DE69631498T2

DE69631498T2 - Lokales Kommunikationsnetz zur Leistungsreduzierung und erhöhter Zuverlässigkeit in einer Ortungsanlage mit mehreren Knoten

Info

Publication number: DE69631498T2
Application number: DE69631498T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Brakeley Scotia Welles II; Sandeep Chennakeshu (NMN), Cary; Jerome Johnson Schenectady Tiemann; Jr. Harold Woodruff Scotia Tomlinson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2016-05-30
Also published as: JP3825832B2; JPH09171571A; US5691980A; CA2176869C; EP0748085A1; IL118285A0; DE69631498D1; IL118285A; CA2176869A1; EP0748085B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verfolgung von Gütern und insbesondere auf die Verfolgung von Gütern, einschließlich Waren und Fahrzeugen, die das Global Positioning System (GPS) benutzen. Zwar sind Waren ein Beispiel von Gütern, die verfolgt werden sollen, aber Cargo-Container, Container-Trucks und Schienenfahrzeuge, in denen die Waren transportiert werden, sind ihrerseits Güter, die verfolgt werden müssen.
Waren, die von einer Fertigungsanlage, Warenhaus oder Eintrittshafen zu einem Ziel transportiert werden, werden normalerweise verfolgt, um ihre zeitgerechte und sichere Auslieferung sicherzustellen. Die Verfolgung wurde bisher teilweise durch Verwendung von Transportdokumenten und verhandelbaren Instrumenten ausgeführt, von denen einige mit den Waren wandern und andere durch Post oder Kurier zu einem Empfangsziel gesendet werden. Diese Papierverfolgung sorgt für eine Aufzeichnung, die nur bei der sicheren Auslieferung und der Annahme der Waren abgeschlossen ist. Während des Transits besteht jedoch häufig eine Notwendigkeit, den Ort und die Position der Waren zu kennen. Die Kenntnis des Ortes der Waren kann zur Bestandssteuerung, Planung und Überwachung verwendet werden.
Spediteure haben Information über den Ort der Waren geliefert, indem sie ihre Fahrzeuge verfolgen, wobei sie wissen, welche Waren auf diesen Fahrzeugen geladen sind. Waren werden häufig beispielsweise auf Transport-Container oder Container-Trucks geladen, die ihrerseits auf Schienenfahrzeuge verladen werden. Es sind verschiedene Vorrichtungen verwendet worden, um diese Fahrzeuge zu verfolgen. Im Falle von Schienenfahrzeugen sind passive Radiofrequenz (RF)-Transponder, die auf den Wagen angebracht sind, verwendet worden, um die Abfrage von jedem Wagen, wenn er an einer Zwischenstation vorbeiläuft, zu erleichtern und die Identifikation des Wagens zu liefern. Diese Information wird dann durch ein abgestrahltes Signal oder eine Landleitung zu einer Zentralstation gesendet, die die Orte der Wagen verfolgt. Diese Technik ist jedoch nachteilig, denn während ein bestimmter Schienenwagen für eine ausgedehnte Zeitperiode auf einem Abstellgleis bleibt, fährt er an keiner Zwischenstation vorbei. Darüber hinaus sind Installationen von Zwischenstationen teuer und erfordern einen Kompromiss, der Zwischenstatio nen zu Folge hat, die in unterschiedlichen Abständen installiert sind, die von dem Schienenweg abhängen. Somit variiert die Genauigkeit der Ortsinformation von Ort zu Ort auf dem Schienenweg.
Kürzlich sind mobile Verfolgungseinheiten verwendet worden zum Verfolgen verschiedener Fahrzeugtypen, wie beispielsweise Zügen. Eine Kommunikation wurde durch ein mobiles Zellentelefon oder eine RF Funkverbindung bereitgestellt. Diese mobilen Verfolgungseinheiten werden im Allgemeinen auf der Lokomotive installiert, die eine einfache Energiequelle bereitstellt. Jedoch ist im Falle von Transport-Containern, Container-Truckanhängern und Schienenfahrzeugen eine ähnliche Energiequelle nicht einfach verfügbar. Mobile Verfolgungseinheiten, die an Containern und Fahrzeugen befestigt sein könnten, müssen leistungseffizient sein, um für einen sicheren und ökonomischen Betrieb zu sorgen. Üblicherweise enthält eine mobile Verfolgungseinheit ein Navigationsset, wie beispielsweise einen Global Positioning System (GPS)-Empfänger oder einen anderen geeigneten Navigationsset, der auf Navigationssignale anspricht, die durch einen Satz von Navigationsstationen gesendet werden, die entweder Raum-basiert oder Erd-basiert sein können. In jedem Fall ist das Navigationsset in der Lage, Daten zu liefern, die den Fahrzeugort auf der Basis der Navigationssignale angeben. Zusätzlich kann die Verfolgungseinheit einen geeigneten elektromagnetischen Sender aufweisen zum Senden der Fahrzeugortdaten und anderer Daten zu einem entfernten Ort, die von Abtastelementen an Bord des Fahrzeugs gewonnen werden. Gegenwärtige Verfahren der Güterlokalisierung erfordern, dass jeder verfolgte Gegenstand einzeln mit Hardware ausgerüstet ist, die den Ort ermittelt und an eine Zentralstation berichtet. Auf diese Weise ist jedes verfolgte Gut vollständig "unwissend" über andere Güter, die transportiert werden, oder deren mögliche Relation zu ihm selbst. Beim Berichten an die Zentralstation erfordert ein derartiges System eine Bandbreite, die sich etwa auf die Anzahl der berichteten Güter bemisst. Der Geräte-Energieverbrauch von einem gesamten derartigen System bemisst sich ebenfalls nach der Anzahl der verfolgten Güter. Da ferner sowohl das Navigationsset als auch der Sender Vorrichtungen sind, die, wenn sie gespeist sind, im Allgemeinen einen großen Teil der gesamten elektrischen Energie benötigen, der von der mobilen Verfolgungseinheit verbraucht wird, ist es wünschenswert, die entsprechenden Raten zu steuern, bei denen diese Vorrichtungen auf entsprechende Weise aktiviert werden, und ihre entsprechenden Tastverhältnisse zu begrenzen, um so den gesamten Energieverbrauch der mobilen Verfolgungseinheit zu minimieren.
Die modernsten Güterverfolgungssysteme sind Land-basierte Systeme, wobei eine Funkeinheit auf dem Gut Information an Zwischenstationen von einem festen Netzwerk sendet, wie beispielsweise dem mobilen Funknetzwerk auf dem öffentlichen Land oder einem Zellen-Netzwerk. Diese Netzwerke haben keine allgemein verbreitete Überdeckung, und die Güterverfolgungseinheiten sind teuer. Ein Satelliten-basiertes Truck-Verfolgungssystem, das von Qualcomm Inc., bekannt als OMNITRACS, entwickelt ist, ist in den Vereinigten Staaten und Kanada in Betrieb. Dieses System erfordert eine spezialisierte direktionale Antenne und wesentliche Energie zum Betrieb, während der Fahrzeugort, abgeleitet von zwei Satelliten, mit einer Genauigkeit von etwa ein Viertel Kilometer erhalten wird. Ein Schienenfahrzeug-Positioniersystem, das in dem US-Patent 5,129,605 für Burns u. a. beschrieben ist, ist auf der Lokomotive von einem Zug installiert und verwendet zur Lieferung von Eingangssignalen zum Generieren eines Ortsberichtes einen GPS Empfänger, einen Rad-Tachometer, Transponder und manuelle Eingaben von dem Lokomotiven-Ingenieur. Das Schienenfahrzeug-Positioniersystem von Burns u. a. ist nicht auf einfache Weise für eine Verwendung mit Batterieenergie anpassbar und ist deshalb ungeeignet für Anwendungen, die nicht Lokomotiven-basiert sind.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ortszonen-Netzwerk von verfolgten Gütern bereitzustellen, das minimale Energie und Bandbreite benutzt, damit eine große Anzahl von Gütern in einer praktikablen Art und Weise verfolgt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird ein mobiles örtliches Netzwerk (LAN) unter einer Anzahl von mobilen Folge- bzw. Verfolgungseinheiten in großer Nähe ausgebildet. Güter werden näherungsweise gemäß ihrer Verbindung in dem mobilen LAN angeordnet, wobei der exakte Ort von wenigstens einem Netzknoten bekannt ist. Jedes verfolgte Gut kann die Fähigkeit haben, unabhängig seinen Ort zu ermitteln und an eine Zentralstation zu berichten, und jedes Gut hat auch die Fähigkeit, lokal mit anderen kooperativen Gütern über das LAN zu kommunizieren. Aufgrund der natürlichen Mobilität der verfolgten Güter ist das LAN ein drahtloses Netzwerk, das vorzugsweise energiearme Spreizspektrum-Transceiver verwendet. Das LAN ist dynamisch rekonfigurierbar, so dass, wenn andere kooperative Güter in diese Nähe kommen, sie in das Netzwerk eintreten können, und wenn sich andere wegbewegen, können sie das Netzwerk verlassen.
Innerhalb des Netzwerkes wird ein Protokoll hergestellt, das einem der Güter zuordnet, der "Master" zu sein, und anderen zuordnet, "Slaves" zu sein. Das Master-Gut übernimmt die Verantwortung zum Ermitteln seiner exakten geographischen Position. Dies kann über LORAN, OMEGA, Global Positioning System (GPS) oder andere Navigationshilfen geschehen. Wenn sie in einem LAN arbeiten, berichten die Slave-Güter ihre Identifikation (ID) an das Master-Gut gemäß dem lokalen Protokoll und ermitteln nicht ihren eigenen Ort, um Energie zu sparen. Der Master berichtet an die Zentralstation seinen Ort und ID und auch die ID von jedem der anderen Güter in dem LAN. Die Zentralstation kann dann wissen, dass die jedem ID zugeordneten Güter sich innerhalb des Kommunikationsbereiches von der durch den Master berichteten geographischen Position befinden. Eine Ungewissheit über den Ort des Slave-Gutes ist durch die bekannte mögliche geographische Ausdehnung von dem LAN begrenzt, die a priori bekannt ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Schienenfahrzeugort und das Verfolgungssystem von unabhängigen mobilen Verfolgungseinheiten gebildet, die an Schienengüterwagen befestigt sind. Diese Verfolgungseinheiten sind batteriegespeist und haben Global Positioning Satellite (GPS) Empfangs- und Kommunikations-Sendevermögen. Die Einheiten haben eine extrem niedrige Energie aufweisende Funkdatenverbindung zwischen Einheiten auf dem Güterwagen, die in großer Nähe sind (etwa 1 Km). Diese Funkverbindung gestattet, dass Einheiten, die Teil des gleichen Zuges sind, Information teilen. Die Teilung von Information gestattet die Verwendung von einem einzigen GPS Empfänger und einem einzigen Kommunikationssender. Da die GPS Empfangs- und Kommunikationssendefunktionen, die die meiste Energie verbrauchenden Aufgaben sind, die von den Einheiten ausgeführt werden, verkleinert diese Informationsteilung die mittlere Leistung, die von den Einheiten auf dem Zug verbraucht wird. Die Systemsicherheit wird signifikant verstärkt, wenn man Einheiten mit inoperativen GPS Empfängern oder Kommunikationssendern weiterhin Orts- und Verfolgungsinformation über das LAN liefern lässt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale der Erfindung, die als neuartig betrachtet werden, sind in den beigefügten Ansprüchen angegeben. Die Erfindung jedoch, zusammen mit weiteren Aufgaben und ihren Vorteilen, kann am besten verstanden werden unter Bezugnahme auf folgende Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung(en), in denen:
1 ein Blockdiagramm von einem beispielhaften Güterverfolgungssystem ist, das unabhängige mobile Verfolgungseinheiten gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
2 ein Blockdiagramm ist und in weiteren Einzelheiten eine Verfolgungseinheit zeigt, wie sie in dem in 1 gezeigten Verfolgungssystem verwendet ist;
3 ein Blockdiagramm ist, das die Organisation des mobilen örtlichen Netzwerkes darstellt, das durch die vorliegende Erfindung implementiert wird;
4 ein Zeitsteuerdiagramm ist, das die zeitliche Organisation zeigt, die für Murmel-Modus-Kommunikationen verwendet wird;
5 ein Fließbild ist, das den Prozess zeigt, der an einer Master-Einheit zum Abfragen einer Slave-Einheit verwendet wird;
6 ein Fließdiagramm ist, dass den Prozess zeigt, der an einer Slave-Einheit zum Senden von Information an die Master-Einheit und zum Ändern des Status zu autonom verwendet wird;
7 ein Fließbild ist, das den Prozess der Vereinigung von zwei ausgebildeten örtlichen Netzwerken zeigt; und
8 ein Fließbild von dem Prozess ist, der an einer Master-Einheit zum Übertragen der Rolle von Master auf Slave verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
1 stellt mobile Verfolgungseinheiten dar, die Navigationssignale von einer GPS Satelliteneinrichtung verwenden, obwohl, wie oben ausgeführt wurde, auch andere Navigationssysteme anstelle von GPS verwendet werden können. Ein Satz mobiler Verfolgungseinheiten 10A–10D sind in entsprechenden Frachtführenden Verkehrsmitteln, wie beispielsweise Fahrzeugen 12A–12D, installiert, die verfolgt oder überwacht werden sollen. Eine Kommunikationsverbindung 14, wie beispielsweise eine Satelliten-Kommunikationsverbindung über einen Kommunikationssatelliten 16, kann zwischen jeder mobilen Verfolgungseinheit (nachfolgend gemeinsam mit 10 bezeichnet) und einer entfernten Zentralstation 18 vorgesehen sein kann, die durch einen oder mehrere Operators bemannt ist und geeignete Bildeinrichtungen und ähnliches hat, um Orts- und Statusinformation für jedes Fahrzeug bildlich darzustellen, das mit einer entsprechenden mobilen Verfolgungseinheit ausgerüstet ist. Die Kommunikationsverbindung 14 kann auf zweckmäßige Weise verwendet werden zum Senden von Fahrzeugzuständen und -ereignissen, die mit geeigneten Abtastelementen gemessen werden. Die Kommunikationsverbindung 14 kann Einweg (von mobilen Verfolgungseinheiten zur entfernten Zentralstation) oder Zweiweg sein. In einer Zweiweg-Kommunikationsverbindung können Nachrichten und Befehle zu den Verfolgungseinheiten gesendet werden, wodurch die Sicherheit der Kommunikation weiter verbessert wird. Eine Konstellation von GPS Satelliten, wie beispielsweise GPS Satelliten 20A und 20B, sorgen für höchst genaue Navigationssignale, die verwendet werden können, um Ort und Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu ermitteln, wenn die Signale durch einen geeigneten GPS Empfänger gewonnen werden.
Kurz gesagt, das GPS wurde durch das US Verteidigungsministerium entwickelt und während der 1980iger Jahre graduell in Betrieb gesetzt. Die GPS Satelliten senden konstant Funksignale in der L-Band-Frequenz, wobei Spreizspektrumtechniken verwendet werden. Die gesendeten Funksignale führen pseudozufällige Sequenzen aus, die es Benutzern gestatten, einen Ort auf der Oberfläche der Erde (innerhalb etwa 30 m), Geschwindigkeit (innerhalb 0,1 MPH) und präzise Zeitinformation zu ermitteln. GPS ist ein besonders attraktives Navigationssystem zur Benutzung, sei es, dass die entsprechenden Umläufe der GPS Satelliten gewählt werden, um für eine weltweite Überdeckung zu sorgen, sei es dass diese höchst genauen Funksignale kostenfrei für Benutzer durch die US Regierung geliefert werden.
2 ist ein Blockdiagramm von einer mobilen Verfolgungseinheit 10, die einen Navigationsset 50 enthält, der der Fahrzeugposition im wesentlichen entsprechende Daten generieren kann. Die Wahl des Navigationssets hängt von dem jeweiligen Navigationssystem ab, das zur Lieferung von Navigationssignalen an jede gegebene mobile Verfolgungseinheit geliefert wird. Vorzugsweise ist der Navigationsset ein GPS Empfänger, wie beispielsweise ein Vielkanal-Empfänger, es können jedoch alternativ andere Empfänger verwendet werden, die zum Gewinnen von Signalen von einem entsprechenden Navigationssystem ausgelegt sind. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von den Anforderungen bezüglich der Genauigkeit des Fahrzeugortes der Navigationsset einen Loran-C Empfänger oder einen anderen weniger genauen Navigations-Empfänger als einen GPS Empfänger aufweisen. Weiterhin kann der Navigationszweck zweckmäßigerweise einen Transceiver aufweisen, der von Natur aus für eine Zweiwege-Kommunikation mit der Zentralstation sorgt und das Erfordernis zum getrennten Betreiben einer zusätzlichen Komponente vermeidet, um diese Zweiwege-Kommunikation zu implementieren. Kurz gesagt, würde ein derartiger Transceiver die Implementierung von Satelliten-Entfernungsmesstechniken gestatten, wodurch der Fahrzeugort an der Zentralstation einfach durch die Verwendung von Entfernungsmessungen zum Fahrzeug und der Zentralstation von zwei Satelliten ermittelt wird, deren Position im Raum bekannt ist. Der Energiebedarf für jeden derartigen Navigationsset stellt eine ernsthafte Einschränkung für einen sicheren und wirtschaftlichen Betrieb der mobilen Verfolgungseinheit an Bord von Fahrzeugen darstellen, die üblicherweise keine Energiequellen mit sich führen, wie beispielsweise Transport-Container, Schienenwagen, die zum Tragen von Fracht verwendet werden, Truck-Trailer usw. Typische GPS Empfänger, die gegenwärtig zur Verfügung stehen, erfordern im Allgemeinen zwei Watt elektrische Leistung zum Betrieb. Damit der GPS Empfänger eine Ortsfixierung liefert, muss er für eine gewisse minimale Zeitperiode gespeist werden, um eine ausreichende Signalinformation von einem gegebenen Satz von GPS Satelliten zu gewinnen, um eine Navigationslösung zu generieren. Ein Schlüsselvorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, die von der mobilen Verfolgungseinheit verbrauchte Energie wesentlich zu senken, indem die Aktivierungs- oder Nutzungsrate für den Navigationsset und andere Komponenten von der mobilen Verfolgungseinheit verkleinert wird. Insbesondere gilt, wenn, während das Fahrzeug stationiert ist, die Aktivierungsrate für den Navigationsset verkleinert wird, dann kann die von der mobilen Verfolgungseinheit verbrauchte Energie wesentlich verringert werden, beispielsweise um einen Faktor von wenigstens 100.
Die mobile Verfolgungseinheit 10 enthält einen Kommunikations-Transceiver 52, der von dem Navigationsset 50 funktional unabhängig ist. Wenn der Navigationsset einen Transceiver aufweist, kann die Funktion des Transceivers 52 von dem Transceiver des Navigationssets 50 ausgeübt werden. Sowohl der Transceiver 52 als auch der Navigationsset 50 werden durch eine Steuerung 58 betätigt, die ihrerseits auf Signale von einem Takt-Modul 50 anspricht. Der Transceiver 52 ist in der Lage, Fahrzeugortsdaten durch die Kommunikationsverbindung 14 (1) zu der Zentralstation zu senden und Befehle von der Zentralstation durch die gleiche Verbindung zu empfangen. Wenn ein GPS Empfänger verwendet wird, können der Transceiver und der GPS Empfänger zweckmäßigerweise als eine einzige Einheit integriert sein, um die Effizienz von Installation und Operation zu maximieren. Ein Beispiel von einer derartigen integrierten Einheit ist die Galaxy InmarsatC/GPS integrierte Einheit, die von Trimble Navigation, Sunnyvale, Kalifornien, erhältlich ist und zweckmäßigerweise für Datenkommunikation und Positionsbericht zwischen der Zentralstation und der mobilen Verfolgungseinheit ausgelegt ist. Es kann eine einzige Kleinprofil-Antenne 54 für sowohl GPS Signalgewinnung als auch Satellitenkommunikation verwendet werden.
Eine Kleinleistungs-, Kursstrecken-Funkverbindung gestattet ein Verbinden der nahegelegenen Verfolgungseinheiten in einem Netzwerk, um den Energieverbrauch zu minimieren und eine hohe Sicherheit und Funktionalität eines derartigen Netzwerkes beizubehalten. Wie in 2 gezeigt ist, enthält jede Verfolgungseinheit zusätzlich zu einer Energiequelle 62 (die einen Batteriepack aufweisen kann, das durch ein Feld von Solarzellen 66 über eine Ladeschaltung 64 geladen werden kann) einen GPS Empfänger 50, einen Kommunikations-Transceiver 52 und verschiedene System- und Fahrzeugsensoren 68A–68D, wobei jede Verfolgungseinheit einen örtlichen Kleinleistungs-Transceiver 70 und einen Mikroprozessor 72 aufweist.
Der Mikroprozessor 72 steht über ein Interface mit allen anderen Elementen der Verfolgungseinheit in Verbindung und hat Steuerung über sie. Der Transceiver 70 kann ein im Handel erhältlicher Spreizspektrum-Transceiver sein, wie beispielsweise diejenigen, die gegenwärtig in drahtlosen Ortsnetzwerken verwendet werden. Der Spreizspektrum-Transceiver 70 ist mit seiner eigenen Kleinprofil-Antenne 74 ausgerüstet.
Wenn der lokale Transceiver 70 verwendet wird, kommuniziert der Mikroprozessor 72 mit allen anderen Verfolgungseinheiten innerhalb der Kommunikationsentfernung und bildet ein dynamisch konfiguriertes LAN, das nachfolgend als ein "Murmel-Netzwerk" (Amerik. Mutter Network) bezeichnet wird. Ein derartiges Murmel-Netzwerk ist allgemein in 3 gezeigt. Wenn ein Zug viele Frachtwagen 82₁ , 82₂ , .... 82_n enthält, die mit Verfolgungseinheiten des in 3 gezeigten Typs ausgerüstet sind, tauschen alle diese Einheiten Information aus. Da jeder Mikroprozessor auf entsprechende Weise mit seiner eigenen Energiequelle in Verbindung steht, kann der Status der verfügbaren Leistung für jede Verfolgungseinheit auch ausgetauscht werden. Wenn diese Information zur Verfügung steht, dann wird die Verfolgungseinheit mit der größten verfügbaren Leistung (d. h. die am stärksten geladenen Batterien) zum Master gemacht, während die anderen Verfolgungseinheiten die Slaves sind. Die Master-Einheit führt die GPS Positions- und Geschwindigkeitsempfangsfunktion aus, sammelt diese Daten zusammen mit den IDs von allen anderen Verfolgungseinheiten auf dem Zug und sendet diese Information periodisch in einem einzigen Paket zu einer Zentralstation über den Kommunikations-Satelliten 86.
Weil ein einziger GPS Empfänger unter allen Verfolgungseinheiten zu einer Zeit eingeschaltet ist (und auch nur ein Kommunikations-Transceiver), wird die gesamte Systemenergie verringert. Darüber hinaus vergrößert diese Funktion auch die Sicherheit für jede Verfolgungseinheit, weil sie automatisch die Energie senkt, die von einer Einheit verbraucht wird, die eine verschlechterte oder teilweise funktionierende Energiequelle hat. Während somit eine Einheit mit schwachen Batterien die GPS Empfangs- oder Informationssende- und Befehlsempfangsfunktionen nicht ausführen kann, die die am meisten Energie verbrauchenden Funktionen in der Verfolgungseinheit sind, kann eine Verfolgungseinheit mit beschädigten Solarzellen oder einer Batterie, die die volle Ladung nicht halten kann, trotzdem voll funktionsfähig sein, während sie Teil von einem Zug mit voll funktionierenden Verfolgungseinheiten ist.
In jeder Verfolgungseinheit sind der GPS Empfänger (oder Navigationsset) und der Satelliten-Transceiver und deren Antennen größere, komplexe Modulen, so dass ein Versagen von irgendeinem dieser Modulen seine Verfolgungseinheit inoperativ machen würde, wenn kein alternatives Kommunikationssystem existieren würde. Die Verwendung eines energiearmen Spreizspektrum-Transceivers 70, der in 2 gezeigt ist, gestattet, dass eine Verfolgungseinheit mit diesem fehlerhaften Modul arbeitet, wenn er Teil von einem Zug mit voll funktionierenden Verfolgungseinheiten ist, wodurch die Sicherheit des Verfolgungssystems und die Sicherheit der Verfolgungseinheit vergrößert werden. Ein weiteres Sicherheitsmerkmal ist, dass die fehlerhaft arbeitende Verfolgungseinheit ihren fehlerhaften Status zusammen mit ihrem Ort berichten kann, so dass Reparaturen geplant werden können.
Ein weiteres Sicherheitsmerkmal gestattet eine Lokalisierung von einer fehlerhaften Verfolgungseinheit, die nicht Teil von einem Zug ist, der eine richtig funktionierende Verfolgungseinheit trägt. Ein einzelner Schienenwagen mit einer fehlerhaften Verfolgungseinheit (oder eine fehlerhafte Verfolgungseinheit, die die einzige Verfolgungseinheit auf einem Zug ist) überwacht oder "horcht" auf den energiearmen Transceiver bei einem kleinen Tastverhältnis (um Energie zu sparen). Wenn eine fehlerhafte Verfolgungseinheit in einen Kommunikationsbereich von einer richtig funktionierenden Verfolgungseinheit (die kontinuierlich ID Anfragen an andere Verfolgungseinheiten sendet) kommt, sendet die fehlerhafte Verfolgungseinheit ihren eigenen ID und Status aus. Diese Information wird zur Zentralstation weitergeleitet, wo Daten gesammelt werden. Auf diese Weise wird jede einzelne Verfolgungseinheit mit einem Fehler in der Energiequelle, dem GPS Empfänger, einem Satelliten-Sender oder -antenne dennoch jedes Mal berichtet, wenn sie in einen Bereich von einer funktionierenden Verfolgungseinheit kommt.
Die Fähigkeit zum Austausch der Rollen von Master und Slave unter den Verfolgungseinheiten sorgt für Übertragungs-Vielfalt, die die Verbindungsqualität und die Integrität empfangener Daten verbessert. Dies gilt, weil eine der zwei Einheiten (d. h. die eine mit den am stärksten geladenen Batterien) eine starke Dämpfung ihres gesendeten Signals aufgrund eines Schattenverlustes erfahren könnte, der aus einer Verdeckung der Sichtlinie zum Satelliten resultiert. Das Auswählen zwischen den zwei Einheiten kann diesen Effekt mildern. Ein Einschluss von mehr Einheiten in das Auswählverfahren verbessert die Verbindungsqualität auf Kosten einer Mittelung der Leistung über eine große Anzahl von Verfolgungseinheiten. Gegenwärtig verbraucht die GPS Funktion die meiste Energie, und in diesem Fall ist die Übertragungsauswahl auf zwei Verfolgungseinheiten begrenzt.
Wenn der Satellit Doppelkanäle (d. h. zwei Frequenzen oder zwei Zeitschlitze) zum Übertragen von Information auf der Rückwärts-Aufverbindung (Schienenwagen zum Satelliten) und auf der Vorwärts-Abverbindung (Satellit zur Erdstation) hat, dann können die zwei Verfolgungseinheiten mit den am besten geladenen Batterien verwendet werden, um für Empfangs-Vielfalt zu sorgen. Bei diesem Schemafragt die Erdstation die zwei Sendungen ab und detektiert sie, indem entweder die Signale kombiniert werden oder indem zwischen den zwei Signalen ausgewählt wird. Diese Form der Empfangsvielfalt senkt den Aufwand für die Verbindungsleistung, wobei impliziert wird, dass beide Sendungen eine kleinere Leistung haben können.
Wenn eine Zweiwege-Verbindung zwischen der Erdstation und den Verfolgungseinheiten des Schienenfahrzeuges besteht, dann ist es möglich, die Rückverbindung zu benutzen, um zu steuern, welche der zwei Verfolgungseinheiten zum Senden benutzt werden soll. Dies ist nützlich, wenn die Einheit mit der stärkeren Batterie stärker abgeschattet ist, und es kann helfen, Batterieenergie zu sparen.
Um Nutzen aus dem Murmel-Modus zu ziehen, ist ein Protokoll vorgesehen, das gestattet, dass gewisse Operationen auftreten. Diese Operationen umfassen die folgenden:

1. Bilden eines Netzwerkes aus zwei oder mehr unabhängigen Verfolgungseinheiten und Ermitteln, welche Einheit Master des Netzwerkes ist.
2. Aufrechterhalten eines Netzwerkes mit regelmäßiger Kommunikation zwischen Master-Einheit und allen Slave-Einheiten.
3. Entfernen einer oder mehrerer Einheiten aus einem Netzwerk, wenn sie aus dem Kommunikationsbereich von der Master-Einheit herausbewegt werden.
4. Hinzufügen von einer oder mehreren Einheiten zu einem Netzwerk, wenn sie in den Kommunikationsbereich mit der Master-Einheit hineingebracht werden.
5. Vereinigen von zwei oder mehr Netzwerken, wenn die Master-Einheiten des Netzwerkes in den Kommunikationsbereich miteinander kommen.
6. Übertragen der Rolle der Master-Einheit von einer Master-Einheit mit schwacher Batterieleistung auf eine Slave-Einheit mit einer stärkeren Batterie.

Die obigen Operationen müssen in einer Art und Weise ausgeführt werden, die Batterieleistung spart, was impliziert, dass eine minimale Menge gesendeter Daten von jeder Verfolgungseinheit geliefert wird und die Zeit minimiert wird, während der der Empfänger einer Einheit eingeschaltet sein muss. Diese Aufgaben müssen innerhalb realistischer ökonomischer und technologischer Einschränkungen erfüllt werden, wie beispielsweise begrenzter individueller Taktgenauigkeit und einem Kommunikationskanal, der eine endliche Fehlerrate hat.
Gewisse Charakteristiken und Parameter müssen definiert sein für eine Beschreibung von dem "Murmel-Modus" oder des Modus, bei dem ein Sub-Set von Verfolgungseinheiten in einem mobilen, dynamisch konfigurierten LAN miteinander kommunizieren. Wie in dem Zeitsteuerdiagramm von 4 gezeigt ist, kommunizieren alle Slave-Einheiten in einem Netzwerk mit der Master-Einheit von diesem Netzwerk während einer Berichtsperiode. Kürzere Berichtsperioden sorgen für eine bessere Zeitauflösung von Güter-Bewegungen, während längere Berichtsperioden weniger Energie verbrauchen. Die Berichtsperiode ist in mehrere Sub-Perioden unterteilt. Kürzere Subperioden gestatten mehr Nachrichtenübertragungen für mehr Sicherheit, während längere Subperioden weniger Nachrichtenkollisionen fördern und mehr Güter pro Netzwerk aufnehmen. Wie in 2 angegeben ist, enthält jede Gut-Verfolgungseinheit einen moderat genauen örtlichen Takt 60. Dieser Takt hat eine kurze Zeitdauer relativ zur Taktgenauigkeit, die über eine Berichtsperiode gemessen ist, und eine absolute Langzeit-Taktgenauigkeit, die über mehrere Tage gemessen ist. Die Langzeit-Taktgenauigkeit wird während aller Kommunikationen mit dem GPS Satelliten-Kommunikationssystem oder jedem anderen Verfolgungs- oder Kommunikationssystem korrigiert, mit dem die Verfolgungseinheit in einem periodischen Kontakt ist. Größere Genauigkeit verkleinert den Energieverbrauch des Systems, während weniger Genauigkeit die Hardwarekosten des Systems senkt.
Nachrichten, die zwischen den Verfolgungseinheiten in dem Murmel-Modus gesendet werden, haben eine Übertragungszeit, die alle Präambel- und Synchronisationsbits, die Datenbits und Fehlerprüfbits umfasst. Ein Abruf-Bestätigungs-Bitspaar nimmt einen Zeitschlitz (Time Slot) ein, der alle Sicherheitsbänder und Umkehrzeiten enthält. Kürzere Übertragungszeiten verringern den Energieverbrauch, während längere Übertragungszeiten die Nachrichtenübertragungs-Erfolgsrate vergrößern. Verfolgungseinheiten können auf zwei unterschiedlichen Kanälen senden und/oder empfangen. Diese Kanäle können unterschiedliche Frequenzen haben oder sie können unterschiedliche Sequenzen in einem PN Sequenz-Spreizspektrumcode sein. Die Kanäle sind als Kanal 1 und Kanal 2 bezeichnet. In diesem Protokoll ist es auch möglich, den gleichen Kanal für alle Kommunikationen zu verwenden, aber Interfaces zu Protokollen in anderen Anwendungen können diese zwei Kanäle nutzen.
Die Kommunikations-Aktionen von einer Verfolgungseinheit hängen davon ab, in welchem Status oder Modus sie ist. Eine Verfolgungseinheit kann in einer der folgenden Modi sein:

1. Autonom-Modus – In diesem Modus kommuniziert eine Verfolgungseinheit mit der Zentralstation direkt. Sie ist nicht in einem Netzwerk mit einem Murmel-Modus-Netzwerk.
2. Waisen-Modus – In diesem Modus ist die Verfolgungseinheit (d. h. die "Waisen"-Verfolgungseinheit) nicht in der Lage, mit der Zentralstation zu kommunizieren und sie ist nicht in einem Murmel-Netzwerk enthalten. Die Zentralstation hat keine Information über den gegenwärtigen Ort von der Waisen-Verfolgungseinheit. Die Waisen-Einheit kann Daten, die ihren gegenwärtigen Ort identifizieren, haben oder nicht.
3. Master-Modus – Die Master-Verfolgungseinheit kommuniziert mit der Zentralstation direkt. Sie ist auch in einem Netzwerk mit anderen Verfolgungseinheiten in dem Murmel-Netzwerk und sendet Information über die im Netzwerk befindlichen Verfolgungseinheiten zu der Zentralstation.
4. Slave-Modus – Jede Slave-Verfolgungseinheit kommuniziert mit der Zentralstation nicht direkt, sondern ist in einem Murmel-Netzwerk enthalten und sen det seine Sensordaten und, optional, ihre Ortsdaten an eine Master-Verfolgungseinheit. Die Master-Verfolgungseinheit sendet ihrerseits die Daten von der Slave-Verfolgungseinheit zu der Zentralstation.

Wenn ein Murmel-Netzwerk gebildet worden ist, wird das folgende Protokoll verwendet, wenn keine Verfolgungseinheiten in das Netzwerk eintreten oder dieses verlassen. Die angegebenen Zeiten dienen nur als Beispiel. Die Zeit ist angegeben als Minuten:Sekunden für eine Berichtsperiode von einer Stunde, und die Master-Verfolgungseinheit und Slave-Verfolgungseinheit sind auf entsprechende Weise als "Master" und "Slave" bezeichnet.
00:00–00:05 – Der Netzwerk-Master ist abgestimmt, um auf Kanal 1 während dieses Intervalles zu empfangen, abgesehen von der kurzen (50 Msek) Übertragungszeit, während der der Master einen "AUFRUF NEUER MITGLIEDER" auf Kanal 1 sendet.
Die Übertragungszeit ist wahlfrei in der mittleren Sekunde von der fünf Sekunden umfassenden Periode angeordnet. Eine unterschiedliche wahlfreie Position wird für jede Subperiode gewählt. Während eines stationären Zustandes (keine Slaves oder Master treten in das Netzwerk ein) werden keine Daten empfangen.
01:00–01:39 – Diese Periode ist reserviert zum Hinzufügen neuer Verfolgungseinheiten zu einem bestehenden Netzwerk. Sie wird nicht in stationären Operationen verwendet.
01:40–01:59 – Diese Periode ist reserviert zum Bilden neuer Netzwerke unter zwei oder mehr autonomen Verfolgungseinheiten. Sie wird nicht benutzt in stationären Operationen.
02:00–18:00 – Diese Periode ist unterteilt in 16 × 60/0,1 = 9600 Zeitschlitze (jeder Schlitz ist 100 Msek lang) für Abruf-Bestätigungs-Paare.
Jede Slave-Verfolgungseinheit hat einen Zeitschlitz, der von der Master-Verfolgungseinheit zugeordnet wird. Die Master-Einheit verteilt die zugeordneten Zeitschlitze wahlfrei unter den 9600 verfügbaren Schlitzen, und jede Slave-Einheit hält den gleichen Zeitschlitz von einer Berichtsperiode zur nächsten, wenn er nicht speziell von dem Master neu zugeordnet wird. Wenn der Master-Takt an einem Zeitschlitz ankommt, der von einem Slave eingenommen ist, schaltet die Master-Einheit ihren Sender ein und sendet eine "BIST DU NOCH VORHANDEN?"-Nachricht, die die ersten 50 Msek von dem Zeitschlitz einnimmt. Die Master-Einheit schaltet dann ihren Sender aus, schaltet ihren Empfänger ein und überwacht ihre Kanalfrequenz für die Antwort "ICH BIN NOCH VORHANDEN". Nach 50 Msek, das heißt am Ende von dem Zeitschlitz, schaltet der Master-Empfänger aus, ob nun eine richtige Antwort empfangen ist oder nicht. Die Master-Verfolgungseinheit bleibt in einem Niedrigenergie- oder "Schlaf"-Modus bis zum nächsten besetzten Zeitschlitz, wenn dieses Verfahren wiederholt wird.
Jede Slave-Einheit bleibt in einem Niedrigenergie- oder "Schlaf"-Modus bis zu einer Zeit, die das doppelte der Kurzzeit-Taktgenauigkeit vor dem Beginn des zugeordneten Zeitschlitzes beträgt (wie sie durch den eigenen Takt des Slave-Einheit gemessen wird). Zu dieser Zeit schaltet die Slave-Einheit ihren Empfänger ein und wartet bis zu einer Zeit, die das doppelte der Kurzzeit-Taktgenauigkeit nach dem Ende des zugeordneten Zeitschlitzes beträgt, und zu dieser Zeit wird der Funkempfänger ausgeschaltet. Die Slave-Einheit wartet auf die "BIST DU NOCH VOR-HANDEN?"-Nachricht, die den ID Code der Slave-Einheit enthält. Wenn die Slave-Einheit diese Nachricht empfängt, schaltet sie sofort ihren Empfänger aus, schaltet ihren Sender ein und sendet die "ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Antwort und kehrt in den Niedrigenergie-Modus zurück. Wenn die Slave-Einheit eine richtige Abfragenachricht von der Master-Einheit empfängt, dann benutzt die Slave-Einheit die Zeit des Startes der empfangenen Nachricht, um ihren Takt zu resynchronisieren auf der Basis des Master-Taktes für die nächste geplante "BIST DU NOCH VORHANDEN?"-Nachricht. Diese Prozedur stellt sicher, dass, selbst wenn die lokalen Takte der Master- und Slave-Einheiten mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen, der Slave immer seinen Empfänger eingeschaltet hat, wenn der Master eine Abfrage an ihn sendet. Dies stellt ferner sicher, dass die Slave-Einheit für eine möglichst lange Zeit ausgeschaltet ist, wodurch Energie gespart wird.
18:01–19:59 – Reserviert zur zukünftigen Benutzung
20:00–20:05 – Wiederholung von 00:00–00:05
20:06–21:59 – Wiederholung von 00:06–01:59
22:00–38:00 – Während der 02:00–18:00 Periode fragt der Master alle Slaves nach ihrem Vorhandensein ab.
Wenn irgendeine dieser Anfragen keine erfolgreiche Antwort empfängt, sendet die Master-Einheit erneut die "BIST DU NOCH VORHANDEN?"-Nachricht für diese bestimmte Slave-Einheit in dem gleichen Zeitschlitz (von den verfügbaren 9600 Zeitschlitzen) und wartet auf eine Antwort. Wenn die Slave-Einheit ihre Abfrage während der 02:00–18:00 Periode nicht empfangen hat, dann wartet der Slave für die gleiche Zeitperiode (d. h. zwei Kurzzeit-Taktgenauigkeitsperioden auf jeder Seite von dem zugeordneten Zeitschlitz) wie in der 02:00–18:00 Periode. Wenn die Abfrage empfangen ist, sendet die Slave-Einheit eine Antwort.
38:01–39:59 – reserviert zur zukünftigen Verwendung
40:00–40:05 – Wiederholung von 00:00–00:05
40:06–41:59 – Wiederholung von 00:06–01:59
42:00–58:00 – Wenn die Master-Einheit irgendwelche Abfragen während der 02:00–18:00 Periode und der 22:00–38:00 Periode gemacht hat und eine Slave-Einheit in keiner von beiden geantwortet hat, dann fragt die Master-Einheit in dem gleichen Zeitschlitz noch einmal ab.
Wenn die Slave-Einheit ihre Abfrage während der 02:00–18:00 Periode oder die 22:00–38:00 Periode nicht empfängt, dann wartet der Slave wieder während seines zugeordneten Zeitschlitzes. Wenn die Abfrage empfangen wird, sendet die Slave-Einheit eine Antwort.
58:01–59:59 – Diese Periode ist reserviert für eine Kommunikation zwischen vielen Mastern. Sie wird nicht in stationären Operationen verwendet.
Dies vollendet eine Berichtsperiode. Diese gleiche Sequenz wird jede Stunde wiederholt und mit Universalzeit (UTC) synchronisiert, wie sie von dem GPS-, Satelliten-Kommunikations- oder einem anderen Lokalisierungs- oder Kommunikationssystem empfangen wird.
Das allgemeine Format, dem alle Nachrichtenpakete folgen, ist nachfolgend angegeben:
wobei SYNCH die Synchronisations-Präambel ist, um Träger-Synchronisation und Symbolgrenzen festzulegen, DEST ADDR die Zieladresse der Verfolgungseinheit ist, für die das Paket bestimmt ist und sie kann eine Rundfunkadresse sein für den Fall, dass das Paket an alle Verfolgungseinheiten adressiert ist, SOURCE ADDR ist die Adresse der Quelleinheit, C ist ein Steuerfeld, das den Nachrichtentyp bezeichnet, DATA ist die Hauptinformation in der Nachricht und FEC ist eine Vorwärts-Fehlerkorrektur für Fehler, die über dem DEST ADDR-Feld bis DATA Feld gebildet sind. Die Zahl über jedem Segment von dem Paket (außer DATA) gibt die Anzahl von Bits an, die das entsprechende Segment bilden.
Die unterschiedlichen Typen von Nachrichten, die in dem Murmel-Modus verwendet werden, sind die folgenden:
"BIST DU NOCH VORHANDEN?"-Nachricht (88 Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST ADDR: 24 Bits Slave ID
SOURCE ADDR: 24 Bit Master ID
C: "01 "-normale Vorhandensein-Abfrage
DATA: 8 Bits Taktinformation
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht (92 Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST ADDR: 24 Bits Slave ID
SOURCE ADDR: 24 Bit Master ID
C: "02"-normale Vorhandensein-Abfrage
DATA: 12 Bits Sensordaten oder Ausnahmen
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"AUFRUF NEUER MITGLIEDER"-Nachricht (88 Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST ADDR: 24 Bits Funkadresse
SOURCE ADDR: 24 Bit Netzwerk-Master ID
C: "03"-Aufruf neuer Mitglieder
DATA: 8 Bits Taktinformation
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"SUCHE NACH EINEM NETZWERK"-Nachricht (92 Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST ADDR: 24 Bits Funkadresse
SOURCE ADDR: 24 Bit Autonome Einheit ID
C: "03"-Suche nach einem Netzwerk
DATA: 4 Bits Batteriepegel, 4 Bits Bewegungsrichtung, 4 Bits zusätzliche Info (Status der Satelliten-Kommunikation, Notdaten vorhanden, usw.)
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"VEREINIGUNG ZWEITER MASTER"-Nachricht (variable Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST ADDR: 24 Bits empfangender Master ID
SOURCE ADDR: 24 Bits sendender Master ID
C: "04"-Vereinigung zweier Master
DATA: 16 Bits Taktkorrekturdaten, 8 Bits Geschwindigkeit des sendenden Master, 8 Bits Bewegungsrichtung des sendenden Masters, 16 Bits Anzahl der Slaves im Netzwerk des sendenden Masters, 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz von #1, 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz von Slave #2, ...., 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz von Slave #N
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"VEREINIGUNGS-ZUSAMMENFASSUNG"-Nachricht (144 Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST ADDR: 24 Bits empfangender Master ID
SOURCE ADDR: 24 Bit sendender Master ID
C: "05"-Vereinigung zweier Master
DATA: 16 Bits Taktkorrekturdaten, 8 Bits Geschwindigkeit des sendenden Masters, 8 Bits Bewegungsrichtung des sendenden Masters, 16 Bits Anzahl der Slaves, die im Netzwerk des sendenden Masters antworten, 16 Bits Anzahl der Slaves, die im Netzwerk des empfangenden Master antworten
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"AUTONOM, VERBIND DIICH MIT DEM NETZWERK"-Nachricht (112 Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST ADDR: 24 Bits Autonome Einheit ID
SOURCE ADDR: 24 Bits Master ID
C: "06"-Vereinigung des Netzwerkes
DATA: 16 Bits Taktkorrekturdaten, 16 Bits Zeitschlitzzuordnung, 8 Bits Geschwindigkeit des Masters, 8 Bit Bewegungsrichtung des Masters
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"ICH VERBINDE MICH MIT DEM NETZWERK"-Nachricht (88 Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST ADDR: 24 Bits Master ID
SOURCE ADDR: 24 Bit Autonome Einheit ID
C: "07"-Vereinigung mit dem Netzwerk
DATA: 8 Bits Status- und Sensordaten
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
"SLAVE, WERDE MASTER"-Nachricht (variable Bits):
SYNCH: 8 Bits Präambel/Synchronisation
DEST ADDR: 24 Bits Slave ID
SOURCE ADDR: 24 Bit Master ID
C: "08"-Übertragung der Rolle von Netzwerk-Master zu einem Slave
DATA: 16 Bits Taktkorrekturdaten, 8 Bits Zeitschlitz für Abfrage des gegenwärtigen Masters, 8 Bits Bewegungsrichtung des sendenden Masters, 16 Bits Anzahl der Slaves im Netzwerk, 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz des Slave #1, 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz des Slaves #2, ..... 24 Bits ID + 8 Bits Zeitschlitz für Slave #N
FEC: 16 Bits Fehlersteuerung
Züge, die viele Güterwagen mit Verfolgungseinheiten führen, können recht langgestreckt sein, bis zu zwei Kilometer (km) von vorne bis hinten. Veränderliche Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Wetter, Funk reflektierende Objekte nahe an der Schiene und Schienenkrümmung kombiniert mit Abstand, macht es wahrscheinlich, dass einige Nachrichten zwischen Master- und Slave-Verfolgungseinheiten nicht empfangen werden. Das oben beschriebene Protokoll stellt sicher, dass in jeder Berichtsperiode viele Versuche gemacht werden, um zwischen den Master- und Slave-Verfolgungseinheiten erfolgreich zu kommunizieren. Zusätzlich werden diese Versuche zu weit getrennten Zeiten gemacht, so dass Kommunikations-Hindernisse, die zeit- oder ortsabhängig für einen sich bewegenden Zug sind, sich ändern, damit einer der vielen Versuche erfolgreich ist.
Wenn Zusammenhänge von vielen Wagen, die Verfolgungseinheiten tragen, an ein Ziel geliefert sind, werden Wagen (und Verfolgungseinheiten) von dem Zug entfernt und der Zug verlässt die Nähe. Wenn dies geschieht, muss die Master-Einheit einen Weg haben, um die Slave-Einheiten aus dem Netzwerk zu entfernen, und die Slave-Einheiten müssen einen Weg haben um zu erkennen, dass sie nun autonom sind. Die Prozedur zum Entfernen von einer oder mehreren Verfolgungseinheiten aus dem Netzwerk wird nachfolgend beschrieben.
Wenn die Master-Einheit und irgendwelche verbleibenden Slave-Einheiten von einer oder mehreren Slave-Einheiten für eine ausreichende Strecke (beispielsweise fünf km) getrennt werden, ist die Funkverbindung zwischen ihnen nicht länger möglich. Während aller Subperioden (drei in dem gegebenen Beispiel) von einer Berichtsperiode empfängt die Slave-Einheit keine "BIST DU NOCH VORHANDEN?"-Nachrichten. Wenn zwei volle Berichtsperioden ohne derartige empfangenen Nachrichten vergangen sind, ändert die Slave-Einheit ihren eigenen Status in denjenigen von einer autonomen Einheit.
Der Prozess, damit eine Master-Einheit eine Slave-Einheit aus ihrem Netzwerk entfernt, ist ähnlich. Wenn der Master zwei volle Berichtsperioden durchlaufen hat, ohne eine Antwort von einem Slave zu empfangen, wird der Slave aus dem Netzwerk entfernt, und der Master wird sie nicht länger abfragen. Wenn der Master alle Slaves in dem Netzwerk verliert, kehrt er in einen autonomen Status zurück.
Wenn zwei Murmel-Netzwerke in einen Bereich zueinander kommen, müssen sie sich entweder zu einem Netzwerk vereinigen oder getrennt bleiben. Das folgende Protokoll definiert die Operationen für eine Berichtsperiode. Die angegebenen Zeiten sind ein Beispiel, wobei die oben gewählten Parameterwerte verwendet werden, aber dieses Protokoll arbeitet auch für andere Auswahlen der Parameter. Zeit wird in Minuten:Sekunden für die Berichtsperiode von einer Stunde angegeben.
00:00–00:05 – Der Netzwerk-Master horcht auf Kanal 1 während dieser gesamten Zeit, abgesehen von der kurzen Übertragungszeit, während der der Master ein "AUFRUF NEUER MITGLIEDER" auf Kanal 1 sendet.
Die Übertragungszeit ist wahlfrei in der mittleren Sekunde von der fünf Sekunden umfassenden Periode angeordnet. Während dieser Zeitperiode ist eine zweite Master-Einheit des Netzwerkes innerhalb des Kommunikationsbereiches von der ersten Master-Einheit des Netzwerkes und folgt einem ähnlichen Protokoll. Da die Master-Einheiten des Netzwerkes vor dieser Zeit nicht miteinander kommuniziert haben, sind die Takte der Master-Einheiten nicht synchronisiert. Die Länge der Zeit, die mit dem Horchen (Empfangen) verbraucht wird, relativ zu der Spezifikation der Langzeit-Taktgenauigkeit ist so, dass sich die Master garantiert überlappen. Am Ende von 00:05 haben die Master jeweils Signale des anderen empfangen, aber keiner hat eine Antwort an den anderen gerichtet.
00:06–00:59 – Welche Master-Einheit auch zuerst ihre "AUFRUF NACH NEUEN MITGLIEDERN" sendete, sie sendet eine "VEREINIGUNG ZWEIER MASTER"-Nachricht bei 00:06 aus.
Die andere Master-Einheit zeichnet diese Information auf und ermittelt, ob es wünschenswert ist, sich zu vereinigen. Wenn die Geschwindigkeit und/oder die Kopfinformation (d. h. das Geschwindigkeitsprofil) von den zwei Master-Einheiten unterschiedlich sind, dann sollten diese zwei Master nicht vereinigt werden und von dem zweiten Master wird keine Antwort gegeben.
Wenn die Geschwindigkeitsprofile identisch sind, antwortet der zweite Master auf die "VEREINIGUNG ZWEIER MASTER"-Nachricht mit seiner eigenen "VEREINIGUNG ZWEITER MASTER"-Nachricht. Jeder Master hat nun die Netzwerk-Information von beiden Netzwerken. Jeder Master schaut nun nach Konflikten, wo die "BIST DU NOCH VOR-HANDEN?"-"ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Abfrage/Antwort-Zeitschlitze der unterschiedlichen Netzwerke sich stören. Eine Störung kann bedeuten, dass sie den gleichen Zeitschlitz in den zwei Netzwerken einnehmen, oder sie kann auch bedeuten, dass sie einen nahegelegenen Schlitz einnehmen. Wo eine Störung gefunden wird, bewegen die zwei Master jeweils die störenden Zeitschlitze um einen kleinen Betrag (z. B. zwei Zeitschlitze) voneinander weg, um sicherzustellen, dass sie sich nicht stören. Wenn die identischen Zeitschlitze eingenommen sind, dann ist die Verschiebungsrichtung so, dass der Master, der zuerst den "AUFRUF NEUER MITGLIEDER" sendete, seine Netzwerk-Mitglieder zuerst bewegt und die anderen Mitglieder des Netzwerkes später. Die neuen Übertragungszeiten werden jedoch noch während der Zeit auftreten, zu der die richtigen Slave-Empfänger eingeschaltet sind.
01:00–58:00 – Normaler Betrieb, Abfragen mit einem sendenden Master, beide Master empfangen die "BIST DU NOCH VORHANDEN?"/"ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Anfrage/Antwort.
Die Zeiten, zu denen die "BIST DU NOCH VORHANDEN?" Anfragen ausgesendet werden, können leicht verschoben sein, aber sie überlappen noch die Zeiten, in denen der Slave-Empfänger in Betrieb ist. Slaves, die die zeitverschobene Anfrage empfangen, antworten sofort und setzen ihren internen Zeitschlitz zurück für die wahrgenommene Änderung in der Schlitzposition.
58:01–59:59 – welcher Master auch immer zuerst seine "AUFRUF NACH NEUEN MITGLIEDERN"-Nachricht gesendet hat, sendet eine "VEREINIGUNGS-ZUSAMMENFASSUNG"-Nachricht bei 58:03 aus.
Die 16 Bits, die die Anzahl von Slaves darstellen, die in dem Netzwerk des sendenden Masters antworten, spezifizieren die Anzahl von empfangbaren markier ten Slaves, die zu dem ursprünglichen Netzwerk von dem sendenden Master gehören. In ähnlicher Weise spezifizieren die 16 Bits, die die Anzahl von Slaves darstellen, die in dem Netzwerk des empfangenden Masters antworten, die Anzahl von empfangbaren markierten Slaves, die zu dem ursprünglichen Netzwerk des anderen, empfangenden Masters gehören. Jeder Master hält nun Information darüber, wie viele Slaves aus beiden Netzwerken des anderen Masters ein Slave in dem neuen Netzwerk wird. Falls beide Master Antworten von der gleichen Zahl von Slaves empfängt, dann wird immer derjenige Master, der seinen "AUFRUF NACH NEUEN MITGLIEDERN" zuerst gesendet hat, der Master für das neue Netzwerk. Der neue Netzwerk-Master liefert nun eine "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht, auf die der alte Master mit einer "ICH TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht antwortet. Der alte Master ist nun ein Slave in dem neuen Netzwerk.
Es sei angenommen, dass ein Murmel-Netzwerk gebildet worden ist. Im Laufe des Abfragens seiner Slaves könnte die Batterieleistung von dem Netzwerk-Master genügend klein werden, damit der Netzwerk-Master aufgefordert wird, die Verantwortung des Masters auf einen der Slaves zu übertragen, dessen Batterieleistung noch stark ist. Wenn ein existierender Netzwerk-Master bereit ist, seine Rolle auf einen anderen Slave zu übertragen, beginnt er den Prozess des Übertragens der Rolle in der nächsten Berichtsperiode. Der Netzwerk-Master wählt den Slave, der die höchste Batterieleistung hat. Das folgende Protokoll wird verwendet, um die Rolle des Masters von dem Netzwerk-Master auf einen der Slaves zu übertragen. Die dargestellte Aktivität ist eine Berichtsperiode. Wiederum sind die angegeben Zeiten ein Beispiel, wobei die oben gewählten Parameterwerte benutzt werden, aber dieses Protokoll arbeitet für andere ausgewählte Parameter. Die Zeit ist in Minuten:Sekunden für die Berichtsperiode von einer Stunde angegeben.
00:00–02:00 – Der Netzwerk-Master führt seine Rolle wie gewöhnlich aus. Wenn während dieser Zeit der Netzwerk-Master eine Sendung von einem anderen Master empfängt, wird er nicht versuchen, sich mit dem Master zu vereinigen.
02:00–18:00 – Der Netzwerk-Master ruft alle Slaves in der normalen Art und Weise mit der "BIST DU NOCH VORHANDEN?"/"ICH BIN NOCH VORHAN-DEN"-Anfrage/Antwort-Sequenz auf, außer für den Slave, an den er die Rolle des Masters weitergeben will. In dem geplanten Zeitschlitz von diesem Slave sendet der Netzwerk-Master die "SLAVE, WERDE MASTER"-Nachricht, die ID und Zeitschlitzinformation zum Abfragen aller Slaves in dem Murmel-Netzwerk enthält. In dieser Nachricht ist auch seine eigene ID und der Zeitschlitz enthalten, an dem der Slave den Master abfragen sollte. Der Slave antwortet durch Senden einer "ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht. Diese bestätigt, dass der Slave die Rolle des neuen Masters übernommen hat und als ein neuer Master in der nächsten Berichtsperiode arbeiten wird. In der gegenwärtigen Berichtsperiode arbeitet der existierende Master wie gewöhnlich. Der Vorgang des Sendens und Empfangens einer "SLAVE, WERDE MASTER"/"ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Anfrage/Antwort-Sequenz ist die gleiche wie die "BIST DU NOCH VORHANDEN?"ICH BIN NOCH VOR-HANDEN"-Anfrage/Antwort-Sequenz.
Wenn jedoch der vorgesehene Slave die "SLAVE, WERDE MASTER"-Nachricht nicht empfangen hat, sendet der Slave nicht die "ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht. In diesem Fall versucht der Master wieder, die "SLAVE, WERDE MASTER"-Nachricht in dem erforderlichen Zeitschlitz in der nächsten Berichts-Subperiode (22:00–38:00) zu senden. Wenn während dieser Zeit der Master immer noch nicht in der Lage ist, den Slave zu erreichen, versucht er den Slave in der nachfolgenden Berichts-Subperiode zu erreichen.
Wenn ein Master während der gesamten Berichtsperiode nicht in der Lage ist, die Rolle des Masters auf einen Slave zu übertragen, wählt er einen neuen Slave, auf den er die Rolle des Masters in der nächsten Berichtsperiode zu übertragen versucht. Der Netzwerk-Master durchläuft diesen Prozess, bis er einen Slave findet, der bereit ist, die Rolle des Masters zu übernehmen.
Wiederum sei angenommen, dass ein Murmel-Netzwerk gebildet worden ist. Das folgende Protokoll wird verwendet, wenn eine Verfolgungseinheit in das Netzwerk eintritt. Die gegebenen Zeiten sind ein Beispiel, wobei die oben gewählten Parameterwerte benutzt werden, aber dieses Protokoll arbeitet für andere gewählte Parameter. Die Zeit ist in Minuten:Sekunden für die Berichtsperiode von einer Stunde gegeben.
00:00–00:05 – Der Netzwerk-Master empfängt auf Kanal 1 während dieser gesamten Zeit, außer für die kurze (50 MSek) Sendezeit, während der der Master eine "AUFRUF NEUER MITGLIEDER"-Nachricht auf Kanal 1 sendet.
Die Sendezeit ist wahlfrei in der mittleren Sekunde von der fünf Sekunden umfassenden Periode angeordnet. Eine unterschiedliche wahlfreie Position ist für jede Subperiode gewählt.
Während dieser Zeitperiode folgt ein autonomer Verfolger, der nun in dem Kommunikationsbereich des Netzwerk-Masters ist, einem ähnlichen Protokoll. Die autonome Einheit sendet eine 50 MSek Sendung "SUCHE NACH EINEM NETZ-WERK"-Nachricht wahlfrei innerhalb der mittleren Sekunde der fünf Sekunden, in denen sie nach verfügbaren Mastern horcht. Da die autonome Einheit keine Kommunikation mit dem Master vor dieser Zeit hatte, sind die Takte von dem Master und dem autonomen Einheit nicht synchronisiert. Die Länge der Zeit, die mit dem Empfangen verbraucht wurde, relativ zu der Spezifikation der Langzeit-Taktgenauigkeit ist so, dass sich der Master und die autonomen Einheiten garantiert überlappen. Am Ende von 00:05 hat der Master eine Sendung von der autonomen Einheit empfangen, und die autonome Einheit hat eine Sendung von dem Master empfangen, aber keiner hat eine Antwort an den anderen gerichtet.
00:06–00:59 – benutzt für viele Master
01:00–01:39 – zu einer festen Zeit (beispielsweise 60 Sekunden) nachdem die autonome Einheit ihre "SUCHE NACH EINEM NETZWERK"-Nachricht gesendet hat, schaltet die autonome Einheit ihren Empfänger ein.
Bei 60 Sekunden, nachdem der Master die "SUCHE NACH EINEM NETZWERK"-Nachricht empfangen hat, sendet der Master eine "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht aus. Diese Nachricht enthält Zeitschlitz- und Taktkorrekturinformation. Die autonome Einheit antwortet mit einer ""ICH TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht. Zu dieser Zeit wird die autonome Einheit ein Slave, und sie startet mit dem Antworten auf "BIST DU NOCH VOR-HANDEN?"-Nachrichten in dem zugeordneten Zeitschlitz von dem unmittelbar folgenden 02:00–18:00 Zeitintervall.
Wenn der Master die "ICH TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Antwortnachricht von der autonomen Einheit unmittelbar empfängt, sendet der Master die "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht bis zu drei Mal. Wenn keine Antwort empfangen wird, dann wird angenommen, dass die autonome Einheit ein Mitglied von dem Netzwerk ist. In ähnlicher Weise erwartet die autonome Einheit den Empfang der "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht, die an sie selbst gerichtet ist und antwortet. Wenn die autonome Einheit die "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht, die an sie adressiert ist, nicht empfängt, dann erwartet sie weiterhin ihren Empfang für eine gewisse Zeitperiode (beispielsweise fünf Sekunden), nachdem die letzte Nachricht von dem Master empfangen wurde. Wenn die autonome Einheit die "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZ-WERK EIN"-Nachricht empfängt und darauf antwortet, wartet sie für weitere fünf Sekunden, um die Nachricht zu empfangen, wenn sie wieder gesendet wird (für den Fall, dass der Master die Antwort nicht empfangen hat) und antwortet wieder, wenn die Nachricht empfangen wird.
Wenn Sendungen von mehr als einer autonomen Einheit von dem Master empfangen werden, dann führt der Master die obige Anfrage/Antwort-Prozedur mit jeder autonomen Einheit durch, von der er während der 00:00–00:05 Zeitperiode empfangen hat. Die autonomen Einheiten werden in der Reihenfolge adressiert, in der der Master ihre "SUCHE NACH EINEM NETZWERK"-Nachricht empfangen hat.
01:40–59:59 – normale Netzwerk-Abfrageoperationen
Das folgende Protokoll wird verwendet, wenn zwei oder mehr autonome Verfolger kombiniert werden, um ein Netzwerk zu bilden.
00:00–00:05 – während dieser Zeitperiode senden viele autonome Verfolger, die nun innerhalb eines Kommunikationsbereiches zueinander sind, eine 50 MSek Sendenachricht "SUCHE NACH EINEM NETZWERK", die wahlfrei in der Mitte von der fünf Sekunden umfassenden Periode angeordnet sind.
Da die autonomen Einheiten vor dieser Zeit keine Kommunikation miteinander hatten, sind die Takte der Einheiten nicht synchronisiert. Relativ zu der Lang zeit-Taktgenauigkeit-Spezifikation ist die Länge der Zeit, die mit dem Empfangen verbraucht wurde, so, dass sich die Sendungen und Empfänge von allen autonomen Einheiten überlappen. Am Ende von 00:05 haben die autonomen Einheiten jeweils die "SUCHE NACH EINEM NETZWERK"-Nachricht des anderen erhalten, aber es sind keine Antworten gesendet worden. Jede autonome Einheit hat die ID von allen anderen autonomen Einheiten aufgezeichnet, die sie empfangen hat. Die autonomen Einheiten sortieren individuell alle empfangenen IDs und ihre eigene ID in aufsteigender Reihenfolge. Da alle IDs einzigartig sind, gibt es keine Duplikationen.
Wenn irgendeine autonome Einheit eine "AUFRUF NEUER MIT-GLIEDER"-Nachricht empfangen hat, dann wird diese autonome Einheit versuchen, zu dem Master einzutreten. Sie wird nicht versuchen, sich mit anderen autonomen Einheiten zu kombinieren.
00:06–01:39 – benutzt für Einheiten, um sich mit Mastern zu vereinigen (siehe oben)
00:1:40–01:49 – Jede Einheit prüft ihre sortierte Liste von IDs. Die Einheit, die ihre eigene ID als den kleinsten Wert der Liste hat, arbeitet nun als ein Master, der mehrere "SUCHE NACH EINEM NETZWERK"-Nachricht empfangen hat.
Alternativ kann irgendein Algorithmus, der einen besonderen Master auf der Basis einer Adresse, Batteriepegel und anderen Parametern ermittelt, verwendet werden. Dieser selbst ernannte Master wählt dann eine wahlfreie Zeit innerhalb von 01:40–01:44, um eine Serie von "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachrichten auszusenden, die an alle anderen autonomen Einheiten auf der Liste adressiert sind. Diese Nachricht enthält Zeitschlitz- und Taktkorrekturinformation für das neue Netzwerk.
Die autonomen Einheiten schalten ihre Empfänger bei 01:40 ein und überwachen Sendungen. Wenn eine autonome Einheit eine "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht empfängt, die ihre eigene ID als die autonome ID und auch die kleinste Zahl auf ihrer eigenen internen Liste als die Master ID hat, dann antwortet sie mit einer "ICH TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachricht. Nachdem alle "AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN"/"ICH TRETE IN DAS NETZWERK EIN"-Nachrichten ausgetauscht worden sind, steht dieses neue Netzwerk als vollständig gebildet durch den selbst-ernannten Master und alle autonomen Einheiten, die erfolgreich eingetreten sind. Alle autonomen Einheiten, die nicht erfolgreich eingetreten sind, bleiben autonom für den Rest dieser Berichtsperiode.
02:00–59:59 – normale Netzwerk-Abfrageoperationen
Das oben beschriebene Protokoll ist in den Fließdiagrammen der 5 bis 8 zusammengefasst und dargestellt. 5 ist ein Fließdiagramm, das den Prozess an einem Master zum Abfragen von einem Slave darstellt. Für jeden Slave geht der Master durch eine ähnliche Logik. Am Schritt 501 wird der Modus auf Master gesetzt. Die Master-Einheit "schläft", bis die Slave-Einheit am Schritt 502 Zeit abfragt. Zu dieser Zeit "erwacht" die Master-Einheit und sendet eine Abfrage an die Slave-Einheit am Schritt 503. Dann wird am Entscheidungsblock 504 eine Prüfung gemacht um zu ermitteln, ob von dem Slave eine Antwort empfangen wurde. Wenn dies so ist, wird die empfangene Slave-Information am Schritt 505 gespeichert, und der Fehler-Zählwert (FAIL_COUNT) für diesen Slave wird am Schritt 506 auf Null gesetzt. Der Prozess läuft in einer Schleife zum Schritt 502 zurück. Wenn jedoch eine Antwort nicht empfangen ist, wird der Fehler-Zählwert für diesen Slave am Schritt 507 inkrementiert. Am Entscheidungsblock 508 wird eine Prüfung gemacht, um zu ermitteln, ob der Fehler-Zählwert für diesen Slave gleich sechs ist. Wenn nicht, läuft der Prozess in einer Schleife zum Schritt 502 zurück; Anderenfalls wird der Slave am Schritt 509 von der Slave-Liste des Masters entfernt. Als nächstes wird am Entscheidungsschritt 510 eine Prüfung gemacht um zu ermitteln, ob die Anzahl der Slaves auf der Slave-Liste des Masters gleich oder größer als eins ist. Wenn dies so ist, kehrt der Prozess in einer Schleife zum Schritt 502 zurück. Wenn nicht, wird der Modus für die Einheit am Schritt 511 auf autonom gesetzt und der Prozess läuft zum Ausgang.
6 ist ein Fließdiagramm und stellt den Prozess an einem Slave zum Senden von Information zum Master und zum Ändern des Zustands auf autonom dar. Der Modus wird zunächst am Schritt 601 auf Slave gesetzt. Die Slave-Einheit "schläft" bis zum geplanten Zeitschlitz der Slave-Einheit am Schritt 602. Zu dieser Zeit "erwacht" die Slave-Einheit und erwartet den Empfang von einem Abruf von der Master-Einheit am Schritt 603. Dann wird am Entscheidungsschritt 604 eine Prüfung gemacht um zu ermitteln, ob von dem Master ein Abruf empfangen worden ist. Wenn dies so ist, sendet der Slave Positions- und Sensor-Information an den Master am Schritt 605, und der Fehler-Zählwert (FAIL_COUNT) für diesen Slave wird am Schritt 606 auf Null gesetzt. Dann wird am Schritt 607 der Aufweck-Timer für den geplanten Zeitschlitz von der ersten Subperiode von der nächsten Berichtsperiode gesetzt. Der Prozess läuft in der Schleife zurück zum Schritt 602. Wenn jedoch keine Antwort empfangen worden ist, wird der Fehler-Zählwert für diesen Slave am Schritt 608 inkrementiert. Am Entscheidungsschritt 609 wird eine Prüfung gemacht um zu ermitteln, ob der Fehler-Zählwert für diesen Zählwerk gleich sechs ist. Wenn nicht, wird der Aufweck-Timer für den geplanten Zeitschlitz für die erste Subperiode von der nächsten Berichtsperiode am Schritt 610 gesetzt, und der Prozess läuft in einer Schleife zum Schritt 602 zurück; Anderenfalls wird der Status von der Slave-Einheit am Schritt 611 auf autonom gesetzt.
7 zeigt das Fließdiagramm für den Prozess an einer Master-Einheit zum Vereinigen von zwei ausgebildeten Netzwerken. Der Modus wird zunächst am Schritt 701 auf Master gesetzt. Am Entscheidungsschritt 702 wird eine Prüfung während der Zeitperiode 00:00–00:05 gemacht um zu ermitteln, ob eine andere Master-Einheit sendet. Wenn nicht, endet der Prozess; Anderenfalls wird eine weitere Prüfung am Entscheidungsschritt 703 gemacht, um zu ermitteln, ob das Geschwindigkeitsprofil von der anderen Master-Einheit mit demjenigen von dieser Master-Einheit zusammenpasst. Wenn nicht, endet der Prozess; Anderenfalls wird am Entscheidungsschritt 704 eine andere Prüfung gemacht, um zu ermitteln, ob diese Mastereinheit eine Slave-Einheit werden soll. Wenn dieser Master eine Slave-Einheit werden soll, erwartet er, bei 00:06–00:30, den Empfang von der Nachricht "MASTER WIRD SLAVE" von der anderen Master-Einheit, wie es am Entscheidungsblock 705 angegeben ist. Wenn diese Nachricht nicht empfangen wird, endet der Prozess; Anderenfalls sendet, beim Empfang der Nachricht, diese Master-Einheit seine Netzwerk-Information an die andere Master-Einheit am Schritt 706 und setzt dann seinen Modus auf autonom am Schritt 707. In der Zeitperiode 01:00–01:39 wird die Master-Einheit eine Slave-Einheit von der anderen Master-Einheit am Schritt 708, womit der Prozess der Vereinigung der Netzwerke abgeschlossen wird.
Wenn andererseits diese Master-Einheit die Master-Einheit bleiben soll, wie es am Entscheidungsschritt 704 ermittelt ist, sendet sie zur Zeit 00:06 die Nachricht "MASTER WIRD SLAVE" am Schritt 709. Dann wartet die Master-Einheit auf die andere Master-Einheit, dass diese ihre Netzwerk-Information am Entscheidungsschritt 710 sendet. Wenn die Master-Einheit die Netzwerk-Information von der anderen Master-Einheit nicht empfängt, endet der Prozess. Wenn jedoch die Netzwerk-Information empfangen wird, wird die andere Master-Einheit zu der Slave-Liste dieser Master-Einheit in der Zeitperiode 01:00–01:39 am Schritt 711 hinzugefügt, womit der Prozess zum Vereinigen der Netzwerke abgeschlossen ist.
8 zeigt das Fließdiagramm für den Prozess an einer Master-Einheit zum Übertragen der Rolle des Masters auf eine Slave-Einheit. Der Modus wird zunächst am Schritt 801 auf Master gesetzt. Am Entscheidungsschritt 802 wird eine Prüfung gemacht um zu ermitteln, ob die Batterie schwach ist. Dies wird am Beginn der Zeitperiode gemacht. Wenn die Batterie nicht schwach ist, endet der Prozess. Wenn jedoch die Batterie schwach ist, wird eine weitere Prüfung am Entscheidungsschritt 803 gemacht um zu ermitteln, ob irgendeine Slave-Einheit mit einer höheren Batterieleistung vorhanden ist. Wenn nicht, endet der Prozess; Anderenfalls wird die Slave-Einheit mit der höchsten Batterieleistung gewählt, um die neue Master-Einheit am Schritt 804 zu werden. Zur Zeitperiode 00:06–00:59 erwartet die Master-Einheit die Übertragung von einer anderen Master-Einheit, die eine stärkere Batterie haben kann. Wenn ein derartiger Master existiert, wie es am Entscheidungsschritt 805 ermittelt wird, dann wird die in Bezug auf 7 beschriebene Prozedur am Schritt 806 aufgerufen. Anderenfalls wird zur Zeitperiode 01:00–01:39 der Prozess der Hinzufügung einer autonomen Einheit zu dem Netzwerk am Schritt 807 gehemmt. Dann wird die Abruffrage/Antwort-Prozedur am Schritt 808 ausgeführt, außer dass die Slave-Einheit, die die neue Master-Einheit werden soll, nicht mit der "BIST DU NOCH VORHANDEN?"-Nachricht abgefragt wird; Stattdessen wird am Schritt 809 die "SLAVE, WERDE MASTER"-Nachricht zu der Slave-Einheit in ihrem Zeitschlitz gesendet wird. Am Entscheidungsschritt 810 wartet die Master-Einheit auf eine "ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht von der Slave-Einheit, die ausgewählt ist, die neue Master-Einheit zu werden. Wenn diese Nachricht empfangen wird, arbeitet die Master-Einheit weiterhin als eine Master-Einheit für den Rest der Berichtsperiode, aber am Ende der Berichtsperiode wechselt die Master-Einheit ihren Status zu ei nem Slave am Schritt 811, womit der Prozess der Übertragung ihrer Rolle von Master zu Slave abgeschlossen wird.
Sollte jedoch die "ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht nicht von der Slave-Einheit empfangen werden, die ausgewählt ist, die neue Master-Einheit zu werden, dann wartet die gegenwärtige Master-Einheit bis zur nächsten Subperiode am Schritt 812. Wenn nicht alle Subperioden in dieser Periode verbraucht sind in der gegenwärtigen Periode (siehe 4), wie es am Entscheidungsschritt 813 ermittelt ist, läuft der Prozess in der Schleife zurück zum Schritt 808, wo das Abfrage/Antwort-Protokoll wiederholt wird. Die Master-Einheit wartet wieder darauf, die "ICH BIN NOCH VORHANDEN"-Nachricht von der Slave-Einheit zu empfangen, die gewählt ist, der neue Master zu werden. Wenn die Nachricht nicht empfangen wird und alle Subperioden für die Periode verbraucht worden sind, läuft der Prozess in der Schleife zum Entscheidungsschritt 802 zurück, um den Prozess wieder zu beginnen, um dieses Mal eine andere Slave-Einheit zu wählen, die die neue Master-Einheit werden soll.

Claims

Verfahren zum Verfolgen von Gütern, enthaltend die Schritte: Anbringen einer Folgeeinheit (10) an jedem zu verfolgenden Gut (12), gekennzeichnet durch Ausbilden eines Ortszonen-Netzwerkes aus einer Anzahl von nahegelegenen Folgeeinheiten, wobei jede Folgeeinheit einen entsprechenden Knoten des mobilen Ortszonen-Netzwerkes bildet, und Identifizieren von verfolgten Gütern gemäß ihrer Verbindung in dem mobilen Ortszonen-Netzwerk, wobei der exakte Ort von wenigstens einem der Netzwerkknoten bekannt ist.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 1, wobei jede Folgeeinheit in der Lage ist, ihren Ort unabhängig zu ermitteln und an eine Zentralstation zu berichten, und in der Lage ist, lokal mit anderen kooperierenden Folgeeinheiten über das mobile Ortszonen-Netzwerk zu kommunizieren, wobei das Verfahren ferner den Schritt enthält, dass das mobile Ortszonen-Netzwerk dynamisch rekonfiguriert wird, so dass andere kooperierende Folgeeinheiten, die in die Nähe des Netzwerkes kommen, in das Netzwerk eintreten können, und Folgeeinheiten, die sich von dem Netzwerk entfernen, das Netzwerk verlassen können.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 1, ferner die Schritte enthaltend: Zuordnen zu einer der Folgeeinheiten, als ein „Master" zu funktionieren, und zu allen anderen, als „Slaves" zu funktionieren, wobei jede der Master- und Slave-Folgeeinheiten ihre eigene entsprechende eindeutige Identifikation ID hat, Ermitteln durch die Master-Folgeeinheit ihrer eigenen exakten geografischen Position, Berichten durch die Slave-Folgeeinheiten ihrer ID's an die Master-Folgeeinheit gemäß einem lokalen Protokoll, ohne ihre eigenen Orte zu ermitteln, um so Energie zu sparen, und Berichten durch die Master-Folgeeinheit an eine Zentralstation des Ortes und der ID der Master-Folgeeinheit und auch der ID's der anderen Folgeeinheiten in dem Ortszonen-Netzwerk.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausbildens eines mobilen Ortszonen-Netzwerkes die Schritte enthält: Abgeben einer „ANRUFEN NEUER MITGLIEDER" Nachricht durch eine erste der Folgeeinheiten, die als eine „Mastereinheit" arbeitet, Abgeben einer „ICH TRETE IN DAS NETZWERK EIN" Nachricht durch eine zweite der Folgeeinheiten, wobei die zweite Folgeeinheit als eine „Slaveeinheit" arbeitet, und Hinzufügen der zweiten der Folgeeinheiten zu einer Slave-Liste, die von der ersten der Folgeeinheiten geführt wird.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 4, wobei ferner die Schritte vorgesehen sind: periodisches Abgeben einer „BIST ZU NOCH ANWESEND?" Nachricht durch die erste der Folgeeinheiten und Antworten auf die „BIST DU NOCH ANWESEND?" Nachricht durch die zweite der Folgeeinheiten, indem eine „ICH BIN NOCH ANWESEND" Nachricht abgegeben wird.
Verfahren zum Verfolgen nach Gütern nach Anspruch 5, ferner die Schritte enthaltend: Inkrementieren eines Fehler-Zählwertes durch die erste der Folgeeinheiten, wenn eine „ICH BIN NOCH ANWESEND" Nachricht von der zweiten der Folgeeinheiten nicht empfangen wird als Antwort auf die „BIST DU NOCH VOR-HANDEN?" Nachricht, Ermitteln ob der Fehler-Zählwert einen vorbestimmten Wert überschreitet und Entfernen der zweiten der Folgeeinheiten aus der Slave-Liste, wenn der Fehler-Zählwert den vorbestimmten Wert überschreitet.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 6, ferner die Schritte enthaltend: Prüfen der Slave-Liste der ersten der Folgeeinheiten und Wechseln der ersten der Folgeeinheiten in einen autonomen Zustand, wenn die Slave-Liste leer ist.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 4, ferner die Schritte enthaltend: Abgeben einer „SUCHE EIN NETZWERK" Nachricht durch eine dritte der Folgeeinheiten, die in einem autonomen Zustand arbeitet, Abgeben einer „AUTONOM, TRETE IN DAS NETZWERK EIN" Nachricht durch die erste der Folgeeinheiten, Abgeben einer „ICH TRETE IN DAS NETZWERK EIN" Nachricht durch die dritte der Folgeeinheiten, wobei die dritte der Folgeeinheiten dann den Status einer Slave-Einheit einnimmt, und Hinzufügen der dritten der Folgeeinheiten zu der Slave-Liste.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 4, ferner die Schritte enthaltend: Detektieren durch die Master-Folgeeinheit einer Sendung von einer zweiten Master-Folgeeinheit von einem zweiten Netzwerk, Ermitteln ob die zwei Master-Folgeeinheiten identische Geschwindigkeitsprofile haben und Vereinigen der zwei Netzwerke, wenn die zwei Master-Folgeeinheiten identische Geschwindigkeitsprofile haben, indem eine der zwei Master-Folgeeinheiten in eine neue Slave-Folgeeinheit der anderen Master-Folgeeinheit geändert wird, und Hinzufügen der neuen Slave-Folgeeinheit zu der Slave-Liste, die von der anderen der zwei Master-Folgeeinheiten geführt wird.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Vereinigens der zwei Netzwerke den Schritt enthält, dass Netzwerk-Information von der einen Master-Folgeeinheit zu anderen der zwei Master-Folgeeinheiten gesendet wird.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 4, wobei jede der Folgeeinheiten batteriegespeist ist, wobei ferner die Schritte vorgesehen sind: Ermitteln durch die Master-Folgeeinheit, ob die Batterieleistung der Master-Folgeeinheit niedrig ist, und wenn dies der Fall ist, prüfen der Slave-Liste, um eine Slave-Folgeeinheit mit einer höheren Batterieleistung zu wählen, und Übertragen der Rolle der Master-Folgeeinheit auf die gewählte Slave-Folgeeinheit.
Verfahren zum Verfolgen von Gütern nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Übertragens der Rolle der Master-Folgeeinheit auf die gewählte Slave-Folgeeinheit die Schritt enthält: Abgeben durch eine der Folgeeinheiten einer „SLAVE, WERDE MASTER" Nachricht, Wechseln der Zustände der ersten und zweiten der Folgeeinheiten von einem Master zu einem Slave bzw. von einem Slave zu einem Master und Hinzufügen der ersten der Folgeeinheiten zu einer Slave-Liste, die durch die zweite der Folgeeinheiten führt wird.