ES2257942B1 - "dispositivo localizador de terminales moviles basado en tecnologia de radiofrecuencia bluetooth". - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere al diseño de un dispositivo electrónico que, empleando la tecnología de radiofrecuencia Bluetooth, impida la pérdida de terminales de telefonía móvil o de otros equipos portátiles análogos. Dicho dispositivo será de pequeñas dimensiones y fácilmente transportable por el usuario -similar a una memoria externa tipo USB o bien en formato plano (tarjeta electrónica)-. Estará desarrollado sobre la base de una solución integrada en un único chip Bluetooth que incorpore un transmisor/receptor de 2,4 GHz, procesador de banda base y pila de software del protocolo Bluetooth. Asimismo, incorporará una memoria del tipo FLASH que contendrá el software de la aplicación. El localizador creará un enlace Bluetooth punto-a-punto con un dispositivo móvil asignado, o punto-a-multipunto cuando se asignen varios dispositivos. Cuando dicho enlace o vínculo se pierda, principalmente por motivos de alcance, el dispositivo advertirá al usuario que lo porte de esta situación medianteindicaciones sonoras, luminosas y vibratorias.
Description
Dispositivo localizador de terminales móviles
basado en tecnología de Bluetooth©.
La presente invención se refiere al diseño de un
dispositivo electrónico que, empleando la tecnología de
radiofrecuencia Bluetooth, impida la pérdida de terminales de
telefonía móvil o de otros equipos portátiles análogos. Dicho
dispositivo será de pequeñas dimensiones y fácilmente transportable
por el usuario. Estará desarrollado sobre la base de una solución
integrada en un único chip Bluetooth compuesto de un
transmisor/receptor de 2,4 GHz, procesador de banda base y pila de
software del protocolo Bluetooth compatible con la especificación
1.1 y 1.2 e integrada en el propio chip, incorporará una memoria
del tipo FLASH que contendrá el software para la gestión de la
aplicación, así como otros componentes electrónicos necesarios para
su correcto funcionamiento. El localizador creará una enlace
Bluetooth con uno o varios dispositivos móviles. Cuando dicho
enlace o vínculo se rompa, el localizador advertirá al usuario que
lo porte que ha dejado olvidado su teléfono móvil, PDA, cámara
fotográfica, etc., mediante indicaciones sonoras, luminosas y
vibrato-
rias.
rias.
La presente invención tiene su campo de
aplicación en los accesorios de seguridad para terminales móviles
de telefonía y comunicación digital, así como para otros
dispositivos de amplio uso como cámaras digitales, agendas
electrónicas (PDA), o cualquier otro dispositivo similar que
incorpore un módulo Bluetooth y sea susceptible de ser programado
con la aplicación software necesaria.
Los sistemas de protección similares que
encontramos actualmente en el mercado emplean dos dispositivos para
cumplir la función de protección deseada, uno ha de colocarse en el
teléfono móvil o PDA a proteger, y el otro lo porta el usuario, por
lo que tendremos que utilizar tantos pares de dispositivos de
protección como teléfonos o PDA deseemos proteger. Esto se debe,
fundamentalmente, a la tecnología de radiofrecuencia utilizada.
El sistema de protección propuesto aporta
novedades significativas desde los siguientes puntos de
vista:
vista:
- A.1.
- Uso de un sólo localizador para asegurar hasta siete dispositivos móviles.
- A.2.
- Reducido tamaño y bajo consumo de potencia.
- B.1.
- Utilización del estándar de comunicaciones por radiofrecuencia Bluetooth.
- B.2.
- Utilización de una aplicación con código embebido en el dispositivo localizador, y otra aplicación servidor en teléfono móvil o dispositivo a proteger.
En definitiva, hoy día, partiendo del interés
masivo y del apoyo obtenido por la norma Bluetooth, y la gran
cantidad y variedad dispositivos digitales entre teléfonos móviles,
ordenadores, PDAs, cámaras fotográficas y otros equipos
electrónicos de consumo que la incorporan o están en condiciones de
hacerlo, no cabe duda que plantearse el desarrollo de periféricos
destinados al mercado de accesorios de seguridad para terminales
móviles de telefonía y comunicación digital es plenamente viable
dado el creciente número de dispositivos en el mercado, y el
interés y la confianza que dicha norma suscita.
En la presente memoria se describe el diseño de
un dispositivo localizador (14) que emplea tecnología inalámbrica
Bluetooth para evitar la pérdida de dispositivos móviles como
teléfonos (15) o agendas digitales PDA (16).
Dicho localizador está basado en una solución de
circuito integrado que incorpora en un único chip Bluetooth (1), un
procesador de banda base (12), un circuito de radiofrecuencia RF
transmisor/receptor de 2,4 GHz (13), y la pila de software del
protocolo Bluetooth compatible con la especificación del Sistema
Bluetooth 1.1 y 1.2 e integrada en el propio chip (ROM).
Las funciones de cada uno de estos elementos se
detallan a continuación:
- A.
- El módulo de banda base (12) es el responsable de enviar los datos al módulo RF (Tx) o recibirlos desde éste (Rx). Para ello los datos son encapsulados desde capas superiores formando paquetes específicos acordes con el protocolo Bluetooth. Estos paquetes son enviados a través de canales físicos (transmisión RF) sobre canales lógicos divididos en ranuras de tiempo de 625 \mus. Para asegurar la comunicación bidireccional (full dúplex), el módulo de banda base utiliza la técnica de multiplexación por división de tiempo (TDM), en la que la unidad maestro utiliza siempre las ranuras de tiempo par cuando transmite y escucha en las impar, el esclavo utiliza las ranuras temporales de forma inversa. Hay que resaltar que el módulo de radio está implementado íntegramente con componentes físicos, mientras que el módulo de banda base lo forman hardware y software (firmware). Para ello se emplean microprocesadores de tecnología CMOS como el ARM7TDMI®, junto a memorias SRAM y ROM.
- B.
- El módulo de radiofrecuencia RF (13) creará el enlace físico entre el dispositivo localizador y la unidad maestro. Estas señales de RF serán transmitidas en la banda ISM de 2,4 GHz. Para evitar interferencias se emplea una expansión del espectro de dicha frecuencia usando 79 canales de 1 MHz, disponiendo de un banda desde los 2.402 MHz hasta los 2.480 MHz. El salto entre frecuencias se realiza 1.600 veces por segundo, una vez sincronizados las unidades esclavo y maestro.
- El dispositivo, de acuerdo con el máximo nivel de potencia que éste puede transmitir, será de clase 2 con una potencia máxima de 2,5 mW (+ 4 dBm) y empleando control de potencia. La salida del módulo RF se conecta a la antena del dispositivo bien directamente o a través de filtros apropiados.
- C.
- La pila de software del protocolo Bluetooth se encuentra en la memoria ROM y contiene una serie de capas que toman un papel específico en la comunicación. El protocolo de gestión de enlace (LMP) y el controlador de enlace (LC) asumen las operaciones de conexión entre dos dispositivos Bluetooth de forma automática, siguiendo las especificaciones de conexión inalámbrica por RF del protocolo Bluetooth. El protocolo de adaptación y controlador del enlace lógico (L2CAP) realiza la transformación de los datos procedentes de capas superiores en paquetes que pueden ser tratados por la banda base.
- También gestiona las conexiones lógicas entre dos dispositivos Bluetooth, permitiendo enlaces lógicos entre aplicaciones remotas. El protocolo de descubrimiento de servicios (SDP) es el encargado de encontrar los servicios proporcionados por otros dispositivos dentro de su área de influencia. Por último el módulo RFCOMM es, básicamente, un multiplexor que utiliza puertos serie virtuales, asignando un canal lógico a cada aplicación.
Por otro lado, los componentes externos
necesarios para su funcionamiento dependerán del modelo y
fabricante del chip Bluetooth que se adopte, pero básicamente serán
necesarios una memoria tipo FLASH (2) de al menos 512 Kbytes para
contener el código de la aplicación de control, una antena (7) y un
oscilador de cristal (10). La alimentación del dispositivo se
realizará mediante baterías de iones de litio de pequeño tamaño y a
ser posible recargables, para lo que se empleará un circuito de
control de potencia (4) para cargarlas a través de un conector tipo
USB (3), y que adicionalmente se usará también para realizar
funciones de programación del dispositivo. Para los eventos de
alarma se propone usar un micro-vibrador (5), un
pequeño zumbador (6) y un led rojo (8), se añadirá otro led de
indicación de estado de las baterías
(9).
(9).
Todos estos elementos irán soportados sobre una
placa de circuito impreso de pequeñas dimensiones (11).
El funcionamiento del dispositivo localizador se
basa en que la forma de comunicación entre dispositivos Bluetooth
es inalámbrica y automatizada, pues los dispositivos buscan dentro
de su zona de alcance, -en un rango de 10 cm a 10 m para
transmisores/recep-
tores de baja potencia-, a otros dispositivos Bluetooth con los que conectarse sin la necesidad de actuación del usuario, excepto en aquellas aplicaciones que requieran autenticación por PIN o similar.
tores de baja potencia-, a otros dispositivos Bluetooth con los que conectarse sin la necesidad de actuación del usuario, excepto en aquellas aplicaciones que requieran autenticación por PIN o similar.
Los dispositivos Bluetooth, una vez enlazados y
activos, forman pequeñas redes con entre dos y ocho dispositivos
como máximo. Cada red está formada por un maestro y hasta siete
esclavos. El dispositivo que tomará el rol de maestro es aquel que
comience el proceso de conexión con el resto.
Cuando un dispositivo Bluetooth no se encuentra
vinculado con ninguna red, modo de espera, éste escucha cada 1,28
segundos y sobre 32 frecuencias de salto, a la espera de mensajes.
Cuando un dispositivo Bluetooth establece una comunicación con
otro, éste envía una serie de mensajes de sincronización en
distintas frecuencias de salto. Si el maestro desconoce los datos
del dispositivo remoto o esclavo, tales como dirección, nombre,
etc., éste procedimiento de conexión requiere una respuesta extra
desde la unidad esclavo. Cuando el esclavo responde al mensaje de
conexión el maestro puede comenzar la comunicación.
La tecnología Bluetooth proporciona varios modos
de operación en baja potencia con el fin de aumentar la vida de las
baterías. Para esta aplicación el modo sniff es el más
adecuado, pues el dispositivo localizador no transmite datos, pero
se mantiene "a la escucha" a un nivel de potencia reducido y
sincronizado con la unidad o unidades maestro, que en nuestro caso
será el teléfono móvil u otros dispositivos análogos que queramos
proteger.
Aprovechando esta característica de
sincronización, podemos programar el código necesario en el
localizador para que éste alerte de la pérdida del enlace creado
anteriormente entre un dispositivo que actúe como maestro (un
teléfono móvil o PDA) y él
mismo.
mismo.
Para llevar a cabo estas funciones, será preciso
disponer de dos aplicaciones, una de ellas, esclavo, estará
embebida el propio dispositivo localizador mientras que la otra
aplicación, maestro, estará en el dispositivo móvil a proteger.
La mayoría de los fabricantes de módulos
Bluetooth proporcionan los elementos esenciales de software que
permiten a los desarrolladores de productos Bluetooth integrar
estas plataformas de forma fácil en dichos productos. Generalmente
estas aplicaciones se encargan de generar el código fuente y los
posteriores ejecutables necesarios para la aplicación a realizar.
Estos conjuntos vienen en forma de API (Interfaz de Programación de
Aplicación), que como funcionalidades principales permiten: acceder
a la plataforma hardware mediante una capa de adaptación; acceder
a las capas inferiores de la pila de software a través del interfaz
de control del host (HCI); servir de interfaz con los protocolos
L2CAP y SDP mediante la API de la capa superior de la pila de
software; y acceder directamente al software del perfil a través de
la API correspondiente.
Por otro lado dada la gran variedad de
dispositivos y fabricantes disponibles en el mercado, no se
pretende generar directamente el código del programa en un
determinado entorno de programación, sino que se ha optado por dar
una explicación descriptiva de la aplicación, dejando el desarrollo
del código fuente del programa a cada fabricante.
A continuación, se expondrán de forma global los
procesos y las funciones principales del programa e inicialmente, y
dado que existe una parte común en todas las aplicaciones
desarrolladas para Bluetooth, se van ha describir las cinco
funciones básicas que deberán incluirse en las aplicaciones del
lado maestro y del lado servidor, que son: Inicialización de la
pila de software Bluetooth; Gestión del dispositivo; Descubrimiento
del dispositivo; Registro de servicios; Descubrimiento del
servicio; Inicio de la comunicación y creación del enlace.
Tras este proceso, la aplicación maestro
incorporará una rutina que genere y envíe mensajes NULL al
dispositivo localizador (esclavo) a intervalos programados.
Asimismo, en la aplicación esclavo se deberá
disponer de una rutina que espere la recepción de esos mensajes
NULL, de esta forma el modo sniff actuará como un enlace
punto-a-punto con un bajo consumo de
potencia en su ciclo de trabajo, pero manteniendo la conexión
entre los dispositivos, ya que conserva la dirección de acceso al
medio (MAC) aunque no tome aun papel activo en la red.
En cuanto a los aspectos de seguridad, hay que
recordar que en el paso final del proceso de conexión consiste en
la autentificación o identificación de ambos dispositivos. Por ello
debe establecerse un identificador único, común para los dos, que
será empleado en el proceso de autentificación y que, a su vez,
impedirá que puedan mezclarse mensajes de varios dispositivos
localizadores próximos. Para ello se considera que el mejor
identificador es el número IMEI en el caso de teléfonos móviles o
bien el número de serie o la dirección física (MAC) para otro tipo
de dispositivos.
Como complemento a la descripción anterior y con
objeto de ayudar a una mejor comprensión de la invención propuesta,
se adjuntan a la presente memoria y como parte integrante de la
misma dos hojas de esquemas en las que con carácter ilustrativo,
pero no limitativo, se han representado los siguientes
elementos:
La Figura número 1 muestra la realización de un
dispositivo localizador modelo, en el que sobre una placa de
circuito impreso de pequeñas dimensiones se han instalado los
componentes necesarios para la realización de la invención.
La Figura número 2 muestra, de modo esquemático,
la arquitectura de un módulo Bluetooth tipo y las interfaces que
permiten la comunicación entre los distintos elementos electrónicos
que lo componen y su entorno.
La Figura número 3 muestra el modo de
funcionamiento del dispositivo localizador de terminales móviles, y
su combinación con un teléfono móvil comercial y un agenda digital
que incorporan ambos la tecnología de radiofrecuencia
Bluetooth.
El usuario dispone de su dispositivo localizador
(14) y lo activa ejecutándose la aplicación esclavo que se
encuentra embebida en el propio localizador, quedando éste a la
espera hasta que se lanza la aplicación maestro que se encuentra
programada en el teléfono móvil (15), produciéndose el proceso de
negociación del enlace Bluetooth entre ambos dispositivos (17) que
se compondrá de los siguientes pasos:
- \bullet
- Inicialización de la pila de software Bluetooth.
- \bullet
- Gestión del dispositivo.
- \bullet
- Descubrimiento de dispositivos.
- \bullet
- Registro de servicios.
- \bullet
- Descubrimiento de servicios.
- \bullet
- Inicio de la comunicación y creación del enlace.
Una vez concluido este proceso ambos
dispositivos quedan en red y el localizador pasa a modo
sniff a la espera de recibir paquetes NULL desde la
aplicación maestro (18) a intervalos programados.
Tras este paso, el usuario se guarda el
dispositivo localizador, por ejemplo en un bolsillo, y mantiene
consigo también el teléfono móvil (15). Si en un momento dado, por
ejemplo tras contestar a una llamada telefónica, el usuario dejase
el móvil (15) olvidado, llegará un momento en que el alcance del
localizador no permita la recepción de paquetes NULL (18), es
entonces cuando el código de la aplicación embebida en el
localizador generará un evento de aviso al usuario (21), mediante
un sonido, vibración y señal luminosa, que será percibido por su
portador.
Si el usuario desease proteger varios
dispositivos móviles a la vez, en este caso una agenda digital (16)
pero utilizando el mismo dispositivo localizador (14), deberá ahora
lanzar la aplicación maestro en el PDA y comenzará nuevamente el
proceso de negociación de enlace (19), que una vez establecido
dejará al dispositivo localizador a la espera de recibir los
paquetes NULL desde esta aplicación maestro (20).
Claims (6)
1. Dispositivo localizador de terminales móviles
caracterizado porque comprende un circuito integrado con
tecnología de radiofrecuencia Bluetooth (1), una memoria tipo FLASH
(2) con el código de control embebido que gestionará el
funcionamiento del dispositivo, una antena (7), un oscilador de
cristal (10), un circuito de control de potencia (4) para carga de
baterías, un micro-vibrador (5), un pequeño zumbador
(6), un led de alarma (8), y otro de indicación de estado de las
baterías (9).
2. Dispositivo localizador de terminales
móviles, según primera reivindicación, caracterizado por
estar realizado sobre placa de circuito impreso (11) de pequeñas
dimensiones, a la que se le añade un conector tipo USB (3) que
permitirá la carga de baterías y la programación del
dispositivo.
3. Dispositivo localizador de terminales
móviles, según las anteriores reivindicaciones caracterizado
por crear un enlace de radiofrecuencia Bluetooth con otro
dispositivo como teléfono móvil (15), agenda digital (16), cámara
fotográfica o similar, que incorpore la misma tecnología de
radiofrecuencia y según el siguiente proceso de negociación:
- \bullet
- Inicialización de la pila de software Bluetooth.
- \bullet
- Gestión del dispositivo.
- \bullet
- Descubrimiento de dispositivos.
- \bullet
- Registro de servicios.
- \bullet
- Descubrimiento de servicios.
- \bullet
- Inicio de la comunicación y creación del enlace.
4. Dispositivo localizador de terminales
móviles, según las anteriores reivindicaciones
caracterizado porque tras concluir este proceso de
negociación ambos dispositivos quedan en red y el localizador pasa
a modo sniff a la espera de recibir paquetes NULL a
intervalos programados desde la aplicación maestro, que está
contenida en el dispositivo móvil a prote-
ger.
ger.
5. Dispositivo localizador de terminales
móviles, según las anteriores reivindicaciones
caracterizado porque es capaz de detectar la pérdida del
enlace antes creado y generar un evento de alarma (21), mediante la
emisión de señales acústicas, luminosas y vibratorias.
6. Dispositivo localizador de terminales
móviles, según anteriores reivindicaciones, caracterizado
por estar contenido en un caja de inyección de plástico de pequeñas
dimensiones que puede adoptar varias formas (14) o integrarse en un
llavero u objeto similar, y que contendrá también una batería de
iones de litio de pequeñas dimensiones, recargable y extraible.
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