SE522556C2 - Förfarande, trådlöst ad hoc nät samt enhet för anslutning av bluetooth-enheter till varandra - Google Patents

Description

522 556 n n . » -f u v ø ~ v I ao 2 utan att upprätta en kommunikationslänk. Det är tillräckligt, att försäljaren har tillgång till en Bluetooth-kompatibel enhet inom kommunikationsavstånd från plånboken, till exempel en LAN- accesspunkt för Bluetooth, som är ansluten till Intemet.

SAMMANFATTNING Det är ett ändamål med uppfinningen att anvisa ett förfarande för att förbinda Bluetooth- kompatibla och liknande enheter med varandra med bevarande av enhetemas anonymitet.

Det är ytterligare ett ändamål med uppfinningen att anvisa ett Bluetooth-kompatibelt eller liknande nät och enheter för användning i sådana nät, i vilka enhetemas anonymitet bibehålls.

Sålunda föreslås en Bluetooth-kompatibel enhet för skydd av den privata sekretessen. Den avviker från Bluetooth-specifikationen genom att den inte har en entydig Bluetooth-adress BD_ADDR. I stället kan den välja sin adress bland en grupp av BD_ADDR-adresser. Enheten växlar sin BD_ADDR då och då och därigenom bevaras den privata sekretessen.

Därför följer den föreslagna Bluetooth-kompatibla enheten med adressväxlingsfimktion in- te fullständigt Bluetooth-standarden. Den är dock fortfarande i stånd att kommunicera utan nägra konflikter med enheter, vilka följer Bluetooth-standarden. Ingen Bluetooth-kompatibel enhet kan skilja mellan en Bluetooth-kompatibel enhet med adressväxling och en reguljär Bluetooth-enhet vid varje given tidpunkt.

KORT F IGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu beskrivas i form av ej begränsande utföringsforrner med hänvisning till de bifogade ritningama, i vilka: - fig. l är en bild av ett nät bildat enligt Bluetooth-specifikationen, - fig. 2 är en bild, som visar standardformatet för ett paket enligt Bluetooth-specifikationen, - fig. 3 är en bild, som visar fonnatet hos ett FHS-paket, - fig. 4 är en schernatisk bild av en Bluetooth-kompatibel enhet med adressväxlingsorgan, och - fig. 5 är ett blockschema över en adressväxlingsenhet för användning i en Bluetooth-kompati- bel enhet.

DETALJERAD BESKRIVNING En enhet, som är utformad att kommunicera enligt Bluetooth-specifikationen, innefattar allmänt en radioenhet, en länkstyrenhet och en supportenhet för länkhantering och för att ha gränssnittsfunktion mot en värdtenninal. Punkt-till-purrkt- och punkt-till-flerpurrktsförbindelser kan finnas. För en punkt-till-flerpunktsförbindelse delas radiobandet mellan flera enheter. Enhe- tema bildar ett litet nät benämnt ett piconät, se fig. 1. Inom ett sådant piconät kan en enhet vara en master eller en slav. Inom varje piconät kan det bara finnas en master och upp till sju aktiva slavar. 10 15 20 25 30 522 556 ø u n n nu - o ; - » | - | | n n . « o a ø v v. 3 Varje enhet, som är anordnad att kommunicera enligt Bluetooth-specifikationen, har en globalt entydig 48-bitars IEEE 802-adress. Denna adress, benämnd Bluetooth-enhetsadressen (BD_ADDR), tilldelas, när enheten tillverkas, och den ändras aldrig enligt specifikationen. Ut- över detta tilldelar mastem i ett piconät dynamiskt varje aktiv slavmedlem i piconätet en lokal aktiv medlemsadress (AM_ADDR).

Standardformatet för ett paket, vilket används för överföring enligt Bluetooth-specifikatio- nen, visas i fig. 2, varvid detta format dock inte används för vissa typer av styrpaket. Ett stan- dardpaket har ett fält för en accesskod med längden 72 bitar och ett rubrikfält med längden 54 bi- tar. Det finns ett fält för nyttolast, som har en längd, vilken kan sträcka sig från noll till maximalt 2745 bitar. AM_ADDR är belägen i paketrubriken följd av några styrparametrar, t ex en bit, som anger bekräftelse eller en begäran om omsändning av föregående paket, när så är tillämpligt, och en kontrollpararneter för fel i rubrikfältet (HEC).

Den i ett paket använda accesskoden kan vara en av tre olika typer: kanalaccesskod (CAC), enhetsaccesskod (DAC) och avfrågningsaccesskod (IAC): - Kanalaccesskoden identifierar en kanal, som används i ett visst piconät, dvs CAC:en identifie- rar väsentligen piconätet. Alla paket, som utväxlas i ett piconät, har samma CAC. CAC:en här- leds ur BD_ADDR för piconätets masterenhet.

- Enhetsaccesskoden härleds ur BD_ADDR hos den speciella enheten. Den används för särskilda signaleringsförfaranden, till exempel påkallandeproceduren.

- Avfrågningsaccesskoden uppträder i två varianter: den allmärma förfrågningsaccesskoden (GIAC) och den dedicerade avfrågningsaccesskoden (DIAC), vilka båda används i avfrâgnings- proceduren.

En betydelsefull egenskap hos varje ad hoc-nät såsom ett nät, vilket fungerar enligt Blue- tooth-specifikationen, är egenskapen att upptäcka grannar. Proceduren för att upptäcka grarmar enligt Bluetooth-specifikationen består av INQUIRY-meddelandet och INQUIRY RESPONSE- meddelandet. En "avfrågningsprocedur" ("INQUIRY procedure") finns definierad, som används i tillämpningar, vid vilka enhetsadressen hos målenheten är okänd för källan. En Bluetooth-kom- patibel enhet, som önskar upptäcka Bluetooth-enheter i grannskapet, sänder upprepat INQUIRY- meddelanden och lyssnar för att upptäcka INQUIRY RESPONSE-meddelanden. Ett INQUIRY- meddelande består av en avfrågrringsaccesskod (IAC). Denna innehåller inte något information om källan men kan ange den klass av enheter, som skall svara. Avfrågningsaccesskoden kan vara en allmän avfiågningsaccesskod (GIAC), som sänds för att upptäcka alla enheter i grannskapet, eller en dedicerad avfrågningsaccesskod (DIAC), som sänds för att upptäcka endast enheter av en viss typ, för vilka en särskild DIAC är dedicerad. 10 15 20 25 30 522 55i6 o: u: 4 En Bluetooth-kompatibel enhet, som mottar ett INQUIRY-meddelande, innefattande en GIAC eller en lämplig DIAC, kan svara genom att sända ett IN QUIRY RESPONSE-meddelan- de. INQUIRY RESPONSE-meddelandet är i själva verket ett frekvenshoppssynkroniserings- (FHS)-paket, se fig. 3. F HS-paketet är ett speciellt styrpaket, som bland annat avslöjar den sän- dande enheten och klockan hos den sändande enheten. Nyttolastsfältet i ett sådant paket innefat- tar elva fält. Alla fälten i paketet, utom AM_ADDR-fältet, och naturligtvis det "odefinierade" fältet, anger egenskaper eller parametrar hos den enhet, som sänder FHS-paketet. De tre fälten lägre adressdel (LAP), övre adressdel (UAP) och ej signifikant adressdel WAP) innehåller till- sammans BD_ADDR för den sändande enheten. Genom att lyssna för att upptäcka INQUIRY RESPONSE-meddelanden kan den enhet, BD_ADDR och interna klockvärden fór de Bluetooth-kompatibla enheterna i grannskapet. som inledde avfiågningsproceduren, hämta Ett FHS-paket används också för andra ändamål enligt Bluetooth-specifikationen, utöver användningen som INQUIRY RESPONSE-meddelandet, till exempel som ett påkallat master- svar.

Besläktad med avfrågriingsproceduren är påkallandeproceduren ("PAGE procedure"), som används fór att upprätta en faktisk förbindelse mellan två enheter. Så snart BD_ADDR för en en- het i grannskapet är känd för en enhet, den påkallande enheten, som ett resultat av en avfråg- ningsprocedur kan den i grannskapet befintliga enheten påkallas genom att sända ett PAGE-med- delande. Kunskapen om det intema klockvärdet hos den enhet, som skall påkallas, kommer ock- så möjligtvis att påskynda påkallandeproceduren, eftersom den gör det möjligt för den påkallan- de enheten att uppskatta, när och vid vilken frekvenshoppskanal den i grannskapet befintliga en- heten kommer att lyssna cfier PAGE-meddelanden.

Ett PAGE-meddelande består av enhetsaccesskoden (DAC), som är härledd ur BD_ADDR för den påkallade enheten. En enhet, som är anordnad att kommunicera enligt Bluetooth-specifi- kationen och som mottar ett PAGE-meddelande innefattande sin egen DAC, svarar genom att sända ett likadant paket, dvs innefattande enbart DAC:en hos den påkallade enheten. Den påkal- lande enheten svarar sedan genom att sända ett FHS-paket, innefattande BD_ADDR för den på- kallande enheten, det aktuella värdet hos den inre klockan i den påkallande enheten, AM_ADDR, som tilldelas den påkallade enheten, och vissa andra parametrar, se fig. 4. Den pâ- kallade enheten svarar då återigen genom att sända sin DAC och därigenom är förbindelsen mel- lan de båda enhetema upprättad.

Om den påkallande enheten redan var master i ett piconät, har den påkallade enheten nu förenat sig med detta nät som en ny slavenhet. I annat fall har de båda enheterna just bildat ett nytt piconät med den påkallande enhetensom masterenhet. Eflersom IN QUIRY-meddelandet in- 10 15 20 25 30 522 556 o ø . u u a u: nu 5 te innefattar någon information om sändaren av detta, särskilt inte dennas BD_ADDR, är den en- het, som initierade avfrågningsproceduren, den enda enhet, vilken kan initiera en efterföljande påkallandeprocedur. Därför blir den enhet, som initierar en avfrågningsprocedur, också master i varje nytt piconät, vilket bildas som resultat av en följande påkallandeprocedur.

Sålunda används BD_ADDR vid upprättande av Bluetooth-nät bl a för att från början defi- niera de deltagande enheterna, varvid detta resulterar i ett problem rörande den privata sekretes- sen. BD_ADDR används också i andra typer av Överförd information, på olika nivåer.

För att bibehålla den privata sekretessen och fortfarande medge att enheterna fungerar en- ligt Bluetooth-specifikationen, är i stånd att utföra alla de funktioner, som anges i denna, kan en- heterna vara försedda med en adressväxlingsfunktion, vilken utförs av ett block l, benämnd en adressväxlingsenhet eller AS-enhet, se fig. 4, som ingår i eller har fogats till den vanliga Blue- tooth-kretsen 3. Adressväxlingsenheten l tillhandahåller vid alla tidpunkter, när enheten är i funktion, en giltig BD_ADDR för enheten och denna är lagrad i ett register 5 och används av Bluetooth-kretsen 3, till exempel i de ovan beskrivna avfrågnings- och påkallandeprocedurerna.

Registret 5 är en återskrivbar, ej flyktig minnescell, som minns lagrade data, även när strömför- sörjningen är avslagen. BD_ADDR hämtas från registret 5 i adressväxlingsenheten på samma sätt som för varje reguljär Bluetooth-enhet.

Den faktiska BD_ADDR, som är lagrad i cellen 5, växlar slumpmässigt mellan en uppsätt- ning giltiga BD_ADDR-adresser vilket därigenom gör det omöjligt att säga vilken BD_ADDR- adress, som enheten kommer att använda vid varje slumpmässigt vald tidpunkt.

Valfiitt kan ett ytterligare minne, ej visat, användas, som benämns BD_ADDR_CLKN, i vilket värdet på den egna klockan enligt Bluetooth-specifikationen CLKN lagras vid varje änd- ring av BD_ADDR. Den egna klockan CLKN beskrivs i Bluetooth-specifikationen 1.1, bas- bandsspecifikationssektionen 10.3. Den finns till för att hantera det fall, vid vilket det finns flera växelverkande adressväxlingsenheter, som använder samma BD_ADDR vid samma tidpunkt, vilket hårigenom alstrar störningar. I det fallet är den enhet, som först väljer BD_ADDR:en, den enhet som behåller sin BD_ADDR medan de andra växlar sin BD_ADDR.

F unktionema för att styra och manipulera BD_ADDR utförs av en grupp kretsar, AS-kret- sen l, i hårdvaran, såsom ses i fig. 5, eller av ett mjukvarublock, vilket exekveras i någon proces- sor i Bluetooth-kretsens 3 värdenhet. Valet av ny BD_ADDR startas av ett block ll, som be- TRIG_SELECT_BD_ADDR block 13, SELECT_BD_ADDR, i vilket själva valet görs, och den valda BD_ADDR lagras i registret 5.

Våljarblocket innefattar en enhet 15, RAND, för att alstra slumptal, och en enhet 17, nämns och som aktiverar ett annat BD_ADDR_GROUP, som kan innefatta ett minne, i vilket alla möjliga tillåtna val av adresser 10 15 20 25 30 522 55e:,wJ;_ n n u . n » v 1 « | v n | en 6 finns lagrade. Adressenheten 17 kan i stället eller dessutom innefatta någon funktion, som alstrar de möjliga adresserna ur några utgångsdata.

Sålunda kan BD_ADDR för Bluetooth-enheten ändras SELECT_BD_ADDR 13. Denna funktion använder det slumptal, som alstras av blocket 15, som argument för att välja en BD_ADDR bland dem, vilka anges av blocket BD_ADDR_GROUP av hårdvarufunktionen 17. Valfimktionen kan också innefatta en funktion, ej visad, som skriver värdet på den egna kloc- kan CLKN enligt Bluetooth-specifikationen till minnescellen BD_ADDR_SLKN.

Start av funktionen 13 SELECT_BD_ADDR utlöses av triggenheten 1 1, som kan aktiveras av en övergång hos enheten fi-ån tillståndet CONNECTION till tillståndet STANDBY. I tillstån- det STANDBY har inte någon förbindelse upprättats, se Bluetooth-specifikationen 1.1, sektion l0.7.2, sid. 105. Växling av BD_ADDR när enheten är i detta tillstånd påverkar inte arbetssättet hos någon annan enhet, efiersom inte någon annan Bluetooth-kompatibel enhet är ansluten.

Enheten kan valfritt vara försedd med en manuell omkopplare, ej visad, som manövreras av användaren och kopplar bort funktionen 13 SELECT_BD_ADDR. BD_ADDR förblir då fast, tills den manuella omkopplaren inställs, så att funktionen SELECT_BD_ADDR åter aktiveras.

Tri ggenheten TRIG_SELECT_BD_ADDR kan också valfiitt vara ansluten att aktivera val- funktionen 13, när den avkänner en "hård" nollställning av enheten. Nollställningskommandot kan påkallas på olika sätt, som beskrivs i Bluetooth-specifikationen, eller av en manuell omkopp- lare.

Allmänt kan en grupp Bluetooth-kompatibla enheter med adressväxlingsenheter såsom ovan beskrivits dela en grupp av BD_ADDR-adresser med varandra. Då väljer adressvalsenheten 1 i var och en av Bluetooth-enhetema i gruppen den temporära BD_ADDR ur samma grupp vid alla tidpunkter, vilket därigenom gör det omöjligt att säga vilken Bluetooth-kompatibel enhet det är som använder en viss BD_ADDR i varje ögonblick. I en sådan grupp delar enhetema adresser endast med varandra och undviker därigenom BD_ADDR-konflikter med reguljära Bluetooth- enheter.

Växlingen av enhetsadress görs på sådant sätt, att den inte inkräktar på Bluetooth-kommu- nikationsprotokollet hos andra enheter vid varje given tidpunkt, vilket därigenom gör det omöj- ligt för en reguljär Bluetooth-enhet att skilja mellan en Bluetooth-kompatibel enhet med adress- valsväxlingsenhet och en reguljär Bluetooth-enhet vid alla tidpunkter.

Exempelvis kan ett antal BD_ADDR-adresser reserveras för att bilda en eller flera adress- grupper. Varje Bluetooth-kompatibel adressväxlingsenhet programmeras att välja varje BD_ADDR endast från en sådan grupp. Konflikter kan då endast uppstå, om två Bluetooth-kom- patibla enheter med adressväxlingsfurrktioner, som väljer adresser från samma grupp, befinner 10 15 522 556 | » v » nu u n | . | u | | n - ; ; o c u I f: 7 sig inom direkt kommunikationsavstånd från varandra och använder samma BD_ADDR vid samma tidpunkt. Eftersom BD_ADDR:ema bestämmer frekvenshoppningsproceduren, kan de förhindra kommunikationen. Andra identitetskonflikter kan i princip uppträda samtidigt på högre nivåer.

Beroende på de korta radiokomrnunikationsavstånden enligt Bluetooth-specifikationen, mindre än några hundra meter, kan risken för en sådan konflikt göras mycket liten genom att låta antalet BD_ADDR-adresser i en adressgrupp vara några storleksordningar större än det största antal adressväxlingscnheter, som använder samma adressgrupp och som förväntas befinna sig in- om det maximala kommunikationsavståndet från varandra.

I vilket fall som helst löses en konflikt, hur osannolik denna än är, när adressväxlingsenhe- tema, som är i konflikt med varandra, väljer nya fasta enhetsadresser BD_ADDR eller om de kommunicerande anordningar-na är programmerade att avkänna konfliktcn och då utlöser ett nytt val av BD_ADDR. Kommunikation kan maximalt bibehållas genom att erbjuda den adressväx- lingsenhet, som först valde den BD_ADDR, vilken används av de två enheterna, att vara den som sist växlar bort från denna, exempelvis genom att sätta den förutbestämda tidsperiodsgrän- sen för varje enhet före växling av BD_ADDR att vara proportionell mot den tid, som BD_ADDR:en har använts av enheten.

Claims (10)

10 15 20 25 30 522 556 a e | - nu . . - - | n « . | ~ . e. 8 PATENTKRAV

1. Förfarande för kommunikation mellan enheter innefattande stegen: - att en första enheter trådlöst sänder ett första meddelande för avfrågning huruvida det finns andra enheter i grannskapet, - att minst en andra enhet svarar på meddelandet genom att trådlöst sända ett andra meddelande, - att de första och andra enheterna upprättar en kommunikationslänk mellan sig, och - att de första och andra enheterna utväxlar information över kommunikationslänken, - varvid i minst något av de första och andra meddelandena och vid upprättande av och utväxling av information första adresser används för att definiera de första och andra enheterna, kännetecknat av det ytterligare steget att före sändning av varje meddelande eller infonnation innehållande en av de första adresserna för de första och andra enheterna välja den respektive första adressen ur en förutbestämd grupp adresser.

2. F örfarande enligt krav l, kännetecknat av att valet görs slumpmässigt.

3. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att valet görs, när en enhet 'förlorar förbindel- se med någon av de andra enheterna.

4. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att valet görs, när en enhet nollställs eller startas.

5. Förfarande enligt något av krav l - 4, kännetecknat av att i steget med att upprätta en kommunikationslänk tilldelas de första och andra enheterna andra lokala adresser.

6. Trådlöst ad hoc-nät innefattande enheter, som kommunicerar med varandra, varvid en- heterna innefattar organ för att trådlöst sända och mottaga information och en första adress för varje enhet används för att definiera enheten, när denna anslutes till nätet och/eller sänder infor- mation, kännetecknat av att minst en enhet innefattar en adressväxlingsenhet för att välja den första adressen ur en förutbestämd grupp adresser.

7. Trådlöst ad hoc-nät enligt krav 6, kännetecknat av att adressväxlingsenheten innefattar en alstringsenhet för att alstra slumptal och att ett alstrat slumptal används vid val av den första adressen.

8. Trådlöst ad hoc-nät enligt krav 7, kännetecknat av att adressväxlingsenheten irmefattar en triggenhet för att starta val av den första adressen, varvid triggenheten är ansluten att sända en signal för att påbörja valet, när enheten förlorar förbindelse med nätet.

9. Trådlöst ad hoc-nät enligt krav 7, kännetecknat av att adressväxlingsenheten innefattar en triggenhet för att påbörja val av den första adressen, varvid triggenheten är ansluten att sända en signal för att påbörja valet, när enheten nollställs eller startas.

10. Enhet innefattande organ för att trådlöst sända och mottaga information och för att an- 522 556 9 sluta sig till ett trådlöst ad hoc-nät, varvid en första adress för varje enhet används för att definie- ra enheten, när denna ansluter sig till nätet och/eller sänder information, kännetecknad av en adressvåxlingsenhet för att välj a de första adresserna ur en förutbestämd grupp adresser.