DE102004032010A1 - Routing method for a Bluetooth scatternet - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Routing-Verfahren in einem Bluetooth-Scatternetz. 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 einen 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.The invention relates to a routing method in a Bluetooth scatternetwork. The Bluetooth scatternet comprises a plurality of master nodes (M1, M2) and slave nodes (S11, S12, S13, S22, S21, B), wherein at least one node acts as a bridge node (B). The nodes of the Bluetooth scatternetwork are divided into a first and a second type of node in terms of their routing function. The nodes of the first type consist of the master nodes (M1, M2) and the bridge node (s) (B), and the nodes of the second type consist of the remaining slave node or nodes (S11, S12, S13, S22 , S21) of the Bluetooth scatternetwork. By nodes of the first type, routing messages are broadcasted to the respective neighboring nodes of the first type using the BNEP protocol.

Description

Die Erfindung betrifft ein Routing-Verfahren in einem Bluetooth-Scatternetz, welches mehrere Master-Knoten und Slave-Knoten umfasst, wobei mindestens ein Knoten als Brücken-Knoten fungiert. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Knoten für ein Bluetooth-Scatternetz zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a routing method in a Bluetooth scatternet, which comprises a plurality of master nodes and slave nodes, wherein at least one Node acts as a bridge node. Farther The invention relates to a node for a Bluetooth scatternetwork to carry out of the procedure.

In Funkkommunikationssystemen werden Nachrichten mit beispielsweise Sprachinformationen, Bildinformation, Videoinformation, SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Messaging Service) oder anderen Daten mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendendem und empfangendem Knoten übertragen. Bei den Knoten kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung des Funkkommunikationssystems um verschiedenartige teilnehmerseitige Endgeräte oder netzseitige Funkeinrichtungen wie Basisstationen handeln. In einem Mobilfunkkommunikationssystem handelt es sich bei zumindest einem Teil der teilnehmerseitigen Endgeräte um mobile Endgeräte. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.In Radio communication systems are messaging with, for example Voice information, image information, video information, SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Messaging Service) or others Data using electromagnetic waves over a radio interface transmitted between sending and receiving nodes. At the nodes can depending on the specific configuration of the radio communication system various subscriber-side terminals or network-side radio devices how base stations act. In a mobile communication system it concerns at least a part of the participant side terminals to mobile devices. The Emitting the electromagnetic waves takes place with carrier frequencies, in the for the respective system provided frequency band lie.

Bluetooth bezeichnet ein von den Initiatoren Ericsson, IBM, Intel, Nokia und Toshiba im Jahre 1999 präsentiertes Funkkommunikationssystem für den Nahbereich (Nahbereichsfunksystem), mit dem eine Vielzahl mobiler Endgeräte ohne Kabel miteinander 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 Eingabegeräte, 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, Scientific and Medical) mit einer maximalen Sendeleistung von 100 mW. Die Reichweite der Funkübertragung, welche keine Sichtverbindung zwischen sendendem und empfangendem Knoten verlangt, beträgt ca. 10 m und kann durch Erhöhung der Sendeleistung auf ca. 100 m erweitert werden. Das Basisbandprotokoll 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.Bluetooth refers to one of the initiators Ericsson, IBM, Intel, Nokia and Toshiba presented in 1999 Radio communication system for the Close range (short-range radio system), with which a variety of mobile terminals can be connected together without cables. At the terminals can it is e.g. to mobile phones, laptops or handheld PCs, printers, Headsets, digital cameras or cameras, or input devices such. a mouse, act. The radio transmission takes place with Bluetooth in the spectrum of the worldwide freely available 2.4 GHz ISM band (ISM: Industrial, Scientific and Medical) with a maximum transmit power from 100 mW. The range of the radio transmission, which no visual connection between sending and receiving nodes is about 10 m and can by increasing the transmission power to be extended to about 100 m. The baseband protocol the Bluetooth devices works with a combination of packet switching (packet switching), Frequency hopping (FH) and error correction. This will provide a stable and fault-tolerant transmission between the communicating Node reached.

Die Bluetooth-Spezifikation gestattet gleichzeitig bis zu sieben Übertragungen zu anderen Endgeräten, die in so genannten Piconetzen über temporär aktivierte Verbindungen miteinander kommunizieren. Die einzelnen Geräte können außerdem Bestandteil 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 Piconetzes agieren als Slave-Knoten. Sie werden von dem Master-Knoten kontrolliert und benutzen dessen Übertragungstakt und Sprungsequenz. Die Kommunikation innerhalb eines Scatternetzes über Piconetzgrenzen hinweg erfolgt über Brücken-Knoten, welche somit mehreren Piconetzen angehören. Bei den Brückenknoten kann es sich um so genannte „Slave-Slave-Bridges", die in beiden Piconetzen als Slave-Knoten agieren, oder um so genannte „Master-Slave-Bridges", welche in einem Piconetz als Slave-Knoten und in einem anderen Piconetz als Master-Knoten agieren, handeln.The Bluetooth specification allows up to seven transmissions simultaneously to other devices, which in so-called piconets over temporary activated connections communicate with each other. The single ones equipment can Furthermore Be part of several piconets, so that these turn into one so-called scatternet are connected. Inside a piconet There is one node each, which performs the function of the master node. The remaining equipment of the piconet act as slave nodes. They are controlled by the master node and use its transfer clock and jump sequence. The communication within a scatternet across piconet boundaries over Bridge node, which thus belong to several piconets. At the bridge nodes These can be so-called "slave-slave bridges" that exist in both piconets act as a slave node, or so-called "master-slave bridges", which in one Piconet as slave node and in another piconet as master node act, act.

Innerhalb eines Piconetzes ist aufgrund der bekannten Adressen der Slave-Knoten und des Vorhandenseins des Master-Knotens kein Routing-Verfahren, d.h. kein Verfahren zur Ermittlung 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.Within a piconet is due to the known addresses of the slave node and the presence of the master node, no routing method, i. no method for determining a path between two nodes, necessary. For a communication between two nodes, which different piconets belong, however, a routing procedure must be performed. To be considered is in particular when routing within a Bluetooth scatternetwork the star-shaped architecture the individual piconnets.

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.Of the Invention is based on the object, an efficient routing method in a Bluetooth scatternet. Furthermore, a node Bluetooth scatternet to perform the procedure become.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch einen Knoten mit den Merkmalen eines nebengeordneten Anspruchs gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 and by a node having the features of a dependent claim solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.advantageous Embodiments and developments are the subject of dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Routing-Verfahren in einem Bluetooth-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 fungiert. 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.In the routing method according to the invention in a Bluetooth scatternetwork, the nodes of the Bluetooth scatternetwork are divided into a first and a second type of node with respect to their function in routing. The Bluetooth scatternet includes multiple master nodes and multiple slave nodes, with at least one node acting as a bridge node. The nodes of the first type consist of the master nodes and the bridge node (s), while the nodes of the second type consist of the remaining slave node (s) of the Bluetooth scatternet. Through nodes of the first type, routing messages are broadcast to each of them adjacent nodes of the first type using the BNEP protocol.

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 Pfadermittlung 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 BNEP-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 beschrieben ist.The Bluetooth scatternetwork consists of a plurality of Bluetooth piconets, which via bridge nodes are connected. A bridge node connecting several piconets can act in the piconets as a master node or as a slave node. In the context of routing, i. the path determination between two nodes of the scatternet, routing messages are sent. At least one Part of the routing messages is broadcast by nodes of the first type, using the BNEP protocol (BNEP: Bluetooth Network Encapsulation Protocol) is used, which e.g. in Bluetooth Special Interest Group: "Bluetooth Network Encapsulation Protocol (BNEP) Specification ", Specification of the Bluetooth System, version 0.95, May 6, 2001.

Vorzugsweise setzen im Rahmen des Routing ausschließlich Knoten 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 direkter 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 sowohl 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 effizienter Ablauf des Routing-Verfahrens möglich. Die Verwendung von Broadcast-Nachrichten beim Routing in Bluetooth-Scatternetzen ermöglich die Implementierung verschiedenster Routing-Verfahren, welche Broadcast-Nachrichten verwenden.Preferably set in the context of routing only nodes of the first type the BNEP protocol for sending broadcast messages, not the nodes of the second type. Using the BNEP protocol send nodes of the first type routing messages to each of them adjacent nodes of the first type. Nodes are then adjacent, if direct radio contact between them is possible. In this way can be routing messages be sent from master node to bridge node, being at the bridge nodes both master nodes and slave nodes. Also of bridge nodes to master nodes, or, if it is a bridge node is a master node, from one bridge node to another Bridge Node can In this way, routing messages are sent. The shipment of Broadcast messages in a Bluetooth network is made possible by BNEP. By doing that as part of routing within a Bluetooth scatternet News to be sent by broadcast is a swift and thus more efficient execution of the routing method possible. The Using broadcast messages when routing in Bluetooth scatternets allows the Implementation of various routing methods, which broadcast messages use.

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 bestimmte 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 Routing-Verfahrensschritten der Knoten des zweiten Typs durch Knoten des ersten Typs hat den Vorteil, dass Routingalgorithmen, welche üblicherweise nicht in Bluetooth-Knoten implementiert 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 beherrschen.In Development of the invention lead Nodes of the first type at least a part of the nodes of the second Type of steps of the routing procedure in representation the respective node of the second type. It is possible that all certain nodes of the second type routing steps be performed by nodes of the first type, so that these nodes of the second type are not actively involved in the routing process are. This can be for all or even only part of the nodes of the second type apply. So it is also possible that Some slave nodes take all steps of the routing procedure take over yourself. The takeover of routing steps of the nodes of the second type Node of the first type has the advantage that routing algorithms, which usually not implemented in Bluetooth nodes, only in a limited way Number of Bluetooth nodes need to be implemented belong to the nodes of the first type. The remaining slave nodes have to do not master the respective routing protocols or algorithms.

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 einsetzbares 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- (Dynamic Source Routing), oder ein TORA- (Temporally-Ordered Routing Algorithm), oder ein OLSR- (Optimized Link State Routing Protocol), oder ein TBRPF- (Topology Broadcast Based on Reverse-Path Forwarding) Verfahren handeln.one advantageous embodiment of the invention will be in relation to the between The first type nodes sent in routing messages a WLAN IEEE 802.11 system deployable routing method performed. hereby can routing systems known per se from other systems Bluetooth scatternet be used. Thus, to routing in Bluetooth scatternets no new routing protocols can be created, but existing ones can be implemented. For routing in a WLAN IEEE 802.11 system it can be e.g. around an AODV (Adhoc on Demand Distance Vector Routing), or a DSR (Dynamic Source Routing), or a TORA (Temporally-Ordered Routing Algorithm), or an Optimized Link State Routing Protocol (OLSR), or TBRPF (Topology Broadcast Based on Reverse Path Forwarding) procedure act.

Vorteilhaft ist es, wenn durch die Versendung von Routing-Nachrichten per Broadcast durch Knoten des ersten Typs unter Verwendung des BNEP-Protokolls Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Knoten des ersten Typs ermittelt werden. Nach der Ermittlung von Nachbarschaftsbeziehungen können dann Routing-Nachrichten per Unicast zwischen Knoten des ersten Typs versendet werden.Advantageous it is when by sending routing messages broadcast through nodes of the first type using the BNEP protocol Neighborhood Relations between the nodes of the first type. After the investigation of neighborhood relations can then routing messages be sent by unicast between nodes of the first type.

In Ausgestaltung der Erfindung verwenden Knoten des ersten Typs eine Protokollschicht, welche zwischen einer Bluetoothspezifischen und einer Routing-Verfahrens-spezifischen Protokollschicht liegt. Diese Protokollschicht ermöglicht die Umsetzung und Durchführung des jeweiligen Routing-Verfahrens durch einen Bluetooth-Knoten.In Embodiments of the invention use nodes of the first type Protocol layer, which is between a Bluetooth specific and a routing method-specific protocol layer is located. These Protocol layer allows the implementation and implementation of the respective routing method by a Bluetooth node.

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.Of the inventive node for a Bluetooth scatternet has means for sending routing messages using broadcast to its adjacent master node and bridge node using BNEP protocol as part of a routing procedure. In which inventive node it can be a master node or a bridge node act acting slave node. Is it a master node, so it is also possible that he acts as a bridge node.

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.Of the inventive node is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, this also applies to the refinements and developments. For this purpose, he may have other suitable means.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigenin the Following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. there demonstrate

1: ein Bluetooth-Scatternetz, 1 : a Bluetooth scatternet,

2: einen Teil eines Protokollstapels. 2 : a part of a protocol stack.

1 zeigt ein aus zwei Bluetooth-Piconetzen bestehendes Bluetooth-Scatternetz. Das erste Piconetz besteht aus dem Master-Knoten M1 und den vier Slave-Knoten S11, 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 somit 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, wahrgenommen werden. 1 shows a Bluetooth scatternetwork consisting of two Bluetooth piconets. The first piconet consists of the master node M1 and the four slave nodes S11, 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 generally also be perceived by a node which acts as a master node in one piconet and as a slave node in another piconet.

Aufgrund der sternförmigen Architektur der Piconetze ist innerhalb eines Piconetzes kein Routing nötig. Die Kommunikation 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 über einen oder mehrere Knoten verlaufenden Pfades zwischen diesen beiden Knoten, nötig.by virtue of the star-shaped Piconnet architecture is not routing within a piconet necessary. The communication between two slave nodes of the same piconet over the master node. For a communication between two nodes of different piconets however, the implementation is a routing, i. a method for determining one over one or more nodes running path between these two nodes, necessary.

Erfindungsgemäß 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 Slave-Knoten, welche nicht als Brücken-Knoten fungieren.According to the invention the nodes of the Bluetooth scatternetwork for routing in two types or categories: nodes of the first type are for routing visible, belonging to the first type all master nodes and all bridge nodes of the Bluetooth Scatternetzes; Nodes of the second type are for routing not visible, the second type includes all slave nodes, which not as a bridge node act.

Zur Durchführung des Routing existiert für die Knoten des ersten Typs ein Protokollstapel, von dem ein Teil in 2 dargestellt ist. Die Schicht BLUETOOTH BNEP ermöglicht die Kommunikation mittels IP über Bluetooth, wie es in dem Standard IEEE 802.15.1 spezifiziert ist. Die Verwendung des BNEP-Protokolls ermöglicht die Versendung von Nachrichten innerhalb 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 Protokolle 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 Avoidance) 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 besonderen Verhältnisse innerhalb eines Bluetooth-Piconetzes ist aufgrund der unterschiedlichen Architekturen und Medienzugriffsverfahren des Bluetooth-Netzes im Vergleich zu einem WLAN 802.11 System nicht sinnvoll.To carry out the routing, a protocol stack exists for the nodes of the first type, part of which is in 2 is shown. The BLUETOOTH BNEP layer enables communication via IP via Bluetooth, as specified in the IEEE 802.15.1 standard. The use of the BNEP protocol enables the sending 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 primarily designed for use in WLAN 802.11 systems. While in WLAN 802.11 systems channel access is via CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance), access within a Bluetooth piconet is TDMA based and organized by the respective master node. The use of a known ad-hoc routing protocol without consideration of the special conditions within a Bluetooth piconet is not useful due to the different architectures and media access methods of the Bluetooth network compared to a WLAN 802.11 system.

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 Brücken-Knoten, so wird die Broadcast-Nachricht so lange zwischengespeichert, bis der Brücken-Knoten die Broadcast-Nachricht an die jeweiligen Master-Knoten aller durch den Brücken-Knoten verbundenen Piconetze übertragen hat. – Handelt es sich bei dem jeweiligen Knoten um einen Master-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 ausschließlich an Knoten des ersten Typs weitergeleitet.
  • • Transparentes Verhalten gegenüber den Routing-Protokollen der Schicht MANET ROUTING: – Für ankommende Routing-Nachrichten für den eigenen Knoten des ersten Typs ist die Schicht ZWISCHENSCHICHT transparent. Diese Routing-Nachrichten werden an die Schicht MANET ROUTING weitergereicht. – Ankommende Routing-Nachrichten für angeschlossene Knoten 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 angeschlossene Knoten des zweiten Typs adressiert, werden in der Schicht ZWISCHENSCHICHT gegebenenfalls die entsprechenden Aktionen in Stellvertretung für den jeweiligen Knoten 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 laufenden Nachrichten Informationen für die Steuerung ihrer 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.
According to the invention, on the node of the first type, a layer BETWEEN LAYER is realized between the layers BLUETOOTH BNEP and MANET ROUTING, which has the following functions
  • • Forwarding a routing message of the IP broadcast across several piconets: - If the respective node is a bridge node, the broadcast message is buffered until the bridge node sends the broadcast message to the bridge respective master node of all connected by the bridge node piconets has transmitted. If the respective node is a master node without bridge node functionality, then the broadcast message is buffered until the master node sends the message to all bridge nodes to which the respective piconet is connected , has transferred. - Broadcasted routing messages are forwarded only to nodes of the first type.
  • Transparent behavior to the routing protocols of the MANET ROUTING layer: For inbound 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 handled in the inter-layer layer or processed so that the MANET ROUTING layer can take over this task on behalf of connected nodes of the second type. - Routing messages, which come from the layer MANET ROUTING of the own node, are treated transparently, if they not addressed to connected nodes of the second type. If they are addressed to connected nodes of the second type, in the intermediate layer, if appropriate, the corresponding actions are performed in substitution for the respective node of the second type. - For inbound data messages, ie non-routing messages, for the own node, the INTERMEDIATE 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. For incoming data messages which are not intended for either the own node or the connected nodes of the second type, the INTERMEDIATE layer is transparent. These data messages are passed on to the MANET ROUTING layer. The layer INTERMEDIATE takes from the messages passing through it information for the control of their processes. This is transparent for the news.
  • • Take over functions of the routing protocols of the 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.

Das erfindungsgemäße Vorgehen weist eine Reihe von Vorteilen auf: es können existierende IETF MANET-Routing-Protokolle effizient eingesetzt werden. Slave-Knoten müssen keine Routing- Nachrichten verarbeiten können, es ist ausreichend, wenn Knoten des ersten Typs die entsprechenden Protokolle implementiert haben. Es ist möglich, dass das verwendete Routing-Protokoll manchen oder allen Slave-Knoten insoweit bekannt ist, als er als Endknoten Teile des Routing-Protokolls umsetzen 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 vorteilhaft 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 hinzugekommenen Knoten oder von Knoten, welche das Scatternetz verlassen haben, nur in den Knoten des ersten Typs aktualisiert werden müssen. Infolge des reduzierten Signalisierungsoverheads 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 an 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 jeweilige Piconetz begrenzt. Das Routing muss in diesem Fall nicht über mehrere Piconetze hinweg aktualisiert werden.The inventive approach has a number of advantages: existing IETF MANET routing protocols be used efficiently. Slave nodes do not need to process routing messages can, it is sufficient if nodes of the first type have the corresponding ones Have implemented protocols. It is possible that the used Routing protocol some or all slave nodes is known insofar as he as End node can implement parts of the routing protocol. It lies low signaling overhead because of an IP broadcast in the frame of routing no longer than bluetooth unicast to all nodes, but instead is sent only to nodes of the first type. This is special advantageous in scatternetwork topologies in which nodes of the second Type outweigh the number, i.e. For Topologies with many slave nodes per piconet, and mobile Node, since the routing tables have been newly added to the scatternet Nodes or nodes that have left the scatternet, only need to be updated in the nodes of the first type. As a result of the reduced Signalisierungsoverheads results in an increased Message throughput for the scatternet. Nodes of the second type can more often in energy-saving modes like Hold or Sniff, as they are less likely to communicate have to attend which increases the battery life. This energy technology Benefits also arise for the master nodes, because the routing messages only to selected nodes, namely to the nodes of the first type, must be sent. Local changes the network topology, such as getting out of a piconet a node of the second type, remain on the respective piconet limited. In this case the routing does not have to go over several piconets to be updated.

Im folgenden soll beispielhaft der konkrete Fall der Verwendung des AODV Routing-Protokolls beschrieben werden. Die Schicht ZWISCHENSCHICHT besteht in diesem Fall aus drei Unterschichten:

  • • 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: Interpretation von AODV-Nachrichten, Verarbeiten von AODV-Nachrichten in Vertretung von Knoten des zweiten Typs, Erzeugen 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.
The concrete case of using the AODV routing protocol will be described below by way of example. The intermediate layer layer consists of three sublayers in this case:
  • • First sub-layer with general functions: Detecting 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: interpretation of AODV messages, processing of AODV messages representative of nodes of the second type, generation of 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.

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 Konnektivitätsmanagement verwendet. HELLO-Nachrichten werden periodisch mittels IP-Broadcast gesendet. Durch den Empfang einer HELLO-Nachricht kann ein Knoten seine Nachbarn erkennen und feststellen, ob aktuell eine Verbindung zu diesen vorhanden ist. HELLO-Nachrichten werden nur von Knoten des ersten Typs versendet, sie sind gerichtet ausschließlich an Knoten des ersten 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.at a first type of routing message is HELLO messages. They are by AODV for used the method for determining the neighboring nodes or for the connectivity management. HELLO messages are sent periodically via IP broadcast. By receiving a HELLO message a node can detect its neighbors and determine if it is up to date there is a connection to these. Become HELLO news only shipped by nodes of the first type, they are directed exclusively at Node of the first type. By sending the HELLO messages the master nodes are aware of the neighboring bridge nodes and the Bridge nodes the adjacent master and bridge nodes.

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 Quellknoten und dem Zielknoten kennt, oder auch der Zielknoten selbst mit einer RREP-Nachricht antwortet. Die RREP-Nachricht wird über den Pfad zum Zielknoten zurückgesendet.A second type of routing message is RREQ (Route Request) and RREP (Route Reply) messages. Starting from a source node, an RREQ message for a destination node in the network is flooded until a node on the way to the destination node, which knows a path between the source node and the destination node, or even the destination node itself, responds with an RREP message. The RREP message is sent back via the path to the destination node.

Versendet ein erster Slave-Knoten an seinen Master-Knoten eine 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 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, erreicht die RREQ-Nachricht den Master-Knoten des zweiten Slave-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 Slave-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 Pfadermittlung zwischen Knoten des ersten Typs, d.h. zwischen Master-Knoten, zwischen Brücken-Knoten, sowie zwischen Master- und Brücken-Knoten erfolgt, indem der jeweilige Knoten eine RREQ-Nachricht verfasst und an seine benachbarten Master- bzw. Brückenknoten versendet. Die Versendung der RREQ- und RREP-Nachrichten erfolgt per Bluetooth-Unicast.Sent a first slave node to its master node a data message to a second slave node of another Piconetzes, so sent the master node in substitution for the first Slvave node a RREQ message to its neighboring bridge node, which is the RREQ message forward to their neighboring master nodes or bridge nodes, etc. In the case that no node on the way to the second slave node knows a path to the second slave node, reaches the RREQ message the master node of the second slave node. This generates in substitution for the second slave node a RREP message and sends it over the determined path back to the master node of the first slave node, whereupon the from first slave node sent to its master node data message over the determined path is transmitted to the second slave node. The path determination between Nodes of the first type, i. between master nodes, between bridge nodes, as well as between master and bridge nodes is done by the respective node composes a RREQ message and sent to its adjacent master or bridge node. The shipment the RREQ and RREP messages takes place via Bluetooth unicast.

Bei einer dritten Art von Routing-Nachrichten handelt es sich um RERR- (Route Error) Nachrichten. Wird eine Route unterbrochen, verursacht z.B. durch die Mobilität eines Knotens entlang der Route, wird eine RERR-Nachricht an den Quellknoten zurückgesendet, so dass dieser durch die Versendung einer RREQ-Nachricht eine neue Pfadermittlung initiieren kann. Handelt 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.at a third type of routing message is RERR (Route Error) messages. If a route is interrupted, caused e.g. through mobility a node along the route, will send an RERR message to the Source node returned, so that this by sending a RREQ message a new Initiate path determination. Is it the source node? around a node of the second type, its master node receives in substitution for him the RERR message and then sends the RREQ message so that a new route can be determined.

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 RREP-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.at the described implementation of the AODV routing protocol takes place the dispatch, processing and reception of AODV-specific News 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 path determination by sending a RREQ message is performed by a master node, the Creation of an RREP message in response to a RREQ message is done by a master node. Furthermore, RREP messages and RERR messages do not become a slave node of the second type, but from its master node processed.

Neben dieser Art von Knoten des zweiten Typs, welche keinerlei 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 Versendung 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.Next this type of node of the second type, which is not routing-specific You can also send, receive and process messages Slave nodes exist, which as source node RREQ messages send or RREP and RERR messages receive and receive as destination node RREQ messages and RREP messages to ship. By sending HELLO messages you can Slave nodes their master about it inform that they are capable are to perform these parts of the AODV process. They will only as the end node of a path and not fully in routing because it is not used to route routing messages and thus not part of a path between source and destination nodes.

Claims (9)

Routing-Verfahren in einem Bluetooth-Scatternetz, welches mehrere Master-Knoten (M1, M2) und Slave-Knoten (S11, S12, S13, S22, S21, B) umfasst, wobei mindestens ein Knoten 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 (M1, M2) und dem oder den Brücken-Knoten (B), und die Knoten des zweiten Typs aus dem oder den restlichen Slave-Knoten (S11, S12, S13, S22, S21) des Bluetooth-Scatternetzes bestehen, durch Knoten des ersten Typs Routing-Nachrichten per Broadcast an die jeweils benachbarten Knoten des ersten Typs unter Verwendung des BNEP-Protokolls gesendet werden.Routing method in a Bluetooth scatternet, which several master nodes (M1, M2) and slave nodes (S11, S12, S13, S22, S21, B), wherein at least one node is used as bridge node (B) acts in which the nodes of the Bluetooth scatternet with regard to their Function when routing in a first and a second type of Nodes are divided, the nodes of the first type from the Master node (M1, M2) and the bridging node or nodes (B), and the nodes of the second type from the remaining slave node or nodes (S11, S12, S13, S22, S21) of the Bluetooth scatternet, by Nodes of the first type broadcast routing messages to the each adjacent node of the first type using the BNEP protocol are sent. 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 zweiten Typs durchführen.The method of claim 1, wherein nodes of the first Type at least part of the nodes of the second type concerned Steps of the routing procedure in substitution of the respective nodes of the second type. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in Bezug auf die zwischen den Knoten des ersten Typs versendeten Routing-Nachrichten ein in einem WLAN IEEE 802.11 System einsetzbares Routing-Verfahren durchgeführt wird.A method according to claim 1 or 2, wherein in relation to to the routing messages sent between the nodes of the first type an applicable in a WLAN IEEE 802.11 system routing method carried out becomes. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem es sich bei dem Routing-Verfahren um ein AODV-Verfahren handelt.The method of claim 3, wherein the Routing method is an AODV method. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem es sich bei dem Routing-Verfahren um ein DSR-Verfahren handelt.The method of claim 3, wherein the Routing method is a DSR method. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem durch die Versendung von Routing-Nachrichten per Broadcast durch Knoten des ersten Typs unter Verwendung des BNEP-Protokolls Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Knoten des ersten Typs ermittelt werden.Method according to one of Claims 1 to 5, in which, by sending routing after are determined by broadcast by nodes of the first type using the BNEP protocol neighborhood relationships between the nodes of the first type are determined. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem nach der Ermittlung von Nachbarschaftsbeziehungen Routing-Nachrichten per Unicast zwischen Knoten des ersten Typs versendet werden.The method of claim 6, wherein after the determination of neighborhood relations routing messages by unicast between Nodes of the first type are shipped. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Knoten des ersten Typs eine Protokollschicht (ZWISCHENSCHICHT) verwenden, welche zwischen einer Bluetooth-spezifischen (BLUETOOTH BNEP) und einer Routing-Verfahrens-spezifischen (MANET ROUTING) Protokollschicht liegt.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the node of the first type use a protocol layer (INTERMEDIATE LAYER), which is between a Bluetooth-specific (BLUETOOTH BNEP) and a routing procedure-specific (MANET ROUTING) log layer is located. Knoten für ein Bluetooth-Scatternetz, welcher als Master-Knoten (M1, 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 (M1, M2) und Brücken-Knoten (B) unter Verwendung des BNEP-Protokolls im Rahmen eines Routing-Verfahrens.Node for a Bluetooth scatternet, which as master node (M1, M2) or acting as a bridge node (B) Slave node (B) is configured, with means for shipping broadcasting routing messages to its neighboring master nodes (M1, M2) and bridge nodes (B) using the BNEP protocol as part of a routing procedure.
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