DE69929328T2 - Drahtlose kopplung inkompatibler knoten über ein virtuelles netz - Google Patents

Drahtlose kopplung inkompatibler knoten über ein virtuelles netz Download PDF

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    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup

Description

  • Die Erfindung betrifft die drahtlose Kopplung in Informationssystemen und insbesondere die drahtlose Kopplung von standardisierten Informationseinrichtungen mit nicht standardisierten Informationseinrichtungen.
  • Die drahtlose Kopplung von Informationseinrichtungen wurde in einer Anzahl von Veröffentlichungen beschrieben. Zum Beispiel beschreibt die PCT-Patentanmeldung Nummer WO 97/29605 ein drahtloses virtuelles lokales Netz (LAN), das das Neudefinieren von Arbeitsgruppenmitgliedschaften ohne Änderungen der physischen Verdrahtung ermöglicht. Dies ist zum Beispiel besonders nützlich, um die Kommunikation zwischen entfernt angesiedelten LANs zu vereinfachen und, um Ad-hoc-Vernetzung zwischen einer Gruppe von tragbaren Computern zu ermöglichen.
  • Solche bekannte drahtlose Kopplungsanordnungen sind sehr nützlich aber sie sind auf die Kopplung von standardisierten Informationseinrichtungen, d.h. Informationseinrichtungen, die angepasst sind, um gemäß einem gemeinsamen Standard miteinander zu kommunizieren, beschränkt. Ein typisches Beispiel ist ein Netz von Computern, die für die Kommunikation über einen gemeinsamen Informationsbus angepasst sind. Es bestehen indes auch viele andere Anwendungen, wo es wünschenswert ist, drahtlose Kommunikationen zwischen standardisierten Informationseinrichtungen und nicht standardisierten Informationseinrichtungen, d.h. Informationseinrichtungen, die nicht angepasst sind, um gemäß einem gemeinsamen Standard zu kommunizieren, einzurichten. Nicht standardisierte Informationseinrichtungen umfassen sowohl standardfähige Informationseinrichtungen, wie beispielsweise Computer, die nicht angepasst wurden, um gemäß einem gemeinsam verwendeten Standard zu kommunizieren, und nicht standardfähige Informationseinrichtungen, die nicht über ausreichende Intelligenz verfügen, um derart angepasst zu werden. Beispiele von typischen nicht standardfähigen Informationseinrichtungen, mit denen drahtlose Kommunikationen von besonderem Interesse sind, sind Sicherheitsvorrichtungen, Audio- und Videoausrüstungen, Telefonausrüstungen, usw. Obgleich es möglich ist, jede nicht standardisierte Informationseinrichtung in einem System mit Hardware bereitzustellen, die ausreicht, um dessen Kommunikation gemäß einem gemeinsamen Standard zu ermöglichen, ist dies eine teure und oft unpraktische Lösung. Dies würde eine beträchtliche Änderung von jeder nicht standardisierten Informationseinrichtung im System erfordern.
  • WO 95/12942 beschreibt die Verwendung einer transparenten Brücke zwischen einem Drahtnetz und einem drahtlosen Netz. Eine Weiterleitungsdatenbank, die eine Liste von Adressen umfasst, die jedem Teilnetz zugeordnet sind, wird verwendet, um zu bestimmen, wie ein Paket geroutet werden sollte.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermöglichen von wirtschaftlicher drahtloser Kommunikation zwischen standardisierten Knoten und nicht standardisierten Knoten bereitzustellen.
  • Wie hierin verwendet:
    • • wird unter „Knoten" jede Einrichtung verstanden, die imstande ist, Informationen herzustellen, zu verarbeiten oder zu verwenden;
    • • wird unter „standardisierter Knoten" ein Knoten verstanden, der zum Kommunizieren mit anderen Knoten gemäß einem gemeinsamen Standard angepasst ist;
    • • wird unter „nicht standardisierter Knoten" ein Knoten verstanden, der nicht zum Kommunizieren mit anderen Knoten gemäß einem gemeinsamen Standard angepasst ist;
    • • wird unter „drahtlose Kommunikation" das Kommunizieren von Informationen über eine Energieausbreitungs-Betriebsart verstanden, die für die kommunizierten Informationen machbar ist, einschließlich, zum Beispiel, Funkfrequenz-(RF), Infrarot-(IR) und Schallenergie-Ausbreitungsbetriebsarten.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung, das/die sich automatisch an das Hinzufügen und Entfernen von sowohl standardisierten als auch nicht standardisierten Knoten zu/von einem drahtlosen Kommunikationssystem anpasst, bereitzustellen.
  • In einem Verfahren gemäß der Erfindung, wird die drahtlose Kommunikation in einem System, das standardisierte Knoten und nicht standardisierte Knoten umfasst, durch Folgendes erreicht:
    • • Einrichten eines virtuellen Netzes, das einen entsprechenden virtuellen Knoten umfasst, der jeden nicht standardisierten Knoten darstellt;
    • • Kommunizieren von Informationen zwischen jedem nicht standardisierten Knoten und dem entsprechenden virtuellen Knoten in einem Kommunikationsformat/Protokoll, das mit diesem nicht standardisierten Knoten kompatibel ist;
    • • Kommunizieren von Informationen zwischen jedem virtuellen Knoten und den standardisierten Knoten in einem Kommunikationsformat/Protokoll, das mit den standardisierten Knoten kompatibel ist.
  • In einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird ein drahtloses Informationssystem gebildet, das Folgendes umfasst:
    • • mindestens einen nicht standardisierten Knoten, der eine Sende- und Empfangseinrichtung für drahtlose Kommunikation hat;
    • • ein standardisiertes Netz, das einen Bus zum Tragen von Kommunikationen zwischen jeglichen standardisierten Knoten, die mit dem Bus verbunden sind, umfasst;
    • • eine drahtlose Station, die eine Sende- und Empfangseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation mit dem mindestens einen nicht standardisierten Knoten umfasst;
    • • ein virtuelles Netz, das an die drahtlose Station gekoppelt ist und einen Kontroller und einen Speicher umfasst, um zusammenwirkend:
    • • im Speicher einen virtuellen Knoten einzurichten, der jeden nicht standardisierten Knoten darstellt;
    • • Informationen zwischen jedem nicht standardisierten Knoten und dem entsprechenden virtuellen Knoten in einem Kommunikationsformat/Protokoll zu kommunizieren, das mit dem nicht standardisierten Knoten kompatibel ist;
    • • Informationen zwischen jedem virtuellen Knoten und jedem standardisierten Knoten in einem Kommunikationsformat/Protokoll zu kommunizieren, das mit dem standardisierten Knoten kompatibel ist.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform von einem Informationssystem veranschaulicht, das gemäß der Erfindung kommuniziert.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform von einem Teil des Informationssystems von 1 veranschaulicht.
  • Das Informationssystem von 1 umfasst ein reales Netz, das die standardisierten Knoten h, p, q und eine Halbbrücke A hat, die selbst ein standardisierter Knoten ist; mehrere nicht standardisierte Knoten x, y, z; ein virtuelles Netz 10, das eine virtuelle Halbbrücke B und die virtuellen Knoten x', y', z' hat; und eine drahtlose Station T. Praktische Informationssysteme dieses Typs umfassen zum Beispiel Folgendes:
    • • ein Bürocomputersystem, das standardisierte Knoten hat, die die Personalcomputer h, p, q umfassen, die für die Kommunikation über einen gemeinsamen Informationsbus miteinander und mit der Halbbrücke A verdrahtet sind; und nicht standardisierte Knoten, die einen Drucker x, ein Festplattenlaufwerk y, und einen Bildscanner z umfassen;
    • • ein ansässiges Unterhaltungs- und Sicherheitssystem, das standardisierte Knoten hat, die das digitale Fernsehen h, den digitalen Videokassettenrecorder p und das digitale Stereosystem q umfassen, die für die Kommunikation über einen gemeinsamen Informationsbus miteinander und mit der Halbbrücke A verdrahtet sind; und nicht standardisierte Knoten, die ein Sicherheitssystem x, ein drahtloses Telefon y und ein Lautsprechersystem z umfassen.
  • Die Halbbrücke A leitet steuerbar Informationen zwischen dem realen Netz und dem virtuellen Netz weiter. In Abhängigkeit von der Konstruktion der Halbbrücke, kann sie auch das Weiterleiten von Informationen zwischen den Knoten h, p, q im realen Netz steuern.
  • Jeder der nicht standardisierten Knoten x, y, z umfasst, zusätzlich zu einem bestimmten Typ von Informationseinrichtung, eine Sende- und Empfangseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation mit der drahtlosen Station T. Jeder dieser Knoten umfasst auch mindestens minimale Intelligenz zum lokalen Koordinieren des Informationsflusses zwischen der entsprechenden Informationseinrichtung und der Sende- und Empfangseinrichtung. In Abhängigkeit von der angeborenen Komplexität der jeweiligen Informationseinrichtung, kann diese minimale Intelligenz eine von einer Vielzahl von Formen, z.B. die einer einem bereits bestehenden Prozessor oder Mikroprozessor hinzugefügte Logikhardware und/oder Software, eines dedizierten Mikroprozessors, oder einer dedizierten Logikhardware, annehmen.
  • Die drahtlose Station T umfasst eine lokale Sende- und Empfangseinrichtung für drahtlose Kommunikation mit den Sende- und Empfangseinrichtungen der Knoten x, y, z und eine drahtlose Verbindung zum Koordinieren des Informationsflusses zwischen dieser lokalen Sende- und Empfangseinheit und dem virtuellen Netz. Die drahtlose Station und die nicht standardisierten Knoten x, y, z umfassen jeweils einen entsprechenden Umsetzer zum Ausbreiten der für die drahtlose Kommunikation gewählten Energiebetriebsart. Im Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt wird, werden Antennen für das Ausbreiten von RF-Energie gezeigt.
  • Das virtuelle Netz 10 ist ein Modell, das unter Bezugnahme auf die standardisierte Halbbrücke A und die nicht standardisierten Knoten x, y, z gebildet wird. Die virtuelle Halbbrücke B wird gebildet, um die reale Halbbrücke A zu ergänzen, derart, dass die Halbbrücken A und B gemeinsam eine standardisierte Vollbrücke bilden. Die virtuellen Knoten x', y' z' werden gebildet, um die entsprechenden nicht standardisierten Knoten x, y, z zu bilden, aber sie werden verändert, um mit dem gleichen Standard, mit dem die realen Knoten h, p, q mit der realen Halbbrücke A kommunizieren, mit der virtuellen Halbbrücke B zu kommunizieren.
  • 2 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel von einem Teilsystem zum Bilden der Halbbrücke A, des virtuellen Netzes 10 und der drahtlosen Station T. Dieses Teilsystem umfasst eine Brücken-Schnittstelleneinheit 20, eine virtuelle Intelligenzeinheit 30 und die drahtlose Station T, die in Verbindung mit der Beschreibung von 1 erwähnt wird.
  • Die drahtlose Station T umfasst eine Sende- und Empfangseinrichtung 12 und eine drahtlose Verbindung 14. Die Sende- und Empfangseinrichtung ist eine herkömmliche Einrichtung, wobei der Typ der Sende- und Empfangseinrichtung von der für die drahtlose Kommunikation gewählten Ausbreitungsbetriebsart abhängt. Die drahtlose Verbindung 14 ist ebenfalls eine herkömmliche Einrichtung zum Durchführen der folgenden Funktionen:
    • • Umwandeln von über die Sende- und Empfangseinrichtung 12 von den nicht standardisierten Knoten x, y, z empfangenen Signalen in ein Format, das mit der virtuellen Intelligenzeinheit 30 kompatibel ist;
    • • Umwandeln von der virtuellen Intelligenzeinheit empfangenen Signalen in ein Format, das mit der Sende- und Empfangseinrichtung und den nicht standardisierten Knoten kompatibel ist; und
    • • Austauschen von Takt- und Steuersignalen mit der virtuellen Intelligenzeinheit zum Ausführen von Arbitration, d.h. zum Koordinieren der Übertragung von Informationen zu und von den nicht standardisierten Knoten.
  • Die drahtlose Verbindung kann unter Verwendung von zum Beispiel einem Mikroprozessor und Software zum Durchführen der Formatumwandlungen ausgeführt werden. Alternativ kann, wenn die für die Kommunikation mit den nicht standardisierten Knoten gewählten Formate nicht so komplex sind, dass sie umfangreiche Hardware erfordern, die drahtlose Verbindung unter Verwendung von Logikschaltungen konstruiert werden. Siehe zum Beispiel die drahtlose Verbindung, die in der PCT-Patentanmeldung WO 88/07794, veröffentlicht am 6. Oktober 1988, beschrieben wird.
  • Die virtuelle Intelligenzeinheit 30 umfasst einen Kontroller 32, einen Programmspeicher 34 und einen Datenspeicher 36. Der Kontroller, der über einen Bus an die drahtlose Station T und an die Brücken-Schnittstelleneinheit 20 gekoppelt ist, kann z.B. ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller oder ein digitaler Signalprozessor sein. Der Kontroller hat unter der Leitung von Befehlen im Programmspeicher die Fähigkeit, mit der drahtlosen Station T zusammenzuwirken, um:
    • • das Vorhandensein von nicht standardisieren Knoten (z.B. den Knoten x, y, z), die gegenwärtig zur drahtlosen Kommunikation mit dem virtuellen Netz imstande sind, zu ermitteln;
    • • virtuelle Knoten (z.B. die Knoten x', y', z') zu bilden, die die ermittelten Knoten darstellen, indem sie im Datenspeicher eine Beschreibung von jedem realen Knoten (x, y, z) und Daten, die entweder vom entsprechenden Knoten empfangen werden oder an ihn zu übertragen sind, speichern;
    • • mit der drahtlosen Station den Austausch von Kommunikationen zwischen den virtuellen Knoten (x', y', z') und den realen Knoten (x, y, z) zu koordinieren.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Informationen in Verbindung mit den virtuellen Knoten in den Programm- und Datenspeichern gespeichert werden kann, die zum Beispiel Folgendes umfassen kann:
    • • Formatierungsinformationen, die für jeden der drahtlosen Knoten, mit denen die Station T eine Kommunikation einrichtet, eindeutig sind;
    • • Algorithmen zum Ausführen von Betriebsabläufen auf Daten, die von drahtlosen Knoten empfangen werden oder an sie zu übertragen sind;
    • • relative Prioritäten für Kommunikationen mit den entsprechenden drahtlosen Knoten.
  • Ferner wird darauf hingewiesen, dass die virtuelle Intelligenzeinheit leicht an Änderungen bei den Typen der nicht standardisierten Knoten, mit denen das virtuelle Netz kommunizieren wird, angepasst werden kann. Informationen, z.B. Programmbefehle und beschreibende Daten, die für das Kommunizieren mit neuen Typen von nicht standardisierten Knoten benötigt werden, können leicht zu den Programm- und Datenspeichern der virtuellen Intelligenzeinheit hinzugefügt werden.
  • Die Brücken-Schnittstelleneinheit 20 und die virtuelle Intelligenzeinheit 30 bilden zusammenwirkend die Brücke, die die beiden Halbbrücken A und B umfasst. Die Halb brücke A muss mit den Knoten h, p, q gemäß ihrem gemeinsamen Standard kommunizieren, während die Halbbrücke B imstande sein muss, universell mit den virtuellen Knoten x', y' z' in ihren entsprechenden Formaten zu kommunizieren. Die Halbbrücken können miteinander in irgendeinem Format, das ihnen gemeinsam ist, kommunizieren.
  • Im Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt wird, ist der Standard, der für das reale Netz, das die Knoten h, p, q und die Halbbrücke A hat, gewählt wird, der IEEE 1394 Standard. Dieser Standard wird in der Veröffentlichung IEEE Std 1394–1995, „IEEE Standard for a High Performance Serial Bus" (30. August 1996) im Detail beschrieben. Dies ist ein besonders nützlicher Standard für die Hochleistungsbus-Zusammenschaltung von Computerperipheriegeräten und Verbraucherelektronik, einschließlich der Übertragung von Hochgeschwindigkeits-Digitalvideodaten.
  • Ein Teil der Halbbrücke A wird durch die Brücken-Schnittstelleneinheit gebildet, die eine physische Schicht 22 des 1394-Standards und eine Verbindungsschicht 24 des 1394-Standards umfasst. Beide dieser Schichten sind funktionelle Logikelemente, die in der IEEE Veröffentlichung P1394.1 Draft 0.03 „P1394.1 Draft Standard for High Performance Serial Bus Bridges" (18. Oktober 1997), die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen wird, betriebsfähig beschrieben werden. Die physische Schicht 22 umfasst die Beispielports 1, 2, 3 für die physische Verbindung mit einem gemeinsamen Bus, auf dem Knoten des 1394 Standards, z.B. die Knoten h, p, q, kommunizieren; gewährleistet, dass nur jeweils ein Knoten Informationen auf dem gemeinsamen Bus übermittelt, indem sie einen Arbitrationsdienst bereitstellt; und wandelt Kommunikationen, die von der Verbindungsschicht 24 empfangen werden, in den 1394 Standard um. Die Verbindungsschicht formatiert Kommunikationen, die von der physischen Schicht empfangen werden, in ein standardisiertes Datagramm, dass für die Übermittlung an einen vorbestimmten einzelnen der nicht standardisierten Knoten, der gegenwärtig mit der drahtlosen Station T kommuniziert, d.h. Knoten x, y oder z, adressiert und eingerahmt wird.
  • Die virtuelle Intelligenzeinheit 30 bildet den übrigen Teil der Halbbrücke A und bildet die virtuelle Halbbrücke B. Insbesondere bildet der Kontroller 32 gemeinsam mit dem Programmspeicher 34 und dem Datenspeicher 36:
    • • eine gemeinsame Switching-Fabric (Internal-Fabric) des 1394.1 Standards, die die beiden Halbbrücken koppelt; und
    • • den übrigen Teil der Halbbrücke B mit Verbindungen mit den gegenwärtigen virtuellen Knoten (x', y', z').

Claims (5)

  1. Verfahren für drahtlose Kommunikation in einem System, das ein erstes Netz, das mindestens einen standardisierten Knoten (h, p, q, A) hat, und ein zweites Netz, das mindestens einen nicht standardisierten Knoten (x, y, z) hat, umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a. Einrichten eines virtuellen Netzes (10), das einen entsprechenden virtuellen Knoten (x', y', z') umfasst, der jeden der nicht standardisierten Knoten (x, y, z) darstellt, indem er in einem Speicher eine Beschreibung des nicht standardisierten Knotens (x, y, z) und Daten, die entweder von dem entsprechenden nicht standardisierten Knoten (x, y, z) empfangen werden oder an ihn zu übertragen sind, speichert; und b. Kommunizieren von Informationen zwischen dem mindestens einen standardisierten Knoten (h, p, q, A) und dem mindestens einen nicht standardisierten Knoten (x, y, z) durch: b1. Kommunizieren von Informationen zwischen dem standardisierten Knoten (h, p, q, A) und einem virtuellen Knoten (x', y', z'), der den nicht standardisierten Knoten (x, y, z) darstellt, in einem Kommunikationsformat/Protokoll, das mit dem standardisierten Knoten kompatibel ist; und b2. Kommunizieren von Informationen zwischen dem virtuellen Knoten (x', y', z') und dem entsprechenden nicht standardisierten Knoten (x, y, z) in einem Kommunikationsformat/Protokoll, das mit dem nicht standardisierten Knoten kompatibel ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein standardisierter Knoten (A) eine reale Halbbrücke zum Kommunizieren mit anderen standardisierten Knoten (h, p, q) im ersten Netz umfasst und wobei das virtuelle Netz (10) eine virtuelle Halbbrücke (8) zum Kommunizieren mit der realen Halbbrücke (A) und mit den virtuellen Knoten (x', y', z') im standardisierten Kommunikationsformat/Protokoll umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das das Bestimmen der Identität von jedem nicht standardisierten Knoten und das Auswählen eines Kommunikations formats/Protokolls, das mit jedem der nicht standardisierten Knoten kompatibel ist, umfasst.
  4. Drahtloses Informationssystem, das Folgendes umfasst: a. ein standardisiertes Netz, das einen Bus zum Tragen von Kommunikationen zwischen standardisierten Knoten (h, p, q, A), die mit dem Bus verbunden sind, umfasst; b. mindestens einen nicht standardisierten Knoten (x, y, z), der eine Sende- und Empfangseinrichtung für drahtlose Kommunikation hat; c. eine drahtlose Station (T), die eine Sende- und Empfangseinrichtung (12) für drahtlose Kommunikation mit dem mindestens einen nicht standardisierten Knoten umfasst; d. ein virtuelles Netz, das an die drahtlose Station gekoppelt ist und einen Kontroller (32) und einen Speicher (34, 36) umfasst, um zusammenwirkend: i. im Speicher einen virtuellen Knoten einzurichten, der jeden der nicht standardisierten Knoten darstellt, indem im Speicher eine Beschreibung des entsprechenden nicht standardisierten Knotens (x, y, z) und Daten, die entweder von dem entsprechenden nicht standardisierten Knoten (x, y, z) empfangen werden oder an ihn zu übermitteln sind, gespeichert werden; ii. Informationen zwischen dem mindestens einen standardisierten Knoten (h, p, q, A) und dem mindestens einen nicht standardisierten Knoten (x, y, z) zu kommunizieren durch: Kommunizieren von Informationen zwischen jedem der standardisierten Knoten und jedem der virtuellen Knoten in einem Kommunikationsformat/Protokoll, das mit dem standardisierten Knoten kompatibel ist; und Kommunizieren von Informationen zwischen jedem der nicht standardisierten Knoten und dem entsprechenden virtuellen Knoten in einem Kommunikationsformat/Protokoll, das mit dem nicht standardisierten Knoten kompatibel ist.
  5. Kommunikationsknoten (10) zur Verwendung im drahtlosen Informationssystem nach Anspruch 4; wobei der Kommunikationsknoten Folgendes umfasst: a. eine reale Halbbrücke (A) zum Kommunizieren mit standardisierten Knoten (h, p, q) in einem standardisierten Netz, das einen Bus zum Tragen von Kommunikationen zwischen den standardisierten Knoten (h, p, q, A), die mit dem Bus verbunden sind, umfasst; wobei die Kommunikation gemäß einem standardisierten Kommunikationsformat/Protokoll erfolgt, das mit den standardisierten Knoten kompatibel ist; und b. ein virtuelles Netz, das mit einer drahtlosen Station (T) gekoppelt ist, die eine Sende- und Empfangseinrichtung (12) für drahtlose Kommunikation mit mindestens einem nicht standardisieren Knoten (x, y, z) umfasst, der eine Sende- und Empfangseinrichtung für drahtlose Kommunikation hat; wobei das virtuelle Netz einen Kontroller (32) und einen Speicher (34, 36) umfasst, um zusammenwirkend: i. im Speicher einen virtuellen Knoten einzurichten, der jeden der nicht standardisierten Knoten darstellt, indem im Speicher eine Beschreibung des entsprechenden nicht standardisierten Knotens (x, y, z) und Daten, die entweder von dem entsprechenden nicht standardisierten Knoten (x, y, z) empfangen werden oder an ihn zu übermitteln sind, gespeichert werden; ii. Informationen zwischen jedem der nicht standardisierten Knoten und dem entsprechenden virtuellen Knoten in einem Kommunikationsformat/Protokoll, das mit dem nicht standardisierten Knoten kompatibel ist, zu kommunizieren; wobei das virtuelle Netz ferner eine virtuelle Halbbrücke (B) zum Kommunizieren mit der realen Halbbrücke (A) und mit den virtuellen Knoten (x', y', z') gemäß dem standardisierten Kommunikationsformat/Protokoll umfasst.
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