DE20202073U1

DE20202073U1 - Central unit and auxiliary unit

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Publication number: DE20202073U1
Application number: DE20202073U
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Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2012-02-13

Description

SCHOPPE, ZIMMERMANN, STOCKELER & ZINKLm_&iacgr;&Tgr;^SCHOPPE, ZIMMERMANN, STOCKELER & ZINKLm _&iacgr;&Tgr; ^

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Zentraleinheit und NebeneinheitCentral unit and secondary unit

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Zentraleinheit und NebeneinheitCentral unit and secondary unit

Beschreibung
5 Description
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kommunikation zwischen einer Zentraleinheit und einer Nebeneinheit, auf eine dafür vorgesehene Zentraleinheit und eine dafür vorgesehene Nebeneinheit und insbesondere auf eine Kommunikation mittels eines körpernahen Funknetzwerks (BAN; BAN Body Area Network).The present invention relates to communication between a central unit and a secondary unit, to a central unit provided for this purpose and to a secondary unit provided for this purpose and in particular to communication by means of a body-near radio network (BAN; BAN Body Area Network).

Bei einem körpernahen Funknetzwerk kommunizieren dezentrale Sensoren zur Erfassung von Vitalparametern, wie z. B. Temperatur, Blutdruck, EKG-Ableitung, etc. mit einer Zentraleinheit. In a body-hugging wireless network, decentralized sensors for recording vital parameters such as temperature, blood pressure, ECG recording, etc. communicate with a central unit.

In einem körpernahen Funknetzwerk sollen mehrere Sensoreinheiten existieren. In einer Zentralstation soll eine Anzeige, Verarbeitung und Weiterleitung der Daten drahtlos oder leitungsgebunden erfolgen.Several sensor units should exist in a body-hugging radio network. The data should be displayed, processed and forwarded wirelessly or via cable in a central station.

Insbesondere bei körpernähen Funknetzwerken, und allgemein bei beliebigen Funknetzwerken besteht der Wunsch, daß das System und insbesondere die entfernt angeordnete Sensoreinheit einen möglichst geringen Stromverbrauch haben soll.Particularly in the case of wireless networks close to the body, and in general in any wireless network, there is a desire for the system and in particular the remotely located sensor unit to have as low a power consumption as possible.

Hierfür existieren im Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten. Bei DECT-Systemen (DECT = Digital Enhanced Cordless Telephone) existieren lediglich lokal gesteuerte Stromspar-Modi. Dies bedeutet, daß sich ein DECT-Mobilteil bei lokaler Nichtaktivität in einen Stromsparmodus versetzt. Aufgrund der Tatsache, daß DECT verbindungsorientiert arbeitet, ist eine Funkverbindung mit Sende/Empfangsvorgängen auch notwendig, wenn keine Nutzdaten übertragen werden. Dies bedeutet, mit anderen Worten, daß der Sender/Empfänger des DECT-Mobilteils bei Bestehen einer Verbindung nicht in einen Stromspar-Modus versetzt werdenThere are various options for this in the current state of the art. DECT systems (DECT = Digital Enhanced Cordless Telephone) only have locally controlled power saving modes. This means that a DECT handset switches to a power saving mode when there is no local activity. Due to the fact that DECT works in a connection-oriented manner, a radio connection with send/receive processes is also necessary when no user data is being transmitted. In other words, this means that the transmitter/receiver of the DECT handset cannot be switched to a power saving mode when a connection exists.

kann, da er auch im Falle einer Nichtaktivität beispielsweise eines Körpersensors, dennoch Signalisierungsaufgaben zu erfüllen hat. Eine lokale Nichtakitvität ist nur dann gegeben, wenn die Verbindung unterbrochen ist.
5because it still has to fulfil signalling tasks even if a body sensor, for example, is not active. Local inactivity only occurs if the connection is interrupted.
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Im Falle der WLAN-Technik (WLAN = Wireless Local Area Network) wird eine paketbasierte Nachrichtenübertragung verwendet. Dies bedeutet, daß WLAN-Empfangsgerate sehr lang im Empfangszustand sein ^müssen, da die Empfangspakete beliebig eintreffen können.In the case of WLAN technology (WLAN = Wireless Local Area Network), packet-based message transmission is used. This means that WLAN receivers have to be in the receiving state for a very long time, since the received packets can arrive at any time.

Bei Hiper-LAN 2 existiert ein eigener Control-Channel, durch den ein Master signalisiert, wann ein Slave-Gerät Sende- und/oder Empfangsphasen haben soll.Hiper-LAN 2 has its own control channel through which a master signals when a slave device should have transmission and/or reception phases.

Bei Bluetooth verfügen Slaves über Stromsparmodi, in denen ihre Aktivität verringert wird. Nur ein einzelnes Ansprechen der Slaves und ein Versetzen der einzelnen Slaves in den Stromsparmodus über einen logischen Signalisierungskanal ist möglich. Nachdem Bluetooth kein verbindungsorientiertes System ist, müssen Slaves zunächst Datenpakete empfangen, um dann feststellen zu können, ob ein Datenpaket für einen speziellen Slave bestimmt war, um daraus zu ermitteln, ob der Slave in einen Stromsparmodus gehen darf oder nicht.With Bluetooth, slaves have power-saving modes in which their activity is reduced. Only one slave can be addressed individually and each slave can be put into power-saving mode via a logical signaling channel. Since Bluetooth is not a connection-oriented system, slaves must first receive data packets in order to then be able to determine whether a data packet was intended for a specific slave in order to determine whether the slave can go into power-saving mode or not.

Nachteilig an allen beschriebenen Konzepten ist, daß die Signalisierung von Schlafmodusinformationen für verschiedene Nebeneinheiten problematisch ist, da Slaves entweder nur einzeln angesprochen werden können oder andererseits aufgrund der verbindungsorientierten Datenübertragung und aufgrund der paketgebundenen Datenübertragung dennoch eine beachtliche Sende/Empfangsaktivität zeigen müssen, um überhaupt feststellen zu können, ob sie in einen Schlafmodus gehen sollen oder nicht. Im Falle eines verbindungsorientierten Netzwerks ist eine vollständige Empfängerabschaltung nicht möglich, da dies z. B. von einer DECT-Zentraleinheit als Abmeldung interpretiert werden würde.The disadvantage of all the concepts described is that signaling sleep mode information for different slave units is problematic, since slaves can either only be addressed individually or, due to connection-oriented data transmission and packet-based data transmission, they still have to show considerable send/receive activity in order to be able to determine whether they should go into sleep mode or not. In the case of a connection-oriented network, a complete receiver shutdown is not possible, since this would be interpreted as deregistration by a DECT central unit, for example.

Darüber hinaus existiert ein Problem dahingehend, daß, wie im Falle von Bluetooth, ein Versetzen eines Slave-Geräts in einen Stromsparmodus, also eine Abschaltung seines Empfängers dazu führt, daß das Slave-Gerät im Stromsparmodus nicht in der Lage ist, eine Notfallmeldung abzusetzen, da die Zentraleinheit für keinen Empfang von diesem Slave-Gerät vorbereitet ist. Insbesondere für körpernahe Funknetzwerke bei denen Sensoren und Aktoren zur Erfassung bzw. Beeinflussung von Vitalparametern vorgesehen sind, ist eine solche Notfallfunktion - trotz aktiviertem Schlafmodus nicht möglich.In addition, there is a problem in that, as in the case of Bluetooth, putting a slave device into power-saving mode, i.e. switching off its receiver, means that the slave device in power-saving mode is not able to send an emergency message because the central unit is not prepared to receive any signals from this slave device. In particular, for body-near radio networks in which sensors and actuators are intended to record or influence vital parameters, such an emergency function is not possible - even if sleep mode is activated.

Ein weiterer Nachteil beispielsweise von Bluetooth ist, daß ein eigener Signalisierungskanal für jedes Slave-Gerät erforderlich ist, wobei ein Slave-Gerät zumindest einen Downlink, also eine Sendung von der Zentraleinheit zum Slave-Gerät empfangen muß, um festzustellen, ob dieses Paket auch für das tatsächlich vorliegende Nebengerät gedacht war. Al-Ie Slave-Geräte müssen daher alle Datenpakete des Signalisierungskanals empfangen, obgleich diese Datenpakete nur an einzelne Slave-Geräte gerichtet sind.Another disadvantage of Bluetooth, for example, is that a separate signaling channel is required for each slave device, whereby a slave device must receive at least one downlink, i.e. a transmission from the central unit to the slave device, in order to determine whether this packet was actually intended for the slave device. All slave devices must therefore receive all data packets on the signaling channel, even though these data packets are only directed at individual slave devices.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein effizienteres Konzept zum Kommunizieren zwischen einer Zentraleinheit und einer Nebeneinheit zu schaffen.The object of the present invention is to create a more efficient concept for communicating between a central unit and a slave unit.

Diese Aufgabe wird durch eine Zentraleinheit nach Patentanspruch 1 oder eine Nebeneinheit nach Patentanspruch 17 gelöst. This object is achieved by a central unit according to patent claim 1 or a secondary unit according to patent claim 17.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine effiziente und erhebliche Stromeinsparungen ermöglichende Signalisierung dadurch erfolgen kann, daß eine Multirahmen-Struktur verwendet wird, wobei jeder Multirahmen einen Steuerrahmen und zumindest einen Nutzrahmen aufweist. Die von der Zentraleinheit abgesendeten Daten sind somit in Multirahmen im Sinne eines Zeitmultiplex struktu-The present invention is based on the knowledge that efficient signaling that enables significant power savings can be achieved by using a multi-frame structure, with each multi-frame having a control frame and at least one payload frame. The data sent by the central unit is thus structured in multi-frames in the sense of a time-division multiplex.

riert, so daß ein Multirahmen mit einem Steuerrahmen beginnt, in dem jeder vorhandenen Nebeneinheit Stromsparmodusinformationen zugewiesen werden können, wenn diese Nebeneinheiten in einen Stromsparmodus innerhalb des aktuellen oder eines folgenden Multirahmens gehen sollen. Ferner wird in dem Steuerrahmen signalisiert, welcher Nutzrahmen des Multirahmens welcher Nebeneinheit für welche Kommunikation, z. B. eine Uplink-Kommunikation, d. h. von der Nebeneinheit zur Zentraleinheit, oder eine Downlink-Kommunikation, d. h. von der Zentraleinheit zur Nebeneinheit, vorgesehen ist.rized so that a multiframe begins with a control frame in which each existing slave unit can be assigned power saving mode information if these slave units are to go into a power saving mode within the current or a subsequent multiframe. Furthermore, the control frame signals which payload frame of the multiframe is intended for which slave unit for which communication, e.g. an uplink communication, i.e. from the slave unit to the central unit, or a downlink communication, i.e. from the central unit to the slave unit.

Vorzugsweise kann zur aktiven Übertragungskapazitätssteuerung in dem Steuerrahmen signalisiert werden, daß eine Zentraleinheit innerhalb des betrachteten Multirahmens mehr als einen Uplink-Nutzrahmen zugewiesen bekommt, um eine höhere Datenmenge als eine andere Nebeneinheit zur Zentraleinheit übertragen zu können.Preferably, for active transmission capacity control, it can be signaled in the control frame that a central unit is assigned more than one uplink payload frame within the multi-frame under consideration in order to be able to transmit a higher data volume to the central unit than another secondary unit.

Der Multirahmen ist ferner so aufgebaut, daß er einen Freirahmen umfaßt, d. h. einen Rahmen, in dem der Empfänger der Zentraleinheit in Empfangsbereitschaft ist, und der keiner Nebeneinheit zur Nutzdatenübertragung zugewiesen ist. Dieser Freirahmen oder Random-Frame dient dazu, daß sich neue Nebeneinheiten selbständig anmelden können. Darüber hinaus erlaubt dieser Freirahmen, daß eine Nebeneinheit trotz der Tatsache, daß sie in den Stromsparmodus &ldquor;geschickt" worden ist, eine Notfallmeldung zur Zentraleinheit senden kann, wenn bestimmte - lokal in der Nebeneinheit definierte - Notfallbedingungen erfüllt sind.The multi-frame is also designed in such a way that it includes a free frame, i.e. a frame in which the receiver of the central unit is ready to receive and which is not assigned to any slave unit for the transmission of user data. This free frame or random frame is used to enable new slave units to register independently. In addition, this free frame allows a slave unit to send an emergency message to the central unit, despite the fact that it has been "sent" to power-saving mode, if certain emergency conditions - defined locally in the slave unit - are met.

Die vorliegende Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, daß eine transparente und effizienten Netzaktivitätssteuerung dadurch möglich wird, daß eine Multirahmenstruktur verwendet wird, in der ein Steuerrahmen einer Mehrzahl von Nutzrahmen vorausgeht, wobei ferner vorzugsweise ein Freirahmen in jedem oder zumindest einigen Multirahmen der Folge von Multirahmen vorhanden ist, um eine Empfangsbereitschaft derThe present invention is advantageous in that a transparent and efficient network activity control is made possible by using a multi-frame structure in which a control frame precedes a plurality of payload frames, wherein further preferably a free frame is present in each or at least some multi-frames of the sequence of multi-frames in order to indicate a readiness to receive of the

Zentraleinheit für Notfallmeldungen einerseits und um Neuanmeldungen von Netzeinheiten andererseits mit überschaubarem Aufwand ermöglichen zu können.Central unit for emergency notifications on the one hand and to enable new registrations of network units on the other hand with manageable effort.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Steuerrahmen derart geartet ist, daß er eine flexible Netzressourcenverteilung von Multirahmen zu Multirahmen ermöglicht, indem von Multirahmen zu Multirahmen mehr oder weniger Nutzrahmen einer Nebeneinheit zugewiesen werden.A further advantage of the present invention is that the control frame is designed to enable flexible network resource distribution from multiframe to multiframe by allocating more or fewer payload frames to a slave unit from multiframe to multiframe.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine effiziente Signalisierung von Schlafmodusinformationen möglich ist. Sämtliche Nebeneinheiten, die nicht im Schlafmodus sind, müssen lediglich den Steuerrahmen empfangen. Stellen sie fest, daß sie in einen Schlafmodus dürfen, so kann sofort, also vor dem Empfang weiterer Nutzrahmen, eine Deaktivierung des Empfängers und ggf. auch des Senders stattfinden, und zwar für eine Zeitdauer, die in dem Steuerrahmen vorzugsweise als Anzahl von aufeinanderfolgenden Multirahmen signalisiert wird.A further advantage of the present invention is that efficient signaling of sleep mode information is possible. All secondary units that are not in sleep mode only have to receive the control frame. If they determine that they can go into sleep mode, the receiver and possibly also the transmitter can be deactivated immediately, i.e. before receiving further useful frames, for a period of time that is preferably signaled in the control frame as a number of consecutive multiframes.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß neben der Tatsache, daß eine schnelle und wenig aufwendige Schlafmodus-Aktivierung möglich ist, auch im Sende/Empfangs-Modus leistungssparend gefahren werden kann, da ein Sender nur in dem Nutzrahmen des Multirahmens aktiv zu sein braucht, in dem die Nebeneinheit senden soll, und da natürlich auch der Empfänger der Nebeneinheit nur in dem Nutzrahmen empfangsbereit zu sein braucht, und daher Strom verbraucht, in dem die Zentraleinheit Daten zu der betrachteten Nebeneinheit senden möchte. Welcher Rahmen dies ist, wird durch den Steuerrahmen vollständig signalisiert.A further advantage of the present invention is that, in addition to the fact that a quick and inexpensive sleep mode activation is possible, the transmit/receive mode can also be operated in a power-saving manner, since a transmitter only needs to be active in the useful frame of the multi-frame in which the secondary unit is to transmit, and since the receiver of the secondary unit naturally only needs to be ready to receive, and therefore consumes power, in the useful frame in which the central unit wants to send data to the secondary unit in question. Which frame this is is fully signaled by the control frame.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Nebeneinheiten, die z. B. für eine bestimmte Anzahl von Multirahmen in den Schlafmodus versetzt worden sind, in der Zwischenzeit, also wenn sie im SchlafmodusA further advantage of the present invention is that slave units which have been put into sleep mode for a certain number of multi-frames, for example, can, in the meantime, i.e. when they are in sleep mode,

sind, keine Empfangsbereitschaft und damit keinen hierfür erforderlichen Strom aufwenden müssen, da die für einen Betrieb nach der Schlafmoduszeit erforderlichen Informationen in dem dann folgenden Multirahmen, also dem Multirahmen nach der Schlafmoduszeit enthalten sind, und zwar im Steuerrahmen des dann auftretenden Multirahmens.are not required to be ready to receive and therefore do not need to use the power required for this, since the information required for operation after the sleep mode time is contained in the multiframe that follows, i.e. the multiframe after the sleep mode time, namely in the control frame of the multiframe that then occurs.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß in dem Steuerrahmen für einen Multirahmen auch Schlafmodusinformationen für zwei oder mehr Nebeneinheiten &ldquor;auf einmal" signalisiert werden können, und daß insbesondere jede Nebeneinheit durch die Schlafmodusinformationen in dem Steuerrahmen eines aktuellen Multirahmens für eine Zeitdauer in den Schlafmodus versetzt werden können, die vorzugsweise länger als ein Multirahmen ist. Selbst wenn jedoch eine Zeitdauer gleich einem Multirahmen als Schlafzeit in dem Steuerrahmen des aktuellen Multirahmens verfügt wird, kann eine Nebeneinheit unmittelbar nach Empfang des Steuerrahmens ihre Aktivitäten unmittelbar bis zum Beginn des nächsten Multirahmens, an dem der Steuerrahmen desselben steht, beenden, um möglichst viel Strom zu sparen. Eine Nebeneinheit muß daher nicht z. B. einen ganzen Multirahmen lang empfangsbereit sein, um festzustellen, ob ein Schlafmodus für dieselbe signalisiert wird, sondern nur bis zum Empfang und zur Decodierung des Steuerrahmens des aktuellen Multirahmens.A further advantage of the present invention is that sleep mode information for two or more slave units can also be signaled "at once" in the control frame for a multiframe, and that in particular each slave unit can be put into sleep mode for a period of time that is preferably longer than one multiframe by the sleep mode information in the control frame of a current multiframe. However, even if a period of time equal to one multiframe is provided as sleep time in the control frame of the current multiframe, a slave unit can immediately after receiving the control frame terminate its activities immediately until the start of the next multiframe at which its control frame is located in order to save as much power as possible. A slave unit therefore does not have to be ready to receive for an entire multiframe, for example, in order to determine whether a sleep mode is signaled for it, but only until the control frame of the current multiframe is received and decoded.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention are explained in detail below with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Zentraleinheit; Fig. 1 is a block diagram of a central unit according to the invention;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Nebeneinheit; Fig. 2 is a block diagram of a slave unit according to the invention;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Multirahmens mit einem Steuerrahmen (SR), mehreren Nutzrahmen (DLl, ULI, DL2, DL2, UL2) und einem Freirahmen (FR); und
5Fig. 3 is a schematic representation of a multi-frame with a control frame (SR), several payload frames (DL1, ULI, DL2, DL2, UL2) and a free frame (FR); and
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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Folge von Multirahmen, wobei Nebeneinheiten unterschiedlich lange in einen Schlafmodus geschickt werden.Fig. 4 is a schematic representation of a sequence of multiframes, where slave units are sent into sleep mode for different lengths of time.

Eine erfindungsgemäße Zentraleinheit, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt einen Sender 12 zum Senden einer Folge von Multirahmen, einen Prozessor 14 zum Erzeugen der Folge von Multirahmen und vorzugsweise, wenn eine bidirektionale Kommunikation vorhanden ist, einen Empfänger 16 zum Empfangen von Daten von Nebeneinheiten, wobei insbesondere der Fall einer drahtlosen Funkstrecke zwischen der Zentraleinheit und einer Nebeneinheit betrachtet wird, wie es durch eine Antenne 18 in Fig. 1 symbolisiert ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung auch auf leitungsgebundene Kommunikationssysteme angewendet werden kann.A central unit according to the invention, as shown in Fig. 1, comprises a transmitter 12 for transmitting a sequence of multiframes, a processor 14 for generating the sequence of multiframes and preferably, when bidirectional communication is present, a receiver 16 for receiving data from slave units, particularly considering the case of a wireless radio link between the central unit and a slave unit, as symbolized by an antenna 18 in Fig. 1. It should be noted, however, that the present invention can also be applied to wired communication systems.

Der Prozessor 14 ist ausgebildet, um eine Folge von Multirahmen zu erzeugen und dem Sender 12 zu übermitteln, wobei ein Multirahmen der Folge von Multirahmen einen Steuerrahmen (SR) und zumindest einen Nutzrahmen (NR) aufweist, wobei der Steuerrahmen Schlafmodusinformationen für die eine oder die mehreren Nebeneinheiten aufweist, wobei die Schlafmodusinformationen auf eine Zeitdauer hinweisen, in der die zumindest eine Nebeneinheit in einem Schlafmodus sein soll. Die Zeitdauer ist mindestens so groß, wie die Zeitdauer der Nutzrahmen in dem aktuell betrachteten Multirahmen oder vorzugsweise das 2, 3, ..., &eegr;-fache eines Multirahmens. Damit kann auf einfache Weise signalisiert werden, wie viele Multirahmen eine Nebeneinheit im Schlafmodus sein soll.The processor 14 is designed to generate a sequence of multiframes and to transmit them to the transmitter 12, wherein a multiframe of the sequence of multiframes has a control frame (SR) and at least one payload frame (NR), wherein the control frame has sleep mode information for the one or more slave units, wherein the sleep mode information indicates a period of time in which the at least one slave unit should be in sleep mode. The period of time is at least as long as the period of the payload frames in the currently considered multiframe or preferably 2, 3, ..., η times a multiframe. This makes it easy to signal how many multiframes a slave unit should be in sleep mode.

Der Prozessor 14 der erfindungsgemäßen Zentraleinheit von Fig. 1 ist ferner ausgebildet, um in dem Fall, in dem der Zentraleinheit mehrere Nebeneinheiten zugeordnet sind, Steuermodusinformationen für die unterschiedlichen Nebeneinheiten zu umfassen, wobei Steuermodusinformationen beispielsweise die Datenrate, die Verzögerung, einen Fehlerschutz, eine Verschlüsselung etc. für bestimmte Nebeneinheiten individuell angeben sollen.The processor 14 of the central unit according to the invention of Fig. 1 is further designed to include control mode information for the different slave units in the case where several slave units are assigned to the central unit, wherein control mode information is intended to individually specify, for example, the data rate, the delay, error protection, encryption, etc. for certain slave units.

10. Der Steuerrahmen umfaßt ferner, wenn dies erwünscht ist, Schlafmodusinformationen für mehrere der Zentraleinheit zugeordnete Nebeneinheiten, die in dem aktuellen Multirahmen benötigt werden, derart, daß Schlafmodusinformationen ausschließlich im Steuerrahmen und nicht in der - für eine große Anzahl von Nebeneinheiten - beträchtlichen Anzahl von Nutzrahmen enthalten sind. Damit wissen sämtliche Nebeneinheiten immer genau, daß Schlafmodusinformationen nur im Steuerrahmen auftreten können. Dies hat zwei Vorteile. Der erste Vorteil besteht darin, daß Nebeneinheiten, denen ein Schlafmodus signalisiert worden ist, sofort nach Empfang des Steuerrahmens in den Schlafmodus gehen können und maximal viel Strom sparen können, oder daß Nebeneinheiten, denen keine Schlafmodusinformation zugewiesen worden ist, genau wissen, wann ihnen ein Nutzrahmen zum Empfang oder zum Senden zugeordnet ist, derart, daß diese noch in der Zeitdauer, die sie auf ihren Nutzrahmen warten müssen, ebenfalls in einen Schlafmodus gehen können oder, falls die Zeit hierfür zu kurz ist, doch zumindest ihre Aktivität herunterfahren können, um Strom zu sparen.10. The control frame also includes, if desired, sleep mode information for several slave units assigned to the central unit that are required in the current multi-frame, such that sleep mode information is contained exclusively in the control frame and not in the - for a large number of slave units - considerable number of payload frames. All slave units therefore always know exactly that sleep mode information can only appear in the control frame. This has two advantages. The first advantage is that slave units that have been signaled a sleep mode can go into sleep mode immediately after receiving the control frame and can save as much power as possible, or that slave units that have not been assigned sleep mode information know exactly when a payload frame is assigned to them for reception or transmission, such that they can also go into sleep mode during the time they have to wait for their payload frame or, if the time is too short for this, can at least reduce their activity to save power.

Es sei darauf hingewiesen, daß in einem Steuer-Rahmen nicht nur Schlafinformationen für eine Nebeneinheit, daß dieselbe z. B. in dem nächsten Multirahmen schlafen soll, sondern auch Steuer-Informationen für den aktuellen Multirahmen umfassen können. So kann ein Steuerrahmen der Nebeneinheit z. B. signalisieren, daß sie im zweiten Nutzrahmen einen Uplink-Rahmen hat, d. h. daß sie Daten zur Zentraleinheit senden darf, und daß sie im fünften Nutzrahmen einen Down-It should be noted that a control frame can contain not only sleep information for a slave unit, e.g. that it should sleep in the next multi-frame, but also control information for the current multi-frame. For example, a control frame can signal the slave unit that it has an uplink frame in the second payload frame, i.e. that it can send data to the central unit, and that it has a downlink frame in the fifth payload frame.

link-Rahmen hat, in dem sie Daten von der Zentraleinheit zu erwarten hat. Der Steuerrahmen kann ferner signalisieren, daß die Nebeneinheit im nächsten Multirahmen schlafen soll.link frame in which it can expect data from the central unit. The control frame can also signal that the slave unit should sleep in the next multiframe.

Der Prozessor 14 von Fig. 1 ist ferner ausgebildet, um unterschiedliche Nutzrahmen für unterschiedliche Kommunikationsrichtungen zuzuweisen, derart, daß - abgesehen von dem Freirahmen - eine sicher kollisionsfreie Kommunikation mit minimalem Signalisier.ungsaufwand erreicht ist.The processor 14 of Fig. 1 is further designed to assign different payload frames for different communication directions, such that - apart from the free frame - a reliably collision-free communication is achieved with minimal signaling effort.

Die Zuweisung unterschiedlicher Anzahlen von Nutzrahmen zu verschiedenen Nebeneinheiten - zusätzlich zu der Möglichkeit des selektiven Signalisierens eines Schlafmodus in einem Multirahmen - liefert eine Möglichkeit dahingehend, den unterschiedlichsten Datenratenanforderungen gerecht zu werden, die sich insbesondere bei einem körpernahen Netz ergeben. Während eine möglichst durchgehende Übertragung von EKG-Daten von einer EKG-Nebeneinheit zur Zentraleinheit wünschenswert sein dürfte, ist eine derart häufige Übertragung der Körpertemperatur von einer Temperatur-Nebeneinheit zur Zentraleinheit nicht nötig. Wird die Temperatur nur ganz selten benötigt, so kann die Temperatur-Nebeneinheit durch den Schlafmodus immer eine bestimmte Anzahl von Multirahmen in einen Schlafzustand versetzt werden, um keine Leistung zu verbrauchen. Damit wird sichergestellt, daß eine solche Nebeneinheit auch mit einer weniger leistungskräftigen Batterie beispielsweise versorgt werden kann, oder sogar batterielos betrieben werden kann, wenn sie so ausgestaltet ist, daß sie ihre Sendeleistung aus einem externen Funkfeld entziehen kann.The allocation of different numbers of useful frames to different slave units - in addition to the possibility of selectively signaling a sleep mode in a multi-frame - provides a way of meeting the most diverse data rate requirements that arise in particular in a body-close network. While a continuous transmission of ECG data from an ECG slave unit to the central unit may be desirable, such a frequent transmission of body temperature from a temperature slave unit to the central unit is not necessary. If the temperature is only required very rarely, the temperature slave unit can always be put into a sleep state for a certain number of multi-frames using the sleep mode in order not to consume any power. This ensures that such a slave unit can also be powered by a less powerful battery, for example, or can even be operated without a battery if it is designed in such a way that it can draw its transmission power from an external radio field.

Selbst wenn die Temperatur-Nebeneinheit nicht im Schlafmodus ist, wird sie dennoch zur Übertragung eines Temperaturwerts wenig Übertragungskapazität benötigen. Dieser Situation kann dadurch gerecht werden, daß der Temperatur-Nebeneinheit lediglich ein Nutzrahmen zur Übertragung zur Sendeeinheit zugewiesen wird, während beispielsweise einerEven if the temperature slave unit is not in sleep mode, it will still require little transmission capacity to transmit a temperature value. This situation can be dealt with by allocating only one useful frame to the temperature slave unit for transmission to the transmitting unit, while, for example, a

EKG-Nebeneinheit mehrere Nutzrahmen in einem Multirahmen zugewiesen werden.ECG slave unit can be assigned multiple useful frames in a multiframe.

Dasselbe trifft für eine Kommunikation von der Zentraleinheit zur Nebeneinheit zu. Typischerweise wird in dem Fall, in dem die Nebeneinheiten Sensoren umfassen, ein Kommunikationsbedarf von der Zentraleinheit zur Nebeneinheit relativ gering sein, beispielsweise um bestimmte Parameter der Nebeneinheit einzustellen, wie z. B. Meßgenauigkeit, Meßhäufigkeit etc. Dieser Situation kann man wiederum dadurch gerecht werden, daß die Länge eines Nutzrahmens relativ klein gewählt wird, und daß zur Datenübertragung von einer Nebeneinheit zu der Zentraleinheit viele Nutzrahmen zugewiesen werden, während zu einer Datenübertragung von der Zentraleinheit zur Nebeneinheit nur ein einziger Nutzrahmen zugewiesen wird.The same applies to communication from the central unit to the slave unit. Typically, in the case where the slave units comprise sensors, the communication requirement from the central unit to the slave unit will be relatively low, for example to set certain parameters of the slave unit, such as measurement accuracy, measurement frequency, etc. This situation can again be dealt with by choosing a relatively small length of a useful frame and by allocating many useful frames for data transmission from a slave unit to the central unit, while only a single useful frame is allotted for data transmission from the central unit to the slave unit.

Fig. 2 zeigt eine Nebeneinheit, die zur Kommunikation mit einer wie in Fig. 1 dargestellten Zentraleinheit geeignet ist. Die Nebeneinheit umfaßt einen Empfänger 22, um einen Steuerrahmen eines Multirahmens zu empfangen. Die Nebeneinheit umfaßt ferner einen Prozessor 24 zum Erhalten des von dem Empfänger 22 empfangenen Steuerrahmens und zum Extrahieren der für die Nebeneinheit bestimmten Schlafmodusinformationen in dem Steuerrahmen. Der Prozessor 24 ist ferner vorgesehen, um den Empfänger in der Zeitdauer, die durch die Schlafmodusinformationen gegeben ist, zu deaktivieren, um einen Energieverbrauch der Nebeneinheit gegenüber einem Betrieb mit aktiviertem Empfänger zu reduzieren.Fig. 2 shows a slave unit suitable for communication with a central unit as shown in Fig. 1. The slave unit comprises a receiver 22 for receiving a control frame of a multi-frame. The slave unit further comprises a processor 24 for receiving the control frame received by the receiver 22 and for extracting the sleep mode information intended for the slave unit in the control frame. The processor 24 is further provided for deactivating the receiver during the period of time given by the sleep mode information in order to reduce power consumption of the slave unit compared to operation with the receiver activated.

In der Nebeneinheit direkt enthalten oder, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, als externe Einrichtung kann der Nebeneinheit ein Sensor und/oder Aktor 26 zugeordnet sein, dessen Daten in den Prozessor 24 einspeisbar sind, um mittels eines Senders 28 von der Nebeneinheit von Fig. 2 zu der Zentraleinheit von Fig. Iz. B. mittels einer Antenne 30 übertragen zu werden.A sensor and/or actuator 26 can be associated with the secondary unit, either directly contained in the secondary unit or, as shown in Fig. 2, as an external device, the data of which can be fed into the processor 24 in order to be transmitted by means of a transmitter 28 from the secondary unit of Fig. 2 to the central unit of Fig. 1, for example by means of an antenna 30.

Wenn die Nebeneinheit einen Steuerrahmen eines Multirahmens empfängt, so kann der Prozessor 24 die Schlafmodusinformationen in dem Steuerrahmen untersuchen, um festzustellen, ob für die aktuelle Nebeneinheit Schlafmodusinformationen in dem Steuerrahmen enthalten sind. Ist dies der Fall, so wird der Prozessor 24 den Empfänger 22 abschalten, da ohnehin in der durch die Schlafmodusinformationen definierten Zeitdauer, die vorzugsweise eine Mehrzahl von Multirahmen umfaßt, ohnehin keine Informationen mehr zu der gerade betrachteten Nebeneinheit übertragen werden. Der Prozessor 24 wird ferner den Sender 28 ebenfalls ausschalten, da in der Zeit, in der die Nebeneinheit im Schlaf modus sein soll, auch keine Daten von der Zentraleinheit erwartet werden, also auch keine Daten abgesendet werden müssen, falls ein normaler Betrieb vorliegt. Der Prozessor 24 kann sich selber ebenfalls in einen Sparmodus versetzen, in dem er lediglich eine Zeitüberwachung durchführen muß, um sich dann wieder in einen aktiven Zustand zu versetzen, wenn die Schlafmodus-Zeitdauer verstrichen ist. Je nach Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 24 in dem Fall, in dem die Nebeneinheit in einen Schlafmodus versetzt werden soll, den Sensor 26 vollständig deaktivieren. Die Nebeneinheit wird daher insgesamt in einen Energiesparmodus gebracht, der darin besteht, daß der Prozessor noch eine Zeitmeßfunktion hat, um festzustellen, wann die Schlafmodus-Zeitdauer wieder vorbei ist.When the slave unit receives a control frame of a multi-frame, the processor 24 can examine the sleep mode information in the control frame to determine whether sleep mode information for the current slave unit is contained in the control frame. If this is the case, the processor 24 will switch off the receiver 22, since no more information is transmitted to the slave unit currently being considered during the period defined by the sleep mode information, which preferably comprises a plurality of multi-frames. The processor 24 will also switch off the transmitter 28, since no data is expected from the central unit during the time in which the slave unit is to be in sleep mode, and therefore no data needs to be sent if normal operation is taking place. The processor 24 can also put itself into an economy mode in which it only has to carry out a time monitoring and then switch itself back to an active state when the sleep mode period has elapsed. Depending on the embodiment, in the case where the slave unit is to be placed in a sleep mode, the processor 24 can completely deactivate the sensor 26. The slave unit is therefore placed in a total energy saving mode, which consists in the processor still having a time measuring function in order to determine when the sleep mode period is over again.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält jedoch der Multirahmen, der von der Zentraleinheit abgesendet wird, einen Frei-Rahmen oder auch Random-Rahmen. Dieser Rahmen ist dafür vorgesehen, daß auch eine Nebeneinheit die im Schlafmodus ist, Notfallinformationen zu der Zentraleinheit übermitteln kann. Hierzu wird es bevorzugt, daß der Prozessor 24 den Sensor 26 nicht vollständig abschaltet, sondern in einen Notfallüberwachungsmodus bringt, der gleich dem normalen Betrieb des Sensors/Aktors 26 sein kann. Dies bedeutet, daß der Sensor/Aktor 26 unabhängig davon, ob die Nebeneinheit imHowever, in a preferred embodiment of the present invention, the multi-frame sent by the central unit contains a free frame or random frame. This frame is intended so that a slave unit that is in sleep mode can also transmit emergency information to the central unit. For this purpose, it is preferred that the processor 24 does not switch off the sensor 26 completely, but puts it into an emergency monitoring mode, which can be the same as the normal operation of the sensor/actuator 26. This means that the sensor/actuator 26 is independent of whether the slave unit is in sleep mode.

Schlafmodus ist oder nicht, dauernd Daten erfaßt oder agiert. Darüber hinaus ist der Prozessor 24 ebenfalls in einem solchen Aktivitätszustand, daß er zwar seine Schnittstelle mit dem Sender und dem Empfänger nicht aktiv hält, daß er jedoch seine Schnittstelle zum Sensor/Aktor 26 aktiv hält, um die Ausgangsdaten des Sensors/Aktors dauernd zu überwachen, um z. B. anhand vorgegebener Notfallschwellen zu erkennen, ob ein Notfall vorliegt oder nicht. Erkennt der Prozessor 24 ein&ldquor;en Notfall, beispielsweise eine starke Veränderung im EKG eines Patienten oder einen starken Temperaturanstieg innerhalb einer bestimmten Zeit, so wird der Prozessor 24 den Sender 28 aktivieren, um in einem Freirahmen Daten zur Zentraleinheit zu übermitteln, die auf den Notfall hinweisen. Dieses Prozedere ist dann ausreichend, wenn die Multirahmenlänge konstant ist, und wenn die Zeitmeßeinrichtung der Nebeneinheit ausreichend genau ist, um den Freirahmen selbsttätig berechnen zu können. Ist dies nicht der Fall, weil beispielsweise das Zeitnormal in der Nebeneinheit nicht besonders hochwertig ist, oder wenn eine nicht-konstante Multirahmenlänge verwendet wird, so wird der Prozessor 24 in einer Notfallsituation auch den Empfänger 22 aktivieren, damit er einen Steuerrahmen empfängt und ausgehend von dem Steuerrahmen gegebenenfalls unter Verwendung der Länge des aktuellen Multirahmens den Beginn eines Freirahmens ermittelt, um dann in diesem Freirahmen, Notfallmeldungen zur Zentraleinheit absetzen zu können.sleep mode or not, is constantly collecting data or acting. In addition, the processor 24 is also in such an activity state that, although it does not keep its interface with the transmitter and the receiver active, it does keep its interface with the sensor/actuator 26 active in order to constantly monitor the output data of the sensor/actuator in order to, for example, use predetermined emergency thresholds to determine whether or not an emergency has occurred. If the processor 24 detects an "emergency", for example a significant change in a patient's ECG or a significant increase in temperature within a certain time, the processor 24 will activate the transmitter 28 in order to transmit data to the central unit in a free frame indicating the emergency. This procedure is sufficient if the multi-frame length is constant and if the time measuring device of the secondary unit is sufficiently accurate to be able to calculate the free frame automatically. If this is not the case, for example because the time standard in the secondary unit is not particularly high quality, or if a non-constant multi-frame length is used, the processor 24 will also activate the receiver 22 in an emergency situation so that it receives a control frame and, based on the control frame, determines the start of a free frame, if necessary using the length of the current multi-frame, in order to then be able to send emergency messages to the central unit in this free frame.

Zur Erfassung von Notfällen ist oftmals nicht die gesamte Datenmenge erforderlich, die in einem Normalbetrieb von einem Sensor und/oder Aktor erfaßt wird. Daher kann der Prozessor 24 auch ausgebildet sein, um den Sensor/Aktor in einem Notfall-Betriebsmodus zu betreiben, wenn die Nebeneinheit im Schlafmodus ist. In einem solchen Notfall-Betriebsmodus kann der Sensor z. B. angeordnet sein, um eine Temperatur nur jede Minute statt jeder Sekunde zu erfassen etc. Sämtliche Notfall-Modi sind dafür vorgesehen, um Strom zu sparen, damit Batterien in der Nebeneinheit so klein als möglich gehalten werden können, oder daß auf Bat-To detect emergencies, often not all of the data that is recorded by a sensor and/or actuator in normal operation is required. Therefore, the processor 24 can also be designed to operate the sensor/actuator in an emergency operating mode when the slave unit is in sleep mode. In such an emergency operating mode, the sensor can, for example, be arranged to record a temperature only every minute instead of every second, etc. All emergency modes are intended to save power so that batteries in the slave unit can be kept as small as possible, or to avoid battery

terien ganz verzichtet werden kann, wenn die Leistung aus den Funkfeld z. B. der Zentraleinheit ausreichend ist, um einen sicheren Betrieb der Nebeneinheit zu garantieren.batteries can be dispensed with entirely if the power from the radio field, e.g. the central unit, is sufficient to guarantee safe operation of the secondary unit.

Insbesondere bei Anwendungen der vorliegenden Erfindung für körpernahe Funknetzwerke ist es wesentlich, daß die Sensoren und damit deren Batterien bzw. Leistungsversorgung an sich möglichst klein gehalten ist, da diese Sensoren auch Sensoren sein könnerx, die einer Person eingepflanzt sind, wie z. B. ein Herzschrittmacher oder eine Hörgerätesteuerung, die zwar nicht eingepflanzt ist, jedoch sehr nah am Körper getragen werden muß.Particularly in applications of the present invention for body-near radio networks, it is essential that the sensors and thus their batteries or power supply are kept as small as possible, since these sensors can also be sensors that are implanted in a person, such as a pacemaker or a hearing aid control that is not implanted but must be worn very close to the body.

Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm zum Darstellen eines Multirahmens. In dem in Fig. 3 skizzierten System existiert eine Zentraleinheit, die auch als BCU (BCU = Body Control Unit) bezeichnet wird. Darüber hinaus existieren eine erste Nebeneinheit BSUi und eine zweite Nebeneinheit BSU₂, wobei &ldquor;BSU" für Body Sensor Unit steht. Darüber hinaus ist in Fig. 3 ein Szenario dargestellt, in dem üblicherweise zwei Nebeneinheiten BSUi, BSU₂ bei der Zentraleinheit (BCU) registriert sind, und bei dem sich eine weitere Nebeneinheit (BSUneu) in dem körpernahen Funknetzwerk anmelden möchte. Der in Fig. 3 gezeigte Multirahmen umfaßt einen Steuerrahmen 32 sowie 15 Nutzrahmen, wobei ein Nutzrahmen mit der Nummer &ldquor;1" mit dem Bezugszeichen 33 bezeichnet ist. In dem Steuerrahmen 32 sind sowohl Informationen für die Nebeneinheit BSUi als auch Informationen für die Nebeneinheit BSU₂ enthalten, wie es durch Pfeile 34 dargestellt ist. Diese Informationen sind Schlafmodusinformationen, und bei dem in Fig. 3 gezeigten Fall, bei dem beide Einheiten in dem Multirahmen aktiv sind, auch Informationen zur Zuweisung der Nutzrahmen. Ein Nutzrahmen ist entweder ein Downlink-Rahmen (DL) oder ein Uplink-Rahmen (UL), abgesehen von einem Freirahmen (FR) 34, der dafür vorgesehen ist, daß sich z. B. eine neue Nebeneinheit (BSU_neu) bei der Zentraleinheit anmelden kann. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Multirahmen so gestaltet, daß immer ein vorbestimmter,Fig. 3 shows a timing diagram for representing a multi-frame. In the system outlined in Fig. 3, there is a central unit, which is also referred to as BCU (BCU = Body Control Unit). In addition, there is a first secondary unit BSUi and a second secondary unit BSU ₂ , where "BSU" stands for Body Sensor Unit. In addition, Fig. 3 shows a scenario in which two secondary units BSUi, BSU ₂ are usually registered with the central unit (BCU), and in which a further secondary unit (BSUneu) wants to register in the body-near radio network. The multi-frame shown in Fig. 3 comprises a control frame 32 and 15 payload frames, with a payload frame with the number "1" being designated by the reference symbol 33. The control frame 32 contains both information for the secondary unit BSUi and information for the secondary unit BSU ₂ , as shown by arrows 34. This information is sleep mode information and, in the case shown in Fig. 3, where both units are active in the multi-frame, also information for the allocation of the payload frames. A payload frame is either a downlink frame (DL) or an uplink frame (UL), apart from a free frame (FR) 34, which is provided so that, for example, a new secondary unit (BSU _new ) can register with the central unit. In the embodiment shown here, the multi-frame is designed so that there is always a predetermined,

z. B. der achte, Nutzrahmen in der Sequenz von Rahmen in einem Multirahmen ein Freirahmen ist, während der nullte Nutzrahmen der Steuerrahmen ist, und die anderen Nutzrahmen 1 bis 7 und 9 bis 15 ebenfalls Nutzrahmen sind, die für einen Uplink-Betrieb oder einen Downlink-Betrieb geeignet sind.e.g. the eighth payload frame in the sequence of frames in a multiframe is a free frame, while the zeroth payload frame is the control frame, and the other payload frames 1 to 7 and 9 to 15 are also payload frames suitable for uplink operation or downlink operation.

Der Steuerrahmen 32 des in Fig. 3 betrachteten Multirahmens ist derart ausgestaltet, daß er der Nebeneinheit BSUi mitteilt, daß sie im Nutzrahmen Nr. 1 Daten von der Zentraleinheit erhält und im Nutzrahmen Nr. 2 Daten zu der Zentraleinheit senden darf. In dem Steuerrahmen 32 wird der Nebeneinheit BSU2 signalisiert, daß sie in den Nutzrahmen 3 und 4 Daten von der Zentraleinheit erhalten muß, und daß sie im Nutzrahmen 15 Daten an die Zentraleinheit senden darf. Die beiden Nebeneinheiten BSU₁ und BSU₂ wissen nach dem Lesen der Steuerinformationen genau, daß außerhalb der Nutzrahmen, die in dem Steuerrahmen definiert sind, keine Daten gesendet werden müssen oder empfangen werden müssen, es sei denn, daß ein Notfall vorliegt. Dies bedeutet, daß sich die Nebeneinheit BSUi für die Nutzrahmen 3 bis 15 ohne weiteres deaktivieren kann, um Strom zu sparen. Darüber hinaus kann sich die Nebeneinheit BSU₂ für die Nutzrahmen 1, 2, 5 bis 14 ebenfalls deaktivieren, um Strom zu sparen.The control frame 32 of the multi-frame considered in Fig. 3 is designed in such a way that it informs the secondary unit BSUi that it receives data from the central unit in the payload frame no. 1 and that it may send data to the central unit in the payload frame no. 2. In the control frame 32, the secondary unit BSU2 is signaled that it must receive data from the central unit in the payload frames 3 and 4 and that it may send data to the central unit in the payload frame 15. After reading the control information, the two secondary units BSU ₁ and BSU ₂ know exactly that no data must be sent or received outside the payload frames defined in the control frame, unless there is an emergency. This means that the secondary unit BSUi can easily deactivate itself for the payload frames 3 to 15 in order to save power. In addition, the secondary unit BSU ₂ can also deactivate itself for the payload frames 1, 2, 5 to 14 in order to save power.

Insbesondere im medizinischen Bereich besteht oft der Wunsch, weitere Sensoren hinzuzufügen. Dies muß möglich sein, ohne daß die Zentraleinheit heruntergefahren werden muß bzw. überhaupt in ihrem Betrieb gestört werden darf, da die bereits vorhandenen Nebeneinheiten möglicherweise wichtige Daten erfassen. Um dies zu ermöglichen, kann ebenfalls der Freirahmen 34 verwendet werden, der ansonsten auch für Notfallmeldungen der bereits angemeldeten Nebeneinheiten zur Verfügung steht. Um sich bei der Zentraleinheit anzumelden, muß beim erfindungsgemäßen System die weitere Nebeneinheit BSUneu eine Aufsynchronisation auf die Multirahmenübertragung liefern, um z. B. den Steuerrahmen 32 zu ermitteln. Typischerweise wird die zusätzlich hinzugefügteIn the medical field in particular, there is often a desire to add further sensors. This must be possible without the central unit having to be shut down or without its operation being disturbed at all, since the existing secondary units may be collecting important data. To make this possible, the free frame 34 can also be used, which is otherwise also available for emergency messages from the already registered secondary units. In order to register with the central unit, the additional secondary unit BSUneu must, in the system according to the invention, provide synchronization to the multi-frame transmission in order to determine, for example, the control frame 32. Typically, the additionally added

Nebeneinheit voreingestellt sein, um zu wissen, daß immer der achte Nutzrahmen in einem Multirahmen der Freirahmen ist, in dem die Zentraleinheit auf einen Uplink-Betrieb eingestellt ist. Wenn die zusätzliche Nebeneinheit BSU_neu also den Steuerrahmen 32 erfaßt hat, so wartet sie noch sieben Nutzrahmen, um dann im achten Nutzrahmen, dem Freirahmen 34, ihr Anmeldungsprotokoll zur Zentraleinheit zu übermitteln.The secondary unit must be preset to know that the eighth useful frame in a multi-frame is always the free frame in which the central unit is set to uplink operation. When the additional secondary unit BSU has _newly detected the control frame 32, it waits for another seven useful frames in order to then transmit its registration protocol to the central unit in the eighth useful frame, the free frame 34.

In Fig. 4 ist eine Folge von Multirahmen 40 bis 44 dargestellt. Jeder Multirahmen umfaßt einen Steuerrahmen (SR) 32 sowie eine Mehrzahl von Nutzrahmen (NR). Darüber hinaus ist in Fig. 4 der Fall gezeigt, bei dem lediglich zwei Nebeneinheiten angemeldet sind, obgleich die Anzahl der Nebeneinheiten, die bei einer Zentraleinheit registriert sind, prinzipiell beliebig ist, so lange die Prozessor- und Speicherkapazität der Zentraleinheit hierzu ausreichend ist. In dem Steuerrahmen 32 des 0-ten Multirahmens 40 von Fig. 4 sind Schlafmodusinformationen sowohl für die erste Nebeneinheit BSUi als auch für die zweite Nebeneinheit BSÜ2 enthalten. Wie es in Fig. 4 beispielhaft dargestellt ist, bedeuten die Schlafmodusinformationen für die erste Nebeneinheit, daß diese einen Multirahmen lang schlafen soll, und zwar den darauffolgenden Multirahmen Nr. 1, der in Fig. 4 auch mit 41 bezeichnet ist. Die erste Nebeneinheit BSUi hat somit im Multirahmen 41 keinen aktiven Empfänger, der allgemein durch einen gestrichelten Kasten dargestellt ist.Fig. 4 shows a sequence of multiframes 40 to 44. Each multiframe comprises a control frame (SR) 32 and a plurality of payload frames (NR). In addition, Fig. 4 shows the case in which only two slave units are registered, although the number of slave units registered with a central unit is in principle arbitrary, as long as the processor and memory capacity of the central unit is sufficient for this. The control frame 32 of the 0th multiframe 40 of Fig. 4 contains sleep mode information for both the first slave unit BSUi and the second slave unit BSÜ2. As shown by way of example in Fig. 4, the sleep mode information for the first slave unit means that it should sleep for one multiframe, namely the subsequent multiframe No. 1, which is also designated 41 in Fig. 4. The first slave unit BSUi therefore has no active receiver in the multiframe 41, which is generally represented by a dashed box.

In den Schlafmodusinformationen für die zweite Nebeneinheit BSÜ2 in dem Steuerrahmen 32 des Multirahmens 40 ist ausgeführt, daß diese für drei Multirahmen schlafen soll. Die zweite Nebeneinheit BSÜ2 ist daher in den Multirahmen 41, 42 und 4 3 im Schlafmodus.The sleep mode information for the second slave unit BSÜ2 in the control frame 32 of the multi-frame 40 states that it should sleep for three multi-frames. The second slave unit BSÜ2 is therefore in sleep mode in the multi-frames 41, 42 and 43.

Nachdem für die erste Nebeneinheit BSUi die Zeitdauer für den Schlafmodusbetrieb am Ende des ersten Multirahmens 41 abgelaufen ist, wird in dem zweiten Multirahmen 42 der Empfänger der ersten Nebeneinheit wieder aktiv, um den Steuer-After the time period for the sleep mode operation of the first slave unit BSUi has expired at the end of the first multi-frame 41, the receiver of the first slave unit becomes active again in the second multi-frame 42 in order to

rahmen SR des Multirahmens 42 zu decodieren, in dem steht, daß die erste Nebeneinheit in dem i-ten Nutzrahmen NRi Daten zur Zentraleinheit BCU senden soll. Darüber hinaus enthalten die Schlafmodusinformationen den Hinweis, daß die erste Nebeneinheit dann für vier Multirahmen wieder schlafen soll, weshalb in dem Multirahmen 43 und in dem Multirahmen 44, die in Fig. 4 noch gezeigt sind, der Empfänger der ersten Nebeneinheit BSUi nicht aktiv ist.frame SR of the multi-frame 42, which states that the first slave unit should send data to the central unit BCU in the i-th useful frame NRi. In addition, the sleep mode information contains the indication that the first slave unit should then sleep again for four multi-frames, which is why the receiver of the first slave unit BSUi is not active in the multi-frame 43 and in the multi-frame 44, which are also shown in Fig. 4.

Dagegen aktiviert sich die zweite Nebeneinheit BSU2 nach dem Ablauf der drei Multirahmen 41, 42 und 43 wieder im Multirahmen 44, um den Steuerrahmen SR in dem Multirahmen 44 zu lesen. Bei dem hier gezeigten Beispiel umfaßt der Steuerrahmen des Multirahmens 44 den Hinweis, daß die zweite Nebeneinheit BSU2 im Nutzrahmen NRj Daten zur Zentraleinheit BCU übertragen soll. Der Steuerrahmen des Multirahmens 44 kann dann gegebenenfalls wieder Schlafmodusinformationen für die zweite Nebeneinheit umfassen.In contrast, the second slave unit BSU2 activates itself again in the multiframe 44 after the three multiframes 41, 42 and 43 have expired in order to read the control frame SR in the multiframe 44. In the example shown here, the control frame of the multiframe 44 includes the indication that the second slave unit BSU2 should transmit data to the central unit BCU in the useful frame NRj. The control frame of the multiframe 44 can then optionally include sleep mode information for the second slave unit.

Das erfindungsgemäße System ist besonders geeignet für ein körpernahes Funknetzwerk, bei dem dezentrale Sensoren zur Erfassung von Vitalparametern, wie z. B. Temperatur, Blutdruck, EKG-Ableitung, ... , mit einer Zentralstation drahtlos kommunizieren.The system according to the invention is particularly suitable for a body-near radio network in which decentralized sensors for recording vital parameters, such as temperature, blood pressure, ECG lead, ..., communicate wirelessly with a central station.

Die Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, daß die Zentraleinheit für das erfindungsgemäße Netz die Übertragungskapazität den einzelnen Aktor/Sensoreinheiten beliebig zuweisen kann, indem der Steuerrahmen entsprechend geschrieben wird.The invention is advantageous in that the central unit for the network according to the invention can arbitrarily assign the transmission capacity to the individual actuator/sensor units by writing the control frame accordingly.

Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine periodische oder nicht-periodische Rahmenstruktur mit Multirahmen definiert. Ein Multirahmen umfaßt mehrere Rahmen, wobei ein Rahmen des Multirahmens als Steuerrahmen verwendet wird, wobei der Steuerrahmen der Zentraleinheit fest als Downlink zugewiesen ist.Furthermore, according to the present invention, a periodic or non-periodic frame structure with multi-frames is defined. A multi-frame comprises several frames, one frame of the multi-frame being used as a control frame, the control frame being permanently assigned to the central unit as a downlink.

In dem Steuerrahmen werden ferner die übrigen Rahmen des Multirahmens den Nebeneinheiten zugeteilt. Für jeden Rahmen wird für eine angesprochene Aktor/Sensoreinheit die Senderichtung (UL, DL) sowie die Paketgröße festgelegt.
5In the control frame, the remaining frames of the multi-frame are also allocated to the secondary units. For each frame, the transmission direction (UL, DL) and the packet size are determined for an addressed actuator/sensor unit.
5

Darüber hinaus wird allen Aktor/Sensoreinheiten in dem Kontrollrahmen von der Zentraleinheit vorgegeben, welche Aktor/Sensoreinheit wie lange, beispielsweise als Anzahl von Multirahmen, in einen Stromsparmodus gehen darf.
10In addition, the central unit specifies to all actuator/sensor units in the control frame which actuator/sensor unit may go into power saving mode for how long, for example as a number of multi-frames.
10

Die Aktivität der Aktor/Sensoreinheiten, d. h. der Nebeneinheiten, kann somit durch den Steuerrahmen genau gesteuert werden.The activity of the actuator/sensor units, i.e. the secondary units, can thus be precisely controlled by the control frame.

Der Freirahmen 34 (Fig. 3) wird für nicht geplante Zugriffe der Aktor/Sensoreinheiten freigehalten. Dort haben neue Aktor/Sensoreinheiten die Möglichkeit, sich im Funknetzwerk anzumelden. Weiterhin haben Äktor/Sensoreinheiten die Möglichkeit, trotz zugewiesener Inaktivität, also wenn sie im Schlafmodus sind, Notfallmeldungen abzusetzen. Der Zugriff auf diesen Rahmen erfolgt nach einem Zufallsprinzip oder kann über weitere Mechanismen zur Kollisionsvermeidung geregelt werden.The free frame 34 (Fig. 3) is kept free for unplanned access by the actuator/sensor units. This is where new actuator/sensor units have the opportunity to register in the radio network. Furthermore, actuator/sensor units have the opportunity to send emergency messages despite assigned inactivity, i.e. when they are in sleep mode. Access to this frame is random or can be regulated using other mechanisms to avoid collisions.

Der Steuerrahmen kann für eine eigene Kennung, wie z. B. ein Synchronisationswort, verfügen. Dadurch können neue Aktor/Sensoreinheiten oder Einheiten, die die Synchronisation verloren haben, einfach den Steuerrahmen detektieren und von den anderen Nutzrahmen irt dem Multirahmen, und insbesondere von den Downlink-Rahmen in dem Multirahmen unterscheiden. The control frame may have its own identifier, such as a synchronization word. This allows new actuator/sensor units or units that have lost synchronization to easily detect the control frame and distinguish it from the other payload frames in the multiframe, and in particular from the downlink frames in the multiframe.

Die vorliegende Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, daß die Übertragungsqualität (Datenrate für Uplink/Downlink, Verzögerung, Fehlerschutz) von der Zentraleinheit individuell für jede Aktor/Sensoreinheit gesteuert werden kann. Die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität kann flexibelThe present invention is advantageous in that the transmission quality (data rate for uplink/downlink, delay, error protection) can be controlled individually for each actuator/sensor unit by the central unit. The available transmission capacity can be flexibly

verteilt werden, also als symmetrischer oder als asymmetrischer Up-/Downlink.distributed, i.e. as a symmetrical or asymmetrical up-/downlink.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Aktor/Sensoreinheiten maximal lange inaktiv sein können, d. h. in einem Stromzustand mit minimalem Stromverbrauch, da der Sende/Empfangs-Betrieb deterministisch unter Verwendung des Multirahmen-Formats und des Steuerrahmens in dem.. Multirahmen gesteuert ist. Multirahmen, in denen eine Nebeneinheit im Schlafmodus ist, brauchen weder empfangen noch interpretiert werden.Another advantage of the present invention is that the actuator/sensor units can be inactive for a maximum period of time, i.e. in a power state with minimal power consumption, since the transmit/receive operation is deterministically controlled using the multi-frame format and the control frame in the multi-frame. Multi-frames in which a slave unit is in sleep mode need neither be received nor interpreted.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß alle Aktor/Sensoreinheiten gemeinsam in einem Steuerrahmen pro Multirahmen gesteuert werden. Dadurch ist ein minimaler Aufwand für die Netzwerkaktivitätssteuerung notwendig, und die Netzwerkaktivitätssteuerung ist transparent für Bedien- und Wartungspersonen.Another advantage of the present invention is that all actuator/sensor units are controlled together in one control frame per multi-frame. This means that minimal effort is required for network activity control and the network activity control is transparent to operators and maintenance personnel.

Darüber hinaus besteht ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß aufgrund des Freirahmens 34 bzw., wenn ein Multirahmen mehr Nutzrahmen bekommt, noch gegebenenfalls weitere Freirahmen pro Multirahmen für Notfallmeldungen bzw. Netzkonfigurationsänderungen z. B. durch Hinzufügen von weiteren Nebeneinheiten möglich sein können.Furthermore, a significant advantage of the present invention is that due to the free frame 34 or, if a multi-frame receives more useful frames, additional free frames per multi-frame may be possible for emergency messages or network configuration changes, e.g. by adding additional secondary units.

Obgleich im vorhergehenden periodische Multirahmenlängen beschrieben worden sind, können auch nicht-periodische Multirahmen eingesetzt werden. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Konzept auch bei nicht-medizinischen Aufgaben eingesetzt werden, wobei es besonders gut für Aufgaben geeignet ist, bei denen stark unterschiedliche Datenraten verarbeitet werden müssen, und bei denen ein minimaler Stromverbrauch der Sensor/Aktoreinheiten bzw. allgemein gesagt der Nebeneinheiten von hoher Bedeutung ist.Although periodic multi-frame lengths have been described above, non-periodic multi-frames can also be used. Furthermore, the inventive concept can also be used for non-medical tasks, and is particularly well suited for tasks in which very different data rates have to be processed and in which minimal power consumption of the sensor/actuator units or, more generally, of the secondary units is of great importance.

Claims

1. Central unit for communicating with at least one secondary unit, having the following features:
a transmitter ( 12 ) for transmitting a sequence of multiframes; and
a processor ( 14 ) for generating the sequence of multiframes, wherein a multiframe of the sequence of multiframes comprises a control frame ( 32 ) and payload frames ( 33 ), wherein the control frame comprises sleep mode information for the at least one slave unit, wherein the sleep mode information indicates a period of time in which the at least one slave unit is to be in a sleep mode, wherein the period of time is greater than or equal to the duration of the payload frames of the multiframe.

2. Central unit according to claim 1, which is arranged for communication with the one and a further slave unit, in which the control frame comprises first sleep mode information for the one slave unit and second sleep mode information for the further slave unit.

3. Central unit according to claim 1 or 2,
in which a multiframe for each slave unit comprises a downlink payload frame for communication from the central unit to the slave unit and an uplink payload frame for communication from the slave unit to the central unit,
wherein the control frame ( 32 ) for each slave unit comprises information about which payload frame in the multiframe is an uplink frame or a downlink frame for each slave unit.

4. A central unit according to any preceding claim, wherein the control frame for communication from the slave unit to the central unit comprises a number of payload frames in the multiframe allocated to the slave unit.

5. Central unit according to one of the preceding claims, in which the multi-frame further comprises a free frame ( 34 ) in which a receiver of the central unit is active, the free frame ( 34 ) not being assigned to a specific slave unit, so that the central unit is prepared to receive a registration of a further slave unit which has not yet been registered or an emergency call of a slave unit which has been put into sleep mode in the free frame.

6. Central unit according to one of the preceding claims, which is designed for wireless transmission.

7. Central unit according to one of the preceding claims, which is intended for a body-near network, wherein the at least one secondary unit has a sensor for detecting vital parameters or an actuator for directly or indirectly influencing a vital parameter.

8. Central unit according to one of claims 1 to 7, wherein in the control frame a data quantity is defined which is to be transmitted in a payload frame of the multiframe.

9. Central unit according to one of the preceding claims, wherein the control frame has a control frame identification known to the at least one slave unit.

10. Central unit according to one of the preceding claims, wherein both the control frame and each payload frame in the multiframe each have a predetermined time length.

11. A central processing unit according to claim 20, wherein the predetermined time length of both the control frame and each payload frame is the same.

12. Central unit according to one of claims 1 to 11, wherein the control frame comprises setting information for setting parameters of a sensor and/or actuator in the slave unit.

13. Central unit according to one of the preceding claims, further comprising a receiver ( 16 ) which is not active at the time of transmission of the multiframe.

14. Central unit according to one of claims 1 to 13, wherein the time duration is greater than the time duration of a multiframe.

15. A central processing unit according to any one of claims 1 to 14, wherein the sleep mode information defines a number of multiframes.

16. Central unit according to one of claims 1 to 15, in which the control frame of the multi-frame is designed such that in the multi-frame in which a slave unit is in sleep mode, the control frame for this slave unit does not signal a useful frame.

17. Secondary unit for communicating with a central unit, having the following characteristics:
a receiver ( 22 ) for receiving a multiframe, the multiframe comprising a control frame and payload frames, the control frame comprising sleep mode information for one or more slave units, the sleep mode information indicating a period of time during which the one or more slave units are to be in a sleep mode, the period of time being greater than or equal to the duration of the payload frames of the multiframe; and
a processor ( 24 ) for interpreting sleep mode information contained in the control frame for the slave unit and for deactivating the receiver ( 22 ) during the period of time to reduce power consumption of the slave unit compared to operation with the receiver activated.

18. A slave unit according to claim 17, further comprising: a sensor and/or actuator ( 26 ) for acquiring data or for carrying out an action.

19. A slave unit according to claim 18, wherein the sensor and/or actuator ( 26 ) is active during the period of time to detect an emergency,
and wherein the processor ( 24 ) is configured to activate the transmitter ( 28 ) within the time period to transmit an emergency message.

20. A slave unit according to claim 19, wherein the multi-frame comprises a free frame ( 34 ), and wherein the processor is configured to, in the event of an emergency, activate the receiver ( 22 ) to detect a free frame ( 34 ) in a multi-frame and to activate the transmitter ( 28 ) to transmit the emergency message in the detected free frame ( 34 ).

21. A slave unit according to any one of claims 17 to 20, wherein the processor is configured to extract from the control frame of the multiframe one or more payload frames in which the receiver ( 22 ) is ready to receive data from the central unit and in which the transmitter ( 28 ) is ready to send data from the slave unit to the central unit.

22. A slave unit according to claim 21, wherein the receiver ( 22 ) and the transmitter ( 28 ) are deactivated in payload frames in which they are not ready.

23. A slave unit according to one of claims 18 to 22, wherein during the period of time the actuator is completely deactivated and the sensor is put into an economy mode, wherein the economy mode is designed such that an emergency situation can be detected, but that a power consumption is lower than in the case in which payload data is detected for a payload frame.

24. A slave unit according to any one of claims 17 to 23, wherein the time period comprises a plurality of multiframes, and wherein in the plurality of multiframes the receiver ( 22 ) is deactivated.