DE60030086T2

DE60030086T2 - Interoperabilität von Bluetooth und IEEE 802.11

Info

Publication number: DE60030086T2
Application number: DE60030086T
Authority: DE
Inventors: Geert Arnout Awater; Ran-Hong Farington Yan
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: EP1119137B1; JP2001217853A; JP2012054941A; US7046649B2; DE60030086D1; JP4900999B2; EP1119137A1; US20010010689A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich sowohl auf Bluetooth- als auch auf IEEE-802.11-Funkkommunikationssysteme.
IEEE 802.11 ist ein Standard für drahtlose Systeme, die im 2,4-2,5-GHz-ISM-Band arbeiten. Dieses (industrielle, wissenschaftliche und medizinische) ISM-Band ist weltweit verfügbar und ermöglicht einen unlizensierten Betrieb von Spread-Spectrum-Systemen. Für die USA wie auch für Europa wurde das 2400-2483,5-MHz-Band zugeteilt, während für einige andere Länder, wie etwa Japan, ein anderer Teil des 2,4-2,5-GHz-ISM-Bandes zugeteilt wurde. Der 802.11-Standard konzentriert sich auf das MAC-(Medienzugriffssteuerungs-)-Protokoll und das PHY-(Physikalische-Schicht-)Protokoll für zugriffspunkt-(AP-)basierte Netze und Ad-hoc-Netze.
In zugriffspunkt-basierten Netzen können die Stationen innerhalb einer Gruppe oder Zelle nur direkt mit dem Zugriffspunkt kommunizieren. Dieser Zugriffspunkt befördert Nachrichten zur Zielstation innerhalb der gleichen Zelle oder über ein verdrahtetes Verteilungssystem zu einem anderen Zugriffspunkt weiter, von dem solche Nachrichten schließlich bei der Zielstation ankommen. In Ad-hoc-Netzen arbeiten die Stationen auf einem Peer-to-Peer-Level, und es gibt keinen Zugriffspunkt oder (verdrahtetes) Verteilungssystem.
Der 802.11-Standard unterstützt: DSSS (Direkt-Sequenz-Spread-Spectrum) mit differentiell codiertem BPSK und QPSK; FHSS (Frequenzsprung-Spread-Spectrum) mit GFSK (Gaußscher FSK); und Infrarot mit PPM (Impulslagenmodulation). Diese drei Protokolle der physikalischen Schicht (DSSS, FHSS und Infrarot) sehen sämtlich Bitraten von 2 und 1 Mbit/s vor. Der 802.11-Standard umfasst außerdem Erweiterungen 11a und 11b. Die Erweiterung 11b betrifft ein Physikalische-Schicht-Protokoll für eine hohe Rate und mit CCK (Komplementärcode-Umtastung), wobei es innerhalb des gleichen 2,4-2,5-GHz-ISM-Bandes Bitraten von 11 und 5,5 Mbit/s sowie die grundlegenden DSSS-Bitraten von 2 und 1 Mbit/s vorsieht. Die Erweiterung 11a betrifft einen Standard für ein Physikalische-Schicht-Protokoll für eine hohe Bitrate und mit OFDM (orthogonalem Frequenzmultiplexieren), das im 5-GHz-Band Bitraten im Bereich von 6 bis 54 Mbit/s vorsieht.
Das grundlegende 802.11-Medienzugriffsverhalten ermöglicht eine Interopera bilität zwischen kompatiblen Physikalische-Schicht-Protokollen, indem es ein CSMA/CA-Protokoll (mit trägerempfindlichem Mehrfachzugang mit Kollisionsverhütung) und eine zufallsbestimmte Verzögerungszeit verwendet, die einem Belegtzustand des Mediums folgt. Außerdem nutzt jeder gerichtete Verkehr die unmittelbare positive Quittierung (ACK-Rahmen), wobei ein erneutes Senden vom Sender zeitlich eingeplant wird, wenn keine positive Quittierung empfangen wurde. Das 802.11-CSMA/CA-Protokoll ist dazu bestimmt, die Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen mehrfachen Stationen zu verringern, die auf das Medium zu dem Zeitpunkt zugreifen, an dem Kollisionen am wahrscheinlichsten auftreten. Die höchste Wahrscheinlichkeit einer Kollision tritt unmittelbar nach dem Freiwerden des Mediums auf, das auf ein belegtes Medium folgt. Das liegt daran, dass mehrfache Stationen darauf warteten, dass das Medium wieder verfügbar wird. Daher wird eine Anordnung mit zufallsbestimmter Verzögerungszeit verwendet, um Mediumkonkurrenzkonflikte zu lösen. Außerdem definiert das 802.11-MAC: ein spezielles funktionelles Verhalten zur Fragmentierung von Paketen; eine Medienreservierung über RTS/CTS-(Sendeanforderung/Sendebereitschaft-)Abfragewechselwirkung; und eine Punktkoordination (für zeitbegrenzte Dienste).
Das IEEE-802.11-MAC definiert auch Beacon-Rahmen, die von einem AP in regelmäßigem Zeitabstand gesendet werden, um es den STAs zu ermöglichen, die Gegenwart des AP zu überwachen. IEEE 802.11 definiert außerdem einen Satz von Managementrahmen einschließlich Tastanforderungsrahmen, die von einem STA gesendet werden und denen vom AP gesendete Tastantwortrahmen folgen. Tastanforderungsrahmen ermöglichen es einem STA, aktiv abzutasten, ob ein AP vorliegt, der mit einer bestimmten Kanalfrequenz arbeitet, und ermöglichen es dem AP, dem STA anzuzeigen, welche Parametereinstellungen dieser AP verwendet.
Die Bluetooth-Technologie ermöglicht den Ersatz der zahlreichen herstellerspezifischen Kabel, die eine Vorrichtung mit einer anderen verbinden, durch eine universelle Nahbereichsfunkverbindung. Beispielsweise ersetzt die sowohl in einem Zellentelephon als auch in einem Laptop eingebaute Bluetooth-Funktechnologie das unhandliche Kabel, das derzeit dazu dient, einen Laptop mit einem Zellentelephon zu verbinden. Drucker, Personal-Digital-Assistants (PDAs), Desktops, Computer, Faxgeräte, Tastaturen, Joysticks und praktisch jede andere digitale Vorrichtung können Teil des Bluetooth-Systems sein. Aber darüber hinaus, dass sie durch das Ersetzen der Kabel Vorrichtungen voneinander entflechten kann, stellt die Bluetooth-Funktechnologie eine universelle Brücke zu existierenden Datennetzen, eine periphere Schnittstelle und einen Mechanismus bereit, um kleine private Ad-hoc-Gruppierungen von miteinander verbundenen Vorrichtungen zu bilden, die von festen Netzinfrastrukturen entfernt sind.
Dazu bestimmt, in einer Umgebung mit Funkfrequenzrauschen zu arbeiten, verwendet das Bluetooth-Funksystem ein schnelles Quittierungs- und Frequenzsprungschema, um die Übertragungsstrecke zu stabilisieren. Bluetooth-Funkmodule vermeiden eine Störung aus anderen Signalen durch Sprung auf eine neue Frequenz, nachdem sie ein Paket gesendet oder empfangen haben. Im Vergleich zu anderen Systemen, die im gleichen Frequenzband arbeiten, springt das Bluetooth-Funksystem gewöhnlich schneller und verwendet kürzere Pakete. Dadurch wird das Bluetooth-Funksystem stabiler als andere Systeme. Kurze Pakete und schnelles Springen begrenzen auch die Einwirkung durch Mikrowellenöfen in Haushalten und Betrieben. Die Verwendung der Vorwärts-Fehlerkorrektur (FEC) begrenzt die Einwirkung von zufälligem Rauschen auf Fernverbindungen. Die Verschlüsselung ist für eine unkoordinierte Umgebung optimiert. Bluetooth-Funkvorrichtungen arbeiten bei 2,4 GHz im unlizensierten ISM-Band. Ein Frequenzsprung-Sender/Empfänger dient dazu, Störungen und Funkschwund zu bekämpfen. Eine geformte, binäre FM-Modu-lation dient dazu, die Komplexität des Senders/Empfängers zu minimieren. Die Bruttodatenrate beträgt 1 Mb/s.
Für die Vollduplex-Übertragung wird ein Zeitduplex-Schema verwendet. Das Bluetooth-Basisbandprotokoll ist eine Kombination aus Schaltung und Paketvermittlung. Für synchrone Pakete können Zeitschlitze reserviert sein. Jedes Paket wird mit einer unterschiedlichen Sprungfrequenz gesendet. Ein Paket überstreicht nominell einen einzigen Zeitschlitz, kann jedoch verlängert werden, sodass es fünf Zeitschlitze überstreicht. Bluetooth kann einen asynchronen Datenkanal, bis zu drei simultane synchrone Sprachkanäle oder einen Kanal unterstützen, der asynchrone Daten und synchrone Sprache simultan unterstützt. Jeder Sprachkanal unterstützt eine synchrone (Sprach-)Verbindung mit 64 kb/s. Der synchrone Kanal kann eine asymmetrische Verbindung mit maximal 721 kb/s in beiden Richtungen, während er 57,6 kb/s in Rückrichtung ermöglicht, oder eine symmetrische Verbindung mit 432,6 kb/s unterstützen.
Der IEEE-802.11-Standard ist allgemein eingeführt, und es wurden bereits, meist im Bürobereich, lokale Netze realisiert, die auf diesem Standard beruhen. Während sich Bluetooth auf dem Markt durchsetzt, wird es beispielsweise im privaten Bereich wahrscheinlich für Kommunikationen innerhalb des Hauses realisiert. Dadurch kann ein Anwender mit einem Laptop-Computer eine Verbindung mit einem drahtlosen lokalen IEEE-802.11-Netz am Arbeitsplatz wünschen und, mittels einer Bluetooth-Schnittstelle außerhalb des Arbeitsplatzes, eine Verbindung mit einer Vorrichtung wie etwa einem Mobiltelephon.
US 5.960.344 beschreibt ein Kommunikationsnetz mit wenigstens einem Zugriffspunkt, der über einen ersten und einen zweiten Kanal drahtlose Kommunikationen zwischen mehreren Roaming-Vorrichtungen unterstützt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel zu schaffen, das es einer solchen einzelnen Vorrichtung ermöglicht, über eine Schnittstelle eine Verbindung über ein IEEE-802.11-Funksystem wie auch ein Bluetooth-Funksystem herzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kommunikationsvorrichtung geschaffen, wie sie in Anspruch 1 dargelegt ist.
Die Vorrichtung kann weiterhin in der Weise gesteuert werden, dass dann, wenn eine Vorrichtung sendet, die andere Vorrichtung weder empfangen noch senden kann. Die Vorrichtung kann weiterhin in der Weise gesteuert werden, dass dann, wenn eine Vorrichtung empfängt, die andere Vorrichtung weder empfangen noch senden kann.
Das Steuermittel kann ein Schaltmittel umfassen, das so beschaffen ist, dass es das erste und das zweite Funksystem ein- und ausschalten kann.
Die Bluetooth-Sendevorgänge können über eine einzige HV2-SCO-Streckenverbindung erfolgen, während die IEEE-802.11-Sendevorgänge jeweils in zwei von vier Zeitschlitzen erfolgen. Die Bluetooth-Sendevorgänge können über eine einzige HV3-SCO-Streckenverbindung erfolgen, während die IEEE-802.11-Sendevorgänge jeweils in vier von sechs Zeitschlitzen erfolgen. Die Bluetooth-Sen devorgänge können über zwei HV3-SCO-Streckenverbindungen erfolgen, während die IEEE-802.11-Sendevorgänge jeweils in zwei von sechs Zeitschlitzen erfolgen.
Das Steuermittel kann ein Senden von IEEE-802.11-Paketen während eines Sendens von Bluetooth-ACL-Paketen verhindern. Das Steuermittel kann ein Senden von Bluetooth-ACL-Paketen während eines Sendens von IEEE-802.11-Paketen verhindern.
Das erste und das zweite Funksystem können eine gemeinsame physikalische Schicht gemeinsam nutzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, wie es in Anspruch 14 dargelegt ist. Das erste Funksystem kann ein Bluetooth-System sein, und das zweite Funksystem kann ein IEEE-802.11-System sein.
Das Verfahren kann ferner das Steuern der Funksysteme in der Weise umfassen, dass dann, wenn ein Funksystem sendet, die andere Vorrichtung weder empfangen noch senden kann.
Das Verfahren kann ferner das Steuern der Funksysteme in der Weise umfassen, dass dann, wenn eine Vorrichtung empfängt, die andere Vorrichtung weder empfangen noch senden kann.
Die Funksysteme können durch Ein- und Ausschalten des ersten und des zweiten Funksystems gesteuert werden.
Die Bluetooth-Sendevorgänge können über eine einzige HV2-SCO-Streckenverbindung erfolgen, während die IEEE-802.11-Sendevorgänge jeweils in zwei von vier Zeitschlitzen erfolgen. Die Bluetooth-Sendevorgänge können über eine einzige HV3-SCO-Streckenverbindung erfolgen, während die IEEE-802.11-Sendevorgänge jeweils in vier von sechs Zeitschlitzen erfolgen. Die Bluetooth-Sendevorgänge können über zwei HV3-SCO-Streckenverbindungen erfolgen, während die IEEE-802.11-Sendevorgänge jeweils in zwei von sechs Zeitschlitzen erfolgen.
Das Verfahren kann ferner das Verhindern eines Sendens von IEEE-802.11-Paketen während eines Sendens von Bluetooth-ACL-Paketen umfassen. Das Verfahren kann ferner das Verhindern eines Sendens von Bluetooth-ACL-Paketen während eines Sendens von IEEE-802.11-Paketen umfassen.
Das erste und das zweite Funksystem können eine gemeinsame physikalische Schicht gemeinsam nutzen.
Daher können sowohl ein IEEE-802.11-Funk-Sender/Empfänger als auch ein Bluetooth-Funk-Sender/Empfänger, wenn sie sich in einer einzigen Vorrichtung (beispielsweise in einem Laptop-Computer) befinden, auf derselben Funkfrequenz gleichzeitig senden und empfangen, auch wenn beide Kommunikationsstandards dasselbe 85 MHz breite ISM-Band bei etwa 2,4 GHz nutzen. Das wird durch eine Bluetooth-Vorrichtung in einem Computer erzielt, die am Senden von Daten gehindert wird, während eine 802.11-Vorrichtung Daten zu empfangen versucht, und umgekehrt.
Auch wenn die RF-Frequenz, auf die die empfangende Vorrichtung abgestimmt ist, unterschiedlich ist, aber noch im selben Band liegt, das die sendende Vorrichtung verwendet, blockiert die gesendete Leistung den Empfänger, sodass er nicht mehr in der Lage ist, das gewünschte Signal zu empfangen.
Die Erfindung löst dieses Problem durch Einführen einer Interoperabilitäts-Vorrichtung, die sowohl mit dem Medienzugriffs-Controller der IEEE-802.11-Vorrichtung als auch mit dem Basisband-Controller der Bluetooth-Vorrichtung verbunden ist.
Die Erfindung schlägt auch eine alternative Lösung vor, die als Doppel-Betriebsart bezeichnet wird und in der die IEEE-802.11-Vorrichtungen in einem anderen Funkfrequenzband arbeiten als das Bluetooth-System.
Entscheidend bei der Erfindung ist das Einführen einer Interoperabilitäts-Vorrichtung in ein Kommunikationssystem, das einen IEEE-802.11-Sender/Empfänger und einen Bluetooth-Sender/Empfänger integriert. Die Vorrichtung verhindert, dass ein Sender/Empfänger sendet, während der andere empfängt, wodurch beim empfangenden Sender/Empfänger eine Störung verursacht würde. Außerdem verhindert die Vorrichtung, dass beide Systeme gleichzeitig senden, sodass eine Störung bei der bzw. den empfangenden Vorrichtungen) vermieden wird. Optional verhindert die Vorrichtung einen gleichzeitigen Empfang bei beiden Sendern/Empfängern. Auf diese Weise kann der Funkempfänger von den Vorrichtungen gemeinsam genutzt werden, was eine kostengünstigere und kompaktere Konstruktion der Hardware ermöglicht. Die Erfindung deckt auch eine Doppelband-Betriebsart ab, bei der die IEE-802.11- und die Bluetooth-Vorrichtung in einem unterschiedlichen Frequenzband arbeiten, und ermöglicht einen vollständig parallelen Betrieb der beiden Vorrichtungen.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
1 eine höhere Architektur zum Ausführen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 die Architektur von 1 veranschaulicht, die so angepasst ist, dass sie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung den Funk wieder nutzen kann;
3 ein Bluetooth-HV-i-Paket veranschaulicht;
4 die Zeitschlitzzuweisung zum Senden von drei unterschiedlichen HV-i-Schemata veranschaulicht;
5 eine Vorwärts- und eine Rückwärtspaketstruktur für IEEE 802.11 veranschaulicht; und
6 eine mögliche Ein-Chip-Implementierung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die Erfindung dient dazu, ein wesentliches Problem zu lösen, das mit dem Bereitstellen eines Bluetooth-Funksystems und eines IEEE-802.11-Funksystems in einer einzigen Vorrichtung verknüpft ist. Das als wesentlich erkannte Problem liegt darin, dass dann, wenn jedes der Funksysteme sendet, das andere Funksystem am Empfang gehindert werden muss, wenn das empfangende System nicht vom sendenden System übertönt werden soll. Wie unten weiter besprochen wird, sind mit dem Doppelbetrieb eines IEEE-802.11- und eines Bluetooth-Funksystems weitere Probleme verknüpft, die durch die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung überwunden werden, wie unten besprochen wird.
In 1 ist, in Verbindung mit einer Interoperabilitäts-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, eine höhere Architektur der Kombination eines IEEE-802.11-Funksystem-Senders/Empfängers und eines Bluetooth-Funksystem-Senders/Empfängers in einem einzigen System veranschaulicht. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist es selbstverständlich, dass in 1 nur die für die Ausführung der vorliegenden Erfindung notwendigen Bauteile gezeigt sind.
Der Doppelbetriebsart-Sender/Empfänger von 1 umfasst: ein funktionelles Element 112 der physikalischen IEEE-802.11-Schicht, ein funktionelles Element 108 der IEEE-802.11-MAC-Schicht, ein funktionelles Element 114 der physikalischen Bluetooth-Schicht, ein funktionelles Element 110 der Bluetooth-Basisbandsteuerung; und eine Interoperabilitäts-Vorrichtung 106, die sämtlich einen kombinierten IEEE-802.11/Bluetooth-Sender/Empfänger umfassen, der allgemein mit dem Bezugszeichen 100 gekennzeichnet ist. Außerdem sind in 1 ein IEEE-802.11-Treiber 102 und ein Bluetooth-Treiber 104 gezeigt.
Der IEEE-802.11-Treiber 102 empfängt IEEE-802.11-Pakete auf Leitungen 116 vom Doppelbetriebsart-Sender/Empfänger 100 und sendet IEEE-802.11-Pakete auf Leitungen 116 zum Doppelbetriebsart-Sender/Empfänger 100. Der Bluetooth-Treiber 104 empfängt Bluetooth-Pakete auf Leitungen 118 vom Doppelbetriebsart-Sender/Empfänger 100 und sendet Bluetooth-Pakete auf Leitungen 118 zum Doppelbetriebsart-Sender/Empfänger. Die Arbeitsweise der jeweiligen Treiber 102 und 104 ist exakt die gleiche, wie sie wäre, wenn die Vorrichtung mit einem einzigen IEEE-802.11- bzw. Bluetooth-Sender/Empfänger ausgestattet wäre. Jedoch kann ihre Funktion in dem Sinne erweitert sein, dass sie ein Schaltsignal von einer Anwendung bzw. von Anwendungen zur Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 weitergeben.
Das funktionelle Element 108 des IEEE-802.11-MAC und das physikalische funktionelle IEEE-802.11-Element 112 bilden den IEEE-802.11-Sender/Emp fänger des Doppelbetriebsart-Senders/Empfängers. Das funktionelle Element 108 des IEEE-802.11-MAC arbeitet gemäß der IEEE-Standardanordnung, um den Zugriff auf das IEEE-802.11-Übertragungsmedium durch die Vorrichtung zu steuern, mit der es verbunden ist. Das funktionelle Element 108 des IEEE-802.11-MAC empfängt und sendet IEEE-802.11-Pakete über Leitungen 120 von der bzw. zur Interoperabilitäts-Vorrichtung 106, und es sendet und empfängt IEEE-802.11-Pakete über Leitungen 124 zum bzw. vom funktionellen Element 112 der physikalischen IEEE-802.11-Schicht. Das funktionelle Element 112 der physikalischen IEEE-802.11-Schicht arbeitet gemäß der IEEE-Standardanordnung, um die Modulation usw. der IEEE-802.11-Pakete durchzuführen und die Pakete über Leitungen 128 zu senden bzw. zu empfangen, die über eine Schnittstelle das Element mit der Vorrichtungsantenne verbinden.
Das funktionelle Element 110 der Bluetooth-Basisbandsteuerung und das funktionelle Element 114 der physikalischen Bluetooth-Schicht bilden den Bluetooth-Sender/Empfänger des Doppelbetriebsart-Senders/Empfängers. Das funktionelle Element 110 der Bluetooth-Basisbandsteuerung arbeitet gemäß der Bluetooth-Standardanordnung, um den Zugriff auf das Übertragungsmedium der Vorrichtung zu steuern, mit er es verbunden ist. Das funktionelle Element 110 der Bluetooth-Basisbandsteuerung empfängt und sendet Bluetooth-Pakete über Leitungen 122 von der und zur Interoperabilitäts-Vorrichtung 106, und es sendet und empfängt Bluetooth-Pakete über Leitungen 126 zum und vom funktionellen Element 114 der physikalischen Bluetooth-Schicht. Das funktionelle Element 114 der physikalischen IEEE-802.11-Schicht arbeitet gemäß der Bluetooth-Standardanordnung, um die Modulation usw. der IEEE-802.11-Pakete durchzuführen, und sendet/empfängt die Pakete über Leitungen 130, die über eine Schnittstelle das Element mit der Vorrichtungsantenne verbinden.
Die Steuerung von IEEE-802.11-Paketen und Bluetooth-Paketen von den Treibern 102 und 104 zu den jeweiligen Sender/Empfänger-Elementen 108/112 und 110/114 erfolgt gemäß der Erfindung durch die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106. Wie in 1 gezeigt, ist die Interoperabilitäts-Vorrichtung außerdem über Steuersignalleitungen 132 mit einer Steuerschaltung in der Vorrichtung verbunden.
Der Doppelbetriebsart-Sender/Empfänger 100 arbeitet gemäß der Erfindung in einer von zwei Betriebsarten. Eine erste Betriebsart ist eine Umschaltbetriebsan, und eine zweite Betriebsart ist eine Multiplexierungs-Betriebsart, die beide unten ausführlicher besprochen werden.
In der Umschaltbetriebsart deaktiviert die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 den Bluetooth-Sender/Empfänger (110/114) jedes Mal dann, wenn der IEEE-802.11-Sender/Empfänger (108/112) aktiviert ist, und umgekehrt. Die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 ist so beschaffen, dass sie die Entscheidung trifft, auf welche Betriebsart umzuschalten oder ob zu aktivieren ist. Es gibt mehrere alternative Kriterien, nach denen die Interoperabilitäts-Vorrichtung diese Entscheidung treffen kann.
In einer ersten Alternative kann der Anwender der Vorrichtung entscheiden, auf welche Betriebsart umzuschalten ist. Wenn der Anwender beispielsweise zuhause ist und eine Verbindung über ein Telephon zum Internet wünscht, kann er bestimmen, dass auf die Bluetooth-Betriebsart umgeschaltet und ein Internet-Dienstanbieter (ISP) angewählt wird. Wenn sich der Anwender im Büro aufhält, in dem ein drahtloses IEEE-802.11-LAN besteht, kann vom Anwender die IEEE-802.11-Betriebsart gewählt werden, sodass er sich in das Netz einloggen kann. Bei dieser Betriebsart muss der Anwender wissen, welche die geeignete, für die gewählte Anwendung zu nutzende Schnittstelle ist. Der Anwenderbefehl wird höchstwahrscheinlich über eine Schnittstelle, etwa einen Bildschirm und ein Tastenfeld, an der Vorrichtung selbst zugeführt und mittels eines Befehlssignals von einem zentralen Prozessor oder Controller in der Vorrichtung der Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 mitgeteilt. Außerdem können, beispielsweise im Bürobereich, gemischte Umgebungen bestehen, in denen sowohl Bluetooth als auch IEEE 802.11 vorliegen.
In einer Alternative kann die Mitteilung der Betriebsart den Sendern/Empfängern durch Steuerung von der CPU mittels gewöhnlicher Treiber oder durch einen hierfür vorgesehenen Treiber der Interoperabilitäts-Vorrichtung zugeführt werden.
In einer zweiten Alternative kann die Anwendungssoftware steuern, auf welche Betriebsart die Vorrichtung umschaltet. Möchte der Anwender beispielsweise einen Personal-Digital-Assistant (PDA) synchronisieren, kann die Datensynchronisierungs-Anwendung im PC die Interoperabilitäts-Vorrichtung anweisen, auf die Bluetooth-Betriebsart umzuschalten. Möchte der Anwender im World Wide Web (WWW) surfen, kann die Browser-Anwendung (oder die sie unterstützende Netztreibersoftware) die Interoperabilitäts-Vorrichtung anweisen, auf die IEEE-802.11-Betriebsart umzuschalten. Wiederum kann die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 über ein Befehlssignal von einem zentralen Prozessor oder einem Controller angewiesen werden.
In einer dritten Alternative kann ein Protokollaufspürer bestimmen, ob er an einer Funkschnittstelle die Gegenwart einer IEEE-802.11- oder einer Bluetooth-Vorrichtung entdeckt, und die Betriebsart der Interoperabilitäts-Vorrichtung dementsprechend einstellen. Wenn der Protokollaufspürer eine Bluetooth- wie auch eine IEEE-802.11-Vorrichtung ermittelt, kann er eine Betriebsart wählen, die der Anwender als bevorzugt angegeben hat, oder er kann wie bei der ersten Alternative den Anwender konsultieren. Alternativ kann der Protokollaufspürer wie bei der zweiten Alternative die Anwendung entscheiden lassen.
Dadurch arbeitet die Interoperabilitäts-Vorrichtung in der Umschaltbetriebsart nur zum Deaktivieren oder Ausschalten eines der beiden Sender/Empfänger im Doppelbetriebsart-Sender/Empfänger. Diese Arbeitsweise ist für die funktionellen Elemente der jeweiligen Sender/Empfänger, und auch für die andere Verarbeitungsfunktionalität in der Vorrichtung selbst, transparent. Wenn die Interoperabilitäts-Vorrichtung auf die "IEEE-802.11"-Betriebsart umgeschaltet ist, verhält sich der Sender/Empfänger 100 wie ein IEEE-802.11-Sender/Empfänger. Wenn die Interoperabilitäts-Vorrichtung auf die "Bluetooth"-Betriebsart umgeschaltet ist, verhält sich der Sender/Empfänger 100 wie ein Bluetooth-Sender/Empfänger.
In der Umschaltbetriebsart bedeutet das Ausschalten eines Senders/Empfängers, wenn der andere sendet, dass der eine Sender/Empfänger weder empfangen noch senden kann, wenn der andere sendet. Somit muss beim Nutzen der Umschaltbetriebsart zu einer gegebenen Zeit nur ein Funksystem arbeiten, was bedeutet, dass die Funkhardware wieder genutzt werden kann.
2 veranschaulicht den Doppelbetriebsart-Sender/Empfänger von 1, der umkonfiguriert ist, um den Funk wieder nutzen zu können. Wie in 2 ersichtlich ist, sind die Funktionalitäten des funktionellen Elements 112 der physikalischen IEEE-802.11-Schicht und des funktionellen Elements 114 der physikalischen Bluetooth-Schicht zu einem einzigen funktionellen Element kombiniert, das als funktionelles Element der physikalischen IEEE-802.11/Bluetooth-Doppelschicht bezeichnet wird und mit dem Bezugszeichen 200 gekennzeichnet ist. Das funktionelle Doppelelement 200 sendet und empfängt IEEE-802.11- und Bluetooth-Pakete auf Signalleitungen 204 zur Vorrichtungsantenne.
Das funktionelle Element der physikalischen IEEE-802.11/Bluetooth-Doppelschicht wird von der Interoperabilitäts-Vorrichtung über Signalleitungen 202 gesteuert, um je nach der momentan gewählten Betriebsart als das funktionelle Element der physikalischen Schicht entweder für IEEE 802.11 oder für Bluetooth zu arbeiten.
In der Multiplexierungs-Betriebsart ist der IEEE-802.11-Sender ausgeschaltet, wenn der Bluetooth-Sender Daten empfängt, und der Bluetooth-Sender ist ausgeschaltet, wenn die IEEE-802.11-Vorrichtung Daten empfängt. Auf diese Weise sendet ein Funksystem niemals, wenn das andere empfängt, und umgekehrt. Die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 hält die Regeln der Medienzugriffssteuerungs-Protokolle ein, und während die Sende- und Empfangsvorgänge des IEEE-802.11- und des Bluetooth-Funksystems zeitlich multiplexiert werden, erscheint es dem Anwender, als arbeiteten die beiden Systeme parallel. Jedoch besteht eine gewisse Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit (verringerter Datendurchsatz, erhöhte Datenfehlerrate, verringerte Sprachqualität).
Weiterhin ermöglicht es die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 vorzugsweise nicht zusätzlich, dass das IEEE-802.11- und das Bluetooth-Funksystem gleichzeitig senden. Dadurch wird eine Interferenz des einen Signals mit dem anderen bei einem externen (entfernten) Empfänger verhindert.
In einer bevorzugten Ausführung der Multiplexierungs-Betriebsart werden, wenn ein IEEE-802.11-Paket gesendet werden muss, sämtliche Bluetooth-Datenverbindungen in die so genannte PARK-Betriebsart versetzt. Die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 weist dem Bluetooth-Sender/Empfänger durch eine aktive ACL-Verbindung (asynchrone verbindungslose Datenverbindung) ein HLC_Park_Mode-Primitivum zu, um sämtliche ACL-Verbindungen in die PARK-Betriebsart zu versetzen. Die PARK-Betriebsart des Bluetooth-Funksystems ist dem Fachmann auf dem Gebiet vertraut. Auf diese Weise ist das Bluetooth- Funksystem deaktiviert, während ein IEEE-802.11-Sendevorgang stattfindet.
Obwohl die beispielhafte Ausführung hier mit Bezug auf eine Besprechung der Bluetooth-PARK-Betriebsart dargestellt wird, ist es dem Fachmann auf dem Gebiet klar, dass alternativ die Bluetooth-HOLD-Betriebsart verwendet werden kann.
Wenn aktive Bluetooth-SCO-Verbindungen (synchrone, verbindungsorientierte Bluetooth-Sprachverbindungen) vorliegen, die in einem 0,625-ms-Bluetooth-Zeitschlitz periodisch senden und empfangen, muss der IEEE-802.11-Sender/Empfänger seine Paketsendevorgänge zeitlich zwischen den Bluetooth-Paketen einplanen. Die Bluetooth-SCO-Verbindungen sind Echtzeit-(Sprach-)-Verbindungen. Die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 muss die gesamte Zeitdauer des IEEE-Paketaustauschs berücksichtigen, der ein Quittierungspaket (ACK) und (wenn die RTS/CTS-Sendebetriebsart verwendet wird) ein RTS- und ein CTS-Paket umfasst.
Weiterhin wird unten eine detaillierte Durchführung der Zeiteinplanung von IEEE-802.11-Paketen in einer aktiven SCO-Verbindung vorgestellt. Es wird ein 'Zeitschlitz stehlendes' Schema erläutert, und es wird eine Berechnung des zu erzielenden Datendurchsatzes vorgestellt.
Die IEEE-802.11-Pakete müssen gegebenenfalls so kurz wie ein einziger Zeitschlitz sein, wenn ein solches Zeitschlitz stehlendes Schema ausgeführt wird, und das bedeutet, dass die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 eine Paketfragmentierung und ein Neuzusammenstellungs-Schema ausführen muss, damit es IEEE-802.11-Pakete in Fragmente teilen kann, die in der Anzahl der verfügbaren Bluetooth-Zeitschlitze untergebracht werden können. Die dem IEEE 802.11 eigenen Fragmentierungsmechanismen können nicht verwendet werden, da diese Mechanismen voraussetzen, dass sämtliche Fragmente fortlaufend gesendet werden. Bei der unten beschriebenen detaillierten Ausführung wird ein geeignetes Fragmentierungsschema besprochen.
Im Folgenden wird ein Beispiel für das Einführen der IEEE-802.11-Funktionalität in ein Bluetooth-Funksystem gegeben, mit der es beiden Funksystemen ermöglicht wird, in derselben Vorrichtung zusammenzuwirken. Das folgende Beispiel ist für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend, und der Fach mann auf dem Gebiet erkennt, dass andere Möglichkeiten für die Ausführung einer solchen Architektur bestehen. Da aber die Bluetooth-Spezifikation vorherrscht, ist die folgende eine bevorzugte Ausführung.
Das Standard-Bluetooth-Funksystem verwendet die Frequenzumtastungs(FSK-)Modulation, wobei pro Symbolzeit von 1 μs ein Informationsbit gesendet wird. Somit beträgt die Rohbitrate 1 Mbit/s. Ein Paket besteht aus einem Vorspann, der einen Kanalzugriffscode enthält, und den Nutzinformationen. Die Nutzinformationen sind ihrerseits unterteilt in einen Kopf (mit Pakettyp, Zieladresse und einigen anderen Informationsfeldern) und ein Anwendernutzinformationsfeld.
Bei den synchronen verbindungsorientierten (SCO-)Verbindungen werden Sprachpakete verwendet. Die Sprachpakete sind für die Typen mit hochwertiger Sprachübertragung (HV-Typen) HV1, HV2 oder HV3 kennzeichnend. All diese Pakettypen haben 30-Byte-Nutzinformationen. Das stabilste Paket, HV1, verwendet eine Vorwärts-Fehlerkorrektur (FEC) mit einer Rate von 1/3, der Pakettyp HV2 verwendet eine FEC mit 2/3, und der Typ HV3 verwendet überhaupt keine FEC. Die Anzahlen von Anwender-Bytes betragen 10, 20 bzw. 30 Bytes für HV1, HV2 bzw. HV3. Die Paketanordnung eines HV-i-Pakets (mit i = 1, 2, 3) ist in 3 gezeigt. Die Gesamtdauer eines HV-i-Sprachpakets beträgt 330 μs. In 3 ist zu erkennen, dass das HV-i-Paket 300 einen 72-Bit-Vorspann 302, einen 18-Bit-Kopf 304 und Nutzinformationen 306 mit 240 Bits (oder 30 Bytes) umfasst.
Zusätzlich zu den Paketen vom HV-i-Typ gibt es für Bluetooth ein Paket vom Daten-und-Sprach-(DV-)Typ. Das DV-Typ-Paket bietet die gleiche Leistungsfähigkeit wie HV3 (d. h. ohne FEC) und befördert im gleichen Paket eine variable Menge von Daten sowie Sprache. Jedoch befördert ein DV-Paket nur 10 Anwender-Bytes, d. h. ein Drittel der Anzahl von Anwender-Bytes bei HV3. Die Dauer des DV-Pakets beträgt je nach der beförderten Datenmenge 238 bis 356 μs.
Bluetooth-Pakete werden in Zeitschlitzen gesendet, die jeweils eine Dauer von 625 μs haben. Jedoch müssen Pakete kürzer als 625 μs sein, um dem Funksystem ausreichend Zeit zu geben, zwischen Zeitschlitzen auf eine andere Frequenz zu springen. Beispiele für den Kanalbetrieb bei HV1-, HV2- und HV3- Verbindungen sind in 4 und gezeigt und werden unten näher beschrieben.
4(a) bis 4(c) veranschaulichen Zeitablaufpläne für eine einzelne Bluetooth-Sprachverbindung, die auf HV1- (4(a)), HV2- (4(b)) oder HV3-Paketen (4(c)) beruht. Die dunklen Pakete haben Vorwärtsrichtung (von der Bluetooth-Master- zur Bluetooth-Slave-Vorrichtung) und die hellen Pakete die Rückwärtsrichtung (von der Bluetooth-Slave- zur Bluetooth-Master-Vorrichtung). Es sind acht Zeitschlitze TS1 bis TS8 gezeigt. Wie zu erkennen ist, werden Vorwärtspakete in ungeradzahlig nummerierten Zeitschlitzen und Rückwärtspakete in geradzahlig nummerierten Zeitschlitzen gesendet. Die Frequenz springt gemäß dem Bluetooth-Standard bei jedem Zeitschlitz so, dass die Frequenzen f₁ bis f₈ jeweils in Zeitschlitzen TS1 bis TS8 angesprungen werden.
Sämtliche Sprachverbindungsraten sind zu 64 kbit/s bestimmt. Um diese Rate zu erzielen, muss ein HV1-Paket in jedem zweiten Zeitschlitz gesendet werden, da in jedem HV1-Paket (1/3) × 30 × 8 = 80 Bits von Anwenderdaten gesendet werden. (1/3) ist die bei HV1 verwendete FEC, und 30 × 8 ist die Anzahl von Bits in einer 30-Byte-Nutzinformation. In jeweils 2 × 0,625-ms-Zeitschlitzen wird ein Paket gesendet, was 1,25 Millisekunden entspricht, wobei 0,625 ms die Länge jedes Zeitschlitzes ist. Die Anwender-Bitrate beträgt daher 80/1,25 bit/ms = 64 kbit/s. Da eine Sprachverbindung eine Vollduplex-Verbindung ist, sind die anderen verbleibenden, abwechselnden leeren Zeitschlitze für die Rückwärtsverbindung erforderlich. Diese Zuweisung von Vorwärts- und Rückwärtspaketen zu Zeitschlitzen ist in 4(a) gezeigt.
HV2-Pakete befördern die doppelte Anzahl von Anwender-Bits wie HV1-Pakete, sodass für vier Zeitschlitze jeweils nur ein Vorwärts- und ein Rückwärtspaket erforderlich ist, wie in 4(b) gezeigt.
HV3-Pakete befördern die doppelte Anzahl von Anwender-Bits wie HV1-Pakete, sodass für sechs Zeitschlitze jeweils nur ein Vorwärts- und ein Rückwärtspaket erforderlich ist, wie in 4(c) gezeigt. Selbst wenn zwei HV3-Verbindungen aktiv wären, wären also nur jeweils vier von sechs Zeitschlitzen erforderlich, sodass jeweils zwei von sechs Zeitschlitzen ungenutzt blieben.
Da ein DV-Paket, ähnlich einem HV-i-Paket, nur 10 Anwender-Bytes befördert, muss ein DV-Paket entsprechend in jedem zweiten Zeitschlitz gesendet werden, damit eine Rate von 64 kbit/s erzielt wird.
Daher kann in Kombination mit einer einzigen HV-i- oder DV-Sprachverbindung kein IEEE-802.11-Datenverkehr gesendet oder empfangen werden, ohne dass die Sprachqualität der Übertragung verringert wird.
Bei einer einzigen HV2-Verbindung oder bei HV3-Verbindungen sind zwei Zeitschlitze für IEEE-802.11-Verkehr verfügbar. Bei einer einzigen HV3-Verbindung sind 4 Zeitschlitze für IEEE-802.11-Verkehr verfügbar.
Beim Arbeiten innerhalb dieser vom Bluetooth-Übertragungssystem gesetzten Parameter muss bestimmt werden, welche IEEE-802.11-Anwender-Bitrate angesichts der verfügbaren Zeitschlitze möglich ist. Wie unten weiter besprochen wird, hängt dies in einem bestimmten Ausmaß vom Overhead des IEEE-802.11-Pakets ab.
IEEE-802.11-Pakete haben entweder einen kurzen oder einen langen Vorspann von 98 bzw. 192 μs. Die Nutzinformationen des IEEE-802.11-Pakets werdenμ mit einer Rate von einem Byte in jeder Symbolzeit mit einer Dauer von (8/11) μs gesendet. Dies ergibt eine Bitrate von 11 Mbit/s. Die Nutzinformationen enthalten einen 24-Byte-Kopf und ein 82-Bit-(4-Byte-)CRC-Feld, sodass das Senden insgesamt 28 × (8/11) = 20,3 μs dauert. Um eine SIFS-(Short-Interframe-Space-)Zeit von 10 μs nach dem korrektem Empfang eines Pakets sendet der Empfänger ein Quittierungspaket, das aus einem Kopf von 96 oder 192 μs besteht. Die Nutzinformationen enthalten MAC-Protokoll-Steuerinformationen von 14 Bytes, deren Senden 14 × 8/11 = 10,2 μs dauert. 5 veranschaulicht einen IEEE-802.11-Paketsendevorgang.
Wie in 5 gezeigt ist, besteht ein IEEE-802.11-Vorwärtsdatenpaket 500 aus einem Vorspann 504, einem MAC-Kopf 506 und einem Datenfeld 508. Wenn es korrekt empfangen ist, antwortet der Empfänger nach einer SIFS-Zeitspanne mit einem Quittierungspaket 502. Das letzte Paket besteht aus einem Vorspann 510 und einem Quittierungsfeld 512, das MAC-Informationen enthält.
Somit sind 4 Szenarien zu betrachten: Es gibt zwei mögliche Längen des IEEE-Vorspanns (96 und 192 μs); und es gibt entweder zwei oder vier "ungenutzte" Bluetooth-Zeitspannen (zwei und vier Zeitschlitze).
Nun wird das Szenario betrachtet, bei dem für IEEE-Sendevorgänge mit langem Vorspann zwei Bluetooth-Zeitschlitze verfügbar sind.
Der Overhead aufgrund der Vorspanne, der SIFS und des MAC-Overhead beläuft sich auf [2 × 192] + 10 + [(28 + 14) × (8/11)] = 424,5 μs. Von den zwei ungenutzten Zeitschlitzen dürfen gemäß der Bluetooth-Spezifikation nur 625 + 366 = 991 μs verwendet werden. Damit verbleiben 625 – 366 = 259 μs, die es dem Funksystem ermöglichen, zur Frequenz des nächsten Zeitschlitzes zu springen. Die Subtraktion 991 minus 424,5 ergibt 566,5, was bei 11 Mbit/s der für die eigentliche Datenübertragung verbleibenden Zeit entspricht. In dieser Zeit können 556,5/(8/11) = 779 IEEE-802.11-Bytes gesendet werden. Diese Daten können alle 4 Zeitschlitze gesendet werden. Somit ist die effektive Bitrate gleich (8 × 779)/(4 × 625) = 2,5 Mbit/s.
Nun wird das Szenario betrachtet, bei dem für IEEE-Sendevorgänge mit langem Vorspann vier Bluetooth-Zeitschlitze verfügbar sind.
Wenn vier Bluetooth-Zeitschlitze verfügbar sind, ist die Zeit für das Senden von Nutzinformationen gleich der Nutzinformationszeit 625 × 3 + 356 – 424,5 = 1817. Dies entspricht 1817/(8/11) = 2498 IEEE-802.11-CCK-Bytes. Die entsprechende Bitrate beträgt nun (8 × 2498)/(6 × 625) = 5,33 Mbit/s.
Wenn die Berechnungen für kurze IEEE-802.11-Vorspanne wiederholt werden, ergibt sich die Bitrate 3,33 Mbit/s bei einer HV2 Verbindung oder bei zwei HV3-Verbindungen. Bei einer einzigen HV3-Verbindung beträgt die Bitrate 5,89 Mbit/s. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1
Tabelle 1 zeigt IEEE-802.11-Anwenderdurchsätze, wenn IEEE-802.11-Pakete in Zeitschlitzen gesendet werden, die von Bluetooth ungenutzt gelassen werden. Liegen eine HV2-Verbindung oder zwei HV3-Verbindungen vor, sind 2 ungenutzte Zeitschlitze zu senden. Liegt eine HV3-Verbindung vor, sind 4 ungenutzte Zeitschlitze zu senden. Liegt eine HV1- oder DV1-Verbindung vor, gibt es keine ungenutzten Zeitschlitze. Liegt überhaupt keine SCO Verbindung vor, sind sämtliche Zeitschlitze für den Sendevorgang verfügbar, und das theoretische IEEE-802.11-Maximum von 11 Mbit/s kann erreicht werden.
Wenn ein Bluetooth-ACL-Paket gesendet werden muss, hält die Interoperabilitäts-Vorrichtung 106 einfach IEEE-802.11-Pakete zurück. Sind die ACL-Pakete keine Echtzeit-Datenpakete, können sie zurückgehalten werden. Wenn ein Bluetooth-ACL-Paket zu senden ist, läuft kein IEEE-802.11-Paketsendevorgang ab, da die ACL-Verbindung in der PARK-Betriebsart wäre, wenn ein IEEE-Sendevorgang im Gange wäre, wie oben besprochen wurde.
Anders ausgedrückt: Wenn ein Sende- oder Empfangsvorgang von Bluetooth-ACL-Paketen abläuft, wird der IEEE-802.11-Sendevorgang zurückgehalten, bis der Bluetooth-Sende-/Empfangsvorgang abgeschlossen ist. Dann wird die Bluetooth-ACL-Verbindung in die HOLD- oder in die PARK-Betriebsart versetzt, und der IEEE-802.11-Sendevorgang kann zeitlich eingeplant und um SCO-Sendevorgänge herum organisiert werden, wie oben beschrieben wurde.
Die Interoperabilitäts-Vorrichtung weist optional eine weitere Betriebsart auf, in der sie nicht zulässt, dass die IEEE-802.11-Vorrichtungen und die Bluetooth-Vorrichtung parallel empfangen. Indem dies nicht zugelassen wird, arbeitet zu einem gegebenen Zeitpunkt nur eine Funkvorrichtung, was bedeutet, dass die Funkhardware wieder genutzt werden kann. Das führt wieder zu einer Architektur, wie sie in 2 gezeigt ist. In dieser Betriebsart werden Bluetooth-SCO-Zeitschlitze immer empfangen. Wenn weder der Bluetooth- noch der IEEE-802.11-Sender senden müssen, hört der gemeinsame Empfänger gemäß einem Algorithmus entweder nach Bluetooth- oder nach IEEE-802.11-Paketen.
Ein solcher Algorithmus kann statisch sein; beispielsweise hört der Empfänger in ungeraden Zeitschlitzen nach IEEE-802.11- und in geraden Zeitschlitzen nach Bluetooth-Paketen. Ebenfalls angesichts der Verteilung des Verkehrs zwischen Bluetooth und IEEE 802.11 kann der Algorithmus dem einen den Vorzug vor dem anderen geben.
Schließlich kann der Empfänger eine Doppelsynchronisations-Betriebsart aufweisen, bei der er nach dem Kanal hört, im Fluge ermittelt, welcher Typ von Paketen (Bluetooth oder IEEE-82.11) sich im Medium befindet, und dies dem Empfänger mitteilt, der auf die geeignete Empfangsbetriebsart umschaltet.
Sowohl IEEE-802.11- als auch Bluetooth-Pakete können länger als ein einzelner Zeitschlitz sein. In diesem Fall versucht der Empfänger, das Paket bis zur Vervollständigung zu empfangen.
In einer typischen Ausführungsform der Erfindung können der MAC-Controller der IEE-802.11-Vorrichtung und der Basisband-Controller der Bluetooth-Vorrichtung in separaten, hierfür vorgesehenen Prozessor-Chips implementiert sein. Die Funktionalität der Interoperabilitäts-Vorrichtung kann in einem zusätzlichen Chip implementiert sein. Alternativ kann die Funktionalität der Interoperabilitäts-Vorrichtung zu den Controller-Chips entweder der Bluetooth- oder der IEE-802.11-Vorrichtung hinzugefügt sein. In einer wiederum weiteren Alternative ist es möglich, die IEEE-802.11-MAC-Steuerfunktionen und die Bluetooth-Steuerungsfunktion in einem einzigen Chip zu integrieren und auch die Interoperabilitäts-Funktionalität zum gleichen Chip hinzuzufügen. Andere Anordnungen von Chips sowie die Aufteilung der Interoperabilitäts-Funktionalität sind ebenfalls möglich.
6 veranschaulicht ein Beispiel einer "System-auf-einem-Chip"-Implementierung eines kombinierten IEEE-802.11-MAC-Controllers und eines Bluetooth-Basisband-Controllers. Der Chip 600 enthält einen DMA (Direktspeicherzugriff) 610, einen Interrupt-Controller (Int. Ctrl) 612, Timer 614, ein RAM (Schreib-Lese-Speicher) 616, die sämtlich über einen internen Bus 624 mit einer CPU (Zentraleinheit) 622 verbunden sind, wobei diese Bauteile sämtlich für die IEEE-802.11- wie für die Bluetooth-Funktionen erforderlich sind. Auch ein externer Bus-(Ext.-Bus-)Block 608 ist für die IEEE-802.11- wie für die Bluetooth-Funktionen erforderlich und ist über einen internen Bus 624 mit der CPU 622 sowie über Leitungen 626 mit einem externen Flash-Speicher und/oder ROM verbunden. Ein USB-Block (universeller serieller Bus-Block) 606, der mit einem internen Bus 624 verbunden ist, dient dazu, über Verbindungen 628 den Bluetooth-Sender/Empfänger und optional den IEEE-802.11-Sender/Empfänger mit einem Host-PC über eine Schnittstelle zu verbinden. Der (Mini-)PCI- Block 602, der mit dem internen Bus 624 verbunden ist, dient dazu, (über Verbindungen 628) zwischen dem Host-PC und dem IEEE-802.11-Sender/Empfänger über eine Schnittstelle eine Verbindung herzustellen. Eine PCI-basierte Schnittstelle zwischen Host-PC und Bluetooth ist noch nicht definiert, jedoch abzusehen. Der UART-Block ist auch mit dem internen Bus 624 und mit den externen Verbindungen 628 verbunden.
Auf dem CPU-Mikrocontroller 622 läuft Firmware, die die IEEE-802.11-MAC- und die Bluetooth-Basisband-Funktionen ausführt. Ein Bluetooth-Verbindungs-Controllerblock 618 und ein IEEE-802.11-MAC-Unterstützungsblock 620 sind über den internen Bus 624 mit der CPU verbunden und arbeiten in Verbindung mit der CPU 622, um Hardware-Unterstützungsfunktionen für den Bluetooth- bzw. den IEEE-802.11-Sender/Empfänger auszuführen.
Der Bluetooth-Verbindungs-Controller 618 ist über Verbindungen 632 mit den (nicht gezeigten) funktionellen Elementen der physikalischen Bluetooth-Schicht verbunden, und ähnlich ist der IEEE-802.11-MAC-Unterstützungsblock 620 über Verbindungen 634 mit den (nicht gezeigten) funktionellen Elementen der physikalischen IEEE-802.11-Schicht verbunden.

Claims

Kommunikationsvorrichtung, die ein erstes Funksystem (104), das in einem ersten Bereich von Frequenzen arbeitet, und ein zweites Funksystem (102), das in einem zweiten Bereich von Frequenzen arbeitet, der wenigstens teilweise mit dem ersten Bereich von Frequenzen überlappt, umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass: das erste Funksystem ein Bluetooth-System ist und das zweite Funksystem ein IEEE 802.11-System ist; und dass die Vorrichtung ferner umfasst: ein Steuermittel (106), das so beschaffen ist, dass es die Zeiteinplanung der drahtlosen asynchronen Daten, die dem zweiten Funksystem zugeordnet sind, zwischen periodischen Sende- und Empfangsvorgängen drahtloser Daten, die dem ersten Funksystem zugeordnet sind, ausführt; und das Steuermittel ein Multiplexierungsmittel umfasst, das so beschaffen ist, dass es Zeitmultiplex-Sendevorgänge von dem Bluetooth- und dem IEEE 802.11-Funksystem ausführt, wobei die IEEE 802.11- und Bluetooth-Sendevorgänge in Bluetooth-Zeitschlitze multiplexiert werden; wobei die Zeitplanung sicherstellt, dass das erste Funksystem nicht dann sendet, wenn das zweite Funksystem empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung außerdem so gesteuert wird, dass dann, wenn ein Funksystem sendet, das andere Funksystem weder empfangen noch senden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das Steuermittel (106) ein Schaltmittel umfasst, das so beschaffen ist, dass es das erste und das zweite Funksystem ein- und ausschalten kann.
Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die Bluetooth-Sendevorgänge über eine einzige HV2 SCO-Streckenverbindung erfolgen, während die IEEE 802.11-Sendevorgänge jeweils in zwei von vier Zeitschlitzen erfolgen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Bluetooth-Sendevorgänge über eine einzige HV3 SCO-Streckenverbindung erfolgen, während die IEEE 802.11-Sendevorgänge in jeweils vier von sechs Zeitschlitzen erfolgen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Bluetooth-Sendevorgänge über zwei HV3 SCO-Streckenverbindungen erfolgen, während die IEEE 802.11-Sendevorgänge in jeweils zwei von sechs Zeitschlitzen erfolgen.
Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der das Steuermittel (106) das Senden von IEEE 802.11-Paketen während des Sendens von Bluetooth-ACL-Paketen verhindert.
Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der das Steuermittel (106) das Senden von Bluetooth-ACL-Paketen während des Sendens von IEEE 802.11-Paketen verhindert.
Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der das erste und das zweite Funksystem eine gemeinsame physikalische Schicht (200) gemeinsam nutzen.
Verfahren zum Vermeiden einer Störung in einer Doppel-Funkkommunikationsvorrichtung, das umfasst: Betreiben eines ersten Funksystems (104) in einem ersten Bereich von Frequenzen; und Betreiben eines zweiten Funksystems (102) in einem zweiten Bereich von Frequenzen, der wenigstens teilweise mit dem ersten Bereich von Frequenzen überlappt; dadurch gekennzeichnet, dass: das erste Funksystem ein Bluetooth-System ist und das zweite Funksystem ein IEEE 802.11-System ist; und das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst: Ausführen der Zeiteinplanung von drahtlosen asynchronen Daten, die dem zweiten Funksystem zugeordnet sind, zwischen Sende- oder Empfangsvorgängen von drahtlosen Daten, die dem ersten Funksystem zugeordnet sind; und zeitliches Multiplexieren der Sendevorgänge von den Bluetooth- und IEEE 802.11-Funksystemen, wobei die IEEE 802.11- und die Bluetooth-Sendevorgänge in Bluetooth-Zeitschlitze multiplexiert werden; wobei die Zeitplanung sicherstellt, dass das erste Funksystem daran gehindert wird, in einer Zeit zu senden, in der das zweite Funksystem empfängt.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Steuern der Funksysteme in der Weise, dass dann, wenn ein Funksystem sendet, das andere Funksystem weder empfangen noch senden kann, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Funksysteme durch Ein- und Ausschalten des ersten und des zweiten Funksystems gesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Bluetooth-Sendevorgänge über eine einzige HV2 SCO-Streckenverbindung erfolgen, während die IEEE 802.11-Sendevorgänge in jeweils zwei von vier Zeitschlitzen erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Bluetooth-Sendevorgänge über eine einzige HV3 SCO-Streckenverbindung erfolgen, während die IEEE 802.11-Sendevorgänge in jeweils vier von sechs Zeitschlitzen erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Bluetooth-Sendevorgänge über zwei HV3 SCO-Streckenverbindungen erfolgen, während die IEEE 802.11-Sendevorgänge in jeweils zwei von sechs Zeitschlitzen erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, das ferner das Verhindern des Sendens von IEEE 802.11-Paketen während des Sendens von Bluetooth-ACL-Paketen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, das ferner das Verhindern des Sendens von Bluetooth-ACL-Paketen während des Sendens von IEEE 802.11-Paketen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei dem das erste und das zweite Funksystem eine gemeinsame physikalische Schicht (200) gemeinsam nutzen.