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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung
zwischen einer ersten Multimediaeinheit und einer zweiten Multimediaeinheit
sowie eine Multimediaeinheit mit einer drahtlosen Verbindung mit
einer weiteren Multimediaeinheit.
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Es
existieren verschiedene Standards für die drahtlose Datenübertragung
zwischen Multimediaeinheiten. Beispiele für Drahtlos-Standards sind:
Ultrabreitband (Ultra Wide Band) (UWB), Bluetooth, IEEE802.11a und
IEEE802.11b. Jeder dieser Standards hat gewisse Vorteile und Nachteile
in Bezug auf verschiedene Aspekte wie z.B. Energieverbrauch, Reichweite
und Bitrate (vgl. 1). Während z.B. der Energieverbrauch
des Bluetoothstandards gering ist, sind seine Bitrate und seine
Reichweite eher klein. Im Gegensatz dazu ist die Bitrate des IEEE802.11a-Standards
verhältnismäßig hoch
bei einer größeren Reichweite
und einem höheren Energieverbrauch.
Wenn ein bestehendes Verfahren zum drahtlosen Datentransfer verwendet
wird, könnte dieses
Verfahren die zur Verfügung
stehenden Ressourcen nicht optimal nutzen.
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Ebenso
wird bei der Verwendung eines bestehenden Verfahrens zum drahtlosen
Datentransfer eine drahtlose Verbindung zwischen unterschiedlichen
Multimediaeinheiten häufig
unterbrochen, wenn der Standard der drahtlosen Verbindung auf einen
anderen Drahtlosstandard umgeschaltet wird. Falls z.B. eine Anwendung
einer Multimediaeinheit eine Bluetoothverbindung mit einer Multimediaeinheit
hat und der Standard der drahtlosen Verbindung von dem Bluetoothstandard
auf den IEEE802.11b-Standard umgeschaltet werden muss, so wird die
Bluetoothverbindung generell unterbrochen und, nach der Unterbrechung
der Bluetoothverbindung eine neue Verbindung entsprechend dem IEEE802.11b-Standard
aufgebaut. Nach dem Aufbau der IEEE802.11b-Verbindung kann der Datentransfer
fortfahren. Allerdings hat dies für einen Benutzer den Nachteil,
dass aufgrund der Unterbrechung der alten Verbindung und des Aufbaus
der neuen Verbin dung, dieser ein deutliches Absinken der Dienstqualität z.B. in
Bezug auf Bitrate und Flimmern („Jitter") wahrnimmt.
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Was
den Stand der Technik betrifft, offenbart die
EP-A-1 199 842 eine Mobileinheit
mit Dualmodus, welche zum Kommunizieren in entweder einem ersten
oder einem zweiten Datenkommunikationsstandard, wie kombinierter
Bluetooth und 802.1 Betrieb, geeignet ist.
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Weiterhin
offenbart die
WO 02/01807 Techniken
zum Steuern und Handhaben von Netzwerkzugriff, die verwendet werden,
um einer drahtlose Kommunikationseinheit zu ermöglichen, selektiv mit mehreren Drahtlosnetzwerken
zu kommunizieren.
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Weiterer
Stand der Technik ist aus der
WO 02/073430 A2 bekannt, welche ein Einzelsystem
offenbart, das die Funktionalität
von verschiedenen Drahtlosverbindungstechnologien wie z.B. Bluetooth-
und IEEE 802.11-Drahtlostechnologien
kombiniert.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum drahtlosen Datentransfer
bereitzustellen, welches ein nahtloses Umschalten zwischen verschiedenen
Drahtlosstandards erlaubt, ohne einen laufenden Datenstream (oder
Datenstrom) zu unterbrechen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung,
eine Multimediaeinheit bereitzustellen, welche ein nahtloses Umschalten
zwischen verschiedenen Drahtlosstandards ermöglicht, ohne einen laufenden
Datenstream zu unterbrechen.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Erfindung ein Verfahren zum drahtlosen Datentransfer entsprechend
dem Anspruch 1 bereitstellt. Zudem bietet die Erfindung ein drahtloses
Datentransfersystem, ein Rechnerprogrammprodukt, ein rechnerlesbares
Speichermedium und eine Multimediaeinheit, wie in den Ansprüchen 16,
17, 18 und 19 definiert. Weitere Eigenschaften und bevorzugte Ausführungsformen
sind in entsprechenden Unteransprüchen und/oder der folgenden
Beschreibung definiert.
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Das
Verfahren zum drahtlosen Datentransfer zwischen einer ersten Multimediaeinheit
und einer zweiten Multimediaeinheit, wobei die erste Multimediaeinheit
und die zweite Multimediaeinheit über eine Drahtlosverbindung,
die entsprechend einem ersten Drahtlosstandard oder einem zweiten
Drahtlosstandard verbunden sind, wobei der erste Drahtlosstandard
und der zweite Drahtlosstandard sich voneinander unterscheiden und/oder
nicht kompatibel miteinander sind, weist die folgenden Schritte
auf:
- – Einen
Anwendungsdaten-Empfangsschritt, in welchem Anwendungsbefehle, Anwendungsparameter und/oder
Anwendungsdaten des ersten Drahtlosstandards von einer Anwendung
der ersten Multimediaeinheit empfangen werden.
- – Einen
Verbindungsschichtverarbeitungsschritt in welchem die Anwendungsbefehle,
Anwendungsparameter und/oder Anwendungsdaten des ersten Drahtlosstandards
verarbeitet werden, um entsprechende Verbindungsbefehle, Verbindungsparameter
und/oder Verbindungsdaten des ersten Drahtlosstandards zu erhalten.
Wenn z.B. die Anwendung eine Internetanwendung ist, so stellt der
Verbindungsschichtverarbeitungsschritt alle Schritte entsprechend
dem TCP-Protokoll (Transmission Control Protocol, TCP) bereit. Dies
bedeutet, dass in diesem Beispiel die Verbindungsbefehle, Verbindungsparameter
und/oder Verbindungsdaten TCP-Daten sind. Die Verbindungsbefehle,
Verbindungsparameter und Verbindungsdaten können z.B. auch UDP (User Datagram
Protocol)-Daten, Bluetoothdaten oder ZigBee sein. Im Hinblick auf
die Abgrenzung zwischen "Anwendung", d.h. Anwendungsschicht(-Verarbeitungsschritt)
und "Verbindung", d.h. Verbindungsschicht(-Verarbeitungsschritt)
sei angemerkt, dass alles oberhalb der Verbindungsschicht eine Anwendung
ist. Zum Beispiel ist in einem Betriebssystem die Verbindungsschicht
typischerweise ein Teil des Betriebssystems und benötigt einen
Treiber, während
eine Anwendung typischerweise ein Teil einer Software ist, welche
z.B. in einem Geschäft
gekauft werden kann. Typischerweise macht eine Anwendung von der
Verbindungsschicht über
Funktionsaufrufe Gebrauch, z.B.: "Betriebssystem, bitte stelle eine Bluetoothverbindung
mit der Einheit B her".
- – Einen
Auswahlschritt, in welchem der erste Drahtlosstandard oder der zweite
Drahtlosstandard als ausgewählter
Drahtlosstandard ausgewählt
wird.
- – Einen
Adaptionsschrittverarbeitungsschritt, in welchem die Verbindungsbefehle,
Verbindungsparameter und/oder Verbindungsdaten verarbeitet werden,
um verarbeitete Verbindungsbefehle, verarbeitete Verbindungsparameter
und/oder verarbeitete Verbindungsdaten des ausgewählten Drahtlosstandards
zu erhalten. Insbesondere falls sich der ausgewählte Drahtlosstandard von dem
ersten Drahtlosstandard unterscheidet, wird in dem Adaptionsschichtverarbeitungsschritt
eine Standardkonvertierung durchgeführt. Das bedeutet z.B., dass
ein Verbindungsbefehl, Verbindungsparameter und/oder Verbindungsdaten
des Anwendungsdrahtlosstandards in entsprechende verarbeitete Verbindungsbefehle,
verarbeitete Verbindungsparameter und verarbeitete Verbindungsdaten
des ausgewählten
Drahtlosstandards konvertiert werden. Dabei kann ein Verbindungsbefehl
in eine oder mehrere verarbeitete Verbindungsbefehle konvertiert
werden. Es ist auch möglich,
dass mehrere Verbindungsbefehle in lediglich einen verarbeiteten
Verbindungsbefehl konvertiert werden. Dies gilt in gleicher Weise
für Verbindungsparameter
und Verbindungsdaten. Das bedeutet, dass das Verarbeiten in dem
Adaptionsschichtverarbeitungsschritt bedeuten kann, dass sich die
Datenpaketgröße von Verbindungsdaten
in Bezug auf die Datenpaketgröße von verarbeiteten
Verbindungsdaten ändern
kann. Ebenso kann der Befehlssatz der Verbindungsbefehle in einen
entsprechenden Befehlssatz der verarbeiteten Verbindungsbefehle
konvertiert werden, entsprechend dem ausgewählten Drahtlosstandard. In
einem typischen Verwendungsszenario der Erfindung kann der erste
Drahtlosstandard z.B. der Bluetoothstandard sein, d.h. die Anwendung
hat eine Bluetoothverbindung mit einer entsprechenden Bluetoothhandhabung.
Allerdings kann der ausgewählte
Drahtlosstandard der IEEE802.11b-Standard sein. Dann werden innerhalb
des Adaptionsschichtverarbeitungsschritts die Bluetoothverbindungsbefehle, Bluetoothverbindungsparameter
und/oder Bluetoothverbindungsdaten konvertiert oder verarbeitet,
um IEEE802.11b-Verbindungsbefehle,
IEEE802.11b-Verbindungsparameter und/oder IEEE802.11b-Verbindungsdaten
zu erhalten.
- – Einen
Sendeschritt, in welchem die verarbeiteten Verbindungsbefehle, verarbeiteten
Verbindungsparameter und/oder verarbeiteten Verbindungsdaten über die
Drahtlosverbindung entsprechend dem ausgewählten Drahtlosstandard ausgesendet
werden. In dem obigen Beispiel bedeutet dies z.B., dass eine Bluetoothverbindung
der Anwendung über
eine IEEE802.11b-Drahtlosverbindung
geleitet wird, indem die Bluetoothbefehle, Bluetoothparameter und
Bluetoothdaten in der oben beschriebenen Weise konvertiert werden und
dann entsprechende IEEE802.11b-Verbindungsbefehle, IEEE802.11b-Verbindungsparameter und/oder
IEEE802.11b-Verbindungsdaten
ausgesendet werden.
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Das
oben definierte Verfahren berücksichtigt
das Senden von Daten von einer Anwendung über eine Verbindungsschicht,
eine Adaptionsschicht und eine Drahtlosschicht. Allerdings ist das
Konzept der Erfindung gleichermaßen anwendbar, wenn Daten empfangen
werden und an eine Anwendung bereitgestellt werden. In diesem Fall
wird ein Empfangsverfahren zum drahtlosen Datentransfer zwischen
einer ersten Multimediaeinheit und einer zweiten Multimediaeinheit
wie folgt definiert. Die erste Multimediaeinheit und die zweite
Multimediaeinheit werden über
eine Drahtlosverbindung miteinander verbunden, welche entsprechend
einem ersten Drahtlosstandard oder einem zweiten Drahtlosstandard
betrieben wird, wobei der erste Drahtlosstandard und der zweite
Drahtlosstandard voneinander verschieden und/oder nicht kompatibel
miteinander sind. Das Empfangsverfahren weist die folgenden Schritte
auf:
- – Einen Übermittlungsdatenempfangsschritt,
in welchem übermittelte
Drahtlosdaten empfangen werden, welche über die Drahtlosverbindung
entsprechend einem ausgewählten
Drahtlosstandard übermittelt
wurden, welcher dem ersten Drahtlosstandard oder dem zweiten Drahtlosstandard
entspricht. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der ausgewählte Drahtlosstandard
entweder der erste Drahtlosstandard oder der zweite Drahtlosstandard
sein.
- – Einen
Adaptionsschichtverarbeitungsschritt, in welchem die übermittelten
Drahtlosdaten verarbeitet werden, um Verbindungsbefehle, Verbindungsparameter
und/oder Verbindungsdaten des ersten Drahtlosstandards zu erhalten.
Wie oben kann der ausgewählte
Drahtlosstandard ein anderer sein als der erste Drahtlosstandard
und deshalb wird in dem Adaptionsschichtverarbeitungsschritt eine
Standardkonvertierung in analoger Weise wie oben dargelegt, ausgeführt.
- – Einen
Verbindungsschichtverarbeitungsschritt, in welchem die Verbindungsbefehle,
Verbindungsparameter und/oder Verbindungsdaten des ersten Drahtlosstandards
verarbeitet werden, um entsprechende Anwendungsbefehle, Anwendungsparameter
und/oder Anwendungsdaten des ersten Drahtlosstandards zu erhalten.
- – Einen
Anwendungsdatenverarbeitungsschritt, in welchem die Anwendungsbefehle,
Anwendungsparameter und/oder Anwendungsdaten an eine Anwendung der
ersten Multimediaeinheit bereitgestellt werden.
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Eine
Idee der Erfindung ist deshalb, einen Adaptionsschichtverarbeitungsschritt
bereitzustellen, welcher eine Standardkonvertierung für den Fall
durchführt,
dass der ausgewählte
Drahtlosstandard sich von dem ersten Drahtlosstandard unterscheidet
und/oder nicht kompatibel mit diesem ist. Für den Fall, dass die beiden Standards
gleich oder kompatibel sind, wird keine Standardkonvertierung durchgeführt, d.h.
dass der Adaptionsschichtverarbeitungsschritt darin besteht, dass
Daten ohne Veränderung
weitergegeben werden. Es sei erwähnt,
was mit "kompatiblen
Standards" im Sinne
der Erfindung gemeint ist: falls z.B. die Anwendung eine Internetanwendung ist,
so werden innerhalb des Verbindungsschichtverarbeitungsschritts
z.B. alle Verarbeitungsschritte entsprechend dem TPC-Protokoll (Transmission
Control Protocol) durchgeführt.
Der IEEE802.11a-Standard ist kompatibel mit dem TCP/IP-Standard.
In diesem Beispiel ist in dem Adaptationsschichtverarbeitungsschritt
keine Standardkonvertierung notwendig.
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Die
Adaptionsschicht erfüllt
daher eine oder mehrere der folgenden drei Aufgaben: Befehlskonvertierung,
Parameterkonvertierung und Datenkonvertierung. Befehlskonvertierung
bedeutet das Übersetzen
eines Befehls des ersten Drahtlosstandards in einen entsprechenden
Befehl des ausgewählten
Drahtlosstandards. Zum Beispiel kann ein Bluetoothbefehl in einen
entsprechenden WLAN-Befehl konvertiert werden. Parameterkonvertierung
kann z.B. bedeuten, dass die Länge
eines Datenpakets in dem ersten Drahtlosstandard in Byte und in
dem ausgewählten
Drahtlosstandard in Millisekunden beschrieben wird. Datenkonvertierung
wird z.B. benötigt,
wenn ein bestimmtes Datenformat in ein anderes Datenformat abgebildet
werden soll. Ein Beispiel ist ein Audiocodec. Über Bluetooth kann ein MP3
Audiocodec verwendet werden, allerdings kann ein anderer Drahtlosstandard
eine Umschlüsselung,
z.B. eine Konvertierung in ein lineares PCM erfordern.
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Im
Falle eines Umschaltens des ausgewählten Standards von dem ersten
Drahtlosstandard auf den zweiten Drahtlosstandard werden die folgenden
Schritte durchgeführt:
- – Öffnen einer
neuen und temporären
zusätzlichen
Drahtlosverbindung zwischen der ersten Multimediaeinheit und der
zweiten Multimediaeinheit, welche entsprechend dem zweiten Drahtlosstandard
arbeitet,
- – Auswählen des
zweiten Drahtlosstandards als ausgewählten Drahtlosstandard,
- – Betreiben
der neuen Drahtlosverbindung als Drahtlosverbindung. Falls die verbleibende
Originalverbindung nicht mehr benötigt wird, wird die Originalverbindung
geschlossen.
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Dies
bedeutet, dass entsprechend der Erfindung ein nahtloses Umschalten
des Drahtlosstandards der Drahtlosverbindung von dem ersten Drahtlosstandard
auf den zweiten Drahtlosstandard durch die folgenden Schritte realisiert
wird:
- – Öffnen einer
neuen und temporären
zusätzlichen
Drahtlosverbindung entsprechend dem zweiten Drahtlosstandard,
- – Verwenden
des Adaptionsschichtverarbeitungsschritts, d.h. einer Adaptionsschicht
zur Standardkonvertierung der Verbindungsbefehle, Verbindungsparameter,
und/oder Verbindungsdaten des ersten Drahtlosstandards in den zweiten
Drahtlosstandard, um somit die verarbeiteten Verbindungsbefehle,
verarbeiteten Verbindungsparameter und/oder verarbeiteten Verbindungsdaten
des ausgewählten
Drahtlosstandards zu erhalten, welcher gleich dem zweiten Drahtlosstandard
ist,
- – Aussenden
der verarbeiteten Verbindungsbefehle, verarbeiteten Verbindungsparameter
und/oder verarbeiteten Verbindungsdaten über die neue Drahtlosverbindung
entsprechend dem zweiten Drahtlosstandard.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
realisiert das Verfahren zum drahtlosen Datentransfer eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung
zwischen der ersten Multimediaeinheit und der zweiten Multimediaeinheit.
Dies bedeutet, dass keine komplexen Netzwerkfunktionen nötig sind
und die Erfindung eine einfache Lösung zum Verbinden zweier Multimediaeinheiten
bietet, die über
eine Drahtlosverbindung verbunden sind. Mit anderen Worten verändert sich
in dieser vorteilhaften Ausführungsform
die Topologie niemals und es gibt immer eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung,
d.h. keine anderen Einheiten als die erste Multimediaeinheit und
die zweite Multimediaeinheit sind beteiligt.
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Vorzugsweise
wird der Adaptionsschichtverarbeitungsschritt in einer Adaptionsschicht
ausgeführt.
Zudem wird der Verbindungsschichtverarbeitungsschritt vorzugsweise
in einer Verbindungsschicht und der Sendeschritt innerhalb einer
Drahtlosschicht durchgeführt.
Die Adaptionsschicht realisiert somit eine Schnittstelle zwischen
der Verbindungsschicht und der Drahtlosschicht.
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Weiterhin
kann der Drahtlosstandard sich von dem ersten Drahtlosstandard unterscheiden
und/oder nicht kompatibel mit diesem sein, so dass eine Standardkonvertierung
innerhalb des Adaptionsschichtverarbeitungsschritts durchgeführt wird.
Wie oben beschrieben, kann dies im Falle des oben definierten Verfahrens bedeuten,
dass ein Verbindungsbefehl oder ein Verbindungsparameter zu einem
oder mehreren verarbeiteten Verbindungsbefehlen oder verarbeiteten
Verbindungsparametern konvertiert wird. Im Falle des oben definierten
Empfangsverfahrens kann dies bedeuten, dass übertragene Befehle und/oder übertragene
Parameter, welche innerhalb der übertragenen
Drahtlosdaten enthalten sind, in einen oder mehreren entsprechenden
Verbindungsbefehle oder Verbindungsparameter konvertiert wer den.
Zum Beispiel kann die Verbindungsschicht den Befehl "UWB_Send_Data", was ein Beispiel
für einen
Verbindungsbefehl ist, im Falle einer UWB (Ultra Wide Band)-Verbindung
senden. Dann wird innerhalb des Adaptionsschichtverarbeitungsschrittes
dieser Befehl "UWB_Send_Data" in einen Befehl
konvertiert, der kompatibel mit dem Befehlssatz des ausgewählten Drahtlosstandards
ist, z.B. kann der Befehl "UWB_Send_Data" in den Befehl "WLAN_Send_Data" konvertiert werden.
In diesem Beispiel hätte
die Anwendung eine UWB-Verbindung und die Drahtlosschicht hätte eine WLAN-Verbindung
(Wide Area Local Network). Da die Anwendung eine UWB-Verbindung hat, würde in diesem
Beispiel die Anwendung auch einen Befehl "UWB_Send_Data" aussenden, allerdings in dem Format
eines Anwendungsbefehls, d.h. der Verbindungsbefehl "UWB_Send_Data" und der Anwendungsbefehl "UWB_Send_Data" haben nicht notwendigerweise
das exakt gleiche Format, aber die gleiche Absicht.
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Der
ausgewählte
Drahtlosstandard kann in Abhängigkeit
von Eigenschaften der Drahtlosverbindung gewählt werden, dem Abstand zwischen
der ersten Multimediaeinheit und der zweiten Multimediaeinheit und/oder
in Abhängigkeit
von direkten Anfragen der Anwendung.
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Vorzugsweise
wird der ausgewählte
Drahtlosstandard in Abhängigkeit
des Batteriezustands der ersten Multimediaeinheit ausgewählt und/oder
in Abhängigkeit
des Batteriezustands der zweiten Multimediaeinheit. Falls z.B. die
Batterie der ersten Multimediaeinheit und/oder der zweiten Multimediaeinheit
leistungsschwach, d.h. fast leer wird, kann es besser sein, einen
ausgewählten
Drahtlosstandard zu verwenden, welcher so wenig Energie wie möglich verbraucht.
Falls z.B. der Drahtlosstandard der Drahtlosverbindung aktuell der IEEE802.11b-Standard
ist, welcher einen relativ hohen Energieverbrauch hat und die Batterie
der ersten Multimediaeinheit leistungsschwach ist, dann schaltet
das System umgehend auf den Bluetoothstandard als Drahtlosstandard
um. Falls ein Drahtlosstandard mit einem geringen Energieverbrauch
nicht zur Verfügung steht,
weil der Benutzer, welcher die erste Multimediaeinheit trägt, weit
weg von der zweiten Multimediaeinheit ist, kann dem Benutzer eine
Warnmeldung angezeigt werden, die diesen bittet, sich näher auf
die zweite Multimediaeinheit zu zu bewegen. Es kann ebenso möglich sein,
dass der Standard in Abhängigkeit
des Energieversorgungszustandes der ersten Multimediaeinheit und/oder
der zweiten Multimediaeinheit umgeschaltet wird. Falls z.B. die
erste Multimediaeinheit mit Batterie läuft, kann der Bluetoothstandard
ausgewählt
werden. Falls jedoch die erste Multimediaeinheit durch den Benutzer
an eine Hauptstromversorgung angeschlossen wird, bedeutet dies,
dass die erste Multimediaeinheit nicht mehr mit Batterie läuft. Dann
kann ein anderer Drahtlosstandard ausgewählt werden, z.B. der IEEE802.11a-
oder IEEE802.b-Standard. Mit anderen Worten wird ein Drahtlosstandard
mit geringerer Leistung ausgewählt,
wenn die erste Multimediaeinheit und/oder die zweite Multimediaeinheit
mit Batterie betrieben wird, während
ein schnellerer Drahtlosstandard mit einem höheren Energieverbrauch ausgewählt wird,
wenn die entsprechende Einheit an eine Hauptstromversorgung angeschlossen
ist, d.h. die entsprechende Einheit nicht mit Batterie betrieben
wird.
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Die
Eigenschaften der Drahtlosverbindung können Signalstärke, Dienstqualität, Energieeffizienz und/oder ähnliches
aufweisen. Dies bedeutet, dass die Signalstärke, Dienstqualität, Energieeffizienz
und/oder ähnliches
aller möglichen
oder zur Verfügung
stehenden Drahtlosstandards, welche als Drahtlosverbindung verwendet
werden können,
beobachtet werden und der ausgewählte
Drahtlosstandard ausgewählt
wird, welcher momentan am besten geeignet ist für den aktuellen Zeitpunkt.
Die Auswahl im Hinblick auf Energieeffizienz bedeutet, den Energieverbrauch
aller möglichen
oder zur Verfügung
stehenden Drahtlosstandards einzubeziehen und einen Drahtlosstandard
als ausgewählten
Drahtlosstandard auszuwählen,
welcher nur sehr wenig Energie verbraucht oder nutzt. Dabei kann
die benötigte
Bitrate auch in Betracht gezogen werden. Z.B. kann es, falls eine
Anwendung mit geringer Bitrate über
ein WLAN läuft,
effizienter sein, auf Bluetooth umzuschalten, da es generell weniger
Energie bei einer ausreichenden Bitrate verbraucht. Dies muss nicht
notwendigerweise von dem Batteriezustand der Einheiten abhängig gemacht
werden. Einheiten wie PDAs (Personal Digital Assistants) oder Mobiltelefone
sind immer um einen geringen Energieverbrauch bemüht, nicht
nur wenn die Batterien fast leer sind, d.h. es ist wünschenswert,
ständig
so wenig Energie wie möglich
zu nutzen. Mit anderen Worten, wenn die Drahtlosverbindung eine
hohe Bitrate und einen hohen Energieverbrauch hat und die hohe Bitrate
nicht von der Anwendung benötigt
wird, wird der Drahtlosstandard vorzugsweise auf einen anderen Drahtlosstandard
mit einer niedrigeren aber ausreichenden Bitrate umgeschaltet, welche
weniger Energie verbraucht, d.h. der ausgewählte Drahtlosstandard wird
ausgewählt,
um ein Standard mit niedriger Bitrate und niedrigem Energieverbrauch
zu sein. Es kann auch möglich
sein, den ausgewählten
Drahtlosstandard in Abhängigkeit
eines Frequenzbandindikators auszuwählen. Ein Frequenzbandindikator
zeigt an, welche Frequenzbänder
aktuell von anderen Radiosignalen ausgehen und welche Frequenzbänder zur
Verfügung
stehen, d.h. für
den Benutzer frei sind. Z.B. arbeiten sowohl Bluetooth als auch
IEEE802.11b in dem gleichen Frequenzband. Falls Bluetooth durch
ein anderes Radiosignal in diesem Frequenzband gestört ist,
ist es sehr wahrscheinlich, dass auch IEEE802.11b gestört wird
und es würde
keinen Sinn machen, auf IEEE802.11b umzuschalten. Jedoch arbeitet
IEEE802.11a in einem anderen Frequenzband, so dass, falls der Frequenzbandindikator
signalisiert, dass ein anderes Frequenzband derzeit besser ist,
d.h. dem Benutzer zur Verfügung steht,
in dem Auswahlschritt der ausgewählte
Drahtlosstandard der Standard mit einem frei zur Verfügung stehenden
Frequenzband sein kann.
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Falls
z.B. die Drahtlosverbindung entsprechend dem Bluetoothstandard betrieben
wird und der Benutzer mit der ersten Multimediaeinheit umhergeht,
kann die Signalstärke
der Drahtlosverbindung klein werden, falls der Benutzer außerhalb
oder fast außerhalb
der Reichweite des Bereiches kommt, welcher mit dem Bluetoothstandard
abgedeckt werden kann (typischerweise um die 10 m). Die Verminderung
der Signalstärke
wird dann detektiert. Es ist möglich,
dass die erste Multimediaeinheit und die zweite Einheit alternativ
entsprechend dem IEEE802.11b-Standard als Drahtlosstandard kommunizieren.
Die Reichweite von IEEE802.11b ist weiter als die Reichweite des
Bluetoothstandards. Aus diesem Grund wird eine neue Drahtlosverbindung
zwischen der ersten Multimediaeinheit und der zweiten Multimediaeinheit
aufgebaut, wobei die neue Drahtlosverbindung entsprechend dem IEEE802.11b-Standard
arbeitet. Dann wird der Datentransfer von der Drahtlosverbindung, welche
entsprechend dem Bluetoothdrahtlosstandard betrieben wird, auf den
neuen Drahtlosstandard umgeschaltet, welcher entsprechend dem IEEE802.11b-Standard
betrieben wird, wobei die Adaptionsschicht verwendet wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Abstand zwischen der ersten Multimediaeinheit und der zweiten
Multimediaeinheit auf Basis von Positionierungssystemdaten bestimmt,
z.B. von GPS-Daten (Global Positioning System) oder Positionsdaten
des geplanten Europäischen
Positionierungssystems Galileo. Daher kann die erste Multimediaeinheit
und/oder die zweite Multimediaeinheit ein Positionierungssystem
zum Bestimmen der Position der ersten Multimediaeinheit und/oder
der zweiten Multimediaeinheit aufweisen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Auswahl des Drahtlosstandards durch eine Verwaltungseinheit
durchgeführt.
Die Verwaltungseinheit beobachtet dazu die Eigenschaften der Drahtlosverbindung,
den Abstand zwischen der Multimediaeinheit und der zweiten Multimediaeinheit
sowie den Batteriezustand oder den Batteriestatus.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, ist die erste Multimediaeinheit ein
Videocamcorder und die zweite Multimediaeinheit eine Datenverarbeitungseinrichtung.
In dieser Ausführungsform
kann der Benutzer frei mit seinem Videocamcorder in seinen Händen umhergehen,
während Daten
an die Datenverarbeitungseinrichtung übertragen werden. Dies bedeutet,
dass der Benutzer nicht durch eine Unterbrechung der Verbindung
gestört
wird, wenn der Drahtlosstandard umgeschalten wird.
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Die
Datenverarbeitungseinrichtung und/oder die erste Multimediaeinheit
kann ein Rechner (PC) sein, ein Notebook, ein Videorecorder, ein
Fernsehapparat, ein PDA, ein tragbares Telefon, ein mobiles Videosichtgerät, ein mobiles
Spielgerät,
z.B. ein Gameboy-artiges Gerät,
ein mobiler Audiospieler, z.B. ein Walkman oder ein MP3-Spieler,
ein drahtloser Kopfhörer
und/oder ähnliches
sein.
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Weiterhin
kann die Verwaltungseinheit die Anwendung darüber informieren, welcher Drahtlosstandard ausgewählt ist
und die Anwendung stellt die Bitrate der Anwendungsdaten in Abhängigkeit
des ausgewählten Drahtlosstandards
dementsprechend ein. Falls z.B. der Drahtlosstandard von dem IEEE802.11b-Standard
auf den Bluetoothstandard umgeschaltet wird, kann die Verwaltungseinheit
die Anwendung darüber
informieren, die Bitrate zu senken. Dies kann notwendig sein, da
die maximal mögliche
Bitrate des Bluetoothstandards kleiner ist als die maximal mögliche Bitrate
des IEEE802.11b-Standard.
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Der
erste Drahtlosstandard und der zweite Drahtlosstandard können je
einer der nachfolgenden Standards sein: UWB (Ultra Wide Band), IEEE802.11,
z.B. IEEE802.11a, IEEE802.11b oder IEEE802.11g, IEEE802.15/WPAN,
IEEE802.15.1, IEEE802.15.3, (WPAN (Wireless Personal Area Network)), IEEE802.15.3a,
IEEE802.15.4, IEEE802.11a, IEEE802.11b, Bluetooth (BT) und ZigBee.
Weiterhin können
die Verbindungsbefehle, Verbindungsparameter und/oder Verbindungsdaten
einem der folgenden Standards oder Spezifikationen (de-facto-Standards)
entsprechen: UDP, TCP oder Bluetooth.
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Es
sei angemerkt, dass die Erfindung nicht auf das nahtlose Umschalten
zwischen verschiedenen Standards oder de-facto-Standards wie z.B.
Bluetooth oder ZigBee beschränkt
ist, sondern auch auf eigene (proprietäre) Drahtlossysteme angewendet
werden kann. Ein bekanntes Gebiet, auf dem derzeit eigene Drahtlossysteme
dominieren, ist der Markt für
drahtlose Mausgeräte
für Rechner
(PCs). Grundsätzlich
hat jeder Hersteller sein eigenes Drahtlossystem, welches kein Standard
ist und deshalb nicht kompatibel mit Geräten anderer Hersteller ist,
so ist es z.B. nicht möglich,
eine Drahtlosmaus von Microsoft zusammen mit einem Receiver von
Logitech zu benutzen.
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Das
heißt,
dass der Begriff "Drahtlosstandard" hier nicht bedeutet,
dass z.B. ein internationaler Standard gemeint ist, sondern jede
Art von System, welches beschreibt, wie Drahtlosdaten übertragen
werden. Dies bedeutet, dass es angemessener sein könnte, den
Begriff "Drahtlossystem" statt "Drahtlosstandard" zu verwenden, was
anzeigt, dass die Erfindung nicht auf einen spezifischen Standard
beschränkt
ist, auf den sich ein Standardisierungskommitee geeinigt hat.
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Ein
Sonderfall betrifft UWB (Ultra Wide Band). Derzeit existiert weder
ein festgelegter Standard, noch eine Spezifikation. Allerdings wird
wahrscheinlich der Name IEEE802.15.3a verwendet werden. Zudem kann erwartet
werden, dass eine zusätzliche
Spezifikation durch eine Industriegruppe zu IEEE802.15.3a herausgegeben
wird. Selbstverständlich
ist die Erfindung genauso für
diese Art von bevorstehenden Standards anwendbar.
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Ein
drahtloses Datenübertragungssystem
entsprechend der Erfindung ist in der Lage bzw. besitzt Einrichtungen
zum Durchführen
oder Realisieren eines Verfahrens zum drahtlosen Datentransfer,
wie oben beschrieben. Außerdem
weist ein Computerprogrammprodukt entsprechend der Erfindung Computerprogrammeinrichtungen
auf zum Durchführen
und/oder Realisieren eines Verfahrens zum drahtlosen Datentransfer
wie oben beschrieben und/oder deren Schritte, wenn es auf einem
Rechner, einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung und/oder ähnlichem
ausgeführt
wird. Ein erfindungsgemäßes rechnerlesbares
Speichermedium weist ein Computerprogrammprodukt auf, wie oben definiert.
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Eine
erfindungsgemäße Multimediaeinheit,
welche mit einer weiteren Multimediaeinheit über eine Drahtlosverbindung
verbunden ist, welche entsprechend einem ersten Drahtlosstandard
oder einem zweiten Drahtlosstandard betrieben wird, wobei der erste
Drahtlosstandard und der zweite Drahtlosstandard sich voneinander
unterscheiden und/oder nicht kompatibel miteinander sind, weist
folgendes auf:
- – Eine Verbindungsschicht zum
Empfangen von Anwendungsdaten, Anwendungsparametern und/oder Anwendungsdaten
des ersten Drahtlosstandards von einer Anwendungsschicht, und zudem
zum Verarbeiten der Anwendungsbefehle, Anwendungsparameter und/oder
Anwendungsdaten, wobei entsprechende Verbindungsbefehle, Verbindungsparameter
und/oder Verbindungsdaten des ersten Anwendungsdrahtlosstandards
generiert werden.
- – Eine
Auswahleinheit zum Auswählen
des ersten Drahtlosstandards oder des zweiten Drahtlosstandards als
ausgewählten
Drahtlosstandard.
- – Eine
Adaptionsschicht zum Verarbeiten der Verbindungsbefehle, Verbindungsparameter
und/oder Verbindungsdaten, wodurch verarbeitete Verbindungsbefehle,
verarbeitete Verbindungsparameter und/oder verarbeitete Verbindungsdaten
des ausgewählten
Drahtlosstandards generiert werden.
- – Eine
Sendeeinrichtung zum Aussenden der verarbeiteten Verbindungsbefehle,
verarbeiteten Verbindungsparameter und/oder verarbeiteten Verbindungsdaten über die
Drahtlosverbindung entsprechend dem ausgewählten Drahtlosstandard.
- – Eine
Verwaltungseinheit zum Auswählen
des ausgewählten
Drahtlosstandards in Abhängigkeit
von Signalstärke,
Dienstqualität
und/oder ähnlichem
der Drahtlosverbindung, dem Abstand zwischen der Multimediaeinheit
und der weiteren Multimediaeinheit und/oder in Abhängigkeit
von direkten Anfragen der Anwendung.
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Der
ausgewählte
Drahtlosstandard kann sich unterscheiden von und/oder nicht kompatibel
sein mit dem ersten Drahtlosstandard und die Adaptionsschicht ist
in der Lage, eine Standardkonvertierung durchzuführen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist die Multimediaeinheit ein Videocamcorder, ein Rechner (Personal
Computer), ein Notebook, ein Videorecorder, ein Fernsehgerät, ein PDA
(Personal Digital Assistant) oder ein tragbares Telefon.
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Die
Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten von ihr werden im Folgenden
durch beispielhafte Ausführungsformen
unter Bezug auf die begleitenden Figuren erklärt, in denen:
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1 die
Eigenschaften von verschiedenen Drahtlosstandards zeigt;
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2 ein
typisches Nutzungsszenario der Erfindung zeigt;
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3 ein
Blockdiagramm zur Erklärung
der Schritte der Erfindung zeigt;
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4 ein
Blockdiagramm zur Erklärung
weiterer Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und Einheiten
der Erfindung zeigt;
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5 ein
Diagramm zeigt, das die Schritte darstellt, welche von den verschiedenen
Einheiten und/oder Schichten generell durchgeführt werden;
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6 ein
Diagramm zeigt, das die Schritte darstellt, welche von den verschiedenen
Einheiten und/oder Schichten in einer bestimmten Ausführungsform
durchgeführt
werden.
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In 1 sind
Bitrate, Reichweite und Energieverbrauch von verschiedenen Drahtlosstandards
dargestellt. Die verschiedenen Drahtlosstandards sind: IEEE802.11a,
IEEE802.11b, UWB (Ultra Wide Band) und Bluetooth BT. In der vorangehenden
Nummerierung reicht der Energieverbrauch von hoch bis niedrig, d.h.
der IEEE802.11a-Standard hat den höchsten Energieverbrauch während der
Bluetoothstandard BT den geringsten Energieverbrauch hat.
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Die
verschiedenen Standards haben die folgenden typischen Energieverbräuche:
– Bluetooth | 200
mW |
– IEEE802.11b | ca.
1 W |
-
Es
sei angemerkt, dass diese Werte schwierig zu vergleichen sind, da
sie sehr stark situationsabhängig
sind und grob schwanken.
-
Die
verschiedenen Standards haben verschiedene Reichweiten, welche im
Folgenden dargestellt werden:
– IEEE802.11b | ca.
100 m |
– IEEE802.11a | ca.
50 m |
– UWB (Ultra
Wide Band) | ca.
10 m |
– Bluetooth
BT | 10
m oder 100 m (abhängig
vom Bluetooth-Typ) |
-
Die
Bitrate dieser Standards ist in etwa wie folgt:
– UWB (Ultra
Wide Band) | um
die 100 Mbps (Megabit pro Sekunde) |
– IEEE802.11a | ca.
55 Mbps |
– IEEE802.11b | ca.
10 Mbps |
– Bluetooth
BT | bis
zu 720 kbps (Kilobit/Sekunde) |
-
In
Bezug auf UWB (Ultra Wide Band) sei angemerkt, dass je näher zwei
Einheiten sind, desto höher die
Geschwindigkeit ist. Extrem nahe Einheiten können Bitraten bis zu mehreren
100 Mbps erreichen, jedoch werden in einem normalen Verwendungsabstand
um die 100 Mbps erreicht werden.
-
2 zeigt
die Reichweite des Bluetoothstandard BT und die Reichweite eines
drahtlosen LAN Netzwerks WLAN, welches entsprechend dem IEEE802.11b-Standard
betrieben wird. 2 zeigt weiterhin ein Notebook
NB, welches eine Drahtlosverbindung WC mit einem Videocamcorder
CAMC hat. Die Drahtlosverbindung WC aus 2 ist eine
Bluetooth BT Verbindung. Wenn der Benutzer außerhalb der Reichweite von
Bluetooth BT kommt, dann wird nach dem Stand der Technik die Drahtlosverbindung
WC unterbrochen. Als Folge erfährt
der Benutzer verschiedene Unannehmlichkeiten, wie z.B. Datenverlust,
geringe Bildqualität
und/oder ähnliches.
-
In 2 sind
sowohl das Notebook NB als auch der Videocamcorder CAMC mit einem
IEEE802.11b Receiver ausgerüstet.
Allerdings erfährt
der Benutzer, wenn dieser den Bluetooth (BT)-Bereich verlassen hat, entsprechend
dem Stand der Technik auch, wenn verschiedene Standards, wie in
dem Beispiel der IEEE802.11b-Standard, verfügbar sind, immer noch die oben
genannten Unannehmlichkeiten. Dies rührt daher, dass die Systeme
nach dem Stand der Technik kein nahtloses Umschalten zwischen verschiedenen Drahtlosstandards
bieten.
-
Die
Erfindung zielt insbesondere darauf ab, die oben in Verbindung mit 2 beschriebenen
Situationen zu verbessern. Dies bedeutet, dass die Erfindung in
dem obigen Szenario dafür
verwendet werden kann, den Drahtlosstandard von dem Bluetooth (BT)-Standard
auf den IEEE802.11b-Standard umzuschalten. Wenn der Benutzer außerhalb
der Reichweite von Bluetooth BT mit dem Videocamcorder CAMC geht,
so bietet die Erfindung ein nahtloses Umschalten auf den IEEE802.11b-Standard.
-
3 zeigt
ein Blockdiagramm, welches die Standardkonvertierung unter Zuhilfenahme
einer Adaptionsschicht 117 darstellt. 3 zeigt
den Videocamcorder CAMC auf der linken Seite und das Notebook NB auf
der rechten Seite. Der Videocamcorder CAMC besitzt eine Anwendungsschicht 113 mit
einer Datenspeichereinrichtung DSM. Die Datenspeichereinrichtung
DSM bietet Daten, z.B. Videodaten, welche über eine IEEE802.11b Drahtlosverbindung
IEEE802.11b-WC übertragen
werden sollen.
-
Allerdings
hat der Benutzer die Übertragung
von Videodaten von dem Videocamcorder CAMC auf das Notebook NB gestartet,
während
er innerhalb des Bluetooth-Bereiches war. Aus diesem Grund haben
der Videocamcorder CAMC und das Notebook NB zuerst eine Bluetoothverbindung
aufgebaut. Dies bedeutet, dass die Anwendungsschicht 113 zuerst,
d.h. vor dem Umschalten, Bluetooth-Anwendungsbefehle BT-AC, Bluetooth-Anwendungsparameter
BT-AP und Bluetooth-Anwendungsdaten BT-AD verwendet hat, um über eine Bluetooth
Anwendungsverbindung 103 mit einer Verbindungsschicht 119 des
Videocamcorders CAMC zu kommunizieren. In der Verbindungsschicht 119 werden
die Bluetooth-Anwendungsbefehle
BT-AC, Bluetooth-Anwendungsparameter BT-AP und Bluetooth-Anwendungsdaten
BT-AD verarbeitet, um Bluetoothverbindungsbefehle BT-CC, Bluetoothverbindungsparameter
BT-CP und Bluetooth Anwendungsverbindungsdaten BT-CD zu erhalten.
Während
die Bluetoothverbindung zwischen dem Videocamcorder CAMC und dem
Notebook NB für
den Datentransfer verwendet wurde, wurden diese Befehle direkt an
ein Bluetooth (BT)-Interface innerhalb einer Drahtlosschicht 120 bereitgestellt.
In diesem Fall leitet die Adaptionsschicht 117 die Bluetoothverbindungsbefehle
BT-CC, Bluetoothverbindungsparameter BT-CP und Bluetoothverbindungs daten
BT-DC direkt, d.h. ohne Veränderung,
an die Drahtlosschicht 120 weiter.
-
Wenn
der Benutzer außerhalb
der Reichweite von Bluetooth BT geht, bietet die Erfindung ein nahtloses
Umschalten, in dem Beispiel von 3 auf den
IEEE802.11b-Drahtlosstandard. Ein Gesichtspunkt, der das nahtlose
Umschalten eröaubt,
ist die Verwendung der Adaptionsschicht 117. In dem Beispiel
von 3 wird die Adaptionsschicht 117 verwendet,
um die Bluetoothverbindungsbefehle BT-CC, Bluetoothverbindungsparameter
BT-CP und Bluetoothverbindungsdaten BT-CD zu verändern, um IEEE802.11b-verarbeitete Verbindungsbefehle
IEEE802.11b-CC, IEEE802.11b-verarbeitete Verbindungsparameter, IEEE802.11b-CP
und IEEE802.11b-verarbeitete Verbindungsdaten IEEE802.11b-CD zu
erhalten. Dies bedeutet, dass die Bluetoothverbindungsbefehle BT-CC,
Bluetoothverbindungsparameter BT-CP und Bluetoothverbindungsdaten
BT-CD verarbeitet werden. Verarbeiten kann hier mehrere Aspekte
bedeuten: Es ist z.B. möglich,
dass ein Bluetoothverbindungsbefehl BT-CC einem oder mehreren IEEE802.11b-Verbindungsbefehlen
IEEE802.11b-CC entspricht. Dies gilt ebenso für Bluetoothverbindungsparameter
BT-CP, d.h. ein Bluetoothverbindungsparameter BT-CP kann in einen
oder mehreren IEEE802.11b Verbindungsparameter IEEE802.11b-CP konvertiert
werden. Es ist ebenso möglich,
dass mehrere Bluetoothverbindungsbefehle BT-CC und/oder Bluetoothverbindungsparameter
BT-CP in einen einzigen IEEE802.11b Verbindungsbefehl IEEE802.11b-CC
bzw. einen einzigen IEEE802.11b Verbindungsparameter IEEE802.11b-CP
konvertiert werden.
-
Mit
anderen Worten gewährleistet
die Adaptionsschicht 117 alle notwendigen Schritte für eine Standardkonvertierung.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist hierbei, dass die oberen
Schichten, d.h. die Verbindungsschicht 119 und die Anwendungsschicht 113 die
Standardkonvertierung durch die Adaptionsschicht 117 nicht
bemerken. Dies bedeutet, dass die Adaptionsschicht 113 immer
noch mit der Verbindungsschicht 119 über die Bluetooth-Anwendungsverbindung 103 entsprechend
dem Bluetoothstandard kommuniziert. Ebenso merkt die Verbindungsschicht 119 die
Standardkonvertierung nicht und liefert deshalb weiter Bluetoothverbindungsbefehle
BT-CC, Bluetoothverbindungsparameter BT-CP und Bluetoothverbindungsdaten
BT-CD an die Adaptionsschicht.
-
Die
IEEE802.11b-verarbeiteten Verbindungsbefehle IEEE802.11b-CC, die
IEEE802.11b-verarbeiteten Verbindungsparameter IEEE802.11b-CP und
die IEEE802.11b-verarbeiteten Verbindungsdaten IEEE802.11b-CD werden
dann an ein IEEE802.11b-Interface innerhalb der Drahtlosschicht 120 geliefert.
Die Drahtlosschicht 120 sendet diese Daten dann als IEEE802.11b Übertragungsdaten
IEEE802.11b-TD über
die IEEE802.11b-Drahtlosverbindung
IEEE802.11b-WC aus.
-
Die übertragenen
IEEE802.11b-Übertragungsdaten
IEEE802.11b-TD werden von dem entsprechenden IEEE802.11b-Interface
der Drahtlosschicht 120 des Notebooks NB empfangen.
-
In
dem Notebook NB werden die Daten auf eine mehr oder weniger gegensätzliche
Art und Weise gegenüber
dem Videocamcorder CAMC verarbeitet. Dies bedeutet, dass die IEEE802.11b-Verbindungsbefehle IEEE802.11b-CC,
die IEEE802.11b-Verbindungsparameter IEEE802.11b-CP und die IEEE802.11b-Verbindungsdaten
IEEE802.11b-CD, welche in den IEEE802.11b-Übertragungsdaten IEEE802.11b-TD
enthalten sind, an eine entsprechende Adaptionsschicht 117 des
Notebooks geliefert werden. Innerhalb der Adaptionsschicht des Notebooks
NB werden die IEEE802.11b-Befehle,
-Parameter und -Daten in Bluetoothverbindungsbefehle BT-CC, Bluetoothverbindungsparamter
BT-CP und Bluetoothverbindungsdaten BT-CD konvertiert. Die Bluetoothverbindungsbefehle
BT-CC, Bluetoothverbindungsparameter BT-CP und Bluetoothverbindungsdaten
BT-CD werden dann an die Verbindungsschicht 119 des Notebooks
NB geliefert, wo eine Konvertierung in Bluetooth-Anwendungsbefehle
BT-AC, Bluetooth-Anwendungsparameter
BT-AP und Bluetooth-Anwendungsdaten BT-AD durchgeführt wird.
Die erhaltenen Bluetooth-Anwendungsbefehle BT-AC, Bluetooth-Anwendungsparameter
BT-AP und Bluetooth-Anwendungsdaten BT-AD werden dann an eine Anwendungsschicht 113 des
Notebooks NB geliefert. Innerhalb der Anwendungsschicht 113 werden
die Videodaten, welche in den Bluetooth-Anwendungsdaten BT-AD enthalten
sind, auf einem Display DIS angezeigt.
-
4 zeigt
einen weiteren wichtigen Aspekt der Erfindung, wobei eine Verwaltungseinheit 121 zum Steuern
des Umschaltens einer Multimediaeinheit auf einen anderen Drahtlosstandard
verwendet wird. Die Architektur von 4 kann auf
eine Multimediaeinheit angewendet werden, welche Daten sendet, als
auch auf eine Multimediaeinheit, welche Daten empfängt.
-
Dies
bedeutet, dass das in dem Beispiel von 2 und 3 die
Architektur von 4 in dem Videocamcorder CAMC
und dem Notebook NB angewendet werden kann.
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Die
Verwaltungseinheit 121 entscheidet das Umschalten auf einen
anderen Drahtlosstandard in Abhängigkeit
von verschiedenen Ereignissen. Zum Beispiel kann die Verwaltungseinheit 121 die
Signalstärke
der Drahtlosverbindung der Multimediaeinheit über einen Radioindikator 108 beobachten.
Wenn die Signalstärke einer
aktuell verwendeten Drahtlosverbindung klein wird, kann die Verwaltungseinheit 121 die
Signalstärke, welche
mit anderen zur Verfügung
stehenden Drahtlosstandards erreichbar ist, beobachten. Für den Fall,
dass die erreichbare Signalstärke
eines anderen Drahtlosstandards besser ist, kann die Verwaltungseinheit 121 das Umschalten
auf diesen anderen Drahtlosstandard entscheiden. Die Verwaltungseinheit 121 verwendet
dazu das Umschaltsignal 107, welches an die Adaptionsschicht 117 geliefert
wird. Die Adaptionsschicht 117 kümmert sich dann um alle notwendigen
Schritte zum Aufbauen einer neuen Verbindung des anderen Drahtlosstandards.
Außerdem
führt die
Adaptionsschicht alle oben erklärten
Schritte für
eine Standardkonvertierung durch.
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Die
Verwaltungseinheit 121 kann auch die Dienstqualität des Datenstreams über die
Datenstreamsignale 105 und 106 beobachten. Dies
bedeutet, dass die Verwaltungseinheit 121 eine Datenstreammessung durchführt. Auf
Basis der Dienstqualität
kann die Verwaltungseinheit 121 die Nutzung eines anderen
Drahtlosstandards als den aktuellen Drahtlosstandard wählen. Wenn
z.B. die Dienstqualität
gering wird, kann die Verwaltungseinheit 121 einen anderen
Drahtlosstandard auswählen,
der eine bessere Dienstqualität
ermöglicht.
-
Ein
weiterer externer Indikator ist z.B. ein Frequenzbandindikator.
Z.B. arbeiten Bluetooth und IEEE802.11b in dem gleichen Frequenzband.
Wenn Bluetooth aufgrund eines anderen Radiosignals in diesem Frequenzband
gestört
ist, ist es sehr wahrscheinlich, dass auch IEEE802.11b gestört ist und
es würde
keinen Sinn machen, auf IEEE802.11b umzuschalten. Allerdings arbeitet
IEEE802.11a in einem anderen Frequenzband, so dass, wenn der Frequenzbandindikator
signalisiert, dass ein anderes Frequenzband aktuell besser geeignet
ist, dies ein wichtiger Aspekt für
die Verwaltungseinheit ist.
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Die
Verwaltungseinheit 121 kann auch externe Informationen über ein
externes Signal 104 empfangen. Z.B. kann die Verwaltungseinheit 121 mit
Positionierungsdaten GPS über
das externe Signal 104 versorgt werden. Die Positionierungsdaten
können
die Position der Multimediaeinheit und die Position einer anderen Multimediaeinheit,
welche mit der Multimediaeinheit über die Drahtlosverbindung
verbunden ist, anzeigen. Die Messeinheit 121 kann den Abstand
zwischen den beiden Einheiten aus diesen Positionen berechnen und
entscheidet das Umschalten auf einen anderen Standard, für den Fall,
dass der Abstand einen größeren Wert
annimmt, als ein festgelegter Schwellwert.
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In
jedem Fall, wird, wenn die Verwaltungseinheit 121 entscheidet,
dass der Drahtlosstandard umgeschaltet werden soll, dies durch das
Umschaltsignal 107 durchgeführt.
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Die
Verwaltungseinheit 121 kann auch den Batteriezustand beobachten,
d.h. den Batteriestand der Multimediaeinheit. Wenn die Batterie
leer wird, d.h. die verbleibende Energie der Batterie klein wird,
kann die Verwaltungseinheit 121 entscheiden, auf einen
anderen Drahtlosstandard umzuschalten, welcher weniger Energie verbraucht,
als der aktuelle Drahtlosstandard. Wenn z.B. der aktuell verwendete
Drahtlosstandard der IEEE802.11a-Standard
mit einem relativ hohen Energieverbrauch (vgl. 1)
ist, kann die Verwaltungseinheit 121 für den Fall, dass die Verwaltungseinheit 121 registriert,
dass die Batterie leer wird, auf den Bluetooth (BT)-Standard umschalten,
welcher deutlich weniger Energie benötigt.
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Der
Aspekt des Beobachtens der verbleibenden Energie in der Batterie
kann helfen, die Gesamtzeit, welche eine Multimediaeinheit von einem
Benutzer benutzt werden kann, zu verlängern.
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Die
Verwaltungseinheit 121 kann auch von der Anwendung 113 über einen
externen Indikator 101 darüber informiert werden, auf
einen anderen Drahtlosstandard umzuschalten. Dies bedeutet, dass
wenn die Anwendung 113 entscheidet, auf einen anderen Drahtlosstandard
umzuschalten, die Verwaltungseinheit 121 das Umschaltsignal 107 an
die Adaptionsschicht 117 aussendet, wodurch der gewünschte Drahtlosstandard,
auf den umgeschaltet werden soll, angezeigt wird.
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In
manchen Fällen
kann es nötig
sein, dass die Verwaltungseinheit 121 die Anwendung 113 über das Umschalten
des Standards informiert wird. Dies wird mit einem Standardinformationssignal 118 erreicht.
Die Verwaltungseinheit 121 könnte die Anwendung 113,
verschiedener Bitraten des neuen Drahtlosstandards, auf welchen
umgeschaltet wird, informieren sollen. Die Anwendung 113 kann
die Bitrate des ausgesendeten Datenstreams folglich anpassen.
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4 zeigt
weiter verschiedene Verbindungen der Multimediaeinheit. Die Anwendung 113 hat
eine TCP/UDP-Handhabung 102 und tauscht folglich Daten
mit der TCP/UDP-Verbindungsschicht 114 in der Verbindungsschicht 119 aus.
Die TCP/UDP-Verbindungsschicht 114 hat eine direkt umgeschriebene TCP/UDP-Verbindung 109 mit
einem IEEE802.11a Interface der Drahtlosschicht 120. In
diesem Fall wird keine Standardkonvertierung durch die Adaptionsschicht 117 durchgeführt. Allerdings
kann die Verwaltungseinheit 121 der Adaptionsschicht 117 über das
Umschaltsignal 107 signalisieren, auf den Bluetoothstandard
umzuschalten. In diesem Fall baut die Adaptionsschicht 117 eine
Bluetooth BT-Verbindung auf. Nach dem Aufbau der Bluetooth BT-Verbindung
führt die
Adaptionsschicht 117 eine Standardkonvertierung wie oben
beschrieben durch. Dies bedeutet, dass die Daten nun in das Bluetooth
(BT)-Interface der Drahtlosschicht 120 umgeschrieben werden,
wobei eine konvertierte TCP/UDP-Verbindung 110 verwendet
wird.
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4 zeigt
auch ein anderes Beispiel, in dem der Drahtlosstandard von Bluetooth
auf den IEEE802.11b-Standard umgeschaltet wird. In diesem Beispiel
hat die Anwendung 113 eine Bluetooth-Verwaltung 103 aus
der Bluetoothverbindungsschicht 119. Vor dem Umschalten
des Standards hat die Bluetoothverbindungsschicht 115 eine
direkt umgeschriebene Bluetoothverbindung 112 mit dem Bluetooth-Interface
der Drahtlosschicht 120. Nachdem die Verwaltungseinheit 121 das
Umschaltsignal 107 ausgesendet hat, welches das Umschalten
auf den IEEE802.11b-Standard anzeigt, baut die Adaptionsschicht 117 eine IEEE802.11b-Verbindung
auf. Nach dem Aufbau der IEEE802.11b Standardverbindung beginnt
die Adaptionsschicht 117 die Standardkonvertierung des
Bluetoothstandards in den IEEE802.11b-Standard. Dies bedeutet, dass
alle Daten, welche über
die direkt umgeschriebene Bluetoothverbindung 112 vor dem
Umschalten ausgesendet wurden, nun über das IEEE802.11b Interface über eine
konvertierte Bluetoothverbindung 111 gesendet werden.
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5 zeigt
die verschiedenen Schritte, welche ausgeführt werden, um ein nahtloses
Umschalten von einer Drahtlostechnologie A auf eine Drahtlostechnologie
B in der Drahtlosschicht 120 zu ermöglichen.
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Bevor
das Umschalten von dem Drahtlosstandard A (Drahtlostechnologie A)
auf den Drahtlosstandard B (Drahtlostechnologie B) erklärt wird,
werden Schritte zum Öffnen
einer Verbindung entsprechend dem Drahtlosstandard A erklärt.
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In
einem Schritt 212 sendet die Anwendungsschicht 113 einen
Befehl "A_Open_Connection" an die Adaptionsschicht 117.
Die Adaptionsschicht 117 sendet entsprechend einen Befehl "A_Open_Connection" in einem weiteren
Verarbeitungsschritt 222 an die Drahtloseinheit der Drahtlostechnologie
A innerhalb der Drahtlosschicht 120 aus. Die Drahtloseinheit
der Drahtlostechnologie A stellt hierfür eine Verbindung in dem Schritt 232 her.
Dann wird der Datenverkehr in einem Schritt 233 gestartet.
Nachdem der Datentransfer gestartet wurde, beginnt die Anwendungsschicht 113 das
Senden von Daten mit einem Befehl "A_Send_Data" in einem Schritt 213. Die
Adaptionsschicht 117 sendet hierzu einen Befehl "A_Send_Data" in einem Schritt 223.
Dazu sendet die Drahtloseinheit innerhalb der Drahtlosschicht 120 Daten
in einem Schritt 234.
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Während Daten
mit der Drahtlostechnologie A gesendet werden, empfängt die
Verwaltungseinheit 121 ein Indikatorereignis in einem Schritt 202.
Die Verwaltungseinheit 121 evaluiert dazu andere Drahtlossysteme in
einem Schritt 203. Für
den Fall, dass die Verwaltungseinheit 121 entscheidet,
dass die Drahtlostechnologie B unter den Gesichtspunkten wie z.B.
Dienstqualität,
Signalstärke
und/oder Energieverbrauch besser geeignet ist, kann die Verwaltungseinheit 121 auf
ein anderes Drahtlossystem in einem Schritt 204 umschalten.
Die Verwaltungseinheit 121 sendet hierzu ein Signal 286 an
die Adaptionsschicht 117. Sobald dieses Signal 286 von der
Verwaltungseinheit 121 empfangen wird, sendet die Adaptionsschicht 117 ein
Signal 280 an die Drahtloseinheit der Drahtlostechnologie
B. Die Drahtloseinheit der Drahtlostechnologie B baut dann eine
Verbindung entsprechend der Drahtlostechnologie B in Schritt 242 auf.
Nachdem die Verbindung des Drahtlosstandards B aufgebaut wurde,
beginnt die Adaptionsschicht 117 das Umleiten des Datenverkehrs
in Schritt 205. Die Adaptionsschicht 117 sendet
dazu ein entsprechendes Signal 281 an die Drahtloseinheit
der Drahtlostechnolo gie B. Die Drahtloseinheit der Drahtlostechnologie
B beginnt daraufhin den Datenverkehr in einem Schritt 243.
-
Nachdem
die Verbindung der Drahtlostechnologie B aufgebaut wurde, fährt die
Anwendungsschicht 113 mit dem Senden von Daten über den
Befehl "A_Send_Data" im Schritt 214 fort.
Die Adaptionsschicht 117 empfängt diesen Befehl und konvertiert
ihn in dem Drahtlosstandard B. In diesem Fall bedeutet dies, dass
die Adaptionsschicht 117 den Befehl "A_Send_Data" in "B_Send_Data", wie in Schritt 224 angezeigt,
konvertiert. Die Adaptionsschicht 117 leitet dann die Daten
entsprechend dem Drahtlosstandard B an die Drahtloseinheit der Drahtlostechnologie
B über
das Signal 284. Die Drahtloseinheit der Drahtlostechnologie
B sendet die Daten entsprechend dem Drahtlosstandard B in einem
Schritt 244.
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Da
die Drahtlosverbindung der Drahtlostechnologie A nicht mehr benötigt wird,
wird der Datenverkehr in einem Schritt 235 gestoppt. Die
Adaptionsschicht 217 sendet dazu einen Befehl "A_Close_Connection" in einem Schritt 227 an
die Drahtloseinheit der Drahtlostechnologie A. Die Drahtloseinheit
der Drahtlostechnologie A schließt dann die Verbindung in einem
Schritt 236.
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Die
Anwendungsschicht 113 bemerkt das Umschalten von der Drahtlostechnologie
A auf die Drahtlostechnologie B nicht. Dies bedeutet, dass die Anwendungsschicht 113 mit
dem Senden von Daten durch die Verwendung des Befehls "A_Send_Data" fortfährt (Schritt 215).
Die Adaptionsschicht konvertiert den Befehl "A_Send_Data" in den Befehl "B_Send_Data". Die Daten werden an die Drahtloseinheit
der Drahtlostechnologie B über
das Signal 285 geliefert und in Schritt 245 ausgesendet.
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Wie
in dem obigen Beispiel gesehen werden kann, bemerkt die Anwendungsschicht 113 überhaupt nicht,
dass der Drahtlosstandard von dem Drahtlosstandard A auf den Drahtlosstandard
B umgeschaltet wurde. Die Anwendungsschicht 113 sendet
deshalb immer noch Daten entsprechend dem Befehlssatz der Drahtlostechnologie
A. Mit anderen Worten sendet die Anwendungsschicht 113 immer
noch Anwendungsbefehle, Anwendungsparameter und Anwendungsdaten
entsprechend einem ersten Drahtlosstandard, welcher vor dem Umschalten
auf den Drahtloskanalstandard verwendet wurde.
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6 zeigt
ein Diagramm ähnlich
dem aus 5, welches ähnliche Schritte darstellt,
wobei die Drahtlostechnologie A jetzt UWB (Ultra Wide Band) und
die Drahtlostechnologie B jetzt WLAN (Wireless Local Area Net) ist.
Dafür sendet
die Anwendungsschicht 113 in einem Schritt 312 einen
Befehl "UWB_Open_Connection" an die Adaptionsschicht 117.
Beim Empfangen dieses Befehls sendet die Adaptionsschicht 117 einen
Befehl "UWB_Open_Connection" an die UWB-Einheit
der Drahtlosschicht 120 (Schritt 322). Beim Empfangen
dieses Signals baut die UWB-Einheit der Drahtlosschicht 120 eine
Verbindung in Schritt 332 auf und beginnt mit dem Videostream
(Schritt 333). Nachdem der Videostream gestartet wurde,
sendet die Anwendungsschicht 113 Daten "UWB_Send_Data" (Schritt 313) an die Adaptionsschicht 113.
Die Adaptionsschicht 117 sendet Daten an die UWB-Einheit
unter Verwendung des Befehls "UWB_Send_Data" (Schritt 323).
Die UWB-Einheit sendet die Videodaten im Schritt 334.
-
Während die
Videodaten entsprechend dem UWB (Ultra Wide Band)-Standard ausgesendet
werden, nimmt die Verwaltungseinheit 121 ein schwaches
Signal des UWB (Ultra Wide Band)-Bandes in einem Schritt 302 wahr.
Die Verwaltungseinheit 121 erfasst weiter in einem Schritt 303,
dass das WLAN-Signal besser d.h. stärker ist, als das UWB (Ultra
Wide Band)-Signal.
Die Verwaltungseinheit 121 entscheidet deshalb, auf den WLAN
(Wireless Local Area Network)-Standard in Schritt 304 umzuschalten.
Die Verwaltungseinheit 121 sendet dazu ein Signal 386 an
die Adaptionsschicht 117. In einem Schritt 326 sendet
die Adaptionsschicht 117 dazu einen Befehl "WLAN_Open_Connection" an die WLAN (Wireless
Local Area Network)-Einheit 341 unter Verwendung des Signals 380.
Das Signal 380 wird von der WLAN (Wireless Local Area Network)-Einheit
empfangen und die WLAN (Wireless Local Area Network)-Einheit 341 baut
dafür eine
WLAN-Verbindung
in einem Schritt 342 auf. Die Adaptionsschicht 117 beginnt
dann mit dem Umleiten des Datenverkehrs in einem Schritt 305 unter
Verwendung des Signals 381. Beim Empfangen des Signals 381,
beginnt die WLAN (Wireless Local Area Network)-Einheit einen Videostream
in einem Schritt 343.
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Nachdem
der Videostream der WLAN-Einheit begonnen wurde, fährt die
Anwendungsschicht 113 damit fort, Daten zu senden, indem
der Befehl "UWB_Send_Data" in Schritt 314 verwendet
wird. Jedoch konvertiert nun die Adaptionsschicht 117 diesen
Befehl in den Befehl "WLAN_Send_Data" in Schritt 324.
Entsprechende WLAN-Daten werden an die WLAN-Einheit über das
Signal 384 gesendet und Videodaten werden in Schritt 344 entsprechend
dem WLAN-Standard ausgesendet. Nach dem erfolgreichen Aufbau der
WLAN-Verbindung und dem erfolgreichen Senden von Daten entsprechend
dem WLAN-Standard, wird der Videostream der UWB-Verbindung im Schritt 335 gestoppt.
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Die
Adaptionsschicht 117 sendet einen Befehl "UWB_Close_Connection" an die UWB (Ultra
Wide Band)-Einheit in einem Schritt 327. Die UWB-Einheit
schließt
dafür die
Verbindung in Schritt 336.
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Nachdem
die Verbindung der UWB-Einheit beendet wurde, fährt die Anwendung 113 damit
fort, Daten zu senden, indem der Befehl "UWB_Send_Data" verwendet wird (Schritt 315).
Dieser Befehl wird innerhalb der Adaptionsschicht 117 in
Schritt 325 in "WLAN_Send_Data" konvertiert. Die
Daten werden an die WLAN-Einheit der Drahtlosschicht 120 über das
Signal 385 geliefert. Die WLAN-Einheit sendet die Daten
entsprechend dem WLAN-Standard
(Schritt 345).
-
Die
folgenden weiteren Erklärungen
können
dem Fachmann dabei behilflich sein, die Erfindung besser zu verstehen:
Die
vorgestellte Erfindung erlaubt ein nahtloses Umschalten zwischen
verschiedenen Drahtlostechnologien in einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung,
ohne dass ein laufender Datenstream unterbrochen wird. Aus diesem Grund
erlaubt sie die Verwendung derjenigen Drahtlostechnologie, welche
am besten für
eine bestimmte Situation geeignet ist, und sie kann sich veränderten
Umständen
in mobilen Szenarien anpassen, indem auf eine andere Drahtlostechnologie
umgeschaltet wird.
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Stand der Technik:
-
Einige
Arbeit wurde bereits beim nahtlosen Übergang zwischen WLAN- und
WMAN-Netzwerken geleistet. Diese Arbeit ist verbunden mit dem Wettbewerb
beider Technologien in bestimmten Gebieten, z.B. Network Access
Points in Flughäfen
und anderen dichten Gebieten. Allerdings bezieht dieses Verwendungsszenario
typischerweise einen Netzwerkanbieter mit ein, was zu einer Topologie
führt,
welche grundlegend anders ist als die, welche in dieser Erfindung
verwendet wird.
-
Der
bekannte Stand der Technik behandelt einen dynamischen Wechsel von Übertragungsprotokollstandards/-systemen
und Datenformaten nicht. Die bekannte Technik behandelt eine dynamisch
veränderliche Netzwerktopologie
und das Problem des Umleitens des Verkehrs zu einem richtigen Zeitpunkt.
In dem bekannten Stand der Technik werden die verwendeten Protokolle/Standards/Systeme
nicht verändert,
wenn das Umschalten geschieht, das bedeutet, dass die Protokolle
so definiert sind, dass sie einen Übergang unterstützen.
-
Ebenso
richtet sich in dem bekannten Stand der Technik das Verwendungsszenario
an einen Benutzer, welcher durch verschiedene Netzwerkzugangspunkte
(Network Access Points), welche über
eine Datenübertragungsleitung
miteinander verbunden sind, umherwandert, während die Erfindung auf drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindungen
und die Optimierung von Energieverbrauch abzielt.
-
In
Verbindung mit einem Überbrückungsgerät zum Verbinden
eines drahtlosen PAN und eines drahtlosen LAN wird beschrieben,
wie ein WLAN als eine Datenübertragungsleitung
für Bluetooth-Zugangspunkte verwendet
werden kann, wenn die Bluetooth-Zugangspunkte eine größere Entfernung
zueinender haben als die Reichweite von Bluetooth, und ein Benutzer
mit dem mobilen Endgerät
die Reichweite eines Bluetooth-Zugangspunktes zeitweise verlassen
muss, um in den Bereich des anderen Bluetooth-Zugangspunkts zu gelangen.
In diesem Fall ist das mobile Endgerät nur bluetoothfähig und
nicht WLAN-fähig.
WLAN wird lediglich dazu verwendet, die beiden Bluetooth Zugangspunkte
miteinander zu verbinden. Aus diesem Grunde wird ein anderer Fall
für eine
Verwendung mit verschiedenen Topologien beschrieben.
-
Außerdem wird
in Verbindung mit Verfahren und Systemen zum Ermöglichen von nahtlosem Roaming von
mobilen Geräten
in Drahtlosnetzwerken beschrieben, wie ein mobiles Gerät nahtlos
zwischen verschiedenen Zugangspunkten mit verschiedenen Drahtlostechnologien
umher bewegt werden kann, wenn alle Zugangspunkte mit dem Internet
verbunden sind. Aus diesem Grund ist die Topologie verschieden von
der, welche in dieser Erfindung beschrieben wird.
-
In
einem automatischen und nahtlosen vertikalen Hin- und Herbewegen
zwischen drahtlosen WLAN (Wireless Local Area Network) Netzen und
WWAN (Wireless Wide Area Network) Netzen kann eine aktive oder laufende
bzw. Streaming-Datenverbindung aufrechterhalten werden. Es wird
beschrieben, wie die Übergabe
von mobilen Geräten
zwischen WLAN-Zugangspunkten und GSM-Basisstationen geschehen kann.
Dies führt
zu einer Topologie und zu Nutzungsszenarien, welche sich von denen,
welche in dieser Erfindung beschrieben werden, unterscheiden.
-
Weitere
vorteilhafte Details der Erfindung werden im Folgenden beschrieben:
Heute
existieren verschiedene Möglichkeiten,
wie verschiedene Drahtlostechnologien Medienstreams und Dateitransfer
zwischen zwei Geräten
vornehmen können.
Z.B. gab es mehrere Demonstrationen, wie Bluetooth-Drahtlostechnologie
zum Streaming eines Videos von einer Quelle an einen Empfänger verwendet
werden kann. Das Gleiche wurde für
verschiedene WLAN Systeme gezeigt und ist Teil der Anwendungsfälle für kommende
Technologien wie UWB (Ultra Wide Band).
-
Jede
Technologie hat ihre Vorteile, welche stark von der Situation abhängen. Bluetooth
wurde für
niedrigen Energieverbrauch optimiert, jedoch deckt es für viele
Geräte
nicht mehr als eine Reichweite von 10 Metern ab. WLAN hat eine größere Reichweite
und eine höhere
Bitrate, jedoch verbraucht es deutlich mehr Energie. 1 zeigt
einige Beispiele, wie sich verschiedene Drahtlostechnologien in
Bezug auf Reichweite, Bitrate und Energieverbrauch zueinander verhalten.
Bereits heute gibt es Multimediaeinheiten, in welchen vielfältige Drahtlostechnologien
eingebaut sind, z.B. Bluetooth und WLAN in PCs. In Zukunft werden
sogar noch mehr Geräte
mehrere Drahtlostechnologien bieten.
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Aus
diesem Grund ist es wünschenswert,
jede der verschiedenen Technologien in Abhängigkeit der gegenwärtigen Situation
zu verwenden. Wie 2 zeigt, sollte eine drahtlose
mobile Kamera, welche mit dem Personal Computer (Notebook NB in 2)
verbunden ist auf Bluetooth laufen, wenn eine hohe Bitrate nicht benötigt wird,
wenn die Kamera auf den Energieverbrauch achten muss und die Entfernung
nicht zu groß ist. Falls
jedoch die mobile Kamera außerhalb
der Reichweite von Bluetooth bewegt wird, würde sie ihre Verbindung verlieren.
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Diese
Erfindung beschreibt unter anderem eine Möglichkeit, wie die Geräte auf eine
andere Drahtlostechnologie umschalten können, ohne z.B. einen laufenden
Videostream oder eine Datenübertragung
zu unterbrechen, wobei der Energieverbrauch optimiert wird. In dem
obigen Beispiel könnte
WLAN dafür
verwendet werden, die Reichweite auf Kosten eines höheren Energieverbrauchs
außerhalb
der Bluetooth-Reichweite auszudehnen, vgl. 2.
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Gegenwärtig ist
es möglich,
die meisten der WPAN/WLAN-Technologien, welche in dieser Erfindung beschrieben
sind, zur Verbindung von zwei Geräten alleine zu verwenden. Allerdings
ist kein Stand der Technik bekannt, der sich mit dem Versuch befasst,
von der Überlappung
zwischen den Technologien in Sachen Energieverbrauch, Reichweite
und Benutzungsszenerien, wie in dieser Erfindung beschrieben, zu
profitieren. Eine Hauptanwendung der vorgestellten Erfindung ist
es, den Energieverbrauch durch das Auswählen der optimalen Drahtlostechnologie
in Abhängigkeit
der derzeitigen Situation zu optimieren.
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Um
nahtlos von einer Drahtlostechnologie auf eine andere umzuschalten,
ohne eine laufende Datenübertragung
(z.B. Medienstream oder Dateitransfer) zu unterbrechen, wird eine
Adaptionsschicht eingeführt, um
die unteren Schichten von der Anwendung abzukapseln. Die meisten
Technologien, welche für
diese Erfindung geeignet sind, verwenden das IP Internetprotokoll
als Netzwerkschicht. Diese Erfindung macht sich diese Tatsache zunutze,
ist jedoch nicht auf IP beschränkt.
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Die
Erfindung umfasst z.B. eine Architektur, welche eine Adaptionsschicht
einsetzt und eine Sequenz von Ereignissen und Aktionen, welche zum
Ausführen
des nahtlosen Übergangs
verwendet wird.
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In
manchen Fällen
muss die Anwendung von dem Umschalten auf eine andere Drahtlostechnologie
in den unteren Schichten nichts mitbekommen. In anderen Fällen jedoch
ist es unausweichlich, dass die Anwendung davon Kenntnis erlangt,
um entsprechende Aktionen einzuleiten, wie die Reduzierung der Bitrate
eines Videostreams.
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Die
Architektur des beschriebenen Systems ist in 4 dargestellt.
Sie enthält
eine Anwendungsschicht 113, eine Verbindungsschicht 119,
eine Adaptionsschicht 117, eine Drahtlosschicht 120 und
eine Verwaltungseinheit.
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Die
Anwendungsschicht 113 implementiert die aktuelle Anwendung.
Im Fall eines Dateitransfers z.B., umfasst dies alle Aufgaben, welche
sich auf das Bereitstellen der zu übertragenden Daten beziehen.
Dies kann ein Benutzerinterface, Verzeichniszugriff usw. umfassen.
Im Falle eines Medienstreams ist die Anwendung typischerweise verantwortlich
für das
Bereitstellen der Medienframes (Medien-Übertragungsblöcke) in
einem zeitrichtigen Verhalten. Die Anwendung kann als Benutzer des
Dienstes angesehen werden, welcher von dieser Erfindung bereitgestellt
wird. Die Anwendung beruft sich auf eine bestimmte Verbindung durch
die Verwendung einer Verbindungshandhabung. Im Falle einer IP Verbindung
wird diese auch als Socket (Sockel) bezeichnet.
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Die
Anwendung stellt typischerweise eine Drahtlosverbindung mit einem
anderen Gerät
her, indem die Dienste der Verbindungsschicht 119 benutzt
werden. Im Falle von IP als Netzwerkprotokoll, kann die Anwendung
ihrerseits eine TCP- oder UDP-Verbindungshandhabung empfangen, oder
im Falle von Bluetooth, eine entsprechende Handhabung von einem
der Bluetooth Profile. Die Verbindungsanfrage und die Handhabungen werden über 102 und 103 ausgetauscht.
Die Architektur ist dafür
zugänglich,
andere Drahtlostechnologien 116 in die Verbindungsschicht
aufzunehmen. Zugänglich
bedeutet hier, dass die Erfindung nicht auf die derzeit erwähnten Standards
und/oder Spezifikationen beschränkt
ist. Sie kann auf einfache Weise auf zukünftige Spezifikationen, Standards
und/oder Systeme angewendet werden, vor allem auf proprietäre Systeme.
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Die
Adaptionsschicht 117 ist verantwortlich für das Umschreiben
der Verbindung von der Verbindungsschicht auf die Drahtlosschicht.
Im Falle eines Direct Mapping (direktes Umschreiben) z.B. von einem
Bluetooth-Profil auf die Bluetooth-Kernschichten (Drahtlosschicht),
kann die Adaptionsschicht inaktiv bleiben. Die Verbindungen 109 und 112 sind
Beispiele für
solche Direct Mappings. In anderen Fällen muss die Adaptionsschicht
die Funktionalität
einer bestimmten Drahtlostechnologie emulieren. Für den Fall,
dass ein Bluetooth-Profil über
z.B. ZigBee läuft,
muss die Adaptionsschicht beachten, dass die Verbindungsschicht
nur Bluetooth-Funktionalität
sieht, obwohl diese innerhalb der Adaptionsschicht in eine ZigBee
Funktionalität
umgeschrieben wird. Beispiele für
ein solches Emulieren sind die Verbindungen 110 und 111.
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Die
Aufgabe der Adaptionsschicht kann in drei Unteraufgaben getrennt
werden: Befehlskonvertierung, Parameterkonvertierung und Datenkonvertierung.
Z.B. übersetzt
die Befehlskonvertierung einen Befehl, welcher von der Anwendung
in "Bluetooth-Sprache" empfangen wurde,
in einen entsprechenden Befehl in "WLAN-Sprache", welcher an die Drahtlosschicht gesendet
werden soll. Ein solcher Befehl kann verschiedene Parameter enthalten.
Die Parameterkonvertierung muss durchgeführt werden, um diese Parameter
zu konvertieren. Z.B. wird in Bluetooth die Länge eines Paketes in Byte beschrieben,
in anderen Drahtlossystemen kann diese in Millisekunden beschrieben
werden. Schließlich
kann eine Datenkonvertierung benötigt
werden, wenn ein bestimmtes Datenformat auf ein anderes Datenformat
umgeschrieben werden muss. Ein Beispiel ist ein Audiocodec. Über Bluetooth
kann MP3 verwendet werden, jedoch können andere Drahtlossysteme
eine Umschlüsselung
in lineares PCM erfordern.
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Die
Drahtlosschicht 120 enthält alle Kernfunktionalitäten für die verschiedenen
Drahtlostechnologien, welche für
das System verfügbar
sind. Als Beispiele enthält 4 UWB
(Ultra Wide Band) 802.11a+b, Bluetooth und ZigBee, aber die Architektur
kann auf einfache Weise auf andere Drahtlostechnologien erweitert
werden.
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Schließlich enthält die Architektur
eine Verwaltungseinheit 121. Diese Einheit evaluiert kontinuierlich Daten
von verschiedenen Quellen, um entscheiden zu können, welche Drahtlostechnologie
den Anforderungen in der momentanen Situation am besten gerecht
wird. Beispiele für
Quellen, welche von der Verwaltungseinheit dafür berücksichtigt werden, sind Funkindikatoren 108 (z.B.
Signalstärke),
Messungen der Qualität
des gesendeten Streams 105, 106 (z.B. Anzahl der
verlorenen Pakete) oder externe Indikatoren 104, 101 (z.B.
Positionierungsdaten von GPS, direkte Anfragen von der Anwendung,
usw.). Nach dem Evaluieren all diesen Eingaben, kann die Verwaltungseinheit
eine Anfrage bei der Adaptionsschicht stellen, auf eine andere Drahtlostechnologie
umzuschalten, wobei 107 verwendet wird. In manchen Fällen ist
es notwendig, auch die Anwendung über 118 zu informieren.
Die Anwendung kann z.B. erfordern, die Bitrate eines Videocodecs
einzustellen.
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5 zeigt
die Sequenz von Ereignissen und Aktionen, welche ausgeführt werden,
wenn das System von einem Drahtlossystem auf ein anderes Drahtlossystem
umschaltet. Es gibt fünf
Spalten für
den Ablauf der Ereignisse für
die Verwaltungseinheit 121, die Anwendungsschicht 113,
die Adaptionsschicht 117, das Drahtlossystem A und das
Drahtlossystem B.
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Eine
Anwendung stellt von Anfang an eine Verbindung her, indem eine Anfrage
(Schritt 212) an ein Drahtlossystem A (Schritt 232) über die
Anwendungsschicht (Schritt 222) gesendet wird. Zu diesem
Zeitpunkt gibt die Anwendungsschicht vor, das Drahtlossystem A zu
sein, indem sie Befehle, Parameter und Daten in dem gleichen Format
annimmt, wie dies für
das Interface der Drahtlostechnologie A definiert ist. Zu diesem Zeitpunkt
wird die offene Anfrage (Schritt 212), welche von der Anwendung
empfangen wurde, einfach als eine offene Anfrage (Schritt 222)
an das Drahtlossystem B ohne Abänderung
weitergeleitet. Drahtlossystem A empfängt die Anfrage und stellt
die Verbindung her (Schritt 232) und bereit die Verbindung
für den
Transport von Datenverkehr vor (Schritt 233).
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Dann
sendet die Anwendung Daten, indem eine Anfrage in dem Format für Drahtlossystem
A gesendet wird (Schritt 213). Die Adaptionsschicht empfängt diese
und leitet diese weiter (Schritt 223) an das Drahtlossystem
A, ohne jegliche Veränderung.
Das Drahtlossystem A transportiert die Daten an die andere Seite (Schritt 234).
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In
der Zwischenzeit kann ein Indikatorereignis (Schritt 202),
z.B. ein Signalstärkeindikator
und die Evaluierung von anderen Drahtlossystemen (Schritt 203)
anzeigen, dass es effizienter ist, in der momentanen Situation,
auf das Drahtlossystem B umzuschalten (Schritt 204). Die
Verwaltungseinheit sendet dazu ein Signal 286 an die Adaptionsschicht 117.
Beim Empfangen dieses Signals 286, sendet die Adaptionsschicht 117 einen Befehl "B_Open-Connection" an das Drahtlossystem
B, unter der Verwendung von Signal 280. Das Drahtlossystem
B stellt daraufhin eine Verbindung in Schritt 242 her.
Die Adaptionsschicht 117 beginnt dann, Datenverkehr umzuleiten
(Schritte 205, 281 und 243).
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Die
Anwendung fährt
mit dem Senden von Daten fort, ohne dies zu bemerken, d.h. während sie
immer noch Befehle, Parameter und Daten in dem Format des Drahtlossystems
A an die Adaptionsschicht sendet (Schritt 214). Nachdem
das Umleiten erreicht wurde, leitet die Adaptionsschicht 117 jedoch
nicht einfach die Anfrage an das Drahtlossystem A weiter, sondern
wandelt diese anstatt dessen in einen Befehl mit Parametern und
Daten in dem Format des Drahtlossystems B um (Schritt 224)
und sendet diese als eine Anfrage an das Drahtlossystem B (Schritt 284).
Das Drahtlossystem B transportiert dann die Daten an die andere
Seite (Schritt 244). Die Umwandlung einer Anfrage für das Drahtlossystem
A in eine Anfrage für
das Draht lossystem B in diesem Schritt kann eine Übersetzung
von einem Befehl in einen oder mehrere Befehle in ein anderes Format, die
Umwandlung von Parametern in einen oder mehrere Parameter in ein
anderes Format und die Umwandlung von Daten von einem Format in
ein anderes Format umfassen. Im Falle von Medienstreams zum Beispiel, kann
diese Umwandlung von Datenformaten ein Umschlüsseln von einem Codecformat
in ein anderes umfassen.
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Während dieser
Zeit kann das Drahtlossystem A die Verbindung immer noch aktiv haben,
obwohl sie nicht mehr für
den Verkehr verwendet wird. Aus diesem Grund kann die Adaptionsschicht 117 entscheiden,
sie zu unterbrechen (Schritt 227) und die Verbindung zu
schließen
(Schritte 235, 236).
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Alle
Daten, welche von der Anwendung danach gesendet werden, werden von
der Adaptionsschicht wie oben beschrieben (Schritte 215, 225, 285, 245)
umgewandelt. Dies bedeutet, dass die Adaptionsschicht vorgibt, das
Drahtlossystem A zu sein, obwohl es intern alle Befehle und Parameter
und Daten übersetzt
und an das Drahtlossystem B leitet. Die Anwendung merkt nicht, dass
eine Veränderung
in den unteren Schichten stattgefunden hat und kann deshalb nahtlos
jeglichen Datenverkehr, z.B. Medienstreams fortsetzen, ohne dass
es zu Unterbrechungen kommt.
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Ausführungsform:
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Ein
typisches Anwendungsszenario der beschriebenen Erfindung ist ein
Videocamcorder, der drahtlos mit einem Laptopcomputer, d.h. mit
einem Notebook verbunden ist. Sowohl das Laptop als auch der Camcorder
haben zwei eingebaute Drahtlostechnologien: UWB (Ultra Wide Band)
und WLAN. Zum Zeitpunkt der ursprünglichen Verbindung ist der
Camcorder nur wenige Zentimeter vom Laptop entfernt. Deshalb wird
UWB als Drahtlossystem für
diese ursprüngliche
Verbindung ausgewählt.
Für kurze
Distanzen bietet es höhere
Datenraten und geringeren Energieverbrauch als WLAN. Nach dem Verbinden
beginnt der User einen Videostream von dem Camcorder auf den Laptop.
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Dann
beginnt der Benutzer, sich mit dem Camcorder umher zu bewegen. Dadurch
verlässt
er den 10 Meter-Bereich, der durch UWB abgedeckt ist. 6 zeigt
den Ablauf der Aktionen und Ereignisse, die innerhalb der Verwaltungseinheit 121,
der Anwendungsschicht 113, der Adaptionsschicht 117,
des UWB-Bereiches 331 und des WLAN-Bereiches 341 stattfinden.
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Zu
Beginn entscheidet der Benutzer, den Camcorder und das Laptop zu
verbinden. Dies führt
zu einer entsprechenden Anfrage von der Anwendungsschicht an die
UWB-Schicht über
die Adaptionsschicht 113, 117. In diesem Fall
wird keine Übersetzung
in der Adaptionsschicht benötigt,
der Befehl mit seinen Parametern wird einfach an die UWB-Schicht
weitergeleitet und wird dort ausgeführt (Schritte 332, 333).
Dann beginnt der eigentliche Videostream und Daten werden von der
Anwendung (Schritt 313) über die Adaptionsschicht (Schritt 323)
an die UWB-Schicht gesendet. Es besteht wiederum kein Bedarf, dass
die Adaptionsschichten den Befehl übersetzen oder die Daten transformieren.
Sie können
einfach weitergeleitet werden, da die Anwendung bereits das Format
für die
UWB-Schicht verwendet.
-
Wenn
der Benutzer sich mit dem Camcorder umher bewegt und den 10 Meter-Bereich übertritt,
kann die Signalstärke
für UWB
zu klein werden. Dies wird angezeigt (Schritt 302) durch
die Verwaltungseinheit, die erkennt, dass das WLAN-Signal besser
ist (Schritt 303) und deshalb entscheidet, auf WLAN umzuschalten (Schritt 304)
und den Datentransfer umzuleiten (Schritt 305), indem eine
WLAN-Verbindung geöffnet
wird (Schritt 304, 386, 326, 380)
und diese für
einen Datentransportstream vorbereitet (Schritte 305, 381, 343).
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Die
Anwendung fährt
unterdessen damit fort, Videodatenpakete immer noch in dem Format
für UWB zu
senden (Schritt 314). Da allerdings der Verkehr auf WLAN
umgeleitet wurde, übersetzt
die Adaptionsschicht die Befehle und transformiert die Videopakete
in das Format von WLAN und sendet dies als eine "Send_Data"-Anfrage an WLAN (Schritte 324, 384).
Dieser Schritt kann ein Umschreiben von einem Videocodec auf einen
anderen umfassen, z.B. von MPEG-4 auf MPEG-2.
-
Da
es ineffizient ist, den UWB-Kanal aufrechtzuerhalten, wenn kein
Verkehr über
ihn läuft,
entscheidet die Adaptionsschicht 117, die UWB-Verbindung
zu unterbrechen und zu schließen
(Schritte 327, 335, 336). Alle Videopakete
des Streams, die die Anwendung von da an (Schritt 315)
weiter sendet, werden übersetzt und
transformiert (Schritte 325, 345), wie oben beschrieben.
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Es
ist entscheidend, dass über
die ganze Zeit die Anwendung den Stream weiterführt, wie zu Beginn des Streams.
Obwohl es eine bedeutende Veränderung
in den unteren Schichten, d.h. ein Umschalten des Transportträgers, gibt,
tritt für
die Anwendung keinerlei Veränderung
und deshalb auch keine negative Auswirkung für den Benutzer auf. Ohne die
Erfindung müsste
die Anwendung den Stream stoppen, eine andere Verbindung aufbauen
und den Stream auf der neuen Verbindung wieder starten. Der Benutzer
würde dies
aufgrund einer sichtbaren Unterbrechung des präsentierten Videos erkennen.
-
Abkürzungen
und Standards:
-
Bluetooth:
-
- – Wireless
Personal Area Network-Technologie für Nahbereich
- – "Low Power Cable" Ersatztechnologie
- – Reichweite
10-100 Meter
- – Bitrate
bis zu 720 kbps
- – Betrieb
im 2,4 GHz Band
-
UWB:
-
- – "Ultra Wide Band"
- – Wireless
Personal Area Network-Technologie für Nahbereich
- – Reichweite
bis zu 10 Metern
- – Schwachstrom/Niedrigenergie
- – Bitrate
größer als
50 Mbps
- – die
grundlegende Idee ist das Verteilen über das gesamte Frequenzband
- – wird
für IEEE802.15.3a
benutzt
-
IEEE 802.15/WPAN:
-
- – WPAN
(Wireless Personal Area Networks)
- – 802.15.1: Äquivalent
zu Bluetooth
- – 802.15.3:
Zielt auf drahtlose Multimediaanwendungen ab
- – 802.15.3a:
Zielt auf drahtlose Multimediaanwendungen ab
- – 802.15.4:
Basis für
ZigBee: Drahtlose Heimanwendungen
- – niedrigerer
Energieverbrauch als WLAN
-
IEEE 802.11/WLAN:
-
- – WLAN
(Wireless Local Area Network)
- – Zielt
auf Büroumgebungen
ab
- – 802.11a:
~50 Mbps im 5 GHz-Band
- – 802.11b:
~11 Mbps im 2,4 GHz-Band
- – 802.11g:
~50 Mbps im 2,4 GHz-Band
- – Höherer Energievebrauch
als WPAN
-
Zigbee:
-
- – Ziel
ist, Heimanwendungen zu verbinden
- – Beispiel
Lichtschalter: Es kann billiger sein, einen kleinen Radiosendeempfänger in
eine Lampe und den Schalter einzubauen, als ein Kabel in die Wand
zu legen
- – extrem
niedrigerer Energieverbrauch, 2 Jahre Batterielaufzeit
- – niedrige
Bitrate (250 kbps)
-
IETF:
-
- – Internet
Engineering Task Force
- – Verantwortlich
für das
Definieren von Protokollen für
die Internetwelt
-
Mp3:
-
- – „MPEG layer
three audio"
- – Codec
zum Reduzieren der benötigten
Daten für
Audiodateien/Streams
-
Linear PCM:
-
- – Format
für rohe
Audiodaten (nicht codiert)
-
- 101
- externer
Indikator
- 102
- TCP/UDP-Handhabung
- 103
- Bluetooth
Anwendungsverbindung
- 103
- Bluetooth-Handhabung
- 104
- externes
Signal
- 105,
106
- Datenstreamsignal
- 107
- Umschaltsignal
- 108
- Funkindikator
- 109
- direkt
umgeschriebene TCP/UDP-Verbindung
- 110
- konvertierte
TCP/UDP-Verbindung
- 111
- Adaptionsschichtverbindung
- 111
- konvertierte
Bluetoothverbindung
- 112
- direkt
umgeschriebene Bluetoothverbindung
- 113
- Anwendungsschicht
- 114
- TCP/UDP-Verbindungsschicht
- 115
- Bluetoothverbindungsschicht
- 116
- weitere
Verbindungsschichten
- 117
- Adaptionsschicht
- 118
- Standardinformationssignal
- 119
- Verbindungsschicht
- 120
- Drahtlosschicht
- 121
- Verwaltungseinheit
- BT
- Bluetoothstandard
- BT-AC
- Bluetooth
Anwendungsbefehle
- BT-AD
- Bluetooth
Anwendungsdaten
- BT-AP
- Bluetooth
Anwendungsparameter
- BT-CC
- Bluetoothverbindungsbefehle
- BT-CD
- Bluetoothverbindungsdaten
- BT-CP
- Bluetoothverbindungsparameter
- CAMC
- Videocamcorder
- DSM
- Datenspeichervorrichtung
- IEEE802.11b-CC
- IEEE802.11b-verarbeitete
Verbindungsbefehle
- IEEE802.11b-CD
- IEEE802.11b-verarbeitete
Verbindungsdaten
- IEEE802.11b-CP
- IEEE802.11b-verarbeitete
Verbindungsparameter
- IEEE802.11b-TD
- IEEE802.11b Übertragungsdaten
- IEEE802.11b-WC
- IEEE802.11b
Drahtlosverbindung
- NB
- Notebook
- UWB
- Ultrabreitband
(Ultra Wide Band)
- WLAN
- WLAN
(Wireless Local Area Network)