複数の無線デバイスにおいて無線スタックを実装するシステム及び方法

本発明は、一般には無線通信に関し、特に無線スタックに関する。

従来の無線スタックの一実装例において、無線スタックは、ホストで実行するホストスタックと下層スタックを実行するホストコントローラとに分割される。ホストは、アプリケーションを実行するプロセッサであり、例えばモバイル環境でのアプリケーションプロセッサである。ホストスタックは、無線プロトコルの上層スタックである。ホストスタックは、無線スタックを初期化し、それにアクセスし且つそれを使用するためのアプリケーションプログラミングインタフェース(API)等のアプリケーションを提供することに対して責任を負う。ホストコントローラは、ホストに接続し、無線接続性を提供し、リンク管理やメディアアクセス等の下位レベルのタスクを実行するデバイスである。更に特定の従来の応用例において、ホスト及びホストコントローラは、汎用同期送受信機(UART)、ユニバーサルシリアルバス(USB)、セキュアデジタル入出力(SDIO)、PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)等の有線ホストコントローラインタフェース(HCI)を介して同一の物理デバイスに物理的に接続される。

既知の実装例において、ホスト及びコントローラの双方は、無線スタックが機能できるようにホストコントローラインタフェース(HCI)により接続されねばならない。図1は、無線デバイス10における従来の無線スタックの一実装例を示す。図示するように、無線デバイス10は、ホスト12とホストコントローラ20とを有する。ホスト12及びホストコントローラ20は、無線デバイス10の別々のプロセッサに属する。ホスト12は、アプリケーションモジュール14と無線スタック16とを有する。ホスト12は、HCI18を介してホストコントローラ20と通信する。無線スタック16は、ホストコントローラ20にメッセージを送出する。メッセージを受信すると、コントローラ20は、無線スタック16が初期化されて通信の準備ができたことをホスト12に対して示す。従って、アプリケーションモジュール14は、無線スタック16の機能を利用できる。最後に、アプリケーションは無線スタック16とHCI18とを終了処理(de-initialize)する。

上記で示したような従来の技術においては、複数のプロセッサが同一のデバイスで必要とされるため、無線機能性を提供するための各デバイスに対する最小限の必要条件は増加する。これにより、電力に関する必要条件が増加し、デバイスの物理的なフットプリントが増加する。

無線デバイスは、組み込みデバイスとピアデバイスとに大きく分類される。一般に、組み込みデバイスは、ハードウェアの制限を有し、それらの機能性は製造時に固定される。従って、組み込みデバイスで実行する機能性/ソフトウェアをアップグレードするのは困難である。一般に、組み込みデバイスの機能を向上するには、消費電力、サイズ及びコストの制約のために通常は不可能であるハードウェアの変更が必要とされる。

例えば一般的なブルートゥースハンズフリーデバイスは、無線デバイス間のブルートゥースを使用した通信等の事前定義済みの機能を実行するように構成される。ブルートゥースハンズフリーデバイスの機能的な特徴又はソフトウェアバージョンがアップグレードされる必要がある場合、それは対応するハードウェアの変更なしでは不可能である。従って、ソフトウェア又は機能的な特徴のアップグレードは、同一の物理デバイスにおいて達成されない。

更に加熱炉、バイオディーゼル生産プラント、原子炉等の複数の組み込みデバイスが、遠隔地に設置された温度センサ等の1つ以上のピアデバイスに接続されるシステムにおいて、組み込みデバイスに物理的にアクセスせずに1つ以上の組み込みデバイスにおける障害を識別し修正するのは困難である。そのような場合、プラントのいずれか1つ以上の温度センサが損傷するか又は不正確な結果を提供する場合、システム全体が正常に動作せず、特定の損傷した温度センサが修理/交換されるまで、システムは正常に機能できない。また、組み込みデバイスのソフトウェア/機能をアップグレードできない。

本明細書で開示される主題は、あらゆる欠点を解決する実施形態、又は上述したような環境においてのみ動作する実施形態に限定されない。それどころか、この背景は、本明細書で説明するいくつかの実施形態が実施される1つの例示的な技術分野を示すためだけに提供される。

例示的な実施形態は、利益及び利点の中でも特に、デバイスが複数のデバイスにおいて無線スタックの部分を実行できるようにし、それにより組み込み無線スタックの機能性のアップグレード及び修正を可能にするアーキテクチャ及び手法を提供する。本発明は実現例に限定されず、そのような利益及び利点が特許請求の範囲において明示的に示される範囲以外の利益及び利点を体験することは理解されるだろう。

例示的な一実施形態によると、無線スタックの部分が無線リンクにより接続される複数のデバイスにおいて物理的に実行できるようにするシステムは、少なくとも1つのピアデバイスと、少なくとも1つの組み込みデバイスとを含む。ピアデバイスは、少なくとも1つのアプリケーションモジュールと、複数の部分に分割される少なくとも1つの無線スタックと、組み込みデバイスと通信するためのデータルーティングエンティティとを含む。組み込みデバイスは、送受信機と、無線スタックの少なくとも1つの部分を格納するように構成されたメモリと、データルーティングエンティティとを備える。組み込みデバイスは、組み込みデバイスとピアデバイスとの間に接続が確立された時に少なくとも1つのアプリケーションを実行するように構成される。

更に別の例示的な実施形態によると、少なくとも1つのアプリケーションモジュールと1つ以上の無線スタックの少なくとも1つの部分とを有する少なくとも1つのピアデバイスを介して少なくとも1つの組み込みデバイスを制御する方法は、少なくとも1つのアプリケーションモジュールにより無線スタックの部分を初期化した時に少なくとも1つのピアデバイスと少なくとも1つの組み込みデバイスとの間に接続を確立するステップと、無線リンクを介してピアデバイスの無線スタックから組み込みデバイスに独自のメッセージを送出するステップと、独自のメッセージを受信すると、無線スタックから受信されるデータと他のソースから受信されるデータとを区別するために組み込みデバイスにおいて機構を確立するステップと、組み込みデバイスが少なくとも1つのアプリケーションモジュールを実行する準備ができた後に組み込みデバイスからピアデバイスに確認メッセージを送出するステップと、組み込みデバイスにおいて無線スタックの部分に格納された少なくとも1つのアプリケーションを実行するステップとを備える。

更に別の例示的な実施形態によると、無線通信システムの組み込みデバイスは、複数の部分に分割される無線スタックを備え、無線スタックの少なくとも1つの部分は1つ以上のピアデバイスにおいて提供され、データルーティングエンティティは1つ以上のピアデバイスとの無線接続を確立するように構成され、組み込みデバイスは、ピアデバイスにおけるアプリケーションの実現に基づいて機能を示すように構成される。

別の例示的な実施形態によると、無線通信システムのピアデバイスは、一部分が組み込みデバイスにおいて提供される無線スタックの複数の部分を格納するメモリであり、複数のアプリケーションが部分的にピアデバイスにインストールされ且つ組み込みデバイスにインストールされるメモリと、少なくとも1つの組み込みデバイスとの無線接続を確立するように構成されるデータルーティングエンティティとを備え、ピアデバイスは、組み込みデバイスで実行するアプリケーションの少なくとも一部分の機能を制御するように構成される。

本発明の更なる特徴は以下の説明で示され、一部がその説明から明らかとなるか、あるいは本発明の実施により理解されるだろう。本発明の特徴及び利点は、特に添付の特許請求の範囲で示される機器及び組み合わせにより実現及び達成される。本発明のそれらの特徴及び他の特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲から明らかとなるか、あるいは以下に示すように本発明を実施することにより理解されるだろう。

本発明の上記の利点及び特徴、並びに他の利点及び特徴を更に明確にするために、添付の図面に示す本発明の例示的な実施形態を参照して本発明を更に詳細に説明する。それらの図面は、本発明の一般的な実施形態のみを示すため、本発明の範囲を限定すると考えられないことが理解される。添付の図面を参照して本発明を例示する。

図1は、従来の無線スタックの一実現例を示す図である。

図2は、本発明の例示的な一実施形態に従って本発明を示す概略図である。

図3は、本発明の別の例示的な実施形態に従って本発明を示す概略図である。

図4は、本発明の更に別の例示的な実施形態に従って本発明を示す概略図である。

図5は、本発明の更に別の例示的な実施形態に従って本発明を示す概略図である。

図6は、本発明の例示的な一実施形態に従ってピアデバイスを介して組み込みデバイスを制御することを示すフローチャートである。

以下の詳細な説明は本発明を制限しない。本発明の範囲は、依然として添付の特許請求の範囲により規定される。

本発明は、無線スタックの部分が無線リンクにより接続される複数のデバイスで物理的に実行できるようにするシステムに関する。システムは、少なくとも1つのピアデバイスと、少なくとも1つの組み込みデバイスとを備える。本発明において、「ホスト」はピアデバイスに属し、「ホストコントローラ」は組み込みデバイスに属する。ホストは、無線接続を介してホストコントローラと対話する。従って、ホスト及びホストコントローラは、有線ホストコントローラインタフェース(HCI)を介して互いに対話しない。ピアデバイス及び組み込みデバイスは、通信を可能にするために1つ以上の無線スタックを提供されてもよい。更にピアデバイス及び組み込みデバイスで利用可能な無線スタックは、同一のプロトコルを有しても有さなくてもよい。セットアップは、無線スタックが一部においてピアデバイス及び組み込みデバイスに属していて良く、それによりシステムが他のデバイスに対してデータの転送を実行できるようなものであり、無線スタックの構成要素を実行してもしなくてもよい。

図2は、本発明の例示的な一実施形態に従って無線通信システムを示す。図示するように、システム100は、「ホスト」を構成する少なくとも1つのピアデバイス102と、「ホストコントローラ」を構成する少なくとも1つの組み込みデバイス112とを備える。ピアデバイス102は、無線リンク110を介して組み込みデバイス112と通信する。ピアデバイス102は、少なくとも1つのアプリケーションモジュール104と、データルーティングエンティティ108と、1つ以上の無線スタックの少なくとも1つの部分106とを含む。データルーティングエンティティ108は、組み込みデバイス112と通信するように構成される。アプリケーションモジュール104は、モジュール104自体に実装される複数のアプリケーション104a、104b、104c及び104dを更に有する。データルーティングエンティティ108は、データ整合性のための適切な機構(例えば、再送機構、シーケンスから検出するシーケンス番号又はパケットを複製するためのシーケンス番号、チェックサムの計算及び検証)を含む。更にデータルーティングエンティティ108は、接続セットアップ中の認証及びやり取りされるデータの暗号化/復号化を含むセキュリティのための適切な機構をオプションとして含む。

組み込みデバイス112は、データルーティングエンティティ114と、送受信機120と、メモリ116とを有する。メモリ116は、無線スタックの少なくとも1つの部分118を格納するように構成される。データルーティングエンティティ114は、ピアデバイス102にデータを転送するように構成される。送受信機120は、他の無線デバイスに対して定期的なデータパケットを送受信することを要求される。組み込みデバイス112は、組み込みデバイス112とピアデバイス102との間に接続が確立された時に少なくとも1つのアプリケーション104a、104b、104c及び104dを実行するように構成される。

ピアデバイス102のデータルーティングエンティティ108は、ピアデバイス102の無線スタックの部分106からの接続要求を開始した時に、組み込みデバイス112のデータルーティングエンティティ114との接続を確立する。接続は無線リンク110を介して確立される。ピアデバイス102の無線スタックの部分106は、組み込みデバイス112に独自のメッセージを送出する。組み込みデバイス112は、無線スタックの部分106からメッセージを受信すると、ピアデバイス102からの入力データと他のソースからの入力データとを区別する機構を確立する。組み込みデバイス112は、組み込みデバイス112の準備が整ったことを示すためにデータルーティングエンティティ114を介して無線スタックの部分106に確認メッセージを送出する。ピアデバイス102と組み込みデバイス112との間の接続が正常に確立されると、アプリケーションモジュール104は、所望の目的で無線スタックを利用する。最後に、無線スタックの部分106は、アプリケーションモジュール104を終了処理することにより組み込みデバイス112との接続を終了する。更に送受信機120は、組み込みデバイス112においてルーチンアプリケーションを実行するため及びピアデバイス102との全体の通信のために実現される。

更に別の実施形態によると、ピアデバイス102及び組み込みデバイス112は、互いに対話するために異なる通信プロトコルを有してもよい。本実施形態によると、組み込みデバイス112は、ピアデバイス102からメッセージを受信し且つ組み込みデバイス112において無線スタックの部分118に対してそのメッセージを通信するために他の無線スタック122を更に有してもよい。他の無線スタック122は、組み込みデバイス112において無線スタックの部分118に互換性のあるプロトコル形式でピアデバイス102から受信したメッセージを処理する。

更に別の実施形態によると、複数の組み込みデバイス112は1つのピアデバイス102と対話してもよい。各組み込みデバイス112は、互いに関係なくピアデバイス102と同時に通信する。ピアデバイス102と1つの組み込みデバイス112との接続は、同一のピアデバイス102と別の組み込みデバイス112との接続といかなる関係もない。

図2に示すようなシステムは、ホストスタック及びホストコントローラが異なる物理デバイスで実行することを可能にし、その一方でホストスタックを実行する無線デバイスのいずれのアプリケーションにもフルスタック機能性を提供する。ホストスタックの個々の層/プロファイルは、さまざまなデバイスに常駐し、関連する機能性を各デバイスに提供する。ホストスタック及びホストコントローラが異なる物理デバイスで実行しているため、無線スタックの個々の構成要素は個別に追加/変更される。

更に別の実施形態によると、複数のアプリケーションモジュールは、機能性がさまざまなピアデバイス間で分割されるようにさまざまなピアデバイスに常駐してもよい。図3、図4及び図5は、複数のピアデバイスが1つの組み込みデバイスに接続される例示的な実現例を示す。

本発明の例示的な一実施形態に係る無線通信システム200を示す図3を参照する。本実施形態によると、通信システムは、複数のピアデバイス202、202a、202bと、少なくとも1つの組み込みデバイス112とを備える。種々のピアデバイス202、202a、202bは、それらデバイスに属する複数のアプリケーションモジュール204、204a、204bを有する。複数のピアデバイス202、202a、202bは、有線又は無線接続を介して互いに接続される。少なくとも1つの組み込みデバイス112は、複数のピアデバイス202、202a、202bに属する1つ以上のアプリケーション204、204a、204bを実行するように無線リンク110を介して1つの一次ピアデバイス202にのみ接続される。

ピアデバイス202a、202bは、無線スタックの部分206a、206bを有する。一次ピアデバイス202は、無線スタックの部分206と、データルーティングエンティティ208とを有する。他のピアデバイス202a、202bの無線スタックの部分206a、206bは、一次ピアデバイス202の無線スタックの部分206を介して組み込みデバイス112と通信する。他のピアデバイス202a、202bの無線スタックの部分206a、206bは、一次ピアデバイス202の無線スタックの部分206に独自のメッセージを送出する。ピアデバイス202のデータルーティングエンティティ208は、組み込みデバイス112のデータルーティングエンティティ114に受信したメッセージを通信する。更に組み込みデバイス112は、ピアデバイス202からの入力データと他のソースからの入力データとを区別する機構を確立する。組み込みデバイス112は、組み込みデバイス112がアプリケーション204a、204bを実行する準備ができたことを示すためのメッセージを正確にカプセル化することにより、データルーティングエンティティ114を介して無線スタック206にメッセージを送出する。メッセージを受信すると、アプリケーションモジュール204は、種々の所望の目的で無線スタック206を利用する。最後に、アプリケーションモジュール204は無線スタック206を終了処理し、無線スタック206は組み込みデバイス112との接続を終了する。

接続された一次ピアデバイス202がスタックの機能性を利用できるようになる前に、ピアデバイス202、202a、202bの無線スタックの部分206、206a、206bの全てが互いに接続されることは基本的に必要とされない。更に本発明の一実施形態によると、仕様に準拠し且つデバイスの認証に対する影響がないようにパーティショニングが実行される。組み込みデバイス112は、異なるプロトコルスタックを有するピアデバイス202、202a、202bと通信するために他の無線スタック122を更に有する。

図4は、本発明の更に別の例示的な実施形態に係る無線通信システム300を示す。本実施形態によると、無線システム300は、複数のピアデバイス302a、302bと、少なくとも1つの組み込みデバイス112と、インタフェース層324とを備える。複数のピアデバイス302a、302bは、有線又は無線接続310a、310bを介してインタフェース層324と通信し、インタフェース層324は、無線接続310cを介して組み込みデバイス112と通信する。一実施形態によると、インタフェース層324は、リモート無線スタックに属してもよい。

各ピアデバイス302a、302bは、1つ以上のアプリケーションモジュール304a、304bと、無線スタックの部分306a、306bと、データルータエンティティ308a、308bを有する。アプリケーションモジュール304a、304bは1つ以上のアプリケーションを開始する。そのような開始が行われると、接続要求は、1つ以上のピアデバイス302a、302bからインタフェース層324に送出され、ピアデバイス302a、302bの無線スタックの1つ以上の部分306a、306bが初期化される。1つ以上のピアデバイス302a、302bから要求を受信すると、1つ以上のピアデバイス302a、302bのデータルーティングエンティティ308a、308bは、組み込みデバイス112のデータルーティングエンティティ114との接続を確立する。インタフェース層324は、組み込みデバイス112を初期化する前又は初期化した後に無線スタックの部分306a、306bを初期化することを選択する。ピアデバイス302a、302bの無線スタックの部分306a、306bは、インタフェース層324を介して組み込みデバイス112と通信する。ピアデバイス302a、302bの無線スタックの部分306a、306bは、ピアデバイス302a、302bの1つ以上のデータルーティングエンティティ308a、308bを介して組み込みデバイス112の無線スタックの1つ以上の部分118に独自のメッセージを送出する。独自のメッセージを受信すると、組み込みデバイス112は、ピアデバイス302a、302bからの入力データと他のソースからの入力データとを区別する機構を確立する。組み込みデバイス112は、組み込みデバイス112がアプリケーション304a、304bを実行する準備ができたことを示すためのメッセージを正確にカプセル化することにより、データルーティングエンティティ114を介して無線スタック306a、306bにメッセージを送出する。更に組み込みデバイス112は異なる地理的場所にわたり配置され、組み込みデバイス112は、種々のアプリケーションモジュール304a、304bを実行するように構成される。組み込みデバイス112は、異なるプロトコルスタックを有するピアデバイス302a、302bと通信するために他の無線スタック122を更に有する。

更に別の例示的な実施形態によると、インタフェース層は、図5に示すように組み込みデバイスに属する。本実施形態によると、システム400は、1つ以上のピアデバイス302a、302bと、少なくとも1つの組み込みデバイス412とを有する。組み込みデバイス412は、データルーティングエンティティ414と、送受信機420と、インタフェース層424と、メモリ416とを有する。メモリ416は、無線スタックの少なくとも1つの部分418を格納するように構成される。本実施形態によると、複数のピアデバイス302a、302bは、1つ以上の組み込みデバイス412と直接通信する。組み込みデバイスは、異なるプロトコルスタックを有する組み込みデバイス302a、302bと通信するために他の無線スタック422を更に有する。

本発明は、図2、図3、図4及び図5を参照して示すように、例示的な実施形態に限定されないことが理解されなければならない。本発明は、図2、図3、図4及び図5に示す1つ以上の特徴の組み合わせにより実現されてもよく、例えばシステムは、他のピアデバイスを介して1つ以上の組み込みデバイスと通信する1つ以上のピアデバイス又は中間インタフェースを介して組み込みデバイスと通信する1つ以上のピアデバイスまたはその両方を有してもよく、あるいは1つ以上の組み込みデバイスは1つ以上のピアデバイスと通信するために統合インタフェース層を有してもよく、あるいはその両方を有してもよい。

図6は、本発明の例示的な一実施形態に従ってピアデバイスを介して組み込みデバイスを制御する方法を示す。ピアデバイスは、無線リンクを介して組み込みデバイスに接続され、少なくとも1つのアプリケーションモジュールと無線スタックの部分とを有する。組み込みデバイスは、無線スタックの他の部分を有する。方法は、アプリケーションモジュールによりピアデバイスの無線スタックの部分を初期化すること(502)を含む。接続要求を開始すると(502)、ピアデバイスと組み込みデバイスとの接続を確立する(504)。接続を確立すると(504)、独自のメッセージは、ピアデバイスの無線スタックの部分により組み込みデバイスに送出される(506)。組み込みデバイスは、無線スタックの部分からメッセージを受信すると、ピアデバイスからの入力データと他のソースからの入力データとを区別する機構を確立する(508)。組み込みデバイスは、組み込みデバイスの準備が整っていることを示すために無線スタックの部分に確認メッセージを送出する(510)。ピアデバイスと組み込みデバイスとの間の接続が正常に確立されると、アプリケーションモジュールは、組み込みデバイスにおいてアプリケーションを実行する(512)。

工業上の応用 本発明のいくつかの例示的な応用例は、ヘッドセットにおけるA2DP/HS/HF+電話機におけるPBAPを含み、A2DP Sink、ハンズフリープロファイル及びヘッドセットプロファイル又はそのいずれかをサポートするヘッドセット及び携帯電話が上記アーキテクチャをサポートする場合、ヘッドセットは、携帯電話に接続されるとPBAPプロファイルをサポートできる。ヘッドセットは、本来、PBAPプロファイルに対するサポートを有する必要はない。開示されるプロファイルの代わりに他のプロファイルが使用されてもよい。更に本発明は、医療機器におけるホストコントローラ及び監視デバイスで実行するホストスタックとして実現されてもよい。そのような例において、ホストコントローラは、医療器具に挿入され、体内に置かれる。ホストを追加しないことにより、消費電力は低減される。医療機器の物理的なフットプリントも減少される。更に、ホストスタックが独立したデバイスに常駐するため、コントローラに格納される必要があるデータはない。また、ホストソフトウェアに対する全ての更新は、ホストを含む物理デバイスにおいて実行される必要がある。ホストコントローラの変更を行う必要はない。更に、ホストスタックがリモードデバイスにあるため、ホストコントローラのある設定を変更するために、ホストスタックに対して変更が行われる。

別の応用例はコントローラネットワークであり、リモートスタックは中央サーバで実行する。この例は先の例に類似する。この応用例は、医療分野ではなく工業分野における例である。ホストコントローラデバイスは、データが収集される必要がある分野に結び付けられる。それらデータは、個々のホストコントローラ全てに対するホストスタックを実行する中央サーバに中継される。受信されたデータは、必要に応じて解釈される。また、ホストスタックソフトウェアをアップグレードすることは、複数のデバイスを変更するのではなく1つの中央サーバに対してのみ変更を行うことを含む。

上述した例示的な実施形態は、本発明を限定するのではなく全ての点に関して示すことを意図する。従って、本発明は、当業者が本明細書に含まれる説明から得られる詳細な実現例において多くの変形が可能である。そのような変形及び変更の全ては、以下の特許請求の範囲により規定されるような本発明の趣旨の範囲内に入ると考えられる。本応用例の説明で使用される要素、動作又は命令は、特に指定のない限り本発明にとって不可欠なもの又は重要なものと解釈されるべきでない。また、本明細書で使用されるように、単数形は1つ以上の項目を含むことを意図する。