ES2323992B1 - MULTI-USER WIRELESS ACCESS POINT FOR EXTENDED PICONET. - Google Patents
MULTI-USER WIRELESS ACCESS POINT FOR EXTENDED PICONET. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2323992B1 ES2323992B1 ES200601452A ES200601452A ES2323992B1 ES 2323992 B1 ES2323992 B1 ES 2323992B1 ES 200601452 A ES200601452 A ES 200601452A ES 200601452 A ES200601452 A ES 200601452A ES 2323992 B1 ES2323992 B1 ES 2323992B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- bluetooth
- slave
- microcontroller
- piconet
- connection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 18
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 235000008694 Humulus lupulus Nutrition 0.000 claims 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
- H04W84/20—Leader-follower arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
- H04W88/08—Access point devices
- H04W88/10—Access point devices adapted for operation in multiple networks, e.g. multi-mode access points
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
- H04W88/12—Access point controller devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Punto de acceso inalámbrico multiusuario para piconet extendida.Multi-user wireless access point for extended piconet .
Según el estándar Bluetooth, una piconet consta de un dispositivo maestro y hasta 7 dispositivos esclavos.According to the Bluetooth standard, a piconet consists of a master device and up to 7 slave devices.
La presente invención extiende este concepto para conseguir que un dispositivo maestro gestione un número elevado de esclavos en una misma piconet.The present invention extends this concept to ensure that a master device manages a large number of slaves in the same piconet .
La invención está formada por dos controladores de banda base Bluetooth, conectados a sendos circuitos Bluetooth radio e interconectados entre sí y a un microcontrolador, el cual gestiona todo el sistema, de forma que uno de los controladores se encuentra permanentemente descubriendo otros dispositivos y el otro establece la conexión con los dispositivos descubiertos y realiza las tareas de comunicación con dichos dispositivos.The invention is formed by two controllers Bluetooth baseband, connected to two Bluetooth circuits radio and interconnected with each other and to a microcontroller, which manages the entire system, so that one of the controllers is finds permanently discovering other devices and the other establishes the connection with the discovered devices and performs communication tasks with these devices.
La invención contiene, además, un método de operación que permite obtener un rendimiento óptimo del punto de acceso, mejorando los procedimientos de incorporación de dispositivos esclavos, gestión de acceso al medio y abandono de la piconet.The invention also contains an operation method that allows obtaining optimum performance of the access point, improving the procedures for incorporating slave devices, managing access to the environment and abandoning the piconet .
Description
Punto de acceso inalámbrico multiusuario para piconet extendida.Multi-user wireless access point for extended piconet .
La invención se enmarca en el ámbito de las redes de área personal (PAN, Personal Area Networks), en entornos multiusuario, que utilizan tecnología inalámbrica en la banda libre ISM y, más concretamente, el estándar Bluetooth. La invención extiende el concepto de piconet (que en el estándar Bluetooth permite hasta 7 dispositivos esclavos y un maestro) para la inclusión de un gran número de terminales esclavos, el cuál depende en cada momento de las condiciones del entorno y que alcanza un límite tecnológico por encima de los 200 usuarios por piconet.The invention is part of the field of personal area networks (PAN, Personal Area Networks), in multi-user environments, which use wireless technology in the ISM free band and, more specifically, the Bluetooth standard. The invention extends the concept of piconet (which in the Bluetooth standard allows up to 7 slave devices and one master) for the inclusion of a large number of slave terminals, which depends at all times on the environment conditions and reaches a technological limit above 200 users per piconet .
La especificación IEEE 802.15 (Bluetooth) se ha convertido en el estándar de comunicaciones inalámbricas de voz y datos seguido por multitud de fabricantes (más de 2000 empresas se han adherido al mismo hasta el momento), existiendo un gran interés en su desarrollo. Bluetooth opera en la parte libre del espectro electromagnético, concretamente en la banda de 2,4 GHz, denominada ISM (Industrial, Scientific and Medical - Industrial, científica y médica). Proporciona un enlace inalámbrico de corto alcance (entre 10 y 100 m), una velocidad de hasta 1 Mbps y un consumo suficientemente bajo como para que sea posible su utilización en dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos móviles y PDA (Personal Digital Assistant, Asistente personal digital), en el entorno de las denominadas Redes de área personal inalámbricas (WPAN, Wireless Personal Area Networks). Las redes de área local inalámbricas (WLAN, Wireless Local Area Networks) suelen operar a mayor velocidad, de 10 a 100 Mbps, con un alcance mayor y, por tanto, mayor consumo. Es corriente su utilización para conectar ordenadores portátiles a unared cableada a través de un punto de acceso (AP, Access Point). Uno de los estándares más conocidos es WiFi (802.11).The IEEE 802.15 (Bluetooth) specification has been become the standard of wireless voice communications and data followed by many manufacturers (more than 2000 companies are have adhered to it so far), there is great interest In its development. Bluetooth operates in the free part of the spectrum electromagnetic, specifically in the 2.4 GHz band, called ISM (Industrial, Scientific and Medical - Industrial, scientific and medical). Provides a short range wireless link (between 10 and 100 m), a speed of up to 1 Mbps and a consumption low enough to allow its use in portable electronic devices such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistant), in the environment of the so-called wireless personal area networks (WPAN, Wireless Personal Area Networks). Local area networks Wireless (WLAN) usually operate at higher speed, from 10 to 100 Mbps, with a greater range and, for So much more consumption. Its use is common to connect laptops to a wired network through a point access (AP, Access Point). One of the best known standards is WiFi (802.11).
El Bluetooth SIG (Special Interest Group, Grupo de interés especial) es una asociación formada por empresas de reconocido prestigio en campos como las telecomunicaciones, informática, automoción o automatización industrial que promueven el desarrollo de la tecnología Bluetooth e impulsan su comercialización. Se fundó en septiembre de 1998, siendo sus promotores Agere, Ericsson, IBM, Intel, Microsoft, Motorola, Nokia y Toshiba, a los que se han sumado progresivamente como miembros multitud de empresas asociadas y colaboradoras. En noviembre de 2004 han publicado la versión 2.0 del estándar.The Bluetooth SIG (Special Interest Group, Group of special interest) is an association formed by companies of recognized prestige in fields such as telecommunications, computer, automotive or industrial automation that promote the development of Bluetooth technology and boost its commercialization. It was founded in September 1998, being its Agere, Ericsson, IBM, Intel, Microsoft, Motorola, Nokia promoters and Toshiba, who have joined progressively as members multitude of associated and collaborating companies. November 2004 They have published version 2.0 of the standard.
Bluetooth surgió inicialmente para sustituir conexiones cableadas de corto alcance, como la existente entre un ordenador y una impresora o entre los auriculares y un terminal de telefonía móvil cuando se utiliza como manos libres. Actualmente se puede utilizar para crear redes ad-hoc de hasta ocho dispositivos, uno de los cuales asume el papel de maestro y los demás (hasta siete) el de esclavos. Cada una de estas redes se denomina piconet y un mismo dispositivo puede pertenecer simultáneamente a varias piconet, permitiendo la interconexión entre ellas, formando lo que se denomina una scatternet. Un mismo dispositivo puede ser esclavo en varias piconet, pero nunca maestro en más de una de ellas. Un dispositivo que pertenece a varias piconet solamente puede enviar o recibir datos en una de ellas en un momento determinado.Bluetooth initially emerged to replace wired short-range connections, such as that between a computer and a printer or between the headset and a mobile phone terminal when used as a hands-free. Currently it can be used to create ad-hoc networks of up to eight devices, one of which assumes the role of master and the others (up to seven) that of slaves. Each of these networks is called piconet and the same device can belong simultaneously to several piconet , allowing the interconnection between them, forming what is called a scatternet . The same device can be a slave in several piconets , but never master in more than one of them. A device belonging to several piconet can only send or receive data in one of them at a given time.
Un sistema Bluetooth está compuesto por una unidad radio, una unidad de control del enlace y una unidad de soporte para la gestión del enlace y la interfaz con las aplicaciones de usuario. Dicho sistema proporciona una conexión punto a punto o punto a multipunto. Se trata de una transmisión full-duplex que utiliza técnicas de división en el tiempo, asignando ranuras de 625 microsegundos de duración que se numeran consecutivamente, correspondiendo las de numeración par a la comunicación maestro- esclavo y las impares a la comunicación esclavo-maestro. Nunca existe comunicación directa entre dos esclavos.A Bluetooth system is composed of a radio unit, a link control unit and a unit of support for link management and interface with user applications Said system provides a connection point to point or point to multipoint. It is a transmission full-duplex that uses division techniques in the time, assigning slots of 625 microseconds of duration that they number consecutively, corresponding to those of numbering for master-slave communication and the odd ones to communication slave-master There is never direct communication Between two slaves
El transceptor Bluetooth es un sistema radio de espectro ensanchado que utiliza la técnica de salto en frecuencia sobre 79 canales, cada uno con un ancho de banda de 1 Mhz. Los saltos se producen a una velocidad de 1.600 saltos por segundo, con un patrón seudoaleatorio que recorre los 79 canales, permaneciendo el tiempo correspondiente a una ranura (625 microsegundos) en cada canal.The Bluetooth transceiver is a radio system of spread spectrum that uses the frequency hopping technique over 79 channels, each with a bandwidth of 1 MHz. The jumps occur at a speed of 1,600 jumps per second, with a pseudo-random pattern that runs through the 79 channels, remaining the time corresponding to a slot (625 microseconds) in each channel.
La conexión entre dos dispositivos Bluetooth se inicia cuando uno de ellos envía un mensaje de solicitud de conexión (INQUIRY) para descubrir a otros dispositivos que se encuentren activos en las inmediaciones. Cualquier dispositivo que se encuentre en estado de escucha (INQUIRY SCAN) reconocerá el mensaje y podrá responder con un mensaje de sincronización (INQUIRY RESPONSE) con la información necesaria para establecer la comunicación. Dicha información incluye el valor del reloj del dispositivo y su código de acceso, una dirección única de 48 bits (IEEE 802) asignada por el fabricante, denominada BD_ADDR. Además, el dispositivo maestro de la piconet le asigna de forma dinámica una dirección local como miembro activo, de 3 bits, denominada AM_ADDR y que es única en el ámbito de la piconet. Cada uno de los dispositivos Bluetooth que participan en una comunicación sincronizan los intercambios de datos con otros dispositivos utilizando su propio reloj interno. El dispositivo maestro utiliza su reloj interno para controlar la sincronización de la piconet. Los dispositivos esclavos sincronizan con el reloj del maestro añadiendo un valor de offset a su propio reloj interno.The connection between two Bluetooth devices is initiated when one of them sends a connection request message (INQUIRY) to discover other devices that are active nearby. Any device that is in a listening state (INQUIRY SCAN) will recognize the message and can respond with a synchronization message (INQUIRY RESPONSE) with the necessary information to establish communication. This information includes the device's clock value and access code, a unique 48-bit address (IEEE 802) assigned by the manufacturer, called BD_ADDR. In addition, the piconet master device dynamically assigns a local address as an active, 3-bit member, called AM_ADDR and which is unique in the scope of the piconet . Each of the Bluetooth devices participating in a communication synchronize data exchanges with other devices using their own internal clock. The master device uses its internal clock to control the synchronization of the piconet . Slave devices synchronize with the master's clock by adding an offset value to their own internal clock.
El dispositivo Bluetooth que inició la
comunicación puede quedar a la espera de recibir mensajes INQUIRY
RESPONSE y así recopilar la información de BD_ADDR y valor del
reloj interno de otros dispositivos Bluetooth en las inmediaciones.
Una vez conocidos estos datos, puede enviar un mensaje PAGE para
establecer una comunicación con uno de ellos, incluyendo en dicho
mensaje el Código de acceso de dispositivo (DAC, Device Access
Code) del dispositivo con el que se desea establecer la
comunicación. Si dicho dispositivo se encuentra en modo PAGE SCAN,
responderá con un mensaje idéntico y recibirá un mensaje de
Sincronización de la frecuencia de salto (FHS, Frecuency Hop
Synchronization) del dispositivo maestro, con la información
necesaria para establecer la comunicación. En cuanto el dispositivo
esclavo confirma su recepción ambos dispositivos pasan al estado
de
conexión.The Bluetooth device that initiated the communication may be waiting to receive INQUIRY RESPONSE messages and thus collect the BD_ADDR information and internal clock value of other Bluetooth devices in the immediate vicinity. Once this data is known, you can send a PAGE message to establish communication with one of them, including in that message the Device Access Code (DAC) of the device with which you wish to establish communication. If this device is in PAGE SCAN mode, it will respond with an identical message and receive a Skip Frequency Synchronization (FHS) message from the master device, with the necessary information to establish communication. As soon as the slave device confirms its reception both devices go to the state of
Connection.
Los procedimientos de INQUIRY y PAGE se encuentran muy bien definidos en la versión más reciente del estándar y constituyen las herramientas necesarias para formar una piconet nueva o para añadir un esclavo a una existente. Sin embargo, no existe ninguna regla o procedimiento sobre su utilización. Una vez descubiertos los dispositivos que se encuentran en las inmediaciones no es posible determinar cual es la secuencia de conexiones óptima a seguir para formar la piconet más adecuada de una forma eficiente. Las piconets se forman de manera más o menos aleatoria, lo que lleva a estructuras generalmente poco óptimas.The INQUIRY and PAGE procedures are very well defined in the most recent version of the standard and constitute the necessary tools to form a new piconet or to add a slave to an existing one. However, there is no rule or procedure on its use. Once the devices found in the vicinity have been discovered, it is not possible to determine the optimal sequence of connections to follow to form the most suitable piconet in an efficient way. Piconets are formed more or less randomly, which leads to generally poorly optimal structures.
Durante el proceso de comunicación, el dispositivo maestro transmite en las ranuras pares y el esclavo seleccionado responde en las impares. Esta relación no puede mantenerse si el dispositivo maestro tiene que enviar mensajes INQUIRY para detectar la presencia de nuevos esclavos potenciales, comprometiéndose de forma significativa la velocidad efectiva de transferencia de datos en la piconet. De igual forma, un dispositivo maestro puede responder a un mensaje INQUIRY de otro dispositivo, pasando a formar parte como esclavo de una segunda piconet y dividiendo su capacidad de comunicación y ancho de banda entre los dos dominios de los que forma parte.During the communication process, the master device transmits in the even slots and the selected slave responds in the odd ones. This relationship cannot be maintained if the master device has to send INQUIRY messages to detect the presence of new potential slaves, significantly compromising the effective data transfer speed in the piconet . Similarly, a master device can respond to an INQUIRY message from another device, becoming part of a second piconet as a slave and dividing its communication capacity and bandwidth between the two domains of which it is part.
Sería, por tanto, deseable disponer de un mecanismo que permitiera mejorar el funcionamiento de un dispositivo maestro para poder optimizar la utilización tanto de las ranuras de tiempo dedicadas a descubrimiento de nuevos dispositivos como aquellas destinadas a la comunicación de datos entre dispositivos Bluetooth.It would therefore be desirable to have a mechanism that would improve the functioning of a master device to optimize the use of both time slots dedicated to discovering new devices such as those intended for data communication between Bluetooth devices
Para ello, la presente invención presenta un novedoso diseño para un punto de acceso operando como maestro y un método de operación de dicho punto de acceso que permite dividir las tareas de descubrimiento de dispositivos y comunicación entre ellos, utilizando para dicho cometido dos controladores de banda base Bluetooth gestionados por un microcontrolador e interconectados entre sí y con dicho microcontrolador de tal forma que se comportan ante el resto de dispositivos del sistema de comunicaciones como si de un único controlador de banda base Bluetooth se tratara. Con ello se logra su adecuación total al estándar Bluetooth y su compatibilidad con cualquier dispositivo Bluetooth existente.For this, the present invention presents a novel design for an access point operating as a teacher and a method of operation of said access point that allows to divide device discovery tasks and communication between using two band controllers for that purpose Bluetooth base managed by a microcontroller and interconnected with each other and with said microcontroller in such a way that behave before other devices in the system communications as if from a single baseband controller Bluetooth will be. This achieves its total adaptation to Bluetooth standard and its compatibility with any device Existing Bluetooth
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
A continuación se describe el dispositivo objeto de la invención, cuya aportación principal es mejorar en dos aspectos fundamentales las características y prestaciones de una red de acceso inalámbrico basada en tecnología Bluetooth. Los dos aspectos que se mejoran son:The object device is described below. of the invention, whose main contribution is to improve in two fundamental aspects the characteristics and benefits of a Wireless access network based on Bluetooth technology. Both aspects that are improved are:
- \bullet?
- Reducción en varios órdenes de magnitud del tiempo de acceso a la red de datos de un dispositivo móvil que se incorpora a la zona de cobertura del punto de acceso.Reduction in several orders of magnitude of access time to the data network of a device mobile that is incorporated into the coverage area of the point of access.
- \bullet?
- Ampliación considerable (hasta 30 veces más) del número de usuarios que pueden tener acceso simultáneo a dicho punto de acceso.Considerable enlargement (up to 30 times more) of the number of users that can access simultaneous to said access point.
El dispositivo objeto de la invención es un punto de acceso a redes inalámbricas de tecnología Bluetooth que permite a un sistema informático actuar como maestro de una piconet, de tal manera que acelera considerablemente la velocidad de las incorporaciones de esclavos a su piconet y al mismo tiempo aumenta enormemente el número de éstos que pueden acceder simultáneamente.The device object of the invention is an access point to wireless networks of Bluetooth technology that allows a computer system to act as a piconet master, in such a way that it accelerates considerably the speed of the incorporations of slaves to its piconet and at the same time greatly increases the number of these that can access simultaneously.
Este punto de acceso se comporta a todos los efectos, e independientemente de su arquitectura interna, como si se tratara de un controlador Bluetooth estándar que asume el papel de maestro de una piconet. Cualquier otro dispositivo Bluetooth que se encuentre en las inmediaciones podrá comunicarse con él de la misma forma que lo haría con un dispositivo Bluetooth estándar.This access point behaves for all purposes, and regardless of its internal architecture, as if it were a standard Bluetooth controller that assumes the role of a piconet master. Any other Bluetooth device in the immediate vicinity can communicate with it in the same way as it would with a standard Bluetooth device.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Internamente, sin embargo, dispone de los elementos que se describen a continuación:Internally, however, it has the elements described below:
- a)to)
- Un controlador de banda base Bluetooth (1) (al que denominaremos BT-1), conforme a las especificaciones V1.2 y V2.0, en forma de circuito integrado (chip) configurado para funcionar de manera continua en modo MASTER INQUIRY (Bluetooth specification V2.0 Volumen 2 Parte B. Capítulo 8)A Bluetooth baseband controller (1) (which we will call BT-1), in accordance with specifications V1.2 and V2.0, in the form of an integrated circuit (chip) configured to operate in continuous mode in MASTER INQUIRY mode (Bluetooth specification V2.0 Volume 2 Part B. Chapter 8)
- b)b)
- Un controlador de banda base Bluetooth (2) (al que denominaremos BT-2), conforme a las especificaciones V1.2 y V2.0, en forma de circuito integrado (chip) configurado para funcionar alternativa y secuencialmente en modo PAGE y CONNECTION (Bluetooth specification V2.0 Volumen 2 Parte B. Capítulo 8)A Bluetooth baseband controller (2) (which we will call BT-2), in accordance with specifications V1.2 and V2.0, in the form of an integrated circuit (chip) configured to operate alternatively and sequentially in PAGE and CONNECTION mode (Bluetooth specification V2.0 Volume 2 Part B. Chapter 8)
- c)C)
- Dos circuitos integrados Bluetooth radio (3, 4) (conforme a la especificación Bluetooth V2.0 Volumen 2 Parte A) operando según las especificaciones de clase 2, conectados independientemente a los elementos a) y b) anteriores respectivamente a través de una interfaz conforme con la especificación Blue RF del Bluetooth Working Group y conectados a sendas antenas (8, 9) para transmisión y recepción.Two integrated circuits Bluetooth radio (3, 4) (according to the Bluetooth specification V2.0 Volume 2 Part A) operating according to class 2 specifications, independently connected to elements a) and b) above respectively through a interface conforming to the Bluetooth Blue RF specification Working Group and connected to two antennas (8, 9) for transmission and reception.
- d)d)
- Un puerto de comunicaciones conforme a la especificación USB (5) para conexión con un sistema informático.A communications port conforming to the USB specification (5) for connection with a computer system.
- e)and)
- Un circuito integrado microcontrolador (6) conectado a los elementos a), b) y d) mediante un bus de comunicaciones (7) industrial estándar (SPI; UART, I2C, GPIO o USB) y encargado de ejecutar un procedimiento de control de todo el sistema para permitir la comunicación final de la aplicación ejecutada en el sistema informático con las aplicaciones ejecutadas en los potenciales dispositivos Bluetooth accesibles en la piconet.An integrated microcontroller circuit (6) connected to elements a), b) and d) by means of a standard industrial communications bus (7) (SPI; UART, I2C, GPIO or USB) and in charge of executing a control procedure for all system to allow the final communication of the application executed in the computer system with the applications executed in the potential Bluetooth devices accessible in the piconet .
El bus de comunicaciones es el encargado de que se encuentren totalmente interconectados los dos controladores de banda base (BT-1 y BT-2) y éstos con el microcontrolador. Es dicho microcontrolador el que enviará la información necesaria a BT-1 y BT-2 para que sus relojes internos se encuentren perfectamente sincronizados y para que utilicen la misma identificación de dispositivo en los mensajes enviados por medio de sus respectivos circuitos integrados Bluetooth radio. De esta forma, a un dispositivo Bluetooth que se encuentre en las inmediaciones y detecte un mensaje inalámbrico emitido por el punto de acceso le será imposible distinguir si el mensaje proviene de BT-1 o de BT-2 y no podrá siquiera apreciar que los mensajes provienen de dos dispositivos diferentes. Así pues, el punto de acceso se comporta, de cara al exterior, como si de un único dispositivo Bluetooth se tratase.The communications bus is responsible for the two controllers are fully interconnected baseband (BT-1 and BT-2) and these with The microcontroller It is said microcontroller that will send the necessary information to BT-1 and BT-2 so that your internal clocks are perfectly synchronized and to use the same identification of device in messages sent through their respective Bluetooth radio integrated circuits. In this way, to a Bluetooth device located nearby and detect a wireless message issued by the access point you it will be impossible to distinguish if the message comes from BT-1 or BT-2 and may not even appreciate that the messages come from two different devices. Thus, the access point behaves, facing the outside, as if it were a single Bluetooth device.
El microcontrolador se encarga, además, de que BT-1 y BT-2 se comporten según el procedimiento de operación correcto. De este modo, ejecuta las instrucciones necesarias para que BT-1 se encuentre permanentemente en modo MASTER INQUIRY y para que BT-2 funcione alternativamente en modo PAGE y CONNECTION. La comunicación del microcontrolador con BT-1 y BT-2 se realiza mediante una interfaz HCI según la especificación Bluetooth para que el primero de ellos se dedique a las labores de descubrimiento de otros dispositivos Bluetooth mientras que el otro gestiona el establecimiento y liberación de conexiones de los dispositivos incluidos en la piconet.The microcontroller also ensures that BT-1 and BT-2 behave according to the correct operating procedure. In this way, it executes the necessary instructions so that BT-1 is permanently in MASTER INQUIRY mode and so that BT-2 works alternately in PAGE and CONNECTION mode. The microcontroller communication with BT-1 and BT-2 is done through an HCI interface according to the Bluetooth specification so that the first one is dedicated to the work of discovering other Bluetooth devices while the other manages the establishment and release of connections of the devices included in the piconet .
Mediante este novedoso mecanismo de dividir las tareas de incorporación de esclavos a una piconet y de comunicación maestro-esclavo se consigue agilizar los procedimientos de incorporación de dispositivos esclavos, sin que ello interrumpa el intercambio de información en el seno de la piconet, ya que las secuencias de frecuencias empleadas para ambos cometidos son diferentes. Gracias a ello es posible aumentar significativamente el número de dispositivos esclavos simultáneamente incorporados a una piconet y reducir de forma sustancial el tiempo de acceso a la red de datos de un dispositivo esclavo incorporado a la zona de cobertura del punto de acceso multiusuario.Through this novel mechanism of dividing the tasks of incorporating slaves into a piconet and of master-slave communication, the procedures for incorporating slave devices are expedited, without interrupting the exchange of information within the piconet , since Frequency sequences used for both roles are different. Thanks to this, it is possible to significantly increase the number of slave devices simultaneously incorporated into a piconet and substantially reduce the access time to the data network of a slave device incorporated into the coverage area of the multi-user access point.
Por último, el microcontrolador se encargará de comunicar los controladores Bluetooth con un sistema informático a través del puerto USB que incorpora el punto de acceso multiusuario.Finally, the microcontroller will handle communicate Bluetooth controllers with a computer system to through the USB port that incorporates the access point multi-user
En cuanto al método de funcionamiento del punto de acceso multiusuario para piconet extendida, podemos considerar tres tipos de procedimientos principales: el correspondiente a la incorporación de dispositivos esclavos a la piconet extendida, el encargado de la gestión de acceso al medio compartido y el procedimiento de abandono de la red por parte de los dispositivos esclavos.Regarding the method of operation of the multi-user access point for extended piconet , we can consider three main types of procedures: the one corresponding to the incorporation of slave devices to the extended piconet , the person in charge of managing access to the shared medium and the procedure of abandonment of the network by slave devices.
El controlador de banda base Bluetooth BT-1 se mantiene constantemente en el estado de INQUIRY, de tal manera que envía paquetes ID en las ranuras de transmisión utilizando la secuencia de saltos de frecuencia definida para tal procedimiento (Bluetooth Specification Version 2.0, Volumen 2, parte B, sección 2.6). En estas transmisiones el código de acceso empleado es el General Inquiry Acces Code (GIAC) y la secuencia de saltos de frecuencia se deriva del propio GIAC y del reloj del controlador Bluetooth.The Bluetooth baseband controller BT-1 remains constantly in the state of INQUIRY, in such a way that it sends ID packets in the slots of transmission using frequency hopping sequence defined for such procedure (Bluetooth Specification Version 2.0, Volume 2, part B, section 2.6). In these transmissions the The access code used is the General Inquiry Access Code (GIAC) and the frequency hopping sequence is derived from the GIAC itself and of the Bluetooth controller clock.
BT-1 escucha en las ranuras de tiempo de recepción los posibles paquetes FHS enviados por los esclavos que se encuentren en estado INQUIRY SCAN, e informa al microcontrolador de los resultados recibidos mediante un INQUIRY RESULT EVENT (Bluetooth Specification Version 2.0, Volumen 2, parte E, sección 7.7.2), extrayendo fundamentalmente la información de la dirección BD_ADDR y el offset del reloj del esclavo. A continuación el controlador BT-1 seguirá con el mismo proceso de descubrimiento en estado INQUIRY.BT-1 listens in the reception time slots for possible FHS packets sent by slaves in the INQUIRY SCAN state, and informs the microcontroller of the results received by means of an INQUIRY RESULT EVENT (Bluetooth Specification Version 2.0, Volume 2, part E, section 7.7.2), fundamentally extracting the BD_ADDR address information and the slave clock offset . Then the BT-1 controller will continue with the same discovery process in INQUIRY state.
Con la información proporcionada por BT-1, el microcontrolador solicita al controlador de banda base Bluetooth BT-2 que establezca una conexión con dicho esclavo, pasando BT-2 al estado de PAGE y dejando en suspenso su actividad habitual, que será la transmisión de los datos de la aplicación final entre los dispositivos de la piconet.With the information provided by BT-1, the microcontroller requests the BT-2 Bluetooth baseband controller to establish a connection with said slave, passing BT-2 to the PAGE state and suspending its usual activity, which will be the transmission of the data of the final application between the devices of the piconet .
A continuación, BT-2 y el esclavo detectado llevan a cabo el procedimiento de establecimiento de comunicación definido en la especificación Bluetooth (Bluetooth Specification Version 2.0, Volumen 2, parte B, sección 8.3). BT-2 envía un mensaje de PAGE, mediante un paquete ID utilizando el salto de secuencia definido para PAGE (Bluetooth Specification Version 2.0, Volumen 2, parte B, sección 2.6.4.2) con la estimación del reloj del esclavo facilitada por el microcontrolador y utilizando el control de acceso (CAC) derivado del BD_ADDR del esclavo.Then BT-2 and the slave detected carry out the establishment procedure communication defined in the Bluetooth specification (Bluetooth Specification Version 2.0, Volume 2, part B, section 8.3). BT-2 sends a PAGE message, via a packet ID using the sequence break defined for PAGE (Bluetooth Specification Version 2.0, Volume 2, Part B, Section 2.6.4.2) with the estimate of the slave clock provided by the microcontroller and using derivative access control (CAC) of the slave's BD_ADDR.
El esclavo contestará con un paquete ID que hace que el controlador BT-2 pase a estado MASTER RESPONSE, en el que enviará al esclavo un paquete FHS que a su vez, entre otras cosas, determina la dirección LT_ADDR que identificará al enlace de transporte que se utilizará en el estado de CONNECTION. Por su parte, el esclavo asentirá con un paquete ID.The slave will answer with an ID package that does the BT-2 controller goes to MASTER state RESPONSE, in which you will send an FHS packet to the slave which, in turn, among other things, determine the LT_ADDR address that will identify to the transport link that will be used in the state of CONNECTION For its part, the slave will nod with a package ID.
A partir de este punto ambos dispositivos entran en estado CONNECTION, utilizando la secuencia de salto de frecuencia de canal básico derivada del BD_ADDR y del reloj del maestro (Bluetooth Specification Version 2.0, Volumen 2, parte B, sección 2.6.4.7) y el código de acceso (CAC) propio del canal que es derivado de la dirección BD_ADDR del maestro.From this point both devices enter in CONNECTION state, using the jump sequence of basic channel frequency derived from the BD_ADDR and the clock of the Master (Bluetooth Specification Version 2.0, Volume 2, Part B, section 2.6.4.7) and the access code (CAC) of the channel that It is derived from the BD_ADDR address of the master.
Llegado este punto, un envío de un paquete POLL por parte del maestro y cualquier respuesta por el esclavo cerrarán el ciclo de establecimiento de conexión entre ambos. A partir de dicho momento BT-2 comunicará al microcontrolador un evento de conexión completa y éste se encargará de almacenar los datos de la conexión establecida.At this point, a shipment of a POLL package by the master and any response by the slave will close the connection establishment cycle between them. From said moment BT-2 will communicate to the microcontroller a full connection event and it will store connection data established.
El microcontrolador se encargará inmediatamente de identificar la conexión establecida con el nuevo usuario esclavo y de enviarle una orden de PARKED, utilizando para ello a BT-2. A continuación, el microcontrolador comunicará, al driver del sistema informático al que está conectado, la información correspondiente al nuevo usuario y la disponibilidad de un servicio no orientado a conexión para transmisión de datos.The microcontroller will take care immediately to identify the connection established with the new slave user and send you a PARKED order, using it to BT-2 Then the microcontroller communicate, to the driver of the computer system to which it is connected, the information corresponding to the new user and the availability of a non-connection oriented service for data transmission.
El microcontrolador del punto de acceso se encargará, además, de ejecutar una capa de protocolos para el control de acceso al medio compartido, cuya funcionalidad consiste en organizar los accesos al medio de transmisión compartido para más usuarios de funcionamiento simultáneo de los que especifica la norma Bluetooth, constituyendo una piconet extendida.The microcontroller of the access point will also be responsible for executing a layer of protocols for access control to the shared medium, whose functionality is to organize access to the shared transmission medium for more users of simultaneous operation than specified by the standard Bluetooth, constituting an extended piconet .
Para ello, se dispondrán todos los esclavos de la piconet en estado PARKED inmediatamente después de que se establezca conexión con ellos mediante un comando HCI_Park_State dirigido al esclavo recién conectado a través del controlador BT-2. Posteriormente, la actividad del controlador BT-2 se desarrollará de la siguiente forma:To do this, all the slaves of the piconet in PARKED state will be placed immediately after connection with them is established by means of an HCI_Park_State command addressed to the newly connected slave through the BT-2 controller. Subsequently, the activity of the BT-2 controller will be carried out as follows:
El controlador BT-2 establece un ciclo de refresco de los esclavos aparcados en el que el tiempo entre los instantes beacon (TB) se reparte entre un tiempo de transmisión de tramas beacon (Daccess) pequeño y un tiempo de ventanas de acceso (Taccess) suficiente para escuchar las solicitudes de cada esclavo (1 ranura de 625 \musg. por cada esclavo). Al terminar la ventana de acceso se pueden conocer todas las solicitudes existentes que se leerían a continuación mediante el mecanismo de desaparear, leer y aparcar, que ocuparía 5 msg por esclavo interrogado.The BT-2 controller establishes a soda cycle of parked slaves in which time between moments beacon (TB) is distributed between a time of small beacon (Daccess) frame transmission and a time of Access windows (Taccess) enough to listen to the requests from each slave (1 slot of 625 \ musg. per each slave). At the end of the access window you can know all existing requests that would be read below by the mechanism of disappearing, reading and parking, which would occupy 5 msg per slave questioned.
Este mecanismo se comporta de forma óptima en entornos donde hay muchos esclavos que generan poco tráfico.This mechanism behaves optimally in environments where there are many slaves that generate little traffic.
Existe un modo de operación alternativo, más eficiente cuando existen pocos esclavos que generan mucho tráfico de datos:There is an alternative mode of operation, more efficient when there are few slaves that generate a lot of traffic of data:
El controlador BT-2 establece un ciclo de ranuras beacon en el que, por cada trama beacon, se desaparca, se interroga y aparca de nuevo a cada uno de los esclavos. Se calculan 8 ranuras básicas Bluetooth (5 msg. en total) necesarias por cada esclavo para una capacidad de lectura de mensajes de hasta 123 caracteres con protección FEC frente a errores (paquetes DM-3) o de 185 sin protección (paquetes DH3).The BT-2 controller establishes a cycle of beacon slots in which, for each beacon frame, it is unpacked, interrogated and parked again to each of the slaves. 8 basic Bluetooth slots (5 msg in total) are required for each slave for a message reading capacity of up to 123 characters with FEC protection against errors (DM-3 packages) or 185 without protection (DH3 packages).
La decisión de utilizar uno u otro protocolo en una misma sesión la toma una entidad software de esta misma capa de gestión de acceso para adaptación de tecnología Bluetooth y se comunica a los esclavos mediante paquetes LMP_set_broadcast_scan_window y LMP_modifjy_beacon transmitidos a través del enlace lógico PSB-C.The decision to use one or the other protocol in the same session is taken by a software entity of this same access management layer for adaptation of Bluetooth technology and communicated to the slaves by means of LMP_set_broadcast_scan_window and LMP_modifjy_beacon packets transmitted through the PSB-C logical link .
La fiabilidad y protección frente a errores que se utiliza es la ofrecida por el protocolo de transporte Bluetooth.Reliability and protection against errors that used is the one offered by the transport protocol Bluetooth
El procedimiento de detección del abandono de un usuario de la red consiste en que microcontrolador central revisa en su tabla de identificación de esclavos aquellos que han superado un tiempo configurable suficientemente amplio sin actividad (del orden de minutos) y ordena al controlador BT2 que desaparque e interrogue al terminal esclavo poco activo. Si no hay respuesta, el BT-2 lo comunica al microcontrolador que lo eliminará de su tabla de conexiones y a su vez lo comunicará al driver del sistema informático al que está conectado. Como ya se ha comentado, este mecanismo se comporta de forma óptima en entornos donde hay muchos esclavos que generan poco tráfico.The procedure for detecting the abandonment of a network user is that central microcontroller checks in your slave identification table those who have exceeded a sufficiently large configurable time without activity (from minutes order) and instructs the BT2 controller to unpack interrogate the slave terminal not very active. If there is no answer, the BT-2 communicates it to the microcontroller that will remove from your connection table and in turn communicate it to driver of the computer system to which it is connected. As already commented, this mechanism behaves optimally in environments where there are many slaves that generate little traffic.
Para el modo de operación alternativo, es decir, para el caso de que existan pocos esclavos que generan mucho tráfico de datos, existe también un procedimiento alternativo de abandono de la red que será más eficiente, y que consiste en que el microcontrolador tomará en cuenta la falta de respuesta por parte de un terminal en un número sucesivo de veces, mediante un contador asociado a cada terminal con el número de veces que no ha respondido en el procedimiento de interrogación para tráfico de datos descrito en el apartado anterior. Cuando dicho contador llegue a un valor determinado configurable suficientemente grande se considerará que el terminal ha abandonado la piconet, se eliminará de la tabla de conexiones del microcontrolador y se comunicará la baja al driver del sistema informático.For the alternative mode of operation, that is, in the case that there are few slaves that generate a lot of data traffic, there is also an alternative procedure for abandoning the network that will be more efficient, and that is that the microcontroller will take into account the lack of response by a terminal in a successive number of times, by means of a counter associated to each terminal with the number of times it has not responded in the interrogation procedure for data traffic described in the previous section. When said counter reaches a set value that is sufficiently large, it will be considered that the terminal has left the piconet , it will be removed from the microcontroller connection table and the discharge will be communicated to the computer system driver.
En la Figura 1 se muestra un diagrama con los diferentes elementos que forman el punto de acceso multiusuario para piconet extendida objeto de la presente invención.A diagram with the different elements that form the multi-user access point for extended piconet object of the present invention is shown in Figure 1.
El punto de acceso multiusuario consta de los siguientes elementos.The multi-user access point consists of following items.
- \bullet?
- Un controlador de banda base Bluetooth (1), denominado Controlador BT-1 en la Figura 1.A baseband controller Bluetooth (1), called BT-1 Controller in the Figure 1.
- \bullet?
- Un controlador de banda base Bluetooth (2), denominado Controlador BT-2 en la Figura 1.A baseband controller Bluetooth (2), called BT-2 Controller in the Figure 1.
- \bullet?
- Un circuito integrado Bluetooth radio (3), denominado Bluetooth Radio 1 en la Figura 1, conectado a BT-1 a través de una interfaz conforme con la especificación Blue RF del Bluetooth Working Group y conectado además a su propia antena (8) adecuada para la transmisión y recepción en la banda ISM.A Bluetooth integrated circuit radio (3), called Bluetooth Radio 1 in Figure 1, connected to BT-1 through an interface conforming to the Blue RF specification of the Bluetooth Working Group and connected in addition to its own antenna (8) suitable for transmission and reception in the ISM band.
- \bullet?
- Un circuito integrado Bluetooth radio (4), denominado Bluetooth Radio 2 en la Figura 1, conectado a BT-2 a través de una interfaz conforme con la especificación Blue RF del Bluetooth Working Group y conectado además a su propia antena (9) adecuada para la transmisión y recepción en la banda ISM.A Bluetooth integrated circuit radio (4), called Bluetooth Radio 2 in Figure 1, connected to BT-2 through an interface conforming to the Blue RF specification of the Bluetooth Working Group and connected in addition to its own antenna (9) suitable for transmission and reception in the ISM band.
- \bullet?
- Un circuito integrado microcontrolador (6), denominado Microcontrolador en la Figura 1.An integrated circuit microcontroller (6), called Microcontroller in the Figure one.
- \bullet?
- Un bus de comunicaciones (7), con la circuitería asociada necesaria para interconectar el Microcontrolador (6) con BT-1 (1) y BT-2 (2) y éstos entre M.A communications bus (7), with the associated circuitry necessary to interconnect the Microcontroller (6) with BT-1 (1) and BT-2 (2) and these between M.
- \bullet?
- Un puerto de comunicaciones (5), con la circuitería asociada necesaria, denominado Puerto USB en la Figura 1, que sirve de punto de conexión entre el Microcontrolador (6) y un sistema informático externo y que puede ser un puerto USB o de cualquier otro tipo.A communications port (5), with the necessary associated circuitry, called USB port in the Figure 1, which serves as a connection point between the Microcontroller (6) and an external computer system and that can be a USB port or of any other type.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
En la Figura 2 se muestra un diagrama de flujo que describe el método de operación del controlador BT-1, que consiste en permanecer continuamente en el estado MASTER INQUIRY.A flow chart is shown in Figure 2 which describes the method of operation of the controller BT-1, which consists of continually staying in the MASTER INQUIRY state.
Así, BT-1 envía un mensaje
INQUIRY con paquetes ID en las ranuras de transmisión y se pone a
la escucha en las ranuras de tiempo de recepción. Si recibe una
respuesta en un plazo de tiempo especificado, enviará un mensaje
INQUIRY RESULT EVENT al Microcontrolador, que contendrá los
parámetros necesarios del dispositivo que ha respondido a su
mensaje. Tras el envío de dicho mensaje al Microcontrolador, o en el
caso de que se agote el plazo especificado sin recibir ninguna
respuesta, volverá a enviar un mensaje INQUIRY, volviendo a
repetirse el
ciclo.Thus, BT-1 sends an INQUIRY message with ID packets in the transmission slots and listens to the reception time slots. If you receive a response within a specified period of time, you will send an INQUIRY RESULT EVENT message to the Microcontroller, which will contain the necessary parameters of the device that responded to your message. After sending said message to the Microcontroller, or in the event that the specified deadline expires without receiving any response, it will send an INQUIRY message again, repeating the
cycle.
En la Figura 3 se muestra un diagrama de flujo que describe el método de operación del controlador BT-2 para incorporar dispositivos esclavos en la piconet. BT-2 se encontrará en modo CONNECTION utilizando el procedimiento representado en la Figura 4 (o, para el modo alternativo de realización de la invención, el procedimiento representado en la Figura 5) hasta recibir del Microcontrolador una petición de establecimiento de conexión con un nuevo dispositivo esclavo.A flow chart describing the operation method of the BT-2 controller for incorporating slave devices into the piconet is shown in Figure 3. BT-2 will be in CONNECTION mode using the procedure represented in Figure 4 (or, for the alternative embodiment of the invention, the procedure shown in Figure 5) until a request for connection establishment with a new one is received from the Microcontroller slave device
En ese instante BT-2 pasa al modo PAGE para llevar a cabo el procedimiento de establecimiento de comunicación definido en la especificación Bluetooth y descrito con anterioridad. Si el procedimiento se completa con éxito, BT-2 envía al Microcontrolador un evento de conexión completa con los datos obtenidos en el proceso. A continuación, el Microcontrolador identifica la conexión establecida y da instrucciones a BT-2 para que aparque al nuevo esclavo. A partir de este momento, BT-2 reanuda su actividad de comunicación pasando al modo CONNECTION.At that moment BT-2 goes to PAGE mode to carry out the procedure for setting communication defined in the Bluetooth specification and described with anteriority. If the procedure is completed successfully, BT-2 sends an event of the Microcontroller Full connection with the data obtained in the process. TO then the microcontroller identifies the connection established and instructs BT-2 to Park the new slave. From this moment, BT-2 resumes its communication activity happening to CONNECTION mode.
Si el procedimiento de establecimiento de comunicación no tiene éxito, BT-2 informa de esta circunstancia al Microcontrolador, pasando igualmente al modo CONNECTION.If the procedure for establishing communication is not successful, BT-2 reports this circumstance to the Microcontroller, also going to mode CONNECTION
En la Figura 4 se muestra un diagrama de flujo que describe el método de operación del controlador BT-2 en modo CONNECTION.A flow chart is shown in Figure 4 which describes the method of operation of the controller BT-2 in CONNECTION mode.
BT-2 establece un ciclo de refresco de los esclavos aparcados con un tiempo de transmisión de tramas beacon pequeño y un tiempo de ventanas de acceso suficiente para escuchar las solicitudes de cada uno de los esclavos. Al terminar la ventana de acceso se conocen todas las solicitudes existentes.BT-2 establishes a cycle of soda for parked slaves with a small beacon frame transmission time and sufficient access window time to listen to the requests of each of the slaves. At the end of the access window all existing requests are known.
A partir de ese momento lee cada una de las peticiones recibidas, siguiendo el procedimiento de desaparcar a un esclavo con una petición pendiente, interrogarlo y volverlo a aparcar.From that moment on, read each one of the requests received, following the procedure of unpacking a slave with a pending request, interrogate it and return it to Park.
Cuando no queden peticiones pendientes de atender, BT-2 establecerá de nuevo un ciclo de refresco. Este procedimiento se verá interrumpido cada vez que el Microcontrolador pida a BT-2 que realice el procedimiento de establecimiento de comunicación, descrito en la Figura 3, para incorporar un nuevo esclavo a la piconet.When there are no pending requests to attend, BT-2 will establish a refresh cycle again. This procedure will be interrupted each time the Microcontroller asks BT-2 to perform the communication establishment procedure, described in Figure 3, to incorporate a new slave to the piconet .
En la Figura 5 se muestra un diagrama de flujo que describe el método de operación alternativo del controlador BT-2 en modo CONNECTION, el cual resulta más adecuado para entornos de pocos esclavos que generan mucho tráfico de datos.A flow chart is shown in Figure 5 which describes the alternative operation method of the controller BT-2 in CONNECTION mode, which is more suitable for environments with few slaves that generate a lot of traffic of data.
Inicialmente, BT-2 no realizará ninguna acción mientras no se haya incorporado ningún dispositivo esclavo a la piconet. Una vez que existen dispositivos esclavos, los cuales se encuentran en estado PARKED (como se ha visto en la descripción de la Figura 3), BT-2, siempre siguiendo instrucciones del Microcontrolador establece un ciclo de ranuras beacon en el que, por cada ranura, desaparca, interroga y aparca de nuevo a cada uno de los esclavos. Para cada esclavo se necesitan 8 ranuras básicas Bluetooth.Initially, BT-2 will not take any action until a slave device has been incorporated into the piconet . Once there are slave devices, which are in PARKED state (as seen in the description in Figure 3), BT-2, always following the instructions of the Microcontroller, establishes a beacon slot cycle in which, for each slot , unpark, interrogate and park each of the slaves again. For each slave you need 8 basic Bluetooth slots.
Este procedimiento finalizará cuando no queden esclavos en la piconet y se verá interrumpido cada vez que el Microcontrolador pida a BT-2 que realice el procedimiento de establecimiento de comunicación, descrito en la Figura 3, para incorporar un nuevo esclavo a la piconet.This procedure will end when there are no slaves in the piconet and it will be interrupted each time the Microcontroller asks BT-2 to perform the communication establishment procedure, described in Figure 3, to incorporate a new slave into the piconet .
La presente invención se ilustra adicionalmente con el siguiente ejemplo de realización, el cual no pretende ser limitativo de su alcance.The present invention is further illustrated. with the following embodiment example, which is not intended to be limiting its scope.
La placa principal consta de una interfaz de comunicación USB con un ordenador, una toma de alimentación eléctrica de red, un LED indicador de alimentación y dos conectores MMCX para antenas.The main board consists of an interface of USB communication with a computer, a power outlet mains power, a power indicator LED and two connectors MMCX for antennas.
Internamente la placa principal del circuito alojará la circuitería de conversión de tensiones adecuada para la alimentación de los sistemas electrónicos, cuidando fundamentalmente de evitar los posibles rizados y acoplamientos de ruido con otros sistemas mediante filtros y elementos de aislamiento.Internally the main circuit board will house the voltage conversion circuitry suitable for the electronic systems power, taking care fundamentally to avoid possible curling and coupling of noise with other systems through filters and elements of isolation.
La parte principal del sistema, donde se sitúa la inteligencia del punto de acceso, será un microcontrolador con un puerto USB directamente conectado al bus USB para la comunicación con el ordenador dónde por ejemplo se ejecutará una aplicación de monitorización de los dispositivos Bluetooth que accedan a la piconet. Por otra parte el microcontrolado mantendrá comunicación y control sobre los controladores de banda base Bluetooth BT-1 y BT-2 a través de dos buses 12C.The main part of the system, where the intelligence of the access point is located, will be a microcontroller with a USB port directly connected to the USB bus for communication with the computer where for example a monitoring application of the Bluetooth devices that access the piconet On the other hand, the microcontroller will maintain communication and control over the BT-1 and BT-2 Bluetooth baseband controllers through two 12C buses.
Por último, cada controlador comunicará mediante un bus Blue RF con un circuito integrado Bluetooth Radio, que a su vez finalizará en un conector MMCX exterior donde acoplar la conexión de las antenas, lo que permitirá disponer éstas en una posición más adecuada para la transmisión y recepción en cada instalación concreta, independientemente de dónde se sitúe el equipo informático y de donde se aloje el punto de acceso.Finally, each controller will communicate through a Blue RF bus with an integrated Bluetooth Radio circuit, which at its once it will end in an external MMCX connector where to connect the connection of the antennas, which will allow them to be arranged in a most suitable position for transmission and reception in each concrete installation, regardless of where the computer equipment and where the access point is housed.
Claims (3)
- a)to)
- Un controlador de banda base Bluetooth (1) (BT-1), conforme al estándar Bluetooth, configurado para funcionar de manera continua en modo MASTER INQUIRY.A Bluetooth baseband controller (1) (BT-1), conforming to the Bluetooth standard, configured to operate in continuous mode in MASTER INQUIRY mode.
- b)b)
- Un controlador de banda base Bluetooth (2) (BT-2), conforme al estándar Bluetooth, configurado para funcionar alternativa y secuencialmente en modo PAGE y CONNECTION.A Bluetooth baseband controller (2) (BT-2), conforming to the Bluetooth standard, configured to work alternatively and sequentially in PAGE and CONNECTION mode.
- c)C)
- Dos circuitos integrados Bluetooth radio (3, 4) (conforme a la especificación Bluetooth, conectados independiente y respectivamente a los elementos a) y b) anteriores, a través de una interfaz conforme con la especificación Blue RF del Bluetooth Working Group y conectados cada uno de ellos a su propia antena (8, 9) de transmisión y recepción.Two integrated circuits Bluetooth radio (3, 4) (according to the Bluetooth specification, connected independently and respectively to elements a) and b) above, through an interface compliant with the Blue RF specification of the Bluetooth Working Group and connected each of them to its own antenna (8, 9) of transmission and reception
- d)d)
- Un puerto de comunicaciones (5) para conexión con un sistema informático externo.A communications port (5) for connection to a system external computer
- e)and)
- Un circuito integrado microcontrolador (6), conectado a los elementos a), b) y d) mediante un bus de comunicaciones (7), encargado de ejecutar un procedimiento de control de todo el sistema para:A integrated microcontroller circuit (6), connected to the elements a), b) and d) via a communications bus (7), in charge of execute a system wide control procedure for:
- \bullet?
-
\vtcortauna \ vtcortauna
- \bullet?
-
\vtcortauna \ vtcortauna
- \bullet?
-
\vtcortauna \ vtcortauna
- \bullet?
-
\vtcortauna \ vtcortauna
- a)to)
- El controlador de banda base BT-1 se mantiene constantemente en el estado de INQUIRY, enviando paquetes ID en las ranuras de transmisión utilizando la secuencia de saltos de frecuencia definida en la especificación Bluetooth, empleando para ello el código de acceso GIAC (General Inquiry Access Code), de forma que la secuencia de saltos de frecuencia se deriva del propio GIAC y del reloj del controlador de comunicaciones.He BT-1 baseband controller is maintained constantly in the state of INQUIRY, sending ID packages in the transmission slots using the hop sequence of frequency defined in the Bluetooth specification, using to this is the access code GIAC (General Inquiry Access Code), of so that the sequence of frequency hops is derived from the own GIAC and the communications controller clock.
- b)b)
- Dicho controlador BT-1 escucha en las ranuras de tiempo de recepción los posibles paquetes FHS enviados por otros dispositivos Bluetooth que se encuentren en estado INQUIRY SCAN, e informa al microcontrolador de los resultados recibidos mediante un INQUIRY RESULT EVENT, de acuerdo a la especificación Bluetooth, extrayendo, al menos, la información de la dirección BD_ADDR y el offset del reloj del esclavo. A continuación el controlador de comunicaciones volverá a realizar el mismo proceso de descubrimiento en estado INQUIRY.Saying BT-1 controller listens in the time slots of Reception of possible FHS packets sent by other devices Bluetooth that are in INQUIRY SCAN state, and informs the microcontroller of the results received through an INQUIRY RESULT EVENT, according to the Bluetooth specification, extracting, at least the information of the BD_ADDR address and the offset of the slave clock. Next the communications controller will redo the same discovery process in state INQUIRY
- c)C)
- Con dicha información, el microcontrolador solicita al controlador de banda base BT-2 que establezca una conexión con el dispositivo Bluetooth descubierto, pasando dicho controlador BT-2 al estado PAGE, dejando en suspenso su actividad habitual, que será la transmisión de los datos de la aplicación final entre los dispositivos de la piconet.With this information, the microcontroller asks the BT-2 baseband controller to establish a connection with the discovered Bluetooth device, passing said BT-2 controller to the PAGE state, suspending its usual activity, which will be the transmission of data from the final application between the devices of the piconet .
- d)d)
- A continuación, el controlador de banda base BT-2 envía un mensaje PAGE al dispositivo Bluetooth detectado mediante un paquete ID, utilizando el salto de secuencia definido para PAGE en la especificación Bluetooth, con la estimación del reloj del dispositivo Bluetooth detectado facilitada por el microcontrolador y utilizando el control de acceso (CAC) derivado del BD_ADDR del dispositivo Bluetooth detectado.TO then the baseband controller BT-2 send a PAGE message to the Bluetooth device detected by an ID packet, using the sequence break defined for PAGE in the Bluetooth specification, with the clock estimate of the Bluetooth device detected provided by the microcontroller and using the access control (CAC) derived from the BD_ADDR of the Bluetooth device detected.
- e)and)
- Cuando el dispositivo Bluetooth detectado conteste con un paquete ID, el controlador de banda base BT-2 pasa a estado MASTER RESPONSE, en el que envía al dispositivo Bluetooth detectado un paquete FHS que, a su vez, entre otras cosas, determina la dirección LT_ADDR que identifica al enlace de transporte que se utilizará en el estado CONNECTION. Por su parte, el dispositivo Bluetooth detectado asentirá con un paquete ID.When the Bluetooth device detected answer with an ID package, the baseband controller BT-2 goes to MASTER RESPONSE state, in which it sends to the Bluetooth device detected an FHS package which, in turn, among other things, determine the LT_ADDR address that identifies the transport link to be used in the CONNECTION state. By on its part, the detected Bluetooth device will nod with a ID package
\newpage\ newpage
- f)F)
- A partir de este punto ambos dispositivos entran en estado CONNECTION, utilizando la secuencia de salto de frecuencia de canal básico derivada del BD_ADDR y del reloj del controlador de banda base BT-2 y el código de acceso (CAC) propio del canal, el cual se deriva de la dirección BD_ADDR del controlador de banda base BT-2. En esta conexión así establecida, el controlador de banda base BT-2 desempeña el papel de maestro y el dispositivo Bluetooth detectado el de esclavo.TO from this point both devices enter CONNECTION status, using the basic channel frequency hopping sequence derived from the BD_ADDR and the baseband controller clock BT-2 and the channel's own access code (CAC), which is derived from the BD_ADDR address of the band controller BT-2 base. In this connection thus established, the BT-2 baseband controller plays the role of master and the Bluetooth device detected that of slave.
- g)g)
- Una vez en estado CONNECTION, un envío de un paquete POLL por parte del maestro y cualquier respuesta por el esclavo cerrarán el ciclo de establecimiento de conexión entre ambos. A partir de dicho momento el controlador de banda base BT-2 comunica al microcontrolador un evento de conexión completa, el cual se encarga de almacenar los datos de la conexión establecida.A Once in CONNECTION status, a shipment of a POLL package by the master and any response by the slave will close the cycle of establishment of connection between both. From that moment BT-2 baseband controller communicates to microcontroller a full connection event, which handles to store the data of the established connection.
- h)h)
- Para cada esclavo incorporado a la piconet, el microcontrolador ordenará inmediatamente su paso al estado PARKED utilizando para ello al controlador de banda base BT-2, el cual enviará un comando HCI_Park_State al esclavo recién conectado. En ese momento, el microcontrolador comunica, al driver del sistema informático al que se encuentra conectado, la información correspondiente al nuevo usuario y la disponibilidad de un servicio no orientado a conexión para la transmisión de datos.For each slave incorporated into the piconet , the microcontroller will immediately order its passage to the PARKED state using the BT-2 baseband controller, which will send an HCI_Park_State command to the newly connected slave. At that time, the microcontroller communicates, to the driver of the computer system to which it is connected, the information corresponding to the new user and the availability of a non-connection oriented service for data transmission.
- i)i)
- El microcontrolador configurará el acceso al medio compartido y el intercambio de datos entre el punto de acceso multiusuario y los esclavos incorporados a la piconet mediante el envío del paquete LMP_modify_beacon a través del enlace lógico PSB-C según la especificación Bluetooth. Con ello, el controlador de banda base BT-2 realizará un ciclo de refresco de los esclavos aparcados en el que el tiempo entre los instantes BEACON (T_{B}) se reparte entre un tiempo de transmisión de tramas BEACON (Daccess) pequeño y un tiempo de ventanas de acceso (Taccess) suficiente para escuchar las solicitudes de cada esclavo (1 ranura de 625 \musg. por cada esclavo). Al terminar la ventana de acceso se conocerán todas las solicitudes existentes, las cuales se atienden, a continuación, secuencialmente, mediante el mecanismo de desaparear, leer y aparcar, de acuerdo a la especificación Bluetooth.The microcontroller will configure access to the shared medium and the exchange of data between the multi-user access point and the slaves built into the piconet by sending the LMP_modify_beacon package via the PSB-C logical link according to the Bluetooth specification. With this, the BT-2 baseband controller will perform a refresh cycle of the parked slaves in which the time between BEACON (T_ {B}) instants is divided between a small BEACON (Daccess) frame transmission time and a time of access windows (Taccess) sufficient to listen to the requests of each slave (1 slot of 625 \ musg. for each slave). At the end of the access window, all existing requests will be known, which are then answered sequentially, by means of the disappear, read and park mechanism, according to the Bluetooth specification.
- j)j)
- El microcontrolador gestionará el abandono de la red por parte de los esclavos, ordenando al controlador de banda base BT-2 que interrogue directamente a un terminal esclavo que superó un cierto tiempo sin actividad de comunicación, comprobando en ese caso si continúa o no en la zona de cobertura del maestro para, en su caso, eliminarlo de la lista de terminales esclavos y notificarlo al driver informático.He microcontroller will manage the abandonment of the network by the slaves, ordering the baseband controller BT-2 that interrogates directly to a terminal slave who exceeded some time without communication activity, checking in that case whether or not it continues in the coverage area of the master to, if necessary, remove it from the terminal list slaves and notify the computer driver.
- \bullet?
- El microcontrolador configurará el acceso al medio compartido y el intercambio de datos entre el punto de acceso multiusuario y los esclavos incorporados a la piconet mediante el envío del paquete LMP_set_broadcast_scan_window a través del enlace lógico PSB-C según la especificación Bluetooth. Con ello, el controlador de banda base BT-2 establece un ciclo de ranuras BEACON en el que, por cada trama BEACON, desaparca, interroga y aparca de nuevo a cada uno de los esclavos, de acuerdo a la especificación Bluetooth.The microcontroller will configure access to the shared medium and the exchange of data between the multi-user access point and the slaves built into the piconet by sending the LMP_set_broadcast_scan_window package via the PSB-C logical link according to the Bluetooth specification. With this, the BT-2 baseband controller establishes a BEACON slot cycle in which, for each BEACON frame, it unpacks, interrogates and parks each of the slaves again, according to the Bluetooth specification.
- \bullet?
- El método empleado para la gestión del abandono de la red por parte de los esclavos comprende la decisión del microcontrolador de que un terminal esclavo ha abandonado la red si no obtiene ninguna respuesta de dicho esclavo un determinado número de veces consecutivas para, en tal caso, eliminarlo de la lista de terminales esclavos y notificarlo al driver informático.The method used for management of network abandonment by slaves includes the microcontroller's decision that a slave terminal has abandoned the network if you don't get any response from that slave a certain number of consecutive times for, in this case, remove it from the list of slave terminals and notify it to computer driver
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200601452A ES2323992B1 (en) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | MULTI-USER WIRELESS ACCESS POINT FOR EXTENDED PICONET. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200601452A ES2323992B1 (en) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | MULTI-USER WIRELESS ACCESS POINT FOR EXTENDED PICONET. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2323992A1 ES2323992A1 (en) | 2009-07-28 |
ES2323992B1 true ES2323992B1 (en) | 2010-05-13 |
Family
ID=40852632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES200601452A Active ES2323992B1 (en) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | MULTI-USER WIRELESS ACCESS POINT FOR EXTENDED PICONET. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2323992B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5960344A (en) * | 1993-12-20 | 1999-09-28 | Norand Corporation | Local area network having multiple channel wireless access |
WO2002045347A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Nokia Corporation | A method in short range rf communication |
WO2003067954A2 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-21 | Nokia Corporation | Short-range rf access point design enabling services to master and slave mobile devices |
US6879570B1 (en) * | 1999-11-26 | 2005-04-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for operating personal ad-hoc network (PAN) among bluetooth devices |
-
2006
- 2006-05-31 ES ES200601452A patent/ES2323992B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5960344A (en) * | 1993-12-20 | 1999-09-28 | Norand Corporation | Local area network having multiple channel wireless access |
US6879570B1 (en) * | 1999-11-26 | 2005-04-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for operating personal ad-hoc network (PAN) among bluetooth devices |
WO2002045347A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Nokia Corporation | A method in short range rf communication |
WO2003067954A2 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-21 | Nokia Corporation | Short-range rf access point design enabling services to master and slave mobile devices |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2323992A1 (en) | 2009-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
McDermott-Wells | What is bluetooth? | |
US11570790B2 (en) | Coexistence of wireless sensor networks with other wireless networks | |
JP3817531B2 (en) | Control unit of radio communication device, radio communication device, and control method | |
US9913215B2 (en) | Method and apparatus for coordinating a wireless PAN network and a wireless LAN network | |
ES2248602T3 (en) | PROVISIONS FOR RADIO COMMUNICATION. | |
EP1474899B1 (en) | Short-range RF access point design enabling services to master and slave mobile devices | |
US8891497B1 (en) | Method and apparatus for coordinating a wireless PAN network and a wireless LAN network | |
ES2566158T3 (en) | Scalable protocol for large WSNs that have low working end nodes | |
US8848730B1 (en) | Method and apparatus for scanning and device detection in a communication system | |
Kardach | Bluetooth architecture overview | |
US20080117850A1 (en) | Dual Mode Wireless Personal Area Network and Wireless Local Area Network Architecture | |
US20080031184A1 (en) | Bluetooth-based communication system and method | |
CN102378365A (en) | Advertisement of an existing wireless connection | |
KR20100066339A (en) | Method and system of radio frequency(rf) power transmission in a wireless network | |
CN101150507A (en) | Wireless communication system and wireless communication device | |
Haartsen | Bluetooth/sup TM: a new radio interface providing ubiquitous connectivity | |
JP2004343509A (en) | System, apparatus, and method for radio communication, and computer program | |
EP3209042B1 (en) | Information processing device, information processing method, and program | |
Chadha et al. | Bluetooth technology: Principle, applications and current status | |
ES2323992B1 (en) | MULTI-USER WIRELESS ACCESS POINT FOR EXTENDED PICONET. | |
US8185050B2 (en) | Coexistance device communication between a Bluetooth device and a wireless local area network device | |
ES2257942B1 (en) | "LOCALIZING DEVICE OF MOBILE TERMINALS BASED ON BLUETOOTH RADIO FREQUENCY TECHNOLOGY". | |
JP2006165686A (en) | COMMUNICATION TERMINAL DEVICE, COMMUNICATION CONTROL METHOD, AND PROGRAM | |
Case | Supporting real-time asynchronous communication within Bluetooth ad hoc networks | |
Morales et al. | Experimental Evaluation of Simple Messages Between Bluetooth Heterogeneous Devices |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090728 Kind code of ref document: A1 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2323992B1 Country of ref document: ES |