JP2004503138A - 無線通信システムにおいて接続を確立する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、2つのデバイスの間において無線接続を確立する方法である。本発明において、2つのデバイス、例えば、PDA(10)および移動電話(11)の間における通信は、データの転送のためのブロードキャストrfチャネルへ切り換わる前に、最初に、赤外線信号送信のようなポイントトゥポイントチャネルを使用して確立される。その結果、無線ネットワークへ参加するために利用可能である多数のデバイスを具備する環境において、デバイスは、無線ネットワークへ簡単に追加されることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ブルートゥース規格を実行するデバイスが、最近現れ始めている。ブルートゥースは共通の規格を提供する。該規格によって、PDA(携帯情報端末)や移動電話やプリンタなどのようなデバイスが、互いに無線で通信できる。ブルートゥースは、2.4GHz産業科学医療帯域における無線信号を使用する。
【0003】
ブルートゥースは「込み入った環境における通信に対して、意図された受取人を発見する際に、問題が発生する」という弱点を有する。該込み入った環境とは、例えば、多数の人々が電子的な業務用名詞を交換している会議、または、多数の人々が 移動電話または音楽再生装置とイヤホンとの間においてブルートゥース接続を行っている通勤列車上である。ブルートゥースは、時間のかかる発見動作を実行しなくてはならない。該動作は、実際に、局所的な環境内の全てのブルートゥースデバイスの位置を突き止める。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、2つのデバイスの間において無線接続を確立する方法であって、前記方法は、無線周波数波以外を使用するポイントトゥポイントチャネル(point−to−point channel)によって第1デバイスから第2デバイスへ第1信号を送ることと、第1デバイスから第2デバイスへ第2信号を送ることとを具備し、第1信号は、ブロードキャスト無線rfチャネルに対するセットアップ情報を、第2デバイスへ通信し、前記ブロードキャストチャネルは、前記第2信号に対して使用されることを特徴とする方法が提供される。
【0005】
本文献において、用語“ブロードキャスト”は、2以上の局によって同時に受信されることを意図される信号を参照するためよりもむしろ、実質的に無指向性の伝送を指向性のポイントトゥポイントチャネル伝送から区別するために使用される。用語“セットアップ情報”は、単に警告信号だけでなく、第2デバイスのブロードキャストチャネル伝送をセットアップするために第2デバイスによって使用される情報を意味する。rf無線通信を使用するシステムにおけるセットアップ情報を運ばない単純な赤外線警告信号の使用は、特開平8−204791号公報に開示されている。
【0006】
第1信号は、第2信号によって即座に続かれる必要はない。例えば、第2信号が送られる前に、ある程度の相互識別および認識が、ポイントトゥポイントチャネルを使用して実施されてもよい。
【0007】
ポイントトゥポイントチャネルは、媒体または誘導通信として、ケーブルを使用してもよい。しかしながら、ポイントトゥポイントチャネルは、好ましくは、光学キャリアを使用する。光学ファイバが、ポイントトゥポイントチャネルに対して使用されてもよいが、これは好ましくない。
【0008】
セットアップ情報は、好ましくは、チャネルを定義するデータを具備し、より好ましくは、周波数ホッピングスキームを具備する。
【0009】
第1信号は、ブロードキャストチャネルを使用するその後の通信に対してセキュリティを提供するために、暗号化鍵を具備してもよい。ポイントトゥポイントチャネルの非公開の性質は「PGPを具備する公開鍵コード以外のコードが使用されることができる」ということを意味する。そのような暗号化の他に、rf通信は、拡散スペクトル技術を使用して実施されてもよい。拡散スペクトル技術では、データレートより高いレートで、擬似ランダムシーケンスを用いて、キャリアが位相シフト変調される。
【0010】
本発明によると、2つのデバイスの間において無線ネットワーク接続を確立する方法であって、前記方法は、第2デバイスから第1デバイスへネットワークアドミッションリクエスト(network admission request)信号を送ることと、第1デバイスを具備するネットワークへ第2デバイスが承認されるべきかということを判断することともし第2デバイスがネットワークへ承認されるべきであるということが判断されるならば、本発明による2つのデバイスの間において無線接続を確立する方法を実行することとを具備し、ネットワークアドミッションリクエスト信号は、前記ポイントトゥポイントチャネルにおいて送られることを特徴とする方法が提供される。
【0011】
第1デバイスは、ポイントトゥポイントチャネルを使用して第2デバイスへ適切な信号を送ることによって、ネットワークアドミッションリクエスト信号を送ることを第2デバイスに促してもよい。
【0012】
本発明によると、通信設備を有するデバイスであって、該デバイスは、rfトランシーバと非無線のポイントトゥポイントトランシーバ手段とrfトランシーバおよびポイントトゥポイントトランシーバ手段を制御する制御手段とを具備し、それによる伝送のためのデータを処理しかつそれによって受信されたデータを処理し、本発明による方法における第1デバイスまたは第2デバイスとして機能するようにデバイスが構成されるように制御手段がプログラムされることを特徴とするデバイスが提供される。
【0013】
好ましくは、ポイントトゥポイントトランシーバ手段は、光学トランシーバ手段である。
【0014】
本発明によるデバイスは、とりわけコンピュータまたは移動電話またはプリンタにおいて具体化されてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態が、一例として、添付図面を参照して、ここで記述される。
【0016】
図1を参照すると、本発明によるデバイス1は、PDAまたは移動電話またはプリンタまたは他のデバイスであってもよく、バス10によって相互連結されたプロセッサ2とRAM3とROM4と表示回路5とユーザー入力回路6とrfサブシステム7とirサブシステム8とを具備する。デバイス1は、その特定の機能に対して要求される追加回路および機械的要素(不図示)を有してもよい。それは例えば、移動電話の場合、信号処理であり、プリンタの場合、印刷エンジンである。
【0017】
ROM4は、rfサブシステム7およびirサブシステム8を使用する通信を制御するためのルーチンを具備する。これらのサブシステムは、APIを介してプロセッサ2によって実行されるプログラムへアクセス可能である。
【0018】
rfサブシステム7は、局所発振器を具備するトランシーバ回路と、プロセッサ2からの命令に応答してトランシーバ回路を制御するためのコントローラとを具備する。トランシーバは、周波数ホッピング送信および受信に対して適応させられる。
【0019】
重複するエリアにおいて機能してもよい2つの無線ネットワークの周波数ホッピングパターンを示す図2を参照すると、2.4GHz ISM帯域内のスペクトルの50MHz幅部分が、1MHzで間隔をあけられた搬送波を伴って、50個のチャネルに分割される。デバイス1は、それぞれ2msのタイムスロット内のパケットにおいて、タイムスロット間で周波数を変えながら、データを送信する。1つのパケットが複数の連続的なタイムスロットを使用して送信されてもよく、かつ、複数のパケットが1つのタイムスロットにおいて送信されてもよい。周波数ホッピングは擬似ランダムであり、かつ、擬似ランダムシーケンスはその始まりにおいて継続されたので、何れかの所与のパケットに対して使用されるべきチャネルは、擬似ランダムシーケンスを制御するための“種(seed)”値とタイムスロットの数とを使用して決定されることができる。送信するためのデバイスの権利は、周波数ホッピングスキームから独立している。無線ネットワーク内のデバイスは、該デバイスが存在する無線ネットワークに対する擬似ランダムシーケンスによって決定される周波数上で送信する。
【0020】
図3を参照すると、例示的な無線ネットワークは、PDA10と移動電話11とプリンタ12とを具備する。これらの全ては、図1のデバイスにおいて示される要素を有する。PDA10は、マスタであり、かつ、移動電話11およびプリンタ12の両方と直接通信できる。しかしながら、移動電話11とプリンタ12とは、スレーブであり、かつ、PDA10を介してのみ互いに通信できる。同じ擬似ランダムシーケンス(故に、同じ周波数ホッピングスキーム)が、PDA10と移動電話11とプリンタ12との間における全ての通信に対して使用される。
【0021】
PDA10と移動電話11との間における無線リンクの確立がここで記述される。
【0022】
通信に対して利用可能であるとき、本発明による全てのデバイスは、ir信号に対するそれらの環境を監視する。ユーザーは、デバイスを通信に対して利用可能にしたくないとき、バッテリ電力を温存するために、irサブシステム8をディセーブル(disable)にしてもよい。もしirサブシステム8がかなりの期間使用されないならば、irサブシステム8はまた、タイマによってディセーブルにされることができる。
【0023】
移動電話11をPDA10へ接続するために、移動電話11はPDA10の方へ持ってこられ(図4(a))、それによって、それらのirポートは位置調整される(図4(b))。
【0024】
この時点において、PDA10および移動電話11はいずれもマスタに指定されていない。このことは、それら自身の中から選り分けるためにPDA10および移動電話11へ任せられることができるが、本実施形態では、デバイスのユーザーまたはユーザー達が、該役割をデバイス10,11へ割当てることができる。「PDA10がマスタになるべきである」ということが仮定される。
【0025】
PDA10および移動電話11のirポートが位置調整されると、移動電話11のユーザーは“接続”コマンドを入力する。図5を参照すると、移動電話11は、その無線ネットワークへのアドミッタンス(admittance)をリクエストするPDA10への“アドミッタンスリクエスト”信号を送ることによって応答する。この点において、PDA10は如何なる他のデバイスとも通信を未だ確立していないので、無線ネットワークは純粋に観念的である。“アドミッタンスリクエスト”信号は、移動電話11へ与えられた(ユーザー定義されたまたはプリセットされた)“名前”と、デバイスタイプコードとを具備する。PDA10は「移動電話11がPDA10に対して知られているか」ということと「該名前およびデバイスタイプコードを使用してアドミッタンスを自動的に許可されるべきか」ということとを判断する。このことを行うために、PDA10は、ユーザーによって制御される“友人(friend)”のリストにおいて、移動電話11を情報検索する。もし移動電話11がPDA10によって“友人”として認識されないならば、PDA10は、そのユーザーに対してメッセージを表示し、「移動電話11が承認されるべきか」ということを質問する。もしユーザーが“いいえ”を入力することによって応答するならば、PDA10は“否定されたアドミッタンス”メッセージを移動電話11へ送る。しかしながら、もし移動電話11が承認されるべきならば、PDA10は、例えばPDA10および移動電話11の名前を入力として取得するアルゴリズムを使用して擬似ランダム番号種を選択し、かつ、擬似ランダム番号によって指定されるチャネル上で50ms(即ち、25タイムスロット)の間傾聴する。もしPDA10がスレッショルド値より上の信号強度を有する3以上のバーストを検出するならば、PDA10は、他の擬似ランダム番号種を選択し、かつ、更に25タイムスロットの間傾聴する。
【0026】
もしPDA10がスレッショルドより上の3以上のバーストを検出しないならば、PDA10は“許可されたアドミッション”信号を、そのirサブシステム7を使用して、移動電話11へおくる。“許可されたアドミッション”信号は、PDA10の名前およびデバイスタイプと、それ自身の無線ネットワークアドレスと、移動電話によって使用されるべき無線ネットワークアドレスと、擬似ランダム番号種と、タイムスロット番号と、PDA10によって確立された周波数ホッピングスキームと同期したクロック信号とを具備する。クロック信号は“許可されたアドミッション信号”において識別されるタイムスロットで終了する。“許可されたアドミッション”信号は、その後のrf通信に対してスレーブデバイス(この場合、移動電話11)によって使用されるべき暗号化鍵を、随意に運んでもよい。
【0027】
移動電話11が“許可されたアドミッション”信号を受信すると、移動電話11は、“許可されたアドミッション”信号内のクロック信号およびスロット番号を使用して移動電話11のrfサブシステム7のトランシーバをPDA10のトランシーバと同期させ、かつ、「移動電話11が通信する友人として移動電話11がPDA10を認識するか」ということを、PDAの名前およびデバイスタイプを使用して判断する。もしPDA10が“友人”として認識されないならば、PDA10との接続プロセスを開始する際にユーザーが誤って判断された場合、移動電話11はそのユーザーに照会する。もしユーザーが(照会に応答して)接続を認可しないならば、移動電話11は、そのrfサブシステム7をスタンバイモードへ戻す。しかしながら、もし接続が許可されるならば、移動電話11は、擬似ランダム番号種によって判断される周波数ホッピングチャネルにおいて傾聴することを開始する。
【0028】
このときの間、PDA10は、そのrfサブシステムを使用して、移動電話11へ向けられた多数の“呼び掛け”信号パケットを送信することを開始する。移動電話11が“呼び掛け”信号パケットのうちの1つを受信すると、移動電話11は“アクノレッジ”信号を用いて応答する。もしある一定時間内にまたはある一定数のパケット内において呼び掛け信号への応答が無いならば、PDA10は「マスタとして拒絶された」ということを想定し、かつ、移動電話11へ信号送信することを停止する。
【0029】
その後のrf通信に対して、デバイス10,11は、変更された形態の割り込まされた(sloted)ALOHAを使用する。ALOHAでは、特定のデバイスによる使用のために、ある割合のスロットが予約される。例えば、100タイムスロットフレームにおいて、あるデバイスは、各フレーム内の20番目と40番目と60番目と80番目と100番目のタイムスロットをそれに対して予約する。ところが、大量のデータを送信する必要がありそうもない他のデバイス(例えば、プリンタ)は、50番目のタイムスロットのみを予約する。予約されるタイムスロットは、その無線ネットワーク内のデバイスのデバイスタイプコードに依存して、マスタデバイスによって判断される。都合のよいことには、特定のデバイスが使用しないスロットは、何れかの追加の既存の無線ネットワーク要素のネットワークアドレスと名前とデバイスタイプを伴って、それに向けられた“呼び掛け”パケットにおいて初めに通信される。
【0030】
一旦rfリンクが確立されると、デバイス10,11は、分離されることができ、かつ、互いに“隠される”ことができる。例えば、ユーザーは、移動電話11をあるポケット内に置き、かつ、PDA10を他のポケット内に置いてもよい(図4(c))。rfリンクはサブストリームを提供する。サブストリーム上では(TCP/IPのような)より高いレベルのプロトコルが使用されることができる。
【0031】
この時点において、PDAの無線ネットワークは、PDA10と移動電話11とを具備する。「ここで、ユーザーは、プリンタ12をその無線ネットワークへ加えることを所望する」ということが仮定される。プリンタ12を無線ネットワークに加えるためにユーザーがプリンタ12へ移動しかつプリンタ12に関する制御を操作することは、必ずしも便利ではない。この問題を解決するために、マスタデバイス(この場合、PDA10)は、アドミッションをリクエストするために、他のデバイスを促すことができる。
【0032】
図6および図7を参照すると、プリンタ12を無線ネットワークへ加えることをPDA10のユーザーが所望するとき、ユーザーは、PDA10のirポートをプリンタ12のirポートと位置調整し、かつ、PDA10がir“アドミッタンスリクエスト勧奨(invitation)”信号をプリンタ12へ送るということを引き起こすコマンドをPDA10へ入力する。
【0033】
プリンタ12が“アドミッタンスリクエスト勧奨”信号を受信すると、プリンタ12は「プリンタ12が無線ネットワーク内に既に存在するか」ということを最初に判断する。もしそうならば、プリンタ12は“ビジー”信号を用いて返答する。もしそうでないならば、プリンタ12は“アドミッタンスリクエスト”信号をPDA10へ送る。“アドミッタンスリクエスト”信号は、プリンタ12の“名前”とデバイスタイプコードとを具備する。PDA10は、該名前とデバイスタイプコードとを使用して、「プリンタ12がPDA10に対して知られているか」ということと「プリンタ12がアドミッタンスを許可されるべきか」ということとを自動的に判断する。もしプリンタ12がPDA10によって認識されないならば、PDA10は、そのユーザーに対してメッセージを表示し、「ir“リクエストデマンド”信号がプリンタ12以外のデバイスによって偶然に受信されたかも知れないので、リクエストしているデバイスは承認されるべきか」ということを尋ねる。もしユーザーが“いいえ”を入力することによって応答するならば、PDA10は、“否定されたアドミッタンス”メッセージを、リクエストしているデバイスへ送る。しかしながら、もしプリンタ12が返答しかつ承認されるべきであるならば、PDA10は、そのirサブシステム8を使用して、“許可されたアドミッション”信号をプリンタ12へ送る。“許可されたアドミッション”信号は、PDA10の名前およびデバイスタイプと、それ自身の無線ネットワークアドレスと、移動電話によって使用されるべき無線ネットワークアドレスと、擬似ランダム番号種と、タイムスロット番号と、PDA10によって確立された周波数ホッピングスキームと同期されたクロック信号とを具備する。クロック信号は“許可されたアドミッション信号”において識別されるタイムスロットにおいて終了する。
【0034】
前と同じように、PDA10は、そのrfサブシステム8を使用して、プリンタ12へ現在向けられた多数の“呼び掛け”信号パケットを送信することを開始する。プリンタ12が“呼び掛け”信号パケットのうちの1つを受信すると、プリンタ12は“アクノレッジ”信号を用いて応答する。もしある一定時間以内においてまたはある一定数のパケット以内において呼び掛け信号に対する応答が無いならば、PDA10は「結局、プリンタ12によってマスタとして拒絶された」と仮定し、かつ、移動電話11へ信号送信することを停止する。
【0035】
“アクノレッジ”信号がPDA10によって受信されると、PDA10は、新たな“予約されたスロット”信号を、無線ネットワークの他の要素へ送る。該信号は、プリンタの予約されたスロットとプリンタのネットワークアドレスとを、該他の要素に通知する。
【0036】
無線ネットワーク内に存在する間、PDA10は、60秒毎に、各々のスレーブをポーリングする。もし2つの連続するポーリングに対してスレーブデバイス11,12から返答が受信されないならば、PDA10は「スレーブデバイスは、例えば、圏外へ行くことによって、または、スイッチオフされることによって、または、PDA10からの信号を無視するようにユーザーに指示されることによって、無線ネットワークから不在である」と判断する。PDA10は、これに対して、不在デバイスの詳細をそのネットワーク記録から除去することによって、かつ、新たな“予約されたスロット”メッセージを全てのとどまっているスレーブへ送ることによって応答する。それによって、「不在デバイスが無線ネットワークから去った」ということを全てのとどまっているスレーブに通知し、かつ、それらの予約されたスロットリストを変更する。
【0037】
PDA10のユーザーはまた、共有されたプリンタを使用して印刷した後に望ましいように、適切なコマンドを入力することによって、スレーブを無線ネットワークからイジェクトしてもよい。イジェクトはPDA10によって実行される。PDA10は、“イジェクト”メッセージを当該デバイスへ送り、かつ、新たな“予約されたスロット”メッセージを全てのとどまっているスレーブへ送る。それによって、「イジェクトされたデバイスが無線ネットワークから去った」ということを全てのとどまっているスレーブに通知し、かつ、それらの予約されたスロットリストを変更する。
【0038】
スレーブが何も残されていないときは、PDA10は、そのrfサブシステム7をスタンバイモードにする。スタンバイモードにおいて、PDA10は、信号に対して傾聴することと信号を送信することとを中止する。同様に、スレーブが無線ネットワークを去る場合、そのrfサブシステム7はまた、スタンバイモードにされる。
【0039】
このように、本発明は、ブルートゥースに対して採用されるrfのみのアプローチに固有の問題を回避する無線ネットワーキングシステムを提供する。
【0040】
変更された形態において、rfおよびirサブシステムとプロセッサ2に対するプログラムとは、旧版互換性を提供するために、ブルートゥースおよびirDAプロトコルに従って随意に機能するように適応させられてもよい。この場合、本発明による実施は、好ましくは、ブルートゥースハンドプラン(handplan)を使用する。
【0041】
「本発明は、多数の形態で具体化されてもよく、かつ、デバイスは、必ずしも形態可能である必要はない」ということが認識される。例えば、PDAまたは移動電話のような携帯可能デバイスは、建物に入ると、形態可能デバイスのirポートを(該建物のエントランスに都合よく提供されている)マスタに属するポートと位置調整することによって、固定されたマスタへ接続できる。
【0042】
他の実施形態において、無線ネットワークからのスレーブのイジェクトは、例えば、ユーザー入力に応答して、ir“イジェクト”信号をスレーブからマスタへ送ることによって実施されてもよい。これは、全てのとどまっているスレーブへの新たなrf“予約されたスロット”メッセージによって続かれる。それによって、「イジェクトされたデバイスが無線ネットワークから去った」ということを全てのとどまっているスレーブに通知し、かつ、それらの予約されたスロットリストを変更する。この場合、ユーザーは、(マスタによって記憶されかつ表示される)おそらく暗号化された名前に基づいてイジェクトされるべきデバイスを識別するという問題を有しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるデバイスを示す図である。
【図2】図1のデバイスによって使用される周波数ホッピングを図解する図である。
【図3】本発明によって形成される無線ネットワークを示す図である。
【図4】無線ネットワークを確立する2つのデバイスを示す図である。
【図5】2つのデバイスの間において無線チャネルをセットアップするための第1信号送信スキームを示す図である。
【図6】無線ネットワークへ追加される更なるデバイスを示す図である。
【図7】デバイスの間において無線チャネルをセットアップするための第2信号送信スキームを示す図である。
【符号の説明】
10……PDA
11……移動電話
12……プリンタ
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
ブルートゥース規格を実行するデバイスが、最近現れ始めている。ブルートゥースは共通の規格を提供する。該規格によって、PDA(携帯情報端末)や移動電話やプリンタなどのようなデバイスが、互いに無線で通信できる。ブルートゥースは、2.4GHz産業科学医療帯域における無線信号を使用する。
【0003】
ブルートゥースは「込み入った環境における通信に対して、意図された受取人を発見する際に、問題が発生する」という弱点を有する。該込み入った環境とは、例えば、多数の人々が電子的な業務用名詞を交換している会議、または、多数の人々が 移動電話または音楽再生装置とイヤホンとの間においてブルートゥース接続を行っている通勤列車上である。ブルートゥースは、時間のかかる発見動作を実行しなくてはならない。該動作は、実際に、局所的な環境内の全てのブルートゥースデバイスの位置を突き止める。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、2つのデバイスの間において無線接続を確立する方法であって、前記方法は、無線周波数波以外を使用するポイントトゥポイントチャネル(point−to−point channel)によって第1デバイスから第2デバイスへ第1信号を送ることと、第1デバイスから第2デバイスへ第2信号を送ることとを具備し、第1信号は、ブロードキャスト無線rfチャネルに対するセットアップ情報を、第2デバイスへ通信し、前記ブロードキャストチャネルは、前記第2信号に対して使用されることを特徴とする方法が提供される。
【0005】
本文献において、用語“ブロードキャスト”は、2以上の局によって同時に受信されることを意図される信号を参照するためよりもむしろ、実質的に無指向性の伝送を指向性のポイントトゥポイントチャネル伝送から区別するために使用される。用語“セットアップ情報”は、単に警告信号だけでなく、第2デバイスのブロードキャストチャネル伝送をセットアップするために第2デバイスによって使用される情報を意味する。rf無線通信を使用するシステムにおけるセットアップ情報を運ばない単純な赤外線警告信号の使用は、特開平8−204791号公報に開示されている。
【0006】
第1信号は、第2信号によって即座に続かれる必要はない。例えば、第2信号が送られる前に、ある程度の相互識別および認識が、ポイントトゥポイントチャネルを使用して実施されてもよい。
【0007】
ポイントトゥポイントチャネルは、媒体または誘導通信として、ケーブルを使用してもよい。しかしながら、ポイントトゥポイントチャネルは、好ましくは、光学キャリアを使用する。光学ファイバが、ポイントトゥポイントチャネルに対して使用されてもよいが、これは好ましくない。
【0008】
セットアップ情報は、好ましくは、チャネルを定義するデータを具備し、より好ましくは、周波数ホッピングスキームを具備する。
【0009】
第1信号は、ブロードキャストチャネルを使用するその後の通信に対してセキュリティを提供するために、暗号化鍵を具備してもよい。ポイントトゥポイントチャネルの非公開の性質は「PGPを具備する公開鍵コード以外のコードが使用されることができる」ということを意味する。そのような暗号化の他に、rf通信は、拡散スペクトル技術を使用して実施されてもよい。拡散スペクトル技術では、データレートより高いレートで、擬似ランダムシーケンスを用いて、キャリアが位相シフト変調される。
【0010】
本発明によると、2つのデバイスの間において無線ネットワーク接続を確立する方法であって、前記方法は、第2デバイスから第1デバイスへネットワークアドミッションリクエスト(network admission request)信号を送ることと、第1デバイスを具備するネットワークへ第2デバイスが承認されるべきかということを判断することともし第2デバイスがネットワークへ承認されるべきであるということが判断されるならば、本発明による2つのデバイスの間において無線接続を確立する方法を実行することとを具備し、ネットワークアドミッションリクエスト信号は、前記ポイントトゥポイントチャネルにおいて送られることを特徴とする方法が提供される。
【0011】
第1デバイスは、ポイントトゥポイントチャネルを使用して第2デバイスへ適切な信号を送ることによって、ネットワークアドミッションリクエスト信号を送ることを第2デバイスに促してもよい。
【0012】
本発明によると、通信設備を有するデバイスであって、該デバイスは、rfトランシーバと非無線のポイントトゥポイントトランシーバ手段とrfトランシーバおよびポイントトゥポイントトランシーバ手段を制御する制御手段とを具備し、それによる伝送のためのデータを処理しかつそれによって受信されたデータを処理し、本発明による方法における第1デバイスまたは第2デバイスとして機能するようにデバイスが構成されるように制御手段がプログラムされることを特徴とするデバイスが提供される。
【0013】
好ましくは、ポイントトゥポイントトランシーバ手段は、光学トランシーバ手段である。
【0014】
本発明によるデバイスは、とりわけコンピュータまたは移動電話またはプリンタにおいて具体化されてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態が、一例として、添付図面を参照して、ここで記述される。
【0016】
図1を参照すると、本発明によるデバイス1は、PDAまたは移動電話またはプリンタまたは他のデバイスであってもよく、バス10によって相互連結されたプロセッサ2とRAM3とROM4と表示回路5とユーザー入力回路6とrfサブシステム7とirサブシステム8とを具備する。デバイス1は、その特定の機能に対して要求される追加回路および機械的要素(不図示)を有してもよい。それは例えば、移動電話の場合、信号処理であり、プリンタの場合、印刷エンジンである。
【0017】
ROM4は、rfサブシステム7およびirサブシステム8を使用する通信を制御するためのルーチンを具備する。これらのサブシステムは、APIを介してプロセッサ2によって実行されるプログラムへアクセス可能である。
【0018】
rfサブシステム7は、局所発振器を具備するトランシーバ回路と、プロセッサ2からの命令に応答してトランシーバ回路を制御するためのコントローラとを具備する。トランシーバは、周波数ホッピング送信および受信に対して適応させられる。
【0019】
重複するエリアにおいて機能してもよい2つの無線ネットワークの周波数ホッピングパターンを示す図2を参照すると、2.4GHz ISM帯域内のスペクトルの50MHz幅部分が、1MHzで間隔をあけられた搬送波を伴って、50個のチャネルに分割される。デバイス1は、それぞれ2msのタイムスロット内のパケットにおいて、タイムスロット間で周波数を変えながら、データを送信する。1つのパケットが複数の連続的なタイムスロットを使用して送信されてもよく、かつ、複数のパケットが1つのタイムスロットにおいて送信されてもよい。周波数ホッピングは擬似ランダムであり、かつ、擬似ランダムシーケンスはその始まりにおいて継続されたので、何れかの所与のパケットに対して使用されるべきチャネルは、擬似ランダムシーケンスを制御するための“種(seed)”値とタイムスロットの数とを使用して決定されることができる。送信するためのデバイスの権利は、周波数ホッピングスキームから独立している。無線ネットワーク内のデバイスは、該デバイスが存在する無線ネットワークに対する擬似ランダムシーケンスによって決定される周波数上で送信する。
【0020】
図3を参照すると、例示的な無線ネットワークは、PDA10と移動電話11とプリンタ12とを具備する。これらの全ては、図1のデバイスにおいて示される要素を有する。PDA10は、マスタであり、かつ、移動電話11およびプリンタ12の両方と直接通信できる。しかしながら、移動電話11とプリンタ12とは、スレーブであり、かつ、PDA10を介してのみ互いに通信できる。同じ擬似ランダムシーケンス(故に、同じ周波数ホッピングスキーム)が、PDA10と移動電話11とプリンタ12との間における全ての通信に対して使用される。
【0021】
PDA10と移動電話11との間における無線リンクの確立がここで記述される。
【0022】
通信に対して利用可能であるとき、本発明による全てのデバイスは、ir信号に対するそれらの環境を監視する。ユーザーは、デバイスを通信に対して利用可能にしたくないとき、バッテリ電力を温存するために、irサブシステム8をディセーブル(disable)にしてもよい。もしirサブシステム8がかなりの期間使用されないならば、irサブシステム8はまた、タイマによってディセーブルにされることができる。
【0023】
移動電話11をPDA10へ接続するために、移動電話11はPDA10の方へ持ってこられ(図4(a))、それによって、それらのirポートは位置調整される(図4(b))。
【0024】
この時点において、PDA10および移動電話11はいずれもマスタに指定されていない。このことは、それら自身の中から選り分けるためにPDA10および移動電話11へ任せられることができるが、本実施形態では、デバイスのユーザーまたはユーザー達が、該役割をデバイス10,11へ割当てることができる。「PDA10がマスタになるべきである」ということが仮定される。
【0025】
PDA10および移動電話11のirポートが位置調整されると、移動電話11のユーザーは“接続”コマンドを入力する。図5を参照すると、移動電話11は、その無線ネットワークへのアドミッタンス(admittance)をリクエストするPDA10への“アドミッタンスリクエスト”信号を送ることによって応答する。この点において、PDA10は如何なる他のデバイスとも通信を未だ確立していないので、無線ネットワークは純粋に観念的である。“アドミッタンスリクエスト”信号は、移動電話11へ与えられた(ユーザー定義されたまたはプリセットされた)“名前”と、デバイスタイプコードとを具備する。PDA10は「移動電話11がPDA10に対して知られているか」ということと「該名前およびデバイスタイプコードを使用してアドミッタンスを自動的に許可されるべきか」ということとを判断する。このことを行うために、PDA10は、ユーザーによって制御される“友人(friend)”のリストにおいて、移動電話11を情報検索する。もし移動電話11がPDA10によって“友人”として認識されないならば、PDA10は、そのユーザーに対してメッセージを表示し、「移動電話11が承認されるべきか」ということを質問する。もしユーザーが“いいえ”を入力することによって応答するならば、PDA10は“否定されたアドミッタンス”メッセージを移動電話11へ送る。しかしながら、もし移動電話11が承認されるべきならば、PDA10は、例えばPDA10および移動電話11の名前を入力として取得するアルゴリズムを使用して擬似ランダム番号種を選択し、かつ、擬似ランダム番号によって指定されるチャネル上で50ms(即ち、25タイムスロット)の間傾聴する。もしPDA10がスレッショルド値より上の信号強度を有する3以上のバーストを検出するならば、PDA10は、他の擬似ランダム番号種を選択し、かつ、更に25タイムスロットの間傾聴する。
【0026】
もしPDA10がスレッショルドより上の3以上のバーストを検出しないならば、PDA10は“許可されたアドミッション”信号を、そのirサブシステム7を使用して、移動電話11へおくる。“許可されたアドミッション”信号は、PDA10の名前およびデバイスタイプと、それ自身の無線ネットワークアドレスと、移動電話によって使用されるべき無線ネットワークアドレスと、擬似ランダム番号種と、タイムスロット番号と、PDA10によって確立された周波数ホッピングスキームと同期したクロック信号とを具備する。クロック信号は“許可されたアドミッション信号”において識別されるタイムスロットで終了する。“許可されたアドミッション”信号は、その後のrf通信に対してスレーブデバイス(この場合、移動電話11)によって使用されるべき暗号化鍵を、随意に運んでもよい。
【0027】
移動電話11が“許可されたアドミッション”信号を受信すると、移動電話11は、“許可されたアドミッション”信号内のクロック信号およびスロット番号を使用して移動電話11のrfサブシステム7のトランシーバをPDA10のトランシーバと同期させ、かつ、「移動電話11が通信する友人として移動電話11がPDA10を認識するか」ということを、PDAの名前およびデバイスタイプを使用して判断する。もしPDA10が“友人”として認識されないならば、PDA10との接続プロセスを開始する際にユーザーが誤って判断された場合、移動電話11はそのユーザーに照会する。もしユーザーが(照会に応答して)接続を認可しないならば、移動電話11は、そのrfサブシステム7をスタンバイモードへ戻す。しかしながら、もし接続が許可されるならば、移動電話11は、擬似ランダム番号種によって判断される周波数ホッピングチャネルにおいて傾聴することを開始する。
【0028】
このときの間、PDA10は、そのrfサブシステムを使用して、移動電話11へ向けられた多数の“呼び掛け”信号パケットを送信することを開始する。移動電話11が“呼び掛け”信号パケットのうちの1つを受信すると、移動電話11は“アクノレッジ”信号を用いて応答する。もしある一定時間内にまたはある一定数のパケット内において呼び掛け信号への応答が無いならば、PDA10は「マスタとして拒絶された」ということを想定し、かつ、移動電話11へ信号送信することを停止する。
【0029】
その後のrf通信に対して、デバイス10,11は、変更された形態の割り込まされた(sloted)ALOHAを使用する。ALOHAでは、特定のデバイスによる使用のために、ある割合のスロットが予約される。例えば、100タイムスロットフレームにおいて、あるデバイスは、各フレーム内の20番目と40番目と60番目と80番目と100番目のタイムスロットをそれに対して予約する。ところが、大量のデータを送信する必要がありそうもない他のデバイス(例えば、プリンタ)は、50番目のタイムスロットのみを予約する。予約されるタイムスロットは、その無線ネットワーク内のデバイスのデバイスタイプコードに依存して、マスタデバイスによって判断される。都合のよいことには、特定のデバイスが使用しないスロットは、何れかの追加の既存の無線ネットワーク要素のネットワークアドレスと名前とデバイスタイプを伴って、それに向けられた“呼び掛け”パケットにおいて初めに通信される。
【0030】
一旦rfリンクが確立されると、デバイス10,11は、分離されることができ、かつ、互いに“隠される”ことができる。例えば、ユーザーは、移動電話11をあるポケット内に置き、かつ、PDA10を他のポケット内に置いてもよい(図4(c))。rfリンクはサブストリームを提供する。サブストリーム上では(TCP/IPのような)より高いレベルのプロトコルが使用されることができる。
【0031】
この時点において、PDAの無線ネットワークは、PDA10と移動電話11とを具備する。「ここで、ユーザーは、プリンタ12をその無線ネットワークへ加えることを所望する」ということが仮定される。プリンタ12を無線ネットワークに加えるためにユーザーがプリンタ12へ移動しかつプリンタ12に関する制御を操作することは、必ずしも便利ではない。この問題を解決するために、マスタデバイス(この場合、PDA10)は、アドミッションをリクエストするために、他のデバイスを促すことができる。
【0032】
図6および図7を参照すると、プリンタ12を無線ネットワークへ加えることをPDA10のユーザーが所望するとき、ユーザーは、PDA10のirポートをプリンタ12のirポートと位置調整し、かつ、PDA10がir“アドミッタンスリクエスト勧奨(invitation)”信号をプリンタ12へ送るということを引き起こすコマンドをPDA10へ入力する。
【0033】
プリンタ12が“アドミッタンスリクエスト勧奨”信号を受信すると、プリンタ12は「プリンタ12が無線ネットワーク内に既に存在するか」ということを最初に判断する。もしそうならば、プリンタ12は“ビジー”信号を用いて返答する。もしそうでないならば、プリンタ12は“アドミッタンスリクエスト”信号をPDA10へ送る。“アドミッタンスリクエスト”信号は、プリンタ12の“名前”とデバイスタイプコードとを具備する。PDA10は、該名前とデバイスタイプコードとを使用して、「プリンタ12がPDA10に対して知られているか」ということと「プリンタ12がアドミッタンスを許可されるべきか」ということとを自動的に判断する。もしプリンタ12がPDA10によって認識されないならば、PDA10は、そのユーザーに対してメッセージを表示し、「ir“リクエストデマンド”信号がプリンタ12以外のデバイスによって偶然に受信されたかも知れないので、リクエストしているデバイスは承認されるべきか」ということを尋ねる。もしユーザーが“いいえ”を入力することによって応答するならば、PDA10は、“否定されたアドミッタンス”メッセージを、リクエストしているデバイスへ送る。しかしながら、もしプリンタ12が返答しかつ承認されるべきであるならば、PDA10は、そのirサブシステム8を使用して、“許可されたアドミッション”信号をプリンタ12へ送る。“許可されたアドミッション”信号は、PDA10の名前およびデバイスタイプと、それ自身の無線ネットワークアドレスと、移動電話によって使用されるべき無線ネットワークアドレスと、擬似ランダム番号種と、タイムスロット番号と、PDA10によって確立された周波数ホッピングスキームと同期されたクロック信号とを具備する。クロック信号は“許可されたアドミッション信号”において識別されるタイムスロットにおいて終了する。
【0034】
前と同じように、PDA10は、そのrfサブシステム8を使用して、プリンタ12へ現在向けられた多数の“呼び掛け”信号パケットを送信することを開始する。プリンタ12が“呼び掛け”信号パケットのうちの1つを受信すると、プリンタ12は“アクノレッジ”信号を用いて応答する。もしある一定時間以内においてまたはある一定数のパケット以内において呼び掛け信号に対する応答が無いならば、PDA10は「結局、プリンタ12によってマスタとして拒絶された」と仮定し、かつ、移動電話11へ信号送信することを停止する。
【0035】
“アクノレッジ”信号がPDA10によって受信されると、PDA10は、新たな“予約されたスロット”信号を、無線ネットワークの他の要素へ送る。該信号は、プリンタの予約されたスロットとプリンタのネットワークアドレスとを、該他の要素に通知する。
【0036】
無線ネットワーク内に存在する間、PDA10は、60秒毎に、各々のスレーブをポーリングする。もし2つの連続するポーリングに対してスレーブデバイス11,12から返答が受信されないならば、PDA10は「スレーブデバイスは、例えば、圏外へ行くことによって、または、スイッチオフされることによって、または、PDA10からの信号を無視するようにユーザーに指示されることによって、無線ネットワークから不在である」と判断する。PDA10は、これに対して、不在デバイスの詳細をそのネットワーク記録から除去することによって、かつ、新たな“予約されたスロット”メッセージを全てのとどまっているスレーブへ送ることによって応答する。それによって、「不在デバイスが無線ネットワークから去った」ということを全てのとどまっているスレーブに通知し、かつ、それらの予約されたスロットリストを変更する。
【0037】
PDA10のユーザーはまた、共有されたプリンタを使用して印刷した後に望ましいように、適切なコマンドを入力することによって、スレーブを無線ネットワークからイジェクトしてもよい。イジェクトはPDA10によって実行される。PDA10は、“イジェクト”メッセージを当該デバイスへ送り、かつ、新たな“予約されたスロット”メッセージを全てのとどまっているスレーブへ送る。それによって、「イジェクトされたデバイスが無線ネットワークから去った」ということを全てのとどまっているスレーブに通知し、かつ、それらの予約されたスロットリストを変更する。
【0038】
スレーブが何も残されていないときは、PDA10は、そのrfサブシステム7をスタンバイモードにする。スタンバイモードにおいて、PDA10は、信号に対して傾聴することと信号を送信することとを中止する。同様に、スレーブが無線ネットワークを去る場合、そのrfサブシステム7はまた、スタンバイモードにされる。
【0039】
このように、本発明は、ブルートゥースに対して採用されるrfのみのアプローチに固有の問題を回避する無線ネットワーキングシステムを提供する。
【0040】
変更された形態において、rfおよびirサブシステムとプロセッサ2に対するプログラムとは、旧版互換性を提供するために、ブルートゥースおよびirDAプロトコルに従って随意に機能するように適応させられてもよい。この場合、本発明による実施は、好ましくは、ブルートゥースハンドプラン(handplan)を使用する。
【0041】
「本発明は、多数の形態で具体化されてもよく、かつ、デバイスは、必ずしも形態可能である必要はない」ということが認識される。例えば、PDAまたは移動電話のような携帯可能デバイスは、建物に入ると、形態可能デバイスのirポートを(該建物のエントランスに都合よく提供されている)マスタに属するポートと位置調整することによって、固定されたマスタへ接続できる。
【0042】
他の実施形態において、無線ネットワークからのスレーブのイジェクトは、例えば、ユーザー入力に応答して、ir“イジェクト”信号をスレーブからマスタへ送ることによって実施されてもよい。これは、全てのとどまっているスレーブへの新たなrf“予約されたスロット”メッセージによって続かれる。それによって、「イジェクトされたデバイスが無線ネットワークから去った」ということを全てのとどまっているスレーブに通知し、かつ、それらの予約されたスロットリストを変更する。この場合、ユーザーは、(マスタによって記憶されかつ表示される)おそらく暗号化された名前に基づいてイジェクトされるべきデバイスを識別するという問題を有しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるデバイスを示す図である。
【図2】図1のデバイスによって使用される周波数ホッピングを図解する図である。
【図3】本発明によって形成される無線ネットワークを示す図である。
【図4】無線ネットワークを確立する2つのデバイスを示す図である。
【図5】2つのデバイスの間において無線チャネルをセットアップするための第1信号送信スキームを示す図である。
【図6】無線ネットワークへ追加される更なるデバイスを示す図である。
【図7】デバイスの間において無線チャネルをセットアップするための第2信号送信スキームを示す図である。
【符号の説明】
10……PDA
11……移動電話
12……プリンタ
Claims (12)
- 2つのデバイスの間において無線接続を確立する方法であって、前記方法は、
無線周波数波以外を使用するポイントトゥポイントチャネルによって第1デバイス(10)から第2デバイス(11,12)へ第1信号を送ることと、
第1デバイス(10)から第2デバイス(11,12)へ第2信号を送ることと
を具備し、
第1信号は、ブロードキャスト無線rfチャネル(RF)に対するセットアップ情報を、第2デバイス(11,12)へ通信し、前記ブロードキャストチャネルは、前記第2信号に対して使用される
ことを特徴とする方法。 - ポイントトゥポイントチャネルは光学キャリア(IR)を使用する
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - セットアップ情報は、周波数ホッピングスキームを定義するデータを具備する
ことを特徴とする請求項1または請求項2の何れかに記載の方法。 - 第1信号は暗号化鍵を具備する
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の方法。 - 第2信号は、前記鍵を使用して暗号化されたデータを具備する
ことを特徴とする請求項4記載の方法。 - 前記方法は、第2デバイス(11,12)から第1デバイスへ第3信号を送ることを具備し、第3信号は、前記鍵を使用して暗号化されたデータを具備する
ことを特徴とする請求項4または請求項5の何れかに記載の方法。 - 2つのデバイス(10,11,12)の間において無線ネットワーク接続を確立する方法であって、前記方法は、
第2デバイス(11,12)から第1デバイス(10)へネットワークアドミッションリクエスト信号を送ることと、
第1デバイス(10)を具備するネットワークへ第2デバイス(11,12)が承認されるべきかということを判断することと
もし第2デバイス(11,12)がネットワークへ承認されるべきであるということが判断されるならば、請求項1から請求項6の何れかに記載の方法を実行することと
を具備し、
ネットワークアドミッションリクエスト信号は、前記ポイントトゥポイントチャネル(IR)において送られる
ことを特徴とする方法。 - 通信設備を有するデバイスであって、該デバイスは、rfトランシーバ(7)と非無線のポイントトゥポイントトランシーバ手段(8)とrfトランシーバ(7)およびポイントトゥポイントトランシーバ手段(8)を制御する制御手段(2)とを具備し、それによる伝送のためのデータを処理しかつそれによって受信されたデータを処理し、請求項1から請求項6の何れかに記載の方法における第1デバイス(10)または第2デバイス(11,12)として機能するようにデバイスが構成されるように制御手段(2)がプログラムされる
ことを特徴とするデバイス。 - ポイントトゥポイントトランシーバ手段は光学トランシーバ手段である
ことを特徴とする請求項8記載のデバイス。 - 請求項8または請求項9の何れかによるコンピュータ。
- 請求項8または請求項9の何れかによる移動電話。
- 請求項8または請求項9の何れかによるプリンタ。
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