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WO2006003165A1 - Routingverfahren für ein bluetooth-scatternetz - Google Patents

Routingverfahren für ein bluetooth-scatternetz Download PDF

Info

Publication number
WO2006003165A1
WO2006003165A1 PCT/EP2005/053067 EP2005053067W WO2006003165A1 WO 2006003165 A1 WO2006003165 A1 WO 2006003165A1 EP 2005053067 W EP2005053067 W EP 2005053067W WO 2006003165 A1 WO2006003165 A1 WO 2006003165A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nodes
routing
type
node
bluetooth
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/053067
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Bahr
Thomas Bürger
Michael Finkenzeller
Matthias Kutschenreuter
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2006003165A1 publication Critical patent/WO2006003165A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/02—Inter-networking arrangements
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a routing method in a Bluetooth scatternetwork, which comprises a plurality of master nodes and slave nodes, wherein at least one node acts as a bridge node. Furthermore, the invention relates to a Kno ⁇ th for a Bluetooth scatter stations for carrying out the Ver ⁇ proceedings.
  • messages with, for example, voice information, image information, video information, SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Messaging Service) or other data are transmitted by means of electromagnetic waves via a radio interface between transmitting and receiving nodes .
  • the nodes may be various subscriber-side terminals or network-side radio facilities such as base stations.
  • the subscriber-side terminals are mobile terminals.
  • the radiation of the electromagnetic waves is carried out with carrier frequencies which lie in the frequency band provided for the respective system.
  • Bluetooth refers to a short-range radio communication system (short-range radio system) presented by the initiators Ericsson, IBM, Intel, Nokia and Toshiba in 1999, with which a large number of mobile terminals can be connected to one another without cables.
  • the terminals may be, for example, mobile phones, laptops or handheld PCs, printers, headsets, digital cameras or cameras, or input devices, such as a mouse.
  • the radio transmission is carried out by Bluetooth in the spectrum of the worldwide freely available 2.4 GHz ISM band (ISM: Industrial, Scientific and Medical) with a maximum transmission power of 100 mW.
  • the range of the radio transmission which does not require a visual connection between the transmitting and receiving nodes, is approximately 10 m and can be extended by increasing the transmission power to approximately 100 m.
  • the baseband protocol of the Bluetooth devices works with a combination of packet switching (packet switching), frequency hopping (frequency hopping, FH) and error correction. This achieves a stable and fault-tolerant transmission between the communicating nodes.
  • the Bluetooth specification simultaneously allows up to seven transmissions to other terminals, which communicate with each other in so-called piconets via temporarily activated connections.
  • the individual devices can also Be ⁇ part of several piconets, so that they are in turn connected to a so-called scatternetwork.
  • a piconet there is one node each, which performs the function of the master node.
  • the remaining devices of the piconet act as slave nodes. They are controlled by the master node and use its transfer clock and hopping sequence.
  • the communication within a scatternet across piconet boundaries takes place via bridge nodes, which thus belong to several piconets.
  • the bridge nodes can be so-called “slave-slave bridges”, which act as slave nodes in both piconets, or so-called “master-slave bridges”, which in a piconet act as slave nodes. Node and acting as a master node in another piconet.
  • no routing method ie no method for determining a path between two nodes.
  • a routing procedure must be carried out. Take into account in a routing within a Bluetooth scatternet, in particular the star-shaped architecture of the individual piconets.
  • the invention has for its object to provide an efficient routing method in a Bluetooth scatternetwork. Furthermore, a node of a Bluetooth scatternet for implementing the method will be presented.
  • the nodes of the Bluetooth scatternetwork are divided into a first and a second type of node with regard to their function during routing.
  • the Bluetooth scatternetwork comprises a plurality of master nodes and a plurality of slave nodes, wherein at least one node functions as a bridging node.
  • the nodes of the first type consist of the master node and the bridge node (s), while the nodes of the second type consist of the remaining slave node (s) of the Bluetooth scatternet.
  • routing messages are broadcasted to the respective neighboring nodes of the first type using the BNEP protocol.
  • the Bluetooth scatternetwork consists of a plurality of Bluetooth piconets connected via bridge nodes.
  • a bridge node connecting several piconets can act as master nodes or as slave nodes in the piconets.
  • routing messages are sent.
  • At least part of the routing messages are broadcast by nodes of the first type using the BN ⁇ P protocol (Bluetooth Network Encapsulation Protocol), which can be found, for example, in Bluetooth Special Interest Group: "Bluetooth Network Encapsulation Protocol (BNEP) Specification", Specification of the Bluetooth System, Version 0.95, May 6 , 2001 is beschrie ⁇ ben.
  • BN ⁇ P protocol Bluetooth Network Encapsulation Protocol
  • nodes of the first type use the BNEP protocol for sending broadcast messages, not the nodes of the second type.
  • nodes of the first type send routing messages to their respective neighboring nodes of the first type. Nodes are adjacent when a direct radio contact between them is possible.
  • routing messages can be sent from master nodes to bridge nodes, wherein the bridge nodes can be both master nodes and slave nodes.
  • routing messages can be sent in this manner. Sending broadcast messages in a Bluetooth network is made possible by BNEP.
  • nodes of the first type perform at least a part of the nodes of the second type concerning steps of the routing method in substitution of the respective nodes of the second type. It is possible for all specific nodes of the second type to perform routing steps of nodes of the first type, so that these nodes of the second type are not active in the routing method involved. This can apply to all or even a part of the nodes of the second type. Thus, it is also possible that some slave nodes themselves take over all the steps of the routing method that concern them.
  • the assumption of routing steps of the nodes of the second type by nodes of the first type has the advantage that routing algorithms, which are not usually implemented in Bluetooth nodes, are implemented only in a limited number of Bluetooth nodes which belong to the nodes of the first type.
  • the remaining slave nodes do not have to master the respective routing protocols or algorithms.
  • a routing method which can be used in a WLAN IEEE 802.11 system is carried out.
  • routing systems known per se from other systems can be used in a Bluetooth scatternetwork.
  • no new routing protocols have to be created, but already existing ones can be implemented.
  • a WLAN IEEE 802.11 system deployable routing method, e.g.
  • AODV Adapter on Demand Distance Vector Routing
  • DSR Dynamic Source Routing
  • TORA Temporalally-Ordered Routing Algorithm
  • OLSR Optimized Link State Routing Protocol
  • TBRPF Topology Broadcast Based on Reverse Path Forwarding
  • nodes of the first type use a protocol layer which lies between a Bluetooth-specific and a routing-method-specific protocol layer. This protocol layer enables the implementation and implementation of the respective routing method by a Bluetooth node.
  • the Bluetooth scatternet node according to the invention has means for broadcasting routing messages to its neighboring master nodes and bridge nodes using the BNEP protocol as part of a routing method.
  • the node according to the invention may be a master node or a slave node acting as a bridge node. If it is a master node, it is also possible that it acts as a bridge node.
  • the node according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, and this also applies to the refinements and developments. For this purpose, he may have other suitable means.
  • FIG. 1 a Bluetooth scatternet
  • Figure 2 a part of a protocol stack.
  • FIG. 1 shows a Bluetooth scatternetwork consisting of two Bluetooth piconets.
  • the first piconet consists of the master node Ml and the four slave nodes Sil, S12, S13 and B, while the second piconet consists of the master node M2 and the three slave nodes S21, S22 and B.
  • the node B belongs to both piconets as a slave node and thus acts as a bridge node between the two piconets.
  • the function of a bridge node can also be used by a node, which acts as a master node in one piconet and as a slave node in another piconet, redesignge be taken.
  • the nodes of the Bluetooth scatternetwork for routing are classified into two types: nodes of the first type are visible for routing, the first type includes all master nodes and all bridge nodes of the Bluetooth scatternet; Nodes of the second type are not visible for routing, while the second type includes all slave nodes which do not function as bridge nodes.
  • the layer BLUETOOTH BNEP enables the communication via IP via Bluetooth, as specified in the standard IEEE 802.15.1.
  • the use of the BNEP protocol enables the transmission of messages within Bluetooth networks via broadcast.
  • the MANET ROUTING layer includes one or more routing protocols known by MANETs (MANET: Mobile Adhoc Network). Examples are the Internet Engineering Task Force (IETF) routing protocols AODV or DSR. These protocols are mainly designed for use in WLAN 802.11 systems.
  • a layer BETWEEN LAYER is realized between the layers BLUETOOTH BNEP and MANET ROUTING, which has the following functions:
  • the broadcast message is buffered until the bridge node sends the broadcast message to the respective master node of all piconets connected by the bridge node has transmitted.
  • the broadcast message is buffered until the master node sends the message to all bridge nodes to which the respective piconet is connected is, has transferred.
  • Broadcasted routing messages are only forwarded to nodes of the first type.
  • the INTERMEDIATE layer For incoming routing messages for the own node of the first type, the INTERMEDIATE layer is transparent. These routing messages are forwarded to the MANET ROUTING layer.
  • Incoming routing messages for connected nodes of the second type are either in the layer Intermediate layer is treated or processed so that the MANET ROUTING layer can take over this task on behalf of connected nodes of the second type. Routing messages that come from the MANET ROUTING layer of the own node are treated transparently if they are not addressed to connected nodes of the second type. If they are addressed to connected nodes of the second type, the corresponding actions in substitution for the respective node of the second type are optionally carried out in the layer INTERMEDIATE LAYER.
  • incoming data messages i. non-routing messages
  • the inter-layer layer is transparent
  • these are passed on to the MANET ROUTING layer.
  • Incoming data messages for connected nodes of the second type are recognized by the INTERMEDIATE layer and sent via bluetooth unicast to the corresponding slave node.
  • the INTERMEDIATE layer For incoming data messages which are not intended for either the own node or the connected second type nodes, the INTERMEDIATE layer is transparent. These data messages are passed on to the MANET ROUTING layer.
  • the INTERMEDIATE LAYER layer extracts information for the control of its processes from the messages passing through it. This is transparent for the news.
  • Layer MANET ROUTING in substitution for nodes of the second type, so that these nodes of the second type do not need the two layers INTERMEDIATE and MANET ROUTING.
  • the procedure according to the invention has a number of advantages: existing IETF MANET routing protocols can be used efficiently. Slave nodes do not need to have routing It is sufficient if nodes of the first type have implemented the corresponding protocols. It is possible that the routing protocol used is known to some or all slave nodes insofar as it can implement parts of the routing protocol as the end node. There is a low signaling overhead, since an IP broadcast is no longer sent as Bluetooth unicast to all nodes during routing, but only to nodes of the first type.
  • the intermediate layer consists of three sub-layers:
  • First sub-layer with general functions Detection of the messages of the AODV routing protocol based on the IP port numbers, accesses to data messages of nodes of the second type
  • Second sub-layer with AODV-specific functions interpreting AODV messages, processing AODV messages representing nodes of the second type, generating AODV messages
  • Third sublayer with functions specific to the AODV routing protocol and layer INTERMEDIATE layer using flags indicating whether or not a node of the second type uses the AODV routing protocol, storing a list of connected nodes of the second type.
  • a first type of routing message is HELLO messages. They are used by AODV for the neighbor node discovery and connectivity management procedures. HELLO messages are sent periodically via IP broadcast. By receiving a HELLO message, a node can recognize its neighbors and determine whether there is currently a connection to them. HELLO messages are sent only by nodes of the first type, they are addressed exclusively to nodes of the first type. By sending the HELLO messages, the master nodes know the neighboring bridge nodes and the bridge nodes the neighboring master and bridge nodes.
  • a second type of routing message is RREQ (Route Request) and RREP (Route Reply) messages.
  • RREQ Ring Request
  • RREP Ring Reply
  • a first slave node sends a data message to its master node to a second slave node of another piconet
  • the master node sends a RREQ message to its be ⁇ in substitution for the first Slvave node
  • the path determination between nodes of the first type, ie between master nodes, between bridge nodes, as well as between master and bridge nodes takes place in that the respective node writes a RREQ message and sends it to its neighboring master node. or bridge node shipped.
  • the RREQ and RREP messages are sent via Bluetooth unicast.
  • a third type of routing message is RERR (Route Error) messages. If a route is interrupted, causes e.g. due to the mobility of a node along the route, an RERR message is sent back to the source node so that it can initiate a new path determination by sending a RREQ message. If the source node is a node of the second type, its master node receives the RERR message in substitution for it and then sends the RREQ message, so that a new route can be determined.
  • RERR Oute Error
  • the transmission, processing and reception of AODV-specific messages is performed exclusively by nodes of the first type.
  • the master nodes take over all AODV-specific steps in substitution for their slave nodes. So no sending of HELLO messages by slave nodes, the initiation of the path determination by sending a RREQ message is performed by a master Node, the creation of an RKEP message in response to a RREQ message is done by a master node. Furthermore, RREP messages and RERR messages are not passed on to a slave node of the second type but are processed by its master node.
  • slave nodes can also exist which send RREQ messages as source node or receive RREP and RERR messages and as destination node RREQ Receive messages and send RREP messages.
  • RREQ messages As source node or receive RREP and RERR messages and as destination node RREQ Receive messages and send RREP messages.
  • HELLO messages By sending HELLO messages, these slave nodes can inform their master that they are capable of performing these parts of the AODV procedure. However, they are only used as end nodes of a path and not fully routed because they are not used to route routing messages and thus can not be part of a path between source and destination nodes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Routing-Verfahren in einem Bluetooth-Scattternetz. Das Bluetooth-Scatternetz umfasst mehrere Master-Knoten (M1, M2) und Slave-Knoten (S11, S12, S13, S22, S21, B), wobei mindestens ein Knoten als Brücken-Knoten (B) fungiert. Die Knoten des Bluetooth-Scatternetzes sind hinsichtlich ihrer Funktion beim Routing in einen ersten und eine zweiten Typ von Knoten eingeteilt. Die Knoten des ersten Typs bestehen aus den Master-Knoten (M1, M2) und dem oder den Brücken-Knoten (B), und die Knoten des zweiten Typs bestehen aus dem oder den restlichen Slave-Knoten (S11, S12, S13, S22, S21) des Bluetooth-Scatternetzes. Durch Knoten des ersten Typs werden Routing-Nachrichten per Broadcast an die jeweils benachbarten Knoten des ersten Typs unter Verwendung des BNEP-Protokolls gesendet.

Description

Beschreibung
Routingverfahren für ein Bluetooth—Scatternetz
Die Erfindung betrifft ein Routing-Verfahren in einem Blue- tooth-Scatternetz, welches mehrere Master-Knoten und Slave- Knoten umfasst, wobei mindestens ein Knoten als Brücken- Knoten fungiert. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Kno¬ ten für ein Bluetooth—Scatternetz zur Durchführung des Ver¬ fahrens.
In Funkkommunikationssystemen werden Nachrichten mit bei¬ spielsweise Sprachinformationen, Bildinformation, Videoinfor¬ mation, SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Messa¬ ging Service) oder anderen Daten mit Hilfe von elektromagne¬ tischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendendem und empfangendem Knoten übertragen. Bei den Knoten kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung des Funkkommuni¬ kationssystems um verschiedenartige teilnehmerseitige Ξndge- räte oder netzseitige Funkeinrichtungen wie Basisstationen handeln. In einem Mobilfunkkommunikationssystem handelt es sich bei zumindest einem Teil der teilnehmerseitigen Endgerä¬ te um mobile Endgeräte. Das Abstrahlen der elektromagneti¬ schen Wellen erfolgt mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.
Bluetooth bezeichnet ein von den Initiatoren Ericsson, IBM, Intel, Nokia und Toshiba im Jahre 1999 präsentiertes Funkkom¬ munikationssystem für den Nahbereich (Nahbereichsfunksystem) , mit dem eine Vielzahl mobiler Endgeräte ohne Kabel miteinan¬ der verbunden werden können. Bei den Endgeräten kann es sich z.B. um Mobiltelefone, Laptops oder Handheld PCs, Drucker, Headsets, digitale Kameras oder Fotoapparate, oder auch Ein¬ gabegeräte, wie z.B. eine Maus, handeln. Die funktechnische Übertragung erfolgt bei Bluetooth im Spektrum des weltweit frei verfügbaren 2,4 GHz ISM-Bandes (ISM: Industrial, Scien- tific and Medical) mit einer maximalen Sendeleistung von 100 mW. Die Reichweite der Funkübertragung, welche keine Sicht- verbindung zwischen sendendem und empfangendem Knoten ver¬ langt, beträgt ca. 10 m und kann durch Erhöhung der Sende¬ leistung auf ca. 100 m erweitert werden. Das Basisbandproto¬ koll der Bluetooth-Geräte arbeitet mit einer Kombination von Paketvermittlung (Packet Switching) , Frequenzsprungverfahren (Frequency Hopping, FH) und Fehlerkorrektur. Hierdurch wird eine stabile und fehlertolerante Übertragung zwischen den kommunizierenden Knoten erreicht.
Die Bluetooth-Spezifikation gestattet gleichzeitig bis zu sieben Übertragungen zu anderen Endgeräten, die in so genann¬ ten Piconetzen über temporär aktivierte Verbindungen mitein¬ ander kommunizieren. Die einzelnen Geräte können außerdem Be¬ standteil mehrerer Piconetze sein, so dass diese wiederum zu einem sogenannten Scatternetz verbunden sind. Innerhalb eines Piconetzes existiert jeweils ein Knoten, welcher die Funktion des Master—Knotens wahrnimmt. Die übrigen Geräte des Piconet¬ zes agieren als Slave-Knoten. Sie werden von dem Master- Knoten kontrolliert und benutzen dessen Übertragungstakt und Sprungsequenz. Die Kommunikation innerhalb eines Scatternet- zes über Piconetzgrenzen hinweg erfolgt über Brücken-Knoten, welche somit mehreren Piconetzen angehören. Bei den Brücken— knoten kann es sich um so genannte „Slave—Slave—Bridges", die in beiden Piconetzen als Slave-Knoten agieren, oder um so ge¬ nannte „Master-Slave-Bridges", welche in einem Piconetz als Slave-Knoten und in einem anderen Piconetz als Master-Knoten agieren, handeln.
Innerhalb eines Piconetzes ist aufgrund der bekannten Adres¬ sen der Slave-Knoten und des Vorhandenseins des Master- Knotens kein Routing-Verfahren, d.h. kein Verfahren zur Er¬ mittlung eines Pfades zwischen zwei Knoten, notwendig. Für eine Kommunikation zwischen zwei Knoten, welche verschiedenen Piconetzen angehören, muss jedoch ein Routing—Verfahren durchgeführt werden. Zu berücksichtigen ist bei einem Routing innerhalb eines Bluetooth-Scatternetzes insbesondere die sternförmige Architektur der einzelnen Piconetze.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Routing-Verfahren in einem Bluetooth-Scatternetz aufzuzeigen. Weiterhin soll ein Knoten eines Bluetooth—Scatternetzes zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch einen Knoten mit den Merkmalen eines nebengeordneten Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegens¬ tand von Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Routing-Verfahren in einem Blue¬ tooth-Scatternetz sind die Knoten des Bluetooth-Scatternetzes hinsichtlich ihrer Funktion beim Routing in einen ersten und einen zweiten Typ von Knoten eingeteilt. Das Bluetooth- Scatternetz umfasst mehrere Master—Knoten und mehrere Slave- Knoten, wobei mindestens ein Knoten als Brücken-Knoten fun¬ giert. Die Knoten des ersten Typs bestehen aus den Master- Knoten und dem oder den Brücken-Knoten, während die Knoten des zweiten Typs aus dem oder den restlichen Slave—Knoten des Bluetooth-Scatternetzes bestehen. Durch Knoten des ersten Typs werden Routing-Nachrichten per Broadcast an die jeweils benachbarten Knoten des ersten Typs unter Verwendung des BNEP-Protokolls gesendet.
Das Bluetooth—Scatternetz besteht aus einer Mehrzahl von Bluetooth—Piconetzen, welche über Brücken—Knoten verbunden sind. Ein mehrere Piconetze verbindender Brücken-Knoten kann in den Piconetzen als Master-Knoten oder auch als Slave- Knoten fungieren. Im Rahmen des Routing, d.h. der Pfadermitt¬ lung zwischen zwei Knoten des Scatternetzes, werden Routing- Nachrichten versendet. Zumindest ein Teil der Routing- Nachrichten wird von Knoten des ersten Typs per Broadcast versendet, wobei hierfür das BNΞP-Protokoll (BNEP: Bluetooth Network Encapsulation Protocol) zum Einsatz kommt, welches z.B. in Bluetooth Special Interest Group: „Bluetooth Network Encapsulation Protocol (BNEP) Specification", Specification of the Bluetooth System, Version 0.95, May 6, 2001 beschrie¬ ben ist.
Vorzugsweise setzen im Rahmen des Routing ausschließlich Kno¬ ten des ersten Typs das BNEP-Protokoll zur Versendung von Broadcast-Nachrichten ein, nicht die Knoten des zweiten Typs. Mit Hilfe des BNEP-Protokolls senden Knoten des ersten Typs Routing-Nachrichten an die ihnen jeweils benachbarten Knoten des ersten Typs. Knoten sind dann benachbart, wenn ein direk¬ ter Funkkontakt zwischen ihnen möglich ist. Auf diese Weise können Routing-Nachrichten von Master-Knoten zu Brücken- Knoten gesendet werden, wobei sich bei den Brücken-Knoten so¬ wohl um Master-Knoten als auch um Slave—Knoten handeln kann. Auch von Brücken—Knoten zu Master—Knoten, oder, wenn es sich bei einem Brücken—Knoten um einen Master-Knoten handelt, von einem Brücken—Knoten zu einem anderen Brücken-Knoten können auf diese Weise Routing-Nachrichten versendet werden. Die Versendung von Broadcast-Nachrichten in einem Bluetooth-Netz wird durch BNEP möglich gemacht. Dadurch, dass im Rahmen des Routing innerhalb eines Bluetooth—Scatternetzes Nachrichten per Broadcast versendet werden, ist ein rascher und somit ef¬ fizienter Ablauf des Routing-Verfahrens möglich. Die Verwen¬ dung von Broadcast—Nachrichten beim Routing in Bluetooth— Scatternetzen ermöglich die Implementierung verschiedenster Routing-Verfahren, welche Broadcast—Nachrichten verwenden.
In Weiterbildung der Erfindung führen Knoten des ersten Typs zumindest einen Teil der Knoten des zweiten Typs betreffenden Schritte des Routing-Verfahrens in Vertretung der jeweiligen Knoten des zweiten Typs durch. Es ist möglich, dass alle be¬ stimmte Knoten des zweiten Typs betreffende Routing—Schritte von Knoten des ersten Typs durchgeführt werden, so dass diese Knoten des zweiten Typs an dem Routing-Verfahren nicht aktiv beteiligt sind. Dies kann für alle oder auch nur einen Teil der Knoten des zweiten Typs gelten. So ist es auch möglich, dass manche Slave-Knoten alle sie betreffenden Schritte des Routing-Verfahrens selber übernehmen. Die Übernahme von Rou¬ ting-Verfahrensschritten der Knoten des zweiten Typs durch Knoten des ersten Typs hat den Vorteil, dass Routingalgo— rithmen, welche üblicherweise nicht in Bluetooth—Knoten imp¬ lementiert sind, nur in einer begrenzten Anzahl an Bluetooth- Knoten implementiert werden müssen, welche zu den Knoten des ersten Typs gehören. Die restlichen Slave—Knoten müssen die jeweiligen Routing-Protokolle bzw. -Algorithmen nicht beherr¬ schen.
Einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß wird in Bezug auf die zwischen den Knoten des ersten Typs versendeten Routing-Nachrichten ein in einem WLAN IEEE 802.11 System ein¬ setzbares Routing-Verfahren durchgeführt. Hierdurch können aus anderen Systemen an sich bekannte Routing-Verfahren in einem Bluetooth-Scatternetz eingesetzt werden. Somit müssen zum Routing in Bluetooth-Scatternetzen keine neuen Routing- Protokolle erstellt werden, sondern bereits vorhandene können implementiert werden. Bei in einem WLAN IEEE 802.11 System einsetzbaren Routing-Verfahren kann es sich z.B. um ein AODV- (Adhoc on Demand Distance Vector Routing) , oder ein DSR- (Dy¬ namic Source Routing) , oder ein TORA— (Temporally-Ordered Routing Algorithm) , oder ein OLSR- (Optimized Link State Rou¬ ting Protocol) , oder ein TBRPF- (Topology Broadcast Based on Reverse-Path Forwarding) Verfahren handeln.
Vorteilhaft ist es, wenn durch die Versendung von Routing- Nachrichten per Broadcast durch Knoten des ersten Typs unter Verwendung des BNEP-Protokolls Nachbarschaftsbeziehungen zwi¬ schen den Knoten des ersten Typs ermittelt werden. Nach der Ermittlung von Nachbarschaftsbeziehungen können dann Routing- Nachrichten per Unicast zwischen Knoten des ersten Typs ver¬ sendet werden. In Ausgestaltung der Erfindung verwenden Knoten des ersten Typs eine Protokollschicht, welche zwischen einer Bluetooth¬ spezifischen und einer Routing-Verfahrens-spezifischen Proto¬ kollschicht liegt. Diese Protokollschicht ermöglicht die Um¬ setzung und Durchführung des jeweiligen Routing—Verfahrens durch einen Bluetooth—Knoten.
Der erfindungsgemäße Knoten für ein Bluetooth-Scatternet weist Mittel auf zum Versenden von Routing-Nachrichten per Broadcast an die ihm benachbarten Master-Knoten und Brücken- Knoten unter Verwendung des BNEP-Protokolls im Rahmen eines Routing-Verfahrens. Bei dem erfindungsgemäßen Knoten kann es sich um einen Master-Knoten oder einen als Brücken-Knoten fungierenden Slave—Knoten handeln. Handelt es sich um einen Master-Knoten, so ist es auch möglich, dass er als Brücken- Knoten fungiert.
Der erfindungsgemäße Knoten eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei dies auch auf die Ausgestaltungen und Weiterbildungen zutrifft. Hierzu kann er weitere geeignete Mittel aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels näher erläutert . Dabei zeigen
Figur 1: ein Bluetooth-Scatternetz,
Figur 2: einen Teil eines Protokollstapels.
Figur 1 zeigt ein aus zwei Bluetooth—Piconetzen bestehendes Bluetooth-Scatternetz. Das erste Piconetz besteht aus dem Master-Knoten Ml und den vier Slave-Knoten Sil, S12, S13 und B, während das zweite Piconetz aus dem Master-Knoten M2 und den drei Slave-Knoten S21, S22 und B besteht. Der Knoten B gehört beiden Piconetzen als Slave-Knoten an und fungiert so¬ mit als Brücken-Knoten zwischen den beiden Piconetzen. Die Funktion eines Brücken-Knotens kann im allgemeinen auch von einem Knoten, welcher in einem Piconetz als Master-Knoten und in einem anderen Piconetz als Slave—Knoten fungiert, wahrge¬ nommen werden.
Aufgrund der sternförmigen Architektur der Piconetze ist in¬ nerhalb eines Piconetzes kein Routing nötig. Die Kommunikati¬ on zwischen zwei Slave-Knoten des gleichen Piconetzes erfolgt über den Master-Knoten. Für eine Kommunikation zwischen zwei Knoten verschiedener Piconetze jedoch ist die Durchführung eines Routing, d.h. eines Verfahrens zur Ermittlung eines ü— ber einen oder mehrere Knoten verlaufenden Pfades zwischen diesen beiden Knoten, nötig.
ErfindungsgemäJi werden die Knoten des Bluetooth-Scatternetzes für das Routing in zwei Typen bzw. Kategorien eingeteilt: Knoten des ersten Typs sind für das Routing sichtbar, zum ersten Typ gehören alle Master-Knoten und alle Brücken-Knoten des Bluetooth—Scatternetzes; Knoten des zweiten Typs sind für das Routing nicht sichtbar, zum zweiten Typ gehören alle Sla¬ ve-Knoten, welche nicht als Brücken—Knoten fungieren.
Zur Durchführung des Routing existiert für die Knoten des ersten Typs ein Protokollstapel, von dem ein Teil in Figur 2 dargestellt ist. Die Schicht BLUETOOTH BNEP ermöglicht die Kommunikation mittels IP über Bluetooth, wie es in dem Stan¬ dard IEEE 802.15.1 spezifiziert ist. Die Verwendung des BNEP- Protokolls ermöglicht die Versendung von Nachrichten inner¬ halb von Bluetooth—Netzen per Broadcast. Die Schicht MANET ROUTING beinhaltet eines oder mehrere Routing-Protokolle, welche von MANETs (MANET: Mobiles Adhoc Netzwerk) bekannt sind. Beispiele sind die IETF (IETF: Internet Engineering Task Force) Routing-Protokolle AODV oder DSR. Diese Protokol¬ le sind hautsächlich für den Einsatz in WLAN 802.11 Systemen konzipiert. Während bei WLAN 802.11 Systemen der Kanalzugriff über CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoi- dance) abläuft, ist der Zugriff innerhalb eines Bluetooth— Piconetzes TDMA-basiert und wird von dem jeweiligen Master- Knoten organisiert. Die Verwendung eines an sich bekannten Ad-hoc-Routing—Protokolls ohne Berücksichtigung der besonde¬ ren Verhältnisse innerhalb eines Bluetooth-Piconetzes ist aufgrund der unterschiedlichen Architekturen und Medien¬ zugriffsverfahren des Bluetooth-Netzes im Vergleich zu einem WLAN 802.11 System nicht sinnvoll.
Erfindungsgemäß wird auf den Knoten des ersten Typs eine Schicht ZWISCHENSCHICHT zwischen den Schichten BLUETOOTH BNEP und MANET ROUTING realisiert, welche die folgenden Funktionen aufweist:
• Weiterleiten einer Routing—Nachricht des IP-Broadcastes über mehrere Piconetze hinweg:
Handelt es sich bei dem jeweiligen Knoten um einen Brü¬ cken-Knoten, so wird die Broadcast-Nachricht so lange zwischengespeichert, bis der Brücken—Knoten die Broad¬ cast-Nachricht an die jeweiligen Master—Knoten aller durch den Brücken-Knoten verbundenen Piconetze übertra¬ gen hat.
Handelt es sich bei dem jeweiligen Knoten um einen Mas¬ ter—Knoten ohne Brücken-Knoten-Funktionalität, so wird die Broadcast—Nachricht so lange zwischengespeichert, bis der Master-Knoten die Nachricht an alle Brücken- Knoten, an welche das jeweilige Piconetz angeschlossen ist, übertragen hat.
Per Broadcast gesendete Routing-Nachrichten werden aus¬ schließlich an Knoten des ersten Typs weitergeleitet.
• Transparentes Verhalten gegenüber den Routing—Protokollen der Schicht MANET ROUTING:
Für ankommende Routing—Nachrichten für den eigenen Kno¬ ten des ersten Typs ist die Schicht ZWISCHENSCHICHT transparent. Diese Routing-Nachrichten werden an die Schicht MANET ROUTING weitergereicht.
Ankommende Routing-Nachrichten für angeschlossene Kno¬ ten des zweiten Typs werden entweder in der Schicht ZWISCHENSCHICHT behandelt bzw. so bearbeitet, dass die Schicht MANET ROUTING diese Aufgabe stellvertretend für angeschlossene Knoten des zweiten Typs übernehmen kann. Routing-Nachrichten, welche aus der Schicht MANET ROUTING des eigenen Knotens kommen, werden transparent behandelt, wenn sie nicht an angeschlossene Knoten des zweiten Typs adressiert sind. Sind sie an angeschlosse¬ ne Knoten des zweiten Typs adressiert, werden in der Schicht ZWISCHENSCHICHT gegebenenfalls die entsprechen¬ den Aktionen in Stellvertretung für den jeweiligen Kno¬ ten des zweiten Typs ausgeführt.
Für eingehende Datennachrichten, d.h. nicht das Routing betreffende Nachrichten, für den eigenen Knoten ist die Schicht ZWISCHENSCHICHT transparent, diese werden an die Schicht MANET ROUTING weitergereicht. Eingehende Datennachrichten für angeschlossene Knoten des zweiten Typs werden von der Schicht ZWISCHENSCHICHT erkannt und per Bluetooth-Unicast an den entsprechenden Slave—Knoten versendet.
Für eingehende Datennachrichten, welche weder für den eigenen Knoten noch für die angeschlossenen Knoten des zweiten Typs bestimmt sind, ist die Schicht ZWISCHENSCHICHT transparent. Diese Datennachrichten werden an die Schicht MANET ROUTING weitergereicht. Die Schicht ZWISCHENSCHICHT entnimmt den durch sie lau¬ fenden Nachrichten Informationen für die Steuerung ih¬ rer Prozesse. Für die Nachrichten ist dies transparent.
• Übernahme von Funktionen der Routing—Protokolle der
Schicht MANET ROUTING in Stellvertretung für Knoten des zweiten Typs, so dass diese Knoten des zweiten Typs die beiden Schichten ZWISCHENSCHICHT und MANET ROUTING nicht benötigen.
Das erfindungsgemäße Vorgehen weist eine Reihe von Vorteilen auf: es können existierende IETF MANET-Routing-Protokolle ef¬ fizient eingesetzt werden. Slave-Knoten müssen keine Routing- Nachrichten verarbeiten können, es ist ausreichend, wenn Kno¬ ten des ersten Typs die entsprechenden Protokolle implemen¬ tiert haben. Es ist möglich, dass das verwendete Routing- Protokoll manchen öder allen Slave-Knoten insoweit bekannt ist, als er als Endknoten Teile des Routing-Protokolls umset¬ zen kann. Es liegt ein geringer Signalisierungsoverhead vor, da ein IP-Broadcast im Rahmen des Routing nicht mehr als Bluetooth-Unicast an alle Knoten, sondern lediglich an Knoten des ersten Typs versendet wird. Dies ist insbesondere vor¬ teilhaft bei Scatternetz-Topologien, in denen Knoten des zweiten Typs zahlenmäßig überwiegen, d.h. für Topologien mit vielen Slave-Knoten pro Piconetz, und bei mobilen Knoten, da die Routing—Tabellen im Fall von neu zum Scatternetz hinzuge¬ kommenen Knoten oder von Knoten, welche das Scatternetz ver¬ lassen haben, nur in den Knoten des ersten Typs aktualisiert werden müssen. Infolge des reduzierten Signalisierungso- verheads ergibt sich ein gesteigerter Nachrichtendurchsatz für das Scatternetz. Knoten des zweiten Typs können öfter in energiesparende Modi wie Hold oder Sniff wechseln, da sie seltener ah der Kommunikation teilnehmen müssen, wodurch sich die Akkulaufzeit erhöht. Diese energietechnischen Vorteile ergeben sich auch für die Master-Knoten, da die Routing- Nachrichten nur an ausgewählte Knoten, nämlich an die Knoten des ersten Typs, versendet werden müssen. Lokale Änderungen der Netzwerktopologie, wie das Verlassen eines Piconetzes durch einen Knoten des zweiten Typs, bleiben auf das jeweili¬ ge Piconetz begrenzt. Das Routing muss in diesem Fall nicht über mehrere Piconetze hinweg aktualisiert werden.
Im folgenden soll beispielhaft der konkrete Fall der Verwen¬ dung des AODV Routing-Protokolls beschrieben werden. Die Schicht ZWISCHENSCHICHT besteht in diesem Fall aus drei Un¬ terschichten:
• Erste Unterschicht mit allgemeinen Funktionen: Erkennen der Nachrichten des AODV Routing-Protokolls anhand der IP- Portnummern, Zugriffe auf Datennachrichten von Knoten des zweiten Typs, • Zweite Unterschicht mit AODV-spezifischen Funktionen: In¬ terpretation von AODV-Nachrichten, Verarbeiten von AODV- Nachrichten in Vertretung von Knoten des zweiten Typs, Er¬ zeugen von AODV-Nachrichten,
• Dritte Unterschicht mit für das AODV Routing-Protokoll und für die Schicht ZWISCHENSCHICHT spezifischen Funktionen: Verwendung von Flags, welche Anzeigen, ob ein Knoten des zweiten Typs das AODV Routing—Protokoll verwendet oder nicht, Speichern einer Liste der angeschlossenen Knoten des zweiten Typs.
Bei einer ersten Art von Routing—Nachrichten handelt es sich um HELLO-Nachrichten. Sie werden von AODV für das Verfahren zur Ermittlung der Nachbarknoten bzw. für das Konnektivitäts- management verwendet. HELLO-Nachrichten werden periodisch mittels IP-Broadcast gesendet. Durch den Empfang einer HELLO- Nachricht kann ein Knoten seine Nachbarn erkennen und fest¬ stellen, ob aktuell eine Verbindung zu diesen vorhanden ist. HELLO-Nachrichten werden nur von Knoten des ersten Typs ver¬ sendet, sie sind gerichtet ausschließlich an Knoten des ers¬ ten Typs. Durch die Versendung der HELLO-Nachrichten sind den Master-Knoten die benachbarten Brücken-Knoten bekannt und den Brücken—Knoten die benachbarten Master— und Brückenknoten.
Bei einer zweiten Art von Routing-Nachrichten handelt es sich um RREQ- (Route Request) und RREP- (Route Reply) Nachrichten. Ausgehend von einem Quellknoten wird eine RREQ-Nachricht für einen zielknoten im Netzwerk geflutet, bis ein Knoten auf dem Weg zu dem Zielknoten, welcher einen Pfad zwischen dem Quell— knoten und dem Zielknoten kennt, oder auch der Zielknoten selbst mit einer RREP-Nachricht antwortet. Die RREP-Nachricht wird über den Pfad zum Zielknoten zurückgesendet.
Versendet ein erster Slave—Knoten an seinen Master—Knoten ei¬ ne Datennachricht an einen zweiten Slave—Knoten eines anderen Piconetzes, so versendet der Master-Knoten in Stellvertretung für den ersten Slvave-Knoten eine RREQ-Nachricht an seine be¬
ll nachbarten Brücken-Knoten, welche die RREQ-Nachricht an ihre benachbarten Master-Knoten bzw. Brücken—Knoten weiterleiten usw. In dem Fall, dass kein Knoten auf dem Weg zum zweiten Slave-Knoten einen Pfad zum zweiten Slave-Knoten kennt, er¬ reicht die RREQ-Nachricht den Master-Knoten des zweiten SIa- ve—Knotens. Dieser erzeugt in Stellvertretung für den zweiten Slave-Knoten eine RREP-Nachricht und versendet diese über den ermittelten Pfad zurück an den Master-Knoten des ersten SIa- ve—Knotens, woraufhin die vom ersten Slave-Knoten an seinen Master-Knoten versendete Datennachricht über den ermittelten Pfad an den zweiten Slave-Knoten übermittelt wird. Die Pfad¬ ermittlung zwischen Knoten des ersten Typs, d.h. zwischen Master-Knoten, zwischen Brücken-Knoten, sowie zwischen Mas¬ ter- und Brücken-Knoten erfolgt, indem der jeweilige Knoten eine RREQ-Nachricht verfasst und an seine benachbarten Mas¬ ter- bzw. Brückenknoten versendet. Die Versendung der RREQ- und RREP-Nachrichten erfolgt per Bluetooth-Unicast.
Bei einer dritten Art von Routing-Nachrichten handelt es sich um RERR- (Route Error) Nachrichten. Wird eine Route unterbro¬ chen, verursacht z.B. durch die Mobilität eines Knotens ent¬ lang der Route, wird eine RERR-Nachricht an den Quellknoten zurückgesendet, so dass dieser durch die Versendung einer RREQ-Nachricht eine neue Pfadermittlung initiieren kann. Han¬ delt es sich bei dem Quellknoten um einen Knoten des zweiten Typs, so empfängt sein Master-Knoten in Stellvertretung für ihn die RERR-Nachricht und versendet daraufhin die RREQ- Nachricht, so dass eine neue Route ermittelt werden kann.
Bei der beschriebenen Umsetzung des AODV Routing-Protokolls erfolgt die Versendung, die Verarbeitung und der Empfang von AODV-spezifischen Nachrichten ausschließlich durch Knoten des ersten Typs. Die Master-Knoten übernehmen alle AODV- spezifischen Schritte in Stellvertretung für ihre Slave- Knoten. So erfolgt keine Versendung von HELLO-Nachrichten durch Slave-Knoten, die Initiierung der Pfadermittlung durch Versendung einer RREQ-Nachricht wird durch einen Master- Knoten durchgeführt, die Erstellung einer RKEP-Nachricht als Antwort auf eine RREQ-Nachricht erfolgt durch einen Master- Knoten. Weiterhin werden RREP-Nachrichten und RERR- Nachrichten nicht bis zu einem Slave-Knoten des zweiten Typs weitergereicht, sondern von seinem Master-Knoten bearbeitet.
Neben dieser Art von Knoten des zweiten Typs, welche keiner¬ lei Routing-spezifische Nachrichten versenden, empfangen und verarbeiten, können auch Slave-Knoten existieren, welche als Quellknoten RREQ-Nachrichten versenden bzw. RREP- und RERR- Nachrichten empfangen und als zielknoten RREQ-Nachrichten empfangen und RREP-Nachrichten versenden. Durch die Versen¬ dung von HELLO-Nachrichten können diese Slave-Knoten ihren Master darüber informieren, dass sie fähig sind, diese Teile des AODV-Verfahrens durchzuführen. Sie werden jedoch nur als Endknoten eines Pfades und nicht in vollem Umfang zum Routing eingesetzt, da sie nicht zur Weiterleitung von Routing- Nachrichten verwendet werden und somit auch nicht Bestandteil eines Pfades zwischen Quell- und Zielknoten sein können.

Claims

Patentansprüche
1. Routing-Verfahren in einem Bluetooth-Scatternetz, welches mehrere Master-Knoten (Ml, M2) und Slave-Knoten (Sil, S12, S13, S22, S21, B) umfasst, wobei mindestens ein Kno¬ ten als Brücken—Knoten (B) fungiert, bei dem die Knoten des Bluetooth—Scatternetzes hinsichtlich ihrer Funktion beim Routing in einen ersten und einen zweiten Typ von Knoten eingeteilt sind, die Knoten des ersten Typs aus den Master-Knoten (Ml, M2) und dem oder den Brücken-Knoten (B) , und die Knoten des zweiten Typs aus dem oder den restlichen Slave—Knoten (Sil, S12, S13, S22, S21) des Bluetooth-Scatternetzes be¬ stehen, durch Knoten des ersten Typs Routing-Nachrichten per Broadcast an die jeweils benachbarten Knoten des ersten Typs unter Verwendung des BNEP-Protokolls gesendet wer¬ den.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
Knoten des ersten Typs zumindest einen Teil der Knoten des zweiten Typs betreffenden Schritte des Routing- Verfahrens in Vertretung der jeweiligen Knoten des zwei¬ ten Typs durchführen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in Bezug auf die zwischen den Knoten des ersten Typs ver¬ sendeten Routing—Nachrichten ein in einem WLAN IEEE 802.11 System einsetzbares Routing-Verfahren durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem es sich bei dem Routing-Verfahren um ein AODV-Verfahren handelt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem es sich bei dem Routing-Verfahren um ein DSR-Verfahren handelt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem durch die Versendung von Routing-Nachrichten per Broad- cast durch Knoten des ersten Typs unter Verwendung des BNEP-Protokolls Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Knoten des ersten Typs ermittelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem nach der Ermittlung von Nachbarschaftsbeziehungen Rou¬ ting-Nachrichten per Unicast zwischen Knoten des ersten Typs versendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Knoten des ersten Typs eine Protokollschicht
(ZWISCHENSCHICHT) verwenden, welche zwischen einer Blue¬ tooth-spezifischen (BLUETOOTH BNEP) und einer Routing- Verfahrens—spezifischen (MANET ROUTING) Protokollschicht liegt.
9. Knoten für ein Bluetooth-Scatternetz, welcher als Master—Knoten (Ml, M2) oder als als Brücken- Knoten (B) fungierender Slave-Knoten (B) ausgestaltet ist, mit Mitteln zum Versenden von Routing-Nachrichten per Broadcast an die ihm benachbarten Master-Knoten (Ml, M2) und Brücken-Knoten (B) unter Verwendung des BNEP- Protokolls im Rahmen eines Routing-Verfahrens.
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