲＣ３２に加えると、合計負荷は、毎バイト３８個の指令である。指摘したように、毎秒１１メガビットで毎バイト約７７個の指令が利用可能であるから、ＣＰＵの約５０％がＣＲＣ／ＷＥＰタスクで費やされている。最大の争点は、受信の間に符号表を生成するのに必要とされる１２００クロック（１２マイクロ秒）である（転送のためには、パケット転送が始まる前に計算が完了することである）。表を生成するために休止することは、ＣＲＣ／ＷＥＰ／ＣＲＣ処理でＣＰＵを約１８バイト（毎バイト７７０ナノ秒で１２マイクロ秒）遅らせることになろう。従って、パケットＣＲＣ及びＷＥＰ／ＣＲＣの両機能で追いつくのに４０データバイト（１２００クロック／余分な毎バイト３０クロック）必要になろう。最小限のＴＣＰ／ＩＰヘッダは、少なくとも４０バイト（それに加えていかなるユーザデータも）であるから、十分な時間があるはずである。いずれにしても、ＷＥＰ／ＣＲＣ計算で少し遅れても害はない。代替的な方法は、最初にＣＲＣ計算に追いつき、次にＷＥＰ／ＣＲＣに追い付くことである。
【００４７】
ＣＲＣ及びＷＥＰ／ＣＲＣ処理後、２番目に重要な活動は、ヘッダの受信時の構文解析及び転送時の生成である。これは、基地局のためにパケットを識別して適切な応答を生成する必要があるためである。受信時には、プロセッサは、２つ又は３つの４８ビットアドレスと少なくとも１つの１６ビットヘッダコマンド欄を構文解析しなければならない。パケットが完了するとＡＣＫを生成する必要があり得る。
５４０２は、容易にこれらの機能を扱うことができる。これらの機能は、ＷＥＰ処理の前に実行されるので、ＣＰＵは、これらの機能を実行するために毎バイト６４個の指令（７７−１３）を持つ。それらの多くが１６ビット、又は３２ビットベースでさえも、それに基づいて実行できるので（５４０２は、１６及び３２ビット演算の両方をサポートする）、データ項目当たり１２８又は２５６個の指令があり得る（すなわち、３２ビットアドレス検査を行うのに２５６個の指令）。これらの機能は、１ＭＩＰＳ１８８ＣＰＵを使用して２メガビットで実行される。本出願者は、同じタスクを毎秒１１メガビットで行う１００ＭＩＰＳＣＰＵを持っている。
【００４８】
ＡＣＫ生成は、同様に比較的単純である。ＡＣＫフレームは、僅か１４バイトの長さであり、４ＣＲＣ−３２を含む。長い（８０マイクロ秒）プリアンブルがあるとすると、ＡＣＫを準備するのに８０００個の指令があることになる。同様のことがＲＴＳ／ＣＴＳ交換にも当てはまる。
５４０２で利用できる２つの１６ビットタイマがある。このモデルにおいて、１つは、ＴＳＦタイミング用に使用され、もう１つは、他の全ての機能のために使用されるであろう。実際には、他のタイマ機能はほんの僅かに過ぎず、ＮＡＶ、再転送、及び、衝突回避スロットカウントダウンなどである。再転送及び衝突回避活動は、ＡＣＫを待っている時や未使用ネットワークを検出した後で再転送を開始するためにのみ継続される。その様な場合には、継続しているデータ転送が無く、従って、利用できるＣＰＵサイクルが豊富にある。
【００４９】
ＭＵＰＳＰ機能のサポートは、様々な方法で行われるが、外部ハードウェアがどれだけ多く、もしあるとして、準備されているかによる。５４０２は、電力を節約する様々な手段を準備する。第１は、ユニット内のソフトウェア制御ＰＬＬを通じて単にＣＰＵクロックを単純に遅くすることである。５４０２は、外部水晶発振器又はクロックにより駆動されるＰＬＬを通じて内部クロックを生成する。ＰＬＬは、水晶発振器／外部クロックの基本振動数をソフトウェアで決められる係数で掛け算する。つまり、電力消費を制御する１つの手段は、ＣＰＵクロックを単純に遅くすることである。プロセッサのＣＰＵ部分が大部分の電力を消費するので、速度低下は、電力消費に最大の影響を及ぼす。
【００５０】
第２の方法は、プロセッサのＩＤＬＥモードの１つを利用することである。ＩＤＬＥ１は、ＣＰＵクロックを完全に止めるが、他は全て動かしておく。このモードでの電力消費は、１００メガヘルツで６ミリアンペア程度である。ＣＰＵは、いかなる割り込み（内部又は外部）によっても再スタートできる。ＩＤＬＥ２において、システムクロックは停止され、消費は、２ミリアンペアに低減される。ＩＤＬＥ３において、全てのシステム機能は停止され、消費は、約２マイクロアンペアに低減される。全ての場合において、全ての状態は維持される。ＩＤＬＥ２及びＩＤＬＥ３でＣＰＵを再スタートさせるためには、外部割り込みが必要である。そのような場合は、外部低電力タイマが必要であろう。
従って、外部ハードウェアが無ければ、電力消費は、少なくとも６ミリアンペア、恐らくはそれ以下に低減することができよう。簡単な外部タイマがあれば、マイクロアンペアにまで下げ得るであろう。
【００５１】
要するに、５４０２の巨大なＣＰＵ出力により、全ての低レベルＭＡＣ機能がソフトウェアにより実行できるということである。その上、それは、セル制御装置においても実行可能なパケット転送、分割、及び、再組立などの付加的な「高レベル」機能を処理するのに十分な出力及びメモリを持つ。
本発明のシステム１０は、ＩＥＥＥ標準８０２．１１に適合し、従って、同標準に適合する既存ユニットを含め、どのような移動ユニット２０とでも作動するであろう。しかし、これらのユニットの複雑さとコストとを低減するというＲＦポート１８に施された改良は、より高いレベルのＭＡＣ機能に相当する移動ユニット機能を処理するのに十分な主プロセッサ能力を持つ移動ユニット２０にも施すことができる。
【００５２】
図２を参照すると、移動ユニットコンピュータ及びそれに接続して図１のシステム１０への無線通信を準備するＷＬＡＮアダプタ２４を持つ移動ユニット２０のブロック図が示されている。図２の移動ユニット２０において、低レベルＭＡＣ機能は、ＷＬＡＮアダプタ２４内で実行され、ＷＬＡＮアダプタ２４はまた、ＲＦモジュール２８及びアンテナ２９を含む。ＷＬＡＮアダプタ２４の形態は、既存のアダプタと似ているかも知れないが、好ましくは、アダプタ２４は、簡単化されてＩＥＥＥ標準８０２．１１プロトコルの低レベルＭＡＣ機能のみを実行し、ホストコンピュータ２２内の特別なソフトウェア３４が関連や移動などの高レベルＭＡＣ機能を実行できるように簡単化されている。好ましい構成において、アダプタ２４のＭＡＣ機能は、以下に説明する通り、デジタル信号プロセッサ２６において実行され、それは、ＲＦポート５０に関連して説明したのと同じタイプのＤＳＰであってもよい。
【００５３】
本節は、５４０２ＤＳＰを移動ユニット構成の中でＭＡＣエンジンとして使用し得る方法について説明する。ＭＵ  ＷＬＡＮ解決法の構築には２つのことが考慮される。第１は、それらＭＡＣ機能の位置であり、第２は、ホストに対する物理的なインタフェースである。
上部レベルＭＡＣ機能の位置は、相当に変動し得る。可能性のあるものは、以下の通りである。
−ＭＡＣエンジンＤＳＰプロセッサ２６上の全機能
−ホストプロセッサ２２上の全機能
−ホストプロセッサ２２上の移動／関連機能、ＭＡＣエンジン２６上の残りの機能
−ホスト２２上の移動／関連／再転送機能、ＭＡＣエンジン２６上の残りの機能
【００５４】
高レベルＭＡＣ機能の位置の選択は、ＭＵ  ＷＬＡＮアダプタのコストに重大な影響を持つ。少なくともいくつかの高レベル機能をホストプロセッサ２２上に置きたいと欲する場合は、ＷＬＡＮアダプタ上の５４０２のみによりしのぐことが可能であろう。ホスト上に置くことができる機能は、移動及び関連制御であろう。転送、及び、分割／再組立などの高レベル機能は、５４０２上に残しておくことができるであろう。この分割は、別のプロセッサ／メモリサブシステムをＷＬＡＮアダプタ上に必要としないので、かなりの節約を可能にする。全てのＭＡＣ機能を５４０２上に置かないのは、２つの理由による。第１は、５４０２のメモリ空間がコード及びデータの両方に対して３２キロバイトのＳＲＡＭがあるのみだからである。振動数ホップなどのいくつかのＭＡＣの実行においては、コード空間だけで３２キロバイトを越える。第２の理由は、５４０２上のソフトウェアは、ＣＲＣ及びＷＥＰ処理など、困難でリアルタイムのタスクを満足するためのものだからである。ソフトウェア集約的タスクを追加しようとすることは、単に処理を複雑にするだけであろう。
もしＡＲＭ又は恐らくは第２の５０００シリーズプロセッサなどの別のプロセッサが必要であったとしたら、上部レベル機能をそれに追加することができたであろう。
【００５５】
代わりに、全てのＭＡＣ機能を５４０２プロセッサのより速く、及び／又は、より大きいバージョンに載せることができるであろう。そのようなプロセッサは、おそらく、より高いクロック速度（現在の５０００シリーズの部材は、最高１６０ＭＩＰＳで刻時できる）及びより多くのメモリ（例えば、３２キロバイトの代わりに６４キロバイト）を持っているであろう。
第２のプロセッサ及び高速／巨大化５４０２の両方とも、余分なコストがかかるほか、余分な電力を消費するであろう。
【００５６】
本節は、５４０２を使用する様々なハードウェアホストインタフェースに対して、ＭＵ  ＷＬＡＮアダプタを配置できる１つの方法を説明する。十分な量の高レベルＭＡＣ機能がホストプロセッサに移されたと仮定すると、ＰＬＡＮアダプタには５４０２のみしか必要とされていない。以下に概説する解決法のどれに対しても、第２のプロセッサを追加することができるであろう。
以下の全ての解決法において、５４０２に対するルーチンコードは、外部の供給装置（コンピュータ２２など）からホストインタフェース３２を通じてロードされることが仮定されている。これにより、アダプタ基板のフラッシュメモリの必要が除かれ、工程から数ドルが節約される。５４０２が８キロバイトのマスクプログラム可能ＲＯＭに関連しており、そのＲＯＭにブートローダプログラム（ＵＳＢ及びイーサネットホストインタフェースに必要とされる）が置かれることになる点を指摘する必要がある。ブートローダは、利用できるどのような直列インタフェース上にも実行時コード指令をダウンロードできるのに十分なほどスマートであろう。
【００５７】
全てのインタフェースで一番簡単なものは、ホストが使用する５４０２上のホストポートであろう。このポートは、５４０２内のメモリへの二重ポートインタフェースとして作動する。それは標準的なインタフェースではないであろうが、専用システムにはかなり適すると言えよう。それを使用すれば、コンピュータ２２は、ランダムにでも順番にでもメモリに読み書きできる。それは、８ビットインタフェースであって毎秒１６０メガビットで作動することができる。ランダムアクセスモードで作動する時、コンピュータ２２は、ポートへの２つの書き込みを使用して１６ビットのアドレスを生成し、次に、読み取り又は書き込み演算を実行する。そのようなモードにより、ホストは、５４０２のメモリ内にコマンドブロック及び同類のものを設定することができる。順番モードにより、ホストは、データを５４０２メモリに非常に高速に出し入れできる（毎秒約１６０メガビット）。これは、データ転送に使用されるであろう。
この方法が使用されれば、ＷＬＡＮアダプタの唯一のデジタル部品は、５４０２になるであろう。
【００５８】
図１のシステムにおいて、セル制御装置１４は、好ましくは、１０メガビット及び１００メガビットのイーサネットポートにより中継ハブ１２に結合された役員会レベルのパーソナルコンピュータである。小さなシステムにおいては、１６メガバイトＲＡＭ付きの３５０メガヘルツ・ペンティアムコンピュータが使われてもよい。多くのＲＦポートを持つ大きなシステムにおいては、６４メガバイトＲＡＭ付きの５００メガヘルツペンティアムが適当である。有線網との通信は、１００メガヘルツで行うことが好ましい。ＲＦポートとの通信は、１０メガヘルツで実行し得る。大きなシステムのため、及び／又は、片方のセル制御装置が故障した場合のバックアップを行うために、第２のセル制御装置が供給されてもよい。二重ファン及び二重電源を備えることにより、信頼性を高めることができる。信頼性のためには、フラッシュディスクメモリを使用してもよい。代わりに、セル制御装置１４は、中継ハブ１２又はホストプロセッサに内蔵されてもよい。
【００５９】
セル制御装置１４用のオペレーティングシステムは、ＶＲＴＸ又はＱＮＸなどのリアルタイム・オペレーティングシステムであってもよく、これが、多重タスク処理、完全ネットワークスタック、及び、付帯設備を準備する。顧客側のジャワベースである、ウェブベースの管理付帯設備が準備され、セル制御装置１４、ＲＦポート１８、及び、移動ユニット２０のステータスの形態を維持する。
セル制御装置１４は、移動ユニット関連管理、移動、及び、パケットバッファ管理を供給するアプリケーションを含む。これらのアプリケーションは、スペクトラムスペクトラム２４システムの現在のアクセスポイントで実行されているものに似ている。セル制御装置１４はまた、ＱｏＳサポート、ユーザ承認、及び、構成管理を供給し得る。これらの機能をパーソナルコンピュータ上に置くことにより、セル制御装置は、利用可能なプログラミングツールを使用するシステム管理及びプログラム更新を容易にする。更に、承認又は管理機能の修正は、セル制御装置１４内に載せることが必要とされるだけで、ＲＦポート１８のソフトウェアの修正は要求されない。
【００６０】
セル制御装置１４は、移動ユニットとの間の全ての送受信メッセージの経路指定を扱う。セル制御装置は、有線網から受信したメッセージパケットをバッファに記憶し、宛先の移動ユニット２０が関連される適切なＲＦポート１８を判断し、パケットをＲＦポート１８へと転送する。セル制御装置１４は、ＷＥＰ符号化／符号解読化及びそれに関連するＣＡＣを更に実行する。
セル制御装置１４はまた、ファームウェアを維持したりＲＦポート１８にダウンロードしたりする付加的機能を持ち得る。電力投入後、ＲＦポート１８は、ＲＯＭ内に収納されているブートローダルーチンを使用してセル制御装置１４にダウンロード要求を送る。次に、セル制御装置は、通信路割り当て、及び、ＥＳＳ及びＢＳＳ識別などの形態情報を含むファームウェアをＲＦポート１８にダウンロードする。セル制御装置１４及びＲＦポート１８は、更に、共通ＴＳＦクロックを共有する。
【００６１】
移動ユニット２０の移動ユニットコンピュータ２２は、上記で概略を説明したのと同様な高レベルＭＡＣ機能を実行するソフトウェアを備えている。有利なことに、ソフトウェア３４は、コンピュータが備えているものと同じオペレーティングシステムを使用してプログラムすることができ、それにより、ユーザには馴染みのウィンドウズなどのユーザインタフェースを備えることができる。移動ユニットソフトウェア３４は、ヘッダ構築、移動、及び、関連のＭＡＣ機能を準備する。移動ユニットコンピュータ２２はまた、ＷＬＡＮアダプタ２４のプロセッサにファームウェアをダウンロードしてもよい。
【００６２】
上記の説明から明らかなように、移動ユニット２０のＲＦポート１８及びＷＬＡＮアダプタ２４用のハードウェアは、イーサネット又は移動ユニットに対するホストインタフェースの可能性を除いては、実質的に類似であることが可能である。更に、移動ユニットホストプロセッサにより実行される論理セル制御装置機能及び高次のＭＡＣ機能は、どのコンピュータシステム上においても実行することができる。
コンピュータシステムに結合された本発明のＲＦポート１８を使用すれば、供給されたソフトウェアに従って、移動ユニット又は無線網のいずれかを備えることが可能である。ＲＦポート１８用のソフトウェアをホストシステムからダウンロードし得るので、コンピュータと１つ以上のＲＦポートとの簡単な組合せは、機能選択可能ファームウェアをＲＦポートのプロセッサに供給することにより、ＷＬＡＮ移動ユニット又はＷＬＡＮホスト、又は、その両方として機能することができる。
【００６３】
図５の装置において、パーソナルコンピュータ７０は、ソフトウェア７２を備え、１つ以上のＲＦポート５０Ａ及び５０Ｂに接続され、無線データ通信用の完全なホストシステムを準備する。この構成を使えば、例えば、オフィス装置が従来のＬＡＮ運用のために有線網によりサーバ７０に接続され、１つ以上のＲＦポート５０もまたＬＡＮシステムのサーバ７０に接続された小さな企業で、サーバ７０と移動ユニットとの間のデータ通信をもたらすことができるであろう。サーバは、高次のＭＡＣ機能を実行し、ファームウェア指令をＲＦポートにダウンロードできる。代わりに、ファームウェア指令は、ＲＦポートのＰＲＯＭに載せることもできる。
【００６４】
図６は、本発明のＲＦポート５０を使用してインターネットへ無線アクセスする装置を示す。通信線８０上のモデム８２へのインターネットアクセスは、ケーブル、データ・セット・ラベル（ＤＳＬ）、又は、光ファイバ送信により供給されてもよい。ＲＦポート５０は、ＰＲＯＭ上のＭＡＣファームウェアを備えるように準備されるか、又は、ＩＳＰサーバからファームウェアをダウンロードするためにブートローダプログラムを備えるように形成されてもよい。家庭又はオフィスに設置されると、移動ユニット２０は、ＲＦポート５０と関連してインターネットアクセスを開始できる。ＩＳＰサーバが高レベルＭＡＣ機能を実行するか、又は、それらの機能は、ＲＦポート５０に備えられてもよい。
移動ユニット２０は、図２で示されるようなＷＬＡＮアダプタ２４を備えた家庭又はオフィスのパーソナルコンピュータ２２であってもよい。
【００６５】
図７は、本発明の様々な実施形態で使用し得る通信書式の例を示す。図７の例は、この構成が専用セル制御装置１４へ接続されたホスト９０を含むことが仮定されており、セル制御装置１４は、同様にＲＦポート１８に接続されている。論理セル制御装置の機能は、簡単なシステムにおいては特に、ホスト９０で実行されてもよいことをはっきりと理解されたい。
図７の例において、ホスト９０は、１００データバイトを持つメッセージ「Ａ」をイーサネットパケット１００を通じてセル制御装置１４に送信する。パケット１００は、移動ユニット（Ｍ１）の宛先アドレス及びホスト（Ｈ）のソースアドレスを持ち、データ（Ａ）を含む。セル制御装置１４は、データを移動ユニット（ＭＵ１）２０に相当する宛先も併せて８０２．１１書式で書式化する。セルは、データＡを含むこの８０２．１１パケットを、セル制御装置（ＣＣ）からＲＦポート１（ＲＦ１）へ宛てたイーサネットパケット１０４内に封入する。
【００６６】
ＲＦポート１８は、セル制御装置１４からイーサネットパケット１０４を受信し、８０２．１１書式のＲＦパケット１１２を生成して、データＡと共に移動ユニット２０に送信する。８０２．１１ヘッダ生成は、セル制御装置１４又はＲＦポート１８のどちらかで準備することができるが、パケット１０４は、移動ユニット識別データを８０２．１１ヘッダとして含むか、又は、そうでなければ、ＲＦポート１８がヘッダを生成できるようにするために移動ユニット識別データを含む必要があることを理解されたい。ＲＦポート１８は、更に、ＣＲＣ計算をして、結果を８０２．１１パケット１１２に加える。
【００６７】
１５００バイトのデータを持つ第２のメッセージ「Ｂ」はまた、ホスト９０からセル制御装置１４に宛てられたイーサネットパケット１０２として派生することが示されている。セル制御装置は、各８０２．１１パケットのデータ限界の５００バイトに合わせるために、データメッセージＢを３つの断片Ｂ１、Ｂ２、及び、Ｂ３に分割する。これらの断片は、イーサネットパケット１０６、１０８、及び、１１０としてＲＦポート１８へと送られ、ＲＦポート１８は、ＲＦ信号パケット１１４、１１６、及び、１１８を移動ユニット２０に送る。
【００６８】
逆方向通信も同様である。メッセージＣは、１００バイトを持ち、８０２．１１ＲＦ信号パケット２００として移動ユニット２０からＲＦポート１８へ送信される。ＲＦポート１８は、このメッセージをイーサネットパケット２０８内に封入してセル制御装置１４に送信し、セル制御装置１４は、宛先情報とデータとを抽出してイーサネットメッセージ２１６をホスト９０に供給する。より大きなメッセージＤは、メッセージ断片２０２、２０４、及び、２０６としてＲＦポート１８に送信され、イーサネットパケット２１０、２１２、及び、２１４としてセル制御装置１４に中継されて、再組立てイーサネットパケット２１８としてホスト９０に送信される。
【００６９】
上記で確認したアプリケーションにおいて請求権が主張されると考えられるものについて説明されてきたが、他の及び更なる修正が本発明の範囲を逸脱することなく為され得ることを当業者は理解するであろうし、全てのそのような変更及び修正が本発明の真の請求範囲に包含されるべく主張することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線通信システムのブロック図である。
【図２】図１のシステムで使用されるように配置された移動ユニットの１つの例を示すブロック図である。
【図３】図１のシステムで使用されるよう配置されたＲＦポートの１つの例を示すブロック図である。
【図４】本発明によるＲＦポートの好ましい実施形態の、より詳細なブロック図である。
【図５】本発明による簡単化された無線ローカルエリアネットワークをもたらすコンピュータ及びＲＦポートの配置を示すブロック図である。
【図６】本発明のＲＦポートを使用したインターネットへの無線アクセスを準備する配置を示すブロック図である。
【図７】本発明の１つの実施形態による信号書式を示す図である。
【符号の説明】
１０  無線データ通信システム
１２  中継ハブ
１４ａ  セル制御装置
１６  有線網
１８ａ  簡単化したＲＦポート
２０ａ  移動ユニット
【図１】
0005160707.tif 000002
【図２】
0005160707.tif 000003
【図３】
0005160707.tif 000004
【図４】
0005160707.tif 000005
【図５】
0005160707.tif 000006
【図６】
0005160707.tif 000007
【図７】
0005160707.tif 000008