DE10125342A1

DE10125342A1 - Bluetooth-Datenübertragungssystem mit einer Mehrzahl von Nebenendeinrichtungen

Info

Publication number: DE10125342A1
Application number: DE10125342A
Authority: DE
Inventors: Michael Warmers
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-12-12
Also published as: JP2004527189A; WO2002096018A2; CN1511397A; CN1251456C; US20040136350A1; JP3776402B2; WO2002096018A3; EP1393495A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bluetooth-Datenübertragungssystem mit einer Hauptendeinrichtung (H), einer ersten Gruppe von Nebenendeinrichtungen (NAi) und einer zweiten Gruppe von Nebenendeinrichtungen (NBi). Zwischen der Hauptendeinrichtung (H) und den Nebenendeinrichtungen (NAi) der ersten Gruppe bzw. den Nebenendeinrichtungen (NBi) der zweiten Gruppe sind Datenpakete über Funk austauschbar. Für die Verbindungskennung mit der ersten Gruppe bzw. der zweiten Gruppe verfügt die Hauptendeinrichtung (H) über eine erste Adresse (BD_ADDR A) bzw. eine zweite Adresse (BD_ADDR B).

Description

Die Erfindung betrifft ein gemäß dem Bluetooth-Standard ar beitendes Datenübertragungssystem. Das Datenübertragungssy stem umfaßt eine Hauptendeinrichtung (Master) und Nebe nendeinrichtungen (Slaves). Zwischen der Hauptendeinrichtung und den Nebenendeinrichtung werden Datenpakete entsprechend einem Zeitschlitzverfahren über Funk ausgetauscht.

Derartige Datenübertragungssysteme, bei denen Datenpakete über Funk über nur kurze Entfernungen übertragen werden, wer den als Piconetze bezeichnet. Bekannt sind auf dem Bluetooth- Standard basierende Piconetze, die eine Hauptendeinrichtung und eine Anzahl von Nebenendeinrichtungen aufweisen, wobei die Anzahl der Nebenendeinrichtungen auf maximal sieben Nebe nendeinrichtungen begrenzt ist. Diese Begrenzung betrifft je doch nur die Nebenendeinrichtungen, die aktiv in das betref fende Piconetz eingebunden sind. Darüber hinaus kann das Pi conetz eine beinahe unbegrenzte Anzahl (bis zu 2⁴⁸) weiterer Nebenendeinrichtungen aufweisen, welche sich in einem Bereit schaftsmodus (Parked State) befinden und nicht aktiv an dem Datenaustausch innerhalb des Piconetzes beteiligt sind. Al lerdings weist der Betrieb einer Nebenendeinrichtung im Be reitschaftsmodus Nachteile auf. Nachteilig sind der erhöhte Protokollaufwand für das Unterhalten einer Nebenendeinrich tung im Bereitschaftsmodus sowie die verringerte Erreichbar keit einer sich im Bereitschaftsmodus befindenden Nebe nendeinrichtung, da sie lediglich in bestimmten Zeitinterval len erreichbar ist.

Eine Datenübertragung von der Hauptendeinrichtung zu den Ne benendeinrichtungen wird Downlink genannt. Der umgekehrte Fall der Datenübertragung von den Nebenendeinrichtungen zu der Hauptendeinrichtung wird als Uplink bezeichnet. Üblicher weise werden für die Datenübertragung Zeitschlitzverfahren verwendet. Bei Zeitschlitzverfahren werden den Down- und Uplinks Zeitschlitze (Slots) mit einer bestimmten zeitlichen Länge zugewiesen.

Die für die Datenübertragung in Piconetzen zur Verfügung ste henden Frequenzen sind durch die ISM-Frequenzbänder (Industrial, Scientific and Medical) festgelegt. Die ISM- Frequenzbänder sind für die funkorientierte und lizenzlose Anwendung schwacher Sendeleistung reserviert. Beispielsweise arbeiten Bluetooth-Datenübertragungssysteme in einem Fre quenzband um 2,4 GHz.

Für die Nutzung der ISM-Frequenzbänder hat die zuständige Re gulierungsbehörde, die Federal Communications Commission (FCC), Regeln aufgestellt, in welcher Weise der Datenaus tausch zu erfolgen hat. Eine Regel besagt, daß die drahtlose Datenübertragung entsprechend einem Frequenzsprungverfahren (FHSS; Frequency Hopping Spread Spectrum) vorzunehmen ist. Dabei muß die Kanalmittenfrequenz, auf welcher die Datenüber tragung erfolgt, nach einer bestimmten Zeitspanne variiert werden.

Im Bluetooth-Standard weist jede Haupt- und Nebenendeinrich tung eine Adresse auf, anhand derer sie identifiziert werden kann (siehe dazu auch die Bluetooth-Spezifikationen im Inter net unter http:/ / www.bluetooth.com). Eine derartige Adresse BD_ADDR ist in Fig. 1 in einem Schaubild dargestellt. Die Adresse BD_ADDR setzt sich aus drei Adreßfeldern zusammen: einem 24 Bit umfassenden Adreßfeld LAP (Lower Address Part), einem 8 Bit umfassenden Adreßfeld UAP (Upper Address Part) und einem 16 Bit umfassenden Adreßfeld NAP (Non-Significant Address Part). Ein Bluetooth-Piconetz ist charakterisiert durch die Adresse BD_ADDR der zugehörigen Hauptendeinrich tung. Das Adreßfeld LAP der Hauptendeinrichtung bestimmt so wohl die zeitliche Abfolge der Kanalmittenfrequenzen als auch eine Identifizierungsinformation, welche als Channel Access Code (CAC) bezeichnet wird und anhand derer die Haupt- und Nebenendeinrichtungen eines Piconetzes solche Datenpakete er kennen, die innerhalb des betreffenden Piconetzes übertragen werden. Die Identifizierungsinformation wird aus dem Adreß feld LAP der Hauptendeinrichtung abgeleitet und führt stets ein im Piconetz zu übertragendes Datenpaket an. Alle Datenpa kete, die innerhalb eines Piconetzes ausgetauscht werden, werden von der gleichen Identifizierungsinformation ange führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein auf dem Bluetooth-Standard basierendes Datenübertragungssystem mit einer Hauptendein richtung und einer Mehrzahl von Nebenendeinrichtungen zu schaffen, wobei das Datenübertragungssystem für mehr als sie ben Nebenendeinrichtungen ausgelegt sein soll, welche aktiv in das Datenübertragungssystem eingebunden sind und sich nicht in einem Bereitschaftsmodus befinden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein erfindungsgemäßes Datenübertragungssystem, welches auf dem Bluetooth-Standard basiert, umfaßt eine Hauptendeinrich tung und eine erste Gruppe von Nebenendeinrichtungen. Zwi schen der Hauptendeinrichtung und den Nebenendeinrichtungen der ersten Gruppe werden Datenpakete über Funk ausgetauscht. Zur Verbindungskennung zwischen der Hauptendeinrichtung und den Nebenendeinrichtungen der ersten Gruppe wird eine erste Adresse der Hauptendeinrichtung verwendet. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, daß das Datenübertra gungssystem des weiteren eine zweite Gruppe von Nebenendein richtungen aufweist, welche ebenfalls zum drahtlosen Aus tausch von Datenpakete mit der Hauptendeinrichtungen ausge legt sind. Zur Verbindungskennung zwischen der Hauptendein richtung und den Nebenendeinrichtungen der zweiten Gruppe wird eine zweite Adresse der Hauptendeinrichtung verwendet.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems liegt in der Möglichkeit, mehr als sieben aktive Nebenendein richtungen gleichzeitig mit einer Hauptendeinrichtung zu ver binden. Im Bluetooth-Standard können die erste und die zweite Gruppe jeweils bis zu sieben aktive Nebenendeinrichtungen aufweisen. Erfindungsgemäß steht für die Datenübertragung je der Gruppe mit der Hauptendeinrichtung eine eigene Adresse der Hauptendeinrichtung zur Verfügung. Bei bisherigen Blue tooth-Datenübertragungssystemen ist eine Verbindung mit mehr als sieben Nebenendeinrichtungen nur unter der Bedingung mög lich, daß höchstens sieben Nebenendeinrichtungen mit der Hauptendeinrichtung in aktivem Kontakt stehen und die übrigen Nebenendeinrichtungen sich im Bereitschaftsmodus befinden. Diese Bedingung entfällt bei der vorliegenden Erfindung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß sich die erste und die zweite Adresse der Hauptendeinrichtung in mindestens einem Bit unterscheiden. Dadurch ist es bei spielsweise möglich, die Bluetooth-Adresse BD_ADDR der Haup tendeinrichtung für die erste und die zweite Adresse zu ver wenden. Durch Umschalten des mindestens einen Bits von 0 auf 1 bzw. von 1 auf 0 läßt sich aus der ersten Adresse die zwei te Adresse generieren und umgekehrt.

Vorteilhafterweise befindet sich das mindestens eine Bit in einem vorgegebenen Adreßfeld, welches insbesondere das im Bluetooth-Standard als Lower Address Part (LAP; Unteres Adreßfeld) bezeichnete Adreßfeld ist. Das als Lower Address Part bezeichnete Adreßfeld führt im Bluetooth-Standard stets eine Adresse an. Aus diesem Adreßfeld der Hauptendeinrichtung werden Identifizierungsinformationen, welche zur Identifizie rung der Nebenendeinrichtung einer Gruppe mit der Haup tendeinrichtung dienen, abgeleitet. Daher ist die Implemen tierung des mindestens einen Bits, in welchem sich die erste und die zweite Adresse unterscheiden, in diesem Adreßfeld be sonders vorteilhaft. Beispielsweise kann das mindestens eine Bit das niederwertigste Bit (LSB; Least Significant Bit) sein, welches die erste und die zweite Adresse der Haup tendeinrichtung anführt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung wird ein Datenpaket von Identifizierungsinformationen angeführt, aus welchen sich einerseits bei einem Downlink den Nebenendeinrichtungen erschließt, für welche Gruppe von Nebe nendeinrichtungen das Datenpaket bestimmt ist, oder anderer seits bei einem Uplink die Hauptendeinrichtung die Gruppe von Nebenendeinrichtungen bestimmen kann, aus welcher das Daten paket ausgesandt wurde. Durch diese Maßnahme kann eindeutig zwischen den Datenpaketen der ersten Gruppe und den Datenpa keten der zweiten Gruppe unterschieden werden. In der Regel werden die Identifizierungsinformationen aus dem als Lower Address Part bezeichneten Adreßfeld der Hauptendeinrichtung gewonnen.

Zur Initialisierung eines Datenübertragungssystems im Blue tooth-Standard befinden sich die Hauptendeinrichtung in einem Unterzustand (Substate) "Page" und die Nebenendeinrichtungen in Unterzuständen "Page Scan". In diesen Unterzuständen kön nen Initialisierungsinformationen zwischen der Hauptendein richtung und den Nebenendeinrichtungen ausgetauscht werden. Erst danach sind die Nebenendeinrichtungen eindeutig festge legt. Um vor einer derartigen Initialisierung bereits zwi schen den Nebenendeinrichtungen der ersten Gruppe und den Ne benendeinrichtungen der zweiten Gruppe unterscheiden zu kön nen, weisen sämtliche Nebenendeinrichtungen vorteilhafterwei se Einrichtungen (Speicher, Filter etc.) auf, welche ihre Zu gehörigkeit zu einer der beiden Gruppen festlegen.

Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem läßt sich bei spielsweise in digitalen schnurlosen Kommunikationssystemen mit geringer Reichweite, wie zum Beispiel schnurlosen Telefo nen mit mehreren Mobilteilen, einsetzen. Eine weitere Anwen dung betrifft den Datenaustausch zwischen einem Computer und Peripheriegeräten, wie zum Beispiel einer Maus, einem Drucker oder einem Scanner.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Hauptendein richtung, welche über eine erste Adresse und eine zweite Adresse verfügt. Die Hauptendeinrichtung ist in ein Daten übertragungssystem mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen integriert. Ein Vorteil einer derartigen Hauptendeinrichtung ist, daß sie mit Nebenendeinrichtungen aus zwei Piconetzen kommunizieren kann, wobei im Bluetooth-Standard jedes Pico netz bis zu sieben Nebenendeinrichtungen aufweisen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaubild einer Adresse einer Haupt- oder Nebenendeinrichtung gemäß dem Blue tooth-Standard; und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Da tenübertragungssystems.

In Fig. 2 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemäßen Datenübertragungssystems dargestellt. Zwischen einer Hauptendeinrichtung H und Nebenendeinrichtungen NAi und NBi (i = 1, . . ., 7) können Datenpakete gemäß dem Bluetooth- Standard über Funk ausgetauscht werden. Dabei kann die Daten übertragung bidirektional von der Hauptendeinrichtung H zu den Nebenendeinrichtungen NAi und NBi und umgekehrt erfolgen. Die möglichen Down- und Uplinks sind in Fig. 2 durch Verbin dungslinien gekennzeichnet.

Die drahtlosen Verbindungen der Hauptendeinrichtung H zu den Nebenendeinrichtungen NAi sind durch eine Adresse BD_ADDR A der Hauptendeinrichtung H charakterisiert. Aus der Adresse BD_ADDR A wird eine Identifizierungsinformation abgeleitet, welche jedes Datenpaket anführt, das zwischen der Haup tendeinrichtung H und den Nebenendeinrichtungen NAi ausge tauscht wird.

In analoger Weise zu der Adresse BD_ADDR A charakterisiert eine Adresse BD_ADDR B der Hauptendeinrichtung H die Kommuni kation zwischen der Hauptendeinrichtung H und den Nebe nendeinrichtungen NBi.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung liegen sieben Nebenendeinrichtungen NAi und zwei Nebenendeinrichtun gen NBi vor. Nach dem Bluetooth-Standard darf sich eine Adresse BD_ADDR A oder BD_ADDR B der Hauptendeinrichtung H nur auf ein Piconetz mit bis zu sieben Nebenendeinrichtungen beziehen. Den vorliegenden Nebenendeinrichtungen NAi und NBi könnten folglich noch fünf weitere Nebenendeinrichtungen NBi hinzugefügt werden.

Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die Hauptendeinrich tung H mit mehr als vierzehn aktiven Nebenendeinrichtungen Datenpakete austauscht. Dazu müßten neben den Adressen BD_ADDR A und BD_ADDR B weitere Adressen der Hauptendeinrich tung H generiert werden, um dem Bluetooth-Standard zu genü gen.

Claims

1. Ein auf dem Bluetooth-Standard basierendes Datenübertra gungssystem mit
einer Hauptendeinrichtung (H),
einer ersten Gruppe von Nebenendeinrichtungen (NAi), wobei zwischen der Hauptendeinrichtung (H) und den Nebenendein richtungen (NAi) der ersten Gruppe Datenpakete über Funk austauschbar sind und zur Verbindungskennung eine erste Adresse (BD_ADDR A) der Hauptendeinrichtung (H) verwendbar ist, und
einer zweiten Gruppe von Nebenendeinrichtungen (NBi), wo bei zwischen der Hauptendeinrichtung (H) und den Nebe nendeinrichtungen (NBi) der zweiten Gruppe Datenpakete über Funk austauschbar sind und zur Verbindungskennung ei ne zweite Adresse (BD_ADDR B) der Hauptendeinrichtung (H) verwendbar ist.

2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Adresse (BD_ADDR A) und die zweite Adresse (BD_ADDR B) in mindestens einem Bit unterscheiden.

3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Bit, in welchem sich die erste Adresse (BD_ADDR A) und die zweite Adresse (BD_ADDR B) un terscheiden, sich in einem vorgegebenen Adreßfeld, insbe sondere in dem als Lower Address Part (LAP) bezeichneten Adreßfeld, befindet.

4. Datenübertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Bit, in welchem sich die erste Adresse (BD_ADDR A) und die zweite Adresse (BD_ADDR B) un terscheiden, das niederwertigste Bit des vorgegebenen Adreßfelds (LAP) ist.

5. Datenübertragungssystem nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe und die zweite Gruppe jeweils bis zu sieben Nebenendeinrichtungen (NAi, NBi) aufweisen.

6. Datenübertragungssystem nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Datenpaket von Identifizierungsinformationen der jeweiligen Gruppe, mit welcher das Datenpaket ausgetauscht wird, angeführt wird.

7. Datenübertragungssystem nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenendeinrichtungen (NAi) der ersten Gruppe bzw. die Nebenendeinrichtungen (NBi) der zweiten Gruppe jeweils Einrichtungen aufweisen, durch welche ihre Zugehörigkeit zu der ersten Gruppe bzw. der zweiten Gruppe festgelegt ist.

8. Datenübertragungssystem nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenübertragungssystem in digitalen schnurlosen Kommunikationssystemen oder in Computergesteuerten Syste men mit Peripheriegeräten einsetzbar ist.

9. Hauptendeinrichtung (H) mit einer ersten Adresse (BD_ADDR A) und einer zweiten Adresse (BD_ADDR B), welche in ein Da tenübertragungssystem nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche integriert ist.