CN1317833C - 执行蓝牙高速监测器切换的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在具有一个监测器和多个成员的蓝牙高速(HR)子网上通过在监测器切换之前简单地选择候选监测器来执行监测器切换的方法。所述方法包括步骤：在监测器切换前，在HR子网的成员中选择具备成为新监测器资格的候选监测器；当监测器切换开始时，由候选监测器向第一HR子网的所有成员广播查询消息。所述方法还包括步骤：如果HR子网上的所有成员都响应该查询消息，则选择该候选监测器为新监测器。

Description

执行蓝牙高速监测器切换的方法
技术领域
本发明涉及蓝牙高速子网上的监测器(supervisor)切换，更具体地涉及一种通过使用蓝牙高速子网监测器的每个成员的信息和选择监测器切换前的候选监测器能够缩短监测器切换时间从而有效执行监测器切换的方法。
背景技术
蓝牙是一种短程无线通信技术，其试图通过在诸如打印机、个人数字助理(PDA)、台式机、传真机以及键盘之类的适用蓝牙的数字设备间使用无线连接来取代复杂的电缆连接。蓝牙网络的基本单元是皮网，皮网包括蓝牙网中的开始数据处理的主设备(master)以及响应主设备的从设备(slave)这样的能够使用蓝牙的设备。能够设置至多七个活动的从设备与一个主设备进行通信。而且一个皮网的主设备或从设备能够被指定为另一个皮网的主设备。具有重叠覆盖区域的多个皮网形成散射网。
蓝牙技术以较低的功率损耗提供相对快的传输速率。实践中，对于10米距离内的设备来说，1兆比特/秒的传输速率是足够用于传送和接收数据的。但是，由于近来诸如话音数据或图像数据之类的大容量数据的传输正在增加，所以传输速度要求更快。
因此，各个蓝牙特殊利益群体(SIG)WG(工作组)正致力于从已建立的蓝牙标准中延伸出蓝牙高数据速率标准。下文中，已建立的蓝牙1.1版称为“低速率(LR)模式”或“跳频(FH)模式”，高数据速率标准称为“高速率(HR)模式”。使用HR模式，估计数据传输速率将提高到12兆比特/秒。
可以使用传统的蓝牙FH皮网信道形成HR模式的HR信道。因此HR子网网络被配置为FH皮网的子网。同时通过配置HR信道，FH皮网中的设备可以构成蓝牙FH皮网中的HR子网。
图1是说明FH皮网的示例图。参照图1，FH皮网包括主设备M和从设备S1-S7。主设备M和从设备S1、S2组成一个HR子网，从设备S3、S4、S5组成另一个HR子网。在FH皮网中，能够配置至多两个HR子网。同一HR子网中的设备在HR信道上能够彼此直接通信。
FH皮网的主设备不必包括在HR子网中，而仅是在HR子网的配置中被涉及。而HR子网包括HR监测器。参照图1，在包括主设备M和从设备S1、S2的HR子网上，主设备M是监测器。在包括从设备S3、S4、S5的HR子网上，从设备S4是监测器。当HR子网包括主设备M时，主设备M通常用做HR监测器。
与主设备M不同的是HR监测器不实时控制通信。监测器负责链路管理。具体地，监测器增进FH模式和HR模式之间的事务处理、报告诸如新设备加入之类的HR网络的配置变化，并保持HR子网中活动设备的列表。
HR子网中的设备(下文中称为“HR成员”)仍保持它们在FH皮网中的功能。皮网主设备识别HR子网中具有诸如暂停模式、保持模式和呼吸模式之类节能模式的从设备。HR子网中的设备不在FH信道上通信时在HR信道上进行通信，并周期扫描FH皮网信道以便与FH信道同步。因此，皮网主设备连续控制FH皮网中的所有设备。
在HR信道的通信中，通过令牌机制执行介质访问控制(MAC)。令牌机制是一种通过留出优先时隙或令牌提供在HR信道上发送到HR子网的一个成员的权利的优先级方案；引入令牌机制以保证服务质量(QoS)并提供诸如同步、异步和等时(isochronous)传输业务。
在没有HR监测器的任何干涉下，HR设备使用令牌机制和进行对等通信。但是，HR监视器必须经常保持活动成员的地址，并且当监测器改变时，以前的监测器返回到作为FH皮网成员的原始状态。
在这种情况下，即使没有HR监测器，也能进行HR网络的通信，但是不能将优先时隙分配给任何设备。结果使得通信在不管优先级的任何时隙中都可能开始。由于网络的时隙结构丢失了，所以不能将新设备或新逻辑链接添加到网络中。故FH主设备周期地向HR子网的每一个成员广播当前HR监测器的信息并发送轮询消息给HR监测器。如果监测器在最大时段(timeoutperiod)内没有响应，FH主设备检测到不存在监测器。
HR网络中的任何设备都可以是HR监测器，并且HR监测器是由FH主设备选择的。如果检测到不存在监测器，则FH主设备在能够与其它所有成员进行通信的成员中选择具有最小设备控制点(DCP)的设备作为新的HR监测器。当每一个设备都连接到HR网络时，DCP地址是由FH主设备按照升序从“1”起分配的。由于不存在当前的监测器而选择新监测器的步骤称为HR监测器切换，并且可能是由几种原因产生的，诸如当前监测器未连接到HR网络(HR同步超时)或由于具有比该监测器的更强性能的新设备的加入而请求链路消息协议(LMP)HR切换。由于HR网络中的每个成员都保持HR网络的配置信息，所以任何成员都可能是监测器。
根据上述的传统方法，一旦不存在当前的HR监测器，主设备M检索能够与其它成员进行通信的HR子网成员，并在其中选择新监测器。此时，主设备通知具有监测器切换的最小DCP地址的成员，该被通知的成员向其它成员广播查询消息。根据各成员的响应，确定该被通知的成员是否能够与其它成员进行通信。如果任何一个成员没有响应，则该被通知的成员没有成为监测器的资格。然后主设备通知具有监测器切换的次小DCP地址的成员，该被通知的成员重复上述步骤。一直反复重复这个步骤直到所有成员都响应查询消息或所有成员都广播了查询消息为止。因此如果不存在能够与所有成员进行通信的成员，则结束监测器切换，并且所有HR成员返回到FH皮网。
DCP地址仅指示设备连接到FH网络的顺序，而不指示设备性能或在HR网络上的位置。即，具有最小DCP地址的设备不总必须是监测器的最佳候选。因此，在监测器切换中，上述步骤通常要重复几次直到主设备选择新监测器为止。在选择了新监测器之后，由新监测器重新执行同步，HR网络稳定。因此长时间没有监测器会产生诸如业务中断的问题。
发明内容
本发明是针对上述问题作出的。本发明的一个方面是提供一种能够缩短监测器切换时间的监测器切换方法，其通过使用蓝牙高速(HR)子网上的监测器所获得的成员信息在监测器切换前选择候选监测器而实现。
为实现上述方面，一种用于在跳频(FH)皮网的第一高速(HR)子网上选择新监测器的监测器切换方法，其包括一个监测器和多个成员，所述方法包括步骤：在监测器切换前，在第一HR子网的成员中选择具备成为新监测器资格的候选监测器；当监测器切换开始时，由候选监测器向第一HR子网的所有成员广播查询消息；以及如果第一子网上的所有成员都响应该查询消息，则选择该候选监测器为新监测器。
选择新监测器的步骤包括：向作出响应的成员发出搜索消息要求搜索未对查询消息作出响应的丢失的HR成员，并且如果丢失的成员在第一HR子网上，则配置第二HR子网；接收搜索丢失成员的搜索消息，并将一监测器配置给包括丢失成员的第二HR子网；以及从第二HR子网的监测器向候选监测器发送响应该搜索消息的响应消息。
当超出预定的时段时，监测器切换结束，并且不包括在任何HR子网的任何成员返回到作为FH皮网成员的原始状态。
选择候选监测器的步骤包括以下步骤：从第一HR子网的每个成员向监测器发送设备性能记录和相临设备记录；根据第一HR子网的所有成员的设备性能和相临设备表，选择候选监测器作为监测器；以及向第一HR子网的所有成广播上述表和所选择的候选监测器。
设备性能记录包括特定成员的HR子网的电池可用能量容量和支持功能至少之一，该特定成员的相临设备记录包括在该成员的无线范围内的其它成员。
附图说明
阅读下面结合附图进行的详细描述之后，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是说明蓝牙跳频皮网的示例图；
图2是描述根据本发明的HR监测器切换前的高速(HR)子网中每个成员的操作的消息序列表；以及
图3是描述根据本发明的在HR监测器切换过程中HR子网中所有成员的各个情况(case-by-case)操作的消息序列表。
具体实施方式
以下，参照附图来更详细说明本发明的实施例。
图2是描述根据本发明的HR监测器切换前的高速(HR)子网中每个成员的操作的消息序列表(MSC)。
参照图2，根据本发明实施例的蓝牙HR子网包括监测器100、候选监测器110以及HR成员1～n。参考标号120表示HR成员1，130表示HR成员n，其它HR成员在附图中省略。
每一个HR成员1～n周期地向监测器100报告设备性能记录和相临设备记录(S200，S201，S202，S205，S206，S207)。每个HR成员保持电池可用能量的记录或HR子网支持功能的设备性能。当连接到HR子网时，每个HR成员向HR监测器100报告其设备性能。并且，当维持HR成员状态时，该记录周期地报告给监测器100。因此，监测器100获得所有成员的设备性能表。
同时，HR成员必须扫描所接收分组的报头以保持同步并监视时隙令牌分配。HR分组报头包括发送该分组的设备的源地址。因此，如果检测到新的源地址，HR成员将该发送设备记录为“相临设备”，并且这意味着该相临设备位于HR成员的无线范围内。当在预定使用期内没有接收到相临设备的分组时，HR成员删除相临设备记录。因此，每个HR成员获得在其无线范围内的全部相临设备的最新记录。
当关于设备性能和相临设备的记录从每个HR成员报告给监测器100时，监测器100产生所有成员的设备性能表和相临设备表，并将它们周期地广播给每个HR成员(S210，S211，S212)。根据这些表，监测器100选择“候选监测器110”，其为HR网络上最适合的监测器。设备性能和相临设备表周期地更新并广播给每个HR成员。例如，候选监测器110是具有下一个监测器的最佳性能的成员。最佳性能指最大的无线范围或具有最多数量的相临设备。由于监测器100周期地向每个HR成员广播设备性能和相临设备表，所以全部HR成员都知道哪个HR成员是候选监测器110。
图3是描述根据本发明的在HR监测器切换过程中HR子网中所有成员的各个情况操作的消息序列表(MSC)。
如上所述，当经过同步时间或监测器100请求链路消息协议(LMP)切换时，开始监测器切换(S213)。
根据本发明，候选监测器110是预定的并且是所有HR成员都知道的。接着，在进行监测器切换时，候选监测器110向每个HR成员广播查询消息(S215，216)。
参照图3，描述了每个HR成员响应查询消息的情况。每个HR成员响应候选监测器110广播的查询消息(S219，S220)。因此，证明了候选监测器110能和HR子网上的所有成员进行通信。当接收响应时，候选监测器110按照监测器操作，诸如执行HR同步或信标配置(S260，S261)。接着监测器切换结束。
下文详细说明另一种情况，其中HR散射网是基于HR成员130没有响应候选监测器的查询消息而配置的。HR成员120响应候选监测器110的查询消息(S225)。HR成员130没有响应。但是由于根据设备性能表和相临设备表候选监测器110已被选为最适合监测器的成员，所以对于监测器来说，没有考虑其它成员。候选监测器110发送搜索消息要求响应的HR成员120搜索丢失的HR成员130并配置散射网(S227，S230)。一旦接收到搜索消息，HR成员120就广播查询消息(S235)。对于HR成员120的查询消息，丢失的HR成员130进行响应(S240)。当发现丢失的HR成员130时，HR成员120向候选监测器110发送关于搜索消息的响应(S245)。响应搜索消息的HR成员120可以是将丢失的HR成员130记录为相临设备的设备。作出响应的HR成员120成为新HR散射网的网桥节点。该网桥节点通过时分复用(TDD)方式将两个HR子网连接起来，并成为新HR子网的监测器。而且该网桥节点成为对应于新HR散射网/子网的FH皮网/散射网上的具有将已被发现的HR成员130作为从设备的主设备。
如果该HR成员，即该网桥节点不能搜索所有未作出响应的成员，则可按上述指定新的网桥节点，并可以重复上述步骤。当所有响应的成员都执行完上述步骤时，监测器切换结束。
参照图3，还将说明另一种情况，其中在HR监测器切换的过程中超出了预定的最大时段，并且监测器切换结束。如果在监测器切换中花费太多时间，保持HR子网的有效性就丧失了。为防止这一点，设定预定的切换最大时段。因此，在该最大时段内，未连接到HR子网的或新监测器的散射网的成员返回到FH皮网(S253)。因此，在任何情况下，如果超出最大时段，监测器切换就结束。
如上所述，完成监测器切换后，新监测器同步该网络，配置并广播信标(S260)。
根据本发明，监测器从每个成员接收设备性能记录和相临设备记录，产生设备性能和相临设备表，并将它们广播给所有成员，因此所有成员事先都知道最佳的监测器候选。上述表是周期更新的。在监测器切换中，候选监测器向每个成员广播查询消息，并为作出响应的成员配置HR子网，为丢失的设备配置HR散射网。因此，更多的HR成员可以连接到HR子网上。
而且，在监测器切换中，在监测器切换之前选择候选监测器，候选监测器立即向所有成员广播查询消息。然后候选监测器为作出响应的成员配置HR子网，为丢失的设备配置HR散射网。因此，监测器切换所需时间被极大地缩短。而且设置了监测器切换的最大时段，如果超出该最大时段，监测器切换就结束。所以，避免了由于监测器切换的延迟所造成的业务中断。
尽管已经对本发明的实施例作出了说明，对于本领域技术人员来说，当他们领悟到本发明基本思想后可以作出附加的变型和修改。因此所附权利要求书将试图包括实施例和落入本发明实质和范围之内的所有这样的变型和修改。

Claims (5)

1.一种用于在跳频皮网的第一高速子网上选择新监测器的监测器切换方法，其包括一个监测器和多个成员，所述方法包括步骤：
在监测器切换前，在第一高速子网的成员中选择具备成为新监测器资格的候选监测器；
当监测器切换开始时，由候选监测器向第一高速子网的所有成员广播查询消息；以及
如果第一子网上的所有成员都响应该查询消息，则选择该候选监测器为新监测器，
其中选择候选监测器的步骤包括以下步骤：
从第一高速子网的每个成员向新监测器发送设备性能记录和相临设备记录；
根据第一高速子网的所有成员的设备性能和相临设备表，选择候选监测器作为新监测器；以及
向第一高速子网的所有成员广播上述表和所选择的候选监测器。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括步骤：
如果在第一高速子网上存在未响应该查询消息的成员，则向作出响应的成员发出搜索消息要求搜索未对查询消息作出响应的丢失的高速成员，并且如果丢失的成员在第一高速子网上，则配置第二子网；
在各成员处接收搜索丢失成员的搜索消息，并将一监测器配置给包括丢失成员的第二子网；以及
从第二高速子网的监测器向候选监测器发送响应该搜索消息而建立的响应消息。
3.如权利要求1所述的方法，其中当超出预定的时段时，监测器切换结束，并且不包括在任何高速子网的任何成员返回到作为跳频皮网成员的原始状态。
4.如权利要求2所述的方法，其中当超出预定的时段时，监测器切换结束，并且不包括在任何高速子网的任何成员返回到作为跳频皮网成员的原始状态。
5.如权利要求1所述的方法，其中设备性能记录包括特定成员的高速子网上的电池可用能量容量和支持功能至少之一，该特定成员的相临设备记录包括在该特定成员的无线范围内的其它成员。
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